KR100559844B1

KR100559844B1 - 스티어링휠의 틸팅 및 텔레스코픽 장치

Info

Publication number: KR100559844B1
Application number: KR1020030048422A
Authority: KR
Inventors: 현동윤; 김봉수
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2003-07-15
Filing date: 2003-07-15
Publication date: 2006-03-13
Also published as: KR20050008354A

Abstract

본 발명은 하나의 모터를 사용하는 간단한 구성으로 스티어링휠의 틸팅 및 텔레스코픽 기능을 모두 수행할 수 있도록 하여, 원가 및 중량저감이 가능하고, 차지하는 공간의 축소로 자동차 설계시 공간상의 자유도를 증가시킬 수 있다.

Description

스티어링휠의 틸팅 및 텔레스코픽 장치{tilting and telescopic apparatus of a steering wheel}

도 1은 본 발명에 따른 스티어링휠의 틸팅 및 텔레스코픽 장치를 도시한 전체 구성도,

도 2는 제2샤프트와 제1샤프트가 슬라이딩키이로 연결된 상태를 도시한 도면,

도 3은 제2샤프트와 제3샤프트가 유니버설조인트로 연결된 상태를 도시한 도면,

도 4는 텔레스코픽나사샤프트와 틸팅나사샤프트가 차동장치의 사이드기어에 각각 연결된 상태를 도시한 도면,

도 5는 텔레스코픽나사샤프트 또는 틸팅나사샤프트가 제2지지부재에 회전 가능하게 고정되는 구조를 도시한 도면,

도 6은 틸팅브레이크수단 및 텔레스코픽브레이크수단으로 사용될 수 있는 실시예를 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1; 기어박스 3; 제1샤프트

5; 슬라이딩키이 7; 제2샤프트

9; 유니버설조인트 11; 스티어링휠

13; 제3샤프트 15; 제1지지부재

17; 제2지지부재 19; 힌지

21; 제3지지부재 23; 텔레스코픽나사샤프트

25; 링크 27; 틸팅너트

29; 틸팅나사샤프트 31; 모터

33; 제어부 45,46; 지지브라켓

47; 링기어 51; 차동장치

59; 피니언

본 발명은 스티어링휠이 차량에 장착된 각도를 조절할 수 있도록 하는 틸팅기능과 스티어링휠이 운전자쪽으로 돌출된 정도를 조절할 수 있도록 하는 텔레스코픽 기능을 수행하도록 하는 장치에 관한 것이다.

스티어링휠의 틸팅 및 텔레스코픽 기능은 일정한 규격으로 대량생산되는 차량에서, 다양한 운전자의 체격 및 취향에 따라 스티어링휠의 장착상태를 적절히 조절할 수 있도록 해준다.

본 발명은 하나의 모터를 사용하여 상기한 바와 같은 스티어링휠의 틸팅 및 텔레스코픽 기능을 수행할 수 있도록 하는 간단한 구성의 스티어링휠의 틸팅 및 텔레스코픽 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 스티어링휠의 틸팅 및 텔레스코픽 장치는 제1샤프트와;

상기 제1샤프트에 대해 축방향으로 슬라이딩 가능하도록 슬라이딩키이로 연결된 제2샤프트와;

상기 제2샤프트에 유니버설조인트로 연결된 제3샤프트와;

상기 제1샤프트와 제3샤프트에 각각 상호배타적으로 연결되는 스티어링휠 및 기어박스와;

상기 제1샤프트를 회전 가능하게 고정하는 제1지지부재와;

상기 제2샤프트를 회전 가능하게 고정하는 제2지지부재와;

상기 제3샤프트를 회전 가능하게 지지하면서 상기 제2지지부재에 대해 회동 가능하도록 상기 제2지지부재에 힌지로 연결된 제3지지부재와;

