KR20230071286A - 자동차의 스티어링 컬럼 - Google Patents

자동차의 스티어링 컬럼 Download PDF

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KR20230071286A
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신동훈
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에이치엘만도 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 자동차의 스티어링 컬럼은 어퍼컬럼, 로워컬럼, 피니언풀리, 가이드롤러, 텔레모터 및 벨트를 포함한다. 어퍼컬럼은 내부에 조향축이 배치되고, 외면에 랙바가 배치된다. 로워컬럼은 내부에 어퍼컬럼이 배치되고, 랙바가 배치되는 개구부와, 외주면 일측에 형성된 제1 돌출부와, 외주면 타측에 형성된 제2 돌출부를 포함한다. 피니언풀리는 제1 돌출부에 회전 가능하게 결합되고, 가이드롤러는 제2 돌출부에 회전 가능하게 결합된다. 텔레모터는 로워컬럼의 외측면에 결합되어 고정된다. 벨트는 피니언풀리와 텔레모터를 연결한다.

Description

자동차의 스티어링 컬럼{Steering Column For Vehicle}
본 발명은 자동차의 스티어링 컬럼에 관한 것으로, 보다 상세하게는 텔레모터가 이동하지 않으며 텔레모터의 속도 조절용 컨트롤러가 필요하지 않는, 자동차의 스티어링 컬럼에 관한 것이다.
현재 자동차용 스티어링 컬럼은 텔레스코프(Telescope) 및 틸트(Tilt) 기능을 포함하며, 이러한 기능을 통해 운전자는 자신의 신장이나 체형에 맞게 스티어링 휠(steering wheel)의 돌출 정도 및 기울임 각도를 조절할 수 있게 되어 원활한 조향 조작을 할 수 있다.
최근에는 운전자가 스티어링 휠, 가속페달 및 브레이크 등을 조작하지 않고도 스스로 목적지까지 찾아갈 수 있는 자율주행이 가능한 자동차가 개발되고 있으며, 자율주행시 운전자의 편의를 위해 보다 넓은 공간을 확보하려는 요구가 있다.
이를 위해 조향축(15)의 텔레스 인(Teles-in) 스트로크 길이가 증대되고, 스트로크 길이의 구간별(텔레스 구간별) 속도를 차등화 하는 방안이 시도되고 있다.
종래의 텔레스코프 및 틸트 기능이 포함된 조향 컬럼은 리드 스크류(Lead Screw)의 길이 증가로 인해 차량 내 조향 컬럼이 차지하는 공간이 증대되는 문제가 있고, 텔레스 구간별 속도를 차등화 시키기 위해 텔레스코프 구동모터(이하에서는 이를 '텔레모터(Tele Motor)'라 한다)를 제어하기 위한 컨트롤러(Controller)를 별도로 구비해야 하는 문제가 있으며, 텔레스코프 동작(특히 스토우 모드(stow mode))시 작동 속도를 증가시키기 위해 텔레모터의 크기, 무게 및 소음 등이 증가되는 문제가 있다.
한국공개특허 제10-2021-0108014호 (공개일자 2021년09월02일)
따라서 상술한 문제점을 해결하기 위한, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 리드 스크류를 사용하지 않으며, 텔레모터의 속도 조절용 컨트롤러를 사용하지 않으면서 텔레스 구간별 속도를 차등화 시킬 수 있는, 자동차의 스티어링 컬럼을 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 상기 목적들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 예시적인 실시예들은, 가변 기어 비(Variable Gear Ratio)를 적용하여 텔레모터의 속도 조절용 컨트롤러를 사용하지 않으면서 텔레스 구간별 속도를 차등화 시킬 수 있고, 벨트의 길이를 조절함으로써 텔레모터의 배치 자유도를 향상시킬 수 있는, 자동차의 스티어링 컬럼을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 자동차의 스티어링 컬럼은 어퍼컬럼, 로워컬럼, 피니언풀리, 가이드롤러, 텔레모터 및 벨트를 포함한다. 어퍼컬럼은 내부에 조향축이 배치되고, 외면에 랙바가 배치된다. 로워컬럼은 내부에 어퍼컬럼이 배치되고, 랙바가 배치되는 개구부와, 외주면 일측에 형성된 제1 돌출부와, 외주면 타측에 형성된 제2 돌출부를 포함한다. 피니언풀리는 제1 돌출부에 회전 가능하게 결합되고, 가이드롤러는 제2 돌출부에 회전 가능하게 결합된다. 텔레모터는 로워컬럼의 외측면에 결합되어 고정된다. 벨트는 피니언풀리와 텔레모터를 연결한다.
