KR101055042B1 - 좌우 독립형 스티어 바이 와이어 시스템의 가변레버장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이로드와 제어레버의 연결부위가 조향시에 직선 운동하도록 하여 차량의 거동 안정성을 향상시키고, 시스템의 강건성을 증대시키며, 차륜을 통해 유입되는 외란에 효과적으로 대처할 수 있도록 한 좌우 독립형 스티어 바이 와이어 시스템의 가변레버장치를 제공하기 위해, 액츄에이터에 연동되게 연결된 차체에 회전가능하게 지지된 제1레버와, 이 제1레버와 일체로 회전되게 설치되면서 타이로드와 연결됨과 더불어 신장 및 수축가능하게 장착된 제2레버를 구비한다.

제어레버, 자기유변유체, 베어링, 전자제어유니트, 피스톤

Description

좌우 독립형 스티어 바이 와이어 시스템의 가변레버장치{Variable lever device for independent steer by wire system}

본 발명은 좌우 독립형 스티어 바이 와이어 시스템에 관한 것으로, 특히 모터의 동력을 타이로드로 전달하는 레버의 길이가 가변되게 하여 차량의 거동 안정성과 시스템의 강건성을 증대시킨 좌우 독립형 스티어 바이 와이어 시스템의 가변레버장치에 관한 것이다.

차량의 조향장치는 차량의 진행방향을 운전자가 선택하여 조작하는 장치로서 운전자가 직접 조작하는 스티어링 핸들과, 이 스티어링 핸들의 조작방향 및 조작력을 차륜에 전달하는 조향기구 등을 구비한다.

운전자의 스티어링 핸들의 조작력을 보조하여 운전 편의를 제공하기 위해 동력조향장치들도 개발되어 적용되고 있는 데, 이 동력조향장치는 유압을 이용한 유압식과, 유압과 모터의 전동력을 동시에 이용하는 전동유압식, 모터의 전동력만을 이용한 전동식 등이 순차적으로 개발되어 적용되었다.

최근에는 스티어링 핸들과 차륜사이의 스티어링 칼럼이나 유니버설 조인트 혹은 피니언 샤프트와 같은 기계적인 연결장치를 제거하는 대신에 모터와 같은 전 동기를 이용하여 차량의 조향이 이루어지도록 하는 스티어 바이 와이어 조향시스템도 개발되어 적용되고 있으며, 이중에 특히 좌우 독립형 스티어 바이 와이어 시스템은 좌륜 조향장치와 우륜 조향장치사이에 기계적 연결이 없이 서로 독립적으로 작동하는 시스템으로서 부품과 중량 감소의 이점과 필요시에만 모터구동으로 연비가 향상되는 장점이 있다.

도 1에는 종래 기술에 따른 좌우 독립형 스티어 바이 와이어 시스템의 개략적인 구성이 도시되어 있는 바, 즉 차륜(1)에 타이로드(2)의 일단이 연결되고, 상기 타이로드(2)의 타단은 차체 프레임(3)에 힌지핀(4a)을 매개로 회동가능하게 지지된 제어레버(4)의 일단에 연결되며, 상기 제어레버(4)의 타단은 액츄에이터 모터(5)의 액츄에이터 로드(5a)에 연결되어 있다.

이에 따라 운전자가 도시되지 않은 조향핸들을 조작하면, 상기 액츄에이터 모터(5)가 구동하여 상기 액츄에이터 로드(5a)를 밀거나 당겨주게 되고, 이로 인해 상기 제어레버(4)가 그 힌지핀(4a)을 중심으로 시계방향 혹은 반시계방향으로 회전하면서 상기 타이로드(2)를 밀거나 당겨서 차륜을 조향하게 된다.

상기와 같은 제어레버(4)의 회전 운동과정에 상기 제어레버(4)의 일단과 타이로드(2)의 일단이 연결되는 부위인 T점은 도 2에 도시한 바와 같이 원호 운동을 하면서 차륜을 조향하게 된다.

따라서 종래의 스티어 바이 와이어 시스템에서는 조향핸들의 조향시에 상기 T점의 좌표가 일직선 방향으로 움직이지 않고 원호 운동을 함에 따라 차륜의 토우 및 캠버 등을 변화시켜 차량의 지오메트리가 변화됨으로써 차량의 조향 성능이 만 족스럽지 못하다는 결점이 있었다.

