KR20150092495A - 전동식 조향장치 - Google Patents

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Abstract

전동식 조향장치에 관한 발명이 개시된다. 개시된 전동식 조향장치는, 차량에 구비되는 스티어링컬럼부와, 차체에 고정되는 컬럼고정부와, 스티어링컬럼부에 고정되며 동력을 발생시키는 구동부와, 스티어링컬럼부를 컬럼고정부와 구동부에 각각 연결하고, 구동부에 연동하여 형상이 가변되며, 구동부의 동력을 스티어링컬럼부에 전달하여 스티어링컬럼부를 틸트 구동 시키는 동력전달부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전동식 조향장치{MOTOR DRIVEN POWER STEERING SYSTEM}
본 발명은 전동식 조향장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 장치의 부피를 줄이고 소음을 저감할 수 있는 전동식 조향장치에 관한 것이다.
전동식 조향장치(MDPS: Motor Driven Power Steering System)는 차속 센서 및 조향 토크 센서 등에서 감지한 차량의 운행조건에 따라 전자제어유닛(ECU: Electronic Control Unit)이 보조모터를 구동시켜 저속 운전 구간에서는 가볍고 편안한 조향력을 부여하고, 고속 운전 구간에서는 무거운 조향력으로 방향 안전성을 부여한다.
이를 위하여 전동식 조향장치는 보조모터의 회전동력으로 구동되는 웜(Worm)이 스티어링 샤프트와 연결되어 있는 웜 휠(Worm Wheel)을 회전시켜 조향력을 보조한다.
또한, 전동식 조향장치의 스티어링컬럼에는 운전자의 편의를 위하여 틸트(Tilt) 기능과, 텔레스코픽(Telescopic) 기능을 위한 장치가 부가된다. 틸트 기능은 운전자의 체형에 따라 스티어링휠(Steering Wheel)의 상하 위치를 조절하여 보다 편안하게 운전할 수 있도록 하는 것이며, 텔레스코픽 기능은 스티어링컬럼의 축 방향에 대하여 스티어링휠의 위치를 조절할 수 있도록 한 것이다.
일반적으로 차량에 적용되는 전동식 조향장치는 동력전달부가 일체형으로 되어 있어서, 틸트모터 등을 회전시키는 작동이 복잡하고, 틸트로드의 이동 거리가 과다하여 틸트모터의 이동에 따른 소음이 발생되며, 장치의 부피가 커지는 문제점이 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0121068호(2011.11.07 공개, 발명의 명칭: 차량용 전동식 동력조향장치)에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 간단한 장치를 이용하여 장치의 구성을 단순화시켜 내구성을 향상시키고, 장치의 부피 및 제작 단가를 줄이며, 소음의 발생을 저감할 수 있는 전동식 조향장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 전동식 조향장치는: 차량에 구비되는 스티어링컬럼부; 차체에 고정되는 컬럼고정부; 상기 스티어링컬럼부에 고정되며 동력을 발생시키는 구동부; 및 상기 스티어링컬럼부를 상기 컬럼고정부와 상기 구동부에 각각 연결하고, 상기 구동부에 연동하여 형상이 가변되며, 상기 구동부의 동력을 상기 스티어링컬럼부에 전달하여 상기 스티어링컬럼부를 틸트 구동 시키는 동력전달부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 구동부는, 상기 스티어링컬럼부에 고정되며 동력을 발생시키는 틸트모터; 및 상기 틸트모터와 상기 동력전달부를 연결하며, 상기 틸트모터에 연동되어 왕복 이동하는 틸트로드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 동력전달부는, 양단부가 각각 상기 스티어링컬럼부와 상기 컬럼고정부에 회전 가능하게 결합되는 제1힌지부; 및 양단부가 각각 상기 스티어링컬럼부와 상기 구동부에 결합되며, 상기 구동부에 연동되어 상기 스티어링컬럼부를 틸트 구동시키는 제2힌지부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제1힌지부와 상기 제2힌지부는 상기 스티어링컬럼부의 동일한 지점에 회전 가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전동식 조향장치는, 컬럼고정부와 스티어링컬럼부를 연결하는 제1힌지부와, 구동부와 스티어링컬럼부를 연결하는 제2힌지부가 별물로 구비되므로 틸트 구동시 제1힌지부와 제2힌지부의 상대 이동을 이용하여 스티어링컬럼부를 틸트 구동 시킬 수 있다.
