KR100314487B1 - Input torque detector for power steering - Google Patents
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Abstract
본 발명은 토크를 검출하기 위하여 입력축과 출력축의 상대 회전을 축방향 운동으로 변환하는 파워 스티어링의 입력 토크 검출 장치에 관한 것이다. 입력축(1)과 출력축(3)은 토션 바(2)를 거쳐 연결되며, 또한 슬리브(7)는 입력축(1)과 출력축(3)의 공동 외주에 제공된다. 슬리브는, 각각 축선에 대해 대각선 방향으로 연장하며 헬리컬 스플라인(8a, 8b)을 통하여 입력축(1)에 연결되며 축선 방향으로 연장하는 스트레이트 스플라인(9a, 9b)을 통하여 출력축(3)에 연결된다. 입력 토크에 기초한 토션 바(2)의 비틀림은 헬리컬 스플라인(8a, 8b)에 의해 결정된 슬리브(7)의 축방향 미끄럼 운동량으로서 검출된다. 입력축(1)과 출력축(3)을 슬리브(7)에 결합시키는 단부에 스플라인을 적용하므로써, 제조비는 감소되며 결합부의 내구성은 개선될 수 있다.The present invention relates to an input torque detection device of a power steering that converts relative rotation of an input shaft and an output shaft into axial motion to detect torque. The input shaft 1 and the output shaft 3 are connected via a torsion bar 2, and a sleeve 7 is also provided on the common outer periphery of the input shaft 1 and the output shaft 3. The sleeve is connected to the output shaft 3 via straight splines 9a and 9b extending in the axial direction and connected to the input shaft 1 via helical splines 8a and 8b, respectively, extending diagonally with respect to the axis. The torsion of the torsion bar 2 based on the input torque is detected as the axial sliding momentum of the sleeve 7 determined by the helical splines 8a and 8b. By applying the spline to the end joining the input shaft 1 and the output shaft 3 to the sleeve 7, the manufacturing cost can be reduced and the durability of the coupling can be improved.
Description
종래에, 파워 스티어링에 있어서 입력 토크 검출 장치에는, 예를 들어 일본 특허출원 평7-182151호에 제안된 바와 같이 입력 토크에 기초하고 있는 토션 바의 비틀림에 의하여 발생하는 입력축과 출력축의 상대 회전을 축방향 미끄럼 운동량으로 변환하여 이 미끄럼 운동량을 검출하므로써 입력 토크를 검출하는 장치가 잘 알려져 있다. 이하에서, 도 6 내지 도 9에 기초하여 일본 특허출원 평7-182151호의 입력 토크 검출 장치를 설명한다.Background Art Conventionally, in power steering, an input torque detection device includes a relative rotation of an input shaft and an output shaft caused by torsion of a torsion bar based on input torque, for example, as proposed in Japanese Patent Application No. Hei 7-182151. Background of the Invention An apparatus for detecting an input torque by converting into an axial sliding momentum and detecting this sliding momentum is well known. Hereinafter, the input torque detection device of Japanese Patent Application No. Hei 7-182151 will be described based on FIGS. 6 to 9.
도 6에 도시한 바와 같이, 조종 휠(steering wheel)로부터 토크가 입력되는 입력축(101)은 기어 박스(118)내에 베어링(121)을 통하여 회전가능하게 유지되며, 또한 입력축(101)의 내부에 연결된 토션 바(102)를 통하여 출력축(103)에 연결된다. 출력축(103)은 베어링(122)을 통하여 기어 박스(118)내에 회전가능하게 유지되며, 또한 피니언 기어(104)를 통하여 래크 축(105: rack shaft)에 결합되며, 이로 인하여 입력 토크는 래크 축(105)을 통하여 피조타측(steered side)에 적용된다.As shown in FIG. 6, the input shaft 101, from which the torque is input from the steering wheel, is rotatably held in the gear box 118 via the bearing 121, and inside the input shaft 101. It is connected to the output shaft 103 via the connected torsion bar 102. The output shaft 103 is rotatably held in the gearbox 118 via the bearing 122 and is also coupled to the rack shaft 105 via the pinion gear 104, whereby the input torque is coupled to the rack shaft. Through 105 is applied to the steered side.
입력축(101)과 출력축(103)의 외주에는 원통형인 슬리브(107)가 삽입된다. 도 7에 도시한 바와 같이 슬리브(107)의 내주에는, 입력축(101)과 결합하기 위한 결합부재로서 한 쌍의 핀(108)이 180o의 간격으로 삽입되며, 또한 출력축(103)과 결합하기 위한 결합부재로서 축선 방향으로 연장하는 한 쌍의 축선 방향 구멍(109)이 180o의 간격으로 형성된다. 또한, 핀(108)과 축선 방향 구멍(109)들은 상호 90o만큼 교차되는 방식으로 삽입된다.A cylindrical sleeve 107 is inserted into the outer circumference of the input shaft 101 and the output shaft 103. As shown in FIG. 7, a pair of pins 108 are inserted at an interval of 180 ° as a coupling member for engaging with the input shaft 101, and coupled to the output shaft 103 on the inner circumference of the sleeve 107. A pair of axial holes 109 extending in the axial direction as the engaging member for forming are formed at intervals of 180 o . In addition, the pin 108 and the axial hole (109) are inserted in such a way that cross each other as much as 90 o.
