WO2021091193A1 - 스티어 바이 와이어식 조향장치 - Google Patents
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Definitions
- the present embodiments relate to a steer-by-wire type steering apparatus, and more particularly, to a steer-by-wire type steering apparatus that increases a driver's steering feeling by generating friction when a steering shaft is rotated.
- the steer-by-wire type steering device is a type of electric steering device, and refers to a device that uses electrical power to steer a vehicle without mechanical connection such as a steering column or universal joint between the steering wheel and the front wheel steering device.
- the steering wheel operation of the driver is converted into an electric signal, which is inputted from the electronic control device, and the motor output is determined accordingly.
- This steer-by-wire system does not have a mechanical connection, so the driver injury due to the mechanical part in the event of a collision. It reduces the number of components and reduces the number of mechanical connections and hydraulic parts, thereby improving the fuel economy by reducing unnecessary energy consumption during steering operation by reducing the number of parts and simplifying the weight of the vehicle and sharply reducing the number of line assembly work. In addition, it is possible to achieve ideal steering performance by programming the ECU.
- the present invention relates to a steer-by-wire type steering device capable of providing a driver with an appropriate steering feeling according to the situation by adjusting frictional force applied to a steering shaft according to a condition.
- the first housing into which the steering shaft is inserted and the first housing that is opened at both ends in the radial direction and the second hole communicates with the first hole is formed, and is formed as a hollow and coupled to the steering shaft, and the first A rotating member accommodated in the hole, a first supporting member accommodated in the second hole and supported on the outer circumferential surface of the rotating member, an elastic member supporting one end of the first supporting member, and a second supporting member supporting the other end of the elastic member.
- a steer-by-wire type steering apparatus including a pressurizing mechanism may be provided.
- frictional force is generated when the steering shaft is rotated, thereby increasing the driver's steering feeling, limiting the maximum steering angle, and automatically restoring the steering wheel, and the steering shaft according to the steering angle, vehicle speed, road surface condition, etc.
- By adjusting the friction force applied to the driver it is possible to provide the driver with an appropriate steering feel according to the situation.
- FIG. 1 is an exploded perspective view of a steer-by-wire type steering apparatus according to the present embodiments.
- FIG. 2 is a perspective view of a part of FIG. 1.
- FIG. 3 is a cross-sectional view of the combined state of FIG. 1.
- FIG. 4 is a front view of a part of FIG. 1.
- FIG. 5 is a cross-sectional view of the combined state of FIG. 1.
- FIG. 6 is a cross-sectional view showing an operating state of the steer-by-wire type steering apparatus according to the present embodiments.
- FIG. 7 is an exploded perspective view of a steer-by-wire type steering apparatus according to the present embodiments.
- FIG. 8 is a perspective view of a part of FIG. 7.
- 9 to 11 are cross-sectional views of the combined state of FIG. 7.
- FIG. 12 is a cross-sectional view showing an operating state of the steer-by-wire type steering apparatus according to the present embodiments.
- first, second, A, B, (a) and (b) may be used. These terms are only for distinguishing the component from other components, and the nature, order, order, or number of the component is not limited by the term.
- temporal precedence relationship such as "after”, “after”, “after”, “before”, etc.
- temporal precedence relationship such as "after”, “after”, “after”, “before”, etc.
- a case where a flow forward and backward relationship is described may also include a case that is not continuous unless “directly” or “directly” is used.
- the numerical value or its corresponding information is related to various factors (e.g., process factors, internal or external impacts, etc.) It can be interpreted as including an error range that can be caused by noise, etc.).
- FIG. 1 is an exploded perspective view of a steer-by-wire type steering apparatus according to the present embodiments
- FIG. 2 is a perspective view of a part of FIG. 1
- FIG. 3 is a cross-sectional view of a combined state of FIG. 1
- FIG. 4 is a part of FIG. A front view
- FIG. 5 is a cross-sectional view of the combined state of FIG. 1
- FIG. 6 is a cross-sectional view showing an operating state of the steer-by-wire type steering apparatus according to the present embodiments
- FIG. 7 is a steer-by-wire according to the present embodiments.
- FIG. 8 is a perspective view of a part of FIG. 7,
- FIGS. 9 to 11 are cross-sectional views of the combined state of FIG. 7, and
- FIG. 12 is an operation of the steer-by-wire type steering device according to the present embodiments. It is a cross-sectional view showing the state.
- the steer-by-wire type steering apparatus 100 includes a first hole 121 into which the steering shaft 102 is inserted, and a second hole 121 that is opened at both ends in the radial direction and communicates with the first hole 121.
