KR101894218B1 - 차량용 조향장치 - Google Patents

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Abstract

차량용 조향장치에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 차량용 조향장치는: 차체에 결합되는 틸팅 바디; 조향 입력축부와 연동되도록 조향 입력축부에 연결되는 조향 기어부; 조향 입력축부와 연동되도록 조향 입력축부에 연결되고, 틸팅 바디의 틸팅 각도를 조절하도록 틸팅 바디에 틸팅 출력부가 연결되는 틸팅장치; 조향 기어부가 구동됨에 따라 회전되도록 조향 기어부의 조향 출력부에 연결되는 센터 선회축부; 및 센터 선회축부의 양측에 연결되고, 센터 선회축부가 회전됨에 따라 차륜의 조향 각도를 조절하도록 차륜의 선회 너클에 연결되는 사이드 선회축부를 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 짧은 소형 전기차나 삼륜차에 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: 차체에 결합되는 틸팅 바디; 조향 입력축부와 연동되도록 상기 조향 입력축부에 연결되는 조향 기어부; 상기 조향 입력축부와 연동되도록 상기 조향 입력축부에 연결되고, 상기 틸팅 바디의 틸팅 각도를 조절하도록 상기 틸팅 바디에 틸팅 출력부가 연결되는 틸팅장치; 상기 조향 기어부가 구동됨에 따라 회전되도록 상기 조향 기어부의 조향 출력부에 연결되는 센터 선회축부; 및 상기 센터 선회축부의 양측에 연결되고, 상기 센터 선회축부가 회전됨에 따라 차륜의 조향 각도를 조절하도록 상기 차륜의 선회 너클에 연결되는 사이드 선회축부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 센터 선회축부의 길이는 상기 틸팅 바디의 폭방향 길이 이하로 형성될 수 있다.
상기 사이드 선회축부에는 상기 틸팅 바디의 틸팅시 상기 사이드 선회축부의 축방향을 중심으로 회전되도록 사이드 조인트부가 설치될 수 있다.
상기 사이드 선회축부의 일측과 상기 센터 선회축부는 센터 조인트부에 의해 연결되고, 상기 사이드 선회축부의 타측과 상기 선회 너클은 상기 사이드 조인트부에 의해 연결될 수 있다.
상기 센터 조인트부는 상기 센터 선회축부의 양측과 상기 사이드 선회축부의 일측 사이에 배치되고, 제1 축 베어링과 제2 축 베어링이 수직하게 배치되는 십자 베어링부; 상기 센터 선회축부의 양측으로 나란하게 돌출되고, 상기 제1 축 베어링이 삽입되도록 제1 센터홀이 형성되는 제1 센터 조인트 리브; 및 상기 사이드 선회축부의 일측에 나란하게 돌출되고, 상기 제2 축 베어링이 삽입되도록 제2 센터홀이 형성되는 제2 센터 조인트 리브를 포함할 수 있다.
상기 사이드 조인트부는 상기 사이드 선회축부의 타측에 고정되는 슬리브; 상기 슬리브를 중심으로 회전 가능하도록 상기 슬리브에 결합되는 피봇 조인트부; 및 상기 피봇 조인트부에 상기 슬리브의 축방향과 수직한 축을 중심으로 회전 가능하게 설치되고, 상기 선회 너클에 회전 가능하게 결합되는 선회 조인트부를 포함할 수 있다.
상기 선회 조인트부는 상기 피봇 조인트부의 내측에 배치되는 선회 조인트 바디; 상기 선회 조인트 바디의 양측에 돌출되게 형성되고, 상기 피봇 조인트부에 결합되는 선회 베어링부; 및 상기 선회 너클에 회전 가능하게 결합되는 선회 부시부를 포함할 수 있다.
상기 차량용 조향장치는 상기 틸팅 바디의 양측에 각각 연결되고, 상기 차륜의 상부 조향 너클에 연결되는 어퍼암부; 및 상기 틸팅 바디의 양측에 각각 연결되고, 상기 차륜의 하부 조향 너클에 연결되고, 상기 어퍼암부의 하측에 배치되는 로어암부를 더 포함할 수 있다.
상기 차량용 조향장치는 상기 틸팅 바디에 회전 가능하게 결합되는 틸팅 암부; 및 상기 로어암부의 양측과 상기 틸팅 암부의 양측에 각각 연결되는 서스펜션부를 더 포함할 수 있다.
