KR19980076895A - Automotive Electronic Power Steering - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 불규칙한 노면의 도로 주행시나 최대 조향시, 동력조향작동이 정지되어 내장 구성품에 무리가 가지 않는 전자식 동력조향장치이다.The present invention is an electronic power steering device in which power steering operation is stopped and the built-in components are not overwhelmed when driving on an irregular road surface or during maximum steering.
본 발명은, 조향휠(101)의 조작으로 구동되는 조향모터(1), 조향모터(1)으로부터 회전력을 전달받아 서로 반대방향의 회전력을 발생시키는 정회전부(2)와 역회전부(3)를 포함하는 전동수단(4), 조향휠(101)의 조작방향에 대응하여 정회전부(2) 또는 역회전부(3) 중 어느 하나를 상기 조향축(102)에 선택적으로 접속시키는 접속수단(5), 조향휠(101)의 조작시 조향모터(1)에 구동신호를 인가함과 동시에 조향휠(101)의 조작방향에 대응하는 선택적인 접속신호를 접속수단(5)에 인가하는 스위칭수단(6)을 포함하는 자동차용 전자식 동력조향장치에 있어서, 조향모터(1)의 구동축(1a)에서 조향축(102)에 이르는 동력전달경로상에서 구동축(1a)과 조향축(102) 사이의 토오크가 일정 크기 이상일 경우 동력을 차단시키는 과부하방지수단(7)이나, 또는 좌측 또는 우측으로의 조향각이 최대가 되는 시점 직전을 감지하여 이 조향방향에 대응되는 접속수단(5)의 전원을 선택적으로 차단시키는 전원차단수단(8)을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention, the steering motor (1) driven by the operation of the steering wheel 101, the forward rotation unit 2 and the reverse rotation unit (3) for receiving the rotational force from the steering motor (1) to generate the rotational force in the opposite direction to each other Connection means (5) for selectively connecting any one of the forward rotation portion (2) or the reverse rotation portion (3) to the steering shaft (102) corresponding to the operating means of the transmission means 4, the steering wheel (101) including Switching means 6 for applying a drive signal to the steering motor 1 during the operation of the steering wheel 101 and at the same time applying a selective connection signal to the connecting means 5 corresponding to the operating direction of the steering wheel 101. In an electronic power steering apparatus for automobiles, the torque between the drive shaft (1a) and the steering shaft (102) is constant on the power transmission path from the drive shaft (1a) to the steering shaft (102) of the steering motor (1). Overload protection means (7) to cut off power if larger than the size, or steering to the left or right The maximum is detected immediately before the point at which will be characterized by including a power cut-off means (8) for selectively blocking off the connection means (5) corresponding to the steering direction.
Description
본 발명은 자동차용 전자식 동력조향장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 조향장치의 조향작동에 있어서, 조향휠이 조작됨과 동시에 조향축에 별도의 조향력을 부가하므로써, 운전자의 조향조작을 용이하게 할 수 있게 하는 전자식 동력조향장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electronic power steering apparatus for automobiles. More specifically, in steering operation of a steering apparatus, steering wheels are operated and additional steering force is added to the steering shaft to facilitate steering operation of the driver. An electronic power steering device is provided.
자동차의 동력조향장치는 대개 유압식으로 구성되는 바, 이러한 유압식 동력조향장치는 유압동력원으로서의 오일 펌프와, 이 오일펌프로부터의 유압을 기계적인 힘으로 전환하여 조향력을 발생하는 유압액츄에이터와, 조향휠의 조작에 의해 오일펌프로부터 유압액츄에이터에 이르는 유로를 선택적으로 개폐하여 유압액츄에이터의 작동을 제어하는 제어장치 및 정확한 작동을 확보하기 위한 기타 여러 가지 부품들로 구성된다.The power steering device of a vehicle is usually composed of hydraulic type. The hydraulic power steering device includes an oil pump as a hydraulic power source, a hydraulic actuator that generates steering force by converting hydraulic pressure from the oil pump into mechanical force, and a steering wheel. It consists of a control unit that controls the operation of the hydraulic actuator by selectively opening and closing the flow path from the oil pump to the hydraulic actuator by operation, and various other components to ensure accurate operation.
그러므로, 위와 같은 유압식 동력조향장치는 비교적 복잡한 기계적 구성을 요하게 되므로, 차체의 중량상승이 불가피하고, 제조원가 상승과 설치공간의 확보 등에서 문제점이 있었으며, 장시간 사용으로 인해 작동유량이 감소되면 이를 재충전해야 하는 불편함도 있었다.Therefore, the hydraulic power steering system as described above requires a relatively complicated mechanical configuration, so that the weight increase of the vehicle body is inevitable, and there is a problem in manufacturing cost increase and securing the installation space. There was also discomfort.
따라서, 현재에는 이러한 유압식 동력조향장치에 있어서의 오일펌프와 유압액츄에이터 등을 조향모터로 대체한 전자식 동력조향장치가 다수 소개되어 있다.Therefore, a large number of electronic power steering devices have been introduced in which oil pumps, hydraulic actuators, and the like in such hydraulic power steering devices are replaced with steering motors.
일본 특허공보 제 83-202803호와 제 84-70257 호에서는 이러한 전자식 동력조향장치의 전형적인 형태를 제시하고 있는 바, 이 공보에 게재된 내용에 의한 전자식 동력조향장치는, 조향링크 또는 조향축에 접속된 조향모터와, 조향휠의 토크를 감지하는 토크센서와, 차량주행속도를 감지하는 속도센서 및 각 센서로부터 얻어진 정보에 의해 조향모터의 토크를 가변 제어하는 제어부로 구성되었다.Japanese Patent Laid-Open Nos. 83-202803 and 84-70257 show typical types of such electric power steering devices, and the electronic power steering device according to the contents disclosed in this publication is connected to a steering link or a steering shaft. It consists of a steering motor, a torque sensor for detecting the torque of the steering wheel, a speed sensor for detecting the vehicle driving speed, and a control unit for variably controlling the torque of the steering motor by the information obtained from each sensor.
