KR20230086031A - 독립 코너모듈 - Google Patents

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KR20230086031A
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body guide
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장세현
황상우
김민준
손영일
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현대자동차주식회사
기아 주식회사
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Abstract

본 발명은 독립 코너모듈에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에서는 휠에 체결되어 위치하는 액슬, 상기 액슬과 체결되고, 상기 액슬과 일체로 회전되어 휠에 조향각을 인가하도록 구성되는 조향프레임, 차체에 위치하고 상기 조향프레임의 회전중심축에 체결되는 차체 가이드레일, 상기 조향프레임과 상기 차체 가이드레일 사이에 위치하여 구동력을 인가할 수 있는 조향구동부 및 상기 액슬과 상기 조향프레임 사이에 위치하는 리프 스프링 유닛을 포함하고, 상기 조향구동부의 구동력에 대응하여 상기 조향구동부가 상기 차체 가이드레일을 따라 회전되고, 동시에 상기 조향프레임이 상기 조향구동부를 기준으로 회전되도록 구성되는 독립 코너모듈을 제공한다.

Description

독립 코너모듈{Independent Corner Module}
본 발명은 독립 코너모듈에 관한 것으로, 더 바람직하게, 조향프레임과 차체 가이드레일 사이에 위치하는 조향구동부의 구동력에 대응하여 조향구동부 및 조향프레임이 독립적으로 회전되어 휠에 넓은 조향각을 인가할 수 있도록 구성되는 독립 코너모듈에 관한 것이다.
종래 차량의 현가장치는 차축과 차체를 연결하여 차량의 주행중에 차축이 노면으로부터 받는 진동이나 충격이 차체에 직접 전달되지 않도록 해서 차체나 화물의 손상을 방지하고, 승차감을 향상시키는 역할을 한다. 이러한 현가장치는 노면으로부터 받는 충격을 완화시키는 현가스프링과, 이 현가스프링의 자유진동을 억제하여 승차감을 향상시키는 쇽업소버 및, 차량의 롤링을 억제하는 스태빌라이저 등을 구비한다.
상용차량의 현가장치는 좌우의 차륜이 하나의 차축으로 연결된 일체 차축식 현가장치를 주로 많이 사용하고, 현가스프링으로는 리프스프링이나 공기스프링이 주로 사용되고 있다.
한편 일체 차축식 현가장치를 사용하는 상용차량의 조향장치는 조향기어의 출력축에 장착되어 회전하는 피트먼아암과, 이 피트먼 아암의 운동을 액슬아암에 전달하는 드래그링크, 이 드래그링크의 운동을 전달받아 액슬 스핀들을 조작하는 액슬 아암 및, 좌우의 액슬 아암을 연결하는 타이로드 등으로 구성된다.
도 1에 개시하고 있는 바와 같이, 쇽업소버의 일단이 차체 프레임에 고정되는 현가시스템을 도시하고 있다.
상기와 같은 공기스프링을 사용하는 일체 차축식 현가장치와 조향장치를 구비한 차량에서 상기 공기스프링은 단지 리프 스프링을 대체하는 역할을 하고 승차감과 핸들링 특성을 개선하는 데에는 크게 기여하지 못하고 있고, 정밀한 지오메트리를 구현하기에는 구조적인 특성상 설계 자유도를 확보하기 어렵다.
더욱이, 최근에는 각각의 현가장치에 모터 어셈블리를 통해 휠의 조향각 입력을 수행하는 독립조향식 현가장치가 개발되고 있다. 다만, 상기와 같은 독립 조향식 현가장치의 경우, 조향 모터로부터 인가되는 회전력을 액슬과 휠에 안정적으로 전달하기 위한 문제점이 존재하였다.
특허문헌1: 특허문헌 1: 한국공개특허 제2007-0103191호(20071023 공개)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 조향구동부 및 조향프레임의 독립적인 회전을 제공하는 독립 코너모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 조향구동부의 단일 구동력에 대응하여 조향구동부가 회전되고, 회전되는 조향구동부를 기준으로 상기 조향구동부와 동시에 회전가능한 조향프레임을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 조향프레임 하단에 위치하는 리프 스프링 유닛을 통해 액슬로 인가되는 충격을 용이하게 흡수할 수 있는 독립 코너모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알 수 있다. 또한 본 발명의 목적들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 독립 코너모듈은 다음과 같은 구성을 포함한다.
본 발명의 일 실시예로서, 휠에 체결되어 위치하는 액슬; 상기 액슬과 체결되고, 상기 액슬과 일체로 회전되어 휠에 조향각을 인가하도록 구성되는 조향프레임; 차체에 위치하고 상기 조향프레임의 회전중심축에 체결되는 차체 가이드레일; 상기 조향프레임과 상기 차체 가이드레일 사이에 위치하여 구동력을 인가할 수 있는 조향구동부; 및 상기 액슬과 상기 조향프레임 사이에 위치하는 리프 스프링 유닛;을 포함하고, 상기 조향구동부의 구동력에 대응하여 상기 조향구동부가 상기 차체 가이드레일을 따라 회전되고, 동시에 상기 조향프레임이 상기 조향구동부를 기준으로 회전되도록 구성되는 독립 코너모듈을 제공한다.
