KR20000050925A

KR20000050925A - 자동차용 스티어링 장치

Info

Publication number: KR20000050925A
Application number: KR1019990001085A
Authority: KR
Inventors: 오재홍
Original assignee: 정몽규; 현대자동차 주식회사
Priority date: 1999-01-15
Filing date: 1999-01-15
Publication date: 2000-08-05

Abstract

본 발명은 자동차용 스티어링 장치에 관한 것으로서, 운전석의 조종 공간을 보다 넓게 확보함과 아울러 스티어링 장치의 구성을 단순화하고, 운전자의 체형에 적합하도록 스티어링 휠을 조절하기 용이한 자동차용 스티어링 장치를 제공함에 있다.

상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 스티어링 휠(50)의 회전 운동에 따라 드래그 링크(53)를 이동시킴과 아울러 드래그 링크(53)에 연결된 타이로드(56)로 차륜을 조향하도록 구성된 자동차용 스티어링 장치에 있어서, 상기한 스티어링 휠(50)의 회전 각속도 및 회전 방향을 검출하도록 스티어링 휠(50)의 회전축에 연결 설치된 센싱 수단과, 상기한 센싱 수단에서 스티어링 회전 각속도 및 방향 신호를 받는 ECU(1)와, 상기한 피트먼 아암(53)을 회전시키도록 로드(2)가 연결된 스티어링 실린더(3)와, 상기한 ECU(1)에서 전달되는 회전 각속도 및 방향 신호에 따라 에어 탱크(4)로부터의 공압을 상기한 스티어링 실린더(3)에 공급/차단함과 아울러 스티어링 실린더(3)의 동작 방향을 전환시키도록 구성된 작동 수단을 포함함을 특징으로 한다.

Description

자동차용 스티어링 장치{A steering device for automobile}

본 발명은 자동차용 스티어링 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차용 스티어링 장치는 차량의 전륜 또는 4륜을 각각 적합한 각도로 조정함으로써 차량의 주행 방향을 조정할 수 있도록 구성된다.

이는 도4에 도시된 바와 같이 스티어링 휠(50)과, 상기한 스티어링 휠(50)과 연동하도록 설치된 스티어링 샤프트(51)와, 상기한 스티어링 샤프트(51)에 의해 동작되는 스티어링 기어(52)에 의해 회전 각도가 결정되는 피트먼 아암(53)과, 상기한 피트먼 아암(53)의 회전에 의해 왕복 운동하도록 연결됨과 아울러 너클 아암(54)에 연결된 드래그 링크(55)와, 상기한 너클 아암(54)에 의해 왕복 운동하면서 전륜을 조향하는 타이 로드(56)로 구성되어 있다.

또한, 상기한 스티어링 기어(52)에 유체를 공급하도록 오일 펌프(57)와 리저버 탱크(58)가 스티어링 기어(52)에 연결 설치되어 있게 된다.

상기한 스티어링 장치의 동작 상태를 설명하면, 주행 방향을 변경하기 위하여 운전자가 상기한 스티어링 휠(50)을 회전시키게 되면, 상기한 스티어링 휠(50)에 연동하여 스티어링 샤프트(51)가 회전하게 되고, 여기에 연결된 스티어링 기어(52) 및 피트먼 아암(53)이 회전 운동하게 된다.

피트먼 아암(53)이 회전 운동하게 되면 이와 연결된 드래그 링크(55)가 일정 거리 이동하게 되고, 이와 연결된 너클 아암(54) 및 타이 로드(56)가 이동하면서 전륜을 조향시키게 되는 것이다.

여기서, 상기한 스티어링 기어(52)에는 오일 펌프(57)에서 유체를 공급받아 스티어링 휠(50) 조작력을 감쇄시키도록 유압 장치(미 도시)가 설치되어 있게 된다.

그러나, 상기한 바와 같이 스티어링 장치를 구성하게 되면 상기한 스티어링 휠의 조작력 감소를 위한 부품이 스티어링 기어, 리저버 탱크, 오일 펌프, 유압 장치등으로 매우 복잡하게 됨과 아울러 이로 인해 조립 능률이 저하되고, 제작비가 증가하게 되는 문제점이 있다.

