KR20230072716A - 스티어 바이 와이어식 조향장치 - Google Patents

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KR20230072716A
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김한준
전현오
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현대모비스 주식회사
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Abstract

본 발명은 스티어 바이 와이어식 조향장치에 관한 것으로, 하우징부와, 하우징부에 삽입되어 이동되면서 조향각을 조절하는 막대부와, 하우징부에 장착되고 조향신호를 수신하여 구동되는 동력부와, 동력부에 연결되고 동력부의 동력에 의해 구동되면서 막대부를 이동시키는 전달부와, 동력부와 전달부 중 어느 하나 이상에 배치되어 회전각을 측정하는 감지부를 포함하여, 이동부의 위치를 정확하게 감지하면서 부품수를 줄일 수 있다.

Description

스티어 바이 와이어식 조향장치{STEER-BY-WIRE TYPE STEERING DEVICE}
본 발명은 스티어 바이 와이어식 조향장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 랙바를 작동시키는 감속기에 직접 연결되어 조향각을 감지할 수 있는 스티어 바이 와이어식 조향장치에 관한 것이다.
일반적으로 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.
한편, 일반적인 조향장치와 마찬가지로 스티어 바이 와이어식 조향장치에서도 랙바의 위치를 감지하기 위한 센서가 구비되는데, 종래의 스티어 바이 와이어식 조향장치는 일반적인 조향장치에서 사용되는 피니언기어를 포함하여 랙바가 슬라이딩됨에 따라 회전되는 피니언기어의 회전각을 센싱하여 랙바의 위치를 결정하고 있다.
그러나, 단지 랙바의 위치를 결정하기 위해 피니언기어를 설치하는 것은 피니언기어뿐만 아니라 서포트요크 등이 더 구비되어야 하는 등 필요한 부품 수가 많고 그에 따라 조립공정이 복잡하므로 비효율적인 문제가 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-0929119호(2009.11.20. 등록, 발명의 명칭 : 랙타입 전동식 조향장치)에 게시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 랙바를 작동시키는 감속기에 직접 연결되어 조향각을 감지할 수 있는 스티어 바이 와이어식 조향장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 스티어 바이 와이어식 조향장치는: 하우징부; 상기 하우징부에 삽입되어 이동되면서 조향각을 조절하는 막대부; 상기 하우징부에 장착되고, 조향신호를 수신하여 구동되는 동력부; 상기 동력부에 연결되고, 상기 동력부의 동력에 의해 구동되면서 상기 막대부를 이동시키는 전달부; 및 상기 동력부와 상기 전달부 중 어느 하나 이상에 배치되어 회전각을 측정하는 감지부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 동력부는 상기 하우징부에 장착되는 동력케이스부; 상기 동력케이스부에 내장되고, 전원이 인가되면 구동되는 동력모터부; 및 상기 동력모터부에 연결되어 회전되는 동력풀리부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전달부는 상기 하우징부에 장착되는 전달케이스부; 상기 전달케이스부에 내장되고, 상기 막대부가 나사 결합되는 전달너트부; 상기 전달너트부가 장착되는 전달풀리부; 및 상기 전달풀리부와 상기 동력풀리부를 연결하여 동력을 전달하는 전달벨트부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 감지부는 상기 전달케이스부에 내장되고, 상기 동력풀리부에서 돌출되는 제1감지돌기부; 상기 제1감지돌기부에 결합되어 회전되는 제1감지회전부; 및 상기 전달케이스부에 장착되고, 상기 제1감지회전부를 감지하는 제1감지고정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 감지부는 상기 전달풀리부와 상기 전달너트부 중 어느 하나 이상에서 돌출되는 제2감지돌기부; 상기 제2감지돌기부에 결합되어 회전되는 제2감지회전부; 및 상기 전달케이스부에 장착되고, 상기 제2감지회전부를 감지하는 제2감지고정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 스티어 바이 와이어식 조향장치는 감지부가 막대부 이동을 위해 장착되는 동력부 및 전달부 중 어느 하나의 회전각을 측정하여 막대부의 이동위치를 예측함으로써, 막대부의 위치를 감지하기 위한 별도의 부품을 삭제하여 부품수를 감소시키고 조립공정을 단순화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어 바이 와이어식 조향장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동력부와 전달부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 감지부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 감지부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 감지부가 전달풀리부와 전달너트부에 설치된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 스티어 바이 와이어식 조향장치의 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 용어들로서, 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 스티어 바이 와이어식 조향장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어 바이 와이어식 조향장치(1)는 하우징부(10)와, 막대부(20)와, 동력부(30)와, 전달부(40)와, 감지부(50)를 포함한다.
