KR101993294B1 - 스티어 바이 와이어식 조향장치 - Google Patents

Abstract

본 실시예들은 스티어 바이 와이어식 조향장치에 관한 것으로, 본 실시예들에 의하면, 외주면에 외주스크류가 구비되며 외주스크류의 외측면에 축방향으로 슬릿홈이 구비되어 있는 볼스크류, 내주면에 외주스크류와 대응되는 내주스크류가 구비되어 외주스크류 및 내주스크류에 삽입되는 볼을 매개로 결합되는 볼너트, 볼스크류가 관통되는 중공형 모터축이 볼너트와 결합되는 모터, 내주면에 슬릿홈에 삽입되는 돌기부가 구비되어 있는 회전방지부재를 포함하는 스티어 바이 와이어식 조향장치가 제공될 수 있다.

Description

스티어 바이 와이어식 조향장치{Steer-By-Wire Type Steering Apparatus}

본 실시예들은 스티어 바이 와이어식 조향장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 종래에 비해 모터의 동력 전달이 볼너트와 볼스크류를 통해 안정적으로 이루어지면서 동시에 전체의 부피와 무게를 대폭 줄이고 원가를 감소시킬 수 있는 스티어 바이 와이어식 조향장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 조향장치는 운전자의 스티어링 휠의 조작력을 보조하여 운전 조작의 편의를 제공하기 위해 파워스티어링이 개발되어 적용되고 있고, 파워스티어링은 유압을 이용한 유압식과, 유압과 모터의 전동력을 동시에 이용하는 전동 유압식, 모터의 전동력만을 이용한 전동식 등이 개발되어 적용되었다.

최근에는 스티어링 휠과 차륜사이의 스티어링 컬럼이나 유니버설 조인트 혹은 피니언 샤프트와 같은 기계적인 연결장치를 제거하는 대신에 모터와 같은 전동기를 이용하여 차량의 조향이 이루어지도록 하는 스티어 바이 와이어(Steer By Wire; SBW)식 조향장치가 개발되어 적용되고 있다.

그런데, 이러한 스티어 바이 와이어식 조향장치의 경우 조향축과 바퀴와의 기계적인 연결이 없기 때문에, 모터와 같은 전동기의 동력을 안정적으로 전달하기 위한 기구 구성품의 부피가 커지고 무게도 증대되며 원가가 높아지는 문제점이 있었다.

이에 본 실시예들은 전술한 배경에서 안출된 것으로, 스티어 바이 와이어식 조향장치에 있어서 모터의 동력 전달이 볼너트와 볼스크류를 통해 안정적으로 이루어지면서 동시에 전체의 부피와 무게를 대폭 줄이고 원가를 감소시킬 수 있는 스티어 바이 와이어식 조향장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 실시예들의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 실시예들에 따르면, 외주면에 외주스크류가 구비되며 외주스크류의 외측면에 축방향으로 슬릿홈이 구비되어 있는 볼스크류, 내주면에 외주스크류와 대응되는 내주스크류가 구비되어 외주스크류 및 내주스크류에 삽입되는 볼을 매개로 결합되는 볼너트, 볼스크류가 관통되는 중공형 모터축이 볼너트와 결합되는 모터, 내주면에 슬릿홈에 삽입되는 돌기부가 구비되어 있는 회전방지부재를 포함하는 스티어 바이 와이어식 조향장치가 제공될 수 있다.

이와 같은 본 실시예들에 의하면, 스티어 바이 와이어식 조향장치에 있어서 모터의 동력 전달이 볼너트와 볼스크류를 통해 안정적으로 이루어지면서 동시에 전체의 부피와 무게를 대폭 줄이고 원가를 감소시킬 수 있는 효과가 있게 된다.

도 1은 본 실시예들에 의한 스티어 바이 와이어식 조향장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 실시예들에 의한 스티어 바이 와이어식 조향장치 중 일부를 나타내는 분해사시도이다.
도 3은 본 실시예들에 의한 스티어 바이 와이어식 조향장치 중 일부를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 3의 일부를 확대한 단면도이다.
도 5와 도 6은 본 실시예들에 의한 스티어 바이 와이어식 조향장치 중 일부를 나타내는 사시도이다.
도 7과 도 8은 본 실시예들에 의한 스티어 바이 와이어식 조향장치 중 일부를 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 실시예들에 의한 스티어 바이 와이어식 조향장치 중 일부를 나타내는 사시도이다.

