KR100349398B1 - 와이어 스티어링 장치용 조향 보조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 와이어 스티어링 장치용 조향 보조장치에 관한 것으로, 그 목적은 와이어 스티어링 장치에서 스티어링 휠에 대한 자동적인 복원력을 제공하고, 운전자에게 최적의 조향감을 부여하는 것으로서, 와이어 스티어링 장치에 있어서, 상기 스티어링 휠(1)과 연동되도록 이에 결합된 제1장착수단(7)과, 상기 제1장착수단(7)에 일단부가 연결된 토션 바(4)와, 상기 토션 바(4)의 타단부에 연결되는 제2장착수단(7')과, 상기 제2장착수단(7')의 회전을 지지하도록 그 외부측에 설치된 하우징(8)과, 상기 하우징(8)과 제1장착수단(7) 사이에 배치되되 내부에는 상기 토션 바(4)가 관통되도록 중공으로 마련된 중공모터(3)와, 상기 중공모터(3)의 회전력을 상기 제1장착수단(7)에 전달할 수 있도록 그 사이에 설치되는 유성기어장치(5)와, 상기 스티어링 휠(1)의 회전각을 감지하는 회전각 센서(2)와, 상기 회전각 센서(2)가 감지한 상기 스티어링 휠(1)의 회전각을 검출하여 복원정도를 판단하고 상기 중공모터(3)를 구동시켜 상기 스티어링 휠(1)을 복원시키도록 제어하는 전자제어장치(6)가 구비되는 구성이다.

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 : 중공모터 4 : 토션 바

4a,4b : 세레이션 5 : 유성기어장치

6 : 전자제어장치 7,7' : 제1,2장착수단

8 : 하우징 8a : 볼베어링

8b : 앵귤러 컨택트 볼베어링

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 와이어를 매개로 스티어링 휠로부터 차륜으로 직접 조향이 이루어지는 와이어 스티어링 장치에 있어서, 상기 스티어링 휠과 연동되도록 이에 결합된 제1장착수단과, 상기 제1장착수단에 일단부가 연결된 토션 바와, 상기 토션 바의 타단부에 연결되는 제2장착수단과, 상기 제2장착수단의 회전을 지지하도록 그 외부측에 설치된 하우징과, 상기 하우징과 제1장착수단 사이에 배치되되 내부에는 상기 토션 바가 관통되도록 중공으로 마련된 중공모터와, 상기 중공모터의 회전력을 상기 제1장착수단에 전달할 수 있도록 그 사이에 설치되는 유성기어장치와, 상기 스티어링 휠의 회전각을 감지하는 회전각 센서와, 상기 회전각 센서가 감지한 상기 스티어링 휠의 회전각을 검출하여 복원정도를 판단하고 상기 중공모터를 구동시켜 상기 스티어링 휠을 복원시키도록 제어하는 전자제어장치가 구비되는 것을 특징으로 한다.

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)과 연동될 수 있도록 이의 하단측에 연결되되 반경방향으로 넓게 확장 형성된 제1장착수단(7)과, 이 제1장착수단(7)에 그 일단부가 연결되되 반경방향으로 비틀릴 수 있도록 축방향으로 길게 마련된 토션 바(4)와, 이 토션 바(4)의 타단부에 연결되되 제1장착수단(7)과 마주하도록 반경방향으로 넓게 확장 형성된 제2장착수단(7')을 구비한다.이때, 제1장착수단(7)은 스티어링 휠(1)과 토션 바(4) 사이를 연결함과 동시에 후설할 중공모터(3)의 회전력을 스티어링 휠(1)에 전달하여 복원력을 발생시키는 것이고, 제2장착수단(7')은 토션 바(4) 선단에 저항력을 주어 토션 바(4)가 비틀리도록 하는 것으로서, 토션 바(4)의 양단부에는 세레이션(4a, 4b)이 형성되어 있어 제1 및 제2장착수단(7, 7')과 세레이션 결합된다.그리고, 제2장착수단(7')의 외부측에는 이를 감쌀 수 있도록 하우징(8)이 설치되고, 이 하우징(8)과 제2장착수단(7') 사이에는, 하우징(8)에 고정되어 제2장착수단(7')의 회전을 지지할 수 있도록 앵귤러 컨택트 볼베어링(8b)이 설치된다. 즉, 스티어링 휠(1)을 회전시킴에 따라 이 회전력이 제1장착수단(7)과 토션 바(4)를 통해 제2장착수단(7')에 전달되는데, 이때, 토션 바(4)에서는 비틀림이 발생되고, 이 비틀림은 스티어링 휠(1)을 원위치로 복원시키는 복원력으로 작용하게 된다.아울러, 이러한 복원력은 제2장착수단(7')의 회전을 지지하는 앵귤러 컨택트 볼베어링(8b)에 의해 조절되는 것으로서, 이의 마찰력이 적을 때는 복원력이 적게 작용하고, 이와는 반대로 마찰력이 클 때는 복원력 역시 크게 작용한다.

