KR19990059245A - 전자석을 이용한 동력조향장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자석을 이용한 동력조향장치에 관한 것으로, 조향핸들의 조작시에 타이로드와 연결된 피스톤을 조향핸들의 조작방향과 상응되게 전자석의 자력으로 당겨서 조향핸들의 조작력을 보완해주도록 하여 구조가 간단하고, 제작 및 설치작업이 용이하며, 제작단가도 낮출 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위해 조향축에 장착된 구동기어에는 아이들기어를 개재하여 스크류바아가 치합되고, 이 스크류바아의 양단에는 조향핸들의 조작 및 조작방향을 각각 감지하는 2개의 센서가 설치되고, 조향기어박스에는 좌우 양측의 타이로드와 일체로 연결된 지지축이 이동가능하게 삽입되면서 이 지지축에는 피스톤이 일체로 장착되고, 이 피스톤을 양측에서 탄지하기 위해 스프링이 설치되는 한편, 상기 조향기어박스의 좌단 및 우단에는 전자석이 각각 장착되고, 상기 조향기어박스를 돌출해서 피스톤에 장착된 가이드핀이 가이드에 끼워지고, 이 가이드의 이면에는 자력을 발생시켜 상기 가이드핀을 고정시켜주는 전자석홀더가 부착되며, 이 전자석홀더와 상기 조향기어박스의 전자석에 공급되는 밧데리 전류를 단속하기 위해 각 전자석 및 전자석홀더와 밧데리 전원사이에 설치된 다수개의 릴레이와 파워 트랜지스터가 설치되는 한편, 상기 조향핸들 조작감지센서와 조작방향 감지센서의 감지신호를 읽어들여 조향핸들의 조작방향에 상응하는 어느 한쪽 릴레이에 제어전류를 인가시킴과 더불어 조향핸들의 조작후에는 상기 전자석홀더에 밧데리 전류가 공급되게 릴레이에 인가시킨 제어전류를 차단하는 콘트롤러가 구비되어 있다.

Description

전자석을 이용한 동력조향장치

본 발명은 전자석을 이용한 동력조향장치에 관한 것으로, 특히 조향기어박스내에 전후로 이동가능하게 설치된 피스톤을 전자석으로 자력으로 당겨서 동력조향이 이루어지도록 한 전자석을 이용한 동력조향장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 조향장치는 운전자가 차륜의 진행방향을 임의로 바꿀수 있도록 장착되는 장치로서, 운전자가 직접 조향조작을 하여 그 조작력을 각 기구로 전달하기 위해 조향 휠과 조향 축 및 칼럼 등으로 이루어진 조작기구와, 조향축의 회전을 감속함으로써 조작력을 증대시킴과 동시에 조작기구의 운동방향을 바꾸어 링크 기구에 전달하는 기어기구 및, 이 기어기구의 움직임을 앞바퀴에 전달함과 동시에 좌우 바퀴의 관계위치를 올바르게 유지하기 위해 피트먼 암과 드래드 링크 및 너클 암과 타이로드 등으로 구성된 링크 기구를 갖추고 있다.

그리고 대형 자동차나 저압 타이어를 사용한 차량에서는 앞바퀴의 접지저항이 크기 때문에 핸들의 조작력이 크게 되고 신속한 조향 조작이 안될 염려가 있기 때문에 가볍고 신속한 조향조작을 하기 위해 동력조향장치를 사용하고 있는 바, 이와 같은 동력조향장치는 동력원이 되는 유압을 발생시키는 오일펌프와 압력조절밸브 및 유량제어밸브를 포함하는 밸브 유닛 등으로 구성된 동력장치와, 오일펌프에서 발생한 유압을 기계적인 힘으로 바꾸어 조향력을 발생시키기 위해 실린더를 사용하는 작동장치 및, 이 작동장치에 이르는 유로를 개폐하고 핸들의 조작에 상응해서 유로를 바꾸어 동력실린더의 작동방향과 작동상태를 제어하는 제어장치 등으로 구성되어 있다.

이에 따라 예컨대 운전자가 상기 조향핸들을 조작하면, 동력장치에 토출된 압유가 제어장치를 통해 동력실린더로 공급됨과 더불어 이렇게 공급된 압유는 작동장치의 랙기어에 설치된 피스톤에 작용해서 운전자의 핸들 조작력을 보완해주게 된다.

