KR102214606B1

KR102214606B1 - 차량용 조향장치

Info

Publication number: KR102214606B1
Application number: KR1020140151110A
Authority: KR
Inventors: 차대성
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2014-11-03
Filing date: 2014-11-03
Publication date: 2021-02-10
Also published as: KR20160051315A

Abstract

본 발명은 차량용 조향장치에 관한 것으로, 조향휠과 결합되고 직경이 가변되는 이너샤프트부와, 이너샤프트부에 삽입되어 톱니 결합되는 센서샤프트부와, 이너샤프트부를 감싸도록 형성되고 이너샤프트부를 가압하여 이너샤프트부의 직경을 조절하는 유격컨트롤부를 포함하여, 조향휠의 조작성을 개선할 수 있다.

Description

차량용 조향장치{STEERING DEVICE FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 조향장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 조향휠의 토크를 전달하기 위해 적용되는 복수개의 조향축들간의 유격을 조절하여 조향휠의 조작성을 개선하는 차량용 조향장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 조향장치는 차속 센서 및 조향 토크 센서 등에서 감지한 차량의 운행 조건에 따라 전자 제어 장치에서 모터를 구동시켜 운전자의 조향력을 보조함으로써, 저속 운행시에는 가볍고 편안한 조향 상태를 제공하고, 고속 운행시에는 무겁고 안정적인 조향 상태를 제공하며, 돌발적인 비상 상황에서는 이에 대처하여 급속한 조향이 가능하도록 하는 등 운전자에게 최적의 조향감을 유지할 수 있도록 하는 조향 성능을 제공한다.

차량용 조향장치에는 모터, 모터와 연결되어 회전되는 웜샤프트, 웜샤프트와 맞물려 회전되는 웜휠이 구비된다. 이때, 웜휠은 운전자가 조작하는 조향휠의 회전력을 전달하는 조향축에 장착된다.

종래 조향축은 조향휠과 결합되는 이너샤프트와, 이너샤프트에 삽입되어 토크를 감지하는 센서샤프트를 포함하며, 이너샤프트와 센서샤프트는 세레이션(serration)을 통해 연결된 상태를 유지한다. 그러나, 이러한 연결구조에 의해 이너샤프트와 센서샤프트 사이에는 유격이 발생하므로, 반전 조타시 유격거리 만큼 시차가 발생하는 문제점이 있다. 그리고, 세레이션의 유격이 큰 경우 세레이션의 물림에 의한 소음을 야기하고, 세레이션의 유격이 작은 경우 이너샤프트의 축방향 이동이 원활하지 못하는 문제점이 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2014-0045159호(2014.04.16 공개, 발명의 명칭 : 전동식 조향장치의 축 연결 부재)에 개시되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 이너샤프트와 센서샤프트간의 유격을 조절하여 조향휠의 조작성을 개선하는 차량용 조향장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 차량용 조향장치는: 조향휠과 결합되고 직경이 가변되는 이너샤프트부; 상기 이너샤프트부에 삽입되어 톱니 결합되는 센서샤프트부; 및 상기 이너샤프트부를 감싸도록 형성되고, 상기 이너샤프트부를 가압하여 상기 이너샤프트부의 직경을 조절하는 유격컨트롤부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 이너샤프트부는: 상기 조향휠과 결합되는 휠축부; 상기 휠축부에서 연장되고, 상기 센서샤프트부가 삽입되는 연장축부; 상기 연장축부의 내측에 형성되고, 상기 센서샤프트부와 맞물리는 연장톱니부; 및 상기 연장축부의 길이방향으로 형성되는 슬릿홀부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 유격컨트롤부는: 상기 연장축부를 감싸도록 형성되는 프레임부; 상기 프레임부의 내측에 결합되는 압박부; 상기 프레임부의 폭을 조절하여, 상기 압박부가 상기 연장축부를 가압하도록 유도하는 작동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 압박부는: 상기 프레임부의 내측에 용접되어 마주보는 한 쌍의 압박고정부; 상기 압박고정부에 형성되고, 상기 연장축부와 상응하는 곡률을 갖도록 형성되어 상기 연장축부를 감싸는 압박곡선부; 및 상기 압박곡선부에 회전 가능하도록 장착되고, 상기 연장축부와 접촉되어 회전되는 압박회전부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 작동부는: 상기 프레임부를 관통하는 작동막대부; 상기 작동막대부의 일단부에 결합되어 상기 프레임부의 일측에 지지되는 작동고정부; 및 상기 작동막대부의 타단부에 장착되고, 상기 프레임부를 가압하는 작동조작부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 차량용 조향장치는 유격컨트롤부가 이너샤프트부의 직경을 조절함으로써, 이너샤프트부와 센서샤프트부간의 유격을 조절할 수 있다.

