KR20050020929A - 전달비 조정 메커니즘을 구비한 자동차용 스티어링 장치 - Google Patents

전달비 조정 메커니즘을 구비한 자동차용 스티어링 장치 Download PDF

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KR20050020929A
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Abstract

전달비 변경 메커니즘은 입력축(12a)의 회전 각도에 대한 출력축(12b)의 회전 각도의 비를 변경한다. 연결 부재(60, 67, 70)는 로크 위치(locked position)와 언로크 위치(unlocked position) 사이를 이동할 수 있다. 연결 부재가 로크 위치에 있을 때 입력축(12a)과 출력축(12b)은 일체적으로 회전하고, 연결 부재가 언로크 위치에 있을 때 입력축(12a)과 출력축(12b)은 연결 상태로부터 해제되어 전달비 변경 메커니즘(14)에 의해 입력축(12a)의 회전 각도에 대한 출력축(12b)의 회전 각도의 전달비를 조정할 수 있는 언로크 상태에 도달하게 된다. 탄성 부재(71)는 연결 부재를 로크 위치를 향해 탄성적으로 가압한다. 솔레노이드(75)는 탄성 부재(71)의 탄성력에 대항하여 연결 부재를 언로크 위치에서 홀드한다. 솔레노이드 구동 제어 장치는 언로크 위치에 위치한 연결 부재를 홀드하기 위하여 솔레노이드에 구동 전압을 인가하고, 연결 부재가 최종적으로 로크 위치에 도달하기 전에 전압 감쇠 프로세스를 통하여 그 구동 전압을 감소시킨다. 전압 감쇠 프로세스 동안, 솔레노이드는 탄성 부재(71)의 탄성력에 저항하는 전자기력을 발생시켜 로크 위치에 도달하는 도중에 연결 부재의 이동 속도를 감소시킨다.

Description

전달비 조정 메커니즘을 구비한 자동차용 스티어링 장치{STEERING APPARATUS FOR USE IN AN AUTOMOTIVE VEHICLE AND EQUIPPED WITH A TRANSMISSION RATIO ADJUSTING MECHANISM}
본 발명은, 바람직하게는 자동차에 이용되고, 운전자 또는 조작자에 의해 제어되거나 조종되는 스티어링휠(steering wheel)의 스티어링 각도(steering angle)에 대한 스티어링가능 휠(steerable wheel) 또는 타이어의 스티어링되는 각도의 전달비(transmission ratio)를 변경할 수 있는 전달비 조정 메커니즘(transmission ratio adjusting mechanism)을 구비한 스티어링 장치(이하, 전달비 조정가능 스티어링 장치(transmission ratio adjustable steering apparatus)라고 칭함)에 관한 것이다.
진보된 자동차 스티어링 제어 장치의 일부는, 스티어링 각도 전환비(steering angle conversion ratio)(즉, 스티어링휠의 스티어링 각도에 대한 스티어링가능 휠의 스티어링되는 각도의 전달비)를 변경할 수 있는 가변 기어비 스티어링(Variable Gear Ratio Steering: VGRS)과 같은 전달비 변경 메커니즘을 이용한다. 일반적으로, 차량 주행 속도를 포함한 차량 운전 상태를 참조하여 스티어링 각도 전환비를 변경하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 차량이 고속 주행중인 경우, 차량의 주행 성능은 고속으로 안정화되기 때문에 운전자에 의해 제어되거나 조종되는 스티어링휠의 스티어링 각도에 대한 휠의 스티어링되는 각도의 급속한 변화를 피하기 위하여 스티어링 각도 전환비가 감소되어야 한다.
한편, 차량이 저속 주행중인 경우, 운전자가 차량을 차고 또는 한정된 주차 공간에 간신히 주차를 해야할 때 스티어링휠의 최소 필요 스티어링 각도를 줄이기 위하여, 그리고 이에 따라 스티어링휠을 제어하거나 조작해야 하는 운전자의 부담을 줄이기 위하여 스티어링 각도 전환비를 증가시키는 것이 바람직하다.
통상적으로, 스티어링 각도 전환비를 조정하기 위하여 다수의 모터형 스티어링 메커니즘이 널리 이용되고 있는데, 그 이유는 이 메커니즘이 스티어링되는 휠 축(shaft)을 독립적으로 회전시키고 구동시키는데 있어서 뛰어나기 때문이다. 보다 특정하게는, 운전자에 의해 제어되거나 조종되는 스티어링휠의 스티어링 각도를 검출하기 위하여 각도 검출부가 제공된다. 스티어링휠의 검출된 스티어링 각도 및 실제 차량 운전 상태에 기초하여 스티어링 각도 전환비가 결정된다. 컴퓨터 프로세싱을 이용함으로써, 최종적으로 요구되는 휠 스티어링 각도(즉, 타겟 휠 각도)가 결정된 스티어링 각도 전환비에 기초하여 계산된다. 그 다음, 스티어링휠의 스티어링 축으로부터 기계적으로 분리된 스티어링되는 휠 축을 모터에 의해 회전하거나 구동하여 타겟 휠 각도에 대한 스티어링가능 휠의 각도를 조정한다.
이러한 종류의 스티어링 제어 시스템에 따르면, 스티어링되는 휠 축은 스티어링 축의 회전과 정확하게 일치하도록 추종 제어(follow-up control)된다. 보다 특정하게는, 스티어링되는 휠 축의 실제 회전 각도(즉, 실제 휠 스티어링 각도)와 타겟 휠 스티어링 각도 사이의 차이에 따라 스티어링되는 휠 축 구동 모터의 회전 속도가 조정된다. 추종 제어는 실제 스티어링 축 각도가 가능한 한 빨리 타겟 스티어링 각도와 일치하도록 신속하게 수행되어야 한다. 그러나, 이러한 종류의 추종 제어의 최종 단계 동안 발생하는 바람직하지 않은 오버슈트(overshoot) 현상을 피하기 위하여, 모터의 회전 속도를 충분히 감속하여 정확하게 제어할 필요가 있다. 한편, 당면한 위험을 피하기 위하여 운전자가 갑자기 스티어링휠을 돌리는 경우가 있을 수 있다. 이러한 경우, 모터는 매우 고속으로 회전해야 한다.
또한, 전달비 변경 메커니즘은, 전달비 변경 메커니즘에서 발생하는 실패의 경우에 전달비가 소정의 값으로 기계적으로 고정되는 로크 장치(locking apparatus)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 로크 장치는 전달비 변경 메커니즘의 모터 하우징(housing)에 요동가능하게(swingably) 지지된 아치형 로크 암부(arch-shaped locking arm)를 포함한다. 그리고, 로터(rotor) 축의 둘레에 디스크형 로크 홀더(disc-shaped lock holder)가 고정된다. 로크 암부는 이 로크 홀더의 오목부(recess)와 선택적으로 맞물릴 수 있는 볼록부(projection)를 구비한다. 로크 암부의 볼록부가 로터 축과 맞물릴 때, 모터 하우징과 로터 축 사이의 상대적인 회전은 로크된다. 이에 따라, 엔진이 멈추는 경우 또는 전달비 변경 메커니즘에 과도한 힘이 가해지는 경우, 로크 장치는 스티어링휠의 스티어링 각도와 스티어링가능 휠의 스티어링되는 각도 사이의 정확하고 조절된 관계를 확실하게 유지하기 위하여 로크 상태에 도달하게 된다.(일본특허공개공보 평11-34894호 참조)
그러나, 전술한 종래 기술에 개시되어 있는 전달비 조정가능 스티어링 장치에 따르면, 로크 장치가 로크 상태에 도달하도록 하기 위하여 로크 암부와 로크 홀더가 맞물릴 때 불쾌한 소음이 발생한다는 문제점이 있다.
전술한 문제점을 고려하여, 본 발명은 예를 들면, 로크 메커니즘의 로크 동작에서 로크 암부가 로크 홀더와 맞물릴 때 전달비 변경 메커니즘으로부터 발생하는 소음을 억제할 수 있는 전달비 조정가능 스티어링 장치를 제공하는데 목적이 있다.
전술한 및 기타 다른 관련 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전달비 조정가능 스티어링 장치를 제공하며, 이 스티어링 장치는 입력축, 출력축, 전달비 변경 메커니즘, 연결 부재(coupling member), 탄성 부재(resilient member), 솔레노이드(solenoid) 및 솔레노이드 구동 제어 장치를 포함한다. 입력축은 스티어링휠에 연결된다. 출력축은 스티어링가능 휠에 연결된다. 전달비 변경 메커니즘은 상기 입력축의 회전 각도에 대한 상기 출력축의 회전 각도의 비를 변경한다. 연결 부재(예를 들면, 로크 암부)는 로크 위치(locked position)(즉, 로크 홀더의 위치)와 언로크 위치(unlocked position) 사이를 이동할 수 있다. 연결 부재가 로크 위치에 있을 때 입력축과 출력축은 일체적으로 회전하고, 연결 부재가 언로크 위치에 있을 때 입력축과 출력축은 연결 상태로부터 해제되어 전달비 변경 메커니즘에 의해 입력축의 회전 각도에 대한 출력축의 회전 각도의 전달비를 조정할 수 있는 언로크 상태에 도달하게 된다. 탄성 부재는 연결 부재를 로크 위치를 향해 탄성적으로 가압(urging)한다. 솔레노이드는 탄성 부재의 탄성력에 대항하여 연결 부재를 언로크 위치에서 홀드한다. 그리고, 솔레노이드 구동 제어 장치는 언로크 위치에 위치한 연결 부재를 홀드하기 위하여 솔레노이드에 구동 전압을 인가하고, 연결 부재가 최종적으로 로크 위치에 도달하기 전에 전압 감쇠 프로세스를 통하여 그 구동 전압을 감소시킨다. 전압 감쇠 프로세스 동안, 솔레노이드는 탄성 부재의 탄성력에 저항하는 전자기력을 발생시켜 로크 위치에 도달하는 도중에 연결 부재의 이동 속도를 감소시킨다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 솔레노이드 구동 제어 장치는, 연결 부재를 언로크 위치로부터 로크 위치로 이동시키는 프로세스에서, 솔레노이드에 인가되는 구동 전압을 점차 감소시켜서 연결 부재가 최종적으로 로크 위치에 도달할 수 있도록 한다.
