KR100460035B1 - 자동차용 조향장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 조향장치에 관한 것으로, 양단부가 입력축과 출력축에 맞물려 입력축과 출력축 사이에서 발생하는 토크에 의해 축방향으로 슬라이딩되는 슬라이더를 구비하고 슬라이더의 위치변위를 감지하도록 구성되어 구조가 간단하고 배선이 용이한 자동차용 조향장치에 관한 것이다.

본 발명 자동차용 조향장치는, 조향핸들(10)에 연결된 입력축(20)과, 양단에 차륜이 설치되는 조향링크(30)에 연결된 출력축(40)과, 출력축(40) 상에 감속기 (50)를 통해 연결된 모터(60)를 포함하여 이루어진 자동차용 조향장치에 있어서, 일단부가 입력축(20)의 외측에 소정 각도로 회전 가능하게 맞물리고 타단부가 출력축(40)의 외측에 축방향으로 이동 가능하게 맞물려 입력축(20)의 회전에 의해 출력축(40)을 따라 축방향으로 슬라이딩되고, 외주연에 삽입홈(73)이 형성된 슬라이더 (70); 및 일측이 삽입홈(73)에 삽입되어 슬라이더(70)와 함께 축방향으로 위치 이동하는 이동자(83)와, 이동자(83)의 움직임을 감지하는 감지부(86)로 구성되어, 슬라이더(70)의 위치 변화를 감지한 후 모터(60)의 구동을 조절하는 감지장치(80)를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

자동차용 조향장치{STEERING SYSTEM FOR AUTOMOBILE}

본 발명은 자동차용 조향장치에 관한 것으로, 특히 조향핸들과 연결되어 회전하는 입력축과 입력축의 회전력을 전달받는 출력축의 토크량을 감지하는 감지장치를 입력축과 출력축에 설치하지 않고 별도로 설치하여 구조가 간단하고 배선이 용이한 자동차용 조향장치에 관한 것이다.

차량의 주행 또는 정지 상태에서 조향핸들을 회전시킬 경우 노면에 접촉되는 바퀴도 함께 회전하게 되는데, 이때 바퀴에는 상대적으로 노면과의 마찰로 인하여 조향핸들을 조작할 때 큰 부하가 발생한다. 따라서 종래의 전기식 동력조향장치의 경우, 조향장치에 차량용 전동 모터를 부가하여 조향핸들과 바퀴 사이에서 발생하는 토크량을 감지하고 그 편차만큼 구동력을 발생하여 바퀴를 회전시키도록 구성되어 있다.

이러한 종래의 조향장치는 조향핸들에 연결된 입력축과 차륜에 연결된 출력축이 탄성력을 갖는 토션바에 의해 연결되어 조향핸들을 조작함에 따라 토션바가 변형되면서 입력축과 출력축 사이에 소정각도의 변위가 발생하게 된다. 이 때, 상기 입력축과 출력축 사이에는 감지장치에 의해 입력축과 출력축 사이의 변위를 감지한 후 그 감지신호에 의해 전동모터를 제어하도록 이루어진다.

상기와 같이 입력축과 출력축 사이의 변위를 감지하는 종래 자동차용 조향장치의 감지장치가 이미 국내 공개특허 1996-0000688호에 출원된 바 있으나, 이는 입력축과 출력축 각각에 발광수단과 수광수단을 설치하여 두 축 사이의 토크량을 측정하도록 구성되어 있다. 그러나 이와 같은 구조는 복잡하여 각 구성부품의 가공이 어렵고 입력축과 출력축 각각에 발광수단, 수광수단, 및 배선을 설치하는 것이 쉽지 않아서 제조원가가 많이 소요되고 내구성도 불량한 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 양단부가 입력축과 출력축에 맞물려 입력축과 출력축 사이에서 발생하는 토크에 의해 축방향으로 슬라이딩되는 슬라이더를 구비하고, 입력축과 출력축 상에 구비되지 않고 별도로 구비되는 슬라이더의 위치변위를 감지하도록 구성되어, 구조가 간단하고 배선이 용이한 자동차용 조향장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차용 조향장치의 개략도.