또한, 상기 조향구동부는, 상기 조향프레임과 상기 차체 가이드레일의 적어도 일부를 감싸도록 구성되어 상기 차체 가이드레일을 따라 이동되는 캐리어 링크; 회전력을 인가하도록 구성되는 모터; 및 상기 모터의 회전축으로부터 연장되어 상기 차체 가이드레일 및 상기 조향프레임과 체결되도록 구성되는 조향기어부;를 포함하는 독립 코너모듈을 제공한다.
또한, 상기 캐리어 링크는, 상기 조향프레임과 상기 차체 가이드레일의 상단에 위치하는 어퍼 플레이트; 상기 어퍼 플레이트와 대응되는 위치에 상기 조향프레임과 상기 차체 가이드레일의 하단을 감싸도록 구성되는 로워 플레이트; 상기 조향프레임과 상기 어퍼 플레이트 사이 및 상기 차체 가이드레일과 상기 어퍼 플레이트 사이에 위치하는 어퍼 롤러부; 및 상기 조향프레임과 상기 로워 플레이트 사이 및 상기 차체 가이드레일과 상기 로워 플레이트 사이에 위치하는 로워 롤러부;를 더 포함하는 독립 코너모듈을 제공한다.
또한, 상기 어퍼 롤러부 및 상기 로워 롤러부는 상기 조향프레임 및 상기 차체 가이드레일의 일단에 형성되는 경사부와 마주하도록 구성되는 독립 코너모듈을 제공한다.
또한, 상기 조향프레임은, 상기 조향프레임과 상기 액슬 사이에 위치하는 완충부; 및 상기 조향구동부와 마주하는 위치에 형성되는 기어부;를 더 포함하는 독립 코너모듈을 제공한다.
또한, 상기 차체 가이드레일은, 상기 조향구동부와 마주하는 위치에 형성되는 가이드 기어부; 상기 조향프레임 상단과 마주하는 위치에 구성되는 베어링부; 및 상기 베어링부를 고정하도록 구성되는 상하단 연결 프레임;를 더 포함하는 독립 코너모듈을 제공한다.
또한, 상기 상하단 연결 프레임은 상기 차체의 외측면으로 갈수록 높이가 높아지도록 구성되는 독립 코너모듈을 제공한다.
또한, 상기 조향프레임의 기어부와 차체 가이드레일의 상기 가이드 기어부는 동일한 회전축을 갖도록 구성되는 독립 코너모듈을 제공한다.
또한, 상기 리프 스프링 유닛은, 상기 액슬과 상기 조향프레임 하단에 위치하는 리프 스프링부; 상기 리프 스프링부와 상기 조향프레임 내측면의 폭방향으로 위치하는 측면 링크부;를 더 포함하는 독립 코너모듈을 제공한다.
또한, 상기 조향프레임과 체결되는 상기 리프 스프링부의 양단 중 일단은 샤클을 통해 체결되는 독립 코너모듈을 제공한다.
또한, 상기 측면 링크부는, 상기 스프링부와 체결되는 액슬의 측면방향으로 연장되는 제 1측면 링크; 제 1측면 링크의 끝단과 체결되는 제 2측면 링크; 상기 제 2측면 링크의 끝단과 상기 조향프레임 내측 사이에 위치하는 제 3측면 링크;를 포함하는 독립 코너모듈을 제공한다.
또한, 상기 조향구동부의 구동력에 대응하여 상기 조향구동부는 상기 차체 가이드레일 양끝단까지 이동되도록 구성되는 독립 코너모듈을 제공한다.
또한, 상기 조향구동부가 상기 차체 가이드레일 양끝단에 위치하는 경우, 상기 조향프레임 양끝단에 상기 조향구동부가 위치되도록 구성되는 독립 코너모듈을 제공한다.
본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 조향구동부와 조향프레임이 독립적으로 회전되어 휠로 인가되는 보다 넓은 조향각을 제공하는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 조향프레임과 액슬 사이에 위치하는 리프 스프링 유닛을 포함하여, 휠에 인가되는 충격에 대응하여 높이 방향 및 길이 방향의 거동을 흡수할 수 있는 구조적 안정성을 제공하는 효과를 갖는다.
도 1은 종래 기술로서, 레보액슬의 결합관계를 도시하고 있다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예로서, 독립 코너모듈의 사시도를 도시하고 있다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예로서, 리프 스프링 유닛을 포함하는 독립 코너모듈의 사시도를 도시하고 있다.
도 3a은 본 발명의 일 실시예로서, 킹핀축을 형성하는 독립 코너모듈의 정면도를 도시하고 있다.
도 3b은 본 발명의 일 실시예로서, 킹핀축을 형성하는 리프 스프링 유닛을 포함하는 독립 코너모듈의 정면도를 도시하고 있다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예로서, 킹핀축을 형성하는 독립 코너모듈의 정면도를 도시하고 있다.
도 4b는 본 발명의 다른 실시예로서, 킹핀축을 형성하는 리프 스프링 유닛을 포함하는 독립 코너모듈의 정면도를 도시하고 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예로서, 독립 코너모듈 조향구동부의 결합관계를 도시하고 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예로서, 독립 코너모듈 롤러부의 결합관계를 도시하고 있다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예로서, 독립 코너모듈의 조향각 0도인 상태의 상면도를 도시하고 있다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예로서, 독립 코너모듈의 조향각 좌측으로 90도인 상태의 상면도를 도시하고 있다.
