KR20040017746A - 조향각 확인이 가능한 동력조향장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 동력조향장치에 관한 것으로, 특히 차량이 주행중 선회할 때 이에 따른 조향각을 정확하게 검출할 수 있도록 한 조향각 확인이 가능한 동력조향장치에 관한 것이다.

본 발명의 조향각 확인이 가능한 동력조향장치는, 실린더에 내재됨과 아울러 랙 바에 연결 설치된 피스톤에 유압을 인가하면서 조향력을 증대시키도록 유압펌프 및 유체 배출구와 유체 유입구를 갖는 저장탱크를 포함하여 구성된 차량의 유압식 동력조향시스템으로부터 차량의 조향각을 검출하는 장치에 있어서, 상기 저장탱크의 유체 배출구내에 고정설치되고, 상기 유체 배출구의 유압변화에 따른 유압감지신호를 출력하는 제 1유압측정센서; 상기 저장탱크의 유체 유입구내에 고정설치되고, 상기 유체 유입구내의 유압변화에 따른 유압감지신호를 출력하는 제 2유압측정센서; 및 상기 제 1유압측정센서와 상기 제 2유압측정센서로부터 출력된 유압감지신호에 따라 조향축의 회전각도를 산출하는 마이컴을 포함하여 이루어진다.

Description

조향각 확인이 가능한 동력조향장치{POWER STEERING SYSTEM ON WHICH ENABLE TO CONFIRM OF STEERING WHEEL ANGLE}

본 발명은 차량의 조향각 확인장치에 관한 것으로, 특히 차량의 주행중 선회할 때 이에 따른 조향각을 정확하게 검출할 수 있도록 한 차량의 조향각 확인장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 조향장치는 주행중인 차량의 진행방향을 임의로 바꾸기 위해 조향차륜인 전륜의 정열상태를 전환시키는 장치인 바, 조향시 운전자가 직접 조향핸들을 조작하게 되면, 이의 조작력이 조향축을 거쳐 조향기어 및 링크기구에 전달되어 전륜의 정렬상태가 변화되게 된다.

그리고, 차량의 선회시 선회정도는 동력조향장치나 전자현가장치등의 여러 기기들의 입력데이터로 활용되는 바, 이를 위해 자동차의 선회에 따른 조향의 정도는 조향축의 변화되는 각도를 매개로 측정하도록 되어 있다.

한편, 차량의 조향시 조향축의 변화 각도는 조향각 검출센서를 통해 검출되는데, 종래에는 상기 조향각 검출센서로 가변저항 타입이 사용되었다. 상기 가변저항 타입의 조향각 검출센서는 기판의 원주방향에 저항체가 설치되어 있으며, 상기 저항체 위를 금속접점이 슬라이딩하여 저항 변화량을 검출하는 것으로, 운전자가 조향휠을 좌ㆍ우로 회전시킴에 따라 상기 금속접점이 저항체 위를 슬라이딩하여 저항 변화량을 통해 조향각을 검출한다.

그러나, 종래의 가변저항 타입의 조향각 검출센서에 따르면 금속접점이 저항체 위를 슬라이딩할 때 소음이 발생하며, 특히 운전자가 조향 휠을 좌ㆍ우로 회전시킨 상태에서 조향 휠에서 손을 떼면 조향 휠이 원래의 위치로 복귀되는데 이때 금속접점이저항체 위를 슬라이딩하는 소음이 더 증가하고, 조향 휠이 원래의 위치로 복귀되는데 마찰력으로 작용하여 고급차량에 경우 승차감을 악화시키는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 대한민국 실용신안 공개번호 제2000-0006158호(엔코더 타입의 조향각 센서)에서는 조향 휠 작동시 소음을 발생하지 않으며, 조향 휠 복귀시 마찰력을 발생하지 않는 비접촉식 조향각 검출센서가 제안되었다.

