KR20240062711A

KR20240062711A - 차량용 코너 모듈 장치

Info

Publication number: KR20240062711A
Application number: KR1020220144536A
Authority: KR
Inventors: 전재웅; 주진욱
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2022-11-02
Filing date: 2022-11-02
Publication date: 2024-05-10
Also published as: CN220315101U

Abstract

본 발명은 차량용 코너 모듈 장치에 관한 것으로, 휠에 구동력을 제공하는 구동유닛과 연결되는 너클유닛과, 너클유닛과 이격되게 배치되고, 조향력을 생성하는 조향구동유닛과, 너클유닛 및 조향구동유닛과 연결되고, 조향구동유닛으로부터 생성되는 조향력에 연동되어 휠의 조향각을 조절하는 조향각조절유닛 및 조향구동유닛과 조향각조절유닛의 사이에 구비되고, 조향구동유닛으로부터 생성되는 조향력을 증폭시켜 조향각조절유닛으로 전달하는 동력전달유닛을 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 구동유닛과 연결되는 너클유닛; 상기 너클유닛과 이격되게 배치되고, 조향력을 생성하는 조향구동유닛; 상기 너클유닛 및 상기 조향구동유닛과 연결되고, 상기 조향구동유닛으로부터 생성되는 조향력에 연동되어 상기 휠의 조향각을 조절하는 조향각조절유닛; 및 상기 조향구동유닛과 상기 조향각조절유닛의 사이에 구비되고, 상기 조향구동유닛으로부터 생성되는 조향력을 증폭시켜 상기 조향각조절유닛으로 전달하는 동력전달유닛;을 포함한다.

또한, 상기 조향구동유닛은 차체에 결합되고, 외부로부터 전원을 인가받아 회전력을 발생시키는 조향모터;를 포함한다.

또한, 상기 동력전달유닛은, 상기 조향구동유닛과 연결되고, 상기 조향구동유닛으로부터 조향력을 전달받아 회전되는 조향입력축; 상기 조향각조절유닛과 연결되고, 상기 조향입력축의 회전에 연동되어 상기 조향각조절유닛을 회전시키는 조향출력축; 및 상기 조향입력축의 회전력이 상기 조향출력축으로 전달되는 것을 허용하고, 상기 조향출력축의 회전력이 상기 조향입력축으로 전달되는 것을 차단하도록 상기 조향입력축과 상기 조향출력축의 사이에 구비되는 전달기어유닛;을 포함한다.

또한, 상기 조향입력축과 상기 조향출력축은 서로 평행하게 배치된다.

또한, 상기 전달기어유닛은, 상기 조향입력축과 연결되고, 상기 조향입력축의 회전에 연동되어 회전되는 제1전달기어; 및 상기 제1전달기어와 맞물려 결합되고, 상기 제1전달기어의 회전에 연동되어 상기 조향출력축을 회전시키는 제2전달기어;를 포함한다.

또한, 상기 제1전달기어는 웜기어를 포함하고, 상기 제2전달기어는 웜휠을 포함한다.

또한, 상기 조향각조절유닛은, 상기 동력전달유닛과 연결되고, 상기 동력전달유닛으로부터 조향력을 전달받아 회전되는 제1조향각조절부재; 및 상기 제1조향각조절부재 및 상기 너클유닛과 연결되고, 상기 제1조향각조절부재의 회전 운동을 직선 왕복 이동으로 변환하여 상기 휠의 조향각을 조절하는 제2조향각조절부재;를 포함한다.

또한, 상기 제1조향각조절부재와 상기 제2조향각조절부재는 서로 경사지게 배치된다.

또한, 상기 제1조향각조절부재는, 양측이 각각 상기 동력전달유닛과 상기 제2조향각조절부재와 마주보게 배치되는 링크바디; 상기 링크바디의 일측에 배치되고, 상기 동력전달유닛과 연결되는 제1연결부; 및 상기 링크바디의 타측에 배치되고, 상기 제2조향각조절부재와 연결되는 제2연결부;를 포함한다.

또한, 상기 링크바디는 상기 제1연결부를 축으로 회전되고, 회전 방향에 따라 상기 제2조향각조절부재에 압축 하중 또는 인장 하중을 인가한다.

또한, 상기 제2조향각조절부재는, 양측이 각각 상기 너클유닛 및 상기 제1조향각조절부재와 마주보게 배치되는 타이로드; 상기 타이로드의 일측에 배치되고, 상기 제1조향각조절부재에 대해 상기 타이로드를 회전 가능하게 지지하는 제1조인트; 및 상기 타이로드의 타측에 배치되고, 상기 너클유닛에 대해 상기 타이로드를 회전 가능하게 지지하는 제2조인트;를 포함한다.

