KR100907060B1 - 베벨 기어를 이용한 차량 능동 조향장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 베벨 기어를 이용한 차량 능동 조향장치에 관한 것으로서, 조향 입력부를 통해서 전달되는 운전자의 조향 입력에 따라 회전 작동하고 수평으로 장착되는 조향축 베벨 기어와, 상기 조향축 베벨 기어의 일측과 치합결합되어 회전 작동하는 고정용 베벨 기어와, 상기 조향축 베벨 기어의 타측과 치합결합되고, 중심축과 결합되는 기어비 변환용 모터의 작동에 따라 전/후로 이동하여 기어비를 변환시키는 작동용 베벨 기어와, 상기 고정용 베벨 기어와 일측이 치합결합되고, 타측이 스티어링 기어박스의 랙 기어와 치합결합되며, 중앙부에 중심축이 결합되어 있는 최종출력 베벨 기어를 포함하며, 상기 최종출력 베벨 기어의 중심축에는 조향 토크 보조용 모터의 구동축이 결합되어 그 조향 토크 보조용 모터의 작동으로서 기어비 변환에 따른 조향 토크를 보조하는 것을 특징으로 한다.

조향축 베벨 기어, 조향 입력부, 고정용 베벨 기어, 작동용 베벨 기어, 중심축, 기어비 변환용 모터, 최종출력 베벨 기어, 중심축, 조향 토크 보조용 모터, 랙 기어, 유니버셜 조인트, 스프링.

Description

베벨 기어를 이용한 차량 능동 조향장치{ACTIVE STEERING APPARATUS FOR CAR}

본 발명은 베벨 기어를 이용한 차량 능동 조향장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 베벨 기어를 이용하여 기어비 변환용 모터의 역할을 간소화하면서 조향 토크 보조용 모터의 위치 자유도를 증가시킬 수 있도록 한 베벨 기어를 이용한 차량 능동 조향장치에 관한 것이다.

일반적으로 능동 조향장치는 기어비를 변화시켜 전륜의 능동적인 조향을 꾀하는 장치로써, 이를 위해서 대부분 기어비를 능동적으로 바꿀 수 있는 능동 조향장치 전용 모터가 컬럼상에 필요하고 변화된 조향을 원활하게 전륜에 전달하기 위해서는 랙 상으로 전동 파워스티어링의 모터가 장착되는 구조로 구성된다.

또한, 기어비 변화를 위한 모터는 일정한 조향비를 사용하더라도 계속해서 동작을 해야함으로 모터의 용량이 커지고 이는 곧 모터의 크기가 커지거나 모터를 위한 원가 상승으로 이어지는 문제점이 있었다.

그리고 상기와 같은 문제점을 극복하고자 개발되었던 기술을 살펴보면, 특허공개번호 2002-84957은 스티어링 휠과 기어박스 사이에 차속에 따라 기어비를 가변시킬 수 있도록 가변기어 기구부를 마련한 기어비 가변형 스티어링장치 기술이고, 특허공개번호 2003-55864는 차속에 따라 기어비를 가변시킬 수 있도록 풀리와 벨트로 연결되는 기어비 가변부를 구비한 기어비 가변형 스티어링 시스템 기술이며, 특허공개번호 2005-60696은 차량의 속도 및 조타각에 따라 조향기어비를 가변시켜 줌으로써, 차량의 저속 운전시 작은 조향기어비로 조향 조작의 편의성을 확보할 수 있도록 하며, 고속 운전시 큰 조향기어비로 차량의 조종안전성을 향상시킨 기술이다.

그러나 상기와 같은 종래의 발명은 무단 기어를 이용함으로써 구현 형상이 매우 복잡한데 즉, 벨트형으로 구성되기 때문에 기본적으로 고정형 풀리와 작동용 풀리가 각기 2쌍이 필요하고 그에 따른 부피가 커지는 문제점이 있었다.

또한, 기어비가 하나로 고정될 때에도 기어비 변환용 모터는 계속해서 구동이 되어야 스프링의 힘을 이기고 작동 풀리를 움직여 벨트의 접촉부를 유지해야 함으로써 모터에게는 부담이 작용하고 그만큼 모터의 기능이 높아져야만 하는 문제점이 있었다

또한, 기어비를 일정하게 유지하려면 기어비 변환용 모터가 계속해서 작동을 해야 유성기어를 작동시켜 일정한 기어비를 유지할 수 있으므로 모터와 에너지 소비면에서 불리한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,베벨 기어를 이용하여 기어비 변환용 모터의 역할을 간소화하면서 조향 토크 보조용 모터의 위치 자유도를 증가시킬 수 있도록 한 베벨 기어를 이용한 차량 능동 조향장치를 제공하는데 목적이 있다

