KR20220141647A - 자동차의 조향장치 - Google Patents

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신준호
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Abstract

본 실시예들에 의하면, 풀리와 벨트의 톱니가 제대로 맞물리지 못하고 점핑되는 것을 방지함으로써 정상적인 조타와 운전자의 안전을 보장할 수 있다.

Description

자동차의 조향장치{STEERING APPARATUS FOR VEHICLE}
본 실시예들은 자동차의 조항쟝치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 풀리와 벨트의 톱니가 제대로 맞물리지 못하고 점핑되는 것을 방지함으로써 정상적인 조타와 운전자의 안전을 보장할 수 있는 자동차의 조향장치에 관한 것이다.
랙구동형 동력 보조 조향장치 또는 스티어 바이 와이어식 조향장치에서는 양 단이 타이로드 및 너클암 등과 연결된 볼스크류, 볼을 매개로 볼스크류와 결합되는볼너트 및 볼너트를 회전시키는 모터 등을 구비하여 운전자의 조타력을 보조하거나 운전자의 조향휠 조작정보를 기반으로 차량을 조타한다.
모터와 볼너트는 벨트에 의해 연결되는데, 즉 모터축의 모터풀리와 볼너트의 너트풀리가 벨트로 연결됨으로써 모터의 토크가 볼너트에 전달된다.
그런데, 조타 중 외부 충격 등에 의해 벨트의 기어치가 모터풀리의 기어치에서 이탈되며 점핑이 발생하게 되면 모터축이 헛돌며 볼스크류에의 동력 전달이 차단되어 볼스크류를 제어할 수 없게 되고, 벨트와 모터풀리가 다시 맞물리더라도 볼스크류의 축방향 위치를 정확히 판단할 수 없어 운전자에게 사고 위험이 발생할 수 있는 문제가 있다.
본 실시예들은 전술한 배경에서 안출된 것으로서, 풀리와 벨트의 톱니가 제대로 맞물리지 못하고 점핑되는 것을 방지함으로써 정상적인 조타와 운전자의 안전을 보장할 수 있는 자동차의 조향장치에 관한 것이다.
본 실시예들에 의하면, 너트풀리가 결합되는 볼너트, 너트풀리와 벨트로 연결되는 모터풀리가 구비되는 모터, 너트풀리, 벨트 및 모터풀리를 수용하는 하우징, 하우징의 내주면에서 돌출되어, 벨트가 상기 모터풀리에서 점핑되는 것을 방지하기 위한 지지부를 포함하는 자동차의 조향장치가 제공될 수 있다.
본 실시예들에 의하면, 풀리와 벨트의 톱니가 제대로 맞물리지 못하고 점핑되는 것을 방지함으로써 정상적인 조타와 운전자의 안전을 보장할 수 있다.
도 1은 본 실시예들에 의한 자동차의 조향장치의 분해사시도이다.
도 2는 도 1의 결합상태에 대한 단면도이다.
도 3은 도 2의 일부에 대한 도면이다.
도 4는 도 3의 일부에 대한 확대도이다.
도 5는 도 4에서 벨트의 점핑이 방지되는 상태를 보여주는 도면이다.
도 6 내지 도 7은 본 실시예들에 의한 자동차의 조향장치의 일부에 대한 단면도이다.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 실시예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 기술 사상의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다. 본 명세서 상에서 언급된 "포함한다", "갖는다", "이루어진다" 등이 사용되는 경우 "~만"이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별한 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, 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 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다.
구성 요소들의 위치 관계에 대한 설명에 있어서, 둘 이상의 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속" 등이 된다고 기재된 경우, 둘 이상의 구성 요소가 직접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속" 될 수 있지만, 둘 이상의 구성 요소와 다른 구성 요소가 더 "개재"되어 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 여기서, 다른 구성 요소는 서로 "연결", "결합" 또는 "접속" 되는 둘 이상의 구성 요소 중 하나 이상에 포함될 수도 있다.
