KR20070104054A

KR20070104054A - 스티어 바이 와이어 시스템의 스티어링 휠 턴수 가변장치

Info

Publication number: KR20070104054A
Application number: KR1020060036168A
Authority: KR
Inventors: 김종민
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-04-21
Filing date: 2006-04-21
Publication date: 2007-10-25

Abstract

스티어 바이 와이어 시스템의 스티어링 휠 턴수 가변장치가 개시된다. 개시된 스티어 바이 와이어 시스템의 스티어링 휠 턴수 가변장치는, 스티어링 샤프트와 연결되며 외주면에 나사산이 형성된 회동부재와, 상기 회동부재와 나사 결합되어 상기 회동부재의 길이방향으로 이동되는 이송너트와, 상기 이송너트의 외주면에 장착된 슬라이드 부재와, 상기 슬라이드 부재가 상기 회동부재의 길이방향으로 이동되는 것을 가이드하는 슬릿이 형성된 프레임을 구비하여 된 스티어 바이 와이어 시스템의 스티어링 휠 턴수 가변장치에 있어서, 상기 프레임의 일측에 설치된 케이스와; 상기 케이스 내의 상부 및 하부에 설치된 전자석부재와; 상기 전자석부재의 일측으로 상기 케이스의 측벽에 설치되어 상기 전자석부재의 슬라이딩에 따라 압축 및 팽창하는 스프링;을 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 기존 조향시스템의 운전감각을 그대로 재현하여 주기 때문에 운전감각 향상에 기여할 수 있고, SBW 시스템의 스티어링 휠 턴수를 기계적으로 변경하여 기존 VRS 장치의 기능을 그대로 재현할 수 있는 이점이 있다.

SBW 시스템, VRS 장치, 스티어링 휠

Description

스티어 바이 와이어 시스템의 스티어링 휠 턴수 가변장치{VARIABLE APPARATUS FOR TURN NUMBER OF STEERING WHEEL FOR STEER BY WIRE SYSTEM}

도 1은 일반적인 차량의 조향시스템의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.

도 2a 및 도 2b는 SBW 시스템의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.

도 3은 도 2a의 턴 스톱퍼의 구성을 나타내 보인 사시도.

도 4는 도 3에서 A-A선을 따라 절개하여 나타내 보인 단면도.

도 5a는 본 발명에 따른 스티어 바이 와이어 시스템의 스티어링 휠 턴수 가변장치의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.

도 5b는 도 5a의 작동 상태를 나타내 보인 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

41. 케이스

42. 전자석부재

43. 스프링

400. 프레임

410. 슬릿

본 발명은 스티어 바이 와이어 시스템의 스티어링 휠 턴수 가변장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존의 조향시스템의 운전감각을 그대로 재현하여 운전감각 향상에 기여하기 위한 스티어 바이 와이어 시스템의 스티어링 휠 턴수 가변장치에 관한 것이다.

일반적으로 스티어 바이 와이어 또는 SBW(Steer By Wire) 시스템과 AGCS(Active Geometry Control Suspension) 시스템은 전동 조향장치로서, 기존의 기계식 연결장치 또는 기계식 배력장치 대신 전동 액추에이터를 이용하여 조향하는 장치를 일컫는다.

이 중 SBW 시스템은 조향 시스템을 기계적 연결(스티어링 칼럼, 유니버설 조인트, 피니언 샤프트 등) 없이 전기적인 동력(모터, 센서 등)을 이용하여 차량의 핸들링이 이루어지도록 한 전륜 조향장치이며, AGCS 시스템은 차량의 조향 안정성을 향상시키기 위해 후륜의 토인(toe-in)을 능동적으로 제어하는 조향장치이다.

즉, 기계적인 링크로 이루어진 기존의 조향 시스템을 센서와 전기식 액추에이터로 대체하고, ECU에 의해 동작이 이루어지도록 구성된 SBW 시스템은 가변 기어비 적용과 다양한 조향 토크 구현이 가능하고, 다른 전자제어 시스템과의 통합이 용이함으로써 지능형 차량에 기여할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 차량(100)의 전,후륜 조향시스템은, 차량 운전자의 조향 휠(steering wheel)(2)의 각도변화에 따라 전륜 조향을 위해 제어신호를 출력하는 SBW ECU(6)와, 이 SBW ECU(6)의 제어신호에 의해 구동되는 전륜조향 모 터(8)와, 상기 SBW ECU(6)로부터 신호를 전송 받아 후륜 조향을 위한 것으로서, 운전자의 조향 휠(2)의 각도변화에 따라 후륜 조향을 위한 제어신호를 출력하는 AGCS ECU(16)와, 이 AGCS ECU(16)의 제어신호에 의해 구동되는 제1,2 후륜조향 모터(18)로 구성되어, 상기 SBW 시스템의 동작이 정상인 경우에는 SBW 시스템의 전륜조향을 통해 차량의 핸들링이 이루어지는 반면, SBW 시스템의 고장시에는 SBW ECU(6)에서 AGCS ECU(16)로 후륜조향 요청신호를 전송하여 AGCS 시스템의 구동에 의한 후륜조향으로 차량의 핸들링이 이루어진다.