이에 대하여, 도 8과 도 9에 도시한 바와 같이, 입력축(101)의 외주에는, 핀(108)과 결합하기 위한 결합부로서, 축선에 대해 대각선 방향으로 연장하는 두 개의 나선형 그루브(113)가 형성된다. 또한, 출력축(103)에는 축선 방향 구멍(109)과 결합하기 위한 결합부재로서 핀(114)이 형성된다.On the other hand, as shown in FIGS. 8 and 9, at the outer circumference of the input shaft 101, two spiral grooves 113 extending in a diagonal direction with respect to the axis as coupling portions for engaging with the pin 108 are provided. Is formed. In addition, the output shaft 103 is formed with a pin 114 as a coupling member for engaging with the axial hole 109.
또한, 슬리브(107)의 외주에는 환형 검출구(115)가 형성되며, 이 검출구(115)는 센서(117; 예를 들어 전위차계)의 검출 레버(116)와 결합된다.In addition, an annular detection port 115 is formed on the outer circumference of the sleeve 107, which is coupled to the detection lever 116 of the sensor 117 (eg, potentiometer).
상술한 구성에 의한 종래의 입력 토크 검출 장치는, 입력축(101)에 조종 휠로부터의 입력 토크를 입력하므로써 발생된 토션 바의 비틀림의 결과로서, 입력축(101)과 출력축(103)은 상대 운동을 하게 된다. 이때, 슬리브(107)는 출력축(103)에 대해서, 축선 방향 구멍(109)을 따른 방향에서만 상대 운동이 허여되고 상대 회전은 금지되는 한편, 입력축(101)과 대하여는, 나선형 그루브(113)에 따른 나선 궤도상에는 축방향으로 미끄러지는 상대 회전을 하게 된다. 따라서, 토션 바(102)의 비틀림 양은 슬리브(107)의 미끄럼 운동량으로 변환되며, 이 미끄럼 운동량은 슬리브(107)와 결합되는 검출 레버(116)의 조작량으로서 센서(117)에 의해 검출된다. 더 구체적으로, 입력 토크는 센서(117)에 의해 검출되며, 검출된 입력 토크의 크기와 방향에 따라서 도면에 도시하지 않은 전동 모터 등이 보조 토크를 발생시킨다.In the conventional input torque detecting device having the above-described configuration, the input shaft 101 and the output shaft 103 perform relative motion as a result of the torsion bar torsion generated by inputting the input torque from the steering wheel to the input shaft 101. Done. At this time, the sleeve 107 is allowed relative motion only in the direction along the axial hole 109 with respect to the output shaft 103 and relative rotation is prohibited, while with respect to the input shaft 101, On a spiral orbit, there is a relative rotation that slides in the axial direction. Accordingly, the amount of twisting of the torsion bar 102 is converted into the amount of sliding momentum of the sleeve 107, which is detected by the sensor 117 as an operation amount of the detection lever 116 engaged with the sleeve 107. More specifically, the input torque is detected by the sensor 117, and an electric motor or the like not shown in the figure generates the auxiliary torque in accordance with the magnitude and direction of the detected input torque.
그러나, 종래의 입력 토크 검출 장치에는 이하에서 설명하는 문제점이 존재한다.However, the problem described below exists in the conventional input torque detection apparatus.
첫째, 종래의 입력 토크 검출 장치는, 결합부재로서 슬리브(107)에 핀(108)을, 그리고 출력축(103)에 핀(114)을 각각 고정하여야 하므로 부품개수가 많다. 또한, 슬리브(107)와 출력축(103)에는 핀을 고정하기 위한 핀 구멍이 기계 가공되어, 이 핀구멍내에 핀(108, 114)이 조여지는 공정을 필요로 한다. 이 때문에 추가의 제조비가 부과되며 조립 공정수도 증가한다.First, in the conventional input torque detecting device, the pin 108 is fixed to the sleeve 107 and the pin 114 is fixed to the output shaft 103 as a coupling member. Moreover, the pin hole for fixing a pin is machined in the sleeve 107 and the output shaft 103, and the process of tightening the pins 108 and 114 in this pin hole is required. This adds additional manufacturing costs and increases the number of assembly processes.
둘째, 나선형 그루브(103)와 원통형 핀(108)의 선접촉 뿐만 아니라 축선 방향 구멍(109)과 원통형 핀(114)의 선접촉으로 인하여, 장치의 작동시 이 핀(108, 114)들은 쉽게 마모된다.Second, due to the line contact of the axial hole 109 and the cylindrical pin 114 as well as the line contact of the helical groove 103 with the cylindrical pin 108, these pins 108, 114 are easily worn during operation of the device. do.
셋째, 입력축(103)에 형성된 나선형 그루브(113)가 정방형이기 때문에 소성가공이 수행되지 않으며, 기계 가공이 필요하기 때문에 제조비가 증가한다.Third, plastic processing is not performed because the spiral grooves 113 formed on the input shaft 103 are square, and manufacturing costs increase because machining is required.
이와 관련하여, 일본 특허출원 평7-182151호는, 슬리브(107)내에 설치된 결합부재로서 슬리브(107)에 회전가능하게 유지된 볼이 사용되는 실시예를 개시하고 있지만, 상술한 문제점을 근본적으로 해결하지는 못하며, 슬리브(107)로부터 볼이 떨어지는 것을 방지하기 위하여, 슬리브(107)내에는 볼 구멍이 형성되어야 하며,이로 인하여 제조비는 그 만큼 증가한다.In this regard, Japanese Patent Application No. Hei 7-182151 discloses an embodiment in which a ball, which is rotatably held in the sleeve 107, is used as a coupling member provided in the sleeve 107. Not solved, in order to prevent the ball from falling from the sleeve 107, a ball hole must be formed in the sleeve 107, which increases the manufacturing cost by that amount.
