KR20020074948A

KR20020074948A - 차량 조향장치

Info

Publication number: KR20020074948A
Application number: KR1020010015063A
Authority: KR
Inventors: 김용욱
Original assignee: 기아자동차주식회사
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2002-10-04

Abstract

본 발명은 차량 조향장치에 관한 것으로, 종래의 조향장치는 조향기구와 링크기구사이에 조향력을 증대시키는 기어기구가 기계적으로만 결합된 것이어서 부품수가 과도하고 이에 의해 부품의 노후와 손상이 잦다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 운전자의 조향제어에 따라 전자제어식 구동으로 조향이 수행되도록 하는 차량조향장치를 제공한 것으로, 차량의 조향축(20)에는 조향축의 조향정보를 검출하는 조향축포지션센서(22)가 설치되고 차량 타이어의 링크기구에 타이어를 조향시키는 구동원으로 엑튜에이터(30)가 설치됨과 더불어, 상기 조향축(20)의 조향정보에 따라 타이어(5)가 조향되게 컨트롤유니트(32)가 마련되어 그 입력단에 조향축포지션센서(22)가 연결되고 출력단에 엑튜에이터(30)가 연결된 것이다.

여기서, 상기 엑튜에이터(30)는 복동식의 유압피스톤(38)으로 이 유압피스톤(38)으로의 직선운동 전환을 위한 솔레노이드밸브(40)가 상기 컨트롤유니트(32)의 제어를 받는 것이다.

Description

차량 조향장치{Steering System of Automobile}

본 발명은 차량 조향장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 운전자의 조향제어에 따라 전자제어식 구동으로 조향이 수행되도록 하는 차량 조향장치에 관한 것이다.

도 1 에서와 같이 차량의 진행방향을 임의로 전환시키기 위한 조향장치는 일반적으로 조작기구와 기어기구, 그리고 링크기구로 이루어져 있다.

조작기구는 조향휠(핸들)과 이 조향휠(1)의 조작을 기어기구에 전달하는 조향축(2)으로 이루어져 있으며, 조향축(2)은 운전자의 조작편의성을 위해 설치각도가 결정되어지므로, 중간축(3)이 형성되고 이 중간축과 유니버셜조인트로 자재이음 되어 있다.

기어기구(4)는 조향축의 회전을 감속함과 동시에 조작력을 증대시켜 링크기구로 전달하는 기어들의 조립체이고, 근래에 들어서는 조작력 증대를 위해 동력조향(파워스티어링)이라는 유압장치가 포함되어 있다.

도시된 링크기구는 일체식으로 기어기구(4)의 움직임을 프론트 타이어(5)의 너클(6)에 전달하는 피트먼암(7), 드래그링크(8), 너클암(9) 및 타이로드(10) 등으로 이루어져 있다.

따라서, 기계적으로 맞물려 있는 조향장치에 의해 운전자의 조향휠(1) 조작력은 기어기구(4)에 전달된 다음, 여기서 감속과 조작력이 증대되어 링크기구로 전달되고 최종적으로 타이어에 결합된 너클(6)에 조향력이 전달되어 지는 것이다.

그러나, 상기 종래의 조향장치는 기계적 결합의 특성상 구성부품수가 과도하며, 이에 따라 차량 주행거리가 증대될수록 각 기계부품의 연결부가 노화되어 차량의 생산성과 상품성 측면에서 개선되어야할 소지가 많았다.

즉, 상기된 각 부품은 기계적 작동 부품이어서 그 연결부에 있어 내구성을 유지하기 위한 연결부품이 필수적이며, 이러한 연결부품의 노화나 손상은 주행장치에 치명적인 손상이 되는 것이다.

특히, 동력조향장치는 기어기구와 연동되는 기계적 제어에 의한 유압장치이므로, 기어기구 및 유압장치의 구성부품이 복잡한 고가의 기계장치이며 이러한 기게적 구성부품의 복잡성에 의해 내구성의 저하와 기계손상의 우려가 높았던 것이다.

이에 본 발명은 상기 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 운전자의 조향제어에 따라 전자제어식 구동으로 조향이 수행되도록 하는 차량조향장치를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

이를 위한 본 발명은 차량의 조향축에는 조향축의 조향정보를 검출하는 조향축포지션센서가 설치되고 차량 타이어의 링크기구에 타이어를 조향시키는 구동원으로 엑튜에이터가 설치됨과 더불어, 상기 조향축의 조향정보에 따라 타이어가 조향되게 컨트롤유니트가 마련되어 그 입력단에 조향축포지션센서가 연결되고 출력단에 엑튜에이터가 연결된 것이다.

