KR20230172268A

KR20230172268A - 전동식 독립 조향장치

Info

Publication number: KR20230172268A
Application number: KR1020220072925A
Authority: KR
Inventors: 방재근
Original assignee: 서한이노빌리티(주); 한국무브넥스 (주)
Priority date: 2022-06-15
Filing date: 2022-06-15
Publication date: 2023-12-22

Abstract

본 발명은 스트럿부에 결합 가능하게 마련되고, 일 단부에서 외측방향으로 연장 돌출되는 상측 지지부와, 타 단부에서 상기 상측 지지부와 마주하도록 연장 돌출되는 하측 지지부를 포함하는 제1 너클; 상기 제1 너클에 대해서 회전 가능하도록 배치되고, 내부에 모터가 설치되는 제2 너클; 상기 상측 지지부에 결합되어 상기 제2 너클의 상부를 지지하는 상부 회동축; 및 상기 하측 지지부에 결합되어 상기 제2 너클의 하부를 지지하는 하부 회동축을 포함하고, 상기 하부 회동축은 상기 모터에 연결되는 전원선을 지지하도록 내부에 구비되는 홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 독립 조향장치를 제공한다.

Description

전동식 독립 조향장치{Independent steering apparatus}

본 발명은 전동식 독립 조향장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 모든 구동륜을 독립적으로 제어할 수 있는 전동식 독립 조향장치에 관한 것이다.

일반적으로 파워 스티어링 시스템은 펌프, 동력실린더를 겸한 기어박스, 배관 등 구성이 복잡하고 조타 보조력의 정밀한 제어가 어려우며 누유 시 파워 스티어링 작동이 이루어지지 않는 문제가 있어, 간단한 구성으로 조향이 가능하고 보조력의 정밀한 제어가 가능하도록 모터를 이용한 전동 조향장치가 개발되었다.

이러한 전동 조향장치는 모터에 볼 스크류를 매개로 구동링크가 전/후진 가능하게 설치되고, 구동링크에 회동링크가 연결되며, 회동링크에 타이로드가 연결되고, 타이로드가 너클에 연결된 구조로 이루어진다.

따라서, 모터의 회전방향에 따라 구동링크가 전/후진하고, 이에 회동링크가 시계방향 또는 반 시계방향으로 회동하며, 회동링크에 연결된 타이로드가 당겨지거나 밀림으로써 휠의 방향이 전환된다.

그러나, 종래의 전동 조향장치는 전기한 바와 같이 복잡한 연결 구조를 필요로 하며, 조향각도를 제한적으로 조절할 수 있는 한계를 가지고 있다.

한국등록특허공보 제10-1273111호(2013.06.03 등록)

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 보다 상세하게는 차량과 구동륜을 연결하는 너클에 조향장치를 설치하여 조향장치의 구성을 간소화할 수 있는 전동식 독립 조향장치를 제공하는데 목적이 있다.

이와 같은 목적을 수행하기 위한 본 발명은 스트럿부에 결합 가능하게 마련되고, 일 단부에서 외측방향으로 연장 돌출되는 상측 지지부와, 타 단부에서 상기 상측 지지부와 마주하도록 연장 돌출되는 하측 지지부를 포함하는 제1 너클; 상기 제1 너클에 대해서 회전 가능하도록 배치되고, 내부에 모터가 설치되는 제2 너클; 상기 상측 지지부에 결합되어 상기 제2 너클의 상부를 지지하는 상부 회동축; 및 상기 하측 지지부에 결합되어 상기 제2 너클의 하부를 지지하는 하부 회동축을 포함하고, 상기 하부 회동축은 상기 모터에 연결되는 전원선을 지지하도록 내부에 구비되는 홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 독립 조향장치를 제공한다.

상기 홀더는 상기 전원선이 내부를 관통하도록 형성되는 통공과, 상기 통공의 일 단부에 인접한 내주면에서 상기 전원선과 밀착하도록 돌출되는 돌부와, 상기 통공의 타 단부에서 상기 홀더의 외주면 방향으로 상기 통공의 지름이 증대되도록 형성된 곡면부를 포함할 수 있다.

상기 홀더는 상단 또는 하단 외주면 상에서 외측으로 돌출되어 상기 하부 회동축의 내주면으로부터 간섭되는 단턱을 포함할 수 있다.

상기 홀더는 상기 모터의 전원선이 관통하도록 형성되는 통공과, 외주면 상에서 원주 방향을 따라서 형성된 적어도 하나 이상의 요부 또는 돌부 중 하나를 포함하고, 상기 하부 회동축의 내주면에서 상기 요부 또는 돌부에 대응하도록 요부 또는 돌부 중 다른 하나를 포함할 수 있다.