도 1은 종래 자동차의 조향각 검출센서를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 종래의 조향각 검출센서는, 조향축(11)에 일체로 결합되어 조향시 동일한 방향 및 각도로 회전하면서 동심원상으로 다수개의 조향각 감지용 슬릿(12)과 하나의 중립위치 판별용 슬릿(13)을 각각 갖춘 회전판(14)과, 회전판(14)의 일측에 조향각 감지용 슬릿(12)을 향하도록 상하로 다소 이격되게 배치된 한 쌍의 포토센서로 이루어지는 바, 이 포토센서는 중앙의 중립감지 포토센서(15)와, 중립감지 포토센서(15)의 좌ㆍ우로 각각 배치된 제 1포토센서(16)와 제 2포토센서(17)로 구성된다.

따라서, 차량의 조향시 조향축(11)이 회전하게 되면, 이에 따라 회전판(14)도 동일한 방향과 속도로 회전하게 되고, 이때 제 1포토센서(16)와 제 2포토센서(17)는 회전판(14)에 동심원상으로 형성된 다수개의 조향각 감지용 슬릿(12)을 통해 빛의 투과 또는 차단에 따른 위상이 각각 다른 펄스를 발생시키게 되며, 이 펄스를 매개로 조향시 조향의 방향과 속도를 검출할 수 있게 된다.

그러나, 상기와 같은 조향각 검출센서를 통한 조향각의 검출에서는,조향축(11)상에 장착된 회전판(14)을 향해 설치된 중립감지 포토센서(15)와 제 1포토센서(16)및 제 2포토센서(17)에 의해 이루어지는 바, 특히 이러한 포토센서들에 의한 조향각의 검출은 회전판(14)의 조향각 감지용 슬릿(12)과 중립위치 판별용 슬릿(13)을 통해 빛의 투과 및 차단에 따른 위상차가 있는 펄스를 송출함에 따라 이루어지는데, 상기 회전판(14)에 마련된 조향각 감지용 슬릿(12)과 중립위치 판별용 슬릿(13)에 먼지나 이물질이 끼일 경우에는 잘못된 검출된 신호를 송출함에 따라 기기의 오작동을 유발시키게 되고, 3개의 포토센서중 어느 하나라도 제 기능을 발휘하지 못하는 이상 발생시에도 역시 잘못된 검출된 신호를 송출함에 따라 기기의 오작동을 유발시키게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 복수개의 유압측정센서를 이용하여 차량이 주행중 선회할 때 이에 따른 조향각의 검출을 오작동없이 정확하게 이루어지게 함으로써, 기기의 오작동에 의한 검출 데이터의 신뢰도 저하를 방지할 수 있도록 한 조향각 확인이 가능한 동력조향장치를 제공하는데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 조향각 확인이 가능한 동력조향장치는, 실린더에 내재됨과 아울러 랙 바에 연결 설치된 피스톤에 유압을 인가하면서 조향력을 증대시키도록 유압펌프 및 유체 배출구와 유체 유입구를 갖는 저장탱크를 포함하여 구성된 차량의 유압식 동력조향시스템으로부터 차량의 조향각을 검출하는장치에 있어서, 상기 저장탱크의 유체 배출구내에 고정설치되고, 상기 유체 배출구의 유압변화에 따른 유압감지신호를 출력하는 제 1유압측정센서; 상기 저장탱크의 유체 유입구내에 고정설치되고, 상기 유체 유입구내의 유압변화에 따른 유압감지신호를 출력하는 제 2유압측정센서; 및 상기 제 1유압측정센서와 상기 제 2유압측정센서로부터 출력된 유압감지신호에 따라 조향축의 회전각도를 산출하는 마이컴을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

전술한 구성에서, 상기 마이컴은 상기 조향축의 회전각도에 따라 상기 제 1유압측정센서 및 상기 제 2유압측정센서로부터 출력되는 유압감지신호들을 미리 저장시켜 놓고, 상기 미리 저장된 유압감지신호들과 현재 측정된 유압감지신호를 비교하여 그에 대응되는 상기 조향축의 회전각도를 검출하도록 제어함이 바람직하다.