이하, 본 실시예들의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세히 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 실시예들을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 실시예들의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 실시예들의 구성 요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 실시예들에 의한 스티어 바이 와이어식 조향장치를 개략적으로 나타내는 구성도, 도 2는 본 실시예들에 의한 스티어 바이 와이어식 조향장치 중 일부를 나타내는 분해사시도, 도 3은 본 실시예들에 의한 스티어 바이 와이어식 조향장치 중 일부를 나타내는 단면도, 도 4는 도 3의 일부를 확대한 단면도, 도 5와 도 6은 본 실시예들에 의한 스티어 바이 와이어식 조향장치 중 일부를 나타내는 사시도, 도 7과 도 8은 본 실시예들에 의한 스티어 바이 와이어식 조향장치 중 일부를 나타내는 단면도, 도 9는 본 실시예들에 의한 스티어 바이 와이어식 조향장치 중 일부를 나타내는 사시도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이 본 실시예들에 의한 스티어 바이 와이어식 조향장치는, 외주면에 외주스크류(131a, 131b)가 구비되며 외주스크류(131a, 131b)의 외측면에 축방향으로 슬릿홈(131c)이 구비되어 있는 볼스크류(131), 내주면에 외주스크류(131a, 131b)와 대응되는 내주스크류(135a)가 구비되어 외주스크류(131a, 131b) 및 내주스크류(135a)에 삽입되는 볼(미도시)을 매개로 결합되는 볼너트(135), 볼스크류(131)가 관통되는 중공형 모터축(125)이 볼너트(135)와 결합되는 모터(120), 내주면에 슬릿홈(131c)에 삽입되는 돌기부(141)가 구비되어 있는 회전방지부재(140)를 포함한다.

이러한 본 실시예들에 의한 스티어 바이 와이어식 조향장치는, 조향휠(101)과 연결된 조향축(103)의 일측에 토크센서(105)가 결합되고, 운전자의 조향휠(101) 조작시 이를 감지하는 토크센서(105)가 전기 신호를 양측 액츄에이터(100)에 보내 액츄에이터(100)가 타이로드(107)를 통해 양측 바퀴(109)를 조향하도록 되어 있다.

액츄에이터(100)는 모터(120)와 전자제어장치(110), 볼스크류(131), 볼너트(135) 등으로 이루어지는데, 볼스크류(131)의 양측에는 볼하우징(107b)에 스터드(107a)가 삽입되는 이너볼조인트를 매개로 타이로드(107)가 결합되며, 타이로드(107)는 바퀴(109)와 연결된 너클암(미도시)과 결합되어 바퀴(109)를 조향한다.

그리고, 토크센서(105)로부터 발생된 전기 신호는 양측 액츄에이터(100)의 전자제어장치(ECU, 110)로 보내지며, 전자제어장치(110)는 토크센서(105)로부터 전송된 전기 신호와 기타 여러 센서들로부터 전송된 전기 신호들을 기초로 모터(120)를 제어하게 된다.

다만, 본 실시예들에서의 도면에는 설명의 편의를 위해 양측 액츄에이터(100)에 각각 전자제어장치(110)가 구비된 것으로 도시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 토크센서(105)로부터 전기 신호를 받는 한개의 전자제어장치(110)에서 양측 액츄에이터(100)의 모터(120)로 전기 신호를 보낼 수도 있음은 물론이며, 이하 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 모터(120)는 모터하우징(121)과 모터축(125)을 포함하는데, 모터축(125)은 중공 형상으로 형성되어 있어서, 볼스크류(131)가 모터축(125)을 관통하며 내측에서 슬라이딩이 이루어지게 되어 있다.

그리고, 모터축(125)의 단부는 볼너트(135)의 단부와 결합되어 모터(120)의 구동력으로 볼너트(135)를 회전시킴으로써 볼을 매개로 결합된 볼스크류(131)가 축방향으로 슬라이딩이 이루어지면서 타이로드(107)를 통해 조향이 이루어지게 되어 있다.

