KR19990027609A - 전동식 파워스티어링장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 조타토오크를 검출하기 위한 전동식 파워스티어링장치에 관한 것으로서, 이는 차륜을 조타하기 위하여 조타력을 전달하는 출력축(13)과, 스티어링휠과 출력축(13)을 연결하는 입력축(11) 및 이 입력축(11)과 출력축(13)사이에 연결되어 입력축(11)이 받는 조타토오크에 대응하여 탄성변형 가능한 텐션바를 구비한 전동식 파워스티어링장치로서, 출력축(13) 외주변에 장착되며 경사진 슬리트(14a)가 형성된 원통체(14)와, 입력축(11)에 설치된 홀더(15) 및 입력축(11) 및 홀더(15)에 설치되어 조타토오크를 검출하도록 한 검출수단으로 구성되는 바, 이 검출수단은 라인조명을 발생하기 위한 라인조명원(16a)과 슬리트(14a)를 통과한 라인조명을 수광하기 위한 라인센서(16b)로 구성된다. 그리고, 라인 조명원(16a)은 입력축(11)에 설치되고, 라인센서(16b)는 홀더에 설치된다.

Description

전동식 파워스티어링장치

본 발명은 전동식 파워스티어링장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 간단한 구성으로 조타 토오크(torque)를 정확하게 검출함은 물론 제조원가를 현저하게 경감시킬 수 있도록 한 전동식 파워스티어링장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 전동식 파워스티어링장치는 차륜의 조타를 행하는 조타토오크를 검출하는 스티어링휠의 수동력을 보조하도록 구성되었다는 것은 이미 공지된 사실이다. 이러한 구성에 있어서는 조타토오크에 대응하는 텐션바에 가해지는 입력축과 출력축간의 상대각도변위를 축선방향의 이동량을 검출하여 조타토오크를 측정하게 되는 바, 이러한 전동식 파워스티어링장치의 일예로서는 도1에 도시한 것이 있다.

도1에 도시된 전동식 파워스티어링장치는 일본 특허출원공개 제8-216899호에 개시된 것으로서, 이는 전동식 파워스티어링장치의 요부단면도이다. 도1에 있어서, 중공의 입력축(1)은 그의 우측단이 도시하지 않은 스티어링샤프트를 매개로 도시하지 않은 스티어링휠(운전대)에 연결되어 있다.

도1에 알 수 있는 바와 같이, 입력축(1)의 내측에는 탄성체로된 텐션바(2)가 삽설되어 있는 바, 이 텐션바(2)는 그의 우측단부가 입력축(1)에 고정되어 있고, 그의 좌측단부는 출력축(3)에 고정되어 있다. 출력축(3)의 좌측단부는 도시하지 않은 조타기구에 연결되어 있다.

입력축(1)의 주위에는 환관형상의 리테이너(4)를 매개로 이동부재인 슬라이더(5)가 설치되어 있다. 출력축(3)의 우측근방에는 워엄휠(6)이 동축상으로 취부되어 있고 워엄휠(6)은 도시하지 않는 모터의 회전축에 취부된 워엄기어와 치합되어 있다.

그리고 슬라이더(5)의 내측에는 다수개의 보올(7)이 위치되고, 슬라이더(5)의 외측에는 검출기인 포텐셔미터(108)의 측정자(8a)가 계합되어 있다. 여기에서 측정자(8a)는 포텐셔미터의 측정축에 연결된 도시하지 않은 아암선단부에 설치된 샤프트로서 축을 매개로 홈내에서 조타시 축방향으로 좌우이동하게 된다.

이와 같이 구성된 전동식 파워스티어링장치의 동작을 설명한다.

우선 운전대를 조작하면 그의 회전이 스티어링샤프트(도시하지 않았음)를 매개로 입력축(1)에 전달되고, 입력축(1)의 회전은 텐션바(2)를 매개로 출력축(3)에 전달되는 바, 그 결과 도시하지 않은 조타기구가 동작하여 차륜의 조타가 이루어지는 것이다.

예컨대, 차량이 고속으로 주행하고 있을 경우에는 차륜의 조타가 거의 없으므로 텐션바(2)에는 토오크가 가해지지 않게 되므로 슬라이더(5)의 이동은 없게 되고 그에 따라 포텐셔미터(8)는 실질적으로 조타토오크를 검출하지 않는다.