그러나, 이러한 종래의 전자식 동력조향장치는 다음과 같은 몇가지 치명적인 문제점을 가지고 있었다.However, such a conventional electric power steering device has some fatal problems as follows.
첫째, 조향시의 오작동 가능성이 매우 높다는 점인 바, 예를 들어, 전원 및/또는 토크센서의 영향으로 인해, 회로에 걸리는 전압이 일정치 않으므로 운전자의에 반하는 예기치 않은 조향작동이 일어날 수 있었다.First, the possibility of malfunction during steering is very high. For example, due to the influence of the power supply and / or torque sensor, an unexpected steering operation against the driver could occur because the voltage applied to the circuit is not constant.
둘째, 조향모터의 토크를 가변조절하기 위해 사용되는 가변저항으로 인해 회로전체에 손상을 초래할 가능성이 매우 높다는 점인 바, 이러한 경우, 조향능력을 상실하게 되므로 심각한 위험상황이 발생될 수 있었다.Second, due to the variable resistor used to variably adjust the torque of the steering motor, the possibility of damaging the entire circuit is very high. In this case, the steering ability may be lost, resulting in a serious risk situation.
셋째, 조향모터가 조향 휠과 함께 회전하기 때문에, 조향이 끝난 후, 조향 휠과 조향축을 직진위치로 복원되도록 하는 것(반환성)이 구조적으로 어렵다는 점인 바, 이를 해결하기 위해서는 조향휠의 반환을 위한 별도의 회로가 구비되어야 하였다.Third, since the steering motor rotates with the steering wheel, it is structurally difficult to return the steering wheel and the steering shaft to the straight position after the steering is completed (returnability). A separate circuit had to be provided.
현재까지도 해결되지 않은 전술한 바와 같은 전자식 동력조향장치의 제반 문제점들로 인해, 이의 간단한 구성과 경량성에 있어서의 장점에도 불구하고 아직 널리 사용되지는 못하는 실정이다.Due to various problems of the electric power steering apparatus as described above, which is not solved up to now, despite its advantages in its simple configuration and light weight, it is not widely used yet.
한편, 본원인은, 1993년 8월 14일과 1994년 1월 11일에 각각 전자식 동력조향장치(특허출원 제 93-15733호, 특허출원 제 94-333호)를 출원한 바 있다.On the other hand, the applicant has filed an electronic power steering device (Patent Application No. 93-15733, Patent Application No. 94-333) on August 14, 1993 and January 11, 1994, respectively.
그러나, 상기 특허출원 제 93-15733 호에서는, 전기 언급한 전자식 동력조향장치에 있어서의 제반 문제점들을 해결하였으나, 조향모터의 회전관성으로 인한 조향응답성에 있어서 다소 문제점이 있는 것으로 사료되었다. 즉 조향조작시 조향모터의 회전관성으로 인하여 작동응답시간의 딜레이가 야기될 수 있었으므로, 섬세한 조향작동이 필요한 경우, 또는 긴급상황시 완벽한 작동 안정성을 보장할 수는 없었다.However, in the above-mentioned patent application No. 93-15733, although all the problems in the aforementioned electric power steering apparatus have been solved, it is considered that there is a problem in steering response due to the rotational inertia of the steering motor. In other words, the delay of operation response time could be caused due to the rotational inertia of the steering motor during steering operation. Therefore, it was not possible to guarantee perfect operation stability in case of delicate steering operation or emergency situation.
이러한 문제점을 해결한 특허출원 제 94-333호는 조향모터의 회전방향을 항상 일정한 방향으로 함과 동시에 이 조향모터와 조향축간의 전동구조를 변경하므로써 조향 응답성을 획기적으로 개선할 수 있었다.Patent application No. 94-333, which solves this problem, can improve the steering responsiveness by changing the transmission structure between the steering motor and the steering shaft at the same time as always the direction of rotation of the steering motor.
그러나, 기출원된 상기 두 동력조향장치들은 불규칙한 노면의 주행시나 어느 한 방향으로의 최대 조향시에 조향모터 및/또는 이 조향모터의 구동력을 조향축에 전달하는 기어류에 과부하가 걸리게 되어 안정된 조향기능을 발휘하지 못할 뿐만 아니라 조향모터 및 기어류의 내구수명를 단축시키는 문제점이 있었다.However, the two previously applied power steering apparatuses overload the steering motor and / or the gears that transmit the driving force of the steering motor to the steering shaft when driving on an irregular road surface or at the maximum steering in one direction, so that the steering is stable. Not only did not perform the function but also had a problem in reducing the endurance life of the steering motor and gears.
즉, 불규칙한 노면의 도로를 주행하는 경우, 노면으로부터 휠이 충격을 받게 되면 이 충격이 조향링크를 통하여 조향축에 전달되어 조향휠이 좌우로 움직이게 되는데, 이 때 운전자가 조향휠을 꼭 잡고 있는 경우라면 스위칭수단이 반대방향의 조향신호를 보내어 조향모터를 조향휠의 회전방향과 반대방향으로 구동시키게 된다. 그러나, 조향축은 운전자에 의하여 구속되어 있으므로, 조향축과 조향모터 사이의 동력전달경로에는 비틀림 응력이 생성되어 기어류에 기계적인 충격이 가해지게 된다. 또한, 조향모터는 전원이 공급되는 반면에 구동되지 못하기 때문에 순간적으로 과전류가 흐르게 되어 과열된다.That is, when driving on an irregular road, when the wheel is impacted from the road surface, the impact is transmitted to the steering shaft through the steering link, and the steering wheel moves left and right. If the switching means sends a steering signal in the opposite direction to drive the steering motor in the direction opposite to the rotation direction of the steering wheel. However, since the steering shaft is constrained by the driver, a torsional stress is generated in the power transmission path between the steering shaft and the steering motor, and mechanical shock is applied to the gears. In addition, since the steering motor is not driven while being supplied with power, an overcurrent flows instantaneously and overheats.
