KR100613774B1 - 조향비 가변 기능을 갖는 차량의 조향장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조향비 가변 기능을 갖는 차량의 조향장치에 관한 것으로, 조향비 가변을 위한 유압을 엔진을 통해 증가시키지 않고 가변 조향비를 제어하는 모터를 ECU를 통해 직접 제어하도록 해, 엔진과 조향장치의 설계상 제약을 해소함은 물론 유압 증가를 위한 엔진의 추가 적인 작동을 방지해 연비도 향상함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 조향휠(S)의 조작력을 전달받는 조향컬럼(1)에 의해 회전되어 양쪽에 연결된 차륜을 조타하는 랙기어기구(2)와, 상기 조향컬럼(1)의 끝단에서 회전되도록 구비되어 차륜에 연결된 랙로드(4)에 형성된 랙기어(4a)에 치합되어 직선 이동시키는 피니언(3a)을 외주면으로 형성한 축로드(3), 상기 축로드(3)의 끝단에 구비되어 동일 방향으로 회전되는 종동기어(10), 상기 조향휠(S)이 느끼는 조향 에포트(Effort)를 조절하도록 상기 종동기어(10)의 회전 방향이나 반대 방향으로 회전력을 가하는 조향비가변장치로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

조향비 가변 기능을 갖는 차량의 조향장치{Steering system for variable steer ratio in vehicle}

도 1은 본 발명에 따른 조향비 가변 기능을 갖는 차량의 조향장치의 구성도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 조향컬럼 2 : 랙기어기구

3 : 축로드 3a : 피니언

4 : 랙로드 4a : 랙기어

6 : ECU

7 : 센서 8 : 모터

9 : 구동기어 10 : 종동기어

본 발명은 차량의 조향장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모터제어를 통한 조향비 가변 기능을 갖는 차량의 조향장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 조향장치는 운전자가 차륜의 진행방향을 임의로 바꿀 수 있도록 장착되는 장치로서, 운전자가 직접 조향 조작을 하여 그 조작력을 각 기구로 전달하기 위해 조향 핸들과 조향축 및 조향칼럼 등으로 이루어진 조작기구와, 조향축의 회전을 감속함으로써 조작력을 증대시킴과 동시에 조작기구의 운동방향을 바꾸어 링크 기구에 전달하는 기어기구 및 기어기구의 움직임을 앞바퀴에 전달함과 동시에 좌우 바퀴의 관계위치를 올바르게 유지하기 위해 피트먼 암과 드래드링크 및 너클 암과 타이로드 등으로 구성된 링크 기구를 갖추고 있다.

이와 같은 조향장치는 조작자의 힘만으로 차량을 조타시키기가 용이하지 않아 통상적으로, 엔진의 작동에 따라 구동되는 유압펌프에서 발생되는 유압을 이용해 조향 조작력을 배력하는 즉, 운전자의 조향휠 조작력을 전달받는 기어기구부위에 유압을 공급해 링크기구를 조작하는 힘을 조향휠 에 가해진 조작력에 비해 크게 증가시켜 주는 동력 조향장치가 사용되어짐은 물론이다.

그러나, 이와 같이 작동유압을 기계적인 힘으로 변환시켜 핸들의 조작력을 가볍게 하는 동력 조향장치는 핸들감이 가볍기 때문에 조작성능이 우수한 반면, 차량이 고속 직진 주행 상태에 있을 경우에는 핸들의 조작력이 너무 가벼워져서 오히려 주행 안정성을 저하시키는 현상이 있게된다.

이와 같이 동력 조향장치에서 핸들의 회전각에 대한 바퀴의 절환각이 가변되게 하여 고속 직진 주행시 주행의 안정성을 기하는 즉, 차량이 직진 주행상태에 있을 경우에는 조향비를 적게하여 핸들의 응답성을 떨어뜨림으로써 조향의 안전성을 기하고, 차량이 곡선 주행상태에 있을 할 경우에는 다시 조향비를 크게 하여 핸들의 응답성을 높여 차량 주행 속도에 따라 나타나는 현상을 해소하게 된다.

그러나, 이와 같은 가변 기어 조향 장치는 조향을 위한 유압의 발생을 엔진을 이용하고, 부속으로는 차량의 속도와 조향각에 따라 능동적으로 조향 기어비가 변속되는 모터 및 변속중에도 운전자의 조향력을 바퀴에 전달할 수 있도록 하는 장치인 유성치차로 구성되는데 이는, 운전자의 조향력을 보조하는 유압력이 일정한 고정 기어비에 비해 가변 조향 장치의 경우는 최고 기어비에 맞추어 유압 라인 및 기타 관련 장치를 설계하여야 하는 문제점이 있다.