도 1은 종래 차량의 조향각 검출센서를 개략적으로 나타낸 도면,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조향각 확인이 가능한 동력조향장치의 구성을 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 도면이다.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 ***

100 : 피니언 기어,150 : 랙,

200 : 랙 바,250 : 피스톤,

300 : 실린더,350 : 콘트롤 밸브,

400 : 유압펌프,450 : 저장탱크,

450a,450b : 유체 배출구 및 유체 유입구,

500 : 피드라인(Feed Line),550 : 제 1유압측정센서,

600 : 제 2유압측정센서,650 : 마이컴

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조향각 확인이 가능한 동력조향장치의 구성을 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 조향각 확인이 가능한 동력조향장치는, 차량의 조향휠(미도시)에 의해 회전되는 피니언 기어(100)와; 피니언 기어(100)에 맞물리도록 랙(150)이 구비되어 차량의 양측으로 이동 가능한 랙바(200)와; 랙 바(200)가 수납되도록 형성됨과 아울러 랙 바(150)와 연동하도록 구비된 피스톤(250)이 내재되어 있는 실린더(300)와; 피니언 기어(100)의 회전시 연동하면서 실린더(300)로 공급되는 유체의 방향을 변환시키는 콘트롤 밸브(350)와; 콘트롤 밸브(350)에 유체를 공급/복귀되도록 연결설치된 유압펌프(400)와; 일정량의 유체를 저장함과 아울러 유체 배출구(450a) 및 유체 유입구(450b)를 통해 상기 유체를 이동시킬 수 있는 저장탱크(450)와; 실린더(300)의 좌ㆍ우측에 설치되어 실린더(300)내의 유체가 콘트롤 밸브(350)를 지나 유압펌프(400) 및 저장탱크(450)를 순환할 수 있도록 구비된 피드라인(Feed Line)(500)과; 저장탱크(450)의 유체 배출구(450a)내부에 고정설치되고, 유체 배출구(450a)내부의 유압변화에 따른 유압감지신호를 출력하는 제 1유압측정센서(550)와; 유체 유입구(450b)내부에 고정설치되고, 유체 유입구(450b)내의 유압변화에 따른 유압감지신호를 출력하는 제 2유압측정센서(600)와; 제 1유압측정센서(550) 및 제 2유압측정센서(600)로부터 출력된 유압감지신호에 의해 상기 조향축의 회전각도를 산출하는 마이컴(650)을 포함하여 구성된다.

전술한 구성에서, 상기 콘트롤 밸브는 일반적으로 상기 피니언 기어의 회전시 연동하면서 실린더(300)로 공급되는 유체 즉, 오일의 방향을 변환시키는 기능을 한다.

저장탱크(450)의 유체 배출구(450a)는 유압펌프(400)에 연통되고, 유체 유입구(450b)는 콘트롤 밸브(350)의 내장 하우징(도시하지 않음)에 연통되어 엔진에서 발생한 회전력에 의하여 구동되는 유압펌프(400)에 의해 저장탱크(450)의 유체 배출구(450a)를 통하여 유압펌프(400) 및 콘트롤 밸브(350)와 선택적으로 실린더(300)를 경유하여 유체 유입구(450b)를 통해 저장탱크(450)내로 재순환된다.

제 1유압측정센서(550) 및 제 2유압측정센서(600)는 저장탱크(450)의 유체 배출구(450a) 및 유체 유입구(450b)내의 유체 압력변화에 따라 서로 다른 레벨의 전기적인 신호 즉, 유압감지신호를 발생하여 마이컴(650)으로 출력한다. 여기서, 상기 유압감지신호는 유압의 크기 또는 시간변화에 따른 유압의 변화치 등으로 이루어짐이 바람직하다.

마이컴(650)은 차량의 전체적인 제어를 담당하는 전자제어유닛(ECU) 또는 이와는 별도로 마련되어 이루어질 수도 있다.

이하에는 전술한 구성을 가지는 본 발명에 따른 조향각 확인이 가능한 동력조향장치의 동작에 대해서 상세하게 설명한다.

먼저, 차량의 조향휠이 중립상태에 있을 때에는 저장탱크(450)의 유체 배출구(450a) 및 유체 유입구(450b)내에 아무런 유압의 변화가 없기 때문에, 제 1유압측정센서(550) 및 제 2유압측정센서(600)에서 유압감지신호를 출력하지 않게 된다. 따라서, 마이컴(650)에서는 아무런 유압감지신호가 제공되지 않아 차량의 조향축이 중립상태에 있음을 인식하게 된다.

