KR20050060773A

KR20050060773A - 차량의 조향각 검출장치

Info

Publication number: KR20050060773A
Application number: KR1020030092491A
Authority: KR
Inventors: 김대식
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2003-12-17
Filing date: 2003-12-17
Publication date: 2005-06-22
Anticipated expiration: 2023-12-17
Also published as: KR100568138B1

Abstract

본 발명은 차량의 조향각 검출장치에 관한 것으로서, 특히, 전기적으로 스티어링휠의 조향각을 검출하는 차량의 조향각 검출장치를 개선하여 간단한 구조로 조향각을 더욱 정확하게 검출하기 위한 장치에 관한 것으로서, 조향컬럼(500)에 내에 마련되어 조향축(600)의 회전에 따라 일체로 회전하며 그 외주연에 기어가 형성된 내측기어(100)와; 상기 조향축(600)의 중심과 동심선상에 중심이 위치하도록 상기 내측기어(100)의 하측 조향컬럼(500) 상에서 회전 가능하도록 마련되어, 외주연에 원통형 저항체(210)가 구비되고, 내주연에 기어가 형성된 외측기어(200)와; 상기 조향축(600)의 일측에 위치하여 회전 가능하도록 지지되며, 상하 2단기어로 이루어져 상단기어(310)는 상기 내측기어(100)의 외주연과 치합하고, 하단기어(320)는 상기 외측기어(200)의 내주연과 치합하는 전달기어(300)와; 상기 외측기어(200)의 일측에 마련되어 상기 외측기어(200)의 저항체(210)에 대한 외주연 상의 소정위치(A)와 기준위치(B)와의 전위차를 검출하는 전위차검출수단(400)으로 구성되어, 차량의 주행성과 상품성을 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.

Description

차량의 조향각 검출장치 {Device for sensing a steering angle for vehicles}

본 발명은 차량의 조향각 검출장치에 관한 것으로서 특히, 전기적으로 스티어링휠의 조향각을 검출하는 차량의 조향각 검출장치를 개선하여 간단한 구조로 조향각을 더욱 정확하게 검출하기 위한 장치로써, 차량의 주행성과 상품성을 향상시킬 수 있는 장치에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 차량의 조향장치를 도시하는 분해사시도이다.

일반적으로 차량의 조향장치는 자동차의 진행방향을 운전자 임의대로 바꾸기 위해 조향하는 장치이며, 이러한 조향장치는 조작기구, 기어장치 및 링크기구의 3가지 기구로 구성되어 있다.

조향장치는 차량 또는 현가장치의 형식에 따라 크게 2가지 형식이 있으며, 상용차에서 많이 사용되는 차축 현가식 조향장치와 승용차에 많이 사용되는 독립 현가식 조향장치가 있다.

특히, 조향장치의 조작기구는 운전자가 직접 스티어링휠을 조작하여 그 조작력을 조향기어와 링크에 전달하는 부분이며, 조작기구에는 도 1에 도시된 바와 같이, 크게 스티어링휠(1), 조향축(2) 및 조향컬럼(3) 등으로 구성되어 있다.

최근 들어, 상기와 같은 기계적인 조작기구의 단점을 보완하기 위하여 전자식으로 조향각을 검출하여 차륜을 조향하는 장치가 적용되고 있는 실정이다.

도 2는 종래의 차량의 조향각 검출장치에 대한 일실시예를 도시하는 개략적인 평면도로서, 미국 특허 제5,930,905호 및 제6,324,905호에 기재된 바와 같이 종래의 차량의 조향각 검출장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 조향컬럼 내에 위치하여 외주연에 기어가 형성되어 조향축(50)과 일체로 회전하는 조향기어(10)와, 상기 조향기어(10)의 외측에 치합하여 회전하는 두 개의 종동기어(20)와, 제어장치(40)와 연결되어 상기 종동기어(20)의 회전각을 전자기적으로 검출하는 각도검출수단(30)으로 이루어진다.