또한, 이와 같은 설계 제약은 조향 보조 유압 관련 부품이 최고 기어비에 맞추어 설계되어서 조향 보조력 상태에 따라 엔진도 달라져야 하는 단점이 있게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 조향비 가변을 위한 유압을 엔진을 통해 증가시키지 않고 가변 조향비를 제어하는 모터를 ECU를 통해 직접 제어하도록 해, 엔진과 조향장치의 설계상 제약을 해소함은 물론 유압 증가를 위한 엔진의 추가 적인 작동을 방지해 연비도 향상함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 조향휠의 조작력을 전달받는 조향컬럼에 의해 회전되어 양쪽에 연결된 차륜을 조타하는 랙기어기구는, 상기 조향컬럼의 끝단에 형성된 축로드에 구비된 피니언과 치합되는 랙기어를 통해 차륜에 연결된 랙로드가 거동될 때, 오일펌프의 오일이 상기 랙기어기구내 파워실린더로 유입되어 랙로드의 거동 방향으로 힘을 부가하도록 된 차량의 조향장치에 있어서,
상기 조향컬럼의 회전 방향이나 반대 방향으로 힘을 가해 조향휠을 통해 느끼는 조향 에포트를 조절하는 조향비가변장치가 구비되되,
상기 조향비가변장치는 센서를 통해 측정된 차량속도 신호를 입력받아 조향 조작력의 경·감 여부를 판단하는 ECU와, 이 ECU의 제어 신호에 따라 정·역회전되는 모터 및 상기 모터와 함께 회전되는 구동기어에 치합된 종동기어를 통해 조향컬럼의 축로드 끝단에 동일한 회전력이나 반대 방향의 회전력을 가하는 전달기어, 로 이루어진 것을 특징으로 한다.

삭제

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 조향비 가변 기능을 갖는 차량의 조향장치의 구성도를 도시한 것인바, 본 발명은 조향휠(S)의 조작력을 전달받는 조향컬럼(1)에 의해 회전되어 양쪽에 연결된 차륜을 조타하는 랙기어기구(2)와, 상기 조향컬럼(1)의 끝단에서 회전되도록 구비되어 차륜에 연결된 랙로드(4)에 형성된 랙기어(4a)에 치합되어 직선 이동시키는 피니언(3a)을 외주면으로 형성한 축로드(3) 및 상기 조향휠(S)이 느끼는 조향 에포트(Effort)를 조절하도록 조향컬럼(1)의 회전 방향이나 반대 방향으로 힘을 가하는 조향비가변장치로 이루어진다.

여기서, 상기 조향비가변장치는 센서(7)를 통해 측정된 차량속도 신호를 입력받아 조향 조작력의 경·감 여부를 판단하는 ECU(6)와, 이 ECU(6)의 제어 신호에 따라 정·회전되는 모터(8) 및 상기 모터(8)의 회전방향에 따른 구동력을 조향컬럼(1)쪽으로 전달해 조향휠(S)의 조작 방향에 대한 회전력을 조향 에포트(Effort)를 조절하는 전달기어로 이루어진다.

이때, 상기 전달기어는 상기 조향휠(S)의 조작 방향에 따라 회전되는 조향컬럼(1)의 축로드(3) 끝단에 구비된 종동기어(10)와, 이 종동기어(10)에 치합되어 모터(8)의 구동에 따라 종동기어(10)의 회전 방향이나 반대 방향으로 회전력을 가해주는 구동기어(9)로 이루어진다.

이하 본 발명의 작동을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명은 조향장치의 조향휠(S)을 좌측이나 우측으로 회전시킴에 따라 조향컬럼(1)이 동일한 방향으로 회전되면서 랙기어기구(2)를 직선 이동시켜 주게 되고, 상기 랙기어기구(2)의 직선 이동시 동력 조향 타입의 경우 오일펌프의 오일이 랙기어기구(2)내 파워실린더로 유입되어 조향휠(S)을 조작하는 방향으로 힘을 부가시켜 주게 된다.

이때, 상기 랙기어기구(2)의 랙로드(4)는 조향컬럼(1)의 끝단에 형성된 축로드(3)의 피니언(3a)회전에 따라 랙기어(4a)를 매개로 직선 이동되면서 타이로드를 이동시켜 조향휠(S)의 조타각에 따라 상응하도록 차륜을 조작하게 된다.

한편, 차량의 주행속도 변화에 따라 조향휠(S)의 조향 에포트(Effort) 변화를 주어야 하는 경우 즉, 조향휠(S)의 조작력을 가볍게(조향 정도에 대응하여 차륜의 조작정도를 상대적으로 크게 해 작은 조작력으로도 차량을 충분히 조타하는 경우)하려면, 차속 센서(7)의 신호에 따라 ECU(6)가 차량 주행이 저속으로 판단되면 조향컬럼(2)의 피니언(3a)회전방향으로 회전력을 부가하도록 모터(8)를 회전시켜주 고, 이와 같은 상기 모터(8)의 회전은 구동기어(9)를 매개로 치합된 종동기어(10)가 회전되도록 해 조향휠(S)의 조작력을 가볍게 하게 된다.

