KR20210021712A - 조향 휠 회전 제한 장치 - Google Patents

조향 휠 회전 제한 장치 Download PDF

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KR20210021712A KR1020190100963A KR20190100963A KR20210021712A KR 20210021712 A KR20210021712 A KR 20210021712A KR 1020190100963 A KR1020190100963 A KR 1020190100963A KR 20190100963 A KR20190100963 A KR 20190100963A KR 20210021712 A KR20210021712 A KR 20210021712A
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이승엽
김봉수
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현대모비스 주식회사
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Abstract

조향 휠 회전 제한 장치에 관한 발명이 개시된다. 본 발명에 따른 조향 휠 회전 제한 장치는: 컬럼 하우징; 컬럼 하우징에 회전 가능하게 장착되는 리드스크류부; 리드스크류부에 나사 체결되는 너트부; 컬럼 하우징에 장착되고, 너트부의 외측면을 감싸며, 너트부의 회전을 제한하여 너트부의 직선 운동을 가이드하는 가이드부시부; 및 리드스크류부에 장착되고, 리드스크류부 상에서 이동하는 너트부의 이동을 제한하는 스토퍼부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

조향 휠 회전 제한 장치{APPARATUS OF LIMITING ROTATION FOR STEERING WHEEL}
본 발명은 조향 휠 회전 제한 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 조향 휠의 회전 각도를 설정 범위 내로 제한할 수 있는 조향 휠 회전 제한 장치에 관한 것이다.
스티어 바이 와이어 시스템(Steer-By-Wire System, SBW System)은 바퀴 구동장치와 핸들 조향 반력 장치 간의 기계적 연결없이 신호를 주고 받아 차량을 조타하는 시스템이다. 반력 장치는 주행시 사용자에게 핸들의 조타력에 변화를 주어 주행 안정성 및 편의성을 향상시켜주는 장치이다. 반력 장치는 고속 주행시 핸들을 무겁게 하여 안정감을 주거나, 연석 또는 차량 바퀴의 끝 단에 도달 하였을 때 회전을 제한해 이를 알려 주는 기능을 하게 된다.
이때 차량 바퀴의 끝단을 구현하는 장치는 핸들의 무제한 회전을 제한해 운전자의 혼란을 막는 장치이다. 끝단을 구현하는 방법에는 반력 장치의 구동력을 높이는 법과, 기계적인 끝단을 만드는 방법이 있다.
구동력을 높이는 방법의 경우 반력 장치가 고장난 경우 불능이 되며, 구동력을 평소 출력 대비 급격하게 증가시켜야 하여, 출력이 높은 고가의 모터를 사용하여야 한다.
기계적 끝단을 만드는 방법에는 반력 장치 자체적으로 끝단을 구현하는 방법과, 구동 장치와 반력 장치를 기계적으로 연결하되 전기적 신호로 연결을 끊을 수 있는 방법이 있다. 구동 장치와 연결하는 방법의 경우 전기적 신호를 이용하여 연결을 이어줄 장치를 추가로 필요하게 되며, 기존 SBW의 장점 중 하나인 구동 장치와 반력 장치 간의 연결 부품 없이 공간을 활용할 수 있다는 이점이 사라지게 된다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-0980940호(2010.09.01 등록, 발명의 명칭: 스티어 바이 와이어 시스템용 스티어링 휠의 턴 수 가변장치)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 조향 휠의 회전 각도를 설정 범위 내로 제한할 수 있는 조향 휠 회전 제한 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 조향 휠 회전 제한 장치는: 컬럼 하우징; 상기 컬럼 하우징에 회전 가능하게 장착되는 리드스크류부; 상기 리드스크류부에 나사 체결되는 너트부; 상기 컬럼 하우징에 장착되고, 상기 너트부의 외측면을 감싸며, 상기 너트부의 회전을 제한하여 상기 너트부의 직선 운동을 가이드하는 가이드부시부; 및 상기 리드스크류부에 장착되고, 상기 리드스크류부 상에서 이동하는 상기 너트부의 이동을 제한하는 스토퍼부를 포함한다.
본 발명에서 상기 너트부는, 상기 리드스크류부에 나사 체결되고, 상기 가이드부시부와의 접촉에 의해 회전이 제한되는 너트몸체부; 및 상기 너트몸체부의 외측면에 형성되고, 상기 스토퍼부의 회전에 의해 상기 가이드부시부와 접촉되며, 상기 리드스크류부의 회전을 제한하는 회전제한부를 포함한다.
본 발명에서 상기 스토퍼부는 상기 리드스크류부에 상기 너트몸체부의 이동 범위를 제한하도록 배치된다.
본 발명에서 상기 스토퍼부는 상기 회전제한부와 접촉되게 리드스크류부에서 돌출되게 배치된다.
본 발명에서 상기 스토퍼부는 상기 리드스크류부에 압입 결합된다.
본 발명에서 상기 회전제한부는 상기 너트몸체부에서 상기 가이드부시부의 길이방향을 따라 양측으로 돌출 형성된다.
본 발명에서 상기 리드스크류부는, 상기 컬럼 하우징에 회전 가능하게 장착되는 리드스크류몸체부; 및 상기 리드스크류몸체부의 외측면에 나사산이 형성되어 상기 너트몸체부와 나사 체결되고, 상기 리드스크류몸체부의 회전에 따라 상기 너트몸체부를 이동시키는 리드스크류체결부를 포함한다.
본 발명에서 상기 가이드부시부의 길이는 상기 리드스크류체결부의 길이보다 더 길게 설정된다.