상기 홀더는 상기 모터의 전원선이 관통하도록 형성되는 통공과, 외주면 상에서 길이방향을 따라서 복수개 배치되고, 원주 방향을 따라서 등간격 또는 등각으로 배치되는 돌부를 포함할 수 있다.

상기 홀더는 상기 모터의 전원선이 관통하도록 형성되는 통공과, 상기 통공의 일 단부에서 전원선 주변을 감싸도록 배치되는 밀착부재와, 상기 밀착부재의 주변에서 내측으로 파이도록 형성된 유동홈을 포함할 수 있다.

상기 홀더는 상기 통공 내부 중심의 지름이 상기 밀착부재 내부의 지름보다 크게 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 전동식 독립 조향장치에 의하면,

첫째, 전동식 독립 조향장치를 통해 각 구동륜을 개별적으로 구동할 수 있어 차량에 적용되는 경우 다양한 주행모드를 구현할 수 있고,

둘째, 조향장치에 필수적으로 수반되어야만 했던 복잡한 링크절의 구조를 제거할 수 있어 조향장치에 따른 구조를 간소화 할 수 있으며,

셋째, 구조를 간소화 하면서 차량의 내부 공간을 증대시킴과 동시에 경량화를 실현할 수 있고,

넷째, 하모닉 기어를 적용함으로써 모터 출력 대비 강력하면서도 정교한 조향 성능을 제공할 수 있으며,

다섯째, 구동륜의 킹핀 경사각과 스크러브 레이디어스를 줄여 토크 스티어를 억제함과 동시에 주행 질감을 개선할 수 있고,

여섯째, 하부 회동축 내부에 홀더를 더 구비함으로써 모터에 연결되는 전원선의 인출이 용이하고, 동시에 홀더 내부를 차폐하여 보호할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

아래에서 설명하는 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 바람직한 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 독립 조향장치가 장착된 일 측의 구동륜을 도시하는 사시도이다.
도 2a는 도 1에 나타낸 일 측의 구동륜 내부에 전동식 독립 조향장치가 장착된 상태를 도시하는 사시도이다.
도 2b는 도 2a에 나타낸 구동륜과 제2 너클 간의 간격 및 각도와 킹핀 오프셋을 나타내는 참고도이다.
도 2c는 도 2a의 중심선과 킹핀 경사각 중심이 구동륜의 회전 중심에서 교차하는 상태를 도시하는 참고도이다.
도 2d는 도 2a의 중심선과 킹핀 경사각 중심이 마찰면 상에서 교차하는 상태를 도시하는 참고도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 일 측의 구동륜 내부 구성을 분리하여 도시하는 분해사시도이다.
도 4는 도 3에 나타낸 전동식 독립 조향장치를 도시하는 사시도이다.
도 5는 도 4에 나타낸 전동식 독립 조향장치를 분해하여 도시하는 분해사시도이다.
도 6은 도 5에 나타낸 전동식 독립 조향장치의 하모닉 기어를 분해하여 도시하는 분해사시도이다.
도 7은 도 4에 나타낸 I-I' 단면을 도시하는 단면도이다.
도 8은 도 6에 나타낸 전동식 독립 조향장치의 II-II' 단면을 도시하는 단면도 이다.
도 9는 도 7에 나타낸 전동식 독립 조향장치의 하부 회동축을 도시하는 사시도이다.
도 10 내지 도 13은 도 9에 나타낸 하부 회동축과 홀더의 구조를 실시예별로 나타내는 참고도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소 들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 독립 조향장치가 장착된 일 측의 구동륜을 도시하는 사시도이고, 도 2a는 도 1에 나타낸 일 측의 구동륜 내부에 전동식 독립 조향장치가 장착된 상태를 도시하는 사시도이며, 도 2b는 도 2a에 나타낸 구동륜과 제2 너클 간의 간격 및 각도와 킹핀 오프셋을 나타내는 참고도이고, 도 2c는 도 2a의 중심선과 킹핀 경사각 중심이 구동륜의 회전 중심에서 교차하는 상태를 도시하는 참고도이며, 도 2d는 도 2a의 중심선과 킹핀 경사각 중심이 마찰면 상에서 교차하는 상태를 도시하는 참고도이고, 도 3은 도 2에 나타낸 일 측의 구동륜 내부 구성을 분리하여 도시하는 분해사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전동식 독립 조향장치(1)는 제1 너클(100)과, 제2 너클(200) 및 하모닉 기어(300)를 포함한다. 제1 너클(100)은 차체의 내부방향에 배치되고, 제2 너클(200)은 제1 너클(100) 보다 외측에 배치된다.

