KR19980013790A - 차량용 조향휠의 조향각 감지장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 조향휠의 조향각 감지장치 및 그 방법에 관한 것으로, 주행차량의 방향을 임의로 조작하여 방향을 회전하는 차량이 정위치 주행을 하도록 초기상태로 복귀조작시킬 수 있는 조향휠(1)이 차실내에 구비되고, 조향휠(1)의 하부에는 조향샤프트(2)가 인스트루먼트패널(13)의 부근을 통해 차체 하부의 기어기구(3)와 링크기구에 연결된 것에 있어서, 상기 조향휠(1)의 조향샤프트(2)에 설치된 회동기어(9)와, 상기 회동기어(9)의 회전비에 대하여 저감회전할 수 있도록 치합된 종동기어(10)와 ; 상기 종동기어(10)의 소정위치에 회전하는 종동기어(10)의 각도 이송을 표시하는 센터포인트(11)와 ; 상기 종동기어(9)의 이송각도 변위각(θ)을 감지한 센서(12)의 신호를 표시할 수 있도록 센서(12)에 연결된 메터세트(14)와 ; 를 상호 연결시켜 구성한 것으로 주행차량의 조향휠 회전각을 메터셋트에 표시된 변화량을 운전자가 인식하여 조향휠의 초기위치 복귀를 보다 용이하게 하므로서, 차량의 코너링 주행후의 정주행 안정성을 높이고, 주차시의 주행편의성을 높일 수 있게 한 효과가 있다.

Description

차량용 조향휠의 조향각 감지장치 및 그 방법

본 발명은 차량용 조향휠의 조향각 감지장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 조향휠(Wheel)의 샤프트(Shaft)에 회동기어를 설치하고, 회동기어에는 회동기어의 회전비가 1회전시 n배로 저감회전할 수 있는 종동기어를 치합시키며, 종동기어에는 센터포인트(Center Point)를 구비하고, 센터포인트 위치에는 종동기어의 회전각을 감지할 수 있는 센서와 이 센서를 메터셋트(Meter Set)에 연결시켜 조향휠의 회전각을 감지할 수 있도록 한 차량용 조향휠의 회선각 감지장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 조향장치(Steering System)는 차량의 진행방향을 임의로 바꾸기 위한 것으로 운전자가 직접 조향조작을 시행하여 그 조작력을 구동시킬 수 있는 조향휠과 조향샤프트와 칼럼 등의 조작기구로 이루어져 있다.

상기한 조작기구에서 조향력을 구동시키면 조향축의 회전을 감속하므로서 조작력을 증대시킴과 동시에 조작기구의 운동방향을 바꾸어 링크기구에 전달시키는 기어기구가 있다.

상기 기어기구의 움직임을 앞바퀴에 전달시키고, 동시에 좌우바퀴의 관계위치를 올바르게 유지하는 피트먼암과 드래드링크와너클암 및 타이로드로 구성된 링크기구가 주어진다.

이러한 조향휠은 운전자의 조작력은 조작기구의 조향 휠(핸들)을 돌림으로써 기어기구의 조향 기어에 전달되며, 그 부분에서 감속됨과 동시에 운동의 방향이 바뀌어져 링크기구인 피트먼암, 드래그 링크 및 너클 암을 경유하여 너클 스핀들에 전달되고, 너클 스핀들은 그 움직임에 의해 킹 핀을 중심으로 한 회전운동을 하므로 앞바퀴의 움직임이 바뀌게 된다.

또한 좌우의 너클은 너클 암을 거쳐서 타이 로드가 장치되며 한쪽 바퀴의 움직임을 반대쪽의 바퀴에 전달하도록 되어 있다.

또 일부의 자동차에는 조작력을 경감하기 위해서 동력조향장치(Power Steering)가 사용되고 있다.

