KR20240051593A - 차량용 코너 모듈 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 코너 모듈 장치에 관한 것으로, 휠에 구동력을 제공하는 구동유닛과, 구동유닛과 연결되는 너클부와, 차체에 결합되고, 길이 방향으로 신축되며 조향력을 생성하는 조향구동부와, 너클부와 연결되고, 길이 방향이 조향구동부의 길이 방향과 다른 방향으로 배치되며, 조향구동부로부터 생성되는 조향력에 연동되어 휠의 조향각을 조절하는 조향각조절부 및 조향구동부와 차체의 높이 방향을 따라 상호 이격되게 배치되고, 조향구동부로부터 생성되는 조향력의 전달 방향을 조향각조절부의 길이 방향으로 전환하는 크랭크부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 코너 모듈 장치{CORNER MODULE APPARATUS FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 코너 모듈 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구동, 제동, 조향, 현가 시스템이 일체형으로 구성되는 차량용 코너 모듈 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전기자동차는 배기가스의 배출이 전혀 없는 친환경 차량을 말하며, 주행을 위한 에너지를 공급하는 고전압 배터리와, 고전압 배터리로부터 출력되는 전력으로부터 회전력을 발생시키는 주행용 모터 등이 탑재되어 있고, 모터의 회전동력이 구동축을 통해 휠로 전달되어 주행이 이루어진다.

최근에는 감속기나 차동기어와 같은 중간 단계의 동력전달장치를 생략할 수 있어 차량의 무게를 감소시킬 수 있고, 동력전달과정에서의 에너지 손실을 저감시킬 수 있는 장점을 고려하여 휠의 내부에 모터를 직접 내설하여 모터의 동력이 휠에 직접 전달하도록 하는 인휠 모터 차량이 각광받고 있으며, 이에 더 나아가 구동 시스템뿐만 아니라 제동, 조향, 현가 시스템이 일체형으로 구성된 휠에 대한 개발 또한 활발하게 이루어지고 있다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2019-0041855호(2019.04.23 공개, 발명의 명칭: 인휠 모터 차량의 조향 시스템)에 개시되어 있다.

본 발명은 각각의 휠의 동작을 독립적으로 제어할 수 있는 차량용 코너 모듈 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 차량의 실내 공간을 용이하게 확보할 수 있는 차량용 코너 모듈 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 차량용 코너 모듈 장치는: 휠에 구동력을 제공하는 구동유닛; 상기 구동유닛과 연결되는 너클부; 차체에 결합되고, 길이 방향으로 신축되며 조향력을 생성하는 조향구동부; 너클부와 연결되고, 길이 방향이 상기 조향구동부의 길이 방향과 다른 방향으로 배치되며, 상기 조향구동부로부터 생성되는 상기 조향력에 연동되어 상기 휠의 조향각을 조절하는 조향각조절부; 및 조향구동부와 상기 차체의 높이 방향을 따라 상호 이격되게 배치되고, 상기 조향구동부로부터 생성되는 상기 조향력의 전달 방향을 상기 조향각조절부의 길이 방향으로 전환하는 크랭크부;를 포함한다.

또한, 상기 조향구동부는, 상기 차체에 결합되고, 구동력을 발생시키는 동력발생모듈; 상기 동력발생모듈의 구동력에 연동되어 진퇴 이동되는 푸시로드; 및 상기 푸시로드로부터 연장되고, 상기 크랭크부의 일측에 회전 가능하게 연결되는 제1조인트부;를 포함한다.

또한, 상기 휠은 상기 차체의 길이 방향으로 상호 이격되게 배치되는 전방 휠 및 후방 휠을 포함하고, 상기 동력발생모듈은 상기 전방 휠과 상기 후방 휠의 사이에 배치된다.

또한, 상기 푸시로드는 길이 방향이 상기 차량의 길이 방향과 나란하게 배치된다.

또한, 상기 조향각조절부는, 양측이 각각 상기 크랭크부 및 상기 너클부와 마주보게 배치되는 타이로드; 상기 타이로드의 일측에 구비되고, 상기 크랭크부의 타측에 회전 가능하게 연결되는 제2조인트부; 및 상기 타이로드의 타측에 구비되고, 상기 너클부에 회전 가능하게 연결되는 제3조인트부;를 포함한다.

또한, 상기 제2조인트부는 상기 크랭크부의 타측에 다축 회전 가능하게 연결된다.

또한, 상기 크랭크부는, 상기 차체의 높이 방향을 축으로 회전 가능하게 지지되는 크랭크바디; 상기 크랭크바디로부터 연장되고, 상기 조향구동부와 연결되는 제1연장부; 및 상기 크랭크바디로부터 연장되고, 상기 조향각조절부와 연결되는 제2연장부;를 포함한다.