또한 차륜을 통해 타이로드를 거쳐 액츄에이터 모터로 과도한 외란이 유입되어 액츄에이터 모터의 전류 제어를 최적화시키기 어려운 결점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 타이로드와 제어레버의 연결부위가 조향시에 직선 운동하도록 하여 차량의 거동 안정성을 향상시키고, 시스템의 강건성을 증대시키며, 차륜을 통해 유입되는 외란에 효과적으로 대처할 수 있도록 한 좌우 독립형 스티어 바이 와이어 시스템의 가변레버장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 액츄에이터에 연동되게 연결된 차체에 회전가능하게 지지된 제1레버와, 이 제1레버와 일체로 회전되게 설치되면서 타이로드와 연결됨과 더불어 신장 및 수축가능하게 장착된 제2레버를 구비한다.

바람직하기로는 상기 제1레버에는 직각 방향으로 실린더가 일체로 형성되어, 상기 제2레버가 상기 실린더에 삽입되어 신장 및 수축 운동을 하도록 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 실린더의 내측면에는 상기 제2레버의 신장 및 수축 운동이 원활해지도록 하는 베어링이 부착된 것을 특징으로 한다.

상기 실린더에는 자기유변유체가 충진되고, 상기 자기유변유체는 조향각센서를 매개로 조향을 감지하여 제어전류를 인가하는 전자제어유니트에 접속된 것을 특징으로 한다.

상기 제2레버의 하단에는 오리피스 구멍을 가진 피스톤이 설치된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 좌우 독립형 스티어 바이 와이어 시스템의 가변레버장치에 의하면, 타이로드와 연결되는 제어레버의 일측 레버가 신축가능한 레버로 구성되어 제어레버의 회동운동시에 일측 레버가 신장 혹은 수축 운동을 하면서 타이로드와 제어레버의 연결부위가 일직선상에서 운동함에 따라 차륜이 범프 혹은 리바운드될 때에 토우 각이 증대하여 차량의 거동 안정성이 향상되고, 조향시에는 모멘트 아암의 길이가 감소하여 차륜을 통해 유입되는 횡력에 대한 시스템의 강건성이 증대되며, 조향을 하지 않을 경우에는 일측 레버를 자기유변유체로 강하게 고정시켜 시스템의 강건성의 향상과 더불어 댐핑 효과로 인해 액츄에이터 모터의 외란에 대한 부담이 줄어들어 액츄에이터 모터의 효율이 향상되는 등의 효과가 있다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 3에는 본 발명에 따른 좌우 독립형 스티어 바이 와이어 시스템의 가변레버장치의 구성이 도시되어 있는 바, 즉 본 발명에 따른 제어레버(11)는 액츄에이터 모터의 액츄에이터 로드에 연결되는 제1레버(11a)와, 차륜(12)에 일단이 연결된 타 이로드(13)의 타단과 연동되게 연결되는 제2레버(11b)를 각각 구비한다.

상기 제1레버(11a)와 제2레버(11b)는 대체로 직각을 형성하도록 배열된다.

상기 제2레버(11b)는 그 길이방향을 따라 신축가능하게 설치된다. 즉 상기 제1레버(11a)에는 실린더(11c)가 상기 제1레버(11a)에 대해 대체로 직각을 형성하도록 일체로 구비되어, 상기 제2레버(11b)가 상기 실린더(11c)에 그 일부가 삽입되어서 실린더(11c)의 길이방향을 따라 신장 및 수축 운동을 할 수 있도록 실린더(11c)에 끼워져 결합된다.

상기 실린더(11c)의 내측면에는 상기 제2레버(11b)가 실린더(11c)의 길이방향을 따라 원활하게 신축 운동을 할 수 있도록 베어링(14)이 부착되고, 상기 제2레버(11b)의 하단에는 중앙에 오리피스 구멍(15a)을 가진 피스톤(15)이 일체로 연동되게 설치되며, 상기 실린더(11c)의 내부에는 자기유변유체(16;MR유체)가 충진되어 있고, 상기 자기유변유체(16)는 전자제어유니트(ECU)로부터 제어전류를 선택적으로 인가받게 되어 있다.

상기 전자제어유니트(ECU)의 입력단에는 조향핸들의 조향각을 감지하는 조향각센서(17)가 접속되어 있다.