또한, 상기 제1조인트와 상기 제2조인트는 각각 상기 제1조향각조절부재와 상기 너클유닛에 대해 상기 타이로드의 양측을 다축 회전 가능하게 지지한다.

본 발명에 따른 차량용 코너 모듈 장치는 조향구동유닛이 차체에 결합되어 지지됨에 따라 서스펜션유닛에 작용하는 현가하질량(Unsprung mass)의 크기를 감소시킬 수 있어 차량의 접지 성능을 보다 향상시킬 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 제1조향각조절부재와 제2조향각조절부재가 서로 경사지게 배치됨에 따라 차량의 실내 공간 확보가 용이하고, 라이프모듈의 설계 자유도를 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 차량용 코너 모듈 장치는 전달기어유닛이 휠의 조향 시 노면으로부터 휠을 통해 역입력되는 반력에 의해 조향각조절유닛이 역회전되는 것을 방지하여 차량의 주행 및 조종 안정성을 향상시킬 수 있다.

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

이하에서 서술되는 차량 또는 차체(B)의 길이 방향, 폭 방향, 높이 방향은 각각 도 1을 기준으로 X축, Y축 및 Z축 방향과 나란한 방향인 것으로 예를 들어 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치(1)는 구동유닛(100), 제동유닛(200), 너클유닛(300), 서스펜션유닛(400), 조향구동유닛(500), 조향각조절유닛(600), 동력전달유닛(700)을 포함할 수 있다.

구동유닛(100)은 차량의 휠(2)의 내측에 설치되고, 휠(2)에 구동력을 제공하여 휠(2)을 회전시킨다.

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 구성되는 다양한 종류의 인휠모터로 예시될 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 포함할 수 있다.

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, 너클유닛(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.

너클유닛(300)은 구동유닛(100)과 결합되고, 휠(2)에 대한 서스펜션유닛(400) 및 조향각조절유닛(600)의 기계적인 연결을 제공하는 구성으로서 기능한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 너클유닛(300)은 제1너클(310), 제2너클(320)을 포함할 수 있다.

제1너클(310)은 구동유닛(100)과 결합되고, 휠(2)에 대한 조향각조절유닛(600)의 기계적인 연결을 제공하여 조향의 중심축인 킹핀축을 형성하는 구성으로서 기능한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제1너클(310)은 볼팅 등에 의해 구동유닛(100)의 스테이터에 결합되어 지지될 수 있다. 제1너클(310)은 휠베어링 등을 매개로 구동유닛(100)의 로터를 회전 가능하게 지지할 수 있다. 제1너클(310)은 충분한 강성을 확보하기 위해 금속 계열의 소재를 주물 등으로 성형하여 제작될 수 있다. 제1너클(310)의 구체적인 형상은 도 2, 도 5에 도시된 형상에 한정되는 것은 아니고, 구동유닛(100)과 결합되어 휠(2)의 내측면과 마주보게 배치될 수 있는 형상의 기술사상 안에서 다양한 설계 변경이 가능하다.

제2너클(320)과 제1너클(310)과 연결되고, 휠(2)에 대한 서스펜션유닛(400)의 기계적인 연결을 제공하여 휠(2)의 범프 및 리바운드 시 상하 운동을 하는 서스펜션 축을 형성하는 구성으로서 기능한다. 제2너클(320)과 제1너클(310)과 차량의 폭 방향으로 서로 마주보게 배치된다. 제2너클(320)과 상하 양단부가 볼조인트를 매개로 제1너클(310)과 연결된다. 이에 따라 제1너클(310)과 제2너클(320)과 제2너클(320)에 형성된 서스펜션 축과, 제1너클(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 너클유닛(300), 보다 구체적으로 제2너클(320)과 연결되고, 차체에 대해 너클유닛(300)을 지지한다. 서스펜션유닛(400)은 차량의 주행 시 휠(2)을 통해 노면으로부터 전달되는 충격을 흡수할 수 있도록 구비된다. 여기서 차체(B)는 차량의 하방에 설치되어 차량의 강성을 보강하기 위한 프레임바디 등으로 예시될 수 있다.

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

서스펜션암(410)은 제2너클(320)과 차체(B) 사이에 구비되어 제2너클(320)을 지지한다. 보다 구체적으로, 서스펜션암(410)은 제2너클(320)을 매개로 휠(2)을 차체(B)와 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 제2너클(320)에 회전 가능하게 연결되고, 타단이 차체(B)에 회전 가능하게 연결된다. 이 경우, 제1암(411)과 제2암(412)은 부시, 볼조인트, 핀 등을 매개로 양단이 각각 제2너클(320)과 차체(B)에 회전 가능하게 지지될 수 있다. 제1암(411)과 제2암(412)은 상하 방향으로 이격되어 마주보게 배치될 수 있다. 즉, 제1암(411)과 제2암(412)은 일단이 각각 제2너클(320)의 상단부와 하단부에 연결될 수 있다. 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 포함할 수 있다.

