KR20120012101A

KR20120012101A - Power transmission device for heterogeneous function integration

Info

Publication number: KR20120012101A
Application number: KR1020100074032A
Authority: KR
Inventors: 유영우
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2010-07-30
Filing date: 2010-07-30
Publication date: 2012-02-09

Abstract

본 발명의 이종기능통합용 동력전달장치는 제1모터(1)에 연결된 웜축(3)이 측면에서 치합되고 조향축(50)과 결합된 웜휠(4)을 갖추고, 상기 조향축(50)이 내부로 구비된 조향컬럼(40)에 설치되어진 MDPS(Motor Driven Power Steering)액추에이터와; 상기 제1모터(1)에 직교하게 설치된 제2모터(10)로 구동되고, 상기 웜휠(4)의 내부에 일체화되어진 하모닉 드라이브(5)를 갖추고, 상기 조향컬럼(50)에 설치되어진 AFS(Active Front Steering)액추에이터; 로 구성됨으로써, 상기 MDPS액추에이터와 AFS액추에이터의 감속기가 1개의 통합된 모듈로 구성될 수 있는 특징을 갖는다.The power transmission device for heterogeneous function integration of the present invention is provided with a worm wheel 4 coupled to a worm shaft 3 connected to the first motor 1 and coupled to a steering shaft 50, and the steering shaft 50 is An MDPS (Motor Driven Power Steering) actuator installed in the steering column 40 provided therein; AFS (HFS), which is driven by a second motor 10 installed perpendicular to the first motor 1 and has a harmonic drive 5 integrated in the worm wheel 4, is installed in the steering column 50. Active Front Steering Actuator; By being configured as, the MDPS actuator and the reducer of the AFS actuator has a feature that can be composed of one integrated module.

Description

Differential Function Integral type Power Transmit Device}

본 발명은 조향장치에 적용된 동력전달장치에 관한 것으로, 특히 능동 전륜 조타 방식인 AFS(Active Front Steering)와 전동식 조향장치인 MDPS(Motor Driven Power Steering)의 동력전달장치를 1개로 모듈화시킨 이종기능통합용 동력전달장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power transmission device applied to a steering device, and in particular, a heterogeneous functional integration in which a power transmission device of an active front wheel steering type AFS (Active Front Steering) and an electric steering device of MDPS (Motor Driven Power Steering) are modularized into one. It relates to a power transmission device.

일반적으로 자동차의 조향장치는 운전자의 조타력을 어시스트(assist)하는 방식에 따라 여러 종류가 있다.In general, there are many types of steering devices for automobiles, depending on how the driver assists steering.

전동조향장치인 MDPS(Motor Driven Power Steering)는 유압과 달리 모터의 회전력으로 조타력이 어시스트(assist)되는 방식이다.Motor-driven power steering (MDPS), an electric steering device, is a method in which steering power is assisted by rotational power of a motor, unlike hydraulic pressure.

상기 MDPS는 모터의 회전력을 웜축(Worm-Shaft)으로 전달하고, 상기 웜축을 통해 회전되는 웜휠(Worm Wheel)이 조향축과 연결되어 운전자의 조향력을 어시스트(assist)한다. The MDPS transmits the rotational force of the motor to a worm shaft, and a worm wheel rotated through the worm shaft is connected to a steering shaft to assist the driver's steering force.

상기 MDPS의 동력전달장치는 모터와 웜축 및 웜휠로 구성된다. The power transmission device of the MDPS is composed of a motor, a worm shaft and a worm wheel.

상기 MDPS중 C-MDPS(Column Type Motor Driven Power Steering)는 컬럼타입 MDPS이다.Among the MDPS, C-MDPS (Column Type Motor Driven Power Steering) is a column type MDPS.

그리고, 능동 전륜 조타 방식인 AFS(Active Front Steering)는 2입력(운전자의 조향 휠 조작에 따른 입력과 모터에 의한 입력)에 대한 1출력 조향장치이다.In addition, AFS (Active Front Steering), which is an active front wheel steering method, is a one-output steering device for two inputs (an input according to a driver's steering wheel operation and an input by a motor).