일반적으로, 연결 부재에서 발생하는 소음은 연결 부재에 의해 발생되는 충격력에 거의 비례한다. 또한, 연결 부재의 충격력은 그의 이동 속도의 제곱에 비례한다. 따라서, 이 연결 부재의 이동 속도를 감소시킴으로써 소음을 억제할 수 있다.
실제적인 제어에 있어서, 연결 부재를 언로크 위치로부터 로크 위치로 이동시키기 위하여 솔레노이드에 인가되는 전압이 0으로 감소되지만, 솔레노이드의 구동 전압은 그의 인덕턴스(inductance) 성분과 저항 성분으로 인해 즉시 0으로 감소하지 않는다. 그러나, 솔레노이드에 인가되는 전압이 갑자기 0으로 떨어지는 경우(도5a 참조)에 비해서, 연결 부재의 보다 낮은 이동 속도를 실현하여 이에 따라 소음을 억제하는데 있어서 솔레노이드에 인가되는 전압의 감소율을 그의 인덕턴스 성분과 저항 성분으로 인해 야기되는 전압의 감소율보다 작아지도록 제어하는 것이 효과적이다.
또한, 솔레노이드 구동 제어 장치는, 연결 부재를 언로크 위치로부터 로크 위치로 이동시키는 프로세스에서, 솔레노이드의 전자기력이 로크 위치의 근접 위치에서 탄성 부재의 탄성력과 평형을 이루어서 연결 부재가 로크 위치에 도달하기 전 그 근접 위치에서 연결 부재를 순간적으로 중지하도록 솔레노이드에 인가되는 구동 전압을 감소시키고, 그 다음에, 최종적으로 구동 전압의 값을 0으로 감소시키는 것이 바람직하다.
연결 부재를 언로크 위치로부터 로크 위치로 이동시키기 위하여 솔레노이드에 인가되는 전압이 제어될 때에도, 솔레노이드의 실제 구동 전압은 솔레노이드의 인덕턴스 성분과 저항 성분으로 인해 인가되는 전압값으로 즉시 조정될 수 없다. 그러나, 연결 부재를 순간적으로 중지시키면, 솔레노이드에 인가되는 구동 전압을 변화하는데 있어서 지연을 줄일 수 있게 된다. 또한, 솔레노이드에 최종적으로 인가되는 전압이 연결 부재가 아직 로크 위치에 도달하지 않은 때에 0으로 감소한 경우, 연결 부재의 충격력은 탄성 부재의 탄성 계수와 연결 부재의 이동 거리의 곱에 실질적으로 비례한다. 따라서, 로크 동작중 연결 부재로부터 발생하는 소음이 작아진다.
연결 부재를 언로크 위치로부터 로크 위치로 이동시키는 프로세스에서 연결 부재의 이동 속도가 느린 경우, 로크 동작중 연결 부재로부터 발생하는 소음은 작지만, 로크 동작을 달성하는데 긴 시간이 필요하다. 이와 관련하여, 전술한 구성을 이용하는 것은, 솔레노이드에 인가되는 전압이 단순하게 감소되는 경우에 비해, 소음을 억제할 뿐만 아니라 필요한 동작 시간을 단축하는데 있어서 효과적이다.
보다 특정하게는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 하우징은 입력축과 일체적으로 회전한다. 전달비 변경 메커니즘은 하우징 내에 고정되고 감속 기어 유닛(speed reduction gear unit)을 통하여 출력축에 모터 회전을 전달하기 위한 회전축을 구비하는 전달비 변경 모터이다. 전달비 변경 모터의 회전축과 동축으로 및 일체적으로 회전 부재가 형성되고, 회전 부재의 외부 원주(circumferential) 표면상에 형성된 적어도 하나의 맞물림 오목부(engaging recess)를 구비한다. 연결 부재는 회전 부재의 외부 원주 표면에 대향하도록 하우징에 부착된 맞물림 후크(engaging hook)를 구비하고, 로크 위치와 언로크 위치 사이를 이동할 수 있다. 맞물림 후크는 로크 위치에서 맞물림 오목부와 맞물린다. 맞물림 후크는 맞물림 후크와 회전 부재의 외부 원주 표면 사이에 소정의 거리가 유지되도록 로크 위치에서 맞물림 오목부로부터 연결을 푼다. 탄성 부재는 연결 부재의 맞물림 후크가 회전 부재의 맞물림 오목부와 맞물리는 로크 위치를 향하여 연결 부재를 탄성적으로 가압한다. 솔레노이드는, 활성화되면, 탄성 부재의 탄성력에 대항하여 연결 부재를 이동시켜서, 연결 부재의 맞물림 후크가 회전 부재의 맞물림 오목부로부터 연결해제되어 회전 부재의 외부 원주 표면으로부터 소정의 거리를 유지하는 언로크 위치에서 연결 부재를 홀드한다. 그리고, 솔레노이드 구동 제어 장치는, 전압 감쇠 프로세스에서, 언로크 위치에서 홀드된 연결 부재가 탄성 부재의 탄성력에 기초하여 로크 위치를 향해 이동하도록 함으로써, 입력축을 하우징을 통해서 전달비 변경 모터의 회전축과 합체하여 입력축과 출력축이 감속 기어 유닛을 통해 일체적으로 회전하도록 한다.
전술한 구성은 연결 부재가 로크 위치에 도달할 때 발생하는 소음을 억제할 수 있고, 또한 입력축(즉, 스티어링 축)과 출력축(즉, 스티어링되는 휠 축)이 일체적으로 회전하도록 단단하게 로크할 수 있는 전달비 조정가능 스티어링 장치를 실현하는데 있어 효과적이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.
[제1 실시예]
먼저, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전달비 조정가능 스티어링 장치를 설명하기로 한다. 도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전달비 조정가능 스티어링 장치(1)의 개략적인 구성을 도시한다. (본 발명의 입력축에 대응하는) 스티어링 축(12a)의 상부단에 스티어링휠(10)이 고정된다. 스티어링 축(12a)의 하부단은 전달비 변경 메커니즘(14)에 연결된다. 전달비 변경 메커니즘(14)에 (본 발명의 출력축에 대응하는) 피니언 축(12b)의 상부단이 연결된다. 또한, 피니언 축(12b)의 하부단에 피니언(도시되지 않음)이 제공된다. 이 피니언은 스티어링 휠 기어박스(16)에 배치된 랙 바(rack bar)(18)와 맞물린다. 또한, 랙 바(18)의 각각의 단부는 대응하는 타이 로드(tie rod)(20)의 내부단에 연결된다. 각각의 타이 로드(20)의 외부단은 너클 암부(knuckle arm)(22)를 통해 스티어링가능 휠(24)에 연결된다. 이 실시예는 랙 바(18)가 움직일 때 랙 바(18)를 보조할 수 있는 동력 보조 메커니즘(도시되지 않음)을 구비한 동력 스티어링 장치를 이용한다. 예를 들면, 유압식(hydraulic type), 전동식 또는 전동유압식(electro-hydraulic type)이 이용된다.
또한, 스티어링휠(10)의 스티어링 각도를 검출하기 위하여 스티어링 축(12a)에 스티어링 각도 센서(25)가 부착된다. 스티어링 각도 센서(25)는 예를 들면, 통상적으로 알려진 회전 인코더(rotary encoder) 또는 비교가능 각도 검출 장치(comparable angle detecting device)이다. 이와 유사하게, 스티어링가능 휠(24)의 스티어링되는 각도를 검출하기 위하여 피니언 축(12b)에 출력 각도 센서(26)가 부착된다. 출력 각도 센서(26)는 예를 들면, 통상적으로 알려진 회전 인코더 또는 비교가능 각도 검출 장치이다. 이 경우, 전달비 변경 메커니즘에 출력 각도 센서(26)를 통합하는 것이 가능하다. 스티어링 제어부(30)는 스티어링 각도 센서(25)에 의해 검출된 스티어링휠(10)의 스티어링 각도 및 출력 각도 센서(26)에 의해 검출된 스티어링가능 휠(24)의 스티어링되는 각도를 입력받는다. 또한, 스티어링 제어부(30)는 차량 속도 센서(27)에 의해 검출된 차량 운행 속도를 입력받는다. 또한, 스티어링 제어부(30)는 전달비 변경 메커니즘(14)을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 본 발명의 솔레노이드 구동 제어 장치로서의 기능을 할 수 있다.
또한, 스티어링 제어부(30)는 버스 라인(35)을 통해 상호간에 연결되어 있어 서로 통신할 수 있는 CPU(31), RAM(32), ROM(33) 및 입력/출력 인터페이스(34)를 포함하는 잘 알려진 마이크로컴퓨터에 의해 구성된다. 또한, ROM(33)은 프로그램 저장 영역(33a) 및 데이터 기억 영역(33b)을 포함한다. 데이터 기억 영역(33b)은 스티어링 제어에 이용되는 데이터를 저장한다.
도2에 도시된 바와 같이, 전달비 변경 메커니즘(14)은 모터(40) 및 감속 기어 유닛(42)을 포함한다. 모터(40)는 스테이터(stator)(46) 및 로터(48)를 포함한다. 스테이터(46)는 모터 하우징(44)에 고정된다. 감속 기어 유닛(42)은 예를 들면, 유성 기어 메커니즘(planetary gear mechanism) 또는 화성 구동 기어 메커니즘(harmonic drive gear mechanism)에 의해 구성된다. 유성 기어 메커니즘에 따르면, 회전축(50)이 로터(48)와 함께 회전하고 선 기어(sun gear)(52)에 고정된다. 소정 수의 유성 기어(54)가 선 기어(52) 둘레에 배치되고, 동일한 간격으로 각을 이루어 배치된다. 각각의 유성 기어(54)는 방사상의 내부측에서 선 기어(52)와 맞물리고, 또한 모터 하우징(44)의 내부 원통 표면상에 형성된 링 기어(ring gear)(56)와 맞물린다. 또한, 각각의 유성 기어(54)는 캐리어(carrier)(58)에 의해 회전가능하게 지지된다.