여기서, 상기 엑튜에이터는 복동식의 유압피스톤으로 이 유압피스톤으로의 직선운동 전환을 위한 솔레노이드밸브가 상기 컨트롤유니트의 제어를 받는 것이다.

따라서, 본 발명에서는 전자제어식의 조향장치가 마련되어 짐에 따라 조향장치의 부품수가 대폭절감되고 이에 따른 부품의 기계적 마모와 손상 및 조향장치 전체중량 등이 감소되어 조향장치의 내구성과 생산성이 향상되는 효과를 얻게되는 것이다.

도 1 은 종래 기계식 조향장치의 설명도,

도 2 는 본 발명에 따른 전자식 조향장치의 설명도이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

1 - 조향휠,2 - 조향축,

3 - 중간축,4 - 기어기구,

5 - 타이어,6 - 너클,

7 - 피트먼암,8 - 드래그링크,

9 - 너클암,10 - 타이로드,

20 - 조향축,22 - 조향축포지션센서,

24 - 링기어,26 - 피니언,

28 - 리턴스프링,30 - 엑튜에이터,

32 - 컨트롤유니트,34 - 오일탱크,

36 - 오일펌프,38 - 유압피스톤,

40 - 솔레노이드밸브,

이하 첨부된 예시도면과 함께 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

예시도면 도 2 는 본 발명에 따른 차량 조향장치를 나타낸 개요도로서, 본 발명은 운전자의 조향제어에 따라 전자식 구동으로 조향이 수행되는 차량조향장치로서, 먼저 차량의 조향축(20)에 조향정보를 검출하는 조향축포지션센서(22)가 설치된다.

여기서, 조향축포지션센서(22)는 차량의 정주행방향을 영점으로 좌우의 회전위치를 감지하는 일종의 포텐셔미터이다.

이것은 회전축의 회전위치를 감지하는 전자제어분사시스템의 트로틀밸브 포지션센서와 그 검출원리가 유사한 것이며, 다만 본 발명에 적용되는 포지션센서는 그 특성상 조향축(20)의 회전수와 회전각, 회전방향에 따른 타이어의 조향정보가 모두 검출된다.

이를 위해 조향축(20)에 링기어(24)가 장착되고 이 링기어(24)와 맞물리는 피니언(26)에 포텐셔미터가 장착되며, 이에 의해 종래의 기계적 연결에 따른 조향비가 필요치 않게 된다.

즉, 링기어(24)를 조향축(20)의 조향으로 보고, 피니언(26)을 타이어(5)의조향으로 보면 이 링기어(24)와 피니언(26)의 자유로운 기어비 배치에 따라 조향축의 조향각에 따른 타이어 조향각의 자유로운 조정이 가능한 것이다.

이와 더불어, 본 발명에 따른 조향축(20)에는 기존의 복원력과 조향휠(1)의 조종시 무게감을 유지하기 위해 차량 정주행방향의 지향하려는 리턴스프링(28)이 장착되어짐이 바람직하다.

한편, 본 발명은 상기 검출수단인 조향축포지션센서(22)와 더불어, 타이어의 너클(6)에 이 타이어(5)를 조향시키는 구동장치로 엑튜에이터(30)가 설치된다.

그리고, 조향축(20)의 조향정보에 따라 상기 엑튜에이터(30)에 의해 타이어(5)가 조향되게 컨트롤유니트(32)가 마련되어 그 입력단에 조향축포지션센서(22)가 연결되고 출력단에 엑튜에이터(30)가 연결된 것이다.

여기서, 엑튜에이터(30)는 복동식으로 오일탱크(34) 와 오일펌프(36)를 포함하는 유압피스톤(38)과 이 유압피스톤(38)의 작동이 제어되게 상기 컨트롤유니트의 제어로 유로를 제어하는 솔레노이드밸브(40)로 이루어진다.

상기 오일펌프(36)는 엔진의 회전력을 구동원으로 함이 일반적이며 작동유를 저장하는 오일탱크(34)가 포함되어 작동유를 송압함과 더불어, 솔레노이드밸브(40)는 작동유의 공급유로에 설치되어 유압피스톤(38)의 작동방향과 송압량을 제어한다.

여기서, 송압량의 제어란 조향각속도의 변화에 따른 유압피스톤의 인출과 인입의 속도와 인출과 인입의 길이의 제어를 의미한다.

이를 위한 솔레노이드밸브(40)는 솔레노이드에 유로의 개폐와 그 개폐량이제어되는 스풀밸브가 적용되어짐이 바람직하다.

따라서, 상기 컨트롤유니트(32)의 제어를 받는 솔레노이드밸브(40)에 의해 엑튜에이터(30)가 조향휠(1)의 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 것이며, 이 직선운동이 타이어의 너클(6)에서 다시 회전운동으로 변환되는 것이다.

