KR200206514Y1

KR200206514Y1 - 전자석을이용한속도감응형동력조향장치

Info

Publication number: KR200206514Y1
Application number: KR2019970043852U
Authority: KR
Inventors: 나상필
Original assignee: 정몽규; 현대자동차주식회사
Priority date: 1997-12-30
Filing date: 1997-12-30
Publication date: 2001-01-15
Also published as: KR19990031143U

Abstract

본 고안은 전자석을 이용한 속도감응형 동력조향장치에 관한 것으로, 차속에 비례하는 자력을 발생시켜 차속이 저속일 경우에는 핸들조작감이 가볍도록 하는 반면에 고속일 경우에는 핸들조작감이 무겁도록 조향축에 회전저항력으로 작용하도록 하여 구조가 간단하면서도 차속에 따른 적절한 핸들조작감을 부여할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위해 전원이 인가되면 전자기력을 발생시켜 조향축에 회전저항력으로 작용하도록 조향축의 길이방향을 따른 소정 외주에 다수개의 코일(6a,6b,...,6h)이 원주방향으로 배열되고, 이 코일과 연결된 다수개의 릴레이와 차속센서를 갖추고서 차속에 비례해서 상기 다수개의 릴레이에 선택적으로 제어전류를 인가하여 릴레이를 통해 다수개의 코일에 전원이 공급되도록 제어하는 콘트롤러(ECU)가 구비되어 있다.

Description

전자석을 이용한 속도감응형 동력조향장치{a power steering using an electromagnet}

본 고안은 전자석을 이용한 속도감응형 동력조향장치에 관한 것으로, 특히 조향축의 외주에 끼워져서 차체에 고정되게 부착된 다수개의 코일에 차량의 주행속도에 따라 적절한 제어전류를 인가하여 자력을 발생시켜 조향축에 회전저항으로 작용하도록 하여 운전자의 핸들조작감을 조절해 줄 수 있도록 된 전자석을 이용한 속도감응형 동력조향장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 조향장치는 운전자가 차륜의 진행방향을 임의로 바꿀 수 있도록 장착되는 장치로서, 운전자가 직접 조향조작을 하여 그 조작력을 각 기구로 전달하기 위해 조향 휠과 조향 축 및 칼럼 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 드래그 링크 및 너클 암과 타이로드 등으로 구성된 링크 기구를 갖추고 있다.

그리고 대형 자동차나 저압 타이어를 사용한 차량에서는 앞바퀴의 접지저항이 크기 때문에 핸들의 조작력이 크게 되고 신속한 조향 조작이 안될 염려가 있기 때문에 가볍고 신속한 조향조작을 하기 위해 동력조향장치를 사용하고 있는 바, 이와 같은 동력조향장치는 동력원이 되는 유압을 발생시키는 오일펌프와 압력조절밸브 및 유량제어밸브를 포함하는 밸브 유닛 등으로 구성된 동력장치와, 오일펌프에서 발생한 유압을 기계적인 힘으로 바꾸어 조향력을 발생시키기 위해 실린더를 사용하는 작동장치 및, 이 작동장치에 이르는 유로를 개폐하고 핸들의 조작에 상응해서 유로를 바꾸어 동력실린더의 작동방향과 작동상태를 제어하는 제어장치 등으로 구성되어 있다.

그런데 상기한 종래의 기계식 조향장치나 동력조향장치에서는 차속에 따라 운전자가 느끼는 조향감각이 일정하게 되고, 이로 인해 고속주행시에 필요한 무거운 조향감각이나 저속주행시의 가벼운 조향감각을 동시에 느끼도록 할 수 없는 결점이 있었다.

상기한 결점을 해소하기 위해 종래에도 차속에 따라 조향감각이 달라지도록 하는 속도감응형 동력조향장치가 제안되어 있는 바, 이러한 속도감응형 동력조향장치는 오일펌프의 토출압을 제어하여 핸들조작감을 조정하도록 되어 있다.

그러나 상기와 같은 종래의 속도감응형 동력조향장치에서는 복잡한 유압시스템 및 전자장치를 사용하고 있기 때문에 구조가 복잡하고, 제작 비용도 비싸지게 된다고 하는 등의 결점이 있었다.

