JP2013107620A - 車両の操向装置および車両の操向制御システム - Google Patents

車両の操向装置および車両の操向制御システム Download PDF

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Abstract

【課題】車両の操向装置および車両の操向制御システムを提供する。
【解決手段】車両の操向装置は、モータ12、モータ12に連結してモータ12の動力を伝達するモータ軸14、操向ハンドルに結合された操向軸に連結して操向軸の角度および長さを調節する可変操向部30、およびモータ軸14からモータ12の動力を伝達して可変操向部30に伝達する連結部300、を含み、可変操向部30は、操向軸の角度を変化させるチルト装置、操向軸の長さを調節するテレスコピック装置、チルト装置とテレスコピック装置のうちのいずれか一つに選択的に結合する可変操向クラッチ210、および可変操向クラッチ210に結合し、連結部300から伝達されたモータ12の動力を可変操向クラッチ210に伝達する伝達部材を含むことを特徴とする。
【選択図】図6

Description

本発明は、車両の操向装置および車両の操向制御システムに係り、より詳しくは、操向軸の操作力を補助し、操向軸の長さおよび角度を調節する車両の操向装置および車両の操向制御システムに関する。
一般に車両の動力操向装置は軽くて迅速な操向操作のために別途の油圧またはモータの動力を利用して操向軸の操作力を補助する装置である。
このような動力操向装置は油圧を利用する油圧方式が主流をなしていたが、最近はモータの動力を利用する電動方式が適用される傾向にある。
電動式操向装置(MDPS;Motor Driven Power Steering System)は、車速センサーおよび操向トルクセンサーなどで感知した車両の運行条件により電子制御ユニット(ECU)がモータを駆動させて、低速運転区間では軽くて便利な操向力を付与し、高速運転区間では重い操向力で方向安全性を付与する。
また、電動式操向装置の操向軸には、便宜のために操向軸の角度および長さを調節する可変操向装置であるチルト(Tilt)装置と、テレスコピック(Telescopic)装置が装着される。
チルト装置は、運転者の体形により操向ハンドルの上下位置を調節してより便利に運転することができるようにし、テレスコピック装置は、操向軸の長さ方向に対して操向ハンドルの位置を調節することができるようにする。チルト装置およびテレスコピック装置も電動式操向装置と同様にモータにより駆動され、電動式操向装置を駆動させるモータとは別途にモータが備えられる。(例えば特許文献1参照。)
一般に電動式操向装置は車両の走行中に使用されるが、チルト装置およびテレスコピック装置は車両の走行中には使用されない。したがって、それぞれの装置に使用されるモータが別途に備えられる必要がない。それにもかかわらず、それぞれの装置にモータが別途に備えられる場合、車体の構造が複雑になり、車体の重量が増加し、そのため、車両の製造費用も増加する。
特開2011−178221号公報
本発明は前記のような点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、一つのモータを利用して操向軸の操作力を補助するか、または操向軸の角度および長さを調節することができる車両の操向装置および車両の操向制御システムを提供することにある。
本発明の他の目的は、操向軸の操作力を補助するモータの動力を、操向軸の角度を調節するチルト装置または操向軸の長さを調節するテレスコピック装置に効果的に伝達することができる車両の操向装置および車両の操向制御システムを提供することにある。
このような目的を達成するための本発明の車両の操向装置は、モータ、前記モータに連結して前記モータの動力を伝達するモータ軸、操向ハンドルに結合した操向軸に連結して前記操向軸の角度および長さを調節する可変操向部、および前記モータ軸から前記モータの動力が伝達されて前記可変操向部に伝達する連結部、を含み、前記可変操向部は、前記操向軸の角度を変化させるチルト装置、前記操向軸の長さを調節するためのテレスコピック装置、前記チルト装置と前記テレスコピック装置のうちのいずれか一つに選択的に結合される可変操向クラッチ、および前記可変操向クラッチに結合され、前記連結部から伝達された前記モータの動力を前記可変操向クラッチに伝達する伝達部材を含むことを特徴とする。
前記可変操向クラッチは、電磁石クラッチであることをことを特徴とする。
前記チルト装置は、前記モータの動力により回転するチルト回転部材、および前記チルト回転部材と前記操向軸を連結して、前記チルト回転部材の回転を前記操向軸の上下方向の直線運動に変えるチルト連結部材、を含むことを特徴とする。
前記テレスコピック装置は、前記モータの動力により回転するテレスコピック回転部材、および前記テレスコピック回転部材と前記操向軸を連結して、前記テレスコピック回転部材の回転を前記操向軸の長さ方向の直線運動に変えるテレスコピック連結部材、を含むことを特徴とする。
前記可変操向クラッチは、前記チルト回転部材と結合される第1接触プレート、前記テレスコピック回転部材と結合される第2接触プレート、前記第1接触プレートと前記第2接触プレートの間で移動可能に配置された連結クラッチプレート、前記連結クラッチプレートに隣接するように提供され、電流により磁化される電磁石、および前記連結クラッチプレートを弾性力により移動させる弾性部材、を含み、前記電磁石に電流が供給されるか否かによって、前記連結クラッチプレートは前記第1接触プレートまたは前記第2接触プレートに選択的に結合されることを特徴とする。
前記連結クラッチプレートと前記第1接触プレートは、互いに当接するそれぞれの面に歯(tooth)が形成されることを特徴とする。
前記連結クラッチプレートと前記第2接触プレートは、互いに当接するそれぞれの面に歯が形成されることを特徴とする。
前記伝達部材は、前記連結クラッチプレートの外周端部に結合されることを特徴とする。
前記伝達部材の軸と前記連結部の軸が互いに垂直に提供され、前記伝達部材と前記連結部のうちの一つには、ウォームが形成され、前記伝達部材と前記連結部のうちの他の一つには、前記ウォームに対応するウォームホイールが形成されることを特徴とする。
