KR20020044957A - Electronic type power steering system - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A steering device of electronic power is provided to sense the rotational state of a steering wheel and make the steering operation using an electric motor. CONSTITUTION: A steering device of electronic power consists of a steering wheel(50) installed to rotate in a car body; a sensing apparatus of rotating a wheel(55) installed nearby the steering wheel and sensing the rotational state of the steering wheel; a control apparatus inputted a sensing signal from the sensing apparatus of rotating a wheel and outputted the operating signal of steering; a driving apparatus occurring rotary power according to the signal of the control apparatus; a steering gearbox(80) operating a link apparatus(85) to move a wheel as changing the direction of motion according to the operation of the driving apparatus. If a driver rotates the steering wheel, an encoder(55b) detects the rotational state of an indicating mark(55a) and sends the signal to a control computer(60). The control computer figures out the direction of rotation and steering angle and controls the rotational speed of an electric motor(70). The electric motor is driven according to the signal of the control computer, and the rotary force is transferred to the steering gearbox through a pair of gear(71)(75). In the steering gearbox the rotary motion is changed to the bilateral motion. The bilateral motion is transferred to the link apparatus and the steering of the wheel is made up.

Description

전자식 동력 조향 장치{Electronic type power steering system}Electronic type power steering system

본 발명은 자동차의 동력 조향 장치에 관한 것으로서, 특히 조향 휠의 회전 상태를 감지하여 전동 모터를 이용하여 조향 조작이 이루어지도록 한 전자식 동력 조향 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power steering apparatus for an automobile, and more particularly, to an electronic power steering apparatus that detects a rotation state of a steering wheel and performs steering operation using an electric motor.

조향 장치는 자동차의 진행 방향을 임으로 바꾸기 위해 조향하는 장치이며, 이 장치는 조작 기구, 기어 장치 및 링크 기구의 3가지 기구로 구성되어 있다.The steering device is a device for steering in order to change the traveling direction of the vehicle randomly, and the device is composed of three mechanisms: an operation mechanism, a gear device, and a link mechanism.

특히 동력 조향은 가볍고 신속한 조향 조작의 요구에 대응하기 위하여 사용되는 장치로, 조향 장치의 기어 장치에 배력 장치를 설치하여 조향 휠의 조작력을 그의 배력작용에 의해 경감시키도록 이루어진다.In particular, power steering is a device used to respond to the demands of light and quick steering operation, and is provided so as to reduce the operation force of the steering wheel by its backing action by installing a power-up device on the gear unit of the steering device.

도 1은 종래 기술의 기계식 동력 조향 장치가 도시된 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram showing a mechanical power steering device of the prior art.

종래 기술의 기계식 동력 조향 장치는 조향 휠(1) 및 스티어링 샤프트(3)의 회전에 따라 동력 조향이 이루어지도록 하는 콘트롤 밸브(5) 및 파워 실린더(7)와, 상기 콘트롤 밸브(5) 및 파워 실린더(7)에 동력원인 유압을 제공하는 오일 펌프(9) 및 오일 탱크(11)와, 상기 콘트롤 밸브(5) 및 파워 실린더(7)와 오일 펌프(9) 및 오일 탱크(11)에 연결되어 오일이 유동하는 오일 파이프(13)로 구성된다.The mechanical power steering device of the prior art includes a control valve 5 and a power cylinder 7 for power steering according to the rotation of the steering wheel 1 and the steering shaft 3, the control valve 5 and the power. An oil pump (9) and an oil tank (11) providing hydraulic power as a power source to the cylinder (7), and connected to the control valve (5) and the power cylinder (7), the oil pump (9) and the oil tank (11). And consists of an oil pipe 13 through which oil flows.

이와 같이 구성되는 종래 기술의 동력 조향 장치는 운전자가 조향 휠(1)을 회전시키게 되면 스티어링 샤프트(3)가 회전하면서 상기 콘트롤 밸브(5)를 제어하게 되고, 이때 상기 오일 펌프(9)를 통해 제공되는 유압이 파워 실린더(7) 내로 유입되면서 좌측 또는 우측 방향으로 배력을 형성시키게 된다.The power steering apparatus of the prior art configured as described above controls the control valve 5 while the steering shaft 3 rotates when the driver rotates the steering wheel 1, and at this time, the oil pump 9 The hydraulic pressure provided is introduced into the power cylinder 7 to generate the back force in the left or right direction.