또한, 상기 제1연장부와 상기 제2연장부는 상기 크랭크바디로부터 서로 다른 방향으로 연장된다.

또한, 상기 제1연장부의 길이는 상기 제2연장부의 길이보다 짧다.

또한, 상기 제2연장부는 상기 조향구동부의 신축 동작시 상기 제1연장부와 동일한 각속도로 회전되고, 회전 방향에 따라 상기 조향각조절부에 압축 또는 인장 하중을 가한다.

본 발명에 따른 차량용 코너 모듈 장치는 조향구동부의 길이 방향이 차량의 길이 방향과 나란하게 배치됨에 따라 차량의 실내 공간 확보가 용이하고, 라이프모듈의 설계 자유도를 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 차량용 코너 모듈 장치는 킹핀축과 서스펜션 축이 차량의 폭 방향으로 마주보는 제1너클부와 제2너클부에 각각 분리 배치됨에 따라 킹핀축이 휠과 과도하게 멀어지는 것을 방지함으로써 킹핀 오프셋 값을 감소시킬 수 있고, 차량의 주행 및 제동 안정성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 차량용 코너 모듈 장치는 크랭크부에 의해 길이 방향이 서로 다른 방향으로 배치된 조향구동부와 조향각조절부를 통해 조향력이 원활하게 전달되도록 유도할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 차량용 코너 모듈 장치는 동력발생모듈이 전방 휠과 후방 휠의 사이에 배치됨에 따라 차량의 전방 또는 후방 충돌 시 동력발생모듈이 파손될 위험성을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 차량용 코너 모듈 장치는 크랭크부와 조향구동부가 차체의 높이 방향을 따라 상호 이격되게 배치됨에 따라 공간활용성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 설치상태도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 조향구동부, 조향각조절부 및 크랭크부의 구성을 개략적으로 나타내는 확대도이다.
도 8, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치가 휠의 조향각을 조절하는 동작을 개략적으로 나타내는 작동도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 실시예를 설명한다.

이 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.

또한, 본 명세서에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(또는 접속)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결(또는 접속)"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결(또는 접속)"되어 있는 경우도 포함한다. 본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(또는 구비)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 "포함(또는 구비)"할 수 있다는 것을 의미한다.

또한, 본 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지칭할 수 있다. 동일한 참조 부호 또는 유사한 참조 부호들은 특정 도면에서 언급 또는 설명되지 않았더라도, 그 부호들은 다른 도면을 토대로 설명될 수 있다. 또한, 특정 도면에 참조 부호가 표시되지 않은 부분이 있더라도, 그 부분은 다른 도면들을 토대로 설명될 수 있다. 또한, 본 출원의 도면들에 포함된 세부 구성요소들의 개수, 형상, 크기 및 크기의 상대적인 차이 등은 이해의 편의를 위해 설정된 것으로서, 실시예들을 제한하지 않으며 다양한 형태로 구현될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 설치상태도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 정면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 측면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치(1)는 구동유닛(100), 제동유닛(200), 너클부(300), 서스펜션유닛(400), 조향구동부(500), 조향각조절부(600), 크랭크부(700)를 포함한다.

구동유닛(100)은 차량의 휠(2)의 내측에 설치되고, 휠(2)에 구동력을 제공하여 휠(2)을 회전시킨다. 휠(2)은 차량의 길이 방향으로 상호 이격되는 한 쌍의 전방 휠(2a)과 한 쌍의 후방 휠(2b)을 포함하여 구성될 수 있다. 구동유닛(100)은 복수개로 구비될 수 있다. 복수개의 구동유닛(100)은 한 쌍의 전방 휠(2a) 및 한 쌍의 후방 휠(2b) 각각에 설치되어 한 쌍의 전방 휠(2a) 및 한 쌍의 후방 휠(2b)에 개별적으로 구동력을 제공한다. 이하에서 서술되는 휠(2)은 한 쌍의 전방 휠(2a) 및 한 쌍의 후방 휠(2b) 중 어느 하나인 것으로 예시될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 구동유닛(100)은 휠(2)의 내측에 고정되고, 차량의 배터리로부터 전원을 인가받아 자계를 형성하는 스테이터와, 휠(2)의 내측에 회전 가능하게 설치되고, 스테이터와의 전자기적 상호작용에 의해 휠(2)을 회전시키는 로터를 포함하여 구성될 수 있다. 스테이터와 로터는 중심축이 휠(2)의 중심축과 동일선상에 위치하고, 휠(2)의 내측에서 동심원상으로 상호 적층되도록 배치될 수 있다.

