KR20170119238A

KR20170119238A - 차량용 조향장치

Info

Publication number: KR20170119238A
Application number: KR1020160047166A
Authority: KR
Inventors: 서광모; 최형진
Original assignee: 주식회사 영신테크
Priority date: 2016-04-18
Filing date: 2016-04-18
Publication date: 2017-10-26

Abstract

차량용 조향장치에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 차량용 조향장치는: 차체에 결합되는 고정 바디; 조향 입력축부와 연동되도록 조향 입력축부에 연결되는 조향 기어부; 조향 입력축부와 연동되도록 조향 입력축부에 연결되는 틸팅장치; 틸팅장치의 틸팅 출력부에 회전 가능하게 결합되고, 차륜의 상부 조향 너클에 양측이 연결되도록 일체로 형성되는 어퍼암부; 고정 바디와 차륜의 하부 조향 너클에 연결되는 로어암부; 및 조향 기어부가 구동됨에 따라 회전되도록 조향 기어부의 조향 출력부에 연결되고, 차륜의 선회 너클에 양측이 연결되는 선회축부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 조향장치{STEERING APPARATUS FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 조향장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 조향 각도와 틸팅 각도를 정확하게 조절할 수 있는 차량용 조향장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량은 엔진의 구동력에 의해 운행된다. 조향 핸들을 회전시키면, 운전자의 조타력이 조향 기어부에 전달된다. 조향 기어부가 구동됨에 따라 조향축이 선회되어 차량이 선회된다. 조향축은 랙바의 양측에는 타이로드가 연결되는 구조로 형성된다. 랙바는 차체의 폭방향을 따라 길게 설치되고, 타이로드는 연결 조인트부에 의해 차륜에 연결된다. 차체에는 차량이 코너링될 때에 차체와 차륜을 틸팅시킬 수 있도록 틸팅장치가 설치된다. 또한, 차체의 하부와 로어암에 연결되도록 서스펜션부가 설치된다. 서스펜션부는 차체에 가해지는 충격을 흡수하여 승차감을 향상시킨다.

그러나, 종래에는 조향축이 길이가 짧은 연결 조인트부를 매개로 차륜의 너클에 연결되므로, 차륜이 틸팅될 때에 연결 조인트부의 각도가 너무 커지게 된다. 연결 조인트의 각도가 일정 각도 이상 커지게 되면, 차륜의 틸팅 각도가 정확하게 조절되기 어려울 수 있다.

또한, 차륜의 틸팅 각도가 정확하게 제어되지 못하는 경우, 타이어의 마모가 현저히 증가할 수 있다.

또한, 이러한 조향축은 조절될 수 있는 틸팅 각도가 제한적이므로, 윤거가 짧은 소형 전기차나 삼륜차에 적용하기 어려울 수 있다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2015-0077685호(2015. 07. 08 공개, 발명의 명칭: 차량 조향장치 및 이의 에커만 경향 가변 제어 방법)에 개시되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 조향 각도와 틸팅 각도를 정확하게 조절할 수 있는 차량용 조향장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 차량용 조향장치는: 차체에 결합되는 고정 바디; 조향 입력축부와 연동되도록 상기 조향 입력축부에 연결되는 조향 기어부; 상기 조향 입력축부와 연동되도록 상기 조향 입력축부에 연결되는 틸팅장치; 상기 틸팅장치의 틸팅 출력부에 회전 가능하게 결합되고, 차륜의 상부 조향 너클에 양측이 연결되도록 일체로 형성되는 어퍼암부; 상기 고정 바디와 상기 차륜의 하부 조향 너클에 연결되는 로어암부; 및 상기 조향 기어부가 구동됨에 따라 회전되도록 상기 조향 기어부의 조향 출력부에 연결되고, 상기 차륜의 선회 너클에 양측이 연결되는 선회축부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 어퍼암부의 차폭방향 중심부에는 상기 틸팅장치의 상기 틸팅 출력부가 연결될 수 있다.

상기 선회축부는 상기 선회 너클에 양측이 연결되도록 일체로 형성될 수 있다.

상기 선회축부의 길이방향 중심부에는 상기 조향 기어부의 상기 조향 출력부가 연결될 수 있다.

상기 조향 출력부에는 센터 요크부가 연결되고, 상기 선회축부의 길이방향 중심부는 상기 센터 요크부에 회전 가능하게 결합되고, 상기 선회축부의 양측에는 상기 선회축부의 축방향을 중심으로 회전되도록 사이드 조인트부가 설치될 수 있다.

상기 센터 요크부는 상기 조향 출력부에 회전 가능하게 연결되는 센터 요크 몸체; 상기 센터 요크 몸체에서 나란하게 연장되고, 센터 베어링부홀이 형성되는 한 쌍의 센터 요크 리브; 상기 선회축부의 길이방향에 수직한 방향으로 돌출되는 한 쌍의 센터 요크 보스; 및 상기 센터 요크 보스에 각각 결합되고, 상기 센터 베어링홀에 각각 수용되는 한 쌍의 센터 요크 베어링을 포함할 수 있다.

상기 사이드 조인트부는 상기 선회축부의 양측에 고정되는 슬리브; 상기 슬리브의 축방향을 중심으로 회전 가능하도록 상기 슬리브에 결합되는 피봇 조인트부; 및 상기 피봇 조인트부에 상기 슬리브의 축방향과 수직한 축을 중심으로 회전 가능하게 설치되고, 상기 선회 너클에 회전 가능하게 결합되는 선회 조인트부를 포함할 수 있다.

상기 선회 조인트부는 상기 피봇 조인트부의 내측에 배치되는 선회 조인트 바디; 상기 선회 조인트 바디의 양측에 돌출되게 형성되고, 상기 피봇 조인트부에 결합되는 선회 베어링부; 및 상기 선회 너클에 회전 가능하게 결합되는 선회 부시부를 포함할 수 있다.

상기 차량용 조향장치는 상기 고정 바디의 양측과 상기 차체에 각각 연결되는 서스펜션부를 더 포함할 수 있다.

상기 틸팅장치는 상기 조향 입력축부와 연동되도록 상기 조향 입력축부에 연결되고, 상기 어퍼암부의 길이방향 중심부에 상기 틸팅 출력부가 연결되는 틸팅 기어부; 및 상기 틸팅 기어부의 기어비를 조절하여 상기 어퍼암부의 틸팅 각도를 조절하도록 상기 틸팅 기어부에 연결되는 틸팅 구동부를 포함할 수 있다.

상기 틸팅 기어부는 상기 조향 입력축부에 연결되는 틸팅 입력 기어부; 상기 틸팅 입력 기어부에 연결되는 틸팅 연결 기어부; 상기 틸팅 연결 기어부에 연결되고, 상기 틸팅 출력부가 연결되는 틸팅 유성기어세트; 및 상기 틸팅 구동부의 구동축에 연결되고, 상기 틸팅 유성기어세트의 기어비를 조절하도록 상기 틸팅 유성기어세트에 연결되는 틸팅 조절 기어부를 포함할 수 있다.

상기 틸팅 유성기어세트는 상기 틸팅 연결 기어부에 축결합되는 틸팅 선기어; 상기 틸팅 선기어에 치합되는 틸팅 유성기어; 상기 틸팅 유성기어에 치합되고, 상기 틸팅 조절 기어부에 치합되는 틸팅 링기어; 및 상기 틸팅 유성기어에 의해 회전되도록 상기 틸팅 유성기어에 연결되고, 상기 틸팅 출력부가 연결되는 틸팅 캐리어를 포함할 수 있다.

상기 틸팅 링기어가 상기 틸팅 조절 기어부에 의해 정지 또는 회전됨에 따라 상기 틸팅 유성기어가 자전 또는 공전되고, 상기 틸팅 유성기어가 자전 또는 공전됨에 따라 상기 틸팅 출력부의 틸팅 각도가 조절될 수 있다.