그리고, 차량의 조향휠을 좌ㆍ우측으로 회전시키게 되면, 이와 연결된 상기 조향축의 피니언 기어(100)가 회전함과 아울러 피니언 기어(100)에 치합된 랙(150)이 직선운동하게 되어 랙 바(200)가 이동하게 된다.

랙 바(200)가 이동하면, 이와 연동하는 피스톤(250)이 이동하는 바, 이때 콘트롤 밸브(350)를 통해 상기 유체가 실린더(300)의 내부로 공급되면서 피스톤(250)을 가압하게 된다.

상기 유체가 소정의 압력으로 피스톤(250)을 가압하게 되면, 피스톤(250)이 이동할 때 유체의 압력에 의해 보다 용이하게 이동됨으로써, 동력 조향이 이루어지게 된다.

한편, 저장탱크(450)의 유체 배출구(450a) 및 유체 유입구(450b)내부에 장착된 제 1유압측정센서(550) 및 제 2유압측정센서(600)에서는 상기 유체의 압력변화에 따라 서로 다른 레벨의 전기적인 신호 즉, 유압감지신호를 발생하여 마이컴(650)으로 출력한다.

이후, 마이컴(650)에서는 상기 조향축의 회전각도에 따라 제 1유압측정센서(550) 및 제 2유압측정센서(600)로부터 출력되는 유압감지신호들을 미리 저장시켜 놓고, 상기 미리 저장된 유압감지신호들과 현재 측정된 유압감지신호를 비교하여 그에 대응되는 상기 조향축의 회전각도를 검출할 수 있도록 제어한다.

한편, 상기 조향축의 회전방향은 일반적으로 널리 공지된 광센서등을 이용하여 인식하도록 함이 바람직하다.

따라서, 상기와 같이 차량의 조향축의 회전각도를 검출하기 위해 복수개의 유압측정센서를 이용함으로써, 차량이 주행중 선회할 때 이에 따른 조향각의 검출이 오작동없이 정확하게 이루어지고, 기기의 오작동에 의한 검출한 데이터의 신뢰도 저하를 방지할 수 있다.

전술한 본 발명에 따른 조향각 확인이 가능한 동력조향장치에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 조향각 확인이 가능한 동력조향장치에 따르면, 조향축의 회전각도를 감지하기 위해 복수개의 유압측정센서를 이용함으로써, 조향축의 회전각도를 종래보다 훨씬 간단하고 신뢰성 있게 검출할 수 있는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 실린더에 내재됨과 아울러 랙 바에 연결 설치된 피스톤에 유압을 인가하면서 조향력을 증대시키도록 유압펌프 및 유체 배출구와 유체 유입구를 갖는 저장탱크를 포함하여 구성된 차량의 유압식 동력조향시스템으로부터 차량의 조향각을 검출하는 장치에 있어서,

   상기 저장탱크의 유체 배출구내에 고정설치되고, 상기 유체 배출구의 유압변화에 따른 유압감지신호를 출력하는 제 1유압측정센서; 상기 저장탱크의 유체 유입구내에 고정설치되고, 상기 유체 유입구내의 유압변화에 따른 유압감지신호를 출력하는 제 2유압측정센서; 및 상기 제 1유압측정센서와 상기 제 2유압측정센서로부터 출력된 유압감지신호에 따라 조향축의 회전각도를 산출하는 마이컴을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 조향각 확인이 가능한 동력조향장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 마이컴은 상기 조향축의 회전각도에 따라 상기 제 1유압측정센서 및 상기 제 2유압측정센서로부터 출력되는 유압감지신호들을 미리 저장시켜 놓고, 상기 미리 저장된 유압감지신호들과 현재 측정된 유압감지신호를 비교하여 그에 대응되는 상기 조향축의 회전각도를 검출하도록 제어함을 특징으로 하는 조향각 확인이 가능한 동력조향장치.