하우징부(10)는 차체에 장착된다. 일예로, 하우징부(10)는 차량의 바닥면에 장착되고, 앞바퀴 사이에서 좌우로 길이를 갖도록 형성될 수 있다. 하우징부(10)는 막대부(20)의 이동을 안내하는 하우징유도부(11)와, 하우징유도부(11)의 일단부에 형성되고 동력부(30)와 전달부(40)가 결합되는 하우징체결부(12)를 포함할 수 있다.
막대부(20)는 하우징부(10)에 삽입되어 이동되면서 조향각을 조절한다. 일예로, 막대부(20)는 하우징부(10)를 통과하고, 양단부가 차량의 앞바퀴에 연결될 수 있다. 이로 인해 막대부(20)의 이동 방향 및 이동 길이에 따라 조향각이 변경될 수 있다. 막대부(20)에는 나사산이 형성될 수 있다.
동력부(30)는 하우징부(10)에 장착되고, 조향신호를 수신하여 구동된다. 일예로, 운전자의 조작 또는 자율주행 모드에서 스티어링휠이 회전되면, 이러한 정보가 동력부(30)에 전달되어 동력부(30)가 구동된다. 이때, 스티어링휠의 회전각과 대응되도록 동력부(30)가 구동될 수 있다.
전달부(40)는 동력부(30)에 연결되고, 동력부(30)의 동력에 의해 구동되면서 막대부(20)를 이동시킨다. 일예로, 전달부(40)는 막대부(20)와 나사 결합되고, 동력부(30)에서 제공되는 동력에 의해 회전되면서 막대부(20)를 일방향 또는 타방향으로 이동시킬 수 있다.
감지부(50)는 동력부(30)와 전달부(40) 중 어느 하나 이상에 배치되어 회전각을 측정한다. 일예로, 감지부(50)는 동력부(30)의 회전각을 측정하거나, 전달부(40)의 회전각을 측정할 수 있다. 그 외, 감지부(50)는 동력부(30)의 회전각과 전달부(40)의 회전각을 동시에 측정하고, 이들 신호를 비교할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동력부와 전달부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 동력부(30)는 동력케이스부(31)와, 동력모터부(32)와, 동력풀리부(33)를 포함한다.
동력케이스부(31)는 하우징부(10)에 장착된다. 일예로, 동력케이스부(31)는 하우징체결부(12)의 일측에 결합될 수 있다.
동력모터부(32)는 동력케이스부(31)에 내장되고, 전원이 인가되면 구동된다. 일예로, 동력모터부(32)는 막대부(20)와 수평하게 배치될 수 있다. 동력모터부(32)는 스티어링휠의 작동신호를 수신하면 전원이 인가되어 구동될 수 있다. 동력모터부(32)의 모터축은 하우징체결부(12)를 관통하여 하우징체결부(12)의 타측으로 돌출될 수 있다.
동력풀리부(33)는 동력모터부(32)에 연결되어 회전된다. 일예로, 동력풀리부(33)는 동력모터부(32)에 결합되고, 원통 형상을 하며, 외주면에는 치열이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전달부(40)는 전달케이스부(41)와, 전달너트부(42)와, 전달풀리부(43)와, 전달벨트부(44)를 포함한다.
전달케이스부(41)는 하우징부(10)에 장착된다. 일예로, 전달케이스부(41)는 하우징체결부(12)의 타측에 결합될 수 있다. 전달케이스부(41)는 전달부(40)의 구성요소 외에 동력풀리부(33)를 커버할 수 있다.
