KR20030014444A - 차량용 조향 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 조향륜과 스티어링 휠 사이의 기계적인 연결을 제거하고, 스티어링 휠의 회전에 따른 전기적인 신호에 의해 조향륜이 조작될 수 있도록 함으로써, 유압 방식에 따른 기계적인 복잡한 메카니즘을 전기적인 신호에 의해 구조적으로 단순화할 수 있고, 조향에 필요한 부품수 및 라인 조립 공수를 절감할 수 있는 코너링 성능을 향상시킴과 아울러 차량의 주행 조건에 따른 차량의 특헝 변화에 능동적으로 대처할 수 있어 조향 성능을 향상시킬 수 있는 차량용 조향 장치에 제공하기 위한 것이고, 운전자가 직접 조작하는 스티어링 휠과, 상기 스티어링 휠의 일측에 설치되어 스티어링 휠의 회전에 따른 반력 토크을 제공하는 반력 모터와, 조향축에 설치되어 조향축을 직선 이동시켜 조향 작용을 행하는 기어박스와, 상기 스티어링 휠의 회전에 따른 토크 변화 및 조타각, 그리고 차속을 검출하는 센싱수단과, 상기 센싱 수단으로부터 인가되는 전기신호에 따라 기어 박스 및 반력 모터를 작동시키는 ECU로 구성된다.

Description

차량용 조향 장치{ Steering system of vehicle }

본 발명은 차량용 조향 장치에 관한것으로서, 보다 상세하게는 차량의 주행 조건에 따른 조향 특성 변화에 대처가 가능하여 조향 성능을 향상시킬 수 있고 그 구조를 단순화하여 조립 공수의 단축 및 제조비용을 절감할 수 있는 차량용 조향장치에 관한 것이다.

현재 차량에 사용되는 파워 스티어링은 가벼운 핸들 조작력으로 자동차를 선회시킬 수 있도록 하는 장치로서, 유압을 공급하는 유압펌프와, 이 유압펌프에서 공급되는 유압을 제어하는 스티어링 기어박스와, 이 스티어링 기어박스에서 제어된 유압이 공급되어 조향력을 증대시키고, 조향기어 메차니즘과 연결되어 있는 파워 실린더 등으로 이루어진다.

즉, 현재 사용되는 조향 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 운전자가 조작하는 스티어링 휠(102)과, 상기 스티어링 휠(102)과 연결되어 스티어링 휠(102)의 회전시 같이 회전되는 컬럼(104)과, 상기 컬럼(104)의 일측에 설치되어 컬럼(104)의 회전시 유압펌프(106)에서 공급되는 유압을 제어하는 스티어링 기어박스(108)와, 상기 컬럼(104)과 연결되어 컬럼(104) 회전시 양측 조향 바퀴를 조향하는 파워 실린더(110)로 구성된다.

여기에서, 상기 컬럼(104)과 파워 실린더(110)는 랙과 피니언 기어에 의해 기계적으로 직결된 상태이다.

이러한 조향 장치는 스티어링 휠(102)을 조작하면 컬럼(104)이 회전되고, 랙과 피니언 기어에 의해 회전 운동이 직선운동으로 변환되어 파워 실린더(110)가 조향륜을 직선 이동시켜 조향이 이루어진다. 이때, 유압 펌프(106)에 의해 발생된 유압이 스티어링 기어박스(108)에 의해 제어되어 파워 스티어링 측으로 압입되어 조향력을 증대시킨다.

