KR101725210B1 - 차량용 조향장치 - Google Patents

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KR101725210B1
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이기동
김양수
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주식회사화신
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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    • B62D7/16—Arrangement of linkage connections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion

Abstract

차량용 조향장치에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 차량용 조향장치는: 조향 로드에 연결되는 조향 입력축부; 조향 입력축부와 연동되도록 조향 입력축부에 연결되고, 차륜의 조향 각도를 조절하는 선회축부가 연결되는 조향 기어부; 조향 입력축부와 연동되도록 조향 입력축부에 연결되고, 차체에 연결되는 틸팅 바디에 연결되는 틸팅 기어부; 및 틸팅 기어부의 기어비를 조절하여 틸팅 바디의 틸팅 각도를 조절하도록 틸팅 기어부에 연결되는 틸팅 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 조향장치{STEERING APPARATUS FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 조향장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 조향 각도와 틸팅 각도를 정확하게 조절할 수 있는 차량용 조향장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량은 엔진의 구동력에 의해 운행된다. 조향 핸들을 회전시키면, 운전자의 조타력이 조향 기어부에 전달된다. 조향 기어부가 구동됨에 따라 조향축이 선회됨에 따라 차량이 선회된다. 조향축은 랙바의 양측에 타이로드가 연결되는 구조로 형성된다. 랙바는 차체의 폭방향을 따라 길게 설치되고, 타이로드는 연결 조인트부에 의해 차륜에 연결된다. 차체에는 차량이 코너링될 때에 차체와 차륜을 틸팅시킬 수 있도록 틸팅장치가 설치된다. 또한, 차체의 하부와 로어암에 연결되도록 서스펜션부가 설치된다. 서스펜션부는 차체에 가해지는 충격을 흡수하여 승차감을 향상시킨다.
그러나, 종래에는 조향축이 길이가 짧은 연결 조인트부에 의해 차륜의 너클에 연결되므로, 차륜이 틸팅될 때에 연결 조인트부의 각도가 너무 커지게 된다. 연결 조인트의 각도가 일정 각도 이상 커지게 되면, 차륜의 틸팅 각도가 정확하게 조절되기 어려울 수 있다.
또한, 차륜의 틸팅 각도가 정확하게 제어되지 못하는 경우, 타이어의 마모가 현저히 증가할 수 있다.
또한, 이러한 조향축은 조절될 수 있는 틸팅 각조 제한적이므로, 윤거가 짤은 소형 전기차에 적용하기 어려울 수 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2015-0077685호(2015. 07. 08 공개, 발명의 명칭: 차량 조향장치 및 이의 에커만 경향 가변 제어 방법)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 조향 각도와 틸팅 각도를 정확하게 조절할 수 있는 차량용 조향장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 차량용 조향장치는: 조향 로드에 연결되는 조향 입력축부; 상기 조향 입력축부와 연동되도록 상기 조향 입력축부에 연결되고, 차륜의 조향 각도를 조절하는 선회축부가 연결되는 조향 기어부; 상기 조향 입력축부와 연동되도록 상기 조향 입력축부에 연결되고, 차체에 연결되는 틸팅 바디에 연결되는 틸팅 기어부; 및 상기 틸팅 기어부의 기어비를 조절하여 상기 틸팅 바디의 틸팅 각도를 조절하도록 상기 틸팅 기어부에 연결되는 틸팅 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 틸팅 기어부는 상기 조향 입력축부에 연결되는 틸팅 입력 기어부; 상기 틸팅 입력 기어부에 연결되는 틸팅 연결 기어부; 상기 틸팅 연결 기어부에 연결되고, 틸팅 출력부가 연결되는 틸팅 유성기어세트; 및 상기 틸팅 구동부의 구동축에 연결되고, 상기 틸팅 유성기어세트의 기어비를 조절하도록 상기 틸팅 유성기어세트에 연결되는 틸팅 조절 기어부를 포함할 수 있다.
상기 틸팅 유성기어세트는 상기 틸팅 연결 기어부에 축결합되는 틸팅 선기어; 상기 틸팅 선기어에 치합되는 틸팅 유성기어; 상기 틸팅 유성기어에 치합되고, 상기 틸팅 조절 기어부에 치합되는 틸팅 링기어; 및 상기 틸팅 유성기어에 의해 회전되도록 상기 틸팅 유성기어에 연결되고, 상기 틸팅 출력부가 연결되는 틸팅 캐리어를 포함할 수 있다.
상기 틸팅 링기어가 상기 틸팅 조절 기어부에 의해 정지 또는 회전됨에 따라 상기 틸팅 유성기어가 자전 또는 공전되고, 상기 틸팅 유성기어가 자전 또는 공전됨에 따라 상기 틸팅 출력부의 틸팅 각도가 조절될 수 있다.
상기 틸팅 입력 기어부는 상기 조향 입력축부에 축결합될 수 있다.
상기 틸팅 출력부는 상기 조향 입력축부와 수직하게 배치될 수 있다.
상기 조향 기어부는 상기 조향 입력축부에 축결합되는 조향 입력 기어부; 및 상기 조향 입력 기어부에 연결되고, 조향 출력부가 축결합되는 조향 연결 기어부를 포함할 수 있다.
상기 조향 출력부는 상기 조향 입력축부와 나란하게 배치될 수 있다.
상기 조향 출력부는 틸팅 출력부와 수직하게 배치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 센터 선회축부의 양측에 사이드 선회축부가 각각 연결되므로, 센터 선회축부의 길이를 감소시키고, 사이드 선회축부의 길이를 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 사이드 선회축부의 길이가 증가될 수 있으므로, 사이드 선회축부의 선회 각도가 상대적으로 감소될 수 있다. 사이드 선회축부의 선회 각도가 감소됨에 따라 차륜의 조향 각도와 사이드 선회축부가 이루는 각도가 감소될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 사이드 선회축부의 선회 각도가 감소됨에 따라 차륜의 틸팅 각도가 상대적으로 증가되더라도 사이드 선회축부가 차륜을 안정적으로 지지할 수 있다. 따라서, 조향장치가 소형 전기차 등에 적용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 사이드 조인트부가 사이드 선회축부의 축방향을 중심으로 사이드 선회축부와 상대적으로 회전되므로, 사이드 선회축부에 가해지는 비틀림 모우멘트가 해소될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 조향 입력축부에 조향 기어부와 틸팅 기어부가 연결되므로, 조향 입력축부가 회전됨에 따라 차륜의 조향과 틸팅이 동시에 이루어질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치를 도시한 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 선회축부가 차륜에 연결되는 상태를 도시한 배면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 선회축부가 기어박스에 연결되는 상태를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 조향 기어부와 틸팅 기어부를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 조향 기어부와 틸팅 기어부를 도시한 회로도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 틸팅 유성기어세트에서 틸팅 조절 기어부가 일방향으로 회전될 때에 틸팅 캐리어가 정지되는 상태를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 차륜이 일정한 조향 각도로 선회된 상태를 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 틸팅 유성기어세트에서 틸팅 조절 기어부가 타방향으로 회전될 때에 틸팅 캐리어가 회전되는 상태를 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 차륜이 일정한 조향 각도와 틸팅 각도로 선회된 상태를 도시한 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 조향장치의 일 실시예를 설명한다. 차량용 조향장치를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치를 도시한 정면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 선회축부가 차륜에 연결되는 상태를 도시한 배면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치는 틸팅 바디(110), 조향 기어부(220), 틸팅장치(230,240), 센터 선회축부(121) 및 사이드 선회축부(125)를 포함한다.
