KR102651684B1 - 레일 스토어블 전동 컬럼 - Google Patents
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Abstract
스티어링 컬럼 어셈블리 전체를 축방향으로 이동시켜서, 자율 주행 기술 발달의 요구에 따라 운전자의 공간 확보에 따른 스티어링 컬럼의 텔레량 확보와 함께 구조적 강성을 확보할 수 있는 레일 방식의 텔레스코픽 구동 구조를 가지는 레일 스토어블 전동 컬럼이 제공된다.
이를 위해, 본 발명에 따른 레일 스토어블 전동 컬럼은, 차체에 설치되는 레일 베이스와, 상기 레일 베이스에 축방향으로 슬라이드 가능하게 설치되는 스티어링 컬럼과, 상기 스티어링 컬럼을 축방향으로 슬라이드시키는 구동력을 제공하는 구동수단을 포함하고, 상기 레일 베이스의 양측에는 각각 축방향으로 길게 고정 레일이 설치되고, 상기 스티어링 컬럼의 양측에는 각각 상기 고정 레일에 지지되어 상기 구동수단의 구동력에 의해 상기 스티어링 컬럼이 축방향으로 슬라이드될 시 축방향으로 이동되는 이동 레일이 설치되며, 상기 고정 레일 및 상기 이동 레일 사이에는 복수개의 볼을 구비한 슬라이드판이 축방향으로 이동 가능하게 설치된다.
이를 위해, 본 발명에 따른 레일 스토어블 전동 컬럼은, 차체에 설치되는 레일 베이스와, 상기 레일 베이스에 축방향으로 슬라이드 가능하게 설치되는 스티어링 컬럼과, 상기 스티어링 컬럼을 축방향으로 슬라이드시키는 구동력을 제공하는 구동수단을 포함하고, 상기 레일 베이스의 양측에는 각각 축방향으로 길게 고정 레일이 설치되고, 상기 스티어링 컬럼의 양측에는 각각 상기 고정 레일에 지지되어 상기 구동수단의 구동력에 의해 상기 스티어링 컬럼이 축방향으로 슬라이드될 시 축방향으로 이동되는 이동 레일이 설치되며, 상기 고정 레일 및 상기 이동 레일 사이에는 복수개의 볼을 구비한 슬라이드판이 축방향으로 이동 가능하게 설치된다.
Description
본 발명은 레일 스토어블 전동 컬럼에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스티어링 컬럼의 텔레량 증대를 확보하면서 구조적 안정성을 가질 수 있는 레일 스토어블 전동 컬럼에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 조향장치는 자동차의 진행 방향을 운전자의 의지대로 변경하기 위한 장치로서, 자동차의 좌우바퀴를 좌측 또는 우측으로 회전시켜서, 운전자가 원하는 방향으로 자동차를 진행시킬 수 있도록 하는 장치이다.
이러한 조향장치에 있어서 운전자가 스티어링 휠을 조작함으로써 발생한 조향력은 스티어링 샤프트를 통해 하단의 랙-피니언 기구에 전달되고 최종적으로는 양쪽 바퀴의 방향을 변화시키게 된다.
한편, 조향장치에는 텔레스코프(Telescope) 및 틸트(Tilt) 기능이 포함되는데, 이러한 기능을 통해 운전자는 자신의 신장이나 체형에 맞게 상기 스티어링 휠의 돌출 정도 및 기울임 각도를 조절할 수 있게 되어 원활한 조향 조작을 할 수 있다.
또한, 텔레스코프 및 틸트 기능은 초기에는 운전자가 직접 조절 레버를 조작하여 상기 스티어링 휠을 축 방향으로 운동시키거나 힌지축을 중심으로 상기 스티어링 휠을 회전시켜야 하는 수동 조작 방식이었으나 이후에는 모터를 이용한 자동 조작 방식이 개발되었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2018-0112231호(2018.10.12. 공개일)(이하, '종래 기술'이라 함)에는, 상기 모터를 이용한 자동 조작 방식인'자동차용 전동식 스티어링 컬럼 장치'가 개시되어 있다.
상기 종래 기술은, 중공 파이프 형태의 하우징과, 상기 하우징의 내경부에 삽입되는 텔레스코픽용 파이프와, 상기 텔레스코픽용 파이프에 삽입되는 스티어링 샤프트를 포함하여 구성된다. 상기 스티어링 샤프트에는 스티어링 휠이 연결되고, 상기 텔레스코픽용 파이프는 상기 하우징에 설치된 구동장치에 의해 축방향으로 이동되어서 상기 텔레스코프 기능을 수행하게 된다.
한편, 최근 자율주행의 차량 개발의 급격한 발전에 따라 자율주행 모드에서 운전자의 공간 확보가 화두로 떠오르고 있다. 그런데, 상기 종래 기술은 상기 텔레스코픽용 파이프가 축방향으로 이동되는 것에 의해서만 상기 텔레스코프 기능을 수행하기 때문에, 텔레량이 적어서 상기 운전자의 공간 확보가 어려운 문제점이 있었다.
