KR0130512B1 - 자동차 조향장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 조향장치에 관한 것으로써,운전석에 조향핸들을 설치하지 않고 죠이스틱(12)에 의해 진행방향을 변경하는 조향이 이루어지도록 방향 및 타이어의 회전각도를 지시하는 죠이스틱(12)과 차속센서(13), 차량의 주행상태를 판단하는 전자제어기(14), 타이어 로어 암을 연결하는 랙바(5)에 설치되는 랙과 피니언(16),전자제어기(14)로 부터 전류를 받아 피니언(16)를 구동하는 구동모터(15)및감속기(19), 피니언(16)과 일체로 된 스퍼어 기어(17)와, 이 스퍼어기어(17)에 연결되어 랙바(5) 이송거리를 감지하는 포텐셔미터(18)로 구성되고, 죠이스틱(12) 회전각에 대한 랙바(5) 이송거리 함수는 정차 및 저속시는 최대(Max)치에 대한 최대(Max)치로 매칭되고, 고속주행시 죠이스틱(12)의 조작범위를 10%이내로 유지하도록 구성한 것임.

Description

자동차 조향장치

제1도는 종래 자동차 운전석의 구조를 나타낸 참고도.

제2도는 종래 자동차 조향장치를 설명하기 위한 개략도.

제3도는 본 발명이 적용된 자동차 운전석 구조를 나타낸 참고도.

제4도는 본 발명에 따른 조향장치를 설명하기 위한 개략도.

제5도는 죠이스틱 회전각에 대한 랙바의 이송거리와의 관계를 나타낸 선도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 조향핸들 2 : 콜럼

3 : 유니버설 조인트 4 : 피니언밸브

5 : 랙바 6 : 파워 실린더

7 : 엔진 8 : 오일 펌프

9 : 릴리프 밸브 10 : 오일 탱크

11 : 타이어 12 : 죠이스틱

13 : 차속센서 14 : 전자제어기(EUC)

15 : 모터 16 : 피니언

17 : 스퍼어 기어 18 : 포텐셔미터

19 : 감속기

본 발명은 자동차 조향장치에 관한 것으로써, 특히 차량의 진행방향을 변경하는 조작이 조향핸들이 아닌 죠이스틱에 의해 이루어질 수 있는 자동차 조향장치를 제공함에 있다.

일반적을 자동차에는 제1도에 나타낸 바와 같이 자동차(C)의 운전석에 차량의 진행방향을 변경하도록 된 조향핸들(1)을 고정되게 설치하여 상기 조향핸들(1)의 조작 즉, 운전석에 설치하고 있는 조향핸들(1)을 시계방향으로 회전시킴에 따라 차량의 진행방향을 임의로 변경하도록 구성하고 있다.

이러한 자동차 조향장치는 제2도에 나타난 바와 같이 운전자가 방향을 인지하여 회전시키는 조향핸들(1:steering Wheel), 상기 조향핸들(1)을 지지해 주는 콜럼(2: columm), 콜럼이 임의의 각도에서 회전운동이 가능하도록 연결해 주는 유니버셜 조인트(3:universal joint), 좌우 회전에 떠라 실린더의 좌, 우측에 압력을 형성시켜주는 밸브가 장착된 피니언밸브(4), 피니언밸브의 피니언과 맞물려 직선운동으로 절환시켜주는 랙(5), 압력을 공급받아 파워어시스트 하는 파워실린더(6), 엔진(7)과 연동되어 회전하면서 유압을 공급하는 오일펌프(8), 회로전체의 압력을 보호해 주는 릴리프밸브(9), 최종적으로 차량을 조향해 주는 타이어(11)도 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 조향장치는 운전자가 조향핸들(1)을 좌·우로 회전시킴에 따라 콜럼(2)과 유니버셜 조인트(3)를 통하여 피니언 밸브(4)가 동일한 방향으로 회전 구동되며 엔진(7)과 연동되는 오일펌프(8)가 유량을 토출시킴에 따라 피니언밸브(4)는 토오션 바의 강성에 해당하는 각 변위를발생시켜 파워실린더에 형성되는 압력에 의해 랙(5)이 좌·우로 이동하게되어 상기 랙(5)에 연결되는 타이어(11)가 소정의 각도만큼 회전할 때 차량은 회전하게 된다. 이처럼 운전자가 진행방향을 변경하기 위해 조향핸들을 좌·우방향(시계방향,반시계방향)으로 회전시킴에 따라 타이어의 각도를 조정하여 차량의 진행방향을 변경하게 된다.

