WO2022005135A1 - 레일 스토어블 전동 컬럼 - Google Patents

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WO2022005135A1
WO2022005135A1 PCT/KR2021/008096 KR2021008096W WO2022005135A1 WO 2022005135 A1 WO2022005135 A1 WO 2022005135A1 KR 2021008096 W KR2021008096 W KR 2021008096W WO 2022005135 A1 WO2022005135 A1 WO 2022005135A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rail
steering column
axial direction
column
rail base
Prior art date
Application number
PCT/KR2021/008096
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
홍성종
홍진용
정관택
Original Assignee
남양넥스모 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 남양넥스모 주식회사 filed Critical 남양넥스모 주식회사
Priority to CN202180042256.7A priority Critical patent/CN115835997A/zh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D1/00—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
    • B62D1/02—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
    • B62D1/16—Steering columns
    • B62D1/18—Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable
    • B62D1/185—Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable adjustable by axial displacement, e.g. telescopically
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D1/00—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
    • B62D1/02—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
    • B62D1/16—Steering columns
    • B62D1/18—Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable
    • B62D1/181—Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable with power actuated adjustment, e.g. with position memory

Definitions

  • the present invention relates to a rail storeable electric column (RAIL STOWABLE ELECTRIC COLUMN), and more particularly, to a rail storeable electric column that can have structural stability while ensuring an increase in the tele amount of a steering column.
  • RAIL STOWABLE ELECTRIC COLUMN rail storeable electric column
  • a steering device of a vehicle is a device for changing a traveling direction of a vehicle at the will of a driver, and is a device that allows a driver to move the vehicle in a desired direction by rotating left and right wheels of the vehicle to the left or right.
  • the steering force generated by the driver manipulating the steering wheel is transmitted to the lower rack-and-pinion mechanism through the steering shaft, and finally changes the direction of both wheels.
  • the steering system includes a telescope and a tilt function. Through these functions, the driver can adjust the degree of protrusion and the angle of inclination of the steering wheel to suit his or her height or body type, thereby enabling smooth steering operation. can do.
  • the telescope and tilt functions were initially a manual operation method in which the driver directly operated the control lever to move the steering wheel in the axial direction or to rotate the steering wheel around the hinge axis, but later, automatic operation using a motor method was developed.
  • the prior art is configured to include a housing in the form of a hollow pipe, a telescopic pipe inserted into the inner diameter of the housing, and a steering shaft inserted into the telescopic pipe.
  • a steering wheel is connected to the steering shaft, and the telescopic pipe is moved in the axial direction by a driving device installed in the housing to perform the telescopic function.
  • the technical problem of the present invention is to move the entire steering column assembly in the axial direction, so that structural rigidity can be secured along with the telemetry of the steering column according to the driver's space security according to the demand for autonomous driving technology development. It is to provide a rail-storable electric column having a telescopic driving structure.
  • the rail storeable electric column is composed of a rail base, a steering column and a driving means.
  • the rail base is installed on the vehicle body.
  • the steering column is axially slidably installed on the rail base.
  • the driving means provides a driving force for axially sliding the steering column.
  • On both sides of the rail base fixed rails are installed long in the axial direction, respectively.
  • Ball bearings are installed on both sides of the steering column, respectively. The ball bearing is supported on the fixed rail and is rotated and moved in the axial direction when the steering column slides in the axial direction by the driving force of the driving means.
  • the ball bearing may include an inner ring and an outer ring.
  • the outer ring may be rotatable with respect to the inner ring by a plurality of balls disposed therebetween.
  • the inner ring may be fixed to the steering column.
  • the outer ring may be rotated when the steering column is axially slid in contact with the fixed rail.
  • a V-shaped groove and an inclined surface may be formed on the outer peripheral surface of the outer ring.
  • the V-shaped groove and the inclined surface may be continuously formed in a circumferential direction of the outer ring, respectively.
  • the inclined surface may be formed on both side surfaces positioned outside the V-shaped groove.
  • the fixed rail may be formed with a curved portion having an outwardly convex arc-shaped cross-section.
  • the outer ring may be inserted inside the curved portion.
  • the inner walls of both ends of the curved portion may be in contact with the inclined surfaces of both sides.
  • Moving rails may be further installed on both sides of the steering column, respectively.
  • the moving rail may support the fixed rail.
  • the moving rail may be axially slid together with the steering column when the steering column is axially slid.
  • the moving rail may be composed of a body plate and a friction plate.
  • the body plate may be coupled to the steering column.
  • the friction plate may be coupled to the body plate and disposed between the fixed rail and the body plate. The friction plate may rub against the fixed rail when the steering column is axially slid.
  • a friction groove into which the curved portion is inserted may be formed in the friction plate.
  • a bottom surface of the friction groove may be formed as a flat surface.
  • the center of the outer wall of the curved portion may be in contact with the center of the bottom surface of the friction groove.
  • the outer walls of both ends of the curved portion may be in contact with inner walls of both ends of the friction groove.
  • the ball bearing may be formed of a plurality of ball bearings arranged in an axial direction.
  • a pair of first guiders spaced apart from each other in a direction perpendicular to the axial direction may be protruded from the rail base toward the steering column.
  • a guide hole may be formed in the rail base to be elongated in the axial direction between the pair of first guiders.
  • a pair of second guiders may protrude toward the rail base on both sides of the steering column.
  • the pair of second guiders may be slidably coupled to the pair of first guiders in the axial direction, respectively.
  • the ball bearing may be installed on the pair of second guiders.
  • a third guider slidable in the axial direction through the guide hole may be protruded between the pair of second guiders on the steering column.
  • a support member may be installed at an end of the third guider to protrude in a direction perpendicular to the axial direction and supported by the rail base.
  • a load in a first direction is supported by the pair of first guiders and the pair of second guiders, and a direction perpendicular to the first direction by the support member installed in the third guider
  • a load in the second direction may be supported.
  • the driving means may be composed of a gearbox, a driving motor and a screw bar.
  • the gearbox may be installed on the steering column.
  • a worm gear and a worm wheel gear may be rotatably disposed inside the gearbox.
  • An outer peripheral surface of the worm wheel gear may mesh with the worm gear.
  • the driving motor may be installed in the gearbox.
  • the worm gear may be coupled to the rotation shaft of the driving motor.
  • the screw bar may be installed long in the axial direction on the rail base. The screw bar may pass through the worm wheel gear and the gearbox.
  • a screw thread engaged with a screw thread formed on an inner circumferential surface of the worm wheel gear may be formed on an outer circumferential surface of the screw bar.
  • the rotation shaft of the driving motor and the screw bar may be disposed to be perpendicular to each other.
  • the gearbox may be disposed close to any one of the fixed rails respectively installed on both sides of the rail base.
  • the driving motor may be disposed close to the other one of the fixed rails respectively installed on both sides of the rail base.
  • One end of the screw bar may be hinged to the rail base.
  • the rail storeable electric column according to the present invention can secure the tele amount by moving the entire steering column assembly in the axial direction, and has a very excellent advantage in rigidity because it has a rail-type driving mechanism and fastening structure, and has an assembly structure This has the effect of simplifying and increasing productivity.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a tele-out state of a rail storeable electric column according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a perspective view showing a tele-in state of the rail storeable electric column according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a front view of a rail storeable electric column according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a perspective view of Figure 1 except for the rail base
  • Figure 5 is an exploded perspective view showing the driving means shown in Figure 4;
  • FIG. 6 is a perspective view showing the internal structure of the gearbox shown in FIG. 5;
  • FIG. 7 is a perspective view and a partially enlarged view showing the rail base, the fixed rail, the ball bearing and the moving rail shown in FIG. 3;
  • FIG. 8 is an enlarged view of the right part of the upper part of FIG. 3;
  • Fig. 9 is a view showing the upper part of Fig. 3.
  • FIG. 10 is a view showing a steering column and a support member shown in FIG. 1 .
  • support member 250 ball bearing
  • moving rail 261 body plate
  • Figure 1 is a perspective view showing a tele-out state of the rail storeable electric column according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a perspective view showing the tele-in state of the rail storeable electric column according to an embodiment of the present invention.
  • the tele out (Tele Out) may mean that the length in the axial direction of the entire rail storeable electric column (1) becomes longer
  • the tele in (Tele In) is the axis of the entire rail storeable electric column (1). It may mean that the length of the direction is shortened.
  • the meaning of tele may mean movement in the axial direction.
  • the rail storeable electric column 1 may include a rail base 100 and a steering column assembly 200 .
  • the rail storeable electric column 1 can secure the amount of tele by sliding the entire steering column assembly 200 on the rail base 100 in the axial direction.
  • the rail base 100 may be a plate-shaped metal member and may be fixedly installed on the vehicle body, and the steering column assembly 200 may be disposed below the rail base 100 .
  • the steering column assembly 200 may be axially slidably installed on the rail base 100 .