일 실시예에 의하면, 랙바는 길이방향으로 일측면에 가변기어가 형성된다. 가변기어는 저단기어구간, 고단기어구간, 저단기어구간과 고단기어구간 사이에 변동구간을 갖는다.
일 실시예에 의하면, 개구부는 로워컬럼의 길이방향으로 형성된 관통구멍에 직교하는 방향으로 형성되며, 로워컬럼의 길이방향으로 몸체에 형성되고, 일정한 길이를 갖는다.
일 실시예에 의하면, 어퍼컬럼은 로워컬럼의 내부에 형성된 관통구멍에 배치된 상태에서 로워컬럼의 길이방향을 따라 직선 이동이 가능하고, 어퍼컬럼에 결합된 랙바는 개구부에 배치된 상태에서 로워컬럼의 길이방향을 따라 직선 이동이 가능하다.
일 실시예에 의하면, 로워컬럼은 개구부를 기준으로, 외주면 일측과 타측으로 구분된다. 로워컬럼의 외주면 일측에는 텔레모터와 피니언풀리가 배치되고, 로워컬럼의 외주면 타측에는 가이드롤러가 배치된다.
일 실시예에 의하면, 피니언풀리의 옆면에는 풀리 기어와 피니언 기어가 형성된다. 랙바는 길이방향으로 일측면에 가변기어가 형성된다. 풀리 기어는 벨트가 체결되고, 피니언 기어는 가변기어와 접촉한다.
일 실시예에 의하면, 피니언풀리가 일방향으로 회전하면 어퍼컬럼은 제1 방향으로 직선 이동하고, 피니언풀리가 일방향의 반대방향으로 회전하면 어퍼컬럼은 제1 방향의 반대방향으로 직선 이동한다.
일 실시예에 의하면, 텔레모터의 구동에 의해 텔레모터의 회전축이 회전하면, 벨트에 의해 피니언풀리가 회전한다.
일 실시예에 의하면, 벨트는 텔레모터의 회전축과 피니언풀리의 풀리 기어를 연결시킨다.
일 실시예에 의하면, 가이드롤러의 옆면은 랙바의 타측면과 접촉한다.
일 실시예에 의하면, 가이드롤러는 랙바 또는 로워컬럼의 개구부를 기준으로 피니언풀리와 서로 마주보도록 배치된다.
본 발명의 실시예에 따른 자동차의 스티어링 컬럼은, 리드 스크류를 사용하지 않아 운전자의 편의를 위한 공간을 확대시킬 수 있다.
또한, 텔레모터의 속도 조절용 컨트롤러를 사용하지 않고도 텔레스 구간별 속도를 차등화 시킬 수 있어 운전자의 편의를 위한 공간을 좀더 확보할 수 있고, 부품 감소에 따라 제작비용을 절감할 수 있다.
또한, 텔레모터의 크기, 무게 및 소음 등을 줄일 수 있다.
또한, 텔레모터의 위치를 자유롭게 변동시킬 수 있어 텔레모터의 자유도를 증가시킬 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 스티어링 컬럼을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 자동차의 스티어링 컬럼의 평면도이다.
도 3은 도 1의 어퍼컬럼이 로워컬럼 안으로 들어간 경우(teles-in)를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1의 어퍼컬럼과 랙바를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4의 랙바의 가변 기어 비를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 4의 랙바의 평면도이다.
도 7은 도 1의 로워컬럼과 상기 로워컬럼에 장착된 텔레모터, 벨트, 피니언풀리 및 가이드롤러를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7의 피니언풀리를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 7의 벨트를 나타내는 도면이다.
도 10은 도 7의 가이드롤러를 나타내는 도면이다.
도 11은 도 1의 자동차의 스티어링 컬럼이 틸트(tilt)되는 움직임을 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성요소 중 종래기술에 의하여 통상의 기술자가 명확하게 파악할 수 있고 용이하게 재현할 수 있는 것에 관하여는 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위하여 그 구체적인 설명을 생략하도록 한다.
또한, 각 구성요소의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 스티어링 컬럼에 대하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 스티어링 컬럼을 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 자동차의 스티어링 컬럼의 평면도이고, 도 3은 도 1의 어퍼컬럼이 로워컬럼 안으로 들어간 경우(teles-in)를 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 스티어링 컬럼(Steering Column)은, 어퍼컬럼(10)(Upper Column), 랙바(20)(Rack Bar), 로워컬럼(30)(Lower Column), 텔레모터(40)(Tele Motor), 피니언풀리(50)(Pinion Pulley), 벨트(60)(Belt) 및 가이드롤러(70)(Guide Roller)를 포함한다.