제동유닛(200)은 휠(2)의 내측에 설치되고, 휠(2)의 회전에 간섭되어 제동력을 인가하거나 해제한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 제동유닛(200)은 브레이크 디스크(210), 브레이크 캘리퍼(220)를 포함한다.

브레이크 디스크(210)는 휠(2) 또는 구동유닛(100)과 연결되고, 휠(2)의 회전에 연동되어 회전된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 디스크(210)는 원판 형상을 갖도록 형성되어 휠(2)의 내측에 설치된다. 브레이크 디스크(210)는 중심축이 휠(2)의 중심축과 동일선상에 위치하도록 배치된다. 브레이크 디스크(210)는 볼팅 등에 의해 휠(2) 또는 구동유닛(100)의 로터와 일체로 연결될 수 있다. 이에 따라 브레이크 디스크(210)는 휠(2)의 회전 시 휠(2)과 함께 중심축을 축으로 회전될 수 있다. 브레이크 디스크(210)의 직경은 휠(2)의 직경, 구동유닛(100)의 크기 등에 따라 다양하게 설계 변경이 가능하다.

브레이크 캘리퍼(220)는 차량의 제동 시 브레이크 디스크(210)를 가압하여 제동력을 인가한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 캘리퍼(220)는 브레이크 디스크(210)와 마주보게 배치되는 브레이크 패드, 너클부(300)에 결합되고, 브레이크 패드를 이동 가능하게 지지하는 캘리퍼 하우징 및 캘리퍼 하우징에 진퇴 이동 가능하게 설치되고, 이동 방향에 따라 브레이크 패드를 브레이크 디스크(210)로 향해 가압하거나 가압 해제하는 피스톤을 포함하여 구성될 수 있다.

너클부(300)는 구동유닛(100)과 결합되고, 서스펜션유닛(400) 및 조향각조절부(600)의 휠(2)에 대한 기계적인 연결을 제공하는 구성으로서 기능한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 너클부(300)는 제1너클부(310), 제2너클부(320)를 포함한다.

제1너클부(310)는 구동유닛(100)과 결합되고, 후술하는 조향각조절부(600)의 휠(2)에 대한 기계적인 연결을 제공하여 조향의 중심축인 킹핀축을 형성하는 구성으로서 기능한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제1너클부(310)는 볼팅 등에 의해 구동유닛(100)의 스테이터에 결합되어 지지될 수 있다. 제1너클부(310)는 휠베어링 등을 매개로 구동유닛(100)의 로터를 회전 가능하게 지지할 수 있다. 제1너클부(310)는 충분한 강성을 확보하기 위해 금속 계열의 소재를 주물 등으로 성형하여 제작될 수 있다. 제1너클부(310)의 구체적인 형상은 도 2, 도 6에 도시된 형상에 한정되는 것은 아니고, 구동유닛(100)과 결합되어 휠(2)의 내측면과 마주보게 배치될 수 있는 형상의 기술사상 안에서 다양한 설계 변경이 가능하다.

제2너클부(320)는 제1너클부(310)와 연결되고, 후술하는 서스펜션유닛(400)의 휠(2)에 대한 기계적인 연결을 제공하여 휠(2)의 범프 및 리바운드 시 상하 운동을 하는 서스펜션 축을 형성하는 구성으로서 기능한다. 제2너클부(320)는 제1너클부(310)와 차량의 폭 방향으로 마주보게 배치된다. 제2너클부(320)는 상하 양단부가 볼조인트를 매개로 제1너클부(310)와 연결된다. 이에 따라 제1너클부(310)와 제2너클부(320)는 제2너클부(320)에 형성된 서스펜션 축과, 제1너클부(310)에 형성된 킹핀축을 차량의 폭 방향으로 상호 분리시킴으로써, 킹핀축을 휠(2)과 근접한 위치에 배치시켜 킹핀 오프셋 값을 감소시킬 수 있고, 차량의 주행 및 제동 안정성을 향상시킬 수 있다.

서스펜션유닛(400)은 너클부(300), 보다 구체적으로 제2너클부(320)와 연결되고, 차체에 대해 너클부(300)를 지지한다. 서스펜션유닛(400)은 차량의 주행 시 휠(2)을 통해 노면으로부터 전달되는 충격을 흡수할 수 있도록 구비된다. 여기서 차체는 차량의 하방에 설치되는 서브프레임(미도시) 등과 같은 샤시프레임으로 예시될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 서스펜션유닛(400)은 서스펜션암(410), 쇽업소버(420)를 포함한다.

