KR20000003045A - 토크 트랜스듀서를 이용한 스티어링 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토크 트랜스듀서를 이용한 스티어링 장치에 관한 것으로서, 스티어링 휠(21)에 회전토크를 작용함에 따라 동력조향기구(24)를 통하여 타이로드(15)를 이동시켜 주행 방향을 전환하는 자동차에 있어서: 상기 스티어링 휠(21)을 회전 가능하게 지지하고, 하단에 직경방향으로 연장되는 돌출편(23)을 지니는 샤프트(22); 상기 샤프트(22)의 돌출편(23)을 구속한 상태로 수용하고, 돌출편(23)의 접촉에 의한 작용력을 전기적으로 변환하는 토크 트랜스듀서(30); 상기 동력조향기구(24)에 회전력을 전달하도록 감속기어(26)를 개재하여 장착되는 모터(25); 그리고 상기 토크 트랜스듀서(30)로부터 입력되는 신호의 크기에 따라 상기 모터(25)의 출력을 조절하여 타이로드(15)의 이동량을 변동시키는 제어기(40)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

따라서 자동차의 방향 전환을 위한 조향력이 전기적으로 전달되도록 구성하여 조향시 안정감과 충돌사고시 안전성을 향상하는 효과가 있다.

Description

토크 트랜스듀서를 이용한 스티어링 시스템

본 발명은 토크 트랜스듀서를 이용한 스티어링 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차의 방향 전환을 위한 조향력이 전기적으로 전달되도록 구성하여 조향시 안정감과 충돌사고시 안전성을 향상하는 토크 트랜스듀서를 이용한 스티어링 시스템에 관한 것이다.

도 1은 종래의 스티어링 시스템의 일예를 나타내는 사시도가 도시된다.

운전자가 스티어링 휠(11)을 회전시키면 그 작용력이 샤프트(12)와 중간축(13)을 통하여 동력조향기구(14)에 전달되고, 동력조향기구(14)에서 회전운동이 직선운동으로 전환되어 양측의 타이로드(15)를 동일한 방향으로 이동시킴으로써 자동차의 주행방향이 변경된다.

이때의 동력조향기구(14)는 풀리(17)에 의해 구동되는 오일펌프(16)로부터 유압을 받아들여 타이로드(15)의 작용력이 증강되도록 함으로써 스티어링 휠(11)이 작은 힘으로 용이하게 회전되도록 한다.

이러한 스티어링 시스템을 지니는 자동차는 곡선도로를 주행할 때 원심력으로 기울어지면 스티어링 휠(11)이 운전자의 신체를 지지하지 못하여 산길 등을 운행하는 경우 운전자의 피로를 촉진한다.

또한 자동차의 전방에서 스티어링 시스템에 큰 충격을 주는 사고가 발생하면 샤프트(12) 및 중간축(13)을 통해 기구적으로 연결되는 스티어링 휠(11)이 그 충격력으로 밀려나 운전자의 상해를 가중시킨다.

이에 따라 본 발명은 자동차의 방향 전환을 위한 조향력이 전기적으로 전달되도록 구성하여 조향시 안정감과 충돌사고시 안전성을 향상하는 토크 트랜스듀서를 이용한 스티어링 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 종래의 스티어링 시스템의 일예를 나타내는 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 스티어링 시스템을 나타내는 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 스티어링 시스템의 제어부 구성을 나타내는 블록도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

11, 21: 스티어링 휠 12, 22: 샤프트

13:중간축 14, 24: 동력조향기구

15: 타이로드 16: 오일펌프

17: 풀리 23: 돌출편

25: 모터 26: 감속기어

30: 토크 트랜스듀서 31: 로드셀

32: 탄성체 35: 위치센서

40: 제어기

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 스티어링 휠(21)에 회전토크를 작용함에 따라 동력조향기구(24)를 통하여 타이로드(15)를 이동시켜 주행 방향을 전환하는 자동차에 있어서: 상기 스티어링 휠(21)을 회전 가능하게 지지하고, 하단에 직경방향으로 연장되는 돌출편(23)을 지니는 샤프트(22); 상기 샤프트(22)의 돌출편(23)을 구속한 상태로 수용하고, 돌출편(23)의 접촉에 의한 작용력을 전기적으로 변환하는 토크 트랜스듀서(30); 상기 동력조향기구(24)에 회전력을 전달하도록 감속기어(26)를 개재하여 장착되는 모터(25); 그리고 상기 토크 트랜스듀서(30)로부터 입력되는 신호의 크기에 따라 상기 모터(25)의 출력을 조절하여 타이로드(15)의 이동량을 변동시키는 제어기(40)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 토크 트랜스듀서를 이용한 스티어링 장치를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 스티어링 시스템을 나타내는 사시도가 도시된다.

