KR100646445B1 - 자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치 - Google Patents

자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치에 관한 것이다.
본 발명은, 자동차의 엔진에 의해 구동되는 유압 펌프와, 상단이 조향 휠에 연결되는 토션 바와, 상기 토션 바가 내장되는 중공 형상의 입력축과, 상기 토션 바를 매개로 입력축과 연결되는 피니언축과, 상기 입력축과 상기 피니언축의 상대 변위에 따라 작동유의 유로를 변환하는 유로 전환 밸브와, 상기 유로 전환 밸브로부터 전달되는 작동유에 의해 조향 보조 동력을 공급하는 작동 실린더와, 상기 자동차의 속도를 감지하는 차속 센서와, 상기 차속 센서로부터 전기적 신호를 전달받는 전자 제어 장치와, 상기 입력축과 상기 피니언축의 상대 변위를 규제하는 유압 반력부과, 상기 전자 제어 장치에 의해 상기 유압 반력부로의 작동유의 공급을 제어하는 압력 제어 밸브를 포함하는 상기 자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치에 있어서, 상기 압력 제어 밸브는, 외주측에 배출 포트 및 공급 포트가 각각 형성되어 있고, 중공 형상으로 이루어진 밸브 바디; 상기 공급 포트와 연통되되 하측으로 개방된 유로를 내측에 구비하며 상기 밸브 바디의 내측에 슬라이딩 가능하도록 구비되는 스풀; 상기 스풀의 상측에 구비되는 탄성 부재; 상기 탄성 부재의 상측에 형성되는 지지체; 상기 지지체의 상측에 형성되는 슬리브; 및 상기 슬리브를 구동하는 스테핑 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 스테핑 모터를 이용하여 탄성 부재의 탄성력을 조절함으로써 작동유의 최대 압력 및 차속에 따른 반력압을 조절함으로써 차속 변화에 따라 운전자에게 전달되는 조향감의 차이가 현저하게 느껴지도록 하는 효과가 있다.
압력 제어 밸브, 차속 센서, 스테핑 모터, 유압, 반력, 편심 캠

Description

자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치{Electronically Controllable Power Steering Apparatus}
도 1은 종래 기술에 따른 자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치의 구성도,
도 2a는 종래 기술에 따른 유로 전환 밸브의 일측면을 나타내는 단면도,
도 2b는 종래 기술에 따른 유로 전환 밸브의 타측면 및 압력 제어 밸브(PCV: Pressure Control Valve)의 일측면을 나타내는 단면도,
도 3은 자동차가 저속으로 주행하는 경우의 압력 제어 밸브의 작동 상태를 나타내는 단면도,
도 4는 자동차가 고속으로 주행하는 경우의 압력 제어 밸브의 작동 상태를 나타내는 단면도,
도 5는 종래 기술에 따른 압력 제어 밸브가 작동하는 경우 입력되는 토크와 유압 펌프로부터 공급되는 작동유의 압력 간의 관계를 나타내는 그래프,
도 6은 종래 기술에 따른 압력 제어 밸브가 작동하는 경우 유압 펌프로부터 공급되는 작동유의 압력(공급압)과 유압 반력부에서 작동하는 작동유의 압력(반력압) 간의 관계를 나타내는 그래프,
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치를 나타내는 구성도,
도 8은 도 7의 부분 확대도,
도 9는 도 8의 A-A′방향의 단면도,
도 10은 입력되는 토크와 유압 펌프로부터 공급되는 작동유의 압력 간의 관계를 나타내는 그래프,
도 11은 유압 펌프로부터 공급되는 작동유의 압력(공급압)과 유압 반력부에서 작동하는 작동유의 압력(반력압) 간의 관계를 나타내는 그래프,
도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치를 나타내는 구성도,
도 13은 도 12의 부분 확대도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101: 유압 펌프103: 유로 전환 밸브
105: 작동 실린더107: 차속 센서
109: 전자 제어 장치111: 압력 제어 밸브
203: 입력축205: 피니언축
207: 반력 플런저209: 유압 반력부
217: 솔레노이드221: 공급 포트
223: 배출 포트224: 반력 포트
801: 밸브 바디803: 스풀
805: 탄성 부재807: 유로
809: 캡811: 지지체
813: 모터축815: 스테핑 모터
817: 슬리브830: 밸브 하우징
901: 키903: 키홈
1301: 편심 캠
본 발명은 자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 스테핑 모터를 이용하여 탄성 부재의 탄성력을 조절함으로써 작동유의 최대 압력 및 차속에 따른 반력압을 조절함으로써 차속 변화에 따라 운전자에게 전달되는 조향감의 차이가 현저하게 느껴지도록 하는 압력 제어 밸브를 구비한 자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 조향장치는 자동차의 진행 방향을 운전자의 의지대로 변경할 수 있도록 하기 위한 장치로서 자동차의 앞바퀴가 선회하는 회전 중심을 임의로 변경하여 운전자가 원하는 방향으로 자동차를 진행시킬 수 있도록 보조하는 장치이다.