그러나, 상기한 바와 같이 이루어진 종래의 조향 장치는 유압 작용에 의해조향력을 증대시키기 때문에 유압 발생을 위한 유압 펌프, 유압 제어를 위한 파워 스티어링 기어박스 등을 필요로 하기 때문에 그 구조가 복잡하고, 구성 부품이 증대되며 오일 사용에 따른 환경 오염의 초래하는 문제점이 발생된다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 차량의 조향륜과 스티어링 휠 사이의 기계적인 연결을 제거하고, 스티어링 휠의 회전에 따른 전기적인 신호에 의해 조향륜이 조작될 수 있도록 함으로써, 유압 방식에 따른 기계적인 복잡한 메카니즘을 전기적인 신호에 의해 구조적으로 단순화할 수 있고, 조향에 필요한 부품수 및 라인 조립 공수를 절감할 수 있는 이점이 있다.

또한, 코너링 성능을 향상시킴과 아울러 차량의 주행 조건에 따른 차량의 특헝 변화에 능동적으로 대처할 수 있어 조향 성능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

도1은 종래 기술에 따른 조향 장치의 구성도이고,

도 2는 본 발명에 따른 조향 장치의 구성도이고,

도 3은 본 발명에 따른 조향 장치의 제어 구조를 나타낸 블록도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2 : 스티어링 휠 4 : 반력 모터

6 : 조향축 8 : 기어 박스

12 : ECU 16 : 구동모터

24 : 조타각 검출센서 26 : 토크 센서

28 : 차속센서

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 차량용 조향 장치는 운전자가 직접 조작하는 스티어링 휠과, 상기 스티어링 휠의 일측에 설치되어 스티어링 휠의 회전에 따른 반력 토크을 제공하는 반력 모터와, 조향축에 설치되어 조향축을 직선 이동시켜 조향 작용을 행하는 기어박스와, 상기 스티어링 휠의 회전에 따른 토크 변화 및 조타각, 그리고 차속을 검출하는 센싱수단과, 상기 센싱 수단으로부터 인가되는 전기신호에 따라 기어 박스 및 반력 모터를 작동시키는 ECU(전자제어유닛)로 구성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 차량용 조향 장치의 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 차량용 조향 장치의 블록도이다.

본 발명의 조향 장치는 운전자가 조향을 위해 직접 조작하는 스티어링 휠(2)과, 스티어링 휠(2)의 일측에 설치되어 스티어링 휠(2)의 회전에 따른 반력 토크을 제공하는 반력 모터(4)와, 상기 조향축(6)에 설치되어 조향축(6)을 직선 이동시켜 조향 작용을 행하는 기어박스(8)와, 상기 스티어링 휠(2)의 회전에 따른 토크 변화 및 조타각, 그리고 차속을 검출하는 센싱수단과, 상기 센싱 수단으로부터 인가되는 전기신호에 따라 기어 박스(8) 및 반력 모터(4)를 작동시키는 ECU(12)로 구성된다.

상기 반력 모터(4)는 스티어링 휠(2)과 연결되어 같이 회전되는 컬럼(14)의 일측에 설치되어 스티어링 휠(2)의 회전과는 반대방향의 힘을 발생시켜 운전자에게 적절한 조향감을 부여한다. 여기에서, 차속에 따라 반력 모터에 작용하는 힘이 달라지는 데, 저속일 때는 반력을 작게 주어 조향을 편리하게 하고, 고속일 경우에는 반력을 크게 하여 안전 운행을 도모한다.

상기 기어 박스(8)는 양측 조향 바퀴와 연결되는 조향축(6)과 연결되어 조향축(6)을 직선 이동시키는 것으로, 조향축(6)과 연결되어 ECU(12)로부터 인가되는 전기 신호에 따라 조향축(6)을 직선 이동시키는 구동모터(16)와, 상기 구동모터의 회전축(18)은 랙(20)과 피니언 기어(22)에 의해 회전운동이 직선 왕복운동으로 변환되어 조향축(6)을 직선 이동시키도록 구성된다.

상기 센싱수단은 스티어링 휠(2)의 조타각을 측정하는 조타각 검출센서(24)와, 상기 컬럼(14)의 일측에 설치되어 컬럼(14)의 회전에 따른 토크를 검출하는 토크 센서(26)와, 차속을 검출하는 차속 센서(28)로 구성된다.