상기 제1지지부재와 짝을 이루어 나사운동 가능하고, 상기 제2지지부재에 회전 가능하게 고정되며, 상기 제1샤프트에 평행한 상태로 설치된 텔레스코픽나사샤프트와;

상기 제3지지부재와 동일한 회전평면을 가진 링크로 연결된 틸팅너트와;

상기 틸팅너트와 짝을 이루어 나사운동 가능하고, 상기 제2지지부재에 회전가능하게 고정되며, 상기 제2샤프트에 평행한 상태로 설치된 틸팅나사샤프트와;

상기 제2지지부재에 설치된 모터와;

상기 모터의 회전력으로 상기 텔레스코픽나사샤프트와 상기 틸팅나사샤프트를 선택적으로 회전시키는 회전력선택수단과;

상기 모터와 상기 회전력선택수단을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 스티어링휠의 틸팅 및 텔레스코픽 장치를 도시한 전체 구성도이고, 도 2는 제2샤프트와 제1샤프트가 슬라이딩키이로 연결된 상태를 도시하고 있으며, 도 3은 제2샤프트와 제3샤프트가 유니버설조인트로 연결된 상태를 도시한 것이며, 도 4는 텔레스코픽나사샤프트와 틸팅나사샤프트가 차동장치의 사이드기어에 각각 연결된 상태를 도시하고 있고, 도 5는 텔레스코픽나사샤프트 또는 틸팅나사샤프트가 제2지지부재에 회전 가능하게 고정되는 구조를 도시한 도면이며, 도 6은 틸팅브레이크수단 및 텔레스코픽브레이크수단으로 사용될 수 있는 실시예를 도시한 도면이다.

상기 도면들을 참고로 본 실시예의 구조를 살펴보면, 기어박스(1)에 연결된 제1샤프트(3)와; 상기 제1샤프트(3)에 대해 축방향으로 슬라이딩 가능하도록 슬라이딩키이(5)로 연결된 제2샤프트(7)와; 상기 제2샤프트(7)에 유니버설조인트(9)로 연결되고 스티어링휠(11)이 연결된 제3샤프트(13)와; 상기 제1샤프트(3)를 회전 가능하게 고정하는 제1지지부재(15)와; 상기 제2샤프트(7)를 회전 가능하게 고정하는 제2지지부재(17)와; 상기 제3샤프트(13)를 회전 가능하게 지지하면서 상기 제2지지부재(17)에 대해 회동 가능하도록 상기 제2지지부재(17)에 힌지(19)로 연결된 제3지지부재(21)와; 상기 제1지지부재(15)와 짝을 이루어 나사운동 가능하고, 상기 제2지지부재(17)에 회전 가능하게 고정되며, 상기 제1샤프트(3)에 평행한 상태로 설치된 텔레스코픽나사샤프트(23)와; 상기 제3지지부재(21)와 동일한 회전평면을 가진 링크(25)로 연결된 틸팅너트(27)와; 상기 틸팅너트(27)와 짝을 이루어 나사운동 가능하고, 상기 제2지지부재(17)에 회전 가능하게 고정되며, 상기 제2샤프트(7)에 평행한 상태로 설치된 틸팅나사샤프트(29)와; 상기 제2지지부재(17)에 설치된 모터(31)와; 상기 모터(31)의 회전력으로 상기 텔레스코픽나사샤프트(23)와 상기 틸팅나사샤프트(29)를 선택적으로 회전시키는 회전력선택수단과; 상기 모터(31)와 상기 회전력선택수단을 제어하는 제어부(33)를 포함하고 있다.

본 실시예에서는 상기한 바와 같이 상기 제1샤프트(3)에 기어박스(1)가 연결되고 상기 제3샤프트(13)에 스티어링휠(11)이 연결되었지만, 그 반대로 제1샤프트(3)에 스티어링휠(11)이 연결되고 제3샤프트(13)에 기어박스(1)가 연결되도록 할 수 있다. 즉, 상기 제1샤프트(3)와 제3샤프트(13)에는 스티어링휠(11) 및 기어박스(1)가 각각 상호배타적으로 연결될 수 있다.