한편, 동력 보조 조향장치는 운전자가 자동차의 조향 휠(Steering Wheel)을 조작할 경우에 배력 장치를 이용하여 운전자의 조향 휠 조작력을 보조하여 줌으로써 보다 작은 힘으로 용이하게 차량의 진행 방향을 변경할 수 있도록 하는 장치이다.
이와 같은 동력 보조 조향장치는 유압식 동력 보조 조향장치(HPS: Hydraulic Power Steering Apparatus)와 전기식 동력 보조 조향장치(EPS: Electric Power Steering Apparatus)로 크게 구분된다.
유압식 동력 보조 조향장치는 엔진의 회전축에 연결된 유압 펌프가 작동유를 랙 바(Rack Bar)와 연결되어 있는 작동 실린더로 공급하면, 작동유를 공급받은 작동 실린더의 피스톤이 움직임으로써 조향 조작력을 보조하게 되어 운전자로 하여금 작은 힘으로 조향 조작을 할 수 있도록 하는 장치이다. 반면, 전기식 동력 보조 조향장치는 유압 펌프와 작동 실린더 대신에 랙 바 또는 컬럼에 모터 및 전자 제어 장치(ECU: Electronic Control Unit)를 포함하고 있어 모터의 힘으로 조작력을 보조해 주는 장치이다.
최근 전기식 동력 보조 조향장치를 탑재한 자동차가 늘어나고 있는 실정이기는 하나 아직 대부분의 자동차에는 유압식 동력 보조 조향장치가 사용되고 있다.
자동차가 저속으로 주행하거나 정지 상태에 있는 경우에는 타이어와 노면의 마찰 저항이 크기 때문에 큰 조향 보조 동력이 요구되지만 자동차가 고속으로 주행하는 경우에는 타이어와 노면 사이의 마찰 저항이 작기 때문에 큰 조향 보조 동력이 필요하지 않다. 그런데, 일반적인 유압식 동력 보조 조향장치는 자동차가 저속인 경우든 고속인 경우든 동일한 조향 보조 동력을 공급하기 때문에 고속의 경우 필요 이상으로 조향 휠이 가벼워져서 오히려 조향 안정성이 나빠지는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 최근에는 자동차의 주행 속도에 따라 조향 보조 동력의 공급을 제어함으로써 고속에서도 조향 안정성을 유지할 수 있도록 하는 전자 제어 동력 보조 조향장치(ECPS: Electronically Controllable Power Steering Apparatus)가 도입되었다.
도 1은 종래 기술에 따른 자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치의 구성도이고, 도 2a 및 2b는 각각 종래 기술에 따른 유로 전환 밸브의 일측면 및 타측면과 압력 제어 밸브(PCV: Pressure Control Valve)의 일측면을 나타내는 단면도이다.
도 1 내지 도 2b에서 각각 도시하는 바와 같이 종래 기술에 따른 자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치는, 자동차의 엔진(미도시)에 의해 구동되는 유압 펌프(101)와, 토션 바(201)가 내장되는 중공 형상의 입력축(203)과, 토션 바(201)를 매개로 입력축(203)과 연결되는 피니언축(205)과, 입력축(203)과 피니언축(205)의 상대 변위에 따라 작동유의 유로를 변환하는 유로 전환 밸브(103)와, 유로 전환 밸브(103)로부터 전달되는 작동유에 의해 조향 보조 동력을 공급하는 작동 실린더(105)와, 자동차의 속도를 감지하는 차속 센서(107)와, 차속 센서(107)로부터 전기적 신호를 전달받는 전자 제어 장치(109)와, 유압에 의해 앞뒤로 운동하는 반력 플런저(Plunger: 207)를 통해 입력축(203)과 피니언축(205)의 상대 변위를 규제하는 유압 반력부(209)와, 유로 전환 밸브(103)의 일측에 구비되되 전자 제어 장치(109)에 의해 유압 반력부(209)로의 작동유의 공급을 제어하는 압력 제어 밸브(111)를 포함하여 구성된다.