그러나, 차량의 차고 주차등과 같이 차량에 큰 조타저항이 가해지는 경우 입력축(1)과 출력축(3)사이에 큰 토오크가 가해지는 경우 텐션바(2)가 비틀리게 된다. 이 경우 슬라이더(5)는 핀(9)을 매개로 출력축(3)에 연결되어 있으므로 그와 일체로 회전하게 된다. 따라서 슬라이더(5)는 축선방향으로 이동하게 되므로 텐션바(2)의 뒤틀림량은 슬라이더(5)의 축선방향이동량으로 나타나게 되고, 이러한 이동량은 포텐셔미터(8)의 측정자(8a)로 측정하고, 전기적신호로 변환한다. 이 신호는 도시하지 않는 제어장치에 전송되고 제어장치는 도시하지 않은 모터의 출력을 제어하여 적절한 보조조타력을 출력하게 됨으로써 핸들의 회전을 용이하게 하는 것이다.

그러나, 이러한 종래의 전동식 파워스티어링장치는 슬라이더, 포텐셔미터 등과 같은 복잡한 기계적 구성으로 이루어져 제조 원가 및 작업공수가 많이 드는 결점이 있었다.따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 정밀도가 높은 라인센서를 채택하여 종래에서와 같은 복잡한 기계적 구성을 완전히 제거할 뿐만 아니라, 제조 코스트를 현저하게 경감할 수 있도록 한 전동식 파워스티어링장치를 제공함에 있다.

도1은 종래의 전동식 파워스티어링장치의 요부단면도,

도2는 본 발명에 따른 전동식 파워스티어링장치의 요부사시도,

도3은 본 발명에 따른 전동식 파워스티어링장치의 요부단면도,

도4(a) 내지 도4(d)는 본 발명의 원리를 설명하기 위한 도면들이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 입력축 12 : 텐션바

13 : 출력축 14 : 원통체

14a : 슬리트 15 : 라인센서홀더

16a : 라인조명원 16b : 라인센서

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전동식 파워스티어링장치의 특징은 차륜을 조타하기 위하여 조타력을 전달하는 출력축과, 스티어링휠과 상기 출력축을 연결하는 입력축 및 상기 입력축과 상기 출력축 사이에 연결되어 상기 입력축이 받는 조타토오크에 대응하여 탄성변형 가능한 텐션바를 구비한 전동식 파워스티어링장치로서, 이는 상기의 출력축 외주변에 장착되며 경사진 슬리트가 형성된 원통체와, 상기 입력축에 설치된 홀더 및 상기 입력축 및 상기 홀더에 설치되어 조타토오크를 검출하도록 한 검출수단으로 구성하여서 된 점에 있다.

본 발명에 따른면 조타토오크 검출수단은 라인조명을 발생하기 위한 라인조명원과 상기 슬리트를 통과한 상기 라인조명을 수광하기 위한 라인센서로 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면 라인 조명원은 입력축에 설치되고, 라인센서는 상기 홀더에 설치되는 것이 바람직하지만, 라인 조명원이 홀더에 설치되고, 라인센서가 입력축에 설치될 수도 있다.

이하, 본 발명에 따른 전동식 파워스티어링장치 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도2에는 본 발명에 따른 전동식 파워스티어링장치의 개략적 사시도가 도시되어 있는 바, 중공의 입력축(1)은 그의 우측단이 도시하지 않은 스티어링샤프트를 매개로 도시하지 않은 스티어링휠(운전대)에 연결되어 있다.

도1에서 알 수 있는 바와 같이, 입력축(11)의 내측에는 탄성체로 된 텐션바(12)가 삽설되어 있는 바, 이 텐션바(12)는 그의 일측단부가 입력축(11)에 고정되어 있고, 그의 타측단부는 출력축(13)의 일측단부에 고정되어 있는 바, 이 텐션바(12)는 입력축(11)이 받는 조타토오크에 대응하여 탄성변형(뒤틀림) 가능하다.

그리고, 출력축(13)의 외주변에는 경사진 슬리트(14a)가 형성된 원통체(14)가 설치되고, 입력축(11)에는 홀더(15)가 설치되며, 입력축(11) 및 홀더(15)에는 조타 토오크를 검출하도록 한 검출수단이 장착되는 바, 이 검출수단은 라인조명을 발생하기 위한 라인조명원(16a)과 슬리트(14a)를 통과한 상기 라인조명원(16a)의 조명을 수광하기 위한 라인센서(16b)로 구성된다.

