KR101273111B1 - 자동차의 전동 조향장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 전동 조향장치에 관한 것으로, 구동링크(10,11)에 좌우 회동링크(20,21)가 상호 180°위상차를 가지고 연결되고, 회동링크(20,21)에 연결된 타이로드(30,31)는 각각 좌측 너클의 후방부와 우측 너클의 전방부에 연결되며, 상기 구동링크(10,11)와 회동링크(20,21)의 연결부분에 랙플레이트(40,41)가 연결되며, 이들 랙플레이트(40,41) 사이에 피니언기어(50)가 치합되고, 그 피니언기어(50)는 예비모터(M3)의 회전축(60)에 장착된 구성으로 이루어진다.

따라서, 상기 모터(M1,M2)가 1개 또는 2개 모두 고장나더라도 상기 예비모터(M3)가 작동되어 피니언기어(50)와 랙플레이트(40,41)의 작용에 의해 양쪽 휠을 모두 조향할 수 있게 된다.

따라서, 종래와 같이 예비모터를 2개 구비해야 할 필요가 없어지므로 장치의 구성비용이 절감되는 효과가 있다.

전동 조향장치, 스티어 바이 와이어, 조향 모터

Description

자동차의 전동 조향장치{electrically-powered steering system of car}

본 발명은 자동차의 조향장치에 관한 것으로, 특히 스티어 바이 와이어(steer by wire) 타입의 전동 조향장치에 관한 것이다.

유압을 이용하는 일반적인 파워 스티어링 시스템은 펌프, 동력실린더를 겸한 기어박스, 배관 등 구성이 복잡하고 조타 보조력의 정밀한 제어가 어려우며 누유시 파워 스티어링 작동이 이루어지지 않는 문제가 있어, 간단한 구성으로 조향이 가능하고 보조력의 정밀한 제어가 가능하도록 모터를 이용한 전동 조향장치가 개발되었다.

도 1에는 상기 전동 조향장치의 일 예가 도시되어 있다.

도시된 전동 조향장치는 모터(M1)에 볼스크류를 매개로 구동링크(1)가 전후진 가능하게 설치되고, 상기 구동링크(1)에 대략 L자 형상으로 절곡된 회동링크(2)가 연결되며, 상기 회동링크(2)에 타이로드(3)가 연결되고, 상기 타이로드(3)가 너클에 연결된 구성으로 이루어져 있다.

상기 타이로드(3)와 너클의 연결점은 휠의 중심축을 기준으로 차량 후방에 위치한다.

따라서, 상기 모터(M1)의 회전방향에 따라 구동링크(1)가 전후진하고, 이에 회동링크(2)가 중앙의 절곡부를 중심으로 시계방향 또는 반시계방향으로 회동하며, 회동링크(2)에 연결된 타이로드(3)가 당겨지거나 밀림으로써 휠의 방향이 전환된다.

또한, 다른 쪽 휠에도 모터(M2)로부터 너클에 이르기까지 동일한 구성의 조향장치가 설치되어, 양쪽 휠이 독립적으로 조향될 수 있으므로 최적의 조향각 설정이 가능하게 된다. 단, 양쪽 회동링크는 차량의 종축을 중심으로 축대칭으로 설치된다.

실제 조향시에는 양쪽 휠이 동일한 방향으로 조향되도록 하기 위해 도 2에 도시된 바와 같이, 양쪽의 모터(M1,M2)가 상호 반대 방향으로 회전되도록 되어 있다.

한편, 상기와 같은 종래의 전동 조향장치는 좌우 어느 한쪽의 모터(M1 or M2)만 고장나도 차량의 조향이 불가능하게 된다.

