KR20010004848A

KR20010004848A - Caster angle controller for automobiles

Info

Publication number: KR20010004848A
Application number: KR1019990025593A
Authority: KR
Inventors: 권혁신
Original assignee: 정주호; 대우자동차 주식회사
Priority date: 1999-06-30
Filing date: 1999-06-30
Publication date: 2001-01-15

Abstract

PURPOSE: A caster angle adjusting device of a car provides an optimal running safety and an improved steering sense by automatically adjusting the caster angle according to a speed of a running vehicle. CONSTITUTION: A bracket(200) and a lower arm(100) are connected through an eccentric shaft(330). A worm wheel(350) is mounted in one end of the eccentric shaft(330). A cylindrical worm(340) engaging with the worm wheel(350) is operated by a driving device and the driving device is controlled by a controlling part according to a vehicle condition such as a car speed. A caster angle is largely adjusted when a vehicle runs at high speed. The caster angle is smaller adjusted when the vehicle runs at low speed or is parked.

Description

Caster angle controller for automobiles

본 발명은 자동차의 캐스터각을 조절할 수 있도록 한 것으로, 더욱 상세히는 차속 등의 차량상태에 따라 캐스터각이 조절될 수 있도록 하므로서, 최적의 주행안정성과 향상된 조향감을 느낄 수 있도록 한 자동차의 캐스터각 조절장치에 관한 것이다.The present invention is to adjust the caster angle of the car, in more detail, so that the caster angle can be adjusted according to the vehicle conditions, such as the vehicle speed, to adjust the caster angle of the car to feel the optimum driving stability and improved steering feeling Relates to a device.

일반적 자동차의 앞바퀴 정렬(front wheel alignment)은 자동차 앞부분의 하중을 지지하는 앞바퀴의 어떤 기하학적인 각도를 의미하며, 그 구성요소는 토인 (toe-in), 캠버(camber) 캐스터(caster), 킹핀경사각(king pin angle), 선회시 토아웃(toe-out on turning)의 5 가지 요소가 서로 보완작용을 하면서 조향휠의 조작을 작은 힘으로 쉽게 할 수 있도록 하고, 조향휠의 조작을 확실하게 하며, 안전성을 부여하고, 타이어의 마멸을 최소로 하는 작용을 하게 된다.In general, the front wheel alignment of a vehicle means any geometric angle of the front wheel that supports the load on the front of the vehicle, and its components include toe-in, camber caster, and kingpin inclination. (king pin angle), five elements of toe-out on turning, complement each other, making steering wheel operation easier with small force, ensuring steering wheel operation, It provides safety and minimizes tire wear.

즉 토각은 자동차의 전후방향 중심면과 한쪽의 휠중심면이 차축의 중심 높이로 이루어지는 각이고, 캠버각은 자동차를 정면에서 보았을 때 타이어의 중심선이 연직선과 이루는 각이며, 킹핀경사각은 자동차를 정면에서 보았을 때 킹핀 중심선이 수직선에 대하여 이루는 각도이다.In other words, the toe angle is the angle at which the front and rear center planes of the car and the one wheel center plane are the center heights of the axle shafts. This is the angle that the kingpin centerline makes with respect to the vertical line.

그리고 도 2 에 도시한 바와 같이 자동차의 타이어를 옆에서 보았을 때 차축에 설치하는 킹핀(K)의 중심선이 수직선과 이루는 각도를 캐스터각(R)이라 하며, 킹핀(K)의 윗부분이 자동차의 뒤쪽으로 기울어졌을 때를 정의 캐스터라하고, 킹핀 (K)의 중심선이 수선과 일치되었을 때를 0의 캐스터라 하며, 킹핀(K)의 위부분이 앞쪽으로 기울어졌을 때를 부의 캐스터라 한다.As shown in FIG. 2, when the tire of the vehicle is viewed from the side, the angle formed by the center line of the king pin K installed on the axle with the vertical line is called the caster angle R, and the upper part of the king pin K is the rear of the vehicle. It is called the caster when it is inclined to 0, the caster of 0 when the center line of the kingpin (K) coincides with the waterline, and the negative caster when the upper part of the kingpin (K) is tilted forward.

