KR20100130680A - Anti-pulling system of vehicle with active front steering system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량의 쏠림방지장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 AFS 시스템(Active Front Steering system)을 사용하여 차량의 직진 주행시 발생하는 차량 쏠림을 능동 제어에 의해 완화시킴으로써 주행 안정성을 확보할 수 있는 차량의 쏠림방지장치에 관한 것이다. The present invention relates to an anti-tip device of a vehicle, and more particularly, a vehicle that can secure driving stability by mitigating the vehicle tilt generated by the active control when the vehicle travels straight using an AFS system (Active Front Steering system). Relates to an anti-tip device.
일반적으로, 자동차는 자동차의 진행 방향을 운전자의 의도대로 변경할 수 있도록 조향핸들(steering wheel)의 회전운동을 바퀴의 선회운동으로 변환시키기 위한 조향장치를 구비하고 있다. In general, a vehicle is provided with a steering device for converting the rotational movement of the steering wheel into the rotational movement of the wheel so that the driving direction of the vehicle can be changed as the driver intends.
이러한 자동차의 조향장치는 수동 스티어링 시스템과 파워 스티어링 시스템으로 분류되며, 운전자가 직접 조작하는 조작기구와, 상기 조작기구로부터 전달받은 조작력의 운동방향을 변환함과 동시에 조작력을 증대시켜 링크기구로 전달하는 기어기구와, 상기 기어기구의 작동을 앞 바퀴로 전달함과 동시에 좌우 바퀴의 관계를 일정하게 유지시키는 링크기구로 구성된다. 특히, 상기 기어기구는 조향축 끝단에 피니언 기어를 설치하여 랙 기어에 맞물리도록 한 구조로 되어 있다. 즉, 피 니언 기어(pinion gear)가 회전하면, 피니언 기어와 랙 기어(rack gear)가 형성된 랙바(rack bar)가 횡방향으로 수평이동하면서 그 양 끝단에 연결된 타이로드(tie rod)를 통해 너클암과 함께 바퀴가 움직이도록 되어 있다.The steering device of the vehicle is classified into a manual steering system and a power steering system. The steering mechanism of the driver is directly operated by the driver, and the movement direction of the operating force received from the operating mechanism is changed and the operating force is increased to the link mechanism. It consists of a gear mechanism and a link mechanism for transmitting the operation of the gear mechanism to the front wheel and at the same time maintaining the relationship between the left and right wheels. In particular, the gear mechanism is configured to be engaged with the rack gear by installing the pinion gear at the end of the steering shaft. That is, when the pinion gear rotates, the rack bar on which the pinion gear and the rack gear are formed moves horizontally horizontally and knuckles through tie rods connected to both ends thereof. The wheel is designed to move with the arm.
따라서, 운전자의 조향 조작력은 조향핸들을 돌림으로써 기어기구의 피니언 기어를 회전시키고, 이에 따라 피니언 기어에 맞물린 랙바가 수평이동하면서 타이로드를 통해 바퀴에 전달되게 된다.Therefore, the steering operation force of the driver rotates the pinion gear of the gear mechanism by turning the steering handle, so that the rack bar engaged with the pinion gear is transmitted to the wheel through the tie rod while horizontally moving.
그런데, 종래의 파워 스티어링 시스템을 구비한 차량에서는, 직진 주행 중, 운전자의 의도와는 상관없이 차량이 한쪽으로 쏠리는 차량 쏠림(vehicle pull) 현상이 발생되는 경우가 있다. 이러한 차량 쏠림 현상은 운전자가 조향핸들을 잡고 차량을 직진 주행시 조향핸들에 작용하는 토크(torque)인 스티어링 풀(steering pull)과, 운전자가 직진 주행시 조향핸들를 놓았을 때 직진 주행 방향에 대하여 좌, 우로 편심되어 한 방향으로 편심되어 흐르는 드리프트(drift)로 구분된다. 이러한 쏠림현상은 차량의 직진 안정성을 떨어뜨리고, 특히 장시간 운전하는 운전자가 직진상태를 유지하기 위해 일정한 토크를 항상 조향핸들에 가함으로써 피로감을 누적시키는 원인이 되며, 쏠림현상이 심한 경우에는 운전자가 순간적으로 조향핸들을 놓았을 때 안정성에 문제가 될 수 있다.However, in a vehicle equipped with a conventional power steering system, a vehicle pull phenomenon in which the vehicle is pulled to one side may occur regardless of the driver's intention while driving straight. This vehicle tilting phenomenon is a steering pull, which is a torque applied to the steering wheel when the driver holds the steering wheel and drives the vehicle straight, and when the driver releases the steering wheel when driving straight, the vehicle moves left and right. It is divided into drifts which are eccentric and eccentric in one direction. This tendency to reduce the linear stability of the vehicle, especially when the driver driving for a long time to apply a constant torque to the steering wheel at all times in order to maintain a straight state, accumulate fatigue, if the driver is severely pulled momentary This can cause stability problems when the steering wheel is released.
