KR100402770B1 - 차량 조향장치의 안전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 조향장치의 안전장치에 관한 것으로, 고속주행시 운전자가 노면에 대해 안심하고 있는 상태에서 노면의 돌출부나 홈부에 의해 타이어가 급전환되어 차량의 진행방향이 급변경되는 경우 종래의 조향장치에는 이에 대응할 수단이 없어서 대형사고가 일어날 우려가 있었다.

이에 본 발명은 고속주행시 타이어(16)의 급전환에 의한 조향휠(10)의 급회전을 제어수단(24)이 감지하여 운전자가 대응하기 전까지 조향축(12)을 고정시킨 것으로, 제어수단(24)에 차속센서(26)와 조향휠의 각도를 감지하는 조향휠 포지션센서(22)가 연결되고 출력단에 조향축 고정수단(20)이 연결되어 제어수단에 설정된 고속한계와 조향휠의 급회전 한계를 초과하는 상황이 발생되면 조향축(12)이 더이상 회전되지 않도록 한 것이다.

조향축의 고정은 운전자가 대응하기 전까지 일시적으로 고정되며, 따라서 본 발명에서는 노면의 상태 악화에 의한 돌출상황에 의해 운전자가 핸들을 빼앗기는 것을 방지시켜주며 운전자가 대응하기 전까지 차량 진행방향의 급변경을 방지시켜 주게되어 차량의 안전성이 향상되는 효과를 얻게 되는 것이다.

Description

차량 조향장치의 안전장치{Safety Appatus for Automobile Steering System}

본 발명은 차량 조향장치의 안전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비상시 타이어의 급전환에 의한 차량진행방향의 급변경을 방해하고 차량의 본래 진행방향을 유지시키는 차량 조향장치의 안전장치에 관한 것이다.

차량의 진행방향을 임의로 전환시키기 위한 조향장치는 일반적으로 조작기구와 기어기구, 그리고 링크기구로 이루어져 있다.

조작기구는 조향휠(핸들)과 이 조향휠의 조작을 조향기어에 전달하는 조향축으로 이루어지며, 기어기구는 조향축의 회전을 감속함과 동시에 조작력을 증대시켜 링크기구로 전달하는 기어들의 조립체이고, 링크기구는 기어기구의 움직임을 프론트 타이어에 전달하는 피트먼암, 드래그링크, 너클암 및 타이로드 등으로 이루어진다.

따라서, 기계적으로 맞물려 있는 조향장치에 의해 운전자의 핸들 조작력은 기어기구의 조향기어에 전달되고, 여기서 감속과 조작력이 증대되어 링크기구로 전달되고 최종적으로 타이어에 결합된 너클에 조향력이 전달되어 지는 것이다.

그러나, 반대로 타이어에 충격이 발생되어 타이어의 진행방향이 전환되는 경우에는 핸들이 기어기구와 조향축을 통해 급회전되며, 운전자가 이에 대응하지 못하는 경우에는 핸들을 빼앗기는 현상이 발생되었다.

이를 좀더 상세히 설명하면, 악로에서는 운전자가 그 노면상태를 파악하고 있기 때문에 악로면의 돌출부나 홈부에 의한 타이어의 충격과 급전환을 운전자가 대응하고 있어서 핸들을 빼앗기는 경우가 드물다.

반면, 평로에서는 운전자가 노면에 대해 안심을 하고 있는 상황이기 때문에 돌출상황에서 운전자가 핸들을 빼앗기는 경우가 발생될 수 있고, 특히 고속주행인 경우는 극히 위험하다.

즉, 차량의 고속주행시 주행중인 노면에서 돌출부위와 홈이 파인부분에 타이어가 충돌되어 그 방향이 급하게 꺽이게 되는 경우, 이와 연결된 링크기구와 기어기구를 통해 조작기구가 급회전되고 이에 운전자가 대응하지 못하는 경우에는 대형사고로 이어질 우려가 있는 것이며, 이는 상기된 시스템에서 차량의 조향은 전적으로 운전자의 판단과 조작에 의하기 때문이다.