볼스크류(131)는 외주면에 볼이 순환되는 외주스크류(131a, 131b)가 구비되어 있으며 외주스크류(131a, 131b)의 외측면에 축방향으로 형성되는 슬릿홈(131c)이 구비되어 있어서 후술할 회전방지부재(140)의 돌기부(141)가 슬릿홈(131c)에 결합됨으로써 볼스크류(131)의 회전을 방지할 수 있게 되어 있다.

볼너트(135)는 내주면에 볼스크류(131)의 외주스크류(131a, 131b)와 대응되는 내주스크류(135a)가 구비되어 있어서, 외주스크류(131a, 131b) 및 내주스크류(135a)에 삽입되는 볼을 매개로 볼스크류(131)와 결합된다.

따라서, 볼너트(135)의 회전에 의해 볼스크류(131)가 볼너트(135)와 모터축(125)의 내측에서 축방향으로의 슬라이딩 운동이 이루어지게 된다.

볼너트(135)는 외주면에 결합된 볼너트베어링(131)이 볼스크류 하우징(130)에 지지되며 회전을 하게 되고 볼너트(135)와 결합되는 모터축(125)은 외주면에 결합된 모터축베어링(123)이 모터하우징(121)의 단부에 직경이 축소 형성된 단차부(121a)에 지지되며 회전하게 되어 있다.

원통형으로 형성되어 내측에 볼스크류(131)가 관통되는 회전방지부재(140)는 내주면에 돌기부(141)가 구비되어 볼스크류(131)의 슬릿홈(131c)에 삽입되며, 볼너트(135)의 회전으로 인한 볼스크류(131)의 회전을 방지하면서 볼스크류(131)의 슬라이딩 운동을 지지하게 된다.

이러한 볼스크류(131)의 슬릿홈(131c)은 외주스크류(131a, 131b)의 원주방향으로 이격되며 둘 이상이 구비될 수 있는데, 이렇게 슬릿홈(131c)이 원주방향으로 둘 이상 구비되는 경우 회전방지부재(140)의 돌기부(141)도 이에 대응되는 갯수만큼 형성되어 결합되며, 이로 인해 볼스크류(131)의 회전을 방지하는 지지력이 증대될 수 있게 된다.

여기서, 볼스크류(131)의 외주스크류(131a, 131b)는 산(131a)과 골(131b)로 이루어지는 나사부와 같이 형성되는데, 슬릿홈(131c)은 외주스크류(131a, 131b)의 산(131a)부위에 형성될 수 있으며, 이렇게 슬릿홈(131c)이 외주스크류(131a, 131b)의 산(131a)부위에만 형성됨으로써 볼이 외주스크류(131a, 131b)의 골(131b)을 따라 이동할 때 구름 노이즈가 줄어들게 되고 외주스크류(131a, 131b)의 강성과 내구성이 좋아지게 된다.

또한, 돌기부(141)는 슬릿홈(131c)과 대응되는 위치에서 회전방지부재(140)의 내주면을 따라 축방향으로 길게 형성되어 볼스크류(131)가 슬라이딩되더라도 돌기부(141)가 적어도 둘 이상의 산(131a)부위의 슬릿홈(131c)에 삽입된 상태를 유지하게 되어 볼스크류(131)의 회전을 방지하는 지지력이 증대될 수 있게 된다.

또한, 돌기부(141)의 외측에는 슬릿홈(131c)과 밀착되는 댐핑부재(143)가 결합될 수 있으며, 이러한 댐핑부재(143)로 인해 볼너트(135)의 회전으로 인해 볼스크류(131)가 회전하려는 힘이 발생되더라도 슬릿홈(131c)과 돌기부(141)가 부딪치면서 발생되는 노이즈를 방지할 수 있게 된다.

또한, 돌기부(141)의 축방향 끝단 부위에는 회전방지부재(140)의 내주면에서 경방향 내측으로 갈수록 상기 돌기부(141)의 양측면 폭이 좁아지는 경사면(141a)이 형성될 수 있다.

