KR20120138142A - 차량용 전동식 조향장치 - Google Patents

Abstract

차량용 전동식 조향장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 전동식 조향장치는 MDPS 모터를 포함하는 스티어링 컬럼; 차체에 고정되며, 상기 스티어링 컬럼의 후측 하부를 제1 힌지축을 통하여 힌지 연결하는 컬럼 브라켓; 및 웜과 웜 휠로 구성되어 상기 제1 힌지축을 기준으로 상기 스티어링 컬럼을 틸트 구동하는 틸트수단을 포함한다.

Description

차량용 전동식 조향장치{Motor Driven Power Steering System For Vehicles}

본 발명은 차량용 전동식 조향장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웜과 웜휠을 이용하여 틸트 기능을 구현하는 차량용 전동식 조향장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 동력 조향장치는 가볍고 신속한 조향 조작을 위하여 별도의 유압 또는 모터의 회전력을 이용하여 조향력을 보조할 수 있도록 하는 장치이다.

이러한 동력 조향장치는 유압을 이용하는 유압방식이 주를 이루었으나, 최근에는 모터의 회전력을 이용하는 전동방식이 적용되는 추세이다.

상기 전동식 조향장치(MDPS; Motor Driven Power Steering System)는 차속 센서 및 조향 토크 센서 등에서 감지한 차량의 운행조건에 따라 전자제어유닛(ECU)이 모터를 구동시켜 저속 운전 구간에서는 가볍고 편안한 조향력을 부여하고, 고속 운전 구간에서는 무거운 조향력으로 방향 안전성을 부여한다.

그리고 비상 상황에서는 급속한 조향이 가능하도록 운전자에게 최적의 조향 조건을 제공한다.

이를 위하여 상기 전동식 조향장치는 모터의 회전동력으로 구동되는 웜(Worm)이 스티어링 샤프트와 연결되어 있는 웜 휠(Worm Wheel)을 회전시켜 조향력을 보조한다.

또한, 상기 전동식 조향장치의 스티어링 컬럼에는 편의를 위하여 틸트(Tilt) 기능과, 텔레스코픽(Telescopic) 기능을 위한 장치가 부가된다.

상기 틸트 기능은 운전자의 체형에 따라 스티어링 핸들의 상하 위치를 조절하여 보다 편안하게 운전할 수 있도록 하는 것이며, 상기 텔레스코픽 기능은 스티어링 컬럼의 축 방향에 대하여 스티어링 핸들의 위치를 조절할 수 있도록 한 것이다.

이러한 편의 기능 중, 본 발명이 관계하는 스티어링 컬럼의 틸트 기능은 각 메이커에 따라 다양한 형식을 채택하고 있으나, 대개 구성이 복잡하고, 중량이 크며, 부품수 증가로 원가 상승의 요인이 된다는 문제점이 있다.

본 발명의 실시 예는 웜과 웜휠에 의하여 틸트가 이루어지도록 하여 구조를 간단히 함으로써, 부품수를 줄이고, 경량화가 가능한 차량용 전동식 조향장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 MDPS 모터를 포함하는 스티어링 컬럼; 차체에 고정되며, 상기 스티어링 컬럼의 후측 하부를 제1 힌지축을 통하여 힌지 연결하는 컬럼 브라켓; 및 웜과 웜 휠로 구성되어 상기 제1 힌지축을 기준으로 상기 스티어링 컬럼을 틸트 구동하는 틸트수단을 포함하는 차량용 전동식 조향장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서, 상기 틸트수단은 상기 스티어링 컬럼의 전측에 구성되는 틸트 모터; 상기 스티어링 컬럼의 축방향으로 배치되어 상기 틸트 모터의 의하여 구동되는 웜 샤프트; 및 외주면의 기어부가 상기 웜 샤프트의 웜과 치합되며, 회전 중심이 상기 스티어링 컬럼에 제2 힌지축을 통하여 설치되고, 상기 제2 힌지축의 후방에서 상기 컬럼 브라켓에 제3 힌지축을 통하여 힌지 연결되는 웜 휠로 구성될 수 있다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서, 상기 웜 휠은 부채꼴로 형성될 수 있다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서, 상기 제3 힌지축은 상기 웜 휠에 형성되는 수평형 장공으로 이루어지는 힌지공을 관통하여 상기 컬럼 브라켓에 체결될 수 있다.

