KR100514867B1 - Return apparatus of steering for motor vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전륜구동방식 차량의 조향 복원장치에 관한 것으로, 특히 차량의 조향을 위해 조향휠이 조작되면 상기 조향휠의 조향각을 검출하는 검출수단과, 상기 검출수단에 의해 검출된 조향각의 크기에 따라 제어신호를 발생시키는 제어수단과, 상기 제어수단의 제어신호에 따라 양측 바퀴로 각각 구동력을 전달하는 구동축의 경사각을 조절할 수 있도록 상기 구동축이 각각 연결된 파워트레인의 좌우 높이를 조절하는 높이조절수단으로 구성된 차량의 조향 복원장치를 제공함으로써 차량의 전후중심선을 기준으로 선회 안쪽에 위치된 바퀴의 토우인회전성분이 선회 바깥쪽보다 커져 복원력이 자체 발생되고, 이에 따라 조향 복원 성능이 향상되도록 한 것이다. The present invention relates to a steering restoring apparatus for a front-wheel drive type vehicle. In particular, when the steering wheel is manipulated for steering of the vehicle, detection means for detecting the steering angle of the steering wheel and the magnitude of the steering angle detected by the detection means. Control means for generating a control signal and the height adjusting means for adjusting the left and right height of the power train is connected to each of the drive shafts so as to adjust the inclination angle of the drive shafts for transmitting the driving force to both wheels in accordance with the control signal of the control means By providing a steering restoring apparatus for the vehicle, the toe-in rotation component of the wheels located inside the turning center with respect to the front and rear center line of the vehicle is larger than the turning outer side so that the restoring force is generated by itself, thereby improving the steering restoring performance.
Description
본 발명은 전륜구동방식 차량의 조향 복원장치에 관한 것으로, 특히 양측 바퀴로 구동력을 전달하는 구동축들의 경사각을 각각 조절하는 방식으로 선회 안쪽 바퀴의 토우인회전성분을 선회 바깥쪽보다 크게 하여 복원력을 자체 발생시키는 구조를 구비한 차량의 조향 복원장치에 관한 것이다.The present invention relates to a steering restoring apparatus for a front wheel drive type vehicle, and in particular, by adjusting the inclination angle of the driving shafts that transmit the driving force to both wheels, the toe-in rotation component of the inner wheel of the turning is greater than the outer side of the turning to generate the restoring force itself. It relates to a steering restoring apparatus of a vehicle having a structure to make.
자동차는 주행중에도 항상 올바른 방향을 유지함과 동시에 핸들(조향휠) 조작이나 외력 등에 의해 진로가 흐뜨러질 때는 즉시 직진 상태로 되돌아가는 성질이 필요한데, 이와 함께 조향휠의 경쾌한 조작도 가능해야 한다. The vehicle needs to maintain the right direction at all times while driving, and to return to the straight state immediately when the course is distracted by steering wheel or external force, and the steering wheel should be able to be operated lightly.
이러한 조건을 만족시키기 위하여 조향을 하는 앞바퀴는 앞차축이나 킹핀 등과 함께 일정한 관계위치를 유지하도록 장치되어 있으며, 이것을 앞바퀴 얼라인먼트라고 한다. In order to satisfy this condition, the steering wheel is steered to maintain a constant relation position with the front axle or kingpin, which is called front wheel alignment.
상기한 앞바퀴 얼라인먼트는 캠버각, 킹핀 경사각, 토우인 및 캐스터 등의 요소로 이루어져 있고, 특히 캐스터는 선회 후 바퀴에 대한 복원력을 발생시키는 데 큰 역할을 한다.The front wheel alignment is composed of elements such as camber angle, kingpin inclination angle, toe-in and caster, in particular the caster plays a large role in generating the restoring force for the wheel after turning.
도 1은 너클암이 적용되어 고정된 킹핀축을 갖는 현가장치가 개략적으로 도시된 평면도이고, 도 2는 멀티링크가 적용되어 이동 가능한 킹핀축을 갖는 현가장치가 개략적으로 도시된 평면도이다.1 is a plan view schematically showing a suspension having a kingpin shaft to which a knuckle arm is applied, and FIG. 2 is a plan view schematically showing a suspension having a kingpin shaft movable by applying a multilink.
