KR100223660B1 - 차량용 조타장치 - Google Patents

Abstract

핸들의 회전축에 마련한 구동풀리에, 2개의 보우덴와이어의 내측 케이블의 일단을 감아붙여서 고정한 차량용 조타장치이다. 그 타단은 종동풀리에 접속되어 있다. 양 보우덴와이어의 외관의 일단에 설치한 스프링 시이트는 스프링에 의하여 비스듬히 되어, 차동변압기에 접속되어 있다. 2개의 내측케이블의 사이에 조타토오크에 따른 장력차가 발생하면, 스프링시이트가 상대 이동하여, 차동변압기가 검출한 상대 이동량에 따라서 조타토오크를 구할 수 있다. 이에 따라, 핸들에 입력되는 조타토오크를 보우덴와이어의 마찰의 영향을 배제하여 정확하게 검출할 수 있다.

Description

차량용 조타장치

(발명의 배경)

본 발명은 핸들에 연결된 구동풀리와 차륜을 조타하는 기어박스에 연결된 종동풀리등을 와이어로 접속하고, 핸들에 입력되는 조타 토오크를 와이어를 개재하여 기억박스에 전달하는 차량용 조타장치에 관한 것이다.

(관련기술의 설명)

종래의 차량용 조타장치는, 상단에 핸드을 구비한 조타축의 하단을 기어박스에 접속하고, 핸들에 입력되는 조타 토오크를 조타축을 개재하여 기어박스내에 설치한 랙 앤드 피니언(rack and pinion)기구에 전달하도록 되어 있다.

그러나, 조타축을 사용하여 핸들과 기어박스를 접속하면, 기어박스의 위치에 대한 핸들의 상대위치를 자유로이 선택하는 것이 어렵기 때문에 설계 자유도가 대폭 제한될 뿐아니라, 오른쪽 핸들 휘일과 왼쪽핸들 휘일 등으로 기어박스를 공용할 수 없다고 하는 문제가 있었다. 더욱이, 노면에서 타이어로 입력되는 진동이나 엔진의 진동이 조타축을 개재하여 핸들에 입력되기 때문에, 그 진동에 의하여 실내의 정숙성이나 승차기분이 저해된다고 하는 문제가 있었다.

그래서, 종래의 조타축 대신으로 보우덴와이어(Bowden wire)등의 플렉시블한 전달수단을 채용하는 것을 생각할 수 있다. 이와 같이하면 기억박스의 위치에 대한 핸들의 상대위치를 자유로히 선택하는 것이 가능하게 되고, 더욱이 기어박스의 진동이 핸들에 전달되기 어렵게 되기 때문에, 상술한 각 문제를 해소할 수 있다.

그런데, 종래의 조타축을 대신하여 보우딩 와이어등의 플레시블한 전달수단을 채용하였을 경우, 와이어 외관(outer tube)과 인너케이블과의 슬라이딩에 의한 마찰에 비하여 현저히 커진다. 따라서, 핸들의 조타토오크는 마찰의 큰 와이어를 개재하여 기어박스에 전달하게 되어 조타토오크 검출수단을 기어 박스내에 마련하면, 마찰에 이하여 조타토오크를 정확히 검출하는 것이 곤난하게된다.

즉, 핸들에 입력되는 조타토오크가 증가하였을 때, 그 조타토오크의 일부가 마찰에 의하여 기어박스에 전달되지 않기 때문에, 결과로서 조타토오크가 실제 보다도 검출되어 버렬 가능성이 있다. 또 핸들에 입력되는 조타 토오크가 감소하였을 때, 그때까지의 조타토오크의 일부가 마찰에 의하여 기어박스에 잔존하기 때문에, 결과로써 조타토오크가 실제 보다도 크게 검출되어 버렬 가능성이 있다. 이와 같은 이유에서 조타토오크가 정확하게 검출할 수 없게 되면 동력조타용 모우터의 적절한 제어가 곤난하게 되어서 조타 느낌이 저하한다.

