KR102344133B1 - 회전식 조향장치 - Google Patents

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KR102344133B1
KR102344133B1 KR1020170059018A KR20170059018A KR102344133B1 KR 102344133 B1 KR102344133 B1 KR 102344133B1 KR 1020170059018 A KR1020170059018 A KR 1020170059018A KR 20170059018 A KR20170059018 A KR 20170059018A KR 102344133 B1 KR102344133 B1 KR 102344133B1
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Abstract

회전식 조향장치를 제공한다. 회전식 조향장치는 구동력을 제공하는 모터; 상기 모터의 구동축과 연결되어 상기 모터의 구동력을 1차로 제어하는 제1 감속기; 상기 제1 감속기와 연결되어 상기 모터의 구동력을 2차로 제어하는 제2 감속기; 및 상기 제2 감속기와 일측이 연결되고, 차륜과 타측이 연결되어 상기 모터의 구동력에 의해 회전되는 상기 차륜의 조향각을 조절하는 회전 부재를 포함할 수 있다.

Description

회전식 조향장치{ROTARY STEERING APPARATUS}
본 발명은 회전식 조향장치에 관한 것이다.
일반적인, 조향장치는 전륜을 회전시켜 운전자가 원하는 방향으로 차량을 주행할 수 있도록 하는 장치이다. 이러한 조향장치는 전륜을 회전시키기 위해 요구된 힘을 보조하는 수단으로 EPS(Electric Power Steering)를 사용한다.
이때 전륜을 회전시키기 위해 요구되는 힘은 타이어에서 발생하는 얼라인먼트(Alignment) 토크 때문이며, 상기 얼라인먼트 토크는 조향장치의 외력인 랙포스(Rack force)로 환산할 수 있다. 따라서, 조향장치는 얼라인먼트 토크 또는 랙포스를 산출하고 이를 보상함으로써 전륜을 회전시키기 위해 요구된 힘을 보조한다.
한편, 자율주행 및 전기차 등 미래 자동차 기술이 확산됨에 따라, 관련 기술과 연계가 쉽고 차량 플랫폼에 맞는 다기능/고성능 조향 시스템이 요구되고 있으며, 스티어 바이 와이어(steer-by-wire, SBW)기반의 4륜 독립 조향 시스템도 그 중에 하나이다.
이때, 종래의 조향장치 중에서 너클을 회전하여 조향하는 방식은 최대 조향각의 한계가 있고, 이러한 최대 조향각의 한계를 극복하고자 많은 연구가 실행되고 있다.
본 발명의 일 실시예는 고감속비를 구현하고 고강도, 고강성 및 저백래시를 실현할 수 있으며, 좁은 차량 공간에도 장착이 용이한 회전식 조향장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 차륜의 최대 조향각의 한계를 극복할 수 있고, 차륜의 최대 조향각에서 회전을 기계적으로 멈출 수 있는 회전식 조향장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 구동력을 제공하는 모터; 상기 모터의 구동축과 연결되어 상기 모터의 구동력을 1차로 제어하는 제1 감속기; 상기 제1 감속기와 연결되어 상기 모터의 구동력을 2차로 제어하는 제2 감속기; 및 상기 제2 감속기와 일측이 연결되고, 차륜과 타측이 연결되어 상기 모터의 구동력에 의해 회전되는 상기 차륜의 조향각을 조절하는 회전 부재를 포함하는 회전식 조향장치가 제공된다.
이 때, 상기 제1 감속기는 상기 모터의 구동력을 전달받고, 외주면에 웜이 형성된 웜축; 상기 웜과 치합되는 웜휠 및 상기 웜휠의 중심에 형성되는 제 1 샤프트를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 제2 감속기는 외주면에 나사산이 형성된 제2 샤프트; 상기 나사산을 따라 이동 가능하게 형성되고, 외주면에 랙 기어가 형성된 볼 너트 및 상기 랙 기어와 치합되도록 형성된 섹터 기어를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 회전 부재는 상기 섹터 기어의 중심축에 설치되고 차륜과 연결되는 킹핀 부재를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 섹터 기어는 상기 킹핀 부재의 일 단부측에 형성될 수 있다.
