KR100764184B1 - A high-rigidity power steering system - Google Patents

Abstract

개시된 본 발명은 차량용 유압식 파워 스티어링 시스템에 관한 것으로 이는 특히, 기존의 2점 지지되던 랙바의 중앙 요부에 볼 스크류를 설치하여 이를 더 지지토록 함으로써, 랙바의 지지 강성을 높여 조향 안정성을 향상시킬 수 있도록 함은 물론, 차량의 조타감을 향상시킬 수 있는 고강성 유압식 파워 스티어링 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a hydraulic power steering system for a vehicle. In particular, by installing a ball screw in the central recess of a rack bar, which was previously supported by two points, to further support it, thereby increasing the support rigidity of the rack bar to improve steering stability. Of course, the present invention relates to a high rigidity hydraulic power steering system capable of improving a steering feel of a vehicle.

그 기술적인 구성은, 랙바(3)의 중앙부 외주연에 스크류부(30)가 형성되고, 상기 스크류부(30)의 작동요부를 지지하기 위해 스크류부(30) 중앙요부에 베어링(34)에 의해 볼 너트(32)가 회전토록 끼워지고. 상기 스크류부(30)와 볼 너트(32) 사이에 다수개의 스틸볼(36)이 삽입되어 이루어진 볼 스크류(10)가 랙바 중앙부를 지지토록 구성되는 것을 요지로 한다.
The technical configuration is that the screw portion 30 is formed on the outer periphery of the central portion of the rack bar (3), and the central portion of the screw portion 30 to the bearing 34 to support the operation of the screw portion 30. Ball nut 32 is inserted to rotate. It is a main point that the ball screw 10 formed by inserting a plurality of steel balls 36 between the screw part 30 and the ball nut 32 is configured to support the rack bar center part.

볼 너트, 스크류부, 스틸볼, 지지강성, 볼 스크류Ball Nut, Screw Section, Steel Ball, Support Rigidity, Ball Screw

Description

고강성 파워 스티어링 시스템{A high-rigidity power steering system}A high-rigidity power steering system

도 1은 종래의 일반적인 유압식 파워 스티어링 시스템을 도시한 개략 단면도. 1 is a schematic cross-sectional view showing a conventional general hydraulic power steering system.

도 2는 본 발명에 따른 고강성 파워 스티어링 시스템의 전체적인 구성상태를 도시한 단면도.Figure 2 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the high rigid power steering system according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 고강성 파워 스티어링 시스템의 요부를 확대한 절개 사시도.Figure 3 is an enlarged cutaway perspective view of the main portion of the high rigidity power steering system according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 고강성 파워 스티어링 시스템의 요부 확대 단면도.Figure 4 is an enlarged cross-sectional view of the main portion of the high rigid power steering system according to the present invention.

*도면의 주요 부위에 대한 부호 설명** Description of symbols on the main parts of the drawings *

1...하우징 2...실린더1 ... housing 2 ... cylinder

3...랙바 4...피스톤3 ... Rackbar 4 ... Piston

5...랙 하우징 7...타이로드5 ... rack housing 7 ... tie rod

8...랙 부시 9...기어박스8 ... Rack Bush 9 ... Gearbox

10...볼 스크류 30...스크류부10 ... ball screw 30 ... screw section

32...볼 너트 34...볼 베어링32 ... ball nut 34 ... ball bearing

36...스틸볼
36 ... steel ball

본 발명은 차량용 유압식 파워 스티어링 시스템에 관한 것으로 이는 특히, 유압에 의해 작동되어 차량 조향에 필요한 조력(助力)을 발생토록 하는 유압식 파워 스티어링 시스템의 하우징내에서 좌·우 왕복운동 하며 서포트 요크와 랙 부시에 의해 지지되는 랙바의 중앙요부에 볼 스크류를 설치하여 랙바를 지지토록 하므로서, 랙바의 지지 강성을 향상시켜 유동을 방지할 수 있도록 한 고강성 파워 스티어링 장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydraulic power steering system for a vehicle. In particular, the support yoke and the rack bush are formed by reciprocating left and right within the housing of the hydraulic power steering system which is operated by hydraulic pressure to generate the assistance required for steering the vehicle. The present invention relates to a high rigidity power steering device which can prevent a flow by improving a support rigidity of a rack bar by installing a ball screw in a central recess of a rack bar supported by the support.