또한, 상기한 스티어링 휠과 연결된 스티어링 샤프트가 운전자 전면에 돌출 설치되어 있기 때문에 운전자가 활동 공간이 매우 작아지게 되고, 이로 인해 운전이 불편하게 된다.

또한, 상기한 스티어링 샤프트의 길이는 고정된 상태이기 때문에, 약간의 조절은 가능하지만 스티어링 휠의 각도 및 높이를 운전자의 체형에 적합하도록 조절할 수 없는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 운전석의 조종 공간을 보다 넓게 확보함과 아울러 스티어링 장치의 구성을 단순화하고, 운전자의 체형에 적합하도록 스티어링 휠을 조절하기 용이한 자동차용 스티어링 장치를 제공함에 있다.

상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 스티어링 휠의 회전 운동에 따라 드래그 링크를 이동시킴과 아울러 드래그 링크에 연결된 타이로드로 차륜을 조향하도록 구성된 자동차용 스티어링 장치에 있어서, 상기한 스티어링 휠의 회전 각속도 및 회전 방향을 검출하도록 스티어링 휠의 회전축에 연결 설치된 센싱 수단과, 상기한 센싱 수단에서 스티어링 회전 각속도 및 방향 신호를 받는 ECU와, 상기한 피트먼 아암을 회전시키도록 로드가 연결된 스티어링 실린더와, 상기한 ECU에서 전달되는 회전 각속도 및 방향 신호에 따라 에어 탱크로부터의 공압을 상기한 스티어링 실린더에 공급/차단함과 아울러 스티어링 실린더의 동작 방향을 전환시키도록 구성된 작동 수단을 포함함을 특징으로 한다.

도1은 본 발명에 따른 자동차용 스티어링 장치의 주요부를 도시한 개략도,

도2는 도1에서 스티어링 센서에서 슬릿판과 포토 다이오드 설치 상태를 도시한 평면도,

도3은 도1에서 작동부를 도시한 개략도,

도4는 일반적인 자동차용 스티어링 장치를 도시한 개략 사시도.

＊ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: ECU2: 로드

3: 스티어링 실린더4: 에어 탱크

5: 조향 에어 탱크6: 체크 밸브

7: 슬릿홈8: 슬릿판

9: 통과홈10: 포토 커플러

11: 아암12: 지지 브라켓

13: 유량 조절 밸브14: 제1밸브

15: 솔레노이드16: 제2밸브

17: 제1배관18: 제2배관

도1은 본 발명에 따른 자동차용 스티어링 장치에서 주요부를 도시한 개략도로서, 스티어링 휠(50)의 회전 각속도 및 회전 방향을 검출하도록 스티어링 휠(50)의 회전축에 연결 설치된 센싱 수단과, 상기한 센싱 수단에서 스티어링 회전 각속도 및 방향 신호를 받는 ECU(1)와, 상기한 피트먼 아암(53)을 회전시키도록 로드(2)가 연결된 스티어링 실린더(3)와, 상기한 ECU(1)에서 전달되는 회전 각속도 및 방향 신호에 따라 에어 탱크(4)로부터의 공압을 상기한 스티어링 실린더(5)에 공급/차단함과 아울러 스티어링 실린더(3)의 동작 방향을 전환시키도록 구성된 작동 수단으로 구성되어 있다.

또한, 상기한 에어 탱크(4)는 통상적인 공압을 사용하는 차량에 설치된 것인 바, 상기한 에어 탱크(4)와 작동 수단 사이에 에어 탱크(4)로부터 공압을 공급받아 작동 수단으로 공급/차단하는 조향 에어 탱크(5)가 체크 밸브(6)를 개재한 상태로 설치되어 있다.

상기한 센싱 수단은 도2에 도시된 바와 같이 스티어링 휠(50)의 회전축에 고정 설치됨과 아울러 다수의 슬릿홈(7)이 일정 간격으로 배열된 슬릿판(8)과, 상기한 슬릿판(8)의 회전 시 슬릿 형성 부분이 통과되도록 통과홈(9)이 중앙부에 형성되고 2조의 포토 커플러(10)가 일정 간격으로 설치되도록 아암(11)이 분할 형성된 지지 브라켓(12)으로 구성되어 있다.