따라서, 도 3과 같이 좌우 모터(M1,M2)마다 각각 예비모터(M1′,M2′)가 추가로 필요하여 비용이 증가하는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 좌우 모터마다 각각 추가의 예비모터를 구비하지 않고도 어느 한쪽 모터 또는 양쪽 모터가 모두 고장난 경우에도 1개의 예비모터만으로 조향이 가능하게 됨으로써 장치 구성 비용을 절감할 수 있도록 된 자동차의 전동 조향장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

좌우 휠 조향용 좌우 모터와,

상기 좌우 모터에 볼스크류를 매개로 연결된 좌우 구동링크와,

상기 좌우 구동링크에 회동가능하게 연결된 좌우 회동링크와,

상기 좌우 회동링크와 좌우 너클을 연결하는 좌우 타이로드와,

상기 좌우 구동링크와 좌우 회동링크의 연결부분에 각각의 일측 단부가 연결되고, 타측 단부는 차량의 중심축 쪽으로 경사지게 연장되어 상호 평행관계를 이루며, 상호 마주보는 면에 랙기어가 형성된 좌우 랙플레이트와,

상기 좌우 랙플레이트의 사이에 위치하여 치합되는 피니언기어 및,

상기 피니언기어가 회전축에 장착된 예비모터를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 좌우 회동링크는 상기 좌우 구동링크의 각 단부에 상호 180°의 위상차를 가지고 연결된다.

또한, 상기 좌측 타이로드는 좌측 너클의 휠 중심선 후방부에 연결되고, 상기 우측 타이로드는 우측 너클의 휠 중심선 전방부에 연결된다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명은, 1개의 예비모터를 구동할 경우 피니언기어가 좌우 랙플레이트를 상호 반대방향으로 작동시키기 때문에 양쪽 회동링크를 작동시켜 타이로드를 통해 좌우 휠을 동일한 방향으로 조향할 수 있게 된다.

따라서, 모터의 고장에 대비하여 1개의 예비모터만을 구비하면 되므로 장치의 구성비용이 크게 절감되는 효과가 있다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조하여 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 전동 조향장치의 구성도이고, 도 5는 그의 요부 확대도이며, 도 6은 작동 상태도이다.

좌우 휠 조향용의 모터(M1,M2)가 각각 구비된다.

상기 각 모터(M1,M2)에는 볼스크류를 매개로 각각의 구동링크(10,11)가 설치되어, 모터(M1,M2)의 회전방향에 따라 전진 또는 후진하게 된다. 볼스크류를 매개로 설치되어 있으므로 구동링크(10,11) 자체가 회전하지는 않는다.

상기 좌우 구동링크(10,11)의 단부에는 각각의 회동링크(20,21)가 회동가능하게 연결되는데, 좌우 회동링크(20,21)는 상호 180°의 위상차를 가지는 상태로 설치된다.

즉, 상기 좌우 회동링크(20,21)는 상호간에 종축과 횡축 대칭이 모두 이루어진 상태의 역상으로 설치된다.

그리고, 상기 좌우 회동링크(20,21)는 각각 타이로드(30,31)를 매개로 좌우 휠이 장착된 너클에 연결되는데, 상기 좌측 회동링크(20)에 연결된 좌측 타이로드(30)는 좌측 너클의 휠 중심선 후방부에 연결되고, 상기 우측 회동링크(21)에 연결된 우측 타이로드(31)는 우측 너클의 휠 중심선 전방부에 연결된다.

한편, 상기 좌측 구동링크(10)와 그의 회동링크(20)의 연결부분과 상기 우측 구동링크(11)와 그의 회동링크(21)의 연결부분에는 각각 상호 마주보는 표면에 도 5와 같이 랙기어가 형성된 랙플레이트(40,41)가 회동가능하게 연결된다.

상기 랙플레이트(40,41)는 각각의 회동링크(20,21)의 연결지점으로부터 차량 중심축 쪽으로 경사지게 연장되고 상호 평행하여 마주보는 상태로 설치된다.

그리고, 상기 마주보는 두 랙플레이트(40,41)의 사이에는 피니언기어(50)가 위치되어 랙플레이트(40,41)의 랙기어에 치합된다.

상기 피니언기어(50)는 예비모터(M3)의 회전축(60) 단부에 장착된다.

상기와 같은 구성에 의해 좌측 휠의 경우, 상기 모터(M1)에 의해 구동링크(10)가 당겨지면 회동링크(20)가 시계방향으로 회동되면서 타이로드(30)를 밀게 되고, 타이로드(30)는 휠의 중심선 후방을 밀어주므로 휠은 오른쪽으로 회동된다.