압력 제어 밸브(111)는 공급 포트(221), 배출 포트(223) 및 반력 포트(224)를 외주측에 구비하되 중공 형상으로 이루어진 밸브 바디(211)와, 밸브 바디(211)의 내측에 상부에 내장되고 스풀(215)에 하측 방향으로 탄성력을 가하는 스프링(213)과, 상단이 스프링(213)에 의해 지지되되 밸브 바디(211)의 내측에서 슬라이딩 가능하도록 하단이 솔레노이드(217)에 의해 지지되며, 외주면 상에서 소정 깊이를 가지되 소정 거리 이격되어 형성되고 유로공(229)을 통해 서로 연통되도록 형성되는 제 1 단차부(225) 및 제 2 단차부(227)를 구비하는 스풀(215)과, 스풀(215)을 하측에서 지지하며 전자 제어 장치(109)에 의해 제어되는 솔레노이드(217)를 포함하여 구성된다.
또한, 이러한 구성을 가지는 전자 제어 동력 보조 조향장치는 운전자가 조향 휠(113)을 조작함으로써 조향 휠(113)에 연결된 조향축(115)이 회전하고, 유니버설 조인트(117)를 매개로 조향축(115)과 연결되는 입력축(203)이 피니언축(205)과 상대 변위를 일으키면서 회전하며, 그에 따라 작동유가 작동 실린더(105)의 좌우 압력실(105a, 105b)에 선택적으로 공급됨으로써 랙 바(119)에 조향 보조 동력이 가해지는 기본 작동 원리는 일반적인 유압식 동력 보조 조향장치와 차이가 없다.
그러나, 전자 제어 동력 보조 조향장치는 자동차의 속도에 따라 작동 상태가 달라지는 바, 이하에서 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 자동차가 저속으로 주행하는 경우의 종래 기술에 따른 압력 제어 밸브의 작동 상태를 나타내는 단면도이고, 도 4는 자동차가 고속으로 주행하는 경우의 종래 기술에 따른 압력 제어 밸브의 작동 상태를 나타내는 단면도이다.
자동차가 주차를 하거나 저속으로 주행하는 경우에는, 차속 센서(107)로부터 감지된 차속 신호를 전달받은 전자 제어 장치(109)가 압력 제어 밸브(111)의 솔레노이드(217)를 제어함으로써 스풀(215)이 상방향으로 슬라이딩하도록 한다. 이 경우 제 1 단차부(225)가 상방향으로 이동되어 공급 포트(221)로부터 이격됨으로써 작동유가 유로공(229)으로 전달되지 못하게 된다. 따라서, 유압 반력부(209)에 작동유가 공급되지 않기 때문에 반력 플런저(207)가 입력축(203)으로부터 이격되게 되고, 그에 따라 입력축(203)은 반력 플런저(207)와의 마찰 없이 회전할 수 있게 된다. 즉, 이 경우 조향 휠(113)이 가벼워지기 때문에 운전자는 일반적인 유압식 동력 보조 조향장치가 작동하는 경우와 마찬가지의 조향감을 느끼게 된다.
그러나, 자동차가 중속 또는 고속으로 주행하는 경우에는, 차속 센서(107)로부터 감지된 차속 신호를 전달받은 전자 제어 장치(109)가 압력 제어 밸브(111)를 제어함으로써 스풀(215)이 하방향으로 슬라이딩하도록 한다. 이 경우 제 1 단차부(225)가 하방향으로 이동되어 공급 포트(221)와 연통되게 되고 그에 따라 작동유가 유로공(229)에 전달된다. 유로공(229)을 지나는 작동유는 제 2 단차부(227) 및 반력 포트(224)를 지나 유압 반력부에 전달된다. 이렇게 유압 반력부(209)에 작동유가 공급되기 때문에 작동유의 압력을 받는 반력 플런저(207)가 입력축(203)에 밀착하게 되고, 그에 따라 입력축(203)은 반력 플런저(207)에 의해 회전이 규제되게 된다. 즉, 이 경우 조향 휠(113)이 무거워지기 때문에 운전자는 일반적인 유압식 동력 보조 조향장치가 작동하는 경우와 달리 고속에서 안정적인 조향감을 느끼게 된다.
도 5는 종래 기술에 따른 압력 제어 밸브가 작동되는 경우 입력되는 토크와 유압 펌프로부터 공급되는 작동유의 압력 간의 관계를 나타내는 그래프이고, 도 6은 유압 펌프로부터 공급되는 작동유의 압력(공급압)과 유압 반력부에서 작동하는 작동유의 압력(반력압) 간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5 및 도 6에서 도시하는 바와 같이 종래 기술에 따른 전자 제어 동력 보조 조향장치에 있어서는 차속이 증가함에 따라 반력압도 역시 증가하며, 특히 차속 증가에 따른 반력압의 증가 비율이 일정하게 나타난다.
