KR100349396B1 - 와이어 스티어링장치용 조향 보조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 와이어 스티어링 장치용 조향 보조장치에 관한 것으로, 와이어 스티어링 장치에서 스티어링 휠에 대한 자동적인 복원력을 제공하고, 운전자에게 최적의 조향감을 부여하도록 함에 목적이 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 스티어링 휠(1)의 회전각을 감지하는 회전각 센서(2)와; 상기 스티어링 휠(1)의 위치를 복원시키기 위한 회전력을 발생하는 구동수단(3)과; 상기 스티어링 휠(1)과 구동수단(3)을 연결하는 토션 바(4)와; 상기 회전각 센서(2)가 감지한 스티어링 휠(1)의 회전각 정보를 검출하고 스티어링 휠(1)의 복원정도를 판단하여 상기 구동수단(3)으로 하여금 스티어링 휠(1)의 위치를 복원시키도록 제어하는 전자제어장치(5);로 이루어진다.

Description

와이어 스티어링 장치용 조향 보조장치{STEERING AUXILIARY APPARATUS FOR WIRE STEERING SYSTEM}

본 발명은 와이어 스티어링 장치용 조향 보조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스티어링 휠에서 차륜으로 직접 조향이 이루어지는 자동차의 와이어 스티어링 장치에서 운전자로 하여금 최적의 조향감을 느낄 수 있도록 하는 와이어 스티어링 장치용 조향 보조장치에 관한 것이다.

운전자가 자동차의 진행방향을 임의로 변경할 수 있도록 하기 위한 자동차의 스티어링 장치는 통상적으로, 조작기구와 스티어링 기어 및 링크기구로 이루어져 있다.

특히, 상기 조작기구는 스티어링 휠과 스티어링 칼럼 샤프트 및 칼럼 튜브로 구성되고, 상기 스티어링 기어는 랙과 피니언 기어로 구성되며, 상기 링크기구는 피트먼 암과 드래그 링크 및 너클 암과 타이로드 등으로 구성되어 있다.

따라서, 운전자가 자동차의 진행방향을 바꾸고자 할 때, 스티어링 휠을 조작하면 그 조작력은 스티어링 칼럼 샤프트와 랙/피니언 기어를 거쳐 링크기구를 통해 차륜으로 전달이 됨으로써 조향이 이루어지게 된다.

그런데, 최근에는 이러한 조향시스템에서 벗어나, 운전자가 스티어링 휠을 조작하면 그 조작력이 스티어링 칼럼을 거치지 않고 바로 차륜으로 전달되어 조향이 이루어지도록 하는 새로운 시스템이 개발되고 있는데, 그 대표적인 예가 와이어 스티어링 장치이다.

이러한 와이어 스티어링 장치에 대한 기술이 미국특허 제5,937,704호에 개시되어 있는 바, 그 상세한 내용은 상기 미국특허를 참조하기로 하고, 그 개략적인 구성만을 살펴보면 다음과 같다.

즉, 첨부도면 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 스티어링 휠(10)의 저부에 구동풀리가 내장된 구동풀리하우징(20)이 장착되어 있고, 타이로드(70,70')를 매개로 차륜(80,80')과 연결되어 있는 기어박스(30)에는 종동풀리가 내장된 종동풀리하우징(40)이 장착되어 있으며, 상기 구동풀리와 종동풀리는 한 쌍의 보우든 와이어(bowden wire ; 50,60)로 연결되어 있는데, 상기 기어박스(30)에는 파워스티어링 작동이 이루어지도록 하기 위한 모터가 내장되어 있다.

이와 같이 와이어 스티어링 장치에서는 풀리와 와이어, 그리고 모터를 내장한 기어박스에 의해 스티어링 칼럼을 사용하지 않고 스티어링이 이루어지도록 하게 됨에 따라, 구조가 간단함은 물론, 스티어링 칼럼의 배제로 충돌사고시 종래에 스티어링 칼럼으로 인해 발생하던 운전자의 사상을 방지할 수 있다는 장점 등을 가지고 있다.

그러나, 전술한 와이어 스티어링 장치에서는 운전자가 스티어링 휠을 조작하다가 손을 놓았을 때 원래의 위치로 스티어링 휠이 복원되는 복원기구가 마련되어 있지 않아 운전자에게 불편을 주는 문제점이 있다.

또한, 기존의 스티어링 장치에서 이루어지고 있는 조향감을 구현하지 못하고 있어, 운전자에게 최적의 조향감을 제공하지 못하는 문제점도 갖고 있다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 와이어 스티어링 장치에서 스티어링 휠에 대한 자동적인 복원기구를 제공하는 데에 목적이 있다.

