WO2016053021A1 - 하이브리드 파워 스티어링장치 - Google Patents

하이브리드 파워 스티어링장치 Download PDF

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WO2016053021A1
WO2016053021A1 PCT/KR2015/010374 KR2015010374W WO2016053021A1 WO 2016053021 A1 WO2016053021 A1 WO 2016053021A1 KR 2015010374 W KR2015010374 W KR 2015010374W WO 2016053021 A1 WO2016053021 A1 WO 2016053021A1
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WO
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steering
hydraulic pump
engine
belt pulley
motor
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Application number
PCT/KR2015/010374
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English (en)
French (fr)
Inventor
신현오
Original Assignee
신현오
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/06—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle

Definitions

  • the present invention relates to a hybrid power steering device for a vehicle, and more particularly, by selectively using the driving force of the engine and the driving force of the motor to generate and maintain a vacuum pressure necessary for stable steering, steering is performed regardless of the engine speed change or stoppage.
  • a hybrid power steering device is made possible.
  • a power steering device of a vehicle is an element for easily operating a steering wheel using an operating pressure such as hydraulic pressure or pneumatic pressure.
  • an operating pressure such as hydraulic pressure or pneumatic pressure
  • the power steering apparatus of the vehicle is classified into an electronic type using an electric drive.
  • the configuration of the hydraulic power steering device using the hydraulic pressure from the oil pump driven by the engine as a device for doubling the steering force of the steering wheel 100 receiving the driver's operating force,
  • An oil tank 300 in which oil is stored in which oil is stored
  • an oil pump receiving oil from the oil tank 300 to generate oil pressure and a steering gearbox for amplifying a driver's steering force by oil pressure generated by one oil pump.
  • the steering gearbox is connected to a steering shaft and has a pitman shaft for rotating the wheel left or right according to the driver's steering operation. When the driver rotates the steering handle clockwise, the pitman shaft is right. Rotate the wheel clockwise while the driver rotates the steering wheel counterclockwise. The rotated interlocking with the wheel is moved to the left.
  • the operating principle of the hydraulic power steering device is basically a type of hydraulic device in which when the engine rotates the vacuum pump through the driving belt, a vacuum is generated on one side and oil is sucked and the oil pump is compressed and circulated to operate.
  • the power steering oil pump is attached to the engine and is connected to the crankshaft pulley of the engine and the belt is supplied with power, while the engine power is used to generate oil hydraulic pressure to operate the power steering.
  • Power steering oil pumps are available in roller, vane, slipper and gear types.
  • the oil pump has a pressure regulating valve that limits the maximum pressure of the oil to prevent damage to the system due to excessive pressure.
  • the two hoses mainly rubber hoses connected to the gearbox or power cylinder are high pressure power steering oil. It serves to circulate.
  • Such a hydraulic power steering device can guarantee stable braking performance, but when the engine is turned off or the output of the engine is fluctuated, it is difficult to guarantee the performance. For example, when the engine is turned off due to a vehicle failure, there is a problem in that pressure generation for steering cannot be generated as the operation of the hydraulic pump is stopped, resulting in a non-steering state.
  • the electronic power steering device detects the degree of torsion by using a torque sensor directly below the steering wheel to drive the motor of the steering column to help reduce the steering force.
  • the structure is simple and does not use the driving force of the engine. Fuel efficiency can be expected, but there is a big risk of safety accidents when an electrical error occurs due to the steering force or direction setting of the steering wheel only depending on the electronic system.
  • EHPS electrohydraulic power steering
  • an object of the present invention is to provide a stable steering performance by blocking the risk of safety accidents occurring in the absence of vacuum of the vacuum pump linked to the engine drive. It is to provide a hybrid power steering device that enables a guarantee.
  • Hybrid power steering apparatus for realizing the above object is provided with a steering handle that receives a driving force of the driver and is connected to the engine belt pulley provided to the engine by a connecting shaft to receive a rotational driving force
  • a hybrid power steering apparatus comprising a steering hydraulic pump for generating an operating pressure necessary for steering, wherein the engine belt pulley is provided on a first end of a connecting shaft through which an interior of the engine belt pulley is inserted.
  • a first clutch bearing which rotates without load so that the forward rotational force output is transmitted to the steering hydraulic pump and the reverse rotational force output from the steering hydraulic pump is prevented from being transmitted to the engine belt pulley;
  • a power sensor for detecting the power supply (ACC) state of the ignition key, a controller connected to the power sensor and receiving detection information to output a control signal, and a control signal from the controller to receive power from the outside.