이에 따라 본 발명은 틸트모터가 스티어링컬럼부에 대한 회전 이동 없이 구동되므로 틸트모터의 결합 방식이 간단해지며 장치의 내구성이 향상된다.
또한 본 발명은 제2힌지부와 제1힌지부의 상대 이동이 가능하므로 제1힌지부와 제2힌지부의 상대 이동이 불가능한 경우에 비하여 틸트로드의 이동 거리를 단축 시킬 수 있으므로 틸트로드의 이동 과다에 따른 소음의 발생을 저감할 수 있다.
또한, 본 발명은 제1힌지부와 제2힌지부의 이동의 반경이 상대적으로 줄어들게 되어 장치의 작동에 필요한 공간을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 "A" 부분을 나타내는 정면도이다.
도 3은 도 1의 "A" 부분의 하측을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 스티어링컬럼부가 반시계 방향으로 이동된 상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 스티어링컬럼부가 시계 방향으로 이동된 상태를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전동식 조향장치의 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달리 볼 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치(1)는 스티어링컬럼부(100), 컬럼고정부(200), 구동부(300) 및 동력전달부(400)를 포함한다.
스티어링컬럼부(100)는 운전자가 스티어링휠(미도시)을 회전시키면 스티어링휠과 함께 회전되며, 차륜에 연결된 랙 기어 등과 맞물려 차량의 조향을 가능하게 한다. 본 실시예에서 스티어링컬럼부(100)는 스티어링휠에 결합되는 스티어링컬럼(110)과, 스티어링컬럼(110)에 부착되며 ECU 등에 의해 조작되어 스티어링컬럼(110)의 회전력을 보조하는 보조모터(150)를 포함한다.
스티어링컬럼(110)과 보조모터(150)의 구성 및 작동원리는 통상의 기술자에게 자명한 내용이므로 자세한 설명은 생략한다.
도 2는 도 1의 "A" 부분을 나타내는 정면도이고, 도 3은 도 1의 "A" 부분의 하측을 나타내는 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 컬럼고정부(200)는 차체에 고정되며 동력전달부(400)가 회전 가능하게 결합된다. 본 실시예에서 컬럼고정부(200)는 금속 재질을 포함하여 이루어지는 컬럼브라켓으로 예시된다. 본 실시예에서 컬럼고정부(200)에는 스티어링컬럼부(100)가 동력전달부(400)를 매개로 상하 방향(도 1기준)으로 틸트 구동 가능하게 볼팅 등의 방식으로 연결된다.
구동부(300)는 스티어링컬럼부(100)에 볼팅 방식으로 탈착 가능하게 결합되며 외부에서 인가되는 전기에너지를 이용하여 동력을 발생시킨다. 구동부(300)에서 발생되는 동력은 동력전달부(400)를 통하여 스티어링컬럼부(100)에 전달되어 스티어링컬럼부(100)를 틸트 구동 시킨다.
틸트 구동의 의미는 스티어링휠, 즉 스티어링컬럼부(100)의 일단부(도 1 기준 우측 단부)를 상하 방향(도 1 기준)으로 이동시키는 것을 의미한다. 본 실시예에서 구동부(300)는 틸트모터(310) 및 틸트로드(350)를 포함한다.
틸트모터(310)는 스티어링컬럼부(100)에 고정되며, 외부에서 인가되는 전기에너지를 변환하여 동력을 발생시킨다. 본 실시예에서 틸트모터(310)는 스티어링컬럼부(100)에 볼팅 등의 방식으로 결합된다.