본 발명이 해결하려는 과제는, 스티어링 컬럼 어셈블리 전체를 축방향으로 이동시켜서, 자율 주행 기술 발달의 요구에 따라 운전자의 공간 확보에 따른 스티어링 컬럼의 텔레량 확보와 함께 구조적 강성을 확보할 수 있는 레일 방식의 텔레스코픽 구동 구조를 가지는 레일 스토어블 전동 컬럼을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 레일 스토어블 전동 컬럼은, 레일 베이스, 스티어링 컬럼 및 구동수단으로 구성된다. 상기 레일 베이스는 차체에 설치된다. 상기 스티어링 컬럼은 상기 레일 베이스에 축방향으로 슬라이드 가능하게 설치된다. 상기 구동수단은 상기 스티어링 컬럼을 축방향으로 슬라이드시키는 구동력을 제공한다. 상기 레일 베이스의 양측에는 각각 축방향으로 길게 고정 레일이 설치된다. 상기 스티어링 컬럼의 양측에는 각각 이동 레일이 설치된다. 상기 이동 레일은 상기 고정 레일에 지지되어 상기 구동수단의 구동력에 의해 상기 스티어링 컬럼이 축방향으로 슬라이드될 시 축방향으로 이동된다. 상기 고정 레일 및 상기 이동 레일 사이에는 복수개의 볼을 구비한 슬라이드판이 축방향으로 이동 가능하게 설치된다.
상기 슬라이드판은 상기 이동 레일보다 축방향의 길이가 길게 형성될 수 있다. 상기 슬라이드판은 상기 고정 레일보다 축방향의 길이가 짧게 형성될 수 있다.
상기 슬라이드판은 제1 곡면부, 제2 경사면부 및 제2 경사면부로 구성될 수 있다. 상기 제1 곡면부는 외측으로 볼록하게 형성될 수 있다. 상기 제1 경사면부는 상기 제1 곡면부의 일단에서 내측으로 연장될 수 있다. 상기 제1 경사면부에는 제1 볼 리테이너가 축방향으로 길게 설치될 수 있다. 상기 제2 경사면부는 상기 제1 곡면부의 타단에서 내측으로 연장될 수 있다. 상기 제2 경사면부에는 제2 볼 리테이너가 축방향으로 길게 설치될 수 있다. 상기 복수개의 볼은 복수개의 제1 볼 및 복수개의 제2 볼로 구성될 수 있다. 상기 복수개의 제1 볼은 상기 제1 볼 리테이너에 축방향으로 서로 이격되어 구비될 수 있다. 상기 복수개의 제2 볼은 상기 제2 볼 리테이너에 축방향으로 서로 이격되어 구비될 수 있다.
상기 고정 레일은 제2 곡면부, 제3 경사면부 및 제4 경사면부로 구성될 수 있다. 상기 제2 곡면부는 상기 제1 곡면부와 대응할 수 있다. 상기 제3 경사면부는 상기 제1 경사면부와 대응할 수 있다. 상기 제4 경사면부는 상기 제2 경사면부와 대응할 수 있다. 상기 이동 레일은 제3 곡면부, 제5 경사면부 및 제6 경사면부로 구성될 수 있다. 상기 제3 곡면부는 상기 제1 곡면부와 대응할 수 있다. 상기 제5 경사면부는 상기 제1 경사면부와 대응할 수 있다. 상기 제6 경사면부는 상기 제2 경사면부와 대응할 수 있다. 상기 제3 경사면부에는 상기 복수개의 제1 볼의 일측이 삽입되는 제1 그루브가 축방향으로 길게 형성될 수 있다. 상기 제4 경사면부에는 상기 복수개의 제2 볼의 일측이 삽입되는 제2 그루브가 축방향으로 길게 형성될 수 있다. 상기 제5 경사면부에는 상기 복수개의 제1 볼의 타측이 삽입되는 제3 그루브가 축방향으로 길게 형성될 수 있다. 상기 제6 경사면부에는 상기 복수개의 제2 볼의 타측이 삽입되는 제4 그루브가 축방향으로 길게 형성될 수 있다.
상기 레일 베이스에는 양측의 상기 고정 레일 사이에 축방향으로 길게 가이드홀이 형성될 수 있다. 상기 스티어링 컬럼에는 양측의 상기 이동 레일 사이에 가이더가 돌출 형성될 수 있다. 상기 가이더는 상기 가이드홀을 관통하여 축방향으로 슬라이드 가능할 수 있다. 상기 가이더의 끝단에는 축방향과 직교되는 방향으로 돌출 배치되어 상기 레일 베이스에 지지되는 볼베어링이 설치될 수 있다.
상기 구동수단은 기어박스, 구동모터 및 스크류 바로 구성될 수 있다. 상기 기어박스는 상기 스티어링 컬럼에 설치될 수 있다. 상기 기어박스의 내부에는 웜기어 및 웜휠기어가 회전가능하게 배치될 수 있다. 상기 웜휠기어의 외주면은 상기 웜기어에 치합될 수 있다. 상기 구동모터는 상기 기어박스에 설치될 수 있다. 상기 구동모터의 회전축에는 상기 웜기어가 결합될 수 있다. 상기 스크류 바는 상기 레일 베이스에 축방향으로 길게 설치될 수 있다. 상기 스크류 바는 상기 웜휠기어 및 상기 기어박스를 관통할 수 있다. 상기 스크류 바의 외주면에는 상기 웜휠기어의 내주면에 형성된 나사산과 맞물리는 나사산이 형성될 수 있다. 상기 구동모터의 구동 시, 상기 웜휠기어는 회전되면서 상기 기어박스와 함께 상기 스크류 바의 길이를 따라 이동되어, 상기 스티어링 컬럼은 축방향으로 슬라이드될 수 있다.
상기 구동모터의 회전축과, 상기 스크류 바는, 서로 직교되게 배치될 수 있다.
상기 기어박스는 상기 레일 베이스의 양측에 각각 설치된 상기 고정 레일 중 어느 하나에 가깝게 배치될 수 있다. 상기 구동모터는 상기 레일 베이스의 양측에 각각 설치된 상기 고정 레일 중 다른 하나에 가깝게 배치될 수 있다.