종래에는 이러한 문제를 해결하기 위한 여러 시도가 있었는데, 예를 들면, 국내 특허공개 제2004-0044834호에서는, 차량 쏠림 발생시 차량 쏠림의 반대방향으로 타이 로드에 일정 압력을 가해 차량 쏠림을 방지하는 기술을 개시하고 있고, 국내 실용신안공개 제1999-0014929호에서는, 캐스터 각을 임의로 조정하여 차량 쏠림 을 방지하는 기술을 개시하고 있으며, 또한 국내 특허공개 제2005-0038156호에서는, 부시 경도를 조절하여 차량 쏠림을 방지하는 기술을 개시하고 있다. In the past, various attempts have been made to solve this problem. For example, Korean Patent Publication No. 2004-0044834 discloses a technique for preventing vehicle tilting by applying a constant pressure to the tie rod in a direction opposite to vehicle tilting when a vehicle pull occurs. In the Korean Utility Model Publication No. 1999-0014929, a technique for arbitrarily adjusting the caster angle is disclosed to prevent vehicle tilting, and in the Korean Patent Publication No. 2005-0038156, the vehicle tilting is adjusted by adjusting the bush hardness. It discloses a technique for preventing.
그러나, 상기한 종래기술들은 차량의 상태를 운전자가 임의로 판단하여 조치를 취하거나, 차량의 휠 얼라이먼트(wheel alignment)를 임의로 조정하는 방법으로, 능동적인 제어가 어렵다는 문제가 있다. However, the above-described prior arts have a problem that active control is difficult in a method of arbitrarily adjusting a wheel alignment of the vehicle by taking a measure by the driver arbitrarily determining the state of the vehicle.
따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, AFS 시스템을 사용하여 차량의 직진 주행시 발생하는 차량 쏠림을 능동 제어에 의해 완화시킴으로써 주행 안정성을 확보할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object thereof is to ensure driving stability by mitigating vehicle tilt caused by active control when the vehicle travels straight by using the AFS system.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 조향핸들의 조작에 따라 발생하는 조향각을 조향축 또는 조향기어에 전달하고, 차속 및 조향각에 따라 조향축 또는 조향기어에 동력을 보조하는 AFS 모터를 가지는 AFS 시스템을 구비한 차량의 쏠림방지장치에 있어서, In order to achieve the above object, the present invention transmits a steering angle generated by steering wheel steering to a steering shaft or steering gear, and an AFS system having an AFS motor that assists power to the steering shaft or steering gear according to the vehicle speed and steering angle. In the anti-tip device of the vehicle provided with,
상기 조향핸들의 조향축 상단에 설치되어 상기 조향핸들의 조작에 따른 조향각 및 조향 각속도를 감지하는 제1 감지센서와,A first detection sensor installed at an upper end of a steering shaft of the steering wheel to detect a steering angle and a steering angular velocity according to the steering wheel's manipulation;
상기 조향핸들의 조향축 하단에 설치되어, 차륜의 조향각 및 조향토크를 감지하는 제2 감지센서와, A second detection sensor installed at a lower end of a steering shaft of the steering handle to detect steering angle and steering torque of a wheel;
상기 제1 감지센서를 통해 감지된 조향각 및 조향 각속도를 통해 차량의 직진 주행 여부를 판단하고, 상기 차량의 직진 주행 판단시 상기 제2 감지센서를 통해 감지된 차륜의 조향토크가 기설정값 이상이면, 상기 AFS 모터에 역방향의 보상토크를 적용하도록 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.It is determined whether the vehicle travels straight through the steering angle and the steering angular velocity detected by the first sensor, and when the steering torque of the wheel detected by the second sensor is greater than or equal to a preset value when the vehicle travels straight. And a controller which controls to apply a reverse compensation torque to the AFS motor.