본 발명에 따르면, 어퍼암부가 일체로 형성되고, 어퍼암부가 틸팅장치의 틸팅 출력부에 연결되고, 어퍼암부의 양측에 차륜이 연결되므로, 어퍼암부가 틸팅 출력부에 의해 회전됨에 따라 차륜이 일정 캠버각으로 틸팅될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 선회축부가 일체로 형성되므로, 어퍼암부가 회전될 때에 선회축부 역시 어퍼암부와 나란한 상태로 회전될 수 있다. 따라서, 일측 차륜에만 충격이 가해지더라도 선회축부와 어퍼암부 사이의 간격이 그대로 유지되므로, 양측의 차륜의 캠버각이 충격에 의해 변경되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 사이드 조인트부가 선회축부의 축방향을 중심으로 선회축부와 상대적으로 회전되므로, 차륜의 틸팅시 선회축부에 가해지는 비틀림 모우멘트가 해소될 수 있다. 따라서, 차륜의 조향 각도와 틸팅 각도가 정확하게 조절될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 조향 입력축부에 조향 기어부와 틸팅 기어부가 연결되므로, 조향 입력축부가 회전됨에 따라 차륜의 조향과 틸팅이 동시에 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 틸팅 구동부가 틸팅 기어부의 기어비를 조절하므로, 차량의 속도에 따라 차륜의 틸팅 각도를 정확하게 조절할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 틸팅 링기어가 틸팅 조절 기어부에 의해 자전 또는 회전됨에 따라 틸팅 유성기어가 자전 또는 공전되고, 틸팅 유성기어가 자전 또는 공전됨에 따라 틸팅 출력부의 틸팅 각도가 조절될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치를 도시한 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 어퍼암부, 로어암부 및 선회축부의 구조를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 어퍼암부를 도시한 배면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 선회축부를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 선회축부를 도시한 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 조향 기어부와 틸팅 기어부를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 틸팅 기어부의 틸팅 유성기어세트를 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 조향 기어부와 틸팅 기어부를 도시한 회로도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 조향 조인트부를 도시한 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 조향 조인트부를 도시한 분해 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 조향 조인트부를 도시한 단면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 틸팅 유성기어세트에서 틸팅 조절 기어부가 일방향으로 회전될 때에 틸팅 캐리어가 정지되는 상태를 도시한 단면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 차륜이 일정한 조향 각도로 선회된 상태를 도시한 사시도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 틸팅 유성기어세트에서 틸팅 조절 기어부가 타방향으로 회전될 때에 틸팅 캐리어가 회전되는 상태를 도시한 단면도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 차륜이 일정한 조향 각도와 틸팅 각도로 선회된 상태를 도시한 사시도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 조향장치의 일 실시예를 설명한다. 차량용 조향장치를 설명하는 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 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치를 도시한 정면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 어퍼암부, 로어암부 및 선회축부의 구조를 도시한 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 어퍼암부를 도시한 배면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치는 고정 바디(110), 조향 기어부(220), 틸팅장치(230,240), 어퍼암부(150), 로어암부(160) 및 선회축부(130)를 포함한다.

고정 바디(110)는 차체에 결합된다. 고정 바디(110)는 고정 바디(110)는 차체의 폭방향 중심부에 배치된다. 차체의 양측에는 차륜(10)이 배치된다.

조향 입력축부(210)는 조향 로드(103)에 연결되고, 조향 로드(103)의 상측에는 조향휠(101)이 연결된다. 조향휠(101)이 회전되면, 조향 로드(103)를 통해 조향 입력축부(210)가 일정 각도 회전된다.

조향 기어부(220: 도 7 참조)는 조향 입력축부(210)와 연동되도록 조향 입력축부(210)에 연결된다. 조향 입력축부(210)가 일정 각도 회전됨에 따라 조향 기어부(220)가 일정한 기어비로 구동된다.

기어박스(200) 내부의 틸팅장치(230,240: 도 7 참조)는 조향 입력축부(210)와 연동되도록 조향 입력축부(210)에 연결된다. 조향 입력축부(210)가 일정 각도 회전됨에 따라 틸팅장치(230,240)가 일정한 기어비로 구동된다.

조향 기어부(220)와 틸팅장치(230,240)가 조향 입력축부(210)와 연동되도록 조향 입력축부(210)에 각각 연결되므로, 조향 입력축부(210)가 일정 각도 회전됨에 따라 조향 기어부(220)와 틸팅장치(230,240)가 동시에 구동된다. 또한, 조향 기어부(220)는 조향 입력축부(210)의 회전 각도를 기어비에 의해 조절한다. 또한, 틸팅장치(230,240)는 조향 입력축부(210)의 회전 각도를 기어비에 의해 조절한다. 이러한 조향 기어부(220)와 틸팅장치(230,240)에 관해서는 아래에서 상세히 설명하기로 한다.

어퍼암부(150)는 틸팅장치(230,240)의 틸팅 출력부(239)에 회전 가능하게 결합되고, 차륜(10)의 상부 조향 너클(21)에 양측이 연결되도록 일체로 형성된다. 어퍼암부(150)가 틸팅 출력부(239)에 회전 가능하게 결합되고, 차체의 축방향으로 일체로 형성되므로, 틸팅장치(230,240)가 구동됨에 따라 어퍼암부(150)가 일정한 틸팅 각도로 틸팅된다. 어퍼암부(150)가 틸팅장치(230,240)에 의해 일정한 틸팅 각도로 회전됨에 따라 어퍼암부(150)의 양측에 연결되는 차륜(10)도 일정한 캠버각으로 틸팅된다. 어퍼암부(150)에 의해 차륜(10)이 틸팅되므로, 차체가 차륜(10)에 의해 틸팅될 수 있다.

어퍼암부(150)의 차폭방향 중심부에는 틸팅장치(230,240)의 틸팅 출력부(239)가 연결된다. 따라서, 틸팅장치(230,240)가 구동됨에 따라 어퍼암부(150)가 일정한 각도로 틸팅되고, 어퍼암부(150)가 틸팅됨에 따라 차륜(10)이 일정한 캠버각으로 회전된다.

로어암부(160)는 고정 바디(110)와 차륜(10)의 하부 조향 너클(22)에 연결된다. 이때, 고정 바디(110)의 양측에는 로어암부(160)의 일측이 각각 연결되고, 차륜(10)의 하부 조향 너클(21,22)에는 로어암부(160)의 타측이 각각 연결된다. 이때, 로어암부(160)의 일측은 하부 결합핀(163)에 의해 고정 바디(110)에 회전 가능하게 결합되고, 로어암부(160)의 타측은 하부 조향 조인트부(310)에 의해 하부 조향 너클(22)에 연결된다. 로어암부(160)는 어퍼암부(150)의 하측에 배치된다. 로어암부(160)가 고정 바디(110)와 차륜(10)의 하부 조향 너클(22)에 연결되므로, 어퍼암부(150)가 틸팅될 때에 차륜(10)이 일정한 캠버각으로 틸팅될 수 있다. 또한, 차륜(10)이 회전되거나 틸팅될 때에 어퍼암부(150)와 로어암부(160)가 나란하게 틸팅된 상태에서 차륜(10)을 지지한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 선회축부를 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 선회축부를 도시한 분해 사시도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 선회축부(130)는 조향 기어부(220)가 구동됨에 따라 회전되도록 조향 기어부(220)의 조향 출력부(225)에 연결되고, 차륜(10)의 선회 너클(30)에 양측이 연결된다. 선회축부(130)가 조향 기어부(220)의 조향 출력부(225)에 연결되고, 양측이 차륜(10)의 선회 너클(30)에 연결되므로, 선회축부(130)가 회전됨에 따라 차륜(10)이 일정한 조향 각도로 조향된다.

선회축부(130)는 선회 너클(30)에 양측이 연결되도록 일체로 형성된다. 선회축부(130)는 전체적으로 봉형태로 형성된다. 선회축부(130)가 일체로 형성되므로, 어퍼암부(150)가 틸팅장치(230,240)에 의해 틸팅될 때에 선회축부(130)도 어퍼암부(150)와 나란하게 틸팅된다. 또한, 선회축부(130)가 조향 기어부(220)의 조향 출력부(225)에 연결되므로, 조향 기어부(220)가 구동됨에 따라 선회축부(130)가 조향 출력부(225)를 중심으로 선회되어 차륜(10)의 조향 각도를 조절한다.