이 때, 상기 제 1 감속기 및 상기 제 2 감속기는 단일 하우징 내에 설치될 수 있다.
이 때, 상기 제 1 샤프트 및 상기 제 2 샤프트는 단일 샤프트로 형성될 수 있다.
이 때, 상기 웜축 및 상기 제 2 샤프트 그리고 상기 제 2 샤프트 및 상기 회전 부재는 서로 직교하도록 교차될 수 있다.
이 때, 상기 단일 하우징 내에 상기 볼 너트의 이동을 제한하여 상기 섹터 기어의 회전 각도를 제한하기 위한 스토퍼를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 스토퍼는 상기 볼 너트의 이동 방향 양 측부에 한 쌍으로 형성될 수 있다.
한편, 상기 제 1 감속기는 상기 제 1 샤프트 및 상기 웜 휠을 보호하기 위한 제 1 하우징을 포함하고, 상기 제 2 감속기는 상기 제 2 샤프트, 상기 볼 너트 및 상기 섹터 기어를 보호하며 상기 제 1 하우징과 별개로 형성되는 제 2 하우징을 포함할 수 있다.
이 때, 상기 제 2 하우징 내부에 상기 볼 너트의 이동을 제한하여 상기 섹터 기어의 회전 각도를 제한하기 위한 스토퍼를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 제 1 샤프트 및 상기 제 2 샤프트는 별개의 부재로 이루어질 수 있다.
이 때, 상기 제 1 샤프트 및 상기 제 2 샤프트는 동심축 상으로 배열될 수 있다.
한편, 상기 제 1 샤프트 및 상기 제 2 샤프트는 비동심축으로 배열될 수 있다.
이 때, 상기 제 1 샤프트 및 상기 제 2 샤프트를 연결하기 위한 커플러를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 구동력을 제공하는 모터; 상기 모터의 구동축과 연결된 웜 기어를 포함하는 제1 감속기; 상기 웜 기어의 웜 휠의 회전축에 결합되며 외주면에 랙 기어가 형성된 볼 너트 및 상기 랙 기어와 치합되는 섹터 기어를 포함하는 제2 감속기; 및 상기 섹터 기어의 중심축에 설치되는 킹핀 부재를 포함하는 회전식 조향장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 조향장치는 제1 감속기 및 제2 감속기를 포함하여 고감속비를 구현하고, 고강도, 고강성 및 저백래시를 실현할 수 있다.
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 장치는, 제 1 감속기로서 웜 기어를 이용하고, 제 2 감속기로서 볼 너트 감속기를 이용함으로써, 고감속비를 가지면서도, 고강도, 고강성의 조향 장치를 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 조향장치는 단일 하우징으로 이루어질 수 있음으로써 차량의 좁은 공간에서도 설치가 가능할 수 있다.
또한 조향 장치의 제 2 감속기에 킹핀 부재를 직접 결합시켜 회전시킴으로써 차륜의 자유도를 높여서 차륜을 조향하기 위한 조향각의 회전 범위를 넓힐 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 조향장치는 스토퍼를 포함하여 양방향 엔드-스톱(End Stop)기능의 구현이 가능하고, 차륜의 최대 조향각에서 회전을 기계적으로 멈출 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 회전식 조향 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 회전식 조향 장치의 단일 하우징 내부의 구성 요소를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 회전식 조향장치를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 회전식 조향장치의 제2 감속기를 도시한 평면도이다.
도 5은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 회전식 조향장치의 제1 변형예를 도시한 사시도이다.