본 발명은 상술한 문제점들에 착안하여, 부품 개수를 감소시키고, 조립성을 향상시키며, 제조비를 감소시킬 수 있는 파워 스티어링의 입력 토크 검출 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide an input torque detection device of a power steering which can reduce the number of parts, improve the assemblability, and reduce the manufacturing cost.
또한, 본 발명은 종래에 비해서 내구성을 향상시킨 파워 스티어링의 입력 토크 검출 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.Moreover, an object of this invention is to provide the input torque detection apparatus of the power steering which improved durability compared with the past.
본 발명은, 파워 스티어링의 입력 토크 검출 장치에 관한 것으로서, 특히 입력축과 출력축의 상대 회전을 축방향 운동으로 변환하여 토크 검출을 수행하는 입력 토크 검출 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an input torque detection device for power steering, and more particularly, to an input torque detection device for performing torque detection by converting relative rotation of an input shaft and an output shaft into axial motion.
도 1은 본 발명에 따른 입력 토크 검출 장치를 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view showing an input torque detection device according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 입력 토크 검출 장치의 슬리브를 도시한 단면도.2 is a cross-sectional view showing a sleeve of the input torque detection device according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 입력 토크 검출 장치의 입력축을 도시한 단면도.3 is a cross-sectional view showing an input shaft of the input torque detection device according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 입력 토크 검출 장치의 출력축을 도시한 단면도.4 is a cross-sectional view showing an output shaft of the input torque detection device according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 입력 토크 검출 장치의 다른 실시예를 도시한 단면도.5 is a cross-sectional view showing another embodiment of the input torque detection device according to the present invention.
도 6는 종래의 입력 토크 검출 장치를 도시한 단면도.6 is a cross-sectional view showing a conventional input torque detection device.
도 7은 종래의 입력 토크 검출 장치의 슬리브를 도시한 단면도.7 is a cross-sectional view showing a sleeve of a conventional input torque detection device.
도 8은 종래의 입력 토크 검출 장치의 입력축을 도시한 단면도.8 is a cross-sectional view showing an input shaft of a conventional input torque detection device.
도 9는 종래의 입력 토크 검출 장치의 스플라인 구멍을 도시한 단면도.9 is a cross-sectional view showing a spline hole of a conventional input torque detection device.
본 발명에서는, 조종 휠측으로부터 토크가 입력되는 입력축과, 피조타측(被操舵側)에 연계된 출력축과, 상기 입력축과 출력축 사이에 제공된 토션 바와, 상기 입력축 및 출력축에 축방향으로 미끄럼 운동할 수 있도록 배열된 가동체와, 상기 입력축과 출력축의 상대 회전을 가동체의 축방향 미끄럼 운동으로 변환하는 변환수단과, 상기 가동체의 미끄럼 운동량을 검출하기 위한 검출 수단을 포함하는 입력 토크 검출 장치에 있어서, 상기 입력축과 상기 출력축의 외주에 상기 가동체로서 배열된 원통형인 슬리브를 구비하고, 상기 입력축 또는 출력축 중 어느 한쪽의 외주에 확경부를 구비하며, 상기 변환수단은, 상기 확경부와 상기 슬리브에 각각 형성되어 축선에 대햐 경사 방향으로 연장하는 복수의 스플라인, 및 상기 입력축 또는 상기 출력축 중 어느 한쪽을, 단지 축방향으로의 미끄럼 운동만을 허용하는 방식으로 상기 슬리브에 결합시키는 결합 수단을 포함하고, 상기 스플라인의 단부 중 하나 이상은 개방되며, 상기 슬리브의 외주에, 축 중심에 직교하는 방향으로 설치된 단차부를 구비하고, 상기 검출 수단의 검출 레버가 상기 단차부에 결합된다. 따라서, 입력 토크에 기초한 토션 바의 비틀림에 의하여 입력축과 출력축 사이의 상대 회전이 발생할 때, 입력축이나 출력축에 대하여 슬리브는 대각선 방향으로 연장하여 형성되어 있는 복수의 스플라인에 의해 결정된 나선 궤도를 따라서 상대 회전하며, 또한 축방향으로 상대 운동한다. 이 슬리브의 축방향 미끄럼 운동량을 검출수단에 의해 검출하고, 이 입력 토크의 크기와 방향에 기초하여 보조 토크가 발생하게 되면, 적절한 파워 이득이 얻어질 수 있다. 이 경우에, 입력축이나 출력축에 슬리브를 결합하는 결합부는 복수의 스플라인으로 구성된다. 이 스플라인들은 입력축 또는 출력축 및 슬리브와 일체로 형성될 때, 특히 다른 결합부재가 필요 없으며, 이로 인하여 부품들의 개수와 제조상의 조립을 위한 공정수가 단축될 수 있으며 그 비용 또한 감소될 수 있다. 또한, 입력축 또는 출력축 및 슬리브는 복수의 스플라인들에 의해 스플라인 결합되기 때문에, 결합부의 접촉 면적은 증가되며, 접촉 압력은 감소되며, 그 결과, 결합부의 마멸은 감소될 수 있으며 입력 토크 검출 장치의 내구성이나 신뢰성은 향상될 수 있다. 또한, 복수의 스플라인들을 쉽게 가공할 수 있기 때문에, 기계 가공을 위한 시간과 노동력은 줄일 수 있으며 제조비는 감소될 수 있다. 또한, 검출 레버와 슬리브의 결합부를 이루는 단차부는 용이하게 가공될 수 있기 때문에, 제조비를 감소할 수 있다. 추가로, 확경부의 크기를 조종함으로써, 검출 레버와 슬리브의 거리를 근접시킬 수 있으므로 검출 레버의 길이를 작게할 수 있고, 검출 수단의 검출 정확도를 향상시키며 슬립의 작동성이 개선될 수 있다.In the present invention, the torsion bar provided between the input shaft to which the torque is input from the steering wheel side, the output shaft associated with the steering side, and the input shaft and the output shaft, and can slide in the axial direction to the input shaft and the output shaft. An input torque detecting device comprising: a movable body arranged so as to be arranged; a converting means for converting relative rotations of the input shaft and the output shaft into an axial sliding motion of the movable body; and a detecting means for detecting the amount of sliding movement of the movable body. And a cylindrical sleeve arranged as the movable body on the outer circumference of the input shaft and the output shaft, and having a diameter portion on the outer circumference of either the input shaft or the output shaft, wherein the conversion means is provided on the enlarged diameter portion