도 2a 내지 도 2c는 도 1에 도시된 슬라이더의 변위를 나타낸 개략도.

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자동차용 조향장치의 부분 개략도.

도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 자동차용 조향장치의 부분 개략도.

도 5는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 자동차용 조향장치의 부분 개략도.

< 도면의 주요 참조부호에 대한 설명>

10 : 조향핸들 20, 20´: 입력축

30 : 조향링크 40, 40´: 출력축

50 : 감속기 60 : 모터

70, 70´: 슬라이더 80 : 감지장치

83, 83´, 83˝: 이동자 86, 86´, 86˝: 감지부

87 : 스프링 90 : 배선부

본 발명에 따른 자동차용 조향장치는, 조향핸들에 연결된 입력축과, 양단에 차륜이 설치되는 조향링크에 연결된 출력축과, 출력축 상에 감속기를 통해 연결된 모터를 포함하여 이루어진 자동차용 조향장치에 있어서, 일단부가 입력축의 외측에 소정 각도로 회전 가능하게 맞물리고 타단부가 출력축의 외측에 축방향으로 이동 가능하게 맞물려 입력축의 회전에 의해 출력축을 따라 축방향으로 슬라이딩되고, 외주연에 삽입홈이 형성된 슬라이더; 및 일측이 삽입홈에 삽입되어 슬라이더와 함께 축방향으로 위치 이동하는 이동자와, 이동자의 움직임을 감지하는 감지부로 구성되어, 슬라이더의 위치 변화를 감지하는 감지장치를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 슬라이더의 일측에는 제1장공이 사선으로 형성되고, 슬라이더의 타측에는 제2장공이 축방향으로 형성되며, 입력축과 출력축의 외측에는 제1장공 및 제2장공에 대응되는 돌기가 각각 돌출 형성된 것을 특징으로 한다.

또 본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 입력축의 외측에는 나사산이 사선방향으로 형성되고, 출력축의 외측에는 나사산이 축방향으로 형성되며, 슬라이더의 양단부 내측에는 각 축의 나사산과 대응되는 나사산이 각각 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 자동차용 조향장치의 바람직한 실시예들을 통하여 상술한 바와 같은 구성들의 특징과 그 작용을 보다 구체적으로 설명한다.

첨부된 도면의 도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차용 조향장치의 개략도이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차용 조향장치는, 조향핸들(10)에 연결되는 입력축(20)과, 양단에 차륜(미도시)이 설치된 조향링크(30)에 연결되는 출력축(40)과, 출력축(40) 상에 감속기(50)를 통해 연결되는 모터(60)와, 양단부가 입력축(20)과 출력축(40)의 외측에 맞물려 입력축(20)과 출력축(40) 사이에서 발생하는 토크에 의해 축방향으로 슬라이딩되는 슬라이더(70)와, 슬라이더 (70)의 위치변위를 감지하는 감지장치(80)를 포함하여 이루어진다.

상기 입력축(20)은 조향핸들(10)에 연결되어 조향핸들(10)에 의해 회전되면서 회전력을 전달하고, 출력축(40)은 입력축(20)의 회전력을 전달받아 조향링크(30)를 회전시키게 된다.

상기 슬라이더(70)의 일단부에는 입력축(20)이 맞물리는 제1장공(71)이 사선방향으로 형성되고 그 타단부에는 출력축(40)이 맞물리는 제2장공(72)이 축방향으로 형성되고, 그 외주연 중심부에는 감지장치(80)의 일측이 삽입되는 삽입홈(73)이형성된다. 그리고, 상기 입력축(20)과 출력축(40)의 외측에는 각 장공(71)(72)에 삽입되는 삽입돌기(21)(21´)가 각 장공(71)(72)에 대응되게 각각 돌출 형성된다.

