KR0170926B1

KR0170926B1 - 전동식 유압조향장치

Info

Publication number: KR0170926B1
Application number: KR1019940011312A
Authority: KR
Inventors: 김영철
Original assignee: 정몽원; 만도기계주식회사
Priority date: 1994-05-24
Filing date: 1994-05-24
Publication date: 1999-01-15
Also published as: KR950031761A

Abstract

기동모터의 전동력을 이용하여 유압으로 차량을 조향하는 전동식 유압 조향장치는 초기 시동시 엔진을 구동하며 시동후에는 오일펌프를 작동하는 유압펌프겸용 시동모터와, 시동모터에서 발생된 오일의 압력을 항상 일정하게 유지하는 어큐뮬레이터와, 어큐뮬레이터에서 전달된 오일을 조향 휠의 회전에 따라 선택적으로 조향장치의 동력실린더에 공급하는 유압밸브와, 유압밸브 및 시동모터에 연결된 오일저장탱크와, 각종 센서로부터 전달되는 입력신호를 바탕으로 엔진의 작동상태에 따라 기동모터를 제어하는 제어기로 구성된다.

Description

전동식 유압조향장치

제1도는 본 발명의 전동식 동력조향장치의 계통도.

제2도는 본 발명에서 사용한 전자클러치의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 유압펌프 겸용 시동모터 42 : 오일펌프

50 : 전자클러치 60 : 제어기

70 : 밧데리 80 : 동력실린더

84 : 유압밸브

본 발명은 전동식 유압 조향장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기동모터의 전동력을 이용하여 유압으로 차량을 조향하는 전동식 유압 조향장치에 관한 것이다.

자동차의 동력조향장치(power steering system)는 기게식 조향장치에 비해 조향조작이 용이하며, 고속 주행시 주행안정이 높기 때문에 점차 많이 사용하는 것으로, 종래의 유압식 동력조향장치는 엔진의 구동력을 이용하여 오일펌프를 구동시킨 다음, 이때 발생되는 유압을 이용하여 조향 휠의 조작을 원활히 하는 구조를 지녔다. 통상적으로 동력조향장치는 토오션 바아를 통해 조향륜에 연결된 입력축과 조향휠에 작동적으로 연결되는 출력축을 동축상에 연결하고 조향휠에 조향 토오크가 가해지는 경우, 이에 수반되는 토오션 바아의 비틀림에 따라서 입력축과 출력측간에 상대 각 변위가 발생하도록 되어 있다.

또한, 통상의 동력조향장치는 입력축과 출력축의 어느 한쪽과 연동하여 회전하는 원통형의 케이싱과, 이것의 내부에 동축적으로 설치되어 나머지 다른 하나의 축과 연동하여 회전하는 밸브체로 구성된 압력조절밸브를 지니고 있다. 이 압력조절밸브의 작동에 의해 상기 유압작동기의 급배유압을 조향토오크의 방향 및 크기에 따라서 제어하여 조향배력을 얻게 된다.

그러나 이같은 구조의 동력조향장치는 엔진의 기동과 동시에 항상 오일펌프가 작동되므로, 그에 따른 동력손실이 크며 가속시나 과부하시 엔진출력이 저하된다고 하는 문제가 있다.

이러한 문제점을 감안하여 본 발명의 목적은 기동모터의 전동력을 이용하여 오일펌프를 구동시킨 다음, 이때 발생되는 유압으로 조향력을 얻는 전동식 유압 조향장치를 제공하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 초기 시동시 엔진을 구동하며 시동후에는 오일펌프를 작동하는 유압펌프겸용 시동모터와, 시동모터에서 발생된 오일의 압력을 항상 일정하게 유지하는 어큐뮬레이터와, 어큐뮬레이터에서 전달된 오일을 조향 휠의 회전에 따라 선택적으로 조향장치의 동력실린더에 공급하는 유압밸브와, 유압밸브 및 시동모터에 연결된 오일저장탱크와, 각종 센서로부터 전달되는 입력신호를 바탕으로 엔진의 작동상태에 따라 기동모터를 제어하는 제어기로 구성되는 전동식 유압조향장치를 제공한다.

다음에는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동식 유압 조향장치에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

제1도는 본 발명에 따른 전동식 동력조향장치의 대략적인 계통도로, 그에 대한 유압 회로도와 전기 회로도는 개략적으로 도시하였다. 도시한 바와같이 본 발명에 의한 전동식 유압 조향장치는 초기 시동시 엔진을 구동하며 시동후에는 오일펌프를 작동하는 유압펌프겸용 시동모터(10)와, 시동모터(10)에서 발생된 오일의 압력을 항상 일정하게 유지하는 어큐뮬레이터(44)와, 조향 휠의 회전에 따라 어큐뮬레이터(44)에서 전달된 오일을 선택적으로 동력실린더(80)에 공급하는 유압밸브(84)와, 조향장치의 유압밸브(84) 및 오일펌프(42)에 연결된 오일저장탱크(46)와, 각종 센서(62)로부터 전달되는 입력신호를 바탕으로 엔진의 작동상태에 따라 기동모터(10)를 제어하는 제어기(60)로 구성된다.

