KR20020028670A - Apparatus for restricting handle torque change of the electric power steering - Google Patents

Apparatus for restricting handle torque change of the electric power steering Download PDF

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Abstract

PURPOSE: A handle torque change restraining device for a power steering system is provided to compensate the handle torque increasing as an RPM of the steering handle increases, thereby improving the steering feeling. CONSTITUTION: A handle torque change restraining device for a power steering system includes a linear motor(10) mounted in a rack housing for generating counter-steering force to a steering handle, a control part(20) for controlling the driving of the linear motor, and a switching part(30) for determining a direction and an amount of a current to be applied to the linear motor.

Description

동력 조향 장치의 핸들 토크 변동 제한장치{APPARATUS FOR RESTRICTING HANDLE TORQUE CHANGE OF THE ELECTRIC POWER STEERING}Handle Torque Fluctuation Limiter of Power Steering System {APPARATUS FOR RESTRICTING HANDLE TORQUE CHANGE OF THE ELECTRIC POWER STEERING}

본 발명은 동력 조향 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 조향 핸들의 회전량이 증가됨에 따라 증가되는 핸들 토크를 상쇄시켜 운전자의 조향감을 향상시킬 수 있는 동력 조향 장치의 핸들 토크 변동 제한장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power steering apparatus, and more particularly, to a steering torque fluctuation limiting device of a power steering apparatus that can improve the steering feel of the driver by offsetting the handle torque increases as the amount of rotation of the steering wheel is increased.

동력 조향 장치는 자동차의 진행 방향을 운전자가 의도하는 바에 따라 임의로 바꿀 때 보통의 조향 기어비를 이용하면서도 조작력을 낮은 수준으로 유지하게 하는 장치로서, 조향 휠 및 조향 축, 조작력의 변환이 이루어지는 조향 기어와 작동실린더, 컨트롤 밸브 그리고 유압펌프로 구성되어 있다.A power steering device is a device that maintains the operating force at a low level while using a normal steering gear ratio when arbitrarily changing the driving direction of the vehicle as desired by the driver. It consists of a working cylinder, a control valve and a hydraulic pump.

도 1은 랙 & 피니언형 동력 조향 장치를 나타낸 것으로, 랙 하우징(1)이 바로 작동실린더로 이용되며, 작동실은 피스톤에 의해 2개로 분리되어 있다.1 shows a rack & pinion type power steering device, in which a rack housing 1 is used directly as an operating cylinder, and the operating chamber is separated into two by pistons.

토션바(2)의 한쪽 선단은 컨트롤 부싱(3)과 피니언(4)에, 반대쪽은 조향축(5)과 회전 슬리브(6)에 고정되어 있다.One end of the torsion bar 2 is fixed to the control bushing 3 and the pinion 4 and the other to the steering shaft 5 and the rotary sleeve 6.

회전 슬리브(6)와 컨트롤 부싱(3)이 결합하여 로터리 디스크 밸브(rotary disk valve)를 구성하고 있다.The rotary sleeve 6 and the control bushing 3 are combined to form a rotary disk valve.

한편, 토션바(2)의 한쪽 선단에 설치된 피니언(4)은 랙 하우징(1) 내부의 랙(7)과 맞물려 조향축(5)의 회전운동을 직선운동으로 변환시킨 뒤 랙(7)과 볼 조인트(Ball joint: 8)로 연결된 타이로드(9)를 통해 바퀴(도시안됨)에 전달하는 구조로 되어 있다.On the other hand, the pinion (4) installed at one end of the torsion bar (2) is engaged with the rack (7) inside the rack housing (1) to convert the rotational movement of the steering shaft (5) into a linear motion and then the rack (7) and It is designed to transmit to the wheels (not shown) through tie rods 9 connected by ball joints (8).

그런데 이와같은 종래의 동력 조향 장치는 주행중 조향 핸들의 회전량이 증가할수록 핸들 토크의 조작력이 증가되는 단점이 있었다. 이는 자동차의 직진성으로 인한 복원력의 증가 때문이다. 이와 같은 단점은 조향 핸들의 회전량이 많은 큰 각도의 코너링시 운전자가 조향 핸들을 조작하는데 어려움을 줄 뿐만 아니라 조향 핸들을 놓치는 경우 빠른 속도로 조향 핸들이 복원 회전되면서 운전자가 부상을 입게 될 수도 있다.However, such a conventional power steering device has a disadvantage in that the operating force of the handle torque increases as the amount of rotation of the steering wheel increases while driving. This is due to the increase in resilience due to the straightness of the car. This disadvantage is not only makes it difficult for the driver to operate the steering wheel when cornering at a large angle with a large amount of rotation of the steering wheel, but also may cause injury to the driver as the steering wheel is restored and rotated at a high speed when the steering wheel is missed.

