KR20000015824U

KR20000015824U - 자동차의 독립형 동력조향장치

Info

Publication number: KR20000015824U
Application number: KR2019990000502U
Authority: KR
Inventors: 권오성
Original assignee: 정몽규; 현대자동차 주식회사
Priority date: 1999-01-18
Filing date: 1999-01-18
Publication date: 2000-08-16

Abstract

본 고안은 자동차의 독립형 동력조향장치에 관한 것으로, 조향시 조향핸들의 회전정도와 차속에 상응하는 부가적인 조향력이 조향링키지계통에 부여될 수 있도록 하여 선회시 최적의 차량의 동특성을 구현할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

전술한 바의 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 일단부에 조향핸들(1)을 장착한 조향축(2)을 차체에 고정시키는 조향컬럼(3)과, 상기 조향축(2)의 하부에 장착되어 조향시 작동유의 흐름을 제어하는 컨트롤밸브(4) 및, 상기 조향축(2)의 회전 운동에 따라 직선운동을 하는 작동피스톤과 랙바아(5a)를 갖춘 동력실린더(5), 조향시 상기 컨트롤밸브(4)로 가압된 작동유를 공급하는 오일펌프(6), 상기 동력실린더(5)의 랙바아(5a)와 연결되어 조향조작력을 좌/우측 차륜의 너클아암으로 전달하도록 된 타이로드(10) 등으로 구성되어 이루어진 동력조향장치에 있어서, 상기 조향축(2)상에 조향시 조향각을 검출하도록 설치된 조향각센서(11)와, 주행시 차량의 차속을 검출하도록 구비된 차속센서(12), 상기 조향각센서(11)와 차속센서(12)로부터 검출된 조향각과 차속을 입력받아 조향시 좌/우측 차륜에 대한 최적의 조향각을 산출하여 좌/우측 차륜의 조향각을 각각 독립적으로 제어하도록 구비된 조향제어부(14) 및, 이 조향제어부(14)의 제어를 받아 좌/우측 타이로드(10)의 길이를 조절하도록 구비된 보조조향기구(13)를 부가하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

자동차의 독립형 동력조향장치{independent type power steering system for a vehicle}

본 고안은 자동차의 독립형 동력조향장치에 관한 것으로, 특히 조향시 조향핸들의 회전정도와 차속을 고려하여 좌우측 차륜에 부가적인 조향을 실시함으로써, 선회시 최적의 차량의 동특성을 구현할 수 있도록 된 자동차의 독립형 동력조향장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 주행중에 차체의 진행방향을 운전자의 임의대로 바꿀 수 있도록 된 조향장치를 구비하고 있는 바, 근래에 들어서는 저속에서의 조향시 운전자에 의한 조향핸들의 조작력을 배가시켜 조향의 신속함과 편의성을 부가함과 더불어, 고속에서의 조향시 조향핸들의 조작력을 저감시켜 안정성을 부가할 수 있도록 된 동력조향장치가 개발되었다.

한편, 이와 같은 동력조향장치는 엔진으로부터 구동력을 받아 동력원이 되는 유압을 발생시키는 오일펌프와, 이 오일펌프에 가압된 작동유의 압력과 유량을 제어하는 압력조절밸브 및 유량제어밸브를 포함하는 밸브유닛 등으로 구성된 동력발생부와; 상기 동력발생부의 오일펌프에서 발생한 유압을 기계적인 힘으로 바꾸어 조향력을 발생시키기 위해 동력실린더를 사용하는 작동부 및; 상기 작동부에 이르는 유로를 제어하여 유로를 핸들의 조작에 상응해서 전환시켜 동력실린더의 작동방향과 작동상태를 제어하는 제어부 등으로 구성되어 이루어진다.

즉, 상기와 같은 일반적인 형태의 종래의 동력조향장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 운전자의 조향조작을 위한 조향핸들(1)이 상측 단부에 장착된 조향축(2)과, 이 조향축(2)을 외부에서 감싸고서 차체에 고정되는 조향컬럼(3), 상기 조향축(2)의 하부에 장착되어 조향시 작동유의 흐름을 제어하도록 된 컨트롤밸브(4) 및, 상기 조향축(2)의 하측 단부에 마련된 구동피니언부(도시안됨)와 치합되어 이의 회전 운동에 따라 직선운동을 하는 작동피스톤(도시안됨)을 갖춘 동력실린더(5), 그리고 엔진의 크랭크축과 벨트를 매개로 연결되어 이로부터 동력을 받아 작동되어 조향시 상기 컨트롤밸브(4)로 가압된 작동유를 공급하도록 된 오일펌프(6), 이 오일펌프(6)로 작동유를 공급하도록 일정량의 작동유를 저장하고 있는 오일저장탱크(7)로 구성되어 이루어진다.