본 발명에 따른 차량용 조향장치는 이너샤프트부와 센서샤프트부 사이를 이격시켜 이너샤프트부의 축방향 이동을 허용할 수 있다.

본 발명에 따른 차량용 조향장치는 이너샤프트부와 센서샤프트부 사이의 유격을 해소하여, 조향휠 조작성을 개선하고 조작음 발생을 차단할 수 있다.

본 발명에 따른 차량용 조향장치는 연장축부의 축방향으로 슬릿홀부가 형성되므로, 연장축부의 가압을 통해 연장축부의 직경이 조절될 수 있다.

본 발명에 따른 차량용 조향장치는 압박회전부가 압박곡선부에 회전 가능하도록 장착되어, 연장축부의 회전을 지지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 이너샤프트부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 유격컨트롤부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 작동부가 작동되지 않은 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 작동부가 작동된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 조향장치의 실시예를 설명한다. 이러한 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 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치(1)는 이너샤프트부(10)와, 센서샤프트부(20)와, 유격컨트롤부(30)를 포함한다.

이너샤프트부(10)는 조향휠(100)과 결합된다. 운전자가 조향휠(100)을 조작하면, 이너샤프트부(10)는 조향휠(100)과 연동되어 회전될 수 있다. 이너샤프트부(10)는 관 형상을 하되, 직경이 가변된다. 일 예로, 이너샤프트부(10)는 외력이 가해짐에 따라 자체 직경이 가변될 수 있다.

센서샤프트부(20)는 이너샤프트부(10)에 삽입된다. 센서샤프트부(20)는 이너샤프트부(10)와 톱니 결합되어, 이너샤프트부(10)와 연동된다. 일 예로, 센서샤프트부(20)는 운전자의 조향휠(100) 조작력을 전달할 수 있다. 그 외, 센서샤프트부(20)는 별도의 보조동력수단에 의해 조향휠(100)과 비례하는 회전력을 전달할 수 있다.

유격컨트롤부(30)는 이너샤프트부(10)를 감싸도록 형성된다. 유격컨트롤부(30)는 이너샤프트부(10)의 외측면을 가압하여 이너샤프트부(10)의 직경을 조절한다.

유격컨트롤부(30)에 의해 이너샤프트부(10)의 직경이 조절되면, 이너샤프트부(10)와 센서샤프트부(20)간의 유격이 조절될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 이너샤프트부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이너샤프트부(10)는 휠축부(11)와, 연장축부(12)와, 연장톱니부(13)와, 슬릿홀부(14)를 포함한다.

휠축부(11)는 조향휠(100)과 결합되고, 연장축부(12)는 휠축부(11)에서 연장되며, 관 형상을 한다. 연장톱니부(13)는 연장축부(12)의 단부 내측면에 형성된다. 연장톱니부(13)는 연장축부(12)의 길이방향으로 길이를 갖도록 형성될 수 있다. 슬릿홀부(14)는 연장축부(12)의 길이방향으로 형성된다. 일 예로, 슬릿홀부(14)는 연장축부(12)의 절개작업을 통해 형성될 수 있다. 슬릿홀부(14)가 형성됨에 따라 연장축부(12)의 외측이 가압되면, 연장축부(12) 자체 직경이 줄어들 수 있다.