본 발명에 따른 조향 휠 회전 제한 장치에 의하면, 리드스크류부 상에 배치되는 스토퍼부에 의해 너트부의 회전이 제한되고, 리드스크류부도 회전이 제한되므로 차량의 핸들의 조향각을 제어할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 스토퍼부가 리드스크류부 상에 배치되는 위치를 조절함으로써, 너트부의 과도한 이동을 제한하여 너트부가 리드스크류부 상에서 끼이는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 휠 회전 제한 장치를 개략적으로 나타내는 조립 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 휠 회전 제한 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 휠 회전 제한 장치를 개략적으로 나타내는 부분 확대도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 휠 회전 제한 장치의 작동을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 조향 휠 회전 제한 장치의 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 조향 휠 회전 제한 장치를 개략적으로 나타내는 조립 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 휠 회전 제한 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 휠 회전 제한 장치를 개략적으로 나타내는 부분 확대도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 휠 회전 제한 장치의 작동을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 휠 회전 제한 장치는 컬럼 하우징(100), 리드스크류부(200), 너트부(300), 가이드부시부(400), 스토퍼부(500)를 포함한다.
컬럼 하우징(100)은 내부에 리드스크류부(200)가 회전 가능하게 장착된다. 리드스크류부(200)는 컬럼 하우징(100)에 회전 가능하게 장착된다. 리드스크류부(200)는 리드스크류몸체부(210)와 리드스크류체결부(220)를 포함한다.
리드스크류몸체부(210)는 컬럼 하우징(100)에 회전 가능하게 장착된다. 리드스크류몸체부(210)에는 차량의 핸들(조향 휠)(미도시)이 장착된다. 따라서 리드스크류몸체부(210)는 핸들의 회전에 따라 회전된다.
리드스크류체결부(220)는 리드스크류몸체부(210)의 외측면에 나사산이 형성되어 너트부(300)의 너트몸체부(310)와 나사 체결된다. 리드스크류체결부(220)는 리드스크류몸체부(210)의 회전에 따라 너트몸체부(310)를 이동시킨다. 너트몸체부(310)는 나사산이 형성된 리드스크류체결부(220)의 범위 내에서 이동된다.
너트부(300)는 리드스크류부(200)에 나사 체결되는 것으로, 리드스크류부(200)의 회전에 따라 리드스크류부(200)의 길이방향(도 2 기준 좌우방향)을 따라 이동된다. 너트부(300)는 너트몸체부(310)와 회전제한부(320)를 포함한다.
너트몸체부(310)는 리드스크류부(200)의 리드스크류체결부(220)에 나사 체결된다. 너트몸체부(310)는 가이드부시부(400)와의 접촉에 의해 회전이 제한된다. 따라서 리드스크류부(200)의 회전시 너트몸체부(310)는 가이드부시부(400)와의 접촉에 의해 회전이 제한되며, 너트몸체부(310)는 가이드부시부(400)의 길이방향(도 2 기준 좌우방향)을 따라 직선 이동하게 된다.
너트몸체부(310)는 가이드부시부(400)의 내측면에 대응되는 형상으로 형성된다. 본 발명에서 너트몸체부(310)는 사각형상으로 이루어지는 가이드부시부(400)의 형상에 따라 사각형상으로 이루어진 예가 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다.
회전제한부(320)는 너트몸체부(310)의 외측면에 형성되고, 스토퍼부(500)의 회전에 의해 가이드부시부(400)와 접촉되며, 리드스크류부(200)의 회전을 제한한다. 즉 스토퍼부(500)는 리드스크류부(200)의 회전에 의해 회전되면서 회전제한부(320)의 일측(도 4 기준 하측)과 접촉되어 회전제한부(320)를 가이드부시부(400)로 밀게 된다.
회전제한부(320)는 가이드부시부(400)와의 접촉에 의해 회전이 제한된다. 즉 스토퍼부(500)는 너트몸체부(310)에서 돌출된 회전제한부(320)의 상측 또는 하측과 접촉되고, 회전제한부(320)를 가이드부시부(400)로 밀게 되어, 너트부(300)와 리드스크류부(200)의 회전을 제한한다.
회전제한부(320)는 너트몸체부(310)에서 가이드부시부(400)의 길이방향을 따라 양측으로 돌출 형성된다. 회전제한부(320)의 돌출 길이는 가이드부시부(400)의 길이 내에서 이동 가능하도록 설정된다.
회전제한부(320)는 너트몸체부(310)의 좌측과 우측(도 2 기준)에 각각 비대칭으로 돌출 형성되어, 복수의 회전제한부(320) 중 어느 하나가 파손되어도 나머지 회전제한부(320)가 가이드부시부(400)와 접촉되어, 너트몸체부(310)의 회전을 제한할 수 있다. 또한 리드스크류부(200)의 회전에 따라 회전하는 스토퍼부(500)와 너트몸체부(310)의 좌측과 우측(도 2 기준) 중 어느 하나와 접촉될 수 있다.
