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KR20090033098A - 전동 스티어링 락 장치 - Google Patents

전동 스티어링 락 장치 Download PDF

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KR20090033098A
KR20090033098A KR1020080094616A KR20080094616A KR20090033098A KR 20090033098 A KR20090033098 A KR 20090033098A KR 1020080094616 A KR1020080094616 A KR 1020080094616A KR 20080094616 A KR20080094616 A KR 20080094616A KR 20090033098 A KR20090033098 A KR 20090033098A
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KR
South Korea
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electric motor
relay
steering shaft
locking
electric
Prior art date
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KR1020080094616A
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English (en)
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KR101438239B1 (ko
Inventor
가즈히사 야부모토
Original Assignee
가부시키가이샤 알파
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Publication date
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Abstract

전동 스티어링 락 장치는, 전동 모터를 작동시키기 위한 작동용 릴레이와, 전동 모터의 회전 방향을 전환하기 위한 한 쌍의 전환용 릴레이와, 제어 수단의 포트에 각각 접속되어 각 릴레이를 탄성 지지하기 위한 다이오드를 구비한다. 스티어링 샤프트를 잠금 해제할 때에는, 작동용 릴레이가 ON 상태가 됨으로써, 전동 모터가 락킹 로드를 잠금 해제 방향으로 변위시킨다. 그리고, 스티어링 샤프트를 잠글 때에는, 작동용 릴레이 및 한 쌍의 전환용 릴레이가 각각 ON 상태가 됨으로써, 전동 모터가 스티어링 로드를 잠금 방향으로 변위시킨다.

Description

전동 스티어링 락 장치{ELECTRIC STEERING LOCK DEVICE}
본 발명은, 자동차의 스티어링 샤프트의 회전을 잠그는 전동 스티어링 락 장치에 관한 것이다.
종래의 이러한 종류의 전동 스티어링 락 장치로서, 특허 문헌 1에 개시된 것이 있다. 이 전동 스티어링 락 장치(100)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 전동 모터(101)와, 이 전동 모터(101)의 구동에 의해 스티어링 샤프트(102)의 회전을 저지하는 락 위치와 스티어링 샤프트(102)의 회전을 허용하는 락 해제 위치 사이에 변위될 수 있는 락킹 로드(103)와, 이 락킹 로드(103)의 작동 제어를 행하기 위한 컨트롤러 기판(104)과, 잠금 해제용 릴레이(105)와 잠금 회로용 릴레이(106)를 구비한다.
상기 구성에 있어서, 주차 시에 잠글 때, 잠금 회로용 릴레이(106)가 ON 상태가 됨으로써 잠금 회로가 형성되고, 전동 모터(101)가 잠금 방향으로 회전한다. 이에 의해, 락킹 로드(103)가 락 해제 위치로부터 락 위치로 이동한다. 그 결과, 락킹 로드(103)의 선단이 스티어링 샤프트(102)에 끼워맞춤 되어, 스티어링 샤프트(102)의 회전이 저지된다. 이에 의해, 자동차는 조종 불가능한 상태가 된다. 한 편, 잠금 해제할 때에는, 잠금 해제 회로용 릴레이(105)가 ON 상태가 됨으로써 잠금 해제 회로가 형성되고, 전동 모터(101)가 잠금 해제 방향으로 회전한다. 이에 의해, 락킹 로드(103)가 락 해제 위치로 이동한다. 그 결과, 스티어링 샤프트(102)와의 끼워맞춤이 해제되므로, 스티어링 샤프트(102)의 회전이 자유가 된다. 이에 의해, 자동차는 조종 가능한 상태가 된다.