  • ACC power supply
  • the steering wheel detecting unit for detecting the operation of the steering wheel;
  • a controller electrically connected to the steering wheel detection unit and receiving a detection signal and outputting a control signal when the steering wheel movement is not detected;
  • the controller is electrically connected to the controller and is operated by receiving a control signal, the electronic clutch being provided on the third end of the connecting shaft positioned between the steering hydraulic pump and the engine belt pulley to selectively disconnect the third end.
  • the controller is electrically connected to a pressure sensing unit for detecting an abnormality of the steering hydraulic pump and a motor sensing unit for detecting an abnormality of the motor when determining an abnormality in any one or both. It is configured to further include a start control unit for controlling so as not to attempt the vehicle.
  • the hybrid power steering device for a vehicle maintains a vacuum pump operated at all times by the driving force of the engine and the driving force of the motor, thereby ensuring stable braking performance regardless of the abnormality of the engine, thereby preventing safety of the vehicle. A useful effect is expected to prevent the risk of an accident.
  • the present invention has the advantage that it is possible to economically install as well as to minimize the constraints on the installation space is simple structure.
  • FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing the configuration of a vacuum powering device of a gasoline vehicle according to the prior art
  • Figure 2 is a schematic diagram for explaining an embodiment of a hybrid vacuum booster for a vehicle according to the present invention.
  • Figure 3 is a schematic diagram for explaining another embodiment of a hybrid power steering apparatus according to the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram for explaining a preferred embodiment of the hybrid power steering apparatus according to the present invention
  • the present invention is a steering wheel that receives the steering control force of the driver and an engine belt provided to the engine for generating a driving force of the vehicle
  • the steering hydraulic pump 1 and the engine belt pulley 3 together with the steering hydraulic pump 1 and the engine belt pulley 3 which are connected to the pulley 3 and the engine belt pulley 3 to generate a working pressure for receiving a driving force to actuate a steering force.
  • a motor (5) providing rotational driving force to generate an operating pressure (1), and a first clutch bearing (10) and the steering for interrupting power transmission between the steering hydraulic pump (1) and the engine belt pulley (3)
  • the second clutch bearing 20 intermittently controls the power transmission between the hydraulic pump 1 and the motor 5 and the steering hydraulic pump 1 disposed on both sides of the engine belt pulley 3. It consists of a connecting shaft (s) connecting the 5 integrally.
  • the first clutch bearing 10 is provided on the first end portion s1 of the coupling shaft s through which the inside of the engine belt pulley 3 is inserted, and is output in the forward direction from the engine belt pulley 3.
  • the rotational force is transmitted to the steering hydraulic pump 1, and conversely, the reverse rotational force output from the steering hydraulic pump 1 is configured to rotate without load to block the transmission to the engine belt pulley 3.
  • the first clutch bearing 10 transmits the rotational driving force of the engine belt pulley 3 to the steering hydraulic pump 1, but on the contrary, the first clutch bearing 10 transmits the rotational driving force of the engine belt pulley 3 to the steering hydraulic pump 1. Blocking the driving force rotated in the opposite direction so as not to be transmitted to the engine belt pulley (3) side, such a first clutch bearing 10 is carried out by a known clutch bearing, so a detailed description thereof will be omitted.
  • the motor 5 is a driving element connected to the steering hydraulic pump 1 and the connecting shaft s, and is configured to generate a rotational driving force by receiving power from the outside and to transmit it to the steering hydraulic pump 1.
  • the motor 5 is driven and controlled by receiving a control signal from the controller 30, and the controller 30 is connected to a power detection unit 35 that detects a power supply (ACC) state of the ignition key.
  • ACC power supply
  • the starter key detects the state of the power supply (ACC) through the unit 35
  • the motor 5 is driven regardless of whether the engine or the engine belt pulley 3 is driven, and as a result, the steering hydraulic pump 1 causes the operating pressure to be generated, allowing steering to be formed.
  • the controller 30 is applied to drive the motor 5 by driving the steering hydraulic pump. (1) creates the working pressure necessary for steering.
  • the controller 30 in the present invention is a kind of microcomputer that is electrically connected to the power detection unit 35 is configured to receive the sensing information may be used ECU (electronic control unit) of the vehicle.
  • ECU electronic control unit
  • the controller 30 may be configured not only to apply a driving signal to the motor 5 but also to detect a state of abnormality and the like and to output an appropriate control signal.
  • the motor detection unit 31 for detecting the abnormality of the pressure, the pressure detection unit 39 for detecting the abnormality of the steering hydraulic pump 1 and the motor detection unit 31 and the pressure detection unit 39 It is further configured to further include a start control unit 37 for controlling so as not to start the vehicle when determining the abnormality in any one or both of the motor (5) or steering hydraulic pump (1) by receiving a detection signal from them do.
