KR100215238B1 - Reaction force device for electric controlled power steering systems - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량의 조향장치로서 조향력을 어시스터하는 전자제어 파워 스티어링의 반력장치에 관한 것으로서, 특히 입력축에 반력 플레이트와 반력 피스톤을 설치하고, 상기 반력 피스톤의 둘레에 가이드핀을 형성하여 몸체에 형성되는 가이드홈에 결합 설치하여 반력실을 구성하게 하고, 상기 하나의 반력 피스톤에 4개의 V홈을 구성하여 하나의 반력 피스톤을 사용하여 차속에 따라 리프런스를 증가시켜 조종 안정성을 도모하면서 부품수와 가공수를 줄여 제작성을 향상시키고 제조원가도 절감시킬 수 있고 장치의 기능과 성능을 향상시킬 수 있도록 한 전자제어 파워 스티어링의 반력장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reaction force control device of an electronically controlled power steering that assists steering force as a steering device of a vehicle. In particular, a reaction force plate and a reaction force piston are installed on an input shaft, and guide pins are formed around the reaction force piston to form a body. Combining and installing in the guide grooves to form a reaction chamber, and four V grooves in one reaction force piston to increase the lift according to the vehicle speed by using one reaction force piston to improve the steering stability and the number of parts The present invention relates to a reaction force device of an electronically controlled power steering, which can reduce the number of processes, improve manufacturability, reduce manufacturing cost, and improve the function and performance of the device.
Description
본 발명은 자동차용 조향핸들의 파워 스티어링 장치에 관한 것으로서, 특히 자동차의 고속과 저속 주행시 안정적인 조향력을 얻을 수 있도록 한 파워 스티어링 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power steering apparatus for steering wheels for automobiles, and more particularly, to a power steering apparatus capable of obtaining a stable steering force during high speed and low speed driving of a vehicle.
주지된 바와 같이 유압작동기를 조향보조력의 발생원으로 하는 유압식 동력조향장치(POWER STEERING SYSTEM)는 다음과 같은 구성을 취하고 있는 것이 일반적이다. 즉, 조향차륜에 연결된 출력축과 핸들에 작동적으로 연결되는 입력축을 토션바를 통하여 동축상에 연결하고 핸들에 조향토오크가 가해진 경우, 이에 수반된 토션바의 비틀림에 따라서 입력축과 출력축간에 상대각 변위가 발생하도록 되어 있다.As is well known, the hydraulic power steering system (POWER STEERING SYSTEM) using the hydraulic actuator as a source of steering assistance force generally takes the following configuration. That is, when the output shaft connected to the steering wheel and the input shaft operatively connected to the handle are coaxially connected via the torsion bar and the steering torque is applied to the handle, the relative angular displacement between the input shaft and the output shaft depends on the torsion of the torsion bar. It is supposed to occur.
또한 통상의 동력조향장치는 입력축 및 출력축의 어느 한쪽과 연동하여 회전하는 원통형의 케이싱과 이것의 내부에 동축적으로 설치되어 나머지 하나의 축과 연동하여 회전하는 밸브제로 이루어진 유압제어밸브를 갖추고 있다. 이 유압제어밸브의 작동에 의하여 상기 유압작동기의 송급유압을 조향토오크의 방향 및 크기에 따라서 제어하여 조향보조력을 얻는다.In addition, a conventional power steering apparatus is provided with a hydraulic casing made of a cylindrical casing which rotates in conjunction with one of the input shaft and the output shaft and a valve made of coaxially installed therein and rotating in conjunction with the other shaft. By operating this hydraulic control valve, the supply hydraulic pressure of the hydraulic actuator is controlled according to the direction and magnitude of the steering torque to obtain steering assistance force.
그런데 핸들의 조작에 필요한 힘의 크기는 노면으로부터 핸들에 대하여 작용하는 반력의 크기에 대응하며, 이 반력의 크기는 차량의 주행속도에 비례하는 것으로 알려져 있다.However, the magnitude of the force required for steering wheel steering corresponds to the magnitude of reaction force acting on the steering wheel from the road surface, and the magnitude of the reaction force is known to be proportional to the traveling speed of the vehicle.