여기서, 상기 제어기는 ECU(electronic control unit)인 것이 바람직하다.Here, the controller is preferably an electronic control unit (ECU).
본 발명에 의하면, AFS 시스템을 구비한 차량에 있어서 차량의 직진 주행시 차량 쏠림이 있다고 판단되는 경우 AFS 모터에 역방향의 보상 토크를 적용하여 그 차량 쏠림량을 상쇄시킴으로써 주행 안정성을 확보할 수 있다.According to the present invention, when it is determined that the vehicle is tilted when the vehicle travels straight in the vehicle having the AFS system, it is possible to secure driving stability by applying a reverse compensation torque to the AFS motor to offset the vehicle tilt amount.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 AFS 시스템을 구비한 차량의 쏠림방지장치의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a vehicle anti-tip device having an AFS system according to an embodiment of the present invention.
AFS 시스템은 능동조향장치로서, 차속의 변화에 따라 운전자의 입력 조향각에 대한 출력 조향각을 AFS 모터를 통해 조향기어를 제어하여 입출력 기어비를 가변시킴으로써 차량의 거동을 보다 안정화시켜 주행 안정성을 확보하는 장치이다.The AFS system is an active steering device that controls the output steering angle of the driver's input steering angle according to the change of vehicle speed by controlling the steering gear through the AFS motor to change the input / output gear ratio to stabilize the vehicle's behavior to secure driving stability. .
본 발명에 의한 차량의 쏠림방지장치는 이러한 AFS 시스템을 적용하여 직진주행시 발생되는 차량 쏠림을 능동적으로 제어하여 최소화시키도록 구성되어 있다. The vehicle anti-tip device according to the present invention is configured to actively control and minimize the vehicle tilt generated when driving straight by applying this AFS system.
즉, 도 1에 도시하는 바와 같이, 본 발명에 의한 차량의 쏠림방지장치는 차량의 조향핸들(10)과, 조향핸들(10)에 연결되는 조향축(11)과, 조향축(11) 끝단에 설치되어 조향축(11)의 회전운동을 랙바(12)의 직선운동으로 변환하는 랙-피니언 조향기어(13), 랙바(12)의 양 끝단에 연결된 타이로드(14), 및 타이로드(14)와 차륜(16)을 연결하는 너클암(15)으로 이루어지는 조향장치를 갖는 차량에 있어서, 상기 조향축(11) 상단에 설치된 제1 감지센서(17)와, AFS 모터(19)와, 상기 조향축(11) 하단 또는 상기 랙바(12)에 설치된 제2 감지센서(18)와, 상기 제1 감지센 서(17) 및 제2 감지센서(18)로부터 전기적 신호를 전달받는 제어기(20)를 포함하는 구성으로 되어 있다.That is, as shown in Figure 1, the vehicle anti-tip device according to the present invention, the
상기 제1 감지센서(17)는, 운전자가 조향핸들(10)을 조작함으로써 조향축(11)을 회전시킬 때 발생하는 조향축(11)의 회전각도, 즉 조향각(SWA; Steering wheel angle)과 조향 각속도(Steering Wheel angular velocity)를 감지한 후, 그 감지된 값에 비례하는 전기적 신호를 발생하고 발생된 전기적 신호를 제어기(20)에 전달한다. The
상기 제2 감지센서(18)는, 제1 감지센서(17)에 의해 감지된 입력값(즉, 조향각과 조향 각속도의 값)에 따라 차륜의 조향각과 조향토크를 감지하여 그 감지된 값을 전기적 신호로 변환하여 제어기(20)에 전달한다.The
상기 AFS 모터(19)는, 차속과 조향각에 따라 조향기어(13) 또는 조향축(11)에 보조 회전력을 전달하는 차륜(16)을 조향시키도록 제어기(20)에 의해 구동된다. The AFS
그리고, 상기 제어기(20)는 차속센서(도시하지 않음)로부터 감지된 차량의 속도값을 전달받고 나서, 제1 감지센서(17)를 통해 감지된 조향각 및 조향 각속도를 통해 차량의 직진 주행 여부를 판단하고, 차량의 직진 주행 판단시 제2 감지센서(18)를 통해 감지된 차륜(16)의 조향토크가 차량 쏠림을 발생시킬 수 있는 기설정 값 이상이면, 조향모터(19)에 역방향의 보상토크가 적용되도록 제어하는 기능을 한다. 본 발명에서 사용되는 제어기(20)는, 예를 들면 ECU(electronic control unit)이다. The
이러한 시스템을 사용하면, 조향핸들(10)의 조작에 따라 발생하는 조향 입력 각을 조향기어(13) 또는 조향축(11)으로 전달하고, AFS 모터(19)는 차속과 조향각에 따라 조향기어(13) 또는 조향축(11)을 보조하여 차륜(16)을 조향시키도록 할 수 있어 차량 쏠림을 효율적으로 제어할 수 있다. Using such a system, the steering input angle generated by the
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 쏠림방지장치의 작동 및 효과에 대하여 설명한다.Hereinafter, with reference to Figure 2 will be described the operation and effect of the tilt prevention device of the vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 AFS 시스템을 구비한 차량의 쏠림방지장치의 작동상태를 나타낸 순서도이다.2 is a flowchart illustrating an operating state of an anti-tip device of a vehicle having an AFS system according to an exemplary embodiment of the present invention.
