KR20150014582A - 능동전륜 조향장치 - Google Patents

Abstract

능동전륜 조향장치에 관한 발명이 개시된다. 개시된 능동전륜 조향장치는, 조향휠에 연결되며 굽힘이 가능하도록 구비되는 입력축과, 구동휠에 동력을 전달하는 출력축과, 출력축에 연결되고 내접기어가 형성되는 서큘러스핀들과, 내접기어에 기어 연결되는 외접기어가 형성되고, 입력축과 연결되는 플렉스스핀들을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

능동전륜 조향장치{ACTIVE FRONT STEERING APPARATUS}

본 발명은 능동전륜 조향장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 입력축의 정렬이 틀어지는 경우에도 주변부품의 파손 또는 소음이 발생되는 것을 방지할 수 있는 능동전륜 조향장치에 관한 것이다.

일반적으로 전자제어장치(Electronic Control Unit; 이하, 'ECU'라 칭함)를 이용하여 차량의 속도에 따라 운전자 핸들의 조작력을 줄여주어 가볍고 신속한 조향조작이 가능하도록 한 조향 시스템은, 기존의 유압식 파워 조향 시스템에 유압을 조정하는 전자제어밸브를 추가하여 어시스트량을 조절하는 전자제어 파워 조향(Electronic Power Steering) 시스템과, 순수한 모터의 구동에 의해 어시스트량을 조절하는 전동식 파워 조향(Electric Power Steering; 이하, 'EPS'라 칭함) 시스템으로 구분된다.

조향 시스템을 장착한 차량에 있어서, 운전자 핸들과 조향 액추에이터 사이에 조향 기어비 가변기구를 구비시켜, 이 조향 기어비 가변기구의 작동을 통해 운전자 핸들의 조향입력에 대한 출력각도를 가변 시켜 줌으로써 차량의 거동을 보다 안정화시킬 수 있도록 한 AFS 시스템(Active Front Steering System)이 적용되고 있다.

이 AFS 시스템은 저속에서는 빠른 조향 기어비를, 고속에서는 느린 조향 기어비를 각각 설정함으로써, 저속에서는 민첩한 조향 특성을 얻을 수 있도록 하여 주차시와 같은 경우 운전자의 워크로드(Workload)가 현저히 줄어들게 하고, 고속에서는 스티어링 민감도를 감소시켜 안정적인 조향 조작이 가능하게 한다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0080758호(2011. 07.13 공개, 발명의 명칭: 능동 전륜 조향 시스템의 조향 제어방법)에 개시되어 있다.

종래 기술에 따른 능동전륜 조향장치는 입력축의 조립과정에서 발생되는 입력축의 조립 공차에 의하여 입력축의 정렬이 틀어지는 경우, 입력축과 연결된 플렉스스핀들 등의 주변부품에서 소음이 발생되는 문제점이 있다.

따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 입력축이 출력축 등에 대하여 틀어지더라도, 주변 부품의 파손 및 소음의 발생을 방지할 수 있는 능동전륜 조향장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 능동전륜 조향장치는: 조향휠에 연결되며 굽힘이 가능하도록 구비되는 입력축; 구동휠에 동력을 전달하는 출력축; 상기 출력축에 연결되고 내접기어가 형성되는 서큘러스핀들; 및 상기 내접기어에 기어 연결되는 외접기어가 형성되고, 상기 입력축과 연결되는 플렉스스핀들;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 입력축은, 상기 조향휠에 연결되는 제1입력축; 상기 플렉스스핀들에 연결되는 제2입력축; 및 상기 제1입력축이 상기 제2입력축에 대하여 기울어지는 것이 가능한 상태로 상기 제1입력축과 상기 제2입력축을 연결시키는 커플링부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 커플링부재는, 상기 제1입력축이 결합되며 탄성을 가지는 제1결합부; 및 상측으로 상기 제1결합부가 결합되며, 하측으로 상기 제2입력축이 결합되는 제2결합부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 제1결합부는, 탄성 재질을 포함하여 이루어지는 제1결합바디; 및 상기 제1결합바디에 오목하게 형성되어 상기 제1입력축의 단부가 삽입되는 제1결합홀부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 제2결합부는, 제2결합바디; 상기 제2결합바디의 상측면에 오목하게 형성되어 상기 제1결합부가 삽입되는 제1결합부안착부; 및 상기 제2결합바디의 하측면에 오목하게 형성되어 상기 제2입력축의 단부가 삽입되는 제2결합홀부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 능동전륜 조향장치는, 입력축의 조립시에 조립 공차의 누적 등에 의하여 입력축의 중심축이 출력축 등의 중심축에 대하여 틀어지게 되는 경우, 입력축과 결합되는 플렉스스핀들 등의 부품에 영향을 끼치는 것을 방지하는 효과가 있다.