  • the motor 5 may be configured to receive power regardless of whether the engine 1 is driven.
  • the second clutch bearing 20 is provided on the second end s2 of the connecting shaft s axially fitted inside the motor 5, and the reverse rotational force output from the motor 5 is the steering.
  • the forward rotational force transmitted from the engine belt pulley 3 side to the hydraulic pump 1 side, on the contrary, is configured to rotate without load.
  • the second clutch bearing 20 transmits the rotational driving force of the motor 5 to the steering hydraulic pump 1, but on the contrary, the steering hydraulic pump 1 connected to the engine belt pulley 3 by the connecting shaft s.
  • a second clutch bearing 20 may be carried out by a known technique, so Description is omitted.
  • the power detecting unit 35 detects this and applies the sensing information to the controller 30.
  • the controller 30 applies a control signal to the motor 5 to drive the motor 5 in rotation, and the rotation driving force of the motor 5 is connected to the steering hydraulic pump 1 connected to the connecting shaft s.
  • the transmission produces the necessary operating pressure for steering, resulting in steering even when the engine is not running. This prevents steering loss and enables stable steering, not only when the vehicle starts but also suddenly turns off during driving.
  • the rotation driving force transmitted from the engine belt pulley 3 provided on one side of the engine to the steering hydraulic pump 1 is lower than the rotation driving force transmitted from the motor 5 to the steering hydraulic pump 1.
  • the steering hydraulic pump 1 is rotated in accordance with the rotational speed of the motor 5 to generate an operating pressure, and the connecting shaft connecting the engine belt pulley 3 and the steering hydraulic pump 1 at this time (s) Since the first clutch bearing 10 is provided at the first end s1 of), the power transmitted from the steering hydraulic pump 1 to the engine belt pulley 3 is cut off, so the engine belt pulley ( No driving load is applied to 3).
  • the steering hydraulic pump 1 If the rotational speed of the engine is faster than that of the motor 5, the steering hydraulic pump 1 generates an operating pressure by the rotational driving force of the engine, and at this time, the steering hydraulic pump 1 is driven from the motor 5 to the steering hydraulic pump 1.
  • the rotational driving force transmitted is cut off by the second clutch bearing 20 installed on the second end s2.
  • the steering hydraulic pump 1 is able to maintain steering force by generating a constant working pressure by the driving of the motor 5.
  • the steering hydraulic pump 1 receives the rotational driving force by the motor 5 to generate the operating pressure necessary for the steering force, thereby protecting the accident from the loss of the steering force.
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining another embodiment of the hybrid power steering apparatus according to the present invention. Since the hybrid power steering apparatus in this embodiment is substantially the same as the configuration of the above-described embodiment, the same reference numerals are used for the same configuration. The detailed description thereof will be omitted.
  • the hybrid power steering apparatus additionally configures the electromagnetic clutch 15 between the steering hydraulic pump 1 and the engine belt pulley 3 in the configuration of the above-described embodiment, and when the steering operation does not occur, the steering By separating the end of the connecting shaft between the hydraulic pump (1) and the engine belt pulley (3) so as to prevent unnecessary load on the engine to increase the fuel economy of the vehicle.
  • a steering wheel detection unit 33 for detecting the operation of the steering wheel receiving the steering operation of the driver and the steering wheel detection unit 33 is electrically connected to the steering wheel to receive a sensing signal.
  • the controller 30 outputs a control signal when the movement of the controller 30 is not sensed, and the steering hydraulic pump 1 and the engine belt pulley 3 are electrically connected to the controller 30 to operate by receiving a control signal. It is proposed to configure the electromagnetic clutch 15 provided on the third end portion s3, which is a connecting shaft portion located between, to selectively separate (disconnect) the third end portion s3.
  • the steering wheel detection unit 33, the controller 30 and the electronic clutch 15 is a hydraulic sensor (1) for steering the engine belt pulley (3) by a known sensor and the microcomputer or ECU and electrical action Since the electronic clutch separating from the above is used, detailed description thereof will be omitted.
  • the controller 30 in the present embodiment applies a control signal to the electromagnetic clutch 15 to control the steering hydraulic pump 1 and the engine.

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Abstract

본 발명은 차량용 하이브리드 진공배력장치를 개시한다. 본 발명의 차량용 하이브리드 진공배력장치는, 엔진의 구동력과 모터의 구동력에 의해 조향에 필요한 진공압을 생성하는 진공펌프가 항시 동작되도록 함으로써 엔진의 속도 변화나 정지 및 이상 유무와 상관없이 안정적인 조향을 가능하게 하는 것으로, 구조가 간소하여 설치공간에 대한 제약을 최소화하고 경제적인 설치가 가능한 것이다.

