KR20180097327A - 조향휠 회전제한장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 조향휠 회전제한장치에 관한 것으로써, 구체적으로는 조향휠의 회전각을 일정한 각도로 제한할 수 있는 조향휠 회전제한장치에 관한 것이다. 본 발명은 스티어 바이 와이어(Steer-By-Wire) 시스템에 설치된 조향휠의 회전제한장치에 있어서, 상기 조향휠이 설치된 조향축; 상기 조향축이 관통된 하우징; 및 상기 하우징의 내부에 배치되어, 상기 조향휠의 회전각을 일정한 각도로 제한하는 멈춤부;를 포함한다.

Description

조향휠 회전제한장치{LIMITING APPARATUS OF STEERING WHEEL ROTATION}
본 발명은 조향휠 회전제한장치에 관한 것으로써, 구체적으로는 조향휠의 회전각을 일정한 각도로 제한할 수 있는 조향휠 회전제한장치에 관한 것이다.
차량의 동력조향시스템은 엔진의 동력을 벨트 등으로 구동되는 오일펌프를 이용하여 소정의 오일압을 형성하고, 이 오일압을 구동 동력으로 작용하는 유압회로를 구성하여 운전자의 조향력에 대하여 증력된 힘으로서 차륜을 조향하도록 구성하는 유압작동회로가 일반적인 구성이다.
즉, 이와 같이 유압작동에 의한 동력조향시스템은 오일펌프 및 다수의 오일회로를 구성하기 위한 오일 관로, 로터리 밸브 등과 같은 작동부재가 요구되어 상당히 복잡한 구성을 가지게 되고 많은 수량의 부품이 소요됨으로써 조향시스템의 경량화와 원가저감에 대한 부담이 있다.
이와 같은 단점을 해소하기 위한 차량용 스티어 바이 와이어(Steer-By-Wire) 시스템(이하, “SBW 시스템”이라 함.)은 크게 조향반력장치와 전륜조향장치로 구성되며, 평상 시 조향휠과 전륜이 기계적으로 연결이 끊어진 상태로 전자제어장치가 조향각을 전기신호로 입력받아 전륜조향장치를 구동하여 전륜을 조향한다.
SBW 시스템은 전술된 동력조향시스템의 단점을 해소할 수 있는 효과 외에, 차속 등 주행상황에 따라 조향비를 가변하는 기능을 쉽게 구현할 수 있어서 운전자 편의성 및 차량 안정성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
하지만, SBW 시스템은 조향휠의 회전각을 일정한 각도로 제한하기 위한 멈춤장치(End-stopper)가 필요하다.
종래에는 모터를 이용한 멈춤장치를 이용하여 조향휠의 회전을 구속하였으나, 비용 증가 및 패키지 측면에서 불리한 문제가 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2008-0004177호(2008.01.09.공개)
본 발명의 목적은 조향휠의 회전각을 일정한 각도로 제한할 수 있는 조향휠 회전제한장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 스티어 바이 와이어(Steer-By-Wire) 시스템에 설치된 조향휠의 회전제한장치에 있어서, 상기 조향휠이 설치된 조향축; 상기 조향축이 관통된 하우징; 및 상기 하우징의 내부에 배치되어, 상기 조향휠의 회전각을 일정한 각도로 제한하는 멈춤부;를 포함한다.
본 발명에서 상기 멈춤부는 상기 조향축의 단부에 결합된 리드스크류; 상기 리드스크류의 양측 단부에 설치된 한 쌍의 스타퍼; 및 상기 리드스크류에 관통되고 상기 스타퍼 간에 배치된 너트;를 포함한다.
본 발명은 상기 너트의 회전을 구속하는 스타핑가이드를 더 포함한다.
본 발명에서 상기 너트는 상기 스타핑가이드에 면접촉되는 면취부; 상기 면취부에 함몰형성된 거치부; 및 상기 거치부에 삽입된 탄성부재;를 포함한다.