상기한 지지 브라켓(12)에 2조의 포토 커플러(10)를 일정 간격으로 배열한 것은 회전 방향 검출을 위한 것으로서, 슬릿홈(7) 회전 시 9。마다 온/오프 신호가 교번되도록 형성하고, 상기한 포토 커플러(10)의 발광 위상을 4.5。 상이하게 함으로써, 좌, 우회전시에 각각 상이하게 나타나는 하이(HI), 로(LOW) 신호로 회전 방향을 검출할 수 있도록 하는 것이다.

또한, 상기한 작동 수단은 도3에 도시된 바와 같이 ECU(1)에 의해 개도가 조절됨과 아울러 조향 에어 탱크(5)에서 공압이 인가되도록 설치된 유량 제어 밸브(13)와, 상기한 유량 제어 밸브(13)를 통하는 공기 압력에 의해 공급, 배출 포트의 개폐 정도가 제어됨과 아울러 조향 에어 탱크(5)에서 공압이 공급되도록 설치된 제1밸브(14)와, 상기한 제1밸브(14)를 통과한 공압이 공급되도록 설치됨과 아울러 ECU(1)에 의해 제어되는 솔레노이드(15) 온/오프시 유로 방향이 역전되도록 설치된 제2밸브(16)와, 상기한 제2밸브(16)에서 방향이 결정된 공압이 스티어링 실린더(3)의 양측 챔버(C)로 유입되도록 설치된 제1, 2유압 배관(17, 18)으로 구성되어 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 작용 효과를 설명하면 운전자가 주행중 방향 전환을 위해 스티어링 휠(50)을 회전시키게 되면 포토 커플러(10)가 슬릿판(8)의 회전 각속도 및 회전 방향을 검출하여 ECU(1)에 전달하게 된다.

ECU(1)에 각속도 신호 및 방향 신호가 인가되면 상기한 ECU(1)가 작동 수단의 제1, 2밸브(14, 16)를 제어함으로써 스티어링 실린더(3)가 소정 속도 및 방향으로 피트먼 아암(53)을 동작시켜 조향이 이루어지게 되는 것이다.

예를 들면, 운전자가 스티어링 휠(50)을 좌측으로 회전시키게 되면 스티어링 휠(50)에 연결된 회전축 및 슬릿판(8)이 좌회전하게 되고, 상기한 포토 커플러(10)가 이를 감지하여 회전 각속도 및 좌회전 방향을 ECU(1)에 전달하게 된다.

여기서, 슬릿판(8) 즉, 스티어링 휠(50)의 회전 각속도를 검출하면 운전자가 회전하려고 하는 방향으로 어느 정도의 속도를 갖고 회전하려고 하는지를 알수 있는 바, 슬릿판(8)의 슬릿홈(7)이 2조의 포토 커플러(10)를 통과하는 속도로 검출하게 된다.

또한, 회전 방향은 2조의 포토 커플러(10)에서 검출하는 온/오프 신호의 위상차를 가지고 검출하게 된다.

예를 들어, ECU(1)에 좌회전 신호 및 회전 각속도 신호가 인가되면 ECU(1)가 유량 조절 밸브(13)를 제어하여 회전 각속도 신호에 적합한 공압을 제1밸브(14)의 공급, 배출 포트에 인가하게 된다.

즉, 회전 속도가 빠르면 상기한 유량 조절 밸브(13)의 개도를 크게하여 제1밸브(14)가 급속하게 열리도록 하고, 회전 속도가 느리면 유량 조절 밸브(13)의 개도를 작게하여 제1밸브(14)가 천천히 열리도록 하는 것이다.

제1밸브(14)의 공급/배출 포트가 유량 조절 밸브(13)에 따라 급속하게 또는 느리게 개방되면 이를 통해 공압이 제1밸브(14)에 인가되는 바, 도3에서 스티어링 실린더(3)가 좌측으로 이동하면 좌회전이라고 가정할 때 상기한 솔레노이드 밸브(15)가 좌측으로 이동하게 된다.

