KR20100000226A - Apparatus for variabling steering angle of vehicle - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A steering angle varying device for a vehicle is provided to prevent changes in natural characteristics of a suspension and reduce the manufacturing cost because the length of the tie rod needs not to be changed. CONSTITUTION: A steering angle varying device for a vehicle comprises a connection link(5) with one end coupled with the end of a rack(3), a linear motor(7) which is driven under the control of a controller according to input signals, a motor rod(8) which is arranged in parallel with the rack and connected to the other end of the connection link and the linear motor on both ends, and a tie rod(11) which is extended along the length of the rack and connected to the connection link and the vehicle wheel on both ends.

Description

차량의 조향각 가변장치{Apparatus for variabling steering angle of vehicle}Apparatus for variabling steering angle of vehicle}

본 발명은 차량의 주행상태에 따라 조향각을 능동적으로 가변시키거나 또는 필요시 운전자의 수동 조작으로 가변시킬 수 있도록 하는 차량의 조향각 가변장치에 관한 기술이다.The present invention relates to a vehicle steering angle variable device capable of actively varying the steering angle according to the driving state of the vehicle or by manual operation of the driver when necessary.

일반적으로, 차량의 스티어링은 스티어링 휠의 회전조작에 따라 스티어링 샤프트가 회전하고, 피니언의 회전력으로 랙을 직선 이동시킴으로써 조향이 기능하도록 구성되어 있다.In general, the steering of the vehicle is configured such that the steering shaft rotates according to the rotation operation of the steering wheel, and the steering functions by linearly moving the rack with the rotational force of the pinion.

한편, 최소 회전반경이 큰 차량은 유(U)턴 및 주차시에 운전자의 불편함을 수반하게 되는 바, 이를 해결하기 위하여 최소 회전반경을 줄이는 방안에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는 상황이다.On the other hand, the vehicle with a large minimum turning radius is accompanied by the inconvenience of the driver during the U-turn and parking bar, in order to solve this problem, there is an active research on the method of reducing the minimum turning radius.

일례로, 조향 기어박스의 랙 스트로크(rack-stroke)를 증대시키고 이를 통해 조향각을 키울 수 있는 랙 스트로크 가변장치를 이용하면 차량의 최소 회전반경을 줄일 수 있으나, 상기 랙 스트로크 가변장치는 동력실린더의 양 끝단에 설치되는 구조이기 때문에 협소한 공간으로 인한 작업의 편의성 저하 및 구조의 복잡화와 원 가가 비싼 단점이 있다.For example, a rack stroke variable device capable of increasing a rack stroke of the steering gearbox and increasing a steering angle therein may reduce a minimum rotation radius of the vehicle, but the rack stroke variable device may be used in a power cylinder. Since the structure is installed at both ends, there is a disadvantage in that the work space is reduced due to the narrow space, the complexity of the structure and the cost are high.

또한, 길이변화가 가능한 타이로드의 적용을 통해 조향각을 키울 수도 있으나, 타이로드의 길이가 변화되면 서스펜션의 기본적인 특성이 함께 변하기 때문에 실제로 적용하기가 힘든 단점이 있다.In addition, the steering angle can be increased by applying a tie rod that can be changed in length, but when the length of the tie rod is changed, the basic characteristics of the suspension change together, so it is difficult to actually apply it.

또한, 스티어 바이 와이어(Steer By Wire; 'SBW') 시스템을 적용한 경우에는 별도로 페일 세이프(fail-safe) 기능이 추가되어야 하므로 구조가 복잡하고 아울러 단가가 비싼 단점이 있다.In addition, when a Steer By Wire ('SBW') system is applied, a fail-safe function must be added separately, which results in a complicated structure and a high cost.

이에 본 발명은, 서스펜션의 기본적인 특성을 변화시키지 않으면서 구조가 단순하고 아울러 원가가 저렴한 새로운 구성의 조향각 가변장치를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a steering angle variable device having a new structure having a simple structure and low cost without changing the basic characteristics of the suspension.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 조향각 가변장치는, 랙의 끝단에 일단이 회전 가능하게 힌지 결합된 연결링크와; 입력신호에 따른 컨트롤러의 제어에 따라 구동하는 리니어모터와; 상기 랙과 평행하게 배치되면서 일단은 상기 연결링크의 타단과 힌지 결합되고 타단은 상기 리니어모터에 연결되어 상기 리니어모터의 동력으로 직선 이동하는 모터로드와; 상기 랙의 길이방향을 따라 연장되도록 배치되면서 일단은 상기 연결링크에 연결되고 타단은 차륜에 연결되어 설치되는 타이로드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Steering angle variable device of the present invention for achieving the above object, the connection link is hinged rotatably coupled to one end of the rack; A linear motor driven under control of the controller according to the input signal; A motor rod arranged in parallel with the rack and having one end hinged to the other end of the connection link and the other end connected to the linear motor to move linearly with the power of the linear motor; The tie rod is disposed to extend in the longitudinal direction of the rack and one end is connected to the connection link and the other end is connected to the wheel.