구성 요소들이나, 동작 방법이나 제작 방법 등과 관련한 시간적 흐름 관계에 대한 설명에 있어서, 예를 들어, "~후에", "~에 이어서", "~다음에", "~전에" 등으로 시간적 선후 관계 또는 흐름적 선후 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
한편, 구성 요소에 대한 수치 또는 그 대응 정보(예: 레벨 등)가 언급된 경우, 별도의 명시적 기재가 없더라도, 수치 또는 그 대응 정보는 각종 요인(예: 공정상의 요인, 내부 또는 외부 충격, 노이즈 등)에 의해 발생할 수 있는 오차 범위를 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
도 1은 본 실시예들에 의한 자동차의 조향장치의 분해사시도, 도 2는 도 1의 결합상태에 대한 단면도, 도 3은 도 2의 일부에 대한 도면, 도 4는 도 3의 일부에 대한 확대도, 도 5는 도 4에서 벨트의 점핑이 방지되는 상태를 보여주는 도면, 도 6 내지 도 7은 본 실시예들에 의한 자동차의 조향장치의 일부에 대한 단면도이다.
본 실시예들에 의한 자동차의 조향장치(100)는, 너트풀리(140)가 결합되는 볼너트(130), 너트풀리(140)와 벨트(150)로 연결되는 모터풀리(160)가 구비되는 모터(170), 너트풀리(140), 벨트(150) 및 모터풀리(160)를 수용하는 하우징(110), 하우징(110)의 내주면에서 돌출되어, 벨트(150)가 상기 모터풀리(160)에서 점핑되는 것을 방지하기 위한 지지부(111)를 포함한다.
도 1 내지 도 2를 참고하여 살펴보면, 모터(170)의 모터풀리(160) 및 볼너트(130)의 너트풀리(140)가 벨트(150)로 연결되어 모터(170)에 의해 볼너트(130)가 회전함으로써, 볼너트(130)와 볼을 매개로 결합된 볼스크류(120)가 축방향으로 이동하게 된다.
벨트(150)의 내측면에는 모터풀리(160) 및 너트풀리(140)의 기어치와 맞물리는 기어치가 형성되어 있으며, 따라서 벨트(150)의 회전에 의해 모터(170)의 토크가 볼너트(130) 및 볼스크류(120)에 전달되게 된다.
볼스크류(120)의 양단은 타이로드, 너클암 등과 연결되어 있으며, 따라서 볼스크류(120)의 축방향 이동에 의해 바퀴가 조타된다.
즉, 모터(170)의 토크가 변환되어 볼스크류(120)를 축방향으로 이동시킴으로써, 차량에 구비되는 전자제어장치는 모터(170)의 제어를 통해 운전자의 조향휠 조작을 보조하거나 운전자의 조향휠 조작에 대응되게 바퀴를 조타할 수 있다.
그런데, 벨트(150)와 모터풀리(160) 또는 너트풀리(140)의 사이에서 슬립이 발생하게 되면, 즉 벨트(150)의 기어치와 모터풀리(160)의 기어치 또는 너트풀리(140)의 기어치의 사이에서 점핑이 발생하게 되면 모터(170)와 볼스크류(120) 사이의 동력 전달이 차단되어 운전자의 조타를 보조할 수 없거나 심한 경우에는 차량의 조타가 불가능해져 사고의 원인이 될 수 있다.
또한, 점핑이 발생한 후 기어치가 다시 맞물리게 되더라도 점핑 전후를 비교할 때 모터풀리(160)와 너트풀리(140)의 사이에 위상차가 발생하게 되므로 볼스크류(120)의 위치를 정확히 판단할 수 없고 따라서 전자제어장치의 모터(170) 제어에 오차가 존재할 수 밖에 없어 마찬가지로 사고의 원인이 될 수 있다.
그러므로 벨트(150)와 모터풀리(160) 또는 너트풀리(140)의 사이에서 슬립이 발생하는 것을 예방하는 것이 중요하다고 할 것인데, 일반적인 조향장치에서 벨트와 너트풀리는 넓은 접촉면을 가져 슬립이 발생할 가능성이 낮은데 반해 상대적으로 벨트와 모터풀리는 좁은 접촉면을 가져 슬립이 발생할 가능성이 높다.
