KR20000008703U

KR20000008703U - Vehicle steering

Info

Publication number: KR20000008703U
Application number: KR2019980020507U
Authority: KR
Inventors: 이현오
Original assignee: 홍종만; 삼성자동차 주식회사
Priority date: 1998-10-26
Filing date: 1998-10-26
Publication date: 2000-05-15

Abstract

본 고안은 스티어링(steering column) 컬럼과 스티어링 기어간에 전기적인 접속에 의해 휠을 조정할 수 있는 구조를 갖는 차량의 조향장치에 관한 것이다. 상기 조향 장치는 스티어링 휠에 연결된 컬럼과, 상기 스티어링 컬럼의 회전에 따른 조향각 및 조향 방향을 검출하여 그에 대응된 엔코딩 펄스를 발생하는 조향각 검출기와, 피니언 기어의 회전에 의해 좌우측의 타이로드에 결합된 휠을 회전시키는 기어 링키지 어셈블리와, 상기 기어 링키지 어셈블리의 피니언 기어에 결합되어 있으며 좌우 회전제어신호의 입력에 적응하여 상기 피니언 기어를 회전 시키는 스티어링 모터와, 상기 발생된 엔코딩 펄스에 따라 상기 모터의 회전을 제어하는 스티어링 제어 유니트를 포함하여 구성된다. 상기와 같은 구성에 의한 조향장치는 기어 링키지 어셈블리의 피니언 기어와 스티어링 컬럼이 집적적으로 결합되지 않은 상태에서 스티어링이 이루어짐으로써 별도의 유압장치 없이도 파워 스티어링을 용이하게 구현할 수 있고, 정면 충돌 사고시 운전자를 보호할 수 있다.The present invention relates to a steering apparatus of a vehicle having a structure capable of adjusting a wheel by an electrical connection between a steering column column and a steering gear. The steering apparatus includes a column connected to a steering wheel, a steering angle detector configured to detect a steering angle and a steering direction according to the rotation of the steering column and generate an encoding pulse corresponding thereto, and a tie rod on the left and right sides by rotation of the pinion gear. A gear linkage assembly for rotating a wheel, a pinion gear coupled to the pinion gear of the gear linkage assembly, a steering motor adapted to rotate the pinion gear in response to input of a left and right rotation control signal, and rotation of the motor according to the generated encoding pulse. It is configured to include a steering control unit for controlling. The steering device according to the above configuration can easily implement power steering without a separate hydraulic device by steering in the state in which the pinion gear and the steering column of the gear linkage assembly are not integrally coupled, and the driver in the event of a frontal collision accident. I can protect it.

Description

Vehicle steering

본 고안은 차량의 조향장치에 관한 것으로, 특히 스티어링(steering column) 컬럼과 스티어링 기어간에 전기적인 접속에 의해 휠을 조정할 수 있는 구조를 갖는 차량의 조향장치에 관한 것이다.The present invention relates to a steering apparatus of a vehicle, and more particularly, to a steering apparatus of a vehicle having a structure capable of adjusting a wheel by an electrical connection between a steering column column and a steering gear.

차량의 조향장치는 이미 잘 알려진 바와 같이 스티어링휠(steering wheel)과 휠(wheel)을 회전시키는 기어 링키지 어셈블리(혹은 스티어링 기어 어셈블리)간에 스티어링 컬럼과 로워 조인트(혹은 유니버셜 조인트 등등)가 결합되어 구성된다. 이와 같은 구성을 갖는 종래의 조향장치는 핸들이라 호칭되는 스티어링 휠이 회전되면, 스티어링 컬럼, 로워 조인트등을 통해 상기 스티어링 휠의 회전력이 기어와 링키지 어셈블리내의 피니언과 랙으로 전달되어 휠(바퀴)를 회전시키도록 구성되어 있다. 이와 같은 내용은 이 기술 분야에 관한 많은 서적등에 의해 용이하게 파악할 수 있다.The steering device of a vehicle is, as is well known, composed of a steering column and a lower joint (or universal joint, etc.) between a steering wheel and a gear linkage assembly (or steering gear assembly) for rotating the wheel. . In the conventional steering apparatus having such a configuration, when a steering wheel called a handle is rotated, the rotational force of the steering wheel is transmitted to the pinion and the rack in the gear and linkage assembly through a steering column, a lower joint, etc. It is configured to rotate. Such contents can be easily grasped by many books on the technical field.