전달너트부(42)는 전달케이스부(41)에 내장되고, 막대부(20)가 나사 결합된다. 일예로, 전달너트부(42)는 전달케이스부(41)의 내측에 회전 가능하도록 지지되고, 막대부(20)는 전달너트부(42)를 통과할 수 있다. 전달너트부(42)의 내주면과 막대부(20)의 외주면은 나사 결합될 수 있다. 이로 인해 전달너트부(42)가 회전되면 막대부(20)가 축방향으로 이동될 수 있다.
전달풀리부(43)에는 전달너트부(42)가 장착된다. 일예로, 전달풀리부(43)의 내부에 전달너트부(42)가 압입될 수 있다. 전달풀리부(43)는 원통 형상을 하고, 외주면에는 치열이 형성될 수 있다.
전달벨트부(44)는 전달풀리부(43)와 동력풀리부(33)를 연결하여 동력을 전달한다. 전달벨트부(44)는 동력 전달이 가능한 벨트 외에 체인 형상이 채택될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 감지부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 감지부(50)는 제1감지돌기부(61)와, 제1감지회전부(62)와, 제1감지고정부(63)를 포함한다.
제1감지돌기부(61)는 전달케이스부(41)에 내장되고, 동력풀리부(33)에서 돌출된다. 일예로, 제1감지돌기부(61)는 동력풀리부(33)의 중심축에서 돌출될 수 있다.
제1감지회전부(62)는 제1감지돌기부(61)에 결합되어 회전된다. 일예로, 되는 제1감지돌기부(61)는 제1감지회전부(62)에 압입될 수 있다. 그 외, 제1감지회전부(62)는 다양한 방식으로 제1감지돌기부(61)와 결합되고, 제1감지돌기부(61)와 연동될 수 있다.
제1감지고정부(63)는 전달케이스부(41)에 장착되고, 제1감지회전부(62)를 감지한다. 일예로, 제1감지고정부(62)는 전달케이스부(41)의 내벽에 장착되고, 제1감지회전부(62)의 둘레를 감싸도록 배치될 수 있다. 제1감지고정부(63)는 제1감지회전부(62)의 회전을 감지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 감지부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 감지부(50)는 제2감지돌기부(71)와, 제2감지회전부(72)와, 제2감지고정부(73)를 포함한다.
제2감지돌기부(71)는 전달풀리부(43)와 전달너트부(42) 중 어느 하나에서 돌출된다. 일예로, 감지돌기부(71)는 전달너트부(42)의 원주방향으로 하나 이상이 돌출되거나, 전달풀리부(43)의 원주방향으로 하나 이상이 돌출될 수 있다. 그 외, 제2감지돌기부(71)는 전달풀리부(43)와 전달너트부(42)에서 동시에 돌출될 수 있다.
제2감지회전부(72)는 제2감지돌기부(71)에 결합되어 회전된다. 일예로, 제2감지회전부(72)는 제2감지돌기부(71)에 압입될 수 있다. 그 외, 제2감지회전부(72)는 다양한 방식으로 제2감지돌기부(71)와 결합되고, 제2감지돌기부(71)와 연동될 수 있다.
제2감지고정부(73)는 전달케이스부(41)에 장착되고, 제2감지회전부(72)를 감지한다. 일예로, 제2감지고정부(73)는 전달케이스부(41)의 내벽에 장착되고, 제2감지회전부(72)의 둘레를 감싸도록 배치될 수 있다. 제2감지고정부(73)는 제2감지회전부(72)의 회전을 감지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 감지부가 전달풀리부와 전달너트부에 설치된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 5를 참조하면, 제2감지회전부(72)는 전달너트부(42)에 연결되는 제2감지돌기부(71)의 외측에 안착되고, 전달풀리부(43)의 단부에 밀착된다. 제2감지회전부(72)는 전달너트부(42)의 외주면과 볼트 결합되고, 전달풀리부(43)의 측단부에 볼트 결합될 수 있다.
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어 바이 와이어식 조향장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.
운전자의 조작 또는 자율주행을 통해 스티어링휠이 회전되면, 스티어링휠의 조작신호가 동력모터부(32)에 전달되고, 조작신호를 수신한 동력모터부(32)에 전원이 인가된다.