- the first housing 120 in which the hole 122 is formed, the rotating member 110 formed in a hollow shape coupled to the steering shaft 102 and accommodated in the first hole 121, the second hole 122, and ,
- a first support member 141 supported on the outer circumferential surface of the rotating member 110, an elastic member 142 supported at one end of the first support member 141, and a second support supported at the other end of the elastic member 142
- the steering shaft 102 is provided with a sensor that senses a steering angle, steering torque, etc. by a driver's steering wheel manipulation, and an electronic control device (not shown) steers the wheel based on information sensed by the sensor.
- the steering column 101 is coupled to the vehicle body by a mounting bracket, and the first housing 120, the rotating member 110, the pressing mechanism 140, etc. are at the lower end of the steering column 101. It can be provided.
- the first housing 120 includes a first hole 121 into which the steering shaft 102 is inserted and a second hole 122 that is opened at both ends in the radial direction and communicates with the first hole 121, and the steering column Is bound to 101.
- the first hole 121 is formed coaxially with the steering shaft 102, and the second hole 122 communicates with the first hole 121 in the radial direction and has both ends open.
- a bearing 130 supporting the rotation of the steering shaft 102 may be coupled to the inner circumferential surface of the first hole 121.
- the rotating member 110 is formed in a hollow shape, coupled to the steering shaft 102 and accommodated in the first hole 121, that is, the rotating member 110 is a steering shaft 102 inserted into the first hole 121 Is coupled to the lower end of the.
- the rotating member 110 and the steering shaft 102 are fixed in the circumferential direction by forming a serration that meshes with each other, and the rotating member 110 is rotated integrally with the steering shaft 102 as the driver manipulates the steering wheel. .
- the pressing mechanism 140 is accommodated in the second hole 122, a first support member supported on the outer circumferential surface of the rotating member 110, an elastic member 142 supported at one end of the first support member 141, and elasticity. It includes a second support member 143 supported on the other end of the member 142.
- the elastic member 142 is provided between the first support member 141 and the second support member 143 to elastically support the first support member 141, the pressing mechanism When the steering shaft 102 rotates, friction is generated on the contact surface between the rotating member 110 and the first support member 141, thereby increasing the driver's steering feeling.
- the rotating member 110 includes a contact portion 111, a step portion 114, and the like, and may vary a steering feel according to a steering angle or limit a maximum steering angle, which will be described later in detail.
- first support member 141 and the second support member 143 First flat portions 144 and 145 are formed on one side of the outer circumferential surface, and a second flat portion 123 on which the first flat portions 144 and 145 are supported is formed on the inner circumferential surface of the second hole 122.
- the first flat portions 144 and 145 are supported on the second flat portion 123, and the first support member 141 and the second support member 143 are fixed in the circumferential direction in the second hole 122, so that the steering shaft ( When 102) is rotated, the contact surface between the first support member 141 and the rotation member 110 may be stably maintained.
- the first support member 141 is axially formed in the second hole 122. When sliding in the direction, it is possible to prevent the first support member 141 from being separated from the outer circumferential surface of the rotating member 110 or slipping.
- the radially inner surface of the second support member 143 is supported on the other end of the elastic member 142, and the radially outer surface is supported by the coupling member 150, so that the second support member 143 is a second It is fixed in the axial direction in the hole 122.
- the inner side of the second support member 143 in the radial direction is recessed so that the other end of the elastic member 142 is seated.
- the coupling member 150 may be press-fitted or screwed into the second hole 122, for example, and the drawing shows an embodiment in which the coupling member 150 is chamfered and supported on the second flat portion 123 and press-fitted. have.
- the first support member 141 includes a body part 311 supported by the elastic member 142 and a protrusion 312 protruding from the body part 311 and supported by the rotating member 110.
- the protrusion 312 is protruded on the radially inner surface of the body 311, and one end of the elastic member 142 is supported on the radially outer surface.
- the body ( The outer surface in the radial direction of 311) is recessed so that one end of the elastic member 142 is seated.
- the protrusion 312 is formed to be elongated in the axial direction of the first hole 121, so that the contact area with the rotating member 110 can be increased.
- the protrusion 312 is formed to be elongated in the axial direction of the first hole 121 so that the rotating member 110 and the protruding portion By increasing the contact area of the 312, the first support member 141 and the rotating member 110 can stably maintain the contact surface.
- a pair of stepped portions 114 facing in the circumferential direction with a protrusion 312 interposed therebetween are formed on the outer circumferential surface of the rotating member 110.
- the maximum steering angle range can be set differently.