  • the powered column 1 may be tele-out or tele-in by sliding the steering column assembly 200 axially relative to the rail base 100 .
  • the steering column assembly 200 may include a configuration capable of performing tele-out and tele-in functions on its own.
  • the steering column assembly 200 may include a steering shaft 210 , a steering housing 220 , and a steering column 230 .
  • the length in the axial direction of the steering column assembly 200 itself may be adjusted by sliding in the direction.
  • the electric column 1 of this embodiment is not only a tele function of the steering column assembly 200 itself by the driving force of the tele driving unit 240, but also a steering column assembly by the driving force of the driving means 300 (refer to FIG. 4) to be described later. (200) By adding the entire tele function, you can additionally secure the amount of tele. However, the tele function of the steering column assembly 200 itself by the driving force of the tele driving unit 240 is not necessarily provided, only the tele function of the entire steering column assembly 200 by the driving force of the driving means 300 . This may be provided.
  • the configuration of the steering column assembly 200 will be described in more detail as follows.
  • a steering wheel (not shown) that the driver holds by hand to steer the vehicle may be installed.
  • the steering housing 220 may be formed in a cylindrical shape into which the other end of the steering shaft 210 is inserted.
  • the steering housing 220 may include an inner tube 221 and an outer tube 222 .
  • the other end of the steering shaft 210 may be inserted into the inner tube 221 to protrude out of the inner tube 221 through one end of the inner tube 221 .
  • the other end of the inner tube 221 may be inserted into the outer tube 222 , and may be disposed to protrude to the outside of the outer tube 222 through one end of the outer tube 222 .
  • the steering shaft 210 may be locked to the inner tube 221 so as not to move in the axial direction.
  • the steering shaft 210 may be rotatably coupled to the inner tube 221 in the circumferential direction through a ball bearing.
  • the inner tube 221 may be locked to the outer tube 222 so as not to move in the axial direction and not rotate in the circumferential direction.
  • the inner tube 221 is inserted into the outer tube 222 while locking with respect to the outer tube 222 is released by the collision force applied to the steering column assembly 200 in the event of a car crash to prevent injury to the driver. can do.
  • the outer tube 222 may be axially slidably installed on the steering column 230 .
  • the steering column 230 may support a load of the steering column assembly 200 . That is, the steering column assembly 200 is configured to include a steering shaft 210, a steering housing 220, and a steering column 230, except for the steering column 230 except for the steering column 230. A load of 200 may be supported by the steering column 230 .
  • the driving unit 240 includes a gearbox 241 fixedly installed on the steering column 230 , a motor 242 fixedly installed on the gearbox 241 , and a screw rotatably installed in the gearbox 241 in the circumferential direction. It is configured to include a bar 243 , a nut installation bracket 244 fixedly installed on the outer tube 222 , and a nut member 245 installed on the nut installation bracket 244 .
  • the rotation shaft of the motor 242 may be disposed in the same direction as the screw bar 243 in an axial direction.
  • the nut member 245 may have a screw thread formed on the inner circumferential surface, and the screw thread formed on the inner circumferential surface of the nut member 245 may be engaged with the screw thread formed on the outer circumferential surface of the screw bar 243 .
  • a worm gear and a worm wheel gear may be rotatably disposed inside the gearbox 241 .
  • the worm gear may be coupled to a rotation shaft of the motor 242
  • the worm wheel gear may mesh with the worm gear.
  • a screw bar 243 may be coupled to the center of the worm wheel gear.
  • the screw bar 243 may be rotated in the circumferential direction, and accordingly, the nut member 245 is moved in the axial direction of the screw bar 243 in the longitudinal direction of the outer tube.
  • the 222 is axially slid relative to the steering column 230 so that the steering column assembly 200 itself can perform a tele function.
  • Figure 3 is a front view of the rail storeable electric column according to an embodiment of the present invention.
  • both sides of the rail base 100 may be provided with fixed rails 110 elongated in the axial direction, respectively.
  • the fixed rail 110 is fastened to the rail base 100 through a plurality of bolts, and may be fixedly disposed on both sides of the rail base 100 in an axial direction, respectively.
  • the fixing rail 110 may be formed in a plate shape bent a plurality of times, and the side facing the steering column 230 may be opened.
  • Ball bearings 250 may be respectively installed on both sides of the steering column 230 .
  • the ball bearing 230 may be supported on the fixed rail 110 and may be rotated and moved in the axial direction when the steering column 230 is slid in the axial direction by the driving force of the driving means 300 .
  • Moving rails 260 may be further installed on both sides of the steering column 230 , respectively.
  • the moving rail 260 may be disposed below the fixed rail 110 to support the fixed rail 110 .
  • the moving rail 260 may be fastened to the steering column 230 through a plurality of bolts, and may be disposed on both sides of the steering column 230 to be elongated in the axial direction, respectively.
  • the moving rail 260 may be formed to have a shorter axial length than the fixed rail 110 .
  • the moving rail 260 may be fixedly installed on the steering column 230 and slide together with the steering column 230 in the axial direction while supporting the fixed rail 110 when the steering column 230 slides in the axial direction. .
  • FIG. 4 is a perspective view of FIG. 1 excluding the rail base
  • FIG. 5 is an exploded perspective view showing the driving means shown in FIG. 4
  • FIG. 6 is a perspective view showing the internal structure of the gearbox shown in FIG. 5 .
  • the driving means 300 may provide a driving force for sliding the steering column 230 in the axial direction. That is, by the driving force of the driving means 300, the electric column 1 may be in a tele-out state as shown in FIG. 1 or in a tele-in state as shown in FIG. 2 .
  • the driving means 300 may include a gearbox 310 , a driving motor 320 , and a screw bar 330 .
  • the gearbox 310 and the driving motor 320 may be disposed on a surface of the steering column 230 facing the rail base 100 .
  • the gearbox 310 may be installed in the steering column 310
  • the driving motor 320 may be installed in the gearbox 310 .
  • the screw bar 330 may be installed long in the axial direction on the rail base 100 .
  • the rotation shaft 321 of the driving motor 320 and the screw bar 330 may be disposed to be perpendicular to each other. That is, the rotation shaft 321 of the driving motor 320 may be long in a direction orthogonal to the axial direction.
  • the gearbox 310 may be fastened to the steering column 230 through a plurality of bolts.
  • the gearbox 310 may include a box base 311 and a box cover 312 .
  • the box base 311 may form a lower portion of the gearbox 310
  • the box cover 312 may form an upper portion of the gearbox 310 .
  • the box base 311 may be fastened through a plurality of bolts
  • the box cover 312 may be fastened to the box base 311 through a plurality of bolts.
  • the box base 311 and the box cover 312 may be coupled to each other to form a space therein.
  • a worm gear 313 and a worm wheel gear 314 may be rotatably disposed inside the gearbox 310 .
  • the worm gear 313 and the worm wheel gear 314 may be meshed with each other.
  • the outer peripheral surface of the worm wheel gear 314 may be meshed with the outer peripheral surface of the worm gear 313 .
  • the driving motor 320 may be fastened to the gearbox 310 through a plurality of bolts.
  • a worm gear 313 may be coupled to the rotation shaft 321 of the driving motor 320 . Accordingly, when the driving motor 320 is driven to rotate the rotation shaft 321 of the driving motor 320 , the worm gear 313 and the worm wheel gear 314 may be rotated.
  • the screw bar 330 may be formed as a straight bar that has a circular cross section and is straight in the axial direction.
  • the screw bar 330 may pass through the worm wheel gear 314 and the gearbox 310 .
  • a hole through which the screw bar 330 passes may be formed in each of the center of the worm wheel gear 314 and the box cover 312 of the gear box 310 .
  • a screw thread may be formed on the outer peripheral surface of the screw bar 330 to engage the screw thread formed on the inner peripheral surface of the worm wheel gear 314 . Therefore, when the driving motor 320 is driven, the worm wheel gear 314 is rotated and moved along the length of the screw bar 330 together with the gearbox 310, so that the steering column 230 is to be slid in the axial direction.
  • the ball bearing 250 is supported by the fixed rail 110 and moved in the axial direction while the outer ring 252 is rotated.
  • the gearbox 310 is positioned at a portion where the screw bar 330 is installed in the rail base 100 so that the gearbox 310 can be moved along the length of the screw bar 330 by the driving force of the driving motor 320 . It is desirable to form a space in which to move.
  • the steering column 230 does not shake in all directions orthogonal to the axial direction. Accordingly, while the ball bearings 250 on both sides are smoothly rotated, they are moved along the length of the fixed rails 110 on both sides so that noise may not be generated.
  • the gearbox 310 may be disposed close to any one of the fixed rails 110 respectively installed on both sides of the rail base 100 , and the driving motor 320 is installed on both sides of the rail base 100, respectively, on the fixed rails ( 110) may be disposed close to the other.