틸팅 바디(110)는 차체에 결합된다. 틸팅 바디(110)는 차체의 상하방향을 따라 길게 형성된다. 틸팅 바디(110)는 차체의 폭방향 중심부에 배치된다. 차체의 양측에는 차륜(10)이 배치된다.
조향 입력축부(210)는 조향 로드(103)에 연결되고, 조향 로드(103)의 상측에는 조향휠(101)이 연결된다. 조향휠(101)이 회전되면, 조향 로드(103)를 통해 조향 입력축부(210)가 일정 각도 회전된다.
조향 기어부(220)는 조향 입력축부(210)와 연동되도록 조향 입력축부(210)에 연결된다. 조향 입력축부(210)가 일정 각도 회전됨에 따라 조향 기어부(220)가 일정한 기어비로 구동된다.
틸팅장치(230,240)는 조향 입력축부(210)와 연동되도록 조향 입력축부(210)에 연결되고, 틸팅 바디(110)의 틸팅 각도를 조절하도록 틸팅 바디(110)에 틸팅 출력부(239)가 연결된다. 조향 입력축부(210)가 일정 각도 회전됨에 따라 틸팅장치(230,240)가 일정한 기어비로 구동된다.
조향 기어부(220)와 틸팅장치(230,240)가 조향 입력축부(210)와 연통되도록 조향 입력축부(210)에 각각 연결되므로, 조향 입력축부(210)가 일정 각도 회전됨에 따라 조향 기어부(220)와 틸팅장치(230,240)가 동시에 구동된다. 또한, 조향 기어부(220)는 조향 입력축부(210)의 회전 각도를 기어비에 의해 조절한다. 또한, 틸팅장치(230,240)는 조향 입력축부(210)의 회전 각도를 기어비에 의해 조절하여 틸팅 바디(110)의 틸팅 각도를 조절한다. 이러한 조향 기어부(220)와 틸팅장치(230,240)에 관해서는 아래에서 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 선회축부가 기어박스에 연결되는 상태를 도시한 사시도이다.
도 4를 참조하면, 선회축부(121,125)는 센터 선회축부(121)와 사이드 선회축부(125)를 포함한다. 센터 선회축부(121)는 조향 기어부(220)가 구동됨에 따라 회전되도록 조향 기어부(220)의 조향 출력부(225)에 연결된다. 센터 선회축부(121)의 회전 각도는 조향 입력축부(210)에 입력되는 회전 각도와 조향 기어부(220)의 기어비에 의해 결정된다.
센터 선회축부(121)에는 조향 기어부(220)의 조향 출력부(225)가 삽입되도록 삽입홀부(미도시)가 형성된다. 삽입홀부에는 조향 출력부(225)가 회전되는 것을 방지하도록 회전방지홈(미도시)이 형성되고, 조향 출력부(225)에는 회전방지홈에 구속되도록 스토퍼(미도시)가 형성된다. 조향 출력부(225)가 일정 각도로 회전됨에 따라 센터 선회축부(121)가 회전된다.
사이드 선회축부(125)는 센터 선회축부(121)의 양측에 연결되고, 센터 선회축부(121)가 회전됨에 따라 차륜(10)의 조향 각도를 조절하도록 차륜(10)의 선회 너클(30)에 연결된다. 센터 선회축부(121)의 양측에 사이드 선회축부(125)가 각각 연결되므로, 센터 선회축부(121)의 길이를 감소시키고, 사이드 선회축부(125)의 길이를 증가시킬 수 있다. 사이드 선회축부(125)의 길이가 증가될 수 있으므로, 사이드 선회축부(125)의 선회 각도(선회 궤적)가 상대적으로 감소될 수 있다. 또한, 사이드 선회축부(125)의 선회 각도가 감소됨에 따라 차륜(10)의 조향 각도와 사이드 선회축부(125)가 이루는 각도가 감소될 수 있다. 따라서, 차륜(10)의 조향 각도가 커지더라도 차륜(10)이 사이드 선회축부(125)에 의해 안정되게 지지될 수 있다. 또한, 사이드 선회축부(125)가 선회되기 위한 공간이 감소되므로, 사이드 선회축부(125)의 주변 구조물에 대한 설계 자유도를 증가시킬 수 있다.
센터 선회축부(121)의 길이는 틸팅 바디(110)의 폭방향 길이 이하로 형성된다. 센터 선회축부(121)의 길이가 틸팅 바디(110)의 폭방향 길이 이하로 형성되므로, 사이드 선회축부(125)가 틸팅 바디(110)까지 연장될 수 있다. 사이드 선회축부(125)가 선회 너클(30)로부터 틸팅 바디(110)까지 연장될 수 있으므로, 사이드 선회축부(125)의 선회 각도가 더욱 감소될 수 있다.
사이드 선회축부(125)에는 틸팅 바디(110)의 틸팅시 사이드 선회축부(125)의 축방향을 중심으로 회전되도록 사이드 조인트부(140)가 설치된다. 사이드 조인트부(140)가 사이드 선회축부(125)의 축방향을 중심으로 사이드 선회축부(125)와 상대적으로 회전되므로, 사이드 선회축부(125)에 가해지는 비틀림 모우멘트가 해소될 수 있다. 즉, 틸팅장치(230,240)가 틸팅 바디(110)를 회전시키면, 틸팅 바디(110)가 틸팅됨에 따라 차륜(10)이 일정한 캠버각(camber angle)으로 틸팅된다. 차륜(10)의 틸팅시 사이드 선회축부(125)의 축방향을 중심으로 비틀림 모우멘트가 작용한다. 이때, 사이드 조인트부(140)가 사이드 조인트부(140)의 축방향을 중심으로 사이드 조인트부(140)와 상대적으로 회전되므로, 사이드 조인트부(140)에 작용하는 비틀림 모우멘트가 해소될 수 있다.