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 조향 입력부를 통해서 전달되는 운전자의 조향 입력에 따라 회전 작동하고 수평으로 장착되는 조향축 베벨 기어와, 상기 조향축 베벨 기어의 일측과 치합결합되어 회전 작동하는 고정용 베벨 기어와, 상기 조향축 베벨 기어의 타측과 치합결합되고, 중심축과 결합되는 기어비 변환용 모터의 작동에 따라 전/후로 이동하여 기어비를 변환시키는 작동용 베벨 기어와, 상기 고정용 베벨 기어와 일측이 치합결합되고, 타측이 스티어링 기어박스의 랙 기어와 치합결합되며, 중앙부에 중심축이 결합되어 있는 최종출력 베벨 기어를 포함하며, 상기 최종출력 베벨 기어의 중심축에는 조향 토크 보조용 모터의 구동축이 결합되어 그 조향 토크 보조용 모터의 작동으로서 기어비 변환에 따른 조향 토크를 보조하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 베벨 기어를 이용하여 기어 변환용 모터의 역할을 간소화 할 수 있을 뿐만 아니라, 능동 조향장치와 전동 파워스티어링 장치의 위치 자유도가 증가되는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 구성을 첨부된 도면을 참조로 설명하면, 도 1은 본 발명에 따른 베벨 기어를 이용한 차량 능동 조향장치를 나타낸 정면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 베벨 기어를 이용한 차량 능동 조향장치의 다른 실시 예를 나타낸 정면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 조향 입력부의 다른 실시 예를 나타낸 정면도이다.

본 발명인 베벨 기어를 이용한 차량 능동 조향장치(10)는 운전자의 조향 입력이 전달되는 조향축 베벨 기어(20)와, 조향축 베벨 기어(20)의 일측에 치합결합되는 고정용 베벨 기어(30)와, 상기 조향축 베벨 기어(20)의 타측에 치합결합되고 중심축에는 기어비 변환용 모터가 장착되는 작동용 베벨 기어(40)와, 상기 고정용 베벨 기어(30)와 일측이 치합결합되고 타측이 랙 기어(60)와 치합결합되며 중심축에는 조향 토크 보조용 모터가 장착되는 최종출력 베벨 기어(50)로 구성된다.

상기 조향축 베벨 기어(20)는 수평으로 장착되고 중앙에는 운전자의 조향 입력에 따라 회전작동하는 조향 입력부(22)가 장착된다. 이때, 상기 조향축 베벨 기어(20)의 지름은 사용하고자 하는 장소와 위치에 따라 달라질 수 있음을 밝힌다.

상기 조향축 베벨 기어(20)의 일측과 치합결합되는 고정용 베벨 기어(30)는 수직방향으로 치합결합되고 상기 조향축 베벨 기어(20)의 작동에 따라 연동회전작동된다.

상기 조향축 베벨 기어(20)의 타측과 치합결합되는 작동용 베벨 기어(40)는 수직방향으로 치합결합되고 중앙에 결합되는 중심축(42)에는 기어비 변환용 모터(44)가 장착된다.

즉, 상기 작동용 베벨 기어(40)는 조향축 베벨 기어(20)의 회전에 따라 연동작동하되, 상기 작동용 베벨 기어(40)는 상기 중심축(42)과 결합되는 기어비 변환용 모터(44)의 작동시 전/후로 작동하고 그와 더불어 상기 조향축 베벨 기어(20)를 상, 하로 이동시켜 기어비를 변환하게 되는 것이다.

상기 고정용 베벨 기어(30)에서 회전력을 전달받아 랙 기어(60)에 회전력을 전달하는 최종출력 베벨 기어(50)는 일측이 상기 고정용 베벨 기어(30)와 치합결합되고 타측이 스티어링 기어박스의 랙 기어(60)와 치합결합되며 중심축(52)에는 기어비 변환에 따른 조향 토크를 보조하기 위한 조향 토크 보조용 모터(54)가 장착된다.

그리고 상기 작동용 베벨 기어(40)의 작동에 따른 조향축 베벨 기어(20)의 작동이 용이하도록 조향 입력부(22)의 끝단에는 유니버셜 조인트(70)가 장착되는 데, 이는 상기 조향 입력부(22)의 좌, 우 작동이 용이하도록 장착되는 것이다.

그리고 상기 작동용 베벨 기어(40)의 작동에 따른 조향축 베벨 기어(20)의 작동이 용이하도록 조향 입력부(22)의 도중에는 스프링(80)이 장착되는데, 이는 상기 스프링(80)의 힘으로 저속으로 가면서 작동 및 고정용 베벨 기어(30)의 사이가 멀이질 때 조향축의 베벨 기어(20)가 작동 및 고정용 베벨 기어(30)에 더욱 잘 밀착되도록 해주는 역할을 수행한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 베벨 기어를 이용한 차량 능동 조향장치(10)의 실시 예를 첨부된 도면을 참조로 설명하면, 도 4는 본 발명에 따른 베벨 기어를 이용한 차량 능동 조향장치의 작동상태를 나타낸 제어로직이다.

