KR100398231B1 - 차량용 조향장치의 타이로드 구조 및 제어 방법 - Google Patents

Abstract

주행중인 차량에서 시미 진동 발생시 타이로드에 의해 시미 진동을 차단할 목적으로;

타이로드에 러버 댐퍼와 유압 피스톤을 구비하고, 주행중인 차량에서 타이로드 제어 조건에 따라 타이로드를 제어함으로서, 운전성이 향상되는 효과가 있다.

Description

차량용 조향장치의 타이로드 구조 및 제어 방법{STRUCTURE AND CONTROL METHOD FOR TIE ROD OF STEERING IN VEHICLE}

본 발명은 차량용 조향장치의 타이로드 구조 및 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주행중인 차량에서 발생되는 시미(SHIMMY)를 저감하기 위한 차량용 조향장치의 타이로드 구조 및 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 조향장치는 자동차의 진행방향을 운전자의 주행의지에 따라 바꾸지 위한 장치로서, 운전자가 직접 조향 조작을 행하여 조향 휠, 조향축 및 컬럼 등의 기구로 전달하는 조작기구와, 조향축의 회전을 감속함으로서 조작력을 증대시킴과 동시에 조작기구의 운동방향을 바꾸어 링크기구에 전달하며, 프레임에 고정된 기어기구와, 상기 기어기구의 움직임을 앞바퀴에 전달함과 동시에 좌우 바퀴의 관계위치를 올바르게 유지하는 부분으로 피트먼 암, 드래그 링크, 너클 암, 및 타이로드 등으로 구성된 링크 기구로 구성된다.

상기한 구성으로 이루어진 조향장치에서 운전자의 조향 휠 조작이 이루어지면, 조작력은 조향 휠의 회전상태에 따라 기어기구의 조향 기어에 전달되고, 상기 조향 기어에 전달된 조작력은 감속됨과 동시에 운동의 방향이 바뀌어져 링크기구인 피트먼 암, 드래크 링크 및 너클 암을 경유하여 너클 스핀들에 전달된다.

상기 너클 스핀들은 그 움직임에 의해 킹 핀을 중심으로 한 회전운동을 하므로 앞바퀴의 움직임아 바뀌게 된다. 또 좌우의 너클은 너클 암을 거쳐서 타이로드가 장치되며, 한쪽의 움직임을 반대쪽의 바퀴에 전달하도록 되어 있다.

상기와 같이 작동되는 조향장치에 있어서, 본 발명은 링크기구의 타이로드에 관계한 것으로서, 종래에는 주행중인 차량에서 좌, 우 휠/타이어의 언발란스(Unbalance) 및 타이로드(Tie Rod)의 마모에 의한 시미 진동 발생되어 조향 휠(Wheel)에 시미 진동을 유발시켜 운전성을 저해시키는 문제점을 내포하고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 주행중인 차량에서 시미 진동 발생시 타이로드에서 시미 진동을 차단시킬 수 있는 차량용 조향장치의 타이로드 구조 및 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

타이로드에 러버 댐퍼와 유압 피스톤을 구비한 것을 특징으로 한다.상기 타이로드는 일측이 타이로드 앤드와 소정의 결합 부재로 결합된 제1 타이로드와; 타측이 조향기어와 소정의 결합 부재로 결합된, 제2 타이로드와; 상기 제1 타이로드와 제2 타이로드 내에 구비되어 유압의 흐름에 따라 구동되는 제1, 제2 피스톤과, 상기 제1 타이로드와 제2 타이로드에 삽입 결합되는 센터 로드와; 일측이 상기 제1 타이로드와 제2 타이로드의 소정의 위치에 구비되어 상기 제1,2 피스톤의 유압 완충을 수행하는 제1,2 유압완충부와; 상기 제1 유압완충부와 제2 유압완충부의 타측에 구비되어 소정의 제어신호에 제어되어 오일탱크로부터 공급되는 유압을 공급 및 배출시키는 제1, 2 액츄에이터로 구비되어 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 다른 본 발명은,차량용 조향장치에 있어서, 시미진동 차단 방법은,

주행중인 차량에서 차량의 주행상태 변화에 따라 가변되는 타이로드 제어 조건 만족여부에 따라 타이로드를 제어하여 시미진동을 차단 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 적용되는 차량용 조향장치의 타이 로드 단면도.

