KR20110052860A - 독립형 ｓｂｗ 조향 시스템용 제어레버 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 엑추에이터의 작동에 따라 로드휠과 연결된 타이로드를 이동시키는 독립형 SBW 조향 시스템용 제어레버에 있어서, 원통형상으로 외주면에 길이방향을 따라 나선형의 가이드홈이 형성되고 수직으로 배치되는 지지봉; 및 상단과 하단이 개통된 원통형상의 몸체부와 상기 몸체부의 외주면에서 다른 방향을 향하여 돌출된 제1브라켓바와 제2브라켓바로 구성되고, 상기 몸체부의 내주면에는 가이드돌기가 형성된 레버부;를 포함하고, 상기 제1브라켓바는 엑추에이터와 연결되고 제2브라켓바는 타이로드와 연결되며 몸체부는 지지봉을 축으로 회전하도록 결합되되, 상기 레버부가 회전할 때 가이드돌기가 가이드홈을 따라 활주하여 레버부가 지지봉에서 상승 또는 하강하는 것을 특징으로 한다.상기와 같은 본 발명은, 레버부가 상승 또는 하강하며 회전하므로 높이차 만큼 종래의 제어레버 보다 타이로드의 움직임의 변위를 증가시킬 수 있다. 즉, 제1브라켓바와 제2브라켓바의 길이 또는 제어레버가 회전하는 각도 또는 엑추에이터의 스트로크(stroke) 설정을 축소시킬 수 있다. 또한, 상측스토퍼와 하측스토퍼가 레버부의 상측과 하측에 구비되어 엑추에이터의 작동 없이도 외력을 지지할 수 있는 효과가 있다.

레버부, 제1브라켓바, 가이드홈, 타이로드

Description

독립형 ＳＢＷ 조향 시스템용 제어레버{Control-lever for independent steer-by-wire steering system}

본 발명은 로드휠 측에 결합된 타이로드와 엑추에이터를 연결하는 제어레버에 관한 것으로 더욱 상세하게는 (좌우) 독립형 SBW(Steer-by-wire) 조향 시스템에 사용되는 제어레버에 관한 것이다.

SBW 조향 시스템은 스티어링휠과 로드휠이 기계적 연결없이 전기적인 동력에 의하여 조향하는 시스템이다.

상기 SBW 조향 시스템은 일체형과 좌우독립형으로 구분된다. 일체형은 하나의 기어박스를 이용하여 좌측과 우측의 로드휠을 동시에 조향시키며, 좌우독립형은 양측이 독립적으로 조향되는 것을 특징으로 한다.

도 1a 은 종래의 독립형 SBW 조향 시스템의 구성을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 스티어링휠(40)의 아래로 조향컬럼이 결합되고 조향컬럼의 일측으로는 ECU 들과 연결된 반력모터(41)가 결합된다. 그리고, 좌우 양측에서 엑추에이터(10)가 차체의 길이방향과 평행하게 양측 로드휠들에 연결되도록 각각 배치된다. 상기 엑추에이터(10)의 끝단은 "L" 형상의 제어레버(50)의 일측단(51a, 도 1b 의 도면부호 참조)에 연결되며 제어레버(50)의 타측단(51b)은 로드휠(60)에 연결되는 타이로드(20)의 일측과 연결된다.

한편, 상기 반력모터(41)는 반력ECU(42)의 제어에 의한 모터의 토크제어를 통하여 차량의 속도에 따라 종래의 유압식 조향장치와 유사한 조향 반력감을 생성하고, 엑추에이터(10)는 조향입력(스티어링휠이 회전)에 따라 조향ECU(11)의 제어에 의해 제어레버(50)를 회전시킴으로서 타이로드(20)를 이동시키도록 구성된다.