Description

하이브리드 파워 스티어링장치
본 발명은 차량용 하이브리드 파워 스티어링장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔진의 구동력과 모터의 구동력을 선택적으로 사용하여 안정적인 조향에 필요한 진공압을 생성 유지하도록 함으로써 엔진의 속도 변화나 정지와 상관없이 조향을 가능하게 하는 하이브리드 파워 스티어링장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 파워 스티어링 장치는 유압이나 공기압 등으로 된 작동압을 이용하여 핸들 조작을 쉽게 하기 위한 요소로, 유압이나 공기압 등과 같은 작동압을 사용하는 것 외에도 전기구동원을 사용하는 전자식으로 구분된다.
먼저, 유압식 파워 스티어링장치의 구성은 도 1에 나타내 보인 바와 같이, 엔진에 의해 구동되는 오일펌프로부터의 유압을 사용하여 운전자의 조작력을 받는 조향핸들(100)의 조향력을 배가시켜 주기 위한 장치로서, 오일이 저장되는 오일탱크(300)와, 이 오일탱크(300)로부터 오일을 공급받아 유압을 발생시키는 오일펌프와, 일 오일펌프에 의해 발생된 유압으로 운전자의 조향력을 증폭시키는 스티어링 기어박스를 포함하며, 이 스티어링 기어박스는 스티어링 샤프트와 연결되어 운전자의 조향조작에 따라 차륜을 좌측 또는 우측으로 회전시키기 위한 피트먼 샤프트를 구비하고, 운전자가 조향핸들을 시계 방향으로 회전시키면 상기 피트먼 샤프트가 오른쪽으로 움직이면서 차륜을 시계 방향으로 회전시키고, 반대로 운전자가 조향핸들을 반시계 방향으로 회전시키면 이에 연동하여 차륜이 왼쪽으로 이동된다.
즉, 유압식 파워 스티어링 장치의 작동원리는 기본적으로 엔진이 구동벨트를 통해 진공펌프를 회전시키면, 한쪽에 진공이 생겨서 오일이 빨려오고 이를 오일펌프로 압축해서 순환시켜 작동시키는 유압장치의 일종이다. 여기서, 파워 스티어링 오일펌프는 엔진 옆에 붙어서 엔진의 크랭크 샤프트 풀리와 벨트로 연결되어 동력을 공급받는 한편, 엔진동력으로는 오일의 유압을 만들어 파워 스티어링을 작동시킨다. 파워 스티어링 오일펌프는 롤러(Roller)방식, 베인(Vane)방식, 슬리퍼(Slipper)방식 그리고 기어(Gear)방식 등이 있습니다.
오일 펌프 안에는 압력 조절밸브가 있어 오일의 최대압력을 제한해주어서 과다한 압력에 의해 시스템이 손상되는 것을 막으며 기어박스나 파워 실린더에 연결되어 있는 두 개의 호스 (주로 고무호스)는 고압의 파워 스티어링 오일을 순환시키는 역할을 한다.
이러한 유압식 파워 스티어링 장치는 안정된 제동성능의 보장이 가능하지만, 엔진이 꺼지거나 엔진의 출력의 변동이 심한 경우에는 성능 보장이 곤란한 문제점이 있었다. 일례로 차량 고장으로 엔진이 꺼진 경우에는 유압펌프의 동작이 정지됨에 따라 조향에 필요한 압력생성이 불가하여 결과적으로 조향불능 상태로 이어지는 문제점이 있는 것이다.
한편, 전자식 파워 스티어링장치는 조향휠 바로 하단의 토크센서를 이용해 비틀림 정도를 감지하여 스티어링 컬럼의 모터를 구동하여 조향력의 저감을 돕는 것으로, 구조가 간단할 뿐만 아니라 엔진의 구동력을 이용하지 않음에 따라 연비향상을 기대할 수 있으나, 조향휠의 조향력이나 방향 설정이 오로지 전자시스템에 의존함에 따라 전기적 오류가 발생하는 경우 안전사고의 위험이 큰 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하고자 최근에는 유압식과 전자식의 장점을 결합한 전기유압식 파워 스티어링(EHPS) 가 제안된 바 있으나, 구조가 복잡하여 경제적인 보급이 곤란함에 따라 고가의 차량에 적용되고 있는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 엔진 구동에 연동하는 진공펌프의 진공 미 형성시 발생하는 안전사고의 위험을 미연에 차단하여 안정된 조향성능의 보장을 가능하게 하는 하이브리드 파워 스티어링장치를 제공하는데 있다.
