KR20200107503A - 스티어 바이 와이어식 조향장치 - Google Patents

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Abstract

본 실시예들은 스티어 바이 와이어식 조향장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 토션바의 일단부가 결합되고 외주면에 제 1 기어부가 형성되는 조향축, 하우징 내부에 회전가능하게 결합되어 모터와 연결되되 토션바의 타단부가 결합되고 일측면에는 축방향으로 연장되어 내주면에 제 2 기어부가 형성되는 중공의 수용부가 구비되는 제 1 로터, 외주면에 제 1 기어부와 제 2 기어부 사이에 맞물리는 제 3 기어부가 형성되는 제 2 로터, 제 2 로터에 구비되되, 토션바가 비틀리며 제 1 기어부와 제 2 기어부 사이에서 제 2 로터가 회전될 때 제 2 로터의 회전각도 범위를 제한하는 스토퍼를 포함하여, 운전자가 반력모터의 반력토크보다 큰 조향토크를 조향축에 가하는 경우에 기계적으로 조향축이 더 이상 회전되지 않도록 함으로써 운전자의 조향감각을 상승시킬 수 있다.

Description

스티어 바이 와이어식 조향장치{Steer-by-wire Type Steering Apparatus}
본 실시예들은 스티어 바이 와이어식 조향장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 운전자가 반력모터의 반력토크보다 큰 조향토크를 조향축에 가하는 경우에 기계적으로 조향축이 더 이상 회전되지 않도록 함으로써 운전자의 조향감각을 상승시킬 수 있는 스티어 바이 와이어식 조향장치에 관한 것이다.
스티어 바이 와이어식 조향장치란 일종의 전동식 조향장치로서, 조향휠과 전륜 조향장치 사이에 조향컬럼, 유니버셜 조인트 등 기계적인 연결 없이 전기적인 동력을 이용하여 차량을 조타시키는 장치를 말한다.
즉, 운전자의 조향휠 조작이 전기 신호로 변환되어 전자제어장치에서 이를 입력받게 되고 그에 따라 모터의 출력이 결정되게 되는데, 이러한 스티어 바이 와이어식 시스템은 기계적인 연결이 없으므로 충돌 시 기구부에 의한 운전자 상해를 감소시키며 기계적 연결 및 유압부품 삭감이 가능하므로 부품수 축소로 차량의 경량화 및 라인 조립공수 급감 등의 단순화로 조향 작동 시의 불필요한 에너지 소모를 줄임으로서 연비를 향상시킨다. 또한, ECU 프로그래밍에 의하여 이상적인 조향 성능 달성이 가능하다.
그런데, 이러한 스티어 바이 와이어식 조향장치의 경우 조향축과 바퀴와의 기계적인 연결이 없기 때문에 운전자의 조향휠 회전이 무한정 회전할 수 있어서 운전자의 조향감각을 떨어트리는 문제가 있었다.
즉, 바퀴의 회전이 최대점에 이른 경우(일반적인 조향장치에서 조향휠 또는 바퀴가 풀턴 상태인 경우)나 바퀴가 도로의 연석에 부딪혀 더 이상 회전할 수 없는 경우 등에는 조향축이 더 이상 회전되지 않도록 함으로써 운전자에게 이러한 정보를 줄 수 있는 필요성이 대두되고 있다.
본 실시예들은 전술한 배경에서 안출된 것으로, 운전자가 반력모터의 반력토크보다 큰 조향토크를 조향축에 가하는 경우에 기계적으로 조향축이 더 이상 회전되지 않도록 함으로써 운전자의 조향감각을 상승시킬 수 있는 것을 목적으로 한다.
본 실시예들의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 실시예들에 의하면, 토션바의 일단부가 결합되고 외주면에 제 1 기어부가 형성되는 조향축, 하우징 내부에 회전가능하게 결합되어 모터와 연결되되 토션바의 타단부가 결합되고 일측면에는 축방향으로 연장되어 내주면에 제 2 기어부가 형성되는 중공의 수용부가 구비되는 제 1 로터, 외주면에 제 1 기어부와 제 2 기어부 사이에 맞물리는 제 3 기어부가 형성되는 제 2 로터, 제 2 로터에 구비되되, 토션바가 비틀리며 제 1 기어부와 제 2 기어부 사이에서 제 2 로터가 회전될 때 제 2 로터의 회전각도 범위를 제한하는 스토퍼를 포함하는 스티어 바이 와이어식 조향장치가 제공될 수 있다.
