KR970007485B1 - 전자식 동력조향장치 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

전자식 동력조향장치

제 1 도는 본 발명에 의한 전자식 동력조향장치의 개략도.

제 2 도는 본 발명에 의한 전자식 동력조향장치의 제1실시예를 나타내는 사시도.

제 3 도는 제 2 도에서 A-A'선을 따라 절취한 종단면도.

제 4 도는 제 3 도에서 B-B'선을 따라 절취한 횡단면도.

제 5 도는 본 발명의 제1실시예에 있어서, 자동차의 주행속도에 따라 조향휠의 경중이 적절히 조절되는 것을 나타내는 블록도.

제 6 도는 본 발명에 의한 전자식 동력조향장치의 제2실시예를 나타내는 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 외축 2 : 내축

3 : 조향축 하우징 4 : 조향휠

5 : 조향기어 6 : 돌출부

7 : 개구부 8,9 : 스위치

본 발명은 자동차용 전자식 동력조향장치에 관한 것으로, 특히 조향축 또는 조향링크 중 어느 하나에 접속되어 이를 구동하는 조향모터와, 조향휠 또는 조향축 중 어느 하나에 설치되어 전술한 조향모터에 구동신호를 인가하는 스위칭수단을 구비하는 동력조향장치에 관한 것이다.

자동차의 동력조향장치는, 대개 유압식으로 구성되는 바, 이러한 유압식 동력조향장치는 유압동력원으로서의 오일펌프와, 이 오일펌프로부터의 유압을 기계적인 힘으로 전환하여 조향력을 발생하는 유압 액츄에이터와, 조향휠에 조작에 의해 오일펌프로부터의 유압 액츄에이터에 이르는 유로를 선택적으로 개폐하여 유압 액츄에이터의 작동을 제어하는 제어장치 및 정확한 작동을 확보하기 위한 기타 여러가지 부품들로 구성된다.

그러므로, 위와 같은 유압식 동력조향장치는 비교적 복잡한 기계적 구성을 요하게 되므로, 차체의 중량 상승이 불가피하고, 제조원가 상승과 설치공간의 확보 등에서 문제점이 있었으며, 장시간 사용으로 인해 작동유량이 감소되면 이를 재충전해야 하는 불편함도 있었다.

따라서, 현재에는 이러한 유압식 동력조향장치에 있어서의 오일펌프와 유압 액츄에이터 등을 조향모터로 대체한 전자식 동력조향장치가 다수 소개되어 있다. 일본특허공보 제83-202803호와 제84-70257호에서는 이러한 전자식 동력조향장치의 전형적인 형태를 개시하고 있는 바, 개시된 내용에 의한 전자식 동력조향장치는 조향링크 또는 조향축에 접속된 조향모터와, 조향휠의 토크를 감지하는 토크센서와, 차량주행속도를 감지하는 속도센서 및 각 센서로부터 얻어진 정보에 의해 조향모터의 토크를 가변제어하는 제어부로 구성되었다.

그러나, 이러한 종래의 전자식 동력조향장치는 치명적인 문제점을 가지고 있었다. 첫째, 조향시의 오작동 가능성이 매우 높다는 점인 바, 예를 들어, 전원 및/또는 토크센서의 영향으로 인해, 회로에 걸리는 전압이 일정치 않으므로 운전자의 의도에 반하는 예기치않은 조향작동이 일어날 수 있다. 둘째, 조향모터의 토크를 가변조절하기 위해 사용되는 가변저항으로 인해 회로전체에 손상을 초래할 가능성이 매우 높다는 점인 바, 이러한 경우, 조향능력을 상실하게 되므로 심각한 위험상황이 발생될 수 있다. 셋째, 조향모터가 조향휠과 함께 회전하기 때문에, 조향이 끝난 후 조향휠과 조향축을 직진위치로 복원되도록 하는 것(반환성)이 구조적으로 어렵다는 점인 바, 이를 해결하기 위해서는 조향휠의 반환을 위한 별도의 회로가 구비되어야 하였다.

현재까지도 해결되지 않은 전술한 바와 같은 전자식 동력조향장치의 제반 문제점들로 인해, 이와 간단한 구성과 경량성에 있어서의 장점에도 불구하고 아직 널리 시용되지 못하는 실정이다.