상기와 같은 AFS는 운전자에 의한 조향각 뿐만 아니라 액추에이터(Actuator)를 통한 조향각의 증대나 감쇠가 가능해, 저속에서 낮은 조향비로 조향 응답성을 개선하고, 고속에서 높은 조향비로 고속 안정성을 구현할 수 있다.As described above, the AFS can increase or decrease steering angle through an actuator as well as steering angle by the driver, thereby improving steering responsiveness at low to low steering ratios, and realizing high-speed stability at high to high steering ratios.

상기 AFS의 동력전달장치는 운전자의 조향 입력외에 추가 조향 입력을 발생시키기 위한 모터와 유성기어 또는 하모닉 드라이브를 사용한 감속기등으로 이루어진 액추에이터이고, 상기 액추에이터는 AFS ECU가 제어하여 조향 출력을 가변시킨다. The AFS power train is an actuator comprising a motor for generating additional steering inputs in addition to the steering input of the driver, a reducer using a planetary gear or a harmonic drive, and the actuator is controlled by the AFS ECU to vary the steering output.

상기와 같이 조향장치가 운전자의 조타력을 어시스트(assist)하는 방식을 달리 하더라도, 조향장치의 조향부품은 크게 컬럼과 유조인트 및 랙/피니언 기어박스로 동일하게 이루어진다.Even if the steering device assists the driver's steering force as described above, the steering parts of the steering device are largely made of the same column, oil joint, and rack / pinion gearbox.

하지만, 상기 MDPS의 동력전달장치와 상기 AFS의 동력전달장치는 설치위치를 각각 달리한다.However, the power transmission device of the MDPS and the power transmission device of the AFS have different installation positions.

일례로, 상기 MDPS의 동력전달장치는 랙/피니언 기어박스에 적용되거나 또는 컬럼 장착 타입인 경우 유조인트 혹은 피니언 상부에 적용되고, 상기 AFS의 동력전달장치는 컬럼과 유조인트 혹은 피니언 상부에 적용된다.For example, the MDPS power train is applied to the rack / pinion gearbox or, in the case of a column mount type, to the oil joint or pinion top, and the AFS power train is applied to the column and oil joint or pinion top. .

이와 같이 동력전달장치가 조향장치에서 적용되는 위치를 달리하면, 상기 동력전달장치의 다양한 구조에 따른 각각의 장점과 기능의 통합이 어렵고, 통합시키더라도 1개의 모듈로 일체화되기가 어려운점이 있게 된다.
In this way, if the power transmission device is different from the position applied to the steering system, it is difficult to integrate the respective advantages and functions according to the various structures of the power transmission device, and even if integrated, it is difficult to integrate into one module.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 능동 전륜 조타 방식인 AFS(Active Front Steering)와 전동조향장치인 MDPS(Motor Driven Power Steering)의 동력전달장치를 1개의 모듈로 일체화시켜 구성부품수량을 줄이고, 콤팩트한 구성을 갖도록 한 이종기능통합용 동력전달장치를 제공하는데 목적이 있다.
Accordingly, the present invention has been invented in view of the above, and is configured by integrating a power transmission device of AFS (Active Front Steering), which is an active front wheel steering system, and a MDPS (Motor Driven Power Steering), which is an electric steering device, into one module. It is an object of the present invention to provide a power transmission device for heterogeneous function integration which reduces the quantity of parts and has a compact configuration.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이종기능통합용 동력전달장치는 ECU로 제어되는 제1모터에 연결된 웜축이 측면에서 치합되고 조향축과 결합된 웜휠을 갖추고, 상기 조향축이 내부로 구비된 조향컬럼에 설치되어진 MDPS(Motor Driven Power Steering)액추에이터와; The power transmission device for heterogeneous function integration of the present invention for achieving the above object has a worm wheel coupled to the side of the worm shaft connected to the first motor controlled by the ECU and has a worm wheel coupled with the steering shaft, the steering shaft is provided inside A motor driven power steering (MDPS) actuator installed on the steering column;

상기 제1모터에 직교되게 설치되어 상기 ECU로 제어되는 제2모터로 구동되고 상기 웜휠의 내부에 일체화되어진 하모닉 드라이브를 갖추고, 상기 조향컬럼에 설치되어진 AFS(Active Front Steering)액추에이터;An AFS (Active Front Steering) actuator installed in the steering column, having a harmonic drive installed orthogonally to the first motor and driven by a second motor controlled by the ECU and integrated into the worm wheel;

로 구성된 것을 특징으로 한다.Characterized in that consisting of.