이 때, 상기 조향핸들(10)의 조작에 따라 입력축(20)에 조향토크가 가해지면 입력축(20)과 출력축(40)은 소정각도의 범위 즉, 제1장공(71)의 범위 내에서 상대 회전하게 된다. 즉, 상기 조향핸들(10)을 조작하여 입력축(20)을 회전시키면 입력축(20)의 삽입돌기(21)(21´)에 의해 슬라이더(70)는 제2장공(72)의 범위 내에서 축방향으로 이동하게 되며, 슬라이더(70)가 이동하는 동안에 출력축(40)은 정지된 상태가 되므로 입력축(20)은 출력축(40)에 대하여 상대 회전하게 된다. 계속해서 상기 조향핸들(10)을 조작하여 입력축(20)을 회전시키게 되면 상기 슬라이더(70)는 축방향 이동이 정지되며, 출력축(40)은 입력축(20)과 동일한 방향으로 회전하게 된다.

상기 감지장치(80)는 슬라이더(70)의 위치 변위를 감지하여 입력축(20)과 출력축(40)의 토크량을 측정하는 것으로, 일측이 슬라이더(70)의 삽입홈(73)에 삽입되어 슬라이더(70)와 함께 축방향 이동하고, 타측에 두 개의 입사홈(81)이 각각 형성되고 각 입사홈(81)의 바닥에 반사판(82)이 각각 부착된 이동자(83); 그리고, 중심부에 빛을 조사하는 발광소자(84)가 설치되고, 발광소자(84)의 양측에는 각 반사판(82)과 대응되고 발광소자(84)에서 조사되어 이동자(83)의 반사판(82)을 통해 반사되는 빛이 입력되는 수광소자(85)가 각각 설치된 감지부(86)를 포함하여 이루어진다.여기서, 상기 이동자(83)는 입력축(20)과 출력축(40)을 감싸는 하우징(h) 내에 축방향으로만 이동 가능하게 설치되므로, 슬라이더(70)가 회전되더라도 슬라이더(70)와 함께 회전되지는 않는다. 그리고, 이동자(83)는 슬라이더(70)의 이동시 삽입홈(73)에 삽입되는 그 배면부가 삽입홈(73)의 일측벽에 밀착되어 유동이 방지되도록 그 일측이 하우징(h) 내에 스프링(87)으로 탄설된다. 따라서, 슬라이더(70)의 변위시 감지부(86)의 발광소자(84)로부터 조사되는 빛이 이동자(83)의 반사판(82)을 통해 균일하게 반사되어 수광소자(85)에 입력되므로, 슬라이더(70)의 변위량을 정확하게 측정할 수 있다.

이 때, 상기 이동자(83)에 반사면을 형성함에 있어서, 상술한 바와 같이 별도의 반사판(82)을 부착하지 않고 각 입사홈(81)의 바닥을 각각 연마하여 반사면을 일체로 형성할 수도 있다.

한편, 상기 감지부(86)는 입력축(20)과 출력축(40)을 감싸는 하우징(미도시) 내에 고정되며, 각 수광소자(85)는 배선부(90)를 통해 모터(60)에 전원을 공급하는 전원회로의 증폭부(61)와 연결되어 증폭부(61)에 인가되는 전원에 대하여 입력되는 빛의 광량에 반비례하는 저항을 유도하도록 구성된다. 즉, 각 수광소자(85)에 입력되는 빛의 양이 많으면 저항이 작아지므로 증폭부(61)로부터 모터(60)에 많은 전원이 인가되어 모터(60)의 회전속도가 빨라지게 되며, 이와 반대로 각 수광소자(85)에 입력되는 빛의 양이 적으면 저항이 많아지므로 증폭부(61)로부터 모터(60)에 적은 전원이 인가되어 모터(60)의 회전속도가 느려진다.

이 때, 상기 각 수광소자(85)와 증폭부(61)를 연결하는 배선부(90)는 입력축(20) 및 출력축(40)과 분리 설치된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차용 조향장치의 작용을 첨부된 도면을 참조로 설명한다.

도 2a 내지 도 2c는 도 1에 도시된 슬라이더의 위치 변위를 나타낸 개략도이다.

도 2a는 조향핸들(10)을 조작하지 않아 슬라이더(70)의 위치변위가 없는 중립상태이고, 도 2b는 조향핸들(10)을 시계방향으로 회전시킬 경우의 슬라이더(70)의 위치변위를 나타낸 상태도이고, 도 2c는 조향핸들(10)을 반시계방향으로 회전시킬 경우의 슬라이더(70)의 위치변위를 나타낸 상태도이다.