상기 제1샤프트(3)에 평행한 상태로 설치된 텔레스코픽나사샤프트(23)가 상기 제1지지부재(15)와 짝을 이루어 나사운동 가능하게 하는 구조는 도 1에 도시된 것처럼 상기 텔레스코픽나사샤프트(23)와 나사 결합된 이송너트(63)를 상기 제1지지부재(15)에 일체로 고정된 너트브라켓(65)으로 고정하여 구성하였다.

도 2를 참조하면, 상기 제2샤프트(7)와 제1샤프트(3)는 슬라이딩키이(5)로 연결되어 있어서, 서로 회전력은 전달될 수 있고, 축방향으로는 상기 슬라이딩키이 구조가 허용하는 범위 내에서 서로 슬라이딩할 수 있도록 되어 있다.

상기와 같이 제1샤프트(3)와 제2샤프트(7)가 서로 슬라이딩하여 이들이 이루는 전체 길이가 가변되도록 함으로써, 텔레스코픽 기능이 수행될 수 있는 기초적인 구조를 제공하고 있으며, 상기 제1지지부재(15) 및 제2지지부재(17)도 상기와 같이 제1샤프트(3)와 제2샤프트(7)의 상대적인 슬라이딩에 의한 텔레스코픽 작용에 장애가 되지 않도록 서로 적절히 이격되어 있는 구조이다.

상기 제1샤프트(3)에는 원주방향으로 원판형돌기(35)가 구비되고, 상기 제1지지부재(15)에는 상기 원판형돌기(35)가 회전 가능하게 삽입되어 지지되는 지지홈(37)을 구비하고 있어서, 상기 제1샤프트(3)가 상기 제1지지부재(15)에 회전 가능한 상태로 고정되어 있다.

상기 제2샤프트(7)가 상기 제2지지부재(17)에 회전 가능한 상태로 고정되도록 하는 구조도 상기와 같이 원판형돌기(39)와 지지홈(41)을 제2샤프트(7)와 제2지지부재(17)에 각각 구비한 상태로 하였다.

도 3에는 상기 제3샤프트(13)가 제3지지부재(21)와의 사이에 부시(B)를 개재한 상태로 회전 가능하게 지지되고 있고, 상기 제3샤프트(13)가 제2샤프트(7)와 유니버설조인트(9)로 연결된 상태가 개략적으로 도시되어 있다.

상기 유니버설조인트(9)는 도 1에 도시되어 있는 상기 제2지지부재(17)와 제3지지부재(21)의 힌지(19) 연결구조에 의해 상기 제3지지부재(21)가 제2 지지부재(17)에 대해 회동될 때, 상기 제3샤프트(13)와 제2샤프트(7) 사이에 연결각도가 변화하는 것을 수용한 상태로 상호간에 회전력이 전달될 수 있도록 하여 틸팅이 가능하도록 하기 위한 것으로서, 상기 힌지(19)의 회동축과 동일한 축상에서 제2샤프트(7)와 제3샤프트(13)의 교차각이 가변될 수 있도록 설치된다.

상기 텔레스코픽나사샤프트(23)가 제2지지부재(17)에 대해 회전 가능하게 고정된 구조 및 상기 틸팅나사샤프트(29)가 제2지지부재(17)에 회전 가능하게 고정된 구조는 도 5에 도시된 바와 같이 텔레스코픽나사샤프트(23)와 틸팅나사샤프트(29)에 각각 원판형돌기(43,44)를 형성하고, 상기 원판형돌기(43,44)를 회전이 가능한 상태로 고정하는 지지브라켓(45,46)을 상기 제2지지부재(17)에 일체로 연결하며, 상기 지지브라켓(45,46)과 원판형돌기(43,44) 사이에는 부시(B)를 개재하여 구성하였다.

