KR100384723B1 - Variable ratio steering apparatus for electric power steering system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전동식 동력 조향장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 바퀴의 조향각이 커질수록 조향력이 증폭되게 되는 조향비 가변장치에 관한 것이다.The present invention relates to an electric power steering apparatus, and more particularly, to a steering ratio variable device in which the steering force is amplified as the steering angle of the wheel increases.
본 발명에 따른 전동식 동력 조향장치는 입력축의 단부에 설치된 피니언기어와, 이 피니언기어에 맞물려 회동하는 섹터기어와, 래크의 일측에 상하로 길게 형성된 미끄럼홈과, 이 미끄럼홈에 끼워지도록 상기 섹터기어의 표면에 돌출되게 형성된 안내핀으로 구성된 조향비 가변장치가 마련되었다. 따라서, 피니언기어의 회전으로 섹터기어가 회전될 때 조향력이 크게 증폭되게 되므로, 바퀴의 조향각이 커지더라도 핸들의 조작을 가볍게 할 수 있게 되어 보타력을 발생시키는 전동모터의 용량을 줄일 수 있게 된다.An electric power steering apparatus according to the present invention includes a pinion gear installed at an end of an input shaft, a sector gear rotating in engagement with the pinion gear, a sliding groove formed vertically long on one side of the rack, and fitted into the sliding groove. A steering ratio variable device consisting of guide pins protruding from the surface of the control panel was provided. Therefore, since the steering force is greatly amplified when the sector gear is rotated by the rotation of the pinion gear, the steering wheel can be lightly operated even when the steering angle of the wheel is increased, thereby reducing the capacity of the electric motor generating the steering force.
Description
본 발명은 전동식 동력 조향장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 바퀴의 조향각이 커질수록 조향력이 증폭되게 되는 조향비 가변장치에 관한 것이다.The present invention relates to an electric power steering apparatus, and more particularly, to a steering ratio variable device in which the steering force is amplified as the steering angle of the wheel increases.
일반적으로 동력 조향장치는 차량의 용이한 핸들조작을 위한 것으로, 오일펌프에서 발생된 작동유압으로 출력축을 밀어주어 보타력을 발생시키는 유압식 동력조향장치와, 전동모터의 회전력을 이용하여 출력축을 밀어주는 전동식 동력조향장치 등이 있다.In general, the power steering device is for easy steering operation of the vehicle. The hydraulic power steering device generates a steering force by pushing the output shaft with the working hydraulic pressure generated by the oil pump, and the output shaft is pushed by the rotational force of the electric motor. Electric power steering.
이중 전동식 동력 조향장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 하우징(1)의 내부를 길게 관통하는 래크(2)가 구비되고, 이 래크(2)의 일측에는 차량의 핸들(3)로부터 연장된 입력축(4)이 연결된다. 이때, 입력축(4)의 단부에는 피니언기어(5)가 설치되어 래크(2)와 치합되게 된다.As shown in FIG. 1, the dual electric power steering device includes a rack 2 that penetrates the inside of the housing 1 and has an input shaft extending from the handle 3 of the vehicle on one side of the rack 2. (4) is connected. At this time, the pinion gear 5 is installed at the end of the input shaft 4 to be engaged with the rack 2.
또한, 래크(2)의 타측에는 핸들조작을 용이하게 할 수 있도록 전동모터(6)가 설치되는데, 전동모터(6)와 래크(2) 사이에는 복수의 기어로 구성된 감속장치(7)가 마련된다. 그리고, 상기 입력축(4)의 일측에는 입력축(4)의 회전력과 회전방향 등을 감지하는 감지센서(8)가 설치되고, 이 감지센서(8)의 정보를 토대로 상기 모터(6)의 구동을 제어할 수 있도록 별도의 제어유니트(9)가 마련된다.In addition, the other side of the rack (2) is provided with an electric motor (6) to facilitate the handle operation, the speed reduction device (7) consisting of a plurality of gears is provided between the electric motor (6) and the rack (2). do. And, one side of the input shaft 4 is provided with a sensor 8 for detecting the rotational force and the rotation direction of the input shaft 4, the drive of the motor 6 based on the information of the sensor 8 A separate control unit 9 is provided to control it.