차량의 일 측 구동륜(10)은 휠(11)과, 휠(11)의 외주면에 결합된 타이어(12)를 포함하고, 휠 디스크(30)와 함께 허브 베어링(40)의 일 측에 회전 가능하도록 결합된다.

허브 베어링(40)의 타 측은 제2 너클(200) 측면 상에 결합되면서 고정되고, 휠 디스크(30)의 회전력을 선택적으로 제한하는 제동부(50)도 제2 너클(200)에 결합된다.

이때, 구동륜(10)의 중심선(13)과 제2 너클(200)의 회전축(201)은 도 2a와 같이 가상의 종 단면 상에서 교차하도록 배치된다. 즉, 구동륜(10)의 외주면 중심과 회전 중심을 수직방향으로 연결한 중심선(13)은 모터 또는 제2 너클(200)의 회전축(201)과 어느 한 점에서 교차하도록 배치된다.

물론, 여기서 구동륜(10)의 중심선(13)에 대한 제2 너클(200)의 회전축(201)의 사이각(θ)은 킹핀 경사각(kingpin angle)에 대응할 수 있으며, 설명의 편의 상 구동륜(10)의 중심선(13)이 수직선에 대하여 이루는 캠버 각(camber angle)은 무시하고 설명한다.

도 2b에 도시된 바와 같이, 구동륜(10)과 제2 너클(200) 사이에는 구동륜(10)의 회전 중심선(13)과 킹핀 경사각(θ)을 형성하는 회전축(201) 사이를 최단거리로 잇는 연직선의 거리에 해당하는 킹핀 오프셋(kingpin offset, KO)이 형성된다.

이때, 킹핀 경사각을 이루는 회전축(201)의 연장선이 마찰면(14)과 교차하는 제1지점(A)과, 구동륜(10)의 중심선(13)이 마찰면(14)과 교차하는 제2지점(B) 사이에는 스크러브 레이디어스(scrub radius, SR)가 형성된다.

여기서, 킹핀 오프셋(KO)은 차량의 직진성과 스티어링의 복원력에 영향을 미칠 수 있고, 스크러브 레이디어스(SR)는 제동 성능과 조향력에 영향을 미칠 수 있다.

예컨대, 구동륜(10)은 스크러브 레이디어스(SR)가 작을수록 제동 시 의도치 않은 구동륜(10)의 회전이 억제될 수 있다.

물론, 도 2c와 같이 구동륜(10)의 회전 중심축(RA)과 중심선(13)이 교차하는 중심점(C1)에 킹핀 경사각(θ)의 중심이 교차하는 경우, 구동륜(10)의 의도치 않은 회전을 억제함과 동시에 가속 시 직진성을 유지할 수 있다.

또한, 도 2d와 같이 킹핀 경사각(θ)의 중심이 마찰면(14)과 중심선(13)이 교차하는 지점(IP)에 배치되는 경우, 제동 시 구동륜(10)의 의도치 않은 회전을 방지할 수 있다.

그러나, 이러한 도 2c 및 도 2d의 구조를 모두 만족할 수 없기 때문에, 도 2a 또는 도 2b와 같이, 구동륜(10)의 중심선(13)과 제2 너클(200)의 회전축(201)의 교차점(16)은 구동륜(10)의 회전 중심과 마찰면(14) 사이에 해당하는 제1영역(G1) 범위에 배치되는 것이 바람직하다. 물론, 경우에 따라서는 교차점(16)이 구동륜(10)의 외측에 배치될 수도 있다.

이에 덧붙여, 중심선(13)과 회전축(201)의 교차점(16)은 구동륜(10)의 회전 중심점(C1)과 마찰면(14) 사이의 제1중간점(C2)에서 마찰면(14)에 더 인접하게 배치되는 것이 바람직하다.

여기서, 교차점(16)은 구동륜(10)의 회전 중심(C1)과 마찰면(14)의 중심인 제2지점(B)을 잇는 길이의 약 10~30% 범위로 제1중간점(C2)으로부터 마찰면(14) 방향에 배치될 수 있다.

즉, 교차점(16)은 제1중간점(C2)과 제2지점(B) 사이에 해당하는 제2영역(G2) 범위에 배치될 수 있다. 또한, 교차점(16)은 제1중간점(C2)과 제2지점(B)의 중심에 해당하는 제2중간점(C3)과 제2지점(B) 사이에 해당하는 제3영역(G3) 범위에 배치될 수 있다. 물론, 경우에 따라서는 교차점(16)이 제3영역(G3)을 제외한 제2영역(G2) 상에 배치되거나, 또는 제2영역(G2)을 제외한 제1영역(G1) 상에 배치될 수도 있다.