- the rotating member 110 includes a contact portion 111 provided between the step portion 114, and the contact portion 111 has a central portion 112 having the thinnest radial thickness and both sides in the circumferential direction from the central portion 112 It includes an inclined portion 113 that becomes thicker in the radial direction as it goes toward.
- the inclined portion 113 is provided symmetrically on both sides of the central portion 112 in the circumferential direction, that is, provided between the central portion 112 and the step portion 114.
- the steering wheel can be automatically restored by the elastic force of the pressing mechanism 140. .
- the contact surface of the protruding part 312 and the inclined part 113 is formed to be inclined with respect to the circumferential direction of the rotating member 110 due to the difference in thickness of the inclined part 113, so that the pressing mechanism 140 is As a torque is applied to the rotating member 110, the central part 112 is rotated in a direction toward the protrusion 312, and the steering shaft 102 and the steering wheel are automatically restored.
- the inclined portions 113 are formed to be symmetrical on both sides of the central portion 112, the rotating member 110 in the state in which the steering wheel is rotated to one side or the other side, the central portion 112 is directed toward the protrusion 312. You will receive a talk.
- the protrusion 312 is formed to have a circumferential thickness thinner toward the end, and the center 112 is formed to be recessed. do.
- the rotating member 110 may be stopped in a state where the protrusion 312 is not supported by the central part 112 and is displaced due to friction between the protrusion 312 and the contact part 111.
- the protrusion 312 is formed to be tapered and the central part 112 is recessed, it is possible to prevent the protrusion 312 and the central part 112 from being stopped in a misaligned state, and to restore the steering wheel more quickly and accurately.
- the inclined portion 113 is formed so that the curvature of the outer surface increases toward the central portion 112, so that the central portion 112 may be recessed into a tapered shape corresponding to the protruding portion 312. have.
- the steer-by-wire type steering apparatus 700 includes a motor 710, a second housing 720, and a rotation shaft so as to further increase the driver's steering feeling according to the steering angle, vehicle speed, and road surface condition. 750) by sliding the second support member 143 in the axial direction of the second hole 122, the pressing mechanism 140 may adjust the friction force applied to the rotating member 110.
- the second housing 720 is coupled to a portion in which the second hole 122 of the first housing 120 is formed, and a motor 710 is provided inside the second housing 720.
- a reduction structure for transmitting the power of the second support member 143 is provided.
- the second support member 143 is formed with a coupling hole 771 penetrating the second support member 143 in the axial direction of the second hole 122, and the coupling hole 771 is rotated by a motor 710 And the rotation shaft 750 screwed to the second support member 143 is inserted.
- the second support member 143 advances or retreats from the inside of the second hole 122, and the elastic member 142 is compressed or tensioned.
- the rotation shaft 750 includes a screw portion 751 inserted into the coupling hole 771 and a coupling portion 752 to which the worm wheel 740 is coupled, and the motor 710 The motor shaft is coupled to the worm shaft 730 meshing with the worm wheel 740.
- a screw is formed in the screw part 751 to be screwed with the second support member 143, and a serration is formed in the coupling part 752 to fix the worm wheel 740 in the circumferential direction.
- the motor 710 is coupled to the second housing 720 so that the motor shaft is perpendicular to the axial direction of the second hole 122, and a worm shaft 730 engaged with the worm wheel 740 is coupled to the motor shaft.
- the torque of 710 is reduced, the rotation shaft 750 is rotated, and the second support member 143 is slid.
- the motor 710 slides the second support member 143 and compresses or tensions the elastic member 142, so that the pressing mechanism 140 is attached to the rotating member 110.
- the applied friction force can be adjusted.
- the elastic member 142 is compressed and the frictional force received by the rotating member 110 increases, resulting in a heavy steering feeling, and the motor 710 supports the second.
- the elastic member 142 is tensioned and the frictional force received by the rotating member 110 is reduced, so that the steering feel is light.
- the motor 710 is controlled by an electronic control device that receives information such as vehicle speed, steering angle, and steering torque. For example, when the vehicle speed is low, the motor 710 retracts the second support member 143 to provide a sense of steering. When the vehicle speed is light and the vehicle speed is high, the second support member 143 can be advanced to increase the steering feel.
- the steer-by-wire type steering device having such a shape, when the steering shaft rotates, frictional force is generated to increase the driver's steering feeling, the maximum steering angle can be limited, the steering wheel can be automatically restored, and the steering angle, vehicle speed. , By adjusting the friction force applied to the steering shaft according to the road surface condition, etc., it is possible to provide the driver with an appropriate steering feeling according to the situation.
