KR20120010967A - 조향 시스템 작동 방법, 이러한 조향 시스템 및 조향 장치 - Google Patents

조향 시스템 작동 방법, 이러한 조향 시스템 및 조향 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량(10)의 조향 시스템(12)의 작동 방법, 이러한 유형의 조향 시스템(12) 및, 조향 장치(40)에 관한 것이다. 차량(10)은 전방 차축(14) 및 후방 차축(16)을 가지며, 전방 차축(14)의 슬립각은 조향 휠 각도 범위에 걸쳐 일정하게 유지되도록 후방 차축(16)의 조향에 의해 영향을 받는다.

Description

조향 시스템 작동 방법, 이러한 조향 시스템 및 조향 장치{METHOD FOR OPERATING A STEERING SYSTEM, THE STEERING SYSTEM AND A STEERING DEVICE}
본 발명은 조향 시스템의 작동 방법, 이러한 유형의 조향 시스템, 및 조향 장치에 관한 것이다.
제안된 방법은 예를 들어 EPS 또는 서보트로닉과 같이 능동적으로 영향을 받을 수 있는 조향 보조 수단을 가진 조향 시스템에서 사용된다. 이러한 유형의 조향 시스템의 목적은 특히 커브를 주행할 때 주행 안전성을 향상시키는 것이다. 이러한 목적으로, 조향된 휠에 어떤 힘들이 작용하는지에 대한 실험이 수행되어 다양한 주행 상황에서 상기 힘의 거동을 설명하는 것이 가능하다.
다양한 주행 상황에서 조향된 휠에 발생하는 힘들을 설명하기 위해, 예를 들어 캄의 서클(Kamm's Circle)이 사용되고, 이는 가능한 전체 힘을 휠에 분배하기 위한 그래픽 표현이다. 여기서, 최대 정지 마찰에 도달할 때까지의 휠의 종방향의 추진력 또는 제동력과, 횡방향의 코너링 포스(cornering force)가 고려된다. 캄의 서클은 종방향력과 코너링 포스가 서로 의존적이라는 것을 분명히 한다. 결과적인 전체 힘은 최대 가용 정지 마찰을 초과할 수 없다. 결론적으로, 종방향력이 증가하면 횡력이 더 작게 제공된다. 반면에, 직선으로 주행할 때만 최대 가속 또는 감속이 가능하다.
타이어는 캄의 서클 상에 최대 가속값을 제공한다. 숙련된 운전자는 발생하는 수동력을 이용하여 전방 차축에 대한 최대 가속값을 감지할 수 있다. 우선, 조향각이 증가함에 따라 수동력이 증가한다. 이는 최대값을 초과할 때 다시 감소하며, 차축의 횡력 포텐셜이 마찬가지로 소진된다. 추가 조향에 의해, 곡률 반경이 다시 증가한다.
EP 제2 065 291 A1호에는 동력 보조 조향 시스템(power assisted steering)이 장착된 자동차의 주행 역학에 영향을 주는 방법이 공지되어 있다. 커브를 주행할 때 의 주행 안전성은 제안된 방법에 의해 향상될 것이다. 이러한 목적으로, 추가 조향각을 도입하고, 이 각에 대한 설정값 규정을 개회로 제어 유닛/폐회로 제어 유닛에 의해 결정한다. 과소 조향(understeering) 상태가 검출되면, 과소 조향 상태 동안 주변 영향에 따르며 최대로 도달할 수 있는 휠 횡력 최대값의 범위 내에 휠 횡력이 유지되도록 추가 조향각의 설정값 규정이 변동한다.
본 발명의 목적은 차량, 특히 동력 보조 조향 시스템이 장착된 차량의 주행 안전성을 향상시키는 데 있다.
본 발명에 따르면, 상기 목적은 청구범위 제1항에 따른 방법과 청구범위 제5항의 특징들을 가진 조향 장치에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 개선예들은 종속항들의 구성부이다.
전술한 방법은 전방 차축 및 후방 차축을 가진 차량의 조향 시스템을 작동하기 위해 사용되며, 이때 전방 차축의 슬립각이 영향을 받는다. 여기서, 이러한 영향은 후방 차축의 조향에 의한 것으로, 정확하게는 슬립각이 조향 휠 각도 범위에 걸쳐 일정하게 유지되도록 야기된다.
그러므로, 후방 차축과 조합하여 능동적으로 전방 차축의 슬립각에 영향을 주는 가능성을 이용한다.
여기서, 슬립각은 도로 상에서 휠이 실제로 이동하는 방향과 휠이 가리키는 방향 사이의 각도를 의미하는 것으로 이해된다.
상기 방법의 경우, 최대 횡력에 도달할 때 적어도 제한된 조향 휠 각도 범위에 걸쳐 슬립각이 일정하게 유지된다. 하나의 가능한 작동 과정은 다음과 같다.