상기 제1모터부위에는 운전자의 조향토크와 입력각(Input Angle)을 검출하기 위한 토크/각(Torque & Angle)센서인 제1센서가 구비되고, 상기 제2모터부위에는 AFS 기능의 구현을 위한 출력각(Output Angle)을 검출해주는 각(Angle)센서인 제2센서가 구비되어진다.The first motor part is provided with a first sensor which is a torque / angle sensor for detecting a steering torque and an input angle of the driver, and the second motor part is provided for implementing the AFS function. A second sensor, which is an angle sensor that detects an output angle, is provided.

상기 하모닉 드라이브는 웨이브 제너레이터가 상기 제2모터의 축과 연결되어지고, 플렉스 스플라인이 상기 조향축의 입력축에 결합되어지며, 서큘라 스플라인이 상기 조향축의 출력축과 연결되고 상기 서큘라 스플라인을 구성하는 어셈블리부위가 상기 웜휠의 보스부위와 서로 일체로 결합시켜준다.
The harmonic drive includes an assembly portion of which a wave generator is connected to an axis of the second motor, a flex spline is connected to an input shaft of the steering shaft, and a circular spline is connected to an output shaft of the steering shaft and constitutes the circular spline. Is integrally coupled to each other and the boss portion of the worm wheel.

이러한 본 발명에 의하면, 각각 다른 방식의 AFS와 MDPS의 동력전달장치를 1개의 모듈로 일체화시켜 구성부품수량이 크게 줄어든 콤팩트한 구성을 갖고, 제거된 부품을 통한 중량저감과 원가 절감을 달성하는 효과가 있다.
According to the present invention, the power transmission device of the AFS and MDPS of different methods are integrated into one module, which has a compact configuration in which the quantity of components is greatly reduced, and the effect of achieving weight reduction and cost reduction through the removed parts is achieved. There is.

도 1은 본 발명에 따른 이종기능통합용 동력전달장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 이종기능통합용 동력전달장치를 적용한 조향장치이다.1 is a block diagram of a power transfer device for heterogeneous function integration according to the present invention, Figure 2 is a steering apparatus applying a power transfer device for heterogeneous function integration according to the present invention.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Since the exemplary embodiments of the present invention may be embodied in various different forms, one of ordinary skill in the art to which the present invention pertains may be described herein. It is not limited to the Example to make.

도 1(가),(나)는 본 발명에 따른 이종기능통합용 동력전달장치의 구성도를 나타낸다.Figure 1 (a), (b) shows the configuration of the power transmission device for heterogeneous functional integration according to the present invention.

도시된 바와 같이, 이종기능통합용 동력전달장치는 조향컬럼(40)의 측면부위로 설치되어진 MDPS(Motor Driven Power Steering)의 MDPS액추에이터와, 상기 MDPS에 직교하도록 조향컬럼(40)의 축상으로 설치되어진 AFS(Active Front Steering)의 AFS액추에이터로 구성된다. As shown, the power transmission device for heterogeneous function integration is installed on the axis of the steering column 40 to be orthogonal to the MDPS actuator of the MDPS (Motor Driven Power Steering) installed on the side of the steering column 40. It consists of AFS actuator of AFS (Active Front Steering).

상기 MDPS는 모터의 회전력을 웜축(Worm-Shaft)으로 전달하고, 상기 웜축을 통해 회전되는 웜휠(Worm Wheel)이 조향축과 연결되어 운전자의 조향력을 어시스트(assist)하는 조향장치이다. The MDPS is a steering device that transmits the rotational force of the motor to a worm shaft, and the worm wheel, which is rotated through the worm shaft, is connected to a steering shaft to assist the driver's steering force.

본 실시예에선 상기 MDPS는 C-MDPS(Column Type Motor Driven Power Steering)가 적용된다.In the present embodiment, the MDPS is C-MDPS (Column Type Motor Driven Power Steering).

상기 MDPS액추에이터는 운전자의 조타력을 어시스트(assist)하는 제1모터(1)와, 상기 제1모터(1)의 회전력을 전달받는 감속기(2)로 구성된다.The MDPS actuator is composed of a first motor (1) to assist the steering force of the driver (assist), and a reducer (2) receiving the rotational force of the first motor (1).