도 6는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 회전식 조향장치의 제2 변형예를 도시한 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참고부호를 붙였다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 회전식 조향 장치를 도시한 사시도이다. 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 회전식 조향 장치의 단일 하우징 내부의 구성 요소를 도시한 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 회전식 조향 장치(100)는 단일 하우징(151), 모터(110), 제 1 감속기(130), 제 2 감속기(150) 및 회전 부재(170)를 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 모터(110)는 조향 장치를 구동하기 위한 구동력을 제공하기 위한 구성 요소이다. 이 때, 모터(110)는 전원이 인가되면 자력을 발생시키는 스태이터(미도시) 및 스태이터에 의해 발생된 자력으로 회전하는 로터(미도시)를 포함할 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 모터(110)는 제1 감속기(130)와 연결되어 제1 감속기(130)를 통해 모터(110)의 구동력을 제1 차로 제어할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에서 제1 감속기(130)는 웜 기어일 수 있다. 제 1 감속기(130)는 웜(135a)이 형성된 웜축(135) 및 웜축(135)에 치합된 웜휠(132)을 포함할 수 있다. 웜휠(132)의 중심에는 제 1 샤프트(133)가 형성되며, 웜휠(132)의 회전에 따라 제 1 샤프트(133)가 회전하도록 형성된다. 이 때, 웜휠(132) 및 제 1 샤프트(133)는 일체형으로 형성될 수 있다. 이 때, 웜휠(132) 및 제 1 샤프트(133)는 별개의 부재로 형성되어 상호 결합되는 것도 가능하다.
웜 기어의 감속비는 일 예로, 13.7 ~18.5: 1 일 수 있는데, 웜 기어의 감속비는 웜 기어의 형태 및 크기에 따라 다양한 감속비를 가질 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 회전식 조향장치(100)는 웜 기어로 형성된 제1 감속기(130)를 구비하여 차량 운행조건에 따라 모터(110)의 구동력을 제어하고, 모터(110)의 구동에 의한 웜축(135)의 회전력이 제1 샤프트(133)에 전달될 수 있도록 한다.
한편, 본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 제 1 샤프트(133)는 제2 감속기(150)와 연결될 수 있다. 제 2 감속기(150)는 제 1 감속기(130)에 의하여 감속된 모터(110)의 구동력을 2차로 감속하도록 제어한다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 조향 장치는 제1 샤프트(133)를 통하여 제1 감속기(130)가 제2 감속기(250)와 연결되고, 모터(110)의 구동력을 제2 감속기(150)를 통해 2차로 조절함으로써 고감속비를 구현할 수 있고, 고강도, 고강성 및 저백래시를 실현할 수 있다.
보다 상세히, 도 1를 참고하면, 본 발명의 제 1 실시예에서 제2 감속기(150)는 볼 너트 감속기일 수 있다. 볼 너트 감속기는 제2 샤프트(153) 및 볼 너트(155)를 포함할 수 있다.
이때, 본 발명의 제 1 실시예에서 제1 샤프트(133)와 제2 샤프트(153)는 단일 샤프트로 형성될 수 있다. 이와 같이 제 1 샤프트(133)와 제 2 샤프트(153)가 단일 샤프트로 형성됨으로써 보다 콤팩트한 구조의 조향 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에서 제2 샤프트(153)는 외주면의 적어도 일부에 나사산을 갖도록 형성될 수 있다. 제2 샤프트(153)의 나사산(153a)에는 볼 너트(155)가 설치되며, 제2 샤프트(153)가 회전함에 따라 볼 너트(155)가 제2 샤프트(153)를 따라 이동가능하게 설치된다. 이 때, 단일 하우징 내에는 볼 너트의 이동을 제한하기 위하여 스토퍼(미도시)가 설치될 수 있다.
한편, 도 2를 참고하면, 본 발명의 제 1 실시예에서 볼 너트(155)는 외주면의 적어도 일부에 랙 기어(155a)가 형성될 수 있다. 이때, 랙 기어(155a)는 회전 부재(170)의 섹터 기어(171)와 치합되어 섹터 기어(171)가 외주면에 결합된 회전 부재(170)를 소정의 각도로 회전시킬 수 있도록 한다.
이때 본 발명의 제 1 실시예에서 섹터 기어(171)는 도 2에 도시된 바와 같이, 부채꼴 모양의 기어로서 랙 기어(155a)와 치합되며, 랙 기어(155a)의 이동에 의해서 섹터 기어(171)가 소정의 각도로 회전할 수 있다. 이 때, 볼 너트(155)와 섹터 기어(171)의 감속비는 대략 16.4 ~ 18.6: 1 정도 일 수 있다.