또한, 상기 컨트롤밸브(4)와 오일펌프(6) 및 오일저장탱크(7) 사이에는 각기 작동유의 공급 및 회수를 위한 공급관로(8;실선도시)와 회수관로(9;점선도시)가 배설되어 있고, 상기 동력실린더(5)의 양쪽 단부에는 내부의 작동피스톤과 연결된 랙바아(5a)가 외부로 노출되며, 이 랙바아(5a)는 각기 전륜측 너클아암에 연결되어 조향시 선회방향으로 너클아암을 밀거나 당겨 회동시키도록 하는 타이로드(10)가 마련되어 있다.

따라서, 조향시 상기 오일펌프(6)는 공급관로(8)를 통해 컨트롤밸브(4)로 가압된 작동유를 공급하게 되고, 이에 따라 컨트롤밸브(4)는 조향방향으로 조작력이 경감 또는 증대되도록 동력실린더(5)내로 공급되는 작동유의 양과 방향을 조절하게 되며, 상기 동력실린더(5)내 작동피스톤은 작동유의 가압에 의해 이동되므로 작동피스톤에 결합된 랙바아(5a)는 이의 한쪽 단부로 연결된 타이로드(10)로 하여 너클아암을 밀어 회동시킴으로써 조향이 이루어지게 된다.

그런데, 상기와 같이 구성된 종래의 동력조향장치에서는 동력실린더(5)의 작동피스톤에 좌우측 차륜의 조향각을 결정짓는 랙바아(5a)가 연결되어 있기 때문에, 조향시 상기 조향핸들(1)에 가해지는 조작력에 의한 조향축(2)의 회전정도에 따라 좌우측의 차륜이 회동되는 양, 즉 조향각이 획일적일 수 밖에 없다.

이에 따라, 종래 동력조향장치(일반적인 조향장치도 포함됨)를 이용한 조향시에는 좌우측 차륜의 조향정도를 독립적으로 제어할 수 없어 선회시 차량의 운동특성에 제한이 있게 되는 단점이 있다.

이에 본 고안은 상기와 같은 단점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 조향시 조향핸들의 회전정도와 차속에 상응하는 부가적인 조향력이 조향링키지계통에 부여될 수 있도록 하여 선회시 최적의 차량의 동특성을 구현할 수 있도록 된 자동차의 독립형 동력조향장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 일단부에 조향핸들을 장착한 조향축을 차체에 고정시키는 조향컬럼과, 상기 조향축의 하부에 장착되어 조향시 작동유의 흐름을 제어하는 컨트롤밸브 및, 상기 조향축의 회전운동에 따라 직선운동을 하는 작동피스톤과 랙바아를 갖춘 동력실린더, 조향시 상기 컨트롤밸브로 가압된 작동유를 공급하는 오일펌프, 상기 동력실린더의 랙바아와 연결되어 조향조작력을 좌/우측 차륜의 너클아암으로 전달하도록 된 타이로드 등으로 구성되어 이루어진 동력조향장치에 있어서, 상기 조향축상에 조향시 조향각을 검출하도록 설치된 조향각센서와, 주행시 차량의 차속을 검출하도록 구비된 차속센서, 상기 조향각센서와 차속센서로부터 검출된 조향각과 차속을 입력받아 조향시 좌/우측 차륜에 대한 최적의 조향각을 산출하여 좌/우측 차륜의 조향각을 각각 독립적으로 제어하도록 구비된 조향제어부 및, 이 조향제어부의 제어를 받아 좌/우측 타이로드의 길이를 조절하도록 구비된 보조조향기구를 부가하여 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 자동차의 동력조향장치를 도시한 구성도,

도 2는 본 고안에 따른 독립형 동력조향장치를 도시한 구성도,

도 3은 본 고안의 요부인 보조조향기구의 구성을 도시한 개략도,

도 4는 본 고안의 요부인 보조조향기구의 다른 구성을 도시한 개략도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1-조향핸들 2-조향축

5-동력실린더 6-오일펌프

10-타이로드 10a-제1기어부

10b-제2기어부 11-조향각센서

12-차속센서 13-보조조향기구

14-조향제어부 15-스텝핑모터

16-스퍼어기어 20a-피스톤

20b-하우징 25-방향절환용 제어밸브

26,27-좌/우측 관로 28,29-좌/우측 압력실

이하 본 고안의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 2는 본 고안에 따른 좌우독립형 동력조향장치를 도시한 구성도이고, 도 3은 본 고안의 요부의 구성을 도시한 개략도인 바, 본 고안의 상세한 설명을 위해 도 1에서와 동일한 참조부위에는 동일한 참조부호를 병기하기로 한다.

