KR102287240B1

KR102287240B1 - 차량의 스티어링 컬럼 각도 조절용 모터 동력 전달 샤프트

Info

Publication number: KR102287240B1
Application number: KR1020200121794A
Authority: KR
Inventors: 양승진; 이병우
Original assignee: 디와이오토 주식회사
Priority date: 2020-09-21
Filing date: 2020-09-21
Publication date: 2021-08-09

Abstract

본 발명에 따른 차량의 스티어링 컬럼 각도 조절용 모터 동력 전달 샤프트는, 차량의 스티어링 컬럼의 틸트 기능을 수행하는 모터 내에 설치되어 플렉시블 케이블을 통해 상기 스티어링 컬럼에 동력을 전달하는 모터 동력 전달 샤프트로서, 상기 모터 동력 전달 샤프트는, 외주면이 원통 형상인 로드 형태의 구조물이며, 중심축을 따라 중공부가 형성되며, 상기 중공부의 단면은 직사각형 구조를 형성하며, 상기 모터 동력 전달 샤프트의 일단부는 상기 플렉시블 케이블의 최대 직경 보다 큰 원형 실린더 형태의 내주면을 가지는 간섭 회피부; 및 상기 간섭 회피부로부터 상기 중공부의 중심축을 향해 경사지게 형성된 소음 억제 면취부를 포함한 것을 특징으로 한다.

Description

차량의 스티어링 컬럼 각도 조절용 모터 동력 전달 샤프트{Motor driving force transmission shaft for vehicle steering column tilt}

본 발명은 차량의 조향을 위한 스티어링 컬럼의 각도 조절을 위한 장치에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 차체에 고정된 모터와 스티어링 컬럼 간 동력을 전달하는 플렉시블 케이블이 결합되는 중공 샤프트에 관한 것이다.

차량은 바퀴의 방향을 조절할 수 있도록 바퀴와 동력적으로 연결된 조향 시스템을 구비한다. 조향 시스템은 차량에 탑승한 운전자가 바퀴에 힘을 가할 수 있도록 스티어링 휠이 구비된다. 스티어링 휠은 스티어링 컬럼과 랙 앤 피니언 기어를 통해 바퀴의 방향을 변경할 수 있도록 한다. 스티어링 휠은 운전자의 신체 조건에 따라 위치와 자세를 변경할 수 있도록 틸트(tilt) 및 텔레스코픽(telescopic) 기능이 구비된다. 스티어링 휠의 틸트 기능은 스티어링 컬럼이 지면과 이루는 각도를 변경하는 것이다. 스티어링 휠의 텔레스코픽 기능은 스티어링 컬럼의 길이를 가변시킴으로써 스티어링 휠과 운전자 간 거리를 조절하는 기능이다. 틸트 기능과 텔레스코픽 기능은 수동으로 조작될 수도 있으나, 모터에 의해 전동식으로 구성될 수도 있다. 전동식 틸트 기능과 텔레스코픽 기능과 관련된 발명의 일 예가 대한민국 공개특허 제10-2009-0120272호에 개시되어 있다.

예시적으로 도 1에 도시된 바와 같이, 스티어링 휠의 틸트 기능과 관련하여 차체에 고정된 구조로 설치된 틸트 모터(1)에 의해 모터 동력 전달 샤프트가 회전함에 따라 그 모터 동력 전달 샤프트의 회전력을 틸트 장치(2)에 전달하도록 플렉시블 케이블(3)이 적용될 수 있다. 플렉시블 케이블(3)은 모터 동력 전달 샤프트의 중심축과 스티어링 컬럼측의 중심축이 서로 동축상에 위치하지 않은 경우에도 원활한 동력 전달을 위해 비틀림 탄성 복원력을 가지는 스프링 형태의 플렉시블 케이블(3) 구조물이 사용된다. 상기 플렉시블 케이블(3)은 틸트 모터(1)에 의해 구동되는 모터 동력 전달 샤프트의 회전력을 스티어링 컬럼에 전달한다. 도 2에 도시된 바와 같이 상기 모터 동력 전달 샤프트(4)는 상기 플렉시블 케이블(3)로 회전력을 전달할 수 있도록 사각형 단면의 중공부(5)를 구비한다. 상기 플렉시블 케이블(3)의 일단부는 상기 중공부(5)의 사각형 단면에 대응하도록 사각형 단면 구조를 구비한다. 일반적으로 상기 플렉시블 케이블(3)은 상기 모터 동력 전달 샤프트(4)의 중공부(5)에 원활한 결합을 위해 중공부(5) 내주면과 약간의 틈이 존재한다. 이에 따라 모터 동력 전달 샤프트(4)가 회전할 때 플렉시블 케이블(3)과 중공부(5) 간 마찰에 의해 이음이 발생한다. 특히 이러한 이음은 플렉시블 케이블(3)의 단면 구조가 사각형에서 원형으로 변경되는 모터 동력 전달 샤프트(4)의 입구부에서 더욱 많이 발생한다. 이에 따라 틸트 기능 작동시 운전자에서 불쾌감을 유발하는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 전동시 틸트 기능이 구비되는 스티어링 컬럼 장치에 적용되는 모터 동력 전달 샤프트의 구조를 개선함으로써 플렉시블 케이블과의 마찰에 의한 소음을 감소시키는 데 있다.