이에 본 고안은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 차속에 비례하는 자력을 발생시켜 차속이 저속일 경우에는 핸들조작감이 가볍도록 하는 반면에 고속일 경우에는 핸들조작감이 무겁도록 조향축에 회전저항력으로 작용하도록 하여 구조가 간단하면서도 차속에 따른 적절한 핸들조작감을 부여할 수 있도록 된 전자석을 이용한 속도감응형 동력조향장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안에 따른 전자석을 이용한 속도감응형 동력조향장치의 개략적인 구성도이고,

도 2는 도 1의 A-A선 단면도,

도 3은 본 고안에 따른 전자석을 이용한 속도감응형 동력조향장치의 회로도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1-조향핸들 2-조향축

2-하우징 4-베어링

5-브라켓 6a,...,6h-코일

7,8-제1,제2디스크판 9-릴레이

10-차속센서

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 전원이 인가되면 전자기력을 발생시켜 조향축에 회전저항력으로 작용하도록 조향축의 길이방향을 따른 소정 외주에 다수개의 코일이 원주방향으로 배열되고, 이 코일과 연결된 다수개의 릴레이와 차속센서를 갖추고서 차속에 비례해서 상기 다수개의 릴레이에 선택적으로 제어전류를 인가하여 릴레이를 통해 다수개의 코일에 전원이 공급되도록 제어하는 콘트롤러가 구비되어 있다.

이하 본 고안의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 전자석을 이용한 속도감응형 동력조향장치의 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도, 도 3은 본 고안에 따른 전자석을 이용한 속도감응형 동력조향장치의 회로도인 바, 즉 조향핸들(1)이 상단부에 체결된 조향축(2)의 길이방향을 따른 소정 외주면에 하우징(3)이 베어링(4)을 매개로 끼워지고, 이 하우징(3)은 차체에 브라켓(5)을 매개로 고정되게 장착되어 있다.

따라서, 운전자가 상기 조향핸들(1)을 조작하면, 이 조향핸들(1)과 일체로 연결된 조향축(2)이 조향핸들(1)과 동일한 방향으로 회전하면서 운전자의 핸들조작력을 조향기어박스(도시안됨)로 전달하게 되는 데, 상기 조향축(2)은 하우징(3)에 베어링(4)을 개재하여 결합되어 있으므로, 이 하우징(3)이 차체에 고정되게 장착되어 있더라도 상기 조향축(2)의 회전에는 하등의 지장을 주지 않게 된다.

그리고, 상기 하우징(3)의 내부에는 8개의 코일(6a,6b,6c,6d,6e,6f,6g,6h)이 등간격으로 이격되게 수납되어 있고, 상기 하우징(3)의 상면과 하면에는 상기 조향축(2)의 축방향을 따라 이동이 가능함과 더불어 일체로 회전되도록 상기 조향축(2)과 스플라인 결합된 디스크판(7)이 각각 부착되어 있으며, 이 제1디스크판(7)과 인접해서 조향축(2)의 상하측의 외주면에도 대향하는 제2디스크판(8)이 각각 부착되어 있다.

여기서, 상기 제2디스크판(8)은 조향축(2)의 외주에 끼워지되, 조향축(2)과의 간섭이 없도록 차체측에 고정설치된 것으로, 이 제2디스크판(8)은 조향시 상기 조향핸들(1)의 회전에 의해 상기 조향축(2)이 회전될 때, 이 회전되는 조향축(2)과 무관하게 회전되지 않도록 차체측에 고정되어 있는 부재이다.

또, 상기 8개의 코일은 2개씩 쌍을 이루어서 릴레이(9a,9b,9c,9d)를 매개로 콘트롤러(ECU)의 출력단자에 연결되어 있고, 상기 콘트롤러의 입력단자에는 차속센서(10)가 연결되어 있다.

이에 따라, 차량의 주행중에 차속은 상기 차속센서(10)에 의해 감지되어 콘트롤러로 입력되고, 콘트롤러는 입력된 신호를 매개로 차속을 판별한 후에 제어프로그램에 따라 다수개의 코일에 선택적으로 제어전류를 인가하게 되며, 제어전류가 인가된 코일(6a,6b,6c,6d,6e,6f,6g,6h)은 자력을 발생시켜 상기 조향축(2)상에 이동가능하게 결합된 제1디스크판(7)을 차체에 고정된 제2디스크판(8)측으로 밀게 되므로, 상기 제1,제2디스크판(7,8) 사이에는 면착에 의한 마찰저항이 발생됨에 따라, 결국 조향시 상기 조향축(2)에 대한 회전저항력으로 작용하게 된다.

즉, 차속이 20km/h 이하일 때에는 차속이 저속상태이므로 동력조향장치의 조향보완력을 그대로 이용해서 핸들의 조작감이 가볍게 되도록 하기 위해 상기 콘트롤러는 제어전류를 인가하지 않게 된다.