사이드 선회축부(125)의 일측과 센터 선회축부(121)는 센터 조인트부(130)에 의해 연결되고, 사이드 선회축부(125)의 타측과 선회 너클(30)은 사이드 조인트부(140)에 의해 연결된다. 센터 조인트부(130)와 사이드 조인트부(140)가 사이드 선회축부(125)의 양측에 설치되므로, 차륜(10)이 일정한 조향 각도 또는 틸팅 각도로 선회될 때에, 사이드 선회축부(125)가 원활하게 선회될 수 있다.
사이드 조인트부(140)는 슬리브(미도시), 피봇 조인트부(143) 및 선회 조인트부(145)를 포함한다. 슬리브는 사이드 선회축부(125)의 타측에 고정된다. 피봇 조인트부(143)는 슬리브를 중심으로 회전 가능하도록 슬리브에 결합된다. 피봇 조인트부(143)는 슬리브의 헤드부에 걸려 사이드 선회축부(125)에서 분리되지 않는다.
선회 조인트부(145)는 피봇 조인트부(143)에 슬리브의 축방향과 수직한 축을 중심으로 회전 가능하게 설치되고, 선회 너클(30)에 회전 가능하게 결합된다. 선회 조인트부(145)가 슬리브를 중심으로 회전되므로, 차륜(10)이 일정한 조향 각도 및 틸팅 각도로 선회될 때에, 사이드 선회축부(125)와 선회 조인트부(145)가 사이드 선회축부(125)의 회전축을 중심으로 상대적으로 회전된다. 따라서, 차륜(10)의 틸팅시 사이드 선회축부(125)에 가해지는 비틀림 모우멘트가 사이드 선회축부(125)와 선회 조인트부(145)의 상대적인 회전에 의해 해소될 수 있다
차량용 조향장치는 차륜(10)을 지지하는 암부재(150,160)를 포함한다. 암부재(150,160)는 한 쌍의 어퍼암부(150)와 한 쌍의 로어암부(160)을 포함한다.
어퍼암부(150)는 틸팅 바디(110)의 양측에 각각 연결되고, 차륜(10)의 상부 조향 너클(21,22)에 연결된다. 로어암부(160)는 틸팅 바디(110)의 양측에 각각 연결되고, 차륜(10)의 하부 조향 너클(21,22)에 연결되고, 어퍼암부(150)의 하측에 배치된다. 어퍼암부(150)와 로어암부(160)가 틸팅 바디(110)와 차륜(10)에 연결되므로, 차륜(10)이 일정한 조향 각도로 회전되거나 차륜(10)과 틸팅 바디(110)가 틸팅될 수 있다. 또한, 차륜(10)과 틸팅 바디(110)가 회전되거나 틸팅될 때에 어퍼암부(150)와 로어암부(160)가 차륜(10)과 틸팅 바디(110)를 지지한다.
어퍼암부(150)의 일측은 상부 결합핀(153)에 의해 틸팅 바디(110)에 회전 가능하게 결합되고, 어퍼암부(150)의 타측은 상부의 조향 조인트부(310)에 의해 상부 조향 너클(21,22)에 연결된다. 로어암부(160)의 일측은 하부 결합핀(163)에 의해 틸팅 바디(110)에 회전 가능하게 결합되고, 로어암부(160)의 타측은 하부 조향 조인트부(310)에 의해 하부 조향 너클(21,22)에 연결된다.
차량용 조향장치는 틸팅 암부(170)와 서스펜션부(180)을 포함한다.
틸팅 암부(170)는 틸팅 바디(110)에 회전 가능하게 결합된다. 서스펜션부(180)는 로어암부(160)의 양측과 틸팅 암부(170)의 양측에 각각 연결된다. 틸팅 암부(170)가 틸팅 바디(110)에 회전 가능하게 결합되고, 서스펜션부(180)가 로어암부(160)와 틸팅 암부(170)에 연결되므로, 틸팅 바디(110)가 일측으로 틸팅될 때에 로어암부(160)가 일측으로 이동된다. 로어암부(160)가 일측으로 이동될 때에, 서스펜션부(180)의 하측이 일측으로 이동되므로, 서스펜션부(180)의 상측이 틸팅 암부(170)에 의해 지지된다. 따라서, 서스펜션부(180)는 틸팅 바디(110)가 기울어지는 방향으로 기울어지게 된다. 또한, 틸팅 바디(110)에서 양측으로 로어암부(160)가 각각 연장되고, 서스펜션부(180)가 한 쌍의 로어암부(160)에 각각 연결되므로, 한 쌍의 서스펜션부(180)는 해당 로어암부(160)에 전달되는 충격에 의해 개별적으로 신축되면서 충격을 흡수한다.
틸팅 암부(170)의 틸팅축(173)은 틸팅 출력부(239)와 동축을 이루도록 설치된다. 이때, 틸팅 암부(170)의 틸팅축(173)에는 관통홀이 형성되고, 틸팅축(173)의 관통홀에는 틸팅 출력부(239)가 끼워진다. 틸팅 암부(170)의 틸팅축(173)은 틸팅 출력부(239)와 개별적으로 회전된다. 따라서, 틸팅 출력부(239)가 회전되더라도 틸팅 암부(170)가 회전되지 않거나, 틸팅 출력부(239)가 정지해 있더라도 틸팅 암부(170)가 회전될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 조향 기어부와 틸팅 기어부를 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 조향 기어부와 틸팅 기어부를 도시한 회로도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 차량용 조향장치는 선회축부(121,125)를 조향시키고, 틸팅 바디(110)를 틸팅시키도록 기어박스(200)를 포함한다. 기어박스(200)는 조향 입력축부(210), 조향 기어부(220), 틸팅 기어부(230) 및 틸팅 구동부(240)를 포함한다. 조향 입력축부(210), 조향 기어부(220), 틸팅 기어부(230) 및 틸팅 구동부(240)는 기어박스(200)의 내부에 배치된다.
조향 입력축부(210)는 조향 로드(103)에 연결된다. 조향 로드(103)는 조향휠(101)에 연결되어 조향휠(101)에 의해 일정한 각도로 회전된다. 조향 입력축부(210)는 차체의 상하방향을 따라 배치된다. 조향 입력축부(210)에는 조향 입력축부(210)의 회전 각도를 감지할 수 있도록 조향 센서(미도시)가 설치된다.
