KR100543245B1 - 전동식 조향휠의 절대위치 검출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동식 조향휠의 절대위치 검출장치에 관한 것으로, 변위센서(50)를 이용해 랙바(5)의 초기 절대위치를 검출한 상태에서 엔코더(30)를 통해 랙바(5)의 상대변위를 검출함으로써 랙바(5)의 절대위치를 정확하게 판별할 수 있도록 하는 전동식 조향휠의 절대위치 검출장치를 제공한다.

랙바, 모터, 엔코더, 제어부, 변위센서

Description

전동식 조향휠의 절대위치 검출장치{apparatus for detecting absolute position of electromotive steering wheel}

도 1은 종래 전동식 조향시스템을 보인 단면도,

도 2는 종래 전동식 전동식 조향휠의 위치 검출장치를 개략적으로 도시한 도면,

도 3은 본 발명에 따른 전동식 조향휠의 절대위치 검출장치를 개략적으로 도시한 도면.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

5 : 랙바 10 : 모터

24 : 제어부 30 : 엔코더

50 : 변위센서 54 : 이동바

60 : 경사부

본 발명은 전동식 조향휠의 절대위치 검출장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 변위센서를 이용해 랙바의 초기 절대위치를 검출한 상태에서 엔코더를 통해 랙바의 상대변위를 검출함으로써 랙바의 절대위치를 정확하게 판별할 수 있도록 하는 전동식 조향휠의 절대위치 검출장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차용 스티어링 장치는 배력장치가 없는 매뉴얼 스티어링 장치가 있고, 이를 개선하여 유압의 힘으로 배력을 제공하는 유압식 스티어링 장치가 있으며, 근래에는 전동모터로써 배력을 제공하는 전동식 스티어링 장치가 개발되고 있다.

이중 종래 전동식 조향시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 랙바(5)의 일측부분에 수나사부를 형성하고, 상기 랙바(5)의 둘레에 파이프 타입의 모터샤프트(12)를 끼우되, 상기한 모터샤프트(12)와 그 둘레의 모터하우징(14)간에 고정자(16) 및 회전자(18)를 구성하여 중공형 모터(10)를 형성하며, 상기 중공형 모터(10)에 의해 회전 가능한 모터샤프트(12)의 내경에 암나사부를 형성하여 상기한 랙바(5)의 수나사부에 치합시켰을 때, 중공형 모터(10)가 정,역회전 구동함에 따라 랙바(5)가 좌측 또는 우측으로 이동할 수 있도록 되어 있어 조향 배력을 제공할 수 있게 되는 것이다.

그러므로, 차체에 회전 가능하게 설치되어 운전자가 조작하는 조향핸들(20)의 회전상태를 토오크 감지센서(22)가 감지하여 그 신호를 제어부(24)에 보내게 되면, 상기 입력된 신호를 바탕으로 제어부(24)가 전류의 크기를 결정한 후 전원공급 부(26)로부터 필요한 전류를 상기 중공형 모터(10)에 공급하여 랙바(5)를 구동함으로써 적절한 크기로 조향조작이 가능하게 된다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 중공형 모터(10)에는 엔코더(30)가 내장되어 설치되는데, 이러한 엔코더(30)는 모터(10)의 회전을 검출하여 그에 따른 펄스신호를 제어부(24)로 출력하게 된다.

즉, 상기 엔코더(30)를 통해 감지된 모터(10)의 회전을 통해 랙바(5)의 상대변위를 검출할 수 있게 된다.