또, 유럽특허공보 제174202호는 일단에 핸들을 구비하고, 타단을 차량구동부에 연결시킨 조타축을 지닌 조타장치를 개시하고 있다. 조타축은 입력부와 출력부로 구분되었으며, 이들 입력부와 출력부 사이를 잇는 토션바(torsion bar)에, 핸들 조작에 수반하여 발생하는 비틀림에 의하여 조타토오크를 검지하는 수단이 설치되어 있다. 이 검지수단은 토션바에 설치된 와이퍼 암(wiper arm)과 출력부에 설치되고, 이 와이퍼암이 저항소자와의 원주방향의 상대이동에 의하여 조타토오크의 크기를 검지한다. 이 구조의 경우 조타축을 이용한 구성이므로, 이러한 구성에 수반하여 상기한 기본적인 문제가 해소되어 있지 않고, 또 해들조작시에 발생하는 토션바와 조타축 출력부와의 상대회동에 의거하여 조타토오크를 검지하기 위하여, 와이어등의 플렉시블(flexible) 전달수단을 이용한 조타장치에는 적용할 수 없다.

(발명의 요약)

본 발명은 전술한 사정에 비추어서 이루어진 것으로, 조타축을 대신하여 와이어를 채용한 차량용 조타장치에 있어서, 와이어의 마찰의 영향이나 신장의 영향을 최소한으로 억제하여 조타토오크를 정확하게 검출하여 조타 기분의 저하를 방지하는 것을 목적으로 한다.

제1도∼제3도은 본 발명의 제1실시예를 나타낸 것으로, 도 1은 차량용 조타장치의 사시도.

제2도는 제1도의 2-2선 확대 단면도.

제3도는 제1도의 3-3선 확대 단면도.

제4도는 제2실시예에 관한 제2도에 대응하는 도면.

제5도는 제3실시예에 관한 제2도에 대응하는 도면(왼쪽 조타시).

제6도은 마찬가지로 제3실시예에 관한 제2도에 대응하는 도면(오른쪽 조타시).

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

3 : 기어박스 4 : 구동풀리(pulley)

20 : 종동풀리 25 : 동력 조타용 모우터 (power steering 用 motor)

33, 38 : 전위차계(potentometer)

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 특징에 의하면, 핸들에 연결된 구동 풀리와, 차륜을 조타하는 기억박스에 연결된 종동풀리와, 상기 구동 및 종동풀리를 연속하여, 핸들에 입력되는 조타토오크를 상기 기어박스에 전달하는 와이어와, 조타토오크를 핸들 및 종동풀리 사이의 위치에서 검출하는 조타토오크 검출수단과, 핸들의 조작을 보조하는 동력 조타용 모우터와, 조타토오크 검출수단으로 검출한 조타토오크에 따라서 동력 조타용 모우터의 구동을 제어하는 제어수단을 구비하였으며, 상기 와이어를 외측부재와 이 외측부재의 내부에 슬라이딩이 자유롭도록 삽통된 내측부재로 구성하고, 조타토오크 검출수단은 내측부재의 장력변화에 따른 내측부재 및 외측부재의 한쪽의, 세로방향 또는 횡방향의 이동량에 의거하여 조타토오크를 검출하여서 된 것을 특징으로 하는 차량용 조타장치를 제안하게 되었다.

상기 구성에 의하면 와이어의 마찰의 영향이나 신장의 영향을 최소한으로 억제하여 조타토오크를 정확하게 검출하여, 검출오차의 발생에 의한 조타 기분의 저하를 방지할 수 있다.

내측부재의 장력변화에 따른 내측부재 및 외측부재의 세로방향 또는 가로방향의 이동량에 의거하여 조타토오크를 용이하고도 확실하게 검출할 수 있다.

본 발명에 있어서의 상기, 그밖의 목적, 특징 및 이점은 첨부 도면에 잇따라서 다음에 상세히 설명하는 가장 적합한 실시예의 설명으로부터 명백하게 될 것이다.

이하, 도 1∼도 3에 따라서 본 발명의 제1실시예를 설명한다.

도 1에 나타낸 바와 같이 자동차의 핸들(1)의 전방에 설치한 구동풀리 하우징(2)과, 기어박스(3)에 마련한 종동풀리 하우징(4)등이, 2개의 보우덴와이어(5, 6)에 의하여 접속된다. 기어박스(3)의 양단에 마련한 부우트(b00t)(7_L, 7_R)을 관통하여 차체 좌우방향으로 연장하여 나온 지지봉(8_L, 8_R)이 좌우의 차륜(도해없음)을 지지하는 너클(Knuckle)(9_L, 9_R)에 접속된다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 핸들(1)과 함께 회전하는 회전축(10)은 구동풀리하우징(2)의 내부에 뻗어 있어 거기에 구동풀리(11)가 굳게 부착되어 있다. 보우덴와이어(5)는 외관(5o)과, 그 내부에 슬라이딩 자유롭도록 끼워맞춘 내측 케이블(5i)등으로 구성되었고, 마찬가지로 보우덴와이어(6)는 외관(6o)과 그 내부에 슬라이딩이 자유롭도록 끼워 맞춘 내측 케이블(6i)등으로 구성되어 있다.

