KR101450322B1 - Rack Assist Type Electric Power Steering Apparatus having Ball Reducer - Google Patents

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Abstract

본 발명은 볼감속기를 구비한 랙구동형 전동식 조향장치에 관한 것으로, 본 발명에 의하면, 랙바와 동축상에 결합되어 랙바에 조향 보조력을 전달하는 볼감속기를 제공함으로써 기존의 랙구동형 전동식 조향장치에 비하여 백래쉬 증가에 의한 소음과 진동 및 마찰력을 줄일 수 있고, 조향 작동을 원활하게 하여 운전자에게 쾌적한 조향감을 제공할 수 있으며, 크기와 무게를 대폭 줄일 수 있게 되는 효과가 있게 된다.According to the present invention, there is provided a ball reducer which is coupled to a rack bar coaxially so as to transmit a steering assist force to a rack bar, thereby providing a rack-driven electromotive steering system It is possible to reduce noise, vibration and friction caused by an increase in backlash as compared with the apparatus, to smooth steering operation to provide a pleasant steering feeling to the driver, and to greatly reduce size and weight.

Description

볼감속기를 구비한 랙구동형 전동식 조향장치{Rack Assist Type Electric Power Steering Apparatus having Ball Reducer}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a rack driving type electric power steering apparatus having a ball reducer,

본 발명은 랙구동형 전동식 조향장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 랙바와 동축상에 결합되어 랙바에 조향 보조력을 전달하는 볼감속기를 제공함으로써 기존의 랙구동형 전동식 조향장치에 비하여 백래쉬 증가에 의한 소음과 진동 및 마찰력을 줄이고 조향 작동을 원활하게 하여 운전자에게 쾌적한 조향감을 제공할 수 있으며, 크기와 무게를 대폭 줄일 수 있게 되는 볼감속기를 구비한 랙구동형 전동식 조향장치에 관한 것이다.The present invention relates to a rack-driven electric steering system. More specifically, the present invention provides a ball reducer that is coupled to a rack bar coaxially to transmit a steering assist force to a rack bar, thereby reducing noise, vibration, and frictional force due to an increase in backlash as compared with a conventional rack- To a rack-driven electromotive steering system equipped with a ball reducer which is capable of providing a comfortable steering feeling to a driver and greatly reducing size and weight.

자동차의 동력보조 조향장치는 일반적으로 유압 펌프의 유압을 이용한 유압식 조향장치(Hydraulic Power Steering Apparatus)가 사용되고 있지만, 최근에는 모터를 이용한 전동식 조향장치(Electric Power Steering Apparatus)가 점차로 보편화 되어 가고 있다.BACKGROUND ART Generally, a hydraulic power steering apparatus using a hydraulic pressure of a hydraulic pump is used as a power assist steering apparatus of an automobile. Recently, an electric power steering apparatus using a motor has become commonplace.

일반적인 전동식 조향장치는 조향휠부터 양측 바퀴에까지 이어지는 조향 계통 및 조향 계통에 조향 보조 동력을 공급하는 보조 동력 기구를 포함하여 구성된다.A typical electric steering apparatus comprises a steering system extending from the steering wheel to both wheels and an auxiliary power mechanism for supplying steering assist power to the steering system.

보조 동력 기구는 운전자가 조향휠에 가하는 조향 토크를 감지하고 감지된 조향 토크에 비례하는 전기 신호를 출력하는 토크 센서, 토크 센서로부터 전해지는 전기 신호에 기초하여 제어 신호를 발생하는 전자 제어 장치(ECU: Electronic Control Unit), 전자 제어 장치로부터 전해지는 제어 신호에 기초하여 조향 보조 동력을 발생시키는 모터 및 벨트를 매개로 모터에서 발생한 보조 동력을 랙바에 전달하는 전동장치를 포함하여 구성된다.The auxiliary power mechanism includes a torque sensor for sensing a steering torque applied to the steering wheel by the driver and outputting an electric signal proportional to the detected steering torque, an electronic control unit (ECU) for generating a control signal based on an electric signal transmitted from the torque sensor, An electronic control unit), a motor for generating a steering assist power based on a control signal transmitted from the electronic control unit, and a transmission for transmitting auxiliary power generated by the motor to the rack bar via a belt.

