KR100986392B1 - 3차원으로 운전 조향각이 조절 가능한 조향장치 - Google Patents

3차원으로 운전 조향각이 조절 가능한 조향장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3차원으로 운전 조향각이 조절 가능한 조향장치에 관한 것으로서, 조향휠의 조작에 따라 조향축을 통해 조향기어가 2차원으로 움직임에 의해 상기 조향휠 및 조향축이 운전석을 기준으로 상하방향 및 전후방향으로 움직이게 된 조향장치에 있어서, 상기 조향휠 및 조향축이 좌우방향으로 움직여 3차원 운동이 가능하도록 상기 조향축(20)은 제1조향축(22)과 제2조향축(24)으로 나누어져 유니버셜 조인트(30)에 의해 결합되되, 상기 제1조향축의 회전 및 토오크를 감지하도록 상기 유니버셜 조인트의 일측 요오크에 결합된 제1센서(42)와, 상기 제2조향축의 회전 및 토오크를 감지하도록 상기 유니버셜 조인트의 타측 요오크에 결합된 제2센서(44)와, 상기 제1센서 및 제2센서의 감지 신호에 따라 운전조향각을 변화시키도록 상기 유니버셜 조인트에 결합된 구동모터(62, 64)와, 상기 제1센서의 및 제2센서의 감지신호에 따라 상기 구동모터를 제어하는 제어수단(70)을 포함하고 있으므로, 운전자의 특성에 따라 핸들링시의 힘의 분배를 안정적으로 하여 최적의 운전조건을 가질 수 있다.