어퍼컬럼(10)은 내부에 조향축(15)이 배치되고, 외면에 랙바(20)가 배치된다. 로워컬럼(30)은 내부에 어퍼컬럼(10)이 배치되고, 랙바(20)가 배치되는 개구부(32)(도 7 참조)와, 외주면 일측(34)에 형성된 제1 돌출부(36)(도 7 참조)와, 외주면 타측(33)에 형성된 제2 돌출부(35)(도 7 참조)를 포함한다. 피니언풀리(50)는 제1 돌출부(36)에 회전 가능하게 결합되고, 가이드롤러(70)는 제2 돌출부(35)에 회전 가능하게 결합된다. 텔레모터(40)는 로워컬럼(30)의 외측면에 결합되어 고정된다. 벨트(60)는 피니언풀리(50)와 텔레모터(40)를 연결한다. 이하에서 각 구성요소에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 4는 도 1의 어퍼컬럼과 랙바를 나타내는 도면이고, 도 5는 도 4의 랙바의 가변 기어 비를 나타내는 도면이고, 도 6은 도 4의 랙바의 평면도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 어퍼컬럼(10)은 내부에 조향축(15)이 배치되고, 외면에 랙바(20)가 배치된다.
어퍼컬럼(10)은 일정한 길이를 갖는 원통형의 관형으로 그 내부에 조향축(15)이 배치된다. 조향축(15)의 일단부는 스티어링 휠(steering wheel)(미도시)이 결합되고, 조향축(15)의 타단부는 조타 기구(조향과 관련된 연결 기구)와 연결된다.
어퍼컬럼(10)은 로워컬럼(30)의 내부에 배치된다.
어퍼컬럼(10)의 외주면에는 랙바(20)가 배치된다.
어퍼컬럼(10)과 랙바(20)는 일체로 형성될 수 있고, 또는 각각 별개로 제작되어 서로 결합될 수 있다. 어퍼컬럼(10)과 랙바(20)의 결합은 용접에 의해 결합될 수 있고, 볼트(Bolt) 체결 방식 및 접착제 결합 방식 등 다양한 방식으로 결합될 수 있다.
도 4에서 도면부호 11은 어퍼컬럼(10)의 길이방향으로 형성된 어퍼컬럼(10)을 관통하는 관통구멍(hole)이다. 상기 관통구멍에 조향축(15)이 배치된다.
랙바(20)는 일정한 길이를 갖는 막대 형상으로 형성될 수 있다.
랙바(20)는 일정한 길이를 갖는 일측면(21)과 타측면(22), 일측면(21)과 타측면(22)을 연결하는 상면(23)과 하면(24)을 갖는다. 여기서 일측면(21)과 타측면(22)은 서로 반대되는 면이고, 상면(23)과 하면(24)은 서로 반대되는 면이다.
랙바(20)는 어퍼컬럼(10)의 외주면과 결합되어 고정된다. 구체적으로, 랙바(20)의 하면(24)은 어퍼컬럼(10)의 외주면과 결합되어 고정된다. 따라서, 랙바(20)가 이동하는 경우에는 어퍼컬럼(10)도 랙바(20)와 함께 이동한다.
랙바(20)의 길이방향으로 랙바(20)의 일측면(21)에는 기어가 형성된다. 랙바(20)의 일측면(21)에 형성된 상기 기어를 '가변기어'라고 정의한다.
가변기어는 가변 기어 비(Variable Gear Ratio)가 적용된다.
구체적으로, 가변기어는 저단기어구간(A), 고단기어구간(B), 저단기어구간(A)과 고단기어구간(B) 사이에 변동구간(B)을 갖도록 형성된다.
가변기어는 피니언풀리(50)와 접촉하고, 피니언풀리(50)가 회전하면 랙바(20)는 직선 이동한다. 즉, 피니언풀리(50)가 일방향으로 회전하면 랙바(20)는 제1 방향으로 직선 이동하고, 피니언풀리(50)가 일방향의 반대방향으로 회전하면 랙바(20)는 제1 방향의 반대방향으로 직선 이동한다. 여기서 일방향은 회전하는 방향을 나타내고, 제1 방향은 직선으로 이동하는 방향을 나타낸다(이하 같다).