또한, 하우징(1)의 외측으로 연장되는 래크(2)의 양단부에는 타이로드(10)의일단부가 연결되고, 타이로드(10)의 타단부는 바퀴(12)측 너클부(10)의 암(11a)과 힌지 결합되게 된다.In addition, one end of the tie rod 10 is connected to both ends of the rack 2 extending out of the housing 1, and the other end of the tie rod 10 is an arm of the knuckle portion 10 on the wheel 12 side. And hinged to (11a).
이와 같이 구성된 종래의 전동식 동력 조향장치는 핸들(3)과 함께 입력축(4)이 회전되면 피니언기어(5)가 회전되면서 래크(2)의 직선운동이 발생되어 바퀴(12)를 조향하게 된다. 이때, 입력축(4)에 설치된 감지센서(8)는 입력축(4)의 회전방향과 회전력 등을 감지하여 제어유니트(9)에 정보를 주게 되고, 제어유니트(9)는 이를 토대로 모터(6)를 구동시켜 보타력이 생성되게 한다.In the conventional electric power steering apparatus configured as described above, when the input shaft 4 is rotated together with the handle 3, the pinion gear 5 is rotated to generate a linear motion of the rack 2 to steer the wheel 12. At this time, the sensing sensor 8 installed on the input shaft 4 detects the rotation direction and the rotational force of the input shaft 4 and gives information to the control unit 9, the control unit 9 based on this motor (6) To generate the coercive force.
그런데, 이러한 조향장치는 바퀴(12)가 직진 주행상태로 나란히 정렬된 중립상태보다 핸들(3)이 회전되어 곡선 주행상태로 절환된 상태일 때 핸들감이 무거워지게 된다. 즉, 핸들(3)이 중립에서 벗어나 양측으로 회전될수록 큰 조향력이 요구되는 것이다.However, the steering device has a heavier handle feel when the wheel 12 is rotated to a curved driving state than the neutral state in which the wheels 12 are aligned side by side in a straight running state. That is, the greater the steering force is required as the handle 3 is rotated to both sides away from neutral.
이와 같은 현상은 너클부(11)의 암(11a)이 회전을 하게 되지만, 암(11a)의 단부와 연결된 타이로드(10)에 작용되는 힘의 방향은 크게 변화하지 않기 때문에 너클부(11)가 회전될수록 이에 작용되는 모우멘트(moment)는 작아지게 된다. 즉, 너클부(11)가 회전될수록 이를 회전시키기 위해서는 큰 조향력이 요구되게 된다.This phenomenon causes the arm 11a of the knuckle portion 11 to rotate, but since the direction of the force applied to the tie rod 10 connected to the end of the arm 11a does not change significantly, the knuckle portion 11 As the is rotated, the moment acting on the smaller becomes smaller. That is, as the knuckle portion 11 is rotated, a larger steering force is required to rotate it.
따라서, 종래의 전동식 동력 조향장치에서는 상술한 문제를 감안하여 너클부(11)가 회전된 상황에서도 용이하게 핸들조작을 할 수 있도록 하기 위해, 큰 출력을 가진 대용량 전동모터(6)가 채용되어야 했다.Accordingly, in the conventional electric power steering apparatus, in order to allow the steering wheel operation to be easily performed even when the knuckle portion 11 is rotated in view of the above-described problems, a large-capacity electric motor 6 having a large output should be employed. .
하지만, 이처럼 전동모터(6)의 용량이 커지게 되면 동력 조향장치의 무게와 부피가 커지게 될 뿐만 아니라, 동력 조향장치를 구성함에 있어 비용상승을 야기하게 되는 문제가 있었다.However, when the capacity of the electric motor 6 is increased in this way, the weight and volume of the power steering apparatus are not only increased, but there is a problem of causing a cost increase in configuring the power steering apparatus.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 차량의 주행상태에 따라 핸들의 회전각과 바퀴의 조향각과의 비를 변화시킬 수 있게 하여 바퀴의 조향각이 클수록 큰 조향력이 생기게 함으로써, 출력이 작은 소용량의 전동모터가 채용되더라도 핸들의 조작이 용이하게 이루어질 수 있게 하는 전동식 동력 조향장치용 조향비 가변장치를 제공하는 것이다.The present invention is to solve such a problem, an object of the present invention is to be able to change the ratio of the steering angle of the steering wheel and the steering angle of the wheel in accordance with the driving state of the vehicle to produce a greater steering force as the steering angle of the wheel is larger, It is to provide a steering ratio variable device for an electric power steering device that can easily operate the handle even if a small capacity electric motor with a small output is employed.
