KR20010053071A - 차량 조향 장치 - Google Patents

Abstract

차량 조향 장치는 조종 핸들과, 조향 기어와, 조절식 전기 모터(15)에 의해 차량을 조향하기 위한 중간 조절 부재(15)를 갖는다. 또한, 상기 전기 모터(19)는 조정 핸들에 연결된 입력축(17)과 조향 기어에 연결된 출력축(18)을 갖는다. 조절 부재(15)의 구조를 단순화하기 위하여, 결합 및 분리 가능한 클러치(20)와 직렬로 연결된 전기 모터(19)는 제 1 기어(21)를 거쳐 입력축(17)과, 제 2 기어(22)를 거쳐 출력축(18)과 직접 결합한다.

Description

차량 조향 장치{Vehicle steering device}

이러한 종류(독일특허 제 40 31 316 A1 호)의 공지된 조향 장치에서, 조절 부재는 태양 기어와, 중공륜과, 태양 기어와 중공륜 사이에 위치한 유성 기어를 구비한 두 개의 유성 기어열 장치를 갖는다. 이 장치에 있어서, 조정 핸들을 거쳐 운전자에 의해 작용되는 조절 부재의 입력축은 제 1 유성 기어열 장치에 부착된 태양 기어의 축을 이루며, 조향 기어를 작동시키는 조절 부재의 출력축은 제 2 유성 기어열 장치에 부착된 태양 기어의 축을 이룬다. 운전자가 조정 핸들을 조절하게 되면, 제 1 유성 기어열 장치의 유성 기어는 운동하게 되어 이 유성 기어의 축과 제 2 유성 기어열 장치의 유성 기어가 결합된다. 다시, 제 2 유성 기어열 장치의 유성 기어는 제 2 태양 기어뿐만 아니라 조절 부재의 하우징에 형성된 제 2 유성 기어열 장치의 중공륜과 맞물린다. 전기 모터의 출력은 워엄을 지지하는 조절 부재의 제 2 입력축을 거쳐서 제 1 유성 기어열 장치의 중공륜에 전달된다. 이러한 조절 부재를 이용함으로써, 조향시 운전자를 도울 수 있을(보조 조향) 뿐만 아니라 보조 조향 신호를 이용하여 운전자와는 무관하게 차량을 조향할 수 있기 때문에 주행 안정성과 승차감이 개선될 수 있다.

본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 차량 조향 장치에 관한 것이다.

도 1은 차량의 조향 장치를 도시한 사시도.

도 2는 도 1에 따른 조향 장치에서 조절 부재나 조향 모듈을 도시한 종단면도.

청구항 제 1 항의 특징을 갖는 본 발명에 따른 조향 장치는 동일한 기능을 유지하면서 조절 부재의 구조적인 비용을 현저하게 감소할 수 있는 장점을 갖는다. 더 구체적으로 말해서, 두 개의 유성 기어열 장치 대신에, 주로 치차로서 형성된 두 개의 간단한 감속 및 가속 기어와 하나의 전자기식 클러치만이 제공된다. 이 장치에서 전기 모터는 조절 부재 내에 구성되며, 미리 완전하게 조립된 후에 조향 컬럼으로부터 조향 기어까지 힘의 흐름에 따라서 삽입되는 조절 부재와 함께 콤팩트한 구조를 형성한다. 한편, 클러치를 결합 및 분리함에 따라서 두 개의 구동 모드가 가능하다. 클러치가 폐쇄되면, 전기 모터는 회전 모멘트를 발생시키며, 이 회전 모멘트는 운전자에 의해서 조정 핸들에 발생되는 회전 모멘트와 중첩되어 차량을 보조 조정할 수 있다. 클러치가 개방되면, 전기 모터는 차륜들의 조향 신호에 기초하여 조향 각도를 중첩시키며, 그 결과 운전자와는 무관한 상태로 차량 안정성이 얻어질 수 있다. 이때, 조정 핸들에는 공지된 조향 장치에서와 같은 반작용이 발생하지 않는다. 또한, 기어를 간단하게 구성함으로써, 작은 치차를 사용할 수 있으며, 그 결과 조향시 낮은 치차 유극을 통하여 극도로 작은 조향 유극이 얻어질 수 있다. 또한, 클러치가 개방되면, 확실하게 정의된 각도 범위에서 조정 핸들의 조향 각도를 조절하기 위하여 구동 상태에서 "와이어에 의한 조향(steer by wire)"이 실시될 수 있는 데, 다시 말하면 조향은 조정 핸들과 조향 기어 사이의 기계적인 결합을 필요로 하지 않고 모터로만 제어된다.