따라서, 본 발명의 주요한 목적은, 전술한 바와 같은 제반 문제점들을 해결한 전자식 동력조향장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 조향모드 즉, 수동조향과 동력조향의 모드를 운전자의 의도 또는 차량의 속도에 따라 선택할 수 있는 전자식 동력조향장치를 제공하는 데에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 전자식 동력조향장치는, 조향휠과, 상기 조향휠의 회전을 조향링크에 전동하는 조향축을 구비하는 조향장치에 적용되며, 상기 조향링크 또는 조향축 중 어느 하나에 접속되어 이를 구동하는 조향모터와, 상기 조향축에 설치되어 상기 조향휠의 회전시 상기 조향모터에 구동신호를 인가하는 스위칭수단을 포함한다.

한편, 전술한 본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 전자식 동력조향장치는, 조향휠과, 상기 조향휠의 회전을 조향링크에 전동하는 조향축을 구비하는 조향장치에 적용되며, 상기 조향링크 또는 조향축 중 어느 하나에 접속되어 이를 구동하는 조향모터와, 상기 조향휠에 설치되어 상기 조향모터에 구동신호를 인가하는 스위칭수단을 포함하며, 상기 스위칭수단은 상기 조향휠의 회전시에는 이와 함께 회전하고, 상기 스위칭수단의 조작시에는 상기 조향휠과 독립적으로 작동되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

제 1 도에서는 본 발명에 의한 전자식 동력조향장치를 개략적으로 도시하고 있는 바, 조향휠(101)이 조향축(102)의 일단에 접속되고, 조향축(102)의 타단은 조향링크(103)와 접속된다. 조향모터(104)는 복수개의 배력기어(105)에 의해 조향축(102)에 통상의 방법으로 접속된다. 조향축(102)에는 조향모터(104)에 구동신호를 인가하는 스위칭 수단(106)이 설치되어 있는 바, 이 스위칭 수단(106)에 의해 조향모터(104)가 정역 회전 구동됨에 따라 조향력이 발생된다.

조향모터(104)로부터 연장된 회전축(108)에는 마찰부재(107)가 설치되는 바, 바람직하게로는 이 마찰부재(107)의 마찰계수를, 조향모터(104)에 공급되는 전원이 오프되면 조향모터(104)가 즉시 정지되는 정도로 설정함으로써, 조향모터(104)의 회전관성으로 인한 예기치않은 과도조향이 억제된다.

한편, 바람직하게로는 전술한 조향모터(104)와 조향축(102)과의 접속을 임의로 단락시킬 수 있는 단락수단(도시하지 않음)을 설치함으로써, 본 장치의 작동이 비정상적인 경우 수동조향으로 전환될 수 있도록 한다.

제 2 도 내지 제 4 도에서는 본 발명에 의한 전술한 스위칭수단의 제1실시예를 도시하고 있다. 본 실시예에서는, 조향축 하우징(3)내에 속이 빈 원통형의 외축(1)이 조향축 하우징(3)에 대해 회동가능하도록 설치되고, 이 외축(1)내에 원통형의 내축(2)이 외축(1)에 대해 회동가능하도록 설치된다. 내축(2)의 상단은 조향휠(4)과 연결되며, 외축(1)의 하단은 조향기어(5)와 결합된다. 내축(2)에는 돌출부(6)가 일체형성되며, 외축(1)에는 이 돌출부(6)의 회동을 안내하는 개구부(7)가 형성된다. 결국, 내축(2)의 회동 스트로크는 전술한 외축(1)의 개구부(7)의 길이 범위 내에서만 이루어지도록 제한된다.

전술한 개구부(7)의 양측단에는 두 스위치(8,9)가 설치되는 바, 전술한 돌출부(6)가 회동됨에 따라 이 두 스위치(8,9)중 어느 하나와 접촉된다. 이 두 스위치(8,9)는 서로 구성은 동일하지만, 전술한 돌출부(6)와 접촉될 때, 조향모터(도시하지 않음)를 각각 반대방향으로 구동(정회전 및 역회전)하는 상반되는 기능을 갖는다.

바람직하기로는, 외축(1)과 내축(2)사이에 탄성부재(10)를 설치함으로써, 본 장치에 아무런 조작이 행해지지 않을때 돌출부(6)는 전술한 두 스위치(8,9)중 어느 것과도 접촉되지 않은 위치인, 초기위치 "P1"에 머무르고, 또한 조작이 끝났을때 초기위치 "P1"으로 복원되도록 한다.