그리고 차속이 20km/h 이상에서 40km/h 이하일 때에는 상기 콘트롤러가 제1릴레이(9a)에 제어전류를 인가하게 되고, 이로 인해 제1릴레이(9a)를 통해 전원이 서로 대칭된 1번 코일(6a)과 5번 코일(6e)에 공급되어 전자기력이 발생하게 되며, 이 2개의 코일에서 발생된 전자기력은 제1,제2디스크판(7,8)을 통해 조향축(2)에 회전저항력으로 작용하게 되어, 핸들조작감이 상대적으로 무겁게 된다.

또, 상기와 마찬가지 방식으로 차속이 40km/h 이상에서 60km/h 이하일 때에는 콘트롤러가 제1릴레이(9a)와 제2릴레이(9b)에 동시에 제어전류를 인가하여 전원이 1번 코일과 5번 코일 및 2번 코일(6b)과 6번 코일(6f)에 동시에 공급되게 하여, 4개의 코일에서 발생하는 전자기력이 제1,제2디스크판(7,8)을 통해 조향축(2)에 회전저항으로 작용하도록 하여 핸들조작감을 상대적으로 무겁게 만들어준다.

그리고, 차속이 60km/h 이상에서 80km/h 이하일 때에는 콘트롤러가 제1릴레이(9a)와 제2릴레이(9b) 및 제3릴레이(9c)에 제어전류를 동시에 인가하여주게 되고, 이에 따라 1번 코일(6a)과 2번 코일(6b), 3번 코일(6c)과 5번 코일(6e) 및, 6번 코일(6f)과 7번 코일(6g)에 전원이 인가되어, 이들 코일에서 발생하는 전자기력이 조향축(2)에 회전저항으로 작용하도록 하여 핸들 조작감을 무겁게 만들어준다.

마지막으로, 차속이 80km/h 이상일 때에는 콘트롤러가 4개의 릴레이(9a,9b,9c,9d)에 동시에 제어전류를 인가시켜주게 되고, 이에 따라 8개의 코일에 동시에 전원이 공급되어 전자기력이 발생되며, 이들 전자기력은 제1,제2디스크판(7,8)을 통해 조향축(2)에 회전저항으로 작용하게 됨으로써, 핸들 조작감이 가장 무겁게 되는 것이다.

한편 본 고안의 실시예에서 8개의 코일을 사용하여 핸들 조작감을 5단계로 나누어서 제어하였지만, 여기에 한정되지 않고 그 이상의 코일을 사용하여 다단계로 핸들조작감을 제어할 수 있음은 물론이고, 또 2개의 코일을 사용해서 핸들조작감을 제어하였지만, 단지 하나의 코일만을 사용해서 핸들조작감을 제어하여도 무방하다.

이상 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 전자석을 이용한 속도감응형 동력조향장치에 의하면, 다수개의 코일을 매개로 차속에 따라 상응하는 적절한 전자기력을 발생시켜 조향축에 회전저항력으로 작용하도록 함으로써, 구조가 간단하여 저렴하게 구성시킬 수 있고, 또 복잡한 유압제어장치를 사용하지 않으므로 내구성이 우수하며, 차속에 따른 적절한 조향조작감을 부여하여 저속에서는 신속한 조향조작이 이루어지도록 하는 반면에 고속에서는 주행안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

(정정) 동력원이 되는 유압을 발생시키는 오일펌프와 압력조절밸브 및 유량제어밸브를 포함하는 밸브 유닛 등으로 구성된 동력장치와, 상기 오일펌프에서 발생한 유압을 기계적인 힘으로 바꾸어 조향력을 발생시키기 위해 실린더를 사용하는 작동장치 및, 이 작동장치에 이르는 유로를 개폐하고 핸들의 조작에 상응해서 유로를 바꾸어 동력실린더의 작동방향과 작동상태를 제어하는 제어장치를 갖춘 동력조향장치에 있어서,

상기 조향축의 외주에 조향축과는 연동되지 않도록 조향축의 전 둘레로 배열되어 차체에 고정된 코일이 설치되고, 이 코일의 상하측에는 조향축과 일체로 회동됨과 더불어 축방향으로 이동이 가능하도록 제1디스크판이 설치되며, 이 제1디스크판의 상하측에 이와 이격되어 차체측에 고정됨과 더불어 상기 조향축과는 연동되지 않은 제2디스크판이 설치되는 한편, 상기 코일에는 다수개의 릴레이와 차속센서를 갖추고서 차속에 비례해서 상기 다수개의 릴레이에 선택적으로 제어전류를 인가하는 콘트롤러가 설치되는 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 속도감응형 동력조향장치.
(삭제).