KR102598139B1 - Electric gear steering apparatus - Google Patents

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고경민
박정식
안상희
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에이치엘만도 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 회전 구동력을 조향을 위한 직선 운동으로 변환하는 기어 유닛; 및 상기 기어 유닛에 회전 구동력을 전달하는 구동 유닛; 을 포함하고, 상기 구동 유닛은, 제1 액추에이터 및 제2 액추에이터와, 상기 제1 액추에이터 및 상기 제2 액추에이터에 각각 결합되어 회전하는 제1 웜 및 제2 웜과, 상기 제1 웜 및 상기 제2 웜과 치합되어 회전하는 웜휠을 포함하는 전동 기어 조향 장치가 제공된다.According to one aspect of the invention, a gear unit converting rotational driving force into linear motion for steering; and a driving unit transmitting rotational driving force to the gear unit. Includes, the drive unit, a first actuator and a second actuator, a first worm and a second worm coupled to the first actuator and the second actuator, respectively, and rotating, the first worm and the second An electric gear steering device including a worm wheel that engages and rotates with a worm is provided.

Description

전동 기어 조향 장치{ELECTRIC GEAR STEERING APPARATUS}Electric gear steering device {ELECTRIC GEAR STEERING APPARATUS}

본 발명은 전동 기어 조향 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 전동 방식을 통해 고출력을 낼 수 있어 상용차에도 전동 파워 스티어링을 구현할 수 있게 해주는 전동 기어 조향 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an electric gear steering device, and more specifically, to an electric gear steering device that can produce high output through an electric method, enabling electric power steering to be implemented in commercial vehicles.

종래 버스, 트럭 등 상용차에 적용되는 조향 장치는 운전자의 조향 의지를 스티어링 휠(Steering Wheel), 컬럼(Column), 인터미디에이트 샤프트(Intermediate Shaft), 스티어링 기어(Steering Gear), 피트넘 암(Pitman Arm) 및 링크(Link)를 거쳐 차륜으로 전달한다. 이 가운데 스티어링 기어는 유압펌프 및 관련 부품과 연결되어 유압을 제공함으로써 조향 시 운전자의 힘이 적게 들도록 파워 어시스트를 수행한다.Conventionally, the steering device applied to commercial vehicles such as buses and trucks combines the driver's steering intention with the steering wheel, column, intermediate shaft, steering gear, and pitnum arm. It is transmitted to the wheel through the arm and link. Among these, the steering gear is connected to the hydraulic pump and related parts to provide hydraulic pressure and perform power assist to reduce the driver's effort when steering.

즉, 상용차용 조향 장치는 유압식으로 파워 스티어링을 구현하며, 유압을 생성하는 유압펌프, 작동유를 저장하는 리저버(Reservoir) 및 유압라인을 포함한다. 유압펌프는 자동차의 엔진 및 리저버에 연결되어 유압을 생성하고, 생성된 유압은 유압라인을 통해 스티어링 기어로 전달되며, 스티어링 기어가 조향 방향에 따라 랙 피스톤 압력을 배분하여 조향력을 보조하게 된다.In other words, the steering device for a commercial vehicle implements power steering hydraulically and includes a hydraulic pump that generates hydraulic pressure, a reservoir that stores hydraulic oil, and hydraulic lines. The hydraulic pump is connected to the car's engine and reservoir to generate hydraulic pressure. The generated hydraulic pressure is transmitted to the steering gear through hydraulic lines, and the steering gear distributes the rack piston pressure according to the steering direction to assist steering.

이와 같은 유압식 조향 장치는 몇 가지 문제점을 가지고 있다. 우선, 유압펌프가 엔진에 연결되어 엔진의 출력을 소모하므로 연비를 저하시킨다. 또한, 유압펌프, 리저버 및 유압라인 등 유압 관련 부품이 설치되어야 하므로 차량 내 공간의 효율성을 떨어뜨리고 비용을 상승시킨다. 또한, 작동유의 사용으로 인한 환경 오염 유발의 개연성도 높다. 또 한편, 전자식 제어가 불가능하므로 차선 유지, 자동 주차, 제동 등 타 시스템과의 협조 등과 같은 운전자 편의기능의 제공이 어렵다.Such hydraulic steering devices have several problems. First, the hydraulic pump is connected to the engine and consumes the engine's output, thereby reducing fuel efficiency. In addition, hydraulic-related parts such as hydraulic pumps, reservoirs, and hydraulic lines must be installed, which reduces space efficiency within the vehicle and increases costs. In addition, there is a high probability of causing environmental pollution due to the use of hydraulic oil. On the other hand, since electronic control is not possible, it is difficult to provide driver convenience functions such as lane maintenance, automatic parking, and cooperation with other systems such as braking.

전술한 문제점들을 해결하기 위해서는 전동식 조향 동력 장치의 적용이 필요한데, 종래 전동식 조향 장치로는 상용차의 조향에 필요한 고출력을 얻는 것이 어려운 실정이다.In order to solve the above-mentioned problems, it is necessary to apply an electric steering power device, but it is difficult to obtain the high output required for steering a commercial vehicle with a conventional electric steering device.