이에 본 발명은 상기 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 비상시 타이어의 급전환에 의한 차량진행방향의 급변경을 방해하고 차량의 본래 진행방향을 유지시키는 차량 조향장치의 안전장치를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

이를 위한 본 발명은 고속주행시 타이어의 급전환에 의한 조향휠의 급회전을 제어수단이 감지하여 운전자가 대응하기 전까지 조향축을 고정시킨 것으로, 제어수단에 조향휠의 각도를 감지하는 조향휠 포지션센서와 차속센서가 연결되고 출력단에 조향축 고정수단이 연결되어 제어수단에 설정된 고속한계와 조향휠의 급회전 한계를 초과하는 상황이 발생되면 조향축이 더이상 회전되지 않도록 한 것이다.

조향축의 고정은 운전자가 대응하기 전까지 일시적으로 고정되며, 따라서 본 발명에서는 노면의 상태 악화에 의한 돌출상황에 의해 운전자가 핸들을 빼앗기는 것을 방지시켜주며 운전자가 대응하기 전까지 차량 진행방향의 급변경을 방지시켜 주게되어 차량의 안전성이 향상되는 효과를 얻게 된다.

도 1 은 본 발명에 따른 안전장치의 개요도이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

10 - 조향휠, 12 - 조향축,

14 - 기어기구, 16 - 타이어,

18 - 링크기구, 20 - 조향축 고정수단,

22 - 조향휠 포지션센서, 24 - 제어수단,

26 - 차속센서, 28 - 구동장치,

30 - 록킹장치, 32 - 스위치,

이하 첨부된 예시도면과 함께 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

예시도면 도 1은 본 발명에 따른 조향장치의 안전장치를 나타낸 설명도로서, 본 발명은, 차속을 감지하는 차속센서(26); 조향축(12)의 회전각도를 검출하는 조향휠 포지션센서(22); 조향축(12)의 외주측에 설치되는 록킹장치(30)와 이 록킹장치(30)에 구동력을 제공하는 구동장치(28)를 구비하여 상기 조향축(12)의 회전을 선택적으로 구속하도록 형성된 조향축 고정수단(20); 및 입력단에 상기 조향휠 포지션센서(22)와 차속센서(26)가 연결되고 출력단에는 상기 조향축 고정수단(20)이 연결되어, 감지된 조향휠의 회전각 변화가 감지된 차속을 기준으로 급회전 상태로 판단된 경우, 상기 조향축 고정수단(20)을 작동시켜 이러한 조향축(12)의 급회전을 소정의 설정시간동안 일시적으로 구속하도록 제어하는 제어수단(24);을 포함하여 구성된다.

상술된 바와 같이 본 발명은 비상시 타이어(16)의 급전환에 의한 차량진행방향의 급변경을 방해하고 차량의 본래 진행방향을 유지시키는 안전장치를 제공한다.

이를 위한 본 발명은 고속주행시 타이어(16)의 급전환에 의한 조향휠(10)의 급회전을 제어수단(24)이 감지하여 운전자가 대응하기 전까지 조향축(12)을 고정시켜 타이어의 급전환을 저지시킨 것이다.

따라서, 상기 조건 즉, 고속주행 및 조향휠의 급회전을 감지하기 위해 제어수단에 차속센서(26)와 조향휠 포지션센서(22)가 연결되어진다.

차속센서(26)는 전자제어연료분사 또는 자동변속기에서 작동 조건을 감지하기 위해 설치되어 있는 센서로 본 발명에 병용되며, 이러한 차속센서(26)가 구비되어 있지 않은 차량에는 별도로 설치되어야 함은 당연하다.

조향휠 포지션센서(22)는 신설되어지는 것으로, 차량의 정주행방향을 영점으로 좌우의 회전위치를 감지하는 일종의 포텐셔미터로, 회전축의 회전위치를 감지하는 전자제어분사시스템의 트로틀밸브 포지션센서와 그 검출원리가 동일한 것이다.

조향휠 포지션센서(22)는 조향축(12)의 위치변화를 검출하여 제어수단(24)으로 신호를 송출하며, 제어수단(24)은 상기 위치변화신호로부터 연산을 수행하여 조향축(12)의 각속도 변화의 검출을 수행한다.