본 발명에서 상기 탄성부재는 상기 면취부로부터 일정간격 돌출된 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 스타퍼는 상기 너트 측으로 돌출된 스타퍼걸림턱이 형성된 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 너트는 양측면에 상기 스타퍼 측으로 돌출된 너트걸림턱이 형성된 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 스타퍼걸림턱과 상기 너트걸림턱의 접촉 시, 상기 조향휠의 회전이 제한되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 조향휠 회전제한장치는 상기 멈춤부의 구조를 통해 상기 조향휠의 회전각을 일정한 각도로 제한할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1는 SBW 시스템(10)의 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 조향반력장치(11)의 개략단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 멈춤부(130)의 분해사시도이다.
도 4a 내지 도 4c는 도 1에 도시된 조향축(110)의 회전에 따른 멈춤부(130)의 작동상태를 나타내는 도이다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 조향휠 회전제한장치에 대하여 설명하도록 한다.
도 1는 SBW 시스템(10)의 개략도이고, 도 2는 도 1에 도시된 조향반력장치(11)의 개략단면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 멈춤부(130)의 분해사시도이다.
도 1,2를 참조하면, 전술된 바와 같이 SBW 시스템(10)은 조향반력장치(11)와 전륜조향장치(12)로 구성되며, 상기 조향반력장치(11)는 조향각센서, 토크센서, 조향휠이 설치된 조향축(110), 조향휠 회전제한장치, 반력모터(140), 전자제어장치로 구성된다.
상기 조향각센서는 상기 조향휠의 회전각을 감지한 후 감지된 값에 비례하는 전기적 신호를 상기 전자제어장치에 전달하고, 상기 토크센서는 상기 조향축(110)에서 발생하는 조향토크의 크기를 감지한 후 상기 전자제어장치에 전기적 신호를 전달한다.
이러한 상기 조향각센서 또는 상기 토크센서 외에도 횡가속도 센서나 차속센서, 요레이트센서 등이 차량의 주행 상황을 감지하여 상기 전자제어 장치에 전기적 신호를 전달하게 할 수도 있다.
상기 반력모터(140)는 상기 전자제어장치로부터 전기적 신호를 전달받아 상기 조향축(110)의 회전에 반력을 제공하므로 운전자로 하여금 실제에 가까운 조향감을 느낄 수 있게 한다.
상기 조향휠 회전제한장치는 멈춤부(130)로 구성되며, 상기 멈춤부(130)는 상기 조향축(110)이 관통된 하우징(120)의 내부에 배치되어 상기 조향휠의 회전각을 일정한 각도로 제한한다.
상기 하우징(120)은 후술되는 너트(132)가 이동되기 위한 공간부가 형성되어 있다.
도 3을 참조하면, 상기 멈춤부(130)는 리드스크류(131), 스타퍼(133), 너트(132)를 포함한다.
상기 리드스크류(131)는 상기 조향축(110)의 단부에 결합되어 있으며, 상기 스타퍼(133)는 한 쌍으로 구성되어 상기 리드스크류(131)의 양측 단부에 각각 설치되어 있다.
상기 너트(132)는 상기 리드스크류(131)에 관통되고 상기 스타퍼(133) 간에 배치되어 있다.
보다 구체적으로 상기 리드스크류(131)에 상기 너트(132)가 회전 조립되고, 상기 리드스크류(131)의 양측 단부에 상기 한 쌍의 스타퍼(133)가 각각 압입되어 고정된다.
따라서 상기 조향휠의 회전 시, 상기 리드스크류(131)와 상기 스타퍼(133)가 일체로 회전운동한다.
상기 리드스크류(131)의 내경은 세레이션이 구성되어 있으며, 세레이션을 이용하여 상기 조향축(110)에 상기 리드스크류(131)가 슬라이딩 조립된다.
상기 조향축(110)과 상기 리드스크류(131)의 조립 후, 상기 리드스크류(131)의 축방향 이동을 구속하기 위하여 상기 리드스크류(131)가 조립된 상기 조향축(110)의 단부에 락너트(143)가 체결된다.
상기 락너트(143)가 체결된 상기 조향축(110)의 단부는 상기 반력모터(140)의 모터축(141)에 설치된 댐핑커플러(142)에 체결된다.