그리고, 상기의 종래 동력장치들은 최대조향시, 스위칭수단이 조향신호를 주어 조향모터에 전원을 계속적으로 공급하는 반해, 조향링크는 더 이상 움직이지 못하므로, 앞서 노면에서의 충격에서와 마찬가지로 조향모터에 과전류가 흘러 무리를 주게 된다. 따라서, 동력전달을 수행하는 기어류나 조향모터의 내구수명을 크게 단축시키는 문제점을 안고 있었다In the conventional power units, the steering means continuously supplies power to the steering motor by providing a steering signal when the steering is at maximum steering, whereas the steering link is no longer moving, as in the impact on the road surface. An overcurrent flows through and causes a strain. Therefore, there was a problem of greatly shortening the endurance life of gears and steering motors that perform power transmission.
이에 본 발명은, 상술한 바와 같은 종래의 자동차의 전자식 동력조향장치들이 가진 문제점이 해소된 것으로, 조향모터에서 조향축에 이르는 동력전달경로에 일정 크기 이상의 비틀림 응력이 발생되는 경우에 조향모터와 조향축 사이에 작용되는 동력을 차단할 수 있는 과부하방지수단를 포함하거나 최대조향시 이를 감지하여 조향모터에 대한 전원을 차단하는 전원차단수단을 포함하는 자동차의 전자식 동력조향장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention solves the problems of the electronic power steering apparatus of the conventional vehicle as described above, the steering motor and steering when a torsional stress of a predetermined size or more occurs in the power transmission path from the steering motor to the steering shaft It is an object of the present invention to provide an electronic power steering apparatus for a vehicle including an overload prevention means capable of cutting off the power acting between the axes, or a power cutoff means for detecting power when the steering is turned off to cut off the power to the steering motor.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 의한 자동차의 전자식 동력조향장치의 구성을 보인 개략도.1 is a schematic view showing the configuration of an electronic power steering apparatus for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 2 는 본 발명에 있어서, 스위칭수단 일 예를 보인 사시도.Figure 2 is a perspective view showing an example of the switching means in the present invention.
도 3a 는 도 2 의 종단면도.3A is a longitudinal cross-sectional view of FIG. 2.
도 3b 는 도 3 의 횡단면도.3B is a cross-sectional view of FIG. 3.
도 4 는 본 발명에 있어서, 동력전달계통을 보인 정면도.Figure 4 is a front view showing a power transmission system in the present invention.
도 5 는 도 4 의 평면도.5 is a plan view of FIG. 4.
도 6a 와 6b 는 도 5 의 정·역방향 동력전달경로를 보인 작동도.Figures 6a and 6b is an operation showing the forward and reverse power transmission path of FIG.
도 7 은 본 발명에 있어서 과부하방지수단의 일 예를 보인 분해사시도.Figure 7 is an exploded perspective view showing an example of the overload prevention means in the present invention.
도 8 은 본 발명에 있어서 조향각감지수단의 일 예를 보인 사시도.8 is a perspective view showing an example of the steering angle detection means in the present invention.
도 9a 는 본 발명에 있어서, 전원차단수단의 일 예를 보인 개략도.9A is a schematic diagram showing an example of a power cutoff means in the present invention;
도 9b, 9c 는 도 9a 의 작동도.9b and 9c show the operation of Fig. 9a;
도 10 은 본 발명에 있어서, 전원차단수단의 다른 예를 보인 개략도.Figure 10 is a schematic diagram showing another example of the power cutoff means in the present invention.
도 11a, 11b, 11c 는 도 10 의 작동도.11A, 11B, 11C are operational views of FIG. 10.
도 12 는 본 발명에 있어서, 전원차단수단의 또 다른 예를 보인 개략도.12 is a schematic view showing still another example of the power cut-off means in the present invention.
도 13a, 13b 는 도 12 의 작동도.13A and 13B show the operation of FIG. 12.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1 : 조향모터 2 : 정회전부1: Steering Motor 2: Forward Rotating Part
3 : 역회전부 4 : 전동수단3: reverse rotation 4: power transmission means
5 : 접속수단 6 : 스위칭수단5 connection means 6 switching means
11 : 구동기어 12 : 제 1 주동기어11: drive gear 12: first main gear
13 : 제 1 종동기어 14 : 제 2 주동기어13: 1st driven gear 14: 2nd main gear
15 : 제 2 종동기어 16 : 기어하우징15: 2nd driven gear 16: gear housing
17, 18 : 전자석조립체22 : 조향감지기어17, 18: electromagnet assembly 22: steering sensor
23 : 스위칭봉24, 25 : 조향제한스위치23: switching rod 24, 25: steering limit switch
31 : 외축32 : 내축31: external axis 32: internal axis
33 : 조향축하우징 36 : 레버33: steering shaft housing 36: lever
37 : 가이드부38, 39 : 스위치37: guide portion 38, 39: switch
40 : 탄성부재 41 : 비틀림코일스프링40: elastic member 41: torsion coil spring
101 : 조향휠 102 : 조향축101: steering wheel 102: steering shaft
103 : 조향링크 104 : 조향기어103: steering link 104: steering gear
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 운전자에 의하여 임의로 조작되는 조향휠에 연동하여 조향축이 회전되고, 이 조향축의 회전에 의하여 좌우로 이동되는 조향링크에 의하여 휠을 조향하게 되는 조향장치에 적용되며, 상기 조향휠의 조작으로 구동되는 조향모터와, 상기 조향모터으로부터 회전력을 전달받아 각각 서로 반대방향의 회전력을 발생시키는 정회전부와 역회전부를 포함하는 전동수단과, 상기 조향휠의 조작방향에 대응하여 상기 정회전부 또는 역회전부 중 어느 하나를 상기 조향축에 선택적으로 접속시키는 접속수단과, 상기 조향휠의 조작시 상기 조향모터에 구동신호를 인가함과 동시에 상기 조향휠의 조작방향에 대응하는 선택적인 접속신호를 상기 접속수단에 인가하는 스위칭수단을 포함하는 자동차용 전자식 동력조향장치에 있어서, 상기 조향모터의 구동축에서 상기 조향축에 이르는 동력전달경로상에서 상기 구동축과 상기 조향축 사이에 작용되는 토오크가 일정 크기 이상일 경우 동력을 차단시키는 과부하방지수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is applied to a steering device in which a steering shaft is rotated in conjunction with a steering wheel arbitrarily manipulated by a driver, and the steering wheel is steered by a steering link moved left and right by the rotation of the steering shaft. A steering motor driven by operation of the steering wheel, transmission means including a forward rotation part and a reverse rotation part which receive rotational force from the steering motor and generate rotational forces in opposite directions, respectively, and in the operation direction of the steering wheel. Corresponding connecting means for selectively connecting either the forward rotation part or the reverse rotation part to the steering shaft, and applying a drive signal to the steering motor when the steering wheel is operated, and correspondingly corresponding to the steering direction of the steering wheel. An electronic power steering apparatus for automobiles comprising switching means for applying an optional connection signal to said connection means. On, and the drive shaft of the steering motor characterized in that it comprises an overload protection means of the torque acting between the drive shaft and the steering shaft to block the power when more than a predetermined size on the power transmission path to the steering shaft.