Description

3차원으로 운전 조향각이 조절 가능한 조향장치{a steering apparatus controlled with three dimensional steering angle}
도1은 일반적인 조향장치의 일예를 나타내는 구성도,
도2는 도1의 조향휠 및 조향축의 움직임을 나타내는 설명도,
도3은 본 발명이 적용된 조향장치를 나타내는 구성도,
도4는 도3에서 유니버셜 조인트 및 제어수단을 나타낸 구성도,
도5는 본 발명이 적용된 조향장치에서 조향휠 및 조향축의 좌우방향 움직임을 나타내는 설명도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
12 : 조향휠 22 : 제1조향축
24 : 제2조향축 30 : 유니버셜 조인트
32 : 일측 요오크 34 : 타측 요오크
42 : 제1센서 44 : 제2센서
62 : 제1구동모터 64 : 제2구동모터
70 : 제어수단
본 발명은 자동차의 진행방향을 조절하기 위한 조향장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 3차원으로 운전 조향각이 조절가능한 조향장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차에는 자동차의 진행방향을 조절하기 위하여 바퀴의 방향을 조절할 수 있는 조향장치가 장착되어 있는데, 상기 조향장치에는 순수하게 운전자의 힘으로 조향력을 얻는 수동식 조향장치와 운전자의 조향력을 보조하는 별도의 동력장치가 마련된 동력식 조향장치가 있다.
상기 조향장치의 일반적 예가 도1에 도시되어 있다. 도시한 바와 같이 차량의 조향휠(1)을 조작함에 따라 타이어가 연결되어 있는 너클을 회전시킴으로써 바퀴의 회전으로 차량의 진행방향이 결정된다. 즉, 상기 조향휠(1)을 회전시키게 되면 이와 연결되어 외곽에 조향컬럼(2)이 씌워진 조향축(3)이 회전되고, 상기 조향축(3)에 인터미디트 조향축(4)을 매개로 연결된 조향기어(5)가 작동하여 타이로드(6)를 이동시키게 됨으로써 타이로드(6)에 연결된 너클을 회전시켜 타이어를 회전시키게 된다.
여기서 동력식 조향장치는 상기한 바와 같은 기본적인 구성에 별도의 유압장치를 연결하여 운전자가 조향휠(1) 및 조향축(3)을 통해 제공하는 조향력을 배가시켜 상기 너클에 전달하도록 이루어진다.
상기한 바와 같이 조향장치는 수동식이나 동력식이나 모두 운전자의 조작력을 조향장치에 전달하기 위한 구성부품으로서 조향휠(1)과 조향축(3)이 사용되는 바, 상기 조향축(3)은 운전자가 위치한 운전석과 실질적인 조향작용이 이루어지는 운전석 하부의 구성부품을 연결하여 운전자가 제공하는 조향력을 전달하는 역할을 한다.
상기 조향기어(5)는 볼 스크류식(ball-screw type)과 랙-피니언 식(rack and pinion type)를 분류된다. 이러한 조향기어들은 2차원적으로 움직이게 되어, 도2에 도시한 바와 같이 조향휠(1)과 조향축(3)이 운전석을 기준으로 상하방향(화살표 A1)으로 움직이거나 전후방향(화살표 A2)으로 움직이게 된다.
그런데, 이와 같이 2차원적으로 조향되는 종래의 조향장치들은 운전자의 특성에 맞는 핸들링을 하기에 부적절하다고 할 수 있다. 예를 들면, 운전시에는 최적의 위치에 스티어링을 옮겨 놓고 운전해야 하는데, 오른손 잡이와 왼손 잡이는 핸들링시의 힘의 분배가 틀리기 때문에 최적의 핸들링을 하기에는 부적절하다고 할 수 있으며, 특히 장애자들에게 불편하다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 운전자의 특성에 따라 핸들링시의 힘의 분배를 안정적으로 하여 최적의 운전조건을 가질 수 있는 3차원으로 운전 조향각이 조절 가능한 조향장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 3차원으로 운전 조향각이 조절 가능한 조향장치는, 조향휠의 조작에 따라 조향축을 통해 조향기어가 2차원으로 움직임에 의해 상기 조향휠 및 조향축이 운전석을 기준으로 상하방향 및 전후방향으 로 움직이게 된 조향장치에 있어서, 상기 조향휠 및 조향축이 좌우방향으로 움직여 3차원 운동이 가능하도록 상기 조향축은 제1조향축과 제2조향축으로 나누어져 유니버셜 조인트에 의해 결합되되, 상기 제1조향축의 회전 및 토오크를 감지하도록 상기 유니버셜 조인트의 일측 요오크에 결합된 제1센서와, 상기 제2조향축의 회전 및 토오크를 감지하도록 상기 유니버셜 조인트의 타측 요오크에 결합된 제2센서와, 상기 제1센서 및 제2센서의 감지 신호에 따라 운전조향각을 변화시키도록 상기 유니버셜 조인트에 결합된 구동모터, 상기 제1센서 및 제2센서의 감지신호에 따라 상기 구동모터를 제어하는 제어수단을 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.
상기 구동모터는, 상기 유니버셜 조인트의 일측 요오크에 결합된 제1구동모터와, 상기 유니버셜 조인트의 타측 요오크에 결합된 제2구동모터로 이루어진다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
상기 조향장치의 일반적 예가 도1에 도시되어 있다. 도시한 바와 같이 차량의 조향휠(12)을 조작함에 따라 타이어가 연결되어 있는 너클을 회전시킴으로써 바퀴의 회전으로 차량의 진행방향이 결정된다. 즉, 상기 조향휠(12)을 회전시키게 되면 이와 연결되어 외곽에 조향컬럼(14)이 씌워진 조향축(20)이 회전되고, 상기 조향축(20)에 인터미디트 조향축(16)을 매개로 연결된 조향기어(18)가 작동하여 타이로드(19)를 이동시키게 됨으로써 타이로드(19)에 연결된 너클을 회전시켜 타이어를 회전시키게 된다.
도4에 도시한 바와 같이, 상기 조향축(20)은 상기 조향휠 및 조향축이 좌우방향으로 움직여 3차원 운동이 가능하도록 제1조향축(22)과 제2조향축(24)으로 나 누어져 유니버셜 조인트(30)에 의해 연결되어 있다.
상기 유니버셜 조인트(30)의 일측(상측) 요오크(32)의 십자편(32a) 단부에는 제1조향축(22)의 회전 및 토오크를 감지하는 제1센서(42)가 결합되고, 상기 유니버셜 조인트(30)의 타측(하측) 요오크(34)이 십자편(34a)의 단부에는 상기 제2조향축(24)의 회전 및 토오크를 감지하는 제2센서(44)가 결합된다.
그리고, 상기 일측 요오크(32)에 결합된 제1센서의 반대측에는 상기 제1센서(42)의 감지 신호에 따라 운전조향각을 변화시키도록 제1클러치(52)를 매개로 제1구동모터(62)가 결합되고, 상기 타측 요오크(34)에 결합된 제2센서의 반대측에는 상기 제2센서(44)의 감지 신호에 따라 운전조향각을 변화시키도록 제2클러치(54)를 매개로 제2구동모터(64)가 결합되어 있다. 상기 제1구동모터(62) 및 제2구동모터(64)에는 도시하지 않은 감속기어가 결합되어 있다.
상기 제1, 제2클러치(52, 54) 및 제1, 제2구동모터(62, 64)는 제1, 제2센서(42, 44)의 감지신호를 받아 제어수단(70 ; control unit)에 의해 제어된다. 상기 제어수단(70)에는 전원을 공급하는 밧데리(72)가 연결되고, 상기 제어수단(70)과 밧데리(74) 사이에는 점화스위치(74)가 결합되어 있다.
상기 제1, 제2구동모터(62, 64)의 구동에 의해 도5에 도시한 바와 같이 조향휠 및 조향축을 운전석을 기준으로 좌우방향(화살표 A3)으로 조절할 수 있게 되어, 조향휠 및 조향축의 운전 조향각을 3차원으로 조절할 수 있게 된다.
따라서, 운전자의 운전습관에 맞게 조향휠의 위치조정이 가능하게 되고, 사고로 인해 운전자가 팔의 움직임에 제한을 받을 경우 상황에 맞게 조향휠의 위치를 변화시켜 운전이 가능하다. 특히 장애자의 경우(예: 한쪽 팔이 없는 경우)에 일정하게 힘의 분배가 가능하게 되어 정상인과 같은 조건으로 운전이 가능하게 된다. 그리고, 종래에는 조향휠과 운전자 사이의 거리를 조정할 경우에 시트를 조정하는데, 이렇게 할 경우에는 가속페달 및 브레이크 페달과 운전자 사이의 간격이 변화하게 되어 안전성이 나빠지게 되지만, 본 발명에 의한 조향장치에 의하면 이러한 문제점이 해소된다.
본 발명에 의한 3차원으로 운전 조향각이 조절가능한 조향장치에 의하면, 운전자의 특성에 따라 핸들링시의 힘의 분배를 안정적으로 하여 최적의 운전조건을 가질 수 있다.

