KR0180870B1 - 조향컬럼의 진동 흡수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차, 특히 승용차에서 조향칼럼의 진동을 흡수하는 장치(steerling coulmn vibration absorbing system)에 관한 것이다.

본 발명은 엔진의 회전수, 대시 패널의 진동수, 조향컬럼의 진동수, 그리고 차속을 센서로 각각 감지하고, 콘트롤러에서 이들 센서의 출력신호를 컬럼의 고유진동수인 설정값과 비교연산하여 신호출력하며, 이 콘트롤러의 출력신호에 따라 에어의 흐름방향을 전환하면 이 에어에 따라 조향컬럼의 차체고정부위 외면에 원주방향으로 설치되는 에어 백에 공기가 공급되거나 배출되어 조향컬럼에 가해가는 공진 및 진동을 흡수한다.

Description

조향컬럼의 진동흡수장치

제1도는 본 발명의 전체구성을 나타낸 블럭도.

제2도는 본 발명의 흐름도.

제3도는 본 발명의 실시예의 에어 백 설치부 분해사시도.

제4도는 에어 백 설치부의 횡단면도.

제5도는 에어 백이 팽창된 상태의 에어 백 설치부 횡단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : RPM센서 2 : 콘트롤러

3 : 차체 진동감지센서 4 : 컬럼 진동감지센서

5 : 차속센서 6 : 전자제어밸브

7,70 : 에어 백 8 : 조향칼럼

71,71' : 유입니플 72,72' : 유출니플

73,73' : 벨로즈 74,74' : 외관

본 발명은 자동차, 특히 승용차에서 조향칼럼의 진동을 흡수하는 장치(steerling coulmn vibration absorbing system)에 관한 것이다.

종래의 조향컬럼은 상부와 하부에서 어퍼 브래킷과 로워 브래킷(이하 강체)을 이용하여 차체면에 볼트로 고정한 강체 고정방식과, 아이들(idle)진동을 개선하기 위하여 2모드, 즉 강체와 부시로 되어 있는 방식이 있었다.

그러나, 전자의 경우, 브래킷을 이용하여 차체면에 바로 조향컬럼을 고정하게 되면 엔진의 전구동범위(全驅動範圍)에서 공진을 일으키게 되고, 후자의 경우에는 부시의 미끄럼운동에 의하여 아이들진동은 다소 개선되더라도 아이들 진동을 제외한 엔진의 전구동 범위에서 발생하는 공진과 주행중에 발생되는 진동이 조향컬럼에 가해지는 것은 방지할 수 없었던 것이다. 이로 말미암아 조향핸들의 조작감과 주행안정성 및 승차감 등이 나쁘다는 문제를 가지고 있다.

본 발명의 목적은 엔진의 전구동범위에서 발생하는 공진과 주행중에 발생되는 진동이 조향컬럼에 가해지는 것은 방지할 수 있는 진동흡수장치를 제공하는데 있는 것이다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 엔진의 회전수를 감지하는 RPM센서와; 대시 패널의 진동을 감지하는 차제 진동감지센서와; 조향컬럼의 진동을 감지하는 컬럼 진동감지센서와; 차속을 감지하는 차속감지센서와; 상기 RPM센서, 차제 진동감지센서, 컬럼 진동감지센서, 그리고 차속감지센서의 출력신호를 조향시스템의 고유진동수인 설정값과 비교 연산하여 신호출력하는 콘트롤러와; 이 콘트롤러의 출력신호에 따라 에어의 흐름방향이 전환되는 전자제어밸브; 그리고 이 전자제어밸브의 방향전환에 따라 에어가 선택적으로 공급 및 배출되고, 조향컬럼의 차제고정부위 외면에 원주방향으로 설치되는 에어 백으로 구성시킨 것이다.

이와 같은 본 발명을 블록으로 설명하면, 제 1 도와 같이 RPM센서(1)는 엔진회전수(N)를 콘트롤러(2)에 신호입력하고, 차체 진동감지센서(3)는 차제 진동수(f₁)를 콘트롤러(2)에 신호입력하며, 컬럼 진동감지센서(4)는 컬럼 진동수(f₂)를 콘트롤러(2)에 신호입력하고, 차속센서(5)는 차속(V)을 콘트롤러(2)에 신호입력한다.