요컨대, 본원발명에 의하면 너트풀리(140), 벨트(150) 및 모터풀리(160)를 수용하는 하우징(110)의 내주면에서 돌출되는 지지부(111)에 의해 벨트(150)가 모터풀리(160)에서 점핑되는 것이 방지되게 되며, 따라서 정상적인 조타와 운전자의 안전을 보장할 수 있게 된다.
도 3을 참고하여 살펴보면, 지지부(111)는 하우징(110)의 내주면에서 돌출되어 단부가 벨트(150)의 외측면과 대향되게 구비된다.
따라서, 자세히 후술할 바와 같이, 벨트(150)의 기어치와 모터풀리(160)의 기어치가 정상적으로 맞물리지 못하고 점핑이 발생하게 될 때 벨트(150)의 외측면이 지지부(111)의 단부에 지지되며 점핑이 방지되게 된다.
이러한 지지부(111)는 하우징(110)의 내주면 중 모터풀리(160)를 둘러싸는 부위에 형성될 수 있다. 즉, 벨트(150)는 지지부(111)의 단부와 모터풀리(160)의 외주면 사이에 위치하게 되고, 따라서 벨트(150)의 기어치와 모터풀리(160)의 기어치 사이에 틈이 발생하며 점핑되려고 할 때 벨트(150)의 외측면이 지지부(111)의 단부에 지지되며 틈이 커지는 것이 제한되고 점핑이 방지되게 된다.
지지부(111)의 개수는 특별히 한정되지 않으며, 하나 이상 구비될 수 있다. 지지부(111)는 복수개 구비될 수 있으며, 지지부(111)가 복수개 구비되는 경우 서로 이격되게 구비되는 것이 보다 효과적으로 벨트(150)의 점핑을 방지할 수 있다.
또한, 지지부(111)는 벨트(150)의 모터풀리(160)에 접촉하는 부위의 양단과 대향되는 제 1 위치(A)에 구비될 수 있다. 즉, 벨트(150)의 모터풀리(160)에 맞물리기 시작하는 부위 및 모터풀리(160)에서 이탈되기 시작하는 부위는 그 외측면이 제 1 위치(A)에 위치한 지지부(111)와 대향될 수 있다.
따라서, 보다 구체적으로 벨트(150)와 모터풀리(160)가 맞물리거나 이탈되는 부위에서의 점핑이 방지될 수 있으며, 특히 모터풀리(160)의 회전방향이 변경되는 과정에서 점핑이 방지될 수 있다.
또한, 지지부(111)는 벨트(150)의 모터풀리(160)에 접촉하는 부위의 중앙과 대향되는 제 2 위치(B)에 구비될 수 있다. 즉, 벨트(150)의 모터풀리(160)에 맞물린 부위는 그 외측면이 제 2 위치(B)에 위치한 지지부(111)와 대향될 수 있다.
따라서, 모터풀리(160)에 의해 벨트(150)가 어느 일방향으로 회전되는 과정에서 점핑이 방지될 수 있다.
도면에 도시된 바와 같이 지지부(111)는 제 1 위치(A) 및 제 2 위치(B)에 모두 구비될 수 있으며, 따라서 모터(170)에 의해 벨트(150)가 회전되는 과정에서 벨트(150)와 모터풀리(160)가 안정적으로 맞물린 상태를 유지할 수 있게 된다.
지지부(111)에 의해 벨트(150)의 점핑이 방지될 수 있도록, 이러한 지지부(111)는 단부가 벨트(150)의 외측면에 인접하게 형성되어 지지부(111)의 단부와 벨트(150)의 외측면 사이의 간격은 모터풀리(160)의 기어치의 높이보다 작게 형성된다.
도 4는 벨트(150)와 모터풀리(160)가 정상적으로 맞물린 상태를 도시하고 있으며, 도 5는 지지부(111)에 의해 벨트(150)의 점핑이 방지되는 상태를 도시한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 벨트(150)와 모터풀리(160)가 정상적으로 맞물린 상태에서는 지지부(111)의 단부와 벨트(150)의 외측면이 이격되며 사이에 간격(d1)을 가질 수 있으며, 이러한 간격(d1)은 모터풀리(160)의 기어치의 높이(d2)보다 작게 형성되어 있다(d1<d2).