상기 회전력선택수단은 상기 모터(31)의 회전력을 링기어(47)로 전달받고 도 4와 같이 상기 텔레스코픽나사샤프트(23)와 상기 틸팅나사샤프트(29)가 각각 사이드기어(49,50)에 연결된 차동장치(51)와, 상기 제어부(33)의 제어에 의해 상기 텔레스코픽나사샤프트(23)의 회전을 억제하는 텔레스코픽브레이크수단과, 상기 제어부(33)의 제어에 의해 상기 틸팅나사샤프트(29)의 회전을 억제하는 틸팅브레이크수단을 포함하여 구성된다.

상기 텔레스코픽브레이크수단은 도 6에 도시된 것처럼 상기 텔레스코픽나사샤프트(23)의 측면을 가압하여 회전을 억제하도록 상기 제2지지부재(17)에 힌지(67)로 설치된 브레이크슈(53)와, 상기 브레이크슈(53)를 상기 텔레스코픽나사샤프트(23)를 향해 탄성 지지하는 스프링(55)과, 상기 제어부(33)의 제어에 의해 자기장을 발생시켜 상기 브레이크슈(53)가 상기 스프링의 탄성력을 극복하고 상기 텔레스코픽나사샤프트(23)로부터 이격되도록 설치된 전자석(57)을 포함하여 구성된다.

상기 틸팅브레이크수단은 그 기구적 메커니즘이 상기 텔레스코픽브레이크수단과 동일하여 도 6에 함께 부호를 병기하여 도시하였는 바, 상기 틸팅나사샤프트(29)의 측면을 가압하여 회전을 억제하도록 상기 제2지지부재(17)에 힌지(68)로 설치된 브레이크슈(54)와, 상기 브레이크슈(54)를 상기 틸팅나사샤프트(29)를 향해 탄성 지지하는 스프링(56)과, 상기 제어부(33)의 제어에 의해 자기장을 발생시켜 상기 브레이크슈(54)가 상기 스프링(56)의 탄성력을 극복하고 상기 틸팅나사샤프트(29)로부터 이격되도록 설치된 전자석(58)을 포함하여 구성된다.

상기 제어부(33)는 운전자의 조작신호에 따라 상기 모터(31)와 전자석(57,58)을 제어할 수 있는 공지의 전자회로가 사용된다.

참고로, 도면의 설명되지 않은 부호 61, 62는 각각 상기 텔레스코픽브레이크수단의 전자석(57)을 상기 제2지지부재(17)에 지지하는 브레이크브라켓 및 틸팅브레이크수단의 전자석(58)을 상기 제2지지부재(17)에 지지하는 브레이크브라켓이다.

상기한 바와 같이 구성된 스티어링휠(11)의 틸팅 및 텔레스코픽 장치의 작동 을 살펴보면 다음과 같다.

텔레스코픽 작동을 하기 위해서 운전자가 상기 제어부(33)를 조작하면, 상기 제어부(33)는 상기 틸팅브레이크수단의 전자석(58)을 오프상태로 하고, 상기 텔레스코픽브레이크수단의 전자석(57)을 온상태로 함과 동시에 상기 모터(31)를 구동한다.

상기 틸팅브레이크수단의 전자석(58)이 오프상태이면, 브레이크슈(54)가 틸팅나사샤프트(29)에 스프링(56)의 힘으로 밀착되어 틸팅나사샤프트(29)는 회전이 억제된다.

상기 텔레스코픽브레이크수단의 전자석(57)이 온상태이면, 상기 텔레스코픽나사샤프트(23)는 상기 전자석(57)이 자기장을 발생시켜, 브레이크슈(53)가 텔레스코픽나사샤프트(23)로부터 이격되도록 함으로써, 상기 텔레스코픽나사샤프트(23)는 회전 가능한 상태로 된다.

