KR20140083805A - 통합형 전동조향장치 - Google Patents

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KR20140083805A
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윤문형
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Abstract

본 발명은 조향축을 수용한 컬럼튜브와 이 컬럼튜브에 삽입된 텔레튜브를 포함한 전동조향장치에 있어서, 차량의 조타력 어시스트를 위한 회전구동력을 생성하는 1개의 모터; 상기 모터의 회전구동력을 조타력 어시스트를 위해 상기 조향축으로 선택적으로 전달하기 위한 조향력 전달장치; 상기 모터의 회전구동력을 상기 컬럼튜브의 틸트 업/다운을 위한 구동력 및 텔레튜브의 이송을 위한 구동력으로 절환시키기 위한 틸트/텔레 구동력 전달장치; 상기 틸트/텔레 구동력 전달장치를 통해 전달되는 구동력으로 상기 컬럼튜브의 틸트 기능을 수행하기 위한 틸트장치; 및 상기 틸트/텔레 구동력 전달장치를 통해 전달되는 구동력으로 상기 텔레튜브의 텔레스코픽 기능을 수행하기 위한 텔레장치를 포함하는 통합형 전동조향장치를 개시한다.

Description

통합형 전동조향장치{United type Motor Driven Power Steering System}
본 발명은 전동조향장치(MDPS)에 관한 것으로, 더 구체적으로는 차량의 전동조향 기능, 틸트 기능 및 텔레스코픽 기능을 단일 모터로 통합하여 구동할 수 있는 통합형 전동조향장치에 관한 것이다.
일반적으로 전동조향장치인 MDPS(Motor Driven Power Steering)는 유압을 이용하지 않고 모터동력으로 조향파워를 어시스트(assist)하는 방식으로서, 주로 소형차량에 적용된다.
MDPS는 조타력의 어시스트(assist)를 위해 모터로 회전되는 웜축(Worm-Shaft)/웜휠(Worm Wheel)로 이루어진 감속기가 구비되고, 틸트(Tilt)와 텔레스코픽(Telescopic)을 각각 구현하기 위한 틸트 모터와 텔레스코픽 모터를 갖춘 전동컬럼장치가 적용된다.
MDPS 모터는 MDPS ECU로 제어되고, 틸트 모터와 텔레스코픽 모터는 별도의 틸트/텔레 ECU로 제어된다.
차량의 연비절감 중요성 강조로 소형차량뿐 아니라 중대형 차량에도 MDPS가 필수적으로 적용되어야만 되는 추세이다.
도 5에 도시된 바와 같이 종래 기술의 전동조향장치는 MDPS 모터, 틸트 모터 및 텔레스코픽 모터가 구비되고, 이들을 제어하는 MDPS ECU와 틸트/텔레 ECU를 구비하고 있다.
이와 같은 종래 기술의 전동조향장치에서, MDPS 모터에는 조향축을 감싼 컬럼튜브에 조타력을 어시스트하기 위한 감속기가 구비되고, 컬럼튜브을 틸트업 및 다운시키기 위한 틸트 기구와 더불어 텔레스코픽 이송시키기 위한 텔레 기구가 구비된다.
틸트기구는 동력원인 틸트모터와, 모터의 회전을 감속하고 토크를 높이는 감속기어와, 감속기어의 출력으로 틸트브래킷을 움직이는 틸트로드 등으로 구성되며, 텔레기구는 동력원인 텔레모터와, 모터의 회전을 감속하고 토크를 높이는 감속기어와, 감속기어의 출력으로 텔레브래킷을 움직이는 텔레로드로 구성된다.
그러나, 상술한 구성을 갖는 종래 기술의 전동조향장치는, 조타력 어시스트를 위한 MDPS 모터와 더불어 틸트 모터를 갖춘 틸트기구 및 텔레모터를 갖춘 텔레기구가 각각 개별적으로 구비됨으로써, 전체 장치의 구조 및 제어가 복잡하고, 모두 3개의 모터가 구비되어야 하는 만큼 제작비용의 증가, 크기 및 중량이 증가하는 문제점이 있었다.