피니언풀리(50)가 가변기어의 저단기어구간(A)과 접촉한 상태에서 일방향으로 회전하면 랙바(20)는 저속의 일정한 속도로 제1 방향으로 직선 이동한다. 피니언풀리(50)가 가변기어의 저단기어구간(A)을 지나 변동구간(B)과 접촉한 상태에서 일방향으로 회전하면 랙바(20)는 저속에서 고속으로 속도가 변하면서 제1 방향으로 직선 이동한다. 그리고 피니언풀리(50)가 가변기어의 변동구간(B)을 지나 고속기어구간(C)과 접촉한 상태에서 일방향으로 회전하면 랙바(20)는 고속의 일정한 속도로 제1 방향으로 직선 이동한다. 피니언풀리(50)가 일방향의 반대방향으로 회전하면 랙바(20)는 제1 방향의 반대방향으로 직선 이동한다. 변동구간(B)은 랙바가 저속에서 고속으로 또는 고속에서 저속으로 속도가 급격하게 변하는 것을 방지하는 완충역할을 한다.
랙바(20)의 타측면은 가이드롤러(70)와 접촉한다.
도 7은 도 1의 로워컬럼과 상기 로워컬럼에 장착된 텔레모터, 벨트, 피니언풀리 및 가이드롤러를 나타내는 도면이고, 도 8은 도 7의 피니언풀리를 나타내는 도면이고, 도 9는 도 7의 벨트를 나타내는 도면이고, 도 10은 도 7의 가이드롤러를 나타내는 도면이다.
도 1, 도 7 내지 도 10을 참조하면, 로워컬럼(30)은 일정한 길이를 갖는 원통형의 관형으로 그 내부에 어퍼컬럼(10)이 배치된다. 상기 원통형의 관형을 로워컬럼(30)의 몸체(body)라고 명할 수 있다.
어퍼컬럼(10)은 로워컬럼(30)(구체적으로 로워컬럼(30)의 몸체)의 내부에 배치된 상태에서 로워컬럼(30)(로워컬럼(30)의 몸체)의 길이방향을 따라 직선 이동할 수 있다.
도 7에서 도면부호 31은 로워컬럼(30)(로워컬럼(30)의 몸체)의 길이방향으로 형성된 로워컬럼(30)을 관통하는 관통구멍이다. 어퍼컬럼(10)은 상기 관통구멍(31)에 배치된 상태에서 로워컬럼(30)의 길이방향을 따라 직선 이동할 수 있다.
로워컬럼(30)은 로워컬럼(30)의 몸체를 관통하는 개구부(32)를 갖는다.
개구부(32)는 로워컬럼(30)의 길이방향으로 형성된 관통구멍(31)에 직교하는 방향으로 형성되며, 로워컬럼(30)의 몸체를 관통하는 구멍이다.
개구부(32)는 로워컬럼(30)의 길이방향으로 몸체에 형성되며, 일정한 길이를 갖는다.
어퍼컬럼(10)은 로워컬럼(30)(로워컬럼(30)의 몸체)의 내부에 배치되고, 어퍼컬럼(10)에 결합된 랙바(20)는 로워컬럼(30)(로워컬럼(30)의 몸체)의 개구부(32)에 배치되어 외부에 노출된다.
어퍼컬럼(10)은 로워컬럼(30)(로워컬럼(30)의 몸체)의 내부에 형성된 관통구멍(31)에 배치된 상태에서 로워컬럼(30)의 길이방향을 따라 직선 이동할 수 있고, 어퍼컬럼(10)에 결합된 랙바(20)는 개구부(32)에 배치된 상태에서 로워컬럼(30)의 길이방향을 따라 직선 이동할 수 있다.
로워컬럼(30)(구체적으로 로워컬럼(30)의 몸체)은, 개구부(32)를 기준으로, 로워컬럼(30)의 외주면 일측(34)과 타측(33)으로 구분될 수 있다. 즉, 로워컬럼(30)의 외주면 일측(34)과 타측(33)은 개구부(32)를 기준으로 서로 반대되는 쪽이다.
로워컬럼(30)(구체적으로 로워컬럼(30)의 몸체)의 외주면 일측(34)에는 텔레모터(40)와 피니언풀리(50)가 배치되고, 로워컬럼(30)(구체적으로 로워컬럼(30)의 몸체)의 외주면 타측(33)에는 가이드롤러(70)가 배치된다.
로워컬럼(30)의 외주면 일측(34)에는 피니언풀리(50)가 결합되어 회전할 수 있도록 하나의 돌출부(제1 돌출부)(36)가 형성된다.