  • the gearbox 310 may be disposed between any one of a pair of second guiders 231 to be described later and a third guider 233 to be described later, and the driving motor 320 is a pair of second guiders 231 . It may be disposed between the other one of the guiders 231 and the third guider 233 .
  • the load of the gearbox 310 and the load of the driving motor 320 can be evenly distributed to the ball bearings 250 installed on both sides of the steering column 230 , and both sides of the ball bearings 250 are smoothly rotated. It is moved along the length of the fixed rail 110 of the noise may not be generated.
  • One end of the screw bar 330 may be hinged to the rail base 100 .
  • hinge protrusions 331 may protrude from both sides, and bushes 332 may be installed on an outer circumferential surface of each hinge protrusion 331 .
  • Each bush 332 is formed in a cylindrical shape, so that each hinge protrusion 331 can be inserted into each bush 332 .
  • Each bush 332 may be rotatably inserted and disposed in a pair of bush brackets 333 , and each bush bracket 333 may be fixedly installed to the rail base 100 through bolts.
  • the gearbox 310 and the worm wheel gear 314 are connected to the screw bar 330 by the driving force of the driving motor 320 .
  • the screw bar 330 rotates slightly around the respective hinge protrusions 331, so the gearbox 310 and the worm wheel gear 314 can move smoothly and noise is not generated. it may not be
  • each bush 332 prevents each hinge protrusion 331 from directly rubbing against each bush bracket 333 , so that the screw bar 330 slightly rotates each hinge protrusion 331 as a center of rotation. When rotated, it is possible to smooth the rotation of the screw bar 330 and prevent noise.
  • FIG. 7 is a perspective view and a partially enlarged view showing the rail base, the fixed rail, the ball bearing, and the moving rail shown in FIG. 3
  • FIG. 8 is an enlarged view of the right part of the upper part of FIG. 3 .
  • the ball bearing 250 may be formed of a plurality of ball bearings 250 arranged in an axial direction. That is, the ball bearing 250 may have a plurality of ball bearings 250 arranged on one side of the steering column 230 in the axial direction, and a plurality of ball bearings 250 arranged on the other side of the steering column 230 in the axial direction.
  • the ball bearing 250 may have a plurality of ball bearings 250 arranged on one side of the steering column 230 in the axial direction, and a plurality of ball bearings 250 arranged on the other side of the steering column 230 in the axial direction.
  • four ball bearings 250 are installed on one side of the steering column 230 in the axial direction
  • four ball bearings 250 are installed on the other side of the steering column 230 in the axial direction.
  • the ball bearing 250 may include an inner ring 251 and an outer ring 252 .
  • the outer ring 252 may be rotatable with respect to the inner ring 251 by a plurality of balls (not shown) disposed between the inner ring 251 and the inner ring 251 .
  • the inner ring 251 may be fixed to the steering column 230 through bolts, and the outer ring 252 is in contact with the fixed rail 110 so that the steering column 230 is moved in the axial direction by the driving force of the driving means 300 . It can be rotated when slid.
  • a V-shaped groove 253 and an inclined surface 254 may be formed on the outer peripheral surface of the outer ring 252 .
  • the V-shaped groove 253 and the inclined surface 254 may be formed continuously in the circumferential direction of the outer ring 252 , respectively.
  • the inclined surfaces 254 may be formed on both sides of the V-shaped groove 253 .
  • the ball bearing 250 may be formed as a single ball bearing in which a V-shaped groove 253 is formed in the center of the outer circumferential surface of the outer ring 252 and inclined surfaces 254 are formed on both sides of the outer circumferential surface of the outer ring 252 .
  • the ball bearing 250 is formed as a pair of ball bearings in which a pair of ball bearings 250 having inclined surfaces 254 formed on both sides of the outer circumferential surface of the outer ring are installed on the same axis, and the pair of ball bearings installed on the same axis.
  • a V-shaped groove 253 may be formed by the inclined surfaces 254 opposite to each other formed in the .
  • a curved portion 113 having an arc-shaped cross-section convex outwardly may be formed on the fixing rail 110 .
  • the curved portion 113 may have an arc-shaped cross-section in which the surface facing the moving rail 260 is convex and the opposite side is concave.
  • the outer ring 252 of the ball bearing 250 may be inserted inside the curved portion 113 .
  • the inner walls of both ends of the curved portion 113 may be in contact with the inclined surfaces 254 on both sides. In this way, the ball bearing 250 is formed in a structure supported by the curved portion 113 of the fixed rail 110 and the two contact points to ensure rigidity.
  • the moving rail 260 may include a body plate 261 and a friction plate 262 .
  • the body plate 261 may be coupled to the steering column 230 .
  • the body plate 261 may be fastened to the steering column 230 through a plurality of bolts.
  • the friction plate 262 may be coupled to the body plate 261 and disposed between the fixed rail 110 and the body plate 261 .
  • the friction plate 262 may be fastened to the body plate 261 through a plurality of bolts.
  • the friction plate 262 may rub against the fixed rail 110 when the steering column 230 slides in the axial direction by the driving force of the driving means 300 .
  • the moving rail 260 may function as a support for supporting the fixed rail 110 so that the outer ring 252 of the ball bearing 250 rotates smoothly and moves in the axial direction along the length of the fixed rail 110.
  • the friction plate 262 is located between the fixed rail 110 and the body plate 261 and is rubbed with the fixed rail 110 by a predetermined friction force so that the outer ring 252 of the ball bearing 250 is fixed to the fixed rail 110 . It can be rotated without sliding in the axial direction along the length of the fixed rail 110 .
  • a friction groove 263 into which the curved portion 113 of the fixed rail 110 is inserted may be formed in the friction plate 262 .
  • the bottom surface of the friction groove 263 may be formed as a flat surface.
  • the center of the outer wall of the curved portion 113 may be in contact with the center of the bottom surface of the friction groove 263 , and the outer walls of both ends of the curved portion 113 may be in contact with inner walls of both ends of the friction groove 263 .
  • the friction plate 262 is formed in a structure supported by the curved portion 113 of the fixed rail 110 and the three contact points to ensure rigidity.
  • the friction plate 262 is preferably formed of a synthetic material having excellent wear resistance, such as polyacetal resin.
  • FIG. 9 is a view showing the upper part of FIG. 3
  • FIG. 10 is a view showing the steering column and support member shown in FIG. 1 .
  • the rail base 100 has a pair of spaced apart from each other in the first direction D1 , which is a direction orthogonal to the axial direction on the surface facing the steering column 230 .
  • of the first guider 120 may be formed to protrude.
  • a pair of second guiders 231 may protrude toward the rail base 100 on both sides of the steering column 230 .
  • the pair of second guiders 231 may be disposed between the pair of first guiders 120 .
  • the pair of second guiders 231 may be slidably coupled to the pair of first guiders 120 in the axial direction, respectively.
  • the ball bearing 250 may be installed on a pair of second guiders 231 .
  • the steering column 230 may support a load in the first direction D1 by the pair of first guiders 120 and the pair of second guiders 231 .
  • a guide hole 130 may be formed in the rail base 100 to be elongated in the axial direction between the pair of first guiders 120 .
  • the guide hole 130 may be formed in the center between the pair of first guiders 120 .
  • a third guider 233 may protrude between the pair of second guiders on the steering column.
  • the third guider 233 may be formed to protrude from the surface of the steering column 230 toward the rail base 100 .
  • the third guider 233 may be formed in the center between the pair of second guiders 231 .
  • the third guider 233 may be slidable in the axial direction through the guide hole 130 formed in the rail base 100 .
  • a support member 235 protruding in a direction perpendicular to the axial direction and supported by the rail base 100 may be installed at an end of the third guider 233 .
  • the tip of the third guider 233 may be formed to have a thinner thickness than the rest of the third guider 233 , and the tip of the third guider 233 formed to be thin is the guide hole 130 .
  • the support member 235 is installed at the end of the thinly formed third guider 233
  • the end of the third guider 233 has a thickness that can penetrate the guide hole 130.
  • the thickness of the tip of the third guider 233 may be variously changed within the formed range.
  • the steering column 230 may support a load in the second direction D2 that is perpendicular to the first direction D1 by the support member 235 installed on the third guider 233 .
  • the rail storeable electric column 1 can secure the tele amount by moving the entire steering column assembly 200 in the axial direction, and the rail type driving mechanism and fastening structure Because it has a very good advantage in rigidity, it is possible to simplify the assembly structure and increase productivity accordingly.
  • the present invention provides a rail-storable electric column having a rail-type telescopic driving structure capable of securing structural rigidity and securing telemetry of a steering column according to a driver's space securing in accordance with the demand for autonomous driving technology development.