또한, 모터 하우징(44)에 로크 메커니즘(도3a 및 도3b 참조)이 제공된다. 로크 메커니즘은 로터(48)의 상부에 대응하는 높이(즉, 도2에 도시된 라인(A-A)의 레벨)에 위치한다. 보다 특정하게는, 로크 메커니즘은 모터 하우징(44)에 배치된 (본 발명의 연결 부재에 대응하는) 아치형 로크 암부(60)를 포함한다. 로크 암부(60)는 로터(48)의 상부 높이에 대응한다. 로크 암부(60)는 아치형 보디(body)의 내부측에 형성된 (본 발명의 맞물림 후크에 대응하는) 맞물림 볼록부(60a)를 갖는다. 로크 암부(60)는 핀(pin)(44a)에 의하여 모터 하우징(44)에 의해 요동가능하게 지지된 일단(즉, 피봇단(pivot end) 또는 근단(proximal end))을 갖는다. 로크 암부(60)의 타단(즉, 자유단(free end) 또는 원단(distal end))에 전자기 코일(62)이 제공된다. 또한, 도2에 도시된 바와 같이, 모터 하우징(44)의 천장(ceiling)에 평판 자석(plate magnet)(64)이 고정된다. 평판 자석(64)은 위에서부터 전자기 코일(62)에 근접하게 대향한다. 한편, 스테이터(46)에 금속 평판(66)이 고정되고, 전자기 코일(62) 아래에 대향하여 위치한다. 전자기 코일(62), 평판 자석(64) 및 금속 평판(66)은 협력하여 본 발명의 솔레노이드를 구성한다.
또한, 전자기 코일(62)이 제공되어 있는 로크 암부(60)의 자유단의 부근에 (본 발명의 탄성 부재에 대응하는) 스프링(67)이 제공된다. 스프링(67)의 일단은 로크 암부(60)에 연결되고, 스프링(67)의 타단은 모터 하우징(44)의 내부 원통 표면에 고정된다. 스프링(67)은 로크 암부(60)를 회전축(50)을 향하여 탄성적으로 가압하거나 끌어당긴다.
한편, 모터(40)의 로터(48)의 상부 표면상에 (본 발명의 회전 부재에 대응하는) 회전 로크 홀더(68)가 제공된다. 로크 홀더(68)는 회전축(50)에 고정되고 로터(48)와 함께 회전한다. 로크 홀더(68)는 로크 암부(60)의 맞물림 볼록부(60a)와 맞물릴 수 있는 (본 발명의 맞물림 오목부에 대응하는) 적어도 하나의 맞물림 오목부(68a)를 구비한다. 도3a 및 도3b에 개시되어 있는 실시예에 따르면, 총 4개의 맞물림 오목부(68a)가 제공되어 있다.
모터(40)의 모터 하우징(44)은 피니언 축(12b)의 상부단에 연결된다. 캐리어(58)는 범용 조인트(joint)(도시되지 않음)의 스티어링 축(12a)의 하부단에 연결된다.
이 실시예의 전달비 조정가능 스티어링 장치(1)에 따르면, 스티어링 제어부(30)는 차량 속도 센서(27)에 의해 검출된 차량 이동 속도 및 스티어링 각도 센서(25)에 의해 검출된 스티어링 각도를 입력받는다. 스티어링 제어부(30)는 CPU(31)에 의해 실행되는 스티어링 제어 프로그램(33p)에 따라 기입된 차량 운행 속도 및 스티어링 각도에 기초하여 타겟 스티어링 각도를 계산한다. 스티어링 제어부(30)는 획득된 타겟 스티어링 각도에 대응하는 제어 신호를 전달비 변경 메커니즘(14)에 출력한다. 전달비 변경 메커니즘(14)의 모터(40)는 스티어링가능 휠(24)의 실제 스티어링되는 각도가 타겟 스티어링 각도와 균등하도록 제어 신호에 기초하여 구동된다.
전술한 로크 메커니즘은 다음 방식으로 동작한다.
스티어링 제어부(30)는, 엔진이 동작중인 경우(즉, 점화 스위치가 온(ON) 상태인 경우)와 모터(40)가 미동작 상태에 있지 않은 경우, 전자기 코일(62)에 전력을 공급한다. 전자기 코일(62)은 로크 암부(60) 아래에 위치한 금속 평판(66)에 평행한 방향으로 작용하는 전자기력을 발생시킨다. 로크 암부(60)는 스프링(67)의 탄성력에 대항하여 모터 하우징(44)의 내부 원통벽을 향하여 잡아 당겨진다. 즉, 로크 암부(60)는 로크 홀더(68)로부터 멀어지는 방향으로 이동하고, 이에 따라 로크 암부(60)의 맞물림 볼록부(60a)는 (본 발명의 언로크 위치에 대응하는) 도3a에 도시된 바와 같이 로크 홀더(68)의 맞물림 오목부(68a)로부터 연결해제된다. 스티어링가능 휠(24)로부터 과도한 입력이 들어오지 않는 경우와 모터(40)가 미작동 상태에 있지 않은 경우, 전달비 변경 메커니즘은 검출된 차량 운행 속도에 기초하여 스티어링가능 휠(24)의 스티어링되는 각도를 조정한다.
한편, 엔진의 동작이 중단된 경우(즉, 점화 스위치가 오프(OFF) 상태인 경우)와 모터(40)가 미동작 상태에 있는 경우, 스티어링 제어부(30)는 전자기 코일(62)에 전력을 공급하는 것을 중단한다. (본 발명의 로크 위치에 대응하는) 도4에 도시된 바와 같이, 스프링(67)은 탄성적으로 로크 암부(60)의 맞물림 볼록부(60a)를 로크 홀더(68)를 향해 이동시켜서, 맞물림 볼록부(60a)가 로크 홀더(68)의 맞물림 오목부(68a)와 맞물리게 한다.
맞물림 볼록부(60a)와 맞물림 오목부(68a)의 맞물림이 다음의 방식으로 수행된다.
로크 암부(60)의 맞물림 볼록부(60a)가 로크 홀더(68)의 맞물림 오목부(68a)와 각위치(angular position)에서 원주 방향으로 합치되는 경우, 맞물림 볼록부(60a)는 맞물림 오목부(68a)와 즉시 맞물린다. 로크 암부(60)의 맞물림 볼록부(60a)가 로크 홀더(68)의 맞물림 오목부(68a)와 합치되지 않는 경우, 로크 동작은 즉시 달성될 수 없고, 이에 따라 로크 홀더(68)는 맞물림 볼록부(60a)가 맞물림 오목부(68a)와 각위치에서 합치될 때까지 잠시 동안 로크 암부(60)에 대하여 회전할 수 있다. 따라서, 맞물림 볼록부(60a)가 맞물림 오목부(68a)와 각위치에서 합치된 경우에 맞물림 볼록부(60a)는 맞물림 오목부(68a)와 즉시 맞물린다. 따라서, 모터(40)가 동작하지 않는 경우에도, 전달비는 소정의 값으로 고정될 수 있고, 이에 따라 운전자는 안전하게 휠(24)을 스티어링할 수 있다.
또한, 이 실시예는 PWM(Pulse Width Modulation: 펄스폭 변조) 제어를 이용하여 전자기력 코일(62)에 인가된 구동 전압을 조정한다. 스티어링 제어부(30)는 스티어링 제어 프로그램(33p)에 따라 전자기 코일(62)에 인가되는 구동 전압을 결정하고, 그 인가 전압에 대응하는 듀티비(duty ratio)에 기초하여 PWM 신호를 생성한다.
스티어링 제어부(30)(보다 특정하게는, CPU(31))는 스티어링 제어 프로그램(33p)을 이용하여 로크 메커니즘에 대한 동작 프로세싱을 수행한다. 이하, 도3a, 도3b 및 도4, 그리고 도5b의 그래프와 함께 도6의 흐름도를 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 스티어링 제어 프로그램(33p)의 제1 예를 설명하기로 한다. 먼저, 점화 스위치(도면에 도시되지 않음)가 온 상태에서 오프 상태로 변경되었는지 여부를 검사한다(단계(S1) 참조). 점화 스위치의 상태가 오프 상태로 변경된 경우(즉, 단계(S1)에서 "예"인 경우), 스티어링 제어부(30)는, 도5b에 도시된 바와 같이 전자기 코일(62)에 인가되는 전압이 V0에서 Vb로 계단식으로 감소하도록 PWM 듀티비를 변경한다(단계(S2) 참조). 그 다음, 스티어링 제어부(30)는 로크 메커니즘이 동작중임을 나타내는 로크 플래그(locking flag)를 세트(set)한다(단계(S3) 참조). 이러한 상태에서, 전자기 코일(62)의 전자기력은 인가 전압의 감소량에 해당하는 양만큼 감소한다. 다시 말하면, 스프링(67)의 탄성력이 전자기 코일(62)의 전자기력보다 커져서, 이에 따라 로크 암부(60)의 맞물림 볼록부(60a)가 로크 홀더(68)를 향해 이동하여 소정의 평형 지점에서 홀드된다. 보다 특정하게는, 전자기 코일(62)에 전압(V0)이 인가되는 경우, (본 발명의 언로크 위치에 대응하는) 도3a에 도시된 바와 같이 맞물림 볼록부(60a)와 로크 홀더(68)의 외부 주변부 사이에 거리차(d11)가 존재한다. 한편, 전자기 코일(62)에 인가되는 전압이 Vb로 감소되는 경우, (본 발명의 근접 위치에 대응하는) 도3b에 도시된 바와 같이 맞물림 볼록부(60a)와 로크 홀더(68)의 외부 주변부 사이의 차가 거리(d12)로 감소한다. 이 순간에는, 맞물림 볼록부(60a)가 로크 홀더(68)의 외부 주변부와 아직 접촉되지 않아서 로크 홀더(68)가 계속하여 회전할 수 있다.
점화 스위치가 온 상태에서 오프 상태로 변경되지 않은 경우(즉, 단계(S1)에서 "아니오"인 경우), 점화 스위치가 오프 상태에 있는지 여부를 검사한다(단계(S4) 참조). 점화 스위치가 온 상태에 있는 경우(즉, 단계(S4)에서 "아니오"인 경우), 로크 동작이 중지된다(단계(S10) 참조). 스티어링 제어부(30)는, 도3a에 도시된 바와 같이 로크 암부(60)를 연결해제하여 보통의 상태에 있는 전달비 조정가능 스티어링 장치(1)에 대한 프로세싱을 실행한다. 점화 스위치가 오프 상태에 있는 경우(즉, 단계(S4)에서 "예"인 경우), 로크 메커니즘이 동작중인지 여부를 검사한다(단계(S5) 참조). 로크 메커니즘이 동작중이 아닌 경우(즉, 단계(S5)에서 "아니오"인 경우), 스티어링 제어부(30)는 이 프로세싱을 즉시 종료한다.