도 1은 종래 전동식 동력 조향장치의 구성을 보인 도면이다.1 is a view showing the configuration of a conventional electric power steering device.
도 2는 본 발명에 따른 전동식 동력 조향장치의 구성을 보인 도면이다.2 is a view showing the configuration of the electric power steering apparatus according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 조향비 가변장치의 구조를 보인 분해 사시도이다.3 is an exploded perspective view showing the structure of a steering ratio variable device according to the present invention.
도 4와 도 5는 본 발명에 따른 조향비 가변장치의 동작을 보인 도면이다.4 and 5 are views showing the operation of the steering ratio variable device according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 조향비 가변장치의 다른 실시 예를 보인 것이다.6 shows another embodiment of a steering ratio variable device according to the present invention.
도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ'부 단면도이다.7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII 'of FIG. 6.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
20: 하우징,21: 래크,20: housing, 21: rack,
22: 핸들,23: 입력축,22: handle, 23: input shaft,
24: 전동모터,30: 조향비 가변장치,24: electric motor, 30: steering ratio variable device,
31: 피니언기어,32: 섹터기어,31: pinion gear, 32: sector gear,
33a: 미끄럼홈,34: 안내핀,33a: sliding groove, 34: guide pin,
35: 지지핀,36: 지지부재,35: support pin, 36: support member,
37: 탄성부재,40: 감지센서,37: elastic member, 40: detection sensor,
41: 제어유니트,42: 타이로드,41: control unit, 42: tie rod,
43: 너클부,45: 바퀴.43: knuckle portion, 45: wheels.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 핸들의 조작에 따라 회전되는 입력축과, 상기 입력축의 회전에 따라 그 축선 방향으로 직선운동을 하여 바퀴를 조향시키는 래크와, 상기 래크에 보타력을 주도록 상기 래크의 일측에 설치되는 전동모터를 구비하는 전동식 동력 조향장치에 있어서,The present invention for achieving the above object, the input shaft rotated in accordance with the operation of the handle, the rack to steer the wheel by a linear movement in the axial direction in accordance with the rotation of the input shaft, and to give a complementary force to the rack In the electric power steering apparatus having an electric motor installed on one side of the rack,
상기 입력축의 단부에 설치된 피니언기어와, 상기 피니언기어에 맞물려 회동하도록 외주부에 기어부가 형성되고 그 회전중심부가 고정된 지지핀에 의해 지지되는 섹터기어와, 상기 섹터기어의 회전에 의해 상기 래크가 이송될 수 있도록 상기 래크의 일측에 상기 래크의 축선방향과 교차되는 방향으로 길게 형성된 미끄럼홈과, 상기 미끄럼홈에 끼워져 걸리도록 상기 섹터기어의 일측 표면에 돌출되게 형성된 안내핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 구성이다.A pinion gear provided at an end of the input shaft, a gear gear formed at an outer circumference of the pinion gear so as to rotate in engagement with the pinion gear, and supported by a support pin having a center of rotation fixed thereto, and the rack is moved by rotation of the sector gear. And a sliding groove formed on one side of the rack in a direction crossing the axial direction of the rack, and a guide pin formed to protrude on one surface of the sector gear so as to fit into the sliding groove. Configuration.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명에 따른 조향비 가변장치 장착된 동력 조향장치의 구성을 보인 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 조향비 가변장치의 구조를 보인 분해 사시도이며, 도 4와 도 5는 본 발명에 따른 조향비 가변장치의 동작을 보인 도면이다. 그리고, 도 6과 도 7은 본 발명에 따른 조향비 가변장치의 다른 실시 예를 보인 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 2 is a view showing a configuration of a power steering apparatus equipped with a steering ratio variable device according to the present invention, Figure 3 is an exploded perspective view showing the structure of the steering ratio variable device according to the present invention, Figures 4 and 5 the present invention Figure is a view showing the operation of the steering ratio variable device according to. 6 and 7 show another embodiment of the steering ratio variable apparatus according to the present invention.