본 발명의 실시 예는 웜과 웜 휠을 이용하여 스티어링 컬럼을 틸트 업 또는 틸트 다운시킬 수 있도록 함으로써, 그 구성을 간단하게 할 수 있다.

또한, 간단한 구성으로 인해 구성 부품수를 줄일 수 있으며, 이에 따른 차량의 경량화가 가능하고, 생산 원가도 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 조향장치의 스티어링 컬럼의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 조향장치의 스티어링 컬럼에 적용되는 틸트 수단의 일부 발췌 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 틸트 수단의 요부 확대 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 틸트 수단에 의하여 틸트 업(Tilt Up) 및 틸트 다운(Tilt Down)된 상태를 보인 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 통하여 상세하게 설명한다.

단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여한다.

하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

또한, 하기의 설명에서 전측(Front)은 운전자쪽, 후측(Rear)은 그 반대쪽을 나타내는 것으로서, 설명의 편의를 위하여 설정한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 조향장치용 스티어링 컬럼의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 스티어링 컬럼(2)은 컬럼 브라켓(4)에 의하여 차체(미도시)에 장착되며, 그 일부에 틸트 기능을 위한 틸트 수단(6)이 장착된다.

상기 스티어링 컬럼(2)은 공지에서와 같이 스티어링 샤프트(20)와, 상기 스티어링 사프트의 조향력을 보조하는 동력을 발생시키는 MDPS 모터(미도시)를 포함하여 이루어지는 것으로 상세한 설명은 생략한다.

상기 컬럼 브라켓(4)은 전측에 차체 고정부(40)가 형성되어 상부면이 차체와 접촉되면서 고정되고, 그 후측 부분이 양측으로 분기되어 컬럼 고정부(42)가 형성된다.

상기 컬럼 고정부(42)는 자유단부가 상기 차체 고정부(40) 보다 하측에 위치하며, 이 자유단부에 스티어링 컬럼(2)의 후방 하측 부분이 제1 힌지축(44)에 의하여 힌지 고정된다.

이에 따라 상기 스티어링 컬럼(2)은 상기 제1 힌지축(44)을 힌지로 상하 회전이 가능하게 된다.

상기 틸트 수단(6)은 틸트 모터(60), 웜 샤프트(62), 및 웜 휠(64)로 구성된다.

상기 틸트 모터(60)는 상기 제1 힌지축(44) 전측에 배치되어 운전자가 틸트 스위치(미도시)의 온, 오프 조작에 의하여 작동된다.

상기 웜 샤프트(62)는 외주연에 웜(620)이 형성되며, 상기 틸트 모터(60)에 의하여 정, 역방향으로 회전한다.

그리고 상기 웜 샤프트(62)는 원통형의 케이스(622)에 의해 은폐되어 보호되며, 자유단부가 도 2 및 도 3 에서와 같이, 상기 케이스(622)와의 사이에 구름부재인 베어링(624)에 의해 회전 가능하게 고정된다.

도 1과 도 2를 참조하면, 상기 웜 샤프트(62)의 내경부를 관통하는 샤프트(626)는 텔레스코픽 기능을 위한 샤프트로서, 본 발명과는 무관하므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 웜 휠(64)은 부채꼴 형상으로 형성되어 외주연에 상기 웜(620)과 기어 결합되는 기어부(640)가 형성되며, 중심부가 제2 힌지축(642)에 의하여 스티어링 컬럼(2)에 힌지 고정된다.

그리고 상기 웜 휠(64)은 상기 제2 힌지축(642)의 후측 외주측이 상기 컬럼 브라켓(4)에서 하측으로 돌출 형성되는 고정구(46)에 제3 힌지축(644)을 통하여 힌지 고정된다.

또한, 도 3을 참조하면, 상기 제3 힌지축(644)이 관통하는 힌지공(646)은 수평형 장공 형태로 이루어져 상기 웜 휠(64)이 회전하면서 상하 측으로 이동할 때, 이를 수용한다.

즉, 상기 힌지공(646)은 제1 힌지축(44)을 중심으로 회전하는 스티어링 컬럼(2)의 회전과 제2 힌지축(642)을 중심으로 회전하는 웜 휠(64)의 회전으로 상기 웜 휠(64)에 대한 제3 힌지축의 위치 차이를 보상할 수 있도록 장공으로 형성된다.