한국 등록특허 제10-0358999호 “차량용 조향 안정성 향상장치”, 2002. 12. 18 등록공고Korean Patent No. 10-0358999 “Steering stability improvement device for vehicles”, registration notice on December 18, 2002

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, The present invention is intended to solve the problems of the prior art described above,

본 발명은 전동 방식을 통해 고출력을 낼 수 있어 상용차에도 전동 파워 스티어링을 구현할 수 있게 해주는 전동 기어 조향 장치를 제공하고자 한다.The present invention seeks to provide an electric gear steering device that can produce high output through an electric method, enabling electric power steering to be implemented in commercial vehicles.

또한, 본 발명은 조향력 보조를 위한 유압 관련 부품들을 삭제하고, 2 이상의 액추에이터를 통해 고출력을 달성하되, 주행 중 하나의 액추에이터가 고장난 경우에도 나머지 하나의 작동이 가능하여 안전 성능이 향상된 전동 기어 조향 장치를 제공하고자 한다.In addition, the present invention is an electric gear steering device that eliminates hydraulic-related parts for assisting steering force and achieves high output through two or more actuators, but has improved safety performance by enabling operation of the remaining actuator even if one actuator fails during driving. We would like to provide.

또한, 본 발명은 평행하게 배치된 2개의 웜을 통해 하나의 웜휠을 회전시킴으로써 편력의 발생을 방지하며 안정적으로 조향 보조력을 제공하는 전동 기어 조향 장치를 제공하고자 한다.In addition, the present invention seeks to provide an electric gear steering device that prevents the generation of bias and stably provides steering assistance by rotating one worm wheel through two worms arranged in parallel.

본 발명의 일 측면에 따르면, 회전 구동력을 조향을 위한 직선 운동으로 변환하는 기어 유닛; 및 상기 기어 유닛에 회전 구동력을 전달하는 구동 유닛; 을 포함하고, 상기 구동 유닛은, 제1 액추에이터 및 제2 액추에이터와, 상기 제1 액추에이터 및 상기 제2 액추에이터에 각각 결합되어 회전하는 제1 웜 및 제2 웜과, 상기 제1 웜 및 상기 제2 웜과 치합되어 회전하는 웜휠을 포함하는 전동 기어 조향 장치가 제공된다.According to one aspect of the invention, a gear unit converting rotational driving force into linear motion for steering; and a driving unit transmitting rotational driving force to the gear unit. Includes, the drive unit, a first actuator and a second actuator, a first worm and a second worm coupled to the first actuator and the second actuator, respectively, and rotating, the first worm and the second An electric gear steering device including a worm wheel that engages and rotates with a worm is provided.

이 때, 상기 기어 유닛은 상기 웜휠의 회전축 상에 배치된 볼 스크류와, 상기 볼 스크류에 결합된 볼 너트와, 상기 볼 너트에 치합된 섹터 샤프트를 포함할 수 있다.At this time, the gear unit may include a ball screw disposed on the rotation axis of the worm wheel, a ball nut coupled to the ball screw, and a sector shaft meshed with the ball nut.

또한, 상기 제1 액추에이터 및 상기 제2 액추에이터는 독립적으로 제어될 수 있다.Additionally, the first actuator and the second actuator can be controlled independently.

또한, 상기 제1 액추에이터 및 상기 제2 액추에이터는 인접하여 나란히 배치될 수 있다.Additionally, the first actuator and the second actuator may be arranged adjacent to each other.

또한, 상기 제1 웜의 회전축과 상기 제2 웜의 회전축은 각각 상기 웜휠의 회전축과 수직을 이룰 수 있다.Additionally, the rotation axis of the first worm and the rotation axis of the second worm may each be perpendicular to the rotation axis of the worm wheel.

또한, 상기 제1 웜 및 상기 제2 웜은 평행하게 배치되어 각각 상기 웜휠의 일측과 타측에 치합될 수 있다.Additionally, the first worm and the second worm may be arranged in parallel and meshed with one side and the other side of the worm wheel, respectively.

또한, 상기 기어 유닛은 상기 웜휠과 상기 볼 너트 사이에 배치되어 상기 볼 스크류를 회전 가능하게 지지하며 스러스트 하중을 받는 베어링을 더 포함할 수 있다.Additionally, the gear unit may further include a bearing disposed between the worm wheel and the ball nut to rotatably support the ball screw and receive a thrust load.

이 때, 상기 베어링은 테이퍼드 로울러 베어링일 수 있다.At this time, the bearing may be a tapered roller bearing.

