KR101209717B1

KR101209717B1 - 단일모터를 이용한 에스 비 더블유 차량의 텔레스코픽스티어링 칼럼 장치

Info

Publication number: KR101209717B1
Application number: KR1020060082244A
Authority: KR
Inventors: 이문환
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-08-29
Filing date: 2006-08-29
Publication date: 2012-12-07
Also published as: KR20080019828A

Abstract

본 발명은 단일모터를 이용한 SBW 차량의 텔레스코픽 스티어링 칼럼장치에 관한 것으로서, 특히 고정프레임에 고정설치된 반력모터의 회전축에 반력구동기어가 설치되고, 상기 반력구동기어에 맞물려 회전하는 반력차동기어의 동축상에 롤러를 형성하며, 스티어링칼럼에 연결되어 있는 반력전달와이어를 상기 롤러에 연결하여 스티어링칼럼의 조향반력을 모사하도록 구성된 것에 있어서, 반력차동기어와 롤러를 별도의 이동브라켓에 축지하고, 상기 반력모터의 회전동력을 이용하여 정면충격 인가시 스티어링 칼럼을 하강시키는 텔레스코픽수단을 스티어링 칼럼의 상부에 연결되도록 형성하고, 프론트 임펙트 센서로부터 충격감지신호의 입력 여부에 따라 상기 이동브라켓 또는 텔레스코픽 수단이 선택적으로 반력모터에 연결되도록 하는 상태전이수단으로 구성하므로서, 차량의 정면 충돌시 스티어링 칼럼을 조기에 하강시켜 승객과 에어백 사이의 공간을 추가 확보하여 확장된 공간을 통해 에어백 전개 알고리즘에 시간적 여유를 두어 오작동의 확율을 줄이면서 승객 상해치를 감소시킬 수 있고, SBW 차량에 탑재되어 있는 반력모터를 이용함에 따라 추가적인 모터 장착을 피하여 원가상승 및 중량증가를 피할 수 있도록 한 단일모터를 이용한 SBW 차량의 텔레스코픽 스티어링 칼럼 장치에 관한 것이다.

스티어링 칼럼, 에비, 반력모터, 반력구동기어, 텔레스코픽 구동기어, 상태전이수단

Description

단일모터를 이용한 에스 비 더블유 차량의 텔레스코픽 스티어링 칼럼 장치{Steeting device}

도 1 은 본 발명의 단일모터를 이용한 SBW 차량의 텔레스코픽 스티어링 칼럼 장치를 보인 도면.

도 2 는 본 발명의 스티어링 칼럼 텔레스코픽 작용 상태를 보인 도면.

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도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 스티어링 칼럼, 2: 랙기어,

3: 반력모터, 4: 반력구동기어,

5: 텔레스코픽 구동기어, 6: 반력차동기어,

7: 롤러, 8: 반력전달와이어,

9: 이동브라켓, 10: 텔레스코픽 차동기어,

11: 구동축, 12: 피니언기어,

13: 고정프레임, 20: 상태전이수단,

21: 솔레노이드 스위치, 22: 회동바,

본 발명은 단일모터를 이용한 SBW 차량의 텔레스코픽 스티어링 칼럼 장치에 관한 것으로서, 특히 차량의 정면 충돌시 스티어링 칼럼을 조기에 하강시켜 승객과 에어백 사이의 공간을 추가 확보하여 확장된 공간을 통해 에어백 전개 알고리즘에 시간적 여유를 두어 오작동의 확율을 줄이면서 승객 상해치를 감소시킬 수 있고, SBW 차량에 탑재되어 있는 반력모터를 이용함에 따라 추가적인 모터 장착을 피하여 원가상승 및 중량증가를 피할 수 있도록 한 단일모터를 이용한 SBW 차량의 텔레스코픽 스티어링 칼럼 장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 정면 충돌시 승객의 상해는 에어백의 적절한 전개여부 및 차체의 감속도 및 승객룸 변형량에 의해 결정된다.

차량의 정면 충돌시 승객에게 가해지는 상해치를 줄여주기 위한 종래의 장치로는 승객이 큰 힘으로 조향휠에 접촉하는 경우 스티어링 칼럼이 붕괴되어 승객의 안전을 도모하는 방식이 주류를 이루고 있다.

그러나, 종래기술은 대부분이 스티어링 칼럼을 어떻게 붕괴시킬 것인가에 대한 붕괴방식에 주안점을 두고 있으며, 그 기술이 공통적으로 승객의 가슴이 큰 힘으로 조향휠에 접촉되는 경우 가슴과 조향휠 사이에서 발생하는 힘으로 스티어링 칼럼을 붕괴시킨다는 것이며, 물론 스티어링 칼럼이 붕괴되면 승객의 상해를 줄일 수는 있지만 이미 상해가 발생한 후에 그 정도를 줄인다는 문제점이 있었다.