도 2는 본 발명에 적용되는 차량용 조향장치의 타이 로드 분해도.

도 3은 본 발명에 따른 차량용 조향장치 전자제어 유니트 구성 블록도.

도 4는 본 발명에 적용되는 차량용 조향장치 제어 방법 동작 순서도 이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10a,b : 제1,2 타이로드 11a,b : 제1,2 피스톤

12 : 센터 로드 13a,b : 제1,2 로드

14a,b : 제1,2 러버 댐퍼 15 : 제 3로드

16a,b : 제1,2 유압완충부 17a,b : 제1,2 액츄에이터

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 적용되는 차량용 조향장치의 타이로드 단면도로서, 일측이 타이로드 앤드(도면에 도시되어 있지 않음)와 소정의 결합 부재로 결합된 제1 타이로드(10a)와; 타측이 조향기어(도면에 도시되어 있지 않음)와 소정의 결합 부재로 결합된, 제2 타이로드(10b)와; 상기 제1 타이로드(10a)와 제2 타이로드(10b)에 구비되어 유압의 흐름에 따라 구동되는 제1, 제2 피스톤(11,a,11b)과, 상기 제1 타이로드(10a)와 제2 타이로드(10b)에 삽입 결합되는 센터 로드(12)와; 일측이 상기 제1 타이로드(10a)와 제2 타이로드(10b)의 소정의 위치에 구비되어 상기 제1,2 피스톤(11a,11b)의 유압 완충을 수행하는 제1,2 유압완충부(16a,16b)와; 상기 제1 유압완충부(16a)와 제2 유압완충부(16b)의 타측에 구비되어 소정의 제어신호에 제어되어 오일 탱크(미도시)로부터 공급되는 유압을 공급 및 배출시키는 제1, 2 액츄에이터(17a,17b)로 구비되어 있다.

도 2는 본 발명에 적용되는 차량용 조향장치의 타이로드 분해도로서,

타측이 오목 형상으로 형성된 제1 타이로드(10a)와; 일측이 오목 형상으로 형성된 제2 타이로드(10b)와; 일측이 상기 제1 타이로드(10a)의 타측과 삽입 결합되는 제1 센터 로드(13a)와; 타측이 상기 제2 타이로드(10b)의 일측에 삽입 결합되는 제2 센서로드(13b)와; 상기 제1 센터 로드(11a)에 삽입 결합되고, 상기 제1 타이로드(10a)의 타측과 접촉되어 시미를 흡수하는 제1 러버 댐퍼(14a)와; 상기 제2 센터 로드(11b)에 삽입 결합되고, 상기 제2 타이로드(10b)의 일측과 접촉되어 시미를 흡수하는 제2 러버 댐퍼(14b)와, 일측이 상기 제1 센터 로드(11a)의 타측과 접합되고, 타측이 제2 센터 로드(11b)의 일측과 접합되어, 상기 제1 러버 댐퍼(14a)와 제2 러버 댐퍼(14b)를 지지하고 있는 제3 센터 로드(15)로 구비되어 이루어져 있다.