도 1은 종래 기술에 의한 랙구동형 전동식 조향장치를 개략적으로 나타낸 부분 단면도이고, 도 2는 종래 기술에 의한 랙구동형 전동식 조향장치의 일부를 개략적으로 나타낸 단면도이다.FIG. 1 is a partial cross-sectional view schematically showing a conventional rack-driven electromotive steering system, and FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a part of a conventional rack-driven electromotive steering system.

도 1과 도 2에서 도시하는 바와 같이 종래 기술에 의한 랙구동형 전동식 조향장치는, 자동차의 횡 방향으로 연장되어 일측에 랙 기어를 구비하고 외주면에 스크류홈(145)을 구비하는 랙바(140), 상기 랙바의 스크류홈(145)과 중간 경로(215)에 접하면서 구름이동 하는 볼(220), 랙 기어와 맞물리는 피니언 기어를 구비하는 피니언축(110), 볼(220)을 매개로 스크류홈(145)과 맞물리며 볼(220)이 순환하는 중간 경로(215)를 구비하는 볼너트(210), 상기 볼너트(210)의 끝단에 부착되는 엔드 캡(230), 볼너트(210)와 모터축(155)을 연결하는 벨트식 전동장치(160) 및 모터(150) 등을 포함하여 구성된다.1 and 2, a rack driving type electric steering apparatus according to the related art includes a rack bar 140 extending in the lateral direction of the automobile and having a rack gear on one side and a screw groove 145 on the outer side, A ball 220 moving in rolling contact with the screw groove 145 and the intermediate path 215 of the rack bar, a pinion shaft 110 having a pinion gear engaged with the rack gear, An end cap 230 attached to an end of the ball nut 210, a ball nut 210, and a ball nut 210. The ball nut 210 has an intermediate path 215 through which the ball 220 circulates, A belt-type power transmission device 160 for connecting the motor shaft 155, a motor 150, and the like.

피니언축(110)은 조향축을 통해 조향휠에 연결되고, 외주면 일측에 일정 길이의 스크류홈(145)이 형성되어 있는 랙바(140)는 랙하우징(120)에 내장된다. The pinion shaft 110 is connected to the steering wheel through the steering shaft and the rack bar 140 having the screw groove 145 of a predetermined length formed on one side of the outer circumferential surface thereof is housed in the rack housing 120.

벨트식 전동장치(160)는 모터축(155) 및 볼너트(210)를 연결하는 벨트를 포함하여 형성되며, 조향휠에 가해진 조향 토크에 비례하여 모터(150)에서 발생하는 조향 보조 동력을 볼너트(210)를 통해 랙바(140)에 전달한다.The belt-type power transmission device 160 is formed to include a belt connecting the motor shaft 155 and the ball nut 210. The belt-type power transmission device 160 is configured to receive the steering assist force generated by the motor 150 in proportion to the steering torque applied to the steering wheel. And transmits it to the rack bar 140 through the nut 210.

종래의 방식은 볼(220)이 랙바(140)의 스크류홈(145)과 볼너트(210)의 스크류홈과 접촉하면서 구름에 의한 이동에 의하여 볼너트(210)에 형성된 직선 형상의 중간 경로(215)를 순환하는 방식을 갖는다.The conventional method is a method in which the ball 220 contacts the screw groove 145 of the rack bar 140 and the screw groove of the ball nut 210 to form a linear intermediate path 215).

그러나 이러한 종래의 랙구동형 전동식 조향장치는 벨트식 전동장치를 별도로 랙바의 외측에 설치하고 볼너트와 벨트로 연결하는 복잡한 구조를 구비하고 있고 내구가 진행된 후에는 백래쉬의 증대로 소음과 진동 및 마찰이 커져서 운전자에게 불쾌한 조향감이 발생되는 문제점이 있었다.However, such a conventional rack-driven electric power steering apparatus has a complicated structure in which a belt-type power transmission apparatus is separately provided outside the rack bar and connected with a ball nut and a belt. After the running of the vehicle, the backlash increases, There is a problem that an uncomfortable steering feeling is generated to the driver.

또한, 그 구조가 복잡하고 크기와 무게가 커지며, 볼이 순환하는 중간 경로의 제작상의 어려움과 오차 등으로 볼과의 마찰이 증대되어 소음이 커지는 문제점이 있었다.Further, the structure is complicated, the size and weight are increased, and the friction between the ball and the ball is increased due to the difficulty in manufacturing the intermediate path through which the ball circulates and errors.