이때, 조향 출력부(225)에는 센터 요크부(120)가 연결되고, 선회축부(130)의 길이방향 중심부는 센터 요크부(120)에 회전 가능하게 결합된다. 선회축부(130)의 양측에는 선회 너클(30)에 연결되고, 선회축부(130)의 축방향을 중심으로 회전되는 사이드 조인트부가 설치된다. 선회축부(130)의 길이방향 중심부가 센터 요크부(120)에 회전 가능하게 설치되므로, 틸팅장치(230,240)가 구동될 때에 선회축부(130)가 센터 요크부(120)를 중심으로 회전된다.

센터 요크부(120)는 센터 요크 몸체(121), 한 쌍의 센터 요크 리브(122), 한 쌍의 센터 요크 보스(123) 및 한 쌍의 센터 요크 베어링(124)을 포함한다.

센터 요크 몸체(121)는 조향 출력부(225)에 회전 가능하게 연결된다. 한 쌍의 센터 요크 리브(122)는 센터 요크 몸체(121)에서 나란하게 연장된다. 센터 요크 리브(122)에는 센터 베어링홀(122a)이 형성된다. 센터 요크 보스(123)는 선회축부(130)의 길이방향에 수직한 방향으로 돌출된다. 센터 요크 보스(123)는 원기둥 형태로 형성된다. 한 쌍의 센터 요크 베어링(124)은 센터 요크 보스(123)에 각각 결합되고, 센터 베어링홀(122a)에 각각 수용된다. 선회축부(130)는 센터 요크부(120)의 센터 요크 베어링(124)을 중심으로 회전된다.

사이드 조인트부(140)가 선회축부(130)의 축방향을 중심으로 선회축부(130)와 상대적으로 회전되므로, 차륜(10)의 조향 및 틸팅시 선회축부(130)에 가해지는 비틀림 모우멘트가 해소될 수 있다. 즉, 틸팅장치(230,240)가 어퍼암부(150)를 회전시키면, 어퍼암부(150)가 틸팅됨에 따라 차륜(10)이 일정한 캠버각(camber angle)으로 틸팅된다. 차륜(10)의 틸팅시 선회축부(130)의 축방향을 중심으로 비틀림 모우멘트가 작용한다. 이때, 사이드 조인트부(140)가 선회축부(130)의 축방향을 중심으로 사이드 조인트부(140)와 상대적으로 회전되므로, 선회축부(130)에 작용하는 비틀림 모우멘트가 해소될 수 있다.

선회축부(130)의 길이방향 중심부는 센터 요크부(120)에 연결되고, 선회축부(130)의 양측과 선회 너클(30)은 사이드 조인트부(140)에 의해 연결된다. 사이드 조인트부(140)가 선회축부(130)의 양측에 설치되므로, 차륜(10)이 일정한 조향 각도 또는 틸팅 각도로 선회될 때에, 선회축부(130)가 원활하게 선회될 수 있다.

사이드 조인트부(140)는 슬리브(141), 피봇 조인트부(143) 및 선회 조인트부(145)를 포함한다.

슬리브(141)는 선회축부(130)의 양측에 고정된다. 슬리브(141)의 단부에는 슬리브(141)의 직경보다 큰 직경을 갖는 헤드부(141a)가 형성된다. 이때, 선회축부(130)의 양측에는 슬리브(141)가 삽입되도록 슬리브홈(133)이 형성된다. 또한, 구속핀(142)이 슬리브홈(133)을 관통하도록 구속홀(141b)이 형성된다.

피봇 조인트부(143)는 슬리브(141)의 축방향을 중심으로 회전 가능하도록 슬리브(141)에 결합된다. 피봇 조인트부(143)에는 슬리브(141)의 직경과 거의 동일한 크기의 통과홀(143a)이 형성된다. 슬리브(141)는 통과홀(143a)을 통과한 후 선회축부(130)의 슬리브홈(133)에 삽입된다. 피봇 조인트부(143)는 슬리브(141)의 헤드부(141a)에 걸려 선회축부(130)에서 분리되지 않는다. 또한, 피봇 조인트부(143)에는 차륜(10) 측으로 나란하게 연장되는 한 쌍의 피봇 조인트 리브(144)가 형성되고, 피봇 조인트 리브(144)에는 피봇홀(144a)이 형성된다.

선회 조인트부(145)는 피봇 조인트부(143)에 슬리브(141)의 축방향과 수직한 축을 중심으로 회전 가능하게 설치되고, 선회 너클(30)에 회전 가능하게 결합된다. 선회 조인트부(145)가 슬리브(141)를 중심으로 회전되므로, 차륜(10)이 일정한 조향 각도 및 틸팅 각도로 선회될 때에, 선회축부(130)와 선회 조인트부(145)가 선회축부(130)의 회전축을 중심으로 상대적으로 회전된다. 따라서, 차륜(10)의 틸팅시 선회축부(130)에 가해지는 비틀림 모우멘트가 선회축부(130)와 선회 조인트부(145)의 상대적인 회전에 의해 해소될 수 있다

선회 조인트부(145)는 선회 조인트 바디(146), 선회 베어링부(147) 및 선회 부시부(148)를 포함한다.

선회 조인트 바디(146)는 피봇 조인트부(143)의 내측에 배치된다. 즉, 선회 조인트 바디(146)는 피봇 조인트 리브(144) 사이에 배치된다. 선회 베어링부(147)는 선회 조인트 바디(146)의 양측에 돌출되게 형성되고, 피봇 조인트부(143)에 결합된다. 선회 베어링부(147)는 피봇 조인트 리브(144)의 피봇홀(144a)에 삽입된다. 선회 부시부(148)는 선회 너클(30)에 회전 가능하게 결합된다. 선회 부시부(148)의 일측에는 선회 부시부(148)가 선회 너클(30)에 삽입된 후 선회 부시부(148)가 빠지는 것을 방지하도록 결합부재(149)가 결합된다.

선회축부(130)는 센터 요크부(120)의 센터 요크 베어링(124)에 의해 1축을 중심으로 상대적으로 회전된다. 또한, 선회축부(130)와 차륜(10)은 슬리브(141), 선회 베어링부(147) 및 선회 부시부(148), 다시 말해, 3축을 중심으로 상대적으로 회전된다.

차량용 조향장치는 고정 바디(110)의 양측과 차체에 각각 연결되는 서스펜션부(180)을 포함한다. 서스펜션부(180)가 고정 바디(110)와 차체에 연결되므로, 어퍼암부(150)가 틸팅장치(230,240)에 의해 회전되더라도 서스펜션부(180)는 어퍼암부(150)에 의해 기울어지지 않는다. 서스펜션부(180)는 차체에 작용하는 충격이나 진동을 흡수할 때에 동시에 신장되거나 수축된다. 또한, 어퍼암부(150)와 선회축부(130)가 일체로 형성되고 차륜(10)을 지지하므로, 서스펜션부(180)가 신장 또는 수축될 때에 양측 차륜(10)의 틸팅 각도가 변경되지 않는다. 따라서, 차량이 주행하거나 코너링 운행될 때에 차륜(10)의 틸팅 각도가 변형됨에 따라 타이어의 마모가 증대되는 것을 방지할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 조향 기어부와 틸팅 기어부를 도시한 사시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 틸팅 기어부의 틸팅 유성기어세트를 도시한 단면도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 조향 기어부와 틸팅 기어부를 도시한 회로도이다.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 차량용 조향장치는 선회축부(130)를 조향시키고, 고정 바디(110)를 틸팅시키도록 기어박스(200)를 포함한다. 기어박스(200)는 차체에 고정된다. 기어박스(200)는 조향 입력축부(210), 조향 기어부(220), 틸팅장치(230,240)를 포함한다. 틸팅장치(230,240)는 틸팅 기어부(230) 및 틸팅 구동부(240)를 포함한다. 조향 입력축부(210), 조향 기어부(220), 틸팅 기어부(230) 및 틸팅 구동부(240)는 기어박스(200)의 내부에 배치된다.

조향 입력축부(210)는 조향 로드(103)에 연결된다. 조향 로드(103)는 조향휠(101)에 연결되어 조향휠(101)에 의해 일정한 각도로 회전된다. 조향 입력축부(210)는 차체의 상하방향을 따라 배치된다. 조향 입력축부(210)에는 조향 입력축부(210)의 회전 각도를 감지할 수 있도록 조향 센서(미도시)가 설치된다.