따라서 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 조향 핸들의 회전량이 증가됨에 따라 증가되는 핸들 토크를 상쇄시켜 조향 핸들의 조종성을 향상시킬 수 있도록 한 동력 조향 장치의 핸들 토크 변동 제한장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve such a conventional problem, the handle torque fluctuation limiting device of the power steering device to improve the steering wheel steering control by offsetting the handle torque increased as the amount of rotation of the steering wheel increases. The purpose is to provide.

이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 동력 조향 장치에 있어서, 조향 핸들에 보타력을 발생시키기 위해 랙 하우징 내부에 구비되는 리니어 모터와, 리니어 모터의 구동을 제어하기 위한 제어부와, 리니어 모터에 인가되는 전류의 방향과 전류의 양을 결정하기 위한 스위칭부를 포함하는 동력 조향 장치의 핸들 토크 변동 제한장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, a power steering apparatus includes a linear motor provided inside a rack housing for generating steering force on a steering handle, a control unit for controlling driving of the linear motor, and a linear motor. It provides a handle torque fluctuation limiting device of a power steering device including a switching unit for determining the direction of the current and the amount of current to be.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above objects and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the invention described below with reference to the accompanying drawings by those skilled in the art.

도 1은 종래의 동력 조향 장치의 일 예를 도시한 개략 구성도,1 is a schematic configuration diagram showing an example of a conventional power steering apparatus;

도 2는 본 발명에 따른 동력 조향 장치의 핸들 토크 변동 제한장치를 도시한 구성도,Figure 2 is a block diagram showing a handle torque fluctuation limiting device of the power steering apparatus according to the present invention,

도 3은 도 2의 A-A'선 단면도,3 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 2;

도 4는 본 발명에 따른 동력 조향 장치의 핸들 토크 변동 제한장치의 리니어 모터의 동작을 설명하기 위한 개념도,4 is a conceptual diagram for explaining the operation of the linear motor of the handle torque fluctuation limiting device of the power steering apparatus according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 동력 조향 장치의 핸들 토크 변동 제한장치의 스위칭부를 도시한 개략 구성도,5 is a schematic configuration diagram showing a switching unit of the handle torque fluctuation limiting device of the power steering apparatus according to the present invention;

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 ; 리니어 모터 11 ; 레일10; Linear motor 11; rail

12 ; 전기자 13 ; 영구자석12; Armature 13; Permanent magnet

20 ; 제어부 30 ; 스위칭부20; Control unit 30; Switching unit

31 ; 회전 로드 32 ; 스위치 하우징31; Rotating rod 32; Switch housing

33 ; 좌/우 스위치33; Left / right switch

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 동력 조향 장치의 핸들 토크 변동 제한장치를 도시한 구성도이며, 도 3은 도 2의 A-A'선 단면도이다.Figure 2 is a block diagram showing a handle torque fluctuation limiting device of the power steering apparatus according to the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view taken along line AA 'of FIG.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 동력 조향 장치의 핸들 토크 변동 제한장치는 조향 핸들에 보타력을 발생시키기 위한 리니어 모터(10)와, 리니어 모터(10)의 구동을 제어하기 위한 제어부(20)와, 리니어 모터(10)에 인가되는 전류의 방향을 결정하기 위한 스위칭부(30)로 구성된다.As shown, the handle torque fluctuation limiting device of the power steering apparatus according to the present invention includes a linear motor 10 for generating a steering force on the steering wheel, and a control unit 20 for controlling the driving of the linear motor 10. And a switching unit 30 for determining the direction of the current applied to the linear motor 10.

리니어 모터(10)는 랙 하우징(1) 내부에 마련되며 랙(7)의 외주연에 소정 간격 이격되어 랙(7)의 길이방향으로 구비된 레일(11)과, 랙(7)의 선단에 구비되어 레일(11)을 따라 길이방향으로 습동하도록 마련된 전기자(12)와, 랙(7)의 또 다른 외주연에 소정간격 이격되어 랙의 길이방향으로 구비된 영구자석(13)으로 이루어진다. 레일(11)은 직선운동하는 전기자(12)에 직류 전원을 인가하기 위한 것이다. 레일(11)은 절연체(14)에 의해 랙 하우징(1)으로부터 전기적으로 절연되어 있다.The linear motor 10 is provided inside the rack housing 1 and is spaced apart from the outer periphery of the rack 7 by a predetermined distance from the rail 11 provided in the longitudinal direction of the rack 7, and at the tip of the rack 7. The armature 12 is provided to slide in the longitudinal direction along the rail 11, and the permanent magnet 13 is provided in the longitudinal direction of the rack spaced apart at a predetermined interval to another outer periphery of the rack (7). The rail 11 is for applying a DC power supply to the armature 12 in a linear motion. The rail 11 is electrically insulated from the rack housing 1 by the insulator 14.