본 발명에 의하면, 스티어링 휠의 조작시 타이로드의 이동양을 통해 조향각을 가변시킬 수 있게 됨으로써, 서스펜션의 기본적인 특성이 변화되는 것을 예방할 수 있게 되고, 아울러 작업의 편의성 향상 및 구조의 단순화를 통해 원가를 크게 절감시킬 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to change the steering angle through the amount of movement of the tie rod during the operation of the steering wheel, it is possible to prevent the change in the basic characteristics of the suspension, and to improve the convenience of work and simplify the structure There is an effect that can greatly reduce the.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention.

차량의 스티어링은 도 1에 도시된 바와 같이, 운전자의 조작에 의해 회전하는 스티어링 휠(1)과, 상기 스티어링 휠(1)과 함께 회전하는 스티어링 샤프트(2)와, 상기 스티어링 샤프트(2)에 결합된 피니언과, 상기 피니언의 회전력으로 직선왕복 이동하도록 상기 피니언과 치합된 랙(3)과, 상기 랙(3)을 감싸서 보호하는 랙하우징(4)을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the steering of the vehicle includes a steering wheel 1 that rotates by a driver's operation, a steering shaft 2 that rotates together with the steering wheel 1, and the steering shaft 2. It comprises a combined pinion, a rack (3) engaged with the pinion to move linearly reciprocating with the rotational force of the pinion, and a rack housing (4) surrounding and protecting the rack (3).

한편, 본 발명 실시예의 스티어링은, 차량의 주행상태에 따라 조향각을 능동적으로 가변시키거나 또는 필요시 운전자의 수동 조작으로 가변시킬 수 있도록 하는 조향각 가변장치를 포함하여 구성된다.On the other hand, the steering of the embodiment of the present invention is configured to include a steering angle variable device for actively changing the steering angle in accordance with the driving state of the vehicle or by manual operation of the driver if necessary.

상기 조향각 가변장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 랙(3)의 끝단에 일단이 회전 가능하게 힌지 결합된 연결링크(5)와, 입력신호에 따른 컨트롤러(6)의 제어에 따라 구동하는 리니어모터(7)와, 상기 랙(3)과 평행하게 배치되면서 일단은 상기 연결링크(5)의 타단과 힌지 결합되고 타단은 상기 리니어모터(7)에 연결되어 상기 리니어모터(7)의 동력으로 직선 이동하는 모터로드(8)와, 상기 랙(3)의 길이방향을 따라 연장되도록 배치되면서 일단은 상기 연결링크(5)에 연결되고 타단은 차륜(9)에 연결되어 설치되는 타이로드(11)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the steering angle variable device is driven according to the control of the controller 6 according to an input signal and a connection link 5 hinged to one end of the rack 3 so as to be rotatably hinged. The linear motor 7 and the rack 3 are arranged in parallel with one end hinged to the other end of the connecting link 5 and the other end is connected to the linear motor 7 to power the linear motor 7. A motor rod 8 moving in a straight line and extending in the longitudinal direction of the rack 3, one end of which is connected to the connection link 5 and the other end of which is connected to the wheel 9. 11) is configured to include.

여기서, 상기 컨트롤러(6)로 입력신호를 보내는 입력수단으로는 차속센서, 조향각센서, 토크센서 등의 센서류일 수 있고, 또는 운전자에 의해 수동으로 조작되는 스위치가 될 수도 있다.Here, the input means for sending an input signal to the controller 6 may be a sensor such as a vehicle speed sensor, a steering angle sensor, a torque sensor, or may be a switch manually operated by a driver.