본 발명이 적용되는 전동식 동력 조향장치는 이에 도시된 바와 같이, 하우징(20)의 내부를 길게 관통하는 래크(21)가 구비되고, 이 래크(21)의 일측에는 차량의 핸들(22)로부터 연장되어 하우징(20)의 내부로 진입된 입력축(23)이 연결된다. 이때, 입력축(23)의 단부와 래크(21) 사이에는 핸들(22)의 회전운동을 래크(21)의 직선운동으로 변환하는 동시에 핸들(22)의 조작이 용이하도록 조향비를 가변시키는 조향비 가변장치(30)가 설치된다. 이 조향비 가변장치(30)의 상세한 구성은 후술한다.As shown therein, the electric power steering apparatus to which the present invention is applied is provided with a rack 21 that penetrates the inside of the housing 20 long and extends from the handle 22 of the vehicle on one side of the rack 21. The input shaft 23 entered into the housing 20 is connected. At this time, a steering ratio between the end of the input shaft 23 and the rack 21 converts the rotational movement of the handle 22 into a linear movement of the rack 21 and at the same time the steering ratio is variable to facilitate the manipulation of the handle 22. The variable device 30 is installed. The detailed structure of this steering ratio variable apparatus 30 is mentioned later.
또한, 상기 하우징(20)의 외부 일측에는 상기 래크(21)를 밀어주어 보타력을 생성시키는 전동모터(24)가 설치된다. 이때 전동모터(24)의 회전축은 하우징(20)의 내측으로 진입이 되고, 이 회전축(25)과 래크(21) 사이에 복수의 기어로 구성된 감속장치(26)가 설치된다. 그리고, 감속장치(26)의 종동기어에는 이와 연동하는 피니언기어(27)가 설치되고, 이 피니언기어(27)는 상기 래크(21)와 치합을 이루게 된다.In addition, an outer side of the housing 20 is provided with an electric motor 24 for pushing the rack 21 to generate a complementary force. At this time, the rotating shaft of the electric motor 24 enters the inside of the housing 20, and a reduction device 26 composed of a plurality of gears is installed between the rotating shaft 25 and the rack 21. In addition, the driven gear of the reduction gear 26 is provided with a pinion gear 27 interlocked therewith, and the pinion gear 27 is engaged with the rack 21.
또한, 상기 입력축(23)의 일측에는 핸들(22)의 회전력과 회전방향 등을 감지할 수 있도록 토오크센서 등으로 구성되는 감지센서(40)가 마련되고, 이 감지센서(40)의 정보를 토대로 상기 전동모터(24)의 구동을 제어할 수 있도록 별도의 제어유니트(41)가 마련된다. 그리고 이들은 전기적으로 상호 접속되게 된다.In addition, one side of the input shaft 23 is provided with a sensing sensor 40 composed of a torque sensor and the like to detect the rotational force and the rotation direction of the handle 22, based on the information of the sensor 40 A separate control unit 41 is provided to control the driving of the electric motor 24. And they are electrically interconnected.
또한, 하우징(20)의 외측으로 연장된 래크(21)의 양단부에는 타이로드(42)가 연결되고, 타이로드(42)는 바퀴(45)측 너클부(43)의 암(43a)과 힌지 결합되게 된다.In addition, tie rods 42 are connected to both ends of the rack 21 extending out of the housing 20, and the tie rods 42 are hinged with the arms 43a of the knuckle portion 43 on the wheel 45 side. To be combined.
한편, 상기 입력축(23)의 단부와 래크(21) 사이에 설치되는 조향비 가변장치는(30) 도 3에 도시된 바와 같이, 하우징(20)의 내측으로 연장된 입력축(23)의 단부에 설치되어 입력축(23)과 함께 회전하는 피니언기어(31)가 구비되고, 이 피니언기어(31)에 맞물려 회동을 하면서 상기 래크(21)를 그 축방향으로 왕복운동 시키도록 하우징(20)의 내부에 회동 가능하게 설치되는 섹터기어(32)가 마련된다.Meanwhile, the steering ratio variable device installed between the end of the input shaft 23 and the rack 21 is 30 at the end of the input shaft 23 extending inwardly of the housing 20, as shown in FIG. And a pinion gear 31 which is installed and rotates together with the input shaft 23, and engages with the pinion gear 31 to rotate the rack 21 to reciprocate in the axial direction thereof. The sector gear 32 which is rotatably provided in this is provided.