한편 상기 구성의 동력조향장치에 있어서는 핸들에 가해지는 조향토오크와 유압작동기가 발생하는 조향 보조력간의 대응관계는 토션바의 비틀림 특성만으로 결정된다. 따라서 상기 토션바가 정지시 또는 저속 주행시에 작용하는 큰 반력을 기준으로 선정되어 있는 경우, 고속 주행시 핸들에 약한 반력이 작용하게 되어 직진 안정성의 악화를 초래한다고 하는 난점이 발생한다.On the other hand, in the power steering apparatus of the above configuration, the correspondence between the steering torque applied to the handle and the steering assistance force generated by the hydraulic actuator is determined only by the torsion bar's torsion characteristic. Therefore, when the torsion bar is selected based on a large reaction force acting when stopped or at low speed, a weak reaction force acts on the steering wheel at high speed to cause deterioration of the straight stability.
반대로, 상기 토션바가 고속 주행시를 기준으로 하여 선정되어 있는 경우에는 정지시 및 저속 주행시에 충분한 조향보조력을 얻을 수 없다고 하는 난점이 발생한다.On the contrary, when the torsion bar is selected on the basis of high speed travel, a difficulty arises in that sufficient steering assist power cannot be obtained during stoppage and low speed travel.
이러한 난점을 해소하기 위하여 상기 입력축과 출력축과의 연결부분에 유압제어밸브와는 별도로 유압반력장치를 설치한 동력조향장치가 개발된 바 있다. 이 유압반력장치를 이용해서 차량속도에 비례하는 유압반력을 동력조향장치에 작용시켜서, 입력축과 출력축의 상대각변위에 따른 유압제어밸브의 제어동작을 고속주행시에는 강한 힘으로, 저속 주행시에는 약한 힘으로 구속하게 되는 것이다.In order to solve this difficulty, a power steering apparatus has been developed in which a hydraulic reaction device is installed separately from a hydraulic control valve at a connection portion between the input shaft and the output shaft. By using this hydraulic reaction device, hydraulic reaction force proportional to the vehicle speed is applied to the power steering system, so that the control action of the hydraulic control valve according to the relative angular displacement of the input shaft and the output shaft is strong at high speed and weak at low speed. Will be bound by.
그러나 종래에는 도 1 및 도 2에서와 같이 유압반력장치가 입력축(2) 하단부와 출력축(3) 상단부와 수개의 플런져로 구성되어 있다.However, in the related art, the hydraulic reaction apparatus includes a lower end of the input shaft 2, an upper end of the output shaft 3, and several plungers as shown in FIGS. 1 and 2.
출력축(3)과 하우징(10)의 내주면과의 사이에는 원환상 공간으로된 반력실(33)이 형성되어 있다. 출력축(3) 내부에는 입력축(2)의 일부가 움직일 수 있게 끼워져 있고, 그 외주면에는 원주방향에 등간격으로 배치된 복수개의 오목부(22)가 형성되어 있다. 또한 출력축(3)에는 상기 각 오목부(22)에 대응하는 위치에 반경방향으로 관통된 관통구멍(31)이 원주방향으로 대략 등간격으로 배치되어 있다. 이들 관통구멍(31)의 각각에는 그에 대응하는 플런저(32)가 미끄럼 운동 가능하게 끼워진다. 각각의 플런저(32)는 그 내측단부에 반구형의 볼록부를 구비하고 있으며, 이 볼록부는 입력축(2)의 외주면에 형성된 오목부(22)와 제합하고 있다.Between the output shaft 3 and the inner circumferential surface of the housing 10, a reaction force chamber 33 is formed in an annular space. A part of the input shaft 2 is inserted in the output shaft 3 so that a movement is possible, The outer peripheral surface is formed with the some recessed part 22 arrange | positioned at equal intervals in the circumferential direction. Moreover, the through-hole 31 which penetrated radially at the position corresponding to each said recessed part 22 is arrange | positioned in the output shaft 3 at substantially equal intervals in the circumferential direction. A corresponding plunger 32 is fitted in each of these through holes 31 so as to be slidable. Each plunger 32 has a hemispherical convex portion at its inner end, and the convex portion is engaged with the concave portion 22 formed on the outer circumferential surface of the input shaft 2.