그리고 캐스터각(R)을 설정하게 되면 트레일(trail)이 생기게 되고 이에 따라 자동차가 전진하면 타이어의 구름 저항으로 킹핀축(조향축) 주위에 타이어를 직진시키려고 하는 토크가 작용하는 캐스터 효과가 나타나며 이러한 캐스터 효과는 정의 캐스터에서만 얻을 수 있다.And when the caster angle (R) is set, a trail is generated. Accordingly, when the vehicle moves forward, a caster effect is generated in which a torque to move the tire straight around the kingpin shaft (steering shaft) is caused by rolling resistance of the tire. Caster effects can only be obtained from positive casters.

그리고 차량의 제작초기에 설정할 때에는 캐스터각(R)을 차량의 주차시나 저속 및 고속에 따라 별도로 설정할 수가 없어 중간점에서 절충하여 설정하게 되므로 저속 및 주차시에는 조향휠을 조작하데 힘이 많이 소모되는 문제점이 있었다.And when the vehicle is set in the early stage of manufacture, the caster angle R cannot be set separately according to the parking or low speed and high speed of the vehicle. There was a problem.

또한 차량의 장시간 사용하게 되면 캐스터각(R)이 변하게 되므로 초기값으로 조절할 필요가 있는데, 맥퍼슨 현가장치가 적용된 차량은 조정을 할 수가 없으며, 조정이 되는 차량의 경우도 조정방법이 복잡하고 힘든 문제점이 있었다.In addition, the caster angle (R) is changed when the vehicle is used for a long time, it is necessary to adjust to the initial value, the vehicle with the McPherson suspension system can not be adjusted, the adjustment method is complicated and difficult even in the case of the vehicle being adjusted There was this.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 주행하는 차량의 속도에 따라 캐스터값이 자동적으로 조절될 수 있도록 하여 운전자가 최적의 주행 안정성과 향상된 조향감을 느낄 수 있도록 한 자동차의 캐스터각 조절장치를 제공하기 위한 것이다.Therefore, an object of the present invention is to solve the above problems, the caster value of the vehicle to allow the driver to automatically adjust the caster value according to the speed of the vehicle to drive to enable the driver to feel the optimum driving stability and improved steering feeling To provide each control device.

이와 같은 본 발명의 목적은 차체와 로어암을 결합함에 있어서, 차체와 연결되는 브라켓과 로어암을 편심축으로 연결하고, 상기 편심축의 일단에는 웜휠을 설치하며, 상기 웜휠과 맞물린 원통웜은 구동수단에 의해 작동되도록 하고, 상기 구동수단은 제어부에 의해 제어되도록 한 캐스터각 조절장치를 구성하므로서 달성되는 것이다.The object of the present invention is to connect the vehicle body and the lower arm, connecting the bracket and the lower arm connected to the vehicle body with an eccentric shaft, one end of the eccentric shaft is installed a worm wheel, the cylindrical worm meshed with the worm wheel drive means It is achieved by configuring the caster angle adjusting device to be operated by the control means, the drive means is controlled by the control unit.

이러한 본 발명은 차량의 속도를 판단한 제어부에 의해 구동수단이 작동되면 웜기어에 의해 편심축이 편심된 상태로 회전되고, 이에 따라 차체와 연결된 로어암의 일측이 이동되면서 너클과 연결된 로어암의 타측이 함께 이동하여 캐스터각이 조절됨에 따라 차속에 따른 최적의 주행 안정성과 향상된 조향감을 느낄 수 있으므로 상기 목적으로 달성할 수 있는 것이다.In the present invention, when the driving means is operated by a control unit that determines the speed of the vehicle, the eccentric shaft is eccentrically rotated by the worm gear, and thus, the other side of the lower arm connected to the knuckle is moved while one side of the lower arm connected to the vehicle body is moved. As the caster angle is adjusted by moving together, it is possible to achieve the above object because the vehicle can feel the optimum driving stability and improved steering depending on the vehicle speed.