그러나, 종래에는 차량의 진행방향을 변경하는 조향장치가 조향핸들,콜럼, 유니버설 조인트, 피니언밸브, 랙, 파워실린더, 오일펌프, 호스 및 탱크와 같이 소요부품이 많아 구조가 매우 복잡하고 무겁다. 또한, 소요부품이 많고 복잡한 관계로 이를 조립하는 조립공정 및 작업시간이 많이 소요되는 등의 많은 문제점이 있다.

운전석에 조향핸들을 고정되게 설치함으로써 운전석의 구성이 복잡하여 운전석을 비좁게 만드는 주요인이 되었으며, 엔진룸 설계 및 엔진룸 소음차단에 어려움이 있다. 특히, 자동차 충돌시 조향핸들에 운전자의 안면부의 등이 부딪히거나, 조향핸들이 운전석의 데시보드(D)상에 설치되어 차량의 정보를 제공하는 각종 계기류를 가리게 되는 문제점이 있었다. 더욱이, 운전자가 진행방향을 변경하기 위해 조향핸들을 회전시킬 경우 심한 경우 조향핸들을 잡고 있는 양손이 서로 꼬이게 되어 안전운전에 장애요인이 되었다.

따라서 본 발명에서는 상기와 같은 종래의 제반 문제점 등을 감안 해소하기 위해 차량의 진행방향을 변경하는 조작이 조향핸들이 아닌 죠이스틱에 의해 이루어질 수 있는 자동차 조향장치를 제공함을 그 목적으로 하고 있는 것이다.

상기의 목적에 따라 본 발명에서는 종래 자동차 조향장치에 설치하고 있는 콜럼(column), 유니버설 죠인트(U-joint), 조향핸들(wheel)을 제거하는 대신에 랙 기어에 전동모터로 구동되는 피니언을 결합하여, 차량의 진행방향을 변경하는 조향이 죠이스틱(JOYSTICK)에 의해 이루어질 수 있도록 구성함으로써, 차량 경량화와 조립편리성을 제공받을 수 있는 자동차 조향장치에 그 특징이 있는 것이다.

이를 위해 차량의 진행방향을 변경하기 위해 타이어에 회전각도를 지시하는 죠이스틱과 차속센서, 차량의 주행상태를 판단하는 전자제어기, 타이어 로어 암을 연결하는 랙 바에 설치되는 랙과 피니언, 전자제어기로 부터 전류를 받아 피니언을 구동하는 모터및 감속기, 피니언과 일체로 된 스퍼어 기어와, 이 스퍼어 기어에 연결되어 랙바 이송거리를 감지하는 포텐셔미터로 구성하고, 상기 모터와 전자제어기의 고장에 대비한 보조 모터와 보조 전자제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

죠이스틱 각에 대한 사람의 민감도를 해결하기 위해 차속에 따라 고속시에는 죠이스틱 각도 Max 에 랙바 이송거리를 10% 정도로 하고, 중속시에는 차속에 비례한 %로 이동하며, 정차 및 저속시에는 죠이스틱 각도 Max 에 랙바 이송거리가 Max 으로 매칭한다. 와 같이 본 발명의 자동차 조향장치는 운전석에 조향핸들을 설치하지 않고 죠이스틱에 의해 조향이 이루어지므로써, 운전석의 공간활용 및 경량화가 가능하게 되고, 시야가 충분히 확보되며, 사고시에도 조향핸들과의 충돌의 위험이 없게 되는 이점이 있는 것이다.

이하, 본 발명에 따른 자동차 조향장치의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시 도면을 참고하여 그 구성 및 작용효과를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 자동차 조향장치는 제4도에 도시하고 있는 바와 같이, 방향 및 타이어 각도를 지시하는 죠이스틱(12), 차속센서(13), 타이어 로어 암을 연결하는 랙바(5), 랙바(5)에 연결되는 랙과 피니언(16), 스퍼어 기어(17) 및 피니언(16) 회전각도를 측정하는 포텐셔미터(18), 전동모터(15), 감소기(19), 차량의 주행상태를 판단하는 전자에어기(14)로 구성하고 있다.