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Abstract

스티어링 컬럼 어셈블리 전체를 축방향으로 이동시켜서, 자율 주행 기술 발달의 요구에 따라 운전자의 공간 확보에 따른 스티어링 컬럼의 텔레량 확보와 함께 구조적 강성을 확보할 수 있는 레일 방식의 텔레스코픽 구동 구조를 가지는 레일 스토어블 전동 컬럼이 제공된다. 이를 위해, 본 발명에 따른 레일 스토어블 전동 컬럼은, 차체에 설치되는 레일 베이스와, 상기 레일 베이스에 축방향으로 슬라이드 가능하게 설치되는 스티어링 컬럼과, 상기 스티어링 컬럼을 축방향으로 슬라이드시키는 구동력을 제공하는 구동수단을 포함하고, 상기 레일 베이스의 양측에는 각각 축방향으로 길게 고정 레일이 설치되고, 상기 스티어링 컬럼의 양측에는 각각 상기 고정 레일에 지지되어 상기 구동수단의 구동력에 의해 상기 스티어링 컬럼이 축방향으로 슬라이드될 시 회전되면서 축방향으로 이동되는 볼베어링이 설치된다.

Description

레일 스토어블 전동 컬럼
본 발명은 레일 스토어블 전동 컬럼(RAIL STOWABLE ELECTRIC COLUMN)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스티어링 컬럼의 텔레량 증대를 확보하면서 구조적 안정성을 가질 수 있는 레일 스토어블 전동 컬럼에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 조향장치는 자동차의 진행 방향을 운전자의 의지대로 변경하기 위한 장치로서, 자동차의 좌우바퀴를 좌측 또는 우측으로 회전시켜서, 운전자가 원하는 방향으로 자동차를 진행시킬 수 있도록 하는 장치이다.
이러한 조향장치에 있어서 운전자가 스티어링 휠을 조작함으로써 발생한 조향력은 스티어링 샤프트를 통해 하단의 랙-피니언 기구에 전달되고 최종적으로는 양쪽 바퀴의 방향을 변화시키게 된다.
한편, 조향장치에는 텔레스코프(Telescope) 및 틸트(Tilt) 기능이 포함되는데, 이러한 기능을 통해 운전자는 자신의 신장이나 체형에 맞게 상기 스티어링 휠의 돌출 정도 및 기울임 각도를 조절할 수 있게 되어 원활한 조향 조작을 할 수 있다.
또한, 텔레스코프 및 틸트 기능은 초기에는 운전자가 직접 조절 레버를 조작하여 상기 스티어링 휠을 축 방향으로 운동시키거나 힌지축을 중심으로 상기 스티어링 휠을 회전시켜야 하는 수동 조작 방식이었으나 이후에는 모터를 이용한 자동 조작 방식이 개발되었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2018-0112231호(2018.10.12. 공개일)(이하, '종래 기술'이라 함)에는, 상기 모터를 이용한 자동 조작 방식인'자동차용 전동식 스티어링 컬럼 장치'가 개시되어 있다.
상기 종래 기술은, 중공 파이프 형태의 하우징과, 상기 하우징의 내경부에 삽입되는 텔레스코픽용 파이프와, 상기 텔레스코픽용 파이프에 삽입되는 스티어링 샤프트를 포함하여 구성된다. 상기 스티어링 샤프트에는 스티어링 휠이 연결되고, 상기 텔레스코픽용 파이프는 상기 하우징에 설치된 구동장치에 의해 축방향으로 이동되어서 상기 텔레스코프 기능을 수행하게 된다.
한편, 최근 자율주행의 차량 개발의 급격한 발전에 따라 자율주행 모드에서 운전자의 공간 확보가 화두로 떠오르고 있다. 그런데, 상기 종래 기술은 상기 텔레스코픽용 파이프가 축방향으로 이동되는 것에 의해서만 상기 텔레스코프 기능을 수행하기 때문에, 텔레량이 적어서 상기 운전자의 공간 확보가 어려운 문제점이 있었다.
본 발명의 기술적 과제는, 스티어링 컬럼 어셈블리 전체를 축방향으로 이동시켜서, 자율 주행 기술 발달의 요구에 따라 운전자의 공간 확보에 따른 스티어링 컬럼의 텔레량 확보와 함께 구조적 강성을 확보할 수 있는 레일 방식의 텔레스코픽 구동 구조를 가지는 레일 스토어블 전동 컬럼을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 레일 스토어블 전동 컬럼은, 레일 베이스, 스티어링 컬럼 및 구동수단으로 구성된다. 상기 레일 베이스는 차체에 설치된다. 상기 스티어링 컬럼은 상기 레일 베이스에 축방향으로 슬라이드 가능하게 설치된다. 상기 구동수단은 상기 스티어링 컬럼을 축방향으로 슬라이드시키는 구동력을 제공한다. 상기 레일 베이스의 양측에는 각각 축방향으로 길게 고정 레일이 설치된다. 상기 스티어링 컬럼의 양측에는 각각 볼베어링이 설치된다. 상기 볼베어링은 상기 고정 레일에 지지되어 상기 구동수단의 구동력에 의해 상기 스티어링 컬럼이 축방향으로 슬라이드될 시 회전되면서 축방향으로 이동된다.
상기 볼베어링은 내륜 및 외륜으로 구성될 수 있다. 상기 외륜은 상기 내륜과의 사이에 배치된 복수개의 볼에 의해 상기 내륜에 대해 회전 가능할 수 있다. 상기 내륜은 상기 스티어링 컬럼에 고정될 수 있다. 상기 외륜은 상기 고정 레일에 접촉되어 상기 스티어링 컬럼이 축방향으로 슬라이드될 시 회전될 수 있다.
상기 외륜의 외주면에는 V형 홈 및 경사면이 형성될 수 있다. 상기 V형 홈 및 상기 경사면은 각각 상기 외륜의 둘레방향으로 연속되게 형성될 수 있다. 상기 경사면은 상기 V형 홈의 외측에 위치하는 양측면에 형성될 수 있다. 상기 고정 레일에는 외측으로 볼록한 원호형 단면을 가지는 곡면부가 형성될 수 있다. 상기 곡면부의 내측에는 상기 외륜이 삽입될 수 있다. 상기 곡면부의 양측단 내벽은 양측의 상기 경사면에 접촉될 수 있다.
상기 스티어링 컬럼의 양측에는 각각 이동 레일이 더 설치될 수 있다. 상기 이동 레일은 상기 고정 레일을 지지할 수 있다. 상기 이동 레일은 상기 스티어링 컬럼이 축방향으로 슬라이드될 시 상기 스티어링 컬럼과 함께 축방향으로 슬라이드될 수 있다.
상기 이동 레일은 바디 플레이트 및 마찰 플레이트로 구성될 수 있다. 상기 바디 플레이트는 상기 스티어링 컬럼에 결합될 수 있다. 상기 마찰 플레이트는 상기 바디 플레이트에 결합되어 상기 고정 레일 및 상기 바디 플레이트 사이에 배치될 수 있다. 상기 마찰 플레이트는 상기 스티어링 컬럼이 축방향으로 슬라이드될 시 상기 고정 레일과 마찰될 수 있다.
상기 마찰 플레이트에는 상기 곡면부가 삽입되는 마찰홈이 형성될 수 있다. 상기 마찰홈의 바닥면은 평면으로 형성될 수 있다. 상기 곡면부의 외벽 중심은 상기 마찰홈의 바닥면 중심에 접촉될 수 있다. 상기 곡면부의 양측단 외벽은 상기 마찰홈의 양측단 내벽에 접촉될 수 있다.
상기 볼베어링은 축방향으로 배열되는 복수개의 볼베어링으로 형성될 수 있다.
상기 레일 베이스에는 상기 스티어링 컬럼을 향하는 면에 축방향과 직교되는 방향으로 서로 이격된 한 쌍의 제1 가이더가 돌출 형성될 수 있다. 상기 레일 베이스에는 상기 한 쌍의 제1 가이더 사이에 축방향으로 길게 가이드홀이 형성될 수 있다. 상기 스티어링 컬럼의 양측에는 한 쌍의 제2 가이더가 상기 레일 베이스를 향해 돌출 형성될 수 있다. 상기 한 쌍의 제2 가이더는 상기 한 쌍의 제1 가이더에 각각 축방향으로 슬라이드 가능하게 결합될 수 있다. 상기 한 쌍의 제2 가이더에는 상기 볼베어링이 설치될 수 있다. 상기 스티어링 컬럼에는 상기 한 쌍의 제2 가이더 사이에 상기 가이드홀을 관통하여 축방향으로 슬라이드 가능한 제3 가이더가 돌출 형성될 수 있다. 상기 제3 가이더의 끝단에는 축방향과 직교되는 방향으로 돌출 배치되어 상기 레일 베이스에 지지되는 지지부재가 설치될 수 있다. 상기 스티어링 컬럼은, 상기 한 쌍의 제1 가이더 및 상기 한 쌍의 제2 가이더에 의해 제1 방향의 하중이 지지되고, 상기 제3 가이더에 설치된 상기 지지부재에 의해 상기 제1 방향과 직교되는 방향인 제2 방향의 하중이 지지될 수 있다.