이와같이 된 종래의 조향기구 기술을 설명하면 첨부도 7에서 보는 바와같이 차실내에 조작기구인 조향휠(1)과 조향휠 하부에 조향샤프트(2)와 칼럼 등이 구비되고, 이 하부에 기어기구(3)가 구비되며, 기어기구(3)에는 피트먼암(4)과 드래그링크(5)와 너클암(6) 및 타이로드(7)가 각기 연결된 링크기구가 구비되며, 링크기구의 양측에는 각각 전륜 타이어(8)가 축지된다.

일어한 조향기구는 좁은 각도의 코너 노면을 주행하는 차량의 조향을 위해 조향휠(1)을 임의의 방향으로 회전시키면 각 조작기구와 기어기구(3)와 링크기구가 각 시스템 메카니즘에 따라 작동하여 전류타이어(8)를 임의의 각도로 회전시키도록 하므로서 코너 주행이 가능한 것이다.

그러나, 조향휠(1)은 노면의 코너 각도에 따라 적정하게 회동조작시켜 전륜타이어(8)를 회전시킨 상태에서 정방향으로 차량을 주행시키기 위해서는 운전자가 임의의 조향감으로 조향휠(1)을 초기의 정위치로 역조작해야 하므로 차량의 코너링 주행후의 정주행 조작성이 매우 불편하였다.

특히 차량의 주차시에는 차체 외부의 구조물과 타차량을 피해 안정된 상태로 주차를 시행해야 하므로 조향휠(1)의 조작 주의성이 더욱 요구됨에 따라 조향휠(1)의 조작력으로 전류타이어(8)의 조향각(α)을 적정하게 변화시켜 조정해야 하므로 조향휠(1)의 정위치 조정이 매우 어려워 주행안정성을 저해하는 폐단이 있었다.

전술한 종래 기술들은 코너의 좁은 노면을 주행하는 차량의 조향휠을 조작시킨후 정주행상태를 위하여 조향휠을 복귀할 때 운전자의 조향감각으로 조작해야 하므로 조향휠 조작 정확성과 편의성을 저해하였고, 차량의 운행 안정성을 저해시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 조향휠의 샤프트에 회동기어를 설치하고, 회동기어에는 회동기어의 회전비가 1회전시 n배로 저감회전할 수 있는 종동기어를 치합시키며, 종동기어에는 센터포인트를 구비하고, 센터포인트 위치에는 종동기어의 회전각을 감지할 수 있는 센서와 이 센서를 메터셋트에 연결시켜 주행차량의 조향휠 회전각을 운전자가 인식하여 조향휠의 초기위치 복귀를 용이하게 하므로서 메터세트에 표시된 변화량을 높일 수 있게 한 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 적용상태도.

도 2는 본 발명의 구성도.

도 3은 본 발명의 구성개략도.

도 4는 본 발명의 작용상태도.

도 5는 본 발명의 조향휠의 조향각에 의해 회전각이 변화된 타이어에 따라 메터셋트에 조향각이 표시되는 상태의 구조도.

도 6은 본 발명의 조향각 감지장치를 이용한 파워스티어링휠의 플로우챠트.

도 7은 종래의 구성도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1 ; 조향휠2 ; 조향샤프트

9 ; 회동기어10 ; 종동기어

11 ; 웬저포인트12 ; 센서

13 ; 인스트루먼트패널14 ; 메터셋트

이하 본 발명의 구성을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

주행차량의 방향을 임의로 조작하여 방향을 회전하는 차량이 정위치 주행을 하도록 초기상태로 복귀조작시킬 수 있는 조향휠(1)이 차실내에 구비되고, 조향휠(1)의 하부에는 조향샤프트(2)가 인스트루먼트패널(13)의 부근을 통해 차체 하부의 기어기구(3)와 링크기구에 연결된 것에 있어서, 상기 조향휠(1)의 조향샤프트(2)에 설치된 회동기어(9)와, 상기 회동기어(9)의 회전비에 대하여 저감회전할 수 있도록 치합된 종동기어(10)와 ; 상기 종동기어(10)의 소정위치에 회전하는 종동기어(10)의 각도 이송을 표시하는 센터포인트(11)와 ; 상기 종동기어(10)의 이송각도 변위각(θ)을 감지한 센서(12)의 신호를 표시할 수 있도록 센서(12)에 연결된 메터세트(14)와 ; 를 상호 연결시켜 구성한 것이다.