도 7c는 본 발명의 일 실시예로서, 독립 코너모듈의 조향각 우측으로 90도인 상태의 상면도를 도시하고 있다
도 8a은 본 발명의 일 실시예로서, 독립 코너모듈의 리프 스프링 유닛의 구성도를 도시하고 있다.
도 8b은 본 발명의 일 실시예로서, 독립 코너모듈의 리프 스프링 유닛의 구성관계를 정면도를 통해 도시하고 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예로서, 독립 코너모듈의 조향각도를 산출하기 위한 구동관계를 도시하고 있다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
또한, 명세서에 기재된 "...액슬", "...부", "...레일", "...프레임", "...링크" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 또는 하드웨의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대해 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 독립 코너모듈(10)에 관한 것으로, 다륜 차량의 경우 차체와 체결되는 각각의 독립 코너모듈(10)을 포함할 수 있으며, 독립 코너모듈은 좌우 방향으로 조향각이 90도를 갖도록 구성될 수 있다.
독립 코너모듈(10)은 차체와 고정될 수 있는바, 차체에 용접 또는 볼팅 결합 등을 통해 체결될 수 있고, 차체로부터 전력이 인가될 수 있도록 차체에 위치하는 배터리와 통전될 수 있다. 위와 같이, 독립 코너모듈(10)은 통상의 방법에 따라 차체와 고정됨과 동시에 차량과 통전되도록 구성될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 독립 코너모듈(10)은 차량의 좌측에 위치하는 휠(10)을 포함하는 구성을 대상으로 설명하도록 하겠다.
도 2a는 본 발명의 독립 코너모듈의 사시도를 도시하고 있으며, 도 2b는 리프 스프링 유닛을 포함하는 독립 코너모듈의 사시도를 도시하고 있다. 더욱이, 도 3a는 독립 코너모듈과 도 3b는 리프 스프링 유닛을 포함하는 정면도, 도 4a는 독립 코너모듈과 도 4b는 리프 스프링 유닛을 포함하는 다른 실시예의 정면도를 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 독립 코너모듈은 각각 차체에 체결되는 차체 가이드레일(300), 차체 가이드레일(300)의 외측면에 인접하여 위치하는 조향구동부(100), 조향구동부(100)의 외측에 위치하는 조향프레임(200)을 포함한다. 조향프레임(200)의 상단은 차체 가이드레일(300)을 통해 차체에 고정되어 휠(10)의 조향각 입력에 대응하여 회전가능하도록 구성된다.
조향프레임(200)과 인접하여 위치하는 액슬(500)을 포함하고, 액슬(500)의 외측에는 휠(10)을 포함한다. 액슬(500)은 조향프레임(200)의 하단과 인접하여 위치하고, 조향프레임(200)의 차체와 체결되는 상단을 기준으로 상기 액슬(500)과 일체로 좌우방향으로 회전되도록 구성된다. 더 바람직하게, 조향프레임(200)의 상단은 차체 가이드레일(300)의 상하 연결 프레임(320)을 통해 차체와 고정되도록 구성될 수 있다. 도 2a에서 도시된 바와 같이, 조향프레임(200)과 액슬(500) 사이에는 완충부(220)를 포함할 수 있다.
조향프레임(200)은 액슬(500)의 내측단을 감싸도록 구성되는 격벽으로 구성되고, 격벽의 외측으로 돌출되어 호 형상을 갖도록 구성되는 기어부(210)를 포함하여 구성된다. 더 바람직하게, 조향프레임(200)의 격벽의 상단은 차체 가이드레일(300)과 체결되어 조향프레임(200)이 상기 차체 가이드레일(300)과 체결되는 일단을 기준으로 회전되도록 구성된다. 뿐만 아니라, 서로 인접하여 마주하는 상기 조향프레임(200)과 차체 가이드레일(300)의 서로 마주하는 각 면들은 동일한 중심의 원호 형상을 갖도록 구성될 수 있다.
또한, 조향구동부(100)의 구동력에 대응하여 상기 조향구동부(100)는 상기 차체 가이드레일(300) 양끝단까지 이동되도록 구성되고, 상기 조향구동부(100)가 상기 차체 가이드레일(300) 양끝단에 위치하는 경우, 상기 조향프레임(200) 양끝단에 상기 조향구동부(100)가 위치되도록 구성된다.
더욱이, 조향구동부(100)를 기준으로 조향프레임(200) 외측단과 일정한 간격을 유지하도록 차체 가이드레일(300)을 포함한다. 더욱이, 조향프레임(200)의 호 형상의 일단과 대응되도록 차체 가이드레일(300)의 일단은 호 형상을 갖도록 구성된다. 더 바람직하게, 호 형상을 갖는 조향프레임(200) 및 차체 가이드레일(300)의 일단은 중심축이 조향프레임(200)의 회전중심축에 위치하도록 구성될 수 있다. 또한, 조향프레임(200)의 호 형상의 일측단과 차체 가이드레일(300)의 일단은 서로 동일한 간격을 갖도록 구성되고, 조향구동부(100)는 조향프레임(200)의 호 형상의 일측단과 차체 가이드레일(300)의 일단 사이에 위치하여 조향프레임(200)과 차체 가이드레일(300)로 회전력을 인가하도록 구성된다. 더욱이, 완충부(220)는 액슬(500)과 조향프레임(200) 내측에 위치하여 휠로 인가되는 충격을 흡수할 수 있도록 구성된다. 더 바람직하게, 완충부(220)의 하단은 액슬(500)과 체결되고, 상단은 조향프레임(200) 또는 조향프레임(200)을 통해 차체와 고정되도록 구성될 수 있다.