본 발명은 또한, 운전자에게 최적의 조향감을 부여할 수 있는 와이어 스티어링 장치용 조향 보조장치를 제공하는 데에 목적이 있다.

도 1은 와이어 스티어링 장치를 나타낸 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 조향 보조장치의 개략적인 구조를 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 스티어링 휠 2 : 회전각 센서

3 : 구동수단 3a,7b : 스플라인

4 : 토션 바 4a : 세레이션

5 : 전자제어장치 6 : 제1장착수단

6a,7a : 홈 7 : 제2장착수단

8 : 하우징 9 : 지지수단

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 스티어링 휠의 회전각을 감지하는 회전각 센서와; 상기 스티어링 휠의 위치를 복원시키기 위한 회전력을 발생하는 구동수단과; 상기 스티어링 휠과 구동수단을 연결하는 토션 바와; 상기 회전각 센서가 감지한 스티어링 휠의 회전각 정보를 검출하고 스티어링 휠의 복원정도를 판단하여 상기 구동수단으로 하여금 스티어링 휠의 위치를 복원시키도록 제어하는 전자제어장치;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징은, 상기 토션 바의 일단부와 상기 스티어링 휠의 사이에는 이들을 연결하여 그 사이로 회전력이 전달되도록 제1장착수단이 설치되고, 상기 토션 바의 타단부와 상기 구동수단의 사이에는 이들을 연결하여 그 사이로 회전력이 전달되도록 제2장착수단이 설치되는 데에 있다.

본 발명의 또다른 특징은, 상기 토션 바와 제1 및 제2장착수단은 하우징에 내장되고, 이 하우징과 상기 제2장착수단 사이에는 하우징과 제2장착수단간에 가해지는 하중을 지지하기 위한 지지수단이 개재되는 데에 있다.

본 발명의 또다른 특징은, 상기 토션 바는 제1 및 제2장착수단과 세레이션결합되고, 상기 구동수단과 제2장착수단은 스플라인 결합되는 데에 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 도 2는 본 발명에 따른 조향 보조장치의 개략적인 구조를 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이 본 발명은, 스티어링 휠(1)의 회전각을 감지하도록 그 외주측에 마련되는 회전각 센서(2)와, 상기 스티어링 휠(1)의 위치를 복원시킬 수 있도록 모터와 같이 회전력을 발생시키는 구동수단(3)과, 상기 스티어링 휠(1)과 구동수단(3)을 연결하되 그 사이에서 비틀림 복원력을 발생시킬 수 있도록 마련되는 토션 바(4)와, 상기 회전각 센서(2)가 감지한 스티어링 휠(1)의 회전각 정보를 검출하여 스티어링 휠(1)의 복원정도를 판단할 수 있도록 일측은 회전각 센서(2)와 전기적으로 연결되고 타측은 상기 구동수단(3)과 전기적으로 연결되어 이 구동수단(3)이 스티어링 휠(1)의 위치를 복원시키도록 제어하는 전자제어장치(ECU; 5)로 이루어진다.

한편, 상기 토션 바(4)는 회전방향으로 지지될 수 있도록 그 양단부에 제1장착수단(6)과 제2장착수단(7)을 개재하여 상기 스티어링 휠(1)과 구동수단(3)에 연결되는 것으로서, 양단부 외주면에는 상기 제1장착수단(6)과 제2장착수단(7)에 연결되어 회전력을 전달할 수 있도록 세레이션(4a)이 형성되고, 제1장착수단(6)과 제2장착수단(7)에는 이 세레이션(4a)에 대응되도록 각각의 홈(6a, 7a)들이 형성된다. 즉, 상기 제1장착수단(6)은 일단측이 스티어링 휠(1)과 연결되어 이와 함께 연동되도록 마련되는 것으로서, 토션 바(4)와 마주하는 타단 중심측에는 세레이션(4a)이 삽입되어 회전방향으로 고정될 수 있도록 내부에 세레이션 가공된 홈(6a)이 형성된다. 또, 상기 제2장착수단(7)의 토션 바(4)와 마주하는 일단측에는 상기 홈(6a)과 같이 세레이션(4a)에 결합되도록 홈(7a)이 형성된다.

또한, 상기 구동수단(3)과 마주하는 상기 제2장착수단(7)의 타단 중심측 내부에는 스플라인(7b)이 형성되어 있고, 이에 삽입되어 회전방향으로 고정될 수 있도록 이와 마주하는 구동수단(3)의 일측 외주면에는 상기 스플라인(7b)과 치합되는 스플라인(3a)이 마련됨으로 인해 상기 제2장착수단(7)은 서로 치합되는 상기 스플라인(3a, 7b)에 의해 상기 구동수단(3)의 회전력을 전달받게 된다.