이와같이 된 본 발명의 일실시예를 첨부도에 의하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부도 2는 본 발명의 구성도로서, 차실내에 조향휠(1)이 구비되고, 차체 하부에는 조향휠(1)에 연결된 조향샤프트(2)가 구비되며, 차실내의 인스트루먼트패널(13) 부위와 근접 구비된 조향샤프트(2)에는 회동기어(9)를 설치하고, 회동기어(9)에는 회동기어의 회전비가 1배 회전시 n배(⅓∼¼회전) 저감회전하는 종동기어(10)를 설치한다.

상기한 종동기어(10)에는 소정위치에 센터포인트(11)를 구비하고, 센터포인트(11)에 근접하는 위치에 센서(12)를 설치한다.

상기한 센서(12)는 인스트루먼트패널(13)에 구비된 메터셋트(14)와 연결시켜 조향각 감지장치(S)를 구비한다.

이러한 조향각 감지장치(S)의 조향샤프트(1) 하부에는 기어기구(3)를 구비하고, 기어기구(3)에는 링크기구인 피트먼암(4)과 드래드링크(5)와 너클암(6)과 타이로드(7)가 전륜타이어(8)를 연결구성한 것이다.

이와같이된 조향휠의 조향각 감지장치는 코너 부위의 노면에서 주행하는 차량의 회전을 위해 조향휠(1)의 임의의 회전조향각에 따라 회동하는 회동기어(9)에 의해 회동기어(9) 보다 작은 비율로 회동하는 종동기어(10)가 n배 회전하는 단계와 ;

n배 회동하는 종동기어(10)의 센터포인트(11)의 위치를 센서(12)가 감지하는 단계와 ;

종동기어(10)의 회전각을 감지한 센서(12)가 이 신호를 메터셋트(14)에 전단시켜 표시부에 표시하는 단계 ; 로 이루어져 있다.

이와같이 된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

첨부도 2에서 보는 바와같이 주행차량이 좁은 노면의 코너를 통과하게 되면 운전자는 조향휠(1)을 임의로 회동조작시키게 되고, 이와 동시에 조향샤프트(2)가 회전하면서 회동기어(9)를 작동시킨다.

이때 회동하는 회동기어(9)가 1회전(또는 2∼3회전)을 시행하게 되면 회동기이(9)에 치합된 종동기어(10)는 ⅓ 회전 또는 ¼ 정도로 저감회전을 하는 n배의 회전을 하게 된다.

이렇게 종동기어(10)가 n배 회전하면 센터포인트(11)가 초기위치에서 소정방향으로 일정각(θ)이 회동되고, 센서(12)는 센서포인트(11)의 위치이동범위를 감지하여 이 신호를 차량에 구비된 ECU를 거쳐 첨부도 5에서와같이 인스트루먼트패널(13)에 구비된 메터세트(14)로 인가시킨다.

이렇게 메터세트(14)에 인가된 표식신호는 조향휠(1)의 조향각에 따라 변위된 종동기어(10)의 센터포인트(11)가 변화된 일정각(θ)에의해 전륜타이어(8)의 변화된 회전각(α)과 연동되어 메터세트(14)의 중앙(P)에서 소정위치의 범위(β)에 조향휠(1)의 회전각도를 표시하게 되므로 코너의 주행완료후 정주행되는 차량을 유지하기 위해 운전자가 전륜휠(8)의 회전량만큼 메터세트(14)의 표시부를 확인하면서 역회전시키면 주행차량의 주행안정성을 보다 높일 수 있게 한 것이다.

이러한 조향휠(1)의 조향각 감지장치는 조향휠(1)의 샤프트(2)에 구비된 회동기어(9)와 종동기어(10)의 정역회전을 센서(12)가 감지하여 메터세트(14)에 이 신호를 표시하므로 사용자가 메터세트(14)의 표시부를 확인하여 조향휠(1)의 조향각을 보다 용이하게 조작할 수 있는 것이다.