도 2에서, 본 발명은 스티어링 휠(21)에 회전토크를 작용함에 따라 동력조향기구(24)를 통하여 타이로드(15)를 이동시켜 주행 방향을 전환하는 자동차를 구현하기 위하여 도 1에 나타내는 종래의 중간축(13)은 생략하고 샤프트(12)의 길이는 짧게 한다. 도시에는 없으나 도난 방지를 위해 정차시 스티어링 휠(21)을 로크하는 기구도 생략되므로 스티어링 시스템의 중량을 줄일 수 있다.

본 발명에 따르면 스티어링 휠(21)을 회전 가능하게 지지하는 샤프트(22)가 하단에 직경방향으로 연장되는 돌출편(23)을 지닌다. 돌출편(23)은 금속재를 사용하여 스티어링 휠(21)의 직경보다 작은 두께로 성형하고 스티어링 휠(21)에 견고하게 부착한다.

또, 본 발명에 따르면 돌출편(23)의 접촉에 의한 작용력을 전기적으로 변환하는 토크 트랜스듀서(30)가 상기 샤프트(22)의 돌출편(23)을 구속한 상태로 수용하도록 장착된다. 이때의 토크 트랜스듀서(30)는 상기 돌출편(23)의 양측면에 각각 접촉하는 로드셀(31)과, 상기 돌출편(23)이 정위치로 복귀하도록 양측을 각각 가압하는 탄성체(32)를 구비한다.

운전자가 스티어링 휠(21)을 일방향으로 회전시키면 각각의 탄성체(32)는 압축 및 인장되는 동시에 돌출편(23)은 일측의 로드셀(31)을 가압하여 소정의 신호가 발생하도록 한다. 스티어링 휠(21)의 회전을 해제하면 탄성체(32)가 돌출편(23)을 정위치로 복귀시키고 양측의 로드셀(31)에서는 신호가 발생되지 않는다. 탄성체(32)는 자동차 주행중 전달되는 진동 등의 원인으로 스티어링 휠(21)을 통하여 로드셀(31)이 임의로 가압되는 것으로 방지한다. 양측 탄성체(32)는 동일한 스프링 상수를 지닌 것을 사용한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 동력조향기구(24)에 회전력을 전달하도록 모터(25)가 감속기어(26)를 개재하여 장착된다. 동력조향기구(24)는 종래와 같이 회전운동을 직선운동으로 변환하기 위한 기구적 구성과 오일펌프(16)가 보내오는 오일을 받기 위한 유압 실린더의 구성을 지니는 바, 전자의 기구적 구성에 모터(25)를 연결하는 반면 후자의 유압 실린더의 구성은 종래와 동일하게 한다. 감속기어(26)는 워엄과 워엄휠을 사용하는 것이 무난하지만 사용되는 모터(25)의 회전수-토크 특성에 따라서 별도의 기어를 추가하여 감속비를 조절한다.

이때 모터(25)는 정위치를 검출하기 위한 위치센서(35)를 구비하고, 정역으로 회전이 가능하다. 위치센서(35)는 도시에는 없으나 자동차의 시트를 전기력으로 전후진시키기 위한 시트모터에 적용되는 홀센서 방식을 사용한다. 모터(25)는 DC 전원 하에서 저속 고토크의 출력 특성을 지닌 것을 사용한다.

도 3은 본 발명에 따른 스티어링 시스템의 제어부 구성을 나타내는 블록도가 도시된다.