한편, 상기 구동 유닛은, 차량의 스티어링 휠의 조향 토크를 전달 받아 회전하는 인풋 샤프트와, 상기 인풋 샤프트의 회전에 따라 비틀리도록 배치된 토션 바와, 상기 토션 바의 비틀림 정보를 전자 제어 유닛에 전달하는 토크 센서를 더 포함하고, 상기 제1 액추에이터 및 상기 제2 액추에이터는 상기 전자 제어 유닛의 제어에 따라 제어될 수 있다.Meanwhile, the drive unit includes an input shaft that rotates by receiving the steering torque of the steering wheel of the vehicle, a torsion bar arranged to twist according to rotation of the input shaft, and a device that transmits the twist information of the torsion bar to the electronic control unit. It may further include a torque sensor, and the first actuator and the second actuator may be controlled according to control of the electronic control unit.

이 때, 상기 전자 제어 유닛은 상기 토크 센서로부터 전달된 상기 토션 바의 비틀림 정보에 근거하여 상기 제1 액추에이터 및 상기 제2 액추에이터를 제어할 수 있다.At this time, the electronic control unit may control the first actuator and the second actuator based on the twist information of the torsion bar transmitted from the torque sensor.

본 발명의 일 실시예에 따른 전동 기어 조향 장치는 전동 방식을 통해 고출력을 낼 수 있어 상용차에도 전동 파워 스티어링을 구현할 수 있게 해준다.The electric gear steering device according to an embodiment of the present invention can produce high output through an electric method, making it possible to implement electric power steering in commercial vehicles.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 기어 조향 장치에 의하면 조향력 보조를 위한 유압 관련 부품들을 삭제하고, 2 이상의 액추에이터를 통해 고출력을 달성하되, 주행 중 하나의 액추에이터가 고장난 경우에도 나머지 하나의 작동이 가능하여 안전 성능이 향상된다.In addition, according to the electric gear steering device according to an embodiment of the present invention, hydraulic-related parts for assisting steering force are eliminated and high output is achieved through two or more actuators, but even if one actuator breaks down during driving, the remaining one is operated. This makes it possible to improve safety performance.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 기어 조향 장치는 평행하게 배치된 2개의 웜을 통해 하나의 웜휠을 회전시킴으로써 편력의 발생을 방지하며 안정적으로 조향 보조력을 제공한다.In addition, the electric gear steering device according to an embodiment of the present invention prevents the occurrence of drift and stably provides steering assistance by rotating one worm wheel through two worms arranged in parallel.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 기어 조향 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A'에 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 기어 조향 장치의 제1 웜, 제2 웜 및 웜휠의 배치를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전동 기어 조향 장치의 사시도이다.
도 5는 도 4의 B-B'에 따른 단면도이다.1 is a perspective view of an electric gear steering device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 1.
Figure 3 is a perspective view showing the arrangement of a first worm, a second worm, and a worm wheel of an electric gear steering device according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a perspective view of an electric gear steering device according to another embodiment of the present invention.
Figure 5 is a cross-sectional view taken along line B-B' in Figure 4.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 도면에서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하였다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. The present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention, parts not related to the description have been omitted in the drawings, and identical or similar components have been assigned the same reference numerals throughout the specification.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that it does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 기어 조향 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A'에 따른 단면도이다.Figure 1 is a perspective view of an electric gear steering device according to an embodiment of the present invention, and Figure 2 is a cross-sectional view taken along line A-A' of Figure 1.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 기어 조향 장치(1)는, 기어 유닛(100) 및 구동 유닛(300)을 포함한다.Referring to FIGS. 1 and 2 , the electric gear steering device 1 according to an embodiment of the present invention includes a gear unit 100 and a drive unit 300.

이하에서 구성을 상세하게 설명함에 있어서, 기어 유닛(100)에 상대적으로 가까운 쪽을 하방향 또는 하부, 구동 유닛(300)에 상대적으로 가까운 쪽을 상방향 또는 상부로 기술한다.In describing the configuration in detail below, the side relatively close to the gear unit 100 will be described as the downward direction or bottom, and the side relatively close to the drive unit 300 will be described as the upward direction or top.

기어 유닛(100)은 회전 구동력을 조향을 위한 직선 운동으로 변환한다. 더욱 상세하게 살펴보면, 기어 유닛(100)은 구동 유닛(300)의 회전 구동력을 직선 운동으로 변환하여 차륜 측으로 전달하여 조향이 이루어질 수 있게 해준다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서 기어 유닛(100)은 볼 너트 기어로 이루어질 수 있는데, 이 때, 기어 유닛(100)은 볼 스크류(110), 볼 너트(120), 섹터 샤프트(130), 베어링(140) 등을 포함하며, 이들은 기어 하우징(150) 내에 배치될 수 있다.Gear unit 100 converts rotational driving force into linear motion for steering. In more detail, the gear unit 100 converts the rotational driving force of the drive unit 300 into linear motion and transmits it to the wheel side to enable steering. Referring to FIG. 2, in one embodiment of the present invention, the gear unit 100 may be made of a ball nut gear. In this case, the gear unit 100 includes a ball screw 110, a ball nut 120, and a sector shaft. 130, bearings 140, etc., and these may be disposed within the gear housing 150.