점화 스위치가 오프 상태에 있고 로크 메커니즘이 동작중인 경우(단계(S5)에서 "예"인 경우), 점화 스위치가 온 상태에서 오프 상태로 변경된 이후 소정의 시간(Tb)(예를 들면, 5초)이 경과했는지 여부를 검사한다(단계(S6) 참조). 소정의 시간(Tb)이 아직 경과하지 않은 경우(즉, 단계(S6)에서 "아니오"인 경우), 스티어링 제어부(30)는 이 프로세싱을 즉시 종료한다. 소정의 시간(Tb)이 이미 경과한 경우(즉, 단계(S6)에서 "예"인 경우), 스티어링 제어부(30)는 전자기 코일(62)에 인가되는 전압(V)을 0V로 감소시킨다(단계(S7) 참조). 그 다음, 스티어링 제어부(30)는 로크 메커니즘이 동작중임을 나타내는 로크 플래그를 클리어(clear)한다(단계(S8) 참조). 이 경우, 전자기 코일(62)은 어떠한 전자기력도 발생하지 않는다. 따라서, 스프링(67)의 수축력(contraction force)으로 인해, 맞물림 볼록부(60a)가 도3b의 상태로부터 도4의 상태로 이동하게 된다. 맞물림 볼록부(60a)는 맞물림 오목부(68a)와 완전히 맞물린다. 다시 말하면, 로크 암부(60)는 로크 홀더(68)와 로크된다.
Tb는 로크 암부(60)가 도3a에 도시된 상태로부터 도3b에 도시된 상태로의 이동을 달성하는데 필요한 시간에 비해 충분히 긴 시간이다. 도3a의 상태에서, 맞물림 볼록부(60a)와 로크 홀더(68)의 외부 주변부 사이에 거리차(d11)가 존재한다. 도3b의 상태에서, 맞물림 볼록부(60a)와 로크 홀더(68)의 외부 주변부 사이의 차가 거리(d12)로 감소한다. 또한, Tb는 전자기 코일(62)의 인덕턴스 성분과 전자기 코일(62)에 포함된 저항 성분에 의해 결정되는 시간 상수(time constant)(즉, V0에서 Vb로 변경하는 전자기 코일(62)에 인가되는 전압의 지연 시간)를 고려하여 결정되어야 한다.
이하, 도3a, 도3b 및 도4, 그리고 도5c의 그래프와 함께 도7의 흐름도를 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 스티어링 제어 프로그램(33p)의 제2 예를 설명하기로 한다. 스티어링 제어부(30)(보다 특정하게는, CPU(31))는 이 스티어링 제어 프로그램(33p)을 이용하여 로크 메커니즘에 대한 동작 프로세싱을 실행한다. 먼저, 점화 스위치(도면에 도시되지 않음)가 온 상태에서 오프 상태로 변경되었는지 여부를 검사한다(단계(S11) 참조). 점화 스위치의 상태가 오프 상태로 변경된 경우(즉, 단계(S11)에서 "예"인 경우), 스티어링 제어부(30)는, 도5c에 도시된 바와 같이 전자기 코일(62)에 인가되는 전압이 V0에서 Vc로 계단식으로 감소하도록 PWM 듀티비를 변경한다(단계(S12) 참조). 그 다음, 스티어링 제어부(30)는 로크 메커니즘이 동작중임을 나타내는 로크 플래그를 세트한다(단계(S13) 참조). 이러한 상태에서, 전자기 코일(62)의 전자기력은 인가 전압의 감소량에 해당하는 양만큼 감소한다. 다시 말하면, 스프링(67)의 탄성력이 전자기 코일(62)의 전자기력보다 커져서, 이에 따라 로크 암부(60)의 맞물림 볼록부(60a)가 로크 홀더(68)를 향해 이동한다. 보다 특정하게는, 전자기 코일(62)에 전압(V0)이 인가되는 경우, (본 발명의 언로크 위치에 대응하는) 도3a에 도시된 바와 같이 맞물림 볼록부(60a)와 로크 홀더(68)의 외부 주변부 사이에 거리차(d11)가 존재한다. 한편, 전자기 코일(62)에 인가되는 전압이 Vc로 감소되는 경우, (본 발명의 근접 위치에 대응하는) 도3b에 도시된 바와 같이 맞물림 볼록부(60a)와 로크 홀더(68)의 외부 주변부 사이의 차가 거리(d12)로 감소한다. 이 순간에는, 맞물림 볼록부(60a)가 로크 홀더(68)의 외부 주변부와 아직 접촉되지 않아서 로크 홀더(68)가 계속하여 회전할 수 있다.
점화 스위치가 온 상태에서 오프 상태로 변경되지 않은 경우(즉, 단계(S11)에서 "아니오"인 경우), 점화 스위치가 오프 상태에 있는지 여부를 검사한다(단계(S14) 참조). 점화 스위치가 온 상태에 있는 경우(즉, 단계(S14)에서 "아니오"인 경우), 로크 동작이 중지된다(단계(S21) 참조). 스티어링 제어부(30)는, 도3a에 도시된 바와 같이 로크 암부(60)를 연결해제하여 보통의 상태에 있는 전달비 조정가능 스티어링 장치(1)에 대한 프로세싱을 실행한다. 점화 스위치가 오프 상태에 있는 경우(즉, 단계(S14)에서 "예"인 경우), 로크 메커니즘이 동작중인지 여부를 검사한다(단계(S15) 참조). 로크 메커니즘이 동작중이 아닌 경우(즉, 단계(S15)에서 "아니오"인 경우), 스티어링 제어부(30)는 이 프로세싱을 즉시 종료한다.
점화 스위치가 오프 상태에 있고 로크 메커니즘이 동작중인 경우(단계(S15)에서 "예"인 경우), 단계(S16)에서 스티어링 제어부(30)는 전자기 코일(62)에 인가되는 전압(V)(즉, PWM 듀티비)을 변경할 시간인지 여부를 검사한다. 전압을 변경할 시간인 경우(즉, 단계(S16)에서 "예"인 경우), 스티어링 제어부(30)는 전자기 코일(62)에 인가되는 전압이 Vcof(예를 들면, 0.1V) 만큼 감소되도록 PWM 듀티비를 변경한다(단계(S17) 참조). 전자기 코일(62)의 전자기력은 인가 전압의 감소량에 해당하는 양만큼 감소한다. 다시 말하면, 스프링(67)의 탄성력이 전자기 코일(62)의 전자기력보다 커져서, 이에 따라 로크 암부(60)의 맞물림 볼록부(60a)가 로크 홀더(68)를 향해 이동하여 (로크 홀더(68)에 보다 근접한) 새로운 평형 지점에서 홀드된다. 아직 전압 변경 타이밍이 되지 않은 경우(즉, 단계(S16)에서 "아니오"인 경우), 스티어링 제어부(30)는 단계(S17)를 건너뛰어 다음 단계(S18)로 진행한다.
도5c에 도시된 전압 특성에 따르면, 스프링(67)의 수축력은 전자기 코일(62)에 인가되는 전압(V)이 V1에 가까워질 때 전자기 코일(62)의 전자기력을 초과한다. 스프링(67)과 전자기 코일(62)은 평형 상태를 유지할 수 없다. 이에 따라, 맞물림 볼록부(60a)는 맞물림 오목부(68a)와 맞물린다(도4 참조).
PWM 듀티비가 변경된 후, 전자기 코일(62)에 인가되는 전압(V)이 V2로 감소하였는지 여부를 검사한다(단계(S18) 참조). 전자기 코일(62)에 인가되는 전압(V)이 V2 보다 큰 경우(즉, 단계(S18)에서 "아니오"인 경우), 스티어링 제어부(30)는 이 프로세싱을 종료한다. 전자기 코일(62)에 인가되는 전압(V)이 V2 보다 작거나 같은 경우(즉, 단계(S18)에서 "예"인 경우), 스티어링 제어부(30)는 전자기 코일(62)에 인가되는 전압(V)을 0V로 감소시킨다(단계(S19) 참조). 그 다음, 스티어링 제어부(30)는 로크 메커니즘이 동작중임을 나타내는 로크 플래그를 클리어한다(단계(S20) 참조).
이 경우, 전압(V1)은 전자기 코일(62)이 맞물림 볼록부(60a)와 맞물림 오목부(68a)의 맞물려진 상태를 유지하는데 필요한 평균 전압이다. 또한, 전압(V2)은 구성 성분들의 다양한 차이들이 고려될 필요가 있을 때 전자기 코일(62)이 상기의 맞물려진 상태를 유지하는데 필요한 최소(또는 가장 낮은) 전압이다.
이하, 도3a, 도3b 및 도4, 그리고 도5d의 그래프와 함께 도8의 흐름도를 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 스티어링 제어 프로그램(33p)의 제3 예를 설명하기로 한다. 스티어링 제어부(30)(보다 특정하게는, CPU(31))는 이 스티어링 제어 프로그램(33p)을 이용하여 로크 메커니즘에 대한 동작 프로세싱을 실행한다. 먼저, 점화 스위치(도면에 도시되지 않음)가 온 상태에서 오프 상태로 변경되었는지 여부를 검사한다(단계(S31) 참조). 점화 스위치의 상태가 오프 상태로 변경된 경우(즉, 단계(S31)에서 "예"인 경우), 스티어링 제어부(30)는, 도5d에 도시된 바와 같이 전자기 코일(62)에 인가되는 전압이 V0에서 0으로 일정 속도로 선형적으로 감소하도록 PWM 듀티비를 변경한다(단계(S32) 참조). 보다 특정하게는, 점화 스위치의 턴-오프(turn-off) 작용에 응답하여, 스티어링 제어부(30)는 전자기 코일(62)에 인가되는 전압이 Vdof 만큼 감소되도록 PWM 듀티비를 변경한다. 그 다음, 스티어링 제어부(30)는 로크 메커니즘이 동작중임을 나타내는 로크 플래그를 세트한다(단계(S33) 참조).