운전자가 조향하고, 슬립각과 코너링 포스가 형성된다. 코너링 포스에 대한 최대값에 도달한다. 추가 조향에도 불구하고, 슬립각은 일정하게 유지되고, 후방 차축 조향이 이러한 과도 조향(oversteering)을 보상한다. 보상을 위한 후방 차축 조향의 포텐셜에 도달하며, 이때, 슬립각은 더욱 증가하지만, 횡력은 감소한다.
동시에, 운전자는 조향 보조 수단이 조정됨으로써 최대 횡력을 초과했다는 느낌을 받을 수 있다. 따라서, 경험이 적은 운전자도 이러한 범위를 벗어나기 전에 최대 코너링 포스의 초과를 감지할 수 있다.
아울러, 전방 차축과 후방 차축을 가진 차량의 조향 장치가 설명되고, 상기 조향 장치는 차량의 후방 차축에 작용한다. 조향 장치의 경우, 전방 차축의 슬립각을 측정하는 유닛을 구비한다. 조향 장치는 전방 차축의 슬립각이 조향 휠 각도 범위에 걸쳐 일정하게 유지되는 방식으로 후방 차축의 조향에 의해 상기 슬립각에 영향을 주도록 형성되거나 설치된다.
마찰 계수 산출을 위한 제1 장치 및/또는 래크 힘(rack force) 산출을 위한 제2 장치를 구비하는 것이 유리하다.
전방 차축과, 후방 차축 및, 능동적으로 영향을 받을 수 있는 조향 보조 수단을 가진 차량의 제안된 조향 시스템은 전술한 유형의 조향 장치와 그에 따른 후방 차축 조향을 포함한다. 조향 시스템은 특히 전술한 방법을 수행하는 데 적합하다.
제안된 방법의 구현을 위해, 전자식 동력 보조 조향 시스템 또는 EPS, 서보트로닉 등과 같이 능동적으로 영향을 받을 수 있는 조향 보조 수단을 가진 조향 시스템과, 마찰 계수 산출 또는 래크 힘 산출 및, 후방 차축 조향이 규칙적으로 필요하다.
본 발명의 다른 장점 및 실시예는 상세 설명 및 첨부된 도면에 나타난다.
전술한 특징들 및 후속해서 더 설명할 특징들은 본 발명의 범위를 벗어남 없이 각각의 명시된 조합뿐만 아니라 기타 조합 또는 단독으로 사용될 수 있음은 말할 필요도 없다.
도 1은 본 발명에 따른 조향 장치를 가진 차량의 개략도.
도 2는 커브를 주행할 때 작용하는 힘들을 도시한 그래프.
본 발명은 도면의 실시예를 통해 도시되고 도면을 참조하여 설명된다.
도 1에는 전체적으로 도면 부호 10으로 표시된 차량이 도시되어 있다. 차량(10)은 조향 시스템(12)을 포함하고, 상기 조향 시스템에 의해 전방 차축(14)과 후방 차축(16)이 제어된다. 전방 차축(14) 상에서 조향되는 휠들(18)과 후방 차축(16) 상에서 조향되는 휠들(20)이 구비된다.
조향 휠(22), 조향 칼럼(24), 조향 피니언(26), 및 래크(28)가 전방 차축(14)의 직접 제어를 위해 구비된다. 운전자는 조향 휠(22)을 통해 수동 토크를 도입하고, 상기 수동 토크는 조향 칼럼(24)과 조향 피니언(26)을 통해 래크(28)에 전달된다. 조향 칼럼(24)은 기계식, 유압식, 또는 전기식 조향 칼럼일 수 있다. 또한, 운전자에 의해 제공된 수동 토크에 중첩되는 토크를 제공하는 조향 보조 수단(30), 마찰 계수 산출을 위한 제1 장치(32) 및, 래크 힘 산출을 위한 제2 장치(34)가 도시된다.
아울러, 조향 시스템(12)은, 전방 차축(14)의 슬립각을 측정하는 유닛(42)과 상호 작용하며 후방 차축(16)에 작용하는 조향 장치(40)를 포함한다. 이로써 전방 차축(14)의 슬립각이 후방 차축(16)의 조향에 의해 능동적으로 영향을 받게 된다. 따라서, 상기 슬립각을 일정하게 유지할 수 있고, 과도 조향을 보상할 수 있다.
도 2에는 위아래에 나란히 배치된 세 개의 그래프가 도시되어 있다. 여기서, 첫 번째 그래프(50)에는, 조향각(52)의 그래프와 슬립각(54)의 그래프가 표시된다. 두 번째 그래프(60)에는, 코너링 포스(62)의 그래프가 표시된다. 세 번째 그래프(70)에는, 능동 보정(72)이 없는 수동력의 그래프와 능동 보정(74)이 있는 수동력의 그래프가 표시된다.
도 2에는 1, 2, 3, 4로 표시된 네 개의 범위가 도시되어 있다. 이러한 분할의 도움으로 본 발명의 방법에 따라 가능한 시퀀스가 명확해진다. 상기 가능한 시퀀스는 다음과 같다.
1) 운전자가 조향하고(상승 그래프; 52), 슬립각(54)과 코너링 포스(62)가 형성된다.
2) 코너링 포스(62)에 대한 최대값에 도달한다.
3) 추가 조향에도 불구하고, 슬립각(54)은 일정하게 유지되고, 후방 차축 조향이 이러한 과도 조향을 보상한다.
4) 보상을 위한 후방 차축 조향의 포텐셜에 도달하며, 이때 슬립각(54)은 계속 증가하지만, 횡력은 감소한다.

