KR20110104654A

KR20110104654A - Ball Nut Structure of Electric Power Steering System

Info

Publication number: KR20110104654A
Application number: KR1020100023656A
Authority: KR
Inventors: 김한준
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2010-03-17
Filing date: 2010-03-17
Publication date: 2011-09-23

Abstract

본 발명은 볼너트와 랙바아에 의해 형성되는 스크류홈을 따라 다수개의 볼들이 원활하게 순환할 수 있도록 하여 급작스런 토크 변동이 발생되지 않도록 함으로써 조향핸들의 조작시에 이질감이나 걸림감으로 인한 조향 조작감의 저하를 방지하고, 조향시스템의 성능을 안정화시킬 수 있도록 한 전동식 동력조향장치의 볼너트 구조를 제공하기 위해, 볼너트 헤드와, 이 볼너트 헤드에 일체로 형성되면서 그 내부에는 볼이 순환하도록 순환 경로가 형성됨과 더불어 상기 순환 경로의 시작부위와 끝부위가 나선형의 연결홈에 의해 연결된 스크류부를 구비한다.The present invention allows a plurality of balls to smoothly circulate along the screw grooves formed by the ball nut and the rack bar so that sudden torque fluctuations do not occur, resulting in a feeling of steering operation due to heterogeneity or jamming when the steering wheel is operated. The ball nut head and the ball nut head are integrally formed in the ball nut head to provide a ball nut structure to prevent degradation and to stabilize the performance of the steering system. In addition to the path is formed, the start and end of the circulation path is provided with a screw connected by a spiral connecting groove.

Description

Ball nut structure of motor driven power steering

본 발명은 전동식 동력조향장치에 관한 것으로, 특히 볼의 순환이 원활하게 이루어지도록 한 전동식 동력조향장치의 볼너트 구조에 관한 것이다.The present invention relates to an electric power steering apparatus, and more particularly, to a ball nut structure of an electric power steering apparatus for smooth circulation of a ball.

종래 차량의 조향장치는 운전자가 직접 조향 조작을 하는 조향핸들과, 이 조향핸들의 조작력을 전달받아 좌우로 이동하면서 차륜을 조향시키는 랙기어 등을 구비한다.Conventional vehicle steering apparatus includes a steering wheel that the driver directly steer, and a rack gear for steering the wheel while moving left and right by receiving the operating force of the steering wheel.

또한 유압이나 모터의 구동 토크를 발생시켜 운전자의 조향핸들의 조작력을 보조하는 동력조향장치가 널리 적용되고 있고, 최근에는 차속센서와 조향토크센서 등에서 감지한 차량의 운행 조건에 따라 전자제어장치가 모터를 구동시켜 차량의 저속 운행시에는 조향핸들의 조작감이 가볍고 편안해지게 하는 반면에 고속 운행시에는 조향핸들의 조작감이 무거워지게 하여 조종 안정성을 향상시키며, 비상 상황시에는 급속한 조향이 이루어지도록 하여 운전자에게 최적의 조향 보조력을 제공하는 전동식 동력조향장치가 추세적으로 적용되고 있다.In addition, a power steering device that assists the driver's steering wheel steering force by generating hydraulic pressure or driving torque of the motor has been widely applied.In recent years, the electronic control device has a motor according to the driving conditions detected by the vehicle speed sensor and the steering torque sensor. The steering wheel makes the steering wheel lighter and more comfortable during low speed operation of the vehicle, while the steering wheel becomes heavier in the high speed driving, improving the steering stability and making the steering faster in an emergency. Electric power steering systems that provide optimum steering assistance are being applied in a trend.

이러한 전동식 동력조향장치는 모터의 설치 부위에 따라 여러 종류로 구분되고 있는 데, 이중에서 모터의 구동 토크를 랙기어 직접 전달하는 랙 어시스트형 전동식 동력조향장치(Rack assist motor driven power steering; R-MDPS)는 도 1에 도시한 바와 같이 구동 토크를 발생시키는 구동모터(1)와, 이 구동모터(1)의 구동축에 일체로 회전되게 장착된 구동 풀리(2) 및, 이 구동 풀리(2)의 회전력을 전달하도록 구동 풀리에 연결된 벨트(3)를 각각 구비한다.The electric power steering apparatus is classified into various types according to the installation site of the motor, among which rack assist motor driven power steering (R-MDPS) directly transmits the driving torque of the motor to the rack gear. As shown in FIG. 1, a driving motor 1 generating a driving torque, a driving pulley 2 mounted integrally with the driving shaft of the driving motor 1, and a driving pulley 2 of the driving motor 1. Each of the belts 3 is connected to a drive pulley to transmit rotational force.