상기 RPM센서(1)는 엔진의 회전속도(N)를 감지하기 위하여 기존 차량의 전자식 점화장치에 설치된 일명 크랭크각 센서를 말하는 것이다.

상기 차체 진동감지센서(3)는 승용차의 엔진 룸과 실내 간을 차단하는 대시 패널에 가해지는 진동을 감지하기 위한 것으로서, 예컨데 기초틀과 그에 대해 1개 또는 그 이상의 스프링 요소를 거쳐 설치되어 있는 하나의 질량요소로 구성되는 사이즈머계(seismic system)의 센서를 사용할 수 있다.

상기 컬럼 진동감지센서(4)는 조향시스템(steering column system)에 가해지는 진동을 감지하기 위해서 조향컬럼의 일측에 부착되는 것으로서, 상기 차체 진동감지센서(3)의 경우와 마찬가지로 사이즈머계의 센서를 사용할 수 있다.

상기 차속센서(5)는 변속기의 출력 축에 설치되어 차속(주행속도)을 감지하는 기존의 차속센서를 말한다.

상기 콘트롤러(2)는 상기 각 센서(1,3,4,5)는 출력신호를 검지하고 조향시스템의 고유진동수를 기준으로 하는 설정 값과 비교 연산하여 그에 따른 출력 신호를 내보내는 것으로서, 상기 설정값은이다. 여기에서=조향시스템의 고유진동수,=조향시스템의 강성(stiffness), m=조향시스템의 질량이다.

상기에서는 엔진회전수(N)와 차체진동수(f₁), 컬럼(조향시스템)진동수(f₂) 및 차속(V)을 합한 값으로서 항상 가변성을 가지고 있고, 이값은 조향시스템의 고유진동수인를 변화시키는 것으로, 에어 백(7)이 갖는 가변의 스프링 상수 값이다.

상기 콘트롤러(2)는 전자제어밸브(6)에 출력하고, 전자제어(6)는 그 밸브의 전환에 따라 에어의 흐름을 전환시키는 것으로서, 그 동작에 의하여 에어 백(7)에 에어를 공급하거나 배출하게 된다.

상기 전자제어밸브(6)는 일종의 2포트전환밸브로서, 에어 탱크(콤프레서)에 있는 에어가 에어 백(7)에 공급되도록 밸브를 콘트롤러(2)의 출력신호에 의하여 전환시키고, 또 콘트롤러(2)의 출력신호에 의하여 에어 백(7) 내의 에어를 다시 배출시킬 수 있도록 밸브의 방향전환(드레인쪽)이 이루어진다.

상기 에어 백(7)은 조향컬럼의 차체고정부위 외면에 원주방향으로 설치되고, 외면의 팽창 및 수축이 자유롭게 양측에 벨로즈를 형성하며, 이 에어 백(7)의 전후면에는 차체에 조향컬럼의 상부를 고정시키는 어퍼 브래킷에 끼워져 에어 백(7)의 움직임에 따라 원주방향으로 신축될 수 있는 외판이 있어야 하는 것이다.

상기 에어 백(7)은 상기한 바 있는 콘트롤러(2)의 설정 값이자 조향시스템의 고유진동수인에서 변수인를 스프링 상수로 하고 있다.

제2도는 본 발명의 흐름도를 나타낸 것으로서, 콘트롤러(2)가 RPM센서(1),차제 진동감지센서(3), 컬럼 진동감지센서(4), 차속센서(5)등의 입력신호를 받으면, 먼저 설정값를 설정 값으로 하여(S21), 스텝S22에서 엔진회전수 N=0, 차체진동수 f₁= 0,컬럼진동수 f₂= 0, 차속 V=0로 세팅하고, 스텝S22에 충족할 때에는 스텝S23에서 설정되는값이 입력되는값과 비교하게 되는데,로 판정될 때에는 콘트롤러(2)가 전자제어밸브(6)에 신호출력하여 에어 백(7)에 에어를 공급하게 된다.

이와 같이 에어 백(7)에 에어가 공급되면 에어 백(7)이 팽창하면서 조향컬럼(조향시스템)이 갖는 진동의 증가에 맞추어 에어 백(7)의 스프링력도 증가하게 되는 것이다. 이에 따라 , 엔진의 전구동 범위에서 조향컬럼에 가해지는 진동 및 공진은 에어 백(7)에서 흡수되는 것이다.