볼 스크류(110)는 기어 하우징(150) 내에 회전 가능하게 배치되며, 외주면에 나선형으로 형성된 그루브(111)를 포함하고 있다. 또한, 볼 너트(120)는 볼 스크류(110)에 결합되어 볼 스크류(110)의 회전에 따라 상방향 또는 하방향으로 직선거동을 한다. 볼 너트(120)의 내주면에는 나선형으로 그루브(121)가 형성되어 있으며, 볼 스크류(110)의 외주면과 볼 너트(120)의 내주면 사이 즉, 볼 스크류(110)의 그루브(111)와 볼 너트(120)의 그루브(121)에 의해 형성되는 통로에는 볼(122)이 배치된다. 볼(122)을 매개로 볼 스크류(110)와 볼 너트(120)는 회전운동을 직선운동으로 변환한다. 또한, 볼(122)은 볼 스크류(110)와 볼 너트(120) 사이의 마찰력을 감소시켜 주기도 한다. 이 때, 볼 너트(120)는 볼(122)의 순환을 위한 리서큘레이터(123)를 포함할 수 있다.The ball screw 110 is rotatably disposed within the gear housing 150 and includes a groove 111 formed in a spiral shape on the outer peripheral surface. Additionally, the ball nut 120 is coupled to the ball screw 110 and moves linearly in an upward or downward direction according to the rotation of the ball screw 110. A groove 121 is formed in a spiral shape on the inner peripheral surface of the ball nut 120, and is between the outer peripheral surface of the ball screw 110 and the inner peripheral surface of the ball nut 120, that is, the groove 111 of the ball screw 110 and the ball nut. A ball 122 is disposed in the passage formed by the groove 121 of 120. The ball screw 110 and ball nut 120 convert rotational motion into linear motion through the ball 122. Additionally, the ball 122 reduces friction between the ball screw 110 and the ball nut 120. At this time, the ball nut 120 may include a recirculator 123 for circulation of the ball 122.

섹터 샤프트(130)는 볼 너트(120)의 외주면에 형성된 기어부(124)에 치합되어 있으며, 볼 너트(120)의 상하 거동에 따라 회전 거동한다. 섹터 샤프트(130)는 피트먼 암(미도시)와 연결되어 있으며, 회전 거동하며 상기 피트먼 암을 작동시켜 조향력을 차륜 쪽으로 전달한다.The sector shaft 130 is engaged with the gear portion 124 formed on the outer peripheral surface of the ball nut 120, and rotates according to the up and down movement of the ball nut 120. The sector shaft 130 is connected to a pitman arm (not shown), rotates, and operates the pitman arm to transmit steering force to the wheel.

한편, 베어링(140)은 볼 스크류(110)를 회전 가능하게 지지하며 스러스트 하중을 받는다. 베어링(140)은 웜휠(350)과 볼 너트(120) 사이에 배치되어 있다. 베어링(140)은 테이퍼드 로울러 베어링일 수 있으며, 더 나아가 복열 테이퍼 로울러 베어링일 수 있다.Meanwhile, the bearing 140 rotatably supports the ball screw 110 and receives a thrust load. Bearing 140 is disposed between worm wheel 350 and ball nut 120. The bearing 140 may be a tapered roller bearing, or furthermore, may be a double row tapered roller bearing.

구동 유닛(300)은 기어 유닛(100)에 회전 구동력을 전달한다. 구동 유닛(300)은 제1 액추에이터(310) 및 제2 액추에이터(320), 제1 액추에이터(310) 및 제2 액추에이터(320)에 각각 결합되어 회전하는 제1 웜(330) 및 제2 웜(340), 제1 웜(330) 및 제2 웜(340)과 치합되어 회전하는 웜휠(350), 차량의 스티어링 휠(미도시)의 조향 토크를 전달 받아 회전하는 인풋 샤프트(360), 인풋 샤프트(360)의 회전에 따라 비틀리도록 배치된 토션 바(370) 및 토션 바의 비틀림 정보를 전자 제어 유닛(미도시)에 전달하는 토크 센서(380)를 포함할 수 있다.The drive unit 300 transmits rotational driving force to the gear unit 100. The driving unit 300 includes a first actuator 310 and a second actuator 320, a first worm 330 and a second worm (330) that are respectively coupled to the first actuator 310 and the second actuator 320 to rotate. 340), a worm wheel 350 that engages and rotates with the first worm 330 and the second worm 340, an input shaft 360 that rotates by receiving the steering torque of the vehicle's steering wheel (not shown), an input shaft It may include a torsion bar 370 arranged to be twisted according to the rotation of the torsion bar 360 and a torque sensor 380 that transmits the twist information of the torsion bar to an electronic control unit (not shown).

제1 액추에이터(310) 및 제2 액추에이터(320)는 전자 제어 유닛의 제어에 따라 회전 구동력을 생성한다. 구체적인 예를 들면, 제1 액추에이터(310) 및 제2 액추에이터(320)는 각각 모터일 수 있다.The first actuator 310 and the second actuator 320 generate rotational driving force under the control of an electronic control unit. For a specific example, the first actuator 310 and the second actuator 320 may each be a motor.