실린더(421)는 차체(B)의 높이 방향을 따라 연장되며 내부에 댐핑 유체가 충진된다. 실린더(421)는 상단부가 제1암(411)을 관통하고, 하단부가 제2암(412)의 상측면에 회전 가능하게 연결될 수 있다.

로드(422)는 실린더(421)의 길이 방향 즉, 차체(B)의 높이 방향을 따라 연장되고, 실린더(421)의 길이 방향을 따라 슬라이드 이동 가능하게 설치된다. 로드(422)는 하단부가 실린더(421)의 상단부로 삽입되고, 상단부가 휠하우징(미도시) 등에 결합될 수 있다. 로드(422)는 휠(2)의 범프 또는 리바운드 운동에 따른 제2암(412)의 회전에 연동되어 실린더(421)의 길이 방향을 따라 슬라이드 이동될 수 있다.

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 지지될 수 있다. 탄성체(423)는 일단부가 차체(B)에 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.

조향구동유닛(500)은 너클유닛(300)과 이격되게 배치되고, 휠(2)의 조향을 위한 조향력을 생성한다. 조향구동유닛(500)은 차체(B)에 결합되어 지지될 수 있다. 이에 따라 조향구동유닛(500)은 서스펜션유닛(400)에 작용하는 현가하질량(Unsprung mass)의 크기를 감소시킬 수 있어 차량의 접지 성능을 보다 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 조향구동유닛(500)은 조향모터(510), 제어모듈(520)을 포함할 수 있다.

조향모터(510)는 차체(B)에 결합되고, 차량의 배터리(미도시) 등으로부터 전원을 인가받아 회전력을 발생시키는 다양한 종류의 전동 모터로 예시될 수 있다. 조향모터(510)는 용접 등에 의해 차체(B)와 일체로 결합될 수 있고, 볼팅 등에 의해 차체(B)에 착탈 가능하게 결합되는 것도 가능하다.

제어모듈(520)은 조향모터(510)와 전기적으로 연결되고, 운전자의 스티어링 휠(미도시)의 조작에 의해 발생되는 조향 신호에 기반하여 조향모터(510)의 동작 을 제어한다. 제어모듈(520)은 전자 제어 유닛(ECU: Electronic Control Unit), 중앙 처리 장치(CPU: Central Processing Unit), 프로세서(Processor) 또는 SoC(System on Chip)를 포함하도록 구성될 수 있으며, 운영 체제 또는 어플리케이션을 구동하여 복수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 또한, 제어모듈(520)은 각종 데이터 처리 및 연산된 데이터를 저장하는 메모리를 포함하도록 구성될 수 있다. 메모리는 ROM(Read Only Memory), PROM(Programmable ROM), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM) 및 플래쉬 메모리(Flash memory)와 같은 비휘발성 메모리 소자 또는 RAM(Random Access Memory)과 같은 휘발성 메모리 소자 또는 하드디스크 드라이브(HDD, Hard Disk Drive), CD-ROM과 같은 저장 매체 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.

조향각조절유닛(600)은 너클유닛(300) 및 조향구동유닛(500)과 연결되고, 조향구동유닛(500)로부터 생성되는 조향력에 연동되어 휠(2)의 조향각을 조절한다. 즉, 조향각조절유닛(600)은 동력전달유닛(700)을 매개로 조향구동유닛(500)과 간접적으로 연결될 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 조향각조절유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 확대도이다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 조향각조절유닛(600)은 제1조향각조절부재(610), 제2조향각조절부재(620)를 포함한다.

제1조향각조절부재(610)는 조향각조절유닛(600)의 일측 외관을 형성하고, 후술하는 동력전달유닛(700)과 연결된다. 제1조향각조절부재(610)는 동력전달유닛(700)으로부터 조향력을 전달받아 회전되며 후술하는 제2조향각조절부재(620)를 왕복 이동시킨다.

본 발명의 일 실시예에 따른 제1조향각조절부재(610)는 링크바디(611), 제1연결부(612), 제2연결부(613)를 포함한다.