그리고, 도 1b 는 종래의 제어레버가 동작하는 모습을 개략적으로 평면상에서 도시한 것으로, 도면의 상측은 차량의 전방이며 도시된 제어레버 장치는 차량의 우측 로드휠(60)에 장착된 모습을 나타낸 것이다. 도 1b 에 도시된 바와 같이, 스티어링휠에 좌회전이 입력되면 우측 로드휠(60)과 연결되는 엑추에이터(10)는 제어레버(50)를 시계방향으로 회전시킨다. 시계방향으로 회전함과 동시에 제어레버(50)는 타이로드(20)를 우측으로 밀어내고, 상기 타이로드(20)의 전방으로 결합된 프런트엑슬(미도시)에 지지되는 로드휠은 도시된 바와 같이 반시계방향으로 회전하게 된다.

반대로, 차량의 회전이나 요철통과시 발생하는 외력은 로드휠의 회전과 반대로 작용하며, 이와 같은 외력은 타이로드 및 제어레버를 통하여 엑추에이터로 전달되어 부하로 작용 되었다.

따라서, 종래의 SBW 조향 시스템은 외력에 의한 로드휠의 회전을 지지하기 위하여 엑추에이터에 장착되는 모터는 조향하기 위해 사용하는 전류량보다 더 많은 전류량을 필요로 했으며 더 높은 내구성 및 출력이 요구되었다.

참고적으로, SBW 조향 시스템은 전기자동차, 또는 수소자동차 등과 같이 전기를 구동원으로 사용하는 차량에 주로 탑재될 목적으로 개발된 것으로 상기 엑추에이터(10)는 랙 & 피니언 방식으로 피스톤을 작동시키는 모터로 구성되며, 보다 더 큰 토크를 낼 수 있도록 DC 모터를 대신하여 3상 모터가 사용되는 것이 일반적이다.

따라서, 상기와 같은 종래의 구조는 모터의 출력 및 내구성을 문제로 엑추에이터의 컴팩트화 설계에 어려움이 있었다.

또한, 상기 제어레버는 각 끝단이 원호 운동하므로 타이로드를 요구되는 만큼 이동시키기 위해서는 끝단의 길이를 증가시켜야만 했다. 따라서, 차량의 레이아웃 설계에 안 좋은 영향으로 작용하였으며, 로드휠에 작용하는 외력에 의한 역전을 방지하도록 별도의 장치가 추가적으로 요구되기도 하였다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하는 독립형 SBW 조향 시스템용 제어레버를 제공하는 것을 주목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엑추에이터의 동작에 따라 로드휠과 연결된 타이로드를 이동시키는 독립형 SBW 조향 시스템용 제어레버에 있어서, 원통형상으로 외주면에 길이방향을 따라 나선형의 가이드홈이 형성되고 수직으로 배치되는 지지봉; 및 상단과 하단이 개통된 원통형상의 몸체부와 상기 몸체부의 외주면에서 다른 방향을 향하여 돌출된 제1브라켓바와 제2브라켓바로 구성되고, 상기 몸체부의 내주면에는 가이드돌기가 형성된 레버부;를 포함하고, 상기 제1브라켓바는 엑추에이터와 연결되고 제2브라켓바는 타이로드와 연결되며 몸체부는 지지봉을 축으로 회전하도록 결합되되, 상기 레버부가 회전할 때 가이드돌기가 가이드홈 을 따라 활주하여 레버부가 지지봉에서 상승 또는 하강하는 것을 특징으로 한다.

상기 레버부의 상면에는 상측스토퍼가 결합되며 하면에는 하측스토퍼가 결합되고, 상기 상측스토퍼와 하측스토버는 개별적으로 지지봉에서 상승하강 또는 정지하도록 구성되어 상기 레버부의 상승하강이 제어되는 것을 특징으로 한다.

상기 상측스토퍼와 하측스토퍼는 엑추레이터에 의해 레버부가 회전하면 상기 레버부와 연동하되, 타이로드로 전달된 외부힘에 의해 레버부가 회전이 발생하면 레버의 상승 또는 하강을 단속한다.