만약, 입력수단으로 다수의 센서가 사용되면 차량의 주행상태(고속, 저속, 주차시의 상황)에 따라 조향각이 능동적으로 가변되는 구성을 갖출 수 있게 되고, 스위치가 사용되면 운전자의 의지에 따라 수동으로 조향각을 가변시킬 수 있는 구성을 갖출 수 있게 된다.If a plurality of sensors are used as the input means, the steering angle can be actively changed according to the driving state (high speed, low speed, parking situation) of the vehicle, and if the switch is used, the driver can manually It is possible to have a configuration that can change the steering angle.

그리고, 상기 타이로드(11)는 상기 랙(3)의 이동에 연동하여 직선 이동을 하도록 설치되는데, 상기 타이로드(11)의 직선 이동은 차체에 고정되도록 설치된 가이드(12)를 통해 안내 받도록 구성된다.In addition, the tie rod 11 is installed to move linearly in conjunction with the movement of the rack 3, the linear movement of the tie rod 11 is configured to be guided through the guide 12 installed to be fixed to the vehicle body do.

상기 랙(3)과 상기 모터로드(8)는 서로 떨어져서 평행하게 배치되도록 설치되고, 상기 연결링크(5)는 상기 랙(3) 및 상기 모터로드(8)에 대해 직각인 방향성을 갖도록 상기 랙(3)과 상기 모터로드(8)에 연결되도록 설치된다.The rack 3 and the motor rod 8 are installed to be parallel to each other apart from each other, the connecting link 5 is the rack so as to have a direction perpendicular to the rack 3 and the motor rod (8) It is installed to be connected to the (3) and the motor rod (8).

상기 연결링크(5)의 양단에는 상기 연결링크(5)의 길이방향을 따라 장홈(5a)이 형성되고, 상기 랙(3)은 상기 장홈(5a)을 관통하는 힌지축(13)을 매개로 상기 연결링크(5)와 결합되며, 이에 따라 상기 연결링크(5)는 상기 힌지축(13)을 중심으로 상기 랙(3)에 대해 회전할 수 있는 구조가 된다.Long grooves 5a are formed at both ends of the connection link 5 along the longitudinal direction of the connection link 5, and the rack 3 is connected to the hinge shaft 13 passing through the long groove 5a. Coupled with the connecting link 5, the connecting link 5 is a structure that can be rotated with respect to the rack 3 about the hinge axis (13).

상기 모터로드(8)는 상기 연결링크(5)의 상기 장홈(5a)을 관통하는 힌지축(14)을 매개로 상기 연결링크(5)와 결합되며, 이에 따라 상기 연결링크(5)는 상기 힌지축(14)을 매개로 상기 모터로드(8)에 대해 회전 가능하게 결합된다.The motor rod 8 is coupled to the connection link 5 via a hinge shaft 14 penetrating through the long groove 5a of the connection link 5, so that the connection link 5 is It is rotatably coupled to the motor rod (8) via a hinge shaft (14).

여기서, 상기 연결링크(5)의 길이방향을 따라 상기 랙(3)과 상기 연결링크(5)를 결합하는 힌지축(13)에서 상기 연결링크(5)와 상기 모터로드(8)를 결합하는 힌지축(14)까지의 구간을 L이라 하면, 상기 타이로드(11)는 상기 구간 L의 중간지점인 L/2 지점에서 중심축(15)을 매개로 결합된다.Here, the coupling link 5 and the motor rod 8 in the hinge shaft 13 for coupling the rack 3 and the connection link 5 along the longitudinal direction of the connection link (5) When the section up to the hinge axis 14 is L, the tie rod 11 is coupled via the central axis 15 at the point L / 2 which is the middle point of the section L.

미설명 도면부호 C1은 스티어링 휠(1)의 중립 상태시 연결링크(5)의 위치를 표시한 기준선이다.Unexplained reference numeral C1 is a reference line indicating the position of the connection link 5 in the neutral state of the steering wheel (1).

이하, 본 발명 실시예의 작용에 대해 설명한다.Hereinafter, the operation of the embodiment of the present invention will be described.

스티어링 휠(1)의 중립 상태시에는 랙(3)의 이동이 없으며, 이에 따라 연결링크(5)는 도 1과 같이 기준선 C1의 위치에서 수직한 방향으로 상기 랙(3)과 모터로드(8)를 연결하고 있는 상태가 된다.In the neutral state of the steering wheel (1) there is no movement of the rack (3), so that the connecting link (5) in the direction perpendicular to the position of the reference line C1 as shown in Figure 1 the rack 3 and the motor rod (8) ) Is connected.