상기 틸팅 암부의 틸팅축은 상기 틸팅 출력부와 동축을 이루도록 설치될 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 전기차나 삼륜차 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치를 도시한 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 선회축부가 차륜에 연결되는 상태를 도시한 배면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 선회축부가 기어박스에 연결되는 상태를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 틸팅 암부가 틸팅 바디에 연결되는 구조를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 선회축부를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 선회축부를 도시한 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 차륜이 일정한 조향 각도로 선회된 상태를 도시한 사시도이다.
도 8은 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 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 선회축부가 차륜에 연결되는 상태를 도시한 배면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치는 틸팅 바디(110), 조향 기어부(220), 틸팅장치(200), 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(200)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(200)이 일정한 기어비로 구동된다.
조향 기어부(220)와 틸팅장치(200)가 조향 입력축부(210)와 연동되도록 조향 입력축부(210)에 각각 연결되므로, 조향 입력축부(210)가 일정 각도 회전됨에 따라 조향 기어부(220)와 틸팅장치(200)이 동시에 구동된다. 또한, 조향 기어부(220)는 조향 입력축부(210)의 회전 각도를 기어비에 의해 조절한다. 또한, 틸팅장치(200)은 조향 입력축부(210)의 회전 각도를 기어비에 의해 조절하여 틸팅 바디(110)의 틸팅 각도를 조절한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 선회축부가 기어박스에 연결되는 상태를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 틸팅 암부가 틸팅 바디에 연결되는 구조를 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 선회축부를 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 선회축부를 도시한 분해 사시도이다.
도 3 내지 도 6을 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(122)가 형성된다. 삽입홀부(122)에는 조향 출력부(225)가 회전되는 것을 방지하도록 회전방지홈(123)이 형성되고, 조향 출력부(225)에는 회전방지홈(123)에 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(200)이 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.
센터 조인트부(130)는 십자 베어링부(131), 제1 센터 조인트 리브(133) 및 제2 센터 조인트 리브(136)를 포함한다.
십자 베어링부(131)는 센터 선회축부(121)의 양측과 사이드 선회축부(125)의 일측 사이에 배치되고, 제1 축 베어링(131a)과 제2 축 베어링(131b)이 수직하게 배치된다. 제1 축 베어링(131a)은 십자 베어링부(131)의 상측과 하측에 배치되고, 제2 축 베어링(131b)은 십자 베어링부(131)의 양측에 배치된다.
제1 센터 조인트 리브(133)는 센터 선회축부(121)의 양측으로 나란하게 돌출된다. 제1 센터 조인트 리브(133)에는 제1 축 베어링(131a)이 삽입되도록 제1 센터홀이 형성된다. 한 쌍의 제1 센터 조인트 리브(133)는 센터 선회축부(121)의 상하방향과 평행한 제1 축상에 배치된다. 제1 센터 조인트 리브(133) 사이에는 십자 베어링부(131)가 배치된다.
제2 센터 조인트 리브(136)는 사이드 선회축부(125)의 일측에 나란하게 돌출된다. 제2 센터 조인트 리브(136)에는 제2 축 베어링(131b)이 삽입되도록 제2 센터홀(137)이 형성된다. 한 쌍의 제2 센터 조인트 리브(136)는 사이드 선회축부(125)의 좌우방향에 평행한 제2 축상에 배치된다. 제2 센터 조인트 리브(136) 사이에는 십자 베어링부(131)가 배치된다.
사이드 조인트부(140)는 슬리브(141), 피봇 조인트부(143) 및 선회 조인트부(145)를 포함한다.
슬리브(141)는 사이드 선회축부(125)의 타측에 고정된다. 슬리브(141)의 단부에는 슬리브(141)의 직경보다 큰 직경을 갖는 헤드부(141a)가 형성된다. 이때, 사이드 선회축부(125)의 타측에는 슬리브(141)가 삽입되도록 슬리브홈(미도시)이 형성된다. 또한, 구속핀(142)이 슬리브홈을 관통하도록 구속홀(141b)이 형성된다.