상기 감속기(2)는 상기 제1모터(1)의 축에 연결되어 회전되는 웜축(3)과, 조향컬럼(40)으로 구비되고 상기 웜축(3)에 치합되어 회전되는 웜휠(4)로 구성하며, 이러한 구성은 C-MDPS의 통상적인 감속기 구성이다.The reducer 2 is composed of a worm shaft 3 connected to the shaft of the first motor 1 and a worm wheel 4 which is provided with a steering column 40 and engaged with the worm shaft 3 to rotate. This configuration is a conventional reducer configuration of C-MDPS.

상기 AFS(Active Front Steering)는 능동 전륜 조타 방식으로서, 2입력(운전자의 조향 휠 조작에 따른 입력과 모터에 의한 입력)에 대한 1출력 조향 장치이다.The AFS (Active Front Steering) is an active front wheel steering system, and is a one-output steering device for two inputs (an input according to a driver's steering wheel operation and an input by a motor).

상기 AFS액추에이터는 조향 출력을 가변시키는 제2모터(10)와, 상기 제2모터(10)의 측면에서 제2모터(10)를 통해 구동되고 상기 MDPS액추에이터의 감속기(2)와 일체화된 하모닉 드라이브(5)로 구성된다.The AFS actuator is driven through a second motor (10) for varying steering output and a second motor (10) at the side of the second motor (10) and integrated with the reducer (2) of the MDPS actuator. It consists of (5).

상기 하모닉 드라이브(5)는 제2모터(10)를 통해 구동되는 웨이브 제너레이터(6)와, 상기 웨이브 제너레이터(6)가 내부로 수용된 플렉스 스플라인(7)과, 상기 플렉스 스플라인(7)이 내부로 수용되고 MDPS액추에이터의 감속기(2)의 웜휠(4)의 내부로 삽입된 서큘라 스플라인(8)으로 구성된다.The harmonic drive 5 includes a wave generator 6 driven through the second motor 10, a flex spline 7 in which the wave generator 6 is housed, and the flex spline 7 inwards. It consists of a circular spline 8 that is received and inserted into the worm wheel 4 of the reducer 2 of the MDPS actuator.

상기 하모닉 드라이브(5)의 구성은 AFS의 액추에이터를 구성하는 통상적인 하모닉 드라이브의 구성이다.The configuration of the harmonic drive 5 is a configuration of a conventional harmonic drive constituting an actuator of the AFS.

도 2는 본 실시예에 따라 1개의 모듈로 일체화된 MDPS액추에이터와 AFS액추에이터가 조향컬럼(40)과 조향축(50)으로 장착된 상태를 나타낸다.2 shows a state in which the MDPS actuator and the AFS actuator integrated into one module according to the present embodiment are mounted to the steering column 40 and the steering shaft 50.

도시된 바와 같이, MDPS액추에이터는 조향축(50)의 측면에서 조향축(50)과 직교하는 방향으로 설치되고, AFS액추에이터는 조향축(50)의 축상으로 설치되어진다.As shown, the MDPS actuator is installed in the direction orthogonal to the steering shaft 50 at the side of the steering shaft 50, the AFS actuator is installed on the axis of the steering shaft 50.

본 실시예에서 상기 하모닉 드라이브(5)는 웨이브 제너레이터(6)가 제2모터(10)의 축(10a)과 연결되어지고, 플렉스 스플라인(7)이 조향축(50)의 입력축(Input Shaft)에 결합되어지며, 서큘라 스플라인(8)이 상기 조향축(50)의 출력축(Output Shaft)과 연결되어진다. In the present embodiment, the harmonic drive 5 has a wave generator 6 connected to the shaft 10a of the second motor 10, and the flex spline 7 has an input shaft of the steering shaft 50. It is coupled to, the circular spline 8 is connected to the output shaft (Output Shaft) of the steering shaft (50).

상기 서큘라 스플라인(8)이 서큘라 스플라인(8)을 구성하는 어셈블리부위를 이용해 웜휠(4)의 보스(Boss)부위와 서로 일체화됨으로써, MDPS액추에이터와 AFS액추에이터의 감속기가 통합되어 1개의 모듈로 구성되어진다.Since the circular spline 8 is integrated with the boss portion of the worm wheel 4 by using the assembly portion constituting the circular spline 8, the reduction gears of the MDPS actuator and the AFS actuator are integrated into one module. It is constructed.

