KR100230040B1 - 실린더를 이용한 토오션 바의 강성제어 반력 조향장치 - Google Patents

실린더를 이용한 토오션 바의 강성제어 반력 조향장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 조향장치 토오션 바의 강성 조절이 랙크기어와 피니언 구조에 의해 구동되는 실린더에 의해 제어할 수 있게 한 실린더를 이용한 토오션 바의 강성제어 반력 조향장치에 관한 것이다. 본 발명은 조향장치의 토오션 바의 끝단에 피니언 치차를 형성하고, 실린더의 양쪽 압력에 의해 좌ㆍ우로 이동하도록 된 피스톤에 상기 피니언과 치합되는 랙크기어를 형성하여 토오션 바의 피니언과 피스톤의 랙크기어가 상호 치합되게 조립하여 파워 스티어링시 피스톤의 양쪽으로 유압을 공급하여 토오션바에 상대되는 반력을 부여하도록 되고, 상기 실린더(8)의 양단에는 4포트 3방향 비례솔레노이드 압력제어밸브(9)가 연결되고, 상기 압력제어밸브(9)에 기존의 파워스티어링 펌프(P)를 연결하여 ECU(5)의 신호에 따라 압력제어밸브(9)가 P1과 P2측으로 유압을 선택적으로 공급 제어하도록 구성된 것임.