그러나, 상기와 같은 구성을 갖는 차량의 조향장치는 스티어링 휠의 컬럼과 기어 링키지 어셈블리간에 집적 기구적으로 결합되어 있어 스티어링 휠의 조작이 불편한다. 이와 같은 불편을 해소하기 위하여 유압장치를 이용하여 기어 링키지의 조작력을 증가시키는 파워 스티어링이 이용되나, 이역시 스티어링 휠과 기어 링키지 어셈블리간에 기구적으로 연결된 스티어링 컬럼 및 로워 조인트 등이 필수적으로 사용되었다. 이와 같은 기구적인 결합에 의해 차량과 차량이 정면 충돌시 스티어링 컬럼 및 휠에 의해 운전자가 중상을 입는 결과를 초래할 뿐만 아니라, 원할한 스티어링을 위해서 유압장치 등과 같은 별도의 장비가 필수적으로 이용되어야만 하였다.However, since the steering device of the vehicle having the above configuration is integrated mechanically coupled between the column of the steering wheel and the gear linkage assembly, it is inconvenient to operate the steering wheel. In order to alleviate this inconvenience, power steering is used to increase the operating force of the gear linkage by using a hydraulic device. In this case, a steering column and a lower joint, which are mechanically connected between the steering wheel and the gear linkage assembly, are essentially used. This mechanical combination not only results in serious injury to the driver by the steering column and the wheel when the vehicle collides with the front of the vehicle, but also requires additional equipment such as a hydraulic system for smooth steering.

따라서, 본 고안의 목적은 스티어링 휠의 조향 각도에 적응하여 전기적으로 기어 링키지의 회전을 제어하는 차량의 조향장치를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a steering apparatus of a vehicle that is adapted to the steering angle of the steering wheel to electrically control the rotation of the gear linkage.

본 고안의 다른 목적은 스티어링 휠의 조향 각도에 대응한 엔코딩 신호를 발생하고, 상기 발생된 엔코딩 신호에 대응하여 휠을 스티어링하는 조향 장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an steering signal for generating an encoding signal corresponding to a steering angle of a steering wheel and steering the wheel in response to the generated encoding signal.

본 고안의 또다른 목적은 차량의 전방 충격시 운전자를 보호할 수 있는 구조를 갖는 차량의 조향 장치를 제공함에 있다.Still another object of the present invention is to provide a steering apparatus of a vehicle having a structure capable of protecting a driver during a front impact of the vehicle.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안은 스티어링 휠에 연결된 컬럼과, 상기 스티어링 컬럼의 회전에 따른 조향각 및 조향 방향을 검출하여 그에 대응된 엔코딩 펄스를 발생하는 조향각 검출기와, 피니언 기어의 회전에 의해 좌우측의 타이로드에 결합된 휠을 회전시키는 기어 링키지 어셈블리와, 상기 기어 링키지 어셈블리의 피니언 기어에 결합되어 있으며 좌우 회전제어신호의 입력에 적응하여 상기 피니언 기어를 회전 시키는 스티어링 모터와, 상기 발생된 엔코딩 펄스에 따라 상기 모터의 회전을 제어하는 스티어링 제어 유니트를 포함하여 구성함을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a column connected to the steering wheel, a steering angle detector for detecting the steering angle and steering direction according to the rotation of the steering column to generate an encoding pulse corresponding thereto, and the left and right by the rotation of the pinion gear A gear linkage assembly for rotating the wheel coupled to the tie rod of the steering wheel, a steering motor coupled to the pinion gear of the gear linkage assembly and adapted to rotate the pinion gear in response to input of a left and right rotation control signal, and the generated encoding pulse. According to the configuration characterized in that it comprises a steering control unit for controlling the rotation of the motor.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 차량의 조향장치의 구성도를 도시한 도면.1 is a view showing the configuration of a steering device for a vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 도시된 엔코더의 상세도를 도시한 도면.FIG. 2 shows a detailed view of the encoder shown in FIG. 1. FIG.