링크바디(611)는 제1조향각조절부재(610)의 개략적인 외관을 형성한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 링크바디(611)는 대략 막대 형상을 갖도록 형성되고, 양측이 각각 동력전달유닛(700)과 제2조향각조절부재(620)와 마주보게 배치될 수 있다. 링크바디(611)는 차량의 직진 주행 시 길이 방향이 차체(B)의 길이 방향과 나란하게 배치될 수 있다. 링크바디(611)는 조향구동유닛(500)의 동작 시 일측에 배치된 제1연결부(612)를 축으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전될 수 있다. 링크바디(611)는 회전 방향에 따라 타측에 배치된 제2연결부(613)를 통해 제2조향각조절부재(620)에 압축 하중 또는 인장 하중을 인가하여 제2조향각조절부재(620)를 왕복 이동시킬 수 있다.

제1연결부(612)는 링크바디(611)의 일측에 배치되고, 동력전달유닛(700)과 연결된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제1연결부(612)는 링크바디(611)의 일측 단부를 관통하여 형성되는 홀의 형태를 가질 수 있다. 제1연결부(612)는 중심축이 차체(B)의 높이 방향과 나란하게 배치될 수 있다. 제1연결부(612)는 내부로 동력전달유닛(700)의 조향출력축(730)이 삽입되고, 내주면이 조향출력축(730)의 외주면에 용접, 스플라인 결합 등에 의해 일체로 고정될 수 있다. 제1연결부(612)는 조향출력축(730)의 회전 시 링크바디(611)를 조향출력축(730)과 동일한 각속도로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시킬 수 있다.

제2연결부(613)는 링크바디(611)의 타측에 배치되고, 제2조향각조절부재(620)와 연결된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제2연결부(613)는 링크바디(611)의 타측 단부를 관통하여 형성되는 홀의 형태를 가질 수 있다. 제2연결부(613)는 중심축이 차체(B)의 높이 방향 및 제1연결부(612)의 중심축과 나란하게 배치될 수 있다. 제1연결부(612)는 내부로 제2조향각조절부재(620)의 제1조인트(622)가 삽입될 수 있다. 제1연결부(612)는 용접, 볼팅, 스플라인 결합 등에 의해 제1조인트(622)와 연결될 수 있다. 제1연결부(612) 링크바디(611)의 회전 시 링크바디(611)와 동일한 각속도로 회전되며 제2조향각조절부재(620)에 압축 하중 또는 인장 하중을 인가할 수 있다.

제2조향각조절부재(620)는 조향각조절유닛(600)의 타측 외관을 형성하고, 제1조향각조절부재(610) 및 너클유닛(300)과 연결된다. 제2조향각조절부재(620)는 제1조향각조절부재(610)의 회전 운동을 직선 왕복 이동으로 변환하여 휠(2)의 조향각을 조절한다. 제1조향각조절부재(610)와 제2조향각조절부재(620)는 길이 방향이 서로 경사지게 배치될 수 있다. 이에 따라 제1조향각조절부재(610)와 제2조향각조절부재(620)는 조향구동유닛(500)로부터 발생되는 조향력을 너클유닛(300)으로 전달하기 위한 구조의 부피를 축소시킬 수 있어 차량의 실내 공간 확보가 용이하고, 라이프모듈의 설계 자유도를 증가시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 제2조향각조절부재(620)는 타이로드(621), 제1조인트(622), 제2조인트(623)를 포함할 수 있다.

타이로드(621)는 제2조향각조절부재(620)의 개략적인 외관을 형성하고, 후술하는 제1조인트(622), 제2조인트(623)를 전체적으로 지지한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 타이로드(621)는 양측이 각각 너클유닛(300) 및 제1조향각조절부재(610)와 마주보게 배치되는 막대의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 타이로드(621)는 길이 방향이 차체(B) 폭 방향과 나란하게 배치될 수 있다. 타이로드(621)는 제1조인트(622)를 통해 제1조향각조절부재(610)로부터 전달되는 인장 또는 압축 하중에 의해 차체(B) 폭 방향을 따라 왕복 이동된다. 타이로드(621)는 이동 방향에 따라 제2조인트(623)를 매개로 너클유닛(300)을 밀거나 당기며 휠(2)의 조향각을 가변시킨다.

제1조인트(622)는 타이로드(621)의 일측에 배치되고, 제1조향각조절부재(610)에 대해 타이로드(621)를 회전 가능하게 지지한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제1조인트(622)는 제1조향각조절부재(610)와 마주보는 타이로드(621)의 일단부에 설치될 수 있다. 제1조인트(622)는 일측이 용접 등에 의해 타이로드(621)와 일체로 결합될 수 있고, 볼팅 등에 의해 타이로드(621)에 착탈 가능하게 결합되는 것도 가능하다. 제1조인트(622)는 타측이 제2연결부(613)에 연결될 수 있다. 제1조인트(622)는 링크바디(611)의 회전 시, 제2연결부(613)와 함께 이동되며 타이로드(621)에 인장 또는 압축 하중을 부가한다.