본 실시예에서, 센서샤프트부(20)는 연장축부(12)에 삽입되는 삽입관부(21)와, 삽입관부(21)의 외측면에 형성되고, 연장톱니부(13)와 맞물리는 센서톱니부(22)를 포함할 수 있다. 센서톱니부(22)는 삽입관부(21)의 길이방향으로 길이를 갖도록 형성될 수 있다. 연장톱니부(13)와 센서톱니부(22)간에는 유격이 형성될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 유격컨트롤부를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 작동부가 작동되지 않은 상태를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 작동부가 작동된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유격컨트롤부(30)는 프레임부(40)와, 압박부(50)와, 작동부(60)를 포함한다.

프레임부(40)는 연장축부(12)를 감싸도록 형성된다. 본 실시예에서, 프레임부(40)는 차체에 결합되는 상부프레임(41)과, 상부프레임(41)의 결합되어 하방으로 돌출되는 측프레임(42)을 포함할 수 있다. 측프레임(42)은 한 쌍이 이격되도록 배치되며, 측프레임(42) 사이에 연장축부(12)가 배치될 수 있다. 이때, 연장톱니부(13)가 형성되는 연장축부(12)의 단부가 측프레임(42) 사이에 위치될 수 있다.

압박부(50)는 프레임부(40)의 내측에 결합된다. 압박부(50)는 연장축부(12)에 근접 배치되거나, 연장축부(12)와 접촉될 수 있다. 일 예로, 압박부(50)는 측프레임(42)에 설치될 수 있다.

작동부(60)는 프레임부(40)의 폭을 조절하여 압박부(50)가 연장축부(12)를 가압하도록 유도한다. 일 예로, 작동부(60)가 측프레임(42)의 폭을 줄여주면, 압박부(50)간의 간격이 줄어들어, 압박부(50)가 연장축부(12)를 가압할 수 있다.

압박부(50)가 연장축부(12)를 가압하면 슬릿홀부(14)가 사라지면서 연장축부(12)의 직경 축소를 유도하고, 직경 축소된 연장축부(12) 내측에 형성되는 연장톱니부(13)는 센서톱니부(22)와의 유격이 줄어든다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압박부(50)는 압박고정부(51)와, 압박곡선부(52)와, 압박회전부(53)를 포함한다.

압박고정부(51)는 프레임부(40)의 내측에 용접된다. 압박고정부(51)는 한 쌍이 마주보도록 배치된다. 일 예로, 압박고정부(51)는 한 쌍의 측프레임(42) 각각의 내측면에 용접되어 마주본다.

압박곡선부(52)는 압박고정부(51)에 형성되고, 연장축부(12)와 상응하는 곡률을 갖도록 형성되어 연장축부(12)를 감싼다. 일 예로, 측프레임(42)간의 간격이 줄어들 때, 압박고정부(51)에 각각 형성되는 압박곡선부(52)가 서로 접촉되지 않도록, 압박곡선부(52)의 단면은 반원보다 더 작은 형상을 할 수 있다.

압박회전부(53)는 압박곡선부(52)에 회전 가능하도록 장착되고, 연장축부(12)와 접촉되어 회전된다. 압박회전부(53)는 압박곡선부(52)에 복수개가 배치되어 연장축부(12)의 회전을 지지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 작동부(60)는 작동막대부(61)와, 작동고정부(62)와, 작동조작부(63)를 포함한다.

작동막대부(61)는 프레임부(40)를 관통한다. 일 예로, 작동막대부(61)는 마주보는 한 쌍의 측프레임(42)을 관통할 수 있다. 측프레임(42)에서 회전 가능하도록 작동막대부(61)는 원통 형상을 할 수 있다.