[특허 문헌 1: 일본국 특허 공개 2006－103489호 공보]
상기 종래의 전동 스티어링 락 장치(100)에서는, 락킹 로드(103)는 차량 주행 중 등에 잠금 해제 상태로 유지되어 있다. 그러나, 만일, 잠금 회로용 릴레이(106)가 고장에 의해 ON 상태가 되었을 경우, 전동 모터(101)가 잠금 방향으로 회전하여, 스티어링 샤프트(102)는 회전이 저지된다. 이에 의해, 자동차가 조종 불가능한 위험한 상태가 된다. 따라서, 차량 안전성을 확보하기 위해, 전동 모터(101) 하류측에 설치되는 FET 등의 고장 검지를 행할 필요가 있다. 그리고, 이 FET 등의 고장을 검출하는 고장 검지 회로를 장착할 필요가 있기 때문에, 비용이 늘어난다는 문제가 있었다.
또한, 상술한 바와 같이 잠금 해제 회로용 릴레이(105), 잠금 회로용 릴레이(106), 및 FET 등에 의해 전동 모터(101)를 작동시키는 대신에, 도 2에 나타낸 바와 같이 복수의 반도체(120)를 조합한 H-브리지형 IC(121)에 의해 전동 모터(122)의 작동 제어를 행하는 방법도 있다. 그러나, 이 경우에는, H-브리지형 IC(121)의 비용이 높다는 문제가 있었다. 또, 반도체(120)의 동작에 의해, 전원 OFF 상태에서는 전동 모터(122) 단자 양단이 플로팅(floating) 상태가 된다. 이 때문에, 외부로부터 전동 모터(122) 단자 양단에 전원이 인가되었을 경우, 락킹 로드가 락 해제 위치로 이동하게 된다. 이 때문에, 스티어링 샤프트의 회전이 자유가 되어, 자동차는 조종 가능하게 된다. 이에 의해, 주차 중에 차량이 도난될 우려가 있었다. 또, 반도체(120)에 의한 전압 강하가 비교적 크기 때문에, 전동 모터(122) 에 부가되는 전압이 낮아지게 되고, 락킹 로드의 구동력이 저하된다는 문제도 있었다. 또한, 전동 모터(122)의 정지 시에 브레이킹 제어를 행할 필요가 있기 때문에, 잠금 해제 시 및 잠금 시의 응답 시간이 길어진다는 문제도 있었다.
그래서 본 발명은, 차량 주행 중 등에 스티어링 샤프트가 잠금 상태가 되는 중대한 고장을 억제하여 차량 안전성을 향상시킬 수 있음과 더불어, 저렴하고, 또한 주차 중에서의 차량 도난을 방지할 수 있는 전동 스티어링 락 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1의 형태에 관련되는 전동 스티어링 락 장치는, 전동 모터와, 전동 모터 제어 회로로서 상기 전동 모터를 작동시키기 위한 작동용 릴레이와 상기 전동 모터의 회전 방향을 전환하기 위한 한 쌍의 회전 방향 전환용 릴레이를 구비한 것과, 상기 전동 모터의 구동에 의해 변위되는 락킹 로드이고 스티어링 샤프트를 잠그고 회전을 저지하는 락 위치와 상기 스티어링 샤프트를 잠금 해제하여 회전을 허용하는 락 해제 위치 사이에 변위하는 것을 구비한다. 그리고, 상기 스티어링 샤프트를 해제할 때는, 상기 작동용 릴레이가 ON 상태가 됨으로써, 상기 전동 모터는 상기 락킹 로드를 락 해제 위치로 변위시킨다. 또, 상기 스티어링 샤프트를 잠글 때, 상기 작동용 릴레이 및 상기 한 쌍의 전환용 릴레이가 각각 ON 상태가 됨으로써, 상기 전동 모터는 상기 락킹 로드를 락 위치로 변위시킨다.