상기 스크류 바의 일단은 상기 레일 베이스에 힌지 결합될 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 레일 스토어블 전동 컬럼은, 스티어링 컬럼 어셈블리 전체를 축방향으로 이동시켜서 텔레량을 확보할 수 있고, 레일 방식의 구동 메커니즘과 체결 구조를 가지기 때문에 강성에 매우 우수한 이점이 있으며, 조립 구조를 간소화시키고 이에 따른 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 레일 스토어블 전동 컬럼의 텔레 아웃 상태를 나타내는 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 레일 스토어블 전동 컬럼의 텔레 인 상태를 나타내는 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 레일 스토어블 전동 컬럼의 정면도,
도 4는 도 1에서 레일 베이스를 제외하고 나타내는 사시도,
도 5는 도 4에 도시된 구동수단을 나타내는 분해 사시도,
도 6은 도 5에 도시된 기어박스 내부구조를 나타내는 사시도,
도 7은 도 3에 도시된 고정 레일, 이동 레일 및 슬라이드판을 나타내는 사시도,
도 8은 도 3에 도시된 고정 레일, 이동 레일 및 슬라이드판을 나타내는 종단면도,
도 9는 본 발명의 실시예에 의한 레일 스토어블 전동 컬럼의 텔레 아웃 상태에서 텔레 인 상태로 변할 때, 이동 레일 및 슬라이드판의 동작을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 레일 스토어블 전동 컬럼의 텔레 인 상태를 나타내는 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 레일 스토어블 전동 컬럼의 정면도,
도 4는 도 1에서 레일 베이스를 제외하고 나타내는 사시도,
도 5는 도 4에 도시된 구동수단을 나타내는 분해 사시도,
도 6은 도 5에 도시된 기어박스 내부구조를 나타내는 사시도,
도 7은 도 3에 도시된 고정 레일, 이동 레일 및 슬라이드판을 나타내는 사시도,
도 8은 도 3에 도시된 고정 레일, 이동 레일 및 슬라이드판을 나타내는 종단면도,
도 9는 본 발명의 실시예에 의한 레일 스토어블 전동 컬럼의 텔레 아웃 상태에서 텔레 인 상태로 변할 때, 이동 레일 및 슬라이드판의 동작을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 레일 스토어블 전동 컬럼을 도면들을 참고하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 레일 스토어블 전동 컬럼의 텔레 아웃 상태를 나타내는 사시도, 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 레일 스토어블 전동 컬럼의 텔레 인 상태를 나타내는 사시도이다. 여기서, 텔레 아웃(Tele Out)은 레일 스토어블 전동 컬럼(1) 전체의 축방향의 길이가 길어지는 것을 의미할 수 있고, 텔레 인(Tele In)은 레일 스토어블 전동 컬럼(1) 전체의 축방향의 길이가 짧아지는 것을 의미할 수 있다. 이하 설명에서 텔레(Tele)의 의미는 축방향의 이동을 의미할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 레일 스토어블 전동 컬럼(1)은, 레일 베이스(100) 및 스티어링 컬럼 어셈블리(200)를 포함할 수 있다.
레일 스토어블 전동 컬럼(1)은 스티어링 컬럼 어셈블리(200) 전체를 레일 베이스(100)에 축방향으로 슬라이드시켜서 텔레(Tele)량을 확보할 수 있다.
레일 베이스(100)는 플레이트 형상의 금속 부재로써 차체에 고정 설치될 수 있고, 스티어링 컬럼 어셈블리(200)는 레일 베이스(100)의 하측에 배치될 수 있다. 스티어링 컬럼 어셈블리(200)는 레일 베이스(100)에 축방향으로 슬라이드 가능하게 설치될 수 있다. 전동 컬럼(1)은 스티어링 컬럼 어셈블리(200)가 레일 베이스(100)에 대해 축방향으로 슬라이드되는 것에 의해 텔레 아웃 또는 텔레 인 될 수 있다.
물론, 스티어링 컬럼 어셈블리(200)는 그 자체에 텔레 아웃 및 텔레 인 기능을 수행할 수 있는 구성을 포함할 수 있다. 구체적으로, 스티어링 컬럼 어셈블리(200)는 스티어링 샤프트(210), 스티어링 하우징(220) 및 스티어링 컬럼(230)을 포함할 수 있다.
스티어링 컬럼 어셈블리(200)의 구성에 대해 보다 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
스티어링 샤프트(210)의 일단부에는 운전자가 자동차의 진행방향을 조향하기 위해 손으로 잡는 구성인 스티어링 휠(미도시)이 설치될 수 있다.
스티어링 하우징(220)은 스티어링 샤프트(210)의 타단부가 삽입되는 원통형으로 형성될 수 있다. 스티어링 하우징(220)은 이너 튜브(221)와 아우터 튜브(222)를 포함할 수 있다. 스티어링 샤프트(210)의 타단부는 이너 튜브(221)의 내부로 삽입되어 이너 튜브(221)의 일단부를 통해 이너 튜브(221)의 외부로 돌출 배치될 수 있다. 이너 튜브(221)의 타단부는 아우터 튜브(222)의 내부로 삽입될 수 있고, 아우터 튜브(222)의 일단부를 통해 아우터 튜브(222)의 외부로 돌출 배치될 수 있다.
스티어링 샤프트(210)는 이너 튜브(221)에 축방향으로 이동되지 않게 락킹될 수 있다. 스티어링 샤프트(210)는 볼베어링을 통해 이너 튜브(221)에 원주방향으로 회전 가능하게 결합될 수 있다.