상기한 도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 차량의 조향 시스템은 캐스터트레일(ct)을 갖도록 설계되어 선회시 바퀴(1)에서 발생하는 횡력과 캐스터트레일(ct)에 의해서 바퀴(1)가 선회 후 자체 복원되도록 되어 있다. 1 and 2, the steering system of the vehicle according to the prior art is designed to have a caster trail (ct) to the wheel (1) by the lateral force and caster trail (ct) generated from the wheel (1) when turning ) Is designed to restore itself after turning.
즉, 상기 캐스터트레일(ct)은 킹핀 중심선의 연장이 노면과 교차하는 점인 캐스터점과 타이어 접지면 중심간의 거리를 말하는 것으로서, 캐스터점은 타이어 접지면보다 전방에 있고 바퀴(1)에 대한 구름저항은 타이어 접지면 중심에 작용하므로 주행 중에는 항상 바퀴(1)를 진행방향으로 향하도록 하는 복원력을 발생시키는 것이다.That is, the caster trail (ct) refers to the distance between the caster point and the tire ground plane center, the point where the extension of the kingpin center line intersects the road surface, and the caster point is ahead of the tire ground plane and the rolling resistance for the wheel 1 is Since it acts on the tire ground plane center, it generates a restoring force which always directs the wheel 1 in the traveling direction during driving.
그러나, 상기한 종래의 조향 시스템은 차량의 레이아웃적 측면을 고려하다 보면 캐스터트레일(ct)을 충분히 줄 수 없게 되는 경우가 발생되어 선회 후 바퀴(1)의 자체 복원이 제대로 이루어지지 않고, 이에 따라 핸들의 조작성이 저하되는 문제점이 있다.However, the conventional steering system described above does not sufficiently give the caster trail ct when considering the layout of the vehicle, so that the wheel 1 is not properly restored after turning. There is a problem that the operability of the handle is degraded.
특히, 도 2에 도시된 멀티링크(5)가 적용되어 이동 가능한 킹핀축을 갖는 현가 장치는 조향을 할수록 캐스터트레일(ct)이 감소되는 경향이 있고, 심한 경우에는 캐스터트레일(ct)이 음수값이 되기도 하므로 선회 후 바퀴(1)의 자체 복원이 더더욱 곤란한 문제점이 있다. In particular, the suspension device having a kingpin shaft movable by applying the multi-link 5 shown in FIG. 2 tends to decrease the caster trail ct as the steering is performed. In severe cases, the caster trail ct has a negative value. There is also a problem more difficult to restore itself of the wheel (1) after turning.
또한, 종래의 조향 시스템은 차량의 레이아웃적 측면이 허락하는 한도 내에서 캐스터를 크게 하여 캐스터트레일(ct)을 증가시키는 방식으로 복원력을 증대시킬 수는 있지만, 이렇게 캐스터를 과대 증가시키면 핸들 조작이 무거워지고 핸들에 롤링진동이 발생했을 때 이러한 현상이 지속되는 문제점이 있다.In addition, the conventional steering system can increase the restoring force by increasing the caster trail (ct) by increasing the caster within the limit allowed by the layout aspect of the vehicle, but the handle operation is heavy when the caster is excessively increased. This phenomenon persists when rolling vibration occurs on the steering wheel.