도 1 은 차량에 로어암이 설치된 상태의 사시도.1 is a perspective view of a lower arm installed in a vehicle;

도 2 는 자동차의 캐스터각을 나타내는 구성도.2 is a configuration diagram showing a caster angle of an automobile.

도 3 은 도 1 은 로어암을 보다 상세히 도시한 사시도.3 is a perspective view of the lower arm in more detail FIG.

도 4 는 도 3 의 A 부분을 확대한 단면도.4 is an enlarged cross-sectional view of a portion A of FIG. 3.

도 5 는 본 발명에 따른 캐스터각 조절장치의 설치상태를 예시한 사시도.5 is a perspective view illustrating an installation state of the caster angle adjustment device according to the present invention.

도 6 는 도 5 의 B 부분을 확대한 단면도.FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of part B of FIG. 5;

도 7 은 본 발명에 따른 캐스터각 조절장치의 작동상태를 예시한 사시도.7 is a perspective view illustrating an operating state of the caster angle adjustment device according to the present invention.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings

100 : 로어암 200 : 브라켓100: lower arm 200: bracket

310 : 제어부 320 : 구동수단310: control unit 320: driving means

330 : 편심축 340 : 원통웜330: eccentric shaft 340: cylindrical worm

350 : 웜휠350: worm wheel

이하, 본 발명의 특징을 효과적으로 달성할 수 있는 바람직한 실시 예로서 그 기술구성 및 작용효과를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the technical configuration and operational effects as a preferred embodiment that can effectively achieve the features of the present invention will be described.

즉, 도 5 은 본 발명에 따라 로어암과 차체의 연결부위에 캐스터각 조절장치가 설치된 상태를 예시한 요부 사시도이며, 도 6 은 캐스터각 조절장치를 상세히 보인 요부 확대 단면도이고, 도 7 은 본 발명에 따른 캐스터각 조절장치의 작동상태를 예시한 요부 사시도이다.That is, Figure 5 is a perspective view of the main portion illustrating a state in which the caster angle adjusting device is installed on the connection portion between the lower arm and the vehicle body according to the present invention, Figure 6 is an enlarged sectional view of the main portion showing the caster angle adjusting device in detail, Figure 7 Main part is a perspective view illustrating an operating state of the caster angle adjustment device according to the invention.

이에 예시한 바와 같이 본 발명은 일측이 너클과 연결되고 타측이 차체와 브라켓(200)에 의해 연결되는 로어암(100)과; 상기 브라켓(200)과 로어암(100)을 고정시키며, 일단에 웜휠(350)이 고정되어 있는 편심축(330)과; 상기 웜휠(350)과 맞물린 원통웜(340)을 구동시키기 위한 구동수단(320)과; 상기 구동수단(320)을 제어하는 제어부(310)로서 구성된 캐스터각 조절장치를 특징으로 하는 것이다.As illustrated herein, the present invention includes a lower arm 100 having one side connected to the knuckle and the other side connected to the vehicle body and the bracket 200; An eccentric shaft (330) for fixing the bracket (200) and the lower arm (100) and having a worm wheel (350) fixed at one end thereof; Drive means (320) for driving a cylindrical worm (340) engaged with the worm wheel (350); It characterized in that the caster angle adjustment device configured as a control unit 310 for controlling the drive means (320).

도면중 미설명 부호 (110)은 로어암(100)에 설치된 부싱이고, (360)은 너트부재이며, (370)은 베어링부재이다.In the drawing, reference numeral 110 is a bushing installed in the lower arm 100, 360 is a nut member, and 370 is a bearing member.

이러한 본 발명은 차량이 고속으로 주행할 경우에는 캐스터각이 크게 조절되어 차량의 직진 안정성을 주고, 조향휠의 감을 무겁게 하며, 저속으로 주행할 경우에는 캐스터각이 작게 조절되어 조향휠의 감을 가볍게 조절 할 수 있도록 하므로서, 운전자가 최적의 주행 안정성과 효과적인 조향감을 느낄 수 있도록 한 것이다.The present invention, when the vehicle is traveling at high speed, the caster angle is largely adjusted to give a straight stability of the vehicle, the steering wheel is heavy, and when the vehicle is running at low speed, the caster angle is adjusted small to lightly adjust the feeling of the steering wheel. By doing so, the driver can feel the optimum driving stability and effective steering.