즉, 본 발명은 엔진 구동에 연동하는 진공펌프를 전기를 공급받는 모터에 의해 구동이 가능하도록 하여 엔진의 출력이나 정지시에도 안정된 조향성능을 보장하고, 또한, 진공펌프와 모터를 간소한 구조에 의해 일체로 구비되도록 함으로써 경량화와 설치 장소에 대한 제약을 해소할 수 있는 하이브리드 파워 스티어링장치의 제공을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 구조를 간소화하여 부피의 경량화와 설치장소에 대한 공간 제약을 최소화하고 경제적인 생산과 보급을 가능하게 하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 하이브리드 파워 스티어링장치는, 운전자의 조작력을 받는 조향핸들을 구비하는 것으로 엔진에 제공되는 엔진 벨트풀리와 연결축으로 연결되어 회전 구동력을 전달받는 것에 의해 조향에 필요한 작동압을 생성하는 스티어링 유압펌프를 포함하여 구성되는 하이브리드 파워 스티어링장치에 있어서, 상기 엔진 벨트풀리의 내부를 삽입 통과하는 연결축의 제1단부 상에 구비되는 것으로 상기 엔진 벨트풀리에서 출력하는 정방향 회전력은 스티어링 유압펌프로 전달하고 반대로 상기 스티어링 유압펌프에서 출력하는 역방향 회전력은 엔진 벨트풀리로 전달되는 것을 차단하도록 무부하 회전하는 제1클러치베어링과; 시동키의 전원공급(ACC) 상태를 감지하는 전원감지부 및 이 전원감지부에 연결되어 감지정보를 인가받아 제어신호를 출력하는 컨트롤러 및 이 컨트롤러로부터 제어신호를 인가받아 외부로부터 전원을 공급받는 것에 의해 회전 구동력을 생성하는 것으로 상기 엔진 벨트풀리의 일측에 배치되어 상호 연결축으로 연결되는 모터와; 상기 모터의 내부에 축끼움되는 연결축의 제2단부 상에 구비되는 것으로, 상기 모터에서 출력하는 역방향 회전력은 스티어링 유압펌프측으로 전달하고 상기 엔진 벨트풀리측에서 전달되는 정방향 회전력은 차단하도록 무부하 회전되는 제2클러치베어링을 포함하여 구성되는 것을 그 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 조향핸들의 동작 유무를 감지하는 조향핸들 감지부와; 상기 조향핸들 감지부와 전기적으로 연결되어 감지신호를 인가받는 것으로 상기 조향핸들의 움직임이 감지되지 않는 경우 제어신호를 출력하는 컨트롤러와; 상기 컨트롤러와 전기적으로 연결되어 제어신호를 인가받아 동작하는 것으로 상기 스티어링 유압펌프와 엔진 벨트풀리 사이에 위치하는 연결축의 제3단부 상에 구비되어 선택적으로 제3단부를 단절하는 전자클러치로 구성되는 것에 있다.
본 발명의 바람직한 다른 특징으로서, 상기 컨트롤러는 상기 스티어링 유압펌프의 이상유무를 검출하는 압력 감지부 및 상기 모터의 이상유무를 감지하는 모터감지부와 전기적으로 연결되어 어느 하나 또는 둘 모두에서 이상 판별시 차량의 시도이 걸리지 않도록 제어하는 시동제어부를 더 포함하여 구성되는 것에 있다.
본 발명에 따른 차량용 하이브리드 파워 스티어링장치는 엔진의 구동력과 모터의 구동력에 의해 진공펌프가 항시 작동되도록 유지함으로써 엔진의 이상유무와 상관없이 안정된 제동성능의 보장이 가능하므로, 차량의 제어불능에 의한 안전사고의 위험을 방지할 수 있는 유용한 효과가 기대된다.
즉, 운행중인 상태의 차량의 엔진 이상유무와 상관없이 진공펌프의 동작을 항시 유지되게 함으로써 부압 미발생에 따른 차량의 제어불능 상태를 안정되게 방지하여 차량 제동에 대한 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 기대된다.