본 발명은 이러한 배경에서 안출된 것으로, 랙바와 동축상에 결합되어 랙바에 조향 보조력을 전달하는 볼감속기를 제공함으로써 기존의 랙구동형 전동식 조향장치에 비하여 백래쉬 증가에 의한 소음과 진동 및 마찰력을 줄이고 조향 작동을 원활하게 하여 운전자에게 쾌적한 조향감을 제공하며, 조향장치의 크기와 무게를 대폭 줄이는 데에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances and provides a ball reducer which is coupled to a rack bar and transmits a steering assist force to a rack bar, thereby reducing noise, vibration, and friction caused by an increase in backlash And the steering operation is smoothly performed, thereby providing a comfortable steering feeling to the driver, and the object of the present invention is to significantly reduce the size and weight of the steering apparatus.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 구동력을 발생하는 모터, 및 상기 모터의 축과 랙바와 동축상에 연결되는 출력축을 구비하며, 내부에서 볼이 순환하면서 증감된 회전비에 따라서 상기 출력축이 상기 랙바를 슬라이딩시키는 볼감속기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 볼감속기를 구비한 랙구동형 전동식 조향장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a motor including a motor for generating a driving force, and an output shaft connected to a shaft of the motor and coaxially connected to the rack bar. And a ball decelerator for sliding the ball decelerator. The rack driving type electromotive steering apparatus includes the ball reducer.

본 발명에 의하면, 랙바와 동축상에 결합되어 랙바에 조향 보조력을 전달하는 볼감속기를 제공함으로써 기존의 랙구동형 전동식 조향장치에 비하여 백래쉬 증가에 의한 소음과 진동 및 마찰력을 줄이고 조향 작동을 원활하게 하여 운전자에게 쾌적한 조향감을 제공할 수 있으며, 크기와 무게를 대폭 줄일 수 있게 되는 효과가 있게 된다.According to the present invention, by providing a ball reducer which is coupled to a rack bar coaxially so as to transmit a steering assist force to a rack bar, noise, vibration and friction caused by an increase in backlash can be reduced and steering operation is smooth Thereby providing a comfortable steering feeling to the driver and greatly reducing the size and weight of the vehicle.

도 1은 종래 기술에 의한 랙구동형 전동식 조향장치를 개략적으로 나타낸 부분 단면도;
도 2는 종래 기술에 의한 랙구동형 전동식 조향장치의 일부를 개략적으로 나타낸 단면도;
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 볼감속기를 구비한 랙구동형 전동식 조향장치를 개략적으로 나타낸 구성도;
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 볼감속기를 나타낸 분해사시도;
도 5는 도 4의 볼감속기를 나타낸 단면도이다.1 is a partial cross-sectional view schematically showing a conventional rack-driven electromechanical steering apparatus;
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a part of a conventional rack-driven electromechanical steering apparatus; FIG.
3 is a schematic view of a rack-driven electric power steering apparatus having a ball reducer according to an embodiment of the present invention;
4 is an exploded perspective view of a ball reducer according to an embodiment of the present invention;
5 is a cross-sectional view showing the ball reducer of FIG.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference symbols as possible even if they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected to or connected to the other component, It should be understood that an element may be "connected," "coupled," or "connected."

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 볼감속기를 구비한 랙구동형 전동식 조향장치를 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 볼감속기를 나타낸 분해사시도, 도 5는 도 4의 볼감속기를 나타낸 단면도이다.FIG. 3 is a schematic view of a rack-driven electric power steering apparatus having a ball reducer according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is an exploded perspective view of a ball reducer according to an embodiment of the present invention, and FIG. Sectional view of the ball reducer of Fig.

이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 볼감속기를 구비한 랙구동형 전동식 조향장치는, 구동력을 발생하는 모터(320), 및 상기 모터(320)의 축(323)과 랙바(140)와 동축상에 연결되는 출력축(341)을 구비하며, 내부에서 볼(331)이 순환하면서 증감된 회전비에 따라서 상기 출력축(341)이 상기 랙바(140)를 슬라이딩시키는 볼감속기(330)를 포함하여 구성된다.As shown in these drawings, the rack-driven electric type steering system equipped with the ball reducer according to the embodiment of the present invention includes a motor 320 for generating a driving force, and a shaft 323 of the motor 320, A ball reducer 330 for allowing the output shaft 341 to slide the rack bar 140 in accordance with a rotation ratio of the ball 331 circulated inside the ball bar 331 and connected to the coaxial shaft 140, .