제1조인트(622)는 제2연결부(613)에 대해 타이로드(621)의 일측을 회전 가능하게 지지할 수 있다. 이에 따라 제1조인트(622)는 링크바디(611)의 회전 운동이 타이로드(621)의 직선 왕복 이동으로 원활하게 변환되도록 유도할 수 있다.

더 나아가, 제1조인트(622)는 제2연결부(613)에 대해 타이로드(621)를 다축 회전 가능하게 지지할 수 있다. 이 경우, 제1조인트(622)는 볼조인트, 부시조인트 등 제2연결부(613)에 대해 타이로드(621)의 일측을 다축 회전 가능하게 지지할 수 있는 다양한 종류의 연결수단을 포함하여 구성될 수 있다. 이에 따라 제1조인트(622)는 휠(2)의 범프 및 리바운드 동작 시 제1조향각조절부재(610)에 대한 타이로드(621)의 설치 각도를 상하로 가변시키며 타이로드(621)로 하여금 서스펜션 거동을 수행하도록 유도할 수 있다.

제2조인트(623)는 타이로드(621)의 타측에 구비되고, 너클유닛(300)에 대해 타이로드(621)를 회전 가능하게 지지한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제2조인트(623)는 너클유닛(300)과 마주보는 타이로드(621)의 타단부에 설치될 수 있다. 제2조인트(623)는 일측이 용접 등에 의해 타이로드(621)와 일체로 결합될 수 있고, 볼팅 등에 의해 타이로드(621)에 착탈 가능하게 결합되는 것도 가능하다. 제2조인트(623)는 타측이 너클유닛(300), 보다 구체적으로, 제1너클(310)에 연결될 수 있다. 제2조인트(623)는 타이로드(621)의 왕복 이동 시, 타이로드(621)와 함께 이동되며 제1너클(310)에 인장 또는 압축 하중을 부가하며 휠(2)의 조향각을 가변시킨다. 제2조인트(623)는 휠(2)의 중심축으로부터 휠(2)의 반경 방향으로 소정 간격 이격된 위치에서 제1너클(310)과 연결된다. 이에 따라 제2조인트(623)는 타이로드(621)의 직선 왕복 이동 시 휠(2)에 조향각 생성을 위한 회전 모멘트가 작용하도록 유도할 수 있다.

제2조인트(623)는 제1너클(310)에 대해 타이로드(621)의 타측을 회전 가능하게 지지할 수 있다. 이에 따라 제1조인트(622)는 타이로드(621)의 직선 왕복 운동이 제1너클(310)의 회전 운동으로 원활하게 변환되도록 유도할 수 있다. 더 나아가, 제2조인트(623)는 제1너클(310)에 대해 타이로드(621)를 다축 회전 가능하게 지지할 수 있다. 이 경우, 제2조인트(623)는 볼조인트, 부시조인트 등 제1너클(310)에 대해 타이로드(621)의 타측을 다축 회전 가능하게 지지할 수 있는 다양한 종류의 연결수단을 포함하여 구성될 수 있다. 이에 따라 제2조인트(623)는 휠(2)의 범프 및 리바운드 동작 시 제1너클(310)에 대한 타이로드(621)의 설치 각도를 상하로 가변시키며 타이로드(621)로 하여금 서스펜션 거동을 수행하도록 유도할 수 있다.

동력전달유닛(700)은 조향구동유닛(500)과 조향각조절유닛(600)의 사이에 구비되고, 조향구동유닛(500)으로부터 생성되는 조향력을 증폭시켜 조향각조절유닛(600)으로 전달한다. 즉, 동력전달유닛(700)은 조향모터(510)의 회전 속도를 설정된 감속비로 감속하여 조향각조절유닛(600)으로 전달되는 조향력의 크기를 증폭시키는 구성으로서 기능한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 동력전달유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 동력전달유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 7, 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 동력전달유닛(700)은 하우징(710), 조향입력축(720), 조향출력축(730), 전달기어유닛(740)을 포함할 수 있다.

하우징(710)은 동력전달유닛(700)의 개략적인 외관을 형성하고, 조향입력축(720), 조향출력축(730), 전달기어유닛(740)을 전체적으로 지지한다. 하우징(710)은 내부가 비어있도록 형성되어 내부에 조향입력축(720), 조향출력축(730), 전달기어유닛(740)이 수용된다. 이에 따라 하우징(710)은 외부의 충격, 이물질 등에 의해 조향입력축(720), 조향출력축(730), 전달기어유닛(740)이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 하우징(710)은 조향모터(510)의 상측에 배치되고, 볼팅 등에 의해 조향모터(510)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 하우징(710)은 내부에 설치된 조향입력축(720), 조향출력축(730), 전달기어유닛(740)의 교체, 관리 작업이 용이하게 이루어질 수 있도록 개폐 가능하게 형성될 수 있다. 하우징(710)의 구체적인 형상은 도 7에 도시된 형상에 한정되는 것은 아니고, 내부에 조향입력축(720), 조향출력축(730), 전달기어유닛(740)을 수용할 수 있는 형상의 기술사상 안에서 다양한 설계 변경이 가능하다.