도 1에서, A와 B는 모터의 구동을 위한 ECU의 제어신호 라인이며, C는 SBW ECU에서 AGCS ECU로 전송되는 후륜조향 요청신호 라인이다.

상기의 구성에서, 본 발명에서는 SBW 시스템의 고장여부를 판단하기 위해 다음과 같은 부품의 정상동작 여부를 판단한다. 즉, 도 2a, 2b에 도시된 바와 같이, 조향 칼럼 샤프트(4)상의 조향토크 센서(17), 조향각 센서(14), 반력 모터(12) 및 전륜 조향시스템의 조타 모터(8), 랙 변위 센서(20)의 동작 여부를 판단하여 상기 구성 부품의 동작이 정상인 경우에는 SBW 시스템의 정상동작으로 판단한다.

한편, 상기한 도면에서 도면부호 19는 감속기를, 22는 타이로드를, 100은 차체를, 30은 턴 스톱퍼(turn stopper)를 각각 나타내 보인 것이다.

특히, 상기 턴 스톱퍼 또는 SBW 시스템의 스티어링 휠 회전수 제한장치를 도시한 사시도가 도 3에 도시되어 있고, 도 4는 도 3의 A-A면을 절개하여 나타내 보인 단면도가 도시되어 있다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, SBW 시스템의 스티어링 휠 회전수 제한장 치(30)는, 스티어링 샤프트(100)와 연결되며 외주면에 나사산이 형성된 회동부재(200)와, 이 회동부재(200)와 나사 결합되어 회동부재(200)의 길이방향으로 이동되는 이송너트(300)를 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 회동부재(200)는 스티어링 샤프트(100)와 어댑터(150)로 연결되어 있고, 상기 이송너트(300)의 내부에는 회동부재(200)와 결합되기 위한 나사산이 형성되어 있다.

또한 상기 이송너트(300)의 하면에는 슬라이드 부재(315)가 고정되어 있는 장착플레이트(310)가 장착되어 있고, 여기에, 슬라이드 부재(315)가 회동부재(200)의 길이방향으로 이동되는 것을 가이드하는 슬릿(410)이 형성된 프레임(400)이 장착되고, 이 프레임(400)은 차체에 볼트로 고정된다.

한편, 자동차의 스티어링 시스템에 적용되고 있는 VRS(Variable Rack Stroke) 장치는 자동차의 조향 회전 반경을 제어하여 차량의 안정성을 도모하는 것으로서, 특히 주차 또는 저속 회전시에 운전자에게 편리함을 주고 있다.

이러한 VRS 장치는 스티어링 기어에 장착되어, 스티어링 기어의 랙 스트로크를 가변시킴으로써 그 기능을 수행한다. 즉, 자동차의 차체와 타이어 사이에는 간섭을 막기 위해, 겨울철에 사용되는 스노우 체인 공간을 포함하여, 일정 부분의 여유 공간이 형성되어 있는데, 여름철에는 스노우 체인을 사용하지 않는 관계로 스노우 체인의 여유 공간을 이용하여 VRS 장치에 의해 랙 스트로크를 크게 함으로써 차량의 회전 반경을 줄이게 된다.

그런데, 상기한 바와 같은 기존의 SBW 시스템의 기계적인 턴 스톱퍼(30)는 하나의 스티어링 휠 턴(turn)(2.98턴)만을 제공하므로 SBW 시스템에서 VRS 장치 로직(logic) 구현시 운전자는 기존의 조향시스템에서 느낄 수 있었던 휠 턴의 변화를 감지하지 못해 운전감각(Driving Feeling)을 떨어뜨릴 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 기존의 조향시스템의 운전감각을 그대로 재현하여 운전감각이 향상되도록 한 스티어 바이 와이어 시스템의 스티어링 휠 턴수 가변장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스티어 바이 와이어 시스템의 스티어링 휠 턴수 가변장치는, 스티어링 샤프트와 연결되며 외주면에 나사산이 형성된 회동부재와, 상기 회동부재와 나사 결합되어 상기 회동부재의 길이방향으로 이동되는 이송너트와, 상기 이송너트의 외주면에 장착된 슬라이드 부재와, 상기 슬라이드 부재가 상기 회동부재의 길이방향으로 이동되는 것을 가이드하는 슬릿이 형성된 프레임을 구비하여 된 스티어 바이 와이어 시스템의 스티어링 휠 턴수 가변장치에 있어서, 상기 프레임의 일측에 설치된 케이스와; 상기 케이스 내의 상부 및 하부에 설치된 전자석부재와; 상기 전자석부재의 일측으로 상기 케이스의 측벽에 설치되어 상기 전자석부재의 슬라이딩에 따라 압축 및 팽창하는 스프링;을 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 5a에는 본 발명에 따른 스티어 바이 와이어 시스템의 스티어링 휠 턴수 가변장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도가 도시되어 있다.