상기와 같은 상태에서 상기 모터(31)의 구동력이 상기 차동장치(51)의 링기어(47)에 회전력을 전달하면, 차동장치(51)의 피니언(59)들은 상기 틸팅나사샤프트(29)가 연결된 사이드기어(50) 주위를 자전하면서 링기어(47)와 함께 공전하여, 상기 링기어(47)의 공전속도에 상기 자전속도를 더한 속도로 상기 회전이 자유로운 텔레스코픽나사샤프트(23)에 연결된 사이드기어(49)를 구동시킨다.

상기 텔레스코픽나사샤프트(23)는 상기와 같은 회전력을 받아 회전됨에 의해서 상기 제1지지부재(15)와 연결된 이송너트(63)와의 사이에 나사운동을 하게 되어 상기 제1지지부재(15)에 대한 제2지지부재(17)의 상대적인 거리가 변화하도록 하며, 이와 같은 제1지지부재(15)와 제2지지부재(17)의 상대거리 변화는 상기 제1샤프트(3)와 제2샤프트(7) 사이에 설치된 슬라이딩키이 구조에서 흡수되어, 결과적으로 상기 제3샤프트(13)에 연결된 스티어링휠(11)의 텔레스코픽 기능이 구현된다.

따라서, 상기 모터(31)의 회전량 및 회전방향을 적절히 제어하면, 상기 제3샤프트(13)에 연결된 스티어링휠(11)이 차체에 대해 돌출된 상태가 원하는 상태로 적절히 조절될 수 있다.

운전자가 틸팅 작동을 시키기 위해, 상기 제어부(33)를 조작하면, 상기 제어부(33)는 상기 텔레스코픽브레이크수단의 전자석(57)을 오프상태로 하고, 상기 틸팅브레이크수단의 전자석(58)을 온상태로 하며, 동시에 상기 모터(31)를 구동한다.

상기 텔레스코픽브레이크수단의 전자석(57)이 오프상태가 되면, 상기 텔레스코픽나사샤프트(23)는 브레이크슈(53)에 의해 회전이 억제되고, 상기 틸팅브레이크수단의 전자석(58)이 온상태가 되면, 상기 틸팅나사샤프트(29)는 회전이 가능한 상태가 된다.

상기 모터(31)에서 제공된 회전력은 상기 차동장치(51)의 링기어(47)를 회전시키고, 이 회전력은 상기 피니언(59)이 상기 링기어(47)와 함께 상기 고정된 텔레스코픽나사샤프트(23)에 연결된 사이드기어(49)를 중심으로 공전하면서 동시에 자전하게 된다. 이와 같은 피니언(59)의 공전 및 자전은 상기 틸팅나사샤프트(29)에 연결된 사이드기어(50)를 회전시켜서, 상기 틸팅나사샤프트(29)가 회전되게 된다.

상기 틸팅나사샤프트(29)가 회전되면, 상기 제3지지부재(21)에 링크(25)로 연결된 틸팅너트(27)가 상기 틸팅나사샤프트(29)와 함께 상대적인 나사운동을 하여, 상기 제2지지부재(17)에 대한 상대적인 변위를 발생시키고, 이와 같은 틸팅너트(27)의 변위는 상기 링크(25)를 통해 상기 제3지지부재(21)에 전달되어, 상기 제3지지부재(21)가 상기 힌지(19)를 회동축으로 회동되게 한다.

물론, 상기와 같이 제3지지부재(21)가 힌지(19)를 회동축으로 회동하면, 상기 제3지지부재(21)에 의해 가이드되고 있는 제3샤프트(13)는 상기 유니버설조인트(9)에 의해 상기 제2샤프트(7)에 대해 교차각이 변화하면서도, 상기 제2샤프트(7)와 상호간에 원활한 상태로 회전력을 전달할 수 있는 상태를 유지한다.