도 3A 및 도 3B는 도 2에 도시된 엔코더의 동작 상태를 설명하기 위한 동작 파형도.3A and 3B are operation waveform diagrams for explaining the operation state of the encoder shown in FIG.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흐트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that in the following description, only parts necessary for understanding the operation according to the present invention will be described, and descriptions of other parts will be omitted so as not to obscure the subject matter of the present invention.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 차량의 조향장치의 구성도를 도시한 도면이다. 도 1를 참조하면, 통상 핸들이라 불리는 스티어링 휠 12의 중앙에는 소정 길이를 갖는 스티어링 컬럼 14가 접속된다. 상기 스티어링 컬럼 14는 차체에 고정 결합되어 스티어링 휠 12의 좌우 및 상하 유격을 방지하도록 되어 있다.1 is a view showing the configuration of a steering device for a vehicle according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a steering column 14 having a predetermined length is connected to the center of a steering wheel 12 commonly called a steering wheel. The steering column 14 is fixedly coupled to the vehicle body to prevent left and right clearances of the steering wheel 12.

상기 스티어링 컬럼 14에는 스티어링 휠 12의 회전각을 검출하기 위한 엔코더(encoder) 16이 설치되어 있다. 이때 상기 엔코더 16은 이 기술분야에서 널리 사용되는 조향각 검출센서로서, 스티어링 휠 12의 회전 방향 및 회전 각도에 대응하는 감지펄스신호들을 발생한다. 예를 들면, 두 감지펄스신호들 SS1, SS2 상호간의 위상차에 따라 스티어링 휠 12의 회전 방향을 나타내고, 펄스 신호의 개수 및 펄스 폭에 따라 회전 각도 및 회전시간을 나타낸다. 이러한 동작에 대하여서는 후술하는 도 2, 도 3A 및 도 3B의 설명에 의해 보다 자세하게 이해될 것이다.The steering column 14 is provided with an encoder 16 for detecting a rotation angle of the steering wheel 12. At this time, the encoder 16 is a steering angle detection sensor widely used in the art, and generates detection pulse signals corresponding to the rotation direction and the rotation angle of the steering wheel 12. For example, the rotation direction of the steering wheel 12 is shown according to the phase difference between the two sensing pulse signals SS1 and SS2, and the rotation angle and the rotation time are shown according to the number of pulse signals and the pulse width. This operation will be understood in more detail by the description of FIGS. 2, 3A and 3B described below.

상기 엔코더 16으로부터 발생된 조향각 감지펄스신호들 SS1, SS2는 제어기(electronic control unti)(이하 "ECU"라 칭함) 18으로 공급되며, 상기 제어기 18은 상기 엔코더 16으로부터 출력되는 감지펄스신호들을 SS1, SS2의 위상 및 개수에 따른 회전제어신호를 발생한다. 상기 제어기 18로부터 발생된 회전제어신호는 출력단자에 접속된 모터드라이버 20으로 공급되며, 상기 모터드라이버 20은 기어 링키지 어셈블리 24내의 피니언 기어축에 회전축이 연결된 스티어링 모터 22로 제공된다.The steering angle sensing pulse signals SS1 and SS2 generated from the encoder 16 are supplied to an electronic control unti (hereinafter referred to as "ECU") 18, and the controller 18 outputs the sensing pulse signals output from the encoder 16 to SS1, Generates a rotation control signal according to the phase and number of SS2. The rotation control signal generated from the controller 18 is supplied to the motor driver 20 connected to the output terminal, and the motor driver 20 is provided to the steering motor 22 connected to the pinion gear shaft in the gear linkage assembly 24.

