KR20060106272A - 자동차용 전자식 조향장치의 스티어링휠 회전 정지장치 - Google Patents

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 제어하는 리액션 액튜에이터(20)와, 그 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 반력 컬럼축(11)에는 원동치차(11a)를 형성하고, 상기 반력 컬럼축(11)용 하우징(12) 내부에는 상기 치차에 맞물리는 종동치차(13)를 형성한 후, 상기 종동치차(13)의 외주연에 좌측 스톱퍼(13a)와 우측 스톱퍼(13b)를 형성하여, 이들 좌, 우측 스톱퍼(13a)(13b)가 상기 반력 컬럼축(11)용 하우징(12) 내부에서 일체로 돌설시킨 걸림돌기(12a)에 걸려서 회전이 정지되도록 하여서 된 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 평면도

도 4는 본 발명의 다른 실시예를 보인 부분 평면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>

10 : 스티어링 휠

11 : 컬럼축

11a : 원동치차

12 : 하우징

12a : 걸림돌기

13 : 종동치차

13a : 좌측 스톱퍼

13b : 우측 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 상용화되고 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 노면 의 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 있는 것이다.

상기 목적하는 바를 달성하기 위한 본 발명의 특징적인 구성 수단은 조향을 위한 스티어링 휠과, 이 스티어링 휠의 조작에 따른 반력을 제어하는 리액션 액튜에이터와, 그 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 반력 컬럼축에는 원동치차를 형성하고, 상기 반력 컬럼축용 하우징 내부에는 상기 치차에 맞물리는 종동치차를 형성한 후, 상기 종동치차의 외주연에 좌측 스톱퍼와 우측 스톱퍼를 형성하여, 이들 좌, 우측 스톱퍼가 상기 반력 컬럼축용 하우징 내부에서 일체로 돌설시킨 걸림 돌기에 걸려서 회전이 정지되도록 하여서 된 것이다.

이때, 상기한 종동치차는 그 피치원을 상기한 원동치차의 피치원보다 크게하여 상기한 원동치차가 약 2회전 이상 하더라도 상기한 종동치차의 좌, 우측 스톱퍼가 약 360°이내의 회전만을 하도록 한다.

그리고 상기한 종동치차는 하나의 스톱퍼를 구비하여 좌측 및 우측 스톱퍼 역할을 동시에 하도록 할 수도 있다.

이하 본 발명의 구성 및 작동을 첨부 도면에 따라 상세히 설명한다.

도 1은 전자식 조향장치의 구성도, 도 2는 본 발명의 구성을 보인 부분 사시도, 도 3은 본 발명의 작동 상태를 보인 부분 평면도이다.

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(20)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 반력 컬럼축(11)에는 원동치차(11a)를 형성하고, 상기 반력 컬럼축(11)용 하우징(12) 내부에는 상기 치차에 맞물리는 종동치차(13)를 형성한 후, 상기 종동치차(13)의 외주연에 좌측 스톱퍼(13a)와 우측 스톱퍼(13b)를 형성하여, 이들 좌, 우측 스톱퍼 (13a)(13b)가 상기 반력 컬럼축(11)용 하우징(12) 내부에서 일체로 돌설시킨 걸림돌기(12a)에 걸려서 회전이 정지되도록 하는 것이다.

그리고 상기한 종동치차(13)는 그 피치원(C1)을 상기한 원동치차(11a)의 피치원(C2)보다 크게하여 상기한 원동치차(11a)가 360°이상 회전하더라도 상기한 종동치차(13)의 좌, 우측 스톱퍼(13b)가 약 360°이내의 회전만을 하도록 하는 것이 바람직하다.

즉, 통상의 스티어링 휠(10)이 약 2.5회전을 돌려서 최대의 조향을 실시하고 있는 바, 도 3에서 보는 바와 같이 약 2.5회전을 돌려서 원동치차(11a)가 전체적으로 약 900°(= 360°×2.5) 회전되어도 상기 종동치차(13)는 360°이내의 회전이 이루어지도록 해야 하기 때문이다.