도 4는 본 발명에 따른 동력 조향 장치의 핸들 토크 변동 제한장치의 리니어 모터의 동작을 설명하기 위한 개념도로써, 모터 전원 단자(15)에 인가된 인가된 직류 전원은 레일(11)에 의해 전기자(12)에 공급되어 자계(16)를 형성한다. 이와 같이 형성된 자계(16)에 의해 플레밍의 왼손 법칙에 따라 전기자(12)가 좌/우로 향하는 힘을 발생시키므로 전기자(12)와 연결된 랙(7)이 좌/우 방향으로 이동하게 된다. 한편, 동일한 원리에 의해 전기자(12)를 반대방향으로 향하도록 하기 위해서는 인가되는 전류의 방향을 반대로 하면 자계의 방향도 반대가 되어 전기자(12)가 반대방향으로 이동하게 됨을 쉽게 알 수 있다.4 is a conceptual diagram for explaining the operation of the linear motor of the handle torque fluctuation limiting device of the power steering apparatus according to the present invention, in which the applied DC power applied to the motor power terminal 15 is armed by the rail 11. 12 to form a magnetic field 16. Since the armature 12 generates a force to the left / right according to the left hand law of Fleming by the magnetic field formed in this way, the rack 7 connected to the armature 12 is moved in the left / right direction. On the other hand, in order to direct the armature 12 in the opposite direction by the same principle, it is easy to see that if the direction of the applied current is reversed, the direction of the magnetic field is reversed and the armature 12 moves in the opposite direction.

이와 같은 인가 전류의 방향은 스위칭부(30)에 의해서 이루어진다. 도 5는 본 발명에 따른 동력 조향 장치의 핸들 토크 변동 제한장치의 스위칭부를 도시한 개략 구성도로서, 본 발명에 따른 스위칭부(30)는 토션바(6)의 일단에 조향축에 대하여 직각 방향으로 설치된 회전 로드(31)와, 회전 슬리브(2)의 일단에 설치된 스위치 하우징(32)과, 회전 로드(31)를 기준으로 조향축의 회전 방향으로 소정 간격 이격되게 스위치 하우징(32)의 일단에 설치된 좌/우 스위치(33)로 이루어진다.The direction of the applied current is made by the switching unit 30. 5 is a schematic configuration diagram showing a switching unit of the handle torque fluctuation limiting device of the power steering apparatus according to the present invention, wherein the switching unit 30 according to the present invention is perpendicular to the steering shaft at one end of the torsion bar 6. On one end of the switch housing 32 spaced apart by a predetermined interval in the rotation direction of the steering shaft with respect to the rotary rod 31, the switch housing 32 is provided on one end of the rotary sleeve 2, the rotary rod 31, The left and right switches 33 are provided.

즉, 운전자가 조향 핸들을 어느 일측 방향으로 조향함에 따라 중심부에서 일정 구간까지는 조향축과 회전 슬리브(2)가 함께 회전되면서 동력 조향 장치에 의해 보타력이 발생하여 조향 핸들을 쉽게 조작할 수 있지만, 조향 핸들의 회전량이 그 이상으로 증가됨에 따라 차량의 직진성에 따른 복원력의 증가로 조향 핸들의 조작력이 증가해야만 차량의 원하는 방향으로 조향 할 수 있다. 이와 같이, 조향 핸들의 조작력이 증가하면 할수록 토션바(6)의 비틀림 각은 커지게 되면서, 회전 로드(31)는 어느 일측 스위치(33)에 접근하게 된다. 회전 로드(31)가 스위치(33)에 접촉되는 순간 스위칭부(30)에서는 제어부(20)에 전기적 신호를 보낸다. 회전 로드(31)는 압력 센서로서, 스위치(33)에 가해지는 압력에 따라 제어부(20)에 전기적 신호를 보내 제어부(20)에서 인가시키는 전류의 양을 결정하도록 한다.That is, as the driver steers the steering wheel in one direction, the steering shaft and the rotating sleeve 2 rotate together from the center to the predetermined section, so that the steering force is generated by the power steering device, so that the steering wheel can be easily operated. As the amount of rotation of the steering wheel is increased beyond that, the steering force of the steering wheel must increase to increase the restoring force according to the straightness of the vehicle so that the steering wheel can be steered in a desired direction. As such, as the operating force of the steering wheel increases, the torsion bar 6 becomes torsional angle larger, and the rotary rod 31 approaches one of the switches 33. The moment the rotary rod 31 is in contact with the switch 33, the switching unit 30 sends an electrical signal to the control unit 20. The rotary rod 31 is a pressure sensor, and transmits an electrical signal to the controller 20 according to the pressure applied to the switch 33 to determine the amount of current applied by the controller 20.