상기 차속센서(26)와 조향휠 포지션센서(22)를 통해 제어수단(24)은 조향축 고정수단(20)의 작동여부를 판단하며, 예를 들어 80㎞/h 이상의 차속에서 타이어(16)의 충격에 의한 급전환으로 조향축(10)이 급회전되는 가를 판단하며, 이를 위해 고속과 조향축의 급회전 한계가 설정되어 진다.

여기서, 조향축의 급회전 한계는 실험적으로 설정되어지는 것으로, 전기된 돌출상황에 의한 조향축(10)의 급회전은 운전자가 조작에 의한 급회전의 범주를 벗어나는 급회전 영역이다.

즉, 조향축(12)과 링크기구(18)는 전기된 바와 같이 기어기구(14)를 매개로 연결되어서, 타이어(16)에는 조향휠(10)의 회전속도는 감속되고 조향력은 증대되어 전달되므로, 운전자의 조작으로 조향축(12)을 급선회시켜 타이어를 회전시키는 것과 돌출상황에 따른 충격에 의해 타이어가 급전환되어져 조향축(12)이 회전되는 것과는 조향축(12)의 각속도에서 차이가 있다.

따라서, 제어수단(24)에 운전자의 조작에 따른 조향축(12)의 급회전을 벗어난 한계 설정이 가능하며, 이것에 의해 타이어(10)의 충격에 따른 조향축(12)의 급회전을 판단하게 되는 것이다.

상기된 센서와 조건에 의해 돌출상황에 따른 조향축(12)의 급회전이 발생됨을 제어수단(24)이 감지하면 조향축 고정수단(20)으로 작동신호를 송출하게 되는데, 이러한 조향축 고정수단(20)은 구동장치(28)와 이로부터 구동력을 전달받아 작동되는 회전체의 록킹장치(30)를 포함하여 구성된다.

상기 회전체의 록킹장치(30)로서는 예를 들어, 공지의 차량의 브레이크나 안전밸트의 리트렉터 구속장치와 유사한 구조가 적용될 수 있는데, 전자의 경우에 사용되는 구동장치(28)로는 브레이크를 작동시키기 위한 케이블과 구동모우터가 적용될 수 있으며, 후자인 경우에는 래칫기어에 맞물리는 스톱퍼를 이동시키기 위한 솔레노이드식 엑튜에이터가 적용될 수 있다.보다 상세하게 설명하면, 상기 조향축 고정수단(20)은 조향축(12)의 외주측에 설치되는 록킹장치(30)와 이 록킹장치(30)에 구동력을 제공하는 구동장치(28)를 포함하여 구성되며, 제어수단(24)의 제어 신호를 받아 상기 조향축(12)의 회전을 소정의 설정시간동안 일시적으로 구속하도록 형성되는데, 이러한 조향축 고정수단(20)의 구조로서는 예를 들어, 통상의 차량의 브레이크나 안전벨트의 리트렉터 구속장치와 유사한 구조가 채용될 수 있다.차량의 브레이크는 통상적으로 브레이크 드럼 또는 브레이크 디스크 등에 마찰재를 밀어 붙여 그 마찰력을 이용하여 제동력을 발생시키는 구조를 가지며, 이러한 제동력은 통상적으로 브레이크 페달의 답력에 의해 발생된다.이러한 차량의 브레이크는 브레이크 페달의 답력을 로드 또는 와이어를 통해 전달하는 기계식, 마스터 실린더와 휠 실린더 등의 요소를 통해 유압으로 그 답력을 전달하는 유압식, 페달의 답력을 증대시키는 구조를 갖는 배력식, 압축공기를 이용하는 공기식, 디스크 브레이크식 등 여러가지 구조가 이미 공지되어 있다.본 발명에서는 이러한 공지의 브레이크 구조를 조향축 고정수단(20)에 채용한다. 예를 들어, 제어수단(24)의 제어신호를 받아 작동되는 모우터와 같은 구동장치(28)가 구비되며, 모우터와 케이블 등을 통해 연결되며 조향축(12)의 외주측에 선택적인 마찰력을 제공하는 마찰재를 구비한 록킹장치(30)가 구비되는 것이다.한편, 이러한 조향축 고정수단(20)으로서는 안전벨트의 리트랙터 구속장치와 같은 구조가 채용될 수도 있다. 즉, 조향축(12)의 외주에 록킹장치(30)로서 래칫기어와 이에 선택적으로 맞물리는 스톱퍼가 설치되고, 그 구동장치(28)로서 상기 스톱퍼를 이동시키는 액튜에이터가 설치되는 것이다.이와 같이, 상기 조향축 고정수단(20)은 다양한 형태의 것들이 채용될 수 있으며, 그 구조가 특정한 한가지의 형태로 한정될 필요는 없다.