조향 기어부(220)는 조향 입력축부(210)와 연동되도록 조향 입력축부(210)에 연결되고, 차륜(10)의 조향 각도를 조절하는 선회축부(130)에 연결된다. 이때, 조향 기어부(220)의 조향 출력부(225)는 선회축부(130)의 길이방향 중심부에 연결된다. 조향 기어부(220)가 구동됨에 따라 선회축부(130)가 회전되어 차륜(10)을 일정 조향 각도로 선회시킨다.

조향 기어부(220)는 조향 입력 기어부(221) 및 조향 연결 기어부(223)를 포함한다.

조향 입력 기어부(221)는 조향 입력축부(210)에 축결합된다. 조향 입력 기어부(221)는 조향 입력축부(210)와 동심원을 이루도록 조향 입력축부(210)의 외측면에 형성된다. 조향 입력 기어부(221)는 조향 입력축부(210)와 별도로 제작된 후 조향 입력축부(210)에 압입되거나 조향 입력축부(210)와 일체로 형성될 수 있다. 조향 입력 기어부(221)는 톱니가 축방향에 대하여 비스듬하게 형성되는 헬리컬 기어일 수 있다.

조향 연결 기어부(223)에는 조향 입력 기어부(221)가 연결되고, 조향 출력부(225)가 축결합된다. 조향 연결 기어부(223)는 일정한 기어비를 출력하도록 복수의 조향 연결 기어(223a-223c)를 포함한다. 예를 들면, 조향 연결 기어부(223)는 조향 입력 기어부(221)에 치합되는 제1 조향 연결 기어(223a)와, 제1 조향 연결 기어(223a)와 동축상에 형성되는 제2 조향 연결 기어(223b)와, 제2 조향 연결 기어(223b)에 축결합되는 제3 조향 연결 기어(223c)를 포함한다. 제1 조향 연결 기어(223a), 제2 조향 연결 기어(223b) 및 제3 조향 연결 기어(223c)는 평행한 축을 중심으로 회전된다. 또한, 제1 조향 연결 기어(223a), 제2 조향 연결 기어(223b) 및 제3 조향 연결 기어(223c)는 톱니가 축방향에 대하여 비스듬하게 형성되는 헬리컬 기어일 수 있다. 이러한 조향 연결 기어부(223)에서 조향 연결 기어(223a-223c)의 개수는 다양하게 변경 가능하다.

조향 출력부(225)는 조향 입력축부(210)와 나란하게 배치된다. 조향 출력부(225)가 조향 입력축부(210)와 나란하게 배치되므로, 조타력의 입력 방향이 출력 방향과 서로 나란해진다.

조향 출력부(225)는 틸팅 출력부(239)와 수직하게 배치된다. 또한, 틸팅 출력부(239)는 조향 입력축부(210)의 축방향과 수직하게 배치된다. 조향 출력부(225)가 틸팅 출력부(239)와 수직하게 배치되므로, 조향 입력축부(210)의 회전방향과 틸팅 출력부(239)의 회전방향이 서로 수직하게 형성된다.

틸팅 기어부(230)는 조향 입력축부(210)와 연동되도록 조향 입력축부(210)에 연결되고, 어퍼암부(150)의 길이방향 중심부에 틸팅 기어부(230)의 틸팅 출력부(239)가 연결된다. 틸팅 기어부(230)가 구동됨에 따라 어퍼암부(150)가 틸팅되고, 차륜(10)이 약간 틸팅될 때에 어퍼암부(150)와 로어암부(160)가 선회된다. 이때, 어퍼암부(150)의 양측은 슬리브(141), 조향 조인트 베어링부(331)와 조향 조인트 부시부(335)를 중심으로 3축 회전된다. 또한, 로어암부(160)의 일측은 하부 결합핀(163)을 중심으로 고정 바디(110)와 상대적으로 회전되고, 로어암부(160)의 타측은 조향 조인트 베어링부(331)와 조향 조인트 부시부(335)를 중심으로 2축 회전된다.

차륜(10)의 틸팅시 로어암부(160)가 고정 바디(110)의 양측에서 기울어지고, 어퍼암부(150)가 틸팅 출력부(239)를 중심으로 회전되는 반면, 서스펜션부(180)는 기울어지지 않고 상하방향과 나란하게 유지된다. 이때, 일측의 차륜(10)이 도로의 요철 등에 의해 충격이 가해지더라도, 양측의 차륜(10)이 상하로 동시에 이동됨에 따라 서스펜션부(180)가 충격을 흡수한다. 차륜(10)이 어퍼암부(150)에 의해 틸팅되므로, 차량이 도로에서 원활하게 코너링 운전될 수 있다. 틸팅 기어부(230)에 관해서는 아래에서 상세히 설명하기로 한다.

틸팅 구동부(240)는 틸팅 기어부(230)의 기어비를 조절하여 고정 바디(110)의 틸팅 각도를 조절하도록 틸팅 기어부(230)에 연결된다. 틸팅 구동부(240)가 틸팅 기어부(230)의 기어비를 조절하므로, 차량의 속도에 따라 어퍼암부(150)의 틸팅 각도를 가변시킬 수 있다. 예를 들면, 차량이 저속 운행되는 경우, 틸팅 구동부(240)가 틸팅 기어부(230)의 기어비를 조절하여 어퍼암부(150)의 틸팅 각도를 감소시킨다. 또한, 차량이 고속 운행되는 경우, 틸팅 구동부(240)가 틸팅 기어부(230)의 기어비를 조절하여 어퍼암부(150)의 틸팅 각도를 증가시킨다. 틸팅 구동부(240)로는 모터가 적용될 수 있다.

틸팅 기어부(230)는 틸팅 입력 기어부(231), 틸팅 연결 기어부(232), 틸팅 유성기어세트(233) 및 틸팅 조절 기어부(238)를 포함한다.

틸팅 입력 기어부(231)는 조향 입력축부(210)에 연결된다. 이때, 틸팅 입력 기어부(231)는 조향 입력축부(210)에 축결합된다. 틸팅 입력 기어부(231)는 조향 입력축부(210)와 동심원을 이루도록 조향 입력축부(210)의 외측면에 형성된다. 틸팅 입력 기어부(231)는 조향 입력축부(210)와 별도로 제작된 후 조향 입력축부(210)에 압입되거나 조향 입력축부(210)와 일체로 형성될 수 있다. 틸팅 입력 기어부(231)는 조향 입력 기어부(221)의 상측에 조향 입력 기어부(221)와 동축상에 배치된다. 조향 입력축부(210)가 회전됨에 따라 틸팅 입력 기어부(231)와 조향 입력 기어부(221)가 동일한 회전 각도로 회전된다. 틸팅 입력 기어부(231)는 톱니가 축방향에 대하여 비스듬하게 형성되는 베벨 기어일 수 있다.

틸팅 연결 기어부(232)는 틸팅 입력 기어부(231)에 연결된다. 틸팅 연결 기어부(232)는 일정한 기어비를 출력하도록 복수의 틸팅 연결 기어(232a-232c)를 포함한다. 예를 들면, 틸팅 연결 기어부(232)는 틸팅 입력 기어부(231)에 치합되는 제1 틸팅 연결 기어(232a)와, 제1 틸팅 연결 기어(232a)와 동축상에 형성되는 제2 틸팅 연결 기어(232b)와, 제2 틸팅 연결 기어(232b)에 축결합되는 제3 틸팅 연결 기어(232c)를 포함한다. 제1 틸팅 연결 기어(232a), 제2 틸팅 연결 기어(232b) 및 제3 틸팅 연결 기어(232c)는 평행한 축을 중심으로 회전된다. 또한, 제1 틸팅 연결 기어(232a), 제2 틸팅 연결 기어(232b) 및 제3 틸팅 연결 기어(232c)는 틸팅 입력 기어부(231)와 수직한 축을 이루도록 설치된다. 또한, 제1 틸팅 연결 기어(232a)는 틸팅 입력 기어부(231)에 치합되는 베벨 기어이고, 제2 틸팅 연결 기어(232b) 및 제3 틸팅 연결 기어(232c)는 헬리컬 기어일 수 있다. 이러한 틸팅 연결 기어부(232)에서 틸팅 연결 기어(232a-232c)의 개수는 다양하게 변경 가능하다.