조향 기어부(220)는 조향 입력축부(210)와 연동되도록 조향 입력축부(210)에 연결되고, 차륜(10)의 조향 각도를 조절하는 선회축부(121,125)에 연결된다. 이때, 조향 기어부(220)의 조향 출력부(225)는 선회축부(121,125)의 센터 선회축부(121)의 길이방향 중심부에 연결된다. 조향 기어부(220)가 구동됨에 따라 센터 선회축부(121)가 회전된다. 센터 선회축부(121)가 회전됨에 따라 사이드 선회축부(125)가 선회되어 차륜(10)을 일정 조향 각도로 선회시킨다.
조향 기어부(220)는 조향 입력 기어부(221) 및 조향 연결 기어부(223)를 포함한다.
조향 입력 기어부(221)는 조향 입력축부(210)에 축결합된다. 조향 입력 기어부(221)는 조향 입력축부(210)와 동심원을 이루도록 조향 입력축부(210)의 외측면에 형성된다. 조향 입력 기어부(221)는 조향 입력축부(210)와 별도로 제작된 후 조향 입력축부(210)에 압입되거나 조향 입력축부(210)와 일체로 형성될 수 있다. 조향 입력 기어부(221)는 톱니가 축방향에 대하여 비스듬하게 형성되는 헬리컬 기어일 수 있다.
조향 연결 기어부(223)에는 조향 입력 기어부(221)가 연결되고, 조향 출력부(225)가 축결합된다. 조향 연결 기어부(223)는 일정한 기어비를 출력하도록 복수의 조향 연결 기어(223a-223c)를 포함한다. 예를 들면, 조향 연결 기어부(223)는 조향 입력 기어부(221)에 치합되는 제1 조향 연결 기어(223a)와, 제1 조향 연결 기어(223a)와 동축상에 형성되는 제2 조향 연결 기어(223b)와, 제2 조향 연결 기어(223b)에 축결합되는 제3 조향 연결 기어(223c)를 포함한다. 제1 조향 연결 기어(223a), 제2 조향 연결 기어(223b) 및 제3 조향 연결 기어(223c)는 평행한 축을 중심으로 회전된다. 또한, 제1 조향 연결 기어(223a), 제2 조향 연결 기어(223b) 및 제3 조향 연결 기어(223c)는 톱니가 축방향에 대하여 비스듬하게 형성되는 헬리컬 기어일 수 있다. 이러한 조향 연결 기어부(223)에서 조향 연결 기어(223a-223c)의 개수는 다양하게 변경 가능하다.
조향 출력부(225)는 조향 입력축부(210)와 나란하게 배치된다. 조향 출력부(225)가 조향 입력축부(210)와 나란하게 배치되므로, 조타력의 입력 방향이 출력 방향과 서로 나란해진다.
조향 출력부(225)는 틸팅 출력부(239)와 수직하게 배치된다. 또한, 틸팅 출력부(239)는 조향 입력축부(210)의 축방향과 수직하게 배치된다. 조향 출력부(225)가 틸팅 출력부(239)와 수직하게 배치되므로, 조향 입력축부(210)의 회전방향과 틸팅 출력부(239)의 회전방향이 서로 수직하게 형성된다.
틸팅 기어부(230)는 조향 입력축부(210)와 연동되도록 조향 입력축부(210)에 연결되고, 차체에 연결되는 틸팅 바디(110)에 연결된다. 틸팅 기어부(230)가 구동됨에 따라 틸팅 바디(110)가 틸팅되고, 또한, 차체와 차륜(10)이 약간 틸팅될 때에 어퍼암부(150)와 로어암부(160)가 선회된다. 이때, 어퍼암부(150)의 일측은 상부 결합핀(153)을 중심으로 틸팅 바디(110)와 상대적으로 회전되고, 어퍼암부(150)의 타측은 조향 조인트 베어링부(331)와 조향 조인트 부시부(335)를 중심으로 2축 회전된다. 또한, 로어암부(160)의 일측은 하부 결합핀(163)을 중심으로 틸팅 바디(110)와 상대적으로 회전되고, 로어암부(160)의 타측은 조향 조인트 베어링부(331)와 조향 조인트 부시부(335)를 중심으로 2축 회전된다.
차체와 차륜(10)의 틸팅시 로어암부(160)가 틸팅 출력부(239)를 중심으로 일측으로 이동되면, 로어암부(160)와 틸팅축(173)에 연결되는 서스펜션부(180)가 기울어진다. 이때, 일측의 차륜(10)이 도로의 요철 등에 의해 충격이 가해지면, 일측의 차륜(10)이 이동됨에 따라 로어암부(160)가 이동된다. 로어암부(160)가 이동됨에 따라 일측의 서스펜션부(180)가 신축되면서 충격을 흡수한다. 틸팅 바디(110)가 틸팅됨에 따라 차체와 차륜(10)이 틸팅된다. 차체와 차륜(10)이 틸팅 기어부(230)에 의해 틸팅되므로, 차량이 도로에서 원활하게 코너링 운전될 수 있다. 틸팅 기어부(230)에 관해서는 아래에서 상세히 설명하기로 한다.
틸팅 구동부(240)는 틸팅 기어부(230)의 기어비를 조절하여 틸팅 바디(110)의 틸팅 각도를 조절하도록 틸팅 기어부(230)에 연결된다. 틸팅 구동부(240)가 틸팅 기어부(230)의 기어비를 조절하므로, 차량의 속도에 따라 틸팅 바디(110)의 틸팅 각도를 가변시킬 수 있다. 예를 들면, 차량이 저속 운행되는 경우, 틸팅 구동부(240)가 틸팅 기어부(230)의 기어비를 조절하여 틸팅 바디(110)의 틸팅 각도를 감소시킨다. 또한, 차량이 고속 운행되는 경우, 틸팅 구동부(240)가 틸팅 기어부(230)의 기어비를 조절하여 틸팅 바디(110)의 틸팅 각도를 증가시킨다. 틸팅 구동부(240)로는 모터가 적용될 수 있다.
틸팅 기어부(230)는 틸팅 입력 기어부(231), 틸팅 연결 기어부(232), 틸팅 유성기어세트(233) 및 틸팅 조절 기어부(238)를 포함한다.
틸팅 입력 기어부(231)는 조향 입력축부(210)에 연결된다. 이때, 틸팅 입력 기어부(231)는 조향 입력축부(210)에 축결합된다. 틸팅 입력 기어부(231)는 조향 입력축부(210)와 동심원을 이루도록 조향 입력축부(210)의 외측면에 형성된다. 틸팅 입력 기어부(231)는 조향 입력축부(210)와 별도로 제작된 후 조향 입력축부(210)에 압입되거나 조향 입력축부(210)와 일체로 형성될 수 있다. 틸팅 입력 기어부(231)는 조향 입력 기어부(221)의 상측에 조향 입력 기어부(221)와 동축상에 배치된다. 조향 입력축부(210)가 회전됨에 따라 틸팅 입력 기어부(231)와 조향 입력 기어부(221)가 동일한 회전 각도로 회전된다. 틸팅 입력 기어부(231)는 톱니가 축방향에 대하여 비스듬하게 형성되는 베벨 기어일 수 있다.