이에, 상기 틸트 모터(60)의 구동에 따라 웜 샤프트(62)가 정회전 또는 역회전하면서 웜 휠(64)을 구동시키면, 웜 휠(64)은 제2 회전축(642)을 힌지로 하여 회전한다.

이와 동시에, 웜 휠(64)이 제3 힌지축(644)에 의하여 컬럼 브라켓(4)에 고정되어 있기 때문에 상기 제2 회전축(642)이 상하 방향으로 이동하면서 스티어링 컬럼(2)을 제1 힌지축(44)을 기준으로 상하 방향으로 이동시켜 틸트 업 또는 틸트 다운시키게 되는 것이다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 틸트 수단에 의하여 틸트 업(Tilt Up) 및 틸트 다운(Tilt Down)된 상태를 보인 도면이다.

도 4를 참조하면, (B)는 틸트 중립상태를 나타낸다.

도 4의 (B)와 같이 틸트 중립상태에서 운전자가 틸트 업을 위하여 운전석의 틸트 스위치를 업(UP) 방향으로 조작하면, 틸트 모터(60)가 정회전하면서 웜 샤프트(62)을 구동시킨다.

그러면, 웜 휠(64)은 제2 힌지축(642)을 기준으로 반시계 방향으로 회전한다. 이와 동시에 윔 휠(64)은 제3 힌지축(644)을 통하여 컬럼 브라켓(4)에 연결된 상태로, 제2 힌지축(642)을 상측으로 이동시켜 스티어링 컬럼(2)의 전측부를 제1 힌지축(44)을 기준으로 상측으로 이동시킴으로써 도 4의 (A)와 같이 틸트 업(Tilt Up)이 이루어지도록 한다.

그리고 상기와는 반대로, 도 4의 (B) 상태에서 운전자가 틸트 다운을 위하여 운전석의 틸트 스위치를 다운(Down) 방향으로 조작하면, 틸트 모터(60)가 역회전하면서 웜 샤프트(62)를 구동시킨다.

그러면 웜 휠(64)은 제2 힌지축(642)을 기준으로 시계 방향으로 회전한다. 이와 동시에 윔 휠(64)은 제3 힌지축(644)을 통하여 컬럼 브라켓(4)에 연결된 상태로, 제2 힌지축(642)을 하측으로 이동시켜 스티어링 컬럼(2)의 전측부를 제1 힌지축(44)을 기준으로 하측으로 이동시킴으로써 도 4의 (C)와 같이 틸트 다운(Tilt Down)이 이루어지도록 한다.

상기에서와 같이 본 발명의 실시 예는 웜(620)과 웜 휠(64)을 이용하여 스티어링 컬럼(2)을 틸트 업 또는 틸트 다운시킬 수 있도록 함으로써, 그 구성을 간단하게 한다.

이상으로 본 발명의 하나의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

2... 스티어링 컬럼 4... 컬럼 브라켓
6... 틸트 수단 20... 스티어링 샤프트
40... 차체 고정부 42... 컬럼 고정부
44... 제1 힌지축 60... 틸트 모터
62... 웜 샤프트 64... 웜 휠
642... 제2 힌지축 644... 제3 힌지축

Claims (4)

1. MDPS 모터를 포함하는 스티어링 컬럼;
   차체에 고정되며, 상기 스티어링 컬럼의 후측 하부를 제1 힌지축을 통하여 힌지 연결하는 컬럼 브라켓; 및
   웜과 웜 휠로 구성되어 상기 제1 힌지축을 기준으로 상기 스티어링 컬럼을 틸트 구동하는 틸트수단을 포함하는 차량용 전동식 조향장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 틸트수단은
   상기 스티어링 컬럼의 전측에 구성되는 틸트 모터;
   상기 스티어링 컬럼의 축방향으로 배치되어 상기 틸트 모터의 의하여 구동되는 웜 샤프트; 및
   외주면의 기어부가 상기 웜 샤프트의 웜과 치합되며, 회전 중심이 상기 스티어링 컬럼에 제2 힌지축을 통하여 설치되고, 상기 제2 힌지축의 후방에서 상기 컬럼 브라켓에 제3 힌지축을 통하여 힌지 연결되는 웜 휠로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 전동식 조향장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 웜 휠은 부채꼴로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 전동식 조향장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 제3 힌지축은 상기 웜 휠에 형성되는 수평형 장공으로 이루어지는 힌지공을 관통하여 상기 컬럼 브라켓에 체결되는 것을 특징으로 하는 차량용 전동식 조향장치.

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