本発明の他の実施例による車両の操向システムは、操向ハンドルの操作力を補助する動力を発生させるモータ、前記モータに連結して前記モータの動力を伝達するモータ軸、前記操向ハンドルに結合した操向軸に連結して前記操向軸の角度を変化させるチルト装置、前記操向ハンドルに結合した操向軸に連結して前記操向軸を長さ方向に移動させるテレスコピック装置、前記チルト装置と前記テレスコピック装置のうちのいずれか一つに選択的に結合される可変操向クラッチ、前記可変操向クラッチに結合され、前記モータの動力が伝達され前記可変操向クラッチに伝達する伝達部材、前記モータ軸から前記モータの動力が伝達され前記伝達部材に伝達する連結部、および前記モータの作動および前記可変操向クラッチの作動を調節する制御部、を含むことを特徴とする。
前記制御部は、前記操向ハンドルの操作を感知すると、前記モータを駆動するように前記モータに制御信号を送信し、前記操向軸の角度を調節しようとする場合には、前記可変操向クラッチと前記チルト装置が結合されるように制御信号を送信し、前記操向軸の長さを調節しようとする場合には、前記可変操向クラッチと前記テレスコピック装置が結合されるように制御信号を送信することを特徴とする。
前記可変操向クラッチは、電磁石を利用したクラッチであり、前記制御部は、前記電磁石に対する電流供給を調節して、前記可変操向クラッチが前記チルト装置または前記テレスコピック装置のうちのいずれか一つに選択的に結合するように制御することを特徴とする。
本発明のさらに他の実施例による車両の操向装置は、モータとモータ軸を含むモータ駆動部、前記モータの動力を利用して操向ハンドルの操作力を補助する動力伝達部、および前記モータの動力を利用して操向軸の角度および長さを調節する可変操向部を含み、前記操向装置は、前記モータの動力をモータクラッチを利用して前記動力伝達部または前記可変操向部のうちのいずれか一つに選択的に伝達する第1切換部、前記モータ駆動部から前記モータの動力が伝達され前記可変操向部に伝達する連結部、および前記可変操向部に伝達された前記モータの動力を可変操向クラッチを利用して操向軸の角度を調節するチルト装置または操向軸の長さを調節するテレスコピック装置のうちのいずれか一つに選択的に伝達する第2切換部、を含むことを特徴とする。
前記モータクラッチは、電磁石を利用し、前記電磁石に電流が供給されないと、前記モータ駆動部と前記動力伝達部は結合されて前記モータの動力が前記動力伝達部に伝達され、前記電磁石に電流が供給されると、前記モータ駆動部と前記動力伝達部は分離され、前記モータ駆動部と前記連結部が結合されて、前記モータの動力が前記連結部を通じて前記可変操向部に伝達されることを特徴とする。
前記可変操向クラッチは、電磁石を利用し、前記電磁石に電流が供給されないと、前記可変操向クラッチと前記チルト装置は結合されて、前記モータの動力が前記チルト装置に伝達され、前記電磁石に電流が供給されると、前記可変操向クラッチと前記チルト装置は分離され、前記可変操向クラッチが前記テレスコピック装置に結合されて、前記モータの動力が前記テレスコピック装置に伝達されることを特徴とする。
前記モータの駆動、前記モータクラッチの作動および前記可変操向クラッチの作動を制御する制御部をさらに含み、前記制御部は、前記操向ハンドルの操作を感知すると、前記モータを駆動するように前記モータに制御信号を送信し、前記可変操向部の作動スイッチがスイッチオン(on)すると、前記モータクラッチに電流を供給するように前記モータクラッチに制御信号を送信し、前記テレスコピック装置の作動スイッチがスイッチオンすると、前記可変操向クラッチに電流を供給するように前記可変操向クラッチに制御信号を送信することを特徴とする。
本発明の実施例によれば、一つのモータを利用して操向軸の操作力を補助するか、または操向軸の角度および長さを調節することができる。
また、本発明の実施例によれば、操向軸の操作力を補助するモータの動力を操向軸の角度を調節するチルト装置や操向軸の長さを調節するテレスコピック装置に効果的に伝達することができる。
また、本発明の実施例によれば、車体の構造を効果的に変更させ、車体の重量を減少させ、車両の製造費用を減少することができる。
本発明の実施例による車両の操向装置のブロック図。 本発明の実施例による車両の操向装置の概略図。 本発明の実施例による車両の操向装置の第1システムおよび第1切換部の概略図。 本発明の実施例による第1切換部の作動を示すための概略図。 本発明の実施例による第1切換部の作動を示すための概略図。 本発明の実施例による車両の操向装置の第2システムおよび第2切換部の概略図。 本発明の実施例による第2切換部の作動を示すための概略図。 本発明の実施例による第2切換部の作動を示すための概略図。 本発明の実施例による第1切換部と第2切換部を含む車両の操向装置を概略的に示す簡略図。 本発明の実施例による第1切換部と第2切換部を含む車両の操向装置を概略的に示す簡略図。 本発明の実施例による第1切換部と第2切換部を含む車両の操向装置を概略的に示す簡略図。 本発明の実施例による車両の操向制御システムを示す概略図。 本発明の実施例において、時間により電磁石クラッチに供給される電流を示したグラフ。 電磁石クラッチに電流を供給する方法のフローチャート。 電磁石クラッチに電流を供給する方法のフローチャート。
以下、添付図面を参照して本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように本発明の実施例を中心に説明する。
このような実施例は、本発明による一実施例で、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が多様に異なる形態に実現することができるため、本発明の権利範囲は以下で説明する実施例に限定されない。
図1は、本発明の実施例による車両の操向装置のブロック図であり、図2は、本発明の実施例による車両の操向装置の概略図である。
図1および図2に示しているように、車両の操向装置1は一つのモータ12を利用して、操向ハンドル4(図9参照)の操作力を補助し、操向ハンドル4に結合された操向軸5の角度および長さを調節する。
具体的に、本発明の実施例による車両の操向装置1は、操向ハンドル4の操作力を補助するために使用されるモータ12を操向軸5の角度および長さを調節するためにも使用できるようになっている。
前記車両の操向装置1は、モータ12とモータ軸14を含むモータ駆動部10、操向ハンドル4の操作力を補助するためにモータ12の動力を操向軸5に伝達する動力伝達部20、そしてモータ12の動力が伝達され操向軸5の角度および長さを調節する可変操向部30を含む。
また、車両の操向装置1は、モータ12の動力を可変操向部30に伝達する連結部300、モータ12の動力を動力伝達部20または連結部300のうちのいずれか一つに選択的に伝達する第1切換部100、そしてモータ12の動力を可変操向部30のチルト装置40または可変操向部30のテレスコピック装置50のうちのいずれか一つに選択的に伝達する第2切換部200を含む。