본 발명에서 실시한 동력조향장치는 로터리 밸브에 의해 작동되는 형식의 유압밸브(84)를 채용하였다. 유압밸브(84)에는 4개의 유로가 형성되어 있는데, 여기에는 오일펌프(42)로부터 오일이 공급되는 오일공급포트와, 오일저장탱크(46)와 연결되어 오일을 귀환시키는 리턴포트와, 좌우의 동력 실린더에 오일을 공급하는 2개의 오일포트로 이루어져 있다. 그밖의 조향장치에 대한 상세한 구조는 공지된 통상의 것과 동일하므로 그에 대한 설명은 생략하기로 하며, 이하에는 본 발명에서 사용한 유압펌프겸용 기동모터(10)에 대해 기술하기로 한다. 본 발명에서 사용한 유압펌프겸용 기동모터(10)의 구성을 보면, 초기 엔진시동시 작동하는 기동전동부와, 엔진기동후 모터의 회전에 의해 유량을 발생하는 유량발생부(40)와, 이 기동전동부와 유량발생부(40) 사이에 개재되어 동력을 전달 또는 차단하는 전자클러치(50) 및, 각종 입력신호를 바탕으로 엔진의 작동상태에 따라 기동전동부(10)와 유량발생부(40)를 선택적으로 제어하는 제어기(60)로 이루어져 있다.

전기자(12)가 설치된 전기자 축(16)의 일단에는 동력전달기구인 피니언(18)이 설치되어 있어, 모터에서 발생한 동력을 플라이휠에 조립된 링기어(20)에 전달하게 된다. 또한 피니언(18)이 설치된 반대쪽의 전기자 축(14)에는 동력전달용 전자클러치(50)가 설치되어 있고, 회전력을 발생하는 브러시(22)(일반적으로 4개)가 장착되어 있다. 전기자(12)와 피니언(18)간에는 오버러닝 클러치(24)가 설치되어 엔진 시동후 엔진에 의해 모터부가 반대로 회전되는 것을 방지한다. 마그네틱 스위치(30)는 밧데리(70)에서 공급된 전류를 시프트 솔레노이드(32)에서 받아 플런저(34)를 흡인하게 되며, 플런더(34)는 스프트레버(26)를 잡아당겨 피니언(18)을 링 기어(20)에 치합시키는 기능을 한다.

다음에, 유량발생부(40)는 앞에서 설명한 기동전동부의 회전력을 이용하여 유압을 발생시키는 것으로, 전자클러치(50)를 통해 회전하여 오일을 토출하는 통상의 오일펌프(42)와, 오일펌프(42)내에 오일을 공급하는 오일저장탱크(46)로 이루어져 있으며, 시동완료후 제어기(60)에 의해 작동하게 된다. 제어기(60)는 크랭크의 회전수, 엔진시동신호, 연료펌프 동작신호, 원격 콘트롤 신호, 냉각수온도등의 입력신호들을 바탕으로 기동전동부와 유량발생부(40)를 선택적으로 작동시킨다.

제2도는 앞에서 설명한 클러치의 구조 및 작동상태를 보다 상세히 설명하기 위해 클러치부를 확대 도시한 것이다. 제2도에 확대 도시한 바와 같이, 본 발명의 전자클러치(50)는 전기자 축(14)을 감싸고 있는 전자석 코일(52)과, 전기자 축(14)에 회전가능하게 결합되어 전자석 코일(52)의 통전시 자화되는 것으로 마찰패드(53)가 부착된 자화철판(54)과, 자화철판(54)과 대향으로 마찰패드(55)가 부착되어 있으며, 베어링(78)에 의해 지지되는 오일펌프축(58)상에서 길이방향운동이 가능하도록 스플라인 결합되어 있는 클러치판(56)으로 구성되어 있다. 통상적인 오일펌프(42)는 오일펌프축(58)에 결합된 내접기어(72)와 보울트(76)에 의해 모터의 하우징에 고정된 외접기어(74)로 구성된다.