상기와 같이 통합된 1개의 모듈화된 감속기로 구성됨으로써, MDPS액추에이터와 AFS액추에이터를 수용하는 하우징과 제1모터(1)와 제2모터(10)의 제어용 ECU가 1개로 일체화될 수 있고, 상기 감속기와 연결되어진 조향축(50)도 공용화될 수 있게 된다.By configuring one modular reducer integrated as described above, the housing for accommodating the MDPS actuator and the AFS actuator and the ECU for controlling the first motor 1 and the second motor 10 can be integrated into one unit, and the reducer The steering shaft 50 connected to the can also be shared.

또한, 상기와 같이 MDPS액추에이터와 AFS액추에이터가 서로 직교하게 설치됨으로써, 조향컬럼(40)에서 상기 MDPS액추에이터와 상기 AFS액추에이터가 차지하는 공간이 보다 콤팩트한 크기를 가질 수 있게 된다.In addition, since the MDPS actuator and the AFS actuator are orthogonal to each other as described above, the space occupied by the MDPS actuator and the AFS actuator in the steering column 40 may have a more compact size.

상기 MDPS액추에이터와 상기 AFS액추에이터가 ECU에 의해 제어되기 위해선 적어도 2개의 센서가 요구되며, 상기 센서중 1개인 제1센서(20)는 운전자의 조향토크와 입력각(Input Angle)을 검출하기 위한 토크/각(Torque & Angle)센서이고, 나머지 1개 센서인 제2센서(30)는 AFS 기능의 구현을 위한 출력각(Output Angle)을 검출해주는 각(Angle)센서이다. At least two sensors are required for the MDPS actuator and the AFS actuator to be controlled by the ECU, and the first sensor 20, which is one of the sensors, is a torque for detecting a steering torque and an input angle of the driver. The second sensor 30, which is a Torque & Angle sensor and the other one sensor, is an Angle sensor that detects an output angle for implementing the AFS function.

본 실시예에서 상기 제1센서(20)는 MDPS액추에이터의 제1모터(1)부위로 설치되고, 상기 제2센서(30)는 AFS액추에이터의 제2모터(10)부위로 설치되어진다.In the present embodiment, the first sensor 20 is installed as the first motor 1 part of the MDPS actuator, and the second sensor 30 is installed as the second motor 10 part of the AFS actuator.

상기와 같이 제1센서(20)와 제2센서(30)가 모두 조향축(50)의 축상으로 설치됨으로써 조향컬럼(40)에서 차지하는 공간 점유도 최소화될 수 있게 된다.
As described above, since both the first sensor 20 and the second sensor 30 are installed on the axis of the steering shaft 50, the occupation of the space occupied by the steering column 40 can be minimized.

1 : 제1모터 2 : 감속기
3 : 웜축 4 : 웜휠
5 : 하모닉 드라이브 6 : 웨이브 제너레이터
7 : 플렉스 스플라인 8 : 서큘라 스플라인
10 : 제2모터 20 : 제1센서
30 : 제2센서 40 : 조향컬럼
50 : 조향축1: first motor 2: reducer
3: worm shaft 4: worm wheel
5: harmonic drive 6: wave generator
7: Flex Spline 8: Circular Spline
10: second motor 20: first sensor
30: second sensor 40: steering column
50: steering shaft

Claims

A motor driven power steering (MDPS) actuator having a worm wheel connected to the first motor controlled by the ECU and having a worm wheel engaged with the steering shaft and installed in a steering column having the steering shaft internally;
An AFS (Active Front Steering) actuator installed in the steering column, having a harmonic drive installed orthogonally to the first motor and driven by a second motor controlled by the ECU and integrated into the worm wheel;
Power transmission device for heterogeneous functional integration, characterized in that consisting of.

The method of claim 1, wherein the first motor portion is provided with a first sensor which is a torque / angle sensor for detecting a steering torque and an input angle of a driver, and the second motor portion is provided with an AFS. 2. A power transfer device for integrating heterogeneous functions, characterized in that a second sensor is provided that detects an output angle for implementing the function.

The method of claim 1, wherein the harmonic drive is a wave generator is coupled to the axis of the second motor, a flex spline is coupled to the input shaft of the steering shaft, a circular spline is connected to the output shaft of the steering shaft and the circular spline Assembly portion constituting the power transmission device for heterogeneous function integration, characterized in that coupled to each other integrally with the boss portion of the worm wheel.