KR100461366B1

KR100461366B1 - 차속감응형 파워스티어링 시스템

Info

Publication number: KR100461366B1
Application number: KR10-2001-0076149A
Authority: KR
Inventors: 이동욱
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2001-12-04
Filing date: 2001-12-04
Publication date: 2004-12-13
Also published as: KR20030045429A

Abstract

본 발명은 차속감응형 파워스티어링 시스템에 관한 것으로, 오일펌프(20)와 기어박스(30)를 연결하는 관로 및 오일탱크(10)와 오일펌프(20)를 연결하는 관로상에 스피도미터케이블(111)이 관통하는 스피도미터박스(100)가 설치되되, 이 스피도미터박스(100)에는 오일펌프(20)와 기어박스(30)를 연결하는 관로를 그대로 연결하는 오일통로(115)와 이 오일통로(115)에서 오일탱크(10)와 오일펌프(20)를 연결하는 관로로 연결되는 바이패스통로(116)가 형성되어 있으며, 이 바이패스통로(116)의 입구에는 상기 스피도미터케이블(111)의 회전속도에 따라 자화되는 전자석(114)에 의해 왕복이동되면서 상기 바이패스통로(116)를 개폐하는 피스톤(117)이 구비되는 구조로 이루어진다.

즉, 차속에 따라 스피도미터케이블(111)의 회전속도가 가변되고, 이 스피도미터케이블(111)의 회전속도에 따라 상기 전자석(114)의 자력의 세기가 가변되는 것에 의하여 차속에 따라 바이패스되는 오일량을 조절할 수 있게 됨으로써 기어박스(30)의 배력정도를 속도에 따라 증감시킬 수 있도록 된 것으로서, 매우 간단한 구조를 통해 차속감응형 파워스티어링 시스템을 구현할 수 있게 되고, 이로써 비용도 절감될 수 있다.

Description

차속감응형 파워스티어링 시스템{vehicle speed sensing power steering system}

본 발명은 차속감응형 파워스티어링 시스템에 관한 것으로, 특히 스피도미터 케이블과 스피도미터 박스를 이용한 단순한 구조와 저비용의 차속감응형 파워스티어링 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 파워스티어링 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 오일탱크(10), 오일펌프(20), 기어박스(30)로 이루어져 있어서, 엔진동력에 의해 오일펌프(20)가 작동되어 오일탱크(10)의 오일을 기어박스(30)로 가압하며, 기어박스(30)내에는 조향기어와 밸브기구가 일체로 설치되어 있어서 스티어링 휠을 조작하지 않는 상태에서는 오일펌프(20)로부터 공급된 오일이 바로 오일탱크(10)로 되돌아가고, 스티어링휠을 조작할때는 기어박스(30)가 오일압을 배력함과 동시에 스티어링휠의 조작방향에 따라 피트먼암(31)을 작동시켜, 배력된 조작력이 드래크링크(40)를 거쳐 너클암(41)으로 전달됨으로써 차륜의 조향이 이루어지도록 되어 있다.(도면과 같이 상기 드래그 링크(40)는 한쪽 차륜의 너클암(41)만을 조작하도록 되어 있고, 이 조작력은 타이로드(42)를 통해 반대편 차륜으로 전달된다.)

즉, 파워스티어링 부스터라고 지칭되는 상기 기어박스를 통하여 작동압을 배력함으로써 운전자가 보다 작은 힘으로 스티어링휠을 조작할 수 있도록 하여 조향조작의 편의성을 증대시킨 것이다.

한편, 차량이 고속으로 주행하게 되면 타이어의 복원모멘트가 감소하여 작은 조향력에도 차량이 민감하게 반응함으로써 조향 조작의 안전성이 저하되게 된다.

따라서, 파워스티어링 시스템에 의한 조향 보조력의 크기를 저속에서는 크게하여 조작 편의성을 증대시키고, 중·고속에서는 작게 하여 스티어링휠을 조작할 때 적당한 저항감(무게감)을 느낄 수 있게 함으로써 조작 안전성을 증대시킬 수 있도록 하고 있다.