본 발명에서 제1 액추에이터(310) 및 제2 액추에이터(320)는 독립적으로 제어될 수 있다. 제1 액추에이터(310)와 제2 액추에이터(320)가 각각 독립적으로 제어됨으로써 제1 액추에이터(310)에 결합된 제1 웜(330), 제2 액추에이터(320)에 결합된 제2 웜(340)이 독립적으로 작동할 수 있으며, 이를 통해 제1 웜(330)과 제2 웜(340)에 치합된 웜휠(350)의 회전을 정밀하게 제어할 수 있게 된다.In the present invention, the first actuator 310 and the second actuator 320 can be controlled independently. The first actuator 310 and the second actuator 320 are controlled independently, so that the first worm 330 coupled to the first actuator 310 and the second worm 340 coupled to the second actuator 320 It can operate independently, which makes it possible to precisely control the rotation of the worm wheel 350 engaged with the first worm 330 and the second worm 340.

또한, 차량의 주행 중에 제1 액추에이터(310) 및 제2 액추에이터(320) 중 어느 하나가 고장으로 인해 작동이 불가능하게 된 경우에도 나머지 다른 하나로 웜휠(350)을 회전시킬 수 있다. 즉, 페일 세이프티(fail safety) 또는 리던던시(redundancy)를 통한 안전 성능을 확보할 수 있다.Additionally, even if one of the first actuator 310 and the second actuator 320 becomes inoperable due to a failure while the vehicle is running, the worm wheel 350 can be rotated using the other actuator. In other words, safety performance can be secured through fail safety or redundancy.

또한, 제1 액추에이터(310) 및 제2 액추에이터(320)는 인접하여 나란히 배치되는 것이 바람직하다. 제1 액추에이터(310)와 제2 액추에이터(320)가 상호 대향하며 배치되는 것도 가능하지만 이 경우 차량의 패키징 측면에서 불리하기 때문이다.Additionally, it is preferable that the first actuator 310 and the second actuator 320 are arranged adjacent to each other. It is also possible for the first actuator 310 and the second actuator 320 to be disposed facing each other, but this is disadvantageous in terms of vehicle packaging.

제1 웜(330) 및 제2 웜(340)은 각각 제1 액추에이터(310) 및 제2 액추에이터(320)에 결합되어 회전한다. 이 때, 웜휠(350)은 제1 웜(330) 및 제2 웜(340)에 치합되어 회전하며 기어 유닛(100)으로 회전 구동력을 전달한다.The first worm 330 and the second worm 340 are coupled to the first actuator 310 and the second actuator 320, respectively, and rotate. At this time, the worm wheel 350 engages and rotates with the first worm 330 and the second worm 340 and transmits rotational driving force to the gear unit 100.

도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 기어 조향 장치(1)의 제1 웜(330), 제2 웜(340) 및 웜휠(350)의 배치를 나타낸 사시도가 나타나 있는데, 이를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 제1 웜(330)의 회전축과 제2 웜(340)의 회전축은 각각 웜휠(350)의 회전축과 수직을 이룰 수 있다.Figure 3 shows a perspective view showing the arrangement of the first worm 330, the second worm 340, and the worm wheel 350 of the electric gear steering device 1 according to an embodiment of the present invention, which can be confirmed through this. As shown, the rotation axis of the first worm 330 and the rotation axis of the second worm 340 may each be perpendicular to the rotation axis of the worm wheel 350.

또한, 웜휠(350)은 기어 유닛(100)의 볼 스크류(110)에 회전 구동력을 전달하는데, 웜휠(350)의 회전축과 볼 스크류(110)의 회전축은 일치하도록 배치되는 것이 바람직하다. 이때, 웜휠(350)에 볼 스크류(110)가 직접 결합할 수도 있다.In addition, the worm wheel 350 transmits rotational driving force to the ball screw 110 of the gear unit 100, and it is preferable that the rotation axis of the worm wheel 350 and the rotation axis of the ball screw 110 are arranged to coincide. At this time, the ball screw 110 may be directly coupled to the worm wheel 350.

한편, 도 3을 참조하면, 제1 웜(330) 및 제2 웜(340)은 평행하게 배치되어 각각 웜휠(350)의 일측과 타측에 치합되어 있다. 이와 같은 배치를 통해 웜휠(350)의 양측에서 회전력이 전달되도록 할 수 있으며, 웜휠(350)에 편력을 발생하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과 안정적인 조향력의 전달이 이루어지게 된다.Meanwhile, referring to FIG. 3, the first worm 330 and the second worm 340 are arranged in parallel and engaged with one side and the other side of the worm wheel 350, respectively. Through this arrangement, rotational force can be transmitted from both sides of the worm wheel 350 and the generation of bias in the worm wheel 350 can be prevented. As a result, stable steering force is transmitted.