도 1의 중립 상태에서 스티어링 휠(1)을 도 2의 화살표와 같이 시계 방향으로 회전시키고 이때 컨트롤러(6)의 제어에 따라 리니어모터(7)가 구동하지 않는 상황이면, 랙(3)은 도시된 상태에서 좌측 방향으로 직선 이동을 하게 된다.In the neutral state of FIG. 1, when the steering wheel 1 is rotated clockwise as shown by the arrow of FIG. 2 and the linear motor 7 is not driven under the control of the controller 6, the rack 3 is illustrated. In this state, the line moves to the left direction.

상기 랙(3)의 이동에 의해 좌측에 위치한 연결링크(5)는 중심축(15)을 기준으로 시계 방향으로 회전함과 동시에 차륜(9)이 있는 좌측 방향으로 직선 이동을 하게 된다.As the rack 3 moves, the connection link 5 located on the left side rotates clockwise with respect to the central axis 15 and moves linearly to the left side in which the wheels 9 are located.

이때, 기준선 C1을 기준으로 상기 랙(3)의 좌측 방향 이동량(랙의 이동량은 랙과 연결링크가 결합된 부위인 연결링크의 일단이 이동한 양과 동일한 의미임)이 X이면, 상기 모터로드(8)와 결합된 상기 연결링크(5)의 타단의 이동량은 Y로서 상기 X의 이동량보다 작게 이동하며, 이때 상기 타이로드(11)의 좌측 방향 이동량은 (X＋Y)/2로서 상기 X의 이동량보다는 작게 이동하고 상기 Y의 이동량보다는 많게 이동한다.At this time, if the movement amount of the left side of the rack (3) relative to the reference line C1 (the amount of movement of the rack means the same as the amount of movement of one end of the link link, which is the portion where the rack and the link link is coupled), the motor rod ( The amount of movement of the other end of the link link 5 coupled to 8) is Y, which is smaller than the amount of movement of X. In this case, the leftward movement of the tie rod 11 is (X + Y) / 2, rather than the amount of movement of X. It moves smaller and moves more than the Y movement amount.

즉, 리니어모터(7)가 구동하지 않는 상황에서 스티어링 휠(1)을 회전시키면 차륜(9)과 연결된 타이로드(11)는 랙(3)의 이동량보다 줄어든 이동량으로서 이동을 하게 되므로, 본 발명의 실시예는 차량의 조향각을 가변시킬 수 있게 된다.That is, when the steering wheel 1 is rotated in a situation where the linear motor 7 is not driven, the tie rods 11 connected to the wheels 9 move as a movement amount reduced than the movement amount of the rack 3. The embodiment of the present invention enables to vary the steering angle of the vehicle.

그리고, 스티어링 휠(1)을 회전시 리니어모터(7)가 구동하면 모터로드(8)가 차륜(9)을 향하는 방향이나 또는 차륜(9)으로부터 멀어지는 반대방향으로 직선 이동을 하게 되며, 이때에도 차량의 조향각을 가변시킬 수 있게 된다.In addition, when the linear motor 7 is driven when the steering wheel 1 is rotated, the motor rod 8 moves linearly in the direction toward the wheel 9 or in the opposite direction away from the wheel 9. It is possible to vary the steering angle of the vehicle.

즉, 모터로드(8)가 차륜(9)을 향하는 방향으로 직선 이동하면 타이로드(11)가 차륜(9)을 향하여 이동하는 이동량이 랙(3)의 이동량보다 늘어나게 됨으로써 차량의 최소 회전반경을 줄일 수 있게 되고, 반대로 모터로드(8)가 차륜(9)으로부터 멀어지는 방향으로 직선 이동하면 타이로드(11)가 차륜(9)을 향하여 이동하는 이동량이 랙(3)의 이동량보다 줄어들게 됨으로써 차량의 최소 회전반경은 커지게 된다.That is, when the motor rod 8 moves linearly in the direction toward the wheel 9, the amount of movement in which the tie rod 11 moves toward the wheel 9 increases than the amount of movement of the rack 3, thereby reducing the minimum radius of rotation of the vehicle. On the contrary, if the motor rod 8 moves linearly away from the wheel 9, the amount of movement of the tie rod 11 toward the wheel 9 is reduced from the amount of movement of the rack 3, thereby reducing the amount of movement of the vehicle. The minimum radius of rotation becomes large.