이하, 상기의 구성을 가지는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention having the above configuration will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
본 실시예를 설명함에 있어 서두에서 설명된 종래의 기술과 동일한 본 발명의 구성에 대한 설명은 명료성을 위하여 가능한 생략하고 개선된 부분만을 주로하여 설명한다.In the description of the present embodiment, the description of the configuration of the present invention, which is the same as the conventional technology described at the outset, will be mainly omitted for the sake of clarity and only improved parts.
먼저, 도면들을 간단히 살펴보면, 도 1 은 본 발명의 전체적인 구성을 보인 개략도이고, 도 2 에서 도 13 까지는 도 1 의 각 구성들의 구조를 보인 것이다.First, briefly look at the drawings, Figure 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of the present invention, Figures 2 to 13 shows the structure of each configuration of FIG.
도 1 에 도시된 바와 같이, 자동차의 조향장치는 운전자에 의해 임의로 조작되는 조향휠(101)의 회전력을 조향축(102)를 통하여 전달받는 조량링크(103)가 좌우로 이동하면서 차량의 좌·우 휠의 조향각을 변환시키는 장치이다.As shown in FIG. 1, the steering device of a vehicle includes a left / right side of a vehicle in which a steering link 103, which receives a rotational force of a steering wheel 101 arbitrarily manipulated by a driver, moves through the steering shaft 102 from side to side. It is a device to change the steering angle of the right wheel.
이러한 조향장치에 적용되는 본 발명의 동력조향장치는, 조향장치의 조향작동에 있어서, 운전자의 조향조작시 조향휠 조작력에 별도의 조향력을 부가하여 운전자의 조향조작 편의를 돕는 장치이다.The power steering apparatus of the present invention applied to such a steering apparatus, in the steering operation of the steering apparatus, is a device that assists the steering operation convenience of the driver by adding a separate steering force to the steering wheel operation force during the steering operation of the driver.
본 발명의 동력조향장치는, 역할에 따라 크게 두가지 계통, 즉, 조향조작시 조향장치에 부가되는 조향력을 발생시키는 동력전달계통과, 이 동력전달계통에 구동을 위한 전원을 인가함과 아울러 조향방향을 제어하는 전기제어계통으로 대별된다.The power steering apparatus according to the present invention has a power transmission system for generating steering force added to two systems, namely, steering devices during steering operation, and a power supply direction for driving the power transmission system, and steering direction. It is roughly divided into an electric control system that controls.
먼저, 동력전달계통을 살펴보면, 도 1 에 도시된 바와 같이, 조향모터(1), 이 조향모터(1)의 회전력을 조향방향에 따라 정회전 또는 역회전 방향으로 조향축(102)에 전달할 수 있는 전동수단(4)으로 구성되어 있음을 알 수 있다.First, looking at the power transmission system, as shown in Figure 1, the steering motor 1, the steering force of the steering motor 1 can be transmitted to the steering shaft 102 in the forward or reverse rotation direction according to the steering direction. It can be seen that it is composed of a transmission means (4).
상기 조향모터(1)는 운전자의 조향조작에 의하여 운전자의 조향휠(101) 조작력에 부가되는 조향력을 발생시키는 전동모터이다.The steering motor 1 is an electric motor that generates steering force added to the driver's steering wheel 101 operation force by the driver's steering operation.
전동수단(4)은, 도 4 및 도 5 에 도시된 바와 같이, 조향모터(1)의 회전력을 조향축(102)에 일체화된 조향기어(104)에 전달하는 기어조립체로, 각기 다른 회전축을 가지면서 조향모터(1)의 회전력을 서로 반대방향으로 조향축(102)에 전달하는 정회전부(2)와 역회전부(3)로 나뉘며, 이들은 기어하우징(16)에 의하여 일체로 고정된다.As shown in FIGS. 4 and 5, the transmission means 4 is a gear assembly that transmits the rotational force of the steering motor 1 to the steering gear 104 integrated with the steering shaft 102. It is divided into a forward rotation part (2) and a reverse rotation part (3) which transmits the rotational force of the steering motor (1) to the steering shaft (102) in opposite directions, which are fixed integrally by the gear housing (16).
상기 정회전부(2)는 조향모터(1)의 구동기어(11)에 맞물려 회전되는 제 1 주동기어(12)와 이 제 1 주동기어(12)와 동일한 축에서 일체화된 제 1 종동기어(13)로 이루어져 있으며, 역회전부(3)는 상기 정회전부(2)의 제 1 주동기어(12)와 맞물려 회전되는 제 2 주동기어(14)와 같은 축에서 일체화된 제 2 종동기어(15)로 구성된다.The forward rotational portion 2 is engaged with the drive gear 11 of the steering motor 1 and rotates with the first main gear 12 and the first driven gear 13 integrated on the same axis as the first main gear 12. And the reverse rotation unit 3 is a second driven gear 15 integrated in the same axis as the second main gear 14 rotated in engagement with the first main gear 12 of the forward rotation unit 2. It is composed.
그리고, 기어하우징(16)은, 상기 정회전부(2) 및 역회전부(3)의 기어들을 수용하여 일체로 고정함과 동시에, 조향기어에 결합 분리가능하게 전동식 동력조향장치의 외부 케이스에 소정의 각도 범위내에서 힌지고정부(16a)를 축으로 회동가능하게 힌지고정된다.In addition, the gear housing 16 accommodates the gears of the forward rotation part 2 and the reverse rotation part 3 to be integrally fixed, and is fixed to the outer case of the electric power steering apparatus to be detachably coupled to the steering gear. The hinge portion 16a is pivotally pivoted about an axis within the angle range.