틸팅 연결 기어부(232)는 틸팅 입력 기어부(231)에 연결된다. 틸팅 연결 기어부(232)는 일정한 기어비를 출력하도록 복수의 틸팅 연결 기어(223a-223c)를 포함한다. 예를 들면, 틸팅 연결 기어부(232)는 틸팅 입력 기어부(231)에 치합되는 제1 틸팅 연결 기어(232a)와, 제1 틸팅 연결 기어(232a)와 동축상에 형성되는 제2 틸팅 연결 기어(232b)와, 제2 틸팅 연결 기어(232b)에 축결합되는 제3 틸팅 연결 기어(232c)를 포함한다. 제1 틸팅 연결 기어(232a), 제2 틸팅 연결 기어(232b) 및 제3 틸팅 연결 기어(232c)는 평행한 축을 중심으로 회전된다. 또한, 제1 틸팅 연결 기어(232a), 제2 틸팅 연결 기어(232b) 및 제3 틸팅 연결 기어(232c)는 틸팅 입력 기어부(231)와 수직한 축을 이루도록 설치된다. 또한, 제1 틸팅 연결 기어(232a)는 틸팅 입력 기어부(231)에 치합되는 베벨 기어이고, 제2 틸팅 연결 기어(232b) 및 제3 틸팅 연결 기어(232c)는 헬리컬 기어일 수 있다. 이러한 틸팅 연결 기어부(232)에서 틸팅 연결 기어(232a-232c)의 개수는 다양하게 변경 가능하다.
틸팅 유성기어세트(233)에는 틸팅 연결 기어부(232)가 연결되고, 틸팅 출력부(239)가 연결된다. 틸팅 유성기어세트(233)는 틸팅 선기어(234), 틸팅 유성기어(235), 틸팅 링기어(236) 및 틸팅 캐리어(237)를 포함한다.
틸팅 선기어(234)는 틸팅 연결 기어부(232)에 축결합된다. 이때, 틸팅 선기어(234)는 제3 틸팅 연결 기어(232c)에 축결합된다. 틸팅 선기어(234)는 제3 틸팅 연결 기어(232c)와 동축상에 배치된다. 틸팅 선기어(234)는 제3 틸팅 연결 기어(232c)에 의해 회전된다.
틸팅 유성기어(235)는 틸팅 선기어(234)에 치합된다. 틸팅 유성기어(235)는 틸팅 선기어(234)의 둘레에 복수 개가 설치된다. 틸팅 유성기어(235)는 틸팅 선기어(234)와 맞물려 회전됨에 따라 공전 또는 자전된다.
틸팅 링기어(236)는 틸팅 유성기어(235)에 치합되고, 틸팅 조절 기어부(238)에 치합된다. 틸팅 링기어(236)는 복수의 틸팅 유성기어(235)를 둘러싸도록 링형태로 형성된다. 틸팅 링기어(236)의 내측에는 틸팅 유성기어(235)와 치합되도록 내측 톱니(236a)가 형성되고, 틸팅 링기어(236)의 외측에는 틸팅 조절 기어부(238)와 치합되도록 외내측 톱니(236b)가 형성된다.
틸팅 캐리어(237)는 틸팅 유성기어(235)에 의해 회전되도록 틸팅 유성기어(235)에 연결되고, 틸팅 출력부(239)가 연결된다. 이때, 틸팅 캐리어(237)에는 틸팅 유성기어(235)의 회전축이 연결된다. 틸팅 유성기어(235)가 틸팅 선기어(234)를 중심으로 공전됨에 따라 틸팅 캐리어(237)가 회전된다. 틸팅 캐리어(237)의 중심부에는 틸팅 출력부(239)가 축결합된다. 틸팅 출력부(239)는 틸팅 선기어(234)와 틸팅 캐리어(237)의 회전축과 동축상에 배치된다.
틸팅 출력부(239)는 조향 입력축부(210)와 수직하게 배치된다. 틸팅 출력부(239)는 조향 출력부(225)와 수직하게 배치된다. 또한, 틸팅 출력부(239)가 조향 입력축부(210)와 수직하게 배치되므로, 틸팅 출력부(239)의 회전방향과 조향 입력축부(210)의 회전방향이 서로 수직하게 형성된다.
틸팅 조절 기어부(238)는 틸팅 구동부(240)의 구동축(243)에 연결되고, 틸팅 유성기어세트(233)의 기어비를 조절하도록 틸팅 유성기어세트(233)에 연결된다. 틸팅 조절 기어부(238)가 틸팅 유성기어세트(233)의 기어비를 조절함으로써 틸팅 캐리어(237)와 틸팅 출력부(239)의 틸팅 각도가 조절된다. 틸팅 축력부(239)의 틸팅 각도가 조절됨에 따라 틸팅 바디(110)와 차체의 틸팅 각도가 조절된다. 차체의 틸팅 각도가 조절됨에 따라 차륜(10)의 틸팅 각도도 조절된다.
틸팅 링기어(236)가 틸팅 조절 기어부(238)에 의해 자전 또는 회전됨에 따라 틸팅 유성기어(235)가 자전 또는 공전되고, 틸팅 유성기어(235)가 자전 또는 공전됨에 따라 틸팅 출력부(239)의 틸팅 각도가 조절된다. 틸팅 링기어(236)가 정지된 경우, 틸팅 유성기어(235)의 공전 거리(이동 거리)는 조향 입력축부(210)를 통해 입력되는 회전 각도가 클 때에 상대적으로 증가된다. 또한, 조향 입력축부(210)를 통해 입력되는 회전 각도가 동일한 경우, 틸팅 유성기어(235)의 공전 거리는 틸팅 링기어(236)가 정지될 때보다 틸팅 링기어(236)가 틸팅 선기어(234)와 동일 방향으로 회전될 때에 상대적으로 증가된다. 또한, 조향 입력축부(210)를 통해 입력되는 회전 각도가 동일한 경우, 틸팅 유성기어(235)의 공전 거리는 틸팅 링기어(236)가 정지될 때보다 틸팅 링기어(236)가 틸팅 선기어(234)와 반대 방향으로 회전될 때에 상대적으로 감소된다. 이에 관해 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 틸팅 구동부(240)가 정지된 경우, 틸팅 조절 기어부(238)와 틸팅 링기어(236)가 정지된다. 이때, 틸팅 선기어(234)가 틸팅 입력 기어부(231)에 의해 회전됨에 따라 틸팅 유성기어(235)가 틸팅 선기어(234)를 중심으로 자전과 공전된다. 틸팅 유성기어(235)와 틸팅 링기어(236)의 기어비에 의해 틸팅 캐리어(237)가 기준 기어비(설계시 세팅된 기어비)로 회전된다. 틸팅 캐리어(237)와 틸팅 출력부(239)가 기준 기어비에 의해 일정 각도로 회전되므로, 틸팅 바디(110)가 일정한 틸팅 각도로 틸팅된다. 이때, 틸팅 바디(110)와 차체의 틸팅 각도는 조향 입력축부(210)를 통해 입력되는 회전 각도에 따라 달라진다.