인풋 샤프트(360)는 차량의 스티어링 휠(미도시)의 조향 토크를 전달 받아 회전하며, 토션 바(370)는 인풋 샤프트(360)의 회전에 따라 비틀리도록 배치된다. 구체적으로, 토션 바(370)는 인풋 샤프트(360)와 볼 스크류(110)의 내부에 배치되되 일부분은 인풋 샤프트(360)에 배치되고, 나머지 부분은 볼 스크류(110) 내부에 배치될 수 있다.The input shaft 360 rotates by receiving steering torque from the vehicle's steering wheel (not shown), and the torsion bar 370 is arranged to twist according to the rotation of the input shaft 360. Specifically, the torsion bar 370 may be disposed inside the input shaft 360 and the ball screw 110. A portion of the torsion bar 370 may be disposed on the input shaft 360, and the remaining portion may be disposed inside the ball screw 110. .

토크 센서(380)는 토션 바(370)의 비틀림 정보를 측정하여 전자 제어 유닛(미도시)에 전달한다. 토크 센서(380)에 의해 전달된 토션 바(370)의 비틀림 정보는 전자 제어 유닛의 제어에 활용될 수 있다. 즉, 전자 제어 유닛은 토크 센서(380)로부터 전달된 토션 바(370)의 비틀림 정보에 근거하여 적절한 조향 보조력이 생성되도록 제1 액추에이터(310) 및 제2 액추에이터(320)를 제어할 수 있다.The torque sensor 380 measures the twist information of the torsion bar 370 and transmits it to an electronic control unit (not shown). Torsion information of the torsion bar 370 transmitted by the torque sensor 380 can be used to control the electronic control unit. That is, the electronic control unit may control the first actuator 310 and the second actuator 320 to generate appropriate steering assistance force based on the twist information of the torsion bar 370 transmitted from the torque sensor 380. .

도 4에는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전동 기어 조향 장치의 사시도가 도시되어 있고, 도 5에는 도 4의 B-B'에 따른 단면도가 나타나 있다.Figure 4 shows a perspective view of an electric gear steering device according to another embodiment of the present invention, and Figure 5 shows a cross-sectional view taken along line B-B' of Figure 4.

도 4 및 5를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전동 기어 조향 장치(1a)는 앞에서 살펴본 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 기어 조향 장치(1)와 마찬가지로 기어 유닛(100) 및 구동 유닛(300)을 포함한다. 이하에서는 본 발명의 다른 일 실시예에 대해 본 발명의 일 실시예와 차이가 있는 구성들을 중심으로 설명한다.Referring to Figures 4 and 5, the electric gear steering device 1a according to another embodiment of the present invention, like the electric gear steering device 1 according to an embodiment of the present invention discussed above, includes a gear unit 100 and Includes a drive unit 300. Hereinafter, another embodiment of the present invention will be described focusing on configurations that are different from the embodiment of the present invention.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전동 기어 조향 장치(1a)는 기어 유닛(100)의 볼 스크류(110)가 별도의 아웃풋 샤프트(390)에 의해 웜휠(350)과 연결되어 있다. 즉, 구동 유닛(300)이 인풋 샤프트(360)와 볼 스크류(110) 사이에 배치된 아웃풋 샤프트(390)를 더 포함하며, 웜휠(350)의 회전 구동력을 전달하는 아웃풋 샤프트(390)와 볼 스크류(110)가 분리되어 있다.In the electric gear steering device 1a according to another embodiment of the present invention, the ball screw 110 of the gear unit 100 is connected to the worm wheel 350 through a separate output shaft 390. That is, the drive unit 300 further includes an output shaft 390 disposed between the input shaft 360 and the ball screw 110, and the output shaft 390 and the ball transmit the rotational driving force of the worm wheel 350. The screw 110 is separated.

아웃풋 샤프트(390)의 안정적인 동력 전달을 위해 아웃풋 샤프트(390) 중 웜휠(350) 하부에 배치된 부분에는 베어링(391)이 결합되어 있다. 또한, 토션 바(370)는 인풋 샤프트(360)와 아웃풋 샤프트(390)의 내부에 배치되되 일부분은 인풋 샤프트(360)에 배치되고, 나머지 부분은 아웃풋 샤프트(390) 내부에 배치되어 있다.For stable power transmission of the output shaft 390, a bearing 391 is coupled to the portion of the output shaft 390 disposed below the worm wheel 350. In addition, the torsion bar 370 is disposed inside the input shaft 360 and the output shaft 390. A portion of the torsion bar 370 is disposed on the input shaft 360, and the remaining portion is disposed inside the output shaft 390.

도 4에 나타난 바와 같이, 이와 같은 구조를 통해 기어 유닛(100)과 구동 유닛(300)의 패키지를 일체형이 아닌 분리형으로 구현하는 것이 용이하게 된다. 그 결과 제조의 효율성이 향상될 수 있다.As shown in FIG. 4, through this structure, it is easy to implement the package of the gear unit 100 and the drive unit 300 as a separate package rather than an integrated package. As a result, manufacturing efficiency can be improved.