또한, 본 발명은 구조가 간소하여 설치공간에 대한 제약을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 경제적인 설치가 가능한 이점이 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 휘발유 차량의 진공배력장치의 구성을 개략적으로 나타낸 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 차량용 하이브리드 진공배력장치의 일 실시례를 설명하기 위한 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 파워 스티어링장치의 다른 실시례를 설명하기 위한 개략도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 하이브리드 진공배력장치를 설명하면 다음과 같다. 먼저, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호로 나타내고 있음을 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 파워 스티어링장치의 바람직한 실시례를 설명하기 위한 개략 구성도로서, 본 발명은 운전자의 조향 조작력을 받는 조향핸들 및 차량의 주행 구동력을 생성하기 위한 엔진에 제공되는 엔진 벨트풀리(3) 및 상기 엔진 벨트풀리(3)에 연결되어 회전 구동력을 전달받아 조향력을 작용하기 위한 작동압을 생성하는 스티어링 유압펌프(1) 및 상기 엔진 벨트풀리(3)와 함께 상기 스티어링 유압펌프(1)에 작동압을 생성하도록 회전 구동력을 제공하는 모터(5) 및 상기 스티어링 유압펌프(1)와 엔진 벨트풀리(3) 사이의 동력전달을 단속하는 제1클러치베어링(10) 및 상기 스티어링 유압펌프(1)와 모터(5)간의 동력전달을 단속하는 제2클러치베어링(20) 그리고 상기 엔진 벨트풀리(3)를 중심으로 양측에 배치되는 스티어링 유압펌프(1)와 모터(5)를 일체로 연결하는 연결축(s)으로 구성된다.
제1클러치베어링(10)은 상기 엔진 벨트풀리(3)의 내부를 삽입 통과하는 연결축(s)의 제1단부(s1) 상에 구비되는 것으로, 상기 엔진 벨트풀리(3)에서 출력하는 정방향 회전력을 상기 스티어링 유압펌프(1)로 전달하고, 이와 반대로 상기 스티어링 유압펌프(1)에서 출력하는 역방향 회전력은 상기 엔진 벨트풀리(3)로 전달되는 것을 차단하도록 무부하 회전하는 구성이다.
즉, 상기 제1클러치베어링(10)은 상기 엔진 벨트풀리(3)의 회전 구동력을 스티어링 유압펌프(1)에 전달하지만 반대로 스티어링 유압펌프(1)에서 상기 엔진 벨트풀리(3)의 회전 구동력과 반대되는 방향으로 회전되는 구동력을 상기 엔진 벨트풀리(3)측으로 전달되지 않도록 차단하는 것으로, 이러한 제1클러치베어링(10)은 공지의 클러치 베어링에 의해 실시되는 것이므로 상세한 설명은 생략한다.
모터(5)는 상기 스티어링 유압펌프(1)와 연결축(s)으로 연결되는 구동요소로, 외부로부터 전원을 공급받아 회전 구동력을 생성하며 이를 상기 스티어링 유압펌프(1)에 전달하도록 구성된다.
이러한 모터(5)는 컨트롤러(30)의 제어신호를 받아 구동 제어되며, 상기 컨트롤러(30)는 시동키의 전원공급(ACC) 상태를 감지하는 전원감지부(35)에 연결되며, 이 전원감지부(35)를 통해 시동키가 전원공급(ACC) 상태인 것을 감지하면, 상기 엔진이나 엔진 벨트풀리(3)의 구동여부와 상관없이 모터(5)를 구동시켜 결과적으로 스티어링 유압펌프(1)가 작동압을 생성하도록 하여 조향력이 형성되게 한다.
즉, 차량을 출발하기 전에 시동키의 위치가 전원공급(ACC) 상태인 것을 전원감지부(35)가 감지하면, 이를 컨트롤러(30)에서 인가받아 상기 모터(5)를 구동시킴으로써 상기 스티어링 유압펌프(1)가 조향력에 필요한 작동압을 형성하는 것이다.
한편, 본 발명에서의 컨트롤러(30)는 상기 전원감지부(35)와 전기적으로 연결되어 감지정보를 인가받도록 구성되는 일종의 마이콤으로 차량의 ECU(electronic control unit)가 사용되어도 무방하다.
또한, 컨트롤러(30)는 모터(5)에 구동신호를 인가하는 것 뿐만 아니라 그 이상유무 등의 상태를 감지하고 적절한 제어신호를 출력하도록 구성될 수 있으며, 이를 위해 본 발명에서는 상기 모터(5)의 이상유무를 감지하는 모터감지부(31)와, 상기 스티어링 유압펌프(1)의 이상유무를 검출하는 압력 감지부(39) 그리고 상기 모터감지부(31) 및 압력 감지부(39)와 전기적으로 연결되어 이들로부터 감지신호를 인가받는 것으로 모터(5) 또는 스티어링 유압펌프(1) 중 어느 하나 또는 둘 모두에서 이상 판별시 차량의 시동이 걸리지 않도록 제어하는 시동제어부(37)를 더 포함하여 구성된다.