이와 같이 차량의 속도에 따라 작동압이 조절되어 보조력의 크기가 증감됨으로써 항상 적당한 정도의 조작저항감을 느낄 수 있도록 된 파워스티어링 시스템을 차속감응형 파워스티어링 시스템이라 하며, 이는 도 2에 도시된 바와 같이 기존의 구성에 차속을 감지하는 차속센서(60)와, 이 차속센서(60)로부터 차속정보를 인가받아 상기 기어박스(30)에 설치되는 솔레노이드밸브(80)의 작동을 제어하는 제어유니트(70)와, 이 제어유니트(70)에 의해 작동제어되어 상기 기어박스(30)내 파워실린더의 두 챔버중 고압측에 걸리는 오일을 저압측을 통하여 바이패스시키는 솔레노이드밸브(80)를 추가설치함으로써 구성된다.

그런데, 상기와 같이 차속감응형 파워스티어링 시스템을 구현하기 위해서는 솔레노이드밸브(80)를 설치하기 위해서 기어박스(30)의 구조를 변경하여야만 하였고 더불어 유압전달의 메카니즘이 복잡해질 뿐만 아니라, 또한 솔레노이드밸브(80)를 제어하기 위하여 마이크로컴퓨터인 제어유니트(70)를 별도로 추가설치하여야만 하므로 비용이 상승하게 되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 장치의 구성이 보다 단순해지고, 비용이 적게 들 수 있도록 된 차속감응형 파워스티어링 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 파워스티어링 시스템의 구성도,

도 2는 차속감응형 파워스티어링 시스템의 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 차속감응형 파워스티어링 시스템의 구성도,

도 4는 기어박스의 입·출력 토오크 선도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 오일탱크, 20 : 오일펌프,

30 : 기어박스, 31 : 피트먼암,

40 : 드래그링크, 41 : 너클암,

42 : 타이로드, 50 : 입력축,

60 : 차속센서, 70 : 제어유니트,

80 : 솔레노이드밸브, 100 : 스피도미터박스,

111 : 스피도미터케이블, 112 : 영구자석,

113 : 코일, 114 : 전자석,

115 : 오일통로, 116 : 바이패스통로,

117 : 피스톤, 118 : 로드,

119 : 리턴스프링.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 스피도미터케이블에 의해 구동되어 차속에 따라 바이패스통로의 개도가 가변되는 스피도미터박스가 오일펌프와 기어박스를 연결하는 관로 및 오일탱크와 오일펌프를 연결하는 관로상에 설치되어 이루어진다.

상기 스피도미터박스에는 오일펌프와 기어박스를 연결하는 관로를 그대로 연결하는 오일통로와 이 오일통로에서 오일탱크와 오일펌프를 연결하는 관로로 연결되는 바이패스통로가 형성되어 있으며, 이 바이패스통로의 입구에는 전자석에 의해 왕복이동되면서 밸브작용을 하는 피스톤이 구비되고, 상기 전자석은 상기 스피도미터케이블의 회전속도에 따라 가변적인 자력을 띠도록 되어 있다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 차속감응형 파워스티어링 시스템의 구성도로서, 본 발명은 오일펌프(20)로부터 기어박스(30)로 오일이 공급되는 유압관로를 순방향으로 연결하는 오일통로(115)와, 이 오일통로(115)로부터 오일탱크(10)에서 오일펌프(20)로 오일이 공급되는 유압관로로 연결되는 바이패스통로(116)가 형성된 스피도미터박스(100)를 갖추어 이루어진다.

상기 스피도미터박스(100)에는 스피도미터(speedo meter ; 속도계)를 구동하는 스피도미터케이블(111 ; 변속기의 출력축 스플라인에 웜기어로 치합되어 회전된다.)이 관통하는데, 이 스피도미터케이블(111)의 스피도미터박스(100) 내측부분에는 영구자석(112)이 구비되어 일체로 회전한다.

또한, 상기 영구자석(112)의 외측으로 코일(113)이 감겨지며, 이 코일(113)은 상기 영구자석(112)과 소정 거리 떨어진 위치에 설치된 전자석(114)에도 감겨진다.