먼저, 조향 입력부(22)를 통해서 전달되는 운전자의 조향 입력에 따라 회전작동하고 수평으로 장착되는 조향축 베벨 기어(20)를 장착한 후, 상기 조향축 베벨 기어(20)의 일측과 치합결합되고 회전작동하는 고정용 베벨 기어(30)를 장착한다.

그리고 상기 조향축 베벨 기어(20)의 타측과 치합결합되고 중심축(42)과 결합되는 기어비 변환용 모터(44)의 작동에 따라 전/후로 이동하여 기어비를 변환시키는 작동용 베벨 기어(40)를 장착한 후 상기 고정용 베벨 기어(30)와 일측이 치합결합되고 타측이 스티어링 기어박스의 랙 기어(60)와 치합결합되며 중심축(52)에는 기어비 변환에 따른 조향 토크를 보조하기 위한 조향 토크 보조용 모터(54)가 장착되는 최종출력 베벨 기어(50)를 장착하면 베벨 기어를 이용한 차량 능동 조향장치(10)의 조립은 완료된다.

이때, 상기 작동용 베벨 기어(40)의 작동에 따른 조향축 베벨 기어(20)의 작동이 용이하도록 조향 입력부(22)의 끝단에는 유니버셜 조인트(70)를 장착한다.

상기와 같은 상태에서 차량속도, 조향각 및 조향 각속도가 능동 조향장치의 속도에 따른 기어비 제어로직에 전달되고, 전자제어장치를 통해서 입력된 신호가 능동 조향장치의 주행중인 차량의 상태 판단에 전달되면,

상기 베벨 기어를 이용한 차량 능동 조향장치(10)는 베벨 기어(20, 30, 40, 50)의 위치를 선정하고, 그에 따라 조향축기어 상승높이에 필요한 작동용 베벨 기어(40)의 좌/우 이동량을 산출하며, 그에 따른 좌/우 이동을 위한 필요 작동량을 산출하여 기어비 가변용 모터(44)에 전달된다.

그럼 상기 기어비 가변용 모터(44)는 작동용 베벨 기어(40)를 작동시키고 그에 따른 조향축 베벨 기어(20)가 이동을 하고 그와 연동되는 고정용 베벨 기어(30)를 통해서 최종출력 베벨 기어(50)에 회전력을 전달하게 되는 것이다.

이때, 중심축(52)에 장착되는 조향 토크 보조용 모터(54)는 기어비 변환에 따른 조향 토크를 보조하게 되는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 베벨 기어를 이용한 차량 능동 조향장치를 나타낸 정면도.

도 2는 본 발명에 따른 베벨 기어를 이용한 차량 능동 조향장치의 다른 실시 예를 나타낸 정면도.

도 3은 본 발명에 따른 조향 입력부의 다른 실시 예를 나타낸 정면도.

도 4는 본 발명에 따른 베벨 기어를 이용한 차량 능동 조향장치의 작동상태를 나타낸 제어로직.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명.

10 : 베벨 기어를 이용한 차량 능동 조향장치,

20 : 조향축 베벨 기어, 22 : 조향 입력부,

30 : 고정용 베벨 기어, 40 : 작동용 베벨 기어,

42 : 중심축, 44 : 기어비 변환용 모터,

50 : 최종출력 베벨 기어, 52 : 중심축,

54 : 조향 토크 보조용 모터, 60 : 랙 기어,

70 : 유니버셜 조인트, 80 : 스프링.

Claims (3)

1. 조향 입력부를 통해서 전달되는 운전자의 조향 입력에 따라 회전 작동하고 수평으로 장착되는 조향축 베벨 기어와,

   상기 조향축 베벨 기어의 일측과 치합결합되어 회전 작동하는 고정용 베벨 기어와,

   상기 조향축 베벨 기어의 타측과 치합결합되고, 중심축과 결합되는 기어비 변환용 모터의 작동에 따라 전/후로 이동하여 기어비를 변환시키는 작동용 베벨 기어와,

   상기 고정용 베벨 기어와 일측이 치합결합되고, 타측이 스티어링 기어박스의 랙 기어와 치합결합되며, 중앙부에 중심축이 결합되어 있는 최종출력 베벨 기어를 포함하며,

   상기 최종출력 베벨 기어의 중심축에는 조향 토크 보조용 모터의 구동축이 결합되어 그 조향 토크 보조용 모터의 작동으로서 기어비 변환에 따른 조향 토크를 보조하는 것을 특징으로 하는 베벨 기어를 이용한 차량 능동 조향장치.
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