이와 같은 구성에서, 우선, 승무원으로부터 잠금 해제 지령이 나왔을 경우, 작동용 릴레이가 ON 상태가 되어, 전동 모터 제어 회로 내에 잠금 해제 회로가 형 성된다. 이에 의해, 전동 모터가 잠금 해제 방향으로 회전한다. 그 결과, 락킹 로드가 락 해제 위치까지 이동하여 스티어링 샤프트의 회전이 허용되고 자동차가 조종 가능한 상태가 된다. 한편, 승무원으로부터 잠금 지령이 내렸을 경우, 작동용 릴레이 및 한 쌍의 전환용 릴레이가 각각 ON 상태가 되고, 전동 모터 제어 회로 내에 잠금 회로가 형성된다. 이에 의해, 전동 모터가 잠금 방향으로 회전한다. 그 결과, 락킹 로드가 락 위치까지 이동하고, 스티어링 샤프트는 회전이 저지된다. 또, 예를 들면, 한 쌍의 전환용 릴레이의 한쪽이 고장되어 상시 ON 상태가 되었을 경우에서도, 전환용 릴레이의 다른 쪽은 OFF 상태가 되어 있다. 이에 의해, 전동 모터가 잠금 방향으로 회전하는 것이 방지된다. 한편, 작동용 릴레이가 고장이나 상시 ON 상태가 되었을 경우에는, 전동 모터는 잠금 해제 방향으로 계속 회전한다. 따라서, 한 쌍의 전환용 릴레이의 한쪽만의 단일 고장에서는 스티어링 샤프트가 잠금 되지 않는다. 이 때문에, 차량 주행 중 등에 잠금 상태가 되는 중대한 고장을 억제하여 차량 안전성을 향상시킬 수 있다. 또, 전동 모터 제어 회로의 고장을 검출하는 고장 검지 회로가 필요하지 않기 때문에, 저렴하다. 또한, H-브리지형 IC를 이용할 경우와 비교하여, 저렴한 릴레이를 이용하므로, 비용 삭감을 도모할 수 있다. 또, 전원 OFF 상태에서는, 전동 모터 단자 양단이 단락 상태가 되어 있다. 이 때문에, 외부로부터 전동 모터 단자 양단에 전원을 부가해도, 락킹 로드를 조작할 수 없다. 이에 의해, 스티어링 샤프트는 회전이 저지된 상태가 유지되어 주차 중의 차량 도난이 방지가 된다.
또, 본 발명의 제1 형태에 관련되는 전동 스티어링 락 장치는, 상기 스티어 링 샤프트를 잠글 때에, 상기 한 쌍의 전환용 릴레이에 제1 작동 신호를 출력함과 더불어, 그 제1 작동 신호를 출력하고 나서 소정 시간 경과 후에 상기 작동용 릴레이에 제2 작동 신호를 출력하기 위한 제어 유닛을 구비할 수 있다.
이와 같은 구성에서, 스티어링 샤프트를 잠글 때에는, 우선, 제1 작동 신호가 제어 수단으로부터 한 쌍의 전환용 릴레이로 출력된다. 이에 의해, 한 쌍의 전환용 릴레이가 ON 상태가 되어, 전동 모터의 회전 방향이 전환된다. 다음에, 제1 신호의 출력의 소정 시간 후에 제2 동작 신호가 제어 수단으로부터 작동용 릴레이로 출력된다. 이에 의해, 작동용 릴레이가 ON 상태가 되어 전동 모터 제어 회로 내에 잠금 회로가 형성된다. 이렇게 하고, 전동 모터는 확실히 잠금 방향으로 회전 가능한 상태가 된다.
이하, 본 발명의 하나의 실시 형태를 도면을 근거하여 설명한다. 도 3~도 7은 본 발명의 하나의 실시 형태를 나타낸다.