이러한 구성으로, 전동수단(4)은 도 6a 및 6b 에 도시된 바와 같이, 기어하우징(16)이 힌지고정부(16a)을 축으로 회동됨에 따라 정회전부(2)의 제 1 종동기어(12)나 또는 역회전부(3)의 제 2 종동기어(14)가 선택적으로 조향축(102)의 조향기어(104)에 맞물리면서 조향모터(1)의 정방향 회전력을 정방향 또는 역방향으로 전환하여 전달한다.With this configuration, the transmission means 4 is the first driven gear 12 of the forward rotation part 2 as the gear housing 16 is rotated about the hinge portion 16a as shown in Figs. 6A and 6B. Or the second driven gear 14 of the reverse rotation unit 3 selectively engages the steering gear 104 of the steering shaft 102 to transfer the forward rotational force of the steering motor 1 in the forward or reverse direction.
한편, 조향모터(1)의 구동축(1a)에는 과부하방지수단(7)으로서, 도 7 의 분해사시도에 도시된 바와 같은 다판마찰클러치가 설치된다. 이 클러치는 구동축에 작용되는 토오크가 일정크기 이하일 경우에만 접속되어 조향모터(1)의 구동력을 구동기어에 전달하게 된다. 따라서, 구동축에 과도한 부하가 걸리는 경우 클러치가 미끄러지게 되어 기어와 조향모터(1)에 일정 토크이상의 큰 무리가 가지 않게 하는 기능을 한다.On the other hand, the drive shaft 1a of the steering motor 1 is provided with a multi-plate friction clutch as shown in the exploded perspective view of FIG. The clutch is connected only when the torque acting on the drive shaft is equal to or less than a certain size to transmit the driving force of the steering motor 1 to the drive gear. Therefore, when an excessive load is applied to the drive shaft, the clutch is slid so that the gear and the steering motor 1 do not have a large force of a predetermined torque or more.
전기제어계통은, 도 1 에서 보면, 크게 조향휠의 조작을 감지하여 전류를 인가하는 스위칭수단(6)과, 이 스위칭수단(6)의 전류인가에 따라 상기 전동수단(4)을 조향기어에 접속하는 접속수단(5), 그리고, 본 실시예에서 추가된 것으로, 최대조향시, 상기 스위칭수단(6)이 접속수단(5)에 인가하는 전류를 차단시키는 전원차단수단(8)등의 구성으로 이루어진다.In the electric control system, as shown in FIG. 1, the switching means 6 which applies a current by sensing the manipulation of the steering wheel largely, and the transmission means 4 to the steering gear in response to the application of the current of the switching means 6. Connection means 5 for connecting, and in addition to the present embodiment, a configuration such as a power cut-off means 8 for cutting off the current applied by the switching means 6 to the connection means 5 during maximum steering. Is done.
상기 스위칭수단(6)은, 도 2, 도 3a, 및 도 3b 에 도시된 바와 같이, 조향축 하우징(33) 내에 회전가능하게 설치되는 외축(31), 이 외축(31) 내에 회전가능하게 설치되고 그 상단에 조향휠(101)이 장착되는 내축(32), 내축(32)의 외주에 설치되어 내축(32)과 함께 회동되는 레버(36), 상기 레버(36)의 이동을 안내하는 외축(31)의 가이드부(37), 가이드부(37) 양측단에 설치되며, 온(On)시에 전동모터(1)에 구동신호를 인가함과 동시에 각각 다른 신호를 발생시키는 두 스위치(38,39), 외축(31)에 대하여 내축(32)을 탄성지지하는 탄성부재(40), 그리고, 조향축하우징(33)에 대하여 내축(32)을 탄성지지하는 비틀림코일스프링(41) 등으로 구성되어 있다.The switching means 6 is an outer shaft 31 rotatably installed in the steering shaft housing 33, as shown in FIGS. 2, 3A and 3B, and rotatably installed in the outer shaft 31. And an inner shaft 32 on which the steering wheel 101 is mounted at an upper end thereof, installed on an outer circumference of the inner shaft 32, a lever 36 rotated together with the inner shaft 32, and an outer shaft for guiding movement of the lever 36. Two switches 38 which are installed at both ends of the guide part 37 and the guide part 37 of the 31 and apply a driving signal to the electric motor 1 at the same time and generate different signals at the same time. 39, an elastic member 40 for elastically supporting the inner shaft 32 with respect to the outer shaft 31, and a torsion coil spring 41 for elastically supporting the inner shaft 32 with respect to the steering shaft housing 33. Consists of.
이와 같은 구성으로 스위칭수단(6)은 다음과 같은 작동을 하게 된다.In such a configuration, the switching means 6 operates as follows.
운전자에 의하여 조향휠(101)이 임의로 조작되면 내축(32)이 회전된다. 이 내축(32)의 회전력이 탄성부재(40)의 탄성보다 크고 그 스트로크가 가이드부(37)의 길이보다 크면, 내축(32)은 레버(36)에 의하여 외축(31)을 회동시키게 되는데, 이 때 레버(36)는 외축(31) 가이드부(37)의 회전방향에 해당되는 어느 한 스위치(38,39)를 선택적으로 동작시킨다. 그리고, 선택된 스위치(38,39)는 조향모터(1)에 구동신호를 보냄과 아울러, 해당되는 접속수단(5)의 회로에 전원을 인가하게 된다. 이와 같이, 스위칭수단(6)은, 조향휠(101)이 조작됨에 따라 조향휠의 회전방향 즉, 운전자의 조향방향에 해당하는 스위치(38,39)가 동작하여 조향모터(1)에 전류를 인가함과 동시에 조향방향에 대응되는 접속수단(5)에 전원을 인가하게 된다.When the steering wheel 101 is arbitrarily manipulated by the driver, the inner shaft 32 is rotated. If the rotational force of the inner shaft 32 is greater than the elasticity of the elastic member 40 and the stroke is greater than the length of the guide portion 37, the inner shaft 32 is rotated by the lever 36, the outer shaft 31, At this time, the lever 36 selectively operates any of the switches 38 and 39 corresponding to the rotational direction of the guide portion 37 of the outer shaft 31. The selected switches 38 and 39 transmit driving signals to the steering motor 1 and apply power to the circuits of the connection means 5. As described above, the switching means 6 operates the switches 38 and 39 corresponding to the rotation direction of the steering wheel, that is, the steering direction of the driver, as the steering wheel 101 is operated to supply current to the steering motor 1. At the same time, power is applied to the connecting means 5 corresponding to the steering direction.