설명에 앞서, 일반적인 스티어 바이 와이어 시스템의 스티어링 휠 턴수 가변장치는 전술한 도 1 내지 도 4를 참조하기로 하고, 여기에서는 본 발명의 특징적인 구성만을 설명하기로 한다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 스티어 바이 와이어 시스템의 스티어링 휠 턴수 가변장치는, SBW 시스템에 있어서, 스티어링 샤프트와 연결되며 외주면에 나사산이 형성된 회동부재(200)와, 이 회동부재(200)와 나사 결합되어 회동부재(200)의 길이방향으로 이동되는 이송너트(300)를 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 회동부재(200)는 스티어링 샤프트(100)와 어댑터(150)로 연결되어 있고, 이송너트(300)의 내부에는 회동부재(200)와 결합되기 위한 나사산이 형성되어 있으며, 상기 이송너트(300)의 하면에는 슬라이드 부재(315)가 구비된다.

또한 상기 슬라이드 부재(315)가 회동부재(200)의 길이방향으로 이동되는 것을 가이드하는 슬릿(410)이 형성된 프레임(400)이 장착된다.

그리고 본 발명의 특징부를 이루는 것으로, 스티어 바이 와이어 시스템의 스티어링 휠 턴수 가변장치는, 상기 프레임(400)의 일측에 설치된 케이스(41)와, 이 케이스(41) 내의 상부 및 하부에 설치된 전자석부재(42)와, 이 전자석부재(42)의 일측으로 케이스(41)의 측벽에 설치되어 전자석부재(42)의 슬라이딩에 따라 압축 및 팽창하는 스프링(43)을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 전자석부재(42)는 상기 슬릿(410)이 형성된 쪽의 프레임(400) 측 벽에 설치된다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 스티어 바이 와이어 시스템의 스티어링 휠 턴수 가변장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도면을 다시 참조하면, 본 발명에 따른 스티어 바이 와이어 시스템의 스티어링 휠 턴수 가변장치는, 기존의 문제점을 해결하기 위해 VRS 작동, 정지시에 SBW 시스템의 턴 스톱퍼의 휠 턴(turn) 수를 기계적으로 가변시키는 장치를 설치하여 VRS 로직 구현시 휠 턴이 증가하는 운전감각을 그대로 제공할 수 있도록 한 장치이다.

또한 기존 SBW 시스템에 장착하려 하는 기계적인 스톱퍼를 이용하여 구현함으로써 장치의 실용도를 높였다.

이를 구체적으로 설명하면, 운전자가 VRS 작동, 정지 신호를 보낼 때마다 케이스(41)에 전류를 인가하여 도 5b에 도시된 바와 같이, 전자석부재(42)를 작동시킨다. 이렇게 전자석부재(42)를 슬라이딩 작동시키면 슬라이드 부재(315)의 스트로크 량을 가변시키게 된다,

그러면 내부 장치가 기존 SBW 시스템의 기계적 턴 스톱퍼의 스트로크(stroke)를 제한하여 스트로크를 증대시키거나 또는 제한하게 되어 스티어링 휠의 턴수를 가변시킬 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 스티어 바이 와이어 시스템의 스티어링 휠 턴수 가변장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.

기존 조향시스템의 운전감각을 그대로 재현하여 주기 때문에 운전감각 향상에 기여할 수 있고, SBW 시스템의 스티어링 휠 턴수를 기계적으로 변경하여 기존 VRS 장치의 기능을 그대로 재현할 수 있다.

그리고 기존 기계적 스톱퍼를 이용하여 장치를 구성함으로써 본 기술의 실용도를 높일 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims

스티어링 샤프트와 연결되며 외주면에 나사산이 형성된 회동부재와, 상기 회동부재와 나사 결합되어 상기 회동부재의 길이방향으로 이동되는 이송너트와, 상기 이송너트의 외주면에 장착된 슬라이드 부재와, 상기 슬라이드 부재가 상기 회동부재의 길이방향으로 이동되는 것을 가이드하는 슬릿이 형성된 프레임을 구비하여 된 스티어 바이 와이어 시스템의 스티어링 휠 턴수 가변장치에 있어서,

상기 프레임의 일측에 설치된 케이스와;

상기 케이스 내의 상부 및 하부에 설치된 전자석부재와;

상기 전자석부재의 일측으로 상기 케이스의 측벽에 설치되어 상기 전자석부재의 슬라이딩에 따라 압축 및 팽창하는 스프링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어 시스템의 스티어링 휠 턴수 가변장치.
제1항에 있어서,

상기 전자석부재는 상기 슬릿이 형성된 쪽의 상기 프레임 측벽에 설치된 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어 시스템의 스티어링 휠 턴수 가변장치.