상기 너트(132)는 상기 조향휠(110)의 회전각이 0도인 상태를 기준하여 상기 리드스크류(131)의 중간 지점에 배치된다.
상기 너트(132)는 상기 조향휠의 회전에 의해 상기 리드스크류(131)를 따라 상기 리드스크류(131)의 일측 또는 타측으로 이동되어 상기 스타퍼(133)에 밀착 또는 분리된다.
상기 조향휠의 회전 시, 상기 너트(132)의 회전을 구속하지 않을 경우, 상기 너트(132)는 상기 조향축(110)과 같이 제자리에서 회전될 수 있으므로 별도의 고정부재를 이용하여 상기 너트(132)의 회전을 구속하는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 멈춤부(130)는 상기 너트(132)의 회전을 구속하기 위한 스타핑가이드(139)를 더 포함한다.
상기 스타핑가이드(139)는 상기 리드스크류(131)와 평행하게 상기 하우징(120)의 측면에 볼트(B) 체결되며(도 2 도시), 이를 위하여 복수 개의 볼트체결공(139a)이 형성되어 있다.
상기 너트(132)는 면취부(136), 거치부(137)(도 2 도시), 탄성부재(138)를 포함한다.
상기 면취부(136)는 상기 스타핑가이드(139)에 대향되도록 상기 너트(132)의 외주면 일측이 평면으로 형성되며, 상기 스타핑가이드(139)에 면접촉되어 있다.
즉, 상기 스타핑가이드(139)와 상기 면취부(136)가 면접촉됨으로써 상기 너트(132)의 회전이 구속되며, 상기 조향휠의 회전 시, 상기 리드스크류(131)의 회전운동이 상기 너트(132)의 병진운동으로 변환된다.
상기 거치부(137)는 상기 면취부(136)에 함몰형성되어 있으며, 상기 탄성부재(138)는 상기 거치부(137)에 삽입되어 있다.
상기 탄성부재(138)는 상기 너트(132)의 병진운동 시, 상기 스타핑가이드(139)와 상기 너트(132)간 마찰을 감소시키기 위한 구성으로써 상기 면취부(136)로부터 일정간격 돌출되어 있다.
상기 스타퍼(133)는 상기 너트(132) 측으로 돌출된 스타퍼걸림턱(135)이 형성되어 있고, 상기 너트(132)는 양측면에 상기 스타퍼(133) 측으로 돌출된 너트걸림턱(134)이 형성되어 있다.
즉, 상기 조향휠의 회전에 의해, 상기 리드스크류(131)와 상기 스타퍼(133)가 동회전되고, 상기 너트(132)가 병진운동되어 상기 리드스크류(131)의 일측 또는 타측으로 이동된다.
상기 너트(132)의 이동 후, 상기 스타퍼걸림턱(135)과 상기 너트걸림턱(134)이 접촉됨으로써 상기 조향휠의 회전이 제한된다.
상기 너트(132)와 상기 스타퍼(133) 간 밀착, 보다 구체적으로 상기 스타퍼걸림턱(135)과 상기 너트걸림턱(134)의 접촉 시 발생할 수 있는 미세한 래틀(rattle)소음을 줄이기 위하여 상기 스타퍼걸림턱(135)과 상기 너트걸림턱(134) 중 적어도 하나에 탄성부재를 설치하는 것이 바람직하다.
이하, 도 4a 내지 도 4c를 참조하며 도 2에 도시된 상기 멈춤부(130)의 작동상태에 대하여 설명하도록 한다.
도 4a 내지 도 4c는 도 2에 도시된 상기 조향축(110)의 회전에 따른 상기 멈춤부(130)의 작동상태를 나타내는 도이다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 너트(132)는 상기 조향휠의 회전각이 0도인 상태를 기준하여 상기 리드스크류(131)의 중간 지점에 배치된다.
도 4a를 참조하면, 상기 조향휠의 회전각이 0도인 상태를 기준으로 하여 상기 조향휠이 시계방향 회전 시, 상기 너트(132)는 상기 리드스크류(131)를 따라 상기 리드스크류(131)의 일측 방향으로 병진운동하여 상기 스타퍼(133)에 밀착된다.