モータ駆動部10は、車両の操向装置1の作動のための回転動力を発生させるモータ12と、モータ12に結合されモータ12の動力を伝達するモータ軸14を含む。モータ軸14は、第1切換部100と連結してモータ12の動力を第1切換部100を通じて動力伝達部20および連結部300に伝達する。
動力伝達部20は、モータ駆動部10と操向軸5の間に提供され、動力伝達軸22とギヤ24を含む。
動力伝達軸22は、モータ軸14から伝達されたモータ12の動力をギヤ24を通じて操向軸5に伝達する。動力伝達軸22に結合されたギヤ24は、操向軸5に結合されたギヤ7と噛み合ってモータ12の動力を操向軸5に伝達する。動力伝達軸22と操向軸5に結合されたギヤ24、7は多様な形態に提供され得る。
一例によれば、動力伝達軸22と操向軸5が互いに垂直に配置される場合、動力伝達軸22と操向軸5に結合されたギヤ24、7はウォームギアであってもよい。動力伝達軸22に結合されたギヤ24はウォームで提供され、操向軸5に結合されたギヤ7はウォームホイールで提供され得る。この場合、回転速度が減速された状態でモータ12の動力が操向軸5に伝達されて操向ハンドル4の操作力を軽くすることができる。
つまり、モータ12の動力が第1切換部100を通じて動力伝達部20に伝達され、動力伝達部20と操向軸5を連結するウォームギアを通じて操向軸5に伝達されることによって、操向ハンドル4の操作力を補助するようになる。
第1切換部100は、モータクラッチ110を利用してモータ12の動力を動力伝達部20または連結部300のうちのいずれか一つに伝達する。第1切換部100は、モータ駆動部10、動力伝達部20、そして連結部300にそれぞれ連結され、モータクラッチ110と第1伝達部材130を含む。
モータ駆動部10のモータ軸14は、モータクラッチ110により動力伝達部20の動力伝達軸22に連結または分離される。モータクラッチ110としては多様なクラッチが使用され得る。モータクラッチ110は、電磁石を利用したクラッチまたは機械式クラッチであってもよい。
モータ軸14と動力伝達軸22が連結されると、モータ12の動力はモータ軸14から動力伝達軸22に伝達され、モータ軸14と動力伝達軸22が分離されると、モータ12の動力はモータ軸14から第1伝達部材130を通じて連結部300に伝達される。
可変操向部30は、操向軸5に結合されて操向軸5の角度および長さを調節する。言い換えると、可変操向部30は、操向ハンドル4の位置を変化させるために、操向ハンドル4に結合された操向軸5の角度および長さを調節する。可変操向部30は、操向軸5の角度を調節するチルト装置40、操向軸5の長さを調節するテレスコピック装置50そして第2切換部200を含む。
チルト装置40とテレスコピック装置50としては、多様な形態が使用され得る。
チルト装置40は、モータ12の動力により回転しながら操向軸5の角度を変化させる。チルト装置40は、モータ12の動力により回転するチルト回転部材41と、チルト回転部材41と操向軸5を連結させるチルト連結部材43を含む。
チルト連結部材43は、チルト回転部材41の回転運動を操向軸5の上下方向の直線運動に変える。モータ12の動力が連結部300と第2切換部200を通じてチルト回転部材41に伝達されると、チルト回転部材41とチルト連結部材43は、前記モータ12の動力を操向軸5に伝達することによって操向軸5の角度を調節する。
テレスコピック装置50は、モータ12の動力により回転しながら操向軸5の長さを変化させる。テレスコピック装置50は、モータ12の動力により回転するテレスコピック回転部材51と、テレスコピック回転部材51と操向軸5を連結させるテレスコピック連結部材53を含む。
テレスコピック連結部材53は、テレスコピック回転部材51の回転運動を操向軸5の長さ方向の直線運動に変える。つまり、モータ12の動力が連結部300と第2切換部200を通じてテレスコピック回転部材51に伝達されると、テレスコピック回転部材51とテレスコピック連結部材53は、前記モータ12の動力を操向軸5に伝達することによって操向軸5の長さを調節する。
第2切換部200は、可変操向クラッチ210を利用してモータ12の動力をチルト装置40またはテレスコピック装置50のうちのいずれか一つに伝達する。第2切換部200は、可変操向クラッチ210と第2伝達部材230を含む。連結部300から伝達されたモータ12の動力は第2伝達部材230を通じて可変操向クラッチ210に伝達される。可変操向クラッチ210は、チルト装置40とテレスコピック装置50のうちのいずれか一つに選択的に結合され、第2伝達部材230を通じて伝達されたモータ12の動力をチルト装置40またはテレスコピック装置50に伝達する。
連結部300は、第1切換部100と可変操向部30を連結する。具体的に説明すれば、連結部300は、第1切換部100の第1伝達部材130と第2切換部200の第2伝達部材230を連結する。連結部300は、第1切換部100の第1伝達部材130と連結される第1連結部材310、第2切換部200の第2伝達部材230に連結される第2連結部材320、そして第1連結部材310と第2連結部材320の間を連結する連結軸330を含む。
第1連結部材310は、モータ軸14に連結された第1伝達部材130を通じてモータ12の動力が伝達され、第2連結部材320は、第1連結部材310に連結された連結軸330によりモータ12の動力が伝達され、前記モータ12の動力を第2切換部200の第2伝達部材230に伝達する。
第1連結部材310は、第1伝達部材130とギヤ結合する。また、モータ軸14と連結軸330が平行に配置され、第1連結部材310と第1伝達部材130はスパーギヤで提供される。しかし、これに限定されず、第1連結部材310と第1伝達部材130は、モータ軸14と連結軸330の位置によって多様なギヤ形態に提供され得、第1連結部材310と第1伝達部材130が離隔したまま別途の部材(図示せず)により連結することもできる。
第2連結部材320は、第2伝達部材230とギヤ結合する。また、第2連結部材320の軸と第2伝達部材230の軸は垂直に配置され、これによって、第2連結部材320と第2伝達部材230はウォームギヤで提供される。例えば、第2連結部材320がウォームで提供され、第2伝達部材230がウォームホイールで提供される。しかし、これに限定されず、第2連結部材320と第2伝達部材230は、これらの軸の位置によって多様なギヤ形態に提供され得、第2連結部材320と第2伝達部材230が離隔したまま別途の部材(図示せず)により連結することもできる。