또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전동 기어 조향 장치(1a)에 따르면 기어 유닛(100) 내의 볼 스크류(110)의 상부와 하부가 베어링(140a)에 의해 지지되도록 배치되어 있다. 즉, 베어링(140a)이 볼 스크류(110)의 상부와 하부에 결합되어 볼 스크류(110)의 양측 지지 구조를 형성한다. 이와 같은 양측 지지 구조는 볼 스크류(110)의 축력이 구동 유닛(300)으로 전달되지 않게 해준다. 이에 따라 기어 유닛(100)의 내구성이 향상될 수 있다.In addition, according to the electric gear steering device 1a according to another embodiment of the present invention, the upper and lower parts of the ball screw 110 in the gear unit 100 are arranged to be supported by bearings 140a. That is, the bearing 140a is coupled to the upper and lower parts of the ball screw 110 to form a support structure on both sides of the ball screw 110. This support structure on both sides prevents the axial force of the ball screw 110 from being transmitted to the drive unit 300. Accordingly, the durability of the gear unit 100 may be improved.

또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전동 기어 조향 장치(1a)는 볼 스크류(110)의 하단부에 배치된 베어링(140)과 기어 하우징(150)의 사이에 배치되는 락 스크류(160)를 더 포함한다. 락 스크류(160)는 볼 스크류(110)의 상부와 하부에 결합된 베어링(140a)에 의한 양측 지지 구조가 풀리는 것을 방지한다. 본 발명의 다른 일 실시예에서 기어 하우징(150)은 하단부가 하우징 커버(151)에 의해 밀폐되도록 이루어져 있는데, 락 스크류(160)가 볼 스크류(110)의 하단부에 배치된 베어링(140a)과 하우징 커버(151) 사이에 배치됨으로써 볼 스크류(110)의 양측 지지 구조의 풀림을 방지하여 준다. 더욱 상세하게는, 락 스크류(160)를 통해 베어링(140a)에 예압을 주어 지지 안정성을 확보할 수 있다.In addition, the electric gear steering device 1a according to another embodiment of the present invention includes a rock screw 160 disposed between the bearing 140 disposed at the lower end of the ball screw 110 and the gear housing 150. Includes more. The lock screw 160 prevents the support structures on both sides by the bearings 140a coupled to the upper and lower portions of the ball screw 110 from loosening. In another embodiment of the present invention, the lower end of the gear housing 150 is sealed by the housing cover 151, and the rock screw 160 is connected to the bearing 140a and the housing disposed at the lower end of the ball screw 110. By being placed between the covers 151, it prevents the support structures on both sides of the ball screw 110 from loosening. More specifically, support stability can be secured by applying a preload to the bearing 140a through the lock screw 160.

한편, 본 발명의 다른 일 실시예에서 기어 하우징(150)은 하단부가 하우징 커버(151)에 의해 밀폐되도록 이루어져 있으므로 기어 하우징(150)의 하단이 개방된 상태에서 기어 유닛(100)의 조립 과정이 수행될 수 있다. 이와 같은 구조를 통해 볼 스크류(110)의 양측 지지 구조가 용이하게 구현될 수 있다.Meanwhile, in another embodiment of the present invention, the lower end of the gear housing 150 is sealed by the housing cover 151, so the assembly process of the gear unit 100 is performed with the lower end of the gear housing 150 open. It can be done. Through this structure, the support structure on both sides of the ball screw 110 can be easily implemented.

이상에서 본 발명의 일 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예들에 의해 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 또 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.Although one embodiment of the present invention has been described above, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented in the present specification, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention will Another embodiment can be easily proposed by adding, changing, deleting, or adding elements, but it will also be said to be within the scope of the present invention.

1, 1a: 전동 기어 조향 장치
100: 기어 유닛
110: 볼 스크류 120: 볼 너트
130: 섹터 샤프트 140: 베어링
150: 기어 하우징
300: 구동 유닛
310: 제1 액추에이터 320: 제2 액추에이터
330: 제1 웜 340: 제2 웜
350: 웜휠 360: 인풋 샤프트
370: 토션 바 380: 토크 센서
390: 아웃풋 샤프트1, 1a: electric gear steering device
100: gear unit
110: ball screw 120: ball nut
130: sector shaft 140: bearing
150: gear housing
300: drive unit
310: first actuator 320: second actuator
330: first worm 340: second worm
350: worm wheel 360: input shaft
370: torsion bar 380: torque sensor
390: Output shaft

Claims (10)