한편, 이 하우징(8)과 상기 제1장착수단(7) 사이에는 전기적인 동력으로서 스티어링 휠(1)을 복원시킬 수 있도록 중공모터(3)가 설치되는데, 이 중공모터(3)는 상기 토션 바(4)가 관통되도록 그 중심측의 회전축이 중공으로 마련되는 것으로서, 이 중공모터(3)의 회전축의 제2장착수단(7')가 인접한 선단은 상기 하우징(8)과의 사이에 볼베어링(8a)을 개재하여 연결된다.또한, 제1장착수단(7)은 이와 인접한 중공모터(3) 회전축의 선단 외측을 감쌀 수 있도록 마련되되 그 사이에는 반경방향으로 소정간격 이격되도록 설치되고, 이 제1장착수단(7)과 중공모터(3)의 회전축 사이에는 유성기어장치(5)가 마련됨으로써, 제1장착수단(7)과 중공모터(3)의 사이에는 회전력의 전달이 가능해진다.즉, 중공모터(3)의 구동시 이의 회전축이 회전되어 유성기어장치(5) 및 제1장착수단(7)을 회전시키고, 제1장착수단(7)은 다시 이와 연결된 스티어링 휠(1)을 원위치로 복원시키는 것이다.

아울러, 스티어링 휠(1)의 외부측에는 회전각을 감지하는 회전각 센서(2)가 설치되고, 이 회전각 센서(2)와 중공모터(3)의 사이에는 이들과 전기적으로 연결되어 회전각 센서(2)가 감지한 상기 스티어링 휠(1)의 회전각을 검출한 후 복원정도를 판단하고 상기 중공모터(3)를 구동시켜 상기 스티어링 휠(1)을 복원시키도록 제어하는 전자제어장치(6)가 마련된다.

이와 같이 이루어진 본 발명의 작동을 설명하면 다음과 같다.

직진주행중 운전자가 스티어링 휠(1)을 조작하여 차륜의 조향방향을 변경시키게 되면, 회전각 센서(2)가 스티어링 휠(1)의 회전각을 감지하여 전자제어장치(6)로 감지신호를 보내게 된다.

그리고, 상기 전자제어장치(6)는 회전각 센서(2)의 감지신호에 따른 스티어링 휠(1)의 위치를 검출하여, 스티어링 휠(1)을 원위치로 복원시키기 위한 중공모터(3)의 구동시간과 구동출력정도를 결정한 뒤, 중공모터(3)의 작동을 제어한다.

이어서, 상기 중공모터(3)는 상기 전자제어장치(6)의 제어에 따라 적정한 규모로 구동되어 그 회전력이 유성기어장치(5)로 전달되며, 이에 따라 유성기어장치(5)를 장착하고 있는 제1장착수단(7)에 의해 회전력이 상기 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(7)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 (4)

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

   상기 스티어링 휠(1)과 연동되도록 이에 결합된 제1장착수단(7)과, 상기 제1장착수단(7)에 일단부가 연결된 토션 바(4)와, 상기 토션 바(4)의 타단부에 연결되는 제2장착수단(7')과, 상기 제2장착수단(7')의 회전을 지지하도록 그 외부측에 설치된 하우징(8)과, 상기 하우징(8)과 제1장착수단(7) 사이에 배치되되 내부에는 상기 토션 바(4)가 관통되도록 중공으로 마련된 중공모터(3)와, 상기 중공모터(3)의 회전력을 상기 제1장착수단(7)에 전달할 수 있도록 그 사이에 설치되는 유성기어장치(5)와, 상기 스티어링 휠(1)의 회전각을 감지하는 회전각 센서(2)와, 상기 회전각 센서(2)가 감지한 상기 스티어링 휠(1)의 회전각을 검출하여 복원정도를 판단하고 상기 중공모터(3)를 구동시켜 상기 스티어링 휠(1)을 복원시키도록 제어하는 전자제어장치(6)가 구비되는 것을 특징으로 하는 와이어 스티어링 장치용 조향 보조장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 하우징(8)과 상기 중공모터(3)의 회전축 사이 및 상기 하우징(8)과 상기 제2장착수단(7')의 사이에는 볼베어링(8a)과 앵귤러 컨택트 볼베어링(8b)이 설치된 것을 특징으로 하는 와이어 스티어링 장치용 조향 보조장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 토션 바(4)는 상기 제1 및 제2장착수단(7, 7')과 세레이션 결합되는 것을 특징으로 하는 와이어 스티어링 장치용 조향 보조장치.