KR20240120942A - 자동차의 조향장치 - Google Patents

자동차의 조향장치 Download PDF

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KR20240120942A
KR20240120942A KR1020230013557A KR20230013557A KR20240120942A KR 20240120942 A KR20240120942 A KR 20240120942A KR 1020230013557 A KR1020230013557 A KR 1020230013557A KR 20230013557 A KR20230013557 A KR 20230013557A KR 20240120942 A KR20240120942 A KR 20240120942A
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axial
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steering device
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이종현
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에이치엘만도 주식회사
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Abstract

본 실시예들에 의하면, 부품 파손, 이탈이 발생하더라도 조향 성능을 유지할 수 있고 운전자의 안전을 확보할 수 있다.

Description

자동차의 조향장치{STEERING APPARATUS FOR VEHICLE}
본 실시예들은 자동차의 조향장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 부품 파손, 이탈이 발생하더라도 조향 성능을 유지할 수 있고 운전자의 안전을 확보할 수 있는 자동차의 조향장치에 관한 것이다.
자동차의 조향장치의 조향축은 조향휠에 연결된 입력축, 랙바와 맞물리는 피니언축에 연결된 출력축 및 입력축과 출력축을 연결하는 토션바를 포함한다. 운전자의 조향토크에 의해 토션바가 비틀리며 입력축과 출력축 사이에 위상차가 발생하고, 이러한 위상차로부터 운전자의 조향토크를 센싱한다.
운전자의 조향입력이 출력축으로 전달될 수 있도록, 토션바는 양단이 입력축과 출력축에 축방향 및 회전방향으로 고정되게 결합된다. 그런데, 조립불량, 외부 충격 등으로 인해 토션바와 입력축 및/또는 출력축의 축방향 결합이 해제되는 경우가 있다. 축방향 결합이 해제됨에 따라 입력축이 토션바로부터 축방향으로 분리되거나 토션바가 출력축으로부터 축방향으로 분리될 수 있는데, 그러한 경우 더 이상 조향이 불가능하거나 운전자에게 안전을 보장하기 어려운 문제가 있다.
본 실시예들은 전술한 배경에서 안출된 것으로서, 부품 파손, 이탈이 발생하더라도 조향 성능을 유지할 수 있고 운전자의 안전을 확보할 수 있는 자동차의 조향장치에 관한 것이다.
본 실시예들에 의하면, 입력축부, 출력축부, 및 축방향 일측 단부가 입력축부와 결합되고 축방향 타측 단부가 출력축부와 결합되는 토션바를 포함하는 조향축, 하우징에 결합되며, 축방향 일측에서 입력축부와 축방향으로 중첩되는 스토퍼를 포함하는 자동차의 조향장치가 제공될 수 있다.
본 실시예들에 의하면, 부품 파손, 이탈이 발생하더라도 조향 성능을 유지할 수 있고 운전자의 안전을 확보할 수 있다.
도 1은 본 실시예들에 의한 자동차의 조향장치의 단면도이다.
도 2는 본 실시예들에 의한 자동차의 조향장치의 일부의 분해사시도이다.
도 3은 본 실시예들에 의한 자동차의 조향장치의 일부의 사시도이다.
도 4는 본 실시예들에 의한 자동차의 조향장치의 일부의 분해사시도이다.
도 5는 본 실시예들에 의한 자동차의 조향장치의 일부의 단면도이다.
도 6은 본 실시예들에 의한 자동차의 조향장치의 일부의 단면도이다.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 실시예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 기술 사상의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다. 본 명세서 상에서 언급된 "포함한다", "갖는다", "이루어진다" 등이 사용되는 경우 "~만"이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별한 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다.
구성 요소들의 위치 관계에 대한 설명에 있어서, 둘 이상의 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속" 등이 된다고 기재된 경우, 둘 이상의 구성 요소가 직접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속" 될 수 있지만, 둘 이상의 구성 요소와 다른 구성 요소가 더 "개재"되어 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 여기서, 다른 구성 요소는 서로 "연결", "결합" 또는 "접속" 되는 둘 이상의 구성 요소 중 하나 이상에 포함될 수도 있다.