스토퍼부(500)는 리드스크류부(200)의 회전에 따라 회전된다. 이때 너트몸체부(310)도 리드스크류부(200)의 회전에 따라 직선 이동된다. 회전제한부(320)는 스토퍼부(500)와 가이드부시부(400) 사이에 배치된다. 이때 회전제한부(320)는 회전하는 스토퍼부(500)와 접촉되면서 가이드부시부(400)와 접촉된다. 회전제한부(320)가 가이드부시부(400)와의 접촉에 의해 너트몸체부(310)의 회전이 제한되며, 리드스크류부(200)의 회전이 제한된다.
가이드부시부(400)는 컬럼 하우징(100)에 장착되고, 너트부(300)의 외측면을 감싸며, 너트부(300)의 회전을 제한하여 너트부(300)의 직선 운동을 가이드한다. 가이드부시부(400)는 컬럼 하우징(100)에 볼팅 또는 용접 등에 고정된다. 가이드부시부(400)는 너트부(300)의 너트몸체부(310)가 이동 가능한 크기로 형성되고, 너트부(300)의 회전제한부(320)와 접촉되어, 너트몸체부(310)의 회전을 제한한다.
가이드부시부(400)의 길이는 리드스크류부(200)의 리드스크류체결부(220)의 길이보다 더 길게 설정된다. 즉 가이드부시부(400)의 길이방향(도 2 기준 좌우방향)의 길이는 리드스크류체결부(220)의 길이보다 길게 형성되어, 너트부(300)가 가이드부시부(400)에 의해 회전이 제한된 상태에서 리드스크류체결부(220) 상에서 직선 운동을 할 수 있다.
스토퍼부(500)는 리드스크류부(200)에 장착되고, 리드스크류부(200) 상에서 이동하는 너트부(300)의 이동을 제한한다. 스토퍼부(500)는 원통형의 핀으로 이루어져, 리드스크류부(200)의 리드스크류체결부(220)의 외측으로 노출되게 배치된다. 스토퍼부(500)는 리드스크류부(200)의 회전에 따라 회전된다.
스토퍼부(500)는 리드스크류부(200)에 압입 결합된다. 스토퍼부(500)는 리드스크류부(200)에서 돌출되는 높이가 조절될 수 있다. 리드스크류부(200)의 회전에 의해 회전되는 스토퍼부(500)는 회전제한부(320)와 접촉되게 리드스크류부(200)에서 돌출되게 배치된다.
스토퍼부(500)는 리드스크류부(200)의 리드스크류체결부(220)에 너트부(300)의 너트몸체부(310)의 이동 범위를 제한하게 배치된다.
도 2를 참조하면, 리드스크류체결부(220)의 외측에 노출되게 양측에 배치된 스토퍼부(500)에 의해, 너트부(300)의 너트몸체부(310)의 좌우 양측으로 이동이 제한된다.
너트부(300)가 스토퍼부(500)에 의해 이동이 제한되므로, 리드스크류부(200)도 회전이 제한된다. 따라서 리드스크류부(200)에 장착된 핸들의 과도한 회전이 제한된다.
도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 휠 회전 제한 장치의 작동을 설명한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 휠 회전 제한 장치에서 핸들의 회전에 따라 리드스크류부(200)는 회전된다. 리드스크류부(200)와 나사 체결된 너트부(300)도 회전된다. 그러나 너트부(300)의 너트몸체부(310)가 가이드부시부(400)의 내측면과 접촉(도 4 참조)되면서, 너트부(300)의 회전이 제한되면서 리드스크류부(200)의 길이방향(도 3 기준 좌우방향)을 따라 이동된다.
본 발명에서 리드스크류부(200)가 일방향(도 3 및 도 4 기준 시계방향)으로 회전시, 너트부(300)가 일측(도 3 기준 좌측, 도 4 기준 전방측)으로 이동되고, 리드스크류부(200)가 타방향(도 3 기준 반시계방향)으로 회전시, 너트부(300)가 타측(도 3 기준 우측)으로 이동되는 것으로 도시되어 있으나, 나사산의 방향에 따라 다르게 설정될 수 있다.
너트부(300)가 리드스크류부(200)의 길이방향을 따라 직선 운동하면서 일측(도 3 기준 좌측) 또는 타측(도 3 기준 우측)으로 이동될 때, 너트부(300)는 스토퍼부(500)에 의해 이동이 제한된다.
너트부(300)의 회전제한부(320)는 스토퍼부(500)와 가이드부시부(400) 사이에 배치된다. 이때 회전제한부(320)는 회전하는 스토퍼부(500)와 접촉되면서 가이드부시부(400)와 접촉된다. 회전제한부(320)가 가이드부시부(400)와의 접촉에 의해 너트몸체부(310)의 회전이 제한되며, 리드스크류부(200)의 회전이 제한된다.
즉 너트부(300)가 스토퍼부(500)에 의해 회전이 제한되므로, 너트부(300)와 나사 체결된 리드스크류부(200)도 회전이 제한된다. 따라서 리드스크류부(200)에 장착된 핸들(조향 휠)도 회전이 제한된다. 핸들의 회전은 스토퍼부(500)가 리드스크류몸체부(210)에 장착된 위치에 따라 제한된다.
본 발명에 따른 조향 휠 회전 제한 장치에 의하면, 리드스크류부(200) 상에 배치되는 스토퍼부(500)에 의해 너트부(300)의 회전이 제한되고, 리드스크류부(200)도 회전이 제한되므로 차량의 핸들의 조향각을 제어할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 스토퍼부(500)가 리드스크류부(200) 상에 배치되는 위치를 조절함으로써, 너트부(300)의 과도한 이동을 제한하여 너트부(300)가 리드스크류부(200) 상에서 끼이는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시되는 일 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 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100: 컬럼 하우징 200: 리드스크류부
210: 리드스크류몸체부 220: 리드스크류체결부
300: 너트부 310: 너트몸체부
320: 회전제한부 400: 가이드부시부
500: 스토퍼부