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Abstract
본 실시예들에 의하면, 조향축 회전 시 마찰력을 발생시켜 운전자의 조향감을 상승시키며, 최대 조향각을 제한할 수 있고, 조향휠을 자동으로 복원시킬 수 있으며, 조향각, 차속, 노면상태 등에 따라 조향축에 가해지는 마찰력을 조절함으로써 운전자에게 상황에 따라 적절한 조향감을 제공할 수 있다.
Description
본 실시예들은 스티어 바이 와이어식 조향장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 조향축 회전 시 마찰을 발생시켜 운전자의 조향감을 상승시키는 스티어 바이 와이어식 조향장치에 관한 것이다.
스티어 바이 와이어식 조향장치란 일종의 전동식 조향장치로서, 조향휠과 전륜 조향장치 사이에 조향컬럼, 유니버셜 조인트 등 기계적인 연결 없이 전기적인 동력을 이용하여 차량을 조타시키는 장치를 말한다.
즉, 운전자의 조향휠 조작이 전기 신호로 변환되어 전자제어장치에서 이를 입력받게 되고 그에 따라 모터의 출력이 결정되게 되는데, 이러한 스티어 바이 와이어식 시스템은 기계적인 연결이 없으므로 충돌 시 기구부에 의한 운전자 상해를 감소시키며 기계적 연결 및 유압부품 삭감이 가능하므로 부품수 축소로 차량의 경량화 및 라인 조립공수 급감 등의 단순화로 조향 작동 시의 불필요한 에너지 소모를 줄임으로서 연비를 향상시킨다. 또한, ECU 프로그래밍에 의하여 이상적인 조향 성능 달성이 가능하다.
그런데, 이러한 스티어 바이 와이어식 조향장치의 경우 조향축과 바퀴와의 기계적인 연결이 없기 때문에 노면에서 바퀴의 마찰, 걸림 등에 의한 무게감이 운전자에게 직접적으로 전달되지 않는데, 따라서 조향축에 마찰을 가하여 운전자의 조향감을 상승시킬 필요가 있다.
본 실시예들은 전술한 배경에서 안출된 것으로서, 조향축 회전 시 마찰력을 발생시켜 운전자의 조향감을 상승시키며, 최대 조향각을 제한할 수 있고, 조향휠을 자동으로 복원시킬 수 있으며, 조향각, 차속, 노면상태 등에 따라 조향축에 가해지는 마찰력을 조절함으로써 운전자에게 상황에 따라 적절한 조향감을 제공할 수 있는 스티어 바이 와이어식 조향장치에 관한 것이다.
본 실시예들에 의하면, 조향축이 삽입되는 제 1 홀 및 경방향으로 양단이 개구되어 제 1 홀과 연통되는 제 2 홀이 형성되는 제 1 하우징, 중공으로 형성되어 조향축에 결합되고 제 1 홀에 수용되는 회전부재, 제 2 홀에 수용되며, 회전부재의 외주면에 지지되는 제 1 지지부재, 제 1 지지부재에 일단이 지지되는 탄성부재 및 탄성부재의 타단에 지지되는 제 2 지지부재를 포함하는 가압기구를 포함하는 스티어 바이 와이어식 조향장치가 제공될 수 있다.
본 실시예들에 의하면, 조향축 회전 시 마찰력을 발생시켜 운전자의 조향감을 상승시키며, 최대 조향각을 제한할 수 있고, 조향휠을 자동으로 복원시킬 수 있으며, 조향각, 차속, 노면상태 등에 따라 조향축에 가해지는 마찰력을 조절함으로써 운전자에게 상황에 따라 적절한 조향감을 제공할 수 있다.
도 1은 본 실시예들에 의한 스티어 바이 와이어식 조향장치의 분해사시도이다.
도 2는 도 1의 일부에 대한 사시도이다.
도 3은 도 1의 결합상태에 대한 단면도이다.
도 4는 도 1의 일부에 대한 정면도이다.
도 5는 도 1의 결합상태에 대한 단면도이다.
도 6은 본 실시예들에 의한 스티어 바이 와이어식 조향장치의 동작상태를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 실시예들에 의한 스티어 바이 와이어식 조향장치의 분해사시도이다.
도 8은 도 7의 일부에 대한 사시도이다.
도 9 내지 도 11은 도 7의 결합상태에 대한 단면도이다.