상기와 같은 본 발명은, 레버부가 상승 또는 하강하며 회전하므로 높이차 만큼 종래의 제어레버 보다 타이로드의 움직임의 변위를 증가시킬 수 있다. 즉, 제1브라켓바와 제2브라켓바의 길이 또는 제어레버가 회전하는 각도 또는 엑추에이터의 스트로크(stroke) 설정을 축소시킬 수 있다.

또한, 상측스토퍼와 하측스토퍼가 레버부의 상측과 하측에 구비되어 엑추에이터의 작동 없이도 외력을 지지할 수 있는 효과가 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 독립형 SBW 조향 시스템용 제어레버를 더욱 상세히 설명한다.

도 2 및 도 3 을 참조하면, 본 발명의 제어레버(1)는 외주면에 나선형의 가 이드홈(8)이 형성된 지지봉(7)과 상기 지지봉(7)에 결합하여 회전에 따라 지지봉(7)에서 상승하강하는 레버부를 포함한다.

상기 지지봉(7)은 수직으로 배치되되 회전하지 않도록 고정되며, 가이드홈(8)이 외주면에 오목하게 파인형태로 형성된다. 상기 레버부의 몸체부(3)는 도 3 의 원 안에 도시된 바와 같이 지지봉(7)에 끼워지도록 상하로 개통된 원통형상을 가지며 내주면에는 가이드홈(7)에 끼워져 활주가능하도록 가이드돌기(미도시)가 형성되고, 외주면에는 소정의 각도를 두고 벌어진 제1브라켓바(4a)와 제2브라켓바(4b)가 형성된다. 도 1b 에 도시된 종래의 제어레버와 마찬가지 구조로, 상기 제1브라켓바(4a)는 엑추에이터가 연결되고 제2브라켓바(4b)는 타이로드와 연결된다.

상기 레버부는 지지봉(7)에 결합된 상태로 몸체부(3)가 내부에 수용되고 제1브라켓바(4a)와 제2브라켓바(4b)가 하우징(2)의 개방된 부분을 통해 외부로 돌출되도록 하우징(2)에 결합된다. 그리고, 상기 하우징(2) 내에서 몸체부(3)의 상측 및 하측으로는 도 4a 및 도 4b 에 도시된 바와 같이 각각 상측스토퍼(5a)와 하측스토퍼(5b)가 결합된다. 또한, 상기 하우징(2)이 상측 및 하측으로는 각각 소형모터 및 기어들이 내장된 상측스토퍼제어부(6a)와 하측스토퍼제어부(6b)가 설치된다.

상기 상측스토퍼제어부(6a)는 상측스토퍼(5a)와 랙&피니언 또는 와이어연결 등과 같이 공지된 방식으로 결합되어 상기 상측스토퍼(5a)의 상승하강을 제어하고, 마찬가지로 하측스토퍼제어부(6b)는 하측스토퍼(5b)의 상승하강을 제어한다.

그리고, 상기 상측스토퍼제어부(6a)와 하측스토퍼제어부(6b)는 ECU 및 센서들과 통신하여 신호에 의하여 작동하도록 구성되되, 엑추에이터에 의한 레버부의 회전이 발생하면 레버부의 상승하강에 따라 (도 4a 와 도 4b 에 도시된 바와 같이) 연동하도록 구성되며, 차량 운행에 따라 로드휠에서 발생한 외력에 의하여 레버부의 회전이 발생하는 경우에는 레버부의 상승하강을 단속하여 엑추에이터로 외력이 전달되지 않도록 구성된다.

이와 같은 구성된 본 발명의 제어레버의 동작상태를 더욱 상세히 설명한다. 도 4a 및 도 4b 에 도시된 제어레버는 도 1b 에서 도시된 바와 같이 우측 로드휠에 연결되는 제어레버의 모습을 도시한 것이다. 도 4a 는 차량이 좌회전할 때 레버부가 시계방향으로 회전하는 모습을 도시한 것이고, 도 4b 는 차량이 우회전할 때 레버부가 반시계방향으로 회전하는 모습을 도시한 것이다.