한국공개특허공보 제2011-0073851호(출원일 : 2009.12.24)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 조타력 어시스트 기능과 틸트 기능 및 텔레스코픽 기능을 구현하기 위한 동력원으로 단일 모터를 사용함으로써, 장치의 구조 및 제어가 보다 단순화되고 제작비용, 장치의 크기 및 중량이 감소된 통합형 전동조향장치를 제공함을 목적으로 한다.
본 발명은 조향축을 수용한 컬럼튜브와 이 컬럼튜브에 삽입된 텔레튜브를 포함한 전동조향장치에 있어서, 본 발명의 통합형 전동조향장치는, 차량의 조타력 어시스트를 위한 회전구동력을 생성하는 1개의 모터; 상기 모터의 회전구동력을 조타력 어시스트를 위해 상기 조향축으로 선택적으로 전달하기 위한 조향력 전달장치; 상기 모터의 회전구동력을 상기 컬럼튜브의 틸트 업/다운을 위한 구동력 및 텔레튜브의 이송을 위한 구동력으로 절환시키기 위한 틸트/텔레 구동력 전달장치; 상기 틸트/텔레 구동력 전달장치를 통해 전달되는 구동력으로 상기 컬럼튜브의 틸트 기능을 수행하기 위한 틸트장치; 및 상기 틸트/텔레 구동력 전달장치를 통해 전달되는 구동력으로 상기 텔레튜브의 텔레스코픽 기능을 수행하기 위한 텔레장치를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 조향력 전달장치는, 상기 모터의 회전축에 결합된 유성기어에 선택적으로 결합되어 회전되는 조향 클러치와, 상기 조향 클러치에 의해 회전되는 MDPS 웜 기어와, 상기 MDPS 웜 기어에 치합되며 상기 조향축에 결합된 MDPS 웜휠을 포함할 수 있다.
또한, 상기 틸트/텔레 구동력 전달장치는, 상기 모터의 회전축에 결합된 유성기어에 치합되는 종동 유성기어와, 상기 종동 유성기어에 의해 회전되는 틸트/텔레 웜 기어와, 상기 틸트/텔레 웜 기어에 치합되며 상기 컬럼튜브의 축선방향으로 따라 배열되는 회전로드에 결합된 틸트/텔레 웜휠을 포함할 수 있다.
또한, 상기 회전로드는 길이 방향으로 외주면에 나선형 스크류가 형성될 수 있다.
또한, 상기 틸트장치는, 선택적으로 인출 및 인입되는 틸트 플러그로드를 구비한 틸트 솔레노이드 클러치; 상기 회전로드에 결합되며 상기 틸트 플러그로드와의 결합에 의해 선택적으로 직선 이동되는 틸트 무빙블록; 및 상기 틸트 무빙블록의 직선 운동력으로 상기 컬럼튜브를 틸트시키도록 상기 틸트 솔레노이드 클러치와 상기 컬럼튜브에 각각 힌지결합되는 틸트브래킷;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 틸트 무빙블록은 상기 틸트 솔레노이드 클러치의 틸트 플러그로드와 결합되면 직선 이동되고 비결합되면 상기 회전로드를 통해 제자리 회전될 수 있다.
또한, 상기 텔레장치는, 선택적으로 인출 및 인입되는 텔레 플러그로드를 구비한 텔레 솔레노이드 클러치; 상기 회전로드에 결합되며 상기 텔레 플러그로드와의 결합에 의해 선택적으로 직선 이동되는 텔레 무빙블록; 및 상기 텔레 무빙블록의 직선 운동력으로 상기 텔레튜브를 이동시키도록 상기 텔레뷰트와 상기 텔레 솔레노이드 클러치를 연결하는 텔레로드;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 텔레 무빙블록은 상기 텔레 솔레노이드 클러치의 텔레 플러그로드와 결합되면 직선 이동되고 비결합되면 상기 회전로드를 통해 제자리 회전될 수 있다.