본 실시예들에 의하면, 운전자가 반력모터의 반력토크보다 큰 조향토크를 조향축에 가하는 경우에 기계적으로 조향축이 더 이상 회전되지 않도록 함으로써 운전자의 조향감각을 상승시킬 수 있다.
도 1은 본 실시예들에 의한 스티어 바이 와이어식 조향장치의 분해사시도이다.
도 2는 도 1의 일부에 대한 사시도이다.
도 3 내지 도 10은 본 실시예들에 의한 스티어 바이 와이어식 조향장치의 동작상태를 나타내는 단면도이다.
도 11 내지 도 12는 본 실시예들에 의한 스티어 바이 와이어식 조향장치의 일부에 대한 사시도이다.
이하, 본 실시예들의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 실시예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 실시예들의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 실시예들의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 실시예들에 의한 스티어 바이 와이어식 조향장치의 분해사시도, 도 2는 도 1의 일부에 대한 사시도, 도 3 내지 도 10은 본 실시예들에 의한 스티어 바이 와이어식 조향장치의 동작상태를 나타내는 단면도, 도 11 내지 도 12는 본 실시예들에 의한 스티어 바이 와이어식 조향장치의 일부에 대한 사시도이다.
이들 도면을 참고하여 살펴보면, 본 실시예들에 의한 스티어 바이 와이어식 조향장치(100)는, 토션바(105)의 일단부가 결합되고 외주면에 제 1 기어부(121)가 형성되는 조향축(106), 하우징(301) 내부에 회전가능하게 결합되어 모터(101)와 연결되되 토션바(105)의 타단부가 결합되고 일측면에는 축방향으로 연장되어 내주면에 제 2 기어부(122)가 형성되는 중공의 수용부(112)가 구비되는 제 1 로터(102), 외주면에 제 1 기어부(121)와 제 2 기어부(122) 사이에 맞물리는 제 3 기어부(123)가 형성되는 제 2 로터(103), 제 2 로터(103)에 구비되되 토션바(105)가 비틀리며 제 1 기어부(121)와 제 2 기어부(122) 사이에서 제 2 로터(103)가 회전될 때 제 2 로터(103)의 회전각도 범위를 제한하는 스토퍼(104)를 포함한다.
조향축(106)은 조향휠(107)과 연결되어 운전자의 조작에 의해 회전되는데, 자동차에 구비되는 전자제어장치가 조향축(106)에 연결된 토크센서, 앵글센서 등으로부터 센싱된 데이터를 수신하고 그로부터 산출되는 바퀴를 조타하기 위한 신호를 송신하게 된다.
이러한 센서는 조향정보를 전자제어장치로 송신하기 위한 모터 포지션센서와 각종 레이더, 카메라 화상센서 등을 포함할 수 있음은 물론이며, 이하 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
조향축(106)에는 반력모터가 구비되는데, 토크센서 등으로부터 센싱된 데이터에 기초하여 전자제어장치가 반력모터를 작동시켜 운전자의 조향휠(107) 조작 시 조향토크와 반대방향의 반력토크를 생성하게 된다.
이러한 스티어 바이 와이어식 조향장치에 있어서는 조향축(106)과 바퀴가 기계적으로 연결되어 있지 않기 때문에 운전자가 조향휠(107)을 무한정 회전시킬 수 있어서, 임의의 각도에서 회전을 멈추게 하는 기계적 제한이 필요하다.
즉, 조향휠(107)이 최대 회전수에 도달하거나 바퀴가 도로의 연석에 부딪혀 고착되는 등의 경우에 운전자의 조향토크가 커짐에 따라 반력모터의 반력토크도 커지게 되는데, 반력모터가 최대출력에 도달하였을 경우 조향축(106)이 더 이상 회전되지 않게 하기 위해, 본 실시예들에 따른 스티어 바이 와이어식 조향장치(100)에는 모터(101), 토션바(105), 제 1 로터(102), 제 2 로터(103) 및 스토퍼(104) 등이 구비되게 된다.