이러한 구성을 가지는 자동차 조향장치는 운전자가 차량의 진행방향을 변경하기 위해 죠이스틱(12)을 좌,우방향으로 회전시킴에 따라 상기 죠이스틱(12)의 입력각도 및 방향에 대한 신호와 차속센서(13)의 신호가 전자제어기(14)로 입력된다. 입력된 신호에 따라 전자제어기(14)는 주행속도 및 각도와 방향을 판별하여 피니언(16)과 연결되는 전동모터(15)를 구동한다.

전동모터(15)에 의해 구동되는 동력은 감속기(19)를 거쳐 타이어와 연결된 랙바(5) 중앙에 설치된 피니언(16)을 회전시킴에 따라 피니언(16)에 상응하는 량만큼 랙바(5)를 좌·우측으로 직진운동 시킨다.

이때, 랙바(5) 이송거리는 전동모터(15)와 피니언(16) 사이에 설치된 스퍼어 기어(17)가 포텐셔미터를 회전시켜 회전각도로 인지하게 된다. 인지된 값이 죠이스틱(12)의 방향과 입력각도에 해당되는 랙바(5) 이송거리와 일치하는지 판단하여 그 값이 일치하지 않으면, 다시 신호를 내어보내어 일치하도록 피이드 백(Feedback) 제어를 한다.

한편, 죠이스틱(12) 회전각에 대한 랙바(5) 이송거리 함수는 정차 및 저속시는 최대(Max)치에 대한 Max치로 대칭시킨다. 그리고, 차량은 차속이 증가할수록 죠이스틱(12)에 대하여 민감하게 동작함으로써 고속주행시 죠이스틱(12)으 조작범위는 10% 이상 벗어나지 않도록 제한하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 자동차 조향장치의 타이어 로어 암을 랙바(5)로 구속시킴으로써, 전자제어기(14)의 고장시에도 차량의 기구학적 구조로 복원되어 직진 주행하려고 하는 구속력으로 작용하게 된다.

전동모터(15)의 고장시 죠이스틱(12)의 각도 변화에 대한 포텐셔미터(18)의 반응이 없을시 고장으로 판단하여 즉시,전자제어기(14)에 연결된 또 다른 보조 전자제어기(14A)로 신호를 보내어 상기 보조 전자제어기(14A)와 연결되는 보조 모터(15A)의 구동에 의해 임시주행이 가능하게 된다.

이상에서와 같이 본 발명의 자동차 조향장치는 운전석에 조향핸들을 설치하지 않고 죠이스틱(12)에 의해 진행방향을 변경하는 조향이 이루어지므로써, 운전석의 공간활용 및 경량화가 가능하게 되고, 시야가 충분히 확보되며, 사고시에도 조향핸들과의 충돌의 위험이 없다.

Claims (3)

1. 차량의 진행방향을 변경하기 위하여 타이어에 회전각도를 지시하는 죠이스틱(12)과 차속센서, 차량의 주행상태를 판단하는 전자제어기(14), 타이어 로어암을 연결하는 랙바(5)에 설치되는 랙과 피니언(16), 상기 전자제어기(14)로 부터 전류를 받아 피니언(16)을 구동시키는 구동모터(15)와 감속기(19), 피니언과 일체로된 스퍼어기어(17)와 이에 연결되어 랙바(15)의 이송거리를 감지하는 포텐셔미터(18) 및 상기 구동모터와 전자제어기의 고장을 보상하는 보조모터(15A)와 전자제어기(14A)와를 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
2. 제1항에 있어서, 죠이스틱(12) 회전각에 대한 랙바(5)의 이송거리 함수는 정차 및 저속시 최대치(Max)에 대한 최대치로 매칭되고, 고속주행시에는 죠이스틱(12)의 조작범위를 10% 이내로 하는 것을 특징으로하는 자동차의 조향장치.
3. 제1항에 있어서, 구동모터(15)의 고장시 죠이스틱(12)의 각도 변화에 대한 포텐셔미터(18)의 반응이 없을시 보조 전자제어기(14A)에 의해 보조모터(15A)가 구동되도록 함을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.