이를 위한 컨트롤유니트는 일반적인 것과 마찬가지로 입출력 인터페이스와 메모리연산구역 등이 포함되며, 입력인터페이스에는 조향축포지션센서(22)로부터 입력되는 신호를 변환하기 위한 A/D 컨버터 등을 포함한다.

메모리연산구역은 조향축(20)의 각속도변화에 따른 유압피스톤(38)의 인출인입속도 제어 등을 위한 연산을 수행하며, 출력인터페이스는 상기 메모리연산구역으로부터의 출력신호를 증폭하여 엑튜에이터(30)를 구동시킨다.

이러한 엑튜에이터(30)는 컨트롤유니트(32)의 제어에 따른 솔레노이드밸브(40)에 의해 작동되므로, 종래의 기어비가 필요없게됨이 당연하며, 간단한 구성부품으로 종래 동력조향장치의 기능을 수행하게 된다.

또한, 본 발명에서 조향축(20)이 종래와 같이 링크기구까지 길게 이어질 필요가 없게되며, 링크기구까지의 연결을 위해 중간축과 이 중간축의 자재이음을 위한 유니버셜조인트 등이 삭제되어지는 것이다.

이러한 본 발명의 조향장치 작동을 설명하면 다음과 같다.

운전자가 조향휠(1)을 조작하게 되면 조향축(20)의 링기어(24)가 회전되어 피니언(26)을 구동시키게 된다.

이에 의해 조향축포지션센서(22)가 작동하게 되며, 그 신호가컨트롤유니트(32)로 송출된다.

컨트롤유니트(32)는 조향축포지션센서(22)로부터 조향방향과 조향각을 검출하고 조향각속도를 연산하게 되며, 이에 따라 솔레노이드밸브(40)를 구동시켜 유로방향과 개폐량을 제어킨다.

이에 의해 조향축(20)의 회전운동이 유압피스톤(38)의 직선운동으로 변환되고, 이 유압피스톤(38)은 다시 너클(6)을 회동시켜 조향축의 조향이 타이어의 조향으로 나타내게 된다.

여기서, 본 발명에 따른 조향장치는 조향축포지션센서(22)와 컨트롤유니트(32)의 제어를 받는 엑튜에이터(30)에 의한 조향이어서, 엑튜에이터(30)의 작동력을 전달받는 링크기구는 종래와 유사하다.

즉, 종래의 조향장치는 링크기구와 조향기구의 매개체로 기어기구가 장착되지만 본 발명에서는 그 매개체로서 조향축포지션센서(22)로부터 컨트롤유니트(32)에 의해 제어되는 엑튜에이터(30)가 장착되는 것이다.

도시된 일체식 링크기구에서는 엑튜에이터(30)가 일측 타이어의 너클암(9)과 결합되며, 타측의 타이어는 종래와 마찬가지로 타이로드(10)에 의해 일측 타이어와 함께 1조로 조향이 수행되는 것이다.

다만, 종래 기어기구에 의해 조향력을 전달받는 피트먼암은 삭제되고, 드레그 링크는 유압피스톤(38)의 피스톤로드가 대체하게 된다.

상술된 바와 같이 본 발명에 따르면 조향축에 조향축포지션센서가 설치되고,이 조향축각도센서로부터로 컨트롤유니트가 유압피스톤을 작동시켜 이 유압피스톤이 링크기구를 작동시킴에 따라 조향장치의 부품수가 대폭절감되고 이에 따른 부품의 기계적 마모와 손상 및 조향장치 전체중량 등이 감소되어 조향장치의 내구성과 생산성이 향상되는 효과가 있다.

Claims

차량의 조향축(20)에는 이 조향축(20)의 조향정보를 검출하는 조향축포지션센서(22)가 설치되고 차량 타이어(5)의 링크기구에 타이어(5)를 조향시키는 구동원으로 엑튜에이터(30)가 설치됨과 더불어, 상기 조향축(20)의 조향정보에 따라 타이어(5)가 조향되게 컨트롤유니트(32)가 마련되어 그 입력단에 상기 조향축포지션센서(22)가 연결되고 출력단에 상기 엑튜에이터(30)가 연결된 차량 조향장치.
제 1 항에 있어서, 엑튜에이터(30)는 복동식으로 오일탱크(34) 와 오일펌프(36)를 포함하는 유압피스톤(38)과 이 유압피스톤(38)의 작동이 제어되게 상기 컨트롤유니트의 제어로 유로를 제어하는 솔레노이드밸브(40)로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량 조향장치.