and the sleeve. A plurality of splines each formed and extending in an inclined direction relative to the axis, and any of the input shaft or the output shaft Coupling means for coupling one side to the sleeve in a manner that only allows sliding in the axial direction, wherein at least one of the ends of the spline is open and on the outer periphery of the sleeve in a direction perpendicular to the axis center; The stepped portion is provided, and the detection lever of the detection means is coupled to the stepped portion. Therefore, when relative rotation between the input shaft and the output shaft occurs due to the torsion of the torsion bar based on the input torque, the sleeve rotates relative to the input shaft or the output shaft along a spiral track determined by a plurality of splines which are formed in a diagonal direction. And relative movement in the axial direction. If the amount of axial sliding movement of this sleeve is detected by the detecting means, and auxiliary torque is generated based on the magnitude and direction of this input torque, an appropriate power gain can be obtained. In this case, the coupling portion for coupling the sleeve to the input shaft or the output shaft is composed of a plurality of splines. When these splines are integrally formed with the input shaft or the output shaft and the sleeve, no other coupling member is required, which can reduce the number of parts and the number of steps for manufacturing assembly and the cost can be reduced. In addition, since the input shaft or the output shaft and the sleeve are splined by a plurality of splines, the contact area of the coupling portion is increased, the contact pressure is reduced, and as a result, the wear of the coupling portion can be reduced and the durability of the input torque detection device can be reduced. However, reliability can be improved. In addition, since a plurality of splines can be easily machined, time and labor for machining can be reduced and manufacturing costs can be reduced. In addition, since the step portion forming the engagement portion of the detection lever and the sleeve can be easily machined, the manufacturing cost can be reduced. In addition, by controlling the size of the enlarged diameter portion, the distance between the detection lever and the sleeve can be approximated, so that the length of the detection lever can be reduced, the detection accuracy of the detection means can be improved, and the operability of the slip can be improved.
추가로, 본 발명에 따라서, 상기 입력축 또는 출력축 중 어느 한 쪽과 슬리브 사이의 결합수단은, 상기 입력축 또는 출력축 중 어느 한 쪽의 외주와 슬리브 내주에 180o의 간격으로 형성되어 축선 방향으로 연장하는 한 쌍의 스플라인이다. 이렇게 배열하므로써, 직선형 스플라인들은 입력축 또는 출력축과, 슬리브가 일체형으로 형성되어, 부품들의 개수와 조립 공정수가 감소될 수 있으며, 축선 방향으로 연장하는 한 쌍의 스플라인들이 쉽게 가공될 수 있고, 제조비도 감소될 수 있다. 또한, 축선 방향으로 연장하는 한 쌍의 스플라인에 의한 스플라인 결합은, 결합부의 접촉 영역을 증가시킬 수 있으며, 결합부의 마멸은 감소될 수 있고 장치의 내구성은 향상된다.Further, according to the present invention, the coupling means between one of the input shaft or the output shaft and the sleeve is formed at an interval of 180 ° between the outer circumference of either the input shaft or the output shaft and the sleeve inner circumference to extend in the axial direction. It's a pair of splines. With this arrangement, the straight splines are formed integrally with the input shaft or the output shaft, and the number of parts and the number of assembly processes can be reduced, and the pair of splines extending in the axial direction can be easily processed, and the manufacturing cost is also reduced. Can be. In addition, spline coupling by a pair of splines extending in the axial direction can increase the contact area of the joint, the wear of the joint can be reduced and the durability of the device is improved.
추가로, 본 발명에서는, 상기 입력축 또는 출력축에 형성된 경사 방향의 복수의 스플라인의 적어도 일단부는 개방된다. 따라서, 복수의 경사 스플라인들은 쉽게 가공될 수 있다.Further, in the present invention, at least one end of the plurality of splines in the oblique direction formed on the input shaft or output shaft is opened. Thus, a plurality of warp splines can be processed easily.
추가로, 본 발명에서는, 상기 입력축 또는 출력축 중 어느 한 쪽에 축선 방향으로 형성된 한 쌍의 스플라인은, 입력축 또는 출력축 중 어느 한 쪽의 외주에 설치된 확경부에 형성되며, 이 스플라인들 중 적어도 한 쪽 단부는 개방된다. 따라서, 축선 방향으로 마주하는 한 쌍의 스플라인들은 쉽게 가공될 수 있다.Further, in the present invention, the pair of splines formed in either of the input shaft or the output shaft in the axial direction are formed in the enlarged diameter portion provided on the outer periphery of either the input shaft or the output shaft, and at least one end of these splines Is open. Thus, the pair of splines facing in the axial direction can be easily machined.