조향입력축(720)은 조향구동유닛(500)과 연결되고, 조향구동유닛(500)으로부터 조향력을 전달받아 회전된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 조향입력축(720)은 소정의 길이를 갖는 샤프트의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 조향입력축(720)은 길이 방향이 차체(B)의 높이 방향과 나란하게 배치될 수 있다. 조향입력축(720)의 하단부는 하우징(710)의 하측면으로부터 돌출되고, 조향모터(510)의 로터 등과 연결될 수 있다. 조향입력축(720)은 조향모터(510)의 동작 시 중심축을 축으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전될 수 있다. 조향입력축(720)의 상단부는 하우징(710)의 내부에 배치되고, 베어링(미도시) 등에 의해 하우징(710)에 대해 회전 가능하게 지지될 수 있다.

조향입력축(720)의 상단부에는 후술하는 전달기어유닛(740)으로 회전력을 전달하기 위한 제1조향입력기어(721)가 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제1조향입력기어(721)는 베벨 기어의 형태를 가질 수 있다. 그러나 제1조향입력기어(721)는 이러한 형태에 한정되는 것은 아니고, 전달기어유닛(740)과 맞물려 전달기어유닛(740)으로 회전력을 전달할 수 있는 다양한 종류의 기어 또는 동력전달수단으로 설계 변경이 가능하다.

조향출력축(730)은 조향입력축(720)과 이격되게 배치되고, 조향각조절유닛(600)과 연결된다. 조향출력축(730)은 조향입력축(720)의 회전에 연동되어 조향각조절유닛(600)을 회전시킨다. 본 발명의 일 실시예에 따른 조향출력축(730)은 소정의 길이를 갖는 샤프트의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 조향출력축(730)은 길이 방향이 차체(B)의 높이 방향과 나란하게 배치되고, 조향입력축(720)과 서로 평행하게 배치될 수 있다. 조향출력축(730)의 하단부는 하우징(710)의 하측면으로부터 돌출되고, 차체(B)의 상측면에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 조향출력축(730)의 상단부는 하우징(710)의 내부에 배치되고, 베어링(미도시) 등에 의해 하우징(710)에 대해 회전 가능하게 지지될 수 있다. 조향출력축(730)은 조향구동유닛(500)의 동작 시 후술하는 전달기어유닛(740)을 통해 조향입력축(720)의 회전력을 전달받아 중심축을 축으로 회전된다. 조향출력축(730)은 조향각조절유닛(600)의 제1연결부(612)를 관통하여 삽입되고, 용접, 스플라인 결합 등에 의해 외주면이 제1연결부(612)의 내주면에 일체로 고정될 수 있다. 이에 따라 조향출력축(730)은 중심축을 축으로 회전되며 조향각조절유닛(600)을 회전시킬 수 있다.

조향출력축(730)의 상단부에는 후술하는 전달기어유닛(740)으로부터 회전력을 전달받기 위한 조향출력기어(731)가 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 조향출력기어(731)는 헬리컬 기어의 형태를 가질 수 있다. 그러나 조향출력기어(731)는 이러한 형태에 한정되는 것은 아니고, 전달기어유닛(740)과 맞물려 전달기어유닛(740)로부터 회전력을 전달받을 수 있는 다양한 종류의 기어 또는 동력전달수단으로 설계 변경이 가능하다.

전달기어유닛(740)은 조향입력축(720)과 조향출력축(730)의 사이에 구비되고, 조향입력축(720)과 조향출력축(730)의 사이에서 작용하는 회전력을 일방향으로만 전달한다. 보다 구체적으로, 전달기어유닛(740)은 조향구동유닛(500)의 동작에 의해 발생된 조향입력축(720)의 회전력이 조향출력축(730)으로 전달되는 것을 허용한다. 이와 동시에, 전달기어유닛(740)은 노면으로부터 휠(2)을 통해 역입력되며 발생된 조향출력축(730)의 회전력이 조향입력축(720)으로 전달되는 것을 차단한다. 이에 따라 전달기어유닛(740)은 휠(2)의 조향 시 노면으로부터 휠(2)을 통해 역입력되는 반력에 의해 조향각조절유닛(600)이 역회전되는 것을 방지하여 차량의 주행 및 조종 안정성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전달기어유닛(740)은 제1전달기어(741), 제2전달기어(742)를 포함할 수 있다.