따라서, 본 발명의 실시예는 타이로드의 길이 변화없이 타이로드의 이동에 의해 조향각을 가변시킬 수 있는 구성이므로, 서스펜션의 기본적인 특성은 변화가 없게 되며, 이로 인해 실제 차량에 적용 가능한 장점이 있다.Therefore, since the embodiment of the present invention is a configuration that can change the steering angle by the movement of the tie rod without changing the length of the tie rod, the basic characteristics of the suspension is not changed, which has the advantage that can be applied to the actual vehicle.

또한, 본 발명의 실시예는 랙 스트로크 가변장치를 이용하여 조향각을 가변 시키는 장치보다 작업의 편의성 향상 및 구조의 단순화를 통해 원가를 크게 절감시킬 수 있는 장점도 있다.In addition, the embodiment of the present invention has the advantage that the cost can be greatly reduced by improving the convenience of work and simplify the structure than the apparatus for varying the steering angle by using the rack stroke variable device.

또한, 본 발명의 실시예는 페일 세이프(fail-safe) 기능이 필요없는 구성이므로 스티어 바이 와이어 시스템을 적용한 장치보다 구조가 단순하고 아울러 단가가 저렴한 장점도 있다.In addition, since the embodiment of the present invention does not require a fail-safe function, the structure has a simpler structure and a lower cost than a device using a steer-by-wire system.

도 1은 본 발명에 따른 조향각 가변장치의 개략적인 구성도,1 is a schematic configuration diagram of a steering angle variable device according to the present invention;

도 2는 도 1의 작동 상태도이다.2 is an operating state diagram of FIG. 1.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

1 - 스티어링 휠 3 - 랙1-steering wheel 3-rack

5 - 연결링크 6 - 컨트롤러5-Link 6-Controller

7 - 리니어모터 8 - 모터로드7-Linear Motor 8-Motor Rod

9 - 차륜 11 - 타이로드9-wheel 11-tie rod

Claims (3)

랙의 끝단에 일단이 회전 가능하게 힌지 결합된 연결링크와;A connecting link having one end rotatably hinged to an end of the rack; 입력신호에 따른 컨트롤러의 제어에 따라 구동하는 리니어모터와;A linear motor driven under control of the controller according to the input signal; 상기 랙과 평행하게 배치되면서 일단은 상기 연결링크의 타단과 힌지 결합되고 타단은 상기 리니어모터에 연결되어 상기 리니어모터의 동력으로 직선 이동하는 모터로드와;A motor rod arranged in parallel with the rack and having one end hinged to the other end of the connection link and the other end connected to the linear motor to move linearly with the power of the linear motor; 상기 랙의 길이방향을 따라 연장되도록 배치되면서 일단은 상기 연결링크에 연결되고 타단은 차륜에 연결되어 설치되는 타이로드;A tie rod disposed to extend along the longitudinal direction of the rack, one end of which is connected to the connection link and the other end of which is connected to a wheel; 를 포함하는 차량의 조향각 가변장치.Steering angle variable device of a vehicle comprising a. 상기 연결링크의 양단에는 상기 연결링크의 길이방향을 따라 장홈이 형성되고;Long grooves are formed at both ends of the connection link in a longitudinal direction of the connection link; 상기 연결링크의 일단은 상기 장홈을 관통하는 힌지축을 매개로 상기 랙에 대해 회전 가능하게 결합되며;One end of the connection link is rotatably coupled to the rack via a hinge shaft passing through the long groove; 상기 연결링크의 타단은 상기 장홈을 관통하는 힌지축을 매개로 상기 모터로드에 대해 회전 가능하게 결합된 것;The other end of the connection link is rotatably coupled to the motor rod via a hinge shaft passing through the long groove; 을 특징으로 하는 차량의 조향각 가변장치.Steering angle variable device of the vehicle, characterized in that. 청구항 2에 있어서, 상기 타이로드는,The method of claim 2, wherein the tie rod, 상기 연결링크의 길이방향을 따라 상기 랙과 상기 연결링크를 결합하는 힌지축에서 상기 연결링크와 상기 모터로드를 결합하는 힌지축까지의 구간을 양분하는 지점에 중심축을 매개로 결합된 것;A central axis coupled to a point bisecting a section from a hinge shaft for coupling the rack and the connection link along a longitudinal direction of the connection link to a hinge shaft for coupling the connection link and the motor rod; 을 특징으로 하는 차량의 조향각 가변장치. Steering angle variable device of the vehicle, characterized in that.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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