다른 청구항에 기재된 특징들에 의해서 청구항 제 1 항에 주어진 조향 장치의 바람직한 다른 구조와 개선이 가능하다.

이하의 설명에서 도면에 도시한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 각 도면들은 개략적으로 도시한다.

도 1의 사시도에서 개략적으로 도시한 차량용 조향 장치는 조향축(11)과 차량의 전륜(12)에 작용하는 조향 기어(13)를 구비한 조정 핸들(10)을 가지며, 상기 조향 기어는 타이바(14: tie bar)를 거쳐 조정 핸들의 운동에 상응하게 조향하고자 하는 전륜(12)을 조절한다. 조정 핸들(10)과 조향 기어(13) 사이에 연결된 조향축(11)에는 조정 핸들의 각도에 대해 추가의 각도를 부여하는 조절 부재(15)나 조향 모듈이 배치되며, 이 조향 모듈에 의해서 전륜(12)의 조향 각도가 조정 핸들의 각도에 대해 독립적으로 변경될 수 있다. 또한, 이러한 조향 모듈(15)을 설치함으로써, 운전자에게는 주행 다이나믹(driving dynamic), 주행 안정성, 승차감과 관련하여 유리하게 작용될 수 있을 뿐만 아니라 운전자에 의해서 보조 조향도 가능하다.

도 2의 단면도에서 개략적으로 도시한 조향 모듈(15)은 입력축(17)과 출력축(18)을 구비한 하우징(16)을 가지며, 이 축들은 하우징(16) 내에서 회전 가능하게 지지된다. 상기 입력축(17)은 조향축(11)에 대하여 회전 불가능하게 결합되며 출력축(18)은 조향 기어(13)와 연결된다. 하우징(16) 내에 구성되며 결합 및 분리 가능한 전자기식 클러치(20)와 직렬로 연결된 전기 모터(19)는 제 1 기어(21)를 거쳐서 입력축(17)과 결합되고 제 2 기어(22)를 거쳐서 출력축(18)과 결합된다. 상기 양 기어(21, 22)들은 두 개의 외치차(211, 212 및 221, 222)로 구성된 치차 구동 장치로 형성될 수 있으며, 또는 상응하는 벨트 풀리와 이 벨트 풀리에 안내된 벨트로 구성되는 벨트 구동 장치로서 형성될 수도 있다. 여기서, 제 1 기어(21)의 치차(211)는 제 1 기어(21)의 구동축을 나타내는 입력축(17)에 대해 회전 불가능하게 안착되며 제 2 기어(22)의 치차(221)는 조향 모듈(15)의 출력축(18)에 대하여 회전 불가능하게 안착되어 제 2 기어(22)의 피동축을 형성한다. 제 2 기어(22)의 치차(222)는 제 2 기어(22)의 구동축을 나타내는 전기 모터(19)의 로터축(23)에 대하여 회전 불가능하게 안착되며, 한편 전자기식 클러치(20)는 로터축(23)과 제 1 기어(21)의 피동축(24) 사이에 배치된다. 이때, 클러치(20)의 연결 부품(201)은 로터축(23)에 대하여 회전 불가능하게 연결되고 다른쪽 연결 부품(202)은 제 1 기어(21)의 치차(212)가 회전 불가능하게 부착된 피동축(24)에 대하여 회전 불가능하게 안착된다. 전기 모터(19)의 모터 하우징(191)은 조향 모듈(15)의 하우징(16) 내에서 회전 불가능하게 유지되며, 상기 모터 하우징은 공지된 방식에 있어서 스테이터를 회전 불가능하게 수용하고 로터축에 안착되며 스테이터 내에서 회전하는 로터를 구비한 로터축(23)을 회전 상태로 수용한다. 또한, 전자기식 클러치(20)는 전류가 흐르지 않을 때 폐쇄되며 전자석에 여기 전류가 흐를 때 분리되도록 구성된다. 여기 전류가 차단된 후에 클러치는 스프링의 힘에 의해 다시 결합되는 데, 양 클러치 부품(201, 202)들이 상호 회전 불가능하게 수용될 수 있는, 소위 클러치(20)의 제로 위치에서만 결합된다.