도 2b, 도 3b, 도 4b에서는 조향프레임(200)의 하단에 액슬(500)이 인접하여 위치하고, 액슬(500)과 조향프레임(200) 사이에 위치하는 리프 스프링 유닛(600)을 포함한다. 리프 스프링 유닛(600)은 조향프레임(200)과 양단이 체결되는 리프 스프링부(610), 리프 스프링부(610)가 체결되는 액슬(500)로부터 측방으로 연장되어 조향프레임(200)의 내측면과 체결되는 측면 링크부(620)로 구성된다.
리프 스프링부(610)의 양단이 조향프레임(200)의 하단에 체결되고 액슬(500)에 체결되는 완충부(220)와 동시에 휠로 인가되는 상하 움직임을 제어하도록 구성된다. 더욱이, 리프 스프링부(610)는 휠의 상하 움직임과 더불어 길이 방향 이동을 동시에 수행하도록 구성되는바, 휠로 인가되는 하중을 상하 및 길이 방향으로 분산할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 측면 링크부(620)는 액슬(500)의 내측 끝단과 조인트를 통해 체결되는 3개의 링크로 구성되는바, 액슬(500)과 인접한 위치에서부터 제 1측면 링크(621), 제 2측면 링크(622) 및 제 3측면 링크(623)로 구성된다.
측면 링크부(620)는 액슬(500)의 측방향 움직임을 지지하도록 구성될 수 있으며, 더 바람직하게, 액슬(500)의 높이 방향 이동시 폭의 너비를 가이드하도록 구성된다.
액슬(500)의 폭방향 일단에는 휠(10)이 체결되고, 내측에는 조향프레임(200)이 인접하여 위치한다. 더 바람직하게, 리프 스프링 유닛(600)을 통해 액슬(500)의 내측과 조향프레임(200)의 내측면이 체결된다.
또한, 액슬(500)과 체결되고 조향프레임(200)의 상단 내측과 체결되는 완충부(220)를 포함한다. 더 바람직하게, 완충부(220)는 쇽업쇼버로 구성될 수 있으며, 쇽업쇼버 외측을 둘러싸도록 구성되는 스프링을 포함할 수 있다. 완충부(220)는 조향프레임(200)과 상하 연결 프레임(320)이 체결되는 베어링부(230)와 대응되는 위치에 위치할 수 있다.
조향구동부(100)는 캐리어 링크(110), 캐리어 링크(110)의 상단에 위치하는 모터(120), 모터(120)의 중심축에 위치하는 조향기어부(130)를 포함한다. 조향기어부(130)는 조향프레임(200)의 일측단에 형성되는 기어부(210) 및 차체 가이드레일(300)의 외측면에 위치하는 가이드 기어부(310)와 상호 체결되도록 구성된다.
캐리어 링크(110)는 어퍼 플레이트(111)와 로워 플레이트(113)로 구성되고, 상기 어퍼 플레이트(111)와 로워 플레이트(113) 사이에 조향기어부(130)가 위치하도록 구성된다. 더욱이, 어퍼 플레이트(111)와 로워 플레이트(113) 사이에는 차체 가이드레일(300)의 외측일단의 적어도 일부와 조향프레임(200)의 일측단의 적어도 일부가 위치하도록 구성된다. 따라서, 모터(120)로 전력이 인가되는 경우, 조향구동부(100)의 캐리어 링크(110)는 차체 가이드레일(300)의 호 형상으로 구성되는 외측 일단을 따라 회전이동하도록 구성되고, 조향프레임(200)은 조향기어부(130)를 따라 동일한 방향으로 회전되도록 구성된다. 더 바람직하게, 어퍼 플레이트(111)와 로워 플레이트(113) 사이에는 기어부(210)와 가이드 기어부(310)의 적어도 일부가 위치하도록 구성된다.
조향프레임(200)의 상단은 차체를 기준으로 상기 조향프레임(200)이 회전가능하게 체결되도록 베어링부(230)를 포함한다. 따라서, 조향구동부(100)의 구동력이 인가되는 경우 조향프레임(200)은 차체에 고정되는 차체 가이드레일(300)을 기준으로 회전되도록 구성될 수 있다. 더 바람직하게, 베어링부(230)가 체결되는 차체 가이드레일(300)의 상하 연결 프레임(320)을 기준으로 조향프레임(200)은 회전되도록 구성된다.
더욱이, 조향프레임(200)은 조향구동부(100)의 조향기어부(130)와 대응되는 위치에 구성되는 기어부(210)를 포함하고, 기어부(210)는 조향기어부(130)와 체결되어 조향구동부(100)의 모터(120)로부터 구동력을 인가받도록 구성된다. 따라서, 조향프레임(200)은 액슬(500)과 일체로 조향프레임(200)을 중심축으로 회전되도록 구성된다.