또한, 승객의 가슴과 에어백 모듈이 장착된 조향휠 사이의 거리는 에어백 전개 알고리즘에서 중요한 인자이며 이 공간이 충분히 확보된다면 에어백 전개여부 판단 시점에 시간적 여유가 있어 오작동 확률을 크게 낮출 수 있으며, 승객의 상해도 크게 저감시킬 수 있을 것으로 판단된다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 고정프레임에 고정설치된 반력모터의 회전축에 반력구동기어가 설치되고, 상기 반력구동기어에 맞물려 회전하는 반력차동기어의 동축상에 롤러를 형성하며, 스티어링칼럼에 연결되어 있는 반력전달와이어를 상기 롤러에 연결하여 스티어링칼럼의 조향반력을 모사하도록 구성된 것에 있어서, 반력차동기어와 롤러를 별도의 이동브라켓에 축지하고, 상기 반력모터의 회전동력을 이용하여 정면충격 인가시 스티어링 칼럼을 하강시키는 텔레스코픽수단을 스티어링 칼럼의 상부에 연결되도록 형성하고, 프론트 임펙트 센서로부터 충격감지신호의 입력 여부에 따라 상기 이동브라켓 또는 텔레스코픽 수단이 선택적으로 반력모터에 연결되도록 하는 상태전이수단으로 구성하므로서, 차량의 정면 충돌시 스티어링 칼럼을 조기에 하강시켜 승객과 에어백 사이의 공간을 추가 확보하여 확장된 공간을 통해 에어백 전개 알고리즘에 시간적 여유를 두어 오작동의 확율을 줄이면서 승객 상해치를 감소시킬 수 있고, SBW 차량에 탑재되어 있는 반력모터를 이용함에 따라 추가적인 모터 장착을 피하여 원가상승 및 중량증가를 피할 수 있도록 한 단일모터를 이용한 SBW 차량의 텔레스코픽 스티어링 칼럼 장치 를 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은,

청구범위 제 1 항에 의하여,

고정프레임에 고정설치된 반력모터의 회전축에 반력구동기어가 설치되고, 상기 반력구동기어에 맞물려 회전하는 반력차동기어의 동축상에 롤러를 형성하며, 스티어링칼럼에 연결되어 있는 반력전달와이어를 상기 롤러에 연결하여 스티어링칼럼의 조향반력을 모사하도록 구성된 것에 있어서,

상기 반력차동기어와 롤러를 별도의 이동브라켓에 축지하고, 상기 반력모터의 회전동력을 이용하여 정면충격 인가시 스티어링 칼럼을 하강시키는 텔레스코픽수단을 스티어링 칼럼의 상부에 연결되도록 형성하고, 프론트 임펙트 센서로부터 충격감지신호의 입력 여부에 따라 상기 이동브라켓 또는 텔레스코픽 수단이 선택적으로 반력모터에 연결되도록 하는 상태전이수단으로 구성한 것을 특징으로 한다.

청구범위 제 2 항에 의하여,

상기 텔레스코픽수단은,

상기 반력모터의 회전축에 텔레스코픽 구동기어를 더 형성하고, 상기 텔레스코픽 구동기어에 맞물리기 위한 텔레스코픽 차동기어가 일측에 형성되고 타측에 피니언기어가 형성된 구동축을 스티어링 칼럼에 직교하도록 설치하되, 상기 스티어링 칼럼의 상단부에 피니언기어에 맞물리기 위한 랙기어를 형성한 것을 특징으로 한다

청구범위 제 3 항에 의하여,

상기 상태전이수단은 오프상태로 존재하다가 프론트 임팩트 센서로부터 공급되는 충격신호에 따라 온동작하는 솔레노이드스위치와;

상기 솔레노이드스위치가 오프상태일때 일단이 이동브라켓을 전진시켜 반력차동기어가 반력구동기어에 맞물리도록 하고, 솔레노이드스위치가 온동작 상태일때 회전하여 타단이 구동축을 전진시켜 텔레스코픽 차동기어가 텔레스코픽 구동기어에 맞물리도록 동작하는 회동바; 로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면 도 1 내지 도 3 을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도면부호 1 은 스티어링 칼럼을 나타내고, 상기 스티어링 칼럼(1)의 상단부에는 랙기어(2)가 형성되어 있다.