토션바(105)는 일단부가 조향축(106)과 결합되고 타단부가 제 1 로터(102)와 결합된다.
토션바(105)의 일단부는 조향축(106)의 내부로 삽입되어 결합될 수 있으며, 토션바(105)의 타단부는 제 1 로터(102)의 일측면에 형성된 홀(314)에 삽입되어 결합될 수 있다. 도면에는 도시되지 않았으나, 토션바(105)의 타단부와 홀(314)에는 세레이션이 형성되어 토션바(105)의 타단부와 제 1 로터(102)는 원주방향으로 고정되게 결합될 수 있다.
제 1 로터(102)는 하우징(301) 내부에 회전 가능하게 결합되어 모터(101)와 연결되되, 조향축(106)을 향하는 축방향 일측면에는 축방향으로 연장되어 내주면에 제 2 기어부(122)가 형성되는 중공의 수용부(112)가 구비된다. 이러한 제 2 기어부(122)는 도면에 도시된 바와 같이 수용부(112)의 단부에 형성될 수 있다. 제 1 로터(102)의 타측면에는 돌출부(311)가 형성되어 하우징(301)과 베어링(313)을 매개로 결합될 수 있는데, 자세한 내용은 후술한다.
즉, 토션바(105)는 수용부(112)의 내측에 위치하여, 토션바(105)가 수용부(112) 내부로 삽입되며 토션바(105)의 타단부가 제 1 로터(102)에 결합되게 된다.
제 1 로터(102)에는 모터(101)가 결합되어 모터(101)의 토크가 제 1 로터(102)에 가해지게 되며, 따라서 운전자의 조향토크와 모터(101)에 의해 조향축(106)과 제 1 로터(102)를 연결하는 토션바(105)가 비틀리게 된다. 제 1 로터(102)와 모터(101)의 자세한 결합구조에 관해서는 후술한다.
조향축(106)의 외주면에는 제 1 기어부(121)가 형성되고 수용부(112)의 내주면에는 제 2 기어부(122)가 형성되는데, 제 2 로터(103)의 외주면에는 제 1 기어부(121)와 제 2 기어부(122) 사이에 맞물리는 제 3 기어부(123)가 형성된다.
이 때, 제 2 로터(103)에는 제 2 로터(103)의 회전각도 범위를 제한하는 스토퍼(104)가 구비되어, 반력모터가 최대출력에 도달하였을 경우 스토퍼(104)에 의해 제 2 로터(103)의 회전이 제한되면서 제 1 내지 제 3 기어부(121,122,123)에 의해 조향축(106)의 회전이 방지되게 된다.
다시 말해, 반력모터가 최대출력에 도달하였을 경우 모터(101)가 작동되며 토션바(105)가 비틀리며 양단, 즉 조향축(106)과 제 1 로터(102) 사이에 위상차가 발생하게 되는데, 위상차에 의해 조향축(106)에 형성된 제 1 기어부(121)와 제 1 로터(102)에 형성된 제 2 기어부(122) 사이에 구비되는 제 2 로터(103)가 회전되되 위상차가 커지며 스토퍼(104)에 의해 제 2 로터(103)의 회전이 제한됨으로써 기계적으로 조향축(106)의 회전이 방지되게 된다.
이러한 스토퍼(104)에는 제 2 로터(103)에서 경방향 외측으로 돌출되는 지지부(131)가 구비되어 지지부(131)가 하우징(301), 수용부(112) 등에 지지되며 제 2 로터(103)의 회전각도 범위를 제한하게 되는데, 자세한 내용은 후술한다.
도면에는 지지부(131)가 타원형상으로 구비되는 실시예들이 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 다른 형상으로 형성될 수도 있다.
스토퍼(104)에 의해 제 2 로터(103)의 회전이 제한되어 조향축(106)의 회전이 방지되는 과정을 자세히 설명하자면, 우선, 바퀴가 자유로이 조타될 수 있는 상황에서는 조향축(106), 제 1 로터(102) 및 제 2 로터(103)가 조향축(106)의 중심축을 기준으로 함께 회전되게 된다. 이 때 반력모터는 최대출력에 도달하지 않으므로 모터(101)는 작동되지 않는다.
