KR20230030257A - 퍼스널 모빌리티 자율확장형 eps조향장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 간단한 구조와 소재에 의해 장치 자체의 무게를 경량화하여 소형전기차 등에 용이하게 적용할 수 있도록 된 퍼스널 모빌리티 자율확장형 EPS조향장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 핸들(11)을 자동적으로 조향 구동하도록 연결된 전기모터(12)와, 상기 전기모터(12)의 작동을 제어하도록 연결된 전기제어유닛(13)과, 상기 핸들(11)에 의한 조향력을 차륜 측으로 전달하도록 된 조향기어유닛(14)을 포함한 퍼스널 모빌리티 EPS조향장치(10)에 있어서; 상기 핸들(11)의 하부에 일정 길이로 연장되도록 결합되되, 상기 핸들(11) 측에 결합되는 상부샤프트(21)와, 상기 상부샤프트(21)의 하단에 일직선상으로 연장되도록 축결되는 하부샤프트(22)와, 상기 하부샤프트(22)에 연결되어 상기 조향기어유닛(14) 측에 결합되도록 연장되는 기어샤프트(23)로 구성된 조향샤프트(20)와; 상기 조향샤프트(20)의 상단과 하단에 구비되어 상기 핸들(11)과 조향기어유닛(14) 사이의 각도조절 가능하도록 결합되되, 상기 핸들(11)과 상부샤프트(21) 사이에 결합되는 핸들측 유니버셜조인트(24) 및 상기 하부샤프트(22)와 기어샤프트(23) 사이에 결합되는 기어측 유니버셜조인트(25)를 포함하며; 상기 조향샤프트(20)와 유니버셜조인트(24,25)는 알루미늄 합금을 포함한 경량 재질로 제작된 퍼스널 모빌리티 자율확장형 EPS조향장치가 제공된다.

Description

퍼스널 모빌리티 자율확장형 EPS조향장치{Free extension type electronic power steering device for a personal mobility}

본 발명은 퍼스널 모빌리티 자율확장형 EPS조향장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 간단한 구조와 소재에 의해 장치 자체의 무게를 경량화하여 소형전기차 등에 용이하게 적용할 수 있도록 된 퍼스널 모빌리티 자율확장형 EPS조향장치에 관한 것이다.

일반적으로 조향장치는 운전자가 핸들에 가한 회전력에 근거하여 차륜의 조향각을 변화시키도록 핸들과 차륜 사이에 연결된 것으로, 전동방식으로 구동되는 조향장치(EPS; electronic power steering)는 대개 배터리 전원에 의해 구동되는 모터에 의해 작동되는 방식으로, 이러한 전동방식의 조향장치는 사전에 정해놓은 속도나 간격을 유지한 상태로 차선의 이탈없이 자동적으로 주행하도록 된 차선유지보조장치(LKAS)나 전후방 감지센서와 음성안내로 스티어링휠의 조작없이 자동으로 주차를 도와주는 기능을 갖는 주차보조장치(SPAS) 등과 같은 자율주행용 스마트 조향시스템을 구현하는 데에 사용되는 기술이다.

통상적으로 조향장치는 대개 핸들로부터 일정 각도로 하향 연장되는 조향샤프트의 하단에 조향기어에 의해 동력을 차륜에 전달하도록 수평방향으로 연장되는 로드 등을 포함하여 구성된 것인데, 종래의 조향장치는 조향샤프트와 조향기어 또는 로드의 결합각도가 제한적일 뿐만 아니라 일정 하중을 부담하기 위한 중량체 구조로 구비됨으로 인해, 소형화된 차량에 종래의 조향시스템을 그대로 적용하여 장착하는 데에 어려움이 따를 뿐만 아니라 조향시스템 자체의 무게나 부피가 커서 소형차량에 그대로 적용하는 데에 한계가 있는 것이다.

한국 등록특허공보 제10-1538174호(2015. 07. 14)

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 간단한 구조와 소재에 의해 장치를 경량화하여 소형전기차 등에 용이하게 적용할 수 있을 뿐만 아니라 운전자의 조향행동을 보조하여 자율주행이 가능한 차량을 구현하는 데에 장치의 영역을 확장시킬 수 있도록 된 퍼스널 모빌리티 자율확장형 EPS조향장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 특징에 따르면, 핸들(11)을 자동적으로 조향 구동하도록 연결된 전기모터(12)와, 상기 전기모터(12)의 작동을 제어하도록 연결된 전기제어유닛(13)과, 상기 핸들(11)에 의한 조향력을 차륜 측으로 전달하도록 된 조향기어유닛(14)을 포함한 퍼스널 모빌리티 EPS조향장치(10)에 있어서;

상기 핸들(11)의 하부에 일정 길이로 연장되도록 결합되되, 상기 핸들(11) 측에 결합되는 상부샤프트(21)와, 상기 상부샤프트(21)의 하단에 일직선상으로 연장되도록 축결되는 하부샤프트(22)와, 상기 하부샤프트(22)에 연결되어 상기 조향기어유닛(14) 측에 결합되도록 연장되는 기어샤프트(23)로 구성된 조향샤프트(20)와;