한편, 본 발명의 제 1 실시예에서 회전 부재(170)는 킹핀 부재(173)를 포함할 수 있다. 이 때, 섹터 기어(171)는 킹핀 부재(173)의 일 단부측에 형성될 수 있다.
이 때, 섹터 기어(171)의 중심축 상에 킹핀 부재(173)가 설치되며, 섹터 기어(171)의 회전에 따라, 킹핀 부재(273)가 소정의 각도로 회전할 수 있다. 이 때, 본 발명의 제 1 실시예에서 섹터 기어(171)의 회전에 따라, 킹핀 부재(273)는 - 60 도에서 + 90 도 사이에서 회전할 수 있다.
이 때, 킹핀 부재(173)는 도시되지 아니한 차륜과 연결되고 섹터 기어(171)가 회전시 킹핀 부재가 동시에 회전됨으로써 차륜의 자유도를 높이고 이를 통해 차륜을 조향하기 위한 조향각의 회전 범위를 넓힐 수 있다.
한편, 본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 제 1 감속기(130) 및 제 2 감속기(150)는 단일 하우징(151)의 내부에 설치된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 제 1 감속기(130)의 제 1 샤프트(133)와 제 2 감속기(150)의 제 2 샤프트(153)가 단일의 샤프트로 형성되고, 제 1 감속기(130) 및 제 2 감속기(150)가 단일 하우징 내부에 설치됨으로써 콤팩트한 구조의 회전식 조향 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 웜축(135)과 제 2 샤프트(153)가 서로 직교하도록 교차될 수 있고, 제 2 샤프트(153) 및 회전 부재(170)가 서로 직교하도록 교차되어 고감속비를 가지면서도, 고강도, 고강성 및 저백래시를 갖는 조향 장치를 구현할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 회전식 조향장치를 도시한 사시도이다. 도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 회전식 조향장치의 제2 감속기를 도시한 평면도이다.
도 3을 참고하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 회전식 조향장치(200)는 모터(210), 제1 감속기(230), 제2 감속기(250) 및 회전 부재(270)를 포함할 수 있다. 이를 통해 본 발명의 제 2 실시예에 따른 회전식 조향장치(200)는 조향각의 회전 범위를 넓히고, 고감속비를 구현하며, 저백래시를 구현할 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에서 모터(210)는 구동축(미도시)을 중심으로 회전하여 회전력을 발생시킬 수 있다. 모터(210)는 전원이 인가되면 자력을 발생시키는 스태이터(미도시) 및 스태이터에 의해 발생된 자력으로 회전하는 로터(미도시)를 포함할 수 있다. 모터(210)에는 제1 감속기(230)가 연결되며, 제1 감속기를 통해 모터의 구동력을 제1 차로 제어할 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에서 제1 감속기(230)는 웜 기어일 수 있다. 본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 제 1 감속기(230)는 제1 하우징(231), 웜(미도시)이 형성된 웜축(미도시) 및 웜휠(미도시)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 하우징(231)의 내부에는 웜 및 웜휠이 배치될 수 있다. 본 발명의 제 2 실시예는 제 1 실시예에서 제 1 감속기 및 제 2 감속기가 단일 하우징 내부에 설치된 것과 달리 제 1 감속기와 제 2 감속기가 별개의 하우징을 갖도록 형성된다.
이에 따라, 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 감속기(230)의 제1 하우징(231)의 외부 일측에는 웜축에 구동력을 제공하는 모터(210)가 설치되고, 제1 하우징(231)의 외부 타측에는 제 1 감속기(230)의 제1 샤프트(233)가 제2 감속기(250)와 연결되도록 형성될 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 회전식 조향장치(200)는 제1 감속기(230)를 포함하여 차량 운행조건에 따라 모터(210)의 구동력을 제어하고, 모터의 구동에 의한 웜축의 회전력이 제1 샤프트(233)에 전달될 수 있도록 한다.