그리고, 조향휠(107)이 최대 회전수에 도달하거나 바퀴가 도로의 연석에 부딪혀 고착되는 등의 경우에, 운전자의 조향토크에 의해 반력모터가 최대출력에 도달하게 되면 모터(101)가 작동되고, 전술한 바와 같이 토션바(105)가 비틀리며 스토퍼(104)에 의해 제 2 로터(103)의 회전이 제한되며 제 1 내지 제 3 기어부(121,122,123)에 의해 조향축(106)의 회전이 제한되게 된다.
한편, 이러한 제 2 로터(103)는 둘 이상 구비될 수 있으며, 제 2 로터(103) 각각에 스토퍼(104)가 구비됨으로써 조향축(106)의 회전을 방지하기 위해 하우징(301) 등에 지지되는 스토퍼(104)의 개수가 증가함으로써 안정성이 향상될 수 있다.
즉, 하우징(301) 등에 지지되며 운전자의 조향토크를 견디는 스토퍼(104)의 개수가 증가되며 운전자의 조향토크가 분산되므로 안정성이 향상되게 된다.
도면에는 일례로 제 2 로터(103)가 세 개 구비되는 실시예가 도시되었으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 이러한 스토퍼(104)는 제 2 로터(103)와 일체로 형성되거나, 또는 별도로 제작되어 결합될 수도 있다.
도 2를 참고하여 살펴보면 스토퍼(104)와 제 2 로터(103)가 별도로 제작되는 경우, 스토퍼(104)와 제 2 로터(103) 중 어느 하나에는 축방향으로 돌출되는 돌기부(132)가 구비되고 다른 하나에는 돌기부(132)에 대응되는 삽입부(133)가 구비되어, 돌기부(132)가 삽입부(133)에 삽입되며 스토퍼(104)와 제 2 로터(103)가 결합될 수 있다.
도면에는 제 2 로터(103)에 삽입부(133)가 형성되고 스토퍼(104)에 돌기부(132)가 형성되는 실시예가 도시되어 있으나, 전술한 바와 같이 제 2 로터(103)에 돌기부(132)가 형성되고 스토퍼(104)에 삽입부(133)가 형성될 수도 있을 것이다.
도면에 도시된 바와 같이, 돌기부(132)의 외주면과 삽입부(133)의 내주면에는 세레이션이 형성되어, 제 2 로터(103)와 스토퍼(104)가 결합되었을 때 서로 원주방향으로 고정되게 된다.
한편, 전술한 바와 같이 제 2 로터(103)의 회전을 방지하기 위한 스토퍼(104)에는 지지부(131)가 구비되는데, 지지부(131)는 제 2 로터(103)에서 경방향 외측으로 돌출되게 형성된다.
즉, 제 2 로터(103)가 회전할 때 지지부(131)의 단부가 제 2 로터(103)의 외주면보다 큰 반경을 가지는 원을 그리게 되어, 조향축(106)이 우측 또는 좌측으로 회전될 때 지지부(131)가 하우징(301), 수용부(112) 등에 지지되며 제 2 로터(103)의 회전각도 범위가 제한될 수 있다.
이러한 스토퍼(104)는 제 2 로터(103)의 조향축(106)을 향하는 축방향 일측면, 또는 제 2 로터(103)의 모터(101)를 향하는 축방향 타측면 중 적어도 어느 하나에 구비될 수 있으며, 일측면에 구비되는 경우와 타측면에 구비되는 경우에 따라 제 2 로터(103)가 회전될 때 지지부(131)가 지지되는 위치가 달라질 수 있다.
다시 말해, 도면에는 스토퍼(104)가 제 2 로터(103)의 축방향 일측면 또는 타측면 중 어느 하나에 구비되는 경우만 도시되어 있으나, 양측 모두에 구비될 수도 있다.