또한, 상기 래크(21)의 일측에는 상하로 길게 형성된 안내부재(33)가 마련되고, 이 안내부재(33)에는 안내부재(33)의 길이방향으로 길게 형성된 미끄럼홈(33a)이 마련된다. 이때, 상기 안내부재(33)에 형성된 미끄럼홈(33a)은 그 길이방향의 축선(B)이 래크의 축선(A)과 수직으로 교차되게 형성된다. 그리고 안내부재(33)의 미끄럼홈(33a)에는 상기 섹터기어(32)의 표면에서 돌출되게 형성된 안내핀(34)이 끼워져 결합된다.In addition, one side of the rack 21 is provided with a guide member 33 formed long in the vertical direction, the guide member 33 is provided with a sliding groove (33a) formed long in the longitudinal direction of the guide member 33. At this time, the sliding groove 33a formed in the guide member 33 is formed such that its longitudinal axis B crosses the rack axis A vertically. A guide pin 34 formed to protrude from the surface of the sector gear 32 is fitted into the sliding groove 33a of the guide member 33.
이때, 섹터기어(32)는 래크(21)와 인접되게 세워져 설치되며, 부채꼴 형상의 호부분에 기어부(32a)가 형성되어, 이 기어부(32a)에 상기 피니언기어(31)가 이물림되게 된다. 그리고, 양측의 두 변이 만나는 회전중심부가 하우징(20)의 내측에 고정되는 지지핀(35)에 결합되어 회동을 하게 된다.At this time, the sector gear 32 is installed to stand adjacent to the rack 21, the gear portion (32a) is formed in the arc-shaped arc portion, the pinion gear 31 is bitten by the gear portion (32a). Will be. Then, the rotation center portion where the two sides of the two sides are coupled to the support pin 35 is fixed to the inside of the housing 20 to be rotated.
따라서, 조향비 가변장치(30)는 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 피니언기어(31)의 회전에 의해 섹터기어(32)가 회전이 되면, 미끄럼홈(33a)에 끼워진 안내핀(34)이 회전운동을 하면서 미끄럼홈(33a)이 형성된 래크(21)를 밀어주게 된다.Therefore, the steering ratio variable device 30, as shown in Figures 4 and 5, when the sector gear 32 is rotated by the rotation of the pinion gear 31, the guide pin (inserted in the sliding groove 33a) ( While the 34 is a rotary motion to push the rack 21 is a sliding groove (33a) is formed.
이때, 섹터기어(32)에 형성된 안내핀(34)은 회전운동을 하고, 래크(21)의 미끄럼홈(33a)은 직선운동을 하게 되므로 안내핀(34)이 미끄럼홈(33a)의 내부에서 미끄러지면서 하강을 하게 되어 조향비의 변화가 일어나게 된다.At this time, the guide pin 34 formed in the sector gear 32 is a rotational movement, the sliding groove 33a of the rack 21 is a linear movement, so the guide pin 34 in the interior of the sliding groove 33a Sliding and descending, the steering ratio changes.
즉, 안내핀(34)의 회전방향과 래크(21)의 이동방향이 일치하는 중립상태 일 때 래크(21)의 이동이 가장 빨라지게 되고, 안내핀(34)이 어느 한쪽 방향으로 회전되면 래크(21)의 이동속도는 감소하게 된다.That is, when the rotation direction of the guide pin 34 and the movement direction of the rack 21 is in a neutral state, the movement of the rack 21 is the fastest, and if the guide pin 34 is rotated in either direction, the rack The moving speed of 21 decreases.
한편, 도 6과 도 7은 본 발명에 따른 조향비 가변장치(30)의 다른 실시 예를 도시한 것으로, 섹터기어(32)의 기어부(32a)가 호부분과 인접되는 측면부에 형성되고, 이 기어부(32a)에 입력축(23)의 단부에 설치되는 피니언기어(31)가 이물림되게 된다. 즉, 섹터기어(32)는 래크(21)의 상부에 올려져 눕혀진 상태로 설치되게 된다.6 and 7 illustrate another embodiment of the steering ratio variable device 30 according to the present invention, wherein the gear part 32a of the sector gear 32 is formed at a side portion adjacent to the arc part, The pinion gear 31 provided at the end of the input shaft 23 is engaged with this gear portion 32a. That is, the sector gear 32 is mounted on the rack 21 and laid down.