상기와 같이 이루어진 본 발명에 따른 차량용 조향장치의 작용을 다음에서 설명한다.

운전자가 주행 중 코너링을 하기 위해 스티어링 휠(2)을 회전시키면 조타각 검출센서(24)로부터 현재 스티어링 휠(2)의 조타각과 토크 센서(26)로부터 스티어링 휠(2)의 토크가 각각 전기적인 신호에 의해 ECU(12)로 인가된다.

그리고, 현재 차량의 속도가 차속 센서(28)로부터 ECU(12)로 인가된다.

그러면 ECU(12)는 상기의 센싱수단으로부터 인가되는 신호에 따라 차량의 차속 및 조타각, 스티어링 휠의 토크가 입력되면 미리 설정된 설정치와 비교 판단하여, 상기 기어 박스(8)에 설치된 구동모터(16)를 구동시킨다. 그러면, 구동모터(16)의 회전운동이 랙(20)과 피니언 기어(22)의 작용에 따라 직선 운동으로 변환되어 조향축(6)을 직선 이동시키면 최종적으로 조향바퀴의 각도가 변화되면서 조향이 이루어진다.

이때, ECU(12)는 현재 차속을 판단하여 반력 모터(4)로 인가되는 전류를 제어하여 차속에 따른 운전자가 느끼는 조향력을 적절하게 조절한다.

따라서, 상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 차량용 조향 장치는 스티어링 휠의 조작에 따른 조향바퀴의 작동을 전자 제어방식으로 변환하여, 그 구조를 단순화하고 부품수를 절감하며, 조립성을 향상시킬 수 있으며, 나아가 차량 전체의 무게를 감소시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 차속에 따라 반력모터로 공급되는 전류를 적절하게 조절하여 운전자가 현재 차속에 대비하여 조향력을 적절하게 유지할 수 있으므로 안전운행을 도모할 수 있고, 차량의 주행 조건에 따른 차량의 특성변화에 능동적으로 대처할 수 있으므로 조향성능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (5)

1. 운전자가 직접 조작하는 스티어링 휠과, 상기 스티어링 휠의 일측에 설치되어 스티어링 휠의 회전에 따른 반력 토크을 제공하는 반력 모터와, 조향축에 설치되어 조향축을 직선 이동시켜 조향 작용을 행하는 기어박스와, 상기 스티어링 휠의 회전에 따른 토크 변화 및 조타각, 그리고 차속을 검출하는 센싱수단과, 상기 센싱 수단으로부터 인가되는 전기신호에 따라 기어 박스 및 반력 모터를 작동시키는 ECU로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 조향 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 반력모터는 상기 스티어링 휠과 연결되어 같이 회전되는 컬럼의 일측에 설치되어 상기 ECU로부터 인가되는 전기 신호에 따라 상기 스티어링 휠의 회전과는 반대방향의 힘을 발생시켜 운전자에게 적절한 조향감을 부여하는 모터인 것을 특징으로 하는 차량용 조향 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 반력모터는 저속시에는 상기 스티어링 휠에 작용하는 반력이 작게 되고, 고속시에는 상기 스티어링 휠에 작용하는 반력이 크게 작용하는 것을 특징으로하는 차량용 조향 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 기어박스는 상기 조향축과 연결되어 ECU로부터 인가되는 제어신호에 따라 상기 조향축으로 직선 이동시키는 구동모터가 설치되고, 상기 조향축과 모터의 회전축 사이에는 랙과 피니언 기어에 의해 회전운동이 직선 왕복운동으로 변환되도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 조향 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 센싱수단은 상기 스티어링 휠의 조타각을 측정하는 조타각 검출센서와, 상기 컬럼의 일측에 설치되어 컬럼의 회전에 따른 토크를 검출하는 토크 센서와, 차속을 검출하는 차속 센서로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 장치.