상기와 같이 구성된 종래의 차량의 조향각 검출장치에 대한 일실시예는 도 2에 도시된 바와 같이, 운전자가 스티어링휠을 통하여 조향축(50)을 회전시킴에 따라, 조향기어(10)는 상기 조향축(50)과 일체로 회전하게 되며, 상기 조향기어(10)의 외주연에 맞물린 두 개의 종동기어(20)가 연동하여 회전하게 되고, 상기 종동기어(20) 주변에 위치한 광센서, 마그네틱센서 등으로 이루어진 각도검출수단(30)이 전기적 또는 자기적으로 상기 종동기어(20)의 회전각도를 검출한 후, 제어장치(40)는 검출된 종동기어(20)의 회전각도를 전기적 신호로 받아 조향축(50)의 조향각을 산출하게 된다.

그러나, 종래의 차량의 조향각 검출장치는 광범위한 각도로 회전하는 조향기어에 대하여 종동기어는 비례적으로 조향기어의 회전수 이상 회전하기 때문에, 조향각을 정확하게 검출하기 어려울 뿐 아니라, 조향장치의 좌우 조향에 따라 조향기어가 시계방향으로 회전하는지, 혹은 반시계방향으로 회전하는지 여부를 구별하여 계산하여야 한다는 번거로움이 발생하며, 이와 동시에, 조향기어의 외측에 종동기어가 마련되기 때문에 조향장치의 체적이 전반적으로 커져야 한다는 기술상의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 차량의 조향각 검출장치를 개선하여 간단한 구조로 조향축의 광범위한 회전각을 기어로 감소시켜 조향각을 더욱 정확하게 검출할 수 있음으로써 차량의 주행성과 상품성을 향상시킬 수 있도록 하는 차량의 조향각 검출장치를 제공하고자 한다.

이러한 본 발명은 조향컬럼에 내에 마련되어 조향축의 회전에 따라 일체로 회전하며 그 외주연에 기어가 형성된 내측기어와; 상기 조향축의 중심과 동심선상에 중심이 위치하도록 상기 내측기어의 하측 조향컬럼 상에서 회전 가능하도록 마련되어, 외주연에 원통형 저항체가 구비되고, 내주연에 기어가 형성된 외측기어와; 상기 조향축의 일측에 위치하여 회전 가능하도록 지지되며, 상하 2단기어로 이루어져 상단기어는 상기 내측기어의 외주연과 치합하고, 하단기어는 상기 외측기어의 내주연과 치합하는 전달기어와; 상기 외측기어의 일측에 마련되어 상기 외측기어의 저항체에 대한 외주연 상의 소정위치와 기준위치와의 전위차를 검출하는 전위차검출수단으로 구성함으로써 달성된다.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 차량의 조향각 검출장치를 도시하는 개략적인 평단면도이며, 도 4는 본 발명의 차량의 조향각 검출장치를 도시하는 측면도이고, 도 5는 본 발명의 차량의 조향각 검출장치에 대한 작동예를 도시하는 개략적인 평단면도이다.

본 발명의 차량의 조향각 검출장치는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 조향컬럼(500)에 내에 마련되어 조향축(600)의 회전에 따라 일체로 회전하며 그 외주연에 기어가 형성된 내측기어(100)와; 상기 조향축(600)의 중심과 동심선상에 중심이 위치하도록 상기 내측기어(100)의 하측 조향컬럼(500) 상에서 회전 가능하도록 마련되어, 외주연에 원통형 저항체(210)가 구비되고, 내주연에 기어가 형성된 외측기어(200)와; 상기 조향축(600)의 일측에 위치하여 회전 가능하도록 지지되며, 상하 2단기어로 이루어져 상단기어(310)는 상기 내측기어(100)의 외주연과 치합하고, 하단기어(320)는 상기 외측기어(200)의 내주연과 치합하는 전달기어(300)와; 상기 외측기어(200)의 일측에 마련되어 상기 외측기어(200)의 저항체(210)에 대한 외주연 상의 소정위치(A)와 기준위치(B)와의 전위차를 검출하는 전위차검출수단(400)으로 구성되는 것을 그 기술상의 기본 특징으로 한다.