본 발명을 상세히 설명하기 위해서 첨부 도면을 참고하여 기술한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The following describes the present invention in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 입력 토크 검출 장치를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing an input torque detection device according to the present invention.
도면에 도시한 바와 같이, 조종 휠측으로부터 토크가 입력된 입력축(1)은 축을 따른 방향으로 연장하는 중공부(1a)를 가지며, 이 중공부(1a)내에 토션 바(2)가 장착된다. 그리고, 이 토션 바(2)를 거쳐 입력축(1)과 출력축(3)은 동축 형태로 연결되며, 토션 바(2)의 비틀림에 상당하는 양만큼 입력축(1)과 출력축(3)이 상대 회전하는 식으로 배치된다. 출력축(3)은 이 출력축의 외주에 피니언 기어(4)를 가지며, 이 피니언 기어(4)는 래크 축(5)의 래크 기어(6)와 결합된다. 상기 래크 축(5)은 피조타측에 연결된다.As shown in the figure, the input shaft 1 into which torque is input from the steering wheel side has a hollow portion 1a extending in the direction along the axis, and a torsion bar 2 is mounted in the hollow portion 1a. The input shaft 1 and the output shaft 3 are coaxially connected via the torsion bar 2, and the input shaft 1 and the output shaft 3 rotate relative to each other by an amount corresponding to the torsion of the torsion bar 2. It is arranged in such a way. The output shaft 3 has a pinion gear 4 on the outer periphery of this output shaft, which is engaged with the rack gear 6 of the rack shaft 5. The rack shaft 5 is connected to the driven side.
입력축(1)과 출력축(3)의 외주에는 원통형인 슬리브(7)가 설치된다. 도 2에 도시한 바와 같이, 이 슬리브(7)의 내주의 입력축(1)측에는 축선에 대한 대각선 방향으로 연장하는 복수의 헬리컬 스플라인(8a: 본 실시예에서는 수형)이 슬리브(7)의 전체 내주에 형성된다. 추가로, 슬리브(7)의 내주의 출력축(3)측에는, 출력축(3)의 축선방향으로 연장하는 한 쌍의 스트레이트 스플라인(9a: 본 실시예에서는 수형)이 180o의 간격으로 위치되어 형성된다.Cylindrical sleeves 7 are provided on the outer circumferences of the input shaft 1 and the output shaft 3. As shown in Fig. 2, on the input shaft 1 side of the inner circumference of the sleeve 7, a plurality of helical splines 8a (male in the present embodiment) extending in a diagonal direction with respect to the axis line have the entire inner circumference of the sleeve 7. Is formed. Further, on the output shaft 3 side of the inner circumference of the sleeve 7, a pair of straight splines 9a (male in this embodiment) extending in the axial direction of the output shaft 3 are formed at an interval of 180 ° . .
한편, 도 3에 도시한 바와 같이, 입력축(1)의 외주에는 확경부(11)가 형성되며, 확경부(11)의 양 단부에는 직사각형 코너(12)를 포함하는 단차부가 형성된다.그리고, 확경부(11)에는 축선에 대해 대각선 방향으로 형성된 복수의 헬리컬 스플라인(8b: 본 실시예에서는 암형)이 형성된다. 이 경우에, 헬리컬 스플라인(8b)을 확경부(11)에 삽입한 결과, 헬리컬 스플라인(8b)의 양 단부가 개방된다. 입력축(1)측의 헬리컬 스플라인(8b)에 슬리브(7)측의 헬리컬 스플라인(8b)을 결합시키므로써, 입력축(1)과 슬리브(7)가 연결된다.On the other hand, as shown in Fig. 3, the enlarged diameter portion 11 is formed on the outer periphery of the input shaft 1, and the stepped portion including the rectangular corner 12 is formed at both ends of the enlarged diameter portion 11. A plurality of helical splines 8b (female in this embodiment) are formed in the enlarged diameter portion 11 formed diagonally with respect to the axis. In this case, as a result of inserting the helical spline 8b into the enlarged diameter portion 11, both ends of the helical spline 8b are opened. By coupling the helical spline 8b on the sleeve 7 side to the helical spline 8b on the input shaft 1 side, the input shaft 1 and the sleeve 7 are connected.
추가로, 도 4에 도시한 바와 같이, 출력축(3) 외주의 입력축(1)측의 단부에는 확경부(10)가 형성되며, 이 확경부(10) 외주에는 180o의 간격으로, 출력축(3)의 축선 방향으로 연장하는 한 쌍의 스트레이트 스플라인(9b: 본 실시예에서는 암형)이 형성된다. 이 스트레이트 스플라인(9b)이 확경부(10)에 삽입된 결과, 스트레이트 스플라인(9b)의 양 단부가 개방된다. 이 스트레이트 스플라인(9b)들은 슬리브(7)측에서 한 쌍의 스트레이트 스플라인(9a)과 각각 결합된다.In addition, as shown in FIG. 4, an enlarged diameter portion 10 is formed at an end portion of the output shaft 3 outer periphery of the input shaft 1, and at an interval of 180 ° on the outer periphery of the enlarged diameter portion 10, the output shaft ( A pair of straight splines 9b (female in this embodiment) extending in the axial direction of 3) are formed. As a result of the insertion of the straight spline 9b into the enlarged diameter portion 10, both ends of the straight spline 9b are opened. These straight splines 9b are respectively engaged with a pair of straight splines 9a on the sleeve 7 side.
