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KR100447747B1 - steering apparatus for vehicle - Google Patents

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Publication number
KR100447747B1
KR100447747B1 KR10-2002-0047523A KR20020047523A KR100447747B1 KR 100447747 B1 KR100447747 B1 KR 100447747B1 KR 20020047523 A KR20020047523 A KR 20020047523A KR 100447747 B1 KR100447747 B1 KR 100447747B1
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KR
South Korea
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rack bar
rack
cylinder
steering
gear
Prior art date
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KR10-2002-0047523A
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Korean (ko)
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KR20040015433A (en
Inventor
김영하
Original Assignee
현대모비스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Power Steering Mechanism (AREA)

Abstract

본 발명의 조향기어는, 랙하우징과; 상기 랙하우징의 중앙내부에 설치되고, 표면에 랙기어가 형성되며, 양단에는 좌측실린더 및 우측실린더가 형성된 중앙랙바와; 상기 중앙랙바의 랙기어에 치합하고, 스티어링휠에 연결되는 피니언과; 일단은 좌측타이로드에 연결되고, 타단에 형성된 피스톤이 상기 좌측실린더에 삽입되는 좌측랙바와; 일단은 우측타이로드에 연결되고, 타단에 형성된 피스톤이 상기 우측실린더에 삽입되는 우측랙바를 포함하여 구성된다.Steering gear of the present invention, the rack housing; A central rack bar installed in the center of the rack housing, a rack gear formed on a surface thereof, and a left cylinder and a right cylinder formed at both ends thereof; A pinion engaged with the rack gear of the central rack bar and connected to a steering wheel; A left rack bar having one end connected to a left tie rod and having a piston formed at the other end inserted into the left cylinder; One end is connected to the right tie rod, and a piston formed at the other end includes a right rack bar inserted into the right cylinder.

Description

차량용 조향장치{steering apparatus for vehicle}Steering apparatus for vehicle

본 발명은 차량용 조향장치에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle steering apparatus.

차량에 장착되는 조향장치는 스티어링휠(핸들)의 회전운동을 타이어에 전달하여 차량이 선회할 수 있도록 작용하는 기구이다.The steering apparatus mounted on the vehicle is a mechanism that transmits the rotational movement of the steering wheel (handle) to the tire so that the vehicle can turn.

이와 같은 조향장치는, 스티어링휠, 링크기구, 조향기어, 타이로드 및 너클 등으로 이루어져 있다.Such a steering device is composed of a steering wheel, a link mechanism, a steering gear, a tie rod, a knuckle, and the like.

링크기구는 스티어링휠의 회전운동을 조향기어로 전달하는 장치이다.The link mechanism is a device that transmits the rotational movement of the steering wheel to the steering gear.

승용차에 흔히 적용되는 조향기어는 도1에 도시된 바와 같은 랙앤드피니언 방식으로서, 스티어링휠의 회전운동을 감속시킴과 동시에 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 작용을 한다.A steering gear commonly applied to a passenger car is a rack-and-pinion type as shown in FIG. 1, which reduces the rotational motion of the steering wheel and converts the rotational motion into a linear motion.

즉, 링크기구에 연결된 피니언과 상기 피니언에 치합되도록 랙기어가 형성된 랙바를 맞물려서, 피니언의 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 것이다.That is, the pinion connected to the link mechanism and the rack bar formed with the rack gear to be engaged with the pinion are engaged to convert the rotational motion of the pinion into linear motion.

랙바의 양단에는 볼조인트를 매개로 타이로드가 연결되어 있고, 타이로드는 현가장치의 너클에 볼조인트로 연결되어 있기 때문에, 랙바가 좌측으로 이동하는 경우, 랙바에 연결된 좌측 및 우측 타이로드에 의해 좌측 및 우측 너클이 좌회전을 하게 되어 차량이 선회하게 되는 것이다.Since the tie rods are connected to both ends of the rack bar through the ball joint, and the tie rods are connected to the knuckles of the suspension system by ball joints, when the rack bar moves to the left side, the left and right tie rods connected to the rack bar are The left and right knuckles will turn left and the vehicle will turn.