도시된 바와 같이, 레버부가 시계방향으로 회전을 하면 몸체부(3)는 지지봉(7)의 가이드홈(8)을 따라 도 4a 와 같이 상승하고, 반시계방향으로 회전을 하면 몸체부(3)는 도 4b 와 같이 하강을 한다. 이때, 상기 몸체부(3)에 밀착된 상측스토퍼(5a)와 하측스토퍼(5b)는 전술한 바와 같이 엑추에이터에 의한 회전인지 외력에 의한 회전인지에 따라 몸체부(3)와 연동하거나 몸체부(3)를 가압하여 회전을 억제한다.

따라서, 본 발명은 외력이 제어레버를 통하여 엑추에이터로 전달되는 대신 상측스토퍼(6a)와 하측스토퍼(6b)가 보다 작은 힘으로 억제하고, 또한, 엑추에이터의 대기 상태 또는 미작동시에도 로드휠의 회전각을 상측스토퍼(6a)와 하측스토퍼(6b)를 통하여 유지시킬 수 있으므로, 엑추에이터를 더 작게 설계할 수 있으며 소모되는 전류량을 감소시킬 수 있다.

이상과 같이 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

도 1a 는 종래의 독립형 SBW 조향 시스템을 나타내는 사시도,

도 1b 는 종래의 독립형 SBW 조향 시스템용 제어레버의 동작상태를 나타내는 평면도,

도 2 와 도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 독립형 SBW 조향 시스템용 제어레버의 사시도 및 지지봉과 제어레버가 분리되어 도시된 모습을 나타내는 사시도,

도 4a 와 도 4b 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 독립형 SBW 조향 시스템용 제어레버가 시계방향 및 반시계방향으로 회전할 때 각각의 동작모습을 나타내는 평면도 및 측면도.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

1: 제어레버 2: 하우징

3: 몸체부 4a: 제1브라켓바

6a: 상측스토퍼제어부

Claims (3)

1. 엑추에이터의 작동에 따라 로드휠과 연결된 타이로드를 이동시키는 독립형 SBW 조향 시스템용 제어레버에 있어서,

   원통형상으로 외주면에 길이방향을 따라 나선형의 가이드홈이 형성되고 수직으로 배치되는 지지봉; 및

   상단과 하단이 개통된 원통형상의 몸체부와 상기 몸체부의 외주면에서 다른 방향을 향하여 돌출된 제1브라켓바와 제2브라켓바로 구성되고, 상기 몸체부의 내주면에는 가이드돌기가 형성된 레버부;를 포함하고,

   상기 제1브라켓바는 엑추에이터와 연결되고 제2브라켓바는 타이로드와 연결되며 몸체부는 지지봉을 축으로 회전하도록 결합되되, 상기 레버부가 회전할 때 가이드돌기가 가이드홈을 따라 활주하여 레버부가 지지봉에서 상승 또는 하강하는 것을 특징으로 하는 독립형 SBW 조향 시스템용 제어레버.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 레버부의 상면에는 상측스토퍼가 결합되며 하면에는 하측스토퍼가 결합되고, 상기 상측스토퍼와 하측스토버는 개별적으로 지지봉에서 상승하강 또는 정지하도록 구성되어 상기 레버부의 상승하강이 제어되는 것을 특징으로 하는 독립형 SBW 조향 시스템용 제어레버.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 상측스토퍼와 하측스토퍼는 엑추에이터에 의해 레버부가 회전하면 상기 레버부와 연동하되, 타이로드로 전달된 외부힘에 의해 레버부가 회전이 발생하면 레버의 상승 또는 하강을 단속하는 것을 특징으로 하는 독립형 SBW 조향 시스템용 제어레버.

Images