구성 요소들이나, 동작 방법이나 제작 방법 등과 관련한 시간적 흐름 관계에 대한 설명에 있어서, 예를 들어, "~후에", "~에 이어서", "~다음에", "~전에" 등으로 시간적 선후 관계 또는 흐름적 선후 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
한편, 구성 요소에 대한 수치 또는 그 대응 정보(예: 레벨 등)가 언급된 경우, 별도의 명시적 기재가 없더라도, 수치 또는 그 대응 정보는 각종 요인(예: 공정상의 요인, 내부 또는 외부 충격, 노이즈 등)에 의해 발생할 수 있는 오차 범위를 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
도 1은 본 실시예들에 의한 자동차의 조향장치의 단면도, 도 2는 본 실시예들에 의한 자동차의 조향장치의 일부의 분해사시도, 도 3은 본 실시예들에 의한 자동차의 조향장치의 일부의 사시도, 도 4는 본 실시예들에 의한 자동차의 조향장치의 일부의 분해사시도, 도 5는 본 실시예들에 의한 자동차의 조향장치의 일부의 단면도이다.
본 실시예들에 의한 자동차의 조향장치(100)는, 입력축부(111), 출력축부(112), 및 축방향 일측 단부(130a)가 입력축부(111)와 결합되고 축방향 타측 단부(130b)가 출력축부(112)와 결합되는 토션바(130)를 포함하는 조향축(110), 하우징(101)에 결합되며, 축방향 일측에서 입력축부(111)와 축방향으로 중첩되는 스토퍼(140)를 포함한다.
도 1을 참고하여 살펴보면, 조향축(110)은 입력축부(111), 출력축부(112),및 토션바(130)를 포함한다. 운전자가 조향휠을 조작하면 입력축부(111)로 조향토크가 입력된다. 조향토크는 토션바(130)를 통해 출력축부(112)로 전달된다. 조향토크에 의해 토션바(130)가 비틀리며 입력축부(111)와 출력축부(112) 사이에 위상차가 발생하고, 토크센서(120)는 입력축부(111)와 출력축부(112) 사이의 위상차로부터 역으로 운전자의 조향토크를 센싱한다. 제어부(미도시)는 토크센서(120)가 센싱한 센싱된 조향토크를 기반으로 조향축(110)에 운전자의 조향휠 조작을 보조하기 위한 보조토크를 제공하거나, 운전자의 조향감을 향상시키기 위한 반력토크를 제공할 수 있다. 일 실시예에 의하면, 입력축부(111)는 입력축(111a)과 입력축(111a)의 외주면에 결합되는 로터(111a)를 포함하고, 출력축부(112)는 출력축(112a)과 출력축(112a)의 외주면에 결합되는 로터(111b)를 포함할 수 있다(도 5 참조). 입력축부(111)의 로터(111a) 및/또는 출력축부(112)의 로터(111b)에는 자성체가 구비되어, 토크센서(120)는 입력축부(111)와 출력축부(112)의 위상차에 의한 자속변화로부터 조향토크를 센싱할 수 있다.
토션바(130)의 조향휠을 향하는 축방향 일측 단부(130a) 및 그와 반대측인 축방향 타측 단부(130b)는 각각 입력축부(111)와 출력축부(112)에 결합된다. 도 2를 참고하여 살펴보면, 입력축(111a)과 출력축(112a)에는 각각 토션바(130)의 양 단부(130a, 130b)가 삽입될 수 있는 홀이 형성되고, 토션바(130)의 양 단부(130a, 130b)는 입력축(111a)과 출력축(112a)의 홀에 삽입되어 축방향 및 원주방향으로 고정된다.
도 2를 참고하여 살펴보면, 일 실시예에 의하면, 토션바(130)의 축방향 일측 단부(130a)와 입력축부(111)를 관통하는 핀(131) 및 토션바(130)의 축방향 타측 단부(130b)와 출력축부(112)를 관통하는 핀(132)을 더 포함할 수 있다. 즉, 토션바(130)의 양측 단부(130a, 130b)를 각각 입력축(111a)과 출력축(112a)의 홀에 삽입한 후, 경방향으로 핀(131, 132)을 압입함으로써 토션바(130)가 입력축(111a) 및 출력축(112a)과 축방향으로 고정될 수 있다.