점화 스위치가 온 상태에서 오프 상태로 변경되지 않은 경우(즉, 단계(S31)에서 "아니오"인 경우), 점화 스위치가 오프 상태에 있는지 여부를 검사한다(단계(S34) 참조). 점화 스위치가 온 상태에 있는 경우(즉, 단계(S34)에서 "아니오"인 경우), 로크 동작이 중지된다(단계(S41) 참조). 스티어링 제어부(30)는, 도3a에 도시된 바와 같이 로크 암부(60)를 연결해제하여 보통의 상태에 있는 전달비 조정가능 스티어링 장치(1)에 대한 프로세싱을 실행한다. 점화 스위치가 오프 상태에 있는 경우(즉, 단계(S34)에서 "예"인 경우), 로크 메커니즘이 동작중인지 여부를 검사한다(단계(S35) 참조). 로크 메커니즘이 동작중이 아닌 경우(즉, 단계(S35)에서 "아니오"인 경우), 스티어링 제어부(30)는 이 프로세싱을 즉시 종료한다.
점화 스위치가 오프 상태에 있고 로크 메커니즘이 동작중인 경우(단계(S35)에서 "예"인 경우), 스티어링 제어부(30)는 전자기 코일(62)에 인가되는 전압(V)(즉, PWM 듀티비)을 변경할 시간인지 여부를 검사한다. 전압을 변경할 시간인 경우(즉, 단계(S36)에서 "예"인 경우), 스티어링 제어부(30)는 전자기 코일(62)에 인가되는 전압이 Vdof 만큼 감소되도록 PWM 듀티비를 변경한다(단계(S37) 참조). 아직 전압 변경 타이밍이 되지 않은 경우(즉, 단계(S36)에서 "아니오"인 경우), 스티어링 제어부(30)는 단계(S37)를 건너뛰어 다음 단계(S38)로 진행한다. 따라서, 전자기 코일(62)의 전자기력은 인가 전압의 감소량에 해당하는 양만큼 감소한다. 다시 말하면, 스프링(67)의 탄성력이 전자기 코일(62)의 전자기력보다 커져서, 이에 따라 로크 암부(60)의 맞물림 볼록부(60a)가 로크 홀더(68)를 향해 이동하여 결과로서, (로크 홀더(68)에 보다 근접한) 평형 지점에서 홀드된다.
도5d에 도시된 전압 특성에 따르면, 스프링(67)의 수축력은 전자기 코일(62)에 인가되는 전압(V)이 V1에 가까워질 때 전자기 코일(62)의 전자기력을 초과한다. 스프링(67)과 전자기 코일(62)은 평형 상태를 유지할 수 없다. 이에 따라, 맞물림 볼록부(60a)는 맞물림 오목부(68a)와 맞물린다(도4 참조).
PWM 듀티비가 변경된 후, 전자기 코일(62)에 인가되는 전압(V)이 0으로 감소하였는지 여부를 검사한다(단계(S38) 참조). 전자기 코일(62)에 인가되는 전압(V)이 0 보다 큰 경우(즉, 단계(S38)에서 "아니오"인 경우), 스티어링 제어부(30)는 이 프로세싱을 종료한다. 전자기 코일(62)에 인가되는 전압(V)이 0 보다 작거나 같은 경우(즉, 단계(S38)에서 "예"인 경우), 전자기 코일(62)에 인가되는 전압(V)은 0V가 된다(단계(S39) 참조). 그 다음, 스티어링 제어부(30)는 로크 메커니즘이 동작중임을 나타내는 로크 플래그를 클리어한다(단계(S40) 참조).
이 제3 예에서, Vdof는 전자기 코일(62)에 인가되는 전압(V)의 감소율(V0/Td)을 나타낸다. 이 예에서 Vdof는 상수(constant)로 설정되지만, (예를 들면, 전압(V)이 전압값(V1) 아래로 감소하는 경우) 로크 홀더(68)에 근접시키는 맞물림 볼록부(60a)의 이동의 최종 단계에서 Vdof를 변경하는 것이 가능하다.
전술한 구성 외에도, 도11a에 도시된 바와 같이, 맞물림 볼록부(60a)에 고무 또는 탄성 부재(60b)를 부착하거나 혹은 맞물림 오목부(68a)에 고무 또는 탄성 부재(68b)를 부착하는 것이 가능하다. 다시 말하면, 맞물림 볼록부(60a)가 맞물림 오목부(68a)와 맞물릴 때 발생하는 소음을 억제하기 위하여 고무 또는 유사한 탄성 부재를 제공하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 이러한 구성은 스티어링 제어부(30)가 전술한 로크 메커니즘에 대한 동작 프로세싱을 이용하는 대신, 도5a에 도시된 전압 특성을 이용할 수 있도록 한다. 도5a에 따르면, 점화 스위치가 온 상태에서 오프 상태로 변경하는 경우, 전자기 코일(62)에 인가되는 전압(V)이 즉시 0V로 떨어진다. 전압(V)이 갑자기 감소하더라도, 맞물림 볼록부(60a) 및/또는 맞물림 오목부(68a)에 부착된 탄성 부재는 로크 암부(60)가 로크 홀더(68)와 맞물릴 때 발생하는 소음을 효과적으로 줄일 수 있다.
또한, 도11b에 도시된 바와 같이, 직렬로 연결되고 서로 다른 탄성 계수를 갖는 2개의 스프링(67a 및 67b)의 조합에 의해 스프링(67)을 구성하는 것이 가능하다. 2개의 스프링(67a 및 67b)의 조합을 이용함으로써, 맞물림 볼록부(60a)가 맞물림 오목부(68a)와 맞물릴 때 발생하는 소음을 더 줄이는 것이 가능해진다. 이러한 구성에 따르면, 보다 큰 탄성 계수를 갖는 하나의 스프링(67a)이 먼저 수축한 다음, 보다 작은 탄성 계수를 갖는 다른 스프링(67b)이 나중에 수축한다. 다시 말하면, 로크 암부(60)의 이동 속도는 혼합 스프링(67)의 수축 프로세스의 최종 단계에서 작아지게 된다. 이것은 맞물림 볼록부(60a)와 맞물림 오목부(68a)의 맞물림시 발생하는 충격을 완화하는데 있어서(그리고 이에 따라 소음을 억제하는데 있어서) 효과적이다. 예를 들면, 이러한 구성은 스티어링 제어부(30)가 전술한 로크 메커니즘에 대한 동작 프로세싱을 이용하는 대신, 도5a에 도시된 전압 특성을 이용할 수 있도록 한다. 전술한 바와 같이, 도5a에 따르면, 전자기 코일(62)에 인가되는 전압(V)은 점화 스위치의 턴-오프 작용에 응답하여 즉시 0V로 떨어진다. 전압(V)이 갑자기 감소하더라도, 직렬로 연결되고 서로 다른 탄성 계수를 갖는 2개의 스프링(67a 및 67b)으로 구성된 혼합 스프링(67)이 로크 암부(60)가 로크 홀더(68)와 맞물릴 때 발생하는 소음을 효과적으로 줄일 수 있다.
또한, 도11a 및 도11b에 도시된 상기에 제시된 구성들 양쪽 모두를 이용하는 것이 가능하다. 이 경우, 로크 암부(60)의 맞물림 볼록부(60a)와 맞물림 오목부(68a) 또는 로크 홀더(68) 중 적어도 하나에 고무 또는 탄성 부재가 부착된다. 스프링(67)은 직렬로 연결되고 서로 다른 탄성 계수를 갖는 2개의 스프링(67a 및 67b)의 조합에 의해 구성된다. 이것은 맞물림 볼록부(60a)가 맞물림 오목부(68a)와 맞물릴 때 발생하는 소음을 더 줄이는데 있어서 효과적이다.
예를 들면, 이러한 구성은 스티어링 제어부(30)가 전술한 로크 메커니즘에 대한 동작 프로세싱을 이용하는 대신, 도5a에 도시된 전압 특성을 이용할 수 있도록 한다. 전술한 바와 같이, 도5a에 따르면, 전자기 코일(62)에 인가되는 전압(V)은 점화 스위치의 턴-오프 작용에 응답하여 즉시 0V로 떨어진다. 전압(V)이 갑자기 감소하더라도, 맞물림 볼록부(60a) 및/또는 맞물림 오목부(68a)에 부착된 탄성 부재 및 직렬로 연결되고 서로 다른 탄성 계수를 갖는 2개의 스프링(67a 및 67b)으로 구성된 혼합 스프링(67)이 로크 암부(60)가 로크 홀더(68)와 맞물릴 때 발생하는 소음을 효과적으로 줄일 수 있다.
[제2 실시예]
다음으로, 도9a 및 도9b, 그리고 도10을 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전달비 조정가능 스티어링 장치를 설명하기로 한다. 제2 실시예에 따른 전달비 조정가능 스티어링 장치는 전달비 조정가능 스티어링 장치(1)의 로크 메커니즘(도2를 참조하거나 도3a 및 도3b를 참조함)이 도9a 및 도9b에 도시된 구성으로 대체된다는 점에서 도1에 도시된 제1 실시예와 다르다. 따라서, 로크 메커니즘을 제외하고, 제2 실시예에 따른 전달비 조정가능 스티어링 장치는 제1 실시예의 전달비 조정가능 스티어링 장치와 구조적으로 동일하다. 그러므로, 이미 도1 내지 도8을 참조하여 설명한 제1 실시예의 전달비 조정가능 스티어링 장치(1)의 성분과 동일한 성분에 동일한 참조 부호가 붙는다.