그런데 상기와 같은 동력조향장치는 그 구조가 복잡하여 제작단가가 비싸고, 설치 및 보수작업 등이 어렵다고 하는 결점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 조향핸들의 조작시에 타이로드와 연결된 피스톤을 조향핸들의 조작방향과 상응되게 전자석의 자력으로 당겨서 조향핸들의 조작력을 보완해주도록 하여 구조가 간단하고, 제작 및 설치작업이 용이하며, 제작단가도 낮출 수 있도록 한 전자석을 이용한 동력조향장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전자석을 이용한 동력조향장치의 개략적인 구성도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1-조향핸들 2-조향축

3-구동기어 4-아이들기어

5-스크류바아 6-베어링

7-조향핸들 조작감지센서 8-조향핸들 조작방향 감지센서

9-조향기어박스 10,11-타이로드

12-지지축 13-피스톤

14-스프링 15a,15b-전자석

16-가이드핀 17-가이드

18-전자석홀더 19a,19b,19c-트랜지스터

20a,20b-릴레이

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 조향핸들이 일단에 체결된 조향축의 길이방향을 따라 소정부위에 조향축과 일체로 회전되게 구동기어가 장착되고, 이 구동기어에는 조향핸들과 동일한 방향으로 회전하면서 전후로 이동되게 아이들기어를 개재하여 스크류바아가 치합되며, 이 스크류바아의 일단에는 조향핸들의 조작을 감지하는 조작감지센서가 장착되고, 상기 스크류바아의 타단에는 조향핸들의 조작방향을 감지하는 조작방향 감지센서가 설치되며, 조향기어박스에는 좌우 양측의 타이로드와 일체로 연결된 지지축이 이동가능하게 삽입되고, 이 지지축의 소정부위에는 피스톤이 일체로 장착되며, 이 피스톤을 양측에서 탄지하기 위해 스프링이 설치되는 한편, 상기 조향기어박스의 좌단 및 우단에는 상기 피스톤을 자력을 당겨주는 전자석이 각각 장착되고, 상기 조향기어박스를 돌출해서 피스톤에 가이드핀이 장착되며, 이 가이드핀을 끼워서 안내이동시키기 위해 가이드가 설치되고, 이 가이드의 이면에는 자력을 발생시켜 상기 가이드핀을 고정시켜주는 전자석홀더가 부착되고, 이 전자석홀더와 상기 조향기어박스의 전자석에 공급되는 밧데리 전류를 단속하기 위해 각 전자석 및 전자석홀더와 밧데리 전원사이에 설치된 다수개의 릴레이와 파워 트랜지스터가 설치되는 한편, 상기 조향핸들 조작감지센서와 조작방향 감지센서의 감지신호를 읽어들여 조향핸들의 조작방향에 상응하는 어느 한쪽 릴레이에 제어전류를 인가시킴과 더불어 조향핸들의 조작후에는 상기 전자석홀더에 밧데리 전류가 공급되게 릴레이에 인가시킨 제어전류를 차단하는 콘트롤러가 구비되어 있다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 전자석을 이용한 동력조향장치의 개략적인 구성도인 바, 즉 조향핸들(1)이 일단에 체결된 조향축(2)의 길이방향을 따라 소정부위에는 조향축과 일체로 회전되게 구동기어(3)가 장착되어 있고, 이 구동기어(3)에는 아이들기어(4)를 개재하여 스크류바아(5)가 치합되어 있으며, 상기 스크류바아(5)는 베어링(6)을 매개로 전후로 이동가능하게 지지될 뿐만아니라 회전자재하게 설치되어 있다.

그리고 상기 스크류바아(5)의 일단에는 조향핸들 조작감지센서(7)가 장착되어 있는 데, 이 센서(7)는 상기 스크류바아(5)의 일단에 일체로 회전되게 장착된 지지축에 원주방향으로 90도의 각변위를 두고 반경방향으로 부착된 다수개의 가동단자(7a)와, 이 가동단자들사이에서 원주방향으로 90도의 각변위를 두고 배열된 고정단자(7b)를 갖추고 있고, 상기 고정단자들은 콘트롤러(ECU)의 입력단자에 연결되어, 상기 가동단자가 회전하면서 고정단자에 접속되면 그 접속신호가 콘트롤러에 입력되게 되어 있다.