일반적으로 차량용 조향장치는 조향축의 회전력을 조향장치에 전달하여 운전자가 원하고자 하는 방향으로 차량을 선회할 수 있도록 한 장치로서, 크게는 기계식 조향장치와 유압식 조향장치로 대별된다.In general, a vehicle steering device is a device that transmits the rotational force of the steering shaft to the steering device so that the driver can turn the vehicle in a desired direction, and is largely classified into a mechanical steering device and a hydraulic steering device.

기계식 조향장치는 일단에 웜이 형성된 조향축과, 상기 조향축의 웜과 치합되는 섹터기어를 연결하여 조향축 회전에 따라 상기 웜이 섹터에 회전력을 전달하여 너클암이 체결되는 타이 로드(Tie rod)를 가변시켜 차량의 조향이 이루어 지도록 하는 장치이다.The mechanical steering device is a tie rod in which a knuckle arm is fastened by connecting a steering shaft having a worm formed at one end thereof and a sector gear engaged with the worm of the steering shaft and transmitting the rotational force to the sector according to the rotation of the steering shaft. It is a device that makes the steering of the vehicle made by varying.

그러나, 상기와 같은 기계식 조향장치는 그 구조가 간단하여 취급이 용이하다는 이점은 있으나 핸들의 조작이 무거운 결점이 있었다.However, the mechanical steering device as described above has the advantage that the structure is simple and easy to handle, but the operation of the handle is heavy.

따라서, 최근에는 상기 기계식 조향장치에 유압을 이용하여 조향력을 배가시 키도록 한 유압식 조향장치(파워 스티어링 장치)를 차량에 보편적으로 설치되고 있다. Therefore, in recent years, hydraulic steering devices (power steering devices) for doubling steering power by using hydraulic pressure in the mechanical steering devices have been commonly installed in vehicles.

도 1은 상기한 바와같은 유압을 이용한 유압식 조향장치의 대표적인 일례를 도시한 개략 단면도 로서, 일반적인 종래의 유압식 조향장치는 유압을 공급하는 펌프(미도시)와, 상기 펌프와 유압파이프에 의해 연결되며 그 내부에 로터리 밸브가 내설된 하우징(1) 및, 상기 하우징(1)을 통해 공급된 유압을 이용하여 조향에 따른 배력을 발생토록 하는 실린더(2)가 구비된다.1 is a schematic cross-sectional view showing a representative example of a hydraulic steering apparatus using the hydraulic pressure as described above, a general conventional hydraulic steering apparatus is connected by a pump (not shown) for supplying the hydraulic pressure, the pump and the hydraulic pipe Therein is provided a housing (1) in which a rotary valve is built, and a cylinder (2) for generating a back force according to steering by using hydraulic pressure supplied through the housing (1).

여기서, 상기 실린더(2)는 복동 실린더 형식을 취하며, 상기 실린더(2) 내에는 양단이 타이 로드(Tie rod; 7)와 볼 조인트(Ball Joint)된 랙바(Rack bar; 3)가 내설되며, 실린더(2) 내로 공급된 유압에 의해 조향에 필요한 배력을 발생토록 하는 피스톤(4)이 랙바(3)의 일측 외주연 상에 고정된다.Here, the cylinder (2) takes the form of a double-acting cylinder, in the cylinder (2) there is a rack bar (3) with a tie rod (7) and a ball joint (Ball joint) is built in both ends, The piston 4 is fixed on one side circumference of the rack bar 3 to generate the back force necessary for steering by the hydraulic pressure supplied into the cylinder 2.