이러한 작동을 거쳐 주행차량의 코너주행과 정주행을 시행하는 차량의 파워스티어링휠이 적용된 차량을 설명하면 첨부도 6에서 보는 바와같이 파워스티어링휠(1)을 임의의 방향으로 회전시키면 이를 비교하여 로드량(Load Calculate) 정해지고, 이 로드량에 의해 유니드 콘트롤(ECU)가 전륜타이어(8)의 회전각(β)을 위치변화시켜 차량의 코너주행을 시행하게 되고, 회전하는 종동기어(10)의 회전각(α)이 메터세트(14)에 인가되며, 인가된 메터세트(14)의 표시부를 운전자가 확인하여 차량의 정주행시 조향휠(1)을 초기상태로 정위치시킬 수 있게 한 것이다.

또한 상기 조향각 감지장치의 회동기어(9)와 종동기어(10)는 인스트루먼트패널(13)과 근접위치에 설치하여 설치결합성과 점검 및 수리를 보다 용이하게 할 수 있게 한 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 조향휠의 샤프트에 회동기어를 설치하고, 회동기어에는 회동기어의 회전비가 1회전시 n배로 저감회전할 수 있는 종동기어를 치합시키며, 종동기어에는 센터포인트를 구비하고, 센터포인트 위치에는 종동기어의 회전각을 감지할 수 있는 센서와 이 센서를 메터셋트에 연결시켜 주행차량의 조향휠 회전각을 메터셋트에 표시된 변화량을 운전자가 인식하여 조향휠의 초기위치 복귀를 보다 용이하게 하므로서, 차량의 코너링 주행후의 정주행 안정성을 높이고, 주차시의 주행편의성을 높일 수 있게 한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 주행차량의 방향을 임의로 조작하여 방향을 회전하는 차량이 정위치 주행을 하도록 초기상태로 복귀조작시킬 수 있는 조향휠(1)이 차실내에 구비되고, 조향휠(1)의 하부에는 조향샤프트(2)가 인스트루먼트패널(13)의 부근을 통해 차체 하부의 기어기구(3)와 링크기구에 연결된 것에 있어서,

   상기 조향휠(1)의 조향샤프트(2)에 설치된 회동기어(9)와,

   상기 회동기어(9)의 회전비에 대하여 저감회전할 수 있도록 치합된 종동기어(10)와 ;

   상기 종동기어(10)의 소정위치에 회전하는 종동기어(10)의 각도 이송을 표시하는 센터포인트(11)와 ;

   상기 종동기어(10)의 이송각도 변위각(θ)을 감지한 센서(12)의 신호를 표시할 수 있도록 센서(12)에 연결된 메터세트(14)와 ;

   를 상호 연결시켜 구성한 것을 특징으로 하는 차량용 조향휠의 조향각 감지장치.
2. 주행차량의 방향을 임의로 변위시킬 수 있는 조향휠(1)에 있어서,

   상기 조향휠(1)의 회전량과 동시에 회동하는 회동기어(9)의 회전비율에 대하여 종동기어(10)가 저감으로 n배 회전하는 단계 ;

   상기 n배 회동하는 종동기어(10)의 센터포인트(11)의 위치를 센서(12)가 감지하는 단계 ;

   종동기어(10)의 회전각을 감지한 센서(11)가 이 신호를 메터셋트(14)에 전달시켜 표시부 표시하는 단계 ;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향휠의 조향각 감지장치 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 조향각 감지장치의 회동기어(9)와 종동기어(10)는 인스트루먼트패널(13)에 근접된 위치에 설치한 것을 특징으로 하는 차량용 조향휠의 조향각 감지장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 종동기어(10)의 n배 회전비는 회동기어(9)의 회전비 1회전에 대하여 ⅓∼¼ 정도의 회전비율로 저감 회전될 수 있게 한 것을 특징으로 하는 차량용 조향휠의 조향각 감지방법.