도 3의 (A)를 참고하여 살펴보면, 일 실시예에 의하면, 토션바(130)의 축방향 일측 단부(130a)와 축방향 타측 단부(130b)에는 세레이션이 형성될 수 있다. 입력축(111a)과 출력축(112a)의 홀에는 토션바(130)의 세레이션과 맞물리는 세레이션이 형성되어, 토션바(130)의 양 단부(130a, 130b)가 각각 입력축(111a) 및 출력축(112a)과 원주방향으로 고정될 수 있다.
또는, 도 3의 (B)를 참고하여 살펴보면, 일 실시예에 의하면, 토션바(130)의 축방향 일측 단부(130a)와 축방향 타측 단부(130b)에는 면취부(311)가 형성될 수 있다. 입력축(111a)과 출력축(112a)의 홀은 토션바(130)의 면취부(311)가 형성된 양 단부(130a, 130b)와 대응되는 형상으로 형성되어, 토션바(130)의 양 단부(130a, 130b)가 각각 입력축(111a) 및 출력축(112a)과 원주방향으로 고정될 수 있다.
그런데, 조립불량, 외부 충격 등으로 인해 토션바(130)와 입력축부(111)의 축방향 결합관계가 해제되거나, 토션바(130)와 출력축부(112)의 축방향 결합관계가 해제되는 경우가 발생할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 실시예에 있어서 양 핀(131, 132) 중 어느 하나가 파손, 전단 또는 이탈되며, 토션바(130)와 입력축부(111) 또는 출력축부(112)의 축방향 결합관계가 해제될 수 있다. 토션바(130)와 입력축부(111) 또는 출력축부(112)의 축방향 결합관계가 해제되더라도 원주방향으로 고정된 상태를 유지한다면 운전자는 계속해서 조향을 수행할 수 있다. 그러나, 축방향 결합관계가 해제됨에 따라 토션바(130)가 출력축부(112)로부터 축방향으로 분리되거나 입력축부(111)가 토션바(130)로부터 축방향으로 분리된다면 더 이상 운전자의 조향입력이 출력축부(112)로 전달되지 않아 조향이 불가능하며, 차량 충돌 시 충격을 흡수하기 위한 컬랩스 기능이 정상 작동하기도 어려우므로 운전자의 안전이 위험하다.
이에, 본 실시예들에 의한 자동차의 조향장치(100)는 하우징(101)에 결합되며, 축방향 일측에서 입력축부(111)와 축방향으로 중첩되는 스토퍼(140)를 포함함으로써, 토션바(130)와 입력축부(111) 또는 출력축부(112)의 축방향 결합관계가 해제되더라도 토션바(130)와 입력축부(111) 또는 출력축부(112)가 축방향으로 분리되는 것을 방지한다. 즉, 스토퍼(140)는 스토퍼(140)의 적어도 일부분이 입력축부(111)의 적어도 일부분에 대해 조향휠을 향하는 축방향 일측(도 1을 기준으로, 우측)에서 축방향으로 중첩되게 구비된다. 따라서, 토션바(130)와 입력축부(111) 또는 출력축부(112)의 축방향 결합관계가 해제되더라도, 입력축부(111)의 축방향 일측으로의 이동이 스토퍼(140)에 의해 스토핑되며 토션바(130)와 입력축부(111) 또는 출력축부(112)가 축방향으로 분리되는 것이 방지된다.