반면, 스텝S22에서의 판정이 부정이면 전자제어밸브(6)는 에어의 흐름을 방향전환시켜 에어 백(7)내의 에어를 배출 (S25)시키게 된다. 상기 전자제어밸브(6)는 물론 콘트롤러(2)의 출력신호에 의하여 작동된다. 스텝S24와 스텝S25가 이루어지면 초기상태로 복귀한다.

이하 본 발명의 에어 백 설치부에 대한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 설명한다.

제3도는 그 에어 백 설치부를 나타낸 것으로, 에어 백(70)은 기본적으로 원통형의 공기튜브로 구성시켜며, 에어가 유입되는 유입니플(71,71')과 에어가 유출되는 유출니폴(72,72')이 양측의 상하에 돌출시키고, 양측의 길이방향으로는 벨로즈(73,73')를 형성시킨 것이다. 에어 백(70)의 내경은 조향컬럼(8)의 외경보다 약간 크고, 유입니플(71,71')과 유출니플(72,72')은 경질 플라스틱(혹은 금속재질)으로서 에어 백(70)을 이루는 고무질(혹은 비닐류)과 접합시킨 것이다.

상기 에어 백(70)의 외면에는 차체에 조향컬럼(8)을 고정시키기 위한 어퍼 브래킷(미도시)의 내면 양쪽에 삽입되는 2개의 외판(74,74')이 반(半)원통형으로 분할되어 접하게 된다. 하나의 외판(74)은 유입니플(71,71')이 끼워질 수 있는 삽입홀(75,75')이 상하에 뚫려 있고, 다른 외판(74')도 마찬가지로 유출니플(72,72')을 끼울 수 있는 삽입홀(76,76')이 뚫려져 있다. 이러한 외판(74,74')은 에어 백(70)의 외면에서 벨로즈(73,73')를 제외한 면과 접하게 된다.

제4도는 그 결합상태를 나타낸 것으로서, 에어 백(70)이 팽창되지 않았을 때를 나타낸 것이고, 제5도는 그 에어 백(70)이 팽창된 상태를 나타낸 것이다.

즉, 에어가 유입니플(71,71')을 통하여 들어오면 일정 압력 이상에서 팽창하여 외판(74,74')을 밀어내게 되며, 이렇게 외판(74,74')이 외측으로 밀리면 에어 백(70)내부의 스프링력 또는 조향시스템의 강성이 높아져 증가된 진동을 흡수하게 된다.

진동이 감소되면 에어 백(70)내의 에어가 배출되어 에어 백(70)은 수축되고 상대적으로 외판(74,74')이 외부로 벌어지려는 압력은 약화되고 이에 따라 에어 백(70)의 스프링력 또는 조향시스템의 강성은 낮아져 감소된 진동 만큼의 유연한 진동흡수가 이루어진다.

이와 같은 본 발명은 엔진에서 발생되는 모든 주파수에 대하여 공진 주파수를 피하며, 아이들진동, 쉐이크(shake), 주행에 따른 조향컬럼(조향시스템)의 상하, 좌우 진동 등을 차단할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 엔진의 회전수를 감지하는 RPM센서와; 대시 패널의 진동을 감지하는 차체 진동감지센서와; 조향컬럼의 진동을 감지하는 컬럼 진동감지센서와; 차속을 감지하는 차속감지센서와; 상기 RPM센서, 차체 진동감지센서, 컬럼 진동감지센서, 그리고 차속감지센서의 출력신호를 조향시스템의 고유진동수인 설정 값과 비교 연산하여 신호 출력하는 콘트롤러와; 이 콘트롤러의 출력신호에 따라 에어의 흐름방향이 전환되는 전자제어밸브; 그리고 이 전자제어밸브의 방향전환에 따라 에어가 선택적으로 공급 및 배출되고, 조향컬럼의 차체고정부위 외면에 원주방향으로 설치되는 에어 백으로 이루어진 것을 특징으로 하는 조향컬럼의 진동흡수장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 콘트롤러의 설정값은(단=조향시스템의 고유진동수,= 조향시스템의 강성, m=조향시스템의 질량)이고, 상기k값은 에어 백이 갖는 가변의 스프링 상수 값인 것을 특징으로 하는 조향컬럼의 진동흡수장치.