본 발명의 통합형 전동조향장치에 따르면, 조타력 어시스트, 틸트(Tilt)와 텔레스코픽(Telescopic)구현을 위한 동력원인 모터의 통합으로 장치의 구조 및 제어가 보다 단순화되고 제작비용, 장치의 크기 및 중량이 감소될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 통합형 전동조향장치의 사시도;
도 2는 도 1의 전동조향장치의 분해사시도;
도 3은 도 1의 틸트장치의 사시도;
도 4는 도 1의 텔레장치의 사시도; 및
도 5는 종래 기술의 전동조향장치의 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 통합형 전동조향장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 통합형 전동조향장치(100)는 조향력 전달장치(110), 틸트/텔레 구동력 전달장치(120), 틸트장치(130), 텔레장치(140)를 포함할 수 있다.
조향력 전달장치(110)는 MDPS 모터(10)의 회전구동력을 조타력 어시스트를 위해 조향축으로 선택적으로 전달하기 위한 것으로, MDPS 모터(10)의 회전축에 결합된 유성기어(11)에 선택적으로 결합되어 회전되는 조향 클러치(111), 조향 클러치(111)에 의해 회전되는 MDPS 웜 기어(112) 및 MDPS 웜 기어(112)에 치합되며 조향축에 결합된 MDPS 웜휠(113)로 이루어질 수 있다.
즉, 본 실시예의 조향력 전달장치(110)는 전동조향장치(100)를 통한 차량 조타력 어시스트 기능이 실행될 경우, 조향 클러치(111)가 MDPS 모터(10)의 회전 구동력을 전달받아 조향축에 결합된 MDPS 웜휠(113)로 전달하는 구조를 가지고 있다.
틸트/텔레 구동력 전달장치(120)는 MDPS 모터(10)의 회전구동력을 전달받아 컬럼튜브(12)의 틸트 업/다운을 위한 틸트 구동력과 텔레튜브(13)의 텔레스코픽 이송을 위한 텔레 구동력으로 절환시켜주기 위한 것으로, MDPS 모터(10)의 회전축에 결합된 유성기어(11)에 치합되는 종동 유성기어(121), 종동 유성기어(121)에 의해 회전되는 틸트/텔레 웜 기어(122) 및 틸트/텔레 웜 기어(122)에 치합되며 컬럼튜브(12)의 축선방향으로 따라 배열되는 회전로드(14)에 결합된 틸트/텔레 웜휠(123)로 이루어질 수 있다.
여기서 회전로드(14)는 틸트/텔레 웜휠(123)에 결합되어 회전되며, 전체 길이 방향으로 외주면에 나선형 스크류가 형성될 수 있다.
틸트장치(130)는 회전로드(14)의 회전운동력으로 틸트 기능을 수행하기 위한 것으로, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 틸트/텔레 ECU에 의해 제어되어 인출 및 인입되는 틸트 플러그로드(131a)를 갖춘 틸트 솔레노이드 클러치(131)와, 회전로드(14)가 관통되어 스크류 결합되고 틸트 솔레노이드 클러치(131)의 틸트 플러그로드(131a)가 인출 및 인입되는 홈을 형성한 틸트 무빙블록(132)과, 컬럼튜브(12)를 틸트시키도록 틸트 솔레노이드 클러치(131)에서 마운팅브래킷(15)으로 연결된 틸트브래킷(133)으로 구성될 수 있다.
틸트 무빙블록(132)은 틸트 솔레노이드 클러치(131)의 틸트 플러그로드(131a)로 구속되지 않으면 회전로드(14)를 통해 제자리 회전되고, 틸트 솔레노이드 클러치(131)의 틸트 플러그로드(131a)로 구속되면 회전로드(14)를 통해 직선이동될 수 있으며, 이와 같은 틸트 무빙블록(132)의 직선이동으로 틸트 기능이 구현된다.
틸트브래킷(133)은 도 2에 도시한 바와 같이, 틸트 솔레노이드 클러치(131)의 결합부위를 하단 힌지축으로 힌지 고정하고, 마운팅브래킷(15)의 결합부위를 상단 힌지축으로 힌지 고정하게 된다. 이와 같이 틸트브래킷(133)이 2점 힌지구조를 형성함으로써, 틸트시 하단 힌지축부위는 밀려나면서 회전되고 상단 힌지축부위는 틸트브래킷(133)의 회전중심으로 작용하게 된다. 이로 인해 틸트브래킷(133)은 상단 힌지축부위의 이동 없이 하단 힌지축부위의 이동으로 컬럼튜브(12)를 틸트시킬 수 있게 된다.