또한, 조향 모듈(15)은 입력축(17) 및 출력축(18)과 상호 직접 결합되어 양 축(17, 18)들 사이에서, 예를 들어 약 100^o의 회전 유극이 가능한 전달부(25)를 갖는다.

상술한 조향 모듈(15)을 이용함으로써 두 가지 구동 모드가 가능하다.

먼저, 클러치(20)가 폐쇄되면, 전기 모터(19)는 운전자에 의해서 조정 핸들(10)에 발생된 회전 모멘트와 중첩되는 회전 모멘트를 발생시킨다. 이로써, 차량에 회전 모멘트를 중첩하도록 안내할 수 있는 보조 조향이 가능하다.

클러치가 개방되면, 전기 모터는 전륜(12)에 작용하는 조향 신호에 기초하여 전달부(25)의 회전 유극에 의해 한정된 범위 내에 놓인 조향각과 조정 핸들(10)의 조향각을 운전자가 느끼지 않고도 중첩할 수 있다. 각도를 중첩하는 상기 구동 모듈에서, 주행 다이나믹의 영향은 횡방향으로 다이나믹한 임계 차량 상태가 차량 안정성과 차량 제어성을 향상시킬 수 있도록 조향함으로써 실시될 수 있다.

운전자는 클러치(20)가 개방될 때 조정 핸들(10)에서 예측 가능한 저항을 인식할 수 있기 때문에, 클러치(20)를 분리함으로써 제 1 기어(21)의 피동축(24)에 기계적인 마찰 저항이 부여될 수 있다.

클러치(20)와 전기 모터(19)에 대한 전류 공급이 중단되면, 차량의 비상 조향에 의해서 입력축(17)이 제 1 기어(21)와, 결합 클러치(20)와, 전기 모터(19)의 로터축(23)과, 제 2 기어(22)를 거쳐서 조향 기어(13)의 출력축(18)과 회전 불가능하게 결합될 수 있다.

Claims (6)

1. 조정 핸들(10)과, 조향 기어(13)와, 이들 사이에 배치되며 제어 전기 모터(19)에 의해서 조향각을 중첩하기 위한 조절 부재(15)를 구비하고, 상기 조절 부재는 조정 핸들(10)과 결합하는 입력축(17)과 조향 기어(13)와 결합하는 출력축(18)을 갖는 차량 조향 장치에 있어서,

   상기 전기 모터(19)는 결합 및 분리 가능한 클러치(20)와 직렬로 결합하며, 제 1 기어(21)를 거쳐서 입력축(17)과 연결되고 제 2 기어(22)를 거쳐서 출력축(18)과 연결되는 것을 특징으로 하는 차량 조향 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 각 기어(21, 22)들은 제 1 기어(21)의 구동축으로서 조절 부재(15)의 입력축(17)을 이루고 제 2 기어(22)의 피동축으로서 조절 부재(15)의 출력축을 이루는 구동축과 피동축을 가지며,

   상기 전기 모터(19)의 로터축(23)은 클러치(20)를 변환함으로써 각각 제 1 기어(21)의 피동축(24)과 견고하게 결합할 뿐만 아니라 제 2 기어(22)의 구동축과 견고하게 결합하고,

   상기 조절 부재의 하우징(16)에는 스테이터를 수용하는 모터 하우징(191)이 고정되는 것을 특징으로 하는 차량 조향 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 각 클러치 부품(201, 202)들은 로터축(23)뿐만 아니라 제 1 기어(21)의 피동축(24)과 회전 불가능하게 결합되며,

   상기 로터축(23)은 제 2 기어(22)의 구동축을 형성하는 것을 특징으로 하는 차량 조향 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 클러치(20)는 전자기식으로 작동할 수 있으며, 전류가 흐르지 않을 때 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 차량 조향 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 클러치(20)는 양 클러치 부품(201, 202)들이 서로 회전 불가능한 상태로 존재하는 제로 위치를 갖는 것을 특징으로 하는 차량 조향 장치.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 입력축(17)과 출력축(18)은 전달부(25)를 거쳐서 상호 부분적으로 대향하여 회전할 수 있도록 결합되며, 그 결과 양 축(17, 18)들 사이의 회전 유극이 확실하게 정의될 수 있는 것을 특징으로 하는 차량 조향 장치.