한편, 본 발명의 제 2 실시예에서 제1 감속기(230)는 제2 감속기(250)와 연결되어 모터의 구동력을 제2 감속기(250)를 통해 조절함으로써 고감속비를 구현할 수 있고, 고강도, 고강성 및 저백래시를 실현할 수 있다.
보다 상세히, 도 4를 참고하면, 본 발명의 제 2 실시예에서 제2 감속기(250)는 볼 너트 감속기일 수 있다. 볼 너트 감속기는 제2 하우징(251), 제2 샤프트(253) 및 볼 너트(255)를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 제 2 실시예에서 제2 하우징(251)의 내부에는 제2 샤프트(253), 볼 너트(255)및 스토퍼(259)가 배치될 수 있다.
제2 감속기의 제2 샤프트(253)는 제1 감속기(230)와 연결될 수 있다. 이때, 본 발명의 제 2 실시예에서 제1 샤프트(233)와 제2 샤프트(253)는 일체로 형성될 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에서 제2 샤프트(253)는 외주면의 적어도 일부에 나사산(253a)를 갖도록 형성될 수 있다. 이 때, 제2 하우징(251) 내부에는 나사산(253a)과 치합된 볼 너트(255)가 설치되며, 제2 샤프트(253)가 회전함에 따라 볼 너트(255)가 제2 샤프트(253)를 따라 이동가능하게 설치될 수 있다.
볼 너트(255)의 내측에는 도 4에 도시된 바와 같이, 볼 부재(257)가 배치되며, 이에 따라, 볼 너트(255)는 제2 샤프트(253)의 나사산을 따라 원활하게 축방향으로 이동할 수 있도록 형성될 수 있다.
한편, 도 4를 참고하면, 본 발명의 제 2 실시예에서 볼 너트(255)는 외주면의 적어도 일부에 랙 기어(255a)가 형성될 수 있다. 이때, 랙 기어(255a)는 회전 부재(270)의 섹터 기어(271)와 치합되어 섹터 기어(271)가 외주면에 결합된 회전 부재(270)를 소정의 각도로 회전시킬 수 있도록 한다.
이때 본 발명의 제 2 실시예에서 섹터 기어(271)는 도 2에 도시된 바와 같이, 부채꼴 모양의 기어로서 랙 기어(255a)와 치합되어 랙 기어(255a)의 이동에 의해서 섹터 기어(271)가 소정의 각도로 회전할 수 있다.
섹터 기어(271)의 중심축에 회전 부재(270)가 설치된다. 이에 따라, 랙 기어(255a)의 이동에 의하여 섹터 기어(271)의 중심축에 위치된 회전 부재(270)가 회전될 수 있다.
이 때, 본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 회전 부재(270)는 킹핀 부재(273)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 섹터 기어의 회전시 킹핀 부재(273)가 소정의 각도로 회전할 수 있다. 이때 본 발명의 제 2 실시예에서 킹핀 부재가 회전가능한 소정의 각도는 킹핀 부재(273)의 중심축을 중심으로 - 60 도에서 + 90 도일 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 킹핀 부재(273)는 차륜(미도시)과 연결되고 섹터 기어(271)의 회전시 킹핀 부재가 직접 회전됨으로써 차륜의 자유도를 높이고 이를 통해 차륜을 조향하기 위한 조향각의 회전 범위를 넓힐 수 있다.
한편, 본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 하우징(251)의 내부 일측에는 볼 너트(255)의 이동을 기계적으로 구속하여 섹터 기어의 회전을 제한할 수 있도록 스토퍼(259)가 설치될 수 있다. 이때 스토퍼(259)는 볼 너트(255)가 직선 운동할 때 양방향에서 엔드-스톱(End Stop)기능을 구현할 수 있고, 차륜의 최대 조향각에서 회전을 기계적으로 멈출 수 있도록 한다.