상기 구동수단은 기어박스, 구동모터 및 스크류 바로 구성될 수 있다. 상기 기어박스는 상기 스티어링 컬럼에 설치될 수 있다. 상기 기어박스의 내부에는 웜기어 및 웜휠기어가 회전가능하게 배치될 수 있다. 상기 웜휠기어의 외주면은 상기 웜기어에 치합될 수 있다. 상기 구동모터는 상기 기어박스에 설치될 수 있다. 상기 구동모터의 회전축에는 상기 웜기어가 결합될 수 있다. 상기 스크류 바는 상기 레일 베이스에 축방향으로 길게 설치될 수 있다. 상기 스크류 바는 상기 웜휠기어 및 상기 기어박스를 관통할 수 있다. 상기 스크류 바의 외주면에는 상기 웜휠기어의 내주면에 형성된 나사산과 맞물리는 나사산이 형성될 수 있다. 상기 구동모터의 구동 시, 상기 웜휠기어는 회전되면서 상기 기어박스와 함께 상기 스크류 바의 길이를 따라 이동되어, 상기 스티어링 컬럼은 축방향으로 슬라이드될 수 있다.
상기 구동모터의 회전축과, 상기 스크류 바는, 서로 직교되게 배치될 수 있다.
상기 기어박스는 상기 레일 베이스의 양측에 각각 설치된 상기 고정 레일 중 어느 하나에 가깝게 배치될 수 있다. 상기 구동모터는 상기 레일 베이스의 양측에 각각 설치된 상기 고정 레일 중 다른 하나에 가깝게 배치될 수 있다.
상기 스크류 바의 일단은 상기 레일 베이스에 힌지 결합될 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 레일 스토어블 전동 컬럼은, 스티어링 컬럼 어셈블리 전체를 축방향으로 이동시켜서 텔레량을 확보할 수 있고, 레일 방식의 구동 메커니즘과 체결 구조를 가지기 때문에 강성에 매우 우수한 이점이 있으며, 조립 구조를 간소화시키고 이에 따른 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 레일 스토어블 전동 컬럼의 텔레 아웃 상태를 나타내는 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 레일 스토어블 전동 컬럼의 텔레 인 상태를 나타내는 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 레일 스토어블 전동 컬럼의 정면도,
도 4는 도 1에서 레일 베이스를 제외하고 나타내는 사시도,
도 5는 도 4에 도시된 구동수단을 나타내는 분해 사시도,
도 6은 도 5에 도시된 기어박스 내부구조를 나타내는 사시도,
도 7은 도 3에 도시된 레일 베이스, 고정 레일, 볼베어링 및 이동 레일을 나타내는 사시도 및 일부 확대도,
도 8은 도 3의 상부 중 우측부의 확대도,
도 9는 도 3의 상부를 나타내는 도면,
도 10은 도 1에 도시된 스티어링 컬럼 및 지지부재를 나타내는 도면이다.
<부호의 설명>
1 : 레일 스토어블 전동 컬럼 100 : 레일 베이스
110 : 고정 레일 113 : 곡면부
120 : 제1 가이더 130 : 가이드홀
200 : 스티어링 컬럼 어셈블리 230 : 스티어링 컬럼
231 : 제2 가이더 233 : 제3 가이더
235 : 지지부재 250 : 볼베어링
251 : 내륜 252 : 외륜
253 : V형 홈 254 : 경사면
260 : 이동 레일 261 : 바디 플레이트
262 : 마찰 플레이트 263 : 마찰홈
300 : 구동수단 310 : 기어박스
313 : 웜기어 314 : 웜휠기어
320 : 구동모터 321 : 구동모터의 회전축
330 : 스크류 바
이하, 본 발명의 실시예에 의한 레일 스토어블 전동 컬럼을 도면들을 참고하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 레일 스토어블 전동 컬럼의 텔레 아웃 상태를 나타내는 사시도, 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 레일 스토어블 전동 컬럼의 텔레 인 상태를 나타내는 사시도이다. 여기서, 텔레 아웃(Tele Out)은 레일 스토어블 전동 컬럼(1) 전체의 축방향의 길이가 길어지는 것을 의미할 수 있고, 텔레 인(Tele In)은 레일 스토어블 전동 컬럼(1) 전체의 축방향의 길이가 짧아지는 것을 의미할 수 있다. 이하 설명에서 텔레(Tele)의 의미는 축방향의 이동을 의미할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 레일 스토어블 전동 컬럼(1)은, 레일 베이스(100) 및 스티어링 컬럼 어셈블리(200)를 포함할 수 있다.
레일 스토어블 전동 컬럼(1)은 스티어링 컬럼 어셈블리(200) 전체를 레일 베이스(100)에 축방향으로 슬라이드시켜서 텔레(Tele)량을 확보할 수 있다.
레일 베이스(100)는 플레이트 형상의 금속 부재로써 차체에 고정 설치될 수 있고, 스티어링 컬럼 어셈블리(200)는 레일 베이스(100)의 하측에 배치될 수 있다. 스티어링 컬럼 어셈블리(200)는 레일 베이스(100)에 축방향으로 슬라이드 가능하게 설치될 수 있다. 전동 컬럼(1)은 스티어링 컬럼 어셈블리(200)가 레일 베이스(100)에 대해 축방향으로 슬라이드되는 것에 의해 텔레 아웃 또는 텔레 인 될 수 있다.
물론, 스티어링 컬럼 어셈블리(200)는 그 자체에 텔레 아웃 및 텔레 인 기능을 수행할 수 있는 구성을 포함할 수 있다. 구체적으로, 스티어링 컬럼 어셈블리(200)는 스티어링 샤프트(210), 스티어링 하우징(220) 및 스티어링 컬럼(230)을 포함할 수 있는데, 스티어링 하우징(220)이 텔레구동유닛(240)의 구동력에 의해 축방향으로 슬라이드되어 스티어링 컬럼 어셈블리(200) 자체의 축방향의 길이가 조절될 수도 있다.
본 실시예의 전동 컬럼(1)은 텔레구동유닛(240)의 구동력에 의한 스티어링 컬럼 어셈블리(200) 자체의 텔레 기능뿐만 아니라, 후술하는 구동수단(300, 도 4 참조)의 구동력에 의한 스티어링 컬럼 어셈블리(200) 전체의 텔레 기능을 추가하여, 텔레량을 추가로 확보할 수 있다. 다만, 텔레구동유닛(240)의 구동력에 의한 스티어링 컬럼 어셈블리(200) 자체의 텔레 기능이 반드시 구비될 필요는 없고, 구동수단(300)의 구동력에 의한 스티어링 컬럼 어셈블리(200) 전체의 텔레 기능만이 구비될 수도 있다.
스티어링 컬럼 어셈블리(200)의 구성에 대해 보다 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
스티어링 샤프트(210)의 일단부에는 운전자가 자동차의 진행방향을 조향하기 위해 손으로 잡는 구성인 스티어링 휠(미도시)이 설치될 수 있다.
스티어링 하우징(220)은 스티어링 샤프트(210)의 타단부가 삽입되는 원통형으로 형성될 수 있다. 스티어링 하우징(220)은 이너 튜브(221)와 아우터 튜브(222)를 포함할 수 있다. 스티어링 샤프트(210)의 타단부는 이너 튜브(221)의 내부로 삽입되어 이너 튜브(221)의 일단부를 통해 이너 튜브(221)의 외부로 돌출 배치될 수 있다. 이너 튜브(221)의 타단부는 아우터 튜브(222)의 내부로 삽입될 수 있고, 아우터 튜브(222)의 일단부를 통해 아우터 튜브(222)의 외부로 돌출 배치될 수 있다.
스티어링 샤프트(210)는 이너 튜브(221)에 축방향으로 이동되지 않게 락킹될 수 있다. 스티어링 샤프트(210)는 볼베어링을 통해 이너 튜브(221)에 원주방향으로 회전 가능하게 결합될 수 있다.
이너 튜브(221)는 아우터 튜브(222)에 축방향 이동되지 않고 원주방향으로도 회전되지 않게 락킹될 수 있다. 자동차의 충돌 사고시에 스티어링 컬럼 어셈블리(200)에 가해지는 충돌력에 의해 이너 튜브(221)는 아우터 튜브(222)에 대해 락킹이 해제되면서 아우터 튜브(222)의 내부로 삽입되어 운전자의 상해를 방지할 수 있다. 아우터 튜브(222)는 스티어링 컬럼(230)에 축방향으로 슬라이드 가능하게 설치될 수 있다.