위와 같은 조향장치에 요구되는 일반적인 성능으로서는, 조향조작이 주행중의 충격에 영향 받지 않을 것, 조작하기 쉽고 방향전환이 원활할 것, 회전반경이 작아서 좁은 곳에서도 방향 전환이 용이할 것, 진행방향을 바꿀 때 샤시 및 보디 각 부분에 무리한 힘이 작용되지 않을 것, 고속 주행에서도 조향핸들이 안전할 것, 조향핸들의 회전과 바퀴선회의 차가 크지 않을 것 등을 들 수 있다.As a general performance required for the steering device as described above, the steering operation should not be affected by the impact while driving, easy to operate, smooth change of direction, small turning radius, easy to change direction, the direction of travel When changing, there should be no excessive force applied to the chassis and body parts, the steering wheel will be safe even at high speeds, the steering wheel's rotation and wheel turning will not be big.

그런데, 종래의 랙앤드피니언 방식의 조향기어는 하나의 랙바에 의해 좌우의 타이로드가 연결되어 있기 때문에 좌측 타이어 및 우측 타이어가 일정한 관계를 가지고 회전하게 된다. 즉, 종래의 방식은 좌측 타이어와 우측 타이어의 선회각도를 임의적으로 부여할 수 없다는 문제점이 있었다.However, in the conventional rack and pinion steering gear, since left and right tie rods are connected by one rack bar, the left tire and the right tire rotate in a constant relationship. That is, the conventional method has a problem that it is not possible to arbitrarily give the turning angle of the left tire and the right tire.

특히, 저속시에 차량을 회전시키는 경우, 각 타이어가 사이드 슬립을 일으키지 않기 위해서는 차량의 선회 중심은 뒤차축 중심선의 연장선상에 있을 필요가 있으며 좌우의 앞차축 타이어의 선회중심도 그 점에 일치시켜야 한다.In particular, in the case of rotating the vehicle at low speed, the turning center of the vehicle needs to be on the extension line of the rear axle center line so that each tire does not cause side slip, and the turning center of the left and right front axle tires must match that point. do.

이를 위해서는 앞차축에서는 선회외측 타이어 보다 선회내측 타이어의 회전각을 증대시킬 필요가 있다.For this purpose, it is necessary to increase the rotation angle of the turning inner tire rather than the turning outer tire in the front axle.

그런데, 종래의 랙앤드피니언 방식에서는 좌측타이로드, 랙바 및 우측타이로드로 이루어지는 구조 때문에 좌우의 앞차축 타이어의 선회중심을 일치시키기 어려운 문제가 있었다. 이와 같이, 좌우의 앞차축 타이어의 선회중심을 일치시키지 않는 경우에는 타이어의 마모 및 선회안정성 저하 등 여러 가지 문제점이 발생하게 된다.However, the conventional rack and pinion method has a problem that it is difficult to match the center of rotation of the left and right front axle tires because of the structure consisting of the left tie rod, the rack bar and the right tie rod. As described above, when the turning centers of the left and right front axle tires do not coincide with each other, various problems such as wear of the tire and deterioration of turning stability occur.

또한, 고속시에 차량이 선회운동을 하는 경우, 차량의 주행상태에 따라 선회내측 타이어와 선회우측 타이어를 개별적으로 제어할 수 없다는 문제점이 있었다. 즉, 차량이 고속으로 주행하는 도중에 운전자의 실수로 과도하게 스티어링휠을 회전시키는 경우, 종래의 기술에서는 스티어링휠의 회전운동이 조향기어를 거쳐서 타이어로 그대로 전달되기 때문에 고속주행시 과대 조향에 의해 차량이 전복하게되는 문제점이 있다.In addition, when the vehicle rotates at high speed, there is a problem in that the turning inner tire and the turning right tire cannot be individually controlled according to the driving state of the vehicle. That is, when the steering wheel is excessively rotated by the driver's mistake while the vehicle is traveling at high speed, in the related art, since the rotational movement of the steering wheel is transmitted as it is to the tire through the steering gear, the vehicle is driven by excessive steering during high-speed driving. There is a problem of overturning.