그리고 상기 타이로드(13)는 차량의 폭방향으로 따라 직선 운동을 할 수 있도록 차체에 적절한 부위에 지지된다.

이에 따라 운전자가 조향핸들을 조작하면, 상기 액츄에이터 모터가 작동하여 상기 제1레버(11a)를 당기거나 밀어서 회전시키고, 제1레버(11a)의 회전운동은 제2레버(11b)에 전달되어 제2레버(11b)가 함께 회전운동을 하게 되는 데, 이 때에 제1 레버가 시계방향으로 운동을 할 경우에는 제2레버가 실린더로부터 신장운동을 함에 따라 제2레버와 타이로드의 연결부위가 차량의 폭방향으로 직선 운동을 하면서 타이로더를 차량의 외측으로 밀어서 차륜을 조향하게 된다.

즉 제어레버(11)의 길이가 신장되게 된다.

한편 액츄에이터 모터의 작동으로 제1레버가 반시계방향으로 회전 운동을 할 경우에는 상기 제2레버는 실린더의 내부로 수축 운동을 하면서 상기 타이로드를 차량의 내측으로 당겨서 차륜을 조향하게 된다.

상기와 같은 제2레버의 신장 혹은 수축 운동으로 제2레버와 타이로드의 연결부위는 항상 직선 운동을 하게 되어, 도 4에 도시한 바와 같이 차륜의 범프시에 토우 각이 증대되어서 차량의 거동 안정성이 향상되게 된다.

또한 차륜을 통해 외란이 유입되어 제어레버에 전달될 때에 제2레버에 부착된 피스톤의 오리피스 구멍을 통한 자기유변유체의 유동을 외란을 효과적으로 흡수해서 저감시키고, 종래에 비해 모멘트 아암의 길이가 감소해서 차륜에 가해지는 횡력에 대한 시스템의 강건성이 증대된다.

그리고 조향핸들이 조작되지 않을 경우에는 상기 전자제어유니트가 조향각센서를 매개로 이를 감지하여 자기유변유체에 제어전류를 인가해서 자기유변유체의 점성을 높여서 제2레버를 보다 강건하게 지지하도록 함으로써, 시스템의 안정성이 향상될 뿐만 아니라 차륜을 통해 유입되는 외란을 적절히 댐핑하여 액츄에이터 모터의 외란 부담을 줄여서 액츄에이터 모터의 효율을 향상시키게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 좌우 독립형 스티어 바이 와이어 시스템의 구성도,

도 2는 종래 기술에 따른 좌우 독립형 스티어 바이 와이어 시스템의 제어레버의 작동 설명도,

도 3은 본 발명에 따른 좌우 독립형 스티어 바이 와이어 시스템의 가변레버장치의 구성도,

도 4는 종래 기술에 따른 제어레버와 본 발명에 따른 가변레버를 적용한 경우의 휠 스트로크에 대한 토우 각의 비교 그래프이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

11-제어레버 11a-제1레버

11b-제2레버 11c-실린더

12-차륜 13-타이로드

14-베어링 15-피스톤

16-자기유변유체

Claims (5)

1. 액츄에이터에 연동되게 연결된 차체에 회전가능하게 지지된 제1레버와,

   제어전류가 인가되는 자기유변유체를 충진하고 상기 제1레버에는 직각 방향으로 일체로 형성된 실린더와,

   타이로드와 연결됨과 더불어 상기 제1레버와 일체로 회전되게 설치면서 상기 실린더의 내측면에 설치된 베어링과 결합되어 신장 및 수축되는 제2레버와,

   상기 제2레버의 하단에 설치된 피스톤을 구비한 좌우 독립형 스티어 바이 와이어 시스템의 가변레버장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 제2레버는 상기 제1레버의 회전방향에 따라 신장 및 수축 운동을 하도록 설치된 것을 특징으로 하는 좌우 독립형 스티어 바이 와이어 시스템의 가변레버장치.
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서, 상기 자기유변유체는 조향각센서를 매개로 조향을 감지하여 제어전류를 인가하는 전자제어유니트에 접속된 것을 특징으로 하는 좌우 독립형 스티어 바이 와이어 시스템의 가변레버장치.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 제2레버의 하단에 설치된 상기 피스톤에는 오리피스 구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 좌우 독립형 스티어 바이 와이어 시스템의 가변레버장치.

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