제1전달기어(741)는 조향입력축(720)과 연결되고, 조향입력축(720)의 회전에 연동되어 회전된다. 제1전달기어(741)는 베어링 또는 축 결합 등에 의해 하우징(710)에 대해 회전 가능하게 지지될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제1전달기어(741)는 외주면에 웜나사산이 형성된 웜기어(741a)와, 제1조향입력기어(721)와 맞물려 결합되는 제2조향입력기어(741b)를 포함하도록 구성될 수 있다. 웜기어(741a)와 제2조향입력기어(741b)는 중심축이 조향입력축(720)에 대해 수직하게 배치될 수 있다. 웜기어(741a)와 제2조향입력기어(741b)는 단일한 회전축에 의해 연결되어 서로 동일한 각속도로 회전될 수 있으며, 이와 달리 추가적인 기어들에 의해 서로 다른 각속도로 회전되는 것도 가능하다.

제2전달기어(742)는 제1전달기어(741)와 맞물려 결합되고, 제1전달기어(741)의 회전에 연동되어 조향출력축(730)을 회전시킨다. 제2전달기어(742)는 베어링 또는 축 결합 등에 의해 하우징(710)에 대해 회전 가능하게 지지될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제2전달기어(742)는 일측이 웜기어(741a)와 맞물려 결합되고, 타측이 조향출력기어(731)와 맞물려 결합되는 웜휠(742a)을 포함하도록 구성될 수 있다. 웜휠(742a)은 중심축이 웜기어(741a) 및 제2조향입력기어(741b) 대해 수직하고, 조향입력축(720) 및 조향출력축(730)에 대해 평행하게 배치될 수 있다.

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

도 9, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치가 휠의 조향각을 조절하는 동작을 개략적으로 나타내는 작동도이다.

도 9를 참조하면, 차량의 우측 조향 시, 조향모터(510)는 제어모듈(520)의 제어에 의해 일방향으로의 회전력을 발생시킨다.

조향모터(510)로부터 발생된 회전력은 조향입력축(720), 제1전달기어(741), 제2전달기어(742), 조향출력축(730)을 순차적으로 거쳐 링크바디(611)로 전달된다.

링크바디(611)는 제1연결부(612)를 축으로 시계 방향(도 9 기준)으로 회전되며 타이로드(621)에 길이 방향으로 압축 하중을 인가한다.

타이로드(621)는 이러한 압축 하중에 의해 차량의 폭 방향 외측을 향해 직선 이동된다.

타이로드(621)가 차량의 폭 방향 외측을 향해 직선 이동됨에 따라, 제2조인트(623)는 최종적으로 제1너클(310)을 가압하여 휠(2)을 우측으로 회전시킨다.

도 10을 참조하면, 차량의 좌측 조향 시, 조향모터(510)는 제어모듈(520)의 제어에 의해 타방향으로의 회전력을 발생시킨다.

링크바디(611)는 제1연결부(612)를 축으로 반시계 방향(도 10 기준)으로 회전되며 타이로드(621)에 길이 방향으로 인장 하중을 인가한다.

타이로드(621)는 이러한 인장 하중에 의해 차량의 폭 방향 내측을 향해 직선 이동된다.

타이로드(621)가 차량의 폭 방향 내측을 향해 직선 이동됨에 따라, 제2조인트(623)는 최종적으로 제1너클(310)을 당겨 휠(2)을 좌측으로 회전시킨다.

한편, 휠(2)의 조향 시, 휠(2)과 노면의 마찰 또는 진동 등에 의해 휠(2)의 조향력을 상쇄시키는 방향으로 조향 반력이 역입력될 수 있다.

이러한 조향 반력은 제2조향각조절부재(620), 제1조향각조절부재(610), 조향출력축(730)을 순차적으로 거쳐 제2전달기어(742)로 전달된다.

제2전달기어(742)로 전달된 조향 반력은 웜기어(741a)와 웜휠(742a)의 결합 구조에 의해 제1전달기어(741)로 전달되지 않고, 이에 따라 제2조향각조절부재(620), 제1조향각조절부재(610), 조향출력축(730)은 조향 반력에 의한 역회전이 방지될 수 있다.

