KR20060106271A

KR20060106271A - 자동차용 전자식 조향장치의 스티어링휠 회전 정지장치

Info

Publication number: KR20060106271A
Application number: KR1020050028846A
Authority: KR
Inventors: 김성주
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2005-04-07
Filing date: 2005-04-07
Publication date: 2006-10-12

Abstract

본 발명은 자동차용 전자식 조향장치의 조향범위 한정장치에 대한 것으로, 발명의 주된 목적은 전자적인 지시에 의해 왕복하는 랙바가 좌측 또는 우측의 진행 한계점에 도달하였을 때, 운전석의 스티어링 휠도 그 회전이 정지되는 회전 정지점을 구비하여, 운전자가 필요 이상으로 스티어링 휠을 돌리지 않도록 배려하고자 하는데 있는 것이다.

상기 목적하는 바를 달성하기 위한 본 발명의 특징적인 구성 수단은 조향을 위한 스티어링 휠(10)과, 이 스티어링 휠의 조작에 따른 반력을 제어하기 위해 그 컬럼축(11) 상에 구비한 리액션 액튜에이터(73)와, 그 컬럼축의 회전을 감지하는 토오크센서(30), 그리고 상기 토오크센서의 정보값과 차속 등의 정보값을 받는 제어수단(40), 그리고 상기 제어수단의 지시로 작동하되, 양측 차륜 사이의 랙바(50)를 왕복시키기 위한 모터 드라이버(60)로 이루어진 전자식 조향장치에 있어서, 상기한 스티어링 휠(10)의 회전에 따라 회전하는 컬럼축(11)에 승강체(90)를 끼우되, 이 승강체(90)는 상기 컬럼축(11)의 회전에 따라서 그 축의 길이 방향으로 승강할 수 있도록 한 후, 상기 컬럼축(11)의 하우징(12) 내부에 상기 승강체(90)의 상사점과 하사점에서 정지할 수 있도록 상측 스톱퍼(13a)와 하측 스톱퍼(13b)를 가지는 가이드부재(13)를 구비하는 것이다.

Description

자동차용 전자식 조향장치의 스티어링휠 회전 정지장치{STEERING WHEEL STOPPING STRUCTURE FOR STEER BY WIRE SYSTEM TO VEHICLE}

도 1은 전자식 조향장치의 구성도

도 2는 본 발명의 구성을 보인 부분 사시도

도 3은 본 발명의 작동 상태를 보인 부분 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>

10 : 스티어링 휠

11 : 컬럼축

11a : 돌기

12 : 하우징

13 : 가이드부재

13a : 상측 스톱퍼

13b : 하측 스톱퍼

30 : 토오크센서

73 : 리액션 액튜에이터

본 발명은 자동차용 전자식 조향장치의 조향범위 한정장치에 대한 것으로, 더 상세하게는 SBW시스템(Steer By Wire System) 타입의 전자식 조향장치에 있어서 스티어링 휠을 돌려서 좌측 또는 우측으로 조향을 하되, 그 조향각의 범위가 한정될 수 있도록 스톱퍼를 구비하는데 특징이 있는 것이다.

초기 자동차가 발명된 이후로 거의 모든 부품 및 제어장치의 입력과 출력은 기계적인 연결로 이루어져 있었다.

그러나, 최근의 전자 기술의 발달로 기계적인 연결들이 전기적인 연결로 대체되는 연구가 진행되어져 왔고, 이미 상용화되어졌다.

그 중에서 차량의 조향 시스템 또한 다양한 액츄에이터를 이용한 시스템으로 대체하는 연구가 진행되고 있으며, 현재 모터를 이용한 파워스티어링이 상용화 되고 있는 등, 운전자의 조향을 도화주는 시스템은 상당히 많은 연구가 진척된 상태이다.

기존의 기계식 동력 조향장치는 타이어와 조향 휠 사이가 기계적으로 연결되어 있기 때문에 노면에서 전달되는 힘이 직접 운전자에게 전달되어 자동차와 노면의 상태를 파악할 수 있는 장점이 있기는 하다.

그러나, 상기한 종래의 조향축 칼럼으로 인해 차량 충돌시 운전자의 위험이 증가하고, 운전자의 조향력을 증폭하기 위하여 사용하는 유압 액츄에이터는 엔진의 힘을 사용하기 때문에 엔진의 출력을 감소시키고 이로 인해 동력 조향 장치가 증폭할 수 있는 최대 값이 제한될 뿐만 아니라, 무거운 유압 액츄에이터를 사용함으로써 자동차의 연비가 감소하는 문제점을 내포하고 있다.