도 12는 본 실시예들에 의한 스티어 바이 와이어식 조향장치의 동작상태를 나타내는 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 스티어 바이 와이어식 조향장치의 분해사시도, 도 2는 도 1의 일부에 대한 사시도, 도 3은 도 1의 결합상태에 대한 단면도, 도 4는 도 1의 일부에 대한 정면도, 도 5는 도 1의 결합상태에 대한 단면도, 도 6은 본 실시예들에 의한 스티어 바이 와이어식 조향장치의 동작상태를 나타내는 단면도, 도 7은 본 실시예들에 의한 스티어 바이 와이어식 조향장치의 분해사시도, 도 8은 도 7의 일부에 대한 사시도, 도 9 내지 도 11은 도 7의 결합상태에 대한 단면도, 도 12는 본 실시예들에 의한 스티어 바이 와이어식 조향장치의 동작상태를 나타내는 단면도이다.
본 실시예들에 의한 스티어 바이 와이어식 조향장치(100)는, 조향축(102)이 삽입되는 제 1 홀(121) 및 경방향으로 양단이 개구되어 제 1 홀(121)과 연통되는 제 2 홀(122)이 형성되는 제 1 하우징(120), 중공으로 형성되어 조향축(102)에 결합되고 제 1 홀(121)에 수용되는 회전부재(110), 제 2 홀(122)에 수용되며, 회전부재(110)의 외주면에 지지되는 제 1 지지부재(141), 제 1 지지부재(141)에 일단이 지지되는 탄성부재(142) 및 탄성부재(142)의 타단에 지지되는 제 2 지지부재(143)를 포함하는 가압기구(140)를 포함한다.
조향축(102)에는 운전자의 조향휠 조작에 의한 조향각, 조향토크 등을 센싱하는 센서가 구비되어 있으며, 전자제어장치(미도시)는 센서가 센싱한 정보를 기반으로 바퀴를 조타한다.
도 1을 참고하여 살펴보면, 조향컬럼(101)은 마운팅브라켓에 의해 차체에 결합되며, 제 1 하우징(120), 회전부재(110), 가압기구(140) 등은 조향컬럼(101)의 하단부에 구비될 수 있다.
제 1 하우징(120)은 조향축(102)이 삽입되는 제 1 홀(121) 및 경방향으로 양단이 개구되어 제 1 홀(121)과 연통되는 제 2 홀(122)을 포함하여, 조향컬럼(101)에 결합된다.
즉, 제 1 홀(121)은 조향축(102)과 동축으로 형성되어 있으며, 제 2 홀(122)은 경방향 내측에서 제 1 홀(121)과 연통되고 양단이 개구되어 있다.
제 1 홀(121)의 내주면에는 조향축(102)의 회전을 지지하는 베어링(130)이 결합될 수 있다.
회전부재(110)는 중공으로 형성되어 조향축(102)에 결합되고 제 1 홀(121)에 수용되는데, 다시 말해 회전부재(110)는 제 1 홀(121)로 삽입되는 조향축(102)의 하단부에 결합된다.
회전부재(110)와 조향축(102)에는 서로 맞물리는 세레이션이 형성되어 원주방향으로 고정되며, 운전자가 조향휠을 조작함에 따라 회전부재(110)는 조향축(102)과 일체로 회전된다.
가압기구(140)는 제 2 홀(122)에 수용되며, 회전부재(110)의 외주면에 지지되는 제 1 지지부재, 제 1 지지부재(141)에 일단이 지지되는 탄성부재(142) 및 탄성부재(142)의 타단에 지지되는 제 2 지지부재(143)를 포함한다.
도 2 내지 도 3을 참고하여 살펴보면, 탄성부재(142)는 제 1 지지부재(141)와 제 2 지지부재(143)의 사이에 구비되어 제 1 지지부재(141)를 탄성지지함으로써, 가압기구(140)는 조향축(102) 회전 시 회전부재(110)와 제 1 지지부재(141)의 접촉면에서 마찰을 발생시켜 운전자의 조향감을 상승시킨다.
즉, 회전부재(110)가 조향축(102)과 일체로 회전할 때 제 1 지지부재(141)는 원주방향으로 고정되어 있으므로, 회전부재(110)와 제 1 지지부재(141) 사이에서 마찰이 발생하는 것이다.
또한, 회전부재(110)는 접촉부(111), 단차부(114) 등을 포함하여 조타각에 따라 조향감을 다르게 하거나 최대조타각을 제한할 수 있는데, 자세한 내용은 후술한다.
또한, 제 1 지지부재(141)가 회전부재(110)의 외주면에서 이탈하거나 접촉면이 어긋나며 마찰을 발생시키지 못하는 문제 등을 방지하기 위해, 제 1 지지부재(141)와 제 2 지지부재(143)의 외주면 일측에는 각각 제 1 평면부(144,145)가 형성되고, 제 2 홀(122)의 내주면에는 제 1 평면부(144,145)가 지지되는 제 2 평면부(123)가 형성된다.