단일모터를 이용한 SBW (Steer by Wire) 차량에는 조향휠에 반력을 모사하기 위한 장치로서,

차체를 이루는 고정프레임(13)에 고정설치된 반력모터(3)의 회전축에 반력구동기어(4)가 설치되고, 상기 반력구동기어(4)에 맞물려 회전하는 반력차동기어(6)의 동축상에 롤러(7)를 형성하며, 스티어링칼럼(1)에 연결되어 있는 반력전달와이어(8)를 상기 롤러(7)에 연결한다.

이에따라, 반력모터(3)의 하중을 반력전달와이어(8)가 스티어링 칼럼(1)에 전달하여 스티어링칼럼(1)의 조향반력을 모사하게되는 것이다.

본 발명에서는 상기 반력모터(3)를 이용하여 차량 정면충돌시 스티어링 칼럼(1)이 하강하도록 하는 텔레스코픽 스티어링 칼럼 장치를 구성한다.

이를위하여,

상기 반력차동기어(6)와 롤러(7)를 별도의 이동브라켓(9)에 축지하고, 상기 반력모터(3)의 회전동력을 이용하여 정면충격 인가시 스티어링 칼럼(1)을 하강시키는 텔레스코픽수단을 스티어링 칼럼(1)의 상부에 연결되도록 형성하고,

프론트 임펙트 센서(FIS)로부터 충격감지신호의 입력 여부에 따라 상기 이동브라켓(9) 또는 텔레스코픽 수단이 선택적으로 반력모터(3)에 연결되도록 하는 상태전이수단(20)을 구성한다.

상기 텔레스코픽수단은, 상기 반력구동기어(4)의 상부에 위치하도록 반력모터(3)의 회전축 상단에 텔레스코픽 구동기어(5)를 더 형성하고, 상기 텔레스코픽 구동기어(5)의 동력을 스티어링 칼럼(1)의 상부에 형성된 랙기어(2)에 전달하기 위한 구동축(11)을 스티어링 칼럼(1)의 상부에 교차하도록 형성한다.

상기 구동축(11)은 그 일측에 상기 텔레스코픽 구동기어(5)에 맞물리기 위한 텔레스코픽 차동기어(10)가 형성되고 타측에 랙기어(2)에 맞물리기 위한 피니언기어(12)가 형성된 구조이다.

이에따라, 상기 구동축(11)이 도면상의 좌측으로 전진하여 텔레스코픽 차동기어(10)가 텔레스코픽 구동기어(5)의 맞물리게 되면 반력모터(3)의 구동력으로 피니언기어(12)가 랙기어(2)를 하강시키게되므로서, 스티어링 칼럼(1)이 하강하면서 스티어링 휠과 운전자 사이의 공간이 확보되는 것이다.

한편, 상기 상태전이수단(20)은 오프상태로 존재하다가 프론트 임팩트 센서로부터 공급되는 충격신호에 따라 온동작하는 솔레노이드스위치(21)와;

상기 솔레노이드스위치(21)가 오프상태일때 일단이 이동브라켓(9)을 전진시켜 반력차동기어(6)가 반력구동기어(4)에 맞물리도록 하고, 솔레노이드스위치(21)가 온동작 상태일때 회전하여 타단이 구동축(11)을 전진시켜 텔레스코픽 차동기어(10)가 텔레스코픽 구동기어(5)에 맞물리도록 동작하는 회동바(22); 로 구성된 것이다.

이와같이 구성된 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.

차량이 정상적으로 주행하면, 상태전이수단(20)의 솔레노이드스위치(21)로 FIS신호가 인가되지 않으므로 솔레노이드스위치(21)는 오프상태를 유지하면서 도 1 과 같이 반력차동기어(6)가 반력구동기어(4)에 맞물려 있도록 한다.

이에따라 운전자의 조향휠 조작에 대응하여 반력모터(3)의 하중이 반력전달와이어(8)를 통해 스티어링 칼럼(1)에 인가되어 조향반력을 모사하게된다.

한편, 차량이 정면충돌하게되면, 차량의 정면충돌에 의한 충격을 프론트 임팩트 센서가 감지하여 솔레노이드스위치(21)로 FIS신호를 출력하게되고, 상기 FIS신호를 수신한 솔레노이드스위치(21)는 온동작하면서 회동바(22)를 회전시켜 도 2 에 도시된 바와같이 텔레스코픽 차동기어(10)가 텔레스코픽 구동기어(5)에 맞물리도록 한다.

상기 텔레스코픽 차동기어(10)가 텔레스코픽 구동기어(5)에 맞물림에 따라 반력모터(3)의 회전동력이 구동축(11)을 통해 피니언기어(12)에 전달되고, 상기 피니언기어(12)와 맞물려있는 랙기어(2)가 하강함에 따라 스티어링 칼럼(1)이 전체적으로 하강하면서 스티어링 휠과 운전자 사이의 공간이 더 넓어지게 되는 것이다.