또한, 지지부(131)의 두께, 하우징(301) 또는 수용부(112)의 내경, 조향축(106)의 외경 등에 따라 제 2 로터(103)가 회전가능한 각도범위 및 지지부(131)가 지지되는 위치 등이 달라질 수 있는데, 이는 토션바(105)의 비틀림 강성, 최대 비틀림 각도 및 반력모터의 최대출력 등을 고려하여 본 실시예들이 속하는 기술분야의 통상의 기술자가 적절히 선택할 수 있을 것이다.
스토퍼(104)가 제 2 로터(103)의 축방향 일측면에 구비되는 경우에는, 먼저, 제 2 로터(103)가 회전되며 지지부(131)가 조향축(106)의 외주면에 지지되어 제 2 로터(103)의 회전각도 범위가 제한될 수 있다.
도 3에 도시된 제 1 실시예를 살펴보면, 제 2 기어부(122)는 수용부(112)의 일측단부에 형성되어 제 2 로터(103)가 회전될 때 스토퍼(104)가 수용부(112) 또는 하우징(301)에 걸리지 않으며, 조향축(106)이 일측 또는 타측으로 회전될 때 지지부(131)가 조향축(106)의 외주면에 지지되며 제 2 로터(103)의 회전이 제한되게 된다.
지지부(131)가 조향축(106)의 외주면에 지지되며 스토퍼(104)에 의해 제 2 로터(103)가 회전가능한 범위가 제한되게 되고, 따라서 조향축(106)의 회전이 방지되게 된다.
또는, 지지부(131)가 조향축(106)의 외주면 또는 하우징(301)의 내주면에 지지되며 제 2 로터(103)의 회전각도 범위가 제한될 수 있다.
도 4에 도시된 제 2 실시예를 살펴보면, 전술한 제 1 실시예보다 지지부(131)가 경방향으로 연장되어, 조향축(106)이 일측으로 회전될 때 지지부(131)가 하우징(301)의 내주면에 지지되고 타측으로 회전될 때 지지부(131)가 조향축(106)의 외주면에 지지되며 제 2 로터(103)의 회전이 제한될 수 있다.
이 경우에는 제 2 로터(103)의 회전가능한 범위가 전술한 지지부(131)가 조향축(106)의 외주면에만 지지되는 경우보다 줄어들게 될 것이다.
또는, 지지부(131)가 조향축(106)의 외주면에 걸리지 않고 하우징(301)의 내주면 또는 수용부(112)의 내주면에 지지되며 제 2 로터(103)의 회전각도 범위가 제한될 수 있다.
이 때, 제 2 로터(103)가 회전될 때 지지부(131)가 조향축(106)의 외주면에 걸리지 않도록, 조향축(106)에는 제 1 기어부(121)를 기준으로 축방향 일측의 외주면이 경방향으로 함몰되며 제 1 단차부(501)가 형성될 수 있다.
즉, 제 2 로터(103)와 함께 스토퍼(104)가 회전될 때, 조향축(106)의 외주면이 경방향으로 함몰됨으로써 제 2 로터(103)에서 경방향 외측으로 돌출되는 지지부(131)가 조향축(106)에 지지되지 않게 된다.
도 5에 도시된 제 3 실시예를 살펴보면, 제 2 로터(103)가 회전될 때 지지부(131)가 하우징(301)의 내주면에 지지되도록 하우징(301)의 내주면에는 경방향으로 돌출되어 제 1 단차부(501)와 대향되는 제 2 단차부(502)가 형성될 수 있다.
즉, 조향축(106)이 일측 또는 타측으로 회전될 때 지지부(131)가 제 2 단차부(502)에 지지되며 제 2 로터(103)의 회전이 제한될 수 있다.
도 6에 도시된 제 4 실시예를 살펴보면, 제 2 로터(103)가 회전될 때 지지부(131)가 수용부(112)의 내주면에 지지되도록 수용부(112)에는 제 2 기어부(122)가 형성된 부위에서 축방향 일측으로 연장되는 연장부(601)가 형성될 수 있다.
즉, 조향축(106)이 일측 또는 타측으로 회전될 때 지지부(131)가 연장부(601)의 내주면에 지지되며 제 2 로터(103)의 회전이 제한될 수 있다.