서스펜션암(410)은 제2너클부(320)와 차체 사이에 구비되어 제2너클부(320)를 지지한다. 보다 구체적으로, 서스펜션암(410)은 제2너클부(320)를 매개로 휠(2)을 차체와 연결시킴과 동시에 자체적인 강성에 의해 차량의 주행 중 휠(2)로부터 가해지는 하중을 흡수하며, 휠(2)의 움직임을 조절하는 역할을 수행한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 서스펜션암(410)은 제1암(411), 제2암(412)을 포함할 수 있다.

제1암(411)과 제2암(412)은 일단이 제2너클부(320)에 회전 가능하게 연결되고, 타단이 차체에 회전 가능하게 연결된다. 이 경우, 제1암(411)과 제2암(412)은 부시, 볼조인트, 핀 등을 매개로 양단이 각각 제2너클부(320)와 차체에 회전 가능하게 지지될 수 있다. 제1암(411)과 제2암(412)은 상하 방향으로 이격되어 마주보게 배치된다. 즉, 제1암(411)과 제2암(412)은 일단이 각각 제2너클부(320)의 상단부와 하단부에 연결된다. 제1암(411)과 제2암(412)은 더블위시본 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 이에 따라 제1암(411)과 제2암(412)은 휠(2)의 네거티브 캠버 설정이 가능해져 차량의 코너링 성능을 향상시킬 수 있고, 차고를 낮추는 저상화 설정이 가능해질 수 있다.

쇽업소버(420)는 길이 방향을 따라 신축 가능하게 구비되어 노면으로부터 휠(2)을 통해 차체로 전달되는 충격 또는 진동을 흡수한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 쇽업소버(420)는 실린더(421), 로드(422), 탄성체(423)를 포함한다.

실린더(421)는 상하 방향으로 연장되며 내부에 유체가 충진된다. 실린더(421)는 하단부가 제1암(411)을 관통하여 제2암(412)의 상측면에 회전 가능하게 연결될 수 있다.

로드(422)는 실린더(421)의 길이 방향을 따라 연장된다. 로드(422)는 하측이 실린더(421)의 상단부로 삽입되어 실린더(421)의 길이 방향을 따라 슬라이드 이동 가능하게 설치된다. 로드(422)는 상측이 휠하우징(미도시) 등에 결합된다. 로드(422)는 휠(2)의 범프 또는 리바운드 운동 시 실린더(421)의 길이 방향을 따라 슬라이드 이동된다.

탄성체(423)는 길이 방향이 차체(B)의 폭 방향과 나란한 방향으로 연장되는 판스프링의 평태를 갖도록 형성될 수 있다. 탄성체(423)는 하측면이 제2암(412)의 상측면에 안착되어 지지되고, 일단부가 차체(B)와 용접 또는 볼팅 등에 의해 고정될 수 있다. 탄성체(423)는 휠(2)의 범프 또는 리바운드 운동에 의한 제2암(412)의 회전 시 상하 방향으로 탄성 변형되면서 노면으로부터 인가되는 충격을 상쇄시킬 수 있다.

조향구동부(500)는 차체(B)에 결합되고, 길이 방향으로 신축되며 조향력을 생성한다. 조향구동부(500)는 길이 방향 즉, 신축 동작되는 방향이 차체(B)의 길이 방향과 나란하게 배치될 수 있다. 여기서 차체(B)의 길이 방향 및 폭 방향은 각각 차량의 길이 방향 및 폭 방향과 나란한 방향인 것으로 예시될 수 있다. 이에 따라 조향구동부(500)는 길이 방향이 차체(B)의 폭 방향과 나란하게 배치되는 경우에 비해 차량의 실내 공간 확보가 용이하고, 라이프모듈의 설계 자유도를 증가시킬 수 있다.

도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 조향구동부, 조향각조절부 및 크랭크부의 구성을 개략적으로 나타내는 확대도이다.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 조향구동부(500)는 동력발생모듈(510), 푸시로드(520), 제1조인트부(530)를 포함한다.

동력발생모듈(510)은 차체(B)에 결합되고, 전원을 인가받아 구동력을 발생시킨다. 본 발명의 일 실시예에 따른 동력발생모듈(510)은 외부로부터 인가되는 전원으로부터 회전력을 발생시키는 다양한 종류의 전동 모터로 예시될 수 있다. 동력발생모듈(510)는 중공 형태의 회전축을 갖도록 형성될 수 있다. 동력발생모듈(510)은 차량의 배터리와 연결되어 배터리로부터 전원을 공급받을 수 있다. 동력발생모듈(510)은 차량의 ECU 등과 연결되고, ECU의 제어 신호에 의해 회전력의 발생 여부, 회전력의 방향 등이 제어될 수 있다.