도 3은 본 발명에 따른 차량용 조향장치의 타이로드 전자제어 유니트 구성 블록도로서, 차량 주행 상태 검출 장치(100)는 차량 주행 상태에 따라 가변되어 출력되는 신호를 검출하고, 전자제어 유니트(200)는 상기 차량 주행 상태 검출장치(100)에서 검출된 신호를 입력받고자 소정의 제어신호를 상기 차량 주행 상태 검출 장치(100)에 출력하고, 상기 제어신호에 따라 동기 되어 출력되는 가속도, 휠 속도 및 스티어링 휠 토크 등을 입력받아 주행중인 차량에서 가속도 레벨을 연산하여 산출하고, 상기 산출된 가속도 레벨과 스티어링 휠 토크 조건에 따라 유압을 제어하며, 구동장치(300)는 상기 전자제어 유니트(200)에서 출력되는 소정의 제어신호에 의해 동기되어, 오일 탱크로부터 공급되는 유압을 공급 및 배출시킨다.

상기 차량 동작 상태 검출장치(100)는 차량의 주행상태에 따라 가변되는 가속도를 검출하는 가속도 검출부(110)와; 차량의 주행상태에 따라 가변되는 휠 속도를 검출하는 휠 속도 검출부(120)와; 운전자의 조작상태에 따라 가변되는 스티어링 휠 토크를 검출하는 스티어링 휠 토크 검출부(130)로 구비되어 있다.

상기한 구성으로 이루어진 차량용 조향장치 제어방법을 첨부한 도 4를 참조하여 설명한다.

도1에 도시되어 있는 바와 같이 제1 타이 로드(10a)와 제2 타이 로드(10b)에 유압이 형성되어 일체형상을 유지하며, 주행중인 차량에서 차량 주행 상태 검출 장치(100)는 차량 주행 상태에 따라 가변되는 차량 가속도, 휠 속도 및 스티어링 휠 토크 등을 검출한다.

이에 전자제어 유니트(200)는 소정의 제어신호를 상기 차량 주행 상태 검출 장치(100)로 출력하고, 차량 주행 상태 검출 장치(100)는 상기 전자제어 유니트(200)에서 출력된 소정의 제어신호에 의해 동기되어 검출된 차량 가속도, 휠 속도 및 스티어링 휠 토크 등을 출력한다.

이에, 전자제어 유니트(200)는 상기 차량 주행 상태 검출 장치(100)에서 출력되는 차량 가속도, 휠 속도 및 스티어링 휠 토크 등을 입력받아, 기 설정된 프로그램에 의해 차량 가속도와 휠 속도를 연산하여 가속도 레벨(L)을 산출한다(S100,S110,S120).

상기에서 가속도 레벨이 산출됨에 따라, 전자제어 유니트(200)는 상기에서 산출된 가속도 레벨(L)과 운전자의 스티어링 조작에 따라 가변되어 입력되는 스티어링 토크(T) 조건 만족상태를 판단한다(S130).

상기에서 가속도 레벨(L)과 스티어링 휠 토크(T)에 대한 조건은, 가속도 레벨(L) > 소정의 제1 설정 값 스티어링 휠 토크(T) < 제2 설정 값을 모두 만족하는 조건이다.

상기에서 가속도 레벨(L)과 스티어링 휠 토크(T)에 대한 조건을 모두 만족함이 판단되면, 전자제어 유니트(200)는 주행중인 차량에서 운전자의 스티어링 조작이 거의 없는 상태에서 좌, 우측 휠(도면에 도시되어 있지 않음)의 언발란스에 의한 시미현상이 발생한 것으로 판단하고, 도 1에 도시되어 있는 제1, 2 타이로드(10a,10b)를 독립형상으로 제어하기 위한 소정의 작동 '오프' 제어신호를 출력하고, 가속도, 휠 속도 및 스티어링 휠 토크를 검출하는 단계(S110)로 리턴 한다(S140).

구동수단(300)은 상기 제어수단(200)에서 출력되는 소정의 작동'오프' 제어신호에 동기되어, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 제1, 2 액츄에이터(17a,17b)가 작동 오프 되어진다.