접속수단(5)은, 도 5 에 도시된 바와 같이, 좌·우의 조향방향에 대응되는 2 개의 전자석 조립체(17,18)와 기어하우징(16)의 후면에 설치된 탄성부재(19)로 구성되어 있다. 각 전자석 조립체(17,18)는 차체에 고정된 외부케이스(20)에 고정되어 있으며, 상기 스위칭수단(6)이 선택적으로 인가하는 전원으로 어느 하나가 작동되어 기어하우징(16)을 도 6a 및 도 6b 에 도시된 바와 같이, 어느 한 방향으로 회동시켜, 결국, 전동수단(4)의 정회전부(2)의 제 1 종동기어(13)나 또는 역회전부(3)의 제 2 종동기어(15)를 조향기어(104)에 접속시키게 된다. 그리고 인가된 전원이 차단되면, 전자석 조립체(17,18)은 자력을 잃음과 동시에 기어하우징(16)은 탄성부재(19)의 탄성으로 기어중립의 상태인 원위치로 복원된다.As shown in FIG. 5, the connecting means 5 includes two electromagnet assemblies 17 and 18 corresponding to the left and right steering directions and an elastic member 19 installed on the rear surface of the gear housing 16. have. Each of the electromagnet assemblies 17 and 18 is fixed to an outer case 20 fixed to the vehicle body, and any one of the electromagnet assemblies 17 and 18 is operated by a power source selectively applied by the switching means 6 to the gear housing 16 of FIGS. As shown in FIG. 6B, the first driven gear 13 of the forward rotating part 2 of the transmission means 4 or the second driven gear 15 of the reverse rotating part 3 is rotated in either direction. ) Is connected to the steering gear 104. When the applied power is cut off, the electromagnet assemblies 17 and 18 lose their magnetic force and the gear housing 16 is restored to its original position in the gear neutral state by the elasticity of the elastic member 19.
그리고, 본 실시예의 접속수단(5)에 추가구성으로 포함된 전원차단수단(8)은 도 8 에 도시된 바와 같이, 브래킷(21)에 의하여 외부케이스(20)에 고정된 채로 조향기어(104)에 맞물려 회전되는 조향각감지기어(22)와, 이 조향각감지기어(22)의 종심방향으로 나사결합된 스위칭 봉(23), 그리고, 도 9a 에 도시된 바와 같이, 이 스위칭 봉(23)의 양단과 소정의 간격을 설치되어 상기 각 전자석 조립체(17,18)에 흐르는 전류를 단속하는 2 개의 좌우 조향제한스위치(24,25) 등으로 구성되어 있다.And, as shown in FIG. 8, the power cut-off means 8 additionally included in the connecting means 5 of the present embodiment, the steering gear 104 is fixed to the outer case 20 by the bracket 21. The steering angle sensor 22 rotates in engagement with (), the switching rod 23 screwed in the longitudinal direction of the steering angle sensor 22, and, as shown in Figure 9a, of the switching rod 23 It is composed of two left and right steering limit switches 24 and 25 provided with both ends and predetermined intervals to control the current flowing through the electromagnet assemblies 17 and 18.
상기 조향각감지기어(22)는 조향기어(104)에 맞물려 회전되면서 조향기어(104)의 회전량, 즉 조향각에 비례하는 거리로 스위칭 봉(23)을 편심시키게 되는데, 이 편심량이 일정량에 다다르면 스위칭봉(23)은 좌우의 조향제한스위치(24,25)중 어느 하나를 선택적으로 단락시키게 된다. 이 스위치봉(23)에 의한 단락은 최대조향각이 되기 직전에 이루어진다.The steering angle sensor 22 rotates by being engaged with the steering gear 104 to deviate the switching rod 23 by a distance proportional to the amount of rotation of the steering gear 104, that is, the steering angle. When the eccentricity reaches a predetermined amount, the switching is performed. The rod 23 selectively shorts any one of the left and right steering limit switches 24 and 25. The short circuit by this switch rod 23 is performed just before the maximum steering angle.
이하, 이상에서 상세히 설명한 바와 같은 구성들, 즉, 동력전달계통의 조향모터(1)와 전동수단(4), 그리고, 전기제어계통의 스위칭수단(6)과 접속수단(5)으로 이루어진 본 실시예의 동력조향장치가 작동되는 과정을 살펴본다.Hereinafter, the present embodiment includes the configurations as described in detail above, that is, the steering motor 1 and the transmission means 4 of the power transmission system, and the switching means 6 and the connection means 5 of the electric control system. Let's look at the process of the example power steering.
먼저, 운전자에 의하여 조향휠(101)이 임의로 조작되면, 내축(32)이 회전되어 레버(36)를 통하여 외축(31)을 회전시킨다. 이 때, 탄성부재(40)에 응력이 누적되면서 레버(36)는 회전방향에 대응되는 외측상의 스위치(38,39)를 선택적으로 동작시킨다. 선택된 스위치(38,39)는 조향모터(1)에 구동신호를 보내어 구동시키면서, 아울러 해당되는 접속수단(5)의 전자석 조립체(17,18)에 전원을 인가하여 전동수단(4)의 정회전부(2) 또는 역회전부(3)를 선택적으로 조향축(102)의 조향기어(104)에 접속시킨다. 이에 따라 조향축(102)은 조향모터(1)의 회전력을 선택된 정회전부(2) 또는 역회전부(3)를 통하여 해당하는 조향방향으로 부가받는다. 따라서, 운전자는 조향휠(101) 조작과 함께 조향모터(1)로부터 조향력을 부가받게 되어 보다 쉽게 조향을 행할 수 있다.First, when the steering wheel 101 is arbitrarily operated by the driver, the inner shaft 32 is rotated to rotate the outer shaft 31 through the lever 36. At this time, while the stress accumulated in the elastic member 40, the lever 36 selectively operates the switches 38, 39 on the outer side corresponding to the rotational direction. The selected switches 38 and 39 send driving signals to the steering motor 1 to drive them, and also apply power to the electromagnet assemblies 17 and 18 of the corresponding connection means 5 so that the forward rotation part of the transmission means 4 is rotated. (2) or the reverse rotation unit 3 is selectively connected to the steering gear 104 of the steering shaft 102. Accordingly, the steering shaft 102 receives the rotational force of the steering motor 1 in the corresponding steering direction through the selected forward rotation part 2 or the reverse rotation part 3. Therefore, the driver receives steering force from the steering motor 1 together with the steering wheel 101 operation, so that steering can be performed more easily.
