KR100471896B1 - 차량의 스티어링휠장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 스티어링휠장치에 관한 것으로, 차속센서와, 스티어링 휠 스토크(steering wheel spoke)를 구비한 차량의 스티어링휠장치에 있어서, 상기 차속센서에서 감지된 차속과 기설정된 차속을 비교한 후 그 비교결과에 따라 스티어링 휠 토셔널(steering wheel torsional) 진동 주파수를 가변시켜 쉬미(shimmy) 진동을 개선시키기 위한 제어신호를 출력하는 제어부와, 상기 제어부에서 출력된 제어신호에 따라 일정 유압을 발생하는 유압 발생부와, 상기 스티어링 휠 스토크(steering wheel spoke)에 장착되어 상기 유압 발생부에서 발생된 일정 유압에 따라 스티어링 휠 토셔널(steering wheel torsional) 진동 주파수를 가변시켜 쉬미(shimmy) 진동을 개선시키기 위한 쉬미 진동 개선부를 포함하여 구성되며, 스티어링 휠(steering wheel)의 관성 모멘트(inertia) 특성을 가변시켜 스티어링 휠 토셔널(steering wheel torsional) 진동 모드 주파수를 변경시키므로써 쉬미(shimmy) 진동과 공진되는 주파수를 회피할 수 있어 쉬미(shimmy) 진동을 개선할 수 있으며, 관성 모멘트(inertia) 감소에 의한 핸들링(handling) 성능도 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

차량의 스티어링휠장치{apparatus for steering wheel of vehicle}
본 발명은 차량에 관한 것으로, 특히 차량의 스티어링휠장치에 관한 것이다.
스티어링 휠 쉬미(steering wheel shimmy) 진동은 타이어 불균형(tire unbalance) 진동이 타이 로드(tie rod)를 좌우로 가진시켜 기어 박스(gear box)와 유-조인트(u-joint) 및 스티어링 컬럼(steering column)을 거쳐서 스티어링 휠(steering wheel)에 전달되는 진동을 말하는데, 이 쉬미(shimmy) 진동은 스티어링 휠(steering wheel)의 토셔널(torsional) 방향의 진동 모드와 밀접한 상관관계가 있다.
즉, 도1에 도시된 바와 같이, 스티어링 휠 토셔널(steering wheel torsional) 진동 모드가 서스펜션 전후 진동 모드의 2배가 되는 주파수에 설정되어 있고, 타이어 불균형(tire unbalance) 진동이 20㎐로 발생할 경우(일반적으로 110~12kph) 서스펜션 전후 진동 모드의 2차 하모닉(harmonic) 성분과 스티어링 휠 토셔널(steering wheel torsional) 진동 모드 40㎐가 만나 공진이 발생되어 쉬미(shimmy) 진동을 증폭시킨다.
따라서, 일반적으로 스티어링 휠 토셔널(steering wheel torsional) 진동 모드는 서스펜션 전후 진동 모드의 2배가 되지 않도록 설계해야 한다.
상기 스티어링 휠(steering wheel)의 토셔널(torsional) 진동 모드는 도2에 도시된 바와 같은 단순 모델로 생각할 수 있는데. 이때, 토셔널(torsional) 진동 모드의 주파수는 스티어링 컬럼(steering column)의 강성(stiffness)과 스티어링 휠(steering wheel)의 관성 모멘트(inertia) 특성에 의해 결정된다.
즉, 단순 모델화된 스티어링 휠과 컬럼 시스템(steering wheel & column system)의 토셔널(torsional) 고유 진동수는 하기한 식과 같이 구해진다.
여기서, 는 스티어링 휠(steering wheel)의 관성 모멘트(inertia)이고, 는 스티어링 컬럼(steering column)의 비틀림 스프링 상수이다.
이러한 토셔널(torsional) 고유진동수를 변경시키기 위해서는 스티이링 컬럼(steering column)의 가성을 변경시키거나 스티어링 휠(steering wheel)의 관성 모멘트(inertia)를 변경시켜야 한다.