이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 차량의 조향각 검출장치는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 조향컬럼(500)의 내부에 조향축(600)과 동심을 이루어 내측기어(100) 및 외측기어(200) 마련되어 있으며, 상기 내측기어(100)는 상기 조향축(600)과 일체로 회전하게 되며, 상기 외측기어(200)는 상기 내측기어(100)의 회전에 따라 그 중단에 치합된 전달기어(300)를 통하여 회전력을 전달받아 회전하게 된다.

이때, 상기 내측기어(100)는 외주연에 기어가 형성되어 있어, 상기 내측기어(100)의 일측에 마련된 구동기어(300)의 상단기어(310)와 치합하게 되며, 상기 구동기어(300)의 하단기어(320)는 외측기어(200)의 내주연에 형성된 기어와 맞물려 있기 때문에, 상기 내측기어(100)가 조향축(500)과 일체로 회전하게 되면, 상기 구동기어(300)를 통하여 상기 외측기어(200)는 상기 내측기어(100)의 회전방향과 반대방향으로 회전하게 된다.

그리고, 상기 내측기어(100)는 조향축(600)의 회전각도와 동일하게 회전하기 때문에, 차륜을 좌측으로 조향하기 위해서는 반시계방향으로 회전시키게 되며, 최대 약 3회전 가능하고, 차륜을 우측으로 조향하기 위해서는 시계방향으로 회전시키게 되며, 최대 약 3회전하여, 상기 내측기어(100)는 모두 6회전 가능하다.

또한, 상기 내측기어(100) 및 구동기어(300)의 기어비에 의하여, 상기 외측기어(200)는 상기 내측기어(100)가 최대 6회전하는 동안 최대 1회전 할 수 있도록 기어를 조합하여 형성하는 것이 적절하다.

따라서, 상기 내측기어(100)가 조향축(600)에 의하여 좌우측으로 각각 3회전하는 동안 상기 외측기어(200)는 반시계방향 혹은 시계방향으로 1/2회전만 하게 되는 것이다.

이와 더불어, 상기 외측기어(200)의 외주연에는 일정한 저항값을 갖는 저항체(210)를 일체로 부착하게 되며, 상기 저항체(210)의 하측에는 상기 저항체(210)의 전위차를 검출할 수 있는 전위차검출수단(400)이 마련되어 있다.

상기 전위차검출수단(400)은 상기 저항체(210)의 소정위치(A)와 기준위치(B) 사이의 전위차를 미도시된 도선으로 연결하여 검출하게 되며, 상기한 소정위치(A)란 차륜이 전방을 향하여 정렬된 상태에서 저항체(210)의 12시 방향을 의미하며, 기준위치(B)란 상기 저항체(210)의 6시 방향 즉, 상기 전위차검출수단(400)이 위치한 부위를 의미한다.

따라서, 운전자가 스티어링휠을 회전시켜 차륜을 조향 하게 되면, 이에 따라 조향축(600) 및 내측기어(100)가 일체로 회전하게 되며, 상기 내측기어(100)의 회전에 의하여 구동기어(300) 및 외측기어(200)가 맞물려 회전함으로써, 상기 외측기어(200)와 함께 회전하는 저항체(210)에 대하여 상기 전위차검출수단(400)이 소정위치(A)와 기준위치(B)와의 전위차를 검출하여 조향각을 계산하게 되는 것이다.

이러한 동작을 도면을 참조하여 명확히 설명하면, 우선, 운전자가 스티어링휠을 별도로 회전시키기 않아 차륜이 전방을 향하여 조향되어 때에는, 조향축(600), 내측기어(100), 구동기어(300) 그리고 외측기어(200) 모두 도 3에 도시된 바와 같이 정지한 상태를 유지하게 되며, 이때, 전위차검출수단(400)은 상기 저항체(210)의 소정위치(A)와 기준위치(B) 사이의 전위차를 검출하게 된다.