따라서 상기 파워 실린더(7)에 의해 타이 로드(15) 및 바퀴(17)가 움직이게되어 가벼운 힘으로도 신속한 조향 작동이 이루어지게 되는 것이다.Therefore, the tie rod 15 and the wheels 17 are moved by the power cylinder 7 so that a quick steering operation is performed even with a light force.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 기계식 동력 조향 장치는 스티어링 샤프트(3)를 포함하여 동력 조향을 위한 오일 펌프(9), 콘트롤 밸브(5), 파워 실린더(7) 등이 구성되기 때문에 전체적인 동력 조향 구조가 복잡하고, 오랜 시간 사용하게 되면 내구력이 저하되어 작동 소음이 커지게 되는 문제점이 있다.However, the conventional mechanical power steering apparatus as described above includes the steering shaft 3, so that the oil pump 9, the control valve 5, the power cylinder 7, and the like for power steering are constituted for the overall power steering. The structure is complex, there is a problem in that the durability is lowered if the use for a long time increases the operating noise.

또한, 상기한 종래의 기계식 동력 조향 장치는 유압을 이용하여 동력 조향을 위한 배력을 형성하기 때문에 오일 펌프(9) 및 오일 파이프(13)가 손상되면 오일이 누수되어 조향 작동이 어려워지는 문제점도 있다.In addition, the above-described conventional mechanical power steering device has a problem in that since the oil pump 9 and the oil pipe 13 are damaged, oil is leaked and steering operation is difficult because the hydraulic power is used to form a back force for power steering. .

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 조향 휠의 회전 상태를 감지하여 전동 모터를 통해 조향 작동이 이루어지도록 구성함으로써 스티어링 샤프트 등이 삭제되어 동력 조향 구조가 간단해지고, 장시간 사용에도 조향 작동의 신뢰성이 유지되도록 하는 전자식 동력 조향 장치를 제공하는 데 목적이 있다.The present invention has been made in order to solve the above problems, by detecting the rotation state of the steering wheel to configure the steering operation through the electric motor to eliminate the steering shaft, such as to simplify the power steering structure, steering even for long time use It is an object to provide an electronic power steering device in which the reliability of operation is maintained.

도 1은 종래 기술의 기계식 동력 조향 장치가 도시된 개략적인 구성도,1 is a schematic configuration diagram showing a mechanical power steering device of the prior art,

도 2는 본 발명에 따른 전자식 동력 조향 장치가 도시된 개략적인 구성도,2 is a schematic configuration diagram showing an electronic power steering device according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 전자식 동력 조향 장치의 주요부 구성도,3 is a block diagram of an essential part of the electronic power steering apparatus according to the present invention;

도 4는 본 발명에서 스티어링 기어 박스가 도시된 내부 구성도이다.4 is a diagram illustrating an internal configuration of a steering gear box in the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

50 : 조향 휠 51 : 휠50: steering wheel 51: wheel

53 : 샤프트 54 : 휠 고정 브래킷53: shaft 54: wheel fixing bracket

55 : 휠 회전감지센서 55a : 표시 마크55: wheel rotation sensor 55a: display mark

55b : 인코더 60 : 제어 컴퓨터55b: Encoder 60: Control Computer

70 : 전동 모터 71, 75 : 기어70: electric motor 71, 75: gear

80 : 스티어링 기어 박스 85 ; 링크 기구80: steering gear box 85; Link mechanism

90 : 차륜90: wheel

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 전자식 동력 조향 장치는, 차체에 회전 가능하게 설치된 조향 휠과; 상기 조향 휠의 인근에 설치되어 조향 휠의 회전 상태를 감지하는 휠 회전감지수단과; 상기 휠 회전감지수단의 감지 신호를 입력받아 조향 작동 신호를 출력하는 제어수단과; 상기 제어 수단의 신호에 따라 회전 동력을 발생시키는 구동 수단과; 상기 구동 수단의 작동에 따라 운동의 방향을 전환하여 차륜이 움직이도록 링크 기구를 작동하는 스티어링 기어박스를 포함한 것을 특징으로 한다.An electronic power steering apparatus of the present invention for realizing the above object includes a steering wheel rotatably installed on a vehicle body; Wheel rotation sensing means installed near the steering wheel to sense a rotation state of the steering wheel; Control means for receiving a sensing signal of the wheel rotation detecting means and outputting a steering operation signal; Drive means for generating rotational power in accordance with a signal from said control means; It characterized in that it comprises a steering gearbox for operating the link mechanism to move the wheel by changing the direction of movement in accordance with the operation of the drive means.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 전자식 동력 조향 장치가 도시된 개략적인 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 전자식 동력 조향 장치의 주요부 구성도이며, 도 4는 본 발명에서 스티어링 기어 박스가 도시된 내부 구성도이다.2 is a schematic configuration diagram showing an electronic power steering apparatus according to the present invention, Figure 3 is a configuration diagram of the main part of the electronic power steering apparatus according to the present invention, Figure 4 is an internal view showing a steering gear box in the present invention It is a block diagram.