회전 구동력을 조향을 위한 직선 운동으로 변환하는 기어 유닛; 및
상기 기어 유닛에 회전 구동력을 전달하는 구동 유닛; 을 포함하고,
상기 구동 유닛은,
제1 액추에이터 및 제2 액추에이터와,
상기 제1 액추에이터 및 상기 제2 액추에이터에 각각 결합되어 회전하는 제1 웜 및 제2 웜과,
상기 제1 웜 및 상기 제2 웜과 치합되어 회전하는 웜휠과,
차량의 스티어링 휠의 조향 토크를 전달 받아 회전하는 인풋 샤프트와,
상기 인풋 샤프트와 상기 기어 유닛을 연결하며 상기 인풋 샤프트와 상기 기어 유닛 사이에 배치되고, 상기 기어 유닛으로부터 분리 가능한 아웃풋 샤프트를 포함하고,
상기 기어 유닛은,
상기 웜휠의 회전축 상에 배치된 볼 스크류와,
상기 볼 스크류에 볼을 매개로 결합된 볼 너트와,
상기 볼 너트에 치합된 섹터 샤프트와,
상기 볼 스크류, 상기 볼 너트 및 상기 섹터 샤프트가 내부에 배치되는 기어 하우징을 포함하고,
상기 구동 유닛은 상기 기어 하우징의 외부에 배치되며,
상기 볼 스크류의 일단과 타단은 베어링에 의해 지지되며 상기 볼 스크류의 일단에 배치된 베어링과 상기 하우징 사이에는 지지 구조의 풀림을 방지하는 락 스크류가 배치되는 전동 기어 조향 장치.
A gear unit that converts rotary drive force into linear motion for steering; and
a driving unit transmitting rotational driving force to the gear unit; Including,
The driving unit is,
a first actuator and a second actuator;
a first worm and a second worm respectively coupled to the first actuator and the second actuator to rotate;
a worm wheel engaged with the first worm and the second worm and rotating;
An input shaft that rotates by receiving steering torque from the vehicle's steering wheel,
An output shaft connects the input shaft and the gear unit, is disposed between the input shaft and the gear unit, and is separable from the gear unit,
The gear unit is,
A ball screw disposed on the rotation axis of the worm wheel,
A ball nut coupled to the ball screw via a ball,
a sector shaft engaged with the ball nut;
Comprising a gear housing in which the ball screw, the ball nut, and the sector shaft are disposed,
The drive unit is disposed outside the gear housing,
One end and the other end of the ball screw are supported by bearings, and a rock screw is disposed between the bearing disposed at one end of the ball screw and the housing to prevent loosening of the support structure.
 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 제1 액추에이터 및 상기 제2 액추에이터는 독립적으로 제어되는 전동 기어 조향 장치.
According to claim 1,
An electric gear steering device in which the first actuator and the second actuator are independently controlled.
 제1 항에 있어서,
상기 제1 액추에이터 및 상기 제2 액추에이터는 인접하여 나란히 배치된 전동 기어 조향 장치.
According to claim 1,
The first actuator and the second actuator are arranged adjacent to each other in an electric gear steering device.
 제1 항에 있어서,
상기 제1 웜의 회전축과 상기 제2 웜의 회전축은 각각 상기 웜휠의 회전축과 수직을 이루는 전동 기어 조향 장치.
According to claim 1,
An electric gear steering device in which the rotation axis of the first worm and the rotation axis of the second worm are each perpendicular to the rotation axis of the worm wheel.
 제1 항에 있어서,
상기 제1 웜 및 상기 제2 웜은 평행하게 배치되어 각각 상기 웜휠의 일측과 타측에 치합된 전동 기어 조향 장치.
According to claim 1,
The first worm and the second worm are arranged in parallel and meshed with one side and the other side of the worm wheel, respectively.
 제1 항에 있어서,
상기 기어 유닛은 상기 웜휠과 상기 볼 너트 사이에 배치되어 상기 볼 스크류를 회전 가능하게 지지하며 스러스트 하중을 받는 베어링을 더 포함하는 전동 기어 조향 장치.
According to claim 1,
The gear unit is disposed between the worm wheel and the ball nut to rotatably support the ball screw and further includes a bearing that receives a thrust load.
 제7 항에 있어서,
상기 베어링은 테이퍼드 로울러 베어링인 전동 기어 조향 장치.
According to clause 7,
An electric gear steering device in which the bearing is a tapered roller bearing.
 제1 항에 있어서
상기 구동 유닛은,
상기 인풋 샤프트의 회전에 따라 비틀리도록 배치된 토션 바와,
상기 토션 바의 비틀림 정보를 전자 제어 유닛에 전달하는 토크 센서를 더 포함하고,
상기 제1 액추에이터 및 상기 제2 액추에이터는 상기 전자 제어 유닛의 제어에 따라 제어되는 전동 기어 조향 장치.
In paragraph 1
The driving unit is,
A torsion bar arranged to twist according to rotation of the input shaft,
Further comprising a torque sensor that transmits twisting information of the torsion bar to an electronic control unit,
An electric gear steering device in which the first actuator and the second actuator are controlled according to the control of the electronic control unit.
 제9 항에 있어서,
상기 전자 제어 유닛은 상기 토크 센서로부터 전달된 상기 토션 바의 비틀림 정보에 근거하여 상기 제1 액추에이터 및 상기 제2 액추에이터를 제어하는 전동 기어 조향 장치.According to clause 9,
The electronic control unit is an electric gear steering device that controls the first actuator and the second actuator based on the twist information of the torsion bar transmitted from the torque sensor.
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