또 상기 스크류바아의 타단에는 조향핸들의 조작방향을 감지하는 조작방향 감지센서(8)가 장착되어 있는 바, 이 센서(8)는 상기 스크류바아의 타단에 스크류바아와 일체로 이동되게 장착된 지지축에 설치된 피스톤(8a)과, 이 피스톤을 양측에서 탄지하는 스프링(8b), 상기 피스톤의 외주에 끼워져서 피스톤의 일측면과 밀착되게 설치된 베이스 단자(8c), 이 베이스 단자의 맞은편에 소정 간격을 두고 설치된 2개의 좌측 및 우측 고정단자(8d,8e)를 갖추고 있고, 상기 고정단자들은 콘트롤러의 입력단자에 연결되어, 상기 피스톤이 좌측 혹은 우측으로 이동되면서 어느 한쪽의 고정단자와 접속되면, 그 접속신호가 콘트롤러에 입력되게 되어 있다.

또 조향기어박스(9)에는 좌우 양측의 타이로드(10,11)와 일체로 연결된 지지축(12)이 좌측 및 우측으로 이동가능하게 삽입되어 있고, 상기 지지축의 소정부위에는 피스톤(13)이 일체로 장착되어 있으며, 이 피스톤(13)은 양측에서 스프링(14)을 매개로 탄지되어 있는 한편, 상기 조향기어박스(9)의 좌단 및 우단에는 각각 전자석(15a,15b)이 부착되어 있다.

그리고 상기 피스톤에는 가이드핀(16)이 부착되어 조향기어박스를 돌출해서 설치되어 있고, 이 가이드핀(16)은 단면이 ㄷ자형상을 한 가이드(17)속에 끼워져 안내이동되게 설치되어 있으며, 상기 가이드의 이면에는 전자석홀더(18)가 부착되어 있다.

또 상기 조향기어박스의 각 전자석(15a,15b)에는 각각의 파워 트랜지스터(19a,19b)를 통해 릴레이(20a,20b)를 매개로 밧데리 전원과 연결되어 있으며, 상기 전자석홀더(18)도 파워 트랜지스터(19c)를 통해 밧데리 전원과 연결되어 있는 한편, 상기 각 릴레이들은 콘트롤러의 출력단자에 연결되어 있다.

이에 따라 예컨대 운전자가 조향핸들(1)을 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시키면, 조향핸들의 회전운동이 조향축(2)을 통해 구동기어(3)로 전달되고, 이 구동기어(3)의 회전운동은 아이들기어(4)를 통해 스크류바아(5)에 전달되어, 이 스크류바아(5)가 조향축과 동일한 방향으로 회전함과 동시에 전진 혹은 후진하게 된다.

상기와 같이 스크뷰바아가 움직일 경우에 스크류바아의 회전운동은 지지축을 통해 가동단자에 전달되어, 가동단자(7a)가 스크류바아와 동일한 방향으로 회전하면서 고정단자(7b)와 접속되게 되고, 이 단자들의 접속신호는 콘트롤러에 인가되어, 콘트롤러는 접속신호를 통해 조향핸들의 조작을 감지하게 된다.

그리고 상기 스크류바아의 전진 혹은 후진운동은 상기 조작방향 감지센서(8)에 의해 감지되게 되는 바, 예컨대 조향핸들이 시계방향으로 회전할 경우에는 상기 피스톤(8a)이 우측 단자(8e)와 베이스 단자(8c)를 접속시키게 되는 반면에 반시계방향으로 회전될 경우에는 좌측 단자(8d)와 베이스 단자(8c)를 접속시키게 되고, 이러한 단자들의 접속신호는 콘트롤러에 입력되어, 콘트롤러는 단자들의 접속상태를 읽어들여 조향핸들의 조작방향을 감지하게 된다.

상기와 같이 콘트롤러가 조향핸들의 조작상태와 조작방향을 감지한 경우에 그에 상응하는 제어전류를 2개의 릴레이(20a,20b)중에 어느 한쪽의 릴레이에 인가시키게 되는 데, 예컨대 조향핸들이 시계방향으로 회전될 경우에는 콘트롤러가 제1릴레이(20a)에 제어전류를 인가시키는 반면에 반시계방향으로 회전될 경우에는 제2릴레이(20b)에 제어전류를 인가시키게 되고, 릴레이는 콘트롤러의 제어전류를 인가받아 온상태로 전환되면서 밧데리 전류 각 파워 트랜지스터(19a,19b)에 통전되게 한다.

상기와 같이 파워 트랜지스터가 통전되면 밧데리 전류가 파워 트랜지스터를 통해 조향기어박스내의 어느 한쪽 전자석에 공급되게 되고, 전자석(15a,15b)은 전원을 공급받아 자화되면서 자력을 발생시켜 상기 피스톤을 (13)을 당겨주게 된다.