스티어링 컬럼(230)은 스티어링 컬럼 어셈블리(200)의 하중을 지지할 수 있다. 즉, 스티어링 컬럼 어셈블리(200)는 스티어링 샤프트(210), 스티어링 하우징(220) 및 스티어링 컬럼(230)을 포함하여 구성되는데, 스티어링 컬럼(230)을 제외한 스티어링 컬럼(230)을 제외한 스티어링 컬럼 어셈블리(200)의 하중을 스티어링 컬럼(230)이 지지할 수 있다.
구동유닛(240)은, 스티어링 컬럼(230)에 고정 설치된 기어박스(241)와, 기어박스(241)에 고정 설치된 모터(242)와, 기어박스(241)에 원주방향으로 회전 가능하게 설치된 스크류 바(243)와, 아우터 튜브(222)에 고정 설치된 너트 설치 브라켓(244)과, 너트 설치 브라켓(244)에 설치된 너트부재(245)를 포함하여 구성된다.
모터(242)의 회전축은 스크류 바(243)과 동일한 방향인 축방향으로 배치될 수 있다. 너트부재(245)는 내주면에 나사산이 형성될 수 있고, 너트부재(245)의 내주면에 형성된 나사산은 스크류 바(243)의 외주면에 형성된 나사산과 맞물릴 수 있다. 기어박스(241)의 내부에는 웜기어 및 웜휠기어가 회전 가능하게 배치될 수 있다. 여기서, 상기 웜기어는 모터(242)의 회전축에 결합될 수 있고, 상기 웜휠기어는 상기 웜기어와 치합될 수 있다. 또한, 상기 웜휠기어의 중심에는 스크류 바(243)이 결합될 수 있다. 따라서, 모터(242)가 구동될 시 스크류 바(243)가 원주방향으로 회전될 수 있고, 이에 따라 너트부재(245)가 스크류 바(243)의 길이방향인 축방향으로 이동되는 것에 의해 아우터 튜브(222)가 스티어링 컬럼(230)에 대해 축방향으로 슬라이드되어서, 스티어링 컬럼 어셈블리(200) 자체는 텔레 기능을 수행할 수 있다.
이하, 구동수단(300)의 구동력에 의한 스티어링 컬럼 어셈블리(200) 전체의 텔레 기능을 위한 구성에 대해 도 3 내지 도 10을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 레일 스토어블 전동 컬럼의 정면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 레일 베이스(100)의 양측에는 각각 축방향으로 길게 고정 레일(110)이 설치될 수 있다. 고정 레일(110)은 레일 베이스(100)에 복수개의 볼트를 통해 체결되어, 레일 베이스(100)의 양측에 각각 축방향으로 길게 고정 배치될 수 있다. 고정 레일(110)은 복수번 절곡된 판형으로 형성될 수 있고, 스티어링 컬럼(230)의 측면을 향하는 면이 개구될 수 있다.
스티어링 컬럼(230)의 양측에는 각각 볼베어링(250)이 설치될 수 있다. 볼베어링(230)은 고정 레일(110)에 지지되어 구동수단(300)의 구동력에 의해 스티어링 컬럼(230)이 축방향으로 슬라이드될 시 회전되면서 축방향으로 이동될 수 있다.
스티어링 컬럼(230)이 구동수단(300)의 구동력에 의해 축방향으로 슬라이드 이동될 시, 볼베어링(250)이 회전되면서 고정 레일(110)을 따라 축방향으로 이동되기 때문에, 전동 컬럼(1)의 텔레 조작 시 소음을 저감시킬 수 있고, 전동 컬럼(1)의 조립 강성을 향상시키고 안정적인 텔레량을 제어할 수 있다.
스티어링 컬럼(230)의 양측에는 각각 이동 레일(260)이 더 설치될 수 있다. 이동 레일(260)은 고정 레일(110)의 하측에 배치되어 고정 레일(110)을 지지할 수 있다. 이동 레일(260)은 복수개의 볼트를 통해 스티어링 컬럼(230)에 체결되어, 스티어링 컬럼(230)의 양측에 각각 축방향을 길게 배치될 수 있다. 이동 레일(260)은 고정 레일(110)보다 축방향의 길이가 짧게 형성될 수 있다. 이동 레일(260)은 스티어링 컬럼(230)에 고정 설치되어 스티어링 컬럼(230)이 축방향으로 슬라이드될 시 고정 레일(110)을 지지한 채로 스티어링 컬럼(230)과 함께 축방향으로 슬라이드될 수 있다.
도 4는 도 1에서 레일 베이스를 제외하고 나타내는 사시도, 도 5는 도 4에 도시된 구동수단을 나타내는 분해 사시도, 도 6은 도 5에 도시된 기어박스 내부구조를 나타내는 사시도이다.
도 1 및 도 2와, 도 4 내지 도 6을 참조하면, 구동수단(300)은 스티어링 컬럼(230)을 축방향으로 슬라이드시키는 구동력을 제공할 수 있다. 즉, 구동수단(300)의 구동력에 의해, 전동 컬럼(1)은 도 1에 도시된 바와 같이 텔레 아웃 상태가 되거나 도 2에 도시된 바와 같이 텔레 인 상태가 될 수 있다.
구동수단(300)은 기어박스(310), 구동모터(320) 및 스크류 바(330)로 구성될 수 있다. 기어박스(310) 및 구동모터(320)는 스티어링 컬럼(230) 중 레일 베이스(100)를 향하는 면에 배치될 수 있다. 기어박스(310)는 스티어링 컬럼(310)에 설치될 수 있고, 구동모터(320)는 기어박스(310)에 설치될 수 있다. 스크류 바(330)는 레일 베이스(100)에 축방향으로 길게 설치될 수 있다. 구동모터(320)의 회전축(321)과 스크류 바(330)는 서로 직교되게 배치될 수 있다. 즉, 구동모터(320)의 회전축(321)은 축방향과 직교되는 방향으로 길게 배치될 수 있다.
기어박스(310)는 스티어링 컬럼(230)에 복수개의 볼트를 통해 체결될 수 있다. 기어박스(310)는 박스 베이스(311) 및 박스 커버(312)를 포함할 수 있다. 박스 베이스(311)는 기어박스(310)의 하부를 형성할 수 있고, 박스 커버(312)는 기어박스(310)의 상부를 형성할 수 있다. 박스 베이스(311)는 복수개의 볼트를 통해 체결될 수 있고, 박스 커버(312)는 박스 베이스(311)에 복수개의 볼트를 통해 체결될 수 있다. 박스 베이스(311) 및 박스 커버(312)는 서로 결합되어 내부에 공간을 형성할 수 있다.
기어박스(310)의 내부에는 웜기어(313) 및 웜휠기어(314)가 회전 가능하게 배치될 수 있다. 웜기어(313) 및 윔휠기어(314)는 서로 치합될 수 있다. 웜휠기어(314)의 외주면은 웜기어(313)의 외주면에 치합될 수 있다.
구동모터(320)는 복수개의 볼트를 통해 기어박스(310)에 체결될 수 있다. 구동모터(320)의 회전축(321)에는 웜기어(313)가 결합될 수 있다. 따라서, 구동모터(320)가 구동되어 구동모터(320)의 회전축(321)이 회전되면, 웜기어(313) 및 웜휠기어(314)가 회전될 수 있다.
스크류 바(330)는 원형 단면을 가지고 축방향으로 곧게 형성된 직선 바로 형성될 수 있다. 스크류 바(330)는 웜휠기어(314) 및 기어박스(310)를 관통할 수 있다. 웜휠기어(314)의 중심과 기어박스(310)의 박스 커버(312) 각각에는 스크류 바(330)가 관통하는 홀이 형성될 수 있다. 스크류 바(330)의 외주면에는 스크류 바(330)는 웜휠기어(314)의 내주면에 형성된 나사산과 맞물리는 나사산이 형성될 수 있다. 따라서, 구동모터(320)의 구동 시, 웜휠기어(314)는 회전되면서 기어박스(310)와 함께 스크류 바(330)의 길이를 따라 이동되기 때문에, 스티어링 컬럼(230)은 축방향으로 슬라이드될 수 있고, 볼베어링(250)은 고정 레일(110)에 지지된 채로 축방향으로 이동되면서 외륜(252)이 회전될 수 있다.
구동모터(320)의 구동력에 의해 기어박스(310)가 스크류 바(330)의 길이를 따라 이동될 수 있도록, 레일 베이스(100)에는 스크류 바(330)가 설치되는 부분에 기어박스(310)가 이동될 수 있는 공간이 형성되는 것이 바람직하다.
기어박스(310) 및 웜휠기어(314)가 스크류 바(330)의 외주면을 감싼 채로 이동되기 때문에, 스티어링 컬럼(230)은 축방향과 직교되는 모든 방향으로의 흔들림이 발생되지 않는다. 따라서, 양측의 볼베어링(250)이 원활하게 회전되면서 양측의 고정 레일(110)의 길이를 따라 이동되어 소음이 발생되지 않을 수 있다.