SBW시스템은 이러한 종래의 문제점을 감안하여 근래에 새로이 제안된 조향장치로서 도 1에서 보는 바와 같이 스티어링 휠(10)과, 이 휠의 회전력을 감지하는 토오크센서(30)와, 리액션 액츄에이터(73)와, 리액션 콘트롤러(74), 그리고 양측 차륜(51)의 타이로드(52)가 연결되는 랙바(50)와, 이 랙바에 동력을 제공하기 위한 모터드라이버(60)와, 랙바와 치합되는 피니언용 회전감지센서(71)와, 이들의 작동을 제어하는 스티어링 콘트롤러(72), 그리고 상기 리액션 콘트롤러(74) 및 스티어링 콘트롤러(72)와 연결되면서 차량의 속도 등 제반 사항을 감지하는 메인 콘트롤러(75)로 이루어진다.

이러한 SBW시스템의 특징은 조향 휠 밑 부분에 있는 유니버셜 조인트 부분이하를 제거하고, 랙바의 기어박스 연결부위에 감속기를 단 모터를 체결하여 모터로 하여금 랙바 전체를 구동하도록 조향휠과 타이어 사이의 기계적인 연결을 전기적인 선으로 대체하는 것이다.

그러나 상기와 같은 SBW시스템에 있어서는 종래의 기구적인 조향장치와 달리 랙바(50)가 좌측 및 우측으로 진행하여 그 어느 한 쪽의 이동 한계점에 도달하여 정지해도 그 정지상태의 느낌이 운전자의 스티어링 휠까지 전달되지 않으며, 이로 인해 운전자가 필요 이상으로 스티어링 휠을 돌리는 사례가 발생하는 것이다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 이를 해결 보완하고자 안출한 것으로, 발명의 주된 목적은 전자적인 지시에 의해 왕복하는 랙바가 좌측 또는 우측의 진행 한계점에 도달하였을 때, 운전석의 스티어링 휠도 그 회전이 정지되는 회전 정지점을 구비하여, 운전자가 필요 이상으로 스티어링 휠을 돌리지 않도록 배려하고자 하는데 있다.

상기 목적하는 바를 달성하기 위한 본 발명의 특징적인 구성 수단은 조향을 위한 스티어링 휠과, 이 스티어링 휠의 조작에 따른 반력을 제어하기 위해 그 컬럼축 상에 구비한 리액션 액튜에이터와, 그 컬럼축의 회전을 감지하는 토오크센서, 그리고 상기 토오크센서의 정보값과 차속 등의 정보값을 받는 제어수단, 그리고 상기 제어수단의 지시로 작동하되, 양측 차륜 사이의 랙바를 왕복시키기 위한 모터 드라이버로 이루어진 전자식 조향장치에 있어서, 상기한 스티어링 휠의 회전에 따라 회전하는 컬럼축에 승강체를 끼우되, 이 승강체는 상기 컬럼축의 회전에 따라서 그 축의 길이 방향으로 승강할 수 있도록 한 후, 상기 컬럼축의 하우징 내부에 상기 승강체의 상사점과 하사점에서 정지할 수 있도록 상측 스톱퍼와 하측 스톱퍼를 가지는 가이드부재를 구비하는 것이다.

이때, 상기한 컬럼축에는 돌기를 형성하고, 상기 승강체는 그 둘레를 따라 상기한 돌기가 끼워질 수 있도록 캠홈을 형성하여, 상기 컬럼축을 회전시켰을 때, 상기한 돌기가 캠홈에 안내되는 상기 승강체를 승강시킬 수 있도록 한다.

이하 본 발명의 구성과 작동을 첨부 도면에 따라 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 구성을 보인 부분 사시도이고, 도 3은 본 발명의 작동 상태를 보인 부분 단면도이다.

먼저, 전자식 조향장치는 도 1에서 보는 바와 같이 조향을 위한 스티어링 휠(10)과, 이 스티어링 휠의 조작에 따른 반력을 제어하기 위해 그 컬럼축(11) 상에 구비한 리액션 액튜에이터(73)와, 그 컬럼축의 회전을 감지하는 토오크센서(30), 그리고 상기 토오크센서의 정보값과 차속 등의 정보값을 받는 제어수단(40), 그리고 상기 제어수단의 지시로 작동하되, 양측 차륜 사이의 랙바(50)를 왕복시키기 위한 모터 드라이버(60)로 이루어진다.