따라서, 이렇게 차속 변화에 따른 반력압의 증가 비율이 일정한 경우에는 차속이 변화하더라도 운전자가 느끼는 조향감에 있어서는 별다른 차이가 없게 되어 운전자가 조향감의 변화만으로는 현재의 주행 상태를 잘 느낄 수 없게 되는 문제가 있었다.
따라서 본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 스테핑 모터를 이용하여 탄성 부재의 탄성력을 조절함으로써 작동유의 최대 압력 및 차속에 따른 반력압을 조절함으로써 차속 변화에 따라 운전자에게 전달되는 조향감의 차이가 현저하게 느껴지도록 하는 압력 제어 밸브를 구비한 자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치를 제공하는 데 그 주된 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 자동차의 엔진에 의해 구동되는 유압 펌프와, 상단이 조향 휠에 연결되는 토션 바와, 상기 토션 바가 내장되는 중공 형상의 입력축과, 상기 토션 바를 매개로 입력축과 연결되는 피니언축과, 상기 입력축과 상기 피니언축의 상대 변위에 따라 작동유의 유로를 변환하는 유로 전환 밸브와, 상기 유로 전환 밸브로부터 전달되는 작동유에 의해 조향 보조 동력을 공급하는 작동 실린더와, 상기 자동차의 속도를 감지하는 차속 센서와, 상기 차속 센서로부터 전기적 신호를 전달받는 전자 제어 장치와, 상기 입력축과 상기 피니언축의 상대 변위를 규제하는 유압 반력부과, 상기 전자 제어 장치에 의해 상기 유압 반력부로의 작동유의 공급을 제어하는 압력 제어 밸브를 포함하는 상기 자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치에 있어서, 상기 압력 제어 밸브는, 외주측에 배출 포트 및 공급 포트가 각각 형성되어 있고, 중공 형상으로 이루어진 밸브 바디; 상기 공급 포트와 연통되되 하측으로 개방된 유로를 내측에 구비하며 상기 밸브 바디의 내측에 슬라이딩 가능하도록 구비되는 스풀; 상기 스풀의 상측에 구비되는 탄성 부재; 상기 탄성 부재의 상측에 형성되는 지지체; 상기 지지체의 상측에 형성되는 슬리브; 및 상기 슬리브를 구동하는 스테핑 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치를 제공한다.
또한, 이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 자동차의 엔진에 의해 구동되는 유압 펌프와, 상단이 조향 휠에 연결되는 토션 바와, 상기 토션 바가 내장되는 중공 형상의 입력축과, 상기 토션 바를 매개로 입력축과 연결되는 피니언축과, 상기 입력축과 상기 피니언축의 상대 변위에 따라 작동유의 유로를 변환하는 유로 전환 밸브와, 상기 유로 전환 밸브로부터 전달되는 작동유에 의해 조향 보조 동력을 공급하는 작동 실린더와, 상기 자동차의 속도를 감지하는 차속 센서와, 상기 차속 센서로부터 전기적 신호를 전달받는 전자 제어 장치와, 상기 입력축과 상기 피니언축의 상대 변위를 규제하는 유압 반력부과, 상기 전자 제어 장치에 의해 상기 유압 반력부로의 작동유의 공급을 제어하는 압력 제어 밸브를 포함하는 상기 자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치에 있어서, 상기 압력 제어 밸브는, 외주측에 배출 포트 및 공급 포트가 각각 형성되어 있고, 중공 형상으로 이루어진 밸브 바디; 상기 공급 포트와 연통되되 하측으로 개방된 유로를 내측에 구비하며 상기 밸브 바디의 내측에 슬라이딩 가능하도록 구비되는 스풀; 상기 스풀의 상측에 구비되는 탄성 부재; 상기 탄성 부재의 상측에 형성되는 지지체; 상기 지지체의 상측에서 상기 지지체와 수직으로 만나는 편심 캠; 및 상기 편심 캠을 구동하는 스테핑 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치를 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치를 나타내는 구성도이고, 도 8은 도 7의 부분 확대도이며, 도 9는 도 8의 A-A′방향 단면도이다.