또는, 지지부(131)는 제 1 지지부(701,1001)와 제 2 지지부(701,1002)를 포함하여, 제 2 로터(103)가 회전되며 지지부(131)가 하우징(301) 등에 지지될 때 안정성을 확보할 수 있다.
도 7에 도시된 제 5 실시예를 살펴보면, 제 1 지지부(701)와 제 2 지지부(701)는 제 2 로터(103)의 중심과 조향축(106)의 중심을 잇는 직선을 기준으로 대칭되게 구비되어, 조향축(106)이 일측으로 회전될 때 제 1 지지부(701)가 조향축(106)의 외주면에 지지되고 제 2 지지부(702)가 하우징(301)의 내주면에 지지되거나, 조향축(106)이 타측으로 회전될 때 제 1 지지부(701)가 하우징(301)의 내주면에 지지되고 제 2 지지부(702)가 조향축(106)의 외주면에 지지되며 제 2 로터(103)의 회전이 제한될 수 있다.
즉, 하우징(301) 등에 지지되며 운전자의 조향토크를 견디는 지지부(131)의 개수가 늘어나며 운전자의 조향토크가 분산되므로 안정성이 향상되게 된다.
도 7에는 제 1 단차부(501), 제 2 단차부(502) 또는 연장부(601)가 형성되지 않은 실시예가 도시되어 있으나, 제 1 단차부(501) 등이 형성되어 제 2 로터(103)가 회전가능한 범위를 변경할 수도 있을 것이며, 이러한 경우 제 1 지지부(701)와 제 2 지지부(702)가 동시에 지지되기 위해 제 2 로터(103)에 결합되는 각도가 달라질 수 있다.
스토퍼(104)가 제 2 로터(103)의 축방향 타측면에 구비되는 경우에는, 먼저, 제 2 로터(103)가 회전되며 지지부(131)가 조향축(106)의 외주면과 수용부(112)의 내주면에 지지되며 제 2 로터(103)의 회전각도가 제한될 수 있다.
도 8에 도시된 제 6 실시예를 살펴보면, 제 2 로터(103)가 회전될 때 지지부(131)는 조향축(106)의 외주면과 수용부(112)의 내주면 사이에서 이동되어, 조향축(106)이 일측으로 회전될 때 지지부(131)가 하우징(301)의 내주면에 지지되고 타측으로 회전될 때 지지부(131)가 조향축(106)의 외주면에 지지되며 제 2 로터(103)의 회전이 제한될 수 있다.
또는, 제 2 로터(103)가 회전될 때 지지부(131)가 조향축(106)의 외주면에 걸리지 않고 수용부(112)의 내주면에만 지지되도록, 조향축(106)에는 제 1 기어부(121)를 기준으로 축방향 타측의 외주면이 경방향으로 함몰되며 함몰부(901)가 형성될 수 있다.
즉, 제 2 로터(103)와 함께 스토퍼(104)가 회전될 때, 조향축(106)의 외주면이 경방향으로 함몰됨으로써 제 2 로터(103)에서 경방향 외측으로 돌출되는 지지부(131)가 조향축(106)에 지지되지 않게 된다.
도 9에 도시된 제 7 실시예를 살펴보면, 함몰부(901)가 형성됨으로써 지지부(131)는 조향축(106)의 외주면에 걸리지 않고 수용부(112)의 내주면에만 지지되게 되며, 조향축(106)이 일측 또는 타측으로 회전될 때 지지부(131)가 수용부(112)의 내주면에 지지되며 제 2 로터(103)의 회전이 제한될 수 있다.
이 경우, 전술한 제 6 실시예보다 제 2 로터(103)의 회전가능한 범위가 증가될 수 있다.
도 10에 도시된 제 8 실시예를 살펴보면, 지지부(131)가 제 1 지지부(1001)와 제 2 지지부(1002)를 포함하여 제 2 로터(103)가 회전되며 지지부(131)가 하우징(301) 등에 지지될 때 안정성을 확보할 수 있다.