본 실시 형태의 전동 스티어링 락 장치(1)는, 전동 모터(2)를 작동하기 위한 전동 모터 제어 회로를 구비한다. 이 전동 모터 제어 회로는, 전동 모터(2)의 회전 방향을 전환하는 전환용 릴레이(RY1, RY2)와, 작동용 릴레이(RY3)와, 제어 수단(CPU)(3)을 구비한다. 그리고, 전환용 릴레이(RY1)는 제어수단(CPU)(3)의 제1 포트(PORT1)(3a)로, 전환용 릴레이(RY2)는 제어 수단(CPU)(3)의 제2 포트(PORT2)(3b)로, 작동용 릴레이(RY3)는 제어 수단(CPU)(3)의 제3 포트(PORT3)(3c)로 각각 접속된다. 또, 각 릴레이(RY1, RY2, RY3)와 제어 수단(CPU)(3) 사이에, 각 릴레이(RY1, RY2, RY3)를 탄성 지지하기 위한 다이오드(4, 5, 6)이 배치된다. 또, 전동 스티어링 락 장치(1)는, 도시를 생략했지만, 차량의 스티어링 칼럼에 설치되는 락킹 로드를 구비한다. 이 락킹 로드는, 전동 모터(2)의 구동에 의해 스티어링 샤프트를 잠그고 회전을 저지하는 락 위치와 상기 스티어링 샤프트를 잠금 해제하여 회전을 허용하는 락 해제 위치 사이에서 변위한다.
도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 제1 전환용 릴레이(RY1)의 접점(a1)은, OFF 시에는 전원(7) 측으로 위치하여, 다이오드(4)에 의해 탄성 지지되어 ON 상태가 되면 접지(8)측으로 전환된다. 한편, 제2 전환용 릴레이(RY2)의 접점(a2)은, OFF시에는 접지(8)측으로 위치하여, 다이오드(5)에 의해 탄성 지지되어 ON 상태가 되면 전원(7)측으로 전환된다. 작동용 릴레이(RY3)의 접점(a3)은, OFF 시에는 제1 전환용 릴레이(RY1)측으로 위치하여, 다이오드(6)에 의해 탄성 지지되어 ON 상태가 되면 제2 전환용 릴레이(RY2)측으로 전환된다.
다음으로, 상기 전동 스티어링 락 장치(1)에 구비된 전동 모터 제어 회로의 동작을 설명한다. 통상시에는, 전환용 릴레이(RY1, RY2)의 각 접점(a1, a2)은 OFF 상태로 되어 있고, 작동용 릴레이(RY3)의 접점(a3)은 OFF 상태로 되어 있다. 이때, 전동 모터(2)는 통전되어 있지 않기 때문에 정지되어 있다. 이 상태로, 도 5의 시간 t1에, 제어 수단(3)의 제3 포트(3c)로부터 작동 신호가 내렸을 경우, 이 작동 신호에 응한 다이오드(6)에 의해 작동용 릴레이(RY3)가 탄성 지지되어 ON이 된다. 그러면, 시간 t2에서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 작동용 릴레이(RY3)의 접점(a3)이 ON이 되고, 제2 전환용 릴레이(RY2)측으로 전환된다. 그리고, 전원(7)측-제1 전환 용 릴레이(RY1)-전동 모터(2)-작동용 릴레이(RY3)-제2 전환용 릴레이(RY2)-접지(8)측의 잠금 해제 회로가 형성된다. 이에 의해, 시간 t3에서 전동 모터(2)가 잠금 해제 방향으로 회전한다. 그 결과, 락킹 로드가 락 해제 위치까지 이동하여, 스티어링 샤프트의 회전이 허용된다. 이에 의해, 자동차가 조종 가능한 상태가 된다.
그 후, 시간 t4에서 상기 작동 신호가 해제되면, 시간 t5에서 작동용 릴레이(RY3)의 접점(a3)이 제1 전환용 릴레이(RY1)측으로 전환된다. 이에 의해, 상기 잠금 해제 회로가 해제된다. 그리고, 시간 t6에서 전동 모터(2)가 정지한다.