이때, 상기 기어부(32a)와 피니언기어(31)는 백래시의 발생이 적고, 정숙한 회전이 가능하며, 입력축의 축선방향(C)이 비교적 자유롭도록 치형이 나선으로 구성된 하이포이드기어가 채용된다.At this time, the gear part 32a and the pinion gear 31 have a low backlash, can be quietly rotated, and a hypoid gear composed of spiral teeth is adopted so that the input shaft axial direction C is relatively free. .
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 섹터기어(32)가 위치되는 래크(21)의 하부에는 섹터기어(32)와 래크(21)의 처짐이 방지되어 정확한 이물림이 이루어질 수 있도록, 이들을 지지해주는 지지부재(36)가 설치된다. 그리고 이 지지부재(36)의 하부에는 지지부재(36)를 탄력 지지하는 것으로 통상의 코일스프링으로 이루어지는 탄성부재(37)가 설치된다. 이때 지지부재(36)의 상부에는 래크(21)의 하부를 미끄럼 가능한 상태에서 안정적으로 지지할 수 있도록 래크(21)의 둥근 외면과 대응하는 지지홈(36a)이 형성되고, 지지부재(36)의 하부에는 지지부재(36)를 래크(21) 쪽으로 가압하는 코일스프링 형태의 탄성부재(37) 일단이 결합되는 제1결합부(36b)가 형성된다.또 탄성부재(37)의 타단은 하우징(20)의 내면으로부터 돌출된 제2결합부(20a)에 고정된다. 이러한 구성은 탄성부재(37)의 양단의 하우징(20) 내면의 제2결합부(20a)와 지지부재(36)의 제1결합부(36b)에 각각 결합된 상태로 탄성부재(37)가 지지부재(36)를 가압하도록 함으로써 지지부재(36)와 탄성부재(37)의 이탈이 방지될 수 있도록 한 것이고, 또한 래크(21)의 처짐이 방지될 수 있도록 한 것이다.In addition, as shown in FIG. 7, the sector gear 32 and the rack 21 are prevented from sagging in the lower portion of the rack 21 in which the sector gear 32 is located, so that they can be precisely bited. The support member 36 is installed. An elastic member 37 made of a conventional coil spring is installed below the support member 36 to elastically support the support member 36. In this case, a support groove 36a corresponding to the rounded outer surface of the rack 21 is formed on the upper portion of the support member 36 so as to stably support the lower portion of the rack 21 in a slidable state, and the support member 36 is supported. The first coupling portion 36b to which one end of the coil spring-shaped elastic member 37 for pressing the support member 36 toward the rack 21 is formed at the lower portion of the lower portion of the housing. It is fixed to the second engaging portion 20a protruding from the inner surface of the (20). This configuration is such that the elastic member 37 is coupled to the second coupling portion 20a of the inner surface of the housing 20 at both ends of the elastic member 37 and the first coupling portion 36b of the support member 36, respectively. By pressing the support member 36 to prevent the separation of the support member 36 and the elastic member 37 is to prevent the sagging of the rack (21).
다음은 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 전동식 동력 조향장치의 동작을 설명한다.The following describes the operation of the electric power steering apparatus according to the present invention configured as described above.
핸들(22)과 함께 입력축(23)이 회전되면, 입력축(23)에 설치된 감지센서(40)는 입력축(23)의 회전방향과 회전력 등을 감지하여 제어유니트(41)에 정보를 주게 되고, 제어유니트(41)는 이를 토대로 전동모터(24)를 구동시키게 되어 핸들(22)이 회전되는 방향으로 보타력이 생성되게 한다.When the input shaft 23 is rotated together with the handle 22, the sensing sensor 40 installed on the input shaft 23 senses the rotation direction and the rotation force of the input shaft 23 and gives information to the control unit 41. The control unit 41 drives the electric motor 24 based on this, so that the steering force is generated in the direction in which the handle 22 is rotated.
이와 동시에, 하우징(20)의 내측에는 입력축(23)과 함께 회전되는 피니언기어(31)가 섹터기어(32)를 회동시키게 되어 래크(21)가 직선 운동을 하게 된다.At the same time, the pinion gear 31, which rotates together with the input shaft 23, rotates the sector gear 32 inside the housing 20 so that the rack 21 linearly moves.