동력발생모듈(510)은 전방 휠(2a)과 후방 휠(2b)의 사이에 배치될 수 있다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 동력발생모듈(510)은 차체(B)의 길이 방향에 대해, 전방 휠(2a)과 후방 휠(b)의 중심축의 사이에 형성되는 구간 내에 배치될 수 있다. 이에 따라 동력발생모듈(510)은 차량의 전방 또는 후방 충돌 시 파손의 위험성이 감소될 수 있다.

푸시로드(520)는 동력발생모듈(510)과 연결되고, 동력발생모듈(510)로부터 발생되는 구동력에 연동되어 차체(B)의 길이 방향을 따라 진퇴 이동된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 푸시로드(520)는 대략 막대 형상을 갖도록 형성되어 일측이 동력발생모듈(510)의 내부로 삽입된다. 푸시로드(520)는 길이 방향이 차체(B)의 길이 방향과 나란하게 배치된다. 푸시로드(520)는 일측이 동력발생모듈(510)의 회전축과 연결된다. 이 경우, 푸시로드(520)의 일측은 스크류 결합, 볼나사 결합, 랙 앤 피니언 결합 등에 의해 동력발생모듈(510)의 회전축과 연결될 수 있다. 이에 따라 푸시로드(520)는 동력발생모듈(510)의 회전축의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하며 차체(B)의 길이 방향을 따라 직선 왕복 이동될 수 있다.

제1조인트부(530)는 푸시로드(520)로부터 연장되고, 크랭크부(700)의 일측에 회전 가능하게 연결된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제1조인트부(530)는 동력발생모듈(510)의 반대측에 위치한 푸시로드(520)의 타측 단부로부터 연장된다. 제1조인트부(530)는 용접 등에 의해 푸시로드(520)와 일체로 연결될 수 있고, 볼팅 등에 의해 푸시로드(520)에 착탈 가능하게 결합되는 것도 가능하다. 제1조인트부(530)의 단부는 후술하는 크랭크부(700)에 구비되는 제1연장부(720)의 단부에 연결된다. 제1조인트부(530)는 푸시로드(520)의 진퇴 이동 시 푸시로드(520)와 함께 왕복 이동되며 크랭크부(700)에 시계 방향 또는 반시계 방향으로의 회전력을 부가한다.

제1조인트부(530)의 단부는 후술하는 크랭크부(700)에 구비되는 제1연장부(720)의 단부에 다축 회전 가능하게 연결될 수 있다. 이 경우, 제1조인트부(530)는 볼조인트, 부시조인트 등 제1연장부(720)에 다축 회전 가능하게 연결될 수 있는 다양한 종류의 연결수단을 포함하여 구성될 수 있다. 이에 따라 제1조인트부(530)는 푸시로드(520)의 직선 운동이 크랭크부(700)의 회전 운동으로 원활하게 변환되도록 유도할 수 있다.

조향각조절부(600)는 너클부(300), 보다 구체적으로 제1너클부(310)와 연결되고, 조향구동부(500)로부터 생성되는 조향력에 연동되어 휠(2)의 조향각을 조절한다. 보다 구체적으로, 조향각조절부(600)는 조향구동부(500)로부터 생성되는 조향력을 후술하는 크랭크부(700)를 통해 전달받아 휠(2)의 조향각을 조절한다. 조향각조절부(600)는 길이 방향이 조향구동부(500)의 길이 방향과 다른 방향으로 배치된다. 일 예로, 도 1을 기준으로, 휠(2)이 중립 위치에 위치한 경우, 조향각조절부(600)는 길이 방향이 차량의 폭 방향과 나란하게 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 조향각조절부(600)는 타이로드(610), 제2조인트부(620), 제3조인트부(630)를 포함한다.

타이로드(610)는 조향각조절부(600)의 개략적인 외관을 형성하고, 후술하는 제2조인트부(620), 제3조인트부(630)를 전체적으로 지지한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 타이로드(610)는 양측이 각각 크랭크부(700)의 타측 및 제1너클부(310)와 마주보게 배치되는 막대의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 타이로드(610)는 길이 방향이 차량의 폭 방향과 나란하게 배치된다. 타이로드(610)는 후술하는 제2조인트부(620)를 매개로 연결된 크랭크부(700)로부터 전달되는 인장 또는 압축 하중에 의해 이동되며 조향구동부(500)로부터 생성되는 조향력을 휠(2)에 전달한다.