上述したように、車両の操向装置1は、動力伝達部20、チルト装置40そしてテレスコピック装置50のうちのいずれか一つに選択的にモータ12の動力を伝達する。具体的に、車両の操向装置1は、第1切換部100と第2切換部200を利用してモータ12の動力を伝達する。
次に、第1切換部100と第2切換部200をより詳しく説明することによって本発明の実施例による車両の操向装置1を説明する。第1切換部100の作動と関連した車両の操向装置1を第1システムといい、第2切換部200の作動と関連した車両の操向装置1を第2システムという。
図3は、本発明の実施例による車両の操向装置の第1システムおよび第1切換部の概略図であり、図4、および図5は、本発明の実施例による第1切換部の作動を示すための概略図である。図4、および図5において、点線はモータ12の動力伝達方向を示し、太い矢印はモータクラッチ110の第1クラッチプレート112の作動方向を示す。
車両の操向装置1の第1システムは、第1切換部100を利用してモータ12の動力を動力伝達部20または可変操向部30に伝達するシステムであって、モータ駆動部10、動力伝達部20、第1切換部100、連結部300そして可変操向部30を含む。
モータ駆動部10、動力伝達部20、連結部300そして可変操向部30の構成および作動は上述した構成および作動と同一であるため、これに関する説明を省略する。
上述したように、第1切換部100は、モータクラッチ110を利用して動力伝達部20または連結部30のうちのいずれか一つにモータ12の動力を伝達する。具体的に、第1切換部100は、モータ駆動部10、動力伝達部20そして連結部300にそれぞれ連結され、これによって、モータ12の動力はモータクラッチ110の作動によりモータ駆動部10から動力伝達部20または連結部300に伝達される。
モータクラッチ110は、モータ軸14と動力伝達軸22の間に提供されてモータ軸14を動力伝達軸22に連結または分離させる。モータクラッチ110は、第1クラッチプレート112、第2クラッチプレート114、第1電磁石116、そして第1弾性部材118を含む。
第1クラッチプレート112はモータ軸14に結合され、第2クラッチプレート114は第1クラッチプレート112に対応するように動力伝達軸22に結合される。これによって、モータクラッチ110は、第1クラッチプレート112と第2クラッチプレート114を結合または分離してモータ軸14と動力伝達軸22を結合または分離する。
第1電磁石116と第1弾性部材118は、第1クラッチプレート112または第2クラッチプレート114を移動させてモータ軸14と動力伝達軸22を結合または分離する。つまり、第1電磁石116と第1弾性部材118の配置により第1クラッチプレート112が移動したり第2クラッチプレート114が移動し得る。
一例によれば、図3乃至図5に示しているように、第1電磁石116と第1弾性部材118は第1クラッチプレート112に隣接するように提供される。つまり、第1電磁石116と第1弾性部材118は、第1クラッチプレート112を移動させてモータ軸14と動力伝達軸22を結合または分離する。
第1電磁石116は、第1クラッチプレート112とモータ12の間に提供される。第1電磁石116が電流により磁化されると、第1クラッチプレート112は第1電磁石116に向かって磁力によって移動する。
第1弾性部材118は、第1クラッチプレート112に結合して第1クラッチプレート112を弾性力により移動させる。第1電磁石116に電流が供給されない場合、つまり、第1電磁石116が磁化されない場合、第1クラッチプレート112は第1弾性部材118の弾性力により第2クラッチプレート114に向かって移動する。
このように、第1クラッチプレート112は、第1電磁石116と第1弾性部材118により移動しながら第2クラッチプレート114に結合または分離する。
第1伝達部材130は、第1クラッチプレート112と第1電磁石116の間に提供され、モータ軸14に選択的に連結される。つまり、第1伝達部材130は、モータ軸14と離隔して配置され、モータクラッチ110の作動により選択的にモータ軸14に連結する。
第1伝達部材130は、モータクラッチ110によりモータ軸14と動力伝達軸22が分離する時、モータ軸14に連結してモータ12の動力を連結部300に伝達する。具体的に説明すれば、第1クラッチプレート112が第1電磁石116の磁力により第1電磁石116に向かって引き寄せられると、第1伝達部材130は、モータ軸14に結合した第1クラッチプレート112に結合して共に回転する。
第1クラッチプレート112、第2クラッチプレート114そして第1伝達部材130のそれぞれの対応面には、歯(tooth)が形成されてもよい。具体的に、第1クラッチプレート112と第2クラッチプレート114が当接するそれぞれの面には、互いに噛合可能な歯(tooth)が形成され、第1クラッチプレート112と第1伝達部材130が当接するそれぞれの面には、互いに噛合可能な歯(tooth)が形成され得る。これによって、結合力と回転伝達力が向上する。
前記第1切換部100は、第1電磁石116の磁力によりモータ軸14と動力伝達軸22を結合または分離させ、これによって、モータ12の動力を動力伝達部20または連結部300に伝達する。
したがって、車両の操向装置1の第1システムは、モータ12の動力を動力伝達部20または連結部300に伝達するようになっている。次に、前記第1システムの作動を詳しく説明する。
第1電磁石116に電流が供給されない場合には、第1弾性部材118の弾性力により第1クラッチプレート112と第2クラッチプレート114が結合し、モータ12の動力がモータ軸14から動力伝達軸22に伝達される。動力伝達軸22に伝達されたモータ12の動力は操向軸5に伝達されて操向ハンドル4の操作力を補助する。
これとは異なり、第1電磁石116が電流により磁化された場合には、第1クラッチプレート112が第2クラッチプレート114と分離し、第1伝達部材130と結合する。この場合、モータ12の動力が第1伝達部材130と連結部300の第1連結部材310を通じて可変操向部30に伝達される。したがって、可変操向部30に伝達されたモータ12の動力は操向軸5の角度および長さを調節するために使用される。
図6は、本発明の実施例による車両の操向装置の第2システムおよび第2切換部の概略図であり、図7、および図8は、本発明の実施例による第2切換部の作動を示すための概略図である。図7、および図8において、点線はモータ12の動力の伝達方向を示し、太い矢印は可変操向クラッチ210の連結クラッチプレート212の作動方向を示す。