여기서, 상기 피스톤(4)이 고정된 랙바(3)는 그 일측이 랙 하우징(5) 일단에 내설된 랙 부시(8)에 의해 지지 고정되어 있고, 타측은 하우징(1) 하부에 내설된 랙과 피니언(미도시)이 치합되어 조향력을 전달하는 기어박스(9)에 내설된 서포트 요크(Support yoke)(미도시)에 의해 탄성적으로 지지되어 랙바 좌우 슬라이딩 운동에 따른 요동을 방지하는 역할을 하게 된다.Here, the rack bar (3) to which the piston (4) is fixed is fixed on one side by a rack bush (8) built in one end of the rack housing (5), the other side is a rack built in the lower housing (1) And pinion (not shown) are elastically supported by a support yoke (not shown) built into the gearbox 9 which transmits steering force to prevent rocking caused by the left and right sliding movement of the rack bar. Done.

그러나, 상기와 같이 랙바의 일측과 타측만이 지지되는 즉, 2점 지지되는 종래 랙바 지지구조의 경우, 랙바의 중앙부를 지지하는 별도의 수단이 구비되어 있지 않은채로 랙바의 측부만이 지지되게 되므로서, 랙바를 지지하는 지지 강성이 매우 낮아 랙바의 좌·우 슬라이딩 운동에 따라 그 중앙 요부에 요동이 발생하게 되며, 또한 차량 운행시 차량 바퀴로 부터 역입력 되는 하중(Kick Back)이 타이로드를 거쳐 랙바(2) 양단에 모멘트(Moment)를 발생시키게 되므로서 이로 인한 랙바(2) 중앙부에 굽힘(Banding) 및 처짐이 발생되어 핸들의 이상 조타감이 발생되는 등의 문제가 있었다.
However, in the conventional rack bar support structure in which only one side and the other side of the rack bar are supported as described above, that is, two points are supported, only the side of the rack bar is supported without a separate means for supporting the center of the rack bar. As a result, the support rigidity supporting the rack bar is very low, causing fluctuations in the center of the rack bar due to the left and right sliding movements of the rack bar. Moments are generated at both ends of the rack bar 2, thereby causing bending and sagging in the center of the rack bar 2, resulting in abnormal steering feeling of the handle.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 개선시키기 위하여 안출한 것으로 그 목적은, 서포트 요크와 랙 부시에 의해 2점 지지되는 랙바의 중앙요부로 볼 스크류를 설치하여 상기 볼 스크류에 의해 3점 지지토록 하므로서, 랙바의 지지 강성을 향상시켜 랙바 중앙부의 요동을 방지함은 물론, 차량의 바퀴로 부터 역 입력되는 하중(Kick Back)에 의한 이상 조타감을 향상 시킬 수 있는 고강성 파워 스티어링 시스템을 제공하는데 있다.
The present invention has been made in order to improve the conventional problems as described above, the object is to provide a three-point support by the ball screw by installing a ball screw to the center of the rack bar is supported by the support yoke and the rack bush two points. The present invention provides a high rigidity power steering system that improves the support rigidity of the rack bar to prevent rocking at the center of the rack bar and to improve the abnormal steering feeling due to the kick back from the wheel of the vehicle.

상기한 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로서 본 발명은, 유압식 파워 스티어링 장치에 있어서,The present invention as a technical means for achieving the above object, in the hydraulic power steering device,

랙바의 중앙부 외주연에 스크류부가 형성되고, 상기 스크류부의 작동요부를 지지하기 위해 스크류부 중앙요부에 베어링에 의해 볼 너트가 회전토록 끼워지고. 상기 스크류부와 볼 너트 사이에 다수개의 스틸볼이 삽입되어 이루어진 볼 스크류가 랙바 중앙부에 설치되어 차량 주행시 타이어휠로 부터 역입력되는 하중을 감쇄 시킬 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 고강성 파워 스티어링 시스템을 마련함에 의한다.A screw part is formed on the outer periphery of the central part of the rack bar, and a ball nut is inserted into the central part of the screw part by a bearing so as to support the operating part of the screw part. The high-stiffness power steering system, characterized in that the ball screw is formed in the center of the rack bar is a plurality of steel balls inserted between the screw portion and the ball nut is configured to attenuate the load back from the tire wheel when driving the vehicle. By provision.