조향프레임(200)의 기어부(210)와 조향구동부(100)가 마주하는 일면을 연장한 연장부를 포함하며, 차체 가이드레일(300)의 상하 연결 프레임(320)과 조향프레임(200)이 체결되는 기준점으로부터 상기 연장부와 수직으로 만나는 킹핀축을 형성한다.
도 3a 내지 도 3b에서는 본 발명의 일 실시예로서, 차체 가이드레일(300)의 상하단 연결 프레임이 차체의 외측으로 가까이 갈수록 높이가 높아지는 형상을 갖도록 구성되고, 베어링부(230)가 상하단 연결 프레임의 일끝단에 위치하여 조향프레임(200)이 상하단 연결 프레임과 소정의 각도를 갖도록 체결된다. 또한, 상하단 연결 프레임은 차체와 고정될 수 있으며, 베어링부(230)를 중심으로 조향프레임(200)이 상기 상하단 연결 프레임을 기준으로 회전되도록 구성될 수 있다.
상하단 연결 프레임은 차체 가이드레일(300)을 따라 조향프레임(200)의 상단으로 연장되도록 구성되는바, 조향프레임(200)의 회전 중심축을 형성하도록 구성된다. 더욱이, 차체 가이드레일(300)의 상하단 연결 프레임의 경사는 조향프레임(200)의 기어부(210)과 조향구동부(100)의 조향기어부(130)가 체결되는 면의 연장부의 각도와 실질적으로 동일하도록 구성된다.
따라서, 도 3a 내지 도 3b에 개시된 킹핀축의 경우, 차체 가이드레일(300)의 상하단 연결 프레임 및 연장부의 각도에 대응되어 형성된다.
이와 반대로, 도 4a 내지 도 4b에서는 연장부와 상하단 연결 프레임가 차량의 폭방향과 수평인 관계를 도시하고 있다.
즉, 연장부는 차량의 수평 방향과 실질적으로 평행하고, 더욱이, 조향프레임(200)과 체결되는 상하단 연결 프레임은 차체의 폭방향과 수평인 상태로 구성된다. 차체 가이드레일(300)과 체결되는 조향프레임(200)은 연장부와 수직인 상태로 차량의 높이 방향과 평행인 상태로 구성된다.
따라서, 도 4a 내지 도 4b의 실시예에서는 킹핀축이 차체의 높이 방향과 실질적으로 수평인 상태로 구성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예로서, 조향구동부(100)의 체결관계를 도시하고 있으며, 도 6은 본 발명의 일 실시예로서, 캐리어 링크(110)를 포함하는 조향구동부(100)와 조향프레임(200) 및 차체 가이드레일(300)의 체결구조의 단면을 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 조향구동부(100)는 조향프레임(200) 및 차체 가이드레일(300)의 적어도 일부를 감싸도록 구성되는 캐리어 링크(110)를 포함한다. 캐리어 링크(110)는 어퍼 플레이트(111)와 로워 플레이트(113)로 구성될 수 있으며, 상기 어퍼 플레이트(111)와 로워 플레이트(113)는 서로 동일한 거리만큼 이격되어 위치될 수 있다. 더욱이, 어퍼 플레이트(111)와 로워 플레이트(113) 사이를 고정시키도록 구성되는 고정부(115)를 포함한다. 고정부(115)는 어퍼 플레이트(111)와 로워 플레이트(113)의 거리를 유지하도록 구성되고, 이격된 어퍼 플레이트(111)와 로워 플레이트(113) 사이 공간에서 조향기어부(130)가 조향프레임(200)의 기어부(210) 및 차체 가이드레일(300)의 가이드 기어부(310)와 체결되도록 구성된다.
또한, 어퍼 플레이트(111)에 위치하여 조향프레임(200) 및 차체 가이드레일(300)과 서로 마주하는 위치에 형성되는 어퍼 롤러부(112)와 로워 플레이트(113)에 위치하여 조향프레임(200) 및 차체 가이드레일(300)과 마주하도록 구성되는 로워 롤러부(114)를 포함한다.
더욱이, 어퍼 롤러부(112)와 로워 롤러부(114)와 마주하는 조향프레임(200) 및 차체 가이드레일(300)은 경사부(400)를 포함하여 구성된다. 따라서, 어퍼 롤러부(112)와 로워 롤러부(114)는 경사부(400)와 면접합 하도록 구성된다.
경사부(400)는 조향기어부(130)와 체결되는 일단을 기준으로 형성되도록 구성되는바, 단면상 조향기어부(130)와 마주하는 조향프레임(200) 및 차체 가이드레일(300)의 높이가 높도록 구성되고, 조향기어부(130)로부터 멀어질수록 조향프레임(200) 및 차체 가이드레일(300)의 높이가 낮아지도록 구성된다. 더욱이, 경사부(400)는 캐리어 링크(110) 내측에 위치되도록 구성된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 경사부(400)는 캐리어 링크(110) 내측에 위치하는 조향프레임(200)의 일단 및 차체 가이드레일(300)의 일단에 형성되도록 구성된다. 더욱이, 캐리어 링크(110) 내측에 위치한 조향프레임(200) 및 차체 가이드레일(300)의 일단의 높이가 캐리어 링크(110) 외측에 위치하는 조향프레임(200) 및 차체 가이드레일(300)의 높이보다 크도록 형성되어 경사부(400)는 조향프레임(200) 일단 및 차체 가이드레일(300)의 일단 상면 및 하면에 구성된다.