틸트로드(350)는 봉 형상으로 형성되어 틸트모터(310)와 동력전달부(400)를 연결하며, 틸트모터(310)의 구동에 연동되어 왕복 이동하여 동력전달부(400)를 이동시킨다. 본 실시예에서 틸트로드(350)는 일단부에 틸트모터(310)가 연결되며, 타단부에 후술할 제2힌지부(450)가 회전 가능하게 연결된다.
이에 따라 틸트모터(310)에서 발생한 동력에 의하여 틸트모터(310)가 왕복 이동하면 제2힌지부(450)가 틸트모터(310)에 연동하여 이동되면서 스티어링컬럼부(100)를 이동시킨다.
동력전달부(400)는 스티어링컬럼부(100)를 컬럼고정부(200)와 구동부(300)에 연결하고, 형상이 가변되며 구동부(300)의 동력을 스티어링컬럼부(100)에 전달하여 스티어링컬럼부(100)를 틸트 구동 시킨다. 본 실시예에서 동력전달부(400)는 제1힌지부(410) 및 제2힌지부(450)를 포함한다.
제1힌지부(410)는 양단부가 각각 스티어링컬럼부(100)와 컬럼고정부(200)에 회전 가능하게 결합되어, 스티어링컬럼부(100)가 제2힌지부(450)의 이동에 의하여 틸트 구동될 때 스티어링컬럼부(100)의 이동 방향을 제한한다.
본 실시예에서 제1힌지부(410)는 한쌍이 구비되며, 각각 스티어링컬럼부(100)의 양측에 위치하고, 양단부가 각각 컬럼고정부(200) 및 스티어링컬럼부(100)에 회전과 동시에 일정 구간 슬라이딩 이동 가능하게 볼팅 등의 방식으로 결합된다.
제2힌지부(450)는 양단부가 각각 스티어링컬럼부(100)와 구동부(300)에 연결되어 구동부(300)의 동력을 스티어링컬럼부(100)에 전달한다. 본 실시예에서 제2힌지부(450)는 대략 "Y" 형상으로 형성되며, 상측의 양단부가 스티어링컬럼부(100)에 회전 가능하게 결합되며, 하측 단부는 틸트로드(350)에 볼팅 등의 방식으로 회전 가능하게 결합된다.
제2힌지부(450)의 하단부는 틸트모터(310)의 이동에 연동하는 틸트로드(350)와 함께 왕복 이동한다. 제2힌지부(450)의 상단부는 스티어링컬럼부(100)에 연결되며, 스티어링컬럼부(100)가 제1힌지부(410)에 의하여 회전 이동되도록 이동 방향이 제한된다. 따라서 제2힌지부(450)를 통하여 스티어링컬럼부(100)에 힘이 전달되면 스티어링컬럼부(100)는 제1힌지부(410)에 의해 제한된 방향으로 회전 이동된다.
본 실시예에서 제1힌지부(410)와 제2힌지부(450)는 일단부가 동일한 지점에 볼트 등의 체결부제에 의하여 회전 가능하게 결합된다. 이에 따라 제1힌지부(410)와 제2힌지부(450)는 하나의 체결공정에 의하여 스티어링컬럼부(100)에 결합된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 스티어링컬럼부가 반시계 방향으로 이동된 상태를 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 스티어링컬럼부가 시계 방향으로 이동된 상태를 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치(1)의 작동원리를 설명하면 다음과 같다.
운전자가 스티어링휠의 위치를 상향 조정하기 위하여 틸트 버튼을 조작하면 ECU가 틸트모터(310)를 제어하여, 틸트로드(350)를 당기는 방향(도 4 기준 좌측 방향)으로 틸트모터(310)가 작동하도록 한다.
틸트로드(350)가 틸트모터(310)에서 당기는 방향(도 4 기준 좌측방향)으로 이동하면, 틸트로드(350)에 연결된 제2힌지부(450)의 하단부가 틸트로드(350)와 함께 이동하고, 제1힌지부(410)와 제2힌지부(450) 사이의 각도가 작아지면서 스티어링컬럼부(100)를 반 시계방향(도 4 기준)으로 회전시킨다.