본 발명의 전자식 동력 조향 장치는 운전자가가 조작할 수 있도록 차실내에 회전 가능하게 설치된 조향 휠(50)과, 상기 조향 휠(50) 부근에 설치되어 조향 휠(50)의 회전 상태를 감지하는 휠 회전감지센서(55)와, 상기 휠 회전감지센서(55)의 감지 신호를 입력받아 조향 작동 신호를 출력하는 제어 컴퓨터(60)와, 상기 제어 컴퓨터(60)의 신호에 따라 회전 동력을 발생시키는 전동 모터(70)와, 상기 전동 모터(70)의 회전에 따라 운동의 방향을 전환하여 차륜(90)이 움직이도록 링크 기구(85)를 작동하는 스티어링 기어박스(80)로 구성된다.The electronic power steering apparatus of the present invention is installed in the vehicle compartment so that the driver can operate the steering wheel 50, and installed near the steering wheel 50 to sense the rotation state of the steering wheel 50 Rotational power is generated in accordance with a signal from the wheel rotation sensor 55, a control computer 60 that receives the detection signal of the wheel rotation sensor 55 and outputs a steering operation signal, and a signal of the control computer 60. Electric motor 70 and the steering gear box 80 to operate the link mechanism 85 to move the wheel 90 by changing the direction of movement in accordance with the rotation of the electric motor 70.

상기에서 조향 휠(50)은 도 3에서와 같이 운전자가 조작하여 원하는 방향으로 회전시키는 휠(51)과, 상기 휠(51)의 중심에 연결된 샤프트(53)로 구성되고, 상기 샤프트(53)는 차체에 고정된 휠 고정 브래킷(54)에 회전 가능하게 지지된다.As shown in FIG. 3, the steering wheel 50 is composed of a wheel 51 that the driver manipulates and rotates in a desired direction, and a shaft 53 connected to the center of the wheel 51. Is rotatably supported by the wheel fixing bracket 54 fixed to the vehicle body.

상기 휠 회전감지센서(55)는 상기 조향 휠(50)의 샤프트(53) 둘레에 설치되어 샤프트(53)와 함께 회전하는 표시 마크(55a)와, 상기 샤프트(53)의 측방향에 위치되어 상기 표시 마크(55a)의 움직임을 검출하여 상기 제어 컴퓨터(60)에 신호를보내는 인코더(55b)로 구성된다.The wheel rotation sensor 55 is disposed around the shaft 53 of the steering wheel 50 and is positioned at a mark mark 55a that rotates together with the shaft 53 and the shaft 53. And an encoder 55b which detects the movement of the display mark 55a and sends a signal to the control computer 60.

상기 전동 모터(70)는 상기 제어 컴퓨터(60)의 신호에 따라 정회전 역회전 작동되는 모터이고, 이와 같은 전동 모터(70)는 스티어링 기어 박스(80)와 한 쌍의 기어(71)(75)로 연결되어 회전력을 전달토록 이루어진다.The electric motor 70 is a motor for forward rotation reverse rotation operation according to the signal of the control computer 60, such an electric motor 70 is a steering gear box 80 and a pair of gears 71, 75 It is connected to) to transmit the rotational force.

상기 스티어링 기어 박스(80)는 상기 전동 모터(70)의 회전력을 차륜(88)측과 연결된 링크 기구(85)에 좌우 방향으로 운동력을 변환시킬 수 있는 장치로서, 공지에 사용되고 있는 워엄 섹터형, 워엄 섹터 롤러형, 보올 너트형, 가변 기어비형, 랙 피니언형 등이 채용될 수 있다.The steering gear box 80 is a device capable of converting the rotational force of the electric motor 70 to the link mechanism 85 connected to the wheel 88 side in the left and right direction, a worm sector type that is known in the art, A worm sector roller type, a bowl nut type, a variable gear ratio type, a rack pinion type, and the like can be adopted.

도 4에서는 상기한 스티어링 기어 박스(80) 중에서 랙 피니언형이 도시된 것으로서, 전동 모터(70)의 회전에 따라 피니언(81)이 회전하고, 피니언(81)의 회전에 따라 랙(83)이 직선이동하면서 타이로드(85')를 좌우 이동시킴으로서 조향 작동이 이루어진다.In FIG. 4, the rack pinion type is illustrated among the steering gear boxes 80, and the pinion 81 rotates according to the rotation of the electric motor 70, and the rack 83 rotates according to the rotation of the pinion 81. Steering operation is achieved by moving the tie rod 85 'from side to side while linearly moving.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 전자식 동력 조향 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the electronic power steering device according to the present invention configured as described above are as follows.