본 발명은, 상기 베어링이 4점 베어링으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
The present invention is characterized in that the bearing is composed of a four-point bearing.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 고강성 파워 스티어링 시스템을 도시한 단면도 이며, 도 3은 본 발명에 따른 고강성 파워 스티어링 시스템의 요부를 확대한 절개 사시도 이다.Figure 2 is a cross-sectional view showing a high rigidity power steering system according to the present invention, Figure 3 is an enlarged cutaway perspective view of the main portion of the high rigidity power steering system according to the present invention.

본 실시예에서 앞서 도시된 종래의 구성과 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면참조부호 및 명칭을 사용하기로 한다.In the present embodiment, the same reference numerals and names will be used for the same parts as those shown in the related art.

이에 도시된 바와같이, 랙 하우징(5) 내에 설치되며 그 외주연 상에 피스톤(4)이 고정 설치된 랙바(3)는, 그 일측이 랙 하우징(5) 일단에 내설된 랙 부시(8)에 의해 지지 고정되고, 타측은 랙과 피니언(미도시)이 치합되어 조향력을 전달하는 기어박스(9)에 내설된 서포트 요크(Support yoke)(미도시)에 의해 탄성적으로 지지된다.As shown in the drawing, the rack bar 3 installed in the rack housing 5 and the piston 4 is fixed on the outer circumference thereof has one side of the rack bush 8 built in one end of the rack housing 5. The other side is elastically supported by a support yoke (not shown) built into the gear box 9 to which the rack and pinion (not shown) are engaged to transmit steering force.

특히, 본 발명은 상기와 같이 일측과 타측의 2점이 지지되는 랙바(3)의 중앙 요부를 더 지지토록 하여 랙바의 지지 강성을 증대코자 한 것으로서, 상기 랙바(3)의 중앙부 외주연 상에는 스크류부(30)가 형성되며, 상기 스크류부(30)의 작동요부에 끼워져 이를 지지토록 하는 볼 너트(32)가 상기 스크류부(30) 외측에서 베어링(34)에 의해 회전토록 설치된다.In particular, the present invention is to increase the support stiffness of the rack bar to further support the central main portion of the rack bar (3), which is supported by two points on one side and the other side as described above, the screw portion on the outer peripheral edge of the center portion of the rack bar (3) 30 is formed, the ball nut 32 is fitted to the operating recess of the screw portion 30 to support it is installed to rotate by the bearing 34 in the screw portion 30 outside.

그리고, 상기 스크류부(30)와 볼 너트(32) 사이에는 랙바(3) 작동에 따라 스크류부(30)가 형성된 랙바(3)가 볼 너트(32)에 의해 지지되어 원활하게 좌·우 이동될 수 있도록 다수개의 스틸볼(36)이 삽입토록 되는 구성으로 이루어 진다.
In addition, between the screw part 30 and the ball nut 32, the rack bar 3 having the screw part 30 formed thereon is supported by the ball nut 32 according to the operation of the rack bar 3 to smoothly move left and right. It is made of a configuration that allows a plurality of steel balls 36 to be inserted.

따라서, 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작용 및 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.Therefore, the operation and effects of the present invention having the above configuration will be described.

도 2내지 도 3을 연계하여 설명하면, 하우징(1)으로 부터 공급된 유압에 의해 랙 하우징(5)에 내설된 랙바(3)가 유압이 공급된 실린더의 반대편 으로 슬라이딩이 이루어 지게 되면, 상기 랙바(3) 중앙에 형성된 스크류부(30)가 볼 너트(32)에 의해 그 중앙부가 지지된 상태로 일측으로 슬라이딩 되는 것이다.2 to 3, when the rack bar 3 built in the rack housing 5 is slid to the opposite side of the cylinder to which the hydraulic pressure is supplied by the hydraulic pressure supplied from the housing 1, The screw part 30 formed in the center of the rack bar 3 is slid to one side with the center part supported by the ball nut 32.