車両の操向装置1の第2システムは、可変操向部30に伝達されたモータ12の動力を第2切換部200を利用してチルト装置40またはテレスコピック装置50に伝達し、モータ駆動部10、第1伝達部材130、連結部300、第2切換部200、チルト装置40そしてテレスコピック装置50を含む。
モータ駆動部10と連結部300の構成および作動は、上述した構成および作動と同一であるため、これに関する説明を省略する。
第1伝達部材130は、モータ軸14に連結してモータ12の動力をモータ軸14から連結部300に伝達する。第1伝達部材130としては、多様な形態が使用され得る。一例によれば、図6に示したように、第1切換部100の第1伝達部材130を使用され得る。
上述したように、第2切換部200は、可変操向クラッチ210を利用してチルト装置40またはテレスコピック装置50のうちのいずれか一つにモータ12の動力を伝達する。
具体的に、第2切換部200は、チルト装置40、テレスコピック装置50、そして連結部300にそれぞれ連結され、連結部300から伝達されたモータ12の動力は可変操向クラッチ210の作動によりチルト装置40またはテレスコピック装置50のうちのいずれか一つに伝達される。第2切換部200は、連結部300に連結された状態でチルト装置40とテレスコピック装置50のうちのいずれか一つに選択的に結合される。
第2切換部200は、連結部300の第2連結部材320に連結される第2伝達部材230と、第2伝達部材230からモータ12の動力を伝達される可変操向クラッチ210を含む。
可変操向クラッチ210は、第2伝達部材230と結合する連結クラッチプレート212、チルト回転部材41と結合する第1接触プレート214、テレスコピック回転部材51と結合する第2接触プレート216、第2電磁石218、そして第2弾性部材219をむ。
連結クラッチプレート212は、第1接触プレート214と第2接触プレート216の間で移動しながら、連結部300とチルト装置40またはテレスコピック装置50を結合または分離させる。
具体的に、第2電磁石218と第2弾性部材219が連結クラッチプレート212を移動させ、連結クラッチプレート212が第1接触プレート214と結合すると第2接触プレート216と分離され、連結クラッチプレート212が第1接触プレート214と分離すると第2接触プレート216と結合する。
次に、図6乃至図8を参照して本発明の一実施例によるチルト装置40、テレスコピック装置50、可変操向クラッチ210、そして第2伝達部材230を具体的に説明する。
チルト装置40は、パイプ本体45および作動プレート47を含む。
パイプ本体45は、その一端に第1接触プレート214が結合して連結クラッチプレート212によって回転する。パイプ本体45の外周面には第1ねじ山49が形成され、パイプ本体45が回転する時、作動プレート47が第1ねじ山49に沿って移動しながら操向軸5の角度を変化させる。作動プレート47は、パイプ本体45と操向軸5にそれぞれ連結され、多様な形態に提供され得る。
テレスコピック装置50は、シャフト本体55、ナット部材57そして移動部材59を含む。
シャフト本体55は、チルト装置40のパイプ本体45内に一部が挿入され、パイプ本体45に挿入されない残りの部分の外周面に第2ねじ山56が形成されてナット部材57の第3ねじ山58とねじ結合する。
ナット部材57の一端には第2接触プレート216が結合され、連結クラッチプレート212と第2接触プレート216が結合して回転するとナット部材57も回転する。これによって、シャフト本体55は、ナット部材57の第3ねじ山58に沿って回転しながら長さ方向に移動する。シャフト本体55と操向軸5を連結する移動部材59は、シャフト本体55が移動する時、操向軸5も共に移動させる。
可変操向クラッチ210の連結クラッチプレート212は、テレスコピック装置50のシャフト本体55に挿入されて第1接触プレート214と第2接触プレート216の間に提供される。第2伝達部材230は、連結クラッチプレート212の外周面に結合し、連結部300の第2連結部材320と噛み合って結合する。
可変操向クラッチ210の第2電磁石218は、第2接触プレート216に隣接するように提供され、第2弾性部材219は、テレスコピック装置50のシャフト本体55に挿入されて連結クラッチプレート212に結合する。
第2電磁石218に電流が供給されない場合、つまり、第2電磁石218が電流により磁化されない場合には、連結クラッチプレート212は第2弾性部材219により第1接触プレート214に結合する。
第2電磁石218に電流が供給された場合、つまり、第2電磁石218が電流により磁化されると、第2電磁石218は連結クラッチプレート212を第2接触プレート216に向かって引き寄せ、これによって、連結クラッチプレート212は第1接触プレート214から分離して第2接触プレート216と結合する。
連結クラッチプレート212、第1接触プレート214そして第2接触プレート216のそれぞれの対応面には、歯(tooth)が形成されてもよい。具体的に、第1接触プレート214と連結クラッチプレート212が当接するそれぞれの面には、互いに噛合可能な歯(tooth)が形成され、第2接触プレート216と連結クラッチプレート212が当接するそれぞれの面には、互いに噛合可能な歯(tooth)が形成され得る。これによって、結合力と回転伝達力を向上することができる。
前記車両の操向装置1の第2システムは、モータ12の動力をチルト装置40またはテレスコピック装置50に伝達する。次に、前記第2システムの作動を詳しく説明する。
第2電磁石218に電流が供給されない場合には、第2弾性部材219の弾性力により連結クラッチプレート212と第1接触プレート214が結合する。したがって、モータ12の動力が第1伝達部材130と連結部300を経て第2伝達部材230に伝達されると、第2伝達部材230の回転により連結クラッチプレート212および第1接触プレート214が回転する。チルト装置40のパイプ本体45は第1接触プレート214により回転し、操向軸5はチルト装置40の作動プレート47により角度が調節される。
第2電磁石218に電流が供給される場合には、連結クラッチプレート212と第2接触プレート216が結合する。したがって、モータ12の動力が第1伝達部材130と連結部300を経て第2伝達部材230に伝達されると、第2伝達部材230の回転により連結クラッチプレート212および第2接触プレート216が回転する。テレスコピック装置50のシャフト本体55は第2接触プレート216とナット部材57により回転し、操向軸5はテレスコピック装置50の移動部材59により長さが調節される。