상기 너트(132)와 상기 스타퍼(133)의 밀착 시, 상기 너트걸림턱(134)과 상기 스타퍼걸림턱(135)이 접촉하게 된다.
따라서, 상기 너트걸림턱(134)과 상기 스타퍼걸림턱(135)이 접촉되어 상기 너트(132)의 병진운동이 정지됨으로써, 상기 조향휠의 회전이 정지되어 상기 조향휠의 시계방향 회전각이 제한된다.
도 4c를 참조하면, 상기 조향휠의 회전각이 0도인 상태를 기준으로 하여 상기 조향휠이 반시계방향 회전 시, 상기 너트(132)는 상기 리드스크류(131)를 따라 상기 리드스크류(131)의 타측 방향으로 병진운동하여 상기 스타퍼(133)에 밀착된다.
상기 너트(132)와 상기 스타퍼(133)의 밀착 시, 상기 너트걸림턱(134)과 상기 스타퍼걸림턱(135)이 접촉하게 된다.
따라서, 상기 너트걸림턱(134)과 상기 스타퍼걸림턱(135)이 접촉되어 상기 너트(132)의 병진운동이 정지됨으로써, 상기 조향휠의 회전이 정지되어 상기 조향휠의 반시계방향 회전각이 제한된다.
여기서 상기 조향휠의 시계방향 회전 시, 상기 너트(132)가 타측 방향으로 이동될 경우, 상기 조향휠의 반시계방향 회전 시, 상기 너트(132)는 일측방향으로 이동된다.
전술된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 조향휠 회전제한장치는 상기 멈춤부(130)의 구조를 통해 상기 조향휠의 회전각을 일정한 각도로 제한할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
상기와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10 : SBW 시스템 11 : 조향반력장치
12 : 전륜조향장치 110 : 조향축
120 : 하우징 130 : 멈춤부
131 : 리드스크류 132 : 너트
133 : 스타퍼 133a,b : 제 1,2 스타퍼
134 : 너트걸림턱 135 : 스타퍼걸림턱
136 : 면취부 137 : 거치부
138 : 탄성부재 139 : 스타핑가이드
139a : 볼트체결공 140 : 반력모터
141 : 모터축 142 : 댐핑커플러
143 : 락너트

Claims (8)

  1. 스티어 바이 와이어(Steer-By-Wire) 시스템에 설치된 조향휠의 회전제한장치에 있어서,
    상기 조향휠이 설치된 조향축;
    상기 조향축이 관통된 하우징; 및
    상기 하우징의 내부에 배치되어, 상기 조향휠의 회전각을 일정한 각도로 제한하는 멈춤부;
    를 포함하는 조향휠 회전제한장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 멈춤부는
    상기 조향축의 단부에 결합된 리드스크류;
    상기 리드스크류의 양측 단부에 설치된 한 쌍의 스타퍼; 및
    상기 리드스크류에 관통되고 상기 스타퍼 간에 배치된 너트;
    를 포함하는 조향휠 회전제한장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 너트의 회전을 구속하는 스타핑가이드를 더 포함하는 조향휠 회전제한장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 너트는
    상기 스타핑가이드에 면접촉되는 면취부;
    상기 면취부에 함몰형성된 거치부; 및
    상기 거치부에 삽입된 탄성부재;
    를 포함하는 조향휠 회전제한장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 탄성부재는
    상기 면취부로부터 일정간격 돌출된 것을 특징으로 하는 조향휠 회전제한장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 스타퍼는
    상기 너트 측으로 돌출된 스타퍼걸림턱이 형성된 것을 특징으로 하는 조향휠 회전제한장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 너트는
    양측면에 상기 스타퍼 측으로 돌출된 너트걸림턱이 형성된 것을 특징으로 하는 조향휠 회전제한장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 스타퍼걸림턱과 상기 너트걸림턱의 접촉 시, 상기 조향휠의 회전이 제한되는 것을 특징으로 하는 조향휠 회전제한장치.
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