이너 튜브(221)는 아우터 튜브(222)에 축방향 이동되지 않고 원주방향으로도 회전되지 않게 락킹될 수 있다. 자동차의 충돌 사고 시에 스티어링 컬럼 어셈블리(200)에 가해지는 충돌력에 의해 이너 튜브(221)는 아우터 튜브(222)에 대해 락킹이 해제되면서 아우터 튜브(222)의 내부로 삽입되어 운전자의 상해를 방지할 수 있다.
아우터 튜브(222)는 스티어링 컬럼(230)에 설치될 수 있다. 아우터 튜브(222)는 스티어링 컬럼(230)에 축방향으로 슬라이드 가능하게 설치될 수도 있다.
스티어링 컬럼(230)은 스티어링 컬럼 어셈블리(200)의 하중을 지지할 수 있다. 즉, 스티어링 컬럼 어셈블리(200)는 스티어링 샤프트(210), 스티어링 하우징(220) 및 스티어링 컬럼(230)을 포함하여 구성되는데, 스티어링 컬럼(230)을 제외한 스티어링 컬럼(230)을 제외한 스티어링 컬럼 어셈블리(200)의 하중을 스티어링 컬럼(230)이 지지할 수 있다.
스티어링 컬럼(230)은 레일 베이스(100)에 축방향으로 슬라이드 가능하게 설치될 수 있다. 레일 베이스(100)에는 양측의 고정 레일(110) 사이에 축방향으로 길게 가이드홀(130)이 형성될 수 있다. 가이드홀(130)은 양측의 고정 레일(110) 사이의 중앙에 형성될 수 있다.
스티어링 컬럼(230)에는 양측의 이동 레일(250) 사이에 가이더(233)가 돌출 형성될 수 있다. 가이더(233)는 스티어링 컬럼(230) 중 레일 베이스(100)를 향하는 면에 돌출 형성될 수 있다. 가이더(233)는 양측의 이동 레일(250) 사이의 중앙에 형성될 수 있다. 가이더(233)는 레일 베이스(100)에 형성된 가이드홀(130)을 관통하여 축방향으로 슬라이드 가능할 수 있다. 가이더(233)의 끝단에는 축방향과 직교되는 방향으로 돌출 배치되어 레일 베이스(100)에 지지되는 볼베어링(235)이 설치될 수 있다.
볼베어링(235)은 내륜 및 외륜 사이에 복수개의 볼이 구비되어, 상기 외륜이 회전이 상기 내륜에 대해 회전 가능한 통상의 볼베어링 구조로 형성될 수 있다. 볼베어링(235)의 내륜은 가이더(233)의 끝단에 볼트를 통해 고정 설치될 수 있고, 볼베어링(235)의 외륜은 레일 베이스(100)의 표면에 접촉 배치되어, 스티어링 컬럼(230)이 구동수단(300)의 구동력에 의해 축방향으로 슬라이드될 시 레일 베이스(100)의 표면에 지지된 채로 회전되면서 축방향으로 이동될 수 있다.
스티어링 컬럼(230)은, 가이더(233)에 의해 축방향과 직교되는 방향인 수평방향으로 하중이 지지될 수 있고, 가이더(233)에 설치된 볼베어링(235)에 의해 축방향과 직교되는 방향인 수직방향으로 하중이 지지될 수 있다.
틸트구동유닛(240)은, 스티어링 컬럼(230)에 고정 설치된 기어박스(241)와, 기어박스(241)에 고정 설치된 모터(242)와, 기어박스(241)에 원주방향으로 회전 가능하게 설치된 스크류 바(243)와, 아우터 튜브(222)에 고정 설치된 너트 설치 브라켓(244)과, 너트 설치 브라켓(244)에 설치된 너트부재(245)를 포함하여 구성된다.
모터(242)의 회전축은 스크류 바(243)과 동일한 방향인 축방향으로 배치될 수 있다. 너트부재(245)는 내주면에 나사산이 형성될 수 있고, 너트부재(245)의 내주면에 형성된 나사산은 스크류 바(243)의 외주면에 형성된 나사산과 맞물릴 수 있다. 기어박스(241)의 내부에는 웜기어 및 웜휠기어가 회전 가능하게 배치될 수 있다. 여기서, 상기 웜기어는 모터(242)의 회전축에 결합될 수 있고, 상기 웜휠기어는 상기 웜기어와 치합될 수 있다. 또한, 상기 웜휠기어의 중심에는 스크류 바(243)이 결합될 수 있다. 따라서, 모터(242)가 구동될 시 스크류 바(243)가 원주방향으로 회전될 수 있고, 이에 따라 너트부재(245)가 스크류 바(243)의 길이방향인 축방향으로 이동되는 것에 의해 스티어링 컬럼 어셈블리(200) 자체는 틸트 기능을 수행할 수 있다.
이하, 구동수단(300)의 구동력에 의한 스티어링 컬럼 어셈블리(200) 전체의 텔레 기능을 위한 구성에 대해 도 3 내지 도 8을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 레일 스토어블 전동 컬럼의 정면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 레일 베이스(100)의 양측에는 각각 축방향으로 길게 고정 레일(110)이 설치될 수 있다. 고정 레일(110)은 레일 베이스(100)에 복수개의 볼트를 통해 체결되어, 레일 베이스(100)의 양측에 각각 축방향으로 길게 고정 배치될 수 있다. 고정 레일(110)은 복수번 절곡된 판형으로 형성될 수 있고, 스티어링 컬럼(230)의 측면을 향하는 면이 개구될 수 있다.
스티어링 컬럼(230)의 양측에는 각각 이동 레일(250)이 설치될 수 있다. 이동 레일(230)은 고정 레일(110)에 지지되어 구동수단(300)의 구동력에 의해 스티어링 컬럼(230)이 축방향으로 슬라이드될 시 축방향으로 이동될 수 있다.