상기에서 언급되지 않은 도 1의 참조번호 3은 너클암을 나타낸 것이다. Reference numeral 3 in FIG. 1 not mentioned above represents the knuckle arm.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전륜구동방식 차량에서 양측 바퀴로 구동력을 전달하는 구동축들의 경사각을 각각 조절하는 방식으로 선회 안쪽 바퀴의 토우인회전성분을 선회 바깥쪽보다 크게 하여 복원력을 자체 발생시키는 구조를 구비함으로써 조향 복원 성능이 향상되어 핸들의 조작성이 좋아지고, 차량의 직진성이 향상되어 편의성이 증대되도록 하는 차량의 조향 복원장치를 제공하는 데 그 목적이 있다. The present invention has been made in order to solve the above problems, in the front wheel drive type vehicle to adjust the inclination angle of the drive shafts to transfer the driving force to both wheels in each way to increase the toe-in rotational component of the inner wheel of the turning to restore the restoring force It is an object of the present invention to provide a steering restoring apparatus for a vehicle to improve steering steering performance by improving the steering restoring performance and to improve the straightness of the vehicle so as to increase convenience.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 차량의 조향 복원장치는, 차량의 조향을 위해 조향휠이 조작되면 상기 조향휠의 조향각을 검출하는 검출수단과, 상기 검출수단에 의해 검출된 조향각의 크기에 따라 제어신호를 발생시키는 제어수단과, 상기 제어수단의 제어신호에 따라 양측 바퀴로 각각 구동력을 전달하는 구동축의 경사각을 조절할 수 있도록 상기 구동축이 각각 연결된 파워트레인의 좌우 높이를 조절하는 높이조절수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다. The steering restoring apparatus for a vehicle according to the present invention for realizing the above object comprises: detecting means for detecting a steering angle of the steering wheel when the steering wheel is operated for steering of the vehicle, and the magnitude of the steering angle detected by the detecting means; Height adjusting means for adjusting the left and right heights of the power trains connected to the driving shafts so as to control the inclination angles of the driving means for transmitting the driving force to both wheels according to the control signal of the control means. Characterized in that configured to include.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다. 이때, 본 실시 예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 하나의 예시로서 제시된 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. At this time, the embodiment is not intended to limit the scope of the present invention, but is presented as an example only.
도 3은 본 발명에 따른 차량의 조향 복원장치가 도시된 정면도이고, 도 4는 본 발명의 작동 상태가 나타난 정면도이다.3 is a front view showing a steering restoration apparatus of a vehicle according to the present invention, Figure 4 is a front view showing an operating state of the present invention.
본 발명에 따른 차량의 조향 복원장치는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 차량의 조향을 위해 조향휠이 조작되면 상기 조향휠의 조향각을 검출하는 검출센서(51)와, 상기 검출센서(51)에 의해 검출된 조향각의 크기에 따라 제어신호를 발생시키는 제어수단(53)과, 상기 제어수단(53)의 제어신호에 따라 양측 바퀴(61)로 각각 구동력을 전달하는 구동축(59)의 경사각을 조절할 수 있도록 상기 구동축(59)이 각각 연결된 파워트레인(57)의 좌우 높이를 조절하는 높이조절수단(55)을 포함하여 구성된다.3 and 4, the steering restoring apparatus for a vehicle according to the present invention includes a detection sensor 51 for detecting a steering angle of the steering wheel when the steering wheel is operated for steering of the vehicle, and the detection sensor ( The control means 53 for generating a control signal in accordance with the magnitude of the steering angle detected by the 51 and the drive shaft 59 for transmitting the driving force to both wheels 61 in accordance with the control signal of the control means 53, respectively. The drive shaft 59 is configured to include a height adjusting means 55 for adjusting the left and right height of the power train 57 connected to each other so as to adjust the inclination angle.
여기서, 상기 검출센서(51)는 조향축에 설치되고, 상기 높이조절수단(55)은 파워트레인(57)의 좌우 양측에 각각 위치되도록 상기 파워트레인(57)과 차체(54) 사이에 설치된 두 개의 리니어모터 엑츄에이터(55A)(55B)로 구성된다.Here, the detection sensor 51 is installed on the steering shaft, the height adjusting means 55 are installed between the power train 57 and the vehicle body 54 so as to be located on both left and right sides of the power train 57, respectively. It consists of four linear motor actuators 55A and 55B.
상기한 파워트레인(57)은 엔진, 클러치, 변속기 및 종감속장치와 차동장치 등이 모두 집적된 형태로서, 전륜구동방식(FF방식)에 주로 사용된다.The power train 57 is an integrated form of an engine, a clutch, a transmission, a longitudinal reduction gear, and a differential, and is mainly used for all-wheel drive (FF).
상기와 같이 구성된 본 발명의 작동에 대하여 설명하면 다음과 같다. Referring to the operation of the present invention configured as described above are as follows.