운전자가 조향 휠(50)을 회전시키면 인코더(55b)에서 표시 마크(55a)의 회전 상태를 검출하여 제어 컴퓨터(60)에 신호를 보내고, 제어 컴퓨터(60)에서는 회전 방향 및 스티어링 각도를 산출하여 전동 모터(70)의 회전 속도를 제어하게 된다.When the driver rotates the steering wheel 50, the encoder 55b detects the rotation state of the display mark 55a and sends a signal to the control computer 60. The control computer 60 calculates the rotation direction and steering angle by The rotational speed of the electric motor 70 is controlled.

상기 제어 컴퓨터(60)의 신호에 따라 전동 모터(70)가 구동되면서 한 쌍의 기어(71)(75)를 통해 스티어링 기어 박스(80)에 회전력이 전달되고, 상기 스티어링 기어 박스(80)에서는 회전 운동을 좌우 운동력으로 변환하여 링크 기구에 전달함으로써 차륜의 조향이 이루어진다.As the electric motor 70 is driven according to the signal of the control computer 60, the rotational force is transmitted to the steering gear box 80 through the pair of gears 71 and 75, and in the steering gear box 80, The wheel is steered by converting the rotational motion into a left and right motion force and transmitting it to the link mechanism.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명의 전자식 동력 조향 장치는 스티어링 샤프트와 기계적인 동력 조향을 이용하지 않고 조향 휠의 회전 상태를 감지하여 제어 컴퓨터에서 전동 모터를 이용하여 동력 조향 작동이 이루어지도록 구성되어 있기 때문에 전체적인 구조가 간단하여 차내의 공간 확보가 유리해지고, 장시간 사용에도 조향 작동의 신뢰성이 유지되도록 하는 이점을 제공하게 된다.The electronic power steering apparatus of the present invention configured and operated as described above is configured to detect a rotation state of a steering wheel without using a steering shaft and mechanical power steering, and to perform a power steering operation using an electric motor in a control computer. Since the overall structure is simple, it is advantageous to secure space in the vehicle and provide an advantage of maintaining reliability of steering operation even for a long time use.

Claims (4)

차체에 회전 가능하게 설치된 조향 휠과; 상기 조향 휠의 인근에 설치되어 조향 휠의 회전 상태를 감지하는 휠 회전감지수단과; 상기 휠 회전감지수단의 감지 신호를 입력받아 조향 작동 신호를 출력하는 제어수단과; 상기 제어 수단의 신호에 따라 회전 동력을 발생시키는 구동 수단과; 상기 구동 수단의 작동에 따라 운동의 방향을 전환하여 차륜이 움직이도록 링크 기구를 작동하는 스티어링 기어박스를 포함한 것을 특징으로 하는 전자식 동력 조향 장치.A steering wheel rotatably installed on the vehicle body; Wheel rotation sensing means installed near the steering wheel to sense a rotation state of the steering wheel; Control means for receiving a sensing signal of the wheel rotation detecting means and outputting a steering operation signal; Drive means for generating rotational power in accordance with a signal from said control means; Electronic steering device, characterized in that it comprises a steering gearbox for operating the link mechanism to move the wheel by changing the direction of movement in accordance with the operation of the drive means. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 조향 휠은 운전자가 회전시키는 휠과, 상기 휠의 중심에 연결된 샤프트로 이루어지고, 상기 샤프트는 차체에 고정된 휠 고정 브래킷에 회전 가능하게 지지된 것을 특징으로 하는 전자식 동력 조향 장치.The steering wheel includes a wheel that the driver rotates, and a shaft connected to the center of the wheel, wherein the shaft is rotatably supported by the wheel fixing bracket fixed to the vehicle body. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 휠 회전감지수단은 상기 조향 휠의 둘레에 설치되어 휠과 함께 회전하는 표시수단과, 상기 표시 수단 부근에 위치되어 상기 표시 수단의 움직임을 검출하여 상기 제어수단에 보내는 인코더로 구성된 것을 특징으로 하는 전자식 동력 조향 장치.The wheel rotation detecting means comprises a display means installed around the steering wheel to rotate together with the wheel, and an encoder positioned near the display means to detect the movement of the display means and send it to the control means. Electronic power steering. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 구동 수단은 상기 제어수단에 의해 작동되는 전동 모터이고, 상기 전동 모터는 스티어링 기어 박스와 한 쌍의 기어로 연결되어 회전력을 전달토록 된 것을 특징으로 하는 전자식 동력 조향 장치.The driving means is an electric motor operated by the control means, the electric motor is connected to the steering gear box and a pair of gears, the electric power steering device, characterized in that to transmit the rotational force.
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