따라서, 볼스크류(131)가 슬라이딩되면서 회전방지부재(140)와 조립될 때 슬릿홈(131c)이 돌기부(141)의 끝단과 정확한 위치가 아니더라도 조립이 용이해지게 된다.

회전방지부재(140)는 볼스크류 하우징(130)의 내주면에 형성된 안착면(137)압입 결합되거나, 볼스크류(131)의 하우징 내주면에 결합되는 락스크류(142)에 의해 양측단이 고정될 수 있으며, 락스크류(143)에 의해 회전방지부재(140)가 이탈되는 것을 방지할 수 있게 된다.

이러한 회전방지부재(140)는 스틸이나 소결과 같은 재질로 형성될 수 있으며, 이에 한정되지 않고 엔지니어링 플라스틱 재질로 형성될 수도 있다.

한편, 중공형상으로 형성되는 모터축(125)은 일측 단부가 볼너트(135)의 일측 단부와 압입 결합될 수 있는데, 모터축(125)의 일측 단부에는 직경이 확대된 확경단부(125a)가 구비되어 이 확경단부(125a)가 볼너트(135)의 일측 단부 내주면에 압입 결합될 수 있다.

그리고, 이러한 확경단부(125a)가 압입되어 결합됨으로써 원통형 모터축(125)의 단부가 결합되는 경우보다 모터축(125)의 결합부위에서의 강성이 높아지게 되어 모터축(125)의 회전력으로 인한 모터축(125) 결합부위의 변형이나 파손이 줄어들게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예들에 의하면, 스티어 바이 와이어식 조향장치에 있어서 모터의 동력 전달이 볼너트와 볼스크류를 통해 안정적으로 이루어지면서 동시에 전체의 부피와 무게를 대폭 줄이고 원가를 감소시킬 수 있는 효과가 있게 된다.

이상에서, 본 실시예들의 실시예들을 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 실시예들이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 실시예들의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.

이상의 설명은 본 실시예들의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예들의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들에 개시된 실시예들은 본 실시예들의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예들의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예들의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예들의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 액츄에이터 101: 조향휠
103: 조향축 110: 전자제어장치
120: 모터 125: 모터축
130: 볼스크류 하우징 131: 볼스크류
135: 볼너트 140: 회전방지부재

Claims (10)

1. 외주면에 외주스크류가 구비되며 상기 외주스크류의 외측면에 축방향으로 슬릿홈이 구비되어 있는 볼스크류;
   내주면에 상기 외주스크류와 대응되는 내주스크류가 구비되어 상기 외주스크류 및 내주스크류에 삽입되는 볼을 매개로 결합되는 볼너트;
   상기 볼스크류가 관통되는 중공형 모터축이 상기 볼너트와 결합되는 모터;
   내주면에 상기 슬릿홈에 삽입되는 돌기부가 구비되어 있는 회전방지부재를 포함하며,
   상기 볼스크류의 외주스크류는 산과 골로 이루어지는 나사부로 형성되고, 상기 슬릿홈은 상기 외주스크류의 산부위에만 형성되되, 상기 산부위의 경방향 외측 상단부에 형성되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 돌기부는 상기 슬릿홈과 대응되는 위치에서 상기 회전방지부재의 내주면을 따라 축방향으로 형성되어, 상기 외주스크류의 산부위에 지지되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 돌기부의 외측에는 상기 슬릿홈과 밀착되는 댐핑부재가 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 돌기부의 축방향 끝단에는 상기 회전방지부재의 내주면에서 경방향 내측으로 갈수록 상기 돌기부의 양측면 폭이 좁아지는 경사면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 회전방지부재는 상기 볼스크류의 하우징 내주면에 압입 결합되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 회전방지부재는 상기 볼스크류의 하우징 내주면에 결합되는 락스크류에 의해 양측단이 고정되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 모터축은 일측 단부가 상기 볼너트의 일측 단부와 압입 결합되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 모터축의 일측 단부에는 직경이 확대된 확경단부가 구비되어 상기 확경단부가 상기 볼너트의 일측 단부 내주면에 압입 결합되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.

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