작동고정부(62)는 작동막대부(61)의 일단부에 결합되어 프레임부(40)의 일측을 지지한다. 도 3을 기준으로 작동고정부(62)는 너트 형상을 하여 작동막대부(61)의 우측단부에 결합되고, 우측에 위치되는 측프레임(42)의 외측에 위치되어 작동막대부(61)의 좌측방향 이동을 제한할 수 있다.

작동조작부(63)는 작동막대부(61)의 타단부에 장착되고, 프레임부(40)를 가압하여 압박부(50)가 연장축부(12)를 가압하도록 유도한다. 도 3을 기준으로, 작동조작부(63)는 연장축부(12)의 좌측단부에 결합되고, 캠방식으로 조작되어 좌측에 배치되는 측프레임(42)를 우측방향으로 밀어내어, 측프레임(42)간의 간격을 줄여줄 수 있다.

본 실시예에서, 작동조작부(63)는 조작고정부(71)와, 조작회전부(72)와, 조작레버부(73)를 포함할 수 있다.

조작고정부(71)는 도 3을 기준으로 좌측에 배치되는 측프레임(42)의 외측에 고정 설치될 수 있다. 조작고정부(71)는 요철 형상을 하며, 고정돌기(711)가 돌출되도록 형성될 수 있다.

조작회전부(72)는 작동막대부에 결합된다. 도 3을 기준으로, 조작회전부(72)는 작동막대부(61)의 좌측단부에 결합되고, 조작고정부(71)와 마주보도록 배치될 수 있다. 조작회전부(72)에는 조작고정부(71)와 접촉되는 회전돌기(721)가 형성될 수 있다. 조작회전부(72)가 회전되면서 회전돌기(721)가 고정돌기(711)와 마주보면, 조작회전부(72)와 조작고정부(71)간의 간격이 벌어질 수 있다. 이들간의 간격이 벌어지면, 한 쌍의 측프레임(42)간의 간격이 줄어들 수 있다.

조작레버부(73)는 조작회전부(72)와 결합된다. 조작레버부(73)는 차량 내부에 노출되며, 운전자가 조작레버부(73)를 조작할 수 있다. 운전자가 조작레버부(73)를 회전시켜 회전돌기(721)와 고정돌기(711)가 마주보지 않으면, 작동부(60)가 작동되지 않은 상태라고 할 수 있다(도 4 참조). 그리고, 운전자가 조작레버(73)를 회전시켜 회전돌기(721)와 고정돌기(711)가 마주보면, 작동부(60)가 작동된 상태라고 할 수 있다(도 5 참조).

상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

마주보는 측프레임(42) 사이에 압박부(50)가 각각 장착되고, 압박부(50) 사이에는 조향휠(100)과 연동되어 회전되는 이너샤프트부(10)가 위치된다. 센서샤프트부(20)는 이너샤프트부(10)에 삽입되어 톱니 결합된다. 이너샤프트부(10)에는 슬릿홀부(14)가 형성되고, 이너샤프트부(10)의 가압에 의해 이너샤프트부(10)의 직경이 변경될 수 있다.

상기한 상태에서, 운전자가 조작레버부(73)를 조작하여 회전돌기(721)가 고정돌기(711)와 마주보도록 배치되지 않으면, 마주보는 측프레임(42)간의 간격이 변경되지 않는다(도 4 참조).

측프레임(42)간의 간격 변경이 이루어지지 않으면, 압박부(50)의 이너샤프트부(10) 가압이 발생하지 않으므로, 톱니 결합되는 이너샤프트부(10)와 센서샤프트부(20)의 결합부위에 유격이 발생한다. 이로 인해, 이너샤프트부(10)의 축방향 이동이 가능하여, 이너샤프트부(10)에 결합된 조향휠(100)의 위치 조절이 가능하다.

한편, 조향휠(100)의 위치 조절 후 운전자가 조작레버부(73)를 조작하여 회전돌기(721)가 고정돌기(711)와 마주보도록 배치되면, 마주보는 측프레임(42)간의 간격이 줄어든다(도 5 참조).