본 발명의 제 2 실시예에서 스토퍼(259)는 복수 개로 형성될 수 있다. 복수 개의 스토퍼(259)는 제2 하우징(251)의 내부 측면에서 볼 너트의 양 측부에 한 쌍으로 설치되어 볼 너트(255)의 이동을 기계적으로 제한할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 회전식 조향장치의 제1 변형예를 도시한 사시도이다. 도 6는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 회전식 조향장치의 제2 변형예를 도시한 사시도이다. 이 때, 제 1 변형예는 제1 샤프트(233) 및 제2 샤프트(253)가 동심축 상에 배치된 경우이며, 제 2 변형예는 제1 샤프트(233) 및 제2 샤프트(253)가 동심축 상에 배치되지 않은 경우이다.
도 5 및 도 6를 참고하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 회전식 조향장치(200', 200'')의 변형례는 제 1 샤프트 및 제 2 샤프트를 연결하기 위하여 커플러(290)를 구비할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 회전식 조향장치(200')는 커플러(290)를 포함하여 제1 샤프트(233) 및 제2 샤프트(253)가 동심축 상에 배치된 경우에 제 1 샤프트(233) 및 제 2 샤프트(253)를 서로 연결한다.
이 때, 커플러(290)는 제 1 샤프트(233) 및 제 2 샤프트(253)가 회전할 때 발생되는 충격을 흡수하도록 댐핑 기능을 갖는 댐핑 커플러로 형성될 수 있다. 이와 같은 댐핑 커플러는 제 1 샤프트(233)와 제 2 샤프트(253) 사이에 유격이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예의 다른 예로서 회전식 조향장치(200'')는 제 1 샤프트(233)와 제 2 샤프트(253)가 비동심축으로 배치되는 경우 이와 같이 비동심축으로 배치되는 제 1 샤프트(233) 및 제 2 샤프트(253)를 결합시키기 위하여 커플러(290)를 구비할 수 있다. 이와 같은 커플러로서 비동심축으로 배치되는 두 개의 샤프트를 회전가능하게 서로 연결하기 위한 공지된 다양한 형태의 커플러가 이용될 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 회전식 조향장치는 제1 감속기 및 제2 감속기를 포함하여 고감속비를 구현하고 고강도, 고강성 및 저백래시를 실현할 수 있다.
이 때, 제 1 감속기 및 제 2 감속기는 각각 웜 기어 및 볼 너트 감속기로 구현될 수 있으며, 각각의 감속기가 개별 하우징을 갖도록 형성되어 조향 장치 구성의 배치 자유도를 높일 수 있다.
또한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 회전식 조향장치는 제 2 감속기에 직접 회전 부재, 예를 들어 차량의 킹핀 부재가 결합되도록 형성됨으로써 차량의 좁은 공간에도 설치가 가능하다.
또한, 조향 장치가 킹핀 부재를 직접 회전시킴으로써 차륜의 자유도를 높여서 차륜을 조향하기 위한 조향각의 회전 범위를 넓힐 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 회전식 조향장치는 스토퍼를 포함하여 양방향 엔드-스톱(End Stop)기능의 구현이 용이하고, 차륜의 최대 조향각에서 회전을 기계적으로 멈출 수 있다.
이상에서 본 발명의 여러 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100, 200, 200', 200'' : 회전식 조향장치
110, 210 : 모터 130, 230 : 제1 감속기
132 : 웜휠 133, 233 : 제1 샤프트
135 : 웜축 135a : 웜
150, 250 : 제2 감속기 151 : 단일 하우징
153, 253 : 제2 샤프트 155, 255 : 볼 너트
155a, 255a : 랙 기어 170, 270 : 회전 부재
171, 271 : 섹터 기어 173, 273 : 킹핀 부재
231 : 제1 하우징 251 : 제2 하우징
253a : 나사산 257 : 볼부재
259 : 스토퍼 290 : 커플러

Claims (17)

  1. 구동력을 제공하는 모터;
    상기 모터의 구동축과 연결되어 상기 모터의 구동력을 1차로 제어하는 제1 감속기;
    상기 제1 감속기와 연결되어 상기 모터의 구동력을 2차로 제어하는 제2 감속기; 및
    상기 제2 감속기와 일측이 연결되고, 차륜과 타측이 연결되어 상기 모터의 구동력에 의해 회전되는 상기 차륜의 조향각을 조절하는 회전 부재를 포함하되,
    상기 제1 감속기는,
    상기 모터의 구동력을 전달받고, 외주면에 웜이 형성된 웜축;
    상기 웜과 치합되는 웜휠 및
    상기 웜휠의 회전에 따라 회전하도록 상기 웜휠의 중심에 형성되는 제 1 샤프트를 포함하여,
    상기 모터의 구동에 의한 상기 웜축의 회전력이 상기 제 1 샤프트에 전달될 수 있는, 회전식 조향장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 감속기는
    외주면에 나사산이 형성된 제2 샤프트;
    상기 나사산을 따라 이동 가능하게 형성되고, 외주면에 랙 기어가 형성된 볼 너트 및
    상기 랙 기어와 치합되도록 형성된 섹터 기어를 포함하는 회전식 조향장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 회전 부재는
    상기 섹터 기어의 중심축에 설치되고 차륜과 연결되는 킹핀 부재를 포함하는 회전식 조향장치.