예컨대, 구동륜(10)이 외경 650mm의 18인치 타이어로 가정하고, 구동륜(10)의 회전 중심점(C1)이 마찰면(14)으로부터 325mm에 위치하는 경우, 교차점(16)은 제2중간점(C3)으로부터 마찰면(14) 방향으로 약 32.5~97.5 mm 범위에 배치될 수 있다.

그리고, 구동륜(10)의 중심선(13)과 제2 너클(200)의 회전축(201)이 이루는 킹핀 경사각(θ)은 약 1~10°범위로 이루어질 수 있다. 보다 바람직하게는 킹핀 경사각(θ)이 8~9°범위로 이루어지는 것이 좋다.

도면에 도시하지 않았지만, 본 발명의 실시예에 따른 전동식 독립 조향장치(1)가 구비된 각 구동륜(10)은 인휠 모터(in wheel motor) 구동방식이 적용될 수 있다. 즉, 구동륜(10) 휠(11) 내부에 모터가 구비되어 각 구동륜에 독립적으로 구동력이 제공되며, 또한 전동식 독립 조향장치(1)가 각 구동륜(10)마다 구비되어 독립적으로 구동륜의 조향 각도를 제어할 수 있다.

제1 너클(100)의 상부에는 스트럿부(60)가 결합되고, 하부에는 로워암(70)이 결합된다. 스트럿부(60) 상부에는 서스펜션(20)이 구비될 수 있다.

도 4는 도 3에 나타낸 전동식 독립 조향장치를 도시하는 사시도이고, 도 5는 도 4에 나타낸 전동식 독립 조향장치를 분해하여 도시하는 분해사시도이다.

도 4 및 도 5를 살펴보면, 제1 너클(100)은 구동륜(10)이 배치되는 방향을 향하여 상측 지지부(110)와 하측 지지부(120)가 마련된다. 상측 지지부(110)와 하측 지지부(120)는 서로 마주하도록 제1 너클(100)의 측면에서 일체로 연장 돌출되고, 상측 지지부(110)와 하측 지지부(120) 사이에 제2 너클(200)과 하모닉 기어(300)가 결합된다. 이하에서는 제2 너클(200)과 하모닉 기어(300)가 결합된 상태를 회전모듈(RM)로 지칭한다.

회전모듈(RM)은 제1 너클(100) 내부에서 회동 가능하도록 배치된다. 이때, 회전모듈(RM)은 하모닉 기어(300) 상부에 마련된 상부 베어링(130) 상면이 상측 지지부(110)에 고정되고, 제2 너클(200)의 하부에 마련된 하부 베어링(140)이 하측 지지부(120)에 고정된다.

상측 지지부(110)에는 상부 회동축(111)이 삽입되어 상부 베어링(130)의 회전 중심이 되고, 하측 지지부(120)에는 하부 회동축(121)이 삽입되어 하부 베어링(140)의 회전 중심이 된다. 또한, 상측 지지부(110)를 관통하여 상부 베어링(130)의 내륜(131) 상면에 고정되는 패스너(F1)가 체결된다.

상부 베어링(130)의 외륜(132)은 하우징(330)과 결합된다. 하우징(330)의 상세한 설명은 후기하기로 한다.

제2 너클(200)의 내부에는 모터(M)가 장착된다. 모터(M)는 서보모터(servomotor)가 적용될 수 있다. 모터(M)는 별도 제어부(미도시)에서 회전 방향과, 회전 속도를 제어할 수 있다.

제2 너클(200)은 일 측면에 허브 베어링(도 3 참조, 40)이 결합되는 허브 베어링 장착부(210)가 마련된다. 허브 베어링(40)은 제2 너클(200)과 소정의 경사각을 갖도록 배치되기 때문에 허브 베어링 장착부(210) 역시 제2 너클(200)에 대하여 하부 방향으로 경사가 지도록 경사면으로 마련된다.

제2 너클(200)은 허브 베어링 장착부(210)에 인접하여 제동부 장착부(220)가 마련된다. 제동부(도 3 참조, 50)는 회전하는 휠 디스크(도 3 참조, 30)와 선택적으로 가압 및 마찰할 수 있도록 제동부 장착부(220) 상에 고정된다.