어퍼 롤러부(112) 및 로워 롤러부(114)는 경사부(400)와 면접합되도록 구성되고, 차체 가이드레일(300)의 경사부(400)와 마주하는 어퍼 롤러부(112)와 로워 롤러부(114)가 회전되어 조향구동부(100)가 이동되도록 구성된다. 또한, 조향프레임(200) 일단에 형성되는 경사부(400)와 마주하는 어퍼 롤러부(112) 및 로워 롤러부(114)는 조향프레임(200)이 이동됨에 따라 회전되도록 구성된다.
즉, 어퍼 롤러부(112)와 로워 롤러부(114)는 캐리어 링크(110) 내측에 위치하는 조향프레임(200)과 차체 가이드레일(300) 및 조향구동부(100)의 상대적 이동에 대응하여 저마찰 상태가 유지되도록 구성된다.
더욱이, 경사부(400)를 구성하는 조향프레임(200) 및 차체 가이드레일(300)와 마주하도록 구성되는 어퍼 롤러부(112)와 로워 롤러부(114)를 통해 조향프레임(200) 및 차체 가이드레일(300)로부터 인가되는 수평 방향 힘과 수직 방향 힘을 상기 롤러부가 지지하도록 구성된다.
뿐만 아니라, 경사부(400)에 위치하는 어퍼 롤러부(112) 및 로워 롤러부(114)는 조향프레임(200) 및 차체 가이드레일(300)이 캐리어 링크(110) 내측에 걸린상태를 유지할 수 있는 돌기로서 기능을 수행할 수 있다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예로서, 조향각도가 0인 상태에서 독립 코너모듈을 도시하고 있으며, 도 7b에서는 조향각도가 좌측 90도인 상태, 도 7c에서는 조향각도가 우측 90도인 상태를 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 조향각도가 0도인 상태에서는 차량의 길이 방향과 대응되는 위치에 휠(10)이 위치된다. 더욱이, 조향구동부(100)와 마주하는 조향프레임(200)의 일측단에 호 형상으로 구성되는 기어부(210)와 상기 조향프레임(200)의 기어부(210)와 대응되는 위치에 형성되는 차체 가이드레일(300)의 호 형상의 일단 중앙에 조향구동부(100)가 위치하도록 구성된다. 더 바람직하게, 조향기어부(130)는 기어부(210)의 중앙영역과 가이드 기어부(310)의 중앙영역에 각각 위치하도록 구성된다.
도 7a상태에서 좌측 방향으로 조향각 입력이 인가되는 경우로서, 사용자가 스티어링 휠의 조작 또는 자율주행에 따른 조향각 입력 명령이 인가되는 경우, 조향구동부(100)의 모터(120)는 시계방향으로 회전되는 구동력을 인가한다.
구동력이 인가되는 모터(120)에 따라 조향기어부(130)는 차체 가이드레일(300)의 가이드 기어부(310)를 따라 상기 가이드 기어부(310)의 호 형상의 상단으로 이동되고, 동시에 조향프레임(200)의 기어부(210)는 조향기어부(130)를 따라 단면의 상단으로 이동되도록 구성된다. 더 바람직하게, 조향기어부(130)가 회전됨에 따라 조향구동부(100) 및 조향프레임(200)이 동시에 회전이동을 수행하도록 구성된다.
본 발명의 일 실시예로서, 도 7b에 도시된 바와 같이, 조향기어부(130)가 최대 회전된 상태로 휠(10)은 좌측 90도 각도를 갖도록 구성되며, 조향기어부(130)는 가이드 기어부(310)의 상단 끝단으로 위치하도록 구성되고, 조향프레임(200)에 위치하는 기어부(210)의 하단 끝단은 조향기어부(130)와 체결된 위치로 이동된다.
이와 반대로, 조향각도가 우측으로 인가되는 경우, 조향구동부(100)의 모터(120)는 반시계방향으로 회전되도록 구성되고, 조향기어부(130)는 차체 가이드레일(300)의 하단과 가까운 위치로 이동된다. 또한, 동시에 조향프레임(200)의 기어부(210)는 조향기어부(130)를 따라 이동하여 기어부(210)의 상단 끝단이 조향기어부(130)와 체결되는 위치로 이동된다.
조향각도가 우측으로 인가되는 경우로서 도 7c에 도시된 바와 같이, 조향각도가 우측 90도를 갖는 경우, 조향기어부(130)는 가이드 기어부(310)의 하단 끝단에 위치하고, 조향프레임(200)의 기어부(210) 상단이 조향기어부(130)와 체결되도록 이동된다.