동력모터부(32)에 전원이 인가되면 동력풀리부(33)가 회전되고, 동력풀리부(33)와 전달벨트부(44)에 의해 연결된 전달풀리부(43)가 회전된다. 이때, 전달풀리부(43)에 장착된 전달너트부(42)가 회전되면서 나사 결합된 막대부(20)를 직선 이동시킨다. 막대부(20)는 앞바퀴와 연결되어 앞바퀴의 조향각을 변경한다.
한편, 감지부(50)는 동력풀리부(33), 전달풀리부(43)의 회전을 감지하여 이동되는 막대부(20)의 변위량을 예측할 수 있다.
즉, 제1감지돌기부(61)가 동력풀리부(33)에 구비되고, 제1감지회전부(62)가 제1감지돌기부(61)에 결합되면, 동력풀리부(33)와 연동되어 제1감지회전부(62)가 회전되고, 제1감지고정부(63)는 제1감지회전부(62)의 회전각을 감지할 수 있다.
그리고, 제2감지돌기부(71)가 전달너트부(42) 또는 전달풀리부(43)에 구비되고, 제2감지회전부(72)가 제2지돌기부(71)에 결합되면, 전달풀리부(43)와 연동되어 제2감지회전부(72)가 회전되고, 제2감지고정부(73)는 제2감지회전부(72)의 회전각을 감지할 수 있다.
한편, 제1감지고정부(63) 또는 제2감지고정부(73)에서 수신된 감지신호를 수신한 제어부는 스티어링휠의 회전각과 상응하도록 동력부(30) 및 전달부(40)가 구동되고, 막대부(20)의 이동위치를 예측 및 감지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스티어 바이 와이어식 조향장치(1)는 감지부(50)가 막대부(20) 이동을 위해 장착되는 동력부(30) 및 전달부(40) 중 어느 하나의 회전각을 측정하여 막대부(20)의 이동위치를 예측함으로써, 막대부(20)의 위치를 감지하기 위한 별도의 부품을 삭제하여 부품수를 감소시키고 조립공정을 단순화할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 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 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 하우징부 11 : 하우징유도부
12 : 하우징체결부 20 : 막대부
30 : 동력부 31 : 동력케이스부
32 : 동력모터부 33 : 동력풀리부
40 : 전달부 41 : 전달케이스부
42 : 전달너트부 43 : 전달풀리부
44 : 전달벨트부 50 : 감지부
61 : 제1감지돌기부 62 : 제1감지회전부
63 : 제1감지고정부 71 : 제2감지돌기부
72 : 제2감지회전부 73 : 제2감지고정부

Claims (5)

  1. 하우징부;
    상기 하우징부에 삽입되어 이동되면서 조향각을 조절하는 막대부;
    상기 하우징부에 장착되고, 조향신호를 수신하여 구동되는 동력부;
    상기 동력부에 연결되고, 상기 동력부의 동력에 의해 구동되면서 상기 막대부를 이동시키는 전달부; 및
    상기 동력부와 상기 전달부 중 어느 하나 이상에 배치되어 회전각을 측정하는 감지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 동력부는
    상기 하우징부에 장착되는 동력케이스부;
    상기 동력케이스부에 내장되고, 전원이 인가되면 구동되는 동력모터부; 및
    상기 동력모터부에 연결되어 회전되는 동력풀리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 전달부는
    상기 하우징부에 장착되는 전달케이스부;
    상기 전달케이스부에 내장되고, 상기 막대부가 나사 결합되는 전달너트부;
    상기 전달너트부가 장착되는 전달풀리부; 및
    상기 전달풀리부와 상기 동력풀리부를 연결하여 동력을 전달하는 전달벨트부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 감지부는
    상기 전달케이스부에 내장되고, 상기 동력풀리부에서 돌출되는 제1감지돌기부;
    상기 제1감지돌기부에 결합되어 회전되는 제1감지회전부; 및
    상기 전달케이스부에 장착되고, 상기 제1감지회전부를 감지하는 제1감지고정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 감지부는
    상기 전달풀리부와 상기 전달너트부 중 어느 하나 이상에서 돌출되는 제2감지돌기부;
    상기 제2감지돌기부에 결합되어 회전되는 제2감지회전부; 및
    상기 전달케이스부에 장착되고, 상기 제2감지회전부를 감지하는 제2감지고정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
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