덧붙여 말하자면, 본 실시예에서, 헬리컬 스플라인(8b)과 스트레이트 스플라인(9b)의 양 단부들은 개방되지만, 또한 이처럼 양 단부를 개방하는 것 대신에 한 쪽 단부만을 개방할 수도 있다.Incidentally, in this embodiment, both ends of the helical spline 8b and the straight spline 9b are open, but it is also possible to open only one end instead of opening both ends in this manner.
따라서, 출력축(3)과 슬리브(7)는 스트레이트 스플라인(9a, 9b)을 따른 축선 방향으로의 미끄럼 운동만이 허용되며 상대 회전은 억제되며, 한편, 입력축(1)과 슬리브(7)는 헬리컬 스플라인(8a, 8b)을 따른 나선 궤도에서 상대 회전하여 축선 방향으로 미끄러지도록 배치된다. 더 구체적으로, 입력축(1)과 출력축(3)의 상대 회전에 따라서, 슬리브(7)는 헬리컬 스플라인(8a, 8b)의 기울기에 기초하여 결정된 길이에 대해 축선 방향으로 미끄러진다.Thus, the output shaft 3 and the sleeve 7 allow only sliding movement in the axial direction along the straight splines 9a and 9b and the relative rotation is suppressed, while the input shaft 1 and the sleeve 7 are helical. It is arranged to slide in an axial direction with relative rotation in the spiral track along the splines 8a and 8b. More specifically, according to the relative rotation of the input shaft 1 and the output shaft 3, the sleeve 7 slides in the axial direction with respect to the length determined based on the inclination of the helical splines 8a and 8b.
추가로, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 슬리브(7)의 외주에는 단차부(15)가 형성되며, 이 단차부(15)에는 센서(17: 예를 들어 전위차계)의 검출 레버(16)가 결합된다. 따라서, 토션 바(2)의 비틀림 양(입력축(1)과 출력축(3)의 상대 회전량)으로부터 변환된 슬리브(7)의 미끄럼 운동량에 의해 검출 레버(16)를 조작하며, 토션 바(2)의 비틀림 양은 센서(17)에 의해 검출된다. 상기와 같이 검출된 토션 바(2)의 비틀림 양으로부터 입력 토크의 크기와 방향을 구할 수 있다. 그 결과, 입력 토크의 크기와 방향에 따라서, 도면에 도시하지 않은 전동 모터 등이 조타측에 보조 토크를 발생시키며, 이로 인하여 파워는 적절하게 보조된다.In addition, as shown in FIGS. 1 and 2, a stepped portion 15 is formed on the outer circumference of the sleeve 7, and the stepped portion 15 has a detection lever (eg, a potentiometer) of the sensor 17 (for example, a potentiometer). 16) are combined. Therefore, the detection lever 16 is operated by the amount of sliding movement of the sleeve 7 converted from the torsional amount of the torsion bar 2 (relative amounts of rotation of the input shaft 1 and the output shaft 3), and the torsion bar 2 The amount of torsion is detected by the sensor 17. The magnitude and direction of the input torque can be obtained from the torsional amount of the torsion bar 2 detected as described above. As a result, according to the magnitude and direction of the input torque, an electric motor or the like not shown in the figure generates an auxiliary torque on the steering side, whereby the power is appropriately assisted.
덧붙여 말하자면, 슬리브(7)에 형성되어 검출 레버(16)와 결합하는 결합부는 단차부(15)와 같은 단차로 한정되지 않으며, 예를 들어, 검출 레버(16)와 결합되는 구멍(예를 들어, 환형구)이 슬리브(7)의 외주에 형성되어 결합부로서 사용된다면 충분하다.Incidentally, the engaging portion formed in the sleeve 7 and engaging with the detection lever 16 is not limited to the step, such as the stepped portion 15, but is, for example, a hole (for example, engaged with the detection lever 16). It is sufficient if an annular sphere is formed on the outer circumference of the sleeve 7 and used as the engaging portion.
덧붙여 말하자면, 입력축(1)은 도 1에 도시한 바와 같이 입력축 케이스(27)에 수용되며, 센서(17)는 입력축 케이스(27)의 한 쪽 측면에 고정된다. 더 정확하게 말하자면, 입력축(1)은 입력축 케이스(27)의 개구 단부쪽에서 베어링(21)을 통하여 회전 가능하게 유지되며, 이 개구 단부로부터 돌출하며 도면에 도시하지 않은 조종 휠측에 연결된다. 이 개구 단부는 오일 밀봉부(19)에 의해 밀봉된다.In addition, the input shaft 1 is accommodated in the input shaft case 27 as shown in FIG. 1, and the sensor 17 is fixed to one side of the input shaft case 27. More precisely, the input shaft 1 is rotatably held through the bearing 21 on the open end side of the input shaft case 27 and protrudes from this open end and is connected to the steering wheel side not shown in the figure. This opening end is sealed by an oil seal 19.