틸팅 유성기어세트(233)에는 틸팅 연결 기어부(232)가 연결되고, 틸팅 출력부(239)가 연결된다. 틸팅 유성기어세트(233)는 틸팅 선기어(234), 틸팅 유성기어(235), 틸팅 링기어(236) 및 틸팅 캐리어(237)를 포함한다.

틸팅 선기어(234)는 틸팅 연결 기어부(232)에 축결합된다. 이때, 틸팅 선기어(234)는 제3 틸팅 연결 기어(232c)에 축결합된다. 틸팅 선기어(234)는 제3 틸팅 연결 기어(232c)와 동축상에 배치된다. 틸팅 선기어(234)는 제3 틸팅 연결 기어(232c)에 의해 회전된다.

틸팅 유성기어(235)는 틸팅 선기어(234)에 치합된다. 틸팅 유성기어(235)는 틸팅 선기어(234)의 둘레에 복수 개가 설치된다. 틸팅 유성기어(235)는 틸팅 선기어(234)와 맞물려 회전됨에 따라 공전 또는 자전된다.

틸팅 링기어(236)는 틸팅 유성기어(235)에 치합되고, 틸팅 조절 기어부(238)에 치합된다. 틸팅 링기어(236)는 복수의 틸팅 유성기어(235)를 둘러싸도록 링형태로 형성된다. 틸팅 링기어(236)의 내측에는 틸팅 유성기어(235)와 치합되도록 내측 톱니(236a)가 형성되고, 틸팅 링기어(236)의 외측에는 틸팅 조절 기어부(238)와 치합되도록 외내측 톱니(236b)가 형성된다.

틸팅 캐리어(237)는 틸팅 유성기어(235)에 의해 회전되도록 틸팅 유성기어(235)에 연결되고, 틸팅 출력부(239)가 연결된다. 이때, 틸팅 캐리어(237)에는 틸팅 유성기어(235)의 회전축이 연결된다. 틸팅 유성기어(235)가 틸팅 선기어(234)를 중심으로 공전됨에 따라 틸팅 캐리어(237)가 회전된다. 틸팅 캐리어(237)의 중심부에는 틸팅 출력부(239)가 축결합된다. 틸팅 출력부(239)는 틸팅 선기어(234)와 틸팅 캐리어(237)의 회전축과 동축상에 배치된다.

틸팅 출력부(239)는 조향 입력축부(210)와 수직하게 배치된다. 틸팅 출력부(239)는 조향 출력부(225)와 수직하게 배치된다. 또한, 틸팅 출력부(239)가 조향 입력축부(210)와 수직하게 배치되므로, 틸팅 출력부(239)의 회전방향과 조향 입력축부(210)의 회전방향이 서로 수직하게 형성된다.

틸팅 조절 기어부(238)는 틸팅 구동부(240)의 구동축(243)에 연결되고, 틸팅 유성기어세트(233)의 기어비를 조절하도록 틸팅 유성기어세트(233)에 연결된다. 틸팅 조절 기어부(238)가 틸팅 유성기어세트(233)의 기어비를 조절함으로써, 틸팅 캐리어(237)와 틸팅 출력부(239)의 틸팅 각도가 조절된다. 틸팅 출력부(239)의 틸팅 각도가 조절됨에 따라 차륜(10)의 캠버각이 조절된다.

틸팅 링기어(236)가 틸팅 조절 기어부(238)에 의해 자전 또는 회전됨에 따라 틸팅 유성기어(235)가 자전 또는 공전되고, 틸팅 유성기어(235)가 자전 또는 공전됨에 따라 틸팅 출력부(239)의 틸팅 각도가 조절된다. 틸팅 링기어(236)가 정지된 경우, 틸팅 유성기어(235)의 공전 거리(이동 거리)는 조향 입력축부(210)를 통해 입력되는 회전 각도가 클 때에 상대적으로 증가된다. 또한, 조향 입력축부(210)를 통해 입력되는 회전 각도가 동일한 경우, 틸팅 유성기어(235)의 공전 거리는 틸팅 링기어(236)가 정지될 때보다 틸팅 링기어(236)가 틸팅 선기어(234)와 동일 방향으로 회전될 때에 상대적으로 증가된다. 또한, 조향 입력축부(210)를 통해 입력되는 회전 각도가 동일한 경우, 틸팅 유성기어(235)의 공전 거리는 틸팅 링기어(236)가 정지될 때보다 틸팅 링기어(236)가 틸팅 선기어(234)와 반대 방향으로 회전될 때에 상대적으로 감소된다. 이에 관해 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 틸팅 구동부(240)가 정지된 경우, 틸팅 조절 기어부(238)와 틸팅 링기어(236)가 정지된다. 이때, 틸팅 선기어(234)가 틸팅 입력 기어부(231)에 의해 회전됨에 따라 틸팅 유성기어(235)가 틸팅 선기어(234)를 중심으로 자전과 공전된다. 틸팅 유성기어(235)와 틸팅 링기어(239)의 기어비에 의해 틸팅 캐리어(237)가 기준 기어비(설계시 세팅된 기어비)로 회전된다. 틸팅 캐리어(237)와 틸팅 출력부(239)가 기준 기어비에 의해 일정 각도로 회전되므로, 어퍼암부(150)가 일정한 틸팅 각도로 틸팅된다. 이때, 어퍼암부(150)의 틸팅 각도는 조향 입력축부(210)를 통해 입력되는 회전 각도에 따라 달라진다.

또한, 틸팅 구동부(240)가 틸팅 조절 기어부(238)를 일방향 회전시키는 경우, 틸팅 링기어(236)가 틸팅 선기어(234)와 동일한 방향으로 회전된다. 틸팅 링기어(236)가 틸팅 선기어(234)와 동일한 방향으로 회전되면, 틸팅 유성기어(235)가 자전과 공전된다. 틸팅 링기어(236)가 틸팅 선기어(234)와 동일 방향으로 회전되는 경우에는, 틸팅 링기어(236)가 정지된 경우에 비해 틸팅 유성기어(235)의 공전 거리가 상대적으로 증가된다. 따라서, 틸팅 캐리어(237)와 틸팅 출력부(239)의 회전 각도가 상대적으로 커지므로, 어퍼암부(150)의 틸팅 각도가 상대적으로 커지게 된다. 이때, 어퍼암부(150)의 틸팅 각도는 조향 입력축부(210)를 통해 입력되는 회전 각도에 따라 달라질 수 있다. 이러한 틸팅 각도 조절 방식은 차량이 고속 운행될 때에 적용될 수 있다.

또한, 틸팅 구동부(240)가 틸팅 조절 기어부(238)를 타방향으로 회전시키는 경우, 틸팅 링기어(236)가 틸팅 선기어(234)와 반대 방향으로 회전된다. 틸팅 링기어(236)가 틸팅 선기어(234)와 반대 방향으로 회전되는 경우에는, 틸팅 링기어(236)가 정지된 경우에 비해 틸팅 유성기어(235)의 공전 거리가 상대적으로 감소된다. 따라서, 틸팅 캐리어(237)와 틸팅 출력부(239)의 회전 각도가 상대적으로 작아지므로, 어퍼암부(150)의 틸팅 각도가 상대적으로 작아지게 된다. 이때, 어퍼암부(150)의 틸팅 각도는 조향 입력축부(210)를 통해 입력되는 회전 각도에 따라 달라질 수 있다. 이러한 틸팅 각도 조절 방식은 차량이 저속 운행될 때에 적용될 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 조향 조인트부를 도시한 사시도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 조향 조인트부를 도시한 분해 사시도이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 조향 조인트부를 도시한 단면도이다.

도 10 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 조향 조인트부(310)는 상부 조향 조인트부(310)와 하부 조향 조인트부(310)를 포함한다. 상부 조향 조인트부(310)는 어퍼암부(150)의 양측과 상부 조향 너클(21)에 연결되고, 하부 조향 조인트부(310)는 로어암부(160)과 하부 조향 너클(22)에 연결된다. 상부 조향 조인트부(310)와 하부 조향 조힌트부(310)는 동일한 구조로 형성된다.

조향 조인트부(310)는 조향 조인트 요크(320), 조향 조인트 바디(330) 및 결합부재(340)를 포함한다.