또한, 틸팅 구동부(240)가 틸팅 조절 기어부(238)를 일방향 회전시키는 경우, 틸팅 링기어(236)가 틸팅 선기어(234)와 동일한 방향으로 회전된다. 틸팅 링기어(236)가 틸팅 선기어(234)와 동일한 방향으로 회전되면, 틸팅 유성기어(235)가 자전과 공전된다. 틸팅 링기어(236)가 틸팅 선기어(234)와 동일 방향으로 회전되는 경우에는, 틸팅 링기어(236)가 정지된 경우에 비해 틸팅 유성기어(235)의 공전 거리가 상대적으로 증가된다. 따라서, 틸팅 캐리어(237)와 틸팅 출력부(239)의 회전 각도가 상대적으로 커지므로, 틸팅 바디(110)의 틸팅 각도가 상대적으로 커지게 된다. 이때, 틸팅 바디(110)와 차체의 틸팅 각도는 조향 입력축부(210)를 통해 입력되는 회전 각도에 따라 달라질 수 있다. 이러한 틸팅 각도 조절 방식은 차량이 고속 운행될 때에 적용될 수 있다.
또한, 틸팅 구동부(240)가 틸팅 조절 기어부(238)를 타방향 회전시키는 경우, 틸팅 링기어(236)가 틸팅 선기어(234)와 반대 방향으로 회전된다. 틸팅 링기어(236)가 틸팅 선기어(234)와 반대 방향으로 회전되는 경우에는, 틸팅 링기어(236)가 정지된 경우에 비해 틸팅 유성기어(235)의 공전 거리가 상대적으로 감소된다. 따라서, 틸팅 캐리어(237)와 틸팅 출력부(239)의 회전 각도가 상대적으로 작아지므로, 틸팅 바디(110)의 틸팅 각도가 상대적으로 작아지게 된다. 이때, 틸팅 바디(110)와 차체의 틸팅 각도는 조향 입력축부(210)를 통해 입력되는 회전 각도에 따라 달라질 수 있다. 이러한 틸팅 각도 조절 방식은 차량이 저속 운행될 때에 적용될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 작동에 관해 설명하기로 한다.
차량이 저속 운행, 중속 운행 및 저속 운행될 수 있다. 차량이 저속 운행되면서 일정한 각도로 코너링하는 경우, 고속 운행시에 비해 차륜(10)의 조향 각도는 상대적으로 증가되고, 차체와 차륜(10)는 틸팅되지 않거나 약간 틸팅된다. 또한, 차량이 고속 운행되면서 일정한 각도로 코너링하는 경우, 저속 운행시에 비해 차륜(10)의 조향 각도는 상대적으로 감소되고, 차체와 차륜(10)의 틸팅 각도는 상대적으로 증가된다.
먼저, 차량이 저속 운행되면서 일정한 각도로 코너링되는 경우에 관해 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 틸팅 유성기어세트에서 틸팅 조절 기어부가 일방향으로 회전될 때에 틸팅 캐리어가 정지되는 상태를 도시한 단면도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 차륜이 일정한 조향 각도로 선회된 상태를 도시한 사시도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 조향휠(101)이 일정 각도로 회전되면, 조향 로드(103)가 회전된다. 조향 로드(103)가 회전됨에 따라 조향 입력축부(210)가 회전된다. 조향 입력축부(210)가 회전됨에 따라 조향 입력 기어부(221)와 조향 연결 기어부(223)가 맞물려 회전된다. 이때, 조향 입력 기어부(221)와 조향 연결 기어부(223)의 기어비에 의해 조향 출력부(225)의 회전 각도가 조절된다.
조향 입력축부(210)가 회전될 때에 틸팅 입력 기어부(231)가 조향 입력 기어부(221)와 함께 회전된다. 틸팅 입력 기어부(231)가 틸팅 연결 기어부(232)가 맞물려 회전되고, 틸팅 연결 기어부(232)에 축결합되는 틸팅 유성기어세트(233)가 구동된다.
이때, 틸팅 구동부(240)가 틸팅 조절 기어부(238)를 타방향 회전시키면, 틸팅 링기어(236)가 틸팅 선기어(234)와 반대 방향으로 회전된다. 틸팅 링기어(236)가 틸팅 선기어(234)와 반대 방향으로 회전되는 경우에는, 틸팅 유성기어(235)가 공전하지 않거나 공전 거리가 감소된다. 따라서, 틸팅 캐리어(237)와 틸팅 출력부(239)가 회전되지 않거나 회전 각도가 작아지므로, 틸팅 바디(110)가 틸팅되지 않거나 약간 틸팅된다.
조향 출력부(225)가 일정한 회전 각도로 회전되면, 센터 선회축부(121)가 회전된다. 센터 선회축부(121)가 일정한 회전 각도로 회전됨에 따라 사이드 선회축부(125)가 선회된다. 이때, 사이드 선회축부(125)는 센터 조인트부(130)의 십자 베어링부(131)에 의해 센터 선회축부(121)와 상대적으로 2축 회전되고, 사이드 선회축부(125)와 차륜(10)은 슬리브, 피봇 조인트부(143) 및 선회 조인트부(145)에 의해 3축을 중심으로 상대적으로 회전된다. 사이드 선회축부(125)가 선회됨에 따라 차륜(10)이 일정한 조향 각도로 조향 및 틸팅된다.
또한, 틸팅 출력부(239)의 틸팅 각도가 상대적으로 작아지면, 틸팅 바디(110)와 차체의 틸팅 각도 역시 상대적으로 작아지게 된다. 틸팅 바디(110)의 틸팅 각도가 작아짐에 따라 어퍼암부(150)와 로어암부(160)가 약간 기울어지므로, 차륜(10)의 틸팅 각도(캠버각)이 상대적으로 작아진다. 따라서, 차량의 고속 주행시에 조향휠(101)의 회전 각도가 상대적으로 커지더라도 차체의 틸팅 각도가 상대적으로 작아지게 된다.