또한 상기 벨트(3)에 감겨져서 상기 구동 풀리(2)의 회전력을 상기 벨트(3)를 통해 전달받는 종동 풀리(4)와, 상기 종동 풀리(4)에 일체로 회전되게 결합된 볼너트(5), 이 볼너트(5)에 의해 좌우로 이동되어 차륜을 조향시키도록 외주면에 볼스크류(6a)가 형성됨과 더불어 상기 볼너트(5)를 관통해서 결합된 랙바아(6), 상기 볼너트(5)를 회전가능하게 지지하는 베어링(7) 및, 상기 베어링(7)을 고정시키는 락너트(8) 등을 각각 구비한다.In addition, the driven pulley (4) wound around the belt (3) to receive the rotational force of the drive pulley (2) through the belt (3), and the ball nut coupled to the driven pulley (4) integrally rotated ( 5) A ball screw 6a is formed on the outer circumferential surface of the ball nut 5 to move left and right and steer the wheel, and the rack bar 6 coupled to the ball nut 5 and the ball. And a bearing 7 for rotatably supporting the nut 5, a lock nut 8, etc. for fixing the bearing 7, respectively.

상기 볼너트(5)와 상기 랙바아(6)의 볼스크류(6a) 사이에는 도 2에서와 도 3에서 단면도로 자세히 도시된 바와 같이 다수개의 볼(8)이 삽입되어, 볼너트(5)와 볼스크류에 각기 형성된 스크류홈을 통해 회전 이동하면서 순환하게 된다.Between the ball nut 5 and the ball screw 6a of the rack bar 6 a plurality of balls (8) are inserted as shown in detail in the cross-sectional view in Figs. 2 and 3, the ball nut (5) The ball screw is rotated through the screw grooves respectively formed in the circulation.

상기 볼너트(5)의 내부에는 상기 볼(8)의 순환 이동을 안내하기 위해 2개의 앤드캡(9)이 장착된다. 상기 2개의 앤드캡(9)은 상기 볼너트(5)의 내부에서 볼의 순환 경로의 시작지점과 끝지점에 각각 설치되어, 볼(8)의 원활한 순환 이동을 돕게 된다.Two end caps 9 are mounted in the ball nut 5 to guide the circular movement of the ball 8. The two end caps 9 are installed at starting and ending points of the circulation path of the ball in the ball nut 5, respectively, to facilitate smooth circulation of the ball 8.

그런데 상기와 같은 종래의 볼너트 구조에 있어서는 볼이 스크류홈의 순환홀을 타고 이동하다가 상기 앤드캡에 접촉하여 다시 순환홀로 재진입하려 할 때에 진입로의 급작스런 변경으로 인해 앤드캡과 볼이 마찰하여 볼의 순환이 원활하게 이루어지지 못해 급작스런 토크 변동이 발생하는 문제점이 있었다.However, in the conventional ball nut structure as described above, when the ball moves through the circulation hole of the screw groove and contacts the end cap and tries to re-enter the circulation hole again, the end cap and the ball are rubbed due to the sudden change of the entrance path. There was a problem that sudden torque fluctuations occurred due to poor circulation.