그리고, 직진의 주행상태로 하기 위하여 운전자가 조향휠(101)의 조작력을 해제하면, 선택된 스위치(38,39)의 접속이 단락되어 조향모터(1)와 전자석 조립체(17,18)에 대한 전원공급이 차단된다. 이에 따라 조향모터(1)는 작동을 멈추고, 동시에 전자석 조립체(17,18)가 작동력을 잃게 되어 기어하우징(16)은 탄성부재(19)의 탄성으로 기어중립상태로 복원된다. 따라서 전동수단(4)의 조향축에 대한 접속이 해제된다.Then, when the driver releases the steering force of the steering wheel 101 in order to bring the driving state straight, the connection of the selected switches 38 and 39 is short-circuited to power the steering motor 1 and the electromagnet assembly 17 and 18. The supply is cut off. Accordingly, the steering motor 1 stops operating, and at the same time, the electromagnet assemblies 17 and 18 lose the operating force, so that the gear housing 16 is restored to the gear neutral state by the elasticity of the elastic member 19. Thus, the connection to the steering shaft of the transmission means 4 is released.
이러한 동력조향장치의 조향작동에 있어서, 과부하방지수단(7)은 다음과 같은 작용을 하여 동력전달계통, 즉, 전동수단(4) 및 조향모터(1)의 손상을 방지하게되는데, 이는 도 1 과 도 2 를 보면 쉽게 알 수 있다.In the steering operation of the power steering device, the overload preventing means 7 acts as follows to prevent damage to the power transmission system, that is, the transmission means 4 and the steering motor 1, which is shown in FIG. See Figure 2 and easily.
예컨대, 불규칙한 노면의 주행시, 조향장치는 노면으로부터 휠, 조향링크(104), 그리고, 조향축(102) 등의 전달경로를 통하여 특정한 조향방향의 충격을 받게 된다. 이와 같은 상황에서 운전자가 조향휠(101)을 꽉잡고 있다면, 내축(32)은 그대로 유지된 채, 외축(31)이 내축(32)에 대하여 상대회전된다. 따라서, 외축(31)에 설치된 스위치(38,39)중 휠의 조향에 반대되는 방향에 대응되는 스위치(38,39)가 내축(32)의 레버(36)에 의하여 동작되어 조향모터(1) 및 접속수단(5)에 전원을 인가하게 된다. 이와 같은 경우, 조향모터(1)는 전원을 인가받아 구동력을 조향축(102)에 전달하는데, 불규칙한 노면으로 인해 발생하는 순간적인 역조향력은 매우 강해서, 조향모터(1)와 조향축(102) 사이의 동력전달계통에는 과부하가 걸리게 된다. 이 때 과부하방지수단(7)인 다판마찰클러치에 의해 조향모터(1) 구동축의 동력이 일정 토크이하로 제한되므로써, 동력전달계통의 손상이 방지되고, 또, 조향모터(1)에 과전류가 흐르는 것이 방지된다.For example, when driving on an irregular road surface, the steering apparatus receives an impact in a specific steering direction from the road surface through transmission paths such as a wheel, a steering link 104, and a steering shaft 102. If the driver grips the steering wheel 101 in such a situation, the outer shaft 31 is rotated relative to the inner shaft 32 while the inner shaft 32 remains intact. Therefore, the switches 38 and 39 corresponding to the directions opposite to the steering of the wheels among the switches 38 and 39 provided on the outer shaft 31 are operated by the lever 36 of the inner shaft 32 to operate the steering motor 1. And applying power to the connecting means (5). In this case, the steering motor 1 receives power to transmit the driving force to the steering shaft 102. The instantaneous reverse steering force generated by the irregular road surface is very strong, such that the steering motor 1 and the steering shaft 102 are strong. The power transmission system in between is overloaded. At this time, since the power of the drive shaft of the steering motor 1 is limited to a predetermined torque or less by the multi-plate friction clutch, which is an overload preventing means 7, damage to the power transmission system is prevented, and overcurrent flows through the steering motor 1. Is prevented.
그리고, 본 발명에 추가된 전원차단수단(8)의 기능은 도 8 과 도 9a에서 9c 까지의 도면을 참조하여 살펴본다.In addition, the function of the power cut-off means 8 added to the present invention will be described with reference to the drawings 8 and 9a to 9c.
운전자가 어느 한 방향으로 최대 조향조작을 행하는 경우, 조향축(102)은 이미 최대로 회전되어 있는데 반해, 조향모터(1)에는 계속적으로 전원이 인가되어 구동되는 상황이 발생된다. 이러한 경우, 최대조향각 직전에 조향기어(104)에 의하여 조향각에 비례하는 양으로 회전되는 조향각감지기어(22)가 스위칭봉(23)을 도 9b 나 또는 9c 와 같은 상태로 편심시켜, 현재의 조향각에 해당되는 전원을 차단하여 조향모터(1)를 정지시킨다. 따라서, 본 발명의 전원차단수단(8)은, 이미 조향각이 최대가 되어 더 이상의 동력조향이 불필요한 상태에서는 동력조향이 이루어지지 않게하여 작동효율을 높이고, 조향모터(1)를 비롯한 동력전달계통의 장치들의 불필요한 작동을 줄여 내구성을 향상시킨다.When the driver performs the maximum steering operation in either direction, the steering shaft 102 is already rotated to the maximum while the steering motor 1 is driven with power continuously. In this case, the steering angle sensor 22, which is rotated in an amount proportional to the steering angle by the steering gear 104 immediately before the maximum steering angle, causes the switching rod 23 to be eccentric to a state as shown in FIG. 9B or 9C, and thus the current steering angle. Shut off the power corresponding to stop the steering motor (1). Therefore, the power cut-off means 8 of the present invention increases the operating efficiency by preventing power steering in a state in which steering angle is already maximized and no further power steering is necessary, thereby improving the operating efficiency of the power transmission system including the steering motor 1. Improves durability by reducing unnecessary operation of devices.