따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 벨트(150)의 기어치가 모터풀리(160)의 기어치를 올라타며 양 기어치의 산이 중첩되려고 하면 벨트(150)의 외측면이 지지부(111)의 단부에 지지됨으로써 벨트(150)의 점핑이 방지되게 되는 것이다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 지지부(111)의 단부는 벨트(150)에 접촉될 수도 있다. 지지부(111)가 벨트(150)에 접촉됨으로써 벨트(150)의 점핑을 보다 확실하게 방지할 수 있다. 벨트(150) 및 모터(170)의 조립성 등을 고려하여 지지부(111)와 벨트(150) 사이의 간격은 적절히 설계될 수 있다.
이어서, 지지부(111)의 단부는 곡면으로 형성되는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 지지부(111)는 벨트(150)가 회전하는 방향을 향하는 양면이 곡면으로 형성되는 것이 바람직하다. 도면을 참고하여 살펴보면, 지지부(111)는 모터풀리(160)의 축방향이 아니라 그에 수직한 방향의 양면이 곡면으로 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 지지부(111)의 단부가 벨트(150)와 인접하거나 접촉되어 있더라도 벨트(150)가 회전하는 방향으로 지지부(111)에 충돌이 방지되고 마찰이 최소화될 수 있다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 지지부(111)의 단부는 볼록하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 도면에 도시된 바와 같이 지지부(111)는 단면이 대략 반원의 형상을 가지게 형성될 수 있다.
또는, 도 7에 도시된 바와 같이, 지지부(111)의 단부는 오목하게 형성될 수 있다. 지지부(111)의 단부가 오목하게 형성될 경우, 볼록하게 형성되는 경우보다 넓은 면적을 가지고 벨트(150)의 외측면과 대향되게 되므로 보다 확실하게 점핑을 방지할 수 있다.
특히, 지지부(111)의 단부는 대향되는 벨트(150)의 부위와 상보적인 형상으로 형성될 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 제 1 위치(A)에 위치하는 지지부(111)는 일부가 평면이고 일부가 곡면으로 형성되어 있을 수 있으며, 제 2 위치에 위치하는 지지부(111)는 중앙부가 가장 깊은 곡면으로 형성되어 있을 수 있다.
이상과 같은 형상을 가지는 자동차의 조향장치에 의하면, 풀리와 벨트의 톱니가 제대로 맞물리지 못하고 점핑되는 것을 방지함으로써 정상적인 조타와 운전자의 안전을 보장할 수 있다.
이상의 설명은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 기술 사상의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 실시예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시예에 의하여 본 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 자동차의 조향장치 110: 하우징
111: 지지부 120: 볼스크류
130: 볼너트 140: 너트풀리
150: 벨트 160: 모터풀리
170; 모터

Claims (12)

  1. 너트풀리가 결합되는 볼너트;
    상기 너트풀리와 벨트로 연결되는 모터풀리가 구비되는 모터;
    상기 너트풀리, 벨트 및 모터풀리를 수용하는 하우징;
    상기 하우징의 내주면에서 돌출되어, 상기 벨트가 상기 모터풀리에서 점핑되는 것을 방지하기 위한 지지부;
    를 포함하는 자동차의 조향장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지부는 단부가 상기 벨트의 외측면과 대향되는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 하우징의 내주면 중 상기 모터풀리를 둘러싸는 부위에 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 지지부는 복수개 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 지지부는, 상기 벨트의 상기 모터풀리에 접촉하는 부위의 양단과 대향되는 제 1 위치에 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 지지부는, 상기 벨트의 상기 모터풀리에 접촉하는 부위의 중앙과 대향되는 제 2 위치에 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 지지부의 단부와 상기 벨트의 외측면 사이의 간격은, 상기 모터풀리의 기어치의 높이보다 작은 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 지지부의 단부가 상기 벨트에 접촉되는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 지지부의 단부는 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 지지부의 단부는 볼록하게 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 지지부의 단부는 오목하게 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 지지부의 단부는 대향되는 상기 벨트의 부위와 상보적인 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
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