  5. ◈청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제4 항에 있어서,
    상기 섹터 기어는 상기 킹핀 부재의 일 단부측에 형성되는 회전식 조향장치.
  6. ◈청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1 항에 있어서,
    상기 제 1 감속기 및 상기 제 2 감속기는 단일 하우징 내에 설치되는 회전식 조향 장치.
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 제 1 샤프트 및 상기 제 2 샤프트는 단일 샤프트로 형성되는, 회전식 조향 장치.
  8. 제3 항에 있어서,
    상기 웜축 및 상기 제 2 샤프트 그리고 상기 제 2 샤프트 및 상기 회전 부재는 서로 직교하도록 교차되는, 회전식 조향 장치.
  9. 제3 항에 있어서,
    상기 제 1 감속기 및 상기 제 2 감속기는 단일 하우징 내에 설치되고,
    상기 단일 하우징 내에 상기 볼 너트의 이동을 제한하여 상기 섹터 기어의 회전 각도를 제한하기 위한 스토퍼를 포함하는 회전식 조향 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 스토퍼는 상기 볼 너트의 이동 방향 양 측부에 한 쌍으로 형성되는, 회전식 조향 장치.
  11. 제3 항에 있어서,
    상기 제 1 감속기는 상기 제 1 샤프트 및 상기 웜 휠을 보호하기 위한 제 1 하우징을 포함하고,
    상기 제 2 감속기는 상기 제 2 샤프트, 상기 볼 너트 및 상기 섹터 기어를 보호하며 상기 제 1 하우징과 별개로 형성되는 제 2 하우징을 포함하는, 회전식 조향 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제 2 하우징 내부에 상기 볼 너트의 이동을 제한하여 상기 섹터 기어의 회전 각도를 제한하기 위한 스토퍼를 포함하는, 회전식 조향 장치.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 제 1 샤프트 및 상기 제 2 샤프트는 별개의 부재로 이루어지는, 회전식 조향 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 제 1 샤프트 및 상기 제 2 샤프트는 동심축 상으로 배열되는, 회전식 조향 장치.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 제 1 샤프트 및 상기 제 2 샤프트는 비동심축으로 배열되는, 회전식 조향 장치.
  16. 제13 항에 있어서,
    상기 제 1 샤프트 및 상기 제 2 샤프트를 연결하기 위한 커플러를 더 포함하는, 회전식 조향 장치.
  17. 구동력을 제공하는 모터;
    상기 모터의 구동력을 전달받고 외주면에 웜이 형성된 웜축, 상기 웜과 치합되는 웜휠 및 상기 웜휠의 회전에 따라 회전하도록 상기 웜휠의 중심에 형성되는 제 1 샤프트를 포함하여 상기 모터의 구동에 의한 상기 웜축의 회전력이 상기 제 1 샤프트에 전달될 수 있는 제1 감속기;
    상기 제 1 샤프트와 연결되고 외주면에 랙 기어가 형성된 볼 너트 및 상기 랙 기어와 치합되는 섹터 기어를 포함하는 제2 감속기; 및
    상기 섹터 기어의 중심축에 설치되는 킹핀 부재를 포함하는, 회전식 조향장치.
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