또한, 이에 추가적으로 하나 이상의 센서를 통해 조향휠(311) 조타 정보와 자동차 주행 정보를 입력받아서 이에 따른 목표 조향비를 위한 제어값을 산출하여 모터(320)로 전송하는 ECU(310)를 구비할 수 있고, 상기 모터(320)는 상기 ECU(310)를 통해 산출된 제어값으로 구동될 수 있다.In addition, the ECU 310 may further include a steering wheel 311 steering information and at least one vehicle driving information through at least one sensor, and a control value for the target steering ratio may be calculated and transmitted to the motor 320 And the motor 320 may be driven with a control value calculated through the ECU 310. [

ECU(310)는 입력각 센서와 출력각 센서 등의 조향각 센서(301)와, 토크 센서(303), 차속 센서(305), 횡가속도 센서(307), 요 레이트(Yaw Rate) 센서(309) 등의 각종 센서 중 어느 하나 이상의 센서를 통해 운전자의 조향휠(311) 조타 정보와 자동차의 주행 정보를 입력받아서, 이들 정보를 근거로 실제로 출력축(341)의 목표 조향비를 위한 제어값을 산출하여 모터(320)를 구동한다.The ECU 310 includes a steering angle sensor 301 such as an input angle sensor and an output angle sensor and a torque sensor 303, a vehicle speed sensor 305, a lateral acceleration sensor 307, a yaw rate sensor 309, And the like, and receives the steering information of the driver's steering wheel 311 and the running information of the automobile through the sensors, and calculates a control value for the target steering ratio of the output shaft 341 based on the information And drives the motor 320.

즉, 본 발명에 의한 볼감속기(330)를 구비한 랙구동형 전동식 조향장치는 운전자의 조향휠(311) 조작으로 인한 조타 정보를 조향각 센서(301)나 토크 센서(303)를 통해 감지하면, ECU(310)가 수시로 변화하는 조타 정보를 지속적으로 입력받아 이를 자동차의 각종 정보와 비교분석한 후 랙바(140)의 직선운동을 제어하는 모터(320)에 전기적 신호로 전달함으로써 조향 보조력을 조절하게 되어 있고, 모터(320)와 랙바(140)의 출력 속도를 변환시키는 감속장치로서 볼감속기(330)가 구성된다.That is, when the rack driving type electromotive steering system equipped with the ball reducer 330 according to the present invention senses steering information due to operation of the steering wheel 311 of the driver through the steering angle sensor 301 or the torque sensor 303, The ECU 310 continuously receives the steering information that varies from time to time, compares and analyzes the steering information with various kinds of information of the automobile, and then transmits it as an electric signal to the motor 320 that controls the linear motion of the rack bar 140, And a ball reducer 330 is configured as a speed reducing device for converting the output speeds of the motor 320 and the rack bar 140. [

여기서, 볼감속기(330)는, 외주면에는 원주방향으로 주기를 가지며 서로 교차하는 한쌍의 정현파 형상의 제1홈(335)이 형성되어 있고 상기 모터축(323)에 결합되어 회전하는 입력 로터(333)와, 외주면에는 원주방향으로 주기를 갖는 정현파 형상의 제2홈(339)이 형성되어 있고 양측에는 출력축(341)이 구비되되, 일측 출력축(341)은 상기 입력 로터(333)와 모터축(323)을 관통하여 좌측 랙바(140a)와 결합되고 타측 출력축(341)은 우측 랙바(140b)와 결합되는 출력 로터(337)와, 상기 제1홈(335)과 제2홈(339)에 각각 안착되어 순환하는 볼(331)과, 상기 제1홈(335)과 제2홈(339)에 안착된 볼(331)이 양측에 결합되어 상기 입력 로터(333)의 회전시 상기 출력 로터(337)를 축방향으로 운동시키는 슬라이더(340), 및 상기 입력 로터(333)와 출력 로터(337), 볼(331), 슬라이더(340)를 내장하는 하우징(350)을 포함하여 구성된다.Here, the ball reducer 330 has a pair of sinusoidal first grooves 335 formed on the outer circumferential surface and having a period in the circumferential direction and intersecting with each other. An input rotor 333, which is coupled to the motor shaft 323 and rotates, And a second groove 339 having a sinusoidal shape with a period in the circumferential direction is formed on the outer circumferential surface and an output shaft 341 is provided on both sides of the second groove 339. One output shaft 341 is connected to the input shaft 333, An output rotor 337 penetrating through the first and second grooves 335 and 333 and coupled to the left and right rack bars 140a and 140b and coupled to the right and left rack bars 140b, And a ball 331 seated in the first groove 335 and the second groove 339 are coupled to both sides of the output rotor 337 And a slider 340 for housing the input rotor 333 and the output rotor 337, the ball 331, and the slider 340, (350).