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 : 너클유닛 310 : 제1너클
320 : 제2너클 400 : 서스펜션유닛
410 : 서스펜션암 411 : 제1암
412 : 제2암 420 : 쇽업소버
421 : 실린더 422 : 로드
423 : 탄성체 500 : 조향구동유닛
510 : 조향모터 520 : 제어모듈
600 : 조향각조절유닛 610 : 제1조향각조절부재
611 : 링크바디 612 : 제1연결부
613 : 제2연결부 620 : 제2조향각조절부재
621 : 타이로드 622 : 제1조인트
623 : 제2조인트 700 : 동력전달유닛
710 : 하우징 720 : 조향입력축
721 : 제1조향입력기어 730 : 조향출력축
731 : 조향출력기어 740 : 전달기어유닛
741 : 제1전달기어 741a : 웜기어
741b : 제2조향입력기어 742 : 제2전달기어
742a : 웜휠 B : 차체

Claims

휠에 구동력을 제공하는 구동유닛과 연결되는 너클유닛;
상기 너클유닛과 이격되게 배치되고, 조향력을 생성하는 조향구동유닛;
상기 너클유닛 및 상기 조향구동유닛과 연결되고, 상기 조향구동유닛으로부터 생성되는 조향력에 연동되어 상기 휠의 조향각을 조절하는 조향각조절유닛; 및
상기 조향구동유닛과 상기 조향각조절유닛의 사이에 구비되고, 상기 조향구동유닛으로부터 생성되는 조향력을 증폭시켜 상기 조향각조절유닛으로 전달하는 동력전달유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.
제 1항에 있어서,
상기 조향구동유닛은 차체에 결합되고, 외부로부터 전원을 인가받아 회전력을 발생시키는 조향모터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.
제 1항에 있어서,
상기 동력전달유닛은,
상기 조향구동유닛과 연결되고, 상기 조향구동유닛으로부터 조향력을 전달받아 회전되는 조향입력축;
상기 조향각조절유닛과 연결되고, 상기 조향입력축의 회전에 연동되어 상기 조향각조절유닛을 회전시키는 조향출력축; 및
상기 조향입력축의 회전력이 상기 조향출력축으로 전달되는 것을 허용하고, 상기 조향출력축의 회전력이 상기 조향입력축으로 전달되는 것을 차단하도록 상기 조향입력축과 상기 조향출력축의 사이에 구비되는 전달기어유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.
제 3항에 있어서,
상기 조향입력축과 상기 조향출력축은 서로 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.
제 3항에 있어서,
상기 전달기어유닛은,
상기 조향입력축과 연결되고, 상기 조향입력축의 회전에 연동되어 회전되는 제1전달기어; 및
상기 제1전달기어와 맞물려 결합되고, 상기 제1전달기어의 회전에 연동되어 상기 조향출력축을 회전시키는 제2전달기어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.
제 5항에 있어서,
상기 제1전달기어는 웜기어를 포함하고, 상기 제2전달기어는 웜휠을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.
제 1항에 있어서,
상기 조향각조절유닛은,
상기 동력전달유닛과 연결되고, 상기 동력전달유닛으로부터 조향력을 전달받아 회전되는 제1조향각조절부재; 및
상기 제1조향각조절부재 및 상기 너클유닛과 연결되고, 상기 제1조향각조절부재의 회전 운동을 직선 왕복 이동으로 변환하여 상기 휠의 조향각을 조절하는 제2조향각조절부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.
제 7항에 있어서,
상기 제1조향각조절부재와 상기 제2조향각조절부재는 서로 경사지게 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.
제 7항에 있어서,
상기 제1조향각조절부재는,
양측이 각각 상기 동력전달유닛과 상기 제2조향각조절부재와 마주보게 배치되는 링크바디;
상기 링크바디의 일측에 배치되고, 상기 동력전달유닛과 연결되는 제1연결부; 및
상기 링크바디의 타측에 배치되고, 상기 제2조향각조절부재와 연결되는 제2연결부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.
제 9항에 있어서,
상기 링크바디는 상기 제1연결부를 축으로 회전되고, 회전 방향에 따라 상기 제2조향각조절부재에 압축 하중 또는 인장 하중을 인가하는 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.
제 7항에 있어서,
상기 제2조향각조절부재는,
양측이 각각 상기 너클유닛 및 상기 제1조향각조절부재와 마주보게 배치되는 타이로드;
상기 타이로드의 일측에 배치되고, 상기 제1조향각조절부재에 대해 상기 타이로드를 회전 가능하게 지지하는 제1조인트; 및
상기 타이로드의 타측에 배치되고, 상기 너클유닛에 대해 상기 타이로드를 회전 가능하게 지지하는 제2조인트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.
제 11항에 있어서,
상기 제1조인트와 상기 제2조인트는 각각 상기 제1조향각조절부재와 상기 너클유닛에 대해 상기 타이로드의 양측을 다축 회전 가능하게 지지하는 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.