도 4를 참고하여 살펴보면, 스토퍼(140)는 하우징(101)에 결합되는 결합부(411), 및 조향축(110)이 삽입되는 홀(413)이 형성되고 축방향 일측에서 입력축부(111)와 축방향으로 중첩되는 바디부(412)를 포함할 수 있다. 스토퍼(140)의 결합부(411)가 결합되는 하우징(101)은, 예를 들어 조향컬럼의 로워튜브일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 결합부(411)에는 경방향 외측으로 돌출되는 결합돌기(411a)가 형성되고, 하우징(101)의 내측면에는 결합돌기(411a)가 삽입되는 결합홈(421)이 형성될 수 있다. 결합부(411)는 결합돌기(411a)의 양측이 절개되며 형성되는 탄성편을 구비하여, 탄성편의 탄성력에 의해 결합돌기(411a)는 스냅핏 방식으로 하우징(101)의 결합홈(421)에 삽입될 수 있다. 결합돌기(411a)가 결합홈(421)에 삽입되며 스토퍼(140)는 하우징(101)에 대해 축방향으로 고정된다.
바디부(412)는 결합부(411)의 내측에 위치하며, 바디부(412)의 홀(413)에는 입력축부(111)가 삽입될 수 있다. 홀(413)은 바디부(412)가 입력축부(111)와 축방향으로 중첩될 수 있는 직경을 가진다.
도 5를 참고하여 살펴보면, 일 실시예에 의하면, 입력축부(111)는 입력축(111a) 및 입력축(111a)의 외주면에 결합된 로터(111b)를 포함하고, 스토퍼(140)는 축방향 일측에서 로터(111b)와 축방향으로 중첩될 수 있다. 입력축(111a)의 로터(111b)는 조향토크를 센싱하기 위한 로터로서, 입력축(111a)에 압입되어 고정된다. 따라서, 스토퍼(140)가 입력축부(111)의 로터(111b)와 축방향으로 중첩됨으로써, 토션바(130)와 입력축부(111) 또는 출력축부(112)가 축방향으로 분리되는 것을 방지할 수 있다.
도 6을 참고하여 살펴보면, 일 실시예에 의하면, 입력축부(111)는 입력축(111a)을 포함하고, 입력축(111a)에는 외주면에서 돌출되는 걸림부(711)가 형성되며, 스토퍼(140)는 축방향 일측에서 걸림부(711)와 축방향으로 중첩될 수 있다. 입력축(111a)의 외주면에서 돌출형성되는 걸림부(711)는 도면에 도시된 바와 같이 로터(111b)의 압입위치를 결정하기 위한 것일 수 있다.
도 1, 도 5, 및 도 6을 참고하여 살펴보면, 일 실시예에 의하면, 스토퍼(140)와 입력축부(111)의 축방향으로 중첩된 부위 간의 축방향 거리(D)는, 토션바(130)와 입력축(111a)이 지지되는 부위의 축방향 길이(d1)보다 짧을 수 있다. 스토퍼(140)와 입력축부(111)의 축방향으로 중첩된 부위 간의 축방향 거리(D)는, 도 5에 도시된 실시예를 기준으로 바디부(412)와 로터(111b) 사이의 축방향 거리이고 도 6에 도시된 실시예를 기준으로 바디부(412)와 걸림부(711) 사이의 축방향 거리이다. 토션바(130)와 입력축(111a)이 지지되는 부위의 축방향 길이(d1)는, 도 2에 도시된 실시예를 기준으로 토션바(130)의 세레이션과 입력축(111a)의 세레이션이 맞물린 길이이고 도 3에 도시된 실시예를 기준으로 면취부(311)가 입력축(111a)에 지지되는 부위의 축방향 길이이다. 따라서, 예를 들어 핀(131)이 파손, 전단 또는 이탈되며 토션바(130)와 입력축부(111) 간의 축방향 결합이 해제되더라도, 토션바(130)와 입력축부(111)가 축방향으로 완전히 분리되기 전에 입력축부(111)가 스토퍼(140)에 지지되므로, 조향입력이 계속해서 출력축으로 전달될 수 있고 컬랩스 기능이 상실되지도 않는다.