도9a 및 도9b에서, 회전 베이스(rotary base)(72)에 (본 발명의 연결 부재에 대응하는) 로크 핀부(locking pin)(70)가 회전가능하게 장착된다. 회전 베이스(72)는 모터 하우징에 고정된다. (본 발명의 솔레노이드에 대응하는) 솔레노이드(75)에 후방 단부(73)가 연결된다. 또한, 회전 베이스(72)의 둘레에 (본 발명의 탄성 부재에 대응하는) 코일 스프링(71)을 제공하여, 솔레노이드(75)가 비활성화된 경우 탄성적으로 로크 핀부(70)를 원래 위치로 되돌린다. 이러한 구성에 따르면, 솔레노이드(75)는 인가 전압에 따라 전자기력을 발생한다. 솔레노이드(75)로부터 발생된 전자기력으로 인해, 로크 핀부(70)가 코일 스프링(71)의 탄성력에 대항하여 회전 베이스(72) 둘레를 회전하게 된다. 로크 핀부(70)의 맞물림 볼록부(70a)(본 발명의 맞물림 후크에 대응함)는 로크 홀더(68)의 맞물림 오목부(68a)(본 발명의 맞물림 오목부에 대응함)로부터 분리되거나 연결해제된다. 이러한 구성은 맞물림 볼록부(70a)가 선택적으로 맞물림 오목부(68a)와 맞물리거나 혹은 맞물림 오목부(68a)로부터 연결해제되도록 로크 핀부(70)가 회전 베이스(72) 둘레를 회전할 수 있게 한다. 솔레노이드는 PWM 제어에 의해 듀티 구동된다.
스티어링 제어부(30)(보다 특정하게는, CPU(31))는 스티어링 제어 프로그램(33p)을 이용하여 로크 메커니즘에 대한 동작 프로세싱을 실행한다. 이하, 도9a, 도9b 및 도10, 그리고 도5b의 그래프와 함께 도6의 흐름도를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 스티어링 제어 프로그램(33p)의 제1 예를 설명하기로 한다. 먼저, 점화 스위치(도면에 도시되지 않음)가 온 상태에서 오프 상태로 변경되었는지 여부를 검사한다(단계(S1) 참조). 점화 스위치의 상태가 오프 상태로 변경된 경우(즉, 단계(S1)에서 "예"인 경우), 스티어링 제어부(30)는, 도5b에 도시된 바와 같이 솔레노이드(75)에 인가되는 전압(V)이 V0에서 Vb로 계단식으로 감소하도록 PWM 듀티비를 변경한다(단계(S2) 참조). 그 다음, 스티어링 제어부(30)는 로크 메커니즘이 동작중임을 나타내는 로크 플래그를 세트한다(단계(S3) 참조). 이러한 상태에서, 솔레노이드(75)의 잡아당기는 힘(pulling force)이 인가 전압의 감소량에 해당하는 양만큼 감소한다. 다시 말하면, 코일 스프링(71)의 탄성력이 솔레노이드(75)의 잡아당기는 힘보다 커져서, 이에 따라 로크 핀부(70)의 맞물림 볼록부(70a)가 로크 홀더(68)를 향해 이동하여 소정의 평형 지점에서 홀드된다. 보다 특정하게는, 솔레노이드(75)에 전압(V0)이 인가되는 경우, (본 발명의 언로크 위치에 대응하는) 도9a에 도시된 바와 같이 맞물림 볼록부(70a)와 로크 홀더(68)의 외부 주변부 사이에 거리차(d21)가 존재한다. 한편, 솔레노이드(75)에 인가되는 전압이 Vb로 감소되는 경우, (본 발명의 근접 위치에 대응하는) 도9b에 도시된 바와 같이 맞물림 볼록부(70a)와 로크 홀더(68)의 외부 주변부 사이의 차가 거리(d22)로 감소한다. 이 순간에는, 맞물림 볼록부(70a)가 로크 홀더(68)의 외부 주변부와 아직 접촉되지 않아서 로크 홀더(68)가 계속하여 회전할 수 있다.
점화 스위치가 온 상태에서 오프 상태로 변경되지 않은 경우(즉, 단계(S1)에서 "아니오"인 경우), 점화 스위치가 오프 상태에 있는지 여부를 검사한다(단계(S4) 참조). 점화 스위치가 온 상태에 있는 경우(즉, 단계(S4)에서 "아니오"인 경우), 로크 동작이 중지된다(단계(S10) 참조). 스티어링 제어부(30)는, 도9a에 도시된 바와 같이 로크 핀부(70)를 연결해제하여 보통의 상태에 있는 전달비 조정가능 스티어링 장치(1)에 대한 프로세싱을 실행한다. 점화 스위치가 오프 상태에 있는 경우(즉, 단계(S4)에서 "예"인 경우), 로크 메커니즘이 동작중인지 여부를 검사한다(단계(S5) 참조). 로크 메커니즘이 동작중이 아닌 경우(즉, 단계(S5)에서 "아니오"인 경우), 스티어링 제어부(30)는 이 프로세싱을 즉시 종료한다.
점화 스위치가 오프 상태에 있고 로크 메커니즘이 동작중인 경우(단계(S5)에서 "예"인 경우), 점화 스위치가 온 상태에서 오프 상태로 변경된 이후 소정의 시간(Tb)(예를 들면, 5초)이 경과했는지 여부를 검사한다(단계(S6) 참조). 소정의 시간(Tb)이 아직 경과하지 않은 경우(즉, 단계(S6)에서 "아니오"인 경우), 스티어링 제어부(30)는 이 프로세싱을 즉시 종료한다. 소정의 시간(Tb)이 이미 경과한 경우(즉, 단계(S6)에서 "예"인 경우), 스티어링 제어부(30)는 솔레노이드(75)에 인가되는 전압(V)을 0V로 감소시킨다(단계(S7) 참조). 그 다음, 스티어링 제어부(30)는 로크 메커니즘이 동작중임을 나타내는 로크 플래그를 클리어한다(단계(S8) 참조). 이 경우, 솔레노이드(75)는 어떠한 잡아당기는 힘도 발생하지 않는다. 따라서, 코일 스프링(71)의 수축력으로 인해, 맞물림 볼록부(70a)가 도9b의 상태로부터 도10의 상태로 이동하게 된다. 맞물림 볼록부(70a)는 맞물림 오목부(68a)와 완전히 맞물린다. 다시 말하면, 로크 핀부(70)는 로크 홀더(68)와 로크된다.
Tb는 로크 핀부(70)가 도9a에 도시된 상태로부터 도9b에 도시된 상태로의 이동을 달성하는데 필요한 시간에 비해 충분히 긴 시간이다. 도9a의 상태에서, 맞물림 볼록부(70a)와 로크 홀더(68)의 외부 주변부 사이에 거리차(d21)가 존재한다. 도9b의 상태에서, 맞물림 볼록부(70a)와 로크 홀더(68)의 외부 주변부 사이의 차가 거리(d22)로 감소한다. 또한, Tb는 솔레노이드(75)의 인덕턴스 성분과 솔레노이드(75)에 포함된 저항 성분에 의해 결정되는 시간 상수(즉, V0에서 Vb로 변경하는 솔레노이드(75)에 인가되는 구동 전압의 지연 시간)를 고려하여 결정되어야 한다.
이하, 도9a, 도9b 및 도10, 그리고 도5c의 그래프와 함께 도7의 흐름도를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 스티어링 제어 프로그램(33p)의 제2 예를 설명하기로 한다. 스티어링 제어부(30)(보다 특정하게는, CPU(31))는 이 스티어링 제어 프로그램(33p)을 이용하여 로크 메커니즘에 대한 동작 프로세싱을 실행한다. 먼저, 점화 스위치(도면에 도시되지 않음)가 온 상태에서 오프 상태로 변경되었는지 여부를 검사한다(단계(S11) 참조). 점화 스위치의 상태가 오프 상태로 변경된 경우(즉, 단계(S11)에서 "예"인 경우), 스티어링 제어부(30)는, 도5c에 도시된 바와 같이 솔레노이드(75)에 인가되는 전압(V)이 V0에서 Vc로 계단식으로 감소하도록 PWM 듀티비를 변경한다(단계(S12) 참조). 그 다음, 스티어링 제어부(30)는 로크 메커니즘이 동작중임을 나타내는 로크 플래그를 세트한다(단계(S13) 참조). 이러한 상태에서, 솔레노이드(75)의 잡아당기는 힘은 인가 전압의 감소량에 해당하는 양만큼 감소한다. 다시 말하면, 코일 스프링(71)의 탄성력이 솔레노이드(75)의 잡아당기는 힘보다 커져서, 이에 따라 로크 핀부(70)의 맞물림 볼록부(70a)가 로크 홀더(68)를 향해 이동한다. 보다 특정하게는, 솔레노이드(75)에 전압(V0)이 인가되는 경우, (본 발명의 언로크 위치에 대응하는) 도9a에 도시된 바와 같이 맞물림 볼록부(70a)와 로크 홀더(68)의 외부 주변부 사이에 거리차(d21)가 존재한다. 한편, 솔레노이드(75)에 인가되는 전압이 Vc로 감소되는 경우, (본 발명의 근접 위치에 대응하는) 도9b에 도시된 바와 같이 맞물림 볼록부(70a)와 로크 홀더(68)의 외부 주변부 사이의 차가 거리(d22)로 감소한다. 이 순간에는, 맞물림 볼록부(70a)가 로크 홀더(68)의 외부 주변부와 아직 접촉되지 않아서 로크 홀더(68)가 계속하여 회전할 수 있다.
점화 스위치가 온 상태에서 오프 상태로 변경되지 않은 경우(즉, 단계(S11)에서 "아니오"인 경우), 점화 스위치가 오프 상태에 있는지 여부를 검사한다(단계(S14) 참조). 점화 스위치가 온 상태에 있는 경우(즉, 단계(S14)에서 "아니오"인 경우), 로크 동작이 중지된다(단계(S21) 참조). 스티어링 제어부(30)는, 도9a에 도시된 바와 같이 로크 핀부(70)를 연결해제하여 보통의 상태에 있는 전달비 조정가능 스티어링 장치(1)에 대한 프로세싱을 실행한다. 점화 스위치가 오프 상태에 있는 경우(즉, 단계(S14)에서 "예"인 경우), 로크 메커니즘이 동작중인지 여부를 검사한다(단계(S15) 참조). 로크 메커니즘이 동작중이 아닌 경우(즉, 단계(S15)에서 "아니오"인 경우), 스티어링 제어부(30)는 이 프로세싱을 즉시 종료한다.