도면부호 13,14,15 및 16은 모두 접동부위에 설치된 베어링을 나타낸다.

이하, 본 실시예에 의한 작동을 설명한다.

운전자가 조향을 행하기 위해 조향휠(4)을 회동시키면, 내축(2)에 형성된 돌출부(6)가 회동되어 두 스위치(8,9)중 어느 하나와 접촉되며, 접촉된 스위치(8 또는 9)는 조향모터에 적절한 구동신호를 인가함으로써 동력조향이 이루어진다. 또한, 운전자가 조향휠(4)의 회동을 정지하면, 그 즉시 내축(2)에 형성된 돌출부(6)는 두 스위치(8,9)중 어느 것과도 접촉되지 않는 초기위치 "P1"으로 복원되며, 조향모터(4)의 구동은 정지된다. 이 경우, 전술한 탄성부재(10)의 탄성으로 인해, 돌출부(6)의 원위치 복원작동이 더욱 확실히 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 외축(1)과 내축(2)사이에 비틀림코일스프링(11)이 설치된다. 이 비틀림코일스프링(11)은 내축(2)에 권회되되, 그 길이의 중간부에서 내축(2)에 형성된 중공부(12)을 관통하며, 그 양단은 각각 조향축 하우징(3)에 고정된다. 따라서, 조향휠(4)의 회동에 의해 내축(2)이 회동되면, 이 비틀림코일스프링(11)에서는 내축(2)이 회동된 각도만큼의 비틀림응력을 축적하게 되며, 조향휠(4)의 조작이 해제되면, 위와 같이 축적된 비틀림응력이 전부 해소될 때까지, 내축(2)에 형성된 돌출부(6)는 두 스위치(8,9)중 어느 하나와 계속 접촉되며, 조향모터(도시하지 않음)를 반대방향으로 구동시킨다. 결국, 조향휠(4)은 직진방향으로 반환된다. 특히, 위와 같은 조향휠(4)의 반환작동은, 자동차의 주행시에는 물론이거니와, 심지어는 자동차가 완전히 정지되어 있는 상태에서도 유효하게 이루어진다.

한편, 제 5 도에서는 전술한 본 발명의 제1실시예에 의한 스위칭수단에 적용되어, 자동차의 속도 변화에 따라 조향휠의 조작을 가볍게(저속시) 또는 적당히 무겁게(고속시) 조절할 수 있는 구성의 일 실시예를 도시하고 있는 바, 전술한 두 스위치(8,9)에 각각 설치되며 전술한 돌출부(6)가 이 두 스위치(8,9)에 가하는 압력을 검출하는 압력센서와, 자동차의 주행속도를 검출하는 속도센서 및 이 두 센서로부터의 값을 비교하여, 비교된 값이 설정된 값을 만족하는 경우에만 전동기에 구동신호를 인가하는 제어부로 이루어진다.

전술한 제어부에서는, 두 스위치(8,9)중 어느 하나가 돌출부(6)에 의해 접촉될 때, 속도센서로부터 얻어진 자동차의 주행속도와, 압력센서로부터 얻어진 전술한 돌출부(6)가 두 스위치(8,9)중 어느 하나를 누르는 압력을 비교하여, 이 압력이 설정된 유효압력을 초과할 때에만 전동기에 구동신호를 인가한다. 이 유효압력은 자동차의 속도에 비례하여 증가되도록 하는 바, 예를 들어, 자동차의 속도가 "0"인 정지상태인 경우 유효압력은 최소값으로 설정되며, 자동차의 속도가 고속이 될수록 유효압력은 증가된다. 결국, 자동차가 정지하여 있을 때에는 조향휠의 조작이 가장 가벼워지며, 고속이 될수록 조향휠이 적당히 무거워지므로, 더욱 향상된 안정성을 확보할 수가 있게 된다.