그러나, 일반적으로 스티어링 컬럼(steering column)은 핸들링(handling) 특성을 고려하여 충분히 높은 강성을 설정하고 있어 더 이상 높이기 힘들며 또한, 스티어링 휠(steering wheel)의 관성 모멘터(inertia) 특성은 스티어링 휠(steering wheel)의 모양이 결정되면 변경시키기가 힘들다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 스티어링 휠(steering wheel)의 관성 모멘트(inertia) 특성을 가변시켜 스티어링 휠 토셔널(steering wheel torsional) 진동 모드 주파수를 변경시키기 위한 차량의 스티어링휠장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 스티어링휠장치의 특징은, 차속센서와, 스티어링 휠 스토크(steering wheel spoke)를 구비한 차량의 스티어링휠장치에 있어서, 상기 차속센서에서 감지된 차속과 기설정된 차속을 비교한 후 그 비교결과에 따라 스티어링 휠 토셔널(steering wheel torsional) 진동 주파수를 가변시켜 쉬미(shimmy) 진동을 개선시키기 위한 제어신호를 출력하는 제어부와, 상기 제어부에서 출력된 제어신호에 따라 일정 유압을 발생하는 유압 발생부와, 상기 스티어링 휠 스토크(steering wheel spoke)에 장착되어 상기 유압 발생부에서 발생된 일정 유압에 따라 스티어링 휠 토셔널(steering wheel torsional) 진동 주파수를 가변시켜 쉬미(shimmy) 진동을 개선시키기 위한 쉬미 진동 개선부를 포함하여 구성되는데 있다.
상기 쉬미 진동 개선부는 상기 유압 발생부에서 발생된 일정 유압에 따라 작동하는 유압 피스톤과, 상기 유압 피스폰의 작동에 연동되어 스티어링 휠 토셔널(steering wheel torsional) 진동 주파수를 가변시켜 쉬미(shimmy) 진동을 개선시키는 제1 및 제2 웨이트(weight)와, 상기 제1 및 제2 웨이트(weight)와 연동되어 압축 및 복원되는 제1 및 제2 스프링을 포함하여 구성된 것을 다른 특징으로 하는데 있다.
상기 제1 및 제2 웨이트(weight)는 상기 유압 피스톤의 작동에 따라 바깥쪽으로 이동할 경우 관성 모멘트(inertia)가 증가하여 스티어링 휠 토셔널(steering wheel torsional) 진동을 감소시키게 되고, 상기 유압 피스톤의 작동에 따라 안쪽으로 이동할 경우 광선 모멘트(inertia)가 감소하여 스티어링 휠 토셔널(steering wheel sorsional) 진동을 증가시켜 쉬미 진동을 개선시키게 되는 것을 또다른 특징으로 하는데 있다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
이하, 본 발명에 따른 차량의 스티어링휠장치의 바람직한 실시예에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도3은 본 발명에 따른 차량의 스티어링휠장치의 일실시예를 나타낸 도면으로서, 차속센서(110)와, 제어부(120)와, 유압 발생부(130)와, 스티어링 휠(steering wheel:140)과, 스티어링 휠 스토크(steering wheel spoke:150)와, 쉬미 진동 개선부(160)를 포함하여 구성되며, 상기 쉬미 진동 개선부(160)은 유압 피스톤(161)과, 제1 및 제2 웨이트(weight)(162)(163)와, 제1 및 제2 스프링(164)(165)을 포함하여 구성된다.
상기 차속센서(110)는 차량의 속도를 감지하게 된다.
상기 제어부(120)는 상기 차속센서(110)에서 감지된 차속에 따라 스티어링 휠 토셔널(steering wheel torsional) 진동 주파수를 가변시켜 쉬미(shimmy) 진동을 개선시키기 위한 제어신호를 출력하게 된다.