제2조인트부(620)는 타이로드(610)의 일측에 구비되고, 크랭크부(700)의 타측에 회전 가능하게 연결된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제2조인트부(620)는 크랭크부(700)와 마주보는 타이로드(610)의 일단부에 배치된다. 제2조인트부(620)는 용접 등에 의해 타이로드(610)와 일체로 결합될 수 있고, 볼팅 등에 의해 타이로드(610)에 착탈 가능하게 결합되는 것도 가능하다. 제2조인트부(620)는 크랭크부(700)의 타측, 보다 구체적으로 제2연장부(730)에 연결된다. 제2조인트부(620)는 조향구동부(500)에 의한 크랭크부(700)의 회전 시, 제2연장부(730)와 함께 이동되며 타이로드(610)에 인장 또는 압축 하중을 부가한다.

제2조인트부(620)는 제2연장부(730)에 다축 회전 가능하게 연결될 수 있다. 이 경우, 제2조인트부(620)는 볼조인트, 부시조인트 등 제2연장부(730)에 다축 회전 가능하게 연결될 수 있는 다양한 종류의 연결수단을 포함하여 구성될 수 있다. 이에 따라 제2조인트부(620)는 크랭크부(700)의 회전을 통해 인장 또는 압축 하중의 형태로 전달되는 조향력이 타이로드(610)의 길이 방향으로 작용하도록 유도함과 동시에 휠(2)의 범프 및 리바운드 동작 시 크랭크부(700)에 대한 타이로드(610)의 설치 각도가 상하로 가변되며 타이로드(610)로 하여금 서스펜션 거동을 수행하도록 유도할 수 있다.

제3조인트부(630)는 타이로드(610)의 타측에 구비되고, 너클부(300)에 회전 가능하게 연결된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제3조인트부(630)는 제1너클부(310)와 마주보는 타이로드(610)의 타단부에 배치된다. 제3조인트부(630)는 용접 등에 의해 타이로드(610)와 일체로 결합될 수 있고, 볼팅 등에 의해 타이로드(610)에 착탈 가능하게 결합되는 것도 가능하다. 제3조인트부(630)는 제1너클부(310)에 회전 가능하게 연결된다. 제3조인트부(630)는 크랭크부(700)에 의한 타이로드(610)의 왕복 이동 시, 타이로드(610)와 함께 이동되며 제1너클부(310)에 인장 또는 압축 하중을 부가한다.

제3조인트부(630)는 휠(2)의 중심축으로부터 휠(2)의 반경 방향으로 소정 간격 이격된 위치에서 제1너클부(310)와 연결된다. 이에 따라 제3조인트부(630)는 타이로드(610)의 직선 왕복 이동 시 휠(2)에 조향각 생성을 위한 회전 모멘트가 작용하도록 유도할 수 있다.

제3조인트부(630)는 제1너클부(310)에 다축 회전 가능하게 연결될 수 있다. 이 경우, 제3조인트부(630)는 볼조인트, 부시조인트 등 제1너클부(310) 다축 회전 가능하게 연결될 수 있는 다양한 종류의 연결수단을 포함하여 구성될 수 있다. 이에 따라 제3조인트부(630)는 휠(2)을 타이로드(610)에 대해 차량의 높이 방향을 축으로 상대 회전 가능하게 지지하여 휠(2)의 원활한 선회 동작을 유도함과 동시에 휠(2)의 범프 및 리바운드 동작 시 휠(2)에 대한 타이로드(610)의 설치 각도가 상하로 가변되며 타이로드(610)로 하여금 서스펜션 거동을 수행하도록 유도할 수 있다.

크랭크부(700)는 조향구동부(500)와 조향각조절부(600) 사이에 구비되고, 조향구동부(500)로부터 생성되는 조향력의 전달 방향을 조향각조절부(600)의 길이 방향으로 전환한다. 보다 구체적으로, 크랭크부(700)는 조향구동부(500)의 길이 방향을 따라 전달되는 조향력의 전달 방향을 조향각조절부(600)의 길이 방향으로 전환하는 구성으로서 기능한다. 이에 따라 크랭크부(700)는 길이 방향이 서로 다른 방향으로 배치된 조향구동부(500)와 조향각조절부(600)를 통해 조향력이 원활하게 전달되도록 유도할 수 있다.

크랭크부(700)는 조향구동부(500)와 차체(B)의 높이 방향을 따라 상호 이격되게 배치될 수 있다. 즉, 도 4, 도 5에 도시된 바와 같이 조향구동부(500)와 크랭크부(700)는 차체(B)의 높이 방향을 따라 상하로 적층되게 배치될 수 있다. 이에 따라 조향구동부(500)와 크랭크부(700)는 서로의 동작이 간섭되지 않음과 동시에 공간활용성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 크랭크부(700)는 크랭크바디(710), 제1연장부(720), 제2연장부(730)를 포함한다.