본 발명에 다른 능동전륜 조향장치는, 제1결합부가 탄성 재질을 포함하여 이루어지므로 제1입력축에 작용하는 충격 등에 의한 소음 및 주변 부품의 파손을 방지하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동전륜 조향장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동전륜 조향장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 입력축을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 커플링부재의 상측을 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 커플링부재의 하측을 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 입력축의 굽혀진 상태를 나타내는 단면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 능동전륜 조향장치의 일 실시예를 설명한다.

이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.

그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동전륜 조향장치를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동전륜 조향장치의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 입력축을 나타내는 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동전륜 조향장치(1)는 입력축(100), 출력축(200), 서큘러스핀들(300) 및 플렉스스핀들(400)을 포함한다.

입력축(100)은 조향휠(미도시)에 연결되며 굽힘이 가능하도록 구비된다. 본 실시예에서 입력축(100)은 제1입력축(110), 제2입력축(130) 및 커플링부재(150)를 포함한다.

제1입력축(110)은 조향휠에 연결되며 금속 재질을 포함하여 이루어지는 봉 형상으로, 조향휠과 함께 회전된다.

제2입력축(130)은 하우징(10) 내부에 위치하는 플렉스스핀들(400)에 볼팅 또는 세레이션 결합 등의 방식으로 연결된다. 본 실시예에서 제2입력축(130)은 금속 재질을 포함하여 이루어지는 봉 모양으로 형성되며, 플렉스스핀들(400)에 볼팅 결합된다.

커플링부재(150)는 제1입력축(110)과 제2입력축(130)을 연결하며, 제1입력축(110)이 제2입력축(130)에 대하여 기울어지는 것을 가능하게 한다.

즉, 커플링부재(150)는 제1입력축(110)과 제2입력축(130)을 연결하여 제1입력축(110)의 회전력을 제2입력축(130)에 전달함과 동시에, 제2입력축(130)에 대하여 제1입력축(110)이 기울어지는 것을 가능하게 하여, 제1입력축(110)이 조립과정에서 일정방향으로 기울어지더라도 제2입력축(130)이 함께 기울어지는 것을 방지한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 커플링부재의 상측을 나타내는 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 커플링부재의 하측을 나타내는 사시도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 입력축의 굽혀진 상태를 나타내는 단면도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예에서 커플링부재(150)는 제1결합부(151) 및 제2결합부(155)를 포함한다. 제1결합부(151)는 제1입력축(110)이 결합되며 탄성을 가지도록 형성된다.

따라서 제1결합부(151)는 제1입력축(110)이 제1결합부(151)에 결합된 상태에서 제1입력축(110)이 제2입력축(130)에 대하여 일정 범위 내에서 기울어지는 것을 가능하게 한다.

본 실시예에서 제1결합부(151)는 제1결합바디(152) 및 제1결합홀부(154)를 포함한다.

제1결합바디(152)는 탄성 재질을 포함하여 이루어진다. 제1결합홀부(154)는 제1결합바디(152)에 오목하게 형성되며, 제1입력축(110)의 단부가 삽입된다.

제2결합부(155)는 제1결합부(151)가 삽입되며 제2입력축(130)이 결합된다.

본 실시예에서 제2결합부(155)는 제2결합바디(156), 제1결합부안착부(158) 및 제2결합홀부(159)를 포함한다.

제2결합바디(156)는 제2결합부(155)의 외관을 형성하고, 강화 플라스틱 또는 금속 재질 등을 포함하여 이루어진다.

제1결합부안착부(158)는 제2결합바디(156)의 상측면에 오목하게 형성되어 제1결합부(151)가 삽입되고, 제2결합홀부(159)는 제2결합바디(156)의 하측면에 오목하게 형성되어 제2입력축(130)의 단부가 삽입된다.

출력축(200)은 구동휠(미도시)에 동력을 전달하며 모터부(미도시)와 연결된다. 조향휠의 조향각, 차량의 속도, 요레이트(Yaw Rate) 등을 기초로 ECU(미도시)에서 입력축(100)의 회전값에 대한 출력축(200)의 회전값을 계산하고, 계산된 내용을 바탕으로 모터부를 구동하면, 모터부의 구동에 의하여 출력축(200)이 회전된다.

서큘러스핀들(300)은 출력축(200)에 연결되고 내접기어(330)가 형성된다. 본 실시예에서 서큘러스핀들(300)은 서큘러바디(310) 및 내접기어(330)를 포함한다.

서큘러바디(310)는 환형 형상으로 출력축(200)과 볼팅 결합되어, 출력축(200)과 함께 회전된다. 내접기어(330)는 서큘러바디(310)의 내주면에 형성되며, 플렉스스핀들(400)의 외접기어(430)에 기어 연결된다.

플렉스스핀들(400)은 내접기어(330)에 연결되는 외접기어(430)가 형성되고, 입력축(100)과 연결된다. 본 실시예에서 플렉스스핀들(400)은 플렉스바디(410) 및 외접기어(430)를 포함한다.