전자 클러치의 작동원리는 다음과 같다. 먼저, 클러치 오프시 전기자(12)가 회전해도 전자석 코일(52)에는 제어기(60)으로부터 전기신호가 전달되지 않게되어 전자석 코(52)는 자화되지 않는다. 그에 따라 자화철판(54)에는 자력이 발생되지 않으며 전기자(12)의 회전력은 오일펌프(42)로 전달되지 않는다. 다음에, 클러치 온시에는 제어기(60)로부터 전자석 코일(52)에 전류가 공급되며 코일은 자성을 띠게되어 자화철판(54)을 자화시킨다. 따라서, 클러치판(56)이 자화철판(54)에 흡인됨과 동시에 마찰패드(53),(55)가 접촉되어 오일펌프(42)가 구동된다.

다음에는 이와같이 구성된 전동식 유압조향장치의 작동상태를 설명하기로 한다.

1. 엔진기동시

엔진 기동시 시동키에서 전달되는 엔진시동신호에 따라 제어기(60)는 시프트 솔레노이드(32)에 동작신호를 보내 프런저(34)를 잡아당긴다. 이때, 리턴스프링(39)은 압축됨과 동시에 시프트레버(26)가 당겨짐으로써 오버러닝 클러치(24)가 전진하여 구동피니언(18)을 링기어(20)에 치합시킨다. 플런저(34)의 흡인에 의해 접점판(38)은 접점(37)과 접촉되어, 이때 피니언(18)의 작동개시를 알리는 신호가 전자제어유닛(60)으로 입력된다. 제어기(60)는 신속히 전자클러치(50)를 오프시킴과 동시에 브러시(22)에 기동모터의 동작신호를 보내 전기자(12)를 회전시킨다. 엔진이 가동된 후 크랭크 앵글센서에서 감지된 엔진의 회전수가 제어기(60)에 입력되면, 제어기(60)는 엔진회전수를 판단하여 일정속도 이상일 경우 솔레노이드 동작신호와 기동모터 동작신호 를 차단함으로써 기동전동기로서의 기능을 완료하는 한편,플런저(34)는 리턴스프링(39)의 탄성 복원력에 의해 복귀되어 구동피니언(18)이 링기어(20)로부터 분리된다.

또한, 본 발명에서는 엔진 시동후 운전자의 실수에 의해 시동키를 온시켜도 기동모터의 작동을 제지하게 된다. 즉, 일정속도 이상의 엔진회전수가 입력되는 상태에서는 제어기(60)에 의해 기동모터의 작동이 제지된다. 또한, 엔진이 시동되지 않을 경우 제어기(60)는 기동모터의 연속동작 시간을 일정시간(가령, 15초)이내로 제한하므로 운전자가 이것을 무시하고 재시동할 때는 자동으로 모터에 공급되는 전류를 차단하여 기동모터를 보호하게 된다.

2. 조향핸들 조작시

엔지 시동후 운전자가 핸들을 조작하면, 제어기(60)는 조향각센서에서 전달되는 신호에 따라 전자클러치(50)를 작동시켜 전기자의 회전력을 오일펌프(42)를 회전시킨다. 오일펌프(42)의 회전으로 오일저장탱크(46)내의 오일이 압송되어 어큐뮬레이터(44)로 보내지며, 전송된 오일은 유압라인을 통해 유압밸브(84)로 공급되어 동력실린더(80)로 전달된 후 조향기어를 조작하게 된다.

차량이 출발한 후, 어느정도 차속이 증대되면 제어기(60)는 통상의 차속센서에서 전달되는 차량의 속도를 바탕으로 통전시간에 비례하여 솔레노이드 밸브(86)를 제어하게 된다. 따라서, 저속 및 중속에서는 유량을 증대시켜 핸들의 조작력을 쉽게 가볍게하는 한편, 고속주행시에는 유량을 감소시켜 주행안정성을 향상시킨다. 여기에서 제어기(60)는 엔진의 기동후 또는 주행시 어큐뮬레이터(44)의 입력신호를 비교 판단하여 항상 일정압의 유량을 유지하여 조향 응답성을 높인다.

Claims

초기 시동시 엔진을 구동하며 시동후에는 오일펌프를 작동하는 유압펌프겸용 시동모터와, 상기 시동모터에서 발생된 오일의 압력을 항상 일정하게 유지하는 어큐뮬레이터와, 상기 어큐뮬레이터에서 전달된 오일을 조향 휠의 회전에 따라 선택적으로 조향장치의 동력실린더에 공급하는 유압밸브와, 유압밸브 및 시동모터에 연결된 오일저장탱크와, 각종 센서로부터 전달되는 입력신호를 바탕으로 엔진의 작동상태에 따라 기동모터를 제어하는 제어기로 구성되는 것을 특징으로 하는 전동식 유압 조향장치.