제 1 평면부(144,145)가 제 2 평면부(123)에 지지되며 제 1 지지부재(141)와 제 2 지지부재(143)가 제 2 홀(122)에서 원주방향으로 고정됨으로써, 조향축(102)이 회전될 때 제 1 지지부재(141)와 회전부재(110)의 접촉면이 안정적으로 유지될 수 있으며, 특히 후술할 바와 같이 제 1 지지부재(141)가 제 2 홀(122)에서 축방향으로 슬라이딩될 때 제 1 지지부재(141)가 회전부재(110)의 외주면에서 이탈하거나 미끄러지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제 2 지지부재(143)를 제 2 홀(122)에서 축방향으로 고정하기 위해, 제 2 홀(122)의 내주면에는 제 2 지지부재(143)의 경방향 외측면에 지지되는 결합부재(150)가 결합된다.
즉, 제 2 지지부재(143)의 경방향 내측면은 탄성부재(142)의 타단에 지지되고 경방향 외측면은 결합부재(150)에 지지되게 되어, 제 2 지지부재(143)는 제 2 홀(122)에서 축방향으로 고정된다.
제 2 지지부재(143)의 경방향 내측면은 탄성부재(142)의 타단이 안착되도록 함몰형성되어 있다.
결합부재(150)는 제 2 홀(122)에 예를 들어 압입 또는 나사결합될 수 있는데, 도면에는 결합부재(150)가 면취되어 제 2 평면부(123)에 지지되며 압입되는 실시예가 도시되어 있다.
또한, 제 1 지지부재(141)는, 탄성부재(142)에 지지되는 몸체부(311) 및 몸체부(311)에서 돌출되어 회전부재(110)에 지지되는 돌출부(312)를 포함한다.
즉, 몸체부(311)의 경방향 내측면에는 돌출부(312)가 돌출형성되어 있고 경방향 외측면에는 탄성부재(142)의 일단이 지지되는데, 제 2 지지부재(143)와 마찬가지로 몸체부(311)의 경방향 외측면은 탄성부재(142)의 일단이 안착되도록 함몰형성되어 있다.
돌출부(312)는 제 1 홀(121)의 축방향으로 길게 형성되어, 회전부재(110)와의 접촉면적을 증대시킬 수 있다.
전술한 바와 같이 제 1 평면부(144) 및 제 2 평면부(123)가 서로 지지될뿐만 아니라 돌출부(312)가 제 1 홀(121)의 축방향으로 길게 형성되어 회전부재(110)와 돌출부(312)의 접촉면적을 증대시킴으로써 제 1 지지부재(141)와 회전부재(110)가 안정적으로 접촉면을 유지하게 할 수 있다.
도 4 내지 도 6를 참고하여 살펴보면, 회전부재(110)의 외주면에는 돌출부(312)를 사이에 두고 원주방향으로 마주보는 한 쌍의 단차부(114)가 돌출형성된다.
즉, 조향축(102)이 회전함에 따라 돌출부(312)의 원주방향 일측면 또는 타측면이 단차부(114)에 지지되며 회전부재(110)의 회전을 제한하여, 조향휠의 최대조타각이 제한된다.
단차부(114) 사이의 간격을 조절함으로써, 최대 조타각 범위를 다르게 설정할 수 있다.
또한, 회전부재(110)는 단차부(114)의 사이에 구비되는 접촉부(111)를 포함하고, 접촉부(111)는 경방향 두께가 가장 얇은 중심부(112) 및 중심부(112)로부터 원주방향 양측으로 갈수록 경방향 두께가 두꺼워지는 경사부(113)를 포함한다.
경사부(113)는 중심부(112)의 원주방향 양측에 대칭되게 구비되는데, 다시 말해 중심부(112)와 단차부(114)의 사이에 구비된다.
도 5에 도시된 바와 같이 조타각이 0인 상태에서는 돌출부(312)가 중심부(112)에 지지되어 있으며, 도 6에 도시된 바와 같이 운전자가 조향휠을 조타하면 경사부(113)의 두께 차이에 의해 탄성부재(142)가 압축되어 돌출부(312)와 회전부재(110) 사이의 마찰이 증가된다.
즉, 조타각이 커질수록 조향휠의 조타가 무거워지게 되므로, 운전자의 조향감을 상승시킬 수 있다.
또한, 경사부(113)가 중심부(112)에서 단차부(114)를 향하는 방향으로 갈수록 경방향 두께가 두꺼워지게 형성됨으로써, 가압기구(140)의 탄성력에 의해 조향휠이 자동으로 복원될 수 있다.