상기 스티어링 모터 22의 하우징은 차체에 고정 결합되어 구동제어신호에 따른 방향으로 회전시켜 기어 링키지 어셈블리 24내의 랙기어를 수평이동시켜 좌우측의 타이로드에 결합된 좌우측 바퀴의 방향을 변화시킨다. 예를 들면, 스티어링 휠 12가 왼쪽 방향으로 약 5°정도 회전되었다면, 엔코더 16로부터 출력되는 감지펄스신호들 SS1, SS2은 좌회전의 상태를 나타내는 회전방향 신호와 약 5°의 회전을 나타내는 방향 정보와 회전 정도를 나타내는 신호로써 발생되며, 이를 입력하는 제어기 18은 모터 드라이버 20을 구동하여 스티어링 모터 22를 해당하는 방향으로 소정 각도만큼 회전되게끔 한다.The housing of the steering motor 22 is fixedly coupled to the vehicle body and rotated in the direction according to the drive control signal to horizontally move the rack gear in the gear linkage assembly 24 to change the direction of the left and right wheels coupled to the left and right tie rods. For example, if the steering wheel 12 is rotated about 5 ° in the left direction, the sense pulse signals SS1 and SS2 output from the encoder 16 are the rotation direction signal indicating the state of left turn and the direction information indicating the rotation of about 5 °. It is generated as a signal indicating the degree of rotation, the controller 18 for inputting this to drive the motor driver 20 to rotate the steering motor 22 by a predetermined angle in the corresponding direction.

따라서, 도 1과 같은 구성은 스티어링 휠 12의 컬럼 14과 기어 링키지 어셈블리 24간에 기구적으로 직접적으로 결합을 가지지 않고서도 스티어링 휠 12의 회전을 감지하여 전기적으로 제어되는 스티어링 모터 22를 제어하여 바퀴의 회전을 제어하므로써 대형사고시 스티어링에 의한 상태를 비교적 줄일 수 있고, 파워 스티어링 장치의 구현을 보다 용이하게 할 수 있다.Accordingly, the configuration as shown in FIG. 1 controls the steering motor 22 which is electrically controlled by detecting the rotation of the steering wheel 12 without mechanically directly coupling between the column 14 of the steering wheel 12 and the gear linkage assembly 24. By controlling the rotation, the state caused by the steering in a large accident can be relatively reduced, and the power steering device can be more easily implemented.

도 2는 도 1에 도시된 엔코더의 상세도를 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면를 엔코더 16은 스티어링 휠 12에 결합된 스티어링 컬럼 14에 중공이 끼워져 결합된 슬릿 디스크 26와, 상기 슬릿 디스크 26의 슬릿들 28의 위치를 검출하기 위한 발광다이오드 32 및 상기 발광 다이오드 32들의 대향면상에 결합된 포토 트랜지스터들 34로 구성된다. 이때, 상기 도2의 구성중, 슬릿 디스크 26은 바퀴가 정열 상태로 놓여져 있는 상태를 검출하기 위한 휠 홈 포지션(wheel home position) 영역 20이 형성되어 있으며, 이는 슬릿 디스크 26의 외주영역에서 내측으로 홈이 형성되어 이루어진다.FIG. 2 is a detailed view of the encoder shown in FIG. 1. Referring to FIG. 2, the encoder 16 includes a slit disk 26 in which a hollow is inserted into a steering column 14 coupled to a steering wheel 12, a light emitting diode 32 for detecting positions of slits 28 of the slit disk 26, and the light emitting diode 32. And photo transistors 34 coupled on opposite sides of the field. At this time, in the configuration of FIG. 2, the slit disk 26 is formed with a wheel home position region 20 for detecting a state in which the wheels are placed in an aligned state, which is inward from the outer circumferential region of the slit disk 26. A groove is formed.