즉, 상기 모터(8)의 회전력이 기어(9,10)를 매개로 피니언(3a)의 회전력을 증가시키도록 전달되면, 상기 피니언(3a)에 부가된 회전력이 축로드(3)를 형성한 조향컬럼(1)을 통해 조향휠(S)로 전달되어져 운전자의 조작력을 덜어주고, 이에 따라 동일한 조향휠(S)의 조작력에 대해 조타각이 커지게 되므로 동일한 조타각에 대해 적은 조향휠(S) 조작력이 요구되어 조향 조작력이 가볍게 되어진다.

그러나, 조향휠(S)의 조작력을 무겁게(조향 정도에 대응하여 차륜의 조작정도를 상대적으로 작게 해 차량 조타시 큰 조작력을 필요로 하는 경우)하려면, 차속 센서(7)의 신호에 따라 ECU(6)가 차량 주행이 고속으로 판단되면 ECU(6)가 조향컬럼(2)의 피니언(3a)회전방향에 반대되는 방향으로 모터(8)를 회전시켜 피니언(3a)의 회전 속도를 줄여 주게 된다.

즉, 상기 모터(8)의 구동에 따라 구동기어(9)를 매개로 회전력을 전달받은 종동기어(10)가 피니언(3a)의 회전방향을 저지하도록 피니언(3a)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전하게 되고, 이에 따라 상기 모터(8)에 의해 회전되는 기어(9,10)를 통해 회전력의 일부를 저지 당하는 피니언(3a)에 대한 반력은 축로드(3)를 형성한 조향컬럼(1)을 통해 조향휠(S)로 전달되어져 운전자의 조작력에 부담을 주는 방향으로 작용하게 된다.

이와 같이, 조향휠(S)의 조작력을 모터(8)를 통해 강제적으로 줄여주면 동일한 조향휠(S)의 조작력에 대해 조타각이 작아지게 되고, 이는 동일한 조타각에 대 해 큰 조향휠(S) 조작력이 요구되어 조향 조작력이 무겁게 되어진다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 조향휠의 조작에 의해 회전되는 조향컬럼의 회전력을 차량속도에 따라 ECU에 의해 구동되는 모터를 매개로 증가시키거나 저감시켜 조향 조작력을 경·감시켜 주게 되므로, 차량 주행 속도에 따라 나타나는 응답성저하와 과도한 반응과 떨림등의 현상을 해소해 주행 안정성을 향상할 수 있는 효과가 있게 된다.

또한, 본 발명은 조향장치에서 필요로 하는 유압의 추가적인 생성이 필요 없이 모터를 통해 직접 얻게 되므로, 조향 보조력을 위한 유압 생성에 드는 엔진의 에너지 손실이 없어 이에 상응하는 연비 향상을 가져올 수 있는 효과가 있게 된다.

또한, 본 발명은 엔진을 통해 유압을 추가적으로 생성하지 않으므로 조향 보조력을 위한 유압 생성에 드는 엔진 관련 부품과 추가적인 유압 생성을 위한 관련부품의 설계 변경이 등이 필요 없으며 가격 및 경쟁력에 우위를 확보 할 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (2)

1. 조향휠(S)의 조작력을 전달받는 조향컬럼(1)에 의해 회전되어 양쪽에 연결된 차륜을 조타하는 랙기어기구(2)는, 상기 조향컬럼(1)의 끝단에 형성된 축로드(3)에 구비된 피니언(3a)과 치합되는 랙기어(4a)를 통해 차륜에 연결된 랙로드(4)가 거동될 때, 오일펌프의 오일이 상기 랙기어기구(2)내 파워실린더로 유입되어 랙로드(4)의 거동 방향으로 힘을 부가하도록 된 차량의 조향장치에 있어서,

   상기 조향컬럼(1)의 회전 방향이나 반대 방향으로 힘을 가해 조향휠(S)을 통해 느끼는 조향 에포트를 조절하는 조향비가변장치가 구비되되,

   상기 조향비가변장치는 센서(7)를 통해 측정된 차량속도 신호를 입력받아 조향 조작력의 경·감 여부를 판단하는 ECU(6)와, 이 ECU(6)의 제어 신호에 따라 정·역회전되는 모터(8) 및 상기 모터(8)와 함께 회전되는 구동기어(9)에 치합된 종동기어(10)를 통해 조향컬럼(1)의 축로드(3) 끝단에 동일한 회전력이나 반대 방향의 회전력을 가하는 전달기어, 로 이루어진 조향비 가변 기능을 갖는 차량의 조향장치.
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