이에 따라 스티어링컬럼부(100)가 반 시계방향(도 4 기준)으로 회전되면 운전자측(도 4 기준 우측방향) 단부에 결합된 스티어링휠이 상향 이동된다.
운전자가 스티어링휠을 하향 조정하기 위하여 틸트 버튼을 조작하면 ECU가 틸트모터(310)를 제어하여, 틸트로드(350)를 밀어내는 방향(도 5 기준 우측 방향)으로 틸트모터(310)가 작동하도록 한다.
틸트로드(350)가 틸트모터(310) 측(도 5 기준 우측방향)으로 이동하면, 틸트로드(350)에 연결된 제2힌지부(450)의 하단부가 틸트로드(350)와 함께 이동하고, 제1힌지부(410)와 제2힌지부(450) 사이의 각도가 커지면서 스티어링컬럼부(100)를 시계방향(도 5 기준)으로 회전시킨다.
스티어링컬럼부(100)가 시계방향으로 회전되면 스티어링컬럼부(100)의 운전자측(도 5 기준 우측방향) 단부에 결합된 스티어링휠이 하향 이동된다.
제1힌지부(410)와 제2힌지부(450)는 상호 이동이 가능하도록 별물로 이루어져 있으므로 제1힌지부(410)와 제2힌지부(450)의 상대 위치가 변경되면서 스티어링컬럼부(100)를 틸트 구동시키게 된다.
이에 따라 제2힌지부(450)의 하단부가 직선 왕복 이동 가능하게 되므로, 제1힌지부(410) 및 제2힌지부(450)에 대응하는 구성이 단일의 브라켓으로 이루어진 경우에 비하여 이동시에 필요한 공간이 줄어들게 되고, 틸트로드(350)의 이동거리가 단축되어 틸트로드(350)의 이동에 따른 소음을 저감할 수 있다.
또한, 본 실시예에서 전동식 조향장치(1)는 틸트로드(350)가 스티어링컬럼부(100)에 대하여 직선 왕복 이동하므로 틸트로드(350)를 이동시키는 틸트모터(310)를 스티어링컬럼부(100)에 대한 회전할 필요가 없게 된다.
이에 따라 틸트모터(310)를 스티어링컬럼부(100)에 결합하기 위한 구성이 단순해지며 장치의 내구성이 향상되고 및 제작 단가가 절감된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 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 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1: 전동식 조향장치 100: 스티어링컬럼부
110: 스티어링컬럼 150: 보조모터
200: 컬럼고정부 300: 구동부
310: 틸트모터 350: 틸트로드
400: 동력전달부 410: 제1힌지부
450: 제2힌지부

Claims (4)

  1. 차량에 구비되는 스티어링컬럼부;
    차체에 고정되는 컬럼고정부;
    상기 스티어링컬럼부에 고정되며 동력을 발생시키는 구동부; 및
    상기 스티어링컬럼부를 상기 컬럼고정부와 상기 구동부에 각각 연결하고, 상기 구동부에 연동하여 형상이 가변되며, 상기 구동부의 동력을 상기 스티어링컬럼부에 전달하여 상기 스티어링컬럼부를 틸트 구동 시키는 동력전달부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 스티어링컬럼부에 고정되며 동력을 발생시키는 틸트모터; 및
    상기 틸트모터와 상기 동력전달부를 연결하며, 상기 틸트모터에 연동되어 왕복 이동하는 틸트로드;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 동력전달부는,
    양단부가 각각 상기 스티어링컬럼부와 상기 컬럼고정부에 회전 가능하게 결합되는 제1힌지부; 및
    양단부가 각각 상기 스티어링컬럼부와 상기 구동부에 결합되며, 상기 구동부에 연동되어 상기 스티어링컬럼부를 틸트 구동시키는 제2힌지부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제1힌지부와 상기 제2힌지부는 상기 스티어링컬럼부의 동일한 지점에 회전 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.


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