즉, 경사부(113)의 두께 차이에 의해 돌출부(312)와 경사부(113)의 접촉면이 회전부재(110)의 원주방향에 대해 경사지게 형성되므로, 가압기구(140)가 회전부재(110)에 토크를 가하게 되어 회전부재(110)는 중심부(112)가 돌출부(312)를 향하는 방향으로 회전되게 되고, 조향축(102) 및 조향휠이 자동으로 복원되는 것이다.
경사부(113)가 중심부(112)의 양측에 대칭되게 형성되어 있으므로, 조향휠이 일측 또는 타측으로 회전된 상태에서 모두 회전부재(110)는 중심부(112)가 돌출부(312)를 향하는 방향으로 토크를 받게 된다.
또한, 가압기구(140)에 의해 자동으로 회전되는 조향휠을 조타각 0인 중립상태로 복원시키기 위해, 돌출부(312)는 끝단으로 갈수록 원주방향 두께가 얇아지게 형성되고 중심부(112)는 함몰형성된다.
즉, 조향휠이 자동으로 복원되는 과정에서 돌출부(312)와 접촉부(111) 사이의 마찰에 의해 돌출부(312)가 중심부(112)에 지지되지 않고 어긋난 상태로 회전부재(110)가 정지될 수 있는데, 돌출부(312)가 테이퍼지게 형성되고 중심부(112)가 함몰형성됨으로써 돌출부(312)와 중심부(112)가 어긋난 상태로 정지되는 것을 방지하고, 보다 빠르고 정확하게 조향휠을 복원시킬 수 있다.
도면에 도시된 바와 같이 경사부(113)는 중심부(112)를 향하는 방향으로 갈수록 외측면의 곡률이 커지게 형성되어, 중심부(112)는 돌출부(312)와 대응되는 테이퍼진 형상으로 함몰될 수 있다.
한편, 조향각, 차속, 노면상태 등에 따라 운전자의 조향감을 더욱 상승시킬 수 있도록, 본 실시예들에 의한 스티어 바이 와이어식 조향장치(700)는 모터(710), 제 2 하우징(720), 회전축(750) 등을 더 포함하여 제 2 지지부재(143)를 제 2 홀(122)의 축방향으로 슬라이딩시킴으로써 가압기구(140)가 회전부재(110)에 가하는 마찰력을 조절할 수 있다.
도 7 내지 도 8를 참고하여 살펴보면, 제 2 하우징(720)은 제 1 하우징(120)의 제 2 홀(122)이 형성된 부위에 결합되고, 제 2 하우징(720)의 내측에는 모터(710)의 동력을 제 2 지지부재(143)에 전달하는 감속구조가 구비된다.
제 2 지지부재(143)에는 제 2 지지부재(143)를 제 2 홀(122)의 축방향으로 관통하는 결합공(771)이 형성되고, 결합공(771)에는 모터(710)에 의해 회전되며 제 2 지지부재(143)와 나사결합되는 회전축(750)이 삽입된다.
즉, 모터(710)가 회전축(750)을 회전시킴에 따라 제 2 지지부재(143)가 제 2 홀(122)의 내측에서 전진 또는 후퇴하고 탄성부재(142)가 압축 또는 인장되는 것이다.
전술한 바와 같이 제 2 지지부재(143)의 제 1 평면부(145)와 제 2 홀(122)의 제 2 평면부(123)가 지지되어 있으므로, 회전축(750)이 회전할 때 제 2 지지부재(143)는 회전되지 않고 나사결합에 의해 축방향으로만 슬라이딩된다.
도 9 내지 도 10을 참고하여 살펴보면, 회전축(750)은 결합공(771)에 삽입되는 스크류부(751) 및 웜휠(740)이 결합되는 결합부(752)를 포함하고, 모터(710)의 모터축은 웜휠(740)과 맞물리는 웜축(730)과 결합된다.
즉, 스크류부(751)에는 나사가 형성되어 제 2 지지부재(143)와 나사결합되고, 결합부(752)에는 예를 들어 세레이션이 형성되어 웜휠(740)이 원주방향으로 고정된다.
모터(710)는 모터축이 제 2 홀(122)의 축방향과 수직하도록 제 2 하우징(720)에 결합되어 있으며, 모터축에는 웜휠(740)과 맞물리는 웜축(730)이 결합되어 있어 모터(710)의 토크가 감속되며 회전축(750)을 회전시키고, 제 2 지지부재(143)가 슬라이딩된다.
도 11 내지 도 12를 참고하여 살펴보면, 이와 같이 모터(710)가 제 2 지지부재(143)를 슬라이딩시키며 탄성부재(142)를 압축 또는 인장시킴으로써, 가압기구(140)가 회전부재(110)에 가하는 마찰력을 조절할 수 있다.