도 2a에 도시된 바와 같이 조향핸들(10)이 조작되지 않은 상태에서는 슬라이더(70)의 위치변위가 없기 때문에 이동자(83) 역시 중립상태에서 정지된다. 따라서, 상기 발광소자(84)에서 빛을 조사하더라도 이동자(83)에서 그 빛을 반사하지 못하기 때문에 그 빛이 각 수광소자(85)에 입력되지 않게 되어 무한대의 저항을 가지게 되므로 증폭부(61)로부터 모터(60)로 공급되는 전원이 차단됨으로써, 모터(60)가 구동되지 않는다.

도 2b와 2c에 도시된 바와 같이 조향핸들(10)을 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시키면 슬라이더(70)가 축방향으로 이동하게 되고, 이 때 이동자(83)도 함께 이동하게 되어 이동자(83)의 반사판(82)이 발광소자(84)와 부분적으로 겹쳐지게 되며, 발광소자(84)의 빛이 반사판(82)에 반사되어 수광소자(85)에 입력되므로 증폭부(61)의 전원에 대해 각 수광소자(85)는 수신되는 빛의 양에 반비례하는 저항을 부가하게 된다. 따라서, 상기 슬라이더(70)의 변위량에 비례하는 전원이 증폭부 (61)를 통해 모터(60)에 인가됨으로써, 모터(60)가 구동하여 출력축(40)의 회전을 보조하게 된다.

한편, 상기 이동자(83)는 그 일측이 스프링(87)에 의해 탄지되어 그 배면부가 슬라이더(70)의 삽입홈(73) 일측벽에 밀착됨으로써, 슬라이더(70)가 축방향으로 이동되더라도 유동이 없게 됨에 따라 감지부(86)의 발광소자(84)로부터 조사되어 이동자(83)의 반사판(82)에서 반사되는 빛의 양이 균일하게 된다. 따라서, 감지장치(80)를 통해 슬라이더(70)의 움직임을 정확히 감지할 수 있다.첨부된 도면의 도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자동차용 조향장치의 부분 개략도이다. 도 1 내지 도 2c와 동일한 참조부호는 동일 기능을 갖는 동일 부재이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 입력축(20´)의 외주연에는 사선방향으로 나사산이 형성되고, 출력축(40´)의 외주연에는 축방향으로 나사산이 형성되며, 슬라이더(70´)의 양단부 내측에는 각 축의 나사산과 대응되는 나사산이 각각 형성된다.

따라서, 조향핸들(10)을 작동시켜 입력축(20´)을 회전시킴에 따라 슬라이더 (70´)는 축방향으로 위치 이동되며, 아울러 이동자(83)도 함께 이동된다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 작용은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 작용과 동일하므로 그 설명을 생략하기로 한다.

첨부된 도면의 도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 자동차용 조향장치의 부분 개략도이다. 도 1내지 도 3과 동일한 참조부호는 동일 기능을 갖는 동일부재이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 제 3 실시예에 따르면, 감지부(86´)의 양측에는 증폭부(61)에 연결되는 한 쌍의 자기감지센서(88)(88´)가 각각 설치됨으로써, 슬라이더(70)가 축방향 이동됨에 따라 이와 함께 축방향 이동하는 이동자(83´)의 움직임을 각 자기감지센서(88)(88´)가 감지하여 슬라이더(70)의 변위량 즉, 이동자(83´)의 변위량에 비례하는 전원이 증폭부(61)를 통해 모터(60)에 인가되어 모터(60)가 구동하게 된다.

첨부된 도면의 도 5는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 자동차용 조향장치의 부분 개략도이다. 도 1 내지 도 4와 동일한 참조부호는 동일 기능을 갖는 동일부재이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 제 4 실시예에 따르면, 상기 이동자(83˝)의 타측에는 축방향으로 그 단부가 돌출된 접속단자(83˝a)가 설치되고 감지부(86˝)에는 증폭부(61)에 연결된 두 개의 가변저항체(89)(89´)가 이격되게 설치된다.