먼저, 차량의 조향을 위하여 운전자가 조향휠을 조작하면 조향축에 설치된 검출센서(51)가 동작하여 검출된 조향휠의 조향각을 제어수단(53)으로 전송한다.First, when the driver operates the steering wheel for steering of the vehicle, the detection sensor 51 installed on the steering shaft operates to transmit the detected steering angle of the steering wheel to the control means 53.
이후, 상기 제어수단(53)은 검출센서(51)로부터 전송된 조향각에 따라 두 개의 리니어모터 엑츄에이터(55A)(55B)로 각각 제어신호를 전송하여 상기 리니어모터 엑츄에이터들(55A)(55B)을 통해 파워트레인(57)의 좌우 높이를 조절한다.Thereafter, the control means 53 transmits control signals to the two linear motor actuators 55A and 55B, respectively, according to the steering angle transmitted from the detection sensor 51 to control the linear motor actuators 55A and 55B. Through the left and right height of the power train 57 is adjusted.
이때, 상기 제어수단(53)은 차량의 전후방향 중심선을 기준으로 파워트레인(57)의 선회 안쪽은 높아지고 선회 바깥쪽은 낮아지도록 상기 리니어모터 엑츄에이터들(55A)(55B)로 각각 다른 신호를 전송한다.At this time, the control means 53 transmits different signals to the linear motor actuators 55A and 55B so that the turning inside of the powertrain 57 becomes higher and the turning outside becomes lower with respect to the center line of the vehicle forward and backward. do.
더 상세하게 설명하면, 두 개의 리니어모터 엑츄에이터들(55A)(55B) 중 차량의 전후방향 중심선을 기준으로 선회 안쪽에 위치된 리니어모터 엑츄에이터(55A)는 제어수단(53)의 신호에 따라 이동자(56A)를 상측으로 이동시켜 파워트레인(57)의 선회 안쪽 높이를 높이는 반면, 차량의 선회 바깥쪽에 위치된 리니어모터 엑츄에이터(55B)는 제어수단(53)의 신호에 따라 이동자(56B)를 하측으로 이동시켜 파워트레인(57)의 선회 바깥쪽 높이가 낮아지도록 한다.More specifically, of the two linear motor actuators 55A and 55B, the linear motor actuator 55A, which is located inside the pivot with respect to the forward and backward centerline of the vehicle, is moved according to the signal of the control means 53. While the 56A) is moved upward to increase the turning inner height of the powertrain 57, the linear motor actuator 55B located outside the turning of the vehicle moves the mover 56B downward in response to a signal from the control means 53. Move so that the outside height of the turning of the powertrain 57 is lowered.
이와 같이 파워트레인(57)의 좌우 높이를 조절하면 상기 파워트레인(57)의 양측에 각각 연결된 구동축(59) 중 선회 안쪽에 위치한 구동축(59A)의 경사각(α)이 선회 바깥쪽에 위치한 구동축(59B)의 경사각(β)보다 커지게 된다.When the left and right heights of the power train 57 are adjusted in this way, the inclination angle α of the drive shaft 59A located inside the swing among the drive shafts 59 connected to both sides of the power train 57 is the drive shaft 59B located outside the swing. It becomes larger than the inclination angle (beta) of ().
이때, 상기한 구동축들(59)의 회전력(FR)(FR')은 바퀴(61)를 구동시키는 바퀴구동성분(FD)(FD')과 바퀴(61)를 토우인방향으로 회전시키는 토우인회전성분(FT)(FT')으로 나뉘어진다.At this time, the rotational force (F R ) (F R ') of the drive shaft 59 rotates the wheel drive component (F D ) (F D ') and the wheel 61 for driving the wheel 61 in the toe-in direction. It is divided into tow-in rotational component (F T ) (F T ').