Claims (2)

  1. 조향휠의 조작에 따라 조향축을 통해 조향기어가 2차원으로 움직임에 의해 상기 조향휠 및 조향축이 운전석을 기준으로 상하방향 및 전후방향으로 움직이게 된 조향장치에 있어서,
    상기 조향휠 및 조향축이 좌우방향으로 움직여 3차원 운동이 가능하도록 상기 조향축은 제1조향축과 제2조향축으로 나누어져 유니버셜 조인트에 의해 결합되되,
    상기 제1조향축의 회전 및 토오크를 감지하도록 상기 유니버셜 조인트의 일측 요오크에 결합된 제1센서와,
    상기 제2조향축의 회전 및 토오크를 감지하도록 상기 유니버셜 조인트의 타측 요오크에 결합된 제2센서와,
    상기 제1센서 및 제2센서의 감지 신호에 따라 운전조향각을 변화시키도록 상기 유니버셜 조인트에 결합된 구동모터와,
    상기 제1센서의 및 제2센서의 감지신호에 따라 상기 구동모터를 제어하는 제어수단을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 3차원으로 운전 조향각이 조절가능한 조향장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동모터는,
    상기 유니버셜 조인트의 일측 요오크에 결합된 제1구동모터와,
    상기 유니버셜 조인트의 타측 요오크에 결합된 제2구동모터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원으로 운전 조향각이 조절가능한 조향장치.
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