스티어링 컬럼(230)이 구동수단(300)의 구동력에 의해 축방향으로 슬라이드 이동될 시, 이동 레일(250)이 고정 레일(110)을 따라 축방향으로 이동되기 때문에, 전동 컬럼(1)의 텔레 조작 시 소음을 저감시킬 수 있고, 전동 컬럼(1)의 조립 강성을 향상시키고 안정적인 텔레량을 제어할 수 있다.
도 4는 도 1에서 레일 베이스를 제외하고 나타내는 사시도, 도 5는 도 4에 도시된 구동수단을 나타내는 분해 사시도, 도 6은 도 5에 도시된 기어박스 내부구조를 나타내는 사시도이다.
도 1 및 도 2와, 도 4 내지 도 6을 참조하면, 구동수단(300)은 스티어링 컬럼(230)을 축방향으로 슬라이드시키는 구동력을 제공할 수 있다. 즉, 구동수단(300)의 구동력에 의해, 전동 컬럼(1)은 도 1에 도시된 바와 같이 텔레 아웃 상태가 되거나 도 2에 도시된 바와 같이 텔레 인 상태가 될 수 있다.
구동수단(300)은 기어박스(310), 구동모터(320) 및 스크류 바(330)로 구성될 수 있다. 기어박스(310) 및 구동모터(320)는 스티어링 컬럼(230) 중 레일 베이스(100)를 향하는 면에 배치될 수 있다. 기어박스(310)는 스티어링 컬럼(310)에 설치될 수 있고, 구동모터(320)는 기어박스(310)에 설치될 수 있다. 스크류 바(330)는 레일 베이스(100)에 축방향으로 길게 설치될 수 있다. 구동모터(320)의 회전축(321)과 스크류 바(330)는 서로 직교되게 배치될 수 있다. 즉, 구동모터(320)의 회전축(321)은 축방향과 직교되는 방향으로 길게 배치될 수 있다.
기어박스(310)는 스티어링 컬럼(230)에 복수개의 볼트를 통해 체결될 수 있다. 기어박스(310)는 박스 베이스(311) 및 박스 커버(312)를 포함할 수 있다. 박스 베이스(311)는 기어박스(310)의 하부를 형성할 수 있고, 박스 커버(312)는 기어박스(310)의 상부를 형성할 수 있다. 박스 베이스(311)는 복수개의 볼트를 통해 체결될 수 있고, 박스 커버(312)는 박스 베이스(311)에 복수개의 볼트를 통해 체결될 수 있다. 박스 베이스(311) 및 박스 커버(312)는 서로 결합되어 내부에 공간을 형성할 수 있다.
기어박스(310)의 내부에는 웜기어(313) 및 웜휠기어(314)가 회전 가능하게 배치될 수 있다. 웜기어(313) 및 윔휠기어(314)는 서로 치합될 수 있다. 웜휠기어(314)의 외주면은 웜기어(313)이 외주면에 치합될 수 있다.
구동모터(320)는 복수개의 볼트를 통해 기어박스(310)에 체결될 수 있다. 구동모터(320)의 회전축(321)에는 웜기어(313)가 결합될 수 있다. 따라서, 구동모터(320)가 구동되어 구동모터(320)의 회전축(321)이 회전되면, 웜기어(313) 및 웜휠기어(314)가 회전될 수 있다.
스크류 바(330)는 원형 단면을 가지고 축방향으로 곧게 형성된 직선 바로 형성될 수 있다. 스크류 바(330)는 웜휠기어(314) 및 기어박스(310)를 관통할 수 있다. 웜휠기어(314)의 중심과 기어박스(310)의 박스 커버(312) 각각에는 스크류 바(330)가 관통하는 홀이 형성될 수 있다. 스크류 바(330)의 외주면에는 스크류 바(330)는 웜휠기어(314)의 내주면에 형성된 나사산과 맞물리는 나사산이 형성될 수 있다. 따라서, 구동모터(320)의 구동 시, 웜휠기어(314)는 회전되면서 기어박스(310)와 함께 스크류 바(330)의 길이를 따라 이동되기 때문에, 스티어링 컬럼(230)은 축방향으로 슬라이드될 수 있고, 이동 레일(250)은 고정 레일(110)에 지지된 채로 축방향으로 이동될 수 있다.
구동모터(320)의 구동력에 의해 기어박스(310)가 스크류 바(330)의 길이를 따라 이동될 수 있도록, 레일 베이스(100)에는 스크류 바(330)가 설치되는 부분에 기어박스(310)가 이동될 수 있는 공간이 형성되는 것이 바람직하다.
기어박스(310) 및 웜휠기어(314)가 스크류 바(330)의 외주면을 감싼 채로 이동되기 때문에, 스티어링 컬럼(230)은 축방향과 직교되는 모든 방향으로의 흔들림이 발생되지 않는다. 따라서, 양측의 이동 레일(250)이 양측의 고정 레일(110)의 길이를 따라 원활하게 이동되어 소음이 발생되지 않을 수 있다.
기어박스(310)는 레일 베이스(100)의 양측에 각각 설치된 고정 레일(110) 중 어느 하나에 가깝게 배치될 수 있고, 구동모터(320)는 레일 베이스(100)의 양측에 각각 설치된 고정 레일(110) 중 다른 하나에 가깝게 배치될 수 있다.
구체적으로, 기어박스(310)는 양측의 이동 레일(250) 중 어느 하나와 가이더(233)사이에 배치될 수 있고, 구동모터(320)는 양측의 이동 레일(250) 중 다른 하나와 가이더(233) 사이에 배치될 수 있다.