또한, 차체와 차륜(10)이 약간 틸팅될 때에, 사이드 선회축부(125)에는 차륜(10)의 캠버각에 의해 비틀림 모멘트가 작용하게 된다. 이때, 사이드 선회축부(125)와 피봇 조인트부(143)가 슬리브를 중심으로 상대적으로 회전되므로, 사이드 선회축부(125)에 가해지는 비틀림 모멘트가 해소된다. 또한, 사이드 선회축부(125)가 피봇 조인트부(143)와 상대적으로 회전되므로, 차륜(10)이 정확한 캠버각으로 틸팅된다.
또한, 차륜(10)이 일정한 조향 각도와 캠버각으로 회전될 때에, 선회 조인트부(145)는 2축 회전된다. 따라서, 사이드 선회축부(125)가 자유롭게 선회될 수 있다.
또한, 차체와 차륜(10)이 약간 틸팅될 때에, 어퍼암부(150)와 로어암부(160)가 선회된다. 이때, 어퍼암부(150)의 일측은 상부 결합핀(153)을 중심으로 틸팅 바디(110)와 상대적으로 회전되고, 어퍼암부(150)의 타측은 조향 조인트 베어링부(331)와 조향 조인트 부시부(335)를 중심으로 2축 회전된다. 또한, 로어암부(160)의 일측은 고정핀을 중심으로 틸팅 바디(110)와 상대적으로 회전되고, 로어암부(160)의 타측은 조향 조인트부(310)을 중심으로 2축 회전된다.
차체와 차륜(10)의 틸팅시 로어암부(160)가 틸팅 출력부(239)를 중심으로 일측으로 이동되면, 로어암부(160)와 틸팅축(173)에 연결되는 서스펜션부(180)이 기울어진다. 이때, 일측의 차륜(10)이 도로의 요철 등에 의해 충격이 가해지면, 일측의 차륜(10)이 이동됨에 따라 로어암부(160)가 이동된다. 로어암부(160)가 이동됨에 따라 일측의 서스펜션부(180)가 신축되면서 충격을 흡수한다.
다음으로, 차량이 고속 운행되면서 일정한 각도로 코너링되는 경우에 관해 설명하기로 한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 틸팅 유성기어세트에서 틸팅 조절 기어부가 타방향으로 회전될 때에 틸팅 캐리어가 회전되는 상태를 도시한 단면도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 차륜이 일정한 조향 각도와 틸팅 각도로 선회된 상태를 도시한 사시도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 조향휠(101)이 저속 주행시에 비해 상대적으로 작은 각도로 회전되면, 조향 로드(103)가 회전됨에 따라 조향 입력축부(210)가 회전된다. 조향 입력축부(210)가 회전됨에 따라 조향 입력 기어부(221)와 조향 연결 기어부(223)가 맞물려 회전된다. 이때, 조향 입력 기어부(221)와 조향 연결 기어부(223)의 기어비에 의해 조향 출력부(225)의 회전 각도가 조속 운행시에 비해 작게 조절된다.
조향 입력축부(210)가 회전될 때에, 틸팅 입력 기어부(231)가 조향 입력 기어부(221)와 함께 회전된다. 틸팅 입력 기어부(231)가 틸팅 연결 기어부(232)가 맞물려 회전되고, 틸팅 연결 기어부(232)에 축결합되는 틸팅 유성기어세트(233)가 구동된다.
이때, 틸팅 구동부(240)가 틸팅 조절 기어부(238)를 일방향 회전시키면, 틸팅 링기어(236)가 틸팅 선기어(234)와 동일한 방향으로 회전된다. 틸팅 링기어(236)가 틸팅 선기어(234)와 동일한 방향으로 회전되는 경우에는, 틸팅 링기어(236)가 정지된 경우에 비해 틸팅 유성기어(235)의 공전 거리가 상대적으로 증가된다. 따라서, 틸팅 캐리어(237)와 틸팅 출력부(239)의 회전 각도가 상대적으로 증가되므로, 틸팅 바디(110)의 틸팅 각도가 상대적으로 커지게 된다.
조향 출력부(225)가 일정한 회전 각도로 회전되면, 센터 선회축부(121)가 회전된다. 센터 선회축부(121)가 일정한 회전 각도로 회전됨에 따라 사이드 선회축부(125)가 선회된다. 이때, 사이드 선회축부(125)는 센터 조인트부(130)에 의해 센터 선회축부(121)와 상대적으로 2축 회전되고, 사이드 선회축부(125)와 차륜(10)은 슬리브, 피봇 조인트부(143) 및 선회 조인트부(145)에 의해 3축을 중심으로 상대적으로 회전된다. 사이드 선회축부(125)가 선회됨에 따라 차륜(10)이 일정한 조향 각도로 회전된다.
또한, 틸팅 출력부(239)의 틸팅 각도가 상대적으로 커지면, 틸팅 바디(110)와 차체의 틸팅 각도 역시 상대적으로 커지게 된다. 틸팅 바디(110)의 틸팅 각도가 커짐에 따라 어퍼암부(150)와 로어암부(160)가 상대적으로 크게 기울어지므로, 차륜(10)의 틸팅 각도(캠버각)이 상대적으로 커진다. 따라서, 차량의 고속 주행시에 조향휠(101)의 회전 각도가 상대적으로 작아지더라도 차체의 틸팅 각도가 상대적으로 커지게 된다.
또한, 차체와 차륜(10)이 상대적으로 많이 틸팅될 때에, 사이드 선회축부(125)에는 차륜(10)의 캠버각에 의해 비틀림 모멘트가 크게 작용하게 된다. 이때, 사이드 선회축부(125)가 슬리브를 중심으로 피봇 조인트부(143)와 상대적으로 회전되므로, 사이드 선회축부(125)에 가해지는 비틀림 모멘트가 해소된다. 또한, 사이드 선회축부(125)가 피봇 조인트부(143)와 상대적으로 많이 회전되므로, 차륜(10)이 보다 큰 캠버각으로 원활하게 틸팅된다.
또한, 차륜(10)이 일정한 조향 각도와 캠버각으로 회전될 때에, 선회 조인트부(145)는 2축 회전된다. 따라서, 사이드 선회축부(125)가 자유롭게 선회될 수 있다.