또한, 고속으로 차량이 운행하는 도중에 스티어링휠의 미세회전에 의해 차량이 선회운동을 하는 경우, 주행상태에 따라 좌측 및 우측 타이어의 회전량을 미세하게 조절할 필요가 있음에도 불구하고 종래의 기술에서는 좌측 및 우측 타이어의 회전량을 개별적으로 조절할 수 없다는 문제점이 있었다.In addition, when the vehicle rotates due to the fine rotation of the steering wheel while the vehicle is running at high speed, in the prior art, even though it is necessary to finely adjust the rotation amount of the left and right tires according to the driving state, There was a problem that the amount of rotation of the right tire can not be adjusted individually.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 차량용 조향기어의 랙바를 좌우로 분리하여 좌측 및 우측의 랙바의 이동량을 개별적으로 조절할 수 있는 조향장치 및 조향기어를 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a steering apparatus and a steering gear that can separately adjust the movement amount of the rack bars on the left and right sides by separating the rack bars of the vehicle steering gear from side to side.

도 1은 종래의 랙앤드피니언식 조향기어를 나타내는 분리사시도1 is an exploded perspective view showing a conventional rack and pinion steering gear

도 2는 본 발명 조향장치의 블록도 및 조향기어를 나타내는 단면도2 is a block diagram and a cross-sectional view showing a steering gear of the present invention steering apparatus.

도 3은 본 발명의 블록도3 is a block diagram of the present invention

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

M : 보조모터M: auxiliary motor

30 : 랙하우징30: rack housing

100A : 좌측랙바 100B : 우측랙바100A: Left rack bar 100B: Right rack bar

101 : 중앙랙바 101C : 랙기어101: center rack bar 101C: rack gear

101A : 좌측실린더 101B : 우측실린더101A: left cylinder 101B: right cylinder

102A : 좌측피스톤 102B : 우측피스톤102A: Left piston 102B: Right piston

P : 피니언 P1 : 보조피니언P: Pinion P1: Aux Pinion

SV1 : 좌측방향전환밸브 SV2 : 우측방향전환밸브SV1: Left direction switching valve SV2: Right direction switching valve

ECU : 제어부ECU: control unit

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량용 조향장치는, 차량의 운행상태를 검출하는 복수개의 센서와; 상기 센서에서 검출된 값을 입력받는 제어부와; 상기 제어부에 의해 제어되며, 스티어링휠에 연결되는 피니언에 의해 구동되는 조향기어를 포함하여 이루어지되;; 상기 조향기어는; 랙하우징과; 상기 랙하우징의 중앙내부에 설치되고, 표면에 랙기어가 형성되며, 양단에는 오일을 수용하는 좌측실린더 및 우측실린더가 형성된 중앙랙바와; 일단은 좌측타이로드에 연결되고, 타단에 형성된 피스톤이 상기 좌측실린더에 삽입되는 좌측랙바와; 일단은 우측타이로드에 연결되고, 타단에 형성된 피스톤이 상기 우측실린더에 삽입되는 우측랙바와; 상기 좌측실린더에 연결되고, 상기 제어부에 의해 구동되는 좌측방향절환밸브와; 상기 우측실린더에 연결되고, 상기 제어부에 의해 구동되는 우측방향절환밸브와; 상기 좌측실린더 및 우측실린더에 연결되는 펌프를 포함하여 구성된다.A vehicle steering apparatus according to the present invention for achieving the above object includes a plurality of sensors for detecting a driving state of the vehicle; A control unit which receives a value detected by the sensor; A steering gear controlled by the control unit and driven by a pinion connected to a steering wheel; The steering gear is; Rack housing; A central rack bar installed inside the center of the rack housing, having a rack gear formed on a surface thereof, and having a left cylinder and a right cylinder configured to receive oil at both ends thereof; A left rack bar having one end connected to a left tie rod and having a piston formed at the other end inserted into the left cylinder; A right rack bar having one end connected to a right tie rod and having a piston formed at the other end inserted into the right cylinder; A left direction switching valve connected to the left cylinder and driven by the controller; A right direction switching valve connected to the right cylinder and driven by the controller; It is configured to include a pump connected to the left cylinder and the right cylinder.