즉, 모터(710)가 제 2 지지부재(143)를 전진시키면 탄성부재(142)가 압축되며 회전부재(110)가 받는 마찰력이 증대되어 조향감이 무거워지고, 모터(710)가 제 2 지지부재(143)를 후퇴시키면 탄성부재(142)가 인장되며 회전부재(110)가 받는 마찰력이 감소되어 조향감이 가벼워지는 것이다.
모터(710)는 차속, 조타각, 조타토크 등의 정보를 수신하는 전자제어장치에 의해 제어되는데, 예를 들어 모터(710)는 차속이 낮을 때에는 제 2 지지부재(143)를 후퇴시켜 조향감을 가볍게 하고 차속이 높을 때에는 제 2 지지부재(143)를 전진시켜 조향감을 무겁게 할 수 있다.
이와 같은 형상을 가지는 스티어 바이 와이어식 조향장치에 의하면, 조향축 회전 시 마찰력을 발생시켜 운전자의 조향감을 상승시키며, 최대 조향각을 제한할 수 있고, 조향휠을 자동으로 복원시킬 수 있으며, 조향각, 차속, 노면상태 등에 따라 조향축에 가해지는 마찰력을 조절함으로써 운전자에게 상황에 따라 적절한 조향감을 제공할 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.
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본 특허출원은 2019년 11월 06일 한국에 출원한 특허출원번호 제 10-2019-0140838 호에 대해 미국 특허법 119(a)조 (35 U.S.C § 119(a))에 따라 우선권을 주장하며, 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다. 아울러, 본 특허출원은 미국 이외에 국가에 대해서도 위와 동일한 이유로 우선권을 주장하면 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다.
Claims (14)
- 조향축이 삽입되는 제 1 홀 및 경방향으로 양단이 개구되어 상기 제 1 홀과 연통되는 제 2 홀이 형성되는 제 1 하우징;중공으로 형성되어 상기 조향축에 결합되고 상기 제 1 홀에 수용되는 회전부재;상기 제 2 홀에 수용되며, 상기 회전부재의 외주면에 지지되는 제 1 지지부재, 상기 제 1 지지부재에 일단이 지지되는 탄성부재 및 상기 탄성부재의 타단에 지지되는 제 2 지지부재를 포함하는 가압기구;를 포함하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 회전부재와 조향축에는 서로 맞물리는 세레이션이 형성되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 지지부재와 제 2 지지부재의 외주면 일측에는 각각 제 1 평면부가 형성되고, 상기 제 2 홀의 내주면에는 상기 제 1 평면부가 지지되는 제 2 평면부가 형성되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 2 홀의 내주면에는, 상기 제 2 지지부재의 경방향 외측면에 지지되는 결합부재가 결합되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 지지부재는, 상기 탄성부재에 지지되는 몸체부 및 상기 몸체부에서 돌출되어 상기 회전부재에 지지되는 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
- 제 5 항에 있어서,상기 돌출부는 상기 제 1 홀의 축방향으로 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
- 제 5 항에 있어서,상기 회전부재는, 상기 조향축이 회전함에 따라 상기 돌출부에 지지되는 접촉부 및 상기 접촉부를 사이에 두고 마주보는 한 쌍의 단차부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 접촉부는, 경방향 두께가 가장 얇은 중심부 및 상기 중심부로부터 원주방향 양측으로 갈수록 경방향 두께가 두꺼워지는 경사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
- 제 8 항에 있어서,상기 돌출부는 끝단으로 갈수록 원주방향 두께가 얇아지게 형성되고, 상기 중심부는 함몰형성되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
- 제 8 항에 있어서,상기 경사부는 상기 중심부를 향하는 방향으로 갈수록 외주면의 곡률이 커지게 형성되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 하우징에는 상기 제 2 지지부재를 전진 또는 후퇴시키는 모터가 결합된 제 2 하우징이 결합되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 제 2 지지부재에는 상기 제 2 지지부재를 상기 제 2 홀의 축방향으로 관통하는 결합공이 형성되고,상기 결합공에는 상기 모터에 의해 회전되며 상기 제 2 지지부재와 나사결합되는 회전축이 삽입되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
- 제 12 항에 있어서,상기 회전축은 상기 결합공에 삽입되는 스크류부 및 웜휠이 결합되는 결합부를 포함하고,상기 모터의 모터축은 상기 웜휠과 맞물리는 웜축과 결합되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 모터는 차속이 낮을 때에는 상기 제 2 지지부재를 후퇴시키고 차속이 높을 때에는 상기 제 2 지지부재를 전진시키는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
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