이는 특히, 상기 스크류부(30)의 작동요부를 지지하기 위한 볼 너트(32)가 상기 스크류부(30) 외측에서 볼 베어링(34)에 의해 회전토록 설치됨과 동시에, 상기 스크류부(30)와 볼 너트(32) 사이에 다수개의 스틸볼(36)이 삽입되어 회전토록 되므로서, 공급된 유압에 의해 랙바(3)가 일측으로 이동되면 랙바(3) 중앙에 형성된 스크류부(30)의 나선을 따라서 스틸볼(36)이 회전 이동되면서 일측으로 이동되는 랙바(3)와의 마찰저항을 최소화 시킬 수 있게 된다.In particular, the ball nut 32 for supporting the operation recess of the screw portion 30 is installed so as to rotate by the ball bearing 34 outside the screw portion 30, and at the same time with the screw portion 30 Since a plurality of steel balls 36 are inserted and rotated between the ball nuts 32, when the rack bar 3 is moved to one side by the supplied hydraulic pressure, the spiral of the screw part 30 formed at the center of the rack bar 3 is rotated. Accordingly, the steel ball 36 can minimize the frictional resistance with the rack bar (3) is moved to one side while rotating.

또한, 상기 스틸볼(36)의 회전과 함께 볼 베어링(34)에 의해 회전토록 지지되는 볼 너트(32) 역시 스틸볼(36)에 의해 스크류부(30)의 나선을 따라 스크류의 진행방향과 역방향으로 회전되므로서, 일측으로 슬라이딩 되는 랙바(3)의 비틀림이 방지됨은 물론, 슬라이딩 되는 랙바(3)의 중앙 요부를 지지토록 되므로서, 랙바(3) 운동에 따른 상·하 요동을 방지할 수 있게 되는 것이다.In addition, the ball nut 32 which is supported to rotate by the ball bearing 34 together with the rotation of the steel ball 36 is also the direction of movement of the screw along the spiral of the screw portion 30 by the steel ball 36 As it is rotated in the reverse direction, the torsion of the rack bar 3 that is slid to one side is prevented, as well as to support the central recess of the rack bar 3 that is slid, thereby preventing up and down fluctuations due to the movement of the rack bar 3. It will be possible.

여기서, 상기 볼 너트(32)를 회전토록 지지하는 베어링(34)은 4점 베어링으로 구성되므로서, 베어링의 예압량을 조정하여 바퀴로 부터 발생된 역입력 하중을 효과적으로 감소 시킬 수 있는 것이다.
Here, the bearing 34 supporting the ball nut 32 to rotate is configured to be a four-point bearing, it is possible to effectively reduce the reverse input load generated from the wheel by adjusting the preload amount of the bearing.

상기와 같은 본 발명은, 랙바(3)에 형성된 스크류부(30)와 이를 지지하는 볼 너트(32) 사이에 삽입된 스틸볼(36)을 매개로 하여 랙바(3)의 이동이 그 중앙부의 굽힘(Banding)없이 원활하게 이루어 지게 되고, 또한, 슬라이딩 되는 랙바(3)와 볼 너트(32) 사이의 마찰을 최소화 시킬 수 있어 랙바(3)의 원활한 슬라이딩을 가이드 할 수 있게 되며, 특히, 랙바(3)의 중앙 요부를 더 지지하게 되므로서 조향성능의 향상을 가져올 수 있게 된다.The present invention as described above, the movement of the rack bar 3 through the steel ball 36 inserted between the screw portion 30 formed in the rack bar (3) and the ball nut 32 supporting it. It can be made smoothly without bending (Banding), and also can minimize the friction between the sliding rack bar (3) and the ball nut (32) to guide the smooth sliding of the rack bar (3), in particular, rack bar As the center recess of (3) is further supported, the steering performance can be improved.