図9乃至図11は、本発明の実施例による第1切換部と第2切換部を含む車両の操向装置を概略的に示す簡略図である。図9乃至図11において、点線はモータ12の動力の伝達方向を示す。
図9乃至図11を参照すれば、車両の操向装置1は、第1切換部100の第1電磁石116および/または第2切換部200の第2電磁石218に電流を供給して、モータ12の動力を動力伝達部20、チルト装置40およびテレスコピック装置50のうちのいずれか一つに伝達する。
操向ハンドル4の操作力を補助しようとする場合には、図9に示したように、第1切換部100の第1電磁石116および第2切換部200の第2電磁石218の全てに電流を供給しない。これによって、第1クラッチプレート112は、第1弾性部材118により第2クラッチプレート114と結合してモータ12の動力を動力伝達軸22を通じて操向軸5に伝達する。この時、連結クラッチプレート212も第2弾性部材219により第1接触プレート214と結合する。
操向ハンドル4の角度を調節しようとする場合には、図10に示したように、第1切換部100の第1電磁石116に電流を供給し、第2切換部200の第2電磁石218には電流を供給しない。これによって、第1クラッチプレート112は、第1伝達部材130と結合してモータ12の動力を連結部300に伝達する。第1接触プレート214と結合した連結クラッチプレート212は、連結部300から伝達されたモータ12の動力をチルト装置40に伝達して操向軸5の角度を調節する。
操向ハンドル4の長さを調節しようとする場合には、図11に示したように、第1切換部100の第1電磁石116および第2切換部200の第2電磁石218に電流を供給する。これによって、第1クラッチプレート112は、第1伝達部材130と結合してモータ12の動力を連結部300に伝達する。第2接触プレート216と結合した連結クラッチプレート212は、連結部300から伝達されたモータ12の動力をテレスコピック装置50に伝達して操向軸5の長さを調節する。
図12は、本発明の実施例による車両の操向制御システムを示す概略図である。
図12を参照すれば、車両の操向制御システム2は、一つの制御部400を利用して車両の操向装置1を制御する。
制御部400は、モータ12、第1切換部100のモータクラッチ110、そして第2切換部200の可変操向クラッチ210を制御する。具体的に、制御部400は、モータ12の駆動信号、モータクラッチ110の作動信号、そして可変操向クラッチ210の作動信号を送信する。
制御部400は、操向ハンドル4の操作を感知した場合、つまり、運転時に操向ハンドル4が操作されたり操向ハンドル4の角度または長さの調節のためのスイッチ、つまり、可変操向スイッチ410が作動された場合にモータ12に駆動信号を送信する。
また、制御部400は、モータクラッチ110に作動信号を送信してモータ軸14と動力伝達軸22の結合または分離を制御する。これによって、制御部400は、操向ハンドル4の操作力を補助する場合には、モータ軸14と動力伝達軸22が結合するように作動信号を送信し、操向ハンドル4の角度または長さを調節する場合には、モータ軸14と動力伝達軸22が分離するように作動信号を送信する。
また、制御部400は、可変操向クラッチ210に作動信号を送信して可変操向クラッチ210がチルト装置40またはテレスコピック装置50のうちのいずれか一つに結合するように制御する。これによって、制御部400は、車両の操向装置1の操向ハンドル4の角度を調節する場合には、チルト装置40に可変操向クラッチ210が結合するように作動信号を送信し、車両の操向装置1の操向ハンドル4の長さを調節する場合には、テレスコピック装置50に可変操向クラッチ210が結合するように作動信号を送信する。
次に、本発明の実施例による車両の操向制御システム2の作動を図3および図6に示された第1切換部および第2切換部と関連して具体的に説明する。
操向ハンドル4の操作が感知されると、制御部400はモータ12に駆動信号を送信し、可変操向スイッチ410がスイッチオンすると、モータクラッチ110の第1電磁石116に電流を供給する作動信号を送信し、テレスコピック装置50のスイッチ414がスイッチオンすると、可変操向クラッチ210の第2電磁石218に電流を供給する作動信号を送信する。
次に、前記制御部400を含む制御システムの作動をより具体的に説明する。
操向ハンドル4の操作が感知されると、制御部400は、モータ12に駆動信号を送信してモータ12を駆動する。特に、運転中に操向ハンドル4を操作する場合、制御部400はモータ12に駆動信号を送信し、これによってモータ12の動力はモータ軸14と結合した動力伝達軸22を通じて操向軸5に伝達される。
可変操向スイッチ410がスイッチオンすると、制御部400は、モータ12に駆動信号を送信し、かつモータクラッチ110の第1電磁石116に電流を供給するための作動信号を送信する。これによって、モータクラッチ110の第1電磁石116が電流により磁化され、第1電磁石116の磁力によりモータ軸14から動力伝達軸22が分離され、モータ12の動力がモータ軸14と連結した連結部300を通じて可変操向部30に伝達される。
もし、チルト装置40のスイッチ412がスイッチオンすると、モータ12の動力は、可変操向クラッチ210の連結クラッチプレート212と結合したチルト装置40を通じて操向軸5に伝達される。
もし、テレスコピック装置50のスイッチ414がスイッチオンすると、制御部400は、モータ12に駆動信号を送信し、モータクラッチ110の第1電磁石116に電流を供給するための作動信号および可変操向クラッチ210の第2電磁石218に電流を供給するための作動信号を送信する。これによって、可変操向クラッチ210の第2電磁石218が電流により磁化され、第2電磁石218の磁力により連結クラッチプレート212がテレスコピック装置50に結合する。この場合、モータ12の動力がモータ軸14と連結した連結部300を通じて可変操向部30の連結クラッチプレート212に伝達され、テレスコピック装置50を通じて操向軸5に伝達される。
図13は、本発明の実施例において、時間により電磁石クラッチに供給される電流を示したグラフであり、図14および図15は、電磁石クラッチに電流を供給する方法のフローチャートである。