도 6은 도 5에 나타낸 전동식 독립 조향장치의 하모닉 기어를 분해하여 도시하는 분해사시도이고, 도 7은 도 4에 나타낸 I-I' 단면을 도시하는 단면도이고, 도 8은 도 6에 나타낸 전동식 독립 조향장치의 II-II' 단면을 도시하는 단면도이다. 여기서, 도 8a와 도 8b는 고정된 탄성 스플라인 커버(320)를 중심으로 베어링부(310)와 하우징(330)이 회전하는 상태를 도시하는 단면도이다.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 하모닉 기어는 제2 너클(200)의 상부에 결합되고, 모터로부터 회전력을 전달 받아서 회전모듈(도 5 참조, RM)에 회동을 전달한다. 이에 의해서, 제1 너클(100)에 대한 제2 너클(200)의 상대 회전운동이 구현된다.

하모닉 기어(300)는 베어링부(310)와, 탄성 스플라인 커버(320) 및 하우징(330)을 포함한다.

베어링부(310)는 모터(M)의 회전축(MS)과 연결되며 타원으로 이루어진 내륜(311)과, 내륜(311) 외측에 복수개의 볼(312)을 매개로 하여 내륜(311)의 회전에 따라서 장축방향(MD)으로 돌출되도록 탄성 변형되는 외륜(313)을 포함한다.

즉, 내륜(311)은 대략 얇은 타원기둥 형상을 가지며, 회전 중심에 동력전달부(340)가 결합되어 모터(M)의 회전력을 전달받아 회전하게 되는데, 내륜(311) 외측의 볼(312)은 내륜(311)의 회전에 따라서 외륜(313) 내부에서 구름 접촉운동을 수행한다. 이때, 외륜(313)은 내륜(311)의 장축방향(MD)으로 돌출되고, 단축 방향으로 오므려지도록 탄성을 가지는 링 형상으로 이루어진다. 도면에 도시하지는 않았지만, 베어링부(310) 내부에는 내륜(311)과 외륜(313) 사이에 볼(312)을 잡아주는 리테이너가 마련될 수 있다.

또한, 내륜(311)은 동력전달부(340)와 결합되면서 모터(M)의 동력을 제공받는데, 동력전달부(340)는 결합부재(341)와 회전판(342)을 포함한다.

결합부재(341)는 모터(M)의 회전축(MS)에 결합되는 보스(343)와, 보스(343)의 일 단부에서 외측으로 돌출되는 플랜지(344)를 포함한다. 보스(343)는 모터의 회전축(MS)과 키 체결구조로 결합될 수 있다. 모터 회전축(MS)의 회전력은 1차적으로 보스(343)에 전달된다. 보스(343)와 일체로 형성된 플랜지(344)는 적어도 하나 이상의 홈 형상으로 이루어진 제1요부(345)가 마련되며, 제1요부(345)는 회전판(342)의 상면에 마련된 제1돌부(346)와 간섭되도록 배치된다. 따라서, 회전판(342)은 결합부재(341)와 연동하여 회전이 이루어진다. 회전판(342)의 하면에는 제2돌부(347)가 마련되고, 제2돌부(347)는 베어링부(310)의 내륜(311) 상면에 형성된 제2요부(315)에 삽입되어 베어링부(310)에 회전력을 전달한다. 도면에 도시하지는 않았지만, 제1돌부(346)와 제1요부(345) 및 제2돌부(347)와 제2요부(315)는 그 위치가 서로 반대방향으로 배치될 수도 있다.

그리고, 탄성 스플라인 커버(320)은 중공의 원통 형상을 가지며, 일 측은 개구되고, 타 측은 폐쇄된 예컨대 용기와 같은 형상을 가진다.

탄성 스플라인 커버(320)의 일 측 내주면에는 베어링부(310)가 결합되며, 베어링부(310)의 외륜(313)이 탄력적으로 변형되는 것에 대응하여 일 측 단부의 영역이 탄성 변형된다. 또한, 탄성 스플라인 커버(320)의 내부에 동력전달부(340)가 베어링부(310)와 결합되면서 수납된다. 탄성 스플라인 커버(320)의 일 측 외주면에는 내측치형(321)이 마련된다. 탄성 스플라인 커버(320)의 타 측은 상부 베어링(130)의 내륜(131) 하면에 패스너(F2)를 통해 고정된다. 따라서, 탄성 스플라인 커버(320)은 상부 베어링(130)의 내륜(131)과 함께 상측 지지부(110)에 고정된다.