본 발명에 따른 차량의 스티어링 컬럼 각도 조절용 모터 동력 전달 샤프트는, 차량의 스티어링 컬럼의 틸트 기능을 수행하는 모터 내에 설치되어 플렉시블 케이블을 통해 상기 스티어링 컬럼에 동력을 전달하는 모터 동력 전달 샤프트로서,

상기 모터 동력 전달 샤프트는,

외주면이 원통 형상인 로드 형태의 구조물이며,

중심축을 따라 중공부가 형성되며,

상기 중공부의 단면은 직사각형 구조를 형성하며,

상기 모터 동력 전달 샤프트의 일단부는 상기 플렉시블 케이블의 최대 직경 보다 큰 원형 실린더 형태의 내주면을 가지는 간섭 회피부; 및

상기 간섭 회피부로부터 상기 중공부의 중심축을 향해 경사지게 형성된 소음 억제 면취부를 포함한 점에 특징이 있다.

상기 간섭 회피부 및 상기 소음 억제 면취부는 상기 모터 동력 전달 샤프트의 양단부에 형성된 것이 바람직하다.

상기 간섭 회피부는 상기 모터 동력 전달 샤프트의 일단부로부터 1mm 내지 5mm 길이 범위에서 형성된 것이 바람직하다.

상기 소음 억제 면취부와 상기 중공부의 중심축이 이루는 각도는 10° 내지 45°인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 차량의 스티어링 컬럼 각도 조절용 모터 동력 전달 샤프트는, 중공부의 일단부에 간섭 회피부와 소음 억제 면취부가 구비됨으로써, 플렉시블 케이블이 결합되어 동력 전달시 플렉시블 케이블과의 마찰에 의한 소음을 현저하게 감소시키는 효과를 제공한다.

도 1은 스티어링 컬럼의 틸트 장치와 구동 모터의 연결 구조의 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 구동 모터에 포함된 모터 동력 전달 샤프트의 종단면 구조를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 모터 동력 전달 샤프트의 구조를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 Ⅳ - Ⅳ 선 절단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 모터 동력 전달 샤프트에 플렉시블 케이블이 결합된 상태를 보여주는 절단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 동력 전달 샤프트와 플렉시블 케이블의 입체적인 결합 관계를 도식적으로 보여주는 도면이다.

이하에서, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 모터 동력 전달 샤프트의 구조를 보여주는 도면이다. 도 4는 도 3에 도시된 Ⅳ - Ⅳ 선 절단면도이다. 도 5는 본 발명에 따른 모터 동력 전달 샤프트에 플렉시블 케이블이 결합된 상태를 보여주는 절단면도이다. 도 6은 도 5에 도시된 동력 전달 샤프트와 플렉시블 케이블의 입체적인 결합 관계를 도식적으로 보여주는 도면이다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량의 스티어링 컬럼 각도 조절용 모터 동력 전달 샤프트(10, 이하 "모터 동력 전달 샤프트"라 함)는 차량의 스티어링 컬럼의 틸트 기능을 수행하는 모터 내에 설치되어 플렉시블 케이블을 통해 상기 스티어링 컬럼에 동력을 전달하는 부품이다.

상기 모터 동력 전달 샤프트(10)는 외주면이 원통 형상인 로드 형태의 구조물이다. 상기 모터 동력 전달 샤프트(10)의 외주면 중심부에는 그 외주면을 따라 널링 가공부가 형성될 수 있다. 상기 널리 가공부에는 기어 구조물이 끼워져 고정될 수 있다. 상기 기어 구조물은 모터에 의해 회전하며, 기어 구조물의 회전에 따라 상기 모터 동력 전달 샤프트(10)가 종속적으로 회전한다.