이와 같은 종래의 유압반력장치에 의하면, 상기 반력실(33)에 차량속도에 대응하는 크기의 유압을 도입함으로써, 고속주행시 핸들에 적정한 강성을 부여하여 차량의 직진 안정성을 향상시킬 수 있고, 정지시 및 저속 주행시 충분한 조향보조력을 얻어서 핸들의 조작에 요하는 힘을 저감시킬 수 있다.According to such a conventional hydraulic reaction device, by introducing the hydraulic pressure of the size corresponding to the vehicle speed into the reaction chamber 33, it is possible to improve the straight-line stability of the vehicle by imparting the appropriate rigidity to the steering wheel during high-speed driving, And a sufficient steering assist force at low speeds to reduce the force required for the steering wheel operation.
그리고 상기한 바와 같이 종래의 동력조향장치에 있어서는 조향핸들에 반력을 부여하기 위한 유압반력장치와는 별도로 토션바의 파손시 수동조향을 가능케 하기 위한 스톱퍼 장치를 유압제어밸브와 유압반력장치 사이에 구비하고 있기 때문에 동력조향장치의 전체구조가 복잡해지고 가공 및 제작상 어려움이 있는 결점과 출력축의 플런저와 입력축의 오목부간에 다수의 접점이 존재하기 때문에 양자간에 확실한 접촉이 이루어지지 않으면 반력실내에 유압이 형성될 때 토션바가 미세하게 흔들리는 문제점등이 야기되었다.As described above, in the conventional power steering device, a stopper device is provided between the hydraulic control valve and the hydraulic reaction device to enable manual steering when the torsion bar is broken apart from the hydraulic reaction device for applying the reaction force to the steering wheel. Therefore, the overall structure of the power steering system is complicated, and there are many defects in processing and manufacturing, and there are many contacts between the plunger of the output shaft and the concave portion of the input shaft. When the torsion bar is finely shaken when formed, etc. was caused.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 보완하고자 입력축에 반력 플레이트와 반력 피스톤을 설치하고, 상기 반력 피스톤의 둘레에 가이드핀을 형성하여 몸체에 형성되는 가이드홈에 결합 설치하여 반력실을 구성하게 하고, 상기 하나의 반력 피스톤에 4개의 V홈을 구성하여 하나의 반력 피스톤을 사용하여 차속에 따라 유압반력를 증가시켜 조종 안정성을 도모하면서 부품수와 가공수를 줄여 제작성을 향상시키고 제조원가도 절감시킬 수 있고 장치의 기능과 성능을 향상시킬 수 있게 하는데 있다.The present invention installs a reaction force plate and a reaction force piston in the input shaft to complement the conventional problems as described above, and form a guide pin around the reaction force piston to be installed in the guide groove formed in the body to form a reaction chamber In addition, by forming four V-grooves in the reaction force piston, one reaction force piston is used to increase hydraulic reaction force according to the vehicle speed, thereby improving the maneuverability while reducing the number of parts and the number of machining and improving the manufacturability and reducing the manufacturing cost. And to improve the functionality and performance of the device.
도 1은 종래기술을 설명하려는 전자제어 파워 스티어링 장치의 시스템 개략도.1 is a system schematic diagram of an electronically controlled power steering apparatus to describe the prior art.
도 2는 제 1 도의 A - A선 단면도(반력장치).2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1 (reaction device).
도 3은 본 발명의 적용된 파워 스티어링 장치의 시스템 개략도.3 is a system schematic diagram of an applied power steering apparatus of the present invention.
도 4는 본 발명의 요부 확대 단면도.4 is an enlarged cross-sectional view of the main portion of the present invention.