그리고, 하우징(330)은 탄성 스플라인 커버(320)의 내측치형(321)에 대응하는 위치에 외측치형(331)이 일 측 내주면에 형성된다. 하우징(330)의 일 측은 제2 너클(200) 상에 고정되고, 타 측에는 상부 베어링(130)의 외륜(132)이 결합된다.

따라서, 탄성 스플라인 커버(320)의 내측치형(321)이 장축방향(MD)으로 외측치형(331)과 치합하면서 고정된 탄성 스플라인 커버(320)에 대해서 하우징(330)에 상대적으로 회전력이 전달된다. 하우징(330)은 상부에 상부 베어링(130)의 외륜(132)이 결합되고, 함께 제2 너클(200)이 결합되기 때문에 이들과 함께 회동이 이루어진다.

하모닉 기어(300)는 베어링부(310)와 하우징(330)의 회전 방향이 동일하게 이루어질 수 있다.

탄성 스플라인 커버(320)과 하우징(330)의 감속비는 20:1~200:1 범위로 이루어질 수 있고, 보다 바람직하게는 100:1의 감속비로 이루어질 수 있다.

그리고, 모터(M)에 전원을 공급하는 전원선은 하부 회동축(121)을 통해서 외부로 배출되며, 이때 전원선은 하부 회동축(121) 내부에서 지지되도록 배출될 수 있다.

도 9는 도 7에 나타낸 전동식 독립 조향장치의 하부 회동축을 도시하는 사시도이다.

도 7 및 도 9를 참조하면, 전동식 독립 조향장치는 제1 너클(도 5 참조, 100)에 대하여 제2 너클(도 5 참조, 200)이 회전 가능하도록 배치되는데, 제1 너클(100)의 하부에서 하부 회동축(121)이 결합되면서 제1 너클(100)과 제2 너클(200)이 상대 회전 가능하도록 결합된다.

이때, 하부 회동축(121) 내부에는 홀더(122)가 구비되고, 홀더(122)는 모터(도 5 참조, M)에 연결되는 전원선(PL)을 지지함과 동시에, 이물질이 하부 회동축(121) 내부로 유입되는 것을 차단하는 기능을 제공한다.

도면에 도시하지는 않았지만, 하부 회동축(121) 내부에서 홀더(122)는 분리 가능한 구조로 결합되는 것을 일 예로써 설명하며, 하부 회동축(121) 내부에 일체로 고정된 구조물로 구현될 수도 있다.

그리고, 홀더(122)는 하부 회동축(121) 보다 연질의 재질로 이루어지는 것이 바람직하고, 예컨대, 합성 고무, 실리콘 등의 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

먼저, 하부 회동축(121)은 수용부(121a)와 플렌지부(121b)를 포함한다.

수용부(121a)는 중공의 원통 형상으로 이루어져 제1 너클(100)의 하부에 삽입된다. 또한, 수용부(121a)는 제1 너클(100)의 하부에 삽입되면서 상단이 제2 너클(200)의 하부에 일부 삽입되어 제1 너클(100)애 대해서 제2 너클(200)이 회전 가능하도록 지지한다.

그리고, 플렌지부(121b)는 수용부(121a)의 하단에서 외측으로 돌출되어 제1 너클(100)의 하측 지지부(120) 저면에 고정됨으로써 하부 회동축(121)을 제1 너클(100)의 하부에 고정시킨다.

또한, 홀더(122)는 수용부(121a) 내부에 삽입되고 내부에 통공이 형성된다.

통공은 모터(M)에 전원을 공급하는 전원선이 내부를 통과할 수 있도록 관통된다.

이하에서는 홀더의 다양한 구조에 따른 실시예에 대해서 상세하게 설명한다.

도 10은 본 발명의 제1실시예에 따른 하부 회동축과 홀더의 구조를 도시하는 단면도이다. 이하에서 전기한 참조부호와 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 홀더(122)는 내부에 깔때기 형상의 통공(122a)이 형성된다. 예컨대, 통공(122a)은 홀더(122)의 상부에서 하부로 갈수록 지름이 넓어지는 형상으로 이루어질 수 있다. 따라서, 모터(도 5 참조, M)로부터 연결된 전원선(PL)이 하부 회동축(121)의 외부로 인출될 때 통공(122a)의 곡면을 따라서 연장되기 때문에 전원선(PL)이 급격하게 꺾이는 것을 방지할 수 있다.