도 7 내지 도 9에서 각각 도시하는 바와 같이 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치는, 자동차의 엔진(미도시)에 의해 구동되는 유압 펌프(101)와, 토션 바(201)가 내장되는 중공 형상의 입력축(203)과, 토션 바(201)를 매개로 입력축(203)과 연결되는 피니언축(205)과, 입력축(203)과 피니언축(205)의 상대 변위에 따라 작동유의 유로를 변환하는 유로 전환 밸브(103)와, 유로 전환 밸브(103)로부터 전달되는 작동유에 의해 조향 보조 동력을 공급하는 작동 실린더(105)와, 자동차의 속도를 감지하는 차속 센서(107)와, 차속 센서(107)로부터 전기적 신호를 전달받는 전자 제어 장치(109)와, 유압에 의해 앞뒤로 운동하는 반력 플런저(207)를 통해 입력축(203)과 피니언축(205)의 상대 변위를 규제하는 유압 반력부(209)와, 유로 전환 밸브(103)의 일측에 구비되되 전자 제어 장치(109)에 의해 유압 반력부(209)로의 작동유의 공급을 제어하는 압력 제어 밸브(111)를 포함하여 구성된다.
압력 제어 밸브(111)는, 외주측에 배출 포트(223) 및 공급 포트(221)가 각각 형성되어 있고, 중공 형상으로 이루어진 밸브 바디(801)와, 공급 포트(221)와 연통되되 하측으로 개방된 유로(807)를 내측에 구비하며 밸브 바디(801)의 내측에 슬라이딩 가능하도록 구비되는 스풀(803)과, 스풀(803)의 상측에 구비되는 탄성 부재(805)와, 탄성 부재(805)의 상측에 형성되는 지지체(811)와, 지지체(811)의 상측에 형성되는 슬리브(817)와, 슬리브(817)를 구동하는 스테핑 모터(815)를 포함하여 구성되고 밸브 하우징(830)에 내장된다.
밸브 바디(801)는 직경이 일정하고 중공의 원통 형상이며, 외주측에 공급 포트(221) 및 배출 포트(223)를 구비하고 있다. 공급 포트(221)는 유압 펌프로부터 전달되는 작동유가 공급되는 통로이고, 배출 포트(223)는 오일 탱크로 전달되는 작동유가 배출되는 통로이다.
스풀(803)은 원통 형상으로서 밸브 바디(801)의 내측에 슬라이딩 가능하도록 형성되고, 내측에는 공급 포트(221)와 연통되는 유로(807)가 형성되어 있으며, 유로(807)는 스풀(803)의 하측으로 개방되어 있어서 공급 포트(221)를 통해 공급되는 작동유가 유로(807)를 거쳐서 스풀(803)의 하측으로 전달되게 된다.
탄성 부재(805)는 스풀(803)의 상측과 밸브 바디(801)의 상부 내측 사이에 개재되어 스풀(803)에 축 방향 하측으로 탄성력(F)을 가한다. 그런데, 스풀(803)의 하측에서 스풀(803)에 작용하는 작동유의 압력(P)과 스풀(803)의 단면적(A)을 곱한 값(P × A)이 제 1 탄성 부재(805)의 탄성력(F)보다 큰 경우에는 스풀(803)이 축 방향 상측으로 이동하게 되고, 반대의 경우에는 하측으로 이동하게 된다. 이렇게 스풀(803)이 작동유의 압력에 따라 축 방향으로 직선 운동을 함에 따라 유로(807)가 공급 포트(221)와 연통되기도 하고 차단되기도 하면서 작동유의 흐름이 제어되는 것이다.
또한, 스풀(803)의 하측에 공급되는 작동유는 최종적으로 유압 반력부(209)에 공급됨으로써 입력축(203)의 회전을 제어하게 되는데 상술한 바와 같이 스풀(803)의 축 방향 직선 운동에 의해 작동유의 압력이 제어된다.
즉, 최초에 탄성 부재(805)의 탄성력을 일정한 값으로 설정하게 되면 스풀(803)의 하측에서 작용하는 작동유의 최대 압력을 제어할 수 있게 되는 것이다.
탄성 부재(805)로는 일정한 탄성력을 갖는 스프링을 사용함이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 스풀(803)의 하측에는 유로(807)와 연통되는 중공 형상의 캡(809)을 구비하여 탄성 부재(805)의 탄성력에 의해 스풀(803)이 밸브 바디(801)의 내측으로부터 튀어 나가는 것을 방지할 수도 있다. 캡(809)은 밸브 바디(801)의 내측에 압입할 수도 있고, 캡(809)의 외주면과 제 1 밸브 바디(801)의 내주면에 각각 수나사 및 암나사를 구비하여 나사결합을 할 수도 있다.