입력 로터(333)는 모터축(323)과 커플링(343)으로 결합되는 결합축이 일측 단부에 형성되어 있어서 모터(320)의 구동시 모터(320)와 연동되어 회전하면서 볼(331)과 슬라이더(340)로 연결된 출력 로터(337)를 회전 및 슬라이딩시키게 된다.The input rotor 333 has a coupling shaft coupled to the motor shaft 323 and the coupling 343 at one end so that the input rotor 333 rotates in conjunction with the motor 320 when the motor 320 is driven, And the output rotor 337 connected to the slider 340 is rotated and slid.

입력 로터(333)의 외주면에는 볼(331)이 순환하는 제1홈(335)이 형성되어 있는데, 제1홈(335)은 원주방향으로 주기를 가지며 서로 교차하는 한쌍의 정현파 형상으로 형성되며, 이들 한쌍의 정현파는 서로 진폭과 주기가 같고 위상각 차이가 180도로 형성되어 있어서, 출력 로터(337)와 슬라이더(340)로 결합시 볼(331)을 제1홈(335)의 어느 홈(335a, 335b)에라도 결합할 수 있게 되어 있다.A first groove 335 through which the ball 331 circulates is formed on the outer circumferential surface of the input rotor 333. The first groove 335 is formed in a pair of sinusoidal shapes having a period in the circumferential direction and crossing each other, When the output rotor 337 and the slider 340 are coupled to each other, the ball 331 is coupled to the groove 335a of the first groove 335 , 335b, respectively.

또한, 입력 로터(333)에 볼(331)과 슬라이더(340)로 연결되어 회전과 슬라이딩 운동을 하게 되는 출력 로터(337)는 양측 단부에 구비된 출력축(341)이 각각 좌측 랙바(140a)와 우측 랙바(140)에 결합되어 출력 로터(337)의 슬라이딩 운동시 랙바(140)를 좌,우로 밀어주며 좌,우측 차륜을 조향하게 되어 있다.The output rotor 337 connected to the input rotor 333 by the ball 331 and the slider 340 and rotating and slidingly moves the output shaft 341 provided at both ends of the output rotor 333 to the left rack bar 140a And is coupled to the right rack bar 140 to push the rack bar 140 left and right during the sliding motion of the output rotor 337 to steer the left and right wheels.

출력 로터(337)의 외주면에는 제1홈(335)과 같이 원주방향으로 주기를 갖는 정현파 형상의 제2홈(339)이 형성되어 있는데, 제2홈(339)의 정현파 주기는 제1홈(335)의 정현파 주기보다 정수배로 감소되는 주기로 형성된다. A sinusoidal second groove 339 having a period in the circumferential direction as in the first groove 335 is formed on the outer circumferential surface of the output rotor 337. The sinusoidal period of the second groove 339 is equal to 335, which is an integer multiple of the sinusoidal period.

즉, 제1홈(335)은 제2홈(339)을 형성하는 정현파 주기의 정수배의 주기를 갖는 정현파 형상으로, 제1홈(335)의 주기가 T인 경우 제2홈(339)의 주기는 (1/2)T, (1/3)T, (1/4)T, (1/5)T...로 형성되고, 제2홈(339)의 주기가 T인 경우 제1홈(335)의 주기는 2T, 3T, 4T, 5T ...로 형성된다.That is, the first groove 335 has a sine wave shape having a period of integral multiples of the period of the sinusoidal wave forming the second groove 339. When the period of the first groove 335 is T, (1/4) T, (1/5) T, and when the period of the second groove 339 is T, (335) is formed with 2T, 3T, 4T, 5T, and so on.