크랭크바디(710)는 크랭크부(700)의 중앙부 외관을 형성하고, 차량의 높이 방향을 축으로 회전 가능하게 지지된다. 크랭크바디(710)는 조향구동부(500)의 하측에서 조향구동부(500)와 소정 간격 이격되게 배치된다. 크랭크바디(710)에는 크랭크바디(710)를 차체(B)의 높이 방향 즉, 상하 방향으로 수직하게 관통하는 지지홀(711)이 형성될 수 있다. 크랭크바디(710)는 차체로부터 연장되는 별도의 지지축(미도시)이 지지홀(711)로 삽입됨에 따라 지지홀(711)을 중심으로 차체(B)에 대해 회전 가능하게 지지될 수 있다.

제1연장부(720)와 제2연장부(730)는 크랭크바디(710)로부터 양측으로 연장되어 크랭크부(700)의 양단부 외관을 형성한다. 제1연장부(720)와 제2연장부(730)는 각각 조향구동부(500)의 제1조인트부(530) 및 조향각조절부(600)의 제2조인트부(620)와 연결된다. 제1연장부(720)와 제2연장부(730)는 크랭크바디(710)로부터 서로 다른 방향으로 연장되어 소정 각도를 이루도록 배치될 수 있다. 일 예로, 제1연장부(720)와 제2연장부(730)는 90도 각도로 배치됨에 따라 크랭크부(700)는 대략 "ㄱ" 자 형태의 단면 형상을 갖도록 형성될 수 있다.

제1연장부(720)는 조향구동부(500) 즉, 푸시로드(520)의 신축 동작 시 제1조인트부(530)를 통해 조향력을 전달받아 지지홀(711)을 축으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전된다. 제2연장부(730)는 제1연장부(720)와 동일한 각속도로 회전되고, 회전 방향에 따라 제2조인트부(620)를 통해 조향각조절부(600) 즉, 타이로드(610)에 압축 또는 인장 하중을 가한다.

제1연장부(720)와 제2연장부(730)는 크랭크바디(710)로부터 서로 다른 길이로 연장될 수 있다. 일 예로, 제1연장부(720)의 길이는 제2연장부(730)의 길이보다 짧을 수 있다. 이 경우, 제1연장부(720)와 제2연장부(730)의 길이는 대략 1:2.5의 비율로 형성될 수 있다. 이에 따라 제2연장부(730)는 제1연장부(720)보다 더 큰 회전 반경을 가져 푸시로드(520)의 이동량 대비 타이로드(610)의 이동량을 증가시킬 수 있어 조향구동부(500)의 설치 공간을 보다 축소시킬 수 있다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치(1)의 동작을 상세하게 설명하도록 한다.

도 8, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치가 휠의 조향각을 조절하는 동작을 개략적으로 나타내는 작동도이다.

도 8을 참조하면, 차량의 우측 조향 시, 동력발생모듈(510)은 일방향으로의 회전력을 발생시켜 푸시로드(520)를 후퇴 이동(도 8 기준)시킨다.

푸시로드(520)가 후퇴 이동됨에 따라 푸시로드(520)의 타측에 연결된 제1조인트부(530) 또한 후퇴 이동되며 제1연장부(720)를 시계 방향(도 8 기준)으로 회전시킨다. 이 경우, 푸시로드(520)의 직선 운동은 제1조인트부(530)의 회전 동작에 의해 제1연장부(720)의 회전 운동으로 원활하게 변환될 수 있다.

제2연장부(730)는 제1연장부(720)와 동일한 각속도로 시계 방향으로 회전되며 타이로드(610)에 길이 방향으로 압축 하중을 인가한다.

타이로드(610)는 이러한 압축 하중에 의해 차량의 폭 방향 외측을 향해 직선 이동된다. 제2연장부(730)의 회전 운동은 제2조인트부(620)의 회전 동작에 의해 타이로드(610)의 직선 운동으로 원활하게 변환될 수 있다.

타이로드(610)가 차량의 폭 방향 외측을 향해 직선 이동됨에 따라, 제3조인트부(630)는 최종적으로 제1너클부(310)를 가압하여 휠(2)을 우측으로 회전시킨다. 타이로드(610)의 직선 운동은 제3조인트부(630)의 회전 동작에 의해 휠(2)의 회전 운동으로 원활하게 변환될 수 있다.

이 경우, 타이로드(610)는 휠(2)의 조향각 변화에 따른 제2조인트부(620)와 제2조인트부(620)의 위치 변화에 의해 설치 각도가 변경되며 직선 이동될 수 있다.