제1 돌출부(36)는 개구부(32)와 인접한 위치에 로워컬럼(30)의 외주면으로부터 위로 연장되거나 돌출되어 형성될 수 있다.
제1 돌출부(36)는, 피니언풀리(50)가 결합되어 회전하는 경우에, 피니언풀리(50)의 회전 중심축 역할을 한다.
그리고, 로워컬럼(30)의 외주면 타측(33)에는 가이드롤러(70)가 결합되어 회전할 수 있도록 하나의 돌출부(제2 돌출부)(35)가 형성된다.
제2 돌출부(35)는 개구부(32)와 인접한 위치에 로워컬럼(30)의 외주면으로부터 위로 연장되거나 돌출되어 형성될 수 있다.
제2 돌출부(35)는, 가이드롤러(70)가 결합되어 회전하는 경우에, 가이드롤러(70)의 회전 중심축 역할을 한다.
텔레모터(40)는 로워컬럼(30)의 외측면에 결합되어 고정된다.
텔레모터(40)는 어퍼컬럼(10)을 어퍼컬럼(10)(또는 로워컬럼(30))의 길이방향으로 직선 이동시키기 위한 구동모터이다.
텔레모터(40)는 회전축(41)을 가지며, 결합나사(42) 등과 같은 체결수단에 의해 로워컬럼(30)의 외주면 일측(34)에 결합 및 고정된다.
텔레모터(40)는 피니언풀리(50)와 일정한 거리를 두고 이격되어 배치된다.
텔레모터(40)는 통상적인 구성이므로 구동모터에 관한 상세한 설명은 생략한다.
피니언풀리(50)는 원기둥 형상으로 형성되고, 중간에 관통공(51)을 갖는다. 구체적으로, 피니언풀리(50)는 원기둥 형상으로 형성되며, 원기둥의 윗면을 상면, 아랫면을 하면, 윗면과 아랫면을 연결하는 면을 옆면이라 할 때, 피니언풀리(50)는 중간에 상면과 하면을 관통하는 관통공(51)을 가진다. 또한 피니언풀리(50)의 옆면에는 풀리 기어(52)와 피니언 기어(53)가 형성된다.
풀리 기어(52)는 피니언풀리(50)의 옆면 중에서 위에 형성될 수 있고, 피니언 기어(53)는 피니언풀리(50)의 옆면 중에서 아래에 형성될 수 있다(도 8 참조).
피니언풀리(50)는 로워컬럼(30)의 외주면 일측(34)에 배치된다. 구체적으로, 피니언풀리(50)는 로워컬럼(30)의 외주면 일측(34)에 형성된 돌출부(제1 돌출부)(36)에 회전 가능하게 결합된다.
피니언풀리(50)의 관통공(51)에는 로워컬럼(30)의 외주면 일측(34)에 형성된 돌출부(제1 돌출부)(36)가 삽입된다. 피니언풀리(50)는 제1 돌출부(36)를 중심축으로 하여 회전할 수 있다.
풀리 기어(52)는 벨트(60)가 체결된다.
벨트(60)는 텔레모터(40)의 회전축(41)과 피니언풀리(50)의 풀리 기어(52)를 연결시킨다. 벨트(60)의 일측은 텔레모터(40)의 회전축(41)에 체결되고, 벨트(60)의 타측은 피니언풀리(50)의 풀리 기어(52)에 체결된다.
텔레모터(40)의 구동에 의해 텔레모터(40)의 회전축(41)이 회전하면, 벨트(60)가 회전하고, 그리고 풀리 기어(52)가 회전한다. 즉, 텔레모터(40)의 구동에 의해 텔레모터(40)의 회전축(41)이 회전하면, 피니언풀리(50)가 회전한다.
피니언 기어(53)는 랙바(20)와 접촉한다. 구체적으로 피니언 기어(53)는 랙바(20)의 일측면(21)에 형성된 가변기어와 접촉한다(맞물린다). 피니언 기어(53)는 풀리 기어(52)가 회전하면 함께 회전한다.
텔레모터(40)의 구동에 의해 피니언풀리(50)가 회전하면, 피니언풀리(50)의 피니언 기어(53)와 접촉한 랙바(20)는 로워컬럼(30)의 개구부(32)에서 직선 이동한다.