한편, 이러한 모터(5)는 상기 엔진(1)의 구동여부와 상관없이 전원을 공급받도록 구성되어도 무방하다.
제2클러치베어링(20)은 상기 모터(5)의 내부에 축끼움되는 연결축(s)의 제2단부(s2) 상에 구비되는 것으로, 상기 모터(5)에서 출력하는 역방향 회전력은 상기 스티어링 유압펌프(1)측으로 전달되게 하고, 반대로 상기 엔진 벨트풀리(3)측에서 전달되는 정방향 회전력은 차단되게 무부하 회전되는 구성이다.
즉, 상기 제2클러치베어링(20)은 상기 모터(5)의 회전 구동력을 스티어링 유압펌프(1)에 전달하지만 반대로 엔진 벨트풀리(3)에 연결축(s)으로 연결된 스티어링 유압펌프(1)에서 상기 모터(5)의 회전 구동력과 반대되는 방향으로 회전되는 구동력에 대해서는 모터(5) 측으로 전달되지 않도록 단속하는 것으로, 이러한 제2클러치베어링(20)은 공지의 기술에 의해 실시되어도 무방하므로 상세한 설명은 생략한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 하이브리드 파워 스티어링장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 운전자가 시동키를 전원공급(ACC) 위치로 이동시키면, 전원감지부(35)에서 이를 감지하고 컨트롤러(30)로 감지정보를 인가한다.
이어서, 상기 컨트롤러(30)는 모터(5)에 제어신호를 인가하여 모터(5)를 회전 구동시키고, 상기 모터(5)의 회전 구동력은 연결축(s)으로 연결된 스티어링 유압펌프(1)에 전달되는 것에 의해 조향력에 필요한 작동압을 생성시킴에 따라 결과적으로 엔진이 구동되지 않은 상태에서도 조향이 가능하게 된다. 이는 차량의 출발 뿐만 아니라 주행 중 급작스러운 시동꺼짐시에도 조향력 상실을 방지하고 안정된 조향을 가능하게 한다.
한편, 엔진이 구동된 이후에도 엔진 일측에 제공된 엔진 벨트풀리(3)에서 상기 스티어링 유압펌프(1)에 전달되는 회전 구동력이 상기 모터(5)에서 스티어링 유압펌프(1)로 전달하는 회전 구동력보다 낮은 경우에는 스티어링 유압펌프(1)는 모터(5)의 회전 속도에 따라 연동 회전되어 작동압을 생성하고, 이때의 상기 엔진 벨트풀리(3)와 스티어링 유압펌프(1)를 연결하는 연결축(s)의 제1단부(s1)에는 제1클러치베어링(10)이 구비되는 것에 의해 상기 스티어링 유압펌프(1)에서 엔진 벨트풀리(3) 측으로 전달되는 동력이 차단된 상태를 이루게 되므로 엔진 벨트풀리(3)에 구동부하를 가하지 않게 된다.
만약, 엔진의 회전속도가 모터(5)에 비하여 빠른 경우에는 엔진의 회전 구동력에 의해 스티어링 유압펌프(1)가 작동압을 생성하고, 이때의 상기 모터(5)에서 스티어링 유압펌프(1)로 전달되는 회전 구동력은 제2단부(s2) 상에 설치된 제2클러치베어링(20)에 의해 단절된다.
요약하면, 엔진이 저속으로 회전하는 경우에도 상기 모터(5)의 구동에 의해 상기 스티어링 유압펌프(1)는 일정한 작동압을 생성함에 따라 조향력의 유지가 가능하다.
따라서, 주행 중 엔진이 꺼지는 경에도 모터(5)에 의해 스티어링 유압펌프(1)가 회전 구동력을 받아 조향력에 필요한 작동압이 생성됨에 따라 조향력 상실로 인한 사고로부터 안전하게 보호할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 파워 스티어링장치의 다른 실시례를 설명하기 위한 개략도로서, 본 실시례에서의 하이브리드 파워스티어링장치는 앞서 설명한 일 실시례의 구성과 대동소이하므로 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 실시례에서의 하이브리드 파워스티어링장치는 앞서 설명한 실시례의 구성에서 상기 스티어링 유압펌프(1)와 엔진 벨트풀리(3) 사이에 전자클러치(15)를 부가 구성하여, 조향 동작이 일어나지 않을 때에는 스티어링 유압펌프(1)와 엔진 벨트풀리(3) 사이의 연결축의 단부를 분리시켜 엔진에 불필요한 부하가 걸리지않도록 하여 차량의 연비 상승을 꾀할 수 있도록 있도록 하였다.