플렉스바디(410)는 상측이 개방된 용기 형상이며, 제2입력축(130)과 볼팅 등의 방식으로 결합되어 함께 회전된다. 외접기어(430)는 플렉스바디(410)의 외주면에 형성되며, 내접기어(330)와 기어 연결된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 능동전륜 조향장치(1)의 작동원리를 살펴보면 다음과 같다.

운전자가 조향휠을 회전시키는 경우, 조향휠의 회전각은 센서부(미도시)에서 측정이 된다. 측정된 조향휠의 회전각은 차량의 ECU에 전달된다.

ECU는 차량의 속도, 요레이트(Yaw Rate) 등의 정보를 기초로 하여 입력축(100)에 대한 출력축(200)의 회전값을 결정하고, 모터부를 이용하여 출력축(200)을 회전시킨다.

능동전륜 조향장치(1)에서 입력축(100)의 회전 각도에 대한 출력축(200)의 회전 각도의 조정과 관련 내용은 통상의 기술자에게 자명한 내용이므로 자세한 설명은 생략한다.

입력축(100)은 조향휠과 결합되며, 회전되는 부품이므로 복수의 지점에서 베어링에 의하여 회전 지지된다. 따라서 입력축(100)이 조립되는 과정에서 발생되는 조립공차가 누적되는 경우 출력축(200) 등과의 정렬이 틀어지는 경우가 발생된다.

본 실시예에서 입력축(100)은 제1입력축(110)과 제2입력축(130)이 커플링부재(150)에 의하여 결합되고, 커플링부재(150)를 중심으로 굽힘이 가능하다.

따라서 제1입력축(110)의 중심축(i)이 출력축(200) 등의 중심축(o)을 기준으로 틀어지는 경우에도 커플링부재(150)에 의하여 제1입력축(110)의 틀어짐이 제2입력축(130)에 영향을 미치는 것이 차단된다.

이에 따라 본 실시예에서 능동전륜 조향장치(1)는, 입력축(100)의 조립시에 조립 공차의 누적 등에 의하여 입력축(100)의 중심축이 출력축(200) 등의 중심축에 대하여 틀어지게 되는 경우에도 입력축(100)과 결합되는 플렉스스핀들(400) 등의 부품에 영향을 끼치는 것을 방지하는 효과가 있다.

또한, 본 실시예에서 능동전륜 조향장치(1)는, 제1결합부(151)가 탄성 재질을 포함하여 이루어지므로 제1입력축(110)에 작용하는 충격 등에 의한 소음 및 주변 부품의 파손을 방지하는 효과가 있다.

본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참조로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

1: 능동전륜 조향장치 10: 하우징
100: 입력축 110: 제1입력축
130: 제2입력축 150: 커플링부재
151: 제1결합부 152: 제1결합바디
154: 제1결합홀부 155: 제2결합부
156: 제2결합바디 158: 제1결합부안착부
159: 제2결합홀부 200: 출력축
300: 서큘러스핀들 310: 서큘러바디
330: 내접기어 400: 플렉스스핀들
410: 플렉스바디 430: 외접기어

Claims (5)

1. 조향휠에 연결되며 굽힘이 가능하도록 구비되는 입력축;
   구동휠에 동력을 전달하는 출력축;
   상기 출력축에 연결되고 내접기어가 형성되는 서큘러스핀들; 및
   상기 내접기어에 기어 연결되는 외접기어가 형성되고, 상기 입력축과 연결되는 플렉스스핀들;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 능동전륜 조향장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 입력축은,
   상기 조향휠에 연결되는 제1입력축;
   상기 플렉스스핀들에 연결되는 제2입력축; 및
   상기 제1입력축이 상기 제2입력축에 대하여 기울어지는 것이 가능한 상태로 상기 제1입력축과 상기 제2입력축을 연결시키는 커플링부재;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동전륜 조향장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 커플링부재는,
   상기 제1입력축이 결합되며 탄성을 가지는 제1결합부; 및
   상측으로 상기 제1결합부가 결합되며, 하측으로 상기 제2입력축이 결합되는 제2결합부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동전륜 조향장치.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 제1결합부는,
   탄성 재질을 포함하여 이루어지는 제1결합바디; 및
   상기 제1결합바디에 오목하게 형성되어 상기 제1입력축의 단부가 삽입되는 제1결합홀부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동전륜 조향장치.
   
5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
   상기 제2결합부는,
   제2결합바디;
   상기 제2결합바디의 상측면에 오목하게 형성되어 상기 제1결합부가 삽입되는 제1결합부안착부; 및
   상기 제2결합바디의 하측면에 오목하게 형성되어 상기 제2입력축의 단부가 삽입되는 제2결합홀부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동전륜 조향장치.

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