한편, 출력축(3)은 피니언 기어(4) 상에서보다는 입력축(1) 상에서 기어 박스(18)내에 베어링(28)을 통하여 회전가능하게 유지된다. 추가로, 출력축(3)의 외주에 형성된 환형구(3a)에는 코킹 링(29: calking ring)이 설치되며, 베어링(28)은 이 코킹 링(29)과 입력축 케이스(27)의 단부 사이에 유지된다. 추가로, 입력축(1)의 반대쪽에 배치된 출력축(3)의 단부는 기어 박스(18)의 하부에 형성된 결합구(31)에 삽입되어, 이 결합구(31)에서 베어링(22)을 통하여 유지된다. 추가로, 기어 박스(18)는 출력축(3)측에서 래크 축(5)의 수용부(32)를 가지며, 이 수용부(32)를 밀봉하는 플러그(25)와 래크 축(5) 사이에 삽입된 스프링(26)과 나란하게 출력축(32)에 죄어져, 피니언 기어(4)와 래크 기어(6)의 결합 상태를 향상시킨다.On the other hand, the output shaft 3 remains rotatably through the bearing 28 in the gearbox 18 on the input shaft 1 rather than on the pinion gear 4. In addition, a caulking ring 29 is provided in the annular sphere 3a formed on the outer circumference of the output shaft 3, and the bearing 28 is provided between the caulking ring 29 and the end of the input shaft case 27. maintain. In addition, an end portion of the output shaft 3 disposed on the opposite side of the input shaft 1 is inserted into a coupling hole 31 formed in the lower portion of the gear box 18, and through the bearing 22 in the coupling hole 31. maintain. In addition, the gearbox 18 has an accommodating portion 32 of the rack shaft 5 on the output shaft 3 side, and between the plug 25 and the rack shaft 5 sealing the accommodating portion 32. It is clamped to the output shaft 32 in parallel with the inserted spring 26 to improve the engagement state of the pinion gear 4 and the rack gear 6.
다음에 작용을 설명한다.The operation is explained next.
입력축(1)에 토크가 입력되면, 토션 바(2)에 비틀림이 적용되며 입력축(1)과 출력축(3) 사이에는 상대 회전이 발생한다. 이때, 입력축(1)과 출력축(3)의 외주에 배치된 슬리브(7)는, 출력축(3)에 상응하여, 스트레이트 스플라인(9a, 9b)에 의한 축선 방향으로의 미끄럼 운동만이 허용되며, 한편, 입력축(1)에 상응하여, 헬리컬 스플라인(8a, 8b)의 나선 궤도를 따라서 상대 회전하며, 이 상대 회전에 비례하는 양만큼 축방향으로 미끄러진다. 따라서, 입력축(1)과 출력축(3)의 상대 회전은 슬리브(7)의 미끄럼 운동량으로 변환된다. 슬리브(7)의 단차부(15)에는 센서(17)의 검출 레버(16)가 결합되기 때문에, 이 검출 레버(16)는 초기 상태로부터 슬리브(7)의 미끄럼 운동량만큼 조작된 결과, 최종적으로 토션 바(2)의 비틀림 양, 즉 입력 토크는 센서(17)에 의해 검출된다. 이처럼 검출된 입력 토크의 크기와 방향에 따라서, 도면에 도시하지 않은 전동 모터 등이 조타측에 보조 토크를 적용한 결과, 파워 스티어링에서 파워는 적절하게 보조된다.When torque is input to the input shaft 1, a torsion bar 2 is applied to the torsion bar 2 and a relative rotation occurs between the input shaft 1 and the output shaft 3. At this time, the sleeve 7 disposed on the outer periphery of the input shaft 1 and the output shaft 3, only the sliding movement in the axial direction by the straight splines 9a, 9b corresponding to the output shaft 3, On the other hand, corresponding to the input shaft 1, it rotates relatively along the spiral trajectory of the helical splines 8a and 8b, and slides in the axial direction by an amount proportional to this relative rotation. Therefore, the relative rotation of the input shaft 1 and the output shaft 3 is converted into the sliding momentum of the sleeve 7. Since the detection lever 16 of the sensor 17 is coupled to the stepped portion 15 of the sleeve 7, the detection lever 16 is operated by the amount of sliding movement of the sleeve 7 from the initial state, and finally, The amount of torsion of the torsion bar 2, ie the input torque, is detected by the sensor 17. According to the magnitude and direction of the input torque thus detected, as a result of applying an auxiliary torque to the steering side, such as an electric motor not shown in the drawing, power is appropriately assisted in power steering.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 입력 토크 검출 장치에서, 입력축(1)과출력축(3)을 슬리브(7)에 결합시키는 결합부는, 각각 헬리컬 스플라인(8a, 8b)과 스트레이트 스플라인(9a, 9b)들이며, 이 스플라인들은 각각 입력축(1)과, 출력축(3)과, 슬리브(7)에 일체로 형성되며, 특히, 다른 종류의 다른 결합부재가 필요치 않으며, 이로 인하여 부품들의 개수와 제조상 조립 공정수가 단축될 수 있으며 제조비도 감소될 수 있다.As described above, in the input torque detection device according to the present invention, the engaging portion for coupling the input shaft 1 and the output shaft 3 to the sleeve 7 is a helical spline 8a, 8b and a straight spline 9a, 9b, respectively. These splines are formed integrally with the input shaft 1, the output shaft 3, and the sleeve 7, respectively, and in particular, no other type of coupling member is required, so that the number of parts and the manufacturing assembly process The number can be shortened and manufacturing costs can be reduced.
추가로, 입력축(1)과, 출력축(3)과, 슬리브(7)에는 스플라인 결합이 제공되며, 특히 입력축(1)측은 복수의 헬리컬 스플라인(8a, 8b)을 통하여 슬리브(7)측에 결합되어, 결합부의 접촉 면적을 증가시킬 수 있으며, 접촉 압력의 감소 결과, 입력축(1) 및 출력축(3)과 슬리브(7)를 결합시키는 부분의 마모는 감소될 수 있으며, 이로 인하여 입력 토크 검출 장치의 내구성과 신뢰성이 향상될 수 있다.In addition, the input shaft 1, the output shaft 3, and the sleeve 7 are provided with spline coupling, in particular the input shaft 1 side is coupled to the sleeve 7 side via a plurality of helical splines 8a, 8b. It is possible to increase the contact area of the engaging portion, and as a result of the decrease in the contact pressure, the wear of the portion joining the input shaft 1 and the output shaft 3 and the sleeve 7 can be reduced, whereby the input torque detection device Its durability and reliability can be improved.