이를 위해 본 발명에서는 운전자의 조향조작을 받는 조향핸들의 동작유무를 감지하는 조향핸들 감지부(33)와, 이 조향핸들 감지부(33)와 전기적으로 연결되어 감지신호를 인가받는 것으로 상기 조향핸들의 움직임이 감지되지 않는 경우 제어신호를 출력하는 컨트롤러(30)와, 이 컨트롤러(30)와 전기적으로 연결되어 제어신호를 인가받아 동작하는 것으로 상기 스티어링 유압펌프(1)와 엔진 벨트풀리(3) 사이에 위치하는 연결축 부분인 제3단부(s3) 상에 구비되어 선택적으로 제3단부(s3)를 분리(단절)하는 전자클러치(15)를 구성하는 것을 제안한다.
여기서, 상기 조향핸들 감지부(33)와 컨트롤러(30) 그리고 전자클러치(15)는 공지의 감지센서와 마이콤이나 ECU 그리고 전기적인 작용에 의해 상기 엔진 벨트풀리(3)를 스티어링 유압펌프(1)로부터 분리시키는 전자클러치가 사용되는 것이므로 상세한 설명은 생략한다.
이러한 구성에 의해 차량이 직진 주행을 함에 따라 조향핸들을 사용하지 않는 경우에는 본 실시례에서의 컨트롤러(30)가 상기 전자클러치(15)에 제어신호를 인가하여 상기 스티어링 유압펌프(1)와 엔진 벨트풀리(3)를 분리시키는 것에 의해 결과적으로 엔진에 불필요한 부하가 걸리지 않도록 함으로써 차량의 연비 상승을 기대할 수 있다.
한편, 본 발명은 기재된 실시례에 한정되는 것은 아니고, 적용 부위를 변경하여 사용하는 것이 가능하고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (2)

  1. 운전자의 조작력을 받는 조향핸들을 구비하는 것으로 엔진에 제공되는 엔진 벨트풀리와 연결축으로 연결되어 회전 구동력을 전달받는 것에 의해 조향에 필요한 작동압을 생성하는 스티어링 유압펌프(1)를 포함하여 구성되는 하이브리드 파워 스티어링장치에 있어서,
    상기 엔진 벨트풀리(3)의 내부를 삽입 통과하는 연결축의 제1단부(s1) 상에 구비되는 것으로 상기 엔진 벨트풀리(3)에서 출력하는 정방향 회전력은 스티어링 유압펌프(1)로 전달하고 반대로 상기 스티어링 유압펌프(1)에서 출력하는 역방향 회전력은 엔진 벨트풀리(3)로 전달되는 것을 차단하도록 무부하 회전하는 제1클러치베어링(10)과;
    제어신호를 인가받아 외부로부터 전원을 공급받는 것에 의해 회전 구동력을 생성하는 것으로 상기 엔진 벨트풀리(3)의 일측에 배치되어 상호 연결축으로 연결되는 모터(5)와;
    상기 모터(5)에 제어신호를 인가하는 것으로 시동키의 전원공급(ACC) 상태를 감지하는 전원감지부(35) 및 이 전원감지부(35)에 연결되어 감지정보를 인가받아 제어신호를 출력하는 것으로 상기 스티어링 유압펌프(1)의 이상유무를 검출하는 압력 감지부 및 상기 모터(5)의 이상유무를 감지하는 모터감지부와 전기적으로 연결되어 어느 하나 또는 둘 모두에서 이상 판별시 차량의 시동이 걸리지 않도록 제어하는 시동제어부(37)를 포함하는 컨트롤러(30)
    상기 모터(5)의 내부에 축끼움되는 연결축의 제2단부(s2) 상에 구비되는 것으로, 상기 모터(5)에서 출력하는 역방향 회전력은 스티어링 유압펌프(1)측으로 전달하고 상기 엔진 벨트풀리(3)측에서 전달되는 정방향 회전력은 차단하도록 무부하 회전되는 제2클러치베어링(20);
    를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 파워 스티어링장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 조향핸들의 동작 유무를 감지하는 조향핸들 감지부(33)와;
    상기 조향핸들 감지부(33)와 전기적으로 연결되어 감지신호를 인가받는 것으로 상기 조향핸들의 움직임이 감지되지 않는 경우 제어신호를 출력하는 컨트롤러(30)와;
    상기 컨트롤러(30)와 전기적으로 연결되어 제어신호를 인가받아 동작하는 것으로 상기 스티어링 유압펌프(1)와 엔진 벨트풀리(3) 사이에 위치하는 연결축의 제3단부(s3) 상에 구비되어 선택적으로 제3단부(s3)를 단절하는 전자클러치(15);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 파워 스티어링장치.
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