그리고, 우측 휠의 경우에는 상기 모터(M2)에 의해 구동링크(11)가 밀리면 상기 회동링크(20)가 역시 시계방향으로 회동되고, 이에 타이로드(31)가 밀리면서 휠의 중심선 전방을 밀어줌으로써 휠이 오른쪽으로 회동된다.

즉, 상기 모터(M1,M2)의 작동은 상호 반대로 이루어지도록 되어 있다.

상기와 같은 조향 작동중에 어느 하나의 모터(M1 or M2)라도 고장나면 상기 예비모터(3)가 작동하기 시작한다.

상기 예비모터(3)는 상기 피니언기어(50)를 회전시키는데, 피니언기어(50)가 회전되면 상기 랙&피니언 구조에 의하여 상기 랙플레이트(40,41)은 상호 반대방향으로 이동하게 된다.

예를 들어 상기 피니언기어(50)가 시계방향으로 회전될 경우 상기 랙플레이트(40,41)는 각각 연결된 회동링크(20,21)를 밀어 주고, 이에 좌측 타이로드(30)는 너클의 후방부를 당겨주고 우측 타이로드(31)는 너클의 전방부를 당겨주어 두 휠이 모두 좌측으로 회동됨으로써 차량의 좌측 선회가 이루어진다.

반대로 상기 피니언기어(50)가 반시계방향으로 회전될 경우에는 상기 랙플레이트(40,41)가 회동링크(20,21)를 당겨주므로 좌측 타이로드(30)는 너클의 후방부를 밀어주고 우측 타이로드(31)는 너클의 전방부를 밀어주어 두 휠이 모두 우측으로 회동됨으로써 차량의 우측 선회가 이루어진다.

상기와 같이 본 발명에 의하면 좌우측 휠 조향용 모터(M1, M2)가 하나 또는 두 개 모두 고장나더라도 상기 예비모터(M3)가 작동되어 양쪽 휠을 동일방향으로 조향할 수 있게 된다.

따라서, 예비모터(M3)를 1개만 구비하여도 되므로 종래에 각 모터(M1,M2)마다 예비모터를 구비해야 하는 것에 비하여 장치 구성비용을 절감할 수 있게 된다.

도 1은 종래 전동 조향장치의 구성도,

도 2는 종래 전동 조향장치의 작동 설명도,

도 3은 종래 전동 조향장치에 예비모터가 구비된 상태를 도시한 도면,

도 4는 본 발명에 따른 전동 조향장치의 구성도,

도 5는 도 4의 요부 확대도,

도 6은 본 발명이 예비모터에 의해 작동되는 상태를 도시한 도면이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10,11 : 구동링크 20,21 : 회동링크

30,31 : 타이로드 40,41 : 랙플레이트

50 : 피니언기어 60 : 회전축

M1,M2 : 모터 M3 : 예비모터

Claims (3)

1. 좌우 휠 조향용 좌우 모터(M1,M2)와,

   상기 좌우 모터(M1,M2)에 볼스크류를 매개로 연결된 좌우 구동링크(10,11)와,

   상기 좌우 구동링크(10,11)에 회동가능하게 연결된 좌우 회동링크(20,21)와,

   상기 좌우 회동링크(20,21)와 좌우 너클을 연결하는 좌우 타이로드(30,31)와,

   상기 좌우 구동링크(10,11)와 좌우 회동링크(20,21)의 연결부분에 각각의 일측 단부가 연결되고, 타측 단부는 차량의 중심축 쪽으로 경사지게 연장되어 상호 평행관계를 이루며, 상호 마주보는 면에 랙기어가 형성된 좌우 랙플레이트(40,41)와,

   상기 좌우 랙플레이트(40,41)의 사이에 위치하여 치합되는 피니언기어(50) 및,

   상기 피니언기어(50)가 회전축(60)에 장착된 예비모터(M3)를 포함하여 이루어진 자동차의 전동 조향장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 좌우 회동링크(20,21)는 상기 좌우 구동링크(10,11)의 각 단부에 상호 180°의 위상차를 가지고 연결된 것을 특징으로 하는 자동차의 전동 조향장치.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 좌측 타이로드(30)는 좌측 너클의 휠 중심선 후방부에 연결되고, 상기 우측 타이로드(31)는 우측 너클의 휠 중심선 전방부에 연결된 것을 특징으로 하는 자동차의 전동 조향장치.

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