상기 유압 발생부(130)는 상기 제어부(120)에서 출력된 제어신호에 따라 일정 유압을 발생하게 된다.
상기 쉬미 진동 개선부(160)는 상기 스티어링 휠(steering wheel:140)의 스티어링 휠 스토크(steering wheel spoke:150)에 장착되어 상기 유압 발생부(130)에서 발생된 일정 유압에 따라 스티어링 휠 토셔널(steering wheel torsional) 진동 주파수를 가변시켜 쉬미(shimmy) 진동을 개선시키게 된다.
상기 제1 및 제2 웨이트(weight)(162)(163)는 상기 유압 피스톤(161)의 작동에 따라 바깥쪽으로 이동할 경우 관성 모멘트(inertia)가 증가하여 스티어링 휠 토셔널(steering wheel torsional) 진동을 감소시키게 되고, 상기 유압 피스톤(161)의 작동에 따라 안쪽으로 이동할 경우 광선 모멘트(inertia)가 감소하여 스티어링 휠 토셔널(steering wheel sorsional) 진동을 증가시켜 쉬미 진동을 개선시키게 된다.
상기 유압 피스톤(161)은 상기 유압 발생부(130)에서 발생된 일정 유압에 따라 작동하게 된다.
상기 제1 및 제2 웨이트(weight)(162)(163)는 상기 유압 피스폰(161)의 작동에 연동되어 스티어링 휠 토셔널(steering wheel torsional) 진동 주파수를 가변시켜 쉬미(shimmy) 진동을 개선시키게 된다.
상기 제1 및 제2 스프링(162)(163)은 상기 제1 및 제2 웨이트(weight)와 연동되어 압축 및 복원되게 된다.
도4a 및 도4b는 도3의 쉬미 진동 개선부의 동작상태를 나타낸 도면이다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 차량의 스티어링휠장치의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 차속센서(110)는 차량의 속도를 감지하게 된다.
그러면 제어부(120)는 상기 차속센서(110)에서 감지된 차속에 따라 스티어링 휠 토셔널(steering wheel torsional) 진동 주파수를 가변시켜 쉬미(shimmy) 진동을 개선시키기 위한 제어신호를 출력하게 된다. 즉, 제어부(120)는 상기 차속센서(110)에서 감지된 차속과 기설정된 차속을 비교한 후 그 비교결과에 따라 스티어링 휠 토셔널(steering wheel torsional) 진동 주파수를 가변시켜 쉬미(shimmy) 진동을 개선시키기 위한 제어신호를 출력하게 된다.
이에 따라 유압 발생부(130)는 상기 제어부(120)에서 출력된 제어신호에 따라 일정 유압을 발생하게 된다.
그러면, 쉬미 진동 개선부(160)는 상기 스티어링 휠(steering wheel:140)의 스티어링 휠 스토크(steering wheel spoke:150)에 장착되어 상기 유압 발생부(130)에서 발생된 일정 유압에 따라 스티어링 휠 토셔널(steering wheel torsional) 진동 주파수를 가변시켜 쉬미(shimmy) 진동을 개선시키게 된다.
즉, 쉬미 진동 개선부(160)의 유압 피스톤(161)은 상기 유압 발생부(130)에서 발생된 일정 유압에 따라 작동하게 된다.
그러면 제1 및 제2 웨이트(weight)(162)(163)는 상기 유압 피스폰(161)의 작동에 연동되어 스티어링 휠 토셔널(steering wheel torsional) 진동 주파수를 가변시켜 쉬미(shimmy) 진동을 개선시키게 된다. 즉, 상기 제1 및 제2 웨이트(weight)(162)(163)는 도4a에 도시된 바와 같이, 상기 유압 피스톤의 작동에 따라 바깥쪽으로 이동할 경우 관성 모멘트(inertia)가 증가하여 스티어링 휠 토셔널(steering wheel torsional) 진동을 감소시키게 되고, 도4b에 도시된 바와 같이, 상기 유압 피스톤(161)의 작동에 따라 안쪽으로 이동할 경우 광선 모멘트(inertia)가 감소하여 스티어링 휠 토셔널(steering wheel sorsional) 진동을 증가시켜 쉬미 진동을 개선시키게 된다.