상기 모터 동력 전달 샤프트(10)는 중공부(20)와, 간섭 회피부(30)와, 소음 억제 면취부(40)를 구비한다.

상기 중공부(20)는 상기 모터 동력 전달 샤프트(10)의 중심축을 따라 형성된다. 상기 중공부(20)의 단면은 직사각형 구조를 형성한다. 더 바람직하게 상기 중공부(20)의 단면은 정사각형 구조를 형성할 수 있다.

상기 간섭 회피부(30)는 상기 모터 동력 전달 샤프트(10)의 일단부에 형성된다. 상기 간섭 회피부(30)는 상기 플렉시블 케이블(100)의 최대 직경 보다 큰 원형 실린더 형태의 내주면을 가진다. 상기 간섭 회피부(30)의 내경의 크기와 상기 중공부(20)의 마주하는 내면간 최소 거리의 비율은 1.3 내지 1.5인 것이 바람직하다. 상기 간섭 회피부(30)의 내경의 크기와 상기 중공부(20)의 마주하는 내면간 최소 거리의 비율 1.3 미만인 경우 동력 전달 과정에서 상기 플렉시블 케이블(100)과 상기 간섭 회피부(30)가 접촉에 의해 마찰 소음이 발생하기 쉽다. 한편, 상기 간섭 회피부(30)의 내경의 크기와 상기 중공부(20)의 마주하는 내면간 최소 거리의 비율 1.5를 초과하는 경우, 상기 모터 동력 전달 샤프트(10)의 단부 강도가 충분히 확보되지 못하는 문제점이 있다.

상기 소음 억제 면취부(40)는 상기 간섭 회피부(30)와 상기 중공부(20)를 연결하는 구간에 배치된다. 상기 소음 억제 면취부(40)는 상기 간섭 회피부(30)로부터 상기 중공부(20)와 가까워질수록 내경이 점점 더 작아지는 경사면 구조로 구성된다. 즉, 상기 소음 억제 면취부(40)는 상기 간섭 회피부(30)로부터 상기 중공부(20)의 중심축을 향해 경사지게 형성된다. 상기 소음 억제 면취부(40)와 상기 중공부(20)의 중심축이 이루는 각도(α)는 10° 내지 45°인 것이 바람직하다. 상기 각도(α)가 10°미만인 경우 플렉시블 케이블(100)과의 마찰에 의한 소음이 충분히 억제되지 못하는 문제점이 있다. 한편, 상기 각도(α)가 45°를 초과하는 경우 경우 상기 소음 억제 면취부(40)의해 꺽이는 플렉시블 케이블(100)의 각도가 지나치게 커져서 마찰에 의한 소음이 충분히 감소되지 않는 문제점이 있다.

상기 간섭 회피부(30)의 길이(ℓ)는 상기 모터 동력 전달 샤프트(10)의 일단부로부터 1mm 내지 5mm 정도의 길이로 형성된 것이 바람직하다. 상기 간섭 회피부(30)의 길이(ℓ)가 1mm 미만인 경우 플렉시블 케이블(100)의 간섭 현상을 전혀 해소하지 못하는 문제점이 있다. 상기 간섭 회피부(30)의 길이(ℓ)가 5mm를 초과할 경우 플렉시블 케이블(100)과 상기 간섭 회피부(30)의 내주면이 다시 간섭 현상을 일으키는 문제점이 있다.

상기 간섭 회피부(30) 및 상기 소음 억제 면취부(40)는 상기 모터 동력 전달 샤프트(10)의 양단부에 형성될 수 있다. 이 경우 상기 모터 동력 전달 샤프트(10)의 조립성이 향상되는 장점이 있다.

이하에서는, 상술한 바와 같은 구성요소를 포함한 모터 동력 전달 샤프트(10)의 작용 효과를 플렉시블 케이블(100)과 결합되어 회전 동력을 전달하는 과정을 통해 상세하게 설명하기로 한다.