아울러, 상기 토션 바(4)와 제1 및 제2장착수단(6, 7)의 외부에는 이들을 내장하여 지지할 수 있도록 하우징(8)이 설치되는데, 이 하우징(8)은 양단측이 개구형성되어, 스티어링 휠(1)을 향한 일단측에는 상기 제1장착수단(6)의 일부가 회전 가능하게 삽입되고, 구동수단(3)을 향한 타단측에는 상기 제2장착수단(7)이 삽입되는데, 이때, 제2장착수단(7)의 외부측으로는 이의 회전을 보다 원활히 지지할 수 있도록, 내주측은 제2장착수단(7)과 밀착되고, 외주측은 하우징(8)의 내부에 고정 설치되는 지지수단(9)으로서 앵귤러 컨택트 볼베어링이 설치된다.

이와 같이 이루어진 본 발명은 다음과 같이 작동이 이루어지게 된다.

즉, 직진주행중 운전자가 스티어링 휠(1)을 조작하여 차륜의 조향방향을 변경시키게 되면, 회전각 센서(2)가 스티어링 휠(1)의 회전각을 감지하여 전자제어장치(5)로 감지신호를 보내게 된다.

그리고, 상기 전자제어장치(5)는 회전각 센서(2)의 감지신호에 따른 스티어링 휠(1)의 위치를 검출하여, 스티어링 휠(1)을 원위치로 복원시키기 위한 구동수단(3)의 구동시간과 구동출력정도를 결정한 뒤, 구동수단(3)의 작동을 제어한다.

이어서, 구동수단(3)은 상기 전자제어장치(5)의 제어에 따라 적정한 규모로 구동되어 그 회전력이 토션 바(4)를 거쳐 스티어링 휠(1)로 전달됨으로써 스티어링 휠(1)의 위치가 직진주행시의 위치로 복원된다.

한편, 직진 주행시나 차선 변경시의 경우와 같이 운전자가 스티어링 휠(1)을 가볍게 조작하게 될 때, 그 조작력이 스티어링 휠(1)에 제1장착수단(6)을 사이에 두고 연결되어 있는 상기 토션 바(4)에 미치게 되는데, 이 토션 바(4)가 발생시키는 탄성력에 의하여 운전자는 스티어링 휠(1)에 대한 조향감을 종래의 칼럼이 구비된 스티어링 장치에서 느낄 수 있는 것과 같이 탄력적으로 느낄 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 와이어 스티어링 장치용 조향 보조장치는, 스티어링 휠에 대한 자동적인 복원력을 제공하게 되고, 기존의 스티어링 장치와 같은 조향감을 부여함으로써, 운전자가 스티어링 휠을 조작할 때 조향 편이성과 함께 최적의 조향감을 주게되는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 와이어를 매개로 스티어링 휠로부터 차륜으로 직접 조향이 이루어지는 와이어 스티어링 장치에 있어서,

   상기 스티어링 휠(1)의 회전각을 감지하는 회전각 센서(2)와; 상기 스티어링 휠(1)의 위치를 복원시키기 위한 회전력을 발생하는 구동수단(3)과; 상기 스티어링 휠(1)과 구동수단(3)을 연결하는 토션 바(4)와; 상기 회전각 센서(2)가 감지한 스티어링 휠(1)의 회전각 정보를 검출하고 스티어링 휠(1)의 복원정도를 판단하여 상기 구동수단(3)으로 하여금 스티어링 휠(1)의 위치를 복원시키도록 제어하는 전자제어장치(5);로 이루어지는 와이어 스티어링 장치용 조향 보조장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 토션 바(4)의 일단부와 상기 스티어링 휠(1)의 사이에는 이들을 연결하여 그 사이로 회전력이 전달되도록 제1장착수단(6)이 설치되고, 상기 토션 바(4)의 타단부와 상기 구동수단(3)의 사이에는 이들을 연결하여 그 사이로 회전력이 전달되도록 제2장착수단(7)이 설치된 것을 특징으로 하는 와이어 스티어링 장치용 조향 보조장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 토션 바(4)와 제1 및 제2장착수단(6,7)은 하우징(8)에 내장되고, 이 하우징(8)과 상기 제2장착수단(7) 사이에는 하우징(8)과 제2장착수단(7)간에 가해지는 하중을 지지하는 지지수단(9)이 개재된 것을 특징으로하는 와이어 스티어링 장치용 조향 보조장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 토션 바(4)는 제1 및 제2장착수단(6,7)과 세레이션 결합되고, 상기 구동수단(3)과 제2장착수단(7)은 스플라인 결합되는 것을 특징으로 하는 와이어 스티어링 장치용 조향 보조장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 지지수단(9)은 앵귤러 컨택트 볼베어링인 것을 특징으로 하는 와이어 스티어링 장치용 조향 보조장치.