따라서, 상기한 바와 같이 선회 안쪽에 위치한 구동축(59A)의 경사각(α)이 선회 바깥쪽에 위치한 구동축(59B)의 경사각(β)보다 커져 급한 경사를 이루게 되면 구동축들(59)의 회전력(FR)(FR')에서 선회 안쪽의 토우인회전성분(FT)이 선회 바깥쪽의 토우인회전성분(FT')보다 커져 바퀴(61)의 복원이 이루어지게 된다.Therefore, as described above, when the inclination angle α of the drive shaft 59A located inside the swing becomes larger than the inclination angle β of the drive shaft 59B located outside the swing, the rotational force F R of the drive shafts 59 is achieved. The tow-in rotational component (F T ) inside the turning in (F R ') is larger than the tow-in rotational component (F T ') outside the turning to restore the wheel (61).
이상에서 본 발명에 따른 차량의 조향 복원장치에 대한 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다. Although a preferred embodiment of the steering apparatus for restoring a vehicle according to the present invention has been described above, the present invention is not limited thereto and is variously modified within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. It is possible and this also belongs to the present invention.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 차량의 조향 복원장치는, 전륜구동방식 차량에서 양측 바퀴(61)로 구동력을 전달하는 구동축들(59)의 경사각을 각각 조절하는 방식으로 선회 안쪽의 토우인회전성분을 선회 바깥쪽보다 크게 하여 복원력을 자체 발생시키므로 조향 복원 성능이 향상되어 핸들의 조작성이 좋아지고, 차량의 직진성이 향상되어 편의성이 증대되는 이점이 있다.The steering restoring apparatus for a vehicle according to the present invention as described above, the toe-in rotation component inside the turning in a manner to adjust the inclination angle of the drive shafts 59 for transmitting the driving force to both wheels 61 in the all-wheel drive type vehicle, respectively. Since the restoring force is generated by making it larger than the outside of the turning, the steering restoring performance is improved, and the operability of the steering wheel is improved, and the straightness of the vehicle is improved, thereby increasing convenience.
또한, 본 발명은 조향의 복원력을 차량의 레이아웃적 측면과 관계없이 발생시킬 수 있으므로 조향의 복원력을 증대시키기 위해 다른 부분들의 설계인자들을 희생하지 않아도 되고, 차량의 레이아웃 자유도가 증가하여 그 만큼 운동성능, 승차감, 충돌성능 등의 기능을 더 향상시킬 수 있는 이점이 있다. In addition, the present invention can generate the steering restoring force irrespective of the layout aspect of the vehicle, so that it is not necessary to sacrifice the design factors of other parts to increase the restoring force of the steering, the degree of freedom of the layout of the vehicle increases, so that the movement performance There is an advantage that can further improve the functions such as riding comfort, collision performance.
도 1은 너클암이 적용되어 고정된 킹핀축을 갖는 현가장치가 개략적으로 도시된 평면도,1 is a plan view schematically showing a suspension device having a kingpin shaft to which a knuckle arm is applied;
도 2는 멀티링크가 적용되어 이동 가능한 킹핀축을 갖는 현가장치가 개략적으로 도시된 평면도,2 is a plan view schematically showing a suspension device having a kingpin shaft movable by applying a multilink;
도 3은 본 발명에 따른 차량의 조향 복원장치가 도시된 정면도,3 is a front view showing a steering restoring apparatus for a vehicle according to the present invention;
도 4는 본 발명의 작동 상태가 나타난 정면도이다. 4 is a front view showing an operating state of the present invention.
〈 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 〉〈Explanation of the Signs of Main Parts〉
51 : 검출센서 53 : 제어수단51 detection sensor 53 control means
54 : 차체 55 : 높이조절수단54: body 55: height adjustment means
55A, 55B : 리니어모터 엑츄에이터 55A, 55B: Linear Motor Actuator
56A, 56B : 이동자 57 : 파워트레인56A, 56B: Movers 57: Powertrain
59 : 구동축 61 : 바퀴59: drive shaft 61: wheels
α, β : 구동축의 경사각 α, β: inclination angle of the drive shaft
FR, FR' : 구동축의 회전력F R , F R ': torque of drive shaft
FD, FD' : 구동축의 바퀴구동성분F D , F D ': Wheel drive component of drive shaft
FT, FT' : 구동축의 토우인회전성분F T , F T ': Tow-in rotation component of drive shaft
Claims (3)
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