즉 볼너트 내부에서 스크류홈을 따라 이동하던 볼들이 앤드캡에 접촉되어 방향을 선회한 다음에 다시 반대편의 앤드캡 방향으로 이동하려고 할 때에 곡선 운동을 하던 볼들이 급작스럽게 직선운동으로 방향 전환함에 따라 볼의 순환이 원활하게 이루어지지 않아서 급작스런 토크 변동이 발생하고, 이로 인해 조향시스템의 이질감 혹은 걸림감이 발생하여 조향 조작감을 저하시킨다는 결점이 있었다.That is, when the balls moving along the screw groove inside the ball nut are contacted with the end cap and turn in the direction, and then try to move in the opposite end cap direction, the balls that were in the curved movement suddenly change their direction to linear movement. There was a drawback that sudden torque fluctuations occurred due to poor circulation of the balls, resulting in heterogeneity or jamming of the steering system, thereby degrading the feeling of steering operation.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 볼너트와 랙바아에 의해 형성되는 스크류홈을 따라 다수개의 볼들이 원활하게 순환할 수 있도록 하여 급작스런 토크 변동이 발생되지 않도록 함으로써 조향핸들의 조작시에 이질감이나 걸림감으로 인한 조향 조작감의 저하를 방지하고, 조향시스템의 성능을 안정화시킬 수 있도록 한 전동식 동력조향장치의 볼너트 구조를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and the steering wheel is operated by allowing a plurality of balls to smoothly circulate along the screw groove formed by the ball nut and the rack bar so that sudden torque fluctuations do not occur. It is an object of the present invention to provide a ball nut structure of an electric power steering apparatus, which prevents deterioration of the steering operation feeling due to heterogeneity or jamming and stabilizes the performance of the steering system.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 볼너트 헤드와, 이 볼너트 헤드에 일체로 형성되면서 그 내부에는 볼이 순환하도록 순환 경로가 형성됨과 더불어 상기 순환 경로의 시작부위와 끝부위가 나선형의 연결홈에 의해 연결된 스크류부를 구비한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a ball nut head and a circulation path formed integrally with the ball nut head while the ball circulates therein, and the start and end portions of the circulation path are spiral. It is provided with a screw portion connected by a connecting groove of the.

바람직하기로는 상기 연결홈은 상기 스크류부에 장착되는 2개의 제1,2앤드캡에 의해 형성된 것을 특징으로 한다.Preferably, the connecting groove is formed by two first and second end caps mounted on the screw part.

상기 2개의 제1,2앤드캡은 상하로 대칭되는 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.The two first and second end caps have a structure that is symmetrical up and down.

본 발명에 따른 전동식 동력조향장치의 볼너트 구조에 의하면, 볼너트 내부에 형성되는 볼 순환경로의 시작 부위와 끝부위를 나선형 연결홈으로 연결하여 줌으로써, 볼이 볼너트의 내부에서 볼 순환경로와 연결홈을 통해 원활하게 회전 이동할 수 있게 되어, 볼과 볼너트 및 랙바아 사이의 마찰을 최소한으로 줄여서 이질감이나 혹은 걸림감을 방지하여 조향시스템의 제어에 대한 안정화를 도모할 수 있고, 이를 통해 조향시스템의 성능 향상을 꾀할 수 있으며, 볼의 원활하지 못한 순환으로 인한 작동 소음이나 이음 발생도 방지할 수 있는 등의 효과가 있다.According to the ball nut structure of the electric power steering apparatus according to the present invention, by connecting the start portion and the end portion of the ball circulation path formed in the ball nut with a spiral connection groove, the ball is connected to the ball circulation path in the ball nut; It can be smoothly rotated through the connecting groove, which minimizes the friction between the ball, the ball nut and the rack bar, and prevents dissimilarity or jamming, so that the control of the steering system can be stabilized. It is possible to improve the performance of the ball, it is possible to prevent the operation noise or noise caused by the inadequate circulation of the ball.

도 1은 종래 기술에 따른 전동식 동력조향장치의 단면도,
도 2는 종래 기술에 따른 앤드캡에 의한 볼 순환경로를 나타내는 투영 사시도,
도 3은 종래 기술에 따른 볼너트의 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 볼너트의 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 앤드캡이 장착된 볼너트의 투영 사시도이다.1 is a cross-sectional view of the electric power steering apparatus according to the prior art,
Figure 2 is a perspective view showing a ball circulation path by the end cap according to the prior art,
3 is a cross-sectional view of a ball nut according to the prior art,
4 is a perspective view of a ball nut according to the present invention;
5 is a perspective view of an end cap mounted ball nut according to the present invention.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4에는 본 발명에 따른 전동식 동력조향장치의 볼너트 구조가 투영 사시도로 도시되어 있는 바, 즉 본 발명에 따른 볼너트(11)는 볼너트 헤드(11a)와, 이 볼 너트 헤드(11a)에 일체로 형성된 스크류부(11b)를 구비한다.4 shows the ball nut structure of the electric power steering apparatus according to the present invention in a perspective view, that is, the ball nut 11 according to the present invention is a ball nut head 11a and the ball nut head 11a. It comprises a screw portion (11b) formed integrally with the.