한편, 전동 모터(2)가 정지 상태로 되어 있을 때, 도 6의 시간 t11에서 제어 수단(3)의 제1 포트(3a) 및 제2 포트(3b)로부터 제1 작동 신호가 나왔을 경우, 이 제1 작동 신호에 따라, 시간 t12에서 다이오드(4, 5)에 의해 전환용 릴레이(RY1, RY2)가 탄성 지지되어 ON이 된다. 이때, 시간 t13까지의 사이에, 도 4에 나타낸 바와 같이, 제1 전환용 릴레이(RY1)의 접점(a1)은 접지(8)측으로 전환되어 제2 전환용 릴레이(RY2)의 접점(a2)이 전원(7)측으로 전환된다. 이에 의해, 전동 모터(2)의 회전 방향이 전환된다.
이어서, 시간 t14에서 제어수단(3)의 제3 포트(3c)로부터 제2 작동 신호가 나와면 다이오드(6)에 의해 작동용 릴레이(RY3)가 탄성 지지된다. 그러면, 시간 t15에서 작동용 릴레이(RY3)의 접점(a3)이, 제2 전환용 릴레이(RY2)측으로 전환된다. 그리고, 전원(7)측-제2 전환용 릴레이(RY2)-작동용 릴레이(RY3)-전동 모터(2)-제1 전환용 릴레이(RY1)-접지(8)측의 잠금 회로가 형성된다. 이에 의해, 시간 t16에서, 전동 모터(2)는 잠금 방향으로 회전한다. 그 결과, 락킹 로드가 락 위치까지 이동하고, 스티어링 샤프트는 회전이 저지된다. 이에 의해, 자동차가 조종 불가능한 상태가 된다.
그 후, 시간 t17에서 상기 제2 작동 신호가 해제되면, 시간 t18에서 작동용 릴레이(RY3)가 힘이 없게 되고, 접점(a3)이 제1 전환용 릴레이(RY1)측으로 전환된다. 이에 의해, 상기 잠금 회로가 해제되어 시간 t19에서 전동 모터(2)가 정지한다. 그 다음에, 시간 t20에서 상기 제1 작동 신호가 해제되면, 시간 t21에서 다이오드(4, 5)에 의해 전환용 릴레이(RY1, RY2)가 힘이 없게 된다. 그리고, 제1 전환용 릴레이(RY1)의 접점(a1)이 전원(7)측에, 제2 전환용 릴레이(RY2)의 접점(a2)이 접지(8)측으로 전환된다. 이에 의해, 시간 t22까지, 상기 잠금 회로가 해제된다.
이상, 본 발명에서는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 전환용 릴레이(RY1, RY2)의 한쪽이 고장나고 상시 ON 상태로 되었을 경우에도, 전환용 릴레이(RY1, RY2)의 한쪽은 OFF 상태로 되어 있다. 이 때문에, 상기 고장에 의해 전동 모터(2)가 잠금 방향으로 회전하지 않고, 스티어링 샤프트의 회전이 저지되는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 한 쌍의 전환용 릴레이(RY1, RY2)의 한쪽만의 단일 고장에서는, 스티어링 샤프트는 잠금 되지 않는다. 이 때문에, 차량 주행 중 등에 스티어링 샤프트가 잠금 상태가 되는 중대한 고장이 억제되어, 차량 안전성이 향상한다. 또, 전동 모터 제어 회로(10)의 고장을 검출하는 고장 검지 회로를 필요하지 않기 때문에 저렴하다. 또한, 작동용 릴레이(RY3)가 고장나고 상시 ON 상태가 되었을 경우에는, 전동 모터(2)가 잠금 해제 방향으로 계속 회전하게 된다. 그러나, 예를 들면, 차량 주행 중 등에도, 스티어링 샤프트의 회전은 허용된다. 이 때문에, 자동차는 조종 가능하므로, 차량 안전성이라는 관점에서는 중대한 문제가 되지 않는다.