양내측 케이블(5i, 6i)의 일단부는, 구동풀리(11)의 외주에 각기 역방향으로 약 1주반 감겨 붙쳐져서 고정되어 있다. 양 외관(5o, 6o)의 일단부에 팽출시켜서 형성된 스프링 시이트(12, 13)는 구동풀리 하우징(2)에 형성된 단벽(端壁)(21)과 중간벽(22)과의 사이에 위치하고 있으며, 구동풀리 하우징(2)의 중간벽(22)과 양외관(5o, 6o)의 스프링 시이트(12, 13)과의 사이에 양외관(5o, 6o)을 밀어내는 방향으로 바이어스(bias)하는 수프링(14, 15)이 위측 설치되어 있다. 따라서, 양외관(5o, 6o)의 스프링 시이트(12, 13)는, 스프링(14, 15)의 신축에 따라서 세로방향(보우덴와이어(5o, 6o)의 길이방향)으로 이동이 자유롭다. 구동 풀리하우징(2)의 중간벽(22)에 한쌍의 차동변압기(16, 17)가 설치되어 있으며 그것들 차동변압기(16, 17)의 검출자(16₁, 17₁)가 각기 스프링 시이트(12, 13)에 접속되어 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 기어박스(3)는 좌측의 모우터 수납실(18)과 우측의 랙엔트 피니언 수납실(19)로 분할되어 있으며, 그랙 앤드 피니언 수납실(19)에 종동 풀리 하우징(4)이 지지되어 있다. 종동 풀리 하우징(4)내에 설치한 종동 풀리(20)와 일체인 회전축(21)이 랙 앤드 피니언 수납실(19)내에 뻗어 있고, 거기에 피니언(22)이 굳게 부착되어 있다. 기어박스(3)의 내부에는, 양단이 지지봉(8_L, 8_R)에 접속된 조타봉(23)에 형성된 랙(24)에 피니언(22)이 맞물고 있다.

종동풀리(20)의 외주에 2개의 보우덴와이어(5, 6)의 내측케이블(5i, 6i)의 타단이 감겨 붙쳐져서 고정됨과 동시에, 외관(5o, 6o)의 타단이 종동풀리 하우징(4)의 적당한 위치에 고정되어 있다.

기어박스(3)의 모우터 수납실(18)에 있는 동력 조타용 모우터(25)는 모우터 수납실(18)의 내주면에 굳게 부착된 고정자(26)와, 모우터 수납실(18)의 내주면에 3개의 보올 베어링(27, 28, 29)을 개재하여 회전이 자유롭도록 지지되어서 조타봉(23)의 외주에 끼워맞춘 모우터 출력축(30)과 모우터 출력축(30)에 굳게 부착되어서 고정자(26)에 대향하는 회전자(31)등을 구비하고 있다. 모우터 출력축(30)의 내주면과 조타봉(23)의 외주면과의 사이에 보올 나사기구(32)가 있고 모우터(25)를 구동하여 모우터 출력축(30)을 정역전시킴에 따라, 조타봉(23)을 좌우방향으로 왕복운동시키는 조타 보조력을 발생시킬 수 있다.

다음에, 전술한 구성을 구비한 본 발명의 실시예의 작용에 대하여 설명한다.

예컨대, 차량을 오른쪽으로 선회시키도록 핸들(1)을 오른쪽 방향으로 회전시키면, 도 2에 있어서 회전축(10)이 구동풀리(11)와 함께 시계방향으로 회전한다. 그 결과 보우덴와이어(5)의 내측 케이블(51)이 꼴리고, 보우덴와이어(6)의 내측 케이블(6i)이 이완됨에 따라, 구동풀리(11)의 회전이 종동풀리(20)에 전달되어서 회전측(21)이 회전하여 피니언(22)을 개재하여 랙(24)에 조타토오크가 전달된다.

그리고, 내측 케이블(5i)의 장력이 증가함에 따라 외관(5o)이 스프링(14)에 저항하여 도 2wnd 왼쪽방향으로 끌리고, 그 외관(5o)의 스프링 시이트가 차동변압기(16)의 검출자(161)를 왼쪽 방향으로 이동시킨다.