Claims (8)

  1. 컬럼 하우징;
    상기 컬럼 하우징에 회전 가능하게 장착되는 리드스크류부;
    상기 리드스크류부에 나사 체결되는 너트부;
    상기 컬럼 하우징에 장착되고, 상기 너트부의 외측면을 감싸며, 상기 너트부의 회전을 제한하여 상기 너트부의 직선 운동을 가이드하는 가이드부시부; 및
    상기 리드스크류부에 장착되고, 상기 리드스크류부 상에서 이동하는 상기 너트부의 이동을 제한하는 스토퍼부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조향 휠 회전 제한 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 너트부는,
    상기 리드스크류부에 나사 체결되고, 상기 가이드부시부와의 접촉에 의해 회전이 제한되는 너트몸체부; 및
    상기 너트몸체부의 외측면에 형성되고, 상기 스토퍼부의 회전에 의해 상기 가이드부시부와 접촉되며, 상기 리드스크류부의 회전을 제한하는 회전제한부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조향 휠 회전 제한 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스토퍼부는 상기 리드스크류부에 상기 너트몸체부의 이동 범위를 제한하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 조향 휠 회전 제한 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 스토퍼부는 상기 회전제한부와 접촉되게 리드스크류부에서 돌출되게 배치되는 것을 특징으로 하는 조향 휠 회전 제한 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스토퍼부는 상기 리드스크류부에 압입 결합되는 것을 특징으로 하는 조향 휠 회전 제한 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 회전제한부는 상기 너트몸체부에서 상기 가이드부시부의 길이방향을 따라 양측으로 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 조향 휠 회전 제한 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 리드스크류부는,
    상기 컬럼 하우징에 회전 가능하게 장착되는 리드스크류몸체부; 및
    상기 리드스크류몸체부의 외측면에 나사산이 형성되어 상기 너트몸체부와 나사 체결되고, 상기 리드스크류몸체부의 회전에 따라 상기 너트몸체부를 이동시키는 리드스크류체결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조향 휠 회전 제한 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 가이드부시부의 길이는 상기 리드스크류체결부의 길이보다 더 길게 설정되는 특징으로 하는 조향 휠 회전 제한 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2023036790A1 (de) * 2021-09-09 2023-03-16 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Lenkereinheit für ein steer-by-wire-lenksystem eines kraftfahrzeugs

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