먼저, 제1 감지센서(17)는 운전자의 조향핸들(10)의 조작에 따른 조향각 및 조향 각속도를 실시간으로 감지하여 그 감지된 조향각 및 조향 각속도를 제어기(20)에 입력한다. 이 때, 제어기(20)는 제1 감지센서(17)를 통해 입력된 조향각및 조향 각속도를 비교 판단하여 차량의 직진 주행 여부를 결정한다. First, the
만약, 제1 감지센서(17)에 의해 감지된 조향각이 기설정값을 초과하면, 운전자가 조향핸들(10)를 조향하여 차량이 선회하는 경우이므로 제어기(20)는 차륜(16)에 보상 토크를 적용하지 않고 정상적으로 작동시키도록 제어를 수행한다.If the steering angle detected by the
그러나, 제1 감지센서(17)로부터 입력받은 조향각이 기설정값 이하이고, 조향 각속도 값이 거의 0(zero)이면, 차량은 직진 주행 상태인 것으로 판단한다. 이 때, 제어기(20)는 제2 감지센서(18)를 통해 입력된 조향토크가 차량 직진 주행시 차량 쏠림을 일으킬 수 있는 정도라고 판단되면, 즉, 상기 조향토크가 차량 쏠림을 발생시킬 수 있는 기설정값 이상이면, 차륜(16)에 작용하는 조향토크를 상쇄시킬 수 있는 역방향으로 보상토크를 AFS 모터(19)를 통해 타이로드(14)로 전달하여 차 량의 직진 주행시 발생하는 차량 쏠림을 능동적으로 제어하여 효율적으로 완화시킬 수 있게 된다. However, when the steering angle input from the
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of the same should be construed as being included in the scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 AFS 시스템을 구비한 차량의 쏠림방지장치의 개략적인 구성도.1 is a schematic configuration diagram of a vehicle anti-tip device having an AFS system according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 AFS 시스템을 구비한 차량의 쏠림방지장치의 작동상태를 나타낸 순서도.Figure 2 is a flow chart showing the operating state of the anti-tip device of the vehicle having an AFS system according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art
10 : 조향핸들10: steering wheel
11 : 조향축11: steering shaft
12 : 랙바12: rack bar
13 : 조향기어13: Steering Gear
14 : 타이로드14: tie rod
15 : 너클암15: knuckle arm
16 : 차륜16: wheel
17 : 제1 감지센서17: first detection sensor
18 : 제2 감지센서18: second detection sensor
19: AFS 모터19: AFS Motor
20 : 제어기20: controller
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KR1020090049321A KR20100130680A (en) | 2009-06-04 | 2009-06-04 | Anti-pulling system of vehicle with active front steering system |
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Cited By (3)
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KR20150146177A (en) * | 2014-06-23 | 2015-12-31 | 주식회사 만도 | Electric power steering system and vehicle pulling compensation method using them |
KR20180007061A (en) * | 2016-07-11 | 2018-01-22 | 현대모비스 주식회사 | Motor driven power steering system control method |
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- 2009-06-04 KR KR1020090049321A patent/KR20100130680A/en not_active Application Discontinuation
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