점화 스위치가 오프 상태에 있고 로크 메커니즘이 동작중인 경우(즉, 단계(S15)에서 "예"인 경우), 단계(S16)에서 스티어링 제어부(30)는 솔레노이드(75)에 인가되는 전압(V)(즉, PWM 듀티비)을 변경할 시간인지 여부를 검사한다. 전압을 변경할 시간인 경우(즉, 단계(S16)에서 "예"인 경우), 스티어링 제어부(30)는 솔레노이드(75)에 인가되는 전압이 Vcof(예를 들면, 0.1V) 만큼 감소되도록 PWM 듀티비를 변경한다(단계(S17) 참조). 솔레노이드(75)의 잡아당기는 힘은 인가 전압의 감소량에 해당하는 양만큼 감소한다. 다시 말하면, 코일 스프링(71)의 탄성력이 솔레노이드(75)의 잡아당기는 힘보다 커져서, 이에 따라 로크 핀부(70)의 맞물림 볼록부(70a)가 로크 홀더(68)를 향해 이동하여 결과로서, (로크 홀더(68)에 보다 근접한) 새로운 평형 지점에서 홀드된다. 아직 전압 변경 타이밍이 되지 않은 경우(즉, 단계(S16)에서 "아니오"인 경우), 스티어링 제어부(30)는 단계(S17)를 건너뛰어 다음 단계(S18)로 진행한다.
도5c에 도시된 전압 특성에 따르면, 코일 스프링(71)의 수축력은 솔레노이드(75)에 인가되는 전압(V)이 V1에 가까워질 때 솔레노이드(75)의 잡아당기는 힘을 초과한다. 코일 스프링(71)과 솔레노이드(75)는 평형 상태를 유지할 수 없다. 이에 따라, 맞물림 볼록부(70a)는 맞물림 오목부(68a)와 맞물린다(도10 참조).
PWM 듀티비가 변경된 후, 솔레노이드(75)에 인가되는 전압(V)이 V2로 감소하였는지 여부를 검사한다(단계(S18) 참조). 솔레노이드(75)에 인가되는 전압(V)이 V2 보다 큰 경우(즉, 단계(S18)에서 "아니오"인 경우), 스티어링 제어부(30)는 이 프로세싱을 종료한다. 솔레노이드(75)에 인가되는 전압(V)이 V2 보다 작거나 같은 경우(즉, 단계(S18)에서 "예"인 경우), 스티어링 제어부(30)는 솔레노이드(75)에 인가되는 전압(V)을 0V로 감소시킨다(단계(S19) 참조). 그 다음, 스티어링 제어부(30)는 로크 메커니즘이 동작중임을 나타내는 로크 플래그를 클리어한다(단계(S20) 참조).
이 경우, 전압(V1)은 솔레노이드(75)가 맞물림 볼록부(70a)와 맞물림 오목부(68a)의 맞물려진 상태를 유지하는데 필요한 평균 전압이다. 또한, 전압(V2)은 구성 성분들의 다양한 차이들이 고려될 필요가 있을 때 솔레노이드(75)가 상기의 맞물려진 상태를 유지하는데 필요한 최소(또는 가장 낮은) 전압이다.
이하, 도9a, 도9b 및 도10, 그리고 도5d의 그래프와 함께 도8의 흐름도를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 스티어링 제어 프로그램(33p)의 제3 예를 설명하기로 한다. 스티어링 제어부(30)(보다 특정하게는, CPU(31))는 이 스티어링 제어 프로그램(33p)을 이용하여 로크 메커니즘에 대한 동작 프로세싱을 실행한다. 먼저, 점화 스위치(도면에 도시되지 않음)가 온 상태에서 오프 상태로 변경되었는지 여부를 검사한다(단계(S31) 참조). 점화 스위치의 상태가 오프 상태로 변경된 경우(즉, 단계(S31)에서 "예"인 경우), 스티어링 제어부(30)는, 도5d에 도시된 바와 같이 솔레노이드(75)에 인가되는 전압(V)이 V0에서 0으로 일정 속도로 선형적으로 감소하도록 PWM 듀티비를 변경한다(단계(S32) 참조). 보다 특정하게는, 점화 스위치의 턴-오프 작용에 응답하여, 스티어링 제어부(30)는 솔레노이드(75)에 인가되는 전압(V)이 Vdof 만큼 감소되도록 PWM 듀티비를 변경한다. 그 다음, 스티어링 제어부(30)는 로크 메커니즘이 동작중임을 나타내는 로크 플래그를 세트한다(단계(S33) 참조).
점화 스위치가 온 상태에서 오프 상태로 변경되지 않은 경우(즉, 단계(S31)에서 "아니오"인 경우), 점화 스위치가 오프 상태에 있는지 여부를 검사한다(단계(S34) 참조). 점화 스위치가 온 상태에 있는 경우(즉, 단계(S34)에서 "아니오"인 경우), 로크 동작이 중지된다(단계(S41) 참조). 스티어링 제어부(30)는, 도9a에 도시된 바와 같이 로크 핀부(70)를 연결해제하여 보통의 상태에 있는 전달비 조정가능 스티어링 장치(1)에 대한 프로세싱을 실행한다. 점화 스위치가 오프 상태에 있는 경우(즉, 단계(S34)에서 "예"인 경우), 로크 메커니즘이 동작중인지 여부를 검사한다(단계(S35) 참조). 로크 메커니즘이 동작중이 아닌 경우(즉, 단계(S35)에서 "아니오"인 경우), 스티어링 제어부(30)는 이 프로세싱을 즉시 종료한다.
점화 스위치가 오프 상태에 있고 로크 메커니즘이 동작중인 경우(단계(S35)에서 "예"인 경우), 스티어링 제어부(30)는 솔레노이드(75)에 인가되는 전압(V)(즉, PWM 듀티비)을 변경할 시간인지 여부를 검사한다. 전압을 변경할 시간인 경우(즉, 단계(S36)에서 "예"인 경우), 스티어링 제어부(30)는 솔레노이드(75)에 인가되는 전압(V)이 Vdof 만큼 감소되도록 PWM 듀티비를 변경한다(단계(S37) 참조). 한편, 아직 전압 변경 타이밍이 되지 않은 경우(즉, 단계(S36)에서 "아니오"인 경우), 스티어링 제어부(30)는 단계(S37)를 건너뛰어 다음 단계(S38)로 진행한다. 따라서, 솔레노이드(75)의 잡아당기는 힘은 인가 전압의 감소량에 해당하는 양만큼 감소한다. 다시 말하면, 코일 스프링(71)의 탄성력이 솔레노이드(75)의 잡아당기는 힘보다 커져서, 이에 따라 로크 핀부(70)의 맞물림 볼록부(70a)가 로크 홀더(68)를 향해 이동하여 결과로서, (로크 홀더(68)에 보다 근접한) 평형 지점에서 홀드된다.
도5d에 도시된 전압 특성에 따르면, 코일 스프링(71)의 회전력은 솔레노이드(75)에 인가되는 전압(V)이 V1에 가까워질 때 솔레노이드(75)의 잡아당기는 힘을 초과한다. 코일 스프링(71)과 솔레노이드(75)는 평형 상태를 유지할 수 없다. 이에 따라, 맞물림 볼록부(70a)는 맞물림 오목부(68a)와 맞물린다(도10 참조).
PWM 듀티비가 변경된 후, 솔레노이드(75)에 인가되는 전압(V)이 0으로 감소하였는지 여부를 검사한다(단계(S38) 참조). 솔레노이드(75)에 인가되는 전압(V)이 0 보다 큰 경우(즉, 단계(S38)에서 "아니오"인 경우), 스티어링 제어부(30)는 이 프로세싱을 종료한다. 솔레노이드(75)에 인가되는 전압(V)이 0 보다 작거나 같은 경우(즉, 단계(S38)에서 "예"인 경우), 솔레노이드(75)에 인가되는 전압(V)은 0V가 된다(단계(S39) 참조). 그 다음, 스티어링 제어부(30)는 로크 메커니즘이 동작중임을 나타내는 로크 플래그를 클리어한다(단계(S40) 참조).
이 제3 예에서, Vdof는 솔레노이드(75)에 인가되는 전압(V)의 감소율(V0/Td)을 나타낸다. 이 예에서 Vdof는 상수로 설정되지만, (예를 들면, 전압(V)이 전압값(V1) 아래로 감소하는 경우) 로크 홀더(68)에 근접시키는 맞물림 볼록부(70a)의 이동의 최종 단계에서 Vdof를 변경하는 것이 가능하다.
전술한 구성 외에도, 도12에 도시된 바와 같이, 맞물림 볼록부(70a)에 고무 또는 탄성 부재(70b)를 부착하거나 혹은 맞물림 오목부(68a)에 고무 또는 탄성 부재(68b)를 부착하는 것이 가능하다. 다시 말하면, 맞물림 볼록부(70a)가 맞물림 오목부(68a)와 맞물릴 때 발생하는 소음을 억제하기 위하여 고무 또는 유사한 탄성 부재를 제공하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 이러한 구성은 스티어링 제어부(30)가 전술한 로크 메커니즘에 대한 동작 프로세싱을 이용하는 대신, 도5a에 도시된 전압 특성을 이용할 수 있도록 한다. 도5a에 따르면, 점화 스위치가 온 상태에서 오프 상태로 변경하는 경우, 솔레노이드(75)에 인가되는 전압(V)이 즉시 0V로 떨어진다. 전압(V)이 갑자기 감소하더라도, 맞물림 볼록부(70a) 및/또는 맞물림 오목부(68a)에 부착된 탄성 부재는 로크 핀부(70)가 로크 홀더(68)와 맞물릴 때 발생하는 소음을 효과적으로 줄일 수 있다.
또한, 도면에는 도시되어 있지 않지만, 직렬로 연결되고 서로 다른 탄성 계수를 갖는 2개의 코일 스프링의 조합에 의해 코일 스프링(71)을 구성하는 것이 가능하다. 2개의 코일 스프링의 조합을 이용함으로써, 맞물림 볼록부(70a)가 맞물림 오목부(68a)와 맞물릴 때 발생하는 소음을 더 줄이는 것이 가능해진다. 이러한 구성에 따르면, 보다 큰 탄성 계수를 갖는 코일 스프링이 먼저 회전한 다음, 보다 작은 탄성 계수를 갖는 코일 스프링이 나중에 회전한다. 다시 말하면, 로크 핀부(70)의 이동 속도는 혼합 코일 스프링(71)의 회전 프로세스의 최종 단계에서 작아지게 된다. 이것은 맞물림 볼록부(70a)와 맞물림 오목부(68a)의 맞물림시 발생하는 충격을 완화하는데 있어서(그리고 이에 따라 소음을 억제하는데 있어서) 효과적이다. 예를 들면, 이러한 구성은 스티어링 제어부(30)가 전술한 로크 메커니즘에 대한 동작 프로세싱을 이용하는 대신, 도5a에 도시된 전압 특성을 이용할 수 있도록 한다. 전술한 바와 같이, 도5a에 따르면, 솔레노이드(75)에 인가되는 전압(V)은 점화 스위치의 턴-오프 작용에 응답하여 즉시 0V로 떨어진다. 전압(V)이 갑자기 감소하더라도, 직렬로 연결되고 서로 다른 탄성 계수를 갖는 2개의 코일 스프링으로 구성된 혼합 코일 스프링(71)이 로크 핀부(70)가 로크 홀더(68)와 맞물릴 때 발생하는 소음을 효과적으로 줄일 수 있다.