조향 조인트 요크(320)에는 베어링홀부(326)가 형성된다. 조향 조인트 요크(320)는 요크 바디(321)와 한 쌍의 연장 리브(324)를 포함한다. 요크 바디(321)에는 암부재(150,160)에 체결되도록 체결홀부(322)가 형성된다. 연장 리브(324)는 요크 바디(321)에서 나란하게 연장되고, 연장 리브(324)에는 베어링홀부(326)가 형성된다. 볼트가 체결홀부(322)에 체결됨에 따라 조향 조인트 요크(320)가 암부재(150,160)에 고정된다. 암부재(150,160)는 어퍼암부(150)와 로어암부(160)를 포함한다.

연장 리브(324)의 내측에는 조향 조인트 보스(332)가 연장 리브(324)의 단부 측에서 베어링홀부(326)로 인입되도록 가이드홈부(327)가 형성된다. 가이드홈부(327)는 라운드진 형태로 함몰된다. 연장 리브(324)의 내측에 가이드홈부(327)가 형성되므로, 베어링홀부(326)에 조향 조인트 보스(332)가 인입될 때에 조향 조인트 보스(332)의 단부가 가이드홈부(327)를 따라 슬라이딩된다. 따라서, 조향 조인트 보스(332)가 베어링홀부(326)의 정위치에 끼워질 수 있다.

조향 조인트 바디(330)에는 베어링홀부(326)에 구름 접촉되도록 조향 조인트 베어링부(331)가 형성되고, 조향 너클(21,22)에 회전 가능하게 결합되도록 조향 조인트 부시부(335)가 형성된다. 또한, 조향 조인트 바디(330)에는 조향 조인트 부시부(335)의 일측에 플랜지부(미도시)가 형성된다. 조향 조인트 부시부(335)는 조향 조인트 바디(330)보다 작은 직경으로 형성된다. 베어링홀부(326)의 외측에는 링삽입홈(326a)이 형성된다.

조향 조인트 베어링부(331)는 조향 조인트 보스(332)와 조향 롤러 베어링(333)을 포함한다. 조향 롤러 베어링(333)은 일측이 폐쇄된 원통형으로 형성된다. 조향 롤러 베어링(333)이 조향 조인트 보스(332)에 끼워지면, 조향 롤러 베어링(333)이 조향 조인트 보스(332)의 외측 전체를 커버한다. 조향 조인트 보스(332)는 조향 조인트 바디(330)의 직경방향 양측으로 돌출되게 형성된다. 조향 조인트 보스(332)는 원기둥 형태로 형성된다. 조향 롤러 베어링(333)은 조향 조인트 보스(332)에 결합되고, 베어링홀부(326)에 접촉된다.

링삽입홈(326a)에는 조향 롤러 베어링(333)이 베어링홀부(326)에서 빠지는 것을 방지하도록 스냅링(328)이 설치된다. 조향 조인트 보스(332)가 베어링홀부(326)에 삽입된 후 조향 롤러 베어링(333)이 베어링홀부(326)을 통해 삽입된다. 조향 롤러 베어링(323)이 조향 조인트 보스(332)에 끼워진 후 스냅링(328)이 링삽입홈(326a)에 끼워진다. 조향 롤러 베어링(333)은 스냅링(328)의 구속에 의해 베어링홈부(326)에서 빠지지 않게 된다.

조향 조인트 베어링부(331)의 회전축은 조향 조인트 부시부(335)의 길이방향과 수직하게 형성된다. 따라서, 조향 조인트 요크(320)와 조향 조인트 바디(330)는 조향 조인트 베어링부(331)를 중심으로 회전되고, 조향 조인트 바디(330)는 조향 너클(21,22)의 중심부를 기준으로 회전되므로, 차륜(10)이 자유롭게 틸팅 및 조향될 수 있다. 또한, 차륜(10)이 틸팅 및 조향될 때에 암부재(150,160)가 일정한 각도로 선회될 수 있다.

조향 조인트 바디(330)에는 조향 조인트 부시부(335)의 직경보다 작은 직경을 갖는 단차부(336)가 형성되고, 결합부재(340)는 단차부(336)에 결합된다. 결합부재(340)는 단차부(336)에 의해 조향 조인트 부시부(335)를 침범하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 결합부재(340)가 조향 너클(21,22)의 일측을 과도하게 조이는 것을 방지할 수 있으므로, 조향 조인트 부시부(335)가 조향 너클(21,22)에서 자유롭게 회전될 수 있다.

결합부재(340)는 조향 조인트 부시부(335)가 조향 너클(21,22)에서 빠지는 것을 방지하도록 조향 조인트 부시부(335)의 일측에 결합된다. 조향 조인트 부시부(335)가 조향 너클(21,22)에 삽입된 후 단차부(336)에 결합부재(340)를 결합시킴으로써, 조향 조인트부(310)가 조향 너클(21,22)에 설치된다.

결합부재(340)는 단차부(336)에 끼워지는 와셔부(341)와, 와셔부(341)를 지지하도록 단차부(336)에 끼워지는 너트부(343)와, 너트부(343)가 단차부(336)에서 빠지는 것을 방지하도록 단차부(336)의 고정홀(336a)에 끼워지는 고정핀(345)을 포함한다. 고정홀(336a)은 단차부(336)의 단부측에 단차부(336)를 관통한다. 와셔부(341)는 조향 너클(21,22)과 너트부(343) 사이에 배치되어 조향 너클(21,22)과 너트부(343)가 마찰되는 것을 방지한다. 조향 조인트 부시부(335)가 조향 너클(21,22)에 끼워지고, 와셔부(341)와 너트부(343)가 단차부(336)에 끼워진다. 그리고, 고정핀(345)을 고정홀(336a)에 삽입하면, 조향 조인트부(310)가 조향 너클(21,22)에 설치된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 작동에 관해 설명하기로 한다.

차량이 저속 운행, 중속 운행 및 저속 운행될 수 있다. 차량이 저속 운행되면서 일정한 각도로 코너링하는 경우, 고속 운행시에 비해 차륜(10)의 조향 각도는 상대적으로 증가되고, 차륜(10)은 틸팅되지 않거나 약간 틸팅된다. 또한, 차량이 고속 운행되면서 일정한 각도로 코너링하는 경우, 저속 운행시에 비해 차륜(10)의 조향 각도는 상대적으로 감소되고, 차륜(10)의 틸팅 각도는 상대적으로 증가된다.

먼저, 차량이 저속 운행되면서 일정한 각도로 코너링되는 경우에 관해 설명하기로 한다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 틸팅 유성기어세트에서 틸팅 조절 기어부가 일방향으로 회전될 때에 틸팅 캐리어가 정지되는 상태를 도시한 단면도이고 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 차륜이 일정한 조향 각도로 선회된 상태를 도시한 사시도이다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 조향휠(101)이 일정 각도로 회전되면, 조향 로드(103)가 회전된다. 조향 로드(103)가 회전됨에 따라 조향 입력축부(210)가 회전된다. 조향 입력축부(210)가 회전됨에 따라 조향 입력 기어부(221)와 조향 연결 기어부(223)가 맞물려 회전된다. 이때, 조향 입력 기어부(221)와 조향 연결 기어부(223)의 기어비에 의해 조향 출력부(225)의 회전 각도가 조절된다.

조향 입력축부(210)가 회전될 때에 틸팅 입력 기어부(231)가 조향 입력 기어부(221)와 함께 회전된다. 틸팅 입력 기어부(231)가 틸팅 연결 기어부(232)가 맞물려 회전되고, 틸팅 연결 기어부(231)에 축결합되는 틸팅 유성기어세트(233)가 구동된다.

이때, 틸팅 구동부(240)가 틸팅 조절 기어부(238)를 타방향 회전시키면, 틸팅 링기어(236)가 틸팅 선기어(234)와 반대 방향으로 회전된다. 틸팅 링기어(236)가 틸팅 선기어(234)와 반대 방향으로 회전되는 경우에는, 틸팅 유성기어(235)가 공전하지 않거나 공전 거리가 감소된다. 따라서, 틸팅 캐리어(237)와 틸팅 출력부(239)가 회전되지 않거나 회전 각도가 작아지므로, 차륜(10)이 틸팅되지 않거나 약간 틸팅된다.