이에 따라 제1 및 제2 스프링(162)(163)은 상기 제1 및 제2 웨이트(weight)와 연동되어 압축 및 복원되게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 차량의 스티어링휠장치는 스티어링 휠(steering wheel)의 관성 모멘트(inertia) 특성을 가변시켜 스티어링 휠 토셔널(steering wheel torsional) 진동 모드 주파수를 변경시키므로써 쉬미(shimmy) 진동과 공진되는 주파수를 회피할 수 있어 쉬미(shimmy) 진동을 개선할 수 있으며, 관성 모멘트(inertia) 감소에 의한 핸들링(handling) 성능도 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위 및 그와 균등한 것들에 의하여 정해져야 한다.
도1은 종래 서스펜션 전후 진동 모드 및 스티어링 휠 토셔널(steering wheel torsional) 진동 모드의 주파수와 진동 레벨의 관계를 나타낸 도면
도2는 종래 스티어링 휠과 컬럼(steering wheel & column)의 단순 모델을 나타낸 도면
도3은 본 발명에 따른 차량의 스티어링휠장치의 일실시예를 나타낸 도면
도4a 및 도4b는 도3의 쉬미 진동 개선부의 동작상태를 나타낸 도면
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
110 : 차속센서 120 : 제어부
130 : 유압 발생부 140 : 스티어링 휠(steering wheel)
150 : 스티어링 휠 스토크(steering wheel spoke)
160 : 쉬미 진동 개선부 161 : 유압 피스톤
162, 163 : 제1 및 제2 웨이트(weight)
164, 165 : 제1 및 제2 스프링

Claims (3)

  1. 차속센서와, 스티어링 휠 스토크(steering wheel spoke)를 구비한 차량의 스티어링휠장치에 있어서,
    상기 차속센서에서 감지된 차속과 기설정된 차속을 비교한 후 그 비교결과에 따라 스티어링 휠 토셔널(steering wheel torsional) 진동 주파수를 가변시켜 쉬미(shimmy) 진동을 개선시키기 위한 제어신호를 출력하는 제어부와;
    상기 제어부에서 출력된 제어신호에 따라 일정 유압을 발생하는 유압 발생부와;
    상기 스티어링 휠 스토크(steering wheel spoke)에 장착되어 상기 유압 발생부에서 발생된 일정 유압에 따라 스티어링 휠 토셔널(steering wheel torsional) 진동 주파수를 가변시켜 쉬미(shimmy) 진동을 개선시키기 위한 쉬미 진동 개선부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 스티어링휠장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 쉬미 진동 개선부는
    상기 유압 발생부에서 발생된 일정 유압에 따라 작동하는 유압 피스톤과;
    상기 유압 피스폰의 작동에 연동되어 스티어링 휠 토셔널(steering wheel torsional) 진동 주파수를 가변시켜 쉬미(shimmy) 진동을 개선시키는 제1 및 제2 웨이트(weight)와;
    상기 제1 및 제2 웨이트(weight)와 연동되어 압축 및 복원되는 제1 및 제2 스프링을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 스티어링휠장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 웨이트(weight)는
    상기 유압 피스톤의 바깥쪽으로 이동할 경우 관성 모멘트(inertia)가 증가하여 스티어링 휠 토셔널(steering wheel torsional) 진동을 감소시키게 되고, 상기 유압 피스톤의 안쪽으로 이동할 경우 광선 모멘트(inertia)가 감소하여 스티어링 휠 토셔널(steering wheel sorsional) 진동을 증가시켜 쉬미 진동을 개선시키게 되는 것을 특징으로 하는 차량의 스티어링휠장치.
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