또한, 차체와 차륜(10)이 상대적으로 큰 틸팅 각도로 틸팅될 때에, 어퍼암부(150)와 로어암부(160)가 상대적으로 많이 선회된다. 이때, 어퍼암부(150)의 일측은 상부 결합핀(153)을 중심으로 틸팅 바디(110)와 상대적으로 회전되고, 어퍼암부(150)의 타측은 조향 조인트부(310)에 의해 2축 회전된다. 또한, 로어암부(160)의 일측은 하부 결합핀(163)을 중심으로 틸팅 바디(110)와 상대적으로 회전되고, 로어암부(160)의 타측은 조향 조인트부(310)에 의해 2축 회전된다.
차체와 차륜(10)의 틸팅시 로어암부(160)가 틸팅 출력부(239)를 중심으로 일측으로 이동되면, 로어암부(160)와 틸팅축(173)에 연결되는 서스펜션부(180)가 기울어진다. 이때, 차륜(10)이 도로의 요철 등에 의해 충격이 가해지면, 차륜(10)이 이동됨에 따라 로어암부(160)가 상하로 약간 이동된다. 로어암부(160)가 이동됨에 따라 일측의 서스펜션부(180)이 신축되면서 충격을 흡수한다.
상기와 같이, 센터 선회축부(121)의 양측에 사이드 선회축부(125)가 각각 연결되므로, 센터 선회축부(121)의 길이를 감소시키고, 사이드 선회축부(125)의 길이를 증가시킬 수 있다.
또한, 사이드 선회축부(125)의 길이가 증가될 수 있으므로, 사이드 선회축부(125)의 선회 각도(선회 궤적)가 상대적으로 감소될 수 있다. 사이드 선회축부(125)의 선회 각도가 감소됨에 따라 차륜(10)의 조향 각도와 사이드 선회축부(125)가 이루는 각도가 감소될 수 있다.
또한, 사이드 선회축부(125)의 선회 각도가 감소됨에 따라 차륜(10)의 틸팅 각도가 상대적으로 증가되더라도 사이드 선회축부(125)가 차륜(10)을 안정적으로 지지할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 조향장치가 소형 전기차나 삼륜차 등에 적용될 수 있다.
또한, 사이드 조인트부(140)가 사이드 선회축부(125)의 축방향을 중심으로 사이드 선회축부(125)와 상대적으로 회전되므로, 사이드 선회축부(125)에 가해지는 비틀림 모우멘트가 해소될 수 있다.
또한, 조향 입력축부(210)에 조향 기어부(220)와 틸팅 기어부(230)가 연결되므로, 조향 입력축부(210)가 회전됨에 따라 차륜(10)의 조향과 틸팅이 동시에 이루어질 수 있다.
또한, 틸팅 구동부(240)가 틸팅 기어부(230)의 기어비를 조절하므로, 차량의 속도에 따라 틸팅 바디(110)의 틸팅 각도를 가변시킬 수 있다.
또한, 틸팅 링기어(236)가 틸팅 조절 기어부(238)에 의해 자전 또는 회전됨에 따라 틸팅 유성기어(235)가 자전 또는 공전되고, 틸팅 유성기어(235)가 자전 또는 공전됨에 따라 틸팅 출력부(239)의 틸팅 각도가 조절될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10: 차륜 21,22: 조향 너클
30: 선회 너클 101: 조향휠
103: 조향 로드 110: 틸팅 바디
121: 센터 선회축부 125: 사이드 선회축부
130: 센터 조인트부 140: 사이드 조인트부
143: 피봇 조인트부 145: 선회 조인트부
150: 어퍼암부 153: 상부 결합핀
160: 로어암부 163: 하부 결합핀
170: 틸팅 암부 173: 틸팅축
180: 서스펜션부 200: 기어박스
210: 조향 입력축부 220: 조향 기어부
221: 조향 입력 기어부 223: 조향 연결 기어부
225: 조향 출력부 230: 틸팅 기어부
231: 틸팅 입력 기어부 232: 틸팅 연결 기어부
233: 틸팅 유성기어 세트 234: 틸팅 선기어
235: 틸팅 유성기어 236: 틸팅 링기어
237: 틸팅 캐리어 238: 틸팅 조절 기어부
239: 틸팅 출력부 240: 틸팅 구동부
243: 구동축 310: 조향 조인트부

Claims (9)

  1. 조향 로드에 연결되는 조향 입력축부;
    상기 조향 입력축부와 연동되도록 상기 조향 입력축부에 연결되고, 차륜의 조향 각도를 조절하는 선회축부가 연결되는 조향 기어부;
    상기 조향 입력축부와 연동되도록 상기 조향 입력축부에 연결되고, 차체에 연결되는 틸팅 바디에 연결되는 틸팅 기어부; 및
    상기 틸팅 기어부의 기어비를 조절하여 상기 틸팅 바디의 틸팅 각도를 조절하도록 상기 틸팅 기어부에 연결되는 틸팅 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 틸팅 기어부는,
    상기 조향 입력축부에 연결되는 틸팅 입력 기어부;
    상기 틸팅 입력 기어부에 연결되는 틸팅 연결 기어부;
    상기 틸팅 연결 기어부에 연결되고, 틸팅 출력부가 연결되는 틸팅 유성기어세트; 및
    상기 틸팅 구동부의 구동축에 연결되고, 상기 틸팅 유성기어세트의 기어비를 조절하도록 상기 틸팅 유성기어세트에 연결되는 틸팅 조절 기어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 틸팅 유성기어세트는,
    상기 틸팅 연결 기어부에 축결합되는 틸팅 선기어;
    상기 틸팅 선기어에 치합되는 틸팅 유성기어;
    상기 틸팅 유성기어에 치합되고, 상기 틸팅 조절 기어부에 치합되는 틸팅 링기어; 및
    상기 틸팅 유성기어에 의해 회전되도록 상기 틸팅 유성기어에 연결되고, 상기 틸팅 출력부가 연결되는 틸팅 캐리어를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 틸팅 링기어가 상기 틸팅 조절 기어부에 의해 정지 또는 회전됨에 따라 상기 틸팅 유성기어가 자전 또는 공전되고,
    상기 틸팅 유성기어가 자전 또는 공전됨에 따라 상기 틸팅 출력부의 틸팅 각도가 조절되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 틸팅 입력 기어부는 상기 조향 입력축부에 축결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 틸팅 출력부는 상기 조향 입력축부와 수직하게 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 조향 기어부는,
    상기 조향 입력축부에 축결합되는 조향 입력 기어부; 및
    상기 조향 입력 기어부에 연결되고, 조향 출력부가 축결합되는 조향 연결 기어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 조향 출력부는 상기 조향 입력축부와 나란하게 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 조향 출력부는 틸팅 출력부와 수직하게 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.
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