한편, 이러한 조향축 고정수단(20)의 가동시간은 일시적이며, 이것은 조향휠(10)의 급회전에 따른 운전자의 대응속도를 고려하여 실험적으로 결정될 수 있다.

즉, 본 발명의 조향휠 포지션센서(22)로 부터 조향휠(10)의 급회전을 감지하기까지 조향휠(10)의 어느정도 회전은 불가피하며, 이때 제어수단(24)이 조향축 고정수단(20)을 지속적으로 작동시키는 경우 차량의 진행방향이 고정되어지게 되므로, 본 발명의 조향축 고정수단(20)은 지속적으로 작동시키지 않아야 함이 당연하다.

다만, 그 작동시간에 있어서, 상기된 조향휠(10)의 어느 정도 회전이나 차체에 전달된 충격으로부터 운전자가 이를 통해 돌출상에 따른 조향휠의 급회전을 인식하게 되므로, 그 인식으로부터 조향휠(10)을 바로 제어하게 되기까지의 시간으로 조향축(12)을 고정시키면 충분한 것이다.

한편, 상기된 안전장치는 운전자의 필요에 따라 작동되도록 스위치(32)를 구비하여 운전자가 임의로 본 발명의 안전장치를 작동시키는 것도 바람직하다.

따라서, 본 발명에서는 차속센서(26)와 조향휠 포지션센서(22)에 의해 차속과 조향휠의 각속도를 제어수단(24)이 감시하게 되며, 고속주행시 노면의 돌출부나 홈부에 의한 충격으로 타이어(16)가 급전환되려 할때, 제어수단(24)은 이를 위험상황이라 판단하여 조향축 고정수단(20)을 작동시켜 조향축(22)의 회전을 방지시킴으로써 타이어 급전환의 진행을 저지시키게 된다.

이에 의해 운전자가 조향휠(10)을 놓치는 경우나 타이어(16)의 급전환으로 차량의 진행방향이 급변경되는 것이 방지되며, 상기 조향휠(10)의 고정은 일시적인 것이어서 운전자가 돌출상황을 인식하여 조향휠(10)을 제어하려 하면 조향축(12)의 고정이 해제되므로, 본 발명은 돌출상황에 따른 조향휠(10)의 급회전시 운전자가 대응하기 전까지 차체의 진행방향을 유지시키기 위해 조향휠(10)을 고정시키게 되는 것이다.

상술된 바와 같이 본 발명에 따르면, 고속주행시 노면의 돌출부나 홈부에 의한 충격으로 타이어가 급전환되려 할때, 제어수단이 이를 감지하여 운전자가 대응하기 전까지 조향축을 고정시켜 타이어의 급전환을 방지함으로써, 차량의 안전성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 차속을 감지하는 차속센서(26);

   조향축(12)의 회전각도를 검출하는 조향휠 포지션센서(22);

   조향축(12)의 외주측에 설치되는 록킹장치(30)와 이 록킹장치(30)에 구동력을 제공하는 구동장치(28)를 구비하여 상기 조향축(12)의 회전을 선택적으로 구속하도록 형성된 조향축 고정수단(20); 및

   입력단에 상기 조향휠 포지션센서(22)와 차속센서(26)가 연결되고 출력단에는 상기 조향축 고정수단(20)이 연결되어, 감지된 조향휠의 회전각 변화가 감지된 차속을 기준으로 급회전 상태로 판단된 경우, 상기 조향축 고정수단(20)을 작동시켜 이러한 조향축(12)의 급회전을 소정의 설정시간동안 일시적으로 구속하도록 제어하는 제어수단(24);을 포함하여 구성된 차량 조향장치의 안전장치.