피봇 조인트부(143)는 슬리브(141)를 중심으로 회전 가능하도록 슬리브(141)에 결합된다. 피봇 조인트부(143)에는 슬리브(141)의 직경과 거의 동일한 크기의 통과홀(143a)이 형성된다. 슬리브(141)는 통과홀(143a)을 통과한 후 사이드 선회축부(125)의 슬리브홈에 삽입된다. 피봇 조인트부(143)는 슬리브(141)의 헤드부(141a)에 걸려 사이드 선회축부(125)에서 분리되지 않는다. 또한, 피봇 조인트부(143)에는 차륜(10) 측으로 나란하게 연장되는 한 쌍의 피봇 조인트 리브(144)가 형성되고, 피봇 조인트 리브(144)에는 피봇홀(144a)이 형성된다.
선회 조인트부(145)는 피봇 조인트부(143)에 슬리브(141)의 축방향과 수직한 축을 중심으로 회전 가능하게 설치되고, 선회 너클(30)에 회전 가능하게 결합된다. 선회 조인트부(145)가 슬리브(141)를 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
선회 조인트부(145)는 선회 조인트 바디(146), 선회 베어링부(147) 및 선회 부시부(148)를 포함한다.
선회 조인트 바디(146)는 피봇 조인트부(143)의 내측에 배치된다. 즉, 선회 조인트 바디(146)는 피봇 조인트 리브(144) 사이에 배치된다. 선회 베어링부(147)는 선회 조인트 바디(146)의 양측에 돌출되게 형성되고, 피봇 조인트부(143)에 결합된다. 선회 베어링부(147)는 피봇 조인트 리브(144)의 피봇홀(144a)에 삽입된다. 선회 부시부(148)는 선회 너클(30)에 회전 가능하게 결합된다. 선회 부시부(148)의 일측에는 선회 부시부(148)가 선회 너클(30)에 삽입된 후 선회 부시부(148)가 빠지는 것을 방지하도록 결합부재(149)가 결합된다.
센터 선회축부(121)와 사이드 선회축부(125)는 센터 조인트부(130)의 십자 베어링부(131)에 의해 2축을 중심으로 상대적으로 회전된다. 또한, 사이드 선회축부(125)와 차륜(10)은 슬리브(141), 선회 베어링부(147) 및 선회 부시부(148), 다시 말해, 3축을 중심으로 상대적으로 회전된다.
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 암부(170)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 암부(170)의 회전에 의해 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 함께 회전된다. 따라서, 틸팅 출력부(239)가 회전되면 틸팅 암부(170)가 회전되고, 틸팅 출력부(239)가 정지되면 틸팅 암부(170)가 정지된다.
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)은 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 조향장치에서 차륜이 일정한 조향 각도로 선회된 상태를 도시한 사시도이다.
도 7을 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 틸팅장치(200)의 기어비에 의해 조향 출력부(225)의 회전 각도가 조절된다.
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(141), 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 암부(170)와 차체의 틸팅 각도 역시 상대적으로 작아지게 된다. 틸팅 암부(170)의 틸팅 각도가 작아짐에 따라 어퍼암부(150)와 로어암부(160)가 약간 기울어지므로, 차륜(10)의 틸팅 각도(캠버각)가 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 슬리브(141)를 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 선회 베어링부(147)와 선회 부시부(148)를 중심으로 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 타측 역시 2축 회전된다. 또한, 로어암부(160)의 일측은 틸팅 바디(110)와 상대적으로 회전되고, 로어암부(160)의 타측은 역시 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.
다음으로, 차량이 고속 운행되면서 일정한 각도로 코너링되는 경우에 관해 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 차륜이 일정한 조향 각도와 틸팅 각도로 선회된 상태를 도시한 사시도이다.
도 8을 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 틸팅장치(200)의 기어비에 의해 조향 출력부(225)의 회전 각도가 조속 운행시에 비해 작게 조절된다.
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(141), 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 암부(170)와 차체의 틸팅 각도 역시 상대적으로 커지게 된다. 틸팅 암부(170)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 슬리브(141)를 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 선회 베어링부(147)와 선회 부시부(148)를 중심으로 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 2축 회전된다. 또한, 로어암부(160)의 일측은 하부 결합핀(163)을 중심으로 틸팅 바디(110)와 상대적으로 회전되고, 로어암부(160)의 타측은 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)가 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.