경우에 따라서는 상기한 좌, 우측 스톱퍼(13a)(13b)를 도 4에서 보는 바와 같이 하나의 스톱퍼(13c)로 구성하여 좌측 및 우측 스톱퍼 역할을 동시에 하도록 할 수도 있다.

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 거기에 가공된 원동치차(11a)가 종동치차(13)를 회전시킨다.

이러한 종동치차(13)의 회전은 그 상측면에 형성된 좌측 스톱퍼(13a)와 우측 스톱퍼(13b)가 상기 반력 컬럼축(11)용 하우징(12) 내부에서 일체로 돌설시킨 걸림 돌기(12a)에 걸려서 회전이 정지하게 되며, 이 때가 스티어링 휠(10)의 좌측 또는 우측 회전 정지점이 되는 것이다.

즉, 스티어링 휠(10)을 중립의 위치로부터 좌측으로 계속 돌리면, 도 3에서 보듯이 컬럼축(11)의 원동치차(11a)에 의해서 회전 종동치차(13)가 시계방향으로 돌아가게 되며, 좌측 스톱퍼(13a)가 걸림돌기(12a)에 걸려서 좌향 회전이 정지된다.

반대로, 스티어링 휠(10)을 중립의 위치로부터 우측으로 계속 돌리면, 도 3에서 보듯이 컬럼축(11)의 원동치차(11a)에 의해서 회전 종동치차(13)가 반시계방햐으로 돌아가게 되며, 우측 스톱퍼(13b)가 걸림돌기(12a)에 걸려서 우향 회전이 정지된다.

이러한 종동치차(13)의 회전은 스티어링 휠(10)의 좌회전 또는 우회전이 끝났을 때 그 좌, 우측 스톱퍼(13a)(13b)에 닿아 정지점을 느끼게 되며, 이러한 정지 느낌은 스티어링 휠(10)을 조작하는 운전자에게 전달되어 운전자는 더 이상의 무리한 회전 조작을 하지 않게 되는 것이다.

이러한 작동은 하나의 스톱퍼(13a)로 구성했을 때도 원동치차에 대한 종동치차의 피치원(C2) 크기만 달라질 뿐 작동효과는 마찬가지이다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명은 스티어링 휠이 연결되는 컬럼축에서 그 컬럼축의 회전에 따라서 종동되는 종동치차의 좌, 우측 스톱퍼가 걸림돌기 에 걸려 좌, 우 회전이 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 정지점을 느끼게 되어 안정감을 가질 수 있을 뿐만 아니라 고장 및 오동작을 줄일 수 있는 장점이 있다.

Claims (3)

1. 조향을 위한 스티어링 휠(10)과, 이 스티어링 휠의 조작에 따른 반력을 제어하는 리액션 액튜에이터(20)와, 그 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 반력 컬럼축(11)에는 원동치차(11a)를 형성하고, 상기 반력 컬럼축(11)용 하우징(12) 내부에는 상기 치차에 맞물리는 종동치차(13)를 형성한 후, 상기 종동치차(13)의 외주연에 좌측 스톱퍼(13a)와 우측 스톱퍼(13b)를 형성하여, 이들 좌, 우측 스톱퍼(13a)(13b)가 상기 반력 컬럼축(11)용 하우징(12) 내부에서 일체로 돌설시킨 걸림돌기(12a)에 걸려서 회전이 정지되도록 하여서 된 것을 특징으로 하는 자동차용 전자식 조향장치의 스티어링휠 회전 정지장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기한 종동치차(13)는 그 피치원(C1)을 상기한 원동치차(11a)의 피치원(C2)보다 크게하여 상기한 원동치차(11a)가 360°이상 회전하더라도 상기한 종동치차(13)의 좌, 우측 스톱퍼(13b)가 약 360°이내의 회전만을 하도록 하여서 된 것을 특징으로 하는 자동차용 전자식 조향장치의 스티어링휠 회전 정지장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기한 종동치차(13)는 하나의 스톱퍼(13c)를 구비하여 좌측 및 우측 스톱퍼 역할을 동시에 하도록 하여서 된 것을 특징으로 하는 자동차용 전자식 조향장치의 스티어링휠 회전 정지장치.

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