조향 출력부(225)가 일정한 회전 각도로 회전되면, 선회축부(130)가 회전된다.이때, 선회축부(130)의 중심부는 센터 요크부(120)의 센터 요크 베어링부(124)에 의해 선회축부(130)와 상대적으로 1축 회전되고, 선회축부(130)와 차륜(10)은 슬리브(141), 피봇 조인트부(143) 및 선회 조인트부(145)에 의해 3축을 중심으로 상대적으로 회전된다. 선회축부(130)가 선회됨에 따라 차륜(10)이 일정한 조향 각도로 조향 및 틸팅된다.

또한, 틸팅 출력부(239)의 틸팅 각도가 상대적으로 작아지면, 차륜(10)의 틸팅 각도 역시 상대적으로 작아지게 된다. 이때, 어퍼암부(150)와 로어암부(160)가 약간 기울어지므로, 차륜(10)의 틸팅 각도(캠버각)이 상대적으로 작아진다. 따라서, 차량의 고속 주행시에 조향휠(101)의 회전 각도가 상대적으로 커지더라도 차륜(10)의 캠버각이 상대적으로 작아지게 된다.

또한, 차륜(10)이 약간 틸팅될 때에, 선회축부(130)에는 차륜(10)의 캠버각에 의해 비틀림 모멘트가 작용하게 된다. 이때, 선회축부(130)와 피봇 조인트부(143)가 슬리브(141)를 중심으로 상대적으로 회전되므로, 선회축부(130)에 가해지는 비틀림 모멘트가 해소된다. 또한, 선회축부(130)가 피봇 조인트부(143)와 상대적으로 회전되므로, 차륜(10)이 정확한 캠버각으로 틸팅된다.

또한, 차륜(10)이 일정한 조향 각도와 캠버각으로 회전될 때에, 선회 조인트부(145)는 선회 베어링부(147)와 선회 부시부(148)를 중심으로 2축 회전된다. 따라서, 선회축부(130)가 자유롭게 선회될 수 있다.

또한, 차륜(10)이 약간 틸팅될 때에, 어퍼암부(150)와 로어암부(160)가 선회된다. 이때, 어퍼암부(150)의 양측은 조향 조인트 베어링부(331)와 조향 조인트 부시부(335)를 중심으로 2축 회전된다. 또한, 로어암부(160)의 일측은 고정핀(345)을 중심으로 고정 바디(110)와 상대적으로 회전되고, 로어암부(160)의 타측은 조향 조인트 베어링부(331)와 조향 조인트 부시부(335)를 중심으로 2축 회전된다.

차륜(10)의 틸팅시 어퍼암부(160)가 틸팅 출력부(239)를 중심으로 회전되더라도, 고정 바디(110)와 차체에 연결되는 서스펜션부(180)는 고정 바디(110)에 대하여 기울어지지 않는다. 이때, 일측의 차륜(10)이 도로의 요철 등에 의해 충격이 가해지면, 양측의 차륜(10)이 상하로 이동됨에 따라 서스펜션부(180)가 신축되면서 충격을 흡수한다.

다음으로, 차량이 고속 운행되면서 일정한 각도로 코너링되는 경우에 관해 설명하기로 한다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 틸팅 유성기어세트에서 틸팅 조절 기어부가 타방향으로 회전될 때에 틸팅 캐리어가 회전되는 상태를 도시한 단면도이고, 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치에서 차륜이 일정한 조향 각도와 틸팅 각도로 선회된 상태를 도시한 사시도이다.

도 15 및 도 16을 참조하면, 조향휠(101)이 저속 주행시에 비해 상대적으로 작은 각도로 회전되면, 조향 로드(103)가 회전됨에 따라 조향 입력축부(210)가 회전된다. 조향 입력축부(210)가 회전됨에 따라 조향 입력 기어부(221)와 조향 연결 기어부(223)가 맞물려 회전된다. 이때, 조향 입력 기어부(221)와 조향 연결 기어부(223)의 기어비에 의해 조향 출력부(225)의 회전 각도가 저속 운행시에 비해 작게 조절된다.

조향 입력축부(210)가 회전될 때에, 틸팅 입력 기어부(231)가 조향 입력 기어부(221)와 함께 회전된다. 틸팅 입력 기어부(231)가 틸팅 연결 기어부(232)가 맞물려 회전되고, 틸팅 연결 기어부(231)에 축결합되는 틸팅 유성기어세트(233)가 구동된다.

이때, 틸팅 구동부(240)가 틸팅 조절 기어부(238)를 일방향 회전시키면, 틸팅 링기어(236)가 틸팅 선기어(234)와 동일한 방향으로 회전된다. 틸팅 링기어(236)가 틸팅 선기어(234)와 동일한 방향으로 회전되는 경우에는, 틸팅 링기어(236)가 정지된 경우에 비해 틸팅 유성기어(235)의 공전 거리가 상대적으로 증가된다. 따라서, 틸팅 캐리어(237)와 틸팅 출력부(239)의 회전 각도가 상대적으로 증가되므로, 어퍼암부(150)의 틸팅 각도가 상대적으로 커지게 된다.

조향 출력부(225)가 일정한 회전 각도로 회전되면, 선회축부(130)가 회전된다. 이때, 선회축부(130)의 중심부는 센터 요크부(120)의 센터 요크 베어링(124)에 의해 선회축부(130)와 상대적으로 1축 회전되고, 선회축부(130)의 양측은 슬리브(141), 피봇 조인트부(143) 및 선회 조인트부(145)에 의해 3축을 중심으로 상대적으로 회전된다. 선회축부(130)가 선회됨에 따라 차륜(10)이 일정한 조향 각도로 회전된다.

또한, 틸팅 출력부(239)의 틸팅 각도가 상대적으로 커지면, 어퍼암부(150)의 틸팅 각도 역시 상대적으로 커지게 된다. 어퍼암부(150)의 틸팅 각도가 커짐에 따라 어퍼암부(150)과 로어암부(160)가 상대적으로 크게 기울어지므로, 차륜(10)의 틸팅 각도(캠버각)이 상대적으로 커진다. 따라서, 차량의 고속 주행시에 조향휠(101)의 회전 각도가 상대적으로 작아지더라도 차륜(10)의 틸팅 각도가 상대적으로 커지게 된다.

또한, 차륜(10)이 상대적으로 많이 틸팅될 때에, 선회축부(130)에는 차륜(10)의 캠버각에 의해 비틀림 모멘트가 크게 작용하게 된다. 이때, 선회축부(130)가 슬리브(141)를 중심으로 피봇 조인트부(143)와 상대적으로 회전되므로, 선회축부(130)에 가해지는 비틀림 모멘트가 해소된다. 또한, 선회축부(130)가 피봇 조인트부(143)와 상대적으로 많이 회전되므로, 차륜(10)이 보다 큰 캠버각으로 원활하게 틸팅된다.

또한, 차륜(10)이 상대적으로 큰 틸팅 각도로 틸팅될 때에, 어퍼암부(150)와 로어암부(160)가 상대적으로 많이 선회된다. 이때, 어퍼암부(150)의 양측은 조향 조인트 베어링부(331)와 조향 조인트 부시부(335)를 중심으로 2축 회전된다. 또한, 로어암부(160)의 일측은 하부 결합핀(163)을 중심으로 고정 바디(110)와 상대적으로 회전되고, 로어암(160)의 타측은 조향 조인트 베어링부(331)와 조향 조인트 부시부(335)를 중심으로 2축 회전된다.

차륜(10)의 틸팅시 로어암부(160)가 고정 바디(110)를 기준으로 기울어지는 한면, 고정 바디(110)와 차체에 연결되는 서스펜션부(180)는 고정 바디(110)와 상대적으로 기울어지지 않는다. 이때, 차륜(10)이 도로의 요철 등에 의해 충격이 가해지면, 차륜(10)이 상하로 이동됨에 따라 서스펜션부(180)가 신축되면서 충격을 흡수한다.

상기와 같이, 어퍼암부(150)가 일체로 형성되고, 어퍼암부(150)가 틸팅장치(230,240)의 틸팅 출력부(239)에 연결되고, 어퍼암부(150)의 양측에 차륜(10)이 연결되므로, 어퍼암부(150)가 틸팅 출력부(239)에 의해 회전됨에 따라 차륜(10)이 일정 캠버각으로 틸팅될 수 있다.