따라서, 하우징(350)에 내장되며 동일한 직경을 갖는 입력 로터(333)와 출력 로터(337)에서 제1홈(335)과 제2홈(339)은 동일한 원주길이에 대하여, 제1홈(335)이 N개의 연속된 정현파로 형성되면 제2홈(339)은 제1홈(335)의 정수배인 2N개, 3N개, 4N개, 5N개...의 연속된 정현파 형상으로 형성된다.The first groove 335 and the second groove 339 in the input rotor 333 and the output rotor 337 which are built in the housing 350 and have the same diameter have the same length in the circumferential direction of the first groove 335 Is formed of N consecutive sinusoidal waves, the second groove 339 is formed in a continuous sinusoidal shape of 2N, 3N, 4N, 5N, ... which is an integer multiple of the first groove 335. [

이러한 제1홈(335)과 제2홈(339)의 주기는 감속비로 나타나는데, 제2홈(339)의 주기가 제1홈(335)의 주기보다 짧아진 정수배만큼 출력 로터(337)의 회전속도가 줄어들게 된다.The period of the first groove 335 and the period of the second groove 339 are represented by the reduction ratio. The period of the second groove 339 is shorter than the period of the first groove 335 by an integral multiple of the rotation of the output rotor 337 The speed is reduced.

여기서, 출력 로터(337)의 축방향 슬라이딩 길이는 제2홈(339)의 진폭의 2배에 해당되는 길이 즉, 제2홈(339)의 산과 골의 축방향 길이인 축방향 진동의 폭만큼 슬라이딩하게 된다. Here, the axial sliding length of the output rotor 337 is equal to twice the amplitude of the second groove 339, that is, the width of the axial direction vibration of the second groove 339, which is the axial length of the mountain and the valley Sliding.

즉, 입력 로터(333)와 출력 로터(337)는 볼(331)과 슬라이더(340)로 결합되어 하우징(350)에 내장되는데, 슬라이더(340)의 일측 단부는 각각 제1홈(335)을 순환하는 볼(331)과 결합되고, 타측 단부는 제2홈(339)을 순환하는 볼(331)과 결합되며, 동시에 하우징(350)의 내주면에 축방향으로 형성된 슬라이딩홈(355)에 볼(331)등이 안착되게 하우징(350)에 결합된다.That is, the input rotor 333 and the output rotor 337 are combined with the ball 331 and the slider 340 and are housed in the housing 350. One end of the slider 340 is connected to the first groove 335 And the other end is engaged with the ball 331 circulating through the second groove 339. At the same time, the sliding groove 355 formed in the inner peripheral surface of the housing 350 in the axial direction is engaged with the ball 331, 331 and the like are seated on the housing 350.

따라서, 모터(320)의 작동시 입력 로터(333)가 회전하면, 슬라이더(340)의 일측 단부에 결합된 볼(331)이 입력 로터(333)의 제1홈(335)을 따라서 순환하면서 동시에 하우징(350)의 축방향으로 형성된 슬라이딩홈(355)을 따라서 축방향으로 구름 이동하게 되고, 슬라이더(340)의 타측에 결합된 볼(331)도 이에 구속되어 하우징(350)의 축방향으로 형성된 슬라이딩홈(355)을 따라서 축방향으로 구름 이동함과 동시에 제2홈(339)을 통해 출력 로터(337)를 회전시키는 힘을 전달하게 되어 출력 로터(337)가 회전하게 된다.When the input rotor 333 rotates during the operation of the motor 320, the ball 331 coupled to one end of the slider 340 circulates along the first groove 335 of the input rotor 333 The ball 331 coupled to the other side of the slider 340 is also moved in the axial direction along the sliding groove 355 formed in the axial direction of the housing 350 so that the ball 331 is formed in the axial direction of the housing 350 And the output rotor 337 rotates as it moves in the axial direction along the sliding groove 355 and at the same time transmits the force for rotating the output rotor 337 through the second groove 339.

이렇게 출력 로터(337)가 회전하게 되면 제2홈(339)에 안착된 볼(331)이 하우징(350)의 슬라이딩홈(355)에 구속되어 지지되면서, 제2홈(339)의 진폭의 2배에 해당되는 길이만큼 축방향으로 슬라이딩하게 된다.When the output rotor 337 is rotated as described above, the ball 331 seated in the second groove 339 is restrained by the sliding groove 355 of the housing 350, It is slid in the axial direction by the length corresponding to the fold.