본 발명에 따르면 상기 토크 트랜스듀서(30)로부터 입력되는 신호의 크기에 따라 상기 모터(25)의 출력을 조절하여 타이로드(15)의 이동량을 변동시키도록 제어기(40)를 장착한다. 제어기(40)는 입력부와 구동부를 포함하는 마이콤 회로로 구성한다. 입력부는 토크 트랜스듀서(30)의 신호를 디지털화하여 마이콤에 입력하기 위한 A/D 컨버터 회로를 포함하고, 구동부는 마이콤의 출력 상태에 따라 모터(25)에 정 또는 역방향의 전원을 인가하기 위한 정역구동 회로를 포함한다.

자동차의 키스위치가 온 상태로 되면 운전자가 스티어링 휠(21)에 작용시키는 토크의 크기에 따라 토크 트랜스듀서(30)의 신호가 가변되고, 제어기(40)의 마이콤은 이러한 가변 신호를 입력하여 출력 데이터(예컨대 통전시간)를 결정하고 자체의 출력포트를 통하여 구동부에 출력한다. 출력 데이터에 변동이 없으면 모터(25)는 일정시간 회전 후 정지하는 데 감속기어(26) 또는 동력조향기구(24) 내의 워엄기어와 워엄휠에 의해 그 상태가 유지된다. 계속하여 스티어링 휠(21)을 조작하면 제어기(40)는 그 입력의 변동에 대응한 출력을 모터(25)에 보내어 타이로드(15)가 요구되는 위치로 이동하도록 한다.

이때 본 발명의 제어기(40)는 상기 토크 트랜스듀서(30)의 신호로부터 정위치를 검출하면 상기 위치센서(35)로부터 신호가 입력될 때까지 상기 모터(25)에 출력한다. 스티어링 휠(21)을 일 회전방향으로 가압하여 자동차의 주행방향을 전환한 후 스티어링 휠(21)을 중립 위치로 복귀하는 경우 제어기(40)는 이러한 정위치를 신속하고 정확하게 찾기 위해 위치센서(35)의 신호를 이용한다.

이와 같이 본 발명의 스티어링 휠(21)은 회전되지 않은 상태로 조향할 수 있으므로 곡선도로를 주행하는 경우에도 운전자의 신체는 바르게 지지된다. 스티어링 휠(21)과 동력조향기구(24)의 기구적 구성이 차단된 상태이므로 자동차 충돌시 스티어링 휠(21)의 밀림 현상도 없다.

이상의 구성 및 작용을 지니는 본 발명의 토크 트랜스듀서를 이용한 스티어링 장치는 자동차의 방향 전환을 위한 조향력이 전기적으로 전달되도록 구성하여 조향시 안정감과 충돌사고시 안전성을 향상하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 스티어링 휠에 회전토크를 작용함에 따라 동력조향기구를 통하여 타이로드를 이동시켜 주행 방향을 전환하는 자동차에 있어서:

   상기 스티어링 휠을 회전 가능하게 지지하고, 하단에 직경방향으로 연장되는 돌출편을 지니는 샤프트;

   상기 샤프트의 돌출편을 구속한 상태로 수용하고, 돌출편의 접촉에 의한 작용력을 전기적으로 변환하는 토크 트랜스듀서;

   상기 동력조향기구에 회전력을 전달하도록 감속기어를 개재하여 장착되는 모터; 그리고

   상기 토크 트랜스듀서로부터 입력되는 신호의 크기에 따라 상기 모터의 출력을 조절하여 타이로드의 이동량을 변동시키는 제어기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 토크 트랜스듀서를 이용한 스티어링 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 토크 트랜스듀서는 상기 돌출편의 양측면에 각각 접촉하는 로드셀과, 상기 돌출편이 정위치로 복귀하도록 양측을 각각 가압하는 탄성체를 구비하는 것을 특징으로 하는 토크 트랜스듀서를 이용한 스티어링 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 모터는 정위치를 검출하기 위한 위치센서를 구비하고, 정역으로 회전이 가능한 것을 특징으로 하는 토크 트랜스듀서를 이용한 스티어링 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어기는 상기 토크 트랜스듀서의 신호로부터 정위치를 검출하면 상기 위치센서로부터 신호가 입력될 때까지 상기 모터에 출력하는 것을 특징으로 하는 토크 트랜스듀서를 이용한 스티어링 장치.