상기와 같이 차륜이 전방을 향하여 있을 때에는 상기 저항체(210)의 소정위치(A)가 12시 방향에 위치하기 때문에, 상기 전위차검출수단(400)이 기준위치(B)에서 검출한 상기 저항체(210)에 대한 전위차는 최대값을 나타내게 된다.

만약, 차륜을 좌측을 향하여 조향하고자 하여 운전자가 스티어링휠을 도 5에 도시된 바와 같이 반시계방향으로 회전시키게 되면, 이에 따라 상기 조향축(600) 및 내측기어(100)가 동일하게 반시계방향으로 회전하게 되며, 상기 내측기어(100)와 치합한 구동기어(300)에 의하여 외측기어(200)는 일정각도 시계방향으로 회전하게 되는 것이다.

이때, 상기 전위차검출수단(400)은 상기와 같이 내측기어(100)의 회전에 따라 연동하여 회전한 외측기어(200)의 저항체(210)에 대하여 변위가 발생한 소정위치(A)와 6시 방향의 기준위치(B) 사이의 전위차를 검출하여 조향축(600)의 회전각도를 좌우로 구분하여 용이하게 산출할 수 있는 것이다.

만약, 운전자가 스티어링휠을 일측으로 대략 3회전시켜 조향각을 최대로 하게 되면, 상기 내측기어(100)는 조향축(600)과 함께 3회전을 하게 되며, 이에 따라 상기 외측기어(200)는 1/2회전을 하게 됨으로써, 전위차검출수단(400)이 전위차를 검출하는 저항체(210)의 소정위치(A)와 기준위치(B)는 서로 일치하게 되어 전위차는 최소로 검출된다.

따라서, 본 발명의 차량의 조향각 검출장치는 광범위한 각도로 대략 총 6회전하게 되는 조향축(600)의 회전을 전위차의 검출이 용이한 일정각도 예를 들어 1회전 범위 내로 감소시켜 차륜의 조향각을 용이하게 검출해 낼 수 있을 뿐 아니라, 이러한 내측기어(100), 구동기어(300) 그리고 외측기어(200)로 이루어진 기어장치가 서로 중첩되어 마련되기 때문에 조향장치의 체적을 축소시킬 수 있다는 이점이 있는 것이다.

이상과 같은 본 발명은 차량의 조향각 검출장치를 개선하여 간단한 구조로 조향축의 광범위한 회전각을 기어로 감소시켜 조향각을 더욱 정확하게 검출할 수 있음으로써 차량의 주행성과 상품성을 향상시킬 수 있는 발명인 것이다.

도 1은 일반적인 차량의 조향장치를 도시하는 분해사시도,

도 2는 종래의 차량의 조향각 검출장치에 대한 일실시예를 도시하는

개략적인 평면도,

도 3은 본 발명의 차량의 조향각 검출장치를 도시하는 개략적인 평단면도,

도 4는 본 발명의 차량의 조향각 검출장치를 도시하는 측면도,

도 5는 본 발명의 차량의 조향각 검출장치에 대한 작동예를 도시하는

개략적인 평단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 내측기어 200 : 외측기어

210 : 저항체 300 : 전달기어

310 : 상단기어 320 : 하단기어

400 : 전위차검출수단 500 : 조향컬럼

600 : 조향축

Claims

조향컬럼에 내에 마련되어 조향축의 회전에 따라 일체로 회전하며 그 외주연에 기어가 형성된 내측기어와;

상기 조향축의 중심과 동심선상에 중심이 위치하도록 상기 내측기어의 하측 조향컬럼 상에서 회전 가능하도록 마련되어, 외주연에 원통형 저항체가 구비되고, 내주연에 기어가 형성된 외측기어와;

상기 조향축의 일측에 위치하여 회전 가능하도록 지지되며, 상하 2단기어로 이루어져 상단기어는 상기 내측기어의 외주연과 치합하고, 하단기어는 상기 외측기어의 내주연과 치합하는 전달기어와;

상기 외측기어의 일측에 마련되어 상기 외측기어의 저항체에 대한 외주연 상의 소정위치와 기준위치와의 전위차를 검출하는 전위차검출수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 조향각 검출장치.