도 3A 및 도 3B는 도 2에 도시된 엔코더의 동작 상태를 설명하기 위한 동작 파형도로서, 도 3A는 스티어링 휠 12가 우회전시 도 2에 도시된 포토트랜지스터들 34의 출력 SS1, SS2의 출력파형도이다. 그리고, 도 3B는 스티어링 휠 12가 좌회전시 포토트랜지스터들 34의 출력 SS1, SS2의 출력 파형도이다.3A and 3B are operation waveform diagrams for explaining an operation state of the encoder shown in FIG. 2, and FIG. 3A is an output waveform of outputs SS1 and SS2 of the phototransistors 34 shown in FIG. 2 when the steering wheel 12 is rotated to the right. It is also. 3B is an output waveform diagram of outputs SS1 and SS2 of the phototransistors 34 when the steering wheel 12 is turned left.

상기 제3A 및 제3B에서는 연속하여 도시되지 않지만 스티어링 휠 12의 회전 각에 따라서 펄스의 개수가 결정된다. 예를 들어, 슬릿 디스크 26상에 형성된 슬릿의 개수가 매 1°마다 있는 경우라고 가정하면, 스티어링 휠 12의 1회전에 대응하여 360개의 펄스가 발생되며, 2°마다 있는 겨우에는 180개의 펄스가 발생된다. 도 2와 같은 구성에 의해 도 3A 혹은 도 3B와 같이 발생된 감지펄스들 SS1, SS2을 입력하는 제어기 18은 모터 드라이버 20으로 회전방향 및 그에 대응하는 구동신호를 출력하여 스티어링 모터 22를 해당 방향으로 회전시켜 바퀴의 회전을 제어한다.Although not shown continuously in 3A and 3B, the number of pulses is determined according to the rotation angle of the steering wheel 12. For example, assuming that the number of slits formed on the slit disc 26 is every 1 °, 360 pulses are generated corresponding to one rotation of the steering wheel 12, and 180 pulses are generated every 2 °. Is generated. The controller 18 for inputting the detection pulses SS1 and SS2 generated as shown in FIG. 3A or 3B by the configuration as shown in FIG. Rotate to control the rotation of the wheel.

상술한 바와 같이 본 고안에 따른 조향장치는 기어 링키지 어셈블리의 피니언 기어와 스티어링 컬럼이 집적적으로 결합되지 않은 상태에서 스티어링이 이루어지므로써 별도의 유압장치 없이도 파워 스티어링을 용이하게 구현할 수 있고, 전면 충돌 사고시 운전자를 보호할 수 있다.As described above, the steering apparatus according to the present invention can easily implement power steering without a separate hydraulic device because the steering is performed in a state where the pinion gear and the steering column of the gear linkage assembly are not integrally coupled, and the front collision is achieved. Protect the driver in the event of an accident.

Claims

In a steering apparatus of a vehicle having a column connected to a steering wheel,

A steering angle detector for detecting a steering angle and a steering direction according to the rotation of the steering column and generating an encoding pulse corresponding thereto;

A gear linkage assembly for rotating the wheel coupled to the left and right tie rods by rotation of the pinion gear,

A steering motor coupled to the pinion gear of the gear linkage assembly and adapted to rotate the pinion gear in response to input of left and right rotation control signals,

And a steering control unit which controls the rotation of the motor in accordance with the generated encoding pulse.

The steering angle detector of claim 1, wherein the steering angle detector has a wheel groove position area, and a slit is formed at a predetermined angle and is coupled to a column of the steering wheel, and the steering angle detector is coupled to the slit disk to control a rotation state of the steering wheel. A steering apparatus of a vehicle, comprising two pairs of photocouplers for detecting.

The vehicle according to claim 1 or 2, further comprising a motor driver between the steering motor and the control unit to drive the striking motor by a motor rotation control signal output from the control unit. Steering device.