지지체(811)는 탄성 부재(805)의 상측에서 탄성 부재(805)를 지지하도록 구비되는 것으로서, 상측의 슬리브(817) 및 스테핑 모터(815)에 의해 축 방향으로 직선 운동을 하면서 탄성 부재(805)를 지지해 준다. 또한, 지지체(811)의 외주면에는 오링(O-ring, 812)이 구비된다.
스테핑 모터(815)는 슬리브(817)의 상측에 구비되어 모터축(813) 및 슬리브(817)를 통해 스풀(803)의 슬라이딩을 제어한다. 스테핑 모터(815)는 차속 센서로부터 전자 제어 장치로 차속 신호가 전달되면 전자 제어 장치에 의해 작동된다.
모터축(813)은 하단 외주면에 키(Key: 901)를 형성하고 있고 스테핑 모터(815)에 의해 구동된다.
슬리브(817)는 모터축(813)과 동축상에 형성되어 모터축(813)을 둘러싸되 내주면에 키(901)와 맞물리는 키홈(903)을 구비한 중공 형상이다. 또한, 슬리브(817)의 외주면에는 수나사가 형성되어 있어서 밸브 하우징(830)의 내주면에 형성된 암나사와 맞물린다.
따라서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치의 압력 제어 밸브에 있어서는, 스테핑 모터(815)가 구동하면 모터축(813)이 회전하고, 키(801)에 의해 모터축(813)에 구속되는 슬리브(817)가 축 방향 상/하로 운동하면서 지지체(811) 및 탄성 부재(805)를 매개로 하측의 스풀(803)을 슬라이딩 하도록 하는 것이다.
즉, 자동차가 저속으로 주행하는 경우에는 스테핑 모터(815)가 슬리브(817) 및 지지체(811)에 작은 힘을 가하도록 함으로써 탄성 부재(805)의 탄성력이 작아지게 한다. 또한 탄성 부재(805)의 탄성력이 작아짐에 따라 스풀(803)이 축 방향 상측으로 이동할 수 있게 되고, 유로(807)가 공급 포트(221)로부터 차단됨으로써 작동유가 유압 반력부(209)로 적게 공급된다. 그 결과 조향휠이 가벼워지는 것이다.
반면, 자동차가 고속으로 주행하는 경우에는 스풀(803)이 축 방향 하측으로 이동하게 되어 작동유가 유압 반력부(209)로 많이 공급됨으로써 조향휠이 무거워지게 되는 것이다.
도 10은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치의 압력 제어 밸브가 작동하는 경우 입력되는 토크와 유압 펌프로부터 공급되는 작동유의 압력 간의 관계를 나타내는 그래프이고, 도 11은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치의 압력 제어 밸브가 작동하는 경우 유압 펌프로부터 공급되는 작동유의 압력(공급압)과 유압 반력부에서 작동하는 작동유의 압력(반력압) 간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10 및 도 11에서 각각 도시하는 바와 같이 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치의 압력 제어 밸브가 작동하는 경우에는 차속이 증가함에 따라 반력압이 증가하는 것은 종래 기술과 다름없으나, 본 발명의 경우 종래 기술과는 달리 차속의 증가에 따른 반력압의 증가 비율이 변화한다. 따라서, 이렇게 차속 변화에 따른 반력압의 증가 비율이 변화하기 때문에 운전자가 느끼는 조향감의 차이가 현저하게 되고, 그에 따라 운전자는 조향감의 변화를 통해 현재의 주행 상태를 잘 느낄 수 있게 되는 것이다.
이러한 구성을 가지는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치의 작동은 다음과 같다.
우선 차속 센서(107)로부터 감지된 차속 신호를 전달받은 전자 제어 장치(109)가 스테핑 모터(815)를 제어함으로써 탄성 부재(805)의 탄성력을 조절할 수 있는데, 앞에서 설명한 바와 같이 이를 통해 공급되는 작동유의 최대 압력을 조절할 수 있다. 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치는 이렇게 작동유의 최대 압력을 정함과 동시에 정해진 최대 압력 하에서 차속에 따라 유압 반력부(209)에 전달되는 작동유의 압력을 다음과 같이 제어한다.
자동차가 주차를 하거나 저속으로 주행하는 경우에는, 스풀(803)이 상방향으로 슬라이딩하도록 한다. 이 경우 유로(807)가 공급 포트(221)로부터 이격되므로 작동유의 공급이 차단되어 유압 반력부(209)에 공급되지 않기 때문에 반력 플런저(207)가 입력축(203)으로부터 이격되게 되고, 그에 따라 입력축(203)은 반력 플런저(207)와의 마찰 없이 회전할 수 있게 된다. 즉, 이 경우 조향 휠(113)이 가벼워지기 때문에 운전자는 일반적인 유압식 동력 보조 조향장치가 작동하는 경우와 마찬가지의 조향감을 느끼게 된다.