図13を参照すれば、制御部400は、モータクラッチ110の第1電磁石116および可変操向クラッチ210の第2電磁石218に供給する電流の符号が順次に変わるように制御する。つまり、制御部400は、以前に供給した電流の符号と異なる符号の電流がそれぞれの電磁石に供給されるように制御する。
具体的に説明すれば、最初に可変操向スイッチ410、つまり、チルト装置40のスイッチ412またはテレスコピック装置50のスイッチ414がスイッチオンした場合、制御部400は、第1、2電磁石116、218に陽極(+)の電流を供給するように作動信号を送出する。以降、再びチルト装置40のスイッチ412またはテレスコピック装置50のスイッチ414がスイッチオンした場合、制御部400は、第1、2電磁石116、218に陰極(−)の電流を供給するように作動信号を送出する。
チルト装置40のスイッチ412がスイッチオンすると、操向軸5の角度を調節するためにモータ12の動力が可変操向部30のチルト装置40に伝達される。つまり、モータクラッチ110の第1電磁石116に電流が供給されると、モータクラッチ110の第1クラッチプレート112は、第1電磁石116の磁力により第2クラッチプレート114と分離し、第1伝達部材130と結合する。この時、制御部400は、以前に供給した電流と異なる符号の電流が第1電磁石116に供給されるように制御する。
テレスコピック装置50のスイッチ414がスイッチオンすると、操向軸5の長さを調節するために、モータ12の動力が可変操向部30のテレスコピック装置50に伝達される。つまり、モータクラッチ110の第1電磁石116および可変操向クラッチ210の第2電磁石218に電流が供給されると、モータクラッチ110の第1クラッチプレート112は、第1電磁石116の磁力により第2クラッチプレート114と分離し、第1伝達部材130と結合し、可変操向クラッチ210の連結クラッチプレート212は、第2電磁石218の磁力により第1接触プレート214と分離し、第2接触プレート216と結合する。この時、制御部400は、以前に供給した電流と異なる符号の電流がそれぞれの電磁石116、218に供給されるように制御する。
次に、本発明の一実施例によるそれぞれの電磁石116、218に電流を供給する方式を説明する。
図14を参照すれば、制御部400は、可変操向スイッチ410がスイッチオンであるかを判断する(S100)。もし、可変操向スイッチ410がスイッチオンである場合、制御部400は、カウント計算を行う(S110)。カウント計算は、可変操向スイッチ410がスイッチオンする度に行う。例えば、最初に可変操向スイッチ410がスイッチオンした場合には、カウントを1にし、次に可変操向スイッチ410がスイッチオンした場合には、カウントを2にする。カウントが奇数であるのか判断し(S120)、カウントが奇数または偶数であるかによってそれぞれの電磁石116、218に供給する電流の符号を変える。一例によれば、カウントが奇数である場合、それぞれの電磁石116、218に(+)の電流を供給し(S130)、カウントが偶数である場合、それぞれの電磁石116、218に(−)の電流を供給する(S140)。しかし、これに限定されない。
具体的に説明すれば、チルト装置40のスイッチ412がスイッチオンした場合とテレスコピック装置50のスイッチ414がスイッチオンした場合を分離してカウント計算をそれぞれ行う。
チルト装置40のスイッチ412がスイッチオンした場合は、モータクラッチ110の第1電磁石116に電流を供給するが、テレスコピック装置50のスイッチ414がスイッチオンした場合は、モータクラッチ110および可変操向クラッチ210の第1、2電磁石116、218に電流を供給する。したがって、モータクラッチ110の第1電磁石116に対するカウント計算と可変操向クラッチ210の第2電磁石218に対するカウント計算を分離して行う。
一または複数の実施例において、図15を参照すれば、チルト装置40またはテレスコピック装置50の作動有無に関係なく可変操向スイッチ410がスイッチオンであるかを判断する(S200)。もし、可変操向スイッチ410がスイッチオンである場合、以前に保存された第1カウント値に1を加え(S210)、前記第1カウントを改めて保存する。その後、テレスコピック装置50のスイッチ414がスイッチオンであるかを判断し(S250)、テレスコピック装置50のスイッチ414がスイッチオンである場合、保存された第2カウント値に1を加え(S260)、前記第2カウントを改めて保存する。
第1カウント値および第2カウント値のそれぞれが奇数であるかを判断し(S220、S270)、第1カウント値が奇数である場合、モータクラッチ110の第1電磁石116に(+)電流を供給し(S230)、第1カウント値が偶数である場合、モータクラッチ110の第1電磁石116に(−)電流を供給する(S240)。また、第2カウント値が奇数である場合、可変操向クラッチ210の第2電磁石218に(+)電流を供給し(S280)、第2カウント値が偶数である場合、可変操向クラッチ210の電磁石218に(−)電流を供給する(S290)。
車両の操向装置を作動させるスイッチ410、412、414は、運転者によりスイッチオン/オフされる手動式、またはセンサーによりスイッチオン/オフする自動式であってもよい。
以上で本発明の好適な実施例を説明したが、本発明は、前記実施例に限定されず、当該発明が属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明の実施例から技術的範囲内において容易することができる。
本発明は、車両の操向装置および車両の操向制御システムの分野に適用できる。
1 車両の操向装置
2 車両操向制御システム
10 モータ駆動部
20 動力伝達部
30 可変操向部
40 チルト装置
50 テレスコピック装置
100 第1切換部
110 モータクラッチ
130 第1伝達部材
200 第2切換部
210 可変操向クラッチ
230 第2伝達部材
300 連結部
400 制御部

Claims (16)

  1. モータ、
    前記モータに連結して前記モータの動力を伝達するモータ軸、
    操向ハンドルに結合した操向軸に連結して前記操向軸の角度および長さを調節する可変操向部,および
    前記モータ軸から前記モータの動力が伝達されて前記可変操向部に伝達する連結部、
    を含み、
    前記可変操向部は、
    前記操向軸の角度を変化させるチルト装置、
    前記操向軸の長さを調節するためのテレスコピック装置、
    前記チルト装置と前記テレスコピック装置のうちのいずれか一つに選択的に結合される可変操向クラッチ、および