여기에서 라인조명원(16a)은 입력축(11)에 설치되고, 라인센서(16b)는 홀더(15)의 내측에 도3과 같이 설치된다. 그리고 라인센서(16b)에 의해 검출된 신호는 도시하지 않은 제어장치로 전송되고 제어장치는 도시하지 않은 모터의 출력을 제어하여 적절한 보조조타력을 출력하게 됨으로써 핸들의 회전을 용이하게 하는 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 전동식 파워스티어링장치는 도4(a) 내지 도4(d)에 도시한 바와 같이 x₁과 x₂의 상대변위에 따라 슬리트(14a)에서의 조명위치 y가 바뀌게 된다. 즉 y의 위치측정으로 x₁과 x₂의 상대위치 측정이 가능한 바, 이를 이용하면 입력축(11)의 비틀림각(θ_A)과 출력축(13)의 비틀림각(θ_C)을 측정할 수 있는 것이다.

도4(b)는 운전대(도시하지 않음)를 회전시키기 않은 경우이고, 도4(c)와 (d)는 운전대(도시하지 않음)를 좌 또는 우측으로 많이 회전시킨 경우를 가정한 것으로서, 이를 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

예컨대, 차량이 고속으로 주행하고 있을 경우에는 차륜의 조타가 거의 없으므로 텐션바(2)에는 토오크가 가해지지 않게 되므로 입력축(11)의 회전은 거의 없게 되고 또한 텐션바(12)의 뒤틀림은 없게 된다. 따라서, 라인조명원(16a)과 슬리트(14a)의 관계는 도4b와 같은 상태를 유지하게 되므로 라인센서(16b)에 의한 조타토오크는 도시하지 않은 제어장치에서 검출되지 않는다.

여기에서 라인센서(16b)에 의한 초기 설정치는 라인조명이 라인센서의 중앙에 위치되었을 경우의 광량을 기준으로 사전에 설정하는 것이 바람직하다. 따라서, 도시하지 않은 제어장치에서는 이를 기준으로 토오크의 강약을 검출하게 된다.

그러나, 차량의 차고 주차등과 같이 차량에 큰 조타저항이 가해지는 경우 입력축(1)과 출력축(3) 사이에 큰 토오크가 가해지는 경우 텐션바(2)가 비틀리게 된다. 이 경우 홀더(15)는 입력축에 연결되어 있으므로 그와 일체로 회전하게 된다. 따라서 홀더(15)는 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하므로 라인센서(16b)에 의한 광량차이가 제어장치에 전달됨으로써 제어장치는 도시하지 않은 모터의 출력을 제어하여 적절한 보조조타력을 출력하게 됨으로써 핸들의 회전을 용이하게 하는 것이다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 전동식 파워스티어링장치에 의하면 라인센서를 이용하여 핸들의 회전시 텐션바의 토오크를 검지할 수 있고 간단한 구성으로써 장치를 제조할 수 있으므로 제조 코스트를 다운시킬 수 있는 이점이 있다.

비록 본 발명이 첨부된 도면에 의거하여 설명되었을 지라도 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라 하기의 특허청구범위를 벗어나지 않는 한도내에서 많은 변경 및 수정이 있을 수도 있다.

예컨대, 입력축(11)에 설치된 라인조명원(16a)은 홀더(15)에 설치되고, 이 경우 홀더(15)의 내측에 설치된 라인센서(16b)는 입력축(11)에 설치될 수 있음은 물론이다.

Claims (4)

1. 차륜을 조타하기 위하여 조타력을 전달하는 출력축과, 스티어링휠과 상기 출력축을 연결하는 입력축 및 상기 입력축과 상기 출력축 사이에 연결되어 상기 입력축이 받는 조타토오크에 대응하여 탄성변형 가능한 텐션바를 구비한 전동식 파워스티어링장치에 있어서: 상기의 출력축 외주변에 장착되며 경사진 슬리트가 형성된 원통체와; 상기 입력축에 설치된 홀더 및; 상기 입력축 및 상기 홀더에 설치되어 조타토오크를 검출하도록 한 검출수단으로 구성됨을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 조타토오크 검출수단은 라인조명을 발생하기 위한 라인조명원과 상기 슬리트를 통과한 상기 라인조명을 수광하기 위한 라인센서로 구성됨을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 라인조명원은 상기 입력축에 설치되고, 상기 라인센서는 상기 홀더에 설치됨을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 라인조명원은 상기 홀더에 설치되고, 상기 라인센서는 상기 입력축에 설치됨을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링장치.