한편, 모터(320)의 축(323)과 입력 로터(323)는, 볼감속기(330)의 출력축(341)이 관통되게 중공으로 형성되어 있고, 입력 로터(323)와 출력축(341)은 볼베어링(327)으로 회전 지지되며, 하우징(350)과 출력축(341)도 볼베어링(327)으로 회전 지지되도록 되어 있다.The shaft 323 of the motor 320 and the input rotor 323 are formed hollow so that the output shaft 341 of the ball reducer 330 is penetrated. The input rotor 323 and the output shaft 341 are ball- And the housing 350 and the output shaft 341 are also rotatably supported by the ball bearings 327.

또한, 출력축(341)과 랙바(140a, 140b)는 출력축(341)의 회전시 랙바(140a, 140b)가 중심축 방향으로 직선운동할 수 있도록 부시(329)에 삽입 결합되는데, 출력축(341)과 랙바(140a, 140b)의 사이에는 베어링(325)이 결합되어 있어서, 출력축(341)의 회전시 축방향 회전을 지지하면서 랙바(140a, 140b)를 일측 또는 타측으로 직선운동하게 되어 있다.The output shaft 341 and the rack bars 140a and 140b are inserted into the bushes 329 so that the rack bars 140a and 140b can linearly move in the direction of the central axis when the output shaft 341 rotates. A bearing 325 is coupled between the rack bars 140a and 140b to linearly move the rack bars 140a and 140b to one side or the other side while supporting the axial rotation of the output shaft 341 when the output shaft 341 rotates.

이와 같은 구조와 형상을 갖는 본 발명에 의하면, 랙바와 동축상에 결합되어 랙바에 조향 보조력을 전달하는 볼감속기를 제공함으로써 기존의 랙구동형 전동식 조향장치에 비하여 백래쉬 증가에 의한 소음과 진동 및 마찰력을 줄일 수 있고, 조향 작동을 원활하게 하여 운전자에게 쾌적한 조향감을 제공할 수 있으며, 크기와 무게를 대폭 줄일 수 있게 되는 효과가 있게 된다.According to the present invention having such a structure and shape, a ball reducer which is coupled to a rack bar coaxially and transmits a steering assist force to a rack bar provides noise reduction and vibration due to an increase in backlash The frictional force can be reduced, the steering operation can be smoothly performed, a pleasant steering feeling can be provided to the driver, and the size and weight can be significantly reduced.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. That is, within the scope of the present invention, all of the components may be selectively coupled to one or more of them.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.It is also to be understood that the terms such as " comprises, "" comprising," or "having ", as used herein, mean that a component can be implanted unless specifically stated to the contrary. But should be construed as including other elements. All terms, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Commonly used terms, such as predefined terms, should be interpreted to be consistent with the contextual meanings of the related art, and are not to be construed as ideal or overly formal, unless expressly defined to the contrary.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas falling within the scope of the same shall be construed as falling within the scope of the present invention.

310: ECU 320: 모터
330: 볼감속기 331: 볼
333: 입력 로터 335: 제1홈
337: 출력 로터 339: 제2홈
340: 슬라이더 350: 하우징
355: 슬라이딩홈310: ECU 320: motor
330: ball reducer 331: ball
333: input rotor 335: first groove
337: output rotor 339: second groove
340: Slider 350: Housing
355: Sliding groove

Claims (8)