Claims (9)

  1. 전방 차축(14) 및 후방 차축(16)을 가진 차량의 조향 시스템의 작동 방법이며, 상기 전방 차축(14)의 슬립각(54)이 영향을 받는 조향 시스템 작동 방법에 있어서,
    전방 차축(14)의 슬립각(54)은 상기 슬립각이 조향 휠 각도 범위에 걸쳐 일정하게 유지되도록 후방 차축(16)의 조향에 의해 영향을 받는 조향 시스템 작동 방법.
  2. 제1항에 있어서, 조향 시스템(12)의 조향 보조 수단(30)은 최대 횡력의 초과가 운전자에게 전달되도록 조정되는 조향 시스템 작동 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 마찰 계수 산출이 실행되는 조향 시스템 작동 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 래크 힘(rack force) 산출이 실행되는 조향 시스템 작동 방법.
  5. 전방 차축과 후방 차축을 구비하며, 차량(10)의 후방 차축(16)에 작용하는 조향 장치에 있어서,
    전방 차축(14)의 슬립각(54)을 측정하는 유닛(42)을 구비하며, 조향 장치(40)는 전방 차축(14)의 슬립각(54)이 조향 휠 각도 범위에 걸쳐 일정하게 유지되는 방식으로 후방 차축(16)의 조향에 의해 상기 슬립각에 영향을 주도록 형성되는 조향 장치.
  6. 제5항에 있어서, 마찰 계수 산출을 위한 제1 장치(32)가 제공되는 조향 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 래크 힘 산출을 위한 제2 장치(34)가 제공되는 조향 장치.
  8. 전방 차축(14)과, 후방 차축(16) 및, 능동적으로 영향을 받을 수 있는 조향 보조 수단(30)을 구비한 차량의 조향 시스템이며,
    제5항 또는 제6항에 따른 조향 장치(40)를 구비하는 조향 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 능동적으로 영향을 받을 수 있는 조향 보조 수단(30)으로서 전자식 동력 보조 조향 시스템이 제공되는 조향 시스템.
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