상기 조향샤프트(20)의 상단과 하단에 구비되어 상기 핸들(11)과 조향기어유닛(14) 사이의 각도조절 가능하도록 결합되되, 상기 핸들(11)과 상부샤프트(21) 사이에 결합되는 핸들측 유니버셜조인트(24) 및 상기 하부샤프트(22)와 기어샤프트(23) 사이에 결합되는 기어측 유니버셜조인트(25)를 포함하며;

상기 조향샤프트(20)와 유니버셜조인트(24,25)는 알루미늄 합금을 포함한 경량 재질로 제작된 것을 특징으로 하는 퍼스널 모빌리티 자율확장형 EPS조향장치가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 조향기어유닛(14)은 상기 기어샤프트(23)가 결합되는 기어축(16)과, 상기 기어축(16)이 장착되는 기어가 내장되어 차륜 측으로 파이프 형태로 연장되는 기어바디(15)를 포함하며;

상기 조향기어유닛(14) 중에서 적어도 상기 기어바디(15)는 알루미늄 합금을 포함한 경량 재질로 제작된 것을 특징으로 하는 퍼스널 모빌리티 자율확장형 EPS조향장치가 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 기어측 유니버셜조인트(25)에 의해서는 상기 하부샤프트(22)와 기어샤프트(23) 사이의 절곡각(A)을 40도~50도 범위 이내에서 각도조절이 가능하도록 된 것을 특징으로 하는 퍼스널 모빌리티 자율확장형 EPS조향장치가 제공된다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 조향샤프트(20)와 유니버셜조인트(24,25) 및 조향기어유닛(14)와 같은 핵심구성을 알루미늄 합금으로 경량 제작함에 따라, 협소한 설치환경에 따라 조향장치(10)의 전체적인 사이즈나 형태를 최적화된 상태로 장착할 수 있을 뿐만 아니라 이로 인해 소형전기차 등에 용이하게 적용할 수 있고, 각 구성을 소형차에 대응되도록 최적화한 상태로 제작하여 제품을 경량화하여 차량의 중량을 줄임과 동시에 그에 따른 연비 등을 개선할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예를 도시한 사시도
도 2는 본 발명의 구성의 요부를 도시한 사시도
도 3은 도 2의 구성에 따른 작동상태도

상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 첨부된 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 EPS조향장치(10)는 자율주행이 가능한 소형전기차와 같은 퍼스널 모빌리티 등에 최적화된 상태로 적용 가능하도록 된 것으로, 이는 차량의 핸들(11)과 차륜 사이를 연결하여 핸들(11)의 조작에 의해 차량의 진행방향을 조정하도록 된 것이다.

구체적으로, 핸들(11)로부터 일정 길이로 하향 연장되는 조향샤프트(20)와 상기 조향샤프트(20)의 연결상태를 일정 각도로 조절할 수 있도록 된 유니버셜조인트(24,25)가 구비되고, 상기 조향샤프트(20) 상에 핸들(11)을 자동적으로 조향 구동하도록 된 전기모터(12)와 이 전기모터(12)의 작동을 제어하도록 된 전기제어유닛(13)이 연결된 것이다.

또한 상기 조향샤프트(20)의 하부측에는 상기 핸들(11)에 의한 조향력을 전달하도록 랙기어와 피니언기어 등을 내장한 상태로 좌우로 연장되는 파이프 형태의 기어바디(15)를 포함한 조향기어유닛(14)이 구비되고, 이 조향기어유닛(14) 상에 차륜에 연결되는 연장되는 로드(17,18)가 더 연결된 것이다.

이러한 본 발명은 조향장치(10)의 전체적인 부피나 포지션을 다양하게 형성하여 소형의 차량에 용이하게 장착할 수 있게 되는데, 이를 위해 상기 조향샤프트(20)와 조향기어유닛(14)은 자체의 무게를 최소화하여 경량의 장치를 구현함과 동시에 조향샤프트(20)의 각도를 용이하게 조절 가능한 것으로, 이를 포함한 세부적인 구성과 작동상태를 도 2와 도 3에 의해 설명하면 다음과 같다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 조향샤프트(20)는 핸들(11) 측에 연결되는 상부샤프트(21)와 이에 일직선상으로 축결되는 하부샤프트(22) 및 상기 하부샤프트(22)에 연결되어 상기 조향기어유닛(14) 측에 결합되는 기어샤프트(23)로 구성된 것으로, 이러한 조향샤프트(20)는 핸들(11) 측과 조향기어유닛(14) 측에 각도 조절이 용이하도록 핸들측 유니버셜조인트(24)와 기어측 유니버셜조인트(25)가 개재된 상태로 연결된 것이다.

또한 상기 핸들측 유니버셜조인트(24)와 기어측 유니버셜조인트(25)는 대략 디귿자 형태로 된 요크(24a,24b,25a,25b)가 베어링(24c,25c) 등이 개재된 상태로 상호 맞물리게 되는데, 여기에서 상기 조향샤프트(20)의 샤프트부분과 유니버셜조인트(24,25)의 요크부분은 별체로 구비되거나 일체로 성형 제작하게 된다.