또한, 도 1, 도 5, 및 도 6을 참고하여 살펴보면, 일 실시예에 의하면, 스토퍼(140)와 입력축부(111)의 축방향으로 중첩된 부위 간의 축방향 거리(D)는, 토션바(130)와 출력축(112a)이 지지되는 부위의 축방향 길이보다 짧을 수 있다. 마찬가지로, 스토퍼(140)와 입력축부(111)의 축방향으로 중첩된 부위 간의 축방향 거리(D)는, 도 5에 도시된 실시예를 기준으로 바디부(412)와 로터(111b) 사이의 축방향 거리이고 도 6에 도시된 실시예를 기준으로 바디부(412)와 걸림부(711) 사이의 축방향 거리이다. 토션바(130)와 출력축(112a)이 지지되는 부위의 축방향 길이(d2)는, 도 2에 도시된 실시예를 기준으로 토션바(130)의 세레이션과 출력축(112a)의 세레이션이 맞물린 길이이고 도 3에 도시된 실시예를 기준으로 면취부(311)가 출력축(112a)에 지지되는 부위의 축방향 길이이다. 따라서, 예를 들어 핀(132)이 파손, 전단 또는 이탈되며 토션바(130)와 출력축부(112) 간의 축방향 결합이 해제되더라도, 토션바(130)와 출력축부(112)가 축방향으로 완전히 분리되기 전에 입력축부(111)가 스토퍼(140)에 지지되므로, 조향입력이 계속해서 출력축으로 전달될 수 있고 컬랩스 기능이 상실되지도 않는다.
이와 같은 형상을 가지는 자동차의 조향장치에 의하면, 부품 파손, 이탈이 발생하더라도 조향 성능을 유지할 수 있고 운전자의 안전을 확보할 수 있다.
이상의 설명은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 기술 사상의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 실시예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시예에 의하여 본 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 자동차의 조향장치 101: 하우징
110: 조향축 111: 입력축부
111a: 입력축 111b: 로터
112: 출력축부 112a: 출력축
112b: 로터 120: 토크센서
130: 토션바 130a: 축방향 일측 단부
130b: 축방향 타측 단부 131: 핀
132: 핀 140: 스토퍼
311: 면취부 411: 결합부
411a: 결합돌기 412: 바디부
413: 홀 421: 결합홈
711: 걸림부

Claims (10)

  1. 입력축부, 출력축부, 및 축방향 일측 단부가 상기 입력축부와 결합되고 축방향 타측 단부가 상기 출력축부와 결합되는 토션바를 포함하는 조향축;
    하우징에 결합되며, 상기 축방향 일측에서 상기 입력축부와 축방향으로 중첩되는 스토퍼;
    를 포함하는 자동차의 조향장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 토션바의 상기 축방향 일측 단부와 상기 입력축부를 관통하는 핀 및 상기 토션바의 상기 축방향 타측 단부와 상기 출력축부를 관통하는 핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 토션바의 상기 축방향 일측 단부와 상기 축방향 타측 단부에는 세레이션이 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 토션바의 상기 축방향 일측 단부와 상기 축방향 타측 단부에는 면취부가 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 스토퍼는 상기 하우징에 결합되는 결합부, 및 상기 조향축이 삽입되는 홀이 형성되고 상기 축방향 일측에서 상기 입력축부와 축방향으로 중첩되는 바디부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 결합부에는 경방향 외측으로 돌출되는 결합돌기가 형성되고, 상기 하우징의 내측면에는 상기 결합돌기가 삽입되는 결합홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 입력축부는 입력축 및 상기 입력축의 외주면에 결합된 로터를 포함하며,
    상기 스토퍼는 상기 축방향 일측에서 상기 로터와 축방향으로 중첩되는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 입력축부는 입력축을 포함하며,
    상기 입력축에는 외주면에서 돌출되는 걸림부가 형성되며,
    상기 스토퍼는 상기 축방향 일측에서 상기 걸림부와 축방향으로 중첩되는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 스토퍼와 상기 입력축부의 축방향으로 중첩된 부위 간의 축방향 거리는, 상기 토션바와 상기 입력축이 지지되는 부위의 축방향 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 스토퍼와 상기 입력축부의 축방향으로 중첩된 부위 간의 축방향 거리는, 상기 토션바와 상기 출력축이 지지되는 부위의 축방향 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
KR1020230013557A 2023-02-01 2023-02-01 자동차의 조향장치 KR20240120942A (ko)

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