그러나, 상기한 바와 같이 종래 전동식 스티어링 장치에서는 모터(10)에 장착된 엔코더(30)를 이용해 랙바(5)의 상대변위만을 검출할 수 있을 뿐이며 랙바(5)의 절대위치는 검출하지 못하는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 변위센서를 이용해 랙바의 초기 절대위치를 검출한 상태에서 엔코더를 통해 랙바의 상대변위를 검출함으로써 랙바의 절대위치를 정확하게 판별할 수 있도록 하는 전동식 조향휠의 절대위치 검출장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은, 조향휠의 회전운동을 랙바의 직선운동으로 변환시키기 위해 원통형 모터가 설치됨으로써, 차량의 무게를 줄일 수 있고, 동력전달에 있어서 발생되는 오작동을 방지할 수 있도록 한 조향휠의 절대위치 검출장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 조향핸들의 회전토크를 감지하여 그 감지된 신호값에 따라 제어부가 모터로 전류가 공급될 수 있도록 함으로써 랙바가 구동될 수 있도록 함과 아울러 상기 모터의 회전을 감지하여 랙바의 상대변위를 검출할 수 있도록 하는 엔코더가 구비되고, 상기 모터의 하우징 일측부에 장착되어 랙바의 좌우 이동변위를 감지하고, 이 감지된 신호를 상기 제어부에 공급함으로써 랙바의 초기 절대위치를 검출할 수 있도록 하는 변위센서가 구비되며, 상기 변위센서는 직선변위를 전기적인 신호로 바꿔주는 LVDT(Linear Vari able Differential Transformer)로 이루어지는 전동식 조향휠에 있어서, 상기 모터는, 랙바의 일측부분에 수나사부를 형성하고, 상기 랙바의 둘레에 회전 가능하게 설치된 파이프 타입의 모터샤프트와, 상기 모터샤프트의 둘레에 설치된 모터하우징과, 상기 모터샤프트와 모터하우징 사이에 설치된 고정자 및 회전자로 이루어진 중공형 모터이고, 상기 모터샤프트의 내경에 암나사부를 형성하여 상기한 랙바의 수나사부에 치합되며, 상기 LVDT 내부의 코어와 연결된 이동바가 접촉될 수 있도록 랙바의 일부분에는 경사부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향휠의 절대위치 검출장치를 제공한다.

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이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명하도록 한다.

이때, 종래의 기술과 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 명칭을 부여하고 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 전동식 조향휠의 절대위치 검출장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

먼저, 본 발명은 랙바(5)의 초기 절대위치를 검출할 수 있도록 하여 그 신호를 제어부(24)로 전달하는 변위센서(50)가 구비되는 것을 요지로 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 전동식 조향시스템은 차체에 설치된 조향핸들의 회전상태에 따라 제어부(24)가 모터(10)에 필요한 전류를 공급하여 랙바(5)가 좌우 이동될 수 있도록 하여 적절한 크기로 조향조작이 가능하도록 이루어진다.
전동식 조향시스템의 모터(10)을 종래 기술을 도시한 도 1을 참고하여 설명하면, 상기 랙바(5)의 일측부분에 수나사부를 형성하고, 상기 랙바(5)의 둘레에 파이프 타입의 모터샤프트(12)를 끼우되, 상기한 모터샤프트(12)와 그 둘레의 모터하우징(14)간에 고정자(16) 및 회전자(18)를 구성하여 중공형 모터(10)를 형성하며, 상기 중공형 모터(10)에 의해 회전 가능한 모터샤프트(12)의 내경에 암나사부를 형성하여 상기한 랙바(5)의 수나사부에 치합시켰을 때, 중공형 모터(10)가 정,역회전 구동함에 따라 랙바(5)가 좌측 또는 우측으로 이동할 수 있도록 되어 있어 조향 배력을 제공할 수 있게 되는 것이다.

그러므로, 차체에 회전 가능하게 설치되어 운전자가 조작하는 조향핸들(20)의 회전상태를 토오크 감지센서(22)가 감지하여 그 신호를 제어부(24)에 보내게 되면, 상기 입력된 신호를 바탕으로 제어부(24)가 전류의 크기를 결정한 후 전원공급부(26)로부터 필요한 전류를 상기 중공형 모터(10)에 공급하여 랙바(5)를 구동함으로써 적절한 크기로 조향조작이 가능하게 된다.
이때, 상기 모터(10)는 중공형으로 이루어지며 모터(10)의 내경에 형성된 암나사부에 랙바(5)의 수나부가 치합된 구조로 이루어져, 상기 모터(10)가 회전함에 따라 랙바(5)가 좌우 이동하게 된다.

그리고, 상기 모터(10)에는 제어부(ECU; 24))와 연결된 엔코더(30)가 내장되어 있어 모터(10)의 회전에 따른 랙바(5)의 상대변위를 검출할 수 있도록 이루어진다.

상기와 같이 구성된 전동식 조향시스템에 있어서, 본 발명은 상기 모터(10)의 하우징 외부 일측부에 랙바(5)의 초기 절대위치를 검출하는 변위센서(50)가 더 포함되어 구비된다.

상기 변위센서(50)는 모터하우징의 일측부에 고정되어 랙바(5)의 좌우 직선변위를 감지할 수 있도록 이루어지고, 제어부(24)에 연결됨으로써 감지된 랙바(5)의 변위를 제어부(24)의 입력단으로 전달하게 된다.

상기 변위센서(50)로는 LVDT(Linear Variable Differential Transformer; 선형가변차동변압기)를 사용한다.