따라서, 상기 모터(31)의 회전량 및 회전방향을 적절히 조절함에 의해, 상기 제3샤프트(13)에 연결된 스티어링휠(11)이 차체에 대해 설치된 각도를 원하는 상태로 변경시킬 수 있는 틸팅기능이 구현된다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 하나의 모터를 사용하는 간단한 구성으로 스티어링휠의 틸팅 및 텔레스코픽 기능을 모두 수행할 수 있도록 하여, 원가 및 중량저감이 가능하고, 차지하는 공간의 축소로 자동차 설계시 공간상의 자유도를 증가시킬 수 있다.

Claims

제1샤프트와, 상기 제1샤프트에 대해 축방향으로 슬라이딩 가능하도록 슬라이딩키이로 연결된 제2샤프트와, 상기 제2샤프트에 유니버설조인트로 연결된 제3샤프트와, 상기 제1샤프트와 제3샤프트에 각각 상호배타적으로 연결되는 스티어링휠 및 기어박스와, 상기 제1샤프트를 회전 가능하게 고정하는 제1지지부재와, 상기 제2샤프트를 회전 가능하게 고정하는 제2지지부재와, 상기 제3샤프트를 회전 가능하게 지지하면서 상기 제2지지부재에 대해 회동 가능하도록 상기 제2지지부재에 힌지로 연결된 제3지지부재와, 상기 제1지지부재와 짝을 이루어 나사운동 가능하고, 상기 제2지지부재에 회전 가능하게 고정되며, 상기 제1샤프트에 평행한 상태로 설치된 텔레스코픽나사샤프트와, 상기 제3지지부재와 동일한 회전평면을 가진 링크로 연결된 틸팅너트와, 상기 틸팅너트와 짝을 이루어 나사운동 가능하고, 상기 제2지지부재에 회전가능하게 고정되며, 상기 제2샤프트에 평행한 상태로 설치된 틸팅나사샤프트와, 상기 제2지지부재에 설치된 모터와, 상기 모터의 회전력으로 상기 텔레스코픽나사샤프트와 상기 틸팅나사샤프트를 선택적으로 회전시키는 회전력선택수단과, 상기 모터와 상기 회전력선택수단을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되면서;

상기 회전력선택수단은, 상기 모터의 회전력을 링기어로 전달받고 상기 텔레스코픽나사샤프트와 상기 틸팅나사샤프트가 각각 사이드기어에 연결된 차동장치와, 상기 제어부의 제어에 의해 상기 텔레스코픽나사샤프트의 회전을 억제하는 텔레스코픽브레이크수단과, 상기 제어부의 제어에 의해 상기 틸팅나사샤프트의 회전을 억제하는 틸팅브레이크수단을 포함하여 구성되는 한편;

상기 텔레스코픽브레이크수단은, 상기 텔레스코픽나사샤프트의 측면을 가압하여 회전을 억제하도록 상기 제2지지부재에 힌지로 설치된 브레이크슈와, 상기 브레이크슈를 상기 텔레스코픽나사샤프트를 향해 탄성 지지하는 스프링과, 상기 제어부의 제어에 의해 자기장을 발생시켜 상기 브레이크슈가 상기 스프링의 탄성력을 극복하고 상기 텔레스코픽나사샤프트로부터 이격되도록 설치된 전자석을 포함하여 구성되고;

상기 틸팅브레이크수단은, 상기 틸팅나사샤프트의 측면을 가압하여 회전을 억제하도록 상기 제2지지부재에 힌지로 설치된 브레이크슈와, 상기 브레이크슈를 상기 틸팅나사샤프트를 향해 탄성 지지하는 스프링과, 상기 제어부의 제어에 의해 자기장을 발생시켜 상기 브레이크슈가 상기 스프링의 탄성력을 극복하고 상기 틸팅나사샤프트로부터 이격되도록 설치된 전자석을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 스티어링휠의 틸팅 및 텔레스코픽 장치.
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