구체적으로, 텔레모터(40)의 구동에 의해 텔레모터(40)의 회전축(41)이 일방향으로 회전하면 피니언풀리(50)가 일방향으로 회전하고, 랙바(20)는 로워컬럼(30)의 개구부(32)에서 제1 방향으로 직선 이동한다. 그리고 텔레모터(40)의 회전축(41)이 일방향의 반대방향으로 회전하면 피니언풀리(50)가 일방향의 반대방향으로 회전하고, 랙바(20)는 로워컬럼(30)의 개구부(32)에서 제1 방향의 반대방향으로 직선 이동한다.
피니언풀리(50)의 피니언 기어(53)가 랙바(20)의 가변기어의 저단기어구간(A)과 접촉한(맞물린) 상태에서 일방향으로 회전하면 랙바(20)는 저속의 일정한 속도로 제1 방향으로 직선 이동한다. 피니언 기어(53)가 가변기어의 저단기어구간(A)을 지나 변동구간(B)과 접촉한(맞물린) 상태에서 일방향으로 회전하면 랙바(20)는 저속에서 고속으로 속도가 변하면서 제1 방향으로 직선 이동한다. 그리고 피니언 기어(53)가 가변기어의 변동구간(B)을 지나 고속기어구간(C)과 접촉한(맞물린) 상태에서 일방향으로 회전하면 랙바(20)는 고속의 일정한 속도로 제1 방향으로 직선 이동한다. 피니언 기어(53)가 일방향의 반대방향으로 회전하면 랙바(20)는 제1 방향의 반대방향으로 직선 이동한다.
따라서, 피니언풀리(50)가 일방향으로 회전하면 랙바(20)와 결합된 어퍼컬럼(10)은 제1 방향으로 직선 이동하고, 피니언풀리(50)가 일방향의 반대방향으로 회전하면 어퍼컬럼(10)은 제1 방향의 반대방향으로 직선 이동한다.
벨트(60)는 피니언풀리(50)와 텔레모터(40)를 연결한다.
벨트(60)는 텔레모터(40)의 회전축(41)과 피니언풀리(50)의 풀리 기어(52)를 연결시킨다. 벨트(60)의 일측은 텔레모터(40)의 회전축(41)에 체결되고, 벨트(60)의 타측은 피니언풀리(50)의 풀리 기어(52)에 체결된다.
벨트(60)는 텔레모터(40)의 동력을 피니언풀리(50)에 전달한다.
텔레모터(40)의 구동에 의해 텔레모터(40)의 회전축(41)이 회전하면, 벨트(60)가 회전하고, 그리고 풀리 기어(52)가 회전한다. 즉, 텔레모터(40)의 구동에 의해 텔레모터(40)의 회전축(41)이 회전하면, 벨트(60)에 의해 피니언풀리(50)가 회전한다.
텔레모터(40)는 로워컬럼(30)의 외주면 일측(34)에 배치(고정)되며, 벨트(60)의 길이를 조절함으로써 텔레모터(40)의 배치위치가 자유롭게 이동(변경)될 수 있다.
벨트(60)의 재질은 통상적으로 사용되는 벨트(60)의 재질일 수 있다.
가이드롤러(70)는 원기둥 형상으로 형성되고, 중간에 관통공(71)을 갖는다. 구체적으로, 가이드롤러(70)는 원기둥 형상으로 형성되며, 원기둥의 윗면을 상면, 아랫면을 하면, 윗면과 아랫면을 연결하는 면을 옆면이라 할 때, 가이드롤러(70)는 중간에 상면과 하면을 관통하는 관통공(71)을 가진다.
가이드롤러(70)는 로워컬럼(30)의 외주면 타측(33)에 배치된다. 구체적으로, 가이드롤러(70)는 로워컬럼(30)의 외주면 타측(33)에 형성된 돌출부(제2 돌출부)(35)에 회전 가능하게 결합된다.
가이드롤러(70)의 관통공(71)에는 로워컬럼(30)의 외주면 타측(33)에 형성된 돌출부(제2 돌출부)(35)가 삽입된다. 가이드롤러(70)는 제2 돌출부(35)를 중심축으로 하여 회전할 수 있다.
가이드롤러(70)의 옆면(72)은 랙바(20)의 타측면과 접촉한다.
가이드롤러(70)는 랙바(20)가 직선 이동하는 경우에 랙바(20)의 이동을 가이드(guide)하며, 랙바(20)를 지지한다.
구체적으로, 가이드롤러(70)는 랙바(20)가 로워컬럼(30)의 개구부(32)에서 직선 이동하는 경우에 랙바(20)의 직선 이동을 가이드하며, 랙바(20) 및 어퍼컬럼(10)이 흔들리지 않도록 지지한다.