한편, 내측 케이블(6i)의 장력이 감소함에 따라 외관(6o)이 스프링(15)의 탄발력으로 도 2 중 오른쪽 방향으로 밀리게 되고, 그 외관(6o)의 스프링 시이트(13)가 차동변압기(17)의 검출자(17₁)를 오른쪽 방향으로 이동시킨다.

핸들(1)에 입력되는 조타토오크는 한쌍의 내측케이블(5i, 6i)의 장력차에 비례하며, 또한 한쌍의 외관(5o, 6o)의 상태이동량은 상기 장력차에 비례하기 때문에, 차동변압기(16, 17)에 의하여 양 외관(5o, 6o)의 상대 이동량을 검출함에 따라 조타 토오크를 알 수 있다. 이와 같이하여 검출된 조타토오크는 전자제어장치에 있어서 다른 제어신호와 함께 연산처리되며, 그 결과에 따라서, 내측 케이블(5i, 6i)의 장력차가 대략 일정하게 되도록 즉 외관(5o, 6o)의 상대 이동량이 대략 일정하게 되도록 동력 조타용 모우터(25)가 발생하는 조타용 보조토오크가 피이드 백 제어된다. 그러나, 동력 조타용 모우터(25)가 작동하여 조타봉(23)을 가압함에 따라, 운전자에 의한 핸들(1)의 조작이 보조된다.

더욱이, 차량을 왼쪽으로 선회시키도록 핸들(1)을 왼쪽 방향으로 회전시켰을 경우에도 전술한 오른쭉 방향으로 회전시켰을 경우와 마찬가지로하여 핸들(1)의 조타토오크를 검출할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 핸들(1)과 기어박스(3)를 가요성을 구비한 보우덴와이어(5, 6)로 접속하였으므로, 기어박스(3)에 대하여 핸들(1)을 임의의 위치에 배치하는 것이 가능하게 되어, 설계자 유도가 대폭 향상한다. 이에 따라, 예컨대 오른쪽 핸드 휘일과 왼쪽 핸드 휘일등으로 기어박스(3)를 공용한다거나, 핸들(1)의 틸트(ti1t)기구나 텔레스코우프 기구의 구조를 간략화 할 수 있다.

또, 핸들(1)과 기어박스(3)를 접속하는 종래의 조타축이 폐지되기때문에, 기어박스(3)의 진동이나 엔진의 진동의 전달이 감소한다. 그에따라 승차기분이 향상하고, 또한 운전자이 발밑의 공간을 충분히 확보하여 기분이 좋은 정도를 높일 수 있다. 더욱이 차량의 충돌시에 핸들(1)을 차체전방으로 향하여 충분한 스트로우크로 이동시킬 수 있으므로 커다란 충격 흡수효과를 발휘시킬 수 있다.

또, 충돌시에 조타축의 후퇴에 의한 밑에서 밀어올리는 경우가 발생할 염려는 없다.

나아가서, 보우덴와이어(5, 6)의 장력에 따라서 핸들(1)의 조타토오크를 검출하고 있으므로, 간단한 구조로 조타토오크를 확실하게 검출할 수 있다. 또, 구동풀리(11)의 근방에 있어서 보우덴와이어(5, 6)의 장력을 검출하고 있으므로, 이 보우덴와이어(5, 6)의 마찰의 영향이나 신장의 영향을 최소한으로 억제하여 조타토오크를 정확하게 검출할 수 있어 조타축을 사용하였을 경우와 마찬가지의 직접 느낌이 있는 조타 보조가 가능하게 된다.

다음에, 도 4에 따라서 본 발명의 제2실시예를 설명한다.

제2실시예는, 제1실시예의 한쌍의 차동변압기(16, 17) 대신으로 전위차계(33)를 사용한 것으로서, 구동풀리 하우징(2)의 단벽(2₁) 및 증간벽(2₂)사이에 전위차계(33)를 배치하여 그 검출축(34)에 고정한 아암(35)의 양단에 형성된 한쌍의 긴 구멍(35₁, 35₁)에 양외관(5o, 6o)의 스프링 시이트(12, 13)에 마련한 핀(36, 37)을 맞물게한다.

이 실시예에 의하면, 한쌍의 내측케이블(5i, 6i)의 장력차에 따라서 한쌍의 외관(5o, 6o)의 세로방향으로 상대 이동하면, 아암(35)을 개재하여 전위차계(33)의 검출축(34)이 회전하므로, 이 전위차계(33)의 출력에 따라서, 핸들(1)의 조타 토오크를 알 수 있다. 더욱이, 한쌍의 스프링 시이트(12, 13)의 이동량이 불균형으로 되었을 경우에 아암(35)에 커다란 하중이 가하여지지 않도록, 그 아암(35)은 탄성을 갖는 재료로 형성하는 것이 바람직하다.