텔레장치(140)는 회전로드(14)의 회전운동력으로 텔레 기능을 수행하기 위한 것으로, 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 틸트/텔레 ECU에 의해 제어되어 인출 및 인입되는 텔레 플러그로드(141a)를 갖춘 텔레 솔레노이드 클러치(141)와, 회전로드(14)가 관통되어 스크류 결합되고 텔레 솔레노이드 클러치(141)의 텔레 플러그로드(141a)가 인출 및 인입되는 홈을 형성한 텔레 무빙블록(142)과, 텔레 기능을 수행하도록 컬럼튜브(12)에 삽입된 텔레튜브(13)와 텔레 솔레노이드 클러치(141)를 연결하는 텔레로드(143)로 구성될 수 있다.
텔레 무빙블록(142)은 텔레 솔레노이드 클러치(141)의 텔레 플러그로드(141a)로 구속되지 않으면 회전로드(14)를 통해 제자리 회전되고, 텔레 솔레노이드 클러치(141)의 텔레 플러그로드(141a)로 구속되면 회전로드(14)를 통해 직선이동될 수 있으며, 이와 같은 텔레 무빙블록(142)의 직선이동으로 텔레 기능이 구현된다.
상술한 구성을 갖는 본 실시예의 통합형 전동조향장치(100)는 단일 MDPS 모터(10)의 회전구동력으로 조향력 어시스트 기능, 틸트 기능 및 텔레 기능이 수행될 수 있다.
본 실시예의 통합형 전동조향장치(100)를 통해 조타력을 어시스트 하는 경우, 조향력 전달장치(110)의 조향 클러치(111)는 MDPS 모터(10)의 유성기어(11)에 결합되어 회전되며, 회전구동력이 MDPS 웜 기어(112) 및 MDPS 웜휠(113)을 통해 조향축에 전달될 수 있다. 이때 틸트 솔레노이드 클러치(131)와 텔레 솔레노이드 클러치(141) 모두 OFF 되어 틸트 및 텔레 기능이 차단되게 된다.
본 실시예의 통합형 전동조향장치(100)를 통해 틸트 기능이 수행되는 경우, 조향력 전달장치(110)의 조향 클러치(111)는 MDPS 모터(10)의 유성기어(11)로부터 분리되어 조향축에 회전구동력이 비전달되어 조타력 어시스트 기능이 차단된다. 이때, 틸트 솔레노이드 클러치(131)가 ON되어 틸트/텔레 구동력 전달장치(120)의 회전로드(14)를 통해 전달된 회전구동력이 틸트 플러그로드(131a)에 의해 구속되어 회전로드(14)에서 직선이동운동되는 틸트 무빙블록(132)을 통해 컬럼튜브(12)의 틸트 기능이 구현될 수 있다.
본 실시예의 통합형 전동조향장치(100)를 통해 텔레 기능이 수행되는 경우, 조향력 전달장치(110)의 조향 클러치(111)는 MDPS 모터(10)의 유성기어(11)로부터 분리되어 조향축에 회전구동력이 비전달되어 조타력 어시스트 기능이 차단된다. 이때, 텔레 솔레노이드 클러치(141)가 ON되어 틸트/텔레 구동력 전달장치(120)의 회전로드(14)를 통해 전달된 회전구동력이 텔레 플러그로드(141a)에 의해 구속되어 회전로드(14)에서 직선이동운동되는 텔레 무빙블록(142)을 통해 텔레튜브(13)를 이동시킴으로써 조향휠을 운전자쪽으로 근접시키는 텔레 포워드(Tele Foward) 또는 텔레 백워드(Tele Backward) 기능이 구현될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 통합형 전동조향장치는, 단일의 MDPS 모터(10)를 통해 조타력 어시스트 기능, 틸트 기능 및 텔레 기능이 모두 수행될 수 있는 바, 종래 기술에 비해 장치의 구성이 단순화될 수 있는 효과를 가질 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조로 본 발명의 통합형 전동조향장치에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 수정, 변경 및 다양한 변형실시예가 가능함은 당업자에게 명백하다.