측프레임(42)간의 간격이 줄어들면, 압박부(50)가 이너샤프트부(10)를 가압하여 이너샤프트부(10)의 직경이 줄어들므로, 톱니 결합되는 이너샤프트부(10)와 센서샤프트부(20)의 결합부위에 유격이 제거된다. 이로 인해, 이너샤프트부(10)의 축방향 이동이 제한되고, 조향휠(100) 반전 조타시 시차가 발생하지 않으며, 톱니간의 충돌에 의한 소음을 차단할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치(1)는 유격컨트롤부(30)가 이너샤프트부(10)의 직경을 조절함으로써, 이너샤프트부(10)에 삽입되어 톱니 결합되는 이너샤프트부(10)와 센서샤프트부(20)간의 유격을 조절할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치(1)는 이너샤프트부(10)와 센서샤프트부(20) 사이를 이격시켜 이너샤프트부(10)의 축방향 이동을 허용함으로써, 조향휠(100)의 위치를 조절할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치(1)는 이너샤프트부(10)와 센서샤프트부(20) 사이의 유격을 해소하여, 조향휠(100) 조작성을 개선하고 조작음 발생을 차단할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치(1)는 연장축부(12)의 축방향으로 슬릿홀부(14)가 형성되므로, 연장축부(12)의 가압을 통해 연장축부(12)의 직경이 조절될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치(1)는 압박회전부(53)가 압박곡선부(52)에 회전 가능하도록 장착되어, 연장축부(12)의 회전을 지지할 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 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10 : 이너샤프트부 11 : 휠축부
12 : 연장축부 13 : 연장톱니부
14 : 슬릿홀부 20 : 센서샤프트부
21 : 삽입관부 22 : 센서톱니부
30 : 유격콘트롤부 40 : 프레임부
41 : 상부프레임 42 : 측프레임
50 : 압박부 51 : 압박고정부
52 : 압박곡선부 53 : 압박회전부
60 : 작동부 61 : 작동막대부
62 : 작동고정부 63 : 작동조작부
71 : 조작고정부 72 : 조작회전부
73 : 조작레버부 100 : 조향휠
711 : 고정돌기 721 : 회전돌기

Claims

조향휠과 결합되고 직경이 가변되는 이너샤프트부;
상기 이너샤프트부에 삽입되어 톱니 결합되는 센서샤프트부; 및
상기 이너샤프트부를 감싸도록 형성되고, 상기 이너샤프트부를 가압하여 상기 이너샤프트부의 직경을 조절하는 유격컨트롤부를 포함하고,
상기 이너샤프트부는
상기 조향휠과 결합되는 휠축부;
상기 휠축부에서 연장되고, 상기 센서샤프트부가 삽입되는 연장축부;
상기 연장축부의 내측에 형성되고, 상기 센서샤프트부와 맞물리는 연장톱니부; 및
상기 연장축부의 길이방향으로 형성되는 슬릿홀부를 포함하며,
상기 유격컨트롤부는
상기 연장축부를 감싸도록 형성되는 프레임부;
상기 프레임부의 내측에 결합되는 압박부; 및
상기 프레임부의 폭을 조절하여, 상기 압박부가 상기 연장축부를 가압하도록 유도하는 작동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.
삭제
삭제
제 1항에 있어서, 상기 압박부는
상기 프레임부의 내측에 용접되어 마주보는 한 쌍의 압박고정부;
상기 압박고정부에 형성되고, 상기 연장축부와 상응하는 곡률을 갖도록 형성되어 상기 연장축부를 감싸는 압박곡선부; 및
상기 압박곡선부에 회전 가능하도록 장착되고, 상기 연장축부와 접촉되어 회전되는 압박회전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.
제 1항에 있어서, 상기 작동부는
상기 프레임부를 관통하는 작동막대부;
상기 작동막대부의 일단부에 결합되어 상기 프레임부의 일측에 지지되는 작동고정부; 및
상기 작동막대부의 타단부에 장착되고, 상기 프레임부를 가압하는 작동조작부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.