이 때, 상기 조향핸들(10)을 조작하지 않은 상태에서는 슬라이더(70)의 위치 이동이 없게 되어 접속단자(83˝a)의 돌출된 단부가 각 가변저항체(89)(89´) 사이에 위치되고 그에 따라 증폭부(61)의 저항이 무한대가 되므로 모터(60)에 전원이 인가되지 않으며, 조향핸들(10)을 조작하여 입력축(20)을 회전시키면 슬라이더(70)가 축방향 이동하여 접속단자(83˝a)의 돌출된 단부가 가변저항체(89)(89´)에 접속하게 되고 그에 따라 상기 슬라이더(70)의 변위량에 비례하는 전원이 증폭부(61)를 통해 모터(60)에 인가되므로 모터(60)가 구동하게 된다.

이상과 같이 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 자동차용 조향장치를 첨부된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 발명은 명세서에 상세히 설명된 실시예와 도면에 한정되지 아니하며, 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형이 이루어질 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명 자동차용 조향장치에 따르면, 양단부가 입력축과 출력축에 맞물려 입력축 및 출력축 사이에서 발생하는 토크에 의해 축방향으로 슬라이딩되는 슬라이더를 구비하고, 이동자를 슬라이더와 함께 위치 이동되도록 구성하며, 별도로 설치된 감지부를 통해 이동자의 위치변위를 감지하도록 하여 모터를 구동시킴으로써, 입력축 및 출력축 상에는 배선을 연결할 필요가 없어서 배선 및 부품수가 감소하고 그 구성이 간단해지는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 조향핸들에 연결된 입력축과, 양단에 차륜이 설치되는 조향링크에 연결된 출력축과, 상기 출력축 상에 감속기를 통해 연결된 모터를 포함하여 이루어진 자동차용 조향장치에 있어서,

   일단부가 상기 입력축의 외측에 소정 각도로 회전 가능하게 맞물리고 타단부 가 상기 출력축의 외측에 축방향으로 이동 가능하게 맞물려 상기 입력축의 회전에 의해 상기 출력축을 따라 축방향으로 슬라이딩되고, 외주연에 삽입홈이 형성된 슬라이더; 및

   일측이 상기 삽입홈에 삽입되어 상기 슬라이더와 함께 축방향으로 위치 이동하는 이동자와, 상기 이동자의 위치 변화를 감지하는 감지부로 구성되어, 상기 슬라이더의 위치 변화를 감지하는 감지장치를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 조향장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 슬라이더의 일단부에는 제1장공이 사선으로 형성되고, 타단부에는 제2장공이 축방향으로 형성되며, 상기 입력축과 상기 출력축의 외측에는 상기 제1장공 및 상기 제2장공에 대응되는 돌기가 각각 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 조향장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 입력축의 외측에는 나사산이 사선방향으로 형성되고, 상기 출력축의 외측에는 나사산이 축방향으로 형성되며, 상기 슬라이더의 양단부 내측에는 각 축의 나사산과 대응되는 나사산이 각각 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 조향장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 이동자의 타측에는 두 개의 입사홈이 각각 형성되고 상기 각 입사홈의 바닥에는 반사판이 각각 부착되며, 상기 감지부의 중심부에는 빛을 조사하는 발광소자가 설치되고 상기 발광소자의 양측에는 상기 발광소자에서 조사하여 상기 반사판에 의해 반사된 빛이 입력되는 수광소자가 각각 설치된 것을 특징으로 하는 자동차용 조향장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 감지부의 양측에는 상기 이동자의 축방향 이동시 그 위치변화를 감지하는 자기감지센서가 각각 설치된 것을 특징으로 하는 자동차용 조향장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 이동자에는 접속단자가 설치되고, 상기 감지부의 양측에는 상기 이동자의 축방향 이동시 상기 접속단자와 접속되는 가변저항체가 각각 설치된 것을 특징으로 하는 자동차용 조향장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 이동자는 그 일측이 상기 입력축과 상기 출력축을 감싸는 하우징 내에 탄설된 것을 특징으로 하는 자동차용 조향장치.