Description

실린더를 이용한 토오션 바의 강성제어 반력 조향장치
잘 알려진 바와 같이 차량의 토오션 바 강성 제어 타입의 반력 조향장치(EPS)는 기존의 NPS(Normal Power Steering)의 구조에 압력제어밸브(1)(PCV: Pressure Control Valve)를 부가하여 상기 압력제어밸브(1)의 압력 조정에 의해 반력 피스톤(2)이 반력 볼(3)을 가압해서 상황에 따라 토오션 바의 강성을 반력볼(3)의 마찰력으로 조절하여 파워 스티어링시 R 또는 L측의 파워 실린더로 공급되는 유량을 차속에 따라 적절하게 변환시킴으로서 안정된 조타력을 얻을 수 있도록 구성되고 있다.
이러한 구성으로 된 반력 조향장치는 주차 또는 저속시 즉, 차속센서의 신호가 없거나 미약할 경우, 유압(유량)의 바이패스(By-Pass)가 발생되지 않게 되어 오직 로터리밸브의 동작에 의해서 파워 실린더 동작을 유도하게 된다.
이때는 ECU(5)에서 최고치에 가까운 전류가 출력되어짐에 따라 솔레노이드 밸브(4)의 출력 또한 최고치에 가까워져 솔레노이드의 로드가 압력제어밸브(1)의 스풀을 상단으로 밀어 올린다.
따라서 스티어링 휠 조타에 의해 파워 실린더의 R 또는 L측으로부터 발생하는 유압은 스풀의 오리피스가 차단됨에 따라 유압은 바이패스 되지 않게 되어 로터리밸브 고유의 특성에 의한 가벼운 조타력만을 얻게 된다.
반면, 중ㆍ고속시 차속 또는 스티어링 휠 각속도 센서 값의 변화에 따라 제어하는 바이패스 유압은 차속에 대해 변화하는 조타력을 선형적으로 제어하게 된다.
이때는 ECU(5)의 전류가 저하됨에 따라 솔레노이드의 로드 출력 또한 감소되어짐에 따라 압력제어밸브(1)의 스풀은 솔레노이드밸브(4) 쪽으로 밀리게 되어 압력제어밸브(1) 스풀이 오리피스를 열어 개방시킴에 따라 파워 실린더의 R 또는 L측으로 이동하던 유압의 일부가 열린 스풀의 오리피스를 통해 바이패스 되고. 이때 바이패스된 유압에 의해 무거운 조타력을 제공하게 된다.
이처럼 종래에는 피니언(6)이 밸브(2)에 설치된 반력 피스톤(2)에 유압을 작용시켜 반력 볼(3)과의 접촉에 의해 토오션 바의 강성을 제어하는 반력 제어 구조로 되고 있어 파워 스티어링시 반력 볼(3)의 마찰로 인한 제2도에 도시된 바와 같은 히스테리시스가 발생되는 문제점을 안고 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해, 조향장치 토오션바의 강성 조절이 랙크기어와 피니언 구조에 의해 구동되는 실린더의 양단에서 발생되는 압력 차이에 의해 토오션 바의 강성을 제어할 수 있도록 된 반력 조향장치를 제공함에 있는 것이다.
상기의 목적에 따라 본 발명은 조향장치의 토오션 바의 끝단에 피니언 치차를 형성하고, 실린더의 양쪽 압력에 의해 좌ㆍ우로 이동하도록 된 피스톤에 상기 피니언과 치합되는 랙크기어를 형성하여 토오션 바의 피니언과 피스톤의 랙크기어가 상호 치합되게 조립하여 파워 스티어링시 피스톤의 양쪽으로 유압을 공급하여 토오션 바(7)에 상대되는 반력을 부여토록 하였는 바, 이를 첨부 도면에 따라 설명하면 다음과 같다.
제1도는 종래 반력 조향장치의 예시도.
제2도는 반력 조향장치에서 발생하는 히스테리시스 선도.
제3도는 본 발명의 실린더를 이용한 토오션 바의 강성제어 반력 조향장치의 예시도.
제4도는 압력과 토오크의 관계를 나타낸 선도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 압력제어밸브 2 : 반력 피스톤
3 : 반력 볼 4 : 솔레노이드
5 : ECU 6 : 피니언
7 : 토오션 바 8 : 실린더
9 : 압력제어밸브 70 : 피니언
80 : 피스톤 82 : 랙크기어
제3도는 본 발명의 실린더를 이용한 토오션 바의 강성제어 반력 조향장치의 일 예시도로서, 반력 조향장치의 토오션 바(7)의 끝단에 피니언(70) 치차를 형성하고, 상기 피니언(70)과 치합되는 랙크기어(82)는 실린더(8)의 피스톤(80)에 형성하여 상기 피스톤(80)의 양단으로 작용하는 압력 차에 따라 토오션 바(7)의 강성을 조정하도록 구성되고 있다.
상기 실린더(8)의 양단에는 4포트 3방향 비례솔레노이드 압력제어밸브(9)가 연결되고, 상기 압력제어밸브(9)에 기존의 파워스티어링 펌프(P)를 연결하여 펌프(P)로부터 공급되는 유압원을 이용하여 압력제어밸브(9)가 선택적으로 동작하면서 P1과 P2측에 유압을 공급하여 제어할 수 있도록 하였다.
이와 같이 본 발명은 토오션 바(7)의 한 끝단을 실린더(8)내의 압력 P1과 P2차이에 의해 좌ㆍ우로 이동하도록 된 피스톤(80)을 배치하여 실린더(8)의 양단으로 작용하는 압력 변화에 따라 이동되는 피스톤(80)이 토오션 바의 회전 반대 방향으로 반력을 부여하게 된다.
따라서 주차 또는 저속 구간에서는 압력제어밸브(9)가 닫혀 있어 펌프(P)에 의해 동작되는 유압이 양쪽 실린더(98)쪽으로 작용하지 않게 되어 실린더(8)의 양쪽 압력 P1과 P2가 서로 동일한 압력을 이루게 되어 핸들을 조작하더라도 토오션 바의 강성 제어가 없이 핸들이 가볍게 조작되어지게 된다.
한편, 중ㆍ고속 주행중 핸들에 의해 토오션 바(7)가 반시계방향(좌회전)으로 회전하려 하는 경우에는 ECU(5)가 비례솔레노이드의 압력제어밸브(9)의 한쪽 포트(91)를 동작시켜 실린더(8)의 오른쪽 P2측으로 유압을 공급하여 피스톤(80)을 P1쪽으로 밀어내어 반시계방향으로 회전하려는 토오션 바(7)에 상대되는 반력을 부여하고, 토오션 바(7)가 시계방향(우회전)으로 회전하는 경우에는 ECU(5)가 비례솔레노이드의 압력제어밸브(9)의 다른쪽 포트(92)를 동작시켜 실린더(8)의 왼쪽 P1측으로 유압을 공급하여 피스톤(80)을 P2쪽으로 밀어 시계방향으로 회전하려는 토오션 바(7)에 상대되는 반력을 주어 토오션 바(7)의 강성을 조절하므로서 핸들의 조작이 무겁게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 조향장치 토오션 바의 강성 조절이 비례솔레노이드 타입의 압력제어밸브를 이용하여 실린더의 양쪽 압력 P1, P2변화를 통해 조정되므로서 파워 스티어링시 종래와 같이 탄력 볼과의 마찰로 인해 비롯되었던 히스테리시스 현상 등이 없이 다단계 제어 등이 가능하게 되는등의 효과가 있게 된다.
본 발명은 조향장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 토오션 바의 강성 조절이 랙크기어와 피니언 구조에 의해 구동되는 실린더에 의해 제어할 수 있게 한 실린더를 이용한 토오션 바의 강성제어 반력 조향장치를 제공함에 있는 것이다.

Claims (2)

  1. 조향장치의 토오션 바(7)의 끝단에 피니언(70) 치차를 형성하고, 실린더(8)의 양쪽 압력에 의해 좌ㆍ우로 이동하도록 된 피스톤(80)에 상기 피니언(70)과 치합되는 랙크기어(82)를 형성하여 토오션 바(7)의 피니언과 피스톤의 랙크기어(82)가 상호 치합되게 조립하여 파워 스티어링시 피스톤(80)의 양쪽으로 작용하는 실린더(8)의 압력 P1과 P2차이에 의해 토오션 바(7)에 상대되는 반력을 부여하도록 됨을 특징으로 하는 실린더를 이용한 토오션 바의 강성제어 반력 조향장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 실린더(8)의 양단에는 4포트 3방향 비례솔레노이드 압력제어밸브(9)가 연결되고, 상기 압력제어밸브(9)에 기존의 파워스티어링 펌프(P)를 연결하여 ECU(5)의 신호에 따라 압력제어밸브(9)가 P1과 P2측으로 유압을 선택적으로 공급 제어하도록 됨을 특징으로 하는 실린더를 이용한 토오션 바의 강성제어 반력 조향장치.
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