제 6 도에서는 본 발명에 의한 전술한 스위칭 수단의 제2실시예를 도시하고 있는 바, 본 실시예에서는, 조작레버(7)의 일단이 조향휠(4)의 허브(18)에 힌지결합되고, 이 조작레버(7)의 타단은 허브(18)의 개구부(19)를 통하여 하향으로 연장된다. 조작레버(7)는 전술한 힌지결합된 점을 요동축으로 하여 소정의 스트로크 내에서 즉, 개구부(19)의 길이 범위 내에서 요동가능하다. 전술한 제1실시예서와 동일한 두 스위치(20,21)가 개구부(19)의 양측단에 설치되어 있으며, 이 두 스위치(20,21)은 각각 조작레버(7)의 요동에 의해 접촉될 때, 서로 반대방향의 구동신호를 조향모터에 인가한다. 조작레버(17)의 요동축과 허브(18)의 사이에는 탄성부재(22)가 설치됨에 따라, 전술한 제1실시예에서와 마찬가지로 아무런 조작이 행해지지 않을때, 조작레버(17)는 초기위치 "P1"에 머무르며, 또한 조작이 끝났을 때, 초기위치 "P1"으로 복원된다.

전술한 조작레버(17)는 조향축(4)의 회전시 이와 함께 회전하며, 이 경우 두 스위치(20,21)중 어느 것과도 접촉되지 않는 소정의 간격을 유지한다. 또한, 이 조작레버(17)은 조향휠(4)과는 독립적으로 요동되어 두 스위치(20,21)중 어느 하나와 접촉될 수 있다. 이 두 스위치(20,21)는 조향휠(4)의 회전시 이와 함께 회전할 수 있는 위치라면, 조향휠(4)상의 어떤 위치에라도 설치될 수 있는 바, 예를 들어, 조향휠(4)의 림(22)에 설치될 수도 있을 것이다. 조작레버(17)가 두 스위치(20,21)중 어느 하나와 접촉됨으로써, 조향모터(도시하지 않음)를 적절히 구동하여 동력조항을 얻는 이하의 작동은 전술한 제1실시예에서와 동일하므로 본 실시예에서는 설명을 생략한다.

본 실시예에서는, 운전자의 의도 또는 자동차의 주행속도에 따라, 조향모드, 즉 "동력조향"과 "수동조향"의 모드가 용이하게 선택되어질 수가 있다. 즉, 저속에서는 동력조향모드를 선택할 수 있고, 정상 속도에서는 수동조향모드를 선택할 수 있다. 이러한 기능으로 인해, 고속시의 조향을 적당히 무거워지도록 함으로써, 더욱 향상된 안정성을 확보할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 종래의 자동차용 전자식 동력조향장치에 있어서의 제반 문제점을 모두 해결하였다. 또한, 더 나아가, 조향휠의 반환성이 향상되고, 자동차의 주행속도에 따라 조향휠의 경중이 조절되어질 수 있으며, 운전자의 의도 또는 자동차의 주행속도에 따라 조향모드가 선택될 수 있다. 또한 본 발명은 동력조향장치의 비정상적인 작동시 수동조향으로 전환되어질 수 있으므로 안전성이 더욱 확보된다.

Claims (3)

1. 조향휠과, 조향축 하우징내에 회동가능하도록 설치되며 하단이 조향링크에 연결되는 원통형 외축 및 상기 외축내에 회동가능하도록 설치되는 원통형 내축을 포함하여 상기 조향휠의 회전을 조향링크에 전동하는 조향축과, 상기 조향링크 또는 조향축 중 어느 하나에 접속되어 이를 구동하는 조향모터와, 상기 내축에 형성되며, 상기 외축에 형성된 개구부의 길이 범위내에서 회동되는 돌출부, 상기 개구부의 양측단에 설치되며 상기 돌출부의 회동에 의해 접촉될 때 각각 반대방향의 구동신호를 상기 조향모터에 인가하는 두 스위치를 포함하는 스위칭 수단과, 중간부는 상기 내축에 고정되고, 상단 및 하단은 상기 조향축 하우징에 고정되며 상기 내축에 권회된 비틀림코일스프링을 포함하여, 조향이 끝나면 상기 조향휠이 직진위치로 반환되어지는 것을 특징으로 하는 전자식 동력조향장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 조향모터로부터 연장된 회전축에 설치된 마찰부재를 더 포함함에 따라, 전원이 오프되었을 때 상기 조향모터의 과도회전이 억제되는 것을 특징으로 하는 전자식 동력조향장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 조향모터의 상기 조향축 또는 상기 조향링크 중 어느 하나에 대한 접속을 임의로 단락시킬 수 있는 단락수단을 더 포함함에 따라, 작동이 비정상적인 경우, 수동조향으로 전환되어지는 것을 특징으로 하는 전자식 동력조향장치.