상기 LVDT는 기계적 변위를 전기적인 신호로 바꿔주는 센서로서, 이동바(54)와 연결된 코어의 이동으로 1차코일에서 2차코일에 유도되는 자속의 변화, 즉 상호 인덕턴스를 변화시키는 변환기로서 기계적, 전기적으로 분리되어 움직일 수 있는 코어의 변위에 비례하여 전기적 출력이 발생될 수 있도록 한다.

그리고, 랙바(5)의 일부분에는 상기 LVDT(50)의 이동바(54)가 접촉될 수 있 도록 경사진 면을 갖는 경사부(60)가 형성된다.

이하, 본 발명의 작용 및 효과를 상세하게 설명하도록 한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 전동식 조향휠의 절대위치 검출장치는 모터(10)의 회전에 의해 랙바(5)가 좌우 이동되면서 조향조작이 가능하도록 이루어진 전동식 조향시스템에 있어서, 상기 모터(10)의 하우징 일측에 고정되어 랙바(5)의 좌우 직선변위를 감지하고, 감지된 신호를 제어부(24)에 전달하여 랙바(5)의 초기 절대위치를 검출할 수 있도록 하는 변위센서(50)가 구비된다.

상기 변위센서(50), 즉 LVDT의 코어와 연결된 이동바(54)는 랙바(5)의 경사부(60)에 접촉됨으로써, 상기 모터(10)의 회전에 의해 랙바(5)가 좌우 이동할 경우 상기 LVDT의 이동바(54)는 경사부(60)의 경사면에 의해 직선 이동하게 된다.

이와 같이, 상기 LVDT의 이동바(54)가 직선 이동하게 되면 이동바(54)와 연결된 코어가 함께 이동하므로 이러한 코어의 변위에 비례하여 제어부(24)에 전기적 출력을 발생하게 된다.

그리고, 상기 제어부(24)는 상기 LVDT로부터 입력된 전기적인 신호에 의해 랙바(5)의 초기 절대위치를 판별하게 된다.

계속해서, 상기 제어부(24)는 상기 초기 절대위치를 판별한 상태에서 엔코더(30)를 통해 검출된 랙바(5)의 상대변위를 입력받음으로써 랙바(5)의 절대위치를 정확하게 판별할 수 있게 되는 것이다.

이상에서, 상기 제어부(24)는 초기에만 LVDT값을 입력받아 랙바(5)의 초기 절대위치를 판별하게 되므로 LVDT를 통해 들어오는 외부의 진동 노이즈가 없게 된 다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 전동식 조향휠의 절대위치 검출장치에 의하면, 변위센서를 이용해 랙바의 초기 절대위치를 검출한 상태에서 엔코더를 통해 랙바의 상대변위를 검출함으로써 랙바의 절대위치를 정확하게 판별할 수 있을 뿐만 아니라 제어부가 초기에만 상기 변위센서의 값을 입력받으므로 변위센서를 통해 들어올 수 있는 외부의 진동 노이즈에 대한 영향을 걱정하지 않아도 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 조향휠의 회전운동을 랙바의 직선운동으로 변환시키기 위해 원통형 모터가 설치됨으로써, 차량의 무게를 줄일 수 있고, 동력전달에 있어서 발생되는 오작동을 방지할 수 있어 차량의 연비를 향상시킴과 동시에 차량의 수명을 연장할 수 있는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 조향핸들의 회전토크를 감지하여 그 감지된 신호값에 따라 제어부가 모터로 전류가 공급될 수 있도록 함으로써 랙바가 구동될 수 있도록 함과 아울러 상기 모터의 회전을 감지하여 랙바의 상대변위를 검출할 수 있도록 하는 엔코더가 구비되고, 상기 모터의 하우징 일측부에 장착되어 랙바의 좌우 이동변위를 감지하고, 이 감지된 신호를 상기 제어부에 공급함으로써 랙바의 초기 절대위치를 검출할 수 있도록 하는 변위센서가 구비되며, 상기 변위센서는 직선변위를 전기적인 신호로 바꿔주는 LVDT(Linear Vari able Differential Transformer)로 이루어지는 전동식 조향휠에 있어서;

   상기 모터는, 랙바의 일측부분에 수나사부를 형성하고, 상기 랙바의 둘레에 회전 가능하게 설치된 파이프 타입의 모터샤프트와, 상기 모터샤프트의 둘레에 설치된 모터하우징과, 상기 모터샤프트와 모터하우징 사이에 설치된 고정자 및 회전자로 이루어진 중공형 모터이고;

   상기 모터샤프트의 내경에 암나사부를 형성하여 상기한 랙바의 수나사부에 치합되며;

   상기 LVDT 내부의 코어와 연결된 이동바가 접촉될 수 있도록 랙바의 일부분에는 경사부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향휠의 절대위치 검출장치.
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