추가로, 입력축(1)의 외주에 제공된 복수의 헬리컬 스플라인(8a)은 정방형으로 구성할 필요가 없으며, 이로 인하여 소성 가공이 가능하며, 또한 슬리브(7)의 내주에서 헬리컬 스플라인(8b)과 스트레이트 스플라인(9b) 및 슬리브(7)의 외주에서 단차부(15)에 다이 포밍(die forming)이 적용될 수 있으며, 그 결과, 입력축(1)의 결합부와 슬리브(7)를 기계 가공하기 위한 시간과 노동력은 단축될 수 있으며 제조비도 감소될 수 있다.In addition, the plurality of helical splines 8a provided on the outer circumference of the input shaft 1 do not need to be configured in a square shape, which enables plastic working, and is also straight with the helical splines 8b in the inner circumference of the sleeve 7. Die forming may be applied to the stepped portion 15 at the outer periphery of the spline 9b and the sleeve 7, as a result of which the joining portion of the input shaft 1 and the time for machining the sleeve 7 are machined. Labor costs can be shortened and manufacturing costs can be reduced.
특히, 헬리컬 스플라인(8b)을 입력축(1)의 외주에 제공된 확경부(11)에, 그리고 스트레이트 스플라인(9b)을 출력축(3)의 외주에 제공된 확경부(10)에 형성한다면, 헬리컬 스플라인(8b)과 스트레이트 스플라인(9b)들의 적어도 한 쪽 단부는 개방되어 형성될 수 있으므로, 이 스플라인들의 가공은 용이하다.In particular, if the helical spline 8b is formed on the enlarged diameter portion 11 provided on the outer periphery of the input shaft 1 and the straight spline 9b is formed on the enlarged diameter portion 10 provided on the outer periphery of the output shaft 3, the helical spline ( Since at least one end of 8b) and straight splines 9b can be formed open, the processing of these splines is easy.
게다가, 상술한 실시예에서는, 입력축(1)측에 헬리컬 스플라인(8a, 8b)들을 설치하며, 출력축(3)측에 스트레이트 스플라인(9a, 9b)을 삽입한다. 그러나, 또한 상술한 바와는 반대로 입력축(1)측에 스트레이트 스플라인을 삽입하며, 출력축(3)측에 헬리컬 스플라인을 삽입할 수도 있다.In addition, in the above-described embodiment, helical splines 8a and 8b are provided on the input shaft 1 side, and straight splines 9a and 9b are inserted on the output shaft 3 side. However, it is also possible to insert a straight spline on the input shaft 1 side and a helical spline on the output shaft 3 side as opposed to the above.
도 5는 본 발명에 따른 다른 실시예를 도시한 단면도이다. 이 실시예에 있어서, 도 1에 도시한 실시예에서 출력축(3)과 슬리브(7)의 결합부로서 스트레이트 스플라인(9a, 9b)을 도 6에 도시한 종래 실시예의 축선 방향 구멍(109)과 핀(114)으로 대체한다. 도 5에 도시한 입력 토크 검출 장치는 상술한 도 1에 도시한 실시예의 작용과 동일하며, 헬리컬 스플라인(8a, 8b)과 단차부(15)는 도 6에 도시한 실시예와 유사하므로, 장치의 제조는 용이하게 될 수 있으며 제조비는 감소되고 내구성은 개선될 수 있다.5 is a cross-sectional view showing another embodiment according to the present invention. In this embodiment, the linear splines 9a, 9b as the engaging portions of the output shaft 3 and the sleeve 7 in the embodiment shown in FIG. 1 and the axial hole 109 of the conventional embodiment shown in FIG. Replace with pin 114. The input torque detection device shown in FIG. 5 is the same as that of the embodiment shown in FIG. 1 described above, and the helical splines 8a and 8b and the step 15 are similar to the embodiment shown in FIG. Can be facilitated and manufacturing costs can be reduced and durability improved.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 파워 스티어링의 입력 토크 검출 장치는 입력 토크에 기초한 토션 바의 비틀림 양을 축방향 미끄럼 운동량으로 변환하여 이 미끄럼 운동량을 검출하는 입력 토크 검출 장치로서 유용하며, 특히, 본 발명은 입력 토크 검출 장치의 제조비를 줄이며, 조립을 용이하게 하고, 내구성을 향상시키기에 적합하다.As described above, the input torque detection device of the power steering according to the present invention is useful as an input torque detection device that detects this sliding momentum by converting the amount of torsion of the torsion bar based on the input torque into an axial sliding momentum, in particular, The present invention is suitable for reducing the manufacturing cost of the input torque detection device, facilitating assembly, and improving durability.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103206942A (en) * | 2013-03-20 | 2013-07-17 | 昌辉汽车电器（黄山）股份公司 | Angle and torque transducer assembly for automobile electric power steering |
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1999
- 1999-07-28 KR KR1019997006804A patent/KR100314487B1/en not_active IP Right Cessation
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|---|---|---|---|---|
| CN103206942A (en) * | 2013-03-20 | 2013-07-17 | 昌辉汽车电器（黄山）股份公司 | Angle and torque transducer assembly for automobile electric power steering |
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