또한, 상기에 제시된 구성들 양쪽 모두를 이용하는 것이 가능하다. 이 경우, 로크 핀부(70)의 맞물림 볼록부(70a)와 맞물림 오목부(68a) 또는 로크 홀더(68) 중 적어도 하나에 고무 또는 탄성 부재가 부착된다. 코일 스프링(71)은 직렬로 연결되고 서로 다른 탄성 계수를 갖는 2개의 코일 스프링의 조합에 의해 구성된다. 이것은 맞물림 볼록부(70a)가 맞물림 오목부(68a)와 맞물릴 때 발생하는 소음을 더 줄이는데 있어서 효과적이다. 예를 들면, 이러한 구성은 스티어링 제어부(30)가 전술한 로크 메커니즘에 대한 동작 프로세싱을 이용하는 대신, 도5a에 도시된 전압 특성을 이용할 수 있도록 한다. 전술한 바와 같이, 도5a에 따르면, 솔레노이드(75)에 인가되는 전압(V)은 점화 스위치의 턴-오프 작용에 응답하여 즉시 0V로 떨어진다. 전압(V)이 갑자기 감소하더라도, 맞물림 볼록부(70a) 및/또는 맞물림 오목부(68a)에 부착된 탄성 부재 및 직렬로 연결되고 서로 다른 탄성 계수를 갖는 2개의 코일 스프링으로 구성된 혼합 코일 스프링(71)이 로크 핀부(70)가 로크 홀더(68)와 맞물릴 때 발생하는 소음을 효과적으로 줄일 수 있다.
본 발명의 상기에 설명된 실시예는 단지 예시일 뿐이며, 따라서 본 발명은 이들 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 범위에서 벗어남이 없이 다양한 방식으로 변경될 수 있다.
본 발명에 따른 전달비 조정가능 스티어링 장치를 제공함으로써, 로크 메커니즘의 로크 동작에서 로크 암부가 로크 홀더와 맞물릴 때 발생하는 소음을 효과적으로 줄일 수 있다.
도1은 본 발명에 따른 전달비 조정가능 스티어링 장치의 예를 도시한 개략도.
도2는 본 발명에 따른 전달비 조정가능 스티어링 장치의 전달비 변경 메커니즘을 도시한 단면도.
도3a 및 도3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전달비 변경 메커니즘에 합체된 로크 메커니즘(locking mechanism)의 동작을 도시한 단면도.
도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전달비 변경 메커니즘에 합체된 로크 메커니즘의 로크 상태를 도시한 단면도.
도5a 내지 도5d는 본 발명에 따른 전자기 코일 또는 솔레노이드에 인가되는 구동 전압의 변화를 도시한 그래프.
도6은 본 발명에 따른 전자기 코일 또는 솔레노이드에 구동 전압을 인가하기 위한 제1 방법을 도시한 흐름도.
도7은 본 발명에 따른 전자기 코일 또는 솔레노이드에 구동 전압을 인가하기 위한 제2 방법을 도시한 흐름도.
도8은 본 발명에 따른 전자기 코일 또는 솔레노이드에 구동 전압을 인가하기 위한 제3 방법을 도시한 흐름도.
도9a 및 도9b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전달비 변경 메커니즘에 합체된 다른 로크 메커니즘의 동작을 도시한 단면도.
도10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전달비 변경 메커니즘에 합체된 로크 메커니즘의 로크 상태를 도시한 단면도.
도11a 및 11b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전달비 변경 메커니즘에 합체된 변경된 로크 메커니즘의 동작을 도시한 단면도.
도12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전달비 변경 메커니즘에 합체된 변경된 로크 메커니즘의 동작을 도시한 단면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1: 전달비 조정가능 스티어링 장치 10: 스티어링휠
12a: 스티어링 축 12b: 피니언 축
14: 전달비 변경 메커니즘 24: 스티어링가능 휠
26: 출력 각도 센서 27: 차량 속도 센서
30: 스티어링 제어부 40: 모터
42: 감속 기어 유닛 60: 로크 암부
60a: 맞물림 볼록부 62: 전자기 코일
68: 로크 홀더 68a: 맞물림 오목부
70: 로크 핀부 70a: 맞물림 볼록부
71: 코일 스프링 75: 솔레노이드

Claims (4)

  1. 스티어링휠(steering wheel)에 연결된 입력축;
    스티어링가능 휠(steerable wheel)에 연결된 출력축;
    상기 입력축의 회전 각도에 대한 상기 출력축의 회전 각도의 비를 변경하기 위한 전달비 변경 메커니즘;
    로크 위치(locked position)와 언로크 위치(unlocked position) 사이에서 이동가능한 연결 부재 - 상기 연결 부재가 상기 로크 위치에 있을 때 상기 입력축과 상기 출력축은 일체적으로 회전하고, 상기 연결 부재가 상기 언로크 위치에 있을 때 상기 입력축과 상기 출력축은 연결 상태로부터 해제되어 상기 전달비 변경 메커니즘에 의해 상기 입력축의 회전 각도에 대한 상기 출력축의 회전 각도의 전달비를 조정할 수 있는 언로크 상태에 도달하게 됨 - ;
    상기 연결 부재를 상기 로크 위치를 향해 탄성적으로 가압(urging)하기 위한 탄성 부재;
    상기 탄성 부재의 탄성력에 대항하여 상기 연결 부재를 상기 언로크 위치에서 홀드하기 위한 솔레노이드; 및
    상기 언로크 위치에 위치한 상기 연결 부재를 홀드하기 위하여 상기 솔레노이드에 구동 전압을 인가하고, 상기 연결 부재가 최종적으로 상기 로크 위치에 도달하기 전에 전압 감쇠 프로세스를 통하여 상기 구동 전압을 감소시키기 위한 솔레노이드 구동 제어 장치 - 상기 전압 감쇠 프로세스 동안, 상기 솔레노이드는 상기 탄성 부재의 탄성력에 저항하는 전자기력을 발생시켜 상기 로크 위치에 도달하는 도중에 상기 연결 부재의 이동 속도를 감소시킴 -
    를 포함하는 전달비 조정가능 스티어링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 솔레노이드 구동 제어 장치는, 상기 연결 부재를 상기 언로크 위치로부터 상기 로크 위치로 이동시키는 프로세스에서, 상기 솔레노이드에 인가되는 상기 구동 전압을 점차 감소시켜서 상기 연결 부재가 최종적으로 상기 로크 위치에 도달할 수 있도록 하는
    전달비 조정가능 스티어링 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 솔레노이드 구동 제어 장치는, 상기 연결 부재를 상기 언로크 위치로부터 상기 로크 위치로 이동시키는 프로세스에서, 상기 솔레노이드의 전자기력이 상기 로크 위치의 근접 위치에서 상기 탄성 부재의 탄성력과 평형을 이루어 상기 연결 부재가 상기 로크 위치에 도달하기 전 상기 근접 위치에서 상기 연결 부재를 순간적으로 중지하도록 상기 솔레노이드에 인가되는 상기 구동 전압을 감소시키고, 그 다음에, 최종적으로 상기 구동 전압의 값을 0으로 감소시키는
    전달비 조정가능 스티어링 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    하우징이 상기 입력축과 일체적으로 회전하고,
    상기 전달비 변경 메커니즘은 상기 하우징 내에 고정되고 감속 기어 유닛을 통하여 상기 출력축에 모터 회전을 전달하기 위한 회전축을 구비하는 전달비 변경 모터이고,
    상기 전달비 변경 모터의 상기 회전축과 동축으로(coaxially) 그리고 일체적으로 회전 부재가 형성되고, 상기 회전 부재는 그의 외부 원주 표면 상에 형성된 적어도 하나의 맞물림 오목부(engaging recess)를 구비하고,
    상기 연결 부재는 상기 회전 부재의 상기 외부 원주 표면에 대향하도록 상기 하우징에 부착된 맞물림 후크(engaging hook)를 구비하고, 상기 맞물림 후크가 상기 맞물림 오목부와 맞물리는 상기 로크 위치와 상기 맞물림 후크가 상기 맞물림 오목부로부터 연결해제되어 상기 회전 부재의 상기 외부 원주 표면으로부터 소정의 거리를 유지하는 상기 언로크 위치 사이를 이동할 수 있고,
    상기 탄성 부재는 상기 연결 부재의 맞물림 후크가 상기 회전 부재의 맞물림 오목부와 맞물리는 상기 로크 위치를 향하여 상기 연결 부재를 탄성적으로 가압하고,
    상기 솔레노이드는 상기 탄성 부재의 탄성력에 대항하여 상기 연결 부재를 이동시켜서, 상기 연결 부재의 상기 맞물림 후크가 상기 회전 부재의 상기 맞물림 오목부로부터 연결해제되어 상기 회전 부재의 상기 외부 원주 표면으로부터 소정의 거리를 유지하는 상기 언로크 위치에서 상기 연결 부재를 홀드하고,
    상기 솔레노이드 구동 제어 장치는, 상기 전압 감쇠 프로세스에서, 상기 언로크 위치에서 홀드된 상기 연결 부재가 상기 탄성 부재의 탄성력에 기초하여 상기 로크 위치를 향해 이동하도록 함으로써, 상기 입력축을 상기 하우징을 통해서 상기 전달비 변경 모터의 회전축과 합체하여 상기 입력축과 상기 출력축이 상기 감속 기어 유닛을 통해 일체적으로 회전하도록 하는
    전달비 조정가능 스티어링 장치.
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