이 때, 상기 제1, 2 타이로드(10a,10b)에 구비된 제1, 2 피스톤(11a,11b)에 가해지던 유압이 제1, 2액츄에이터(17a,17b)에 구비된 배출포트(EX)를 통하여 오일탱크(미도시)로 배출되어짐에 따라, 일체형상을 유지하던 상기 제1, 2 타이 로드(10a,10b)는 각각 독립형상으로 유지된다.즉, 상기 제1, 2 피스톤(11a,11b)에 가해지던 유압이 제1, 2액츄에이터(17a,17b)에 구비된 배출포트(EX)를 통하여 오일탱크(미도시)로 소정량만 배출되고, 잔류 오일은 도 1에 도시되어 있는 제1 유압완충부(16a)와 제2 유압완충부(16b)에 일부 저장된다.

또한, 상기 제1, 2 타이 로드(10a,10b)가 각각 독립형상으로 유지됨과 동시에 좌, 우측 휠의 언발란스에 의해 발생된 시미현상은 도 1에 도시되어 있는 제1, 2 러버 댐퍼(14a,14b)에 의해 감쇄 되어져, 스티어링 휠(도면에 도시되어 있지 않음)에는 전달되어지지 않는다.

따라서, 주행중인 차량에서 좌, 우측 휠의 언발란스에 의해 시미현상이 발생될 지라도 운전자는 느끼지 못하게 된다.

이 때, 제1 유압완충부(16a)와 제2 유압완충부(16b)는 제1, 2 피스톤(11a,11b)에 가해지는 유압 공급 및 배출에 따른 완충역할을 담당한다.

하지만, 상기(S130)단계에서 가속도 레벨(L)과 스티어링 휠 토크(T)에 대한 조건을 만족하지 못할 경우, 전자제어 유니트(200)는 시미 현상이 발생되지 않았거나, 또는 차량을 회전시키기 위해 운전자의 스티어링 조작이 이루어지고 있음을 판단하여, 도 1에 도시되어 있는 제1, 2 타이 로드(10a,10b)를 일체형상으로 형성하기 위한 소정의 작동 '온' 제어신호를 출력하고, 가속도, 휠 속도 및 스티어링 휠 토크를 검출하는 단계(S110)로 리턴 한다(S150).

구동장치(300)는 상기 전자제어 유니트(200)에서 출력되는 소정의 작동 '온' 제어신호에 동기되어, 도 1에 도시되어 제1 액츄에이터(17a)와 제2 액츄에이터(17b)가 작동 '온'됨에 따라, 오일 탱크(도면에 도시되어 있지 않음)에서 공급되는 유압은 상기 제1 유압완충부(16a)와 제2 유압완충부(16b)에 잔류하고 있던 잔류 오일과 더해져 신속히 제1 타이 로드(10a)와 제2 타이 로드(10b) 내에 구비된 제1 피스톤(11a)과 제2 피스톤(11b)을 가압한다.즉, 상기 제1 유압완충부(16a)와 제2 유압완충부(16b)에 잔류하고 있던 오일에 오일탱크(미도시)에서 공급되는 소정량의 오일압이 더해져, 상기 제1 타이 로드(10a)와 제2 타이 로드(10b) 내에 구비된 제1 피스톤(11a)과 제2 피스톤(11b)에 신속히 유압을 공급할 수 있다.

상기에서 제1 피스톤(11a)과 제2 피스톤(11b)이 공급되는 유압에 의해 신속히 가압됨으로 인해, 상기 제1 피스톤(11a)과 제2 피스톤(11b)은 도 2에 도시되어 있는 센터로드(12)의 제1 센터로드(13a) 일측과 제2 센터 로드(13b) 타측을 상기 가압되는 힘으로 지지함으로, 제1 타이 로드(10a)와 제2 타이 로드(10b)는 신속히 일체형이 된다.