    前記可変操向クラッチに結合され、前記連結部から伝達された前記モータの動力を前記可変操向クラッチに伝達する伝達部材を含む、車両の操向装置。
  2. 前記可変操向クラッチは、電磁石クラッチであることを特徴とする、請求項1に記載の車両の操向装置。
  3. 前記チルト装置は、
    前記モータの動力により回転するチルト回転部材、および
    前記チルト回転部材と前記操向軸を連結して、前記チルト回転部材の回転を前記操向軸の上下方向の直線運動に変えるチルト連結部材、
    を含む、請求項2に記載の車両の操向装置。
  4. 前記テレスコピック装置は、
    前記モータの動力により回転するテレスコピック回転部材、および
    前記テレスコピック回転部材と前記操向軸を連結して、前記テレスコピック回転部材の回転を前記操向軸の長さ方向の直線運動に変えるテレスコピック連結部材、
    を含む、請求項3に記載の車両の操向装置。
  5. 前記可変操向クラッチは、
    前記チルト回転部材と結合される第1接触プレート、
    前記テレスコピック回転部材と結合される第2接触プレート、
    前記第1接触プレートと前記第2接触プレートの間で移動可能に配置された連結クラッチプレート、
    前記連結クラッチプレートに隣接するように提供され、電流により磁化される電磁石、および
    前記連結クラッチプレートを弾性力により移動させる弾性部材、
    を含み、
    前記電磁石に電流が供給されるか否かによって、前記連結クラッチプレートは前記第1接触プレートまたは前記第2接触プレートに選択的に結合されることを特徴とする、請求項4に記載の車両の操向装置。
  6. 前記連結クラッチプレートと前記第1接触プレートは、互いに当接するそれぞれの面に歯が形成された、請求項5に記載の車両の操向装置。
  7. 前記連結クラッチプレートと前記第2接触プレートは、互いに当接するそれぞれの面に歯が形成された、請求項5に記載の車両の操向装置。
  8. 前記伝達部材は、前記連結クラッチプレートの外周端部に結合される、請求項5に記載の車両の操向装置。
  9. 前記伝達部材の軸と前記連結部の軸が互いに垂直に提供され、
    前記伝達部材と前記連結部のうちの一つには、ウォームが形成され、
    前記伝達部材と前記連結部のうちの他の一つには、前記ウォームに対応するウォームホイールが形成された、請求項8に記載の車両の操向装置。
  10. 操向ハンドルの操作力を補助する動力を発生させるモータ、
    前記モータに連結して前記モータの動力を伝達するモータ軸、
    前記操向ハンドルに結合した操向軸に連結して前記操向軸の角度を変化させるチルト装置、
    前記操向ハンドルに結合した操向軸に連結して前記操向軸を長さ方向に移動させるテレスコピック装置、
    前記チルト装置と前記テレスコピック装置のうちのいずれか一つに選択的に結合される可変操向クラッチ、
    前記可変操向クラッチに結合され、前記モータの動力が伝達され前記可変操向クラッチに伝達する伝達部材、
    前記モータ軸から前記モータの動力が伝達され前記伝達部材に伝達する連結部、および
    前記モータの作動および前記可変操向クラッチの作動を調節する制御部、
    を含む、車両の操向制御システム。
  11. 前記制御部は、
    前記操向ハンドルの操作を感知すると、前記モータを駆動するように前記モータに制御信号を送信し、
    前記操向軸の角度を調節しようとする場合には、前記可変操向クラッチと前記チルト装置が結合されるように制御信号を送信し、
    前記操向軸の長さを調節しようとする場合には、前記可変操向クラッチと前記テレスコピック装置が結合されるように制御信号を送信する、請求項10に記載の車両の操向制御システム。
  12. 前記可変操向クラッチは、電磁石を利用したクラッチであり、
    前記制御部は、前記電磁石に対する電流供給を調節して、前記可変操向クラッチが前記チルト装置または前記テレスコピック装置のうちのいずれか一つに選択的に結合するように制御する、請求項11に記載の車両の操向制御システム。
  13. モータとモータ軸を含むモータ駆動部、前記モータの動力を利用して操向ハンドルの操作力を補助する動力伝達部、および前記モータの動力を利用して操向軸の角度および長さを調節する可変操向部を含む車両の操向装置において、
    前記モータの動力をモータクラッチを利用して前記動力伝達部または前記可変操向部のうちのいずれか一つに選択的に伝達する第1切換部、
    前記モータ駆動部から前記モータの動力が伝達され前記可変操向部に伝達する連結部、および
    前記可変操向部に伝達された前記モータの動力を可変操向クラッチを利用して操向軸の角度を調節するチルト装置または操向軸の長さを調節するテレスコピック装置のうちのいずれか一つに選択的に伝達する第2切換部、
    を含む、車両の操向装置。
  14. 前記モータクラッチは、電磁石を利用し、
    前記電磁石に電流が供給されないと、前記モータ駆動部と前記動力伝達部は結合されて前記モータの動力が前記動力伝達部に伝達され、
    前記電磁石に電流が供給されると、前記モータ駆動部と前記動力伝達部は分離され、前記モータ駆動部と前記連結部が結合されて、前記モータの動力が前記連結部を通じて前記可変操向部に伝達される、請求項13に記載の車両の操向装置。
  15. 前記可変操向クラッチは、電磁石を利用し、
    前記電磁石に電流が供給されないと、前記可変操向クラッチと前記チルト装置は結合されて、前記モータの動力が前記チルト装置に伝達され、
    前記電磁石に電流が供給されると、前記可変操向クラッチと前記チルト装置は分離され、前記可変操向クラッチが前記テレスコピック装置に結合されて、前記モータの動力が前記テレスコピック装置に伝達される、請求項13に記載の車両の操向装置。
  16. 前記モータの駆動、前記モータクラッチの作動および前記可変操向クラッチの作動を制御する制御部をさらに含み、
    前記制御部は、
    前記操向ハンドルの操作を感知すると、前記モータを駆動するように前記モータに制御信号を送信し、
    前記可変操向部の作動スイッチがスイッチオンすると、前記モータクラッチに電流を供給するように前記モータクラッチに制御信号を送信し、
    前記テレスコピック装置の作動スイッチがスイッチオンすると、前記可変操向クラッチに電流を供給するように前記可変操向クラッチに制御信号を送信する、請求項15に記載の車両の操向装置。
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