즉 조향핸들이 시계방향으로 회전될 경우에는 우측 전자석(15b)이 자화되는 반면에 반시계방향으로 회전될 경우에는 좌측 전자석(15a)이 자화되고, 이러한 전자석의 자화로 인해 발생된 자력은 피스톤에 작용해서 운전자가 조향핸들을 조작할 때에 핸들조작력을 보완해서 핸들의 조작을 가볍게 만들어 준다.

한편 운전자가 조향핸들을 소정각도로 회전시킨 후에는 콘트롤러가 각 릴레이에 인가시킨 전류를 차단하게 되고, 각 레레이는 오프상태로 전환되면서 제3파워 트랜지스터(19c)를 통해 밧데리 전원이 전자석홀더(18)로 공급되어, 전자석홀더가 자력을 발생시켜 가이드(17)를 통해 가이드핀(16)을 고정시켜 줌으로써, 조향핸들이 조향된 상태로 전자석의 자력으로 고정되게 된다.

상기와 같은 구조는 복잡한 유압장치를 사용하지 않으므로 구조가 간단해서 제작하기가 용이할 뿐만 아니라 제작단가도 낮출 수 있고, 또 설치 및 보수 작업도 용이해지게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 전자석을 이용한 동력조향장치에 의하면, 조향핸들의 조작시에 조향핸들의 조작방향에 상응하는 전자석을 자화시켜 그 때에 발생하는 자력으로 핸들의 조작력을 보완하여 줌으로써, 조향핸들의 조작이 가볍게 되고, 또 구조가 간단하여 제작하기가 용이할 뿐만 아니라 제작단가도 낮출 수 있으며, 설치 및 보수 작업 등도 편리해지는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 조향핸들이 일단에 체결된 조향축의 길이방향을 따라 소정부위에 조향축과 일체로 회전되게 장착된 구동기어와, 이 구동기어에 아이들기어를 개재하여 치합되어 조향핸들과 동일한 방향으로 회전하면서 전후로 이동되는 스크류바아, 이 스크류바아의 일단에 장착되어 조향핸들의 조작을 감지하는 조작감지센서, 상기 스크류바아의 타단에 설치되어 조향핸들의 조작방향을 감지하는 조작방향 감지센서, 조향기어박스에 이동가능하게 삽입되면서 좌우 양측의 타이로드와 일체로 연결된 지지축, 이 지지축의 소정부위에 일체로 장착된 피스톤, 이 피스톤을 양측에서 탄지하는 스프링, 상기 조향기어박스의 좌단 및 우단에 각각 부착되어 상기 피스톤을 자력을 당겨주는 전자석, 상기 조향기어박스를 돌출해서 피스톤에 장착된 가이드핀, 이 가이드핀을 끼워서 안내이동시키는 가이드, 이 가이드의 이면에 부착되어 자력을 발생시켜 상기 가이드핀을 고정시켜주는 전자석홀더, 이 전자석홀더와 상기 조향기어박스의 전자석에 공급되는 밧데리 전류를 단속하기 위해 각 전자석 및 전자석홀더와 밧데리 전원사이에 설치된 다수개의 릴레이와 파워 트랜지스터 및, 상기 조향핸들 조작감지센서와 조작방향 감지센서의 감지신호를 읽어들여 조향핸들의 조작방향에 상응하는 어느 한쪽 릴레이에 제어전류를 인가시킴과 더불어 조향핸들의 조작후에는 상기 전자석홀더에 밧데리 전류가 공급되게 릴레이에 인가시킨 제어전류를 차단하는 콘트롤러를 갖춘 전자석을 이용한 동력조향장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 조향핸들 조작감지센서가 상기 스크류바아의 일단에 일체로 회전되게 장착된 지지축에 원주방향으로 90도의 각변위를 두고 반경방향으로 부착된 다수개의 가동단자와, 이 가동단자들사이에서 원주방향으로 90도의 각변위를 두고 배열되면서 콘트롤러의 입력단자에 연결된 고정단자를 갖춘 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 동력조향장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 조향핸들 조작방향 감지센서가 상기 스크류바아의 타단에 스크류바아와 일체로 이동되게 장착된 지지축에 설치된 피스톤과, 이 피스톤을 양측에서 탄지하는 스프링, 상기 피스톤의 외주에 끼워져서 피스톤의 일측면과 밀착되게 설치된 베이스 단자, 이 베이스 단자의 맞은편에 소정 간격을 두고 설치되면서 상기 콘트롤러의 입력단자에 각기 연결된 2개의 좌측 및 우측 고정단자를 갖춘 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 동력조향장치.