본 고안은 도면에 도시된 바와 같이, 조향시 조향핸들(1)의 조향정도와 차속에 따라 좌우측의 각 차륜으로 가해지는 조향조작력의 정도를 독립적으로 제어할 수 있도록 되어 있는 바, 이를 위해 상기 조향컬럼(3)에는 조향시 조향축(2)의 회동정도를 감지하는 조향각센서(11)가 설치되고, 자동차의 소정부위에는 주행중인 자동차의 차속을 검출하는 차속센서(12)가 설치되며, 상기 좌우측 타이로드(10)상에는 조향시 랙바아(5a)로부터 전달받는 조향조작력외에 부가적인 조향조작력을 발생시킬 수 있는 보조조향기구(13)가 각각 설치되어 있다.

그리고, 상기 조향각센서(11)와 차속센서(12)는 조향시 상기 조향축(2)의 회동정도와 차속의 정도를 각각 조향제어부(14)로 출력하게 되고, 이 조향제어부(14)는 상기 조향각센서(11)와 차속센서(12)로부터 입력받은 데이터를 근거로 하여 좌우측 보조조향기구(13)상에 독립적인 제어신호를 출력하게 된다.

한편, 상기 보조조향기구(13)에는 도 3에 상세히 도시된 바와 같이, 상기 조향제어부(14)에 의해 제어를 받아 정/역구동은 물론 회동되는 양까지 제어받도록 된 스텝핑모터(15)가 구비되고, 이 스텝핑모터(15)의 구동축(15a)상에는 스퍼어기어(16)가 장착되며, 이 스퍼어기어(16)의 외주에는 랙바아(5a)와 연결되는 타이로드(10)측과 일체로 형성된 제1기어부(10a)와 너클아암과 연결되는 타이로드(10)측과 일체로 형성된 제2기어부(10b)가 각각 치합되어 있으며, 상기 제1기어부(10a)의 하단과 제2기어부(10b) 사이에는 아이들기어(17)가 설치되어 있다.

이에 따라, 조향시 상기 조향핸들(1)을 통한 조작력이 조향축(2)을 거쳐 컨트롤밸브(4)로 전달되어 동력실린더(5)의 작동에 의해 조향조작력이 배가된 상태에서 타이로드(10)로 전달되어 조향이 이루어짐에 있어, 상기 조향제어부(14)는 조향각센서(11)를 매개로 조향축(2)의 회동각을 인지하면서 차속센서(12)를 매개로 현재의 주행속도를 인지하여 이를 종합하여 최적의 좌우측 차륜의 선회각을 산출하게 되고, 이 산출된 데이터를 근거로 하여 좌우측 타이로드(10)상에 각각 개별적으로 설치된 보조조향기구(13)를 독립적으로 제어하게 된다.

그리고, 상기 보조조향기구(13)에서는 조향제어부(14)로부터 인가받은 제어신호를 통해 스텝핑모터(15)가 정/역회전하게 되고, 이 스텝핑모터(15)의 정/역회전되는 정도에 따라 스텝핑모터(15)의 구동축(15a)상에 장착된 스퍼어기어(16)가 회전되면서 이에 치합된 제1기어부(10a)와 제2기어부(10b)를 각각 반대방향으로 밀거나 당겨서 타이로드(10)의 전체길이를 가변적으로 조절하게 되며, 이 타이로드(10)의 길이변화에 따라 이에 연결된 너클아암의 회동정도가 조절되어 좌/우측의 조향각이 각각 독립적으로 조절될 수 있게 된다.

이때 상기 제1기어부(10a)의 하단과 제2기어부(10b) 사이에 설치된 아이들기어(17)는 스퍼어기어(16)의 회동에 따라 좌우방향으로 직선운동을 하게 되는 제1기어부(10a)와 제2기어부(10b)를 안정적으로 지지하게 된다.

이와 같이, 상기 좌우측의 타이로드(10)상에 각각 개별적으로 설치되어 조향제어부(14)로부터 조향시 조향정도와 차속을 감안하여 독립적인 제어를 받게 되는 보조조향기구(13)는 선회시 좌우측의 차륜을 선회의 안정성이나 기타 여러 가지 차량의 동특성을 최적화될 수 있도록 제어할 수 있게 된다.