이에 따라 본 발명은 차체와 로어암(100)의 일측을 편심축(330)으로 연결하여 고정하고, 상기 편심축(330)은 워엄기어와 연결하며, 상기 워엄기어는 제어부 (350)의 제어를 받는 구동수단(320)에 의해 구동되도록 한 것이다.Accordingly, the present invention connects and fixes one side of the vehicle body and the lower arm 100 by the eccentric shaft 330, and the eccentric shaft 330 is connected with the worm gear, and the worm gear controls the control of the controller 350. It is to be driven by the receiving means 320.

즉, 로어암을 브라켓을 이용하여 차체에 결합함에 있어서, 종래에는 도 3 및 도 4 에 도시한 바와 같이 로어암(10)을 차체에 연결하기 위한 브라켓(20) 내부에 부싱(11)이 설치된 로어암(10)의 일단을 위치시킨 다음 상기 브라켓(20)과 로어암 (10)을 볼트(30) 및 너트(40)에 의해 관통되도록 하여 고정시켰다.That is, in coupling the lower arm to the vehicle body using a bracket, conventionally, the bushing 11 is installed inside the bracket 20 for connecting the lower arm 10 to the vehicle body as shown in FIGS. 3 and 4. One end of the lower arm 10 was positioned and then fixed to the bracket 20 and the lower arm 10 by penetrating the bolt 30 and the nut 40.

그러나 본 발명은 도 5 및 도 6 에 예시한 바와 같이 브라켓(200)의 내부에 로어암(100)의 일단을 위치시킨 후, 편심축(330)으로 상기 브라켓(200)과 로어암(100)의 부싱(110)을 관통시켜 연결하고, 상기 편심축(330)의 양측에는 너트부재(360)를 설치하여 편심축(330)이 브라켓(200)에서 이탈되는 것을 방지하도록 한 것이다.However, in the present invention, as illustrated in FIGS. 5 and 6, one end of the lower arm 100 is positioned inside the bracket 200, and then the bracket 200 and the lower arm 100 are mounted on an eccentric shaft 330. The bushing 110 is connected to each other, and the nut member 360 is installed at both sides of the eccentric shaft 330 to prevent the eccentric shaft 330 from being separated from the bracket 200.

또한 상기 편심축(330)의 일단에는 웜휠(350)을 연결하여 웜휠(350)의 회전에 따라 편심된 상태로 회전이 가능하도록 한 것이며, 이때 상기 편심축(330)과 브라켓(200)이 접면되는 양측에는 각각 베어링부재(370)를 설치하여 편심축 (330)이 원활히 회전되도록 한 것이다.In addition, one end of the eccentric shaft 330 is connected to the worm wheel 350 so as to be rotated in an eccentric state according to the rotation of the worm wheel 350, wherein the eccentric shaft 330 and the bracket 200 is in contact On both sides of the bearing member 370 is installed so that the eccentric shaft 330 is smoothly rotated.

그리고 상기 웜휠(350)은 원통웜(340)과 맞물리며, 상기 원통웜(340)은 모터와 같은 구동수단(320)에 의해 구동되도록 한 것이고, 상기 구동수단(320)은 제어부(310)에 의해 제어가 되도록 한 것이다.In addition, the worm wheel 350 is engaged with the cylindrical worm 340, and the cylindrical worm 340 is driven by a driving means 320 such as a motor, and the driving means 320 is controlled by the controller 310. Control.

여기서 상기 제어부(310)는 차량의 속도센서나 로드센서 등으로 구성하여 차량의 상태에 따라 구동수단(320)을 적절히 제어할 수 있도록 한 것이며, 상기 제어부(310)를 차량의 엔진이나 서스펜션 등에 설치되어 있는 ECU와 연결하여 사용할 수도 있는 것이다.Here, the control unit 310 is composed of a speed sensor or a load sensor of the vehicle so as to properly control the driving means 320 according to the state of the vehicle, the control unit 310 is installed in the engine or suspension of the vehicle, etc. It can also be used in conjunction with an existing ECU.