그러나, 자동차가 중속 또는 고속으로 주행하는 경우에는, 스풀(803)이 하방향으로 슬라이딩하도록 한다. 이 경우 유로(807)가 공급 포트(221)와 연통되게 되고 그에 따라 작동유가 유압 반력부(209)에 공급된다. 이렇게 유압 반력부(209)에 작동유가 공급되기 때문에 작동유의 압력을 받는 반력 플런저(207)가 입력축(203)에 밀착하게 되고, 그에 따라 입력축(203)은 반력 플런저(207)에 의해 회전이 규제되게 된다. 즉, 이 경우 조향 휠(113)이 무거워지기 때문에 운전자는 일반적인 유압식 동력 보조 조향장치가 작동하는 경우와 달리 고속에서 안정적인 조향감을 느끼게 된다.
도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치를 나타내는 구성도이고, 도 13은 도 12의 부분 확대도이다.
도 12 및 도 13에서 각각 도시하는 바와 같이 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치는, 자동차의 엔진(미도시)에 의해 구동되는 유압 펌프(101)와, 토션 바(201)가 내장되는 중공 형상의 입력축(203)과, 토션 바(201)를 매개로 입력축(203)과 연결되는 피니언축(205)과, 입력축(203)과 피니언축(205)의 상대 변위에 따라 작동유의 유로를 변환하는 유로 전환 밸브(103)와, 유로 전환 밸브(103)로부터 전달되는 작동유에 의해 조향 보조 동력을 공급하는 작동 실린더(105)와, 자동차의 속도를 감지하는 차속 센서(107)와, 차속 센서(107)로부터 전기적 신호를 전달받는 전자 제어 장치(109)와, 유압에 의해 앞뒤로 운동하는 반력 플런저(207)를 통해 입력축(203)과 피니언축(205)의 상대 변위를 규제하는 유압 반력부(209)와, 유로 전환 밸브(103)의 일측에 구비되되 전자 제어 장치(109)에 의해 유압 반력부(209)로의 작동유의 공급을 제어하는 압력 제어 밸브(111)를 포함하여 구성된다.
압력 제어 밸브(111)는, 외주측에 배출 포트(223) 및 공급 포트(221)가 각각 형성되어 있고, 중공 형상으로 이루어진 밸브 바디(801)와, 공급 포트(221)와 연통되되 하측으로 개방된 유로(807)를 내측에 구비하며 밸브 바디(801)의 내측에 슬라이딩 가능하도록 구비되는 스풀(803)과, 스풀(803)의 상측에 구비되는 탄성 부재(805)와, 탄성 부재(805)의 상측에 형성되는 지지체(811)와, 지지체(811)의 상측에서 지지체(811)와 수직으로 만나는 편심 캠(1301)과, 편심 캠(1301)을 구동하는 스테핑 모터(815)를 포함하여 구성되고 밸브 하우징(830)에 내장된다.
편심 캠(1301)은 외주면이 지지체(811)의 상단과 접촉하되 모터축(813)을 둘러싸며 스테핑 모터(815)의 구동에 따라 모터축(813)과 함께 회전한다. 또한, 모터축(813)이 편심 캠(1301)의 단면의 중심으로부터 소정 거리 이격되어 있기 때문에 편심 캠(1301)의 회전에 따라 스풀(803)이 축 방향으로 상/하 슬라이딩을 하게 된다. 이렇게 스풀(803)이 슬라이딩함에 따라 유압 반력부(209)로 공급되는 작동유가 제어됨은 앞에서 설명한 바와 같다.