상기 스크류부(11b)의 내부에는 도시되지 않은 볼이 순환할 수 있도록 순환홈(11ba)이 나선형으로 형성된다.Inside the screw portion 11b, a circulation groove 11ba is formed spirally so that a ball (not shown) can circulate.

상기 순환홈(11ba)의 시작부위와 끝부위를 연결하는 연결홈(11bb)이 추가로 구비된다.A connecting groove 11bb is further provided to connect the start portion and the end portion of the circulation groove 11ba.

상기 연결홈(11bb)은 도 5에서 도시한 바와 같이 상기 스크류부(11b)의 내부에 장착되는 제1,2앤드캡(12a,12b)에 의해 형성된다.The connecting groove 11bb is formed by the first and second end caps 12a and 12b mounted inside the screw portion 11b as shown in FIG. 5.

상기 제1,2앤드캡(12a,12b)에 의해 형성되는 연결홈(11bb)은 상기 순환홈(11ba)의 시작부위와 끝부위를 나선형으로 연결한다.The connection groove 11bb formed by the first and second end caps 12a and 12b spirally connects the start portion and the end portion of the circulation groove 11ba.

상기 제1,2앤드캡(12a,12b)은 상하로 대칭되는 구조를 가지고, 2개의 앤드캡(12a,12b)이 1세트로 맞물려 나선형의 연결홈(11bb)을 형성하게 된다.The first and second end caps 12a and 12b have a vertically symmetrical structure, and two end caps 12a and 12b are engaged in one set to form a spiral connection groove 11bb.

상기와 같이 순환홈을 따라 회전하면서 안내 이동되는 다수개의 볼들이 순환홈의 끝부위를 통해 상기 연결홈(11b)으로 유입된 다음에 다시 순환홈의 시작부위로 재유입되어 연속적으로 순환하는 과정에 다수개의 볼들은 예컨대 종래와 같이 곡선운동에서 직선운동으로 급격히 운동 전환을 하지 않고 순환홈과 나선형의 연결홈을 따라 곡선 운동만을 하므로, 순환홈과 연결홈을 통한 볼의 순환 운동이 원활하게 이루어져 조향핸들의 조작시에 걸림감이나 이질감이 발생하지 않을 뿐만 아니라 토크 변동이 최소한으로 줄어들게 되어 조향시스템의 제어가 안정되게 된다.As described above, a plurality of balls which are guided and rotated along the circulation grooves are introduced into the connection grooves 11b through the ends of the circulation grooves, and then reintroduced into the beginnings of the circulation grooves and continuously circulated. For example, since a plurality of balls only perform a curved movement along a circular groove and a spiral connection groove without a rapid transition from a curved motion to a linear motion as in the related art, the circular motion of the ball through the circular groove and the connection groove is smoothly made by steering. Not only does the handle feel awkward or heterogeneous, but the torque fluctuations are reduced to a minimum, resulting in a stable control of the steering system.

11-볼너트 11a-볼너트 헤드
11b-스크류부 11ba-순환홈
11bb-연결홈 12a,12b-앤드캡11-Ball Nut 11a-Ball Nut Head
11b-screw section 11ba-circulating groove
11bb-connected grooves 12a, 12b and end caps

Claims

An electric power having a ball nut head and a screw part formed integrally with the ball nut head and having a circulation path formed therein for the ball to circulate, and a start part and an end part of the circulation path connected by a spiral connecting groove. Ball nut structure of steering system.

The ball nut structure of an electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the connection groove is formed by two first and second end caps mounted on the screw part.

The ball nut structure of an electric power steering apparatus according to claim 2, wherein the two first and second end caps have a vertically symmetrical structure.