도 9를 참조하면, 차량의 좌측 조향 시, 동력발생모듈(510)은 타방향으로의 회전력을 발생시켜 푸시로드(520)를 전진 이동(도 9 기준)시킨다.

푸시로드(520)가 전진 이동됨에 따라 푸시로드(520)의 타측에 연결된 제1조인트부(530) 또한 전진 이동되며 제1연장부(720)를 반시계 방향(도 9 기준)으로 회전시킨다.

제2연장부(730)는 제1연장부(720)와 동일한 각속도로 반시계 방향으로 회전되며 타이로드(610)에 길이 방향으로 인장 하중을 인가한다.

타이로드(610)는 이러한 인장 하중에 의해 차량의 폭 방향 내측을 향해 직선 이동된다.

타이로드(610)가 차량의 폭 방향 내측을 향해 직선 이동됨에 따라, 제3조인트부(630)는 최종적으로 제1너클부(310)를 당겨 휠(2)을 좌측으로 회전시킨다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.

1 : 차량용 코너 모듈 장치 2 : 휠
100 : 구동유닛 200 : 제동유닛
210 : 브레이크 디스크 220 : 브레이크 캘리퍼
300 : 너클부 310 : 제1너클부
320 : 제2너클부 400 : 서스펜션유닛
410 : 서스펜션암 411 : 제1암
412 : 제2암 420 : 쇽업소버
421 : 실린더 422 : 로드
423 : 탄성체 500 : 조향구동부
510 : 동력발생모듈 520 : 푸시로드
530 : 제1조인트부 600 : 조향각조절부
610 : 타이로드 620 : 제2조인트부
630 : 제3조인트부 700 : 크랭크부
710 : 크랭크바디 711 : 지지홀
720 : 제1연장부 730 : 제2연장부
B : 차체

Claims (10)

1. 휠에 구동력을 제공하는 구동유닛;
   상기 구동유닛과 연결되는 너클부;
   차체에 결합되고, 길이 방향으로 신축되며 조향력을 생성하는 조향구동부;
   상기 너클부와 연결되고, 길이 방향이 상기 조향구동부의 길이 방향과 다른 방향으로 배치되며, 상기 조향구동부로부터 생성되는 상기 조향력에 연동되어 상기 휠의 조향각을 조절하는 조향각조절부; 및
   상기 조향구동부와 상기 차체의 높이 방향을 따라 상호 이격되게 배치되고, 상기 조향구동부로부터 생성되는 상기 조향력의 전달 방향을 상기 조향각조절부의 길이 방향으로 전환하는 크랭크부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 조향구동부는,
   상기 차체에 결합되고, 구동력을 발생시키는 동력발생모듈;
   상기 동력발생모듈의 구동력에 연동되어 진퇴 이동되는 푸시로드; 및
   상기 푸시로드로부터 연장되고, 상기 크랭크부의 일측에 회전 가능하게 연결되는 제1조인트부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 휠은 상기 차체의 길이 방향으로 상호 이격되게 배치되는 전방 휠 및 후방 휠을 포함하고, 상기 동력발생모듈은 상기 전방 휠과 상기 후방 휠의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.
   
4. 제 2항에 있어서,
   상기 푸시로드는 길이 방향이 상기 차량의 길이 방향과 나란하게 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 조향각조절부는,
   양측이 각각 상기 크랭크부 및 상기 너클부와 마주보게 배치되는 타이로드;
   상기 타이로드의 일측에 구비되고, 상기 크랭크부의 타측에 회전 가능하게 연결되는 제2조인트부; 및
   상기 타이로드의 타측에 구비되고, 상기 너클부에 회전 가능하게 연결되는 제3조인트부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 제2조인트부는 상기 크랭크부의 타측에 다축 회전 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 크랭크부는,
   상기 차체의 높이 방향을 축으로 회전 가능하게 지지되는 크랭크바디;
   상기 크랭크바디로부터 연장되고, 상기 조향구동부와 연결되는 제1연장부; 및
   상기 크랭크바디로부터 연장되고, 상기 조향각조절부와 연결되는 제2연장부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.
   
8. 제 7항에 있어서,
   상기 제1연장부와 상기 제2연장부는 상기 크랭크바디로부터 서로 다른 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.
   
9. 제 7항에 있어서,
   상기 제1연장부의 길이는 상기 제2연장부의 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.
   
10. 제 7항에 있어서,
    상기 제2연장부는 상기 조향구동부의 신축 동작시 상기 제1연장부와 동일한 각속도로 회전되고, 회전 방향에 따라 상기 조향각조절부에 압축 또는 인장 하중을 가하는 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.

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