기타의 구성 및 작용은 본 발명의 제 1 실시예와 동일하기 때문에 동일한 구성 요소에 대하여는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명 및 작용의 설명은 생략한다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 스테핑 모터를 이용하여 탄성 부재의 탄성력을 조절함으로써 작동유의 최대 압력 및 차속에 따른 반력압을 조절함으로써 차속 변화에 따라 운전자에게 전달되는 조향감의 차이가 현저하게 느껴지도록 하는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 자동차의 엔진에 의해 구동되는 유압 펌프와, 상단이 조향 휠에 연결되는 토션 바와, 상기 토션 바가 내장되는 중공 형상의 입력축과, 상기 토션 바를 매개로 입력축과 연결되는 피니언축과, 상기 입력축과 상기 피니언축의 상대 변위에 따라 작동유의 유로를 변환하는 유로 전환 밸브와, 상기 유로 전환 밸브로부터 전달되는 작동유에 의해 조향 보조 동력을 공급하는 작동 실린더와, 상기 자동차의 속도를 감지하는 차속 센서와, 상기 차속 센서로부터 전기적 신호를 전달받는 전자 제어 장치와, 상기 입력축과 상기 피니언축의 상대 변위를 규제하는 유압 반력부과, 상기 전자 제어 장치에 의해 상기 유압 반력부로의 작동유의 공급을 제어하는 압력 제어 밸브를 포함하는 상기 자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치에 있어서,
    상기 압력 제어 밸브는,
    외주측에 배출 포트 및 공급 포트가 각각 형성되어 있고, 중공 형상으로 이루어진 밸브 바디;
    상기 공급 포트와 연통되되 하측으로 개방된 유로를 내측에 구비하며 상기 밸브 바디의 내측에 슬라이딩 가능하도록 구비되는 스풀;
    상기 스풀의 상측에 구비되는 탄성 부재;
    상기 탄성 부재의 상측에 형성되는 지지체;
    상기 지지체의 상측에 형성되는 슬리브; 및
    상기 슬리브를 구동하는 스테핑 모터
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스풀의 하측에는 상기 유로와 연통되는 중공 형상의 캡(Cap)이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 탄성 부재는 스프링인 것을 특징으로 하는 자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 지지체의 외주면에는 오링(O-ring)이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치.
  5. 자동차의 엔진에 의해 구동되는 유압 펌프와, 상단이 조향 휠에 연결되는 토션 바와, 상기 토션 바가 내장되는 중공 형상의 입력축과, 상기 토션 바를 매개로 입력축과 연결되는 피니언축과, 상기 입력축과 상기 피니언축의 상대 변위에 따라 작동유의 유로를 변환하는 유로 전환 밸브와, 상기 유로 전환 밸브로부터 전달되는 작동유에 의해 조향 보조 동력을 공급하는 작동 실린더와, 상기 자동차의 속도를 감지하는 차속 센서와, 상기 차속 센서로부터 전기적 신호를 전달받는 전자 제어 장치와, 상기 입력축과 상기 피니언축의 상대 변위를 규제하는 유압 반력부과, 상기 전자 제어 장치에 의해 상기 유압 반력부로의 작동유의 공급을 제어하는 압력 제어 밸브를 포함하는 상기 자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치에 있어서,
    상기 압력 제어 밸브는,
    외주측에 배출 포트 및 공급 포트가 각각 형성되어 있고, 중공 형상으로 이루어진 밸브 바디;
    상기 공급 포트와 연통되되 하측으로 개방된 유로를 내측에 구비하며 상기 밸브 바디의 내측에 슬라이딩 가능하도록 구비되는 스풀;
    상기 스풀의 상측에 구비되는 탄성 부재;
    상기 탄성 부재의 상측에 형성되는 지지체;
    상기 지지체의 상측에서 상기 지지체와 수직으로 만나는 편심 캠; 및
    상기 편심 캠을 구동하는 스테핑 모터
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 스풀의 하측에는 상기 유로와 연통되는 중공 형상의 캡(Cap)이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 탄성 부재는 스프링인 것을 특징으로 하는 자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 지지체의 외주면에는 오링이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0194072A (ja) * 1987-10-02 1989-04-12 Toyota Motor Corp 前後輪操舵車の後輪操舵装置
JPH09267761A (ja) * 1996-03-29 1997-10-14 Koyo Seiko Co Ltd 可変絞り弁および油圧パワーステアリング装置
JP2000142437A (ja) 1998-11-13 2000-05-23 Koyo Seiko Co Ltd 可変絞り弁および油圧パワーステアリング装置
KR20010047811A (ko) * 1999-11-23 2001-06-15 밍 루 자동차의 유압식 조향배력장치용 압력조절밸브의스풀작동장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0194072A (ja) * 1987-10-02 1989-04-12 Toyota Motor Corp 前後輪操舵車の後輪操舵装置
JPH09267761A (ja) * 1996-03-29 1997-10-14 Koyo Seiko Co Ltd 可変絞り弁および油圧パワーステアリング装置
JP2000142437A (ja) 1998-11-13 2000-05-23 Koyo Seiko Co Ltd 可変絞り弁および油圧パワーステアリング装置
KR20010047811A (ko) * 1999-11-23 2001-06-15 밍 루 자동차의 유압식 조향배력장치용 압력조절밸브의스풀작동장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230056200A (ko) 2021-10-20 2023-04-27 주식회사 에스더블유엠 전자식 동력조향장치의 토오크 제어방법

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