또한, 상기 타이로드(10)상에 설치된 보조조향기구(13)의 구성은 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 조향제어부(14)로부터 제어받아 유로를 변경시키는 방향절환용 제어밸브(25)와, 이 방향절환용 제어밸브(25)로부터 좌/우로 독립된 관로(26,27)를 통해 오일펌프(6)로부터 가압된 작동유를 공급받도록 된 좌/우측의 압력실(28,29)로 이루어질 수도 있다.

여기서, 상기 좌/우측의 압력실(28,29)은 랙바아(5a)와 연결되는 타이로드(10)측과 일체로 형성된 피스톤(20a)과 너클아암과 연결되는 타이로드(10)측과 일체로 형성된 하우징(20b)으로 구성된다.

이에 따라, 조향시 상기 조향제어부(14)는 좌우측 타이로드(10)상에 각각 개별적으로 설치된 보조조향기구(13)를 독립적으로 제어하게 되는데, 즉 상기 보조조향기구(13)에서는 조향제어부(14)로부터 인가받은 제어신호를 통해 방향절환용 제어밸브(25)를 제어하여 오일펌프(6)로부터 송출된 작동유를 좌/우측의 관로(26,27)를 통해 선택적으로 좌/우측의 압력실(28,29)로 공급함에 따라, 상기 랙바아(5a)와 연결되는 타이로드(10)측과 일체로 형성된 피스톤(20a)이 너클아암과 연결되는 타이로드(10)측과 일체로 형성된 하우징(20b)내에서 작동유에 의해 가압되어 좌/우방향으로 선택적으로 이동하게 되면서 상기 타이로드(10)의 전체길이를 가변적으로 조절하게 되므로, 이 타이로드(10)의 길이변화에 따라 이에 연결된 너클아암의 회동정도가 조절되어 좌/우측의 조향각이 각각 독립적으로 조절될 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 자동차의 독립형 동력조향장치에 의하면, 조향시 동력실린더로부터 조작력을 전달받아 좌/우측의 차륜으로 조향조작력을 가하는 타이로드상에 조향각과 차속에 부합하여 최적의 조향을 위해 제어받는 각각 보조조향기구를 설치함으로써, 좌/우측 차륜에 대한 각각 독립적인 조향제어를 실시할 수 있으며, 그에 따른 최적의 차량 동특성을 얻을 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims

일단부에 조향핸들을 장착한 조향축을 차체에 고정시키는 조향컬럼과, 상기 조향축의 하부에 장착되어 조향시 작동유의 흐름을 제어하는 컨트롤밸브 및, 상기 조향축의 회전운동에 따라 직선운동을 하는 작동피스톤과 랙바아를 갖춘 동력실린더, 조향시 상기 컨트롤밸브로 가압된 작동유를 공급하는 오일펌프, 상기 동력실린더의 랙바아와 연결되어 조향조작력을 좌/우측 차륜의 너클아암으로 전달하도록 된 타이로드 등으로 구성되어 이루어진 동력조향장치에 있어서,

상기 조향축상에 조향시 조향각을 검출하도록 설치된 조향각센서와, 주행시 차량의 차속을 검출하도록 구비된 차속센서, 상기 조향각센서와 차속센서로부터 검출된 조향각과 차속을 입력받아 조향시 좌/우측 차륜에 대한 최적의 조향각을 산출하여 좌/우측 차륜의 조향각을 각각 독립적으로 제어하도록 구비된 조향제어부 및, 이 조향제어부의 제어를 받아 좌/우측 타이로드의 길이를 조절하도록 구비된 보조조향기구를 부가하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 독립형 동력조향장치.
제 1 항에 있어서, 상기 보조조향기구는 조향제어부로부터 회전방향과 회전량을 제어받도록 된 스텝핑모터와, 이 스텝핑모터의 구동축상에 장착된 스퍼어기어, 이 스퍼어기어의 외주에 치합되어 랙바아와 연결되는 타이로드측과 일체를 이루는 제1기어부, 상기 스퍼어기어의 외주에 치합되어 너클아암과 연결되는 타이로드측과 일체를 이루는 제2기어부를 갖춘 것을 특징으로 하는 자동차의 독립형 동력조향장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 보조조향기구는 조향제어부로부터 유로가 변경되게 제어받도록 된 방향절환용 제어밸브와, 이 방향절환용 제어밸브와 독립된 관로를 통해 오일펌프로부터 가압된 작동유를 공급받는 좌/우측의 압력실, 이 좌/우측의 압력실을 형성하도록 상기 랙바아와 연결되는 타이로드측과 일체로 형성된 피스톤 및, 너클아암과 연결되는 타이로드측과 일체로 형성된 하우징을 갖춘 것을 특징으로 하는 자동차의 독립형 동력조향장치.