물론, 상기한 제1밸브(14)의 배출 포트도 동시에 열리게 되는 바, 공압이 공급되는 실린더(3)의 대향측 챔버(C)에 충진되어 있는 공압이 배출 포트를 통해 대기중으로 방출되어 조향이 원활하게 이루어지게 된다.

솔레노이드(15)가 좌측으로 이동하면 제2밸브(16)를 통과하는 공압이 제2배관(18)으로 공급됨과 아울러 대향측 챔버(C)에 충진되어 있는 공압이 제1배관(17)을 통해 배기됨으로써 스티어링 실린더(3)가 좌측으로 이동하면서 좌측 조향이 이루어지게 되는 것이다.

물론, 우측 회전시에는 상기한 솔레노이드(15)가 우측으로 이동하면서 공압을 제1배관(17)으로 공급하고, 제2배관(18)을 통해 배기됨으로써 스티어링 실린더(3)가 우측으로 이동하도록 하는 것이다.

방향 전환이 완료되면 스티어링 휠(50)이 다시 원위치되는 바, 상기한 원위치 시 포토 커플러(10)가 이를 감지하여 ECU(1)에 전달하면 ECU(1)가 유량 조절 밸브(13)를 차단하면서 현재 조향 상태를 유지하게 된다.

이상과 같이 본 발명은 상기한 바와 같이 스티어링 휠의 동작을 피트먼 아암으로 전달할 때 공압 및 밸브 동작을 이용함으로써, 스티어링 샤프트등이 필요없게 되어 구성이 단순화됨과 아울러 운전석에 스티어링 샤프트가 없기 때문에 운전석 공간이 대폭 확장되는 잇점이 있는 것이다.

Claims

스티어링 휠의 회전 운동에 따라 드래그 링크를 이동시킴과 아울러 드래그 링크에 연결된 타이로드로 차륜을 조향하도록 구성된 자동차용 스티어링 장치에 있어서, 상기한 스티어링 휠의 회전 각속도 및 회전 방향을 검출하도록 스티어링 휠의 회전축에 연결 설치된 센싱 수단과, 상기한 센싱 수단에서 스티어링 회전 각속도 및 방향 신호를 받는 ECU와, 상기한 피트먼 아암을 회전시키도록 로드가 연결된 스티어링 실린더와, 상기한 ECU에서 전달되는 회전 각속도 및 방향 신호에 따라 에어 탱크로부터의 공압을 상기한 스티어링 실린더에 공급/차단함과 아울러 스티어링 실린더의 동작 방향을 전환시키도록 구성된 작동 수단을 포함함을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 장치.
제1항에 있어서, 상기한 에어 탱크와 작동 수단 사이에 에어 탱크로부터 공압을 공급받아 작동 수단으로 공급/차단하도록 체크 밸브를 개재하여 설치된 조향 에어 탱크를 포함함을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 센싱 수단은 스티어링 휠의 회전축에 고정 설치됨과 아울러 다수의 슬릿홈이 일정 간격으로 배열된 슬릿판과, 상기한 슬릿판의 회전 시 슬릿 형성 부분이 통과되도록 통과홈이 중앙부에 형성되고 2조의 포토 커플러가 일정 간격으로 설치되도록 아암이 분할 형성된 지지 브라켓으로 구성함을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 작동 수단은 ECU에 의해 개도가 조절됨과 아울러 조향 에어 탱크에서 공압이 인가되도록 설치된 유량 제어 밸브와, 상기한 유량 제어 밸브를 통하는 공기 압력에 의해 공급, 배출 포트의 개폐 정도가 제어됨과 아울러 조향 에어 탱크에서 공압이 공급되도록 설치된 제1밸브와, 상기한 제1밸브를 통과한 공압이 공급되도록 설치됨과 아울러 ECU에 의해 제어되는 솔레노이드 밸브 온/오프시 유로 방향이 역전되도록 설치된 제2밸브와, 상기한 제2밸브에서 방향이 결정된 공압이 스티어링 실린더의 양측 챔버로 유입되도록 설치된 제1, 2유압 배관으로 구성함을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 장치.