이로서, 주행중인 차량에서 좌, 우측 휠의 언발란스에 의해 발생되는 시미는 러버 댐퍼에 의해 감쇄됨에 따라 차량 운전성이 향상된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 차량용 조향장치의 구조 및 제어 방법은, 주행중인 차량에서 시미 진동 발생시 타이로드에 의해 시미 진동을 차단함으로서, 운전성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (11)

1. 차량용 조향장치에 있어서,

   상기 조향장치는 일측이 타이로드 앤드와 소정의 결합 부재로 결합된 제1 타이로드와; 타측이 조향기어와 소정의 결합 부재로 결합된, 제2 타이로드와; 상기 제1 타이로드와 제2 타이로드 내에 구비되어 유압의 흐름에 따라 구동되는 제1, 제2 피스톤과, 상기 제1 타이로드와 제2 타이로드에 삽입 결합되는 센터 로드와; 일측이 상기 제1 타이로드와 제2 타이로드의 소정의 위치에 구비되어 상기 제1,2 피스톤의 유압 완충을 수행하는 제1,2 유압완충부와; 상기 제1 유압완충부와 제2 유압완충부의 타측에 구비되어 소정의 제어신호에 제어되어 유압을 공급 및 해제시키는 제1, 2 액츄에이터로 구비된 타이로드에 러버 댐퍼와 유압 피스톤을 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치 구조.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 제1 타이로드는 타측이 오목형상으로 형성되고, 제2 타이로드는 일측이 오목형상으로 형성된 것을 포함하는 차량용 조향장치 구조.
4. 제 1항에 있어서, 센터로드는 일측이 제1 타이로드의 타측과 삽입 결합되는 제1 센터 로드와; 타측이 상기 제2 타이로드의 일측에 삽입 결합되는 제2 센서로드와; 상기 제1 센터 로드에 삽입 결합되는 제1 러버 댐퍼와; 상기 제2 센터 로드에 삽입 결합되는 제2 러버 댐퍼와, 일측이 상기 제1 센터 로드의 타측과 접합 결합되고, 타측이 제2 센터 로드의 일측과 접합 결합되어, 상기 제1 러버 댐퍼와 제2 러버 댐퍼를 지지하고 있는 제3 센터 로드로 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치 구조.
5. 제 4항에 있어서, 제1 러버 댐퍼와 제2 러버 댐퍼는 제1 타이로드의 타측과 접촉되고, 제2 타이로드의 일측과 접촉되어 시미를 흡수하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치 구조.
6. 차량용 조향장치에 있어서, 시미진동 차단 방법은,

   주행중인 차량에서 차량의 주행상태 변화에 따라 가변되는 타이로드 제어 조건 만족여부에 따라 타이로드를 제어하여 시미진동을 차단 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치 제어 방법.
7. 제 6항에 있어서, 타이로드 제어 조건은 가속도 레벨과 스티어링 휠 토크에 대한 조건은, 가속도 레벨 > 소정의 제1 설정 값 스티어링 휠 토크 < 제2 설정 값을 모두 만족해야 하는 조건인 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치 제어 방법.
8. 제 7항에 있어서, 가속도 레벨은 검출된 가속도와 휠 속도를 입력받아 설정된 프로그램에 의해 연산하여 산출하는 것을 포함하는 차량용 조향장치 제어 방법,
9. 제 6항에 있어서, 타이로드 제어 조건을 만족하면, 타이로드를 독립 제어하는 시미진동을 차단하는 소정의 작동 오프 제어신호를 출력하고, 가속도, 휠 속도 및 스티어링 휠 토크를 입력하는 단계로 리턴 하는 단계와;

   상기 타이로드 제어 조건을 만족하지 않으면, 타이로드를 일체형으로 제어하는 소정의 작동 온 제어신호를 출력하고, 가속도, 휠 속도 및 스티어링 휠 토크를 입력하는 단계로 리턴 하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치 제어 방법.
10. 제 9항에 있어서, 타이로드 독립제어는 제1 타이로드와 제2 타이로드를 각각 독립형상으로 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치 제어 방법.
11. 제 9항에 있어서, 타이로드 일체형상 제어는, 각각 독립된 제1 타이로드와 제2 타이로드를 일체형상으로 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치 제어 방법.