상기 모터 동력 전달 샤프트(10)는 차량의 스티어링 컬럼의 틸트 기능을 수행하기 위해 차체에 고정된 모터 장치 내부에 설치된다. 상기 모터 동력 전달 샤프트(10)의 내주면에는 기어 구조물이 설치되며 모터 출력축이 상기 기어 구조물을 회전시킨다. 상기 기어 구조물이 회전함에 따라 종속적으로 상기 모터 동력 전달 샤프트(10)가 회전한다. 상기 모터 동력 전달 샤프트(10)와 스티어링 컬럼의 틸트 장치는 플렉시블 케이블(100)에 의해 연결된다. 상기 플렉시블 케이블(100)의 일단부는 상기 모터 동력 전달 샤프트(10)의 간섭 회피부(30)를 통과하여 상기 중공부(20)에 슬라이딩 결합된다. 상기 플렉시블 케이블(100)의 타단부는 스티어링 컬럼의 틸트 장치에 연결된다. 상기 모터 동력 전달 샤프트(10)가 회전함에 따라 상기 중공부(20) 수용된 플렉시블 케이블(100)이 회전한다. 상기 플렉시블 케이블(100)은 회전력을 틸트 장치에 전달하여 스티어링 컬럼과 지면과의 각도가 변경된다. 이 과정에서 플렉시블 케이블(100)은 중심축이 서로 일치하지 않는 스티어링 틸트 장치와 모터 간 동력을 전달한다. 플렉시블 케이블(100)이 동력을 전달하는 과정에서 플렉시블 케이블(100)은 일정 길이 범위에서 상기 중공부(20)를 따라 슬라이딩 이동이 가능하다. 상기 플렉시블 케이블(100)이 회전력을 전달하는 과정에서 가장 큰 마찰 소음이 발생하는 부위는 도 1에 도시된 구조에서 플렉시블 케이블(100)의 단면 구조가 사각형에서 원형으로 변경되는 모터 동력 전달 샤프트의 단부이다. 그런데, 본 발명에 따른 모터 동력 전달 샤프트(10)는 소음 최다 발생 부위에 간섭 회피부(30)와 소음 억제 면취부(40)가 구비됨으로써 플렉시블 케이블(100)이 간섭 회피부(30)와 직접적으로 접촉하지 않음으로써 소음이 방지되며, 소음 억제 면취부(40)와 부드러운 접촉을 통해 마찰 소음이 억제된다.

이와 같이 본 발명에 따른 차량의 스티어링 컬럼 각도 조절용 모터 동력 전달 샤프트는, 중공부의 일단부에 간섭 회피부와 소음 억제 면취부가 구비됨으로써, 플렉시블 케이블이 결합되어 동력 전달시 플렉시블 케이블과의 마찰에 의한 소음을 현저하게 감소시키는 효과를 제공한다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.

10 : 모터 동력 전달 샤프트
20 : 중공부
30 : 간섭 회피부
40 : 소음 억제 면취부
100 : 플렉시블 케이블
200 : 기어 구조물
ℓ : 간섭 회피부의 길이
X : 중심축

Claims

차량의 스티어링 컬럼의 틸트 기능을 수행하는 모터 내에 설치되어 플렉시블 케이블을 통해 상기 스티어링 컬럼에 동력을 전달하는 모터 동력 전달 샤프트로서,
상기 모터 동력 전달 샤프트는,
외주면이 원통 형상인 로드 형태의 구조물이며,
중심축을 따라 중공부가 형성되며,
상기 중공부의 단면은 직사각형 구조를 형성하며,
상기 모터 동력 전달 샤프트의 일단부는 상기 플렉시블 케이블의 최대 직경 보다 큰 원형 실린더 형태의 내주면을 가지는 간섭 회피부; 및
상기 간섭 회피부로부터 상기 중공부의 중심축을 향해 경사지게 형성된 소음 억제 면취부를 포함한 것을 특징으로 하는 차량의 스티어링 컬럼 각도 조절용 모터 동력 전달 샤프트.
제1항에 있어서,
상기 간섭 회피부 및 상기 소음 억제 면취부는 상기 모터 동력 전달 샤프트의 양단부에 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 스티어링 컬럼 각도 조절용 모터 동력 전달 샤프트.
제1항에 있어서,
상기 간섭 회피부는 상기 모터 동력 전달 샤프트의 일단부로부터 1mm 내지 5mm 길이 범위에서 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 스티어링 컬럼 각도 조절용 모터 동력 전달 샤프트.
제3항에 있어서,
상기 소음 억제 면취부와 상기 중공부의 중심축이 이루는 각도는 10° 내지 45°인 것을 특징으로 하는 차량의 스티어링 컬럼 각도 조절용 모터 동력 전달 샤프트.