구동력을 발생하는 모터; 및
상기 모터의 축과 랙바와 동축상에 연결되는 출력축을 구비하며, 내부에서 볼이 순환하면서 증감된 회전비에 따라서 상기 출력축이 상기 랙바를 슬라이딩시키는 볼감속기를 포함하며,
상기 볼감속기는,
외주면에는 원주방향으로 주기를 가지며 서로 교차하는 한쌍의 정현파 형상의 제1홈이 형성되어 있고 상기 모터축에 결합되어 회전하는 입력 로터;
외주면에는 원주방향으로 주기를 갖는 정현파 형상의 제2홈이 형성되어 있고 양측에는 출력축이 구비되되, 일측 출력축은 상기 입력 로터와 모터축을 관통하여 랙바와 결합되고 타측 출력축은 랙바와 결합되는 출력 로터;
상기 제1홈과 제2홈에 각각 안착되어 순환하는 볼;
상기 제1홈과 제2홈에 안착된 볼이 양측에 결합되어 상기 입력 로터의 회전시 상기 출력 로터를 축방향으로 운동시키는 슬라이더; 및
상기 입력 로터와 출력 로터, 볼, 슬라이더를 내장하는 하우징;
을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 볼감속기를 구비한 랙구동형 전동식 조향장치.A motor for generating a driving force; And
And a ball reducer having an output shaft connected to a shaft of the motor and a rack bar coaxially with the motor, wherein the output shaft slides the rack bar in accordance with a rotation ratio of the ball circulated inside,
The ball-
An input rotor rotatably coupled to the motor shaft and having a pair of sinusoidal first grooves crossing each other and having a period in a circumferential direction;
An output rotor in which an output shaft is provided at both sides of the output shaft, one output shaft is coupled to the rack bar through the input rotor and the motor shaft, and the other output shaft is coupled to the rack bar;
A ball that is seated and circulates in the first groove and the second groove, respectively;
A slider coupled to both sides of the first and second grooves to move the output rotor in the axial direction when the input rotor rotates; And
A housing housing the input rotor, the output rotor, the ball, and the slider;
Wherein the rack-drive type electric-powered steering apparatus includes a ball reducer. 제 1 항에 있어서,
하나 이상의 센서를 통해 조향휠 조타 정보와 자동차 주행정보를 입력받아서 이에 따른 목표 조향비를 위한 제어값을 산출하여 상기 모터로 전송하는 ECU를 구비하고, 상기 모터는 상기 ECU를 통해 산출된 제어값으로 구동되는 것을 특징으로 하는 볼감속기를 구비한 랙구동형 전동식 조향장치.The method according to claim 1,
And an ECU for receiving steering wheel steering information and vehicle running information through at least one sensor, calculating a control value for the target steering ratio according to the steering wheel steering information, and transmitting the calculated control value to the motor, wherein the motor is controlled by a control value Wherein the rack-and-pinion type electric motor is driven by the electric motor. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제1홈은, 서로 진폭과 주기가 같고 위상차가 180도인 한쌍의 정현파 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 볼감속기를 구비한 랙구동형 전동식 조향장치.The method according to claim 1,
Wherein the first groove is formed in a pair of sinusoidal shapes having the same amplitude and period and a phase difference of 180 degrees. 제 4 항에 있어서,
상기 제1홈은, 상기 제2홈을 형성하는 정현파 주기의 정수배의 주기를 갖는 정현파 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 볼감속기를 구비한 랙구동형 전동식 조향장치.5. The method of claim 4,
Wherein the first groove is formed in a sinusoidal shape having an integral multiple of a sinusoidal period forming the second groove. 제 1 항에 있어서,
상기 하우징은, 상기 출력로터의 축방향 슬라이딩을 지지하도록 내주면에 상기 볼이 안착되는 슬라이딩홈이 축방향으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 볼감속기를 구비한 랙구동형 전동식 조향장치.The method according to claim 1,
Wherein the housing is formed with a sliding groove in an axial direction in which the ball is seated on an inner circumferential surface to support axial sliding of the output rotor. 제 1 항에 있어서,
상기 모터의 축은 상기 볼감속기의 출력축이 관통되게 중공으로 형성되는 것을 특징으로 하는 볼감속기를 구비한 랙구동형 전동식 조향장치.The method according to claim 1,
Wherein the shaft of the motor is hollow so that an output shaft of the ball reducer passes through the hollow shaft of the ball reducer. 구동력을 발생하는 모터; 및
상기 모터의 축과 랙바와 동축상에 연결되는 출력축을 구비하며, 내부에서 볼이 순환하면서 증감된 회전비에 따라서 상기 출력축이 상기 랙바를 슬라이딩시키는 볼감속기를 포함하며,
상기 출력축과 랙바는 부시에 삽입 결합되되, 상기 출력축과 랙바의 사이에는 베어링이 결합되는 것을 특징으로 하는 볼감속기를 구비한 랙구동형 전동식 조향장치.
A motor for generating a driving force; And
And a ball reducer having an output shaft connected to a shaft of the motor and a rack bar coaxially with the motor, wherein the output shaft slides the rack bar in accordance with a rotation ratio of the ball circulated inside,
Wherein the output shaft and the rack bar are inserted and coupled to the bush, and a bearing is coupled between the output shaft and the rack bar.
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