10 : MDPS 모터
11 : 유성기어
12 : 컬럼튜브
13 : 텔레튜브
14 : 회전로드
15 : 마운팅브래킷
100 : 전동조향장치
110 : 조향력 전달장치
120 : 틸트/텔레 구동력 전달장치
130 : 틸트장치
140 : 텔레장치

Claims (8)

  1. 조향축을 수용한 컬럼튜브와 이 컬럼튜브에 삽입된 텔레튜브를 포함한 전동조향장치에 있어서,
    차량의 조타력 어시스트를 위한 회전구동력을 생성하는 1개의 모터;
    상기 모터의 회전구동력을 조타력 어시스트를 위해 상기 조향축으로 선택적으로 전달하기 위한 조향력 전달장치;
    상기 모터의 회전구동력을 상기 컬럼튜브의 틸트 업/다운을 위한 구동력 및 텔레튜브의 이송을 위한 구동력으로 절환시키기 위한 틸트/텔레 구동력 전달장치;
    상기 틸트/텔레 구동력 전달장치를 통해 전달되는 구동력으로 상기 컬럼튜브의 틸트 기능을 수행하기 위한 틸트장치; 및
    상기 틸트/텔레 구동력 전달장치를 통해 전달되는 구동력으로 상기 텔레튜브의 텔레스코픽 기능을 수행하기 위한 텔레장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합형 전동조향장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 조향력 전달장치는,
    상기 모터의 회전축에 결합된 유성기어에 선택적으로 결합되어 회전되는 조향 클러치와, 상기 조향 클러치에 의해 회전되는 MDPS 웜 기어와, 상기 MDPS 웜 기어에 치합되며 상기 조향축에 결합된 MDPS 웜휠을 포함하는 것을 특징으로 하는 통합형 전동조향장치.
  3. 청구항 1에 있어서
    상기 틸트/텔레 구동력 전달장치는
    상기 모터의 회전축에 결합된 유성기어에 치합되는 종동 유성기어와, 상기 종동 유성기어에 의해 회전되는 틸트/텔레 웜 기어와, 상기 틸트/텔레 웜 기어에 치합되며 상기 컬럼튜브의 축선방향으로 따라 배열되는 회전로드에 결합된 틸트/텔레 웜휠을 포함하는 것을 특징으로 하는 통합형 전동조향장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 회전로드는 길이 방향으로 외주면에 나선형 스크류가 형성된 것을 특징으로 하는 통합형 전동조향장치.
  5. 청구항 4에 있어서
    상기 틸트장치는,
    선택적으로 인출 및 인입되는 틸트 플러그로드를 구비한 틸트 솔레노이드 클러치; 상기 회전로드에 결합되며 상기 틸트 플러그로드와의 결합에 의해 선택적으로 직선 이동되는 틸트 무빙블록; 및 상기 틸트 무빙블록의 직선 운동력으로 상기 컬럼튜브를 틸트시키도록 상기 틸트 솔레노이드 클러치와 상기 컬럼튜브에 각각 힌지결합되는 틸트브래킷;을 포함하는 것을 특징으로 하는 통합형 전동조향장치.
  6. 청구항 5에 있어서
    상기 틸트 무빙블록은 상기 틸트 솔레노이드 클러치의 틸트 플러그로드와 결합되면 직선 이동되고 비결합되면 상기 회전로드를 통해 제자리 회전되는 것을 특징으로 하는 통합형 전동조향장치.
  7. 청구항 4에 있어서
    상기 텔레장치는,
    선택적으로 인출 및 인입되는 텔레 플러그로드를 구비한 텔레 솔레노이드 클러치; 상기 회전로드에 결합되며 상기 텔레 플러그로드와의 결합에 의해 선택적으로 직선 이동되는 텔레 무빙블록; 및 상기 텔레 무빙블록의 직선 운동력으로 상기 텔레튜브를 이동시키도록 상기 텔레뷰트와 상기 텔레 솔레노이드 클러치를 연결하는 텔레로드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합형 전동조향장치.
  8. 청구항 7에 있어서
    상기 텔레 무빙블록은 상기 텔레 솔레노이드 클러치의 텔레 플러그로드와 결합되면 직선 이동되고 비결합되면 상기 회전로드를 통해 제자리 회전되는 것을 특징으로 하는 통합형 전동조향장치.
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