도 5는 본 발명의 요부 확대 단면도.5 is an enlarged cross-sectional view of the main portion of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1: 입력축, 2: 반력 플레이트, 3: 반력 피스톤, 4: 가이드 핀, 5: 몸체, 6: 가이드홈, 7: 반력실, 8: V홈, 9: 밸브 바디(VALVE BODY), 10: 압력제어밸브, 11: 솔레노이드, 12: E.C.U1: input shaft, 2: reaction plate, 3: reaction piston, 4: guide pin, 5: body, 6: guide groove, 7: reaction chamber, 8: V-groove, 9: valve body, 10: pressure Control valve, 11: Solenoid, 12: ECU
본 발명의 구성을 보면 도 3과 도4에서 보는 바와 같이 입력축(1)에 고정핀 반력 플레이트(2)와 반력실(7)을 형성하는 밸브 바디(9)에 반력 피스톤(3)을 설치하고, 상기 반력 피스톤(3)의 둘레에 가이드핀(4)을 형성하여 몸체(5)에 형성되는 가이드홈(6)에 결합 설치하여 반력실(7)을 구성하게 하고, 상기 하나의 반력 피스톤(3)에 4개의 V홈(8)을 형성하여 하나의 반력 피스톤(3)을 사용하여 차속에 따라 유압반력를 증가시켜 조종 안정성을 도모할 수 있게 구성된 것이다.3 and 4, the reaction force piston 3 is installed in the valve body 9 forming the fixed pin reaction force plate 2 and the reaction chamber 7 on the input shaft 1. The guide pin (4) is formed around the reaction force piston (3) to be coupled to the guide groove (6) formed in the body (5) to form a reaction chamber (7), the one reaction force piston ( By forming four V-grooves (8) in 3), one reaction force piston (3) is used to increase the hydraulic reaction force according to the vehicle speed to achieve steering stability.
따라서 상기와 같이 구성되는 본 발명은 차속에 따라 E.C.U(12)는 솔레노이드(11)를 비례적으로 움직여 압력제어밸브(10)를 제어해서 반력실(7)로 반력압을 공급하면 반력 피스톤(3)이 상기 반력압을 받아 반력 플레이트(2)에 밀착되어 입력축(1)의 회전 동작시 반력을 발생시켜 차속의 가감에 따른 조종 안정성을 도모하는 장치이다.Therefore, according to the present invention configured as described above, the ECU 12 controls the pressure control valve 10 by proportionally moving the solenoid 11 in response to the vehicle speed, and supplies a reaction force to the reaction chamber 7 as a reaction force piston 3. ) Is a device that is in close contact with the reaction plate (2) receives the reaction force to generate a reaction force during the rotation operation of the input shaft (1) to improve the steering stability according to the acceleration and deceleration of the vehicle.
상기와 같은 본 발명은 4개의 V홈이 형성되는 하나의 반력 피스톤(3)을 사용하여 차속에 따라 리프런스를 증가시켜 조정 안정성을 도모할 수 있고 전자제어 파워 스티어링의 동작을 원활하게 할 수 있으므로 부품수와 가공수를 줄여 제작 가공성과 조립성을 향상시킬 수 있고, 부품수와 가공수를 줄여 제조원가를 절감시킬 수 있으며, 치수 공차에 따른 가공정밀성 유지가 용이하여 장치의 오동작을 방지할 수 있으며, 차의 기능과 성능도 향상시킬 수 있게 되는 것이다.According to the present invention as described above, by using one reaction force piston 3 having four V-grooves, it is possible to increase the balance according to the vehicle speed, thereby achieving adjustment stability and smoothly operating the electronically controlled power steering. It is possible to reduce the number of parts and the number of machining, improve the workability and assemblability, reduce the manufacturing cost by reducing the number of parts and the number of machining, and prevent the malfunction of the device by easily maintaining the processing precision according to the dimensional tolerance. This will improve the car's functionality and performance.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 입력축에 반력 플레이트와 반력 피스톤을 설치하고, 상기 반력 피스톤의 둘레에 가이드핀을 형성하여 몸체에 형성되는 가이드홈에 결합 설치하여 반력실을 구성하게 하고, 상기 하나의 반력 피스톤에 4개의 V홈을 구성하여 하나의 반력 피스톤을 사용하여 차속에 따라 반력를 증가시켜 조종 안정성을 도모하면서 부품수와 가공수를 줄여 제작성을 향상시키고 제조원가도 절감시킬 수 있고 장치의 기능과 성능을 향상시킬 수 있는 효과를 얻고자한 것이다.As described above, in the present invention, a reaction force plate and a reaction force piston are installed on an input shaft, and a guide pin is formed around the reaction force piston to be coupled to a guide groove formed in the body to form a reaction force chamber. By constructing four V-grooves on the reaction piston, one reaction force piston is used to increase the reaction force according to the speed of the vehicle to improve steering stability, while reducing the number of parts and the number of parts, improving the manufacturability and reducing the manufacturing cost. We wanted to get the effect of improving performance.
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1996
- 1996-12-07 KR KR1019960062829A patent/KR100215238B1/en not_active IP Right Cessation
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