그런데, 이 제2실시예에 의하여도, 제1실시예와 같은 작용효과를 얻을 수 있다.

다음에, 도 5 및 도 6에 따라서 본 발명의 제3실시예를 설명한다.

제3실시예는 보우덴와이어(5, 6)의 내측케이블(5i, 6i)의 긴장상태 및 이완 상태에 따라서, 전위차계(38)의 검출축(39)을 회전시킴에 따라, 조타토오크를 검출한다. 즉, 보우덴와이어(5, 6)의 내측케이블(5i, 6i)사이에 배치한 전위차계(38)의 검출축(39)에 2개의 아암(40, 41)을 「八」 자형상으로 고정하고 그것들 아암(40, 41)의 선단에 마련한 풀리(40₁, 41₁)을 내측케이블(5i, 6i)에 각기 맞닿게 하고 있다.

이 실시예에 의하면, 도 5에 있어서 구동풀리(11)가 화살표방향으로 회전하면 내측케이블(6i)의 장력이 증가하여 내측케이블(5i)의 장력이 감소하기 때문에, 장력이 증가하는 내측케이블(6i)이 직선적으로 뻗으려고 하는 힘이 결과적으로 로울러(41₁)를 가압함에 따라 전위차계(38)의 검출축(39)이 화살표 방향으로 회전하여 조타토오크를 검출한다. 반대로, 도 6에 있어서, 구동풀리(11)가 화살표방향으로 회전하면, 내측케이블(5i)의 장력이 증가하여 내측케이블(6i)의 장력이 감소하기 때문에, 장력이 증가하는 내측케이블(5i)이 직선적으로 뻗으려고하는 힘이 로울러(401)를 가압함에 따라, 전위차계(38)의 검출축(39)이 화살표 방향으로 회전하여 조타토오크를 검출한다.

이 제3실시예는, 제1실시예 및 제2실시예가 외관(5o, 6o)의 세로방향(보우덴와이어(5, 6)의 길이방향)의 이동에 따라서 조타토오크를 검출함에 대하여, 내측케이블(5i, 6i)의 가로방향(보우덴와이어(5, 6)의 길이방향으로 직교하는 방향)의 이동에 따라서 조타토오크를 검출하는 것이지만 제1실시예 및 제2실시예와 같은 작용효과를 얻을 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 설계 변경을 실시할 수 있다.

실시예에서는 조타토오크 검출수단으로서 차동변압기(16, 17) 혹은 전위차계(33, 38)를 사용하고 있으나, 그에 대신하여 자기적 검출수단이나 광학적 검출수단등의 임의의 검출수단을 채용할 수 있다.

Claims (4)

1. 핸들에 연결된 구동풀리와 차륜을 조타하는 기어박스에 연결된 종동풀리와, 상기 구동 및 종동풀리를 연속하여, 핸들에 입력되는 조타토오크를 상기 기어박스에 전달하는 와이어와, 조타토오크를 핸들 및 종동풀리 사이의 위치에서 검출하는 조타토오크 검출수단과, 핸들의 조작을 보조하는 동력 조타용 모우터와, 조타토오크 검출수단으로 검출한 조타토오크에 따라서 동력 조타용 모우터의 구동을 제어하는 제어수단을 구비하였으며, 상기 와이어를 외측부재와 이 외측부재의 내부에 슬라이딩이 자유롭도록 삽통된 내측부재로 구성하고, 상기 조타토오크 검출수단은 내측부재의 장력변화에 따른 내측부재 및 외측부재의 한쪽의, 세로방향 또는 횡방향의 이동량에 의거하여 조타토오크를 검출하여서 된 것을 특징으로 하는 차량용 조타장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 조타토오크 검출수단은, 외측부재의 세로방향의 이동을 검출하는 차동변압기를 구비한 것을 특징으로 하는 차량용 조타장치.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 조타토오크 검출수단은, 외측부재의 세로방향의 이동을 검출하는 전위차계를 구비한 것을 특징으로 하는 차량용 조타장치.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 조타토오크 검출수단은, 내측부재의 가로방향의 이동을 검출하는 전위차계를 구비한 것을 특징으로 하는 차량용 조타장치.

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