따라서, 기어박스(310)의 하중과 구동모터(320)의 하중이 스티어링 컬럼(230)의 양측에 설치된 이동 레일(250)에 고르게 분산될 수 있고, 양측의 이동 레일(250)이 양측의 고정 레일(110)의 길이를 따라 원활하게 이동되어 소음이 발생되지 않을 수 있다.
스크류 바(330)의 일단은 레일 베이스(100)에 힌지 결합될 수 있다. 구체적으로, 스크류 바(330)의 일단에는 힌지돌기(331)가 양측에 돌출 형성될 수 있고, 각각의 힌지돌기(331)의 외주면에는 부시(332)가 설치될 수 있다. 각각의 부시(332)는 통형으로 형성되어 각각의 힌지돌기(331)는 각각의 부시(332)로 삽입될 수 있다. 각각의 부시(332)는 한 쌍의 부시 브라켓(333)에 회전 가능하게 삽입 배치될 수 있고, 각각의 부시 브라켓(333)은 볼트를 통해 레일 베이스(100)에 고정 설치될 수 있다.
이와 같이, 스크류 바(330)의 일단이 레일 베이스(100)에 힌지 결합되기 때문에, 구동모터(320)의 구동력에 의해, 기어박스(310) 및 웜휠기어(314)가 스크류 바(330)의 길이를 따라 이동될 시, 스크류 바(330)는 각각의 힌지돌기(331)를 회전 중심으로 약간 회전되므로, 기어박스(310) 및 웜휠기어(314)가 원활하게 이동될 수 있으며 소음이 발생되지 않을 수 있다.
여기서, 각각의 부시(332)는 각각의 힌지돌기(331)가 각각의 부시 브라켓(333)에 직접 마찰되는 것을 방지하여, 스크류 바(330)가 각각의 힌지돌기(331)를 회전 중심으로 약간 회전될 때, 스크류 바(330)의 회전을 원활하게 하고 소음을 방지할 수 있다.
도 7은 도 3에 도시된 고정 레일, 이동 레일 및 슬라이드판을 나타내는 사시도, 도 8은 도 3에 도시된 고정 레일, 이동 레일 및 슬라이드판을 나타내는 종단면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 고정 레일(110) 및 이동 레일(250) 사이에는 복수개의 볼(B1, B2)을 구비한 슬라이드판(260)이 축방향으로 이동 가능하게 설치될 수 있다.
슬라이드판(260)은 이동 레일(250)이 축방향으로 슬라이될 시, 이동 레일(250)이 고정 레일(110)과 마찰되는 마찰력을 저감시켜서, 이동 레일(250)의 축방향 이동을 원활하게 하고 소음을 방지할 수 있다.
슬라이드판(260)은 이동 레일(250)이 축방향으로 소정구간 이동된 상태일 때 이동 레일(250)과 함께 축방향으로 슬라이드 될 수 있다. 이를 위해, 슬라이드판(260)은 이동 레일(250)보다 축방향의 길이가 길게 형성될 수 있고, 고정 레일(110)보다 축방향의 길이가 짧게 형성될 수 있다. 이동 레일(250)이 축방향으로 슬라이드 될 시 슬라이드판(260)의 이동은 도 9를 참조하여 추후에 설명하기로 한다.
슬라이드판(260)은 제1 곡면부(261), 제1 경사면부(262) 및 제2 경사면부(263)를 포함할 수 있다.
제1 곡면부(261)는 외측으로 볼록하게 형성될 수 있다. 제1 경사면부(262)는 제1 곡면부(261)의 상단에서 내측으로 연장될 수 있다. 제1 경사면부(262)에는 제1 볼 리테이너(R1)가 축방향으로 길게 설치될 수 있다. 제2 경사면부(263)는 제1 곡면부(261)의 하단에서 내측으로 연장될 수 있다. 제2 경사면부(263)에는 제2 볼 리테이너(R2)가 축방향으로 길게 설치될 수 있다. 제1 경사면부(262)의 상단부는 외측으로 절곡되어, 이동 레일(250)의 경사진 상면과, 이동 레일(250)의 상기 경사진 상면과 대향하는 고정 레일(110)의 경사진 면 사이에 배치될 수 있다.
복수개의 볼(B1, B2)은 복수개의 제1 볼(B1) 및 복수개의 제2 볼(B2)를 포함할 수 있다. 복수개의 제1 볼(B1)은 제1 볼 리테이너(R1)에 축방향으로 서로 이격되어 구비될 수 있다. 복수개의 제2 볼(B2)은 제2 볼 리테이너(R2)에 축방향으로 서로 이격되어 구비될 수 있다.
고정 레일(110)은 제2 곡면부(111), 제3 경사면부(112) 및 제4 경사면부(113)를 포함할 수 있다.
제2 곡면부(111)는 제1 곡면부(261)와 대응할 수 있다. 제3 경사면부(112)는 제1 경사면부(262)와 대응할 수 있다. 제4 경사면부(113)는 제2 경사면부(263)와 대응할 수 있다.
이동 레일(250)은 제3 곡면부(251), 제5 경사면부(252) 및 제6 경사면부(253)로 구성될 수 있다. 제3 곡면부(251)는 제1 곡면부(261)와 대응할 수 있다. 제5 경사면부(252)는 제1 경사면부(262)와 대응할 수 있다. 제6 경사면부(253)는 제2 경사면부(263)와 대응할 수 있다.