따라서, 차량의 정면 충돌시 스티어링 칼럼을 조기에 하강시켜 승객과 에어백 사이의 공간을 추가 확보하여 확장된 공간을 통해 에어백 전개 알고리즘에 시간적 여유를 두어 오작동의 확율을 줄이면서 승객 상해치를 감소시킬 수 있고, SBW 차량에 탑재되어 있는 반력모터를 이용함에 따라 추가적인 모터 장착을 피하여 원가상승 및 중량증가를 피할 수 있게된다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 고정프레임에 고정설치된 반력모터의 회전축에 반력구동기어가 설치되고, 상기 반력구동기어에 맞물려 회전하는 반력차동기어의 동축상에 롤러를 형성하며, 스티어링칼럼에 연결되어 있는 반력전달와이어를 상기 롤러에 연결하여 스티어링칼럼의 조향반력을 모사하도록 구성된 것에 있어서, 반력차동기어와 롤러를 별도의 이동브라켓에 축지하고, 상기 반력모터의 회전동력을 이용하여 정면충격 인가시 스티어링 칼럼을 하강시키는 텔레스코픽수단을 스티어링 칼럼의 상부에 연결되도록 형성하고, 프론트 임펙트 센서로부터 충격감지신호의 입력 여부에 따라 상기 이동브라켓 또는 텔레스코픽 수단이 선택적으로 반력모터에 연결되도록 하는 상태전이수단으로 구성하므로서, 차량의 정면 충돌시 스티어링 칼럼을 조기에 하강시켜 승객과 에어백 사이의 공간을 추가 확보하여 확장된 공간을 통해 에어백 전개 알고리즘에 시간적 여유를 두어 오작동의 확율을 줄이 면서 승객 상해치를 감소시킬 수 있고, SBW 차량에 탑재되어 있는 반력모터를 이용함에 따라 추가적인 모터 장착을 피하여 원가상승 및 중량증가를 피할 수 있도록 한 단일모터를 이용한 SBW 차량의 텔레스코픽 스티어링 칼럼 장치를 제공하는 효과를 기대할 수 있다.

Claims

고정프레임(13)에 고정설치된 반력모터(3)의 회전축에 반력구동기어(4)가 설치되고, 상기 반력구동기어(4)에 맞물려 회전하는 반력차동기어(6)의 동축상에 롤러(7)를 형성하며, 스티어링칼럼(1)에 연결되어 있는 반력전달와이어(8)를 상기 롤러(7)에 연결하여 스티어링칼럼(1)의 조향반력을 모사하도록 구성된 것에 있어서,

상기 반력차동기어(6)와 롤러(7)를 별도의 이동브라켓(9)에 축지하고, 상기 반력모터(3)의 회전동력을 이용하여 정면충격 인가시 스티어링 칼럼(1)을 하강시키는 텔레스코픽수단을 스티어링 칼럼(1)의 상부에 연결되도록 형성하고, 프론트 임펙트 센서로부터 충격감지신호의 입력 여부에 따라 상기 이동브라켓(9) 또는 텔레스코픽수단이 선택적으로 반력모터(3)에 연결되도록 하는 상태전이수단(20)으로 구성한 것을 특징으로 하는 단일모터를 이용한 SBW 차량의 텔레스코픽 스티어링 칼럼 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 텔레스코픽수단은,

상기 반력모터(3)의 회전축에 텔레스코픽 구동기어(5)를 더 형성하고, 텔레스코픽 구동기어(5)에 맞물리기 위한 텔레스코픽 차동기어(10)가 일측에 형성되고 타측에 피니언기어(12)가 형성된 구동축(11)을 스티어링 칼럼(1)에 직교하도록 설치하되, 상기 스티어링 칼럼(1)의 상단부에 피니언기어(12)에 맞물리기 위한 랙기어(2)를 형성한 것을 특징으로 하는 단일모터를 이용한 SBW 차량의 텔레스코픽 스티어링 칼럼 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 상태전이수단(20)은 오프상태로 존재하다가 프론트 임팩트 센서로부터 공급되는 충격신호에 따라 온동작하는 솔레노이드스위치(21)와;

상기 솔레노이드스위치(21)가 오프상태일때 일단이 이동브라켓(9)을 전진시켜 반력차동기어(6)가 반력구동기어(4)에 맞물리도록 하고, 솔레노이드스위치(21)가 온동작 상태일때 회전하여 타단이 구동축(11)을 전진시켜 텔레스코픽 차동기어(10)가 텔레스코픽 구동기어(5)에 맞물리도록 동작하는 회동바(22); 로 구성된 것을 특징으로 하는 단일모터를 이용한 SBW 차량의 텔레스코픽 스티어링 칼럼 장치.