한편, 제어부(20)에서는 스위치칭부(30)에서 입력된 전기적 신호를 처리하여 리니어 모터(10)의 전기자(12)에 인가시킬 전류의 방향과 전류의 양을 판단하여 리니어 모터(10)를 구동시킨다. 구동된 리니어 모터(10)에 의해서 발생된 구동력은 조향 핸들의 회전량 증가에 따른 증가된 조작력 만큼의 핸들 토크를 상쇄시키는 보타력으로 작용한다.On the other hand, the controller 20 processes the electrical signal input from the switching unit 30 to determine the direction of the current and the amount of current to be applied to the armature 12 of the linear motor 10 to drive the linear motor 10. Let's do it. The driving force generated by the driven linear motor 10 acts as a complementary force to offset the handle torque by the increased operating force as the amount of rotation of the steering wheel increases.

따라서, 운전자는 항상 동일한 조작력으로 조향 핸들을 조작할 수 있게 된다.Thus, the driver can always operate the steering wheel with the same operating force.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.In the above description, it should be understood that those skilled in the art can only make modifications and changes to the present invention without changing the gist of the present invention as it merely illustrates a preferred embodiment of the present invention.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 조향 핸들의 회전량이 증가됨에 따라 증가되는 핸들 토크를 상쇄시켜 운전자의 조향감을 향상시킬 수 있다.According to the present invention as described above, the steering torque of the driver can be improved by offsetting the handle torque increased as the amount of rotation of the steering wheel is increased.

Claims (4)

동력 조향 장치에 있어서,In a power steering system, 조향 핸들에 보타력을 발생시키기 위해 랙 하우징 내부에 구비되는 리니어 모터(10)와,A linear motor 10 provided inside the rack housing for generating a steering force on the steering handle, 상기 리니어 모터(10)의 구동을 제어하기 위한 제어부(20)와,A control unit 20 for controlling the driving of the linear motor 10, 상기 리니어 모터(10)에 인가되는 전류의 방향과 전류의 양을 결정하기 위한 스위칭부(30)를 포함하는 동력 조향 장치의 핸들 토크 변동 제한장치.And a switching unit (30) for determining the direction of the current and the amount of current applied to the linear motor (10). 제 1 항에 있어서, 상기 리니어 모터(10)는 랙 하우징(1) 내부에 마련되며 랙(7)의 외주연에 소정 간격 이격되어 랙(7)의 길이방향으로 구비된 레일(11)과, 랙(7)의 선단에 구비되어 레일(11)을 따라 길이방향으로 습동하도록 마련된 전기자(12)와, 랙(7)의 또 다른 외주연에 소정간격 이격되어 랙의 길이방향으로 구비된 영구자석(13)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 동력 조향 장치의 핸들 토크 변동 제한장치.According to claim 1, The linear motor 10 is provided in the rack housing (1) and the rail (11) provided in the longitudinal direction of the rack (7) spaced apart a predetermined interval on the outer periphery of the rack (7), Armature 12 provided at the front end of the rack (7) to slide in the longitudinal direction along the rail (11), and a permanent magnet provided in the longitudinal direction of the rack spaced at a predetermined interval to another outer periphery of the rack (7) Handle torque fluctuation limiting device for a power steering device, characterized in that (13). 제 1 항에 있어서, 상기 스위칭부(30)는 토션바(6)의 일단에 조향축에 대하여 직각 방향으로 설치된 회전 로드(31)와, 회전 슬리브(2)의 일단에 설치된 스위치 하우징(32)과, 회전 로드(31)를 기준으로 조향축의 회전 방향으로 소정 간격 이격되게 스위치 하우징(32)의 일단에 설치된 좌/우 스위치(33)로 이루어지는 것을특징으로 하는 동력 조향 장치의 핸들 토크 변동 제한장치.The switch 30 according to claim 1, wherein the switching part 30 is provided at one end of the torsion bar 6 at a right angle with respect to the steering shaft and at one end of the rotary sleeve 2; And a left / right switch 33 provided at one end of the switch housing 32 so as to be spaced apart by a predetermined interval in the direction of rotation of the steering shaft with respect to the rotary rod 31. . 제 2 항에 있어서, 상기 레일(11)은 절연체(14)에 의해 랙 하우징(1)으로부터 전기적으로 절연되는 것을 특징으로 하는 동력 조향 장치의 핸들 토크 변동 제한장치.3. A handle torque fluctuation limiter according to claim 2, characterized in that the rail (11) is electrically insulated from the rack housing (1) by an insulator (14).
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