이러한 조향샤프트(20)와 유니버셜조인트(24,25)의 제작과정에서는 알루미늄 합금에 의해 경량으로 제작하여 장치의 전체적인 무게를 최소화하게 되는데, 바람직하게는 장치를 경량화하면서도 자체의 강성을 높이기 위해 알루미늄 상에 구리나 마그네슘 또는 아연 등과 같은 재료를 첨가할 수 있는 것이다.

또한 상기 조향기어유닛(14)은 조향샤프트(20)의 기어샤프트(23)가 결합되는 기어축(16)이 연장되는데, 이 기어축(16)은 좌우로 연장되는 파이프형태의 기어바디(15) 상에 내장된 랙기어와 피니어기어에 연결된 것으로, 이러한 조향기어유닛(14)의 경우에 적어도 상기 기어바디(15)와 같은 구성은 전술된 조향샤프트(20)와 같이 알루미늄 합금으로 제작되어 자체의 무게를 줄이는 것이 바람직하다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 조향샤프트(20)는 전술된 바와 같은 유니버셜조인트(24,25)에 의해 핸들(11)과 조향기어유닛(14) 사이에서 일정 각도의 기울기나 접힘 등을 자유롭게 형성할 수 있는 것으로, 도 3의 (a)와 같이 상기 기어측 유니버셜조인트(25)에 의해서는 상기 하부샤프트(22)와 기어샤프트(23)의 상호 절곡되는 각도를 대략 40도~50도 정도로 절곡각(A) 범위를 설정하여 소형차와 같은 협소한 차량의 설치위치에 적절하게 조정하여 조립할 수 있고, 도 3의 (b)와 같이 조향기어유닛(14)의 기어축(16) 상에 결합되는 기어샤프트(23)에 대해 상기 하부샤프트(22)를 좌우로 경사지게 하는 틸팅각(B)을 최적의 상태로 조정할 수 있는데, 이러한 유니버셜조인트(24,25)에 의해서는 장착 자유도를 대폭적으로 증대시켜 차체가 작은 소형의 경우라도 용이하게 장착 가능하게 된다.

이상에서 설명되지 않은 부호는 상기 조향샤프트(21) 중에서 상기 상부샤프트(21)와 하부샤프트(22)를 상호 결합하기 위해 하부샤프트(22)의 상단측에 스플라인축(28)과 이 스플라인축(28)의 일측에 키홈(29)이 형성된 것을 나타낸 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

10: 조향장치 11: 핸들
12: 전기모터 13: 전기제어유닛
14: 조향기어유닛 15: 기어바디
16: 기어축 17,18: 로드
20: 조향샤프트 21: 상부샤프트
22: 하부샤프트 23: 기어샤프트
24: 핸들측 유니버셜조인트 25: 기어측 유니버셜조인트

Claims (3)

1. 핸들(11)을 자동적으로 조향 구동하도록 연결된 전기모터(12)와, 상기 전기모터(12)의 작동을 제어하도록 연결된 전기제어유닛(13)과, 상기 핸들(11)에 의한 조향력을 차륜 측으로 전달하도록 된 조향기어유닛(14)을 포함한 퍼스널 모빌리티 EPS조향장치(10)에 있어서;
   상기 핸들(11)의 하부에 일정 길이로 연장되도록 결합되되, 상기 핸들(11) 측에 결합되는 상부샤프트(21)와, 상기 상부샤프트(21)의 하단에 일직선상으로 연장되도록 축결되는 하부샤프트(22)와, 상기 하부샤프트(22)에 연결되어 상기 조향기어유닛(14) 측에 결합되도록 연장되는 기어샤프트(23)로 구성된 조향샤프트(20)와;
   상기 조향샤프트(20)의 상단과 하단에 구비되어 상기 핸들(11)과 조향기어유닛(14) 사이의 각도조절 가능하도록 결합되되, 상기 핸들(11)과 상부샤프트(21) 사이에 결합되는 핸들측 유니버셜조인트(24) 및 상기 하부샤프트(22)와 기어샤프트(23) 사이에 결합되는 기어측 유니버셜조인트(25)를 포함하며;
   상기 조향샤프트(20)와 유니버셜조인트(24,25)는 알루미늄 합금을 포함한 경량 재질로 제작된 것을 특징으로 하는 퍼스널 모빌리티 자율확장형 EPS조향장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 조향기어유닛(14)은 상기 기어샤프트(23)가 결합되는 기어축(16)과, 상기 기어축(16)이 장착되는 기어가 내장되어 차륜 측으로 파이프 형태로 연장되는 기어바디(15)를 포함하며;
   상기 조향기어유닛(14) 중에서 적어도 상기 기어바디(15)는 알루미늄 합금을 포함한 경량 재질로 제작된 것을 특징으로 하는 퍼스널 모빌리티 자율확장형 EPS조향장치.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기어측 유니버셜조인트(25)에 의해서는 상기 하부샤프트(22)와 기어샤프트(23) 사이의 절곡각(A)을 40도~50도 범위 이내에서 각도조절이 가능하도록 된 것을 특징으로 하는 퍼스널 모빌리티 자율확장형 EPS조향장치.

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