한편, 도 10 은 앞서 설명된 전원차단수단(8)의 바람직한 실시예로서, 스위칭봉(23)과 좌우조향제한스위치(24,25)에 작동부에 탄성부재(23a,24a,25a)가 설치되고 그 중간에 걸림턱이 설치된 것이다.On the other hand, Figure 10 is a preferred embodiment of the power cut-off means 8 described above, the elastic member (23a, 24a, 25a) is installed on the switching rod 23 and the left and right steering limit switch (24, 25) operating part And in the middle of the hanging jaw is installed.
조향장치가 운전자에 의하여 최대로 조향되면, 조향제한스위치들(24,25)이 도 11a 의 과정을 거쳐 도 11b 에서와 같이 단락되어 더 이상 동력조향이 이루어지지 않게 된다. 이 때, 타이어의 비틀림 응력에 의하여 조향축이 직진방향으로 약간 복원되어 스위치봉(23)을 복원시키는데, 이와 같은 경우 탄성부재(23a,24a)가 도 11c 에서와 같이 변위되면서 조향제한스위치(24)의 단락상태를 유지시키므로써 동력조향이 다시 행해지지 않도록 한 것이다. 이는 도 9a, 9b, 9c 의 단순접점구조에서는 최대 조향시, 조향제한스위치(24,25)의 단속이 반복되어 동력조향이 반복적으로 이루어져 조향장치가 진동되기 때문에 이를 해결하기 위한 것이다.When the steering device is steered by the driver at maximum, the steering limit switches 24 and 25 are shorted as shown in FIG. 11B through the process of FIG. 11A so that no further power steering is achieved. At this time, the steering shaft is slightly restored in the straight direction by the torsional stress of the tire to restore the switch rod 23. In this case, the steering members 24 are moved as the elastic members 23a and 24a are displaced as shown in FIG. 11C. By maintaining the short circuit condition, the power steering is not performed again. This is to solve this problem in the simple contact structure of FIGS. 9A, 9B, and 9C because the steering device is vibrated by repeated power interruption during the maximum steering and control of the steering limit switches 24 and 25.
그리고, 도 12 는 상기 전원차단수단(8)의 다른 실시예로서 좌·우의 조향제한스위치(24,25)가 조향링크(103)상에 설치된 예를 보인 것이다. 이는 도 13a 와 도 13b 에 도시된 바와 같이, 조향링크(103)의 좌우이동시 기어박스(105)에 의하여 조향제한스위치(24,25)가 단락되게 한 것이다.12 shows an example in which left and right steering limit switches 24 and 25 are provided on the steering link 103 as another embodiment of the power interruption means 8. 13A and 13B, the steering limit switches 24 and 25 are short-circuited by the gearbox 105 when the steering link 103 is moved left and right.
이와 같이, 전원차단수단(8)은 조향각에 비례하여 변위되는 곳이라면 어디에도 설치가 가능하다.In this way, the power cutoff means 8 can be installed anywhere where it is displaced in proportion to the steering angle.
이상에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 불규칙한 노면의 도로 주행시와 최대 조향각 조작시, 동력전달계통에 과부하가 걸리지 않고 조향모터에는 과전류가 흐르지 않게 되므로, 이들의 내구성이 크게 향상되어 종래의 동력조향장치에 비하여 내구수명이 대폭 연장된다.According to the present invention as described in detail above, when the road driving on the irregular road surface and the maximum steering angle operation, the overload of the power transmission system is not overloaded, and the overcurrent does not flow to the steering motor, so that their durability is greatly improved and the conventional power steering is improved. Compared to the device, the service life is greatly extended.
또한, 조향장치가 최대로 조향되어 조향축이 더 이상 동력조향되지 않는 상황에서 이에 해당되는 방향으로 조향이 이루어지게 하는 스위칭수단의 전원이 차단되므로써, 더 이상의 조향이 억제된 최대조향시에 조향모터에 과전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다. 따라서 조향모터의 내구수명을 더욱 연장할 수 있다.In addition, since the power of the switching means for steering in the corresponding direction in the situation where the steering device is steered to the maximum and the steering shaft is no longer power steering, the steering motor at the time of maximum steering with no further steering is suppressed. Over current can be prevented from flowing. Therefore, the endurance life of the steering motor can be further extended.
본 발명은 특허청구의 범위에서 청구하는 청구의 요지를 벗어나지 않고도 당해 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의하여 다양하게 변경실시될 수 있으므로, 본 발명의 기술보호범위는 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 않는다.As the present invention can be variously modified by those skilled in the art without departing from the scope of the claims claimed in the claims, the technical protection scope of the present invention is the specific preferred embodiment described above It is not limited to the example.
Claims (8)
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KR1019970013797A KR19980076895A (en) | 1997-04-15 | 1997-04-15 | Automotive Electronic Power Steering |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100351406B1 (en) * | 1997-12-27 | 2002-12-16 | 주식회사 만도 | Steering wheel rotation control device |
WO2019182282A1 (en) * | 2018-03-22 | 2019-09-26 | 세일공업주식회사 | Industrial vehicle eps axle device having built-in automatic neutral phase angle setting |
KR20190137056A (en) * | 2019-12-03 | 2019-12-10 | 세일공업 주식회사 | EPS axle device with automatic neutral phase angle setting for industrial vehicles |
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1997
- 1997-04-15 KR KR1019970013797A patent/KR19980076895A/en active IP Right Grant
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