이러한 제 1 지지부(1001)와 제 2 지지부(1002)는 제 2 로터(103)의 중심과 조향축(106)의 중심을 잇는 직선을 기준으로 대칭되게 구비되어, 조향축(106)이 일측으로 회전될 때 제 1 지지부(1001)가 조향축(106)의 외주면에 지지되고 제 2 지지부(1002)가 하우징(301)의 내주면에 지지되거나, 조향축(106)이 타측으로 회전될 때 제 1 지지부(1001)가 하우징(301)의 내주면에 지지되고 제 2 지지부(1002)가 조향축(106)의 외주면에 지지되며 제 2 로터(103)의 회전이 제한될 수 있다.
즉, 전술한 바와 같이, 하우징(301) 등에 지지되며 운전자의 조향토크를 견디는 지지부(131)의 개수가 늘어나며 운전자의 조향토크가 분산되므로 안정성이 향상되게 된다.
이와 같이 지지부(131)가 하우징(301) 등에 지지되며 제 2 로터(103)의 회전각도 범위가 제한됨에 따라, 반력모터가 최대출력에 도달하였을 경우 모터(101)가 작동되며 조향축(106)의 회전을 방지할 수 있게 된다.
한편, 전술한 바와 같이 제 1 로터(102)는 하우징(301)에 회전가능하게 결합되어 모터(101)와 연결되는데, 제 1 로터(102)의 타측면에는 축방향으로 돌출되는 돌출부(311)가 구비되고 제 1 로터(102)와 하우징(301)은 돌출부(311)에 결합되는 베어링(313)을 매개로 결합될 수 있다.
또한, 도 11을 참고하여 살펴보면, 돌출부(311)에는 결합홀(312)이 형성되어 모터(101)의 모터축(111)이 결합홀(312)에 삽입되며 모터(101)가 제 1 로터(102)와 결합될 수 있다. 결합홀(312)과 모터축(111)에는 세레이션이 형성되어 제 1 로터(102)와 모터축(111)은 원주방향으로 고정되게 결합될 수 있다.
또한, 도 12를 참고하여 살펴보면, 돌출부(311)와 모터(101)의 모터축(111)은 벨트(1201)에 의해 연결될 수 있으며, 이 때 돌출부(311)의 직경은 모터축(111)의 직경보다 크게 형성될 수 있다.
이 때, 돌출부(311)와 모터축(111)의 외주면에는 기어가 형성되어 벨트(1201)에 의해 연결될 수 있다.
돌출부(311)의 직경이 모터축(111)의 직경보다 크게 형성될 때 모터축(111)과 제 1 로터(102)의 기어비가 감소하며 제 1 로터(102)에 전달되는 모터(101)의 출력이 증폭되므로, 최대출력이 작은 모터를 사용할 수 있어 모터(101)의 크기와 무게를 감소시킬 수 있다.
한편, 도면에는 도시되지 않았으나 지지부(131)의 외주면에는 댐핑부재가 구비될 수 있는데, 댐핑부재가 구비됨으로써 지지부(131)가 하우징(301) 등에 지지될 때 발생하는 충격음을 흡수할 수 있다.
즉, 조향축(106)이 회전하며 지지부(131)가 하우징(301) 등에 지지될 때 댐핑부재에 의해 충돌이 완화되므로 충격음을 감소시킬 수 있다.
이와 같은 형상을 갖는 스티어 바이 와이어식 조향장치에 의하면, 운전자가 반력모터의 반력토크보다 큰 조향토크를 조향축에 가하는 경우에 기계적으로 조향축이 더 이상 회전되지 않도록 함으로써 운전자의 조향감각을 상승시킬 수 있다.
또한, 제 1 로터의 돌출부가 모터의 모터축보다 큰 직경으로 형성됨으로써, 모터와 제 1 로터의 기어비가 감소되어 모터의 출력이 작더라도 제 1 로터에 큰 토크를 가할 수 있어 모터의 크기와 무게를 감소시킬 수 있다.