또한, 상기와 같이 스크류부(30)가 형성된 랙바(3)의 중앙요부를 더 지지하게 되므로서, 차량주행시 타이어휠로 부터 입력되는 역입력 하중(Kick Back)을 감쇄시켜 조타감을 향상 시킬 수 있게 되는 것이다.
In addition, since the center portion of the rack bar (3) formed with the screw portion 30 is further supported as described above, it is possible to improve the steering feeling by attenuating the back input load (Kick Back) input from the tire wheel when driving the vehicle. Will be.

한편, 상기 랙바(3) 중앙 외주연에 형성된 스크류부(30)는 도 4에 도시된 바와같이 핸들 작동구간(D)에 따른 랙바의 이동거리 만큼의 구간에 걸쳐 형성토록 되므로서, 볼 너트(32)와 연계하여 작동되지 않는 부분에 대해서는 불 필요한 스크류부(30) 나선을 가공치 않도록 하여 그에 따른 제작비용을 절감 시킬 수 있도록 함 이 바람직 하다.
On the other hand, the screw portion 30 formed on the outer circumference of the center of the rack bar 3 is to be formed over a section as much as the movement distance of the rack bar according to the handle operating section (D), as shown in Figure 4, the ball nut ( 32) It is desirable to reduce the manufacturing cost according to the part that does not work in conjunction with the unnecessary screw part 30 helix is not processed.

이상에서 살펴본 바와같이 본 발명인 고강성 파워 스티어링 시스템에 의하면, 종래에 서포트 요크와 랙 부시에 의해 2점 지지되는 랙바의 중앙요부를 볼 스크류에 의해 더 지지토록 하므로서, 랙바의 지지 강성을 향상시킴과 아울러 랙바 중앙부의 처짐 및 굽힘을 제한하여 조향 안정성을 증대시킬 수 있으며, 차량주행시 타이어휠로 부터 전달되는 역입력 하중(Kick Back)을 감쇄시켜 조타감을 향상 시킬 수 있는 등의 우수한 효과가 있다.
As described above, according to the present invention, the high rigidity power steering system improves the support rigidity of the rack bar by further supporting the central recess of the rack bar, which is conventionally supported by the support yoke and the rack bush, by the ball screw. In addition, it is possible to increase the steering stability by limiting the deflection and bending of the center of the rack bar, and to improve the steering feeling by reducing the back input load (Kick Back) transmitted from the tire wheel when driving the vehicle.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.While the invention has been shown and described with respect to specific embodiments thereof, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the spirit or scope of the invention as set forth in the claims below. I would like to know that those who have knowledge of Easily know.

Claims (2)

유압식 파워 스티어링 장치에 있어서;A hydraulic power steering apparatus, comprising: 랙바(3)의 중앙부 외주연에 형성된 스크류부(30);Screw portion 30 formed on the outer peripheral edge of the center portion of the rack bar (3); 상기 스크류부(30)의 작동요부를 지지하기 위해 베어링(34)에 의해 회전토록 설치되는 볼 너트(32); 및A ball nut 32 installed to be rotated by a bearing 34 to support an operating recess of the screw part 30; And 상기 스크류부(30)와 볼 너트(32) 사이에 삽입되는 다수개의 스틸볼(36);을 포함하여 이루어진 볼 스크류(10)가 랙바(3) 중앙부에 설치되어 구성된 것을 특징으로 하는 고강성 파워 스티어링 시스템.High rigidity power, characterized in that the ball screw 10 is formed and installed in the center of the rack bar (3) comprising a plurality of steel balls (36) inserted between the screw portion 30 and the ball nut 32 Steering system. 제 1항에 있어서, 상기 볼 너트(32)를 지지하는 베어링(34)은 4점 베어링인 것을 특징으로 하는 고강성 파워 스티어링 시스템.The high rigidity power steering system according to claim 1, wherein the bearing (34) supporting the ball nut (32) is a four-point bearing.

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