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 122: 삽입홀부
123: 회전방지홈 125: 사이드 선회축부
126: 슬리브홈 130: 센터 조인트부
131: 십자 베어링부 131a: 제1 축 베어링
131b: 제2 축 베어링 133: 제1 센터 조인트 리브
134: 제1 센터홀 136: 제2 센터 조인트 리브
137: 제2 센터홀 140: 사이드 조인트부
141: 슬리브 141a: 헤드부
141b: 구속홀 142: 구속핀
143: 피봇 조인트부 143a: 통과홀
144: 피봇 조인트 리브 144a: 피봇홀
145: 선회 조인트부 146: 선회 조인트 바디
147: 선회 베어링부 148: 선회 부시부
150: 어퍼암부 153: 상부 결합핀
160: 로어암부 163: 하부 결합핀
170: 틸팅 암부 173: 틸팅축
180: 서스펜션부 200: 틸팅장치

Claims (10)

  1. 차체에 결합되는 틸팅 바디;
    조향 입력축부와 연동되도록 상기 조향 입력축부에 연결되는 조향 기어부;
    상기 조향 입력축부와 연동되도록 상기 조향 입력축부에 연결되고, 상기 틸팅 바디의 틸팅 각도를 조절하도록 상기 틸팅 바디에 틸팅 출력부가 연결되는 틸팅장치;
    상기 조향 기어부가 구동됨에 따라 회전되도록 상기 조향 기어부의 조향 출력부에 연결되는 센터 선회축부;
    상기 센터 선회축부의 양측에 연결되고, 상기 센터 선회축부가 회전됨에 따라 차륜의 조향 각도를 조절하도록 상기 차륜의 선회 너클에 연결되는 사이드 선회축부;
    상기 틸팅 바디의 양측에 각각 연결되고, 상기 차륜의 상부 조향 너클에 연결되는 어퍼암부;
    상기 틸팅 바디의 양측에 각각 연결되고, 상기 차륜의 하부 조향 너클에 연결되고, 상기 어퍼암부의 하측에 배치되는 로어암부;
    상기 틸팅 바디에 회전 가능하게 결합되고, 상기 틸팅 출력부의 회전시 상기 틸팅 출력부와 함께 회전되도록 상기 틸팅 출력부에 설치되는 틸팅 암부; 및
    상기 로어암부의 양측과 상기 틸팅 암부의 양측에 각각 연결되는 서스펜션부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 센터 선회축부의 길이는 상기 틸팅 바디의 폭방향 길이 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 사이드 선회축부에는 상기 틸팅 바디의 틸팅시 상기 사이드 선회축부의 축방향을 중심으로 회전되도록 사이드 조인트부가 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 사이드 선회축부의 일측과 상기 센터 선회축부는 센터 조인트부에 의해 연결되고,
    상기 사이드 선회축부의 타측과 상기 선회 너클은 상기 사이드 조인트부에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 센터 조인트부는,
    상기 센터 선회축부의 양측과 상기 사이드 선회축부의 일측 사이에 배치되고, 제1 축 베어링과 제2 축 베어링이 수직하게 배치되는 십자 베어링부;
    상기 센터 선회축부의 양측으로 나란하게 돌출되고, 상기 제1 축 베어링이 삽입되도록 제1 센터홀이 형성되는 제1 센터 조인트 리브; 및
    상기 사이드 선회축부의 일측에 나란하게 돌출되고, 상기 제2 축 베어링이 삽입되도록 제2 센터홀이 형성되는 제2 센터 조인트 리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 사이드 조인트부는,
    상기 사이드 선회축부의 타측에 고정되는 슬리브;
    상기 슬리브를 중심으로 회전 가능하도록 상기 슬리브에 결합되는 피봇 조인트부; 및
    상기 피봇 조인트부에 상기 슬리브의 축방향과 수직한 축을 중심으로 회전 가능하게 설치되고, 상기 선회 너클에 회전 가능하게 결합되는 선회 조인트부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 선회 조인트부는,
    상기 피봇 조인트부의 내측에 배치되는 선회 조인트 바디;
    상기 선회 조인트 바디의 양측에 돌출되게 형성되고, 상기 피봇 조인트부에 결합되는 선회 베어링부; 및
    상기 선회 너클에 회전 가능하게 결합되는 선회 부시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 틸팅 암부의 틸팅축은 상기 틸팅 출력부와 동축을 이루도록 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.
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