가이드롤러(70)는 랙바(20) 또는 로워컬럼(30)의 개구부(32)를 기준으로 피니언풀리(50)와 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 이렇게 배치됨으로써 랙바(20) 및 어퍼컬럼(10)은 직선 이동시 안정적으로 가이드되고, 진동 발생이 억제될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 자동차의 스티어링 컬럼은 텔레스코프(telescope) 기능과 틸트(tilt) 기능을 가진다. 이상에서는 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 스티어링 컬럼이 가지는 텔레스코프(telescope) 기능을 설명하였다.
로워컬럼(30)은 차체에 고정되는 마운팅 브라켓에 결합되고, 어퍼컬럼(10)은 로워컬럼(30)의 관통구멍(31)에 삽입되어 배치되며 어퍼컬럼(10)의 길이방향으로 슬라이딩(sliding) 가능하게 구비된다. 텔레모터(40)의 구동에 의해 어퍼컬럼(10)이 슬라이딩 되며 조향축(15)의 일단부에 연결된 스티어링 휠(미도시)이 돌출되거나 인입된다(텔레스코프 동작이 수행된다). 참고로, 도 1은 어퍼컬럼(10)이 로워컬럼(30)으로부터 돌출된 경우(teles-out)를 나타내고, 도 3은 어퍼컬럼(10)이 로워컬럼(30) 안으로 인입된 경우(teles-in)를 나타낸다.
텔레모터(40)의 구동에 의해 텔레모터(40)의 회전축(41)이 일방향으로 회전하면 피니언풀리(50)가 일방향으로 회전하고, 랙바(20) 및 어퍼컬럼(10)은 로워컬럼(30)의 개구부(32) 및 관통구멍(31)에서 제1 방향으로 직선 이동한다. 그리고 텔레모터(40)의 회전축(41)이 일방향의 반대방향으로 회전하면 피니언풀리(50)가 일방향의 반대방향으로 회전하고, 랙바(20) 및 어퍼컬럼(10)은 로워컬럼(30)의 개구부(32) 및 관통구멍(31)에서 제1 방향의 반대방향으로 직선 이동한다.
따라서, 어퍼컬럼(10)에 배치된 조향축(15)은 제1 방향으로 직선 이동하거나, 제1 방향의 반대방향으로 직선 이동한다. 여기서 제1 방향은 조향축(15)이 운전자에게 다가가는 방향일 수 있고, 제1 방향의 반대방향은 조향축(15)이 운전자로부터 멀어지는 방향일 수 있다(텔레스코프 동작이 수행된다).
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 스티어링 컬럼이 가지는 틸트(tilt) 기능을 간략하게 설명한다.
도 11은 도 1의 자동차의 스티어링 컬럼이 틸트(tilt)되는 움직임을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 11을 참조하면, 틸트모터(1)(Tilt motor)의 구동에 의해 틸트모터(1)의 회전축이 일방향으로 회전하면, 플렉서블 샤프트(2)(Flexible Shaft)가 일방향으로 회전하고, 힌지 너트(3)(Hinge Nut)를 매개로 플렉서블 샤프트(2)와 연결된 틸트 스크류(4)(Tilt Screw)가 일방향으로 회전한다. 이때 틸트 너트(5)(Tilt Nut)가 틸트 스크류(4)를 따라 제1 방향으로 직선 이동한다.
틸트 너트(5)의 회전축(5-1)은 링키지 브라켓(6)(Linkage Bracket)과 연결되며, 링키지 브라켓(6)의 회전축은 틸트 브라켓(7)과 연결된다. 틸트 브라켓(7)은 로워컬럼(30)과 결합된다.
틸트 너트(5)가 틸트 스크류(4)를 따라 제1 방향으로 직선 이동하면, 힌지 너트(3)는 힌지 너트(3)의 중심축(3-1), 틸트 너트(5)는 틸트 너트(5)의 회전축(5-1), 링키지 브라켓(6)은 링키지 브라켓(6)의 회전축, 틸트 브라켓(7)은 틸트 브라켓(7)의 회전축(볼트)을 중심으로 회전하게 되어, 로워컬럼(30)은 틸트축부(D)를 중심축으로 하여 예를 들어 위방향으로 틸트된다. 틸트모터(1)의 회전축이 일방향의 반대방향으로 회전하면, 로워컬럼(30)은 틸트축부(D)를 중심축으로 하여 아래방향으로 틸트된다.