위와 같은 구성에 의해, 차량의 운행정보를 입력받은 제어부가 차량의 운행상태에 따라 좌측랙바 및 우측랙바의 이동량을 최적으로 제어할 수 있게되는 것이다.With the above configuration, the control unit that receives the driving information of the vehicle can optimally control the movement amount of the left rack bar and the right rack bar according to the driving state of the vehicle.

또한, 본 발명의 조향장치는, 상기 중앙랙바의 랙기어에 치합하는 보조피니언과, 상기 보조피니언과 연결되고, 상기 제어부에 의해 구동되는 보조모터를 포함하여 구성된다.In addition, the steering apparatus of the present invention includes an auxiliary pinion engaged with the rack gear of the central rack bar, and an auxiliary motor connected to the auxiliary pinion and driven by the controller.

위와 같은 구성에 의해, 펌프의 고장에 의해 좌측랙바 및 우측랙바의 조절이 불가능한 경우에도, 보조모터에 의해 스티어링휠의 조향을 어시스트할 수 있게된다.With the above configuration, even if adjustment of the left rack bar and the right rack bar is impossible due to the failure of the pump, it is possible to assist steering of the steering wheel by the auxiliary motor.

또한, 본 발명의 조향기어는, 랙하우징과; 상기 랙하우징의 중앙내부에 설치되고, 표면에 랙기어가 형성되며, 양단에는 오일을 수용하는 좌측실린더 및 우측실린더가 형성된 중앙랙바와; 상기 중앙랙바의 랙기어에 치합하고, 스티어링휠에 연결되는 피니언과; 일단은 좌측타이로드에 연결되고, 타단에 형성된 피스톤이 상기 좌측실린더에 삽입되는 좌측랙바와; 일단은 우측타이로드에 연결되고, 타단에 형성된 피스톤이 상기 우측실린더에 삽입되는 우측랙바를 포함하여 구성된다.In addition, the steering gear of the present invention, the rack housing; A central rack bar installed inside the center of the rack housing, having a rack gear formed on a surface thereof, and having a left cylinder and a right cylinder configured to receive oil at both ends thereof; A pinion engaged with the rack gear of the central rack bar and connected to a steering wheel; A left rack bar having one end connected to a left tie rod and having a piston formed at the other end inserted into the left cylinder; One end is connected to the right tie rod, and a piston formed at the other end includes a right rack bar inserted into the right cylinder.

위와 같은 구성에 의해, 노면으로부터 좌측랙바 및 우측랙바에 전달되는 진동을 좌측실린더 및 우측실린더에서 감쇠시키기 때문에 스티어링휠에 노면 진동이 전달되지 않게된다.By the above configuration, since the vibration transmitted from the road surface to the left rack bar and the right rack bar is attenuated in the left cylinder and the right cylinder, the road surface vibration is not transmitted to the steering wheel.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명 조향기어의 단면도 및 본 발명 조향장치의 구성을 나타내는도면이고, 도 3은 본 발명의 조향장치를 나타내는 블록도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view of the steering gear of the present invention and a configuration of the steering device of the present invention, and FIG. 3 is a block diagram of the steering device of the present invention.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 조향기어는 랙하우징(30)과 상기 랙하우징(30) 내부에 삽입되는 중앙랙바(101)로 이루어져 있다.As shown in FIG. 2, the steering gear of the present invention includes a rack housing 30 and a central rack bar 101 inserted into the rack housing 30.

중앙랙바(101)의 표면에는 랙기어(101C)가 형성되어 있고, 스티어링휠(미도시)에 링크에 의해 연결되는 피니언(PN)이 상기 랙기어(101C)에 치합되