제3 경사면부(112)에는 복수개의 제1 볼(B1)의 일측이 삽입되는 제1 그루브(114)가 축방향으로 길게 형성될 수 있다. 제4 경사면부(113)에는 복수개의 제2 볼(B2)의 일측이 삽입되는 제2 그루브(115)가 축방향으로 길게 형성될 수 있다.
제5 경사면부(252)에는 복수개의 제1 볼(B1)의 타측이 삽입되는 제3 그루브(254)가 축방향으로 길게 형성될 수 있다. 제6 경사면부(253)에는 복수개의 제2 볼(B2)의 타측이 삽입되는 제4 그루브(255)가 축방향으로 길게 형성될 수 있다.
복수개의 제1 볼(B1)은 제1 그루브(114) 및 제3 그루브(254)에 삽입될 수 있고, 복수개의 제2 볼(B2)은 제2 그루브(115) 및 제4 그루브(255)에 삽입될 수 있다. 이동 레일(250) 및 슬라이드판(260)이 축방향으로 슬라이드 될 시, 복수개의 제1 볼(B1)은 제1 그루브(114) 및 제3 그루브(254)에서 구름운동할 수 있고, 복수개의 제2 볼(B2)은 제2 그루브(115) 및 제4 그루브(255)에서 구름운동할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 의한 레일 스토어블 전동 컬럼의 텔레 아웃 상태에서 텔레 인 상태로 변할 때, 이동 레일 및 슬라이드판의 동작을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2와, 도 9를 참조하면, 스티어링 컬럼 어셈블리(200)가 도 1에 도시된 바와 같이 텔레 아웃 상태일 때, 도 9의 (a)도에 도시된 바와 같이 이동 레일(250) 및 슬라이드판(260)은 고정 레일(110)의 축방향 일단에 위치할 수 있다.
또한, 스티어링 컬럼 어셈블리(200)가 도 2에 도시된 바와 같이 텔레 인 상태일 때, 도 9의 (c)도에 도시된 바와 같이 이동 레일(250) 및 슬라이드판(260)은 고정 레일(110)의 축방향 타단에 위치할 수 있다.
또한, 스티어링 컬럼 어셈블리(200)가 도 1에 도시된 바와 같은 텔레 아웃 상태에서 도 2에 도시된 바와 같은 텔레 인 상태로 되기 위해, 도 9의 (b)도에 도시된 바와 같이 이동 레일(250)이 고정 레일(110)의 축방향 길이의 절반 위치만큼 축방향으로 슬라이드된 상태일 때, 슬라이드판(260)도 고정 레일(110)의 축방향 길이의 절반 위치만큼 축방향으로 슬라이드될 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 레일 스토어블 전동 컬럼(1)은, 스티어링 컬럼 어셈블리(200) 전체를 축방향으로 이동시켜서 텔레량을 확보할 수 있고, 레일 방식의 구동 메커니즘과 체결 구조를 가지기 때문에 강성에 매우 우수한 이점이 있으며, 조립 구조를 간소화시키고 이에 따른 생산성을 높일 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1 : 레일 스토어블 전동 컬럼 100 : 레일 베이스
110 : 고정 레일 111 : 제2 곡면부
112 : 제3 경사면부 113 : 제4 경사면부
114 : 제1 그루브 115 : 제2 그루브
130 : 가이드홀 230 : 스티어링 컬럼
233 : 가이더 235 : 볼베어링
250 : 이동 레일 251 : 제3 곡면부
252 : 제5 경사면부 253 : 제6 경사면부
254 : 제3 그루브 255 : 제4 그루브
260 : 슬라이드판 261 : 제1 곡면부
262 : 제1 경사면부 263 : 제2 경사면부
300 : 구동수단 310 : 기어박스
313 : 웜기어 314 : 웜휠기어
320 : 구동모터 321 : 구동모터의 회전축
330 : 스크류 바 B1 : 제1 볼
B2 : 제2 볼 R1 : 제1 볼 리테이너
R2 : 제2 볼 리테이너
110 : 고정 레일 111 : 제2 곡면부
112 : 제3 경사면부 113 : 제4 경사면부
114 : 제1 그루브 115 : 제2 그루브
130 : 가이드홀 230 : 스티어링 컬럼
233 : 가이더 235 : 볼베어링
250 : 이동 레일 251 : 제3 곡면부
252 : 제5 경사면부 253 : 제6 경사면부
254 : 제3 그루브 255 : 제4 그루브
260 : 슬라이드판 261 : 제1 곡면부
262 : 제1 경사면부 263 : 제2 경사면부
300 : 구동수단 310 : 기어박스
313 : 웜기어 314 : 웜휠기어
320 : 구동모터 321 : 구동모터의 회전축
330 : 스크류 바 B1 : 제1 볼
B2 : 제2 볼 R1 : 제1 볼 리테이너
R2 : 제2 볼 리테이너
Claims (9)
- 차체에 설치되는 레일 베이스;
상기 레일 베이스에 축방향으로 슬라이드 가능하게 설치되는 스티어링 컬럼;
상기 스티어링 컬럼에 설치되는 아우터 튜브;
스티어링 휠이 일단부에 설치되는 스티어링 샤프트;
상기 스티어링 샤프트의 타단부가 내부로 삽입되어 일단부를 통해 외부로 돌출 배치되고, 타단부는 상기 아우터 튜브의 내부로 삽입되어 상기 아우터 튜브의 일단부를 통해 상기 아우터 튜브의 외부로 돌출 배치되는 이너 튜브; 및
상기 스티어링 컬럼을 축방향으로 슬라이드시키는 구동력을 제공하는 구동수단;을 포함하고,
상기 레일 베이스의 양측에는 각각 축방향으로 길게 고정 레일이 설치되고,