정리하면, 본 발명의 일 실시예로서, 사용자의 조향입력 또는 자율주행시 조향입력이 요구되는 경우, 조향구동부(100)의 모터(120)에 구동력이 인가되고, 조향구동부(100) 및 조향프레임(200)이 동시에 회전되어 사용자가 요청한 조향각도가 휠(10)로 인가되도록 구성된다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예로서, 독립 코너모듈의 리프 스프링 유닛(600)의 구성도를 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 휠과 체결되는 액슬(500)의 내측 일단에는 리프 스프링 유닛(600)이 체결되도록 구성되고, 리프 스프링 유닛(600)의 길이 방향 양단 및 리프 스프링 유닛(600)의 내측은 조향프레임(200)에 각각 고정되도록 구성된다.
본 발명에서 리프 스프링 유닛(600)은 액슬(500)에 고정되어 조향프레임(200)의 길이 방향 하면에 양단이 고정되는 리프 스프링부(610), 리프 스프링부(610)가 액슬(500)이 체결되는 영역으로부터 차량의 폭 방향으로 연장되어 위치되는 측면 링크부(620)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서 조향프레임(200)과 체결되는 상기 리프 스프링부(610)의 양단 중 일단은 타단에 비하여 상대적으로 높은 위치를 갖도록 구성되도록 샤클(700)을 통해 체결될 수 있다. 또한, 서로 다른 높이위치를 갖는 리프 스프링부(610)의 양단에 의해 상기 리프 스프링부(610)는 차량의 길이 방향의 변위가 인가되도록 구성될 수 있다. 즉, 샤클(700)을 통해 체결되는 리프 스프링부(610)의 일단은 휠의 상하 거동에 대응하여 리프 스프링부(610)가 펴지면서 일단이 길이 방향으로 이동가능하도록 조향프레임(200)과 체결되도록 구성된다. 따라서, 리프 스프링부(610)는 샤클(700)을 통해 조향프레임(200)과 결합되어 리프 스프링부(610)를 구성하는 다수의 판의 탄성력에 의해 조향프레임(200)을 기준으로 길이 방향으로 연장 또는 수축되도록 구성된다.
이처럼, 리프 스프링부(610)는 휠로 인가되는 충격에 대응하여 높이 방향 및 길이 방향 변위를 통해 유입되는 충격을 흡수하도록 구성된다.
본 발명의 측면 링크부(620)는 3개의 링크간의 결합관계를 구성할 수 있는바, 각각의 링크들은 서로 상하 방향으로 자유도를 갖도록 체결될 수 있다. 더 바람직하게, 각가의 링크 끝단은 베어링 결합을 포함할 수 있어, 상하 방향으로 각각의 링크가 회전 가능하도록 체결된다.
본 발명의 일 실시예로서, 리프 스프링부(610)와 체결되는 액슬의 측면방향으로 연장되는 제 1측면 링크(621), 제 1측면 링크(621)의 끝단과 체결되는 제 2측면 링크(622) 및 상기 제 2측면 링크(622)의 끝단과 상기 조향프레임 내측 사이에 위치하는 제 3측면 링크(623)를 포함한다.
측면 링크부(620)는 차량의 범프 또는 리바운드 구간에서 리프 스프링부(610) 및 액슬(500)의 폭 방향 움직임을 가이드하도록 구성되는바, 리프 스프링부(610)의 상하 방향 이동 및 차량의 폭 방향 이동을 안내하도록 구성된다.
도 8b에서는 본 발명의 일 실시예로서 정면에서 바라본 측면 링크부(620)를 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 조향프레임(200)의 하단에 길이 방향으로 위치하는 리프 스프링부(610)를 포함하고, 리프 스프링부(610)의 양단은 조향프레임(200)의 하면과 체결되도록 위치된다. 더욱이, 리프 스프링부(610)의 조향프레임(200)과 체결되는 양단 중 일단은 타단과 비교하여 상대적으로 높은 위치에 형성될 수 있다.
측면 링크부(620)는 적어도 하나 이상으로 구성될 수 있으며, 액슬(500)의 폭 방향 이동을 지지하고, 조향프레임(200)의 상하 방향 이동에 대응하여 연동되도록 구성된다.
본 발명의 일 실시예에서 측면 링크부(620)는 조향프레임(200)이 휠의 충격에 대응하여 상하 변위(범프 및 리바운드)가 발생하는 경우, 액슬(500)의 내측단과 조향프레임(200)의 내측단의 지지관계를 유지하도록 구성된다.
도 9는 본 발명의 일 실시예로서, 조향구동부(100)의 구동을 통해 휠로 조향각도를 인가하기 위한 수식을 도시하고 있다.
도시된 수식에 따라 아래와 같이 조향각도가 휠(10)로 인가된다.