이때, 피니언기어(31)가 섹터기어 기어부(32a)의 중앙부에 위치되어 바퀴가 직진주행 상태로 정렬되어 있는 경우에는 도 4에 도시된 바와 같이, 안내핀(34)의 회전방향과 래크(21)의 이동방향이 일치하기 때문에 래크(21)의 이동속도가 가장 빨라지게 된다. 그리고, 피니언기어(31)의 회전으로 섹터기어(32)가 회전되게 되면, 도 5에 도시된 바와 같이, 안내핀(34)의 회전방향과 래크(21)의 이동방향이 달라지게 되어 래크(21)의 이동속도가 감소되게 된다.At this time, when the pinion gear 31 is located at the center of the sector gear gear part 32a and the wheels are aligned in a straight running state, as shown in FIG. 4, the rotational direction of the guide pin 34 and the rack ( Since the moving direction of 21 is the same, the moving speed of the rack 21 is the fastest. Then, when the sector gear 32 is rotated by the rotation of the pinion gear 31, as shown in Figure 5, the direction of rotation of the guide pin 34 and the direction of movement of the rack 21 is changed to rack ( The moving speed of 21 is reduced.
즉, 중립상태에 있을 때에는 래크(21)의 이송속도는 빨라지지만 피니언기어(31)에 걸리는 힘은 상대적으로 더 커지게 되고, 양측으로 회전이 될 때에는 래크(21)의 이송속도가 느려지는 반면에 피니언기어(31)에 걸리는 힘이 작아져 핸들(22)을 용이하게 돌릴 수 있게 된다. 다시 말하면, 핸들(22)이 회전됨에 따라 조향력이 크게 증폭되게 된다.That is, in the neutral state, the feed speed of the rack 21 is increased, but the force applied to the pinion gear 31 becomes relatively larger, and when it is rotated to both sides, the feed speed of the rack 21 is lowered. The force applied to the pinion gear 31 becomes small so that the handle 22 can be easily turned. In other words, the steering force is greatly amplified as the handle 22 is rotated.
이처럼 조향비가 가변되어 곡선 주행상태에서 조향력이 증폭되게 되면, 바퀴쪽(45)의 너클부(43)가 회전되어 큰 조향력이 요구되더라도 핸들(22)의 조작을 가볍게 할 수 있게 된다. 결국, 본 발명에 따른 전동식 동력 조향장치는 보타력의 크기가 적어도 핸들(22)을 용이하게 조향할 수 있게 되어 전동모터(24)의 용량을 감소시킬 수 있게 된다.As such, when the steering ratio is variable and the steering force is amplified in the curved driving state, the knuckle portion 43 of the wheel side 45 is rotated so that the steering wheel 22 can be lightly manipulated even when a large steering force is required. As a result, the electric power steering apparatus according to the present invention is capable of easily steering the handle 22 at least in the magnitude of the steering force, thereby reducing the capacity of the electric motor 24.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전동식 동력 조향장치는 입력축의 단부에 설치된 피니언기어와, 이 피니언기어에 맞물려 회동하는 섹터기어와, 래크의 일측에 상하로 길게 형성된 미끄럼홈과, 이 미끄럼홈에 끼워지도록 상기 섹터기어의 표면에 돌출되게 형성된 안내핀으로 구성된 조향비 가변장치가 마련되었다. 따라서, 피니언기어의 회전으로 섹터기어가 회전될 때 조향력이 크게 증폭되게 되므로, 바퀴의 조향각이 커지더라도 핸들의 조작을 가볍게 할 수 있게 되어 보타력을 발생시키는 전동모터의 용량을 줄일 수 있게 되고, 이로써 전동식 동력 조향장치의 부피 및 무게를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 이를 제조하는데 소요되는 비용을 크게 절감시키는 효과가 있다.As described in detail above, the electric power steering apparatus according to the present invention includes a pinion gear installed at an end of the input shaft, a sector gear rotated in engagement with the pinion gear, a sliding groove formed vertically long on one side of the rack, and the sliding A steering ratio variable device including guide pins protruding from a surface of the sector gear to fit into a groove is provided. Therefore, since the steering force is greatly amplified when the sector gear is rotated by the rotation of the pinion gear, the steering wheel can be lightly operated even when the steering angle of the wheel is increased, thereby reducing the capacity of the electric motor generating the steering force. This not only reduces the volume and weight of the electric power steering apparatus, but also greatly reduces the cost of manufacturing the same.
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