또한, 선회축부(130)가 일체로 형성되므로, 어퍼암부(150)가 회전될 때에 선회축부(130) 역시 어퍼암부(150)와 나란한 상태로 회전될 수 있다. 일측 차륜(10)에만 충격이 가해지더라도 선회축부(130)와 어퍼암부(150) 사이의 간격이 그대로 유지되므로, 양측의 차륜(10)의 캠버각이 충격에 의해 변경되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 사이드 조인트부(140)가 선회축부(130)의 축방향을 중심으로 선회축부(130)와 상대적으로 회전되므로, 차륜(10)의 틸팅시 선회축부(130)에 가해지는 비틀림 모우멘트가 해소될 수 있다.

또한, 조향 입력축부(210)에 조향 기어부(220)와 틸팅 기어부(230)가 연결되므로, 조향 입력축부(210)가 회전됨에 따라 차륜(10)의 조향과 틸팅이 동시에 이루어질 수 있다.

또한, 틸팅 구동부(240)가 틸팅 기어부(230)의 기어비를 조절하므로, 차량의 속도에 따라 고정 바디(110)의 틸팅 각도를 가변시킬 수 있다.

또한, 틸팅 링기어(236)가 틸팅 조절 기어부(238)에 의해 자전 또는 회전됨에 따라 틸팅 유성기어(235)가 자전 또는 공전되고, 틸팅 유성기어(235)가 자전 또는 공전됨에 따라 틸팅 출력부(239)의 틸팅 각도가 조절될 수 있다.

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 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10: 차륜 21,22: 조향 너클
30: 선회 너클 101: 조향휠
103: 조향 로드 110: 고정 바디
120: 센터 요크부 121: 센터 요크 몸체
122: 센터 요크 리브 122a: 센터 요크 베어링홈
123: 센터 요크 보스 124: 센터 요크 베어링
130: 선회축부 133: 슬리브홈
140: 사이드 조인트부 141: 슬리브
141a: 헤드부 141b: 구속홀
142: 구속핀 143: 피봇 조인트부
143a: 통과홀 144: 피봇 조인트 리브
145: 선회 조인트부 146: 선회 조인트 바디
147: 선회 베어링부 148: 선회 부시부
150: 어퍼암부 153: 틸팅 축부
160: 로어암부 163: 하부 결합핀
180: 서스펜션부 200: 기어박스
210: 조향 입력축부 220: 조향 기어부
221: 조향 입력 기어부 223: 조향 연결 기어부
225: 조향 출력부 230: 틸팅 기어부
231: 틸팅 입력 기어부 232: 틸팅 연결 기어부
233: 틸팅 유성기어 세트 234: 틸팅 선기어
235: 틸팅 유성기어 236: 틸팅 링기어
237: 틸팅 캐리어 238: 틸팅 조절 기어부
239: 틸팅 출력부 240: 틸팅 구동부
243: 구동축 310: 조향 조인트부
320: 조향 조인트 요크 321: 요크 바디
322: 체결홀부 324: 연장 리브
326: 베어링홀부 326a: 링삽입홈
327: 가이드홈부 328: 스냅링
330: 조향 조인트 바디 331: 조향 조인트 베어링부
332: 조향 조인트 보스 333: 조향 롤러 베어링
335: 조향 조인트 부시부 336: 단차부
336a: 고정홀 340: 결합부재
341: 와셔부 343: 너트부
345: 고정핀

Claims

차체에 결합되는 고정 바디;
조향 입력축부와 연동되도록 상기 조향 입력축부에 연결되는 조향 기어부;
상기 조향 입력축부와 연동되도록 상기 조향 입력축부에 연결되는 틸팅장치;
상기 틸팅장치의 틸팅 출력부에 회전 가능하게 결합되고, 차륜의 상부 조향 너클에 양측이 연결되도록 일체로 형성되는 어퍼암부;
상기 고정 바디와 상기 차륜의 하부 조향 너클에 연결되는 로어암부; 및
상기 조향 기어부가 구동됨에 따라 회전되도록 상기 조향 기어부의 조향 출력부에 연결되고, 상기 차륜의 선회 너클에 양측이 연결되는 선회축부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.
제1 항에 있어서,
상기 어퍼암부의 차폭방향 중심부에는 상기 틸팅장치의 상기 틸팅 출력부가 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.
제1 항에 있어서,
상기 선회축부는 상기 선회 너클에 양측이 연결되도록 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.
제3 항에 있어서,
상기 선회축부의 길이방향 중심부에는 상기 조향 기어부의 상기 조향 출력부가 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.
제4 항에 있어서,
상기 조향 출력부에는 센터 요크부가 연결되고,
상기 선회축부의 길이방향 중심부는 상기 센터 요크부에 회전 가능하게 결합되고,
상기 선회축부의 양측에는 상기 선회축부의 축방향을 중심으로 회전되도록 사이드 조인트부가 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.
제5 항에 있어서,
상기 센터 요크부는,
상기 조향 출력부에 회전 가능하게 연결되는 센터 요크 몸체;
상기 센터 요크 몸체에서 나란하게 연장되고, 센터 베어링부홀이 형성되는 한 쌍의 센터 요크 리브;
상기 선회축부의 길이방향에 수직한 방향으로 돌출되는 한 쌍의 센터 요크 보스; 및
상기 센터 요크 보스에 각각 결합되고, 상기 센터 베어링홀에 각각 수용되는 한 쌍의 센터 요크 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.
제5 항에 있어서,
상기 사이드 조인트부는,
상기 선회축부의 양측에 고정되는 슬리브;
상기 슬리브의 축방향을 중심으로 회전 가능하도록 상기 슬리브에 결합되는 피봇 조인트부; 및
상기 피봇 조인트부에 상기 슬리브의 축방향과 수직한 축을 중심으로 회전 가능하게 설치되고, 상기 선회 너클에 회전 가능하게 결합되는 선회 조인트부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.
제7 항에 있어서,
상기 선회 조인트부는,
상기 피봇 조인트부의 내측에 배치되는 선회 조인트 바디;
상기 선회 조인트 바디의 양측에 돌출되게 형성되고, 상기 피봇 조인트부에 결합되는 선회 베어링부; 및
상기 선회 너클에 회전 가능하게 결합되는 선회 부시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.
제1 항에 있어서,
상기 고정 바디의 양측과 상기 차체에 각각 연결되는 서스펜션부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.
제1 항에 있어서,
상기 틸팅장치는,
상기 조향 입력축부와 연동되도록 상기 조향 입력축부에 연결되고, 상기 어퍼암부의 길이방향 중심부에 상기 틸팅 출력부가 연결되는 틸팅 기어부; 및
상기 틸팅 기어부의 기어비를 조절하여 상기 어퍼암부의 틸팅 각도를 조절하도록 상기 틸팅 기어부에 연결되는 틸팅 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.
제10 항에 있어서,
상기 틸팅 기어부는,
상기 조향 입력축부에 연결되는 틸팅 입력 기어부;
상기 틸팅 입력 기어부에 연결되는 틸팅 연결 기어부;
상기 틸팅 연결 기어부에 연결되고, 상기 틸팅 출력부가 연결되는 틸팅 유성기어세트; 및
상기 틸팅 구동부의 구동축에 연결되고, 상기 틸팅 유성기어세트의 기어비를 조절하도록 상기 틸팅 유성기어세트에 연결되는 틸팅 조절 기어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.
제11 항에 있어서,
상기 틸팅 유성기어세트는,
상기 틸팅 연결 기어부에 축결합되는 틸팅 선기어;
상기 틸팅 선기어에 치합되는 틸팅 유성기어;
상기 틸팅 유성기어에 치합되고, 상기 틸팅 조절 기어부에 치합되는 틸팅 링기어; 및
상기 틸팅 유성기어에 의해 회전되도록 상기 틸팅 유성기어에 연결되고, 상기 틸팅 출력부가 연결되는 틸팅 캐리어를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.
제12 항에 있어서,
상기 틸팅 링기어가 상기 틸팅 조절 기어부에 의해 정지 또는 회전됨에 따라 상기 틸팅 유성기어가 자전 또는 공전되고,
상기 틸팅 유성기어가 자전 또는 공전됨에 따라 상기 틸팅 출력부의 틸팅 각도가 조절되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.