Figure pat00001
Figure pat00002
(
Figure pat00003
=조향구동부(100)의 회전각,
Figure pat00004
=조향프레임의 회전 중심점으로부터 조향구동부(100)의 중심부까지의 회전각,
Figure pat00005
=조향프레임의 회전 중심점으로부터 조향구동부(100)와 접하는 조향프레임(200)의 일단까지의 거리,
Figure pat00006
=조향프레임의 회전 중심점으로부터 조향구동부(100)와 접하는 차체 가이드레일(300)까지의 거리,
Figure pat00007
=조향구동부(100)의 회전 반지름)
조향각도는 조향구동부(100)의 회전각, 조향프레임의 회전 중심점으로부터 캐리어 링크(110)에 위치하는 조향프레임(200)의 일단까지의 거리, 캐리어 링크(110)에 위치하는 차체 가이드레일(300)의 일단까지의 거리를 통해 산출되며, 조향구동부(100)의 회전과 동시에 이동되는 조향프레임(200)의 회전각을 통해 산출될 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 기술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 기술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
10: 휠
100: 조향구동부
110: 캐리어 링크
111: 어퍼 플레이트
112: 어퍼 롤러부
113: 로워 플레이트
114: 로워 롤러부
115: 고정부
120: 모터
130: 조향기어부
200: 조향프레임
210: 기어부
220: 완충부
230: 베어링부
300: 차체 가이드레일
310: 가이드 기어부
320: 상하 연결 프레임
400: 경사부
500: 액슬
600: 리프 스프링 유닛
610: 리프 스프링부
620: 측면 링크부
621: 제 1측면 링크
622: 제 2측면 링크
623: 제 3측면 링크
700: 샤클

Claims (14)

  1. 휠에 체결되어 위치하는 액슬;
    상기 액슬과 체결되고, 상기 액슬과 일체로 회전되어 휠에 조향각을 인가하도록 구성되는 조향프레임;
    차체에 위치하고 상기 조향프레임의 회전중심축에 체결되는 차체 가이드레일; 및
    상기 조향프레임과 상기 차체 가이드레일 사이에 위치하여 구동력을 인가할 수 있는 조향구동부;
    상기 조향구동부의 구동력에 의하여 상기 조향구동부가 상기 차체 가이드레일을 따라 이동하고, 동시에 상기 조향프레임이 회전하도록 구성되는 독립 코너모듈.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 조향구동부는,
    상기 조향프레임과 상기 차체 가이드레일의 적어도 일부를 감싸도록 구성되어 상기 차체 가이드레일을 따라 이동되는 캐리어 링크;
    회전력을 인가하도록 구성되는 모터; 및
    상기 모터의 회전축으로부터 연장되어 상기 차체 가이드레일 및 상기 조향프레임과 체결되도록 구성되는 조향기어부;를 포함하는 독립 코너모듈.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 캐리어 링크는,
    상기 조향프레임과 상기 차체 가이드레일의 상단에 위치하는 어퍼 플레이트;
    상기 어퍼 플레이트와 대응되는 위치에 상기 조향프레임과 상기 차체 가이드레일의 하단을 감싸도록 구성되는 로워 플레이트;
    상기 조향프레임과 상기 어퍼 플레이트 사이 및 상기 차체 가이드레일과 상기 어퍼 플레이트 사이에 위치하는 어퍼 롤러부; 및
    상기 조향프레임과 상기 로워 플레이트 사이 및 상기 차체 가이드레일과 상기 로워 플레이트 사이에 위치하는 로워 롤러부;를 더 포함하는 독립 코너모듈.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 어퍼 롤러부 및 상기 로워 롤러부는 상기 조향프레임 및 상기 차체 가이드레일의 일단에 형성되는 경사부와 마주하도록 구성되는 독립 코너모듈.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 조향프레임은,
    상기 조향프레임과 상기 액슬 사이에 위치하는 완충부; 및
    상기 조향구동부와 마주하는 위치에 형성되는 기어부;를 더 포함하는 독립 코너모듈.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 차체 가이드레일은,
    상기 조향구동부와 마주하는 위치에 형성되는 가이드 기어부;
    상기 조향프레임 상단과 마주하는 위치에 구성되는 베어링부; 및
    상기 베어링부를 고정하도록 구성되는 상하단 연결 프레임;를 더 포함하는 독립 코너모듈.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 상하단 연결 프레임은 상기 차체의 외측면으로 갈수록 높이가 높아지도록 구성되는 독립 코너모듈.
  8. 제 1항에 있어서,
    서로 인접하여 마주하는 상기 조향프레임과 상기 차체 가이드레일의 각 면들은 동일한 중심의 원호 형상을 갖도록 구성되는 독립 코너모듈.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 액슬과 상기 조향프레임 사이에 위치하는 리프 스프링 유닛;을 더 포함하는 독립 코너모듈.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 리프 스프링 유닛은,
    상기 액슬과 상기 조향프레임 하단에 위치하는 리프 스프링부;
    상기 리프 스프링부와 상기 조향프레임 내측면의 폭방향으로 위치하는 측면 링크부;를 더 포함하는 독립 코너모듈.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 조향프레임과 체결되는 상기 리프 스프링부의 양단 중 일단은 샤클을 통해 체결되는 독립 코너모듈.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 측면 링크부는,
    상기 스프링부와 체결되는 액슬의 측면방향으로 연장되는 제 1측면 링크;
    제 1측면 링크의 끝단과 체결되는 제 2측면 링크;
    상기 제 2측면 링크의 끝단과 상기 조향프레임 내측 사이에 위치하는 제 3측면 링크;를 포함하는 독립 코너모듈.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 조향구동부의 구동력에 대응하여 상기 조향구동부는 상기 차체 가이드레일 양끝단까지 이동되도록 구성되는 독립 코너모듈.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 조향구동부가 상기 차체 가이드레일 양끝단에 위치하는 경우, 상기 조향프레임 양끝단에 상기 조향구동부가 위치되도록 구성되는 독립 코너모듈.
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