상기 스티어링 컬럼의 양측에는 각각 상기 고정 레일에 지지되어, 상기 구동수단의 구동력에 의해 상기 스티어링 컬럼이 축방향으로 슬라이드될 시 축방향으로 이동되는 이동 레일이 설치되며,
상기 고정 레일 및 상기 이동 레일 사이에는 복수개의 볼을 구비한 슬라이드판이 축방향으로 이동 가능하게 설치되고,
상기 레일 베이스에는 양측의 상기 고정 레일 사이에 축방향으로 길게 가이드홀이 형성되고,
상기 스티어링 컬럼에는, 양측의 상기 이동 레일 사이에 상기 가이드홀을 관통하여 축방향으로 슬라이드 가능한 가이더가 돌출 형성되고, 상기 가이더의 끝단에는 축방향과 직교되는 방향으로 돌출 배치되어 상기 레일 베이스에 지지되는 볼베어링이 설치되며,
상기 슬라이드판은,
외측으로 볼록하게 형성된 제1 곡면부와,
상기 제1 곡면부의 상단에서 내측으로 연장되고, 제1 볼 리테이너가 축방향으로 길게 설치되는 제1 경사면부와,
상기 제1 곡면부의 하단에서 내측으로 연장되고, 제2 볼 리테이너가 축방향으로 길게 설치되는 제2 경사면부를 포함하고,
상기 복수개의 볼은,
상기 제1 볼 리테이너에 축방향으로 서로 이격되어 구비된 복수개의 제1 볼과,
상기 제2 볼 리테이너에 축방향으로 서로 이격되어 구비된 복수개의 제2 볼을 포함하며,
상기 제1 경사면부의 상단부는 외측으로 절곡되어, 상기 이동 레일의 경사진 상면과, 상기 이동 레일의 상기 경사진 상면과 대향하는 상기 고정 레일의 경사진 면 사이에 배치되는 레일 스토어블 전동 컬럼. - 청구항 1에 있어서,
상기 슬라이드판은, 상기 이동 레일보다 축방향의 길이가 길게 형성되고, 상기 고정 레일보다 축방향의 길이가 짧게 형성되는 레일 스토어블 전동 컬럼. - 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 고정 레일은,
상기 제1 곡면부와 대응하는 제2 곡면부와,
상기 제1 경사면부와 대응하는 제3 경사면부와,
상기 제2 경사면부와 대응하는 제4 경사면부를 포함하고,
상기 이동 레일은,
상기 제1 곡면부와 대응하는 제3 곡면부와,
상기 제1 경사면부와 대응하는 제5 경사면부와,
상기 제2 경사면부와 대응하는 제6 경사면부를 포함하며,
상기 제3 경사면부에는 상기 복수개의 제1 볼의 일측이 삽입되는 제1 그루브가 축방향으로 길게 형성되고,
상기 제4 경사면부에는 상기 복수개의 제2 볼의 일측이 삽입되는 제2 그루브가 축방향으로 길게 형성되며
상기 제5 경사면부에는 상기 복수개의 제1 볼의 타측이 삽입되는 제3 그루브가 축방향으로 길게 형성되고,
상기 제6 경사면부에는 상기 복수개의 제2 볼의 타측이 삽입되는 제4 그루브가 축방향으로 길게 형성되는 레일 스토어블 전동 컬럼. - 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 구동수단은,
상기 스티어링 컬럼에 설치되고, 내부에는 웜기어와 상기 웜기어에 외주면이 치합되는 웜휠기어가 회전가능하게 배치되는 기어박스;
상기 기어박스에 설치되고, 회전축에 상기 웜기어가 결합되는 구동모터;
상기 레일 베이스에 축방향으로 길게 설치되어 상기 웜휠기어 및 상기 기어박스를 관통하고, 상기 웜휠기어의 내주면에 형성된 나사산과 맞물리는 나사산이 외주면에 형성된 스크류 바;를 포함하고,
상기 구동모터의 구동 시, 상기 웜휠기어는 회전되면서 상기 기어박스와 함께 상기 스크류 바의 길이를 따라 이동되어, 상기 스티어링 컬럼은 축방향으로 슬라이드되는 레일 스토어블 전동 컬럼. - 청구항 6에 있어서,
상기 구동모터의 회전축과, 상기 스크류 바는, 서로 직교되게 배치되는 레일 스토어블 전동 컬럼. - 청구항 6에 있어서,
상기 기어박스는 상기 레일 베이스의 양측에 각각 설치된 상기 고정 레일 중 어느 하나에 가깝게 배치되고,
상기 구동모터는 상기 레일 베이스의 양측에 각각 설치된 상기 고정 레일 중 다른 하나에 가깝게 배치되는 레일 스토어블 전동 컬럼. - 청구항 6에 있어서,
상기 스크류 바의 일단에는 힌지돌기가 양측에 돌출 형성되고,
상기 힌지돌기 각각의 외주면에 설치되는 통형의 부시와,
상기 부시가 각각 회전 가능하게 삽입 배치되고, 상기 레일 베이스에 고정 설치되는 한 쌍의 부시 브라켓을 포함하는 레일 스토어블 전동 컬럼.
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| KR1020210096266A KR102651684B1 (ko) | 2021-07-22 | 2021-07-22 | 레일 스토어블 전동 컬럼 |
Country Status (1)
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| KR (1) | KR102651684B1 (ko) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100707285B1 (ko) | 2005-10-31 | 2007-04-12 | 주식회사 만도 | 텔레스 부시를 구비한 텔레스코프 조향장치 |
| JP4592704B2 (ja) * | 2004-09-08 | 2010-12-08 | Ｔｈｋ株式会社 | リニアガイド装置 |
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