한편, 상기 바이패스통로(116)의 입구에는 이 부분을 개폐하는 피스톤(117)이 설치되는데, 이 피스톤(117)의 로드(118)는 후방으로 연장되어 상기 전자석(114)과 마주보게 되고, 로드(118)를 둘러싼 리턴스프링(119)에 의해 상기 피스톤(117)이 탄지된다.

이제 본 발명의 작동을 설명한다.

차량 주행시 상기 스피도미터케이블(111)이 회전되면, 이와 일체로 코일(113)의 내부에 위치한 영구자석(112)이 회전되므로 이 코일(113)에 기전력이 유도된다.

이 전기의 흐름에 의하여 상기 전자석(114)이 자화되며, 이 전자석(114)은 상기 로드(118)를 잡아당김으로써 피스톤(117)을 후퇴시켜 바이패스통로(116)를 개방하여 오일통로(115)를 통해 기어박스(30)로 공급되는 오일의 일부를 바이패스시킨다.

그런데, 상기 바이패스통로(116)의 개방정도는 상기 전자석(114)이 어느정도의 자력으로 로드(118)를 잡아당기느냐에 따라 결정되고, 상기 전자석(114)의 자화정도는 코일(113)에 유도되는 기전력의 크기에 따라 결정되므로, 차속이 빨라질수록 즉, 스피도미터케이블(111)의 회전속도가 빨라질수록 바이패스통로(116)의 개방정도는 커지게 된다.

이와 같이, 차속이 빨라지면 그에 비례하여 바이패스되는 오일의 양이 증가하여 기어박스(30)에 작용하는 유압의 크기가 작아지게 되므로 기어박스(30)에서 발생되는 보조력의 크기도 감소됨으로써 스티어링휠이 무거워지게 된다.

반면, 차속이 느려지면, 전자석(114)의 자력이 약해져 리턴스프링(119)에 의해 피스톤(117)이 전진하면서 바이패스통로(116)를 막게 되어 오일이 정상적으로 기어박스(30)에 전달되므로 배력작용이 정상적으로 이루어져 조향 보조력이 증가하게 되므로 스티어링휠이 가벼워진다.

이는 스티어링휠을 통한 입력토오크와 기어박스(30)의 피트먼암(31)을 통한 출력토오크의 관계를 나타낸 그래프인 도 4에서 확인할 수 있는바, 여기서 T1은 피스톤이 닫힌 경우이고 T2는 피스톤이 열린 경우로서 피스톤이 열림으로써 출력토오크 즉, 기어박스(30)에 의한 보조력이 감소하였음을 알 수 있다.

즉, 차속에 따라 기어박스(30)의 배력작용을 증감시킬 수 있게 됨으로써 스티어링휠에 차속에 따른 적절한 무게감을 줄 수 있는 차속감응형 파워스티어링 시스템이 구현된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 차속감응형 파워스티어링 시스템을 구현함에 있어, 종래와 같이 기어박스에 솔레노이드밸브를 부가설치할 필요가없고, 또한 상기 솔레노이드밸브의 작동을 전자적으로 제어하기 위한 제어유니트를 구비할 필요가 없게 됨으로써 장치의 구조가 매우 간단해지고, 또한 비용이 절감되는 효과가 있다.

Claims

오일펌프(20)와 기어박스(30)를 연결하는 관로를 그대로 연결하는 오일통로(115)와, 이 오일통로(115)에서 오일탱크(10)와 오일펌프(20)를 연결하는 관로로 연결되는 바이패스통로(116)와, 이 바이패스통로(116)의 입구를 개폐하는 피스톤(117) 및, 상기 피스톤(117)을 닫힘방향으로 탄지하는 리턴스프링(119)를 갖춘 차속감응형 파워스티어링 시스템에 있어서,

상기 피스톤(117)의 로드(118) 측부에 전자석(114)이 설치되고, 이 전자석(114)의 코일과 소정 거리 이격되어 연결된 코일(113)의 내부에 영구자석(112)이 위치되며, 이 영구자석(112)은 스피도미터케이블(111)에 일체되어 차속에 따라 회전하도록 된 것을 특징으로 하는 차속감응형 파워스티어링 시스템.
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