기어박스(310)는 레일 베이스(100)의 양측에 각각 설치된 고정 레일(110) 중 어느 하나에 가깝게 배치될 수 있고, 구동모터(320)는 레일 베이스(100)의 양측에 각각 설치된 고정 레일(110) 중 다른 하나에 가깝게 배치될 수 있다.
구체적으로, 기어박스(310)는 후술할 한 쌍의 제2 가이더(231) 중 어느 하나와 후술할 제3 가이더(233)사이에 배치될 수 있고, 구동모터(320)는 한 쌍의 제2 가이더(231) 중 다른 하나와 제3 가이더(233) 사이에 배치될 수 있다.
따라서, 기어박스(310)의 하중과 구동모터(320)의 하중이 스티어링 컬럼(230)의 양측에 설치된 볼베어링(250)에 고르게 분산될 수 있고, 양측의 볼베어링(250)이 원활하게 회전되면서 양측의 고정 레일(110)의 길이를 따라 이동되어 소음이 발생되지 않을 수 있다.
스크류 바(330)의 일단은 레일 베이스(100)에 힌지 결합될 수 있다. 구체적으로, 스크류 바(330)의 일단에는 힌지돌기(331)가 양측에 돌출 형성될 수 있고, 각각의 힌지돌기(331)의 외주면에는 부시(332)가 설치될 수 있다. 각각의 부시(332)는 통형으로 형성되어 각각의 힌지돌기(331)는 각각의 부시(332)로 삽입될 수 있다. 각각의 부시(332)는 한 쌍의 부시 브라켓(333)에 회전 가능하게 삽입 배치될 수 있고, 각각의 부시 브라켓(333)은 볼트를 통해 레일 베이스(100)에 고정 설치될 수 있다.
이와 같이, 스크류 바(330)의 일단이 레일 베이스(100)에 힌지 결합되기 때문에, 구동모터(320)의 구동력에 의해, 기어박스(310) 및 웜휠기어(314)가 스크류 바(330)의 길이를 따라 이동될 시, 스크류 바(330)는 각각의 힌지돌기(331)를 회전 중심으로 약간 회전되므로, 기어박스(310) 및 웜휠기어(314)가 원활하게 이동될 수 있으며 소음이 발생되지 않을 수 있다.
여기서, 각각의 부시(332)는 각각의 힌지돌기(331)가 각각의 부시 브라켓(333)에 직접 마찰되는 것을 방지하여, 스크류 바(330)가 각각의 힌지돌기(331)를 회전 중심으로 약간 회전될 때, 스크류 바(330)의 회전을 원활하게 하고 소음을 방지할 수 있다.
도 7은 도 3에 도시된 레일 베이스, 고정 레일, 볼베어링 및 이동 레일을 나타내는 사시도 및 일부 확대도, 도 8은 도 3의 상부 중 우측부의 확대도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 볼베어링(250)은 축방향으로 배열되는 복수개의 볼베어링(250)으로 형성될 수 있다. 즉, 볼베어링(250)은, 스티어링 컬럼(230)의 일측에 축방향으로 복수개의 볼베어링(250)이 배열될 수 있고, 스티어링 컬럼(230)의 타측에 축방향으로 복수개의 볼베어링(250)이 배열될 수 있다. 본 실시예에서는 스티어링 컬럼(230)의 일측에 축방향으로 4개의 볼베어링(250)이 설치되고, 스티어링 컬럼(230)의 타측에 축방향으로 4개의 볼베어링(250)이 설치된다.
볼베어링(250)은 내륜(251) 및 외륜(252)으로 구성될 수 있다. 외륜(252)은 내륜(251)과의 사이에 배치된 복수개의 볼(미도시)에 의해 내륜(251)에 대해 회전 가능할 수 있다. 내륜(251)은 볼트를 통해 스티어링 컬럼(230)에 고정될 수 있고, 외륜(252)은 고정 레일(110)에 접촉되어 스티어링 컬럼(230)이 구동수단(300)의 구동력에 의해 축방향으로 슬라이드될 시 회전될 수 있다.
외륜(252)의 외주면에는 V형 홈(253) 및 경사면(254)이 형성될 수 있다. V형 홈(253) 및 경사면(254)은 각각 외륜(252)의 둘레방향으로 연속되게 형성될 수 있다. 경사면(254)은 V형 홈(253)의 외측에 위치하는 양측면에 형성될 수 있다.
볼베어링(250)은, 외륜(252)의 외주면 중심부에 V형 홈(253)이 형성되고 외륜(252)의 외주면 양측에 경사면(254)이 형성된 단일의 볼베어링으로 형성될 수 있다. 또는, 볼베어링(250)은, 외륜의 외주면 양측에 경사면(254)이 형성된 볼베어링(250) 한 쌍이 동축 상에 설치된 한 쌍의 볼베어링으로 형성되어, 동축 상에 설치된 상기 한 쌍의 볼베어링 각각의 외륜 외주면에 형성된 서로 대향하는 경사면(254)에 의해 V형 홈(253)이 형성될 수도 있다.
고정 레일(110)에는 외측으로 볼록한 원호형 단면을 가지는 곡면부(113)가 형성될 수 있다. 곡면부(113)는 이동 레일(260)을 향하는 면이 볼록하고 반대편이 오목한 원호형 단면을 가질 수 있다. 곡면부(113)의 내측에는 볼베어링(250)의 외륜(252)이 삽입될 수 있다. 곡면부(113)의 양측단 내벽은 양측의 경사면(254)에 접촉될 수 있다. 이와 같이, 볼베어링(250)은 고정 레일(110)의 곡면부(113)와 2개의 접점에 지지되는 구조로 형성되어 강성을 확보할 수 있다.
이동 레일(260)은 바디 플레이트(261) 및 마찰 플레이트(262)를 포함할 수 있다. 바디 플레이트(261)는 스티어링 컬럼(230)에 결합될 수 있다. 바디 플레이트(261)는 복수개의 볼트를 통해 스티어링 컬럼(230)에 체결될 수 있다. 마찰 플레이트(262)는 바디 플레이트(261)에 결합되어 고정 레일(110) 및 바디 플레이트(261) 사이에 배치될 수 있다. 마찰 플레이트(262)는 복수개의 볼트를 통해 바디 플레이트(261)에 체결될 수 있다. 마찰 플레이트(262)는 스티어링 컬럼(230)이 구동수단(300)의 구동력에 의해 축방향으로 슬라이드될 시 고정 레일(110)과 마찰될 수 있다.
이동 레일(260)은 볼베어링(250)의 외륜(252)이 원활하게 회전되면서 고정 레일(110)의 길이를 따라 축방향으로 이동될 수 있도록 고정 레일(110)을 지지해주는 지지체의 기능을 할 수 있고, 마찰 플레이트(262)는 고정 레일(110) 및 바디 플레이트(261) 사이에 위치하여 고정 레일(110)과 소정의 마찰력으로 마찰되어서 볼베어링(250)의 외륜(252)이 고정 레일(110)에서 미끄러지지 않고 회전되면서 고정 레일(110)의 길이를 따라 축방향으로 이동될 수 있게 할 수 있다.
마찰 플레이트(262)에는 고정 레일(110)의 곡면부(113)가 삽입되는 마찰홈(263)이 형성될 수 있다. 마찰홈(263)의 바닥면은 평면으로 형성될 수 있다. 곡면부(113)의 외벽 중심은 마찰홈(263)의 바닥면 중심에 접촉될 수 있고, 곡면부(113)의 양측단 외벽은 마찰홈(263)의 양측단 내벽에 접촉될 수 있다. 이와 같이, 마찰 플레이트(262)는 고정 레일(110)의 곡면부(113)와 3개의 접점에 지지되는 구조로 형성되어 강성을 확보할 수 있다. 마찰 플레이트(262)는 폴리아세탈 레진과 같은 내마모성이 우수한 합성재료로 형성되는 것이 바람직하다.
도 9는 도 3의 상부를 나타내는 도면, 도 10은 도 1에 도시된 스티어링 컬럼 및 지지부재를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2와, 도 9 및 도 10을 참조하면, 레일 베이스(100)에는 스티어링 컬럼(230)을 향하는 면에 축방향과 직교되는 방향인 제1 방향(D1)으로 서로 이격된 한 쌍의 제1 가이더(120)가 돌출 형성될 수 있다. 그리고, 스티어링 컬럼(230)의 양측에는 한 쌍의 제2 가이더(231)가 레일 베이스(100)를 향해 돌출 형성될 수 있다. 한 쌍의 제2 가이더(231)는 한 쌍의 제1 가이더(120) 사이에 배치될 수 있다. 한 쌍의 제2 가이더(231)는 한 쌍의 제1 가이더(120)에 각각 축방향으로 슬라이드 가능하게 결합될 수 있다. 볼베어링(250)은 한 쌍의 제2 가이더(231)에 설치될 수 있다. 스티어링 컬럼(230)은 한 쌍의 제1 가이더(120) 및 한 쌍의 제2 가이더(231)에 의해 제1 방향(D1)의 하중이 지지될 수 있다.