이러한 본 발명의 작동상태를 도 7 을 통해 살펴보면 차량이 주행하는 과정에서 고속 또는 저속주행을 하게 되면 제어부(310)가 차량의 차속을 판단한 후, 구동수단(320)을 작동시키게 되고 상기 구동수단(320)에 연결된 원통웜(340)이 회전되면서 웜휠(350)이 함께 회전되는 것이다.Referring to the operation state of the present invention through FIG. 7 when the high speed or low speed driving in the process of driving the vehicle, the control unit 310 determines the vehicle speed of the vehicle, and then operates the driving means 320 and the driving means ( As the cylindrical worm 340 connected to 320 is rotated, the worm wheel 350 is rotated together.

그리고 상기 웜휠(350)의 회전에 따라 편심축(330)이 회전되는데, 이때 상기 편심축(330)이 회전되면 로어암(100)과 차체의 연결부위가 일측 또는 타측으로 이동하게 되는 것이며, 상기와 같이 로어암(100)의 일측이 이동하게 되면 로어암 (100)의 타측을 회전축으로 하여 타이어의 휠과 연결되어 있는 너클(도면중 미도시)과 로어암(100)의 연결부위가 일측 또는 타측으로 이동하게 되면서 캐스터각(R)이 변하게 된다.The eccentric shaft 330 is rotated according to the rotation of the worm wheel 350. At this time, when the eccentric shaft 330 is rotated, the connection portion between the lower arm 100 and the vehicle body is moved to one side or the other side. When one side of the lower arm 100 is moved as shown, the other side of the lower arm 100 is rotated as an axis of rotation of the knuckle (not shown in the drawing) and the lower arm 100 connected to the wheel of the tire. As it moves to the other side, the caster angle R changes.

여기서 로어암(100)의 타측은 회전축이 되므로 어느정도 유동이 가능한 구조가 되어야 한다.Since the other side of the lower arm 100 is a rotation axis, it must be a structure capable of some degree of flow.

즉, 차량의 속도가 고속일 때는 캐스터각(R)이 크게 조절되고, 차량의 속도가 저속이거나 주차시에는 캐스터각(R)을 작게 조절되면서 차량의 직진 안정성을 향상시키고, 조향휠의 회전을 적은 힘으로 부드럽게 할 수 있으므로 조향감을 더욱 향상시킬 수 있는 것이다.That is, when the speed of the vehicle is high speed, the caster angle R is largely adjusted, and when the speed of the vehicle is low speed or parking, the caster angle R is smallly adjusted to improve the linear stability of the vehicle and to rotate the steering wheel. It can be smoothed with little force, which improves steering.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 차량의 속도에 따라 캐스터각을 조절할 수 있도록 함에 따라 차량이 고속일 때는 캐스터각이 크게 조절되어 조향휠의 감이 무거워지고 직진 안정성이 높아지며, 반대로 차량의 저속 또는 주차 등을 할 경우에는 캐스터각이 작게 조절되어 조향휠의 감을 가벼워지면서 조향감을 부드러워지므로 운전자가 최적의 주행 안정성과 향상된 조향감을 느낄 수 있도록 한 것이다.As described above, the present invention allows the caster angle to be adjusted according to the speed of the vehicle, so that the caster angle is greatly adjusted when the vehicle is at high speed, resulting in a heavy steering wheel feeling and a straight stability. When parking, etc., the caster angle is adjusted to be small, so that the steering wheel feels lighter and the steering feel is softer, so that the driver can feel optimal driving stability and improved steering.

Claims

In combining the car body and the lower arm to adjust the caster angle of the car,

One side is connected to the vehicle body through the bracket 200, the other side is connected to the knuckle that is fixed to the wheel of the tire (100);

An eccentric shaft 330 fixed to the nut member 360 and connected to one side of the bracket 200 and the lower arm 100 so as to be rotatable and rotated at one end thereof;

Drive means 320 for driving a cylindrical worm 340 engaged with the worm wheel 350;

A controller 310 for controlling the driving means 320 according to a state of a vehicle such as a vehicle speed;

Caster angle control device of the vehicle configured as.