이때, 본 발명에서는 상기한 스티어링 휠(10)의 회전에 따라 회전하는 컬럼축(11)에 승강체(90)를 끼우고 이 승강체의 상, 하 스톱퍼를 구비하도록 하는 것이 특징이다.

즉, 상기 승강체(90)는 상기 컬럼축(11)의 회전에 따라서 그 축의 길이 방향으로 승강할 수 있도록 하되, 도 2에서 보는 바와 같이 상기 컬럼축(11)에는 돌기(11a)를 형성하고, 상기 승강체(90)는 그 둘레를 따라 상기한 돌기(11a)가 끼워질 수 있도록 캠홈(91)을 형성하여, 상기 컬럼축(11)을 회전시켰을 때, 상기한 돌기(11a)가 캠홈(91)에 안내되는 상기 승강체(90)를 승강시킬 수 있도록 한다.

그리고 상기한 컬럼축(11)의 하우징(12) 내부에 상기 승강체(90)의 상사점과 하사점에서 정지할 수 있도록 상측 스톱퍼(13a)와 하측 스톱퍼(13b)를 가지는 가이드부재(13)를 구비하는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에서의 작동 상태를 보면, 운전자가 스티어링 휠(10)을 돌렸을 때, 토오크센서(30)가 회전을 감지하고 반력콘트롤러(76)가 반력을 제공하는 작동을 하며, 이와 동시에 컬럼축(11)의 회전에 따라 그 돌기(11a)가 회전하여 캠홈(91)을 가진 승강체(90)를 상승 또는 하강시킨다.

이러한 승강체(90)의 승강은 스티어링 휠(10)의 좌회전 또는 우회전이 끝났을 때 상, 하측 스톱퍼(13a)(13b)에 닿게 되며, 이러한 정지 느낌은 스티어링 휠(10)을 조작하는 운전자가 느낄 수 있게 되며, 따라서 운전자는 더 이상의 무리한 회전 조작을 하지 않게 되는 것이다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명은 스티어링 휠이 연결되는 컬럼축에서 그 컬럼축의 회전에 따라서 승강하는 승강체가 스톱퍼에 의해 상, 하 이동이 정지되도록 하였기 때문에 전자적인 지시에 의해 좌, 우 왕복운동하는 랙바가 좌측 또는 우측의 진행 한계점에 도달하였을 때, 이와 동시에 운전석의 스티어링 휠도 그 회전이 정지될 수 있도록 된 것이다.

따라서 운전자가 필요 이상으로 스티어링 휠을 돌리지 않고, 그 회전 정지점 을 느끼게 되어 안정감을 가질 수 있을 뿐만 아니라 고장 및 오동작을 줄일 수 있는 장점이 있다.

Claims

조향을 위한 스티어링 휠(10)과, 이 스티어링 휠의 조작에 따른 반력을 제어하기 위해 그 컬럼축(11) 상에 구비한 리액션 액튜에이터(73)와, 그 컬럼축의 회전을 감지하는 토오크센서(30), 그리고 상기 토오크센서의 정보값과 차속 등의 정보값을 받는 제어수단(40), 그리고 상기 제어수단의 지시로 작동하되, 양측 차륜 사이의 랙바(50)를 왕복시키기 위한 모터 드라이버(60)로 이루어진 전자식 조향장치에 있어서,

상기한 스티어링 휠(10)의 회전에 따라 회전하는 컬럼축(11)에 승강체(90)를 끼우되, 이 승강체(90)는 상기 컬럼축(11)의 회전에 따라서 그 축의 길이 방향으로 승강할 수 있도록 한 후, 상기 컬럼축(11)의 하우징(12) 내부에 상기 승강체(90)의 상사점과 하사점에서 정지할 수 있도록 상측 스톱퍼(13a)와 하측 스톱퍼(13b)를 가지는 가이드부재(13)를 구비하여서 된 것을 특징으로 하는 자동차용 전자식 조향장치의 스티어링휠 회전 정지장치.
제 1 항에 있어서,

상기한 컬럼축(11)은 돌기(11a)를 가진 것으로 하고, 상기 승강체(90)는 그 둘레를 따라 상기한 돌기(11a)가 끼워질 수 있도록 캠홈(91)을 형성하여, 상기 컬럼축(11)을 회전시켰을 때, 상기한 돌기(11a)가 캠홈(91)에 안내되는 상기 승강체 (90)를 승강시킬 수 있도록 하여서 된 것을 특징으로 하는 자동차용 전자식 조향장치의 스티어링휠 회전 정지장치.