이상에서, 본 실시예들의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 실시예들이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 실시예들의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 실시예들에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 실시예들의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예들의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들에 개시된 실시예들은 본 실시예들의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예들의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예들의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예들의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
101: 모터 102: 제 1 로터
103: 제 2 로터 104: 스토퍼
105: 토션바 106: 조향축
112: 수용부 121: 제 1 기어부
122: 제 2 기어부 123: 제 3 기어부
131: 지지부 301: 하우징
311: 돌출부 312: 결합홀
501: 제 1 단차부 502: 제 2 단차부
601: 연장부 701,1001: 제 1 지지부
702,1002: 제 2 지지부 901: 함몰부
1201: 벨트

Claims (24)

  1. 토션바의 일단부가 결합되고, 외주면에 제 1 기어부가 형성되는 조향축;
    하우징 내부에 회전가능하게 결합되어 모터와 연결되되, 상기 토션바의 타단부가 결합되고 일측면에는 축방향으로 연장되어 내주면에 제 2 기어부가 형성되는 중공의 수용부가 구비되는 제 1 로터;
    외주면에 상기 제 1 기어부와 제 2 기어부 사이에 맞물리는 제 3 기어부가 형성되는 제 2 로터;
    상기 제 2 로터에 구비되되, 상기 토션바가 비틀리며 상기 제 1 기어부와 제 2 기어부 사이에서 상기 제 2 로터가 회전될 때 상기 제 2 로터의 회전각도 범위를 제한하는 스토퍼;
    를 포함하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스토퍼에는 상기 제 2 로터에서 경방향 외측으로 돌출되는 지지부가 구비되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 로터는 둘 이상 구비되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 스토퍼는 상기 제 2 로터와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 스토퍼와 제 2 로터 중 어느 하나에는 축방향으로 돌출되는 돌기부가 구비되고 다른 하나에는 상기 돌기부에 대응되는 삽입부가 구비되어, 상기 돌기부가 상기 삽입부에 삽입되며 상기 스토퍼와 제 2 로터가 결합되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 스토퍼는 상기 제 2 로터의 축방향 일측면에 구비되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 지지부가 상기 조향축의 외주면에 지지되며 상기 제 2 로터의 회전각도가 제한되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 지지부가 상기 조향축의 외주면 또는 상기 하우징의 내주면에 지지되며 상기 제 2 로터의 회전각도가 제한되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 조향축에는 상기 제 1 기어부를 기준으로 축방향 일측의 외주면이 함몰되며 제 1 단차부가 형성되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 하우징의 내주면에는 경방향으로 돌출되어 상기 제 1 단차부와 대향되는 제 2 단차부가 형성되고, 상기 지지부가 상기 제 2 단차부에 지지되며 상기 제 2 로터의 회전각도가 제한되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 수용부에는 상기 제 2 기어부가 형성된 부위에서 축방향 일측으로 연장되는 연장부가 형성되어, 상기 지지부가 상기 연장부의 내주면에 지지되며 상기 제 2 로터의 회전각도가 제한되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 지지부는 제 1 지지부와 제 2 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 지지부와 제 2 지지부는 상기 제 2 로터의 중심과 상기 조향축의 중심을 잇는 직선을 기준으로 대칭되게 구비되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  14. 제 2 항에 있어서,
    상기 스토퍼는 상기 제 2 로터의 축방향 타측면에 구비되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 지지부가 상기 조향축의 외주면 또는 상기 수용부의 내주면에 지지되며 상기 제 2 로터의 회전각도가 제한되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 조향축에는 상기 제 1 기어부를 기준으로 축방향 타측의 외주면이 함몰되며 함몰부가 형성되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 지지부가 상기 수용부의 내주면에 지지되며 상기 제 2 로터의 회전각도가 제한되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 지지부는 제 1 지지부와 제 2 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 지지부와 제 2 지지부는 상기 제 2 로터의 중심과 상기 조향축의 중심을 잇는 직선을 기준으로 대칭되게 구비되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 로터의 타측면에는 축방향으로 돌출되는 돌출부가 구비되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 돌출부에는 베어링이 결합되어, 상기 베어링을 매개로 상기 제 1 로터가 상기 하우징에 결합되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 돌출부에는 결합홀이 형성되어, 상기 모터의 모터축이 상기 결합홀에 삽입되며 상기 모터가 상기 제 1 로터와 결합되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 돌출부와 상기 모터의 모터축이 벨트에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 돌출부의 직경은 상기 모터축의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
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