또, 본 발명에서는, H-브리지형 IC를 이용할 경우와 비교하여, 저렴한 릴레이(RY1, RY2, RY3)를 이용하므로, 비용 삭감을 도모할 수 있다. 또, 전원 OFF 상태에서는, 전동 모터(2) 단자 양단이 단락 상태로 되어 있다. 이 때문에, 외부로부터 전동 모터(2) 단자 양단에 전원을 부가해도, 락킹 로드는 조작할 수 없다. 이 때문에, 스티어링 샤프트의 회전은 저지된 상태에 있으므로, 자동차가 조종 불가능하며, 주차 중의 차량 도난이 방지가 된다. 또한, 반도체에 의한 동작에 비해, 릴레이(RY1, RY2, RY3)에 의한 동작에서는, 전압 강하가 비교적 작다. 이 때문에, 전동 모터(2)에 부가되는 전압이 높아지므로, 락킹 로드를 구동하는 힘이 크다. 또한, 전동 모터(2)의 정지 시에 브레이킹 제어를 행할 필요가 없기 때문에, 잠금 해제 시 및 잠금 시의 응답 시간이 짧다.
또, 본 발명에서는, 잠금 시에 제어 수단(3)의 제어에 의해 전동 모터(2)의 회전 방향이 전환된 후, 전동 모터(2)의 잠금 회로가 형성된다. 이 때문에, 전동 모터(2)는 잠금 방향으로 확실히 회전된다.
도 1은 전동 스티어링 락 장치의 종래예를 나타내는 블럭도이다.
도 2는 전동 스티어링 락 장치의 다른 종래예를 나타내는 회로도이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시 형태를 나타내며, 전동 스티어링 락 장치의 잠금 해제 동작을 나타내는 전동 모터 제어 회로의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시 형태를 나타내며, 전동 스티어링 락 장치의 잠금 동작을 나타내는 전동 모터 제어 회로의 회로도이다.
도 5는 본 발명의 하나의 실시 형태를 나타내며, 전동 스티어링 락 장치의 잠금 해제 동작을 나타내는 특성도이다.
도 6은 본 발명의 하나의 실시 형태를 나타내며, 전동 스티어링 락 장치의 잠금 동작을 나타내는 특성도이다.
도 7은 본 발명의 하나의 실시 형태를 나타내며, 작동용 릴레이 및 전환용 릴레이의 각 동작을 나타내는 설명도이다.

Claims (2)

  1. 전동 모터와,
    전동 모터 제어 회로로서, 상기 전동 모터를 작동시키기 위한 작동용 릴레이와, 상기 전동 모터의 회전 방향을 전환하기 위한 한 쌍의 회전 방향 전환용 릴레이를 구비한 전동 모터 제어 회로, 및
    상기 전동 모터의 구동에 의해 변위되는 락킹 로드로서, 스티어링 샤프트를 잠그고 회전을 저지하는 락 위치와 상기 스티어링 샤프트를 잠금 해제하여 회전을 허용하는 락 해제 위치 사이에서 변위하는 락킹 로드를 구비하며,
    상기 스티어링 샤프트를 잠금 해제할 때에는, 상기 작동용 릴레이가 ON 상태가 됨으로써, 상기 전동 모터는 상기 락킹 로드를 락 해제 위치로 변위시키고,
    상기 스티어링 샤프트를 잠글 때에는, 상기 작동용 릴레이 및 상기 한 쌍의 전환용 릴레이가 각각 ON 상태가 됨으로써, 상기 전동 모터는 상기 락킹 로드를 락 위치로 변위시키는, 전동 스티어링 락 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 스티어링 샤프트를 잠글 때에, 상기 한 쌍의 전환용 릴레이에 제1 작동 신호를 출력함과 더불어, 그 제1 작동 신호를 출력한 후 소정 시간 경과 후에 상기 작동용 릴레이에 제2 작동 신호를 출력하기 위한 제어 유닛을 구비하는, 전동 스티어링 장치.
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