통공(122a)의 내부에는 전원선을 향하여 돌출되는 돌부(122b)가 구비될 수 있다. 돌부(122b)는 적어도 하나 이상이 배치되며, 둘 이상인 경우 서로 등간격 또는 등각으로 배치될 수 있고, 또는 통공(122a)의 내주면의 원주방향을 따라서 일정하게 돌출될 수도 있다. 또한, 돌부(122b)는 통공(122a)의 상단에 인접한 내주면에 배치된 것을 일 예로써 설명하되, 돌부(122b)의 위치는 통공(122a) 내부의 다양한 영역에 선택적으로 배치될 수도 있다.

도면에 도시하지는 않았지만, 통공의 곡면을 따라서 전원선의 인출 방향을 안내할 수 있는 가이드홈(미도시)이 마련될 수 있다.

그리고, 홀더(122)는 상단 또는 하단에서 외주면 보다 외측으로 돌출되는 단턱(122c)을 구비할 수 있다. 본 실시예에서는 홀더(122)의 상단과 하단에 각각 단턱(122c)이 마련된 것을 일 예로써 설명한다.

단턱(122c)은 수용부(121a)의 상단 내측 또는 하단 내측에 간섭 또는 걸리되도록 돌출되어, 홀더(122)가 수용부(121a) 내부에 삽입되었을 때 결합위치를 설정할 수 있고, 또한 홀더(122)가 수용부(121a)의 내부로부터 빠지는 것을 방지하도록 지지할 수 있다.

또한, 단턱(122c)은 수용부(121a)의 내부 선단과 마주하도록 접촉하는 영역이 곡면(122d)으로 형성될 수 있다.

도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 하부 회동축과 홀더의 구조를 도시하는 단면도이다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 홀더(123)는 내부 중심에 전원선(PL)이 관통하도록 통공(도 10 참조, 122a)이 형성되고, 외주면 상에서 원주 방향을 따라서 형성된 적어도 하나 이상의 요부 또는 돌부 중 하나를 포함한다. 이때, 하부 회동축(121)의 내주면에는 요부 또는 돌부에 대응하도록 돌부 또는 요부 중 다른 하나가 마련된다. 따라서, 홀더(123)가 수용부(121a) 내부에 삽입되는 과정에서 요부와 돌부가 서로 맞물리도록 위치하는 경우 결합이 완료될 수 있다.

본 발명의 제2실시예에서는 홀더(123)의 외주면 상단과 하단에 요부(123a)가 형성되고, 하부 회동축(121)의 내주면 상단과 하단에 돌부(121c)가 형성된 것을 일 예로써 설명한다. 물론, 도면에 도시하지는 않았지만, 홀더의 외주면 상단에 요부가 형성되고 하단에 돌부가 형성되며, 하부 회동축의 내주면 상단에 돌부가 형성되고 하단에 요부가 형성되어 서로 맞물리는 구조로 결합될 수도 있다.

도 12는 본 발명의 제3실시예에 따른 하부 회동축과 홀더의 구조를 도시하는 단면도이다. 여기서, 도 12(a)는 하부 회동축과 홀더의 평면을 도시하고, 도 12(b)는 하부 회동축과 홀더의 정단면을 도시한다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 홀더(124)는 내부 중심에 전원선(도 10 참조, PL)이 관통하도록 통공(도 10 참조, 122a)이 형성되고, 외주면 상에서 길이방향을 따라서 복수개의 돌부(124)가 마련된다. 즉, 돌부(124)는 홀더의 상하 방향으로 배치되고, 원주 방향을 따라서 복수개가 등간격 또는 등각으로 배치된다.

이때, 돌부(124)는 대략 반원 형상의 단면을 가지며, 외형이 변형 가능한 재질로 이루어져 홀더가 수용부 내부에 삽입되면서 수용부(121a) 내주면에 밀착되면서 삽입될 수 있다. 따라서, 돌부(124)는 홀더(124)가 수용부(121a) 내부에서 견고하게 결합될 수 있도록 지지하는 기능을 제공한다.

도 13은 본 발명의 제4실시예에 따른 하부 회동축과 홀더의 구조를 도시하는 단면도이다.

도 13을 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 홀더(125)는 내부 중심에 전원선(PL)이 관통하도록 통공(125a)이 형성되고, 통공(125a)의 하측 단부에서 전원선(PL) 주변을 감싸도록 배치되는 밀착부재(125b)가 구비된다.

여기서, 통공(125a)은 전원선(PL)의 관통 삽입이 용이하도록 상대적으로 지름이 크게 형성(d2>d1)되고, 밀착부재(125b)는 통공(125a)보다 지름이 줄어들면서 전원선(PL)을 감싸도록 배치된다. 그리고, 홀더(125)의 하면에는 밀착부재(125b) 주변에서 내측으로 파이도록 유동홈(125c)이 형성된다.