또한, 레일 베이스(100)에는 한 쌍의 제1 가이더(120) 사이에 축방향으로 길게 가이드홀(130)이 형성될 수 있다. 가이드홀(130)은 한 쌍의 제1 가이더(120) 사이의 중앙에 형성될 수 있다.
상기 스티어링 컬럼에는 상기 한 쌍의 제2 가이더 사이에 제3 가이더(233)가 돌출 형성될 수 있다. 제3 가이더(233)는 스티어링 컬럼(230) 중 레일 베이스(100)를 향하는 면에 돌출 형성될 수 있다. 제3 가이더(233)는 한 쌍의 제2 가이더(231) 사이의 중앙에 형성될 수 있다. 제3 가이더(233)는 레일 베이스(100)에 형성된 가이드홀(130)을 관통하여 축방향으로 슬라이드 가능할 수 있다. 제3 가이더(233)의 끝단에는 축방향과 직교되는 방향으로 돌출 배치되어 레일 베이스(100)에 지지되는 지지부재(235)가 설치될 수 있다.
본 실시예에서 제3 가이더(233)의 끝단은 제3 가이더(233)의 나머지 부분에 비해 두께가 얇게 형성될 수 있고, 이 얇게 형성된 제3 가이더(233)의 끝단이 가이드홀(130)을 관통할 수 있으며, 이 얇게 형성된 제3 가이더(233)의 끝단에 지지부재(235)가 설치되는 것으로 예시하였으나, 제3 가이더(233)의 끝단은 가이드홀(130)을 관통할 수 있는 두께로 형성되는 범위 내에서 제3 가이더(233)의 끝단 두께는 다양하게 변경될 수 있다. 스티어링 컬럼(230)은 제3 가이더(233)에 설치된 지지부재(235)에 의해 제1 방향(D1)과 직교되는 방향인 제2 방향(D2)의 하중이 지지될 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 레일 스토어블 전동 컬럼(1)은, 스티어링 컬럼 어셈블리(200) 전체를 축방향으로 이동시켜서 텔레량을 확보할 수 있고, 레일 방식의 구동 메커니즘과 체결 구조를 가지기 때문에 강성에 매우 우수한 이점이 있으며, 조립 구조를 간소화시키고 이에 따른 생산성을 높일 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 자율 주행 기술 발달의 요구에 따라 운전자의 공간 확보에 따른 스티어링 컬럼의 텔레량 확보와 함께 구조적 강성을 확보할 수 있는 레일 방식의 텔레스코픽 구동 구조를 가지는 레일 스토어블 전동 컬럼을 제공한다.

Claims (12)

  1. 차체에 설치되는 레일 베이스;
    상기 레일 베이스에 축방향으로 슬라이드 가능하게 설치되는 스티어링 컬럼; 및
    상기 스티어링 컬럼을 축방향으로 슬라이드시키는 구동력을 제공하는 구동수단;을 포함하고,
    상기 레일 베이스의 양측에는 각각 축방향으로 길게 고정 레일이 설치되고,
    상기 스티어링 컬럼의 양측에는 각각 상기 고정 레일에 지지되어, 상기 구동수단의 구동력에 의해 상기 스티어링 컬럼이 축방향으로 슬라이드될 시 회전되면서 축방향으로 이동되는 볼베어링이 설치되는 레일 스토어블 전동 컬럼.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 볼베어링은, 내륜과, 상기 내륜과의 사이에 배치된 복수개의 볼에 의해 상기 내륜에 대해 회전 가능한 외륜을 포함하고,
    상기 내륜은 상기 스티어링 컬럼에 고정되고, 상기 외륜은 상기 고정 레일에 접촉되어 상기 스티어링 컬럼이 축방향으로 슬라이드될 시 회전되는 레일 스토어블 전동 컬럼.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 외륜의 외주면에는, 상기 외륜의 둘레방향으로 연속되는 V형 홈과, 상기 V형 홈의 외측에 위치하는 양측면에 상기 외륜의 둘레방향으로 연속되는 경사면이 형성되고,
    상기 고정 레일에는 외측으로 볼록한 원호형 단면을 가지고 상기 외륜이 내측으로 삽입되는 곡면부가 형성되며,
    상기 곡면부의 양측단 내벽은 양측의 상기 경사면에 접촉되는 레일 스토어블 전동 컬럼.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 스티어링 컬럼의 양측에 각각 설치되어 상기 고정 레일을 지지하고, 상기 스티어링 컬럼이 축방향으로 슬라이드될 시 상기 스티어링 컬럼과 함께 축방향으로 슬라이드되는 이동 레일을 더 포함하는 레일 스토어블 전동 컬럼.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 이동 레일은,
    상기 스티어링 컬럼에 결합되는 바디 플레이트와,
    상기 바디 플레이트에 결합되어 상기 고정 레일 및 상기 바디 플레이트 사이에 배치되고, 상기 스티어링 컬럼이 축방향으로 슬라이드될 시 상기 고정 레일과 마찰되는 마찰 플레이트를 포함하는 레일 스토어블 전동 컬럼.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 마찰 플레이트에는 상기 곡면부가 삽입되는 마찰홈이 형성되고,
    상기 마찰홈의 바닥면은 평면으로 형성되며,
    상기 곡면부 외벽 중심은 상기 마찰홈의 바닥면 중심에 접촉되고,
    상기 곡면부의 양측단 외벽은 상기 마찰홈의 양측단 내벽에 접촉되는 레일 스토어블 전동 컬럼.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 볼베어링은 축방향으로 배열되는 복수개의 볼베어링으로 형성되는 레일 스토어블 전동 컬럼.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 레일 베이스에는, 상기 스티어링 컬럼을 향하는 면에 축방향과 직교되는 방향으로 서로 이격된 한 쌍의 제1 가이더가 돌출 형성되고, 상기 한 쌍의 제1 가이더 사이에 축방향으로 길게 가이드홀이 형성되며,
    상기 스티어링 컬럼의 양측에는 상기 한 쌍의 제1 가이더에 각각 축방향으로 슬라이드 가능하게 결합되고 상기 볼베어링이 설치되는 한 쌍의 제2 가이더가 상기 레일 베이스를 향해 돌출 형성되며, 상기 스티어링 컬럼에는 상기 한 쌍의 제2 가이더 사이에 상기 가이드홀을 관통하여 축방향으로 슬라이드 가능한 제3 가이더가 돌출 형성되고, 상기 제3 가이더의 끝단에는 축방향과 직교되는 방향으로 돌출 배치되어 상기 레일 베이스에 지지되는 지지부재가 설치되며,
    상기 스티어링 컬럼은, 상기 한 쌍의 제1 가이더 및 상기 한 쌍의 제2 가이더에 의해 축방향과 직교되는 방향인 제1 방향의 하중이 지지되고, 상기 제3 가이더에 설치된 상기 지지부재에 의해 상기 제1 방향과 직교되는 방향인 제2 방향의 하중이 지지되는 레일 스토어블 전동 컬럼.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동수단은,
    상기 스티어링 컬럼에 설치되고, 내부에는 웜기어와 상기 웜기어에 외주면이 치합되는 웜휠기어가 회전가능하게 배치되는 기어박스;
    상기 기어박스에 설치되고, 회전축에 상기 웜기어가 결합되는 구동모터;
    상기 레일 베이스에 축방향으로 길게 설치되어 상기 웜휠기어 및 상기 기어박스를 관통하고, 상기 웜휠기어의 내주면에 형성된 나사산과 맞물리는 나사산이 외주면에 형성된 스크류 바;를 포함하고,
    상기 구동모터의 구동 시, 상기 웜휠기어는 회전되면서 상기 기어박스와 함께 상기 스크류 바의 길이를 따라 이동되어, 상기 스티어링 컬럼은 축방향으로 슬라이드되는 레일 스토어블 전동 컬럼.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 구동모터의 회전축과, 상기 스크류 바는, 서로 직교되게 배치되는 레일 스토어블 전동 컬럼.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 기어박스는 상기 레일 베이스의 양측에 각각 설치된 상기 고정 레일 중 어느 하나에 가깝게 배치되고,
    상기 구동모터는 상기 레일 베이스의 양측에 각각 설치된 상기 고정 레일 중 다른 하나에 가깝게 배치되는 레일 스토어블 전동 컬럼.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 스크류 바의 일단은 상기 레일 베이스에 힌지 결합되는 레일 스토어블 전동 컬럼.
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