상술한, 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 스티어링 컬럼은 리드 스크류를 사용하지 않아 운전자의 편의를 위한 공간을 확대시킬 수 있다.
또한, 텔레모터(40)의 속도 조절용 컨트롤러를 사용하지 않고도 텔레스 구간별 속도를 차등화 시킬 수 있어 운전자의 편의를 위한 공간을 좀더 확보할 수 있고, 부품 감소에 따라 제작비용을 절감할 수 있다.
또한, 텔레모터(40)의 크기, 무게 및 소음 등을 줄일 수 있다.
또한, 벨트(60)의 길이를 조절함으로써 텔레모터(40)의 위치를 자유롭게 변동시킬 수 있어 텔레모터(40)의 자유도를 향상시킬 수 있다.
이상에서 실시 형태들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 형태에 포함되며, 반드시 하나의 실시 형태에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 형태에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 형태들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 형태들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시 형태를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 형태의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 즉, 실시 형태에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 어퍼컬럼
20: 랙바
30: 로워컬럼
40: 텔레모터
50: 피니언풀리
60: 벨트
70: 가이드롤러

Claims (11)

  1. 내부에 조향축이 배치되고, 외면에 랙바가 배치된 어퍼컬럼;
    내부에 상기 어퍼컬럼이 배치되고, 상기 랙바가 배치되는 개구부와, 외주면 일측에 형성된 제1 돌출부와, 외주면 타측에 형성된 제2 돌출부를 포함하는 로워컬럼;
    상기 제1 돌출부에 회전 가능하게 결합되는 피니언풀리;
    상기 제2 돌출부에 회전 가능하게 결합되는 가이드롤러;
    상기 로워컬럼의 외측면에 결합되어 고정되는 텔레모터; 및
    상기 피니언풀리와 상기 텔레모터를 연결하는 벨트;를 포함하는, 자동차의 스티어링 컬럼.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 랙바는 길이방향으로 일측면에 가변기어가 형성되고,
    상기 가변기어는 저단기어구간, 고단기어구간, 상기 저단기어구간과 고단기어구간 사이에 변동구간을 갖는, 자동차의 스티어링 컬럼.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 개구부는 상기 로워컬럼의 길이방향으로 형성된 관통구멍에 직교하는 방향으로 형성되며, 상기 로워컬럼의 길이방향으로 몸체에 형성되고, 일정한 길이를 갖는, 자동차의 스티어링 컬럼.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 어퍼컬럼은 상기 로워컬럼의 내부에 형성된 상기 관통구멍에 배치된 상태에서 상기 로워컬럼의 길이방향을 따라 직선 이동이 가능하고, 상기 어퍼컬럼에 결합된 랙바는 상기 개구부에 배치된 상태에서 상기 로워컬럼의 길이방향을 따라 직선 이동이 가능한, 자동차의 스티어링 컬럼.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 로워컬럼은, 상기 개구부를 기준으로, 외주면 일측과 타측으로 구분되고,
    상기 로워컬럼의 외주면 일측에는 상기 텔레모터와 피니언풀리가 배치되고, 상기 로워컬럼의 외주면 타측에는 상기 가이드롤러가 배치되는, 자동차의 스티어링 컬럼.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 피니언풀리의 옆면에는 풀리 기어와 피니언 기어가 형성되고,
    상기 랙바는 길이방향으로 일측면에 가변기어가 형성되며,
    상기 풀리 기어는 상기 벨트가 체결되고,
    상기 피니언 기어는 상기 가변기어와 접촉하는, 자동차의 스티어링 컬럼.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 피니언풀리가 일방향으로 회전하면 상기 어퍼컬럼은 제1 방향으로 직선 이동하고, 상기 피니언풀리가 일방향의 반대방향으로 회전하면 상기 어퍼컬럼은 제1 방향의 반대방향으로 직선 이동하는, 자동차의 스티어링 컬럼.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 텔레모터의 구동에 의해 상기 텔레모터의 회전축이 회전하면, 상기 벨트에 의해 상기 피니언풀리가 회전하는, 자동차의 스티어링 컬럼.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 벨트는 상기 텔레모터의 회전축과 상기 피니언풀리의 풀리 기어를 연결시키는, 자동차의 스티어링 컬럼.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드롤러의 옆면은 상기 랙바의 타측면과 접촉하는, 자동차의 스티어링 컬럼.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드롤러는 상기 랙바 또는 상기 로워컬럼의 개구부를 기준으로 상기 피니언풀리와 서로 마주보도록 배치되는, 자동차의 스티어링 컬럼.
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