따라서, 밀착부재(125b)는 유동홈(125c)의 중심에 배치되기 때문에 전원선(PL)과 함께 전원선(PL)의 인출방향을 향하여 절곡될 수 있다. 또한, 유동홈(125c)은 홀더(125)의 하면에서 소정의 곡률을 갖는 곡면(125d)으로 형성되어 밀착부재(125b)가 절곡되는 것을 유동홈(125c) 내부로 제한할 수 있고, 전원선(PL)과 밀착부재(125b)가 함께 절곡 되더라도 곡면(125d) 상에서 부드럽게 꺾일 수 있도록 유도할 수 있는 효과가 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 전동식 독립 조향장치에 의하면 전동식 독립 조향장치를 통해 각 구동륜을 개별적으로 구동할 수 있어 차량에 적용되는 경우 다양한 주행모드를 구현할 수 있고, 조향장치에 필수적으로 수반되어야만 했던 복잡한 링크절의 구조를 제거할 수 있어 조향장치에 따른 구조를 간소화 할 수 있으며, 구조를 간소화 하면서 차량의 내부 공간을 증대시킴과 동시에 경량화를 실현할 수 있고, 하모닉 기어를 적용함으로써 모터 출력 대비 강력하면서도 정교한 조향 성능을 제공할 수 있으며, 구동륜의 킹핀 경사각과 스크러브 레이디어스를 줄여 토크 스티어를 억제함과 동시에 주행 질감을 개선할 수 있고, 하부 회동축 내부에 홀더를 더 구비함으로써 모터에 연결되는 전원선의 인출이 용이하고, 동시에 홀더 내부를 차폐하여 보호할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의해 결정되어야 한다.

1 : 전동식 독립 조향장치
100 : 제1 너클
200 : 제2 너클
300 : 하모닉 기어
310 : 베어링부
320 : 탄성 스플라인 커버
330 : 하우징
340 : 동력전달부
10 : 구동륜

Claims

스트럿부에 결합 가능하게 마련되고, 일 단부에서 외측방향으로 연장 돌출되는 상측 지지부와, 타 단부에서 상기 상측 지지부와 마주하도록 연장 돌출되는 하측 지지부를 포함하는 제1 너클;
상기 제1 너클에 대해서 회전 가능하도록 배치되고, 내부에 모터가 설치되는 제2 너클;
상기 상측 지지부에 결합되어 상기 제2 너클의 상부를 지지하는 상부 회동축; 및
상기 하측 지지부에 결합되어 상기 제2 너클의 하부를 지지하는 하부 회동축을 포함하고,
상기 하부 회동축은 상기 모터에 연결되는 전원선을 지지하도록 내부에 구비되는 홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 독립 조향장치.
청구항 1에 있어서,
상기 홀더는,
상기 전원선이 내부를 관통하도록 형성되는 통공과,
상기 통공의 일 단부에 인접한 내주면에서 상기 전원선과 밀착하도록 돌출되는 돌부와,
상기 통공의 타 단부에서 상기 홀더의 외주면 방향으로 상기 통공의 지름이 증대되도록 형성된 곡면부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 독립 조향장치.
청구항 2에 있어서,
상기 홀더는,
상단 또는 하단 외주면 상에서 외측으로 돌출되어 상기 하부 회동축의 내주면으로부터 간섭되는 단턱을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 독립 조향장치.
청구항 1에 있어서,
상기 홀더는,
상기 모터의 전원선이 관통하도록 형성되는 통공과,
외주면 상에서 원주 방향을 따라서 형성된 적어도 하나 이상의 요부 또는 돌부 중 하나를 포함하고,
상기 하부 회동축의 내주면에서 상기 요부 또는 돌부에 대응하도록 요부 또는 돌부 중 다른 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 독립 조향장치.
청구항 1에 있어서,
상기 홀더는,
상기 모터의 전원선이 관통하도록 형성되는 통공과,
외주면 상에서 길이방향을 따라서 복수개 배치되고, 원주 방향을 따라서 등간격 또는 등각으로 배치되는 돌부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 독립 조향장치.
청구항 1에 있어서,
상기 홀더는,
상기 모터의 전원선이 관통하도록 형성되는 통공과,
상기 통공의 일 단부에서 전원선 주변을 감싸도록 배치되는 밀착부재와,
상기 밀착부재의 주변에서 내측으로 파이도록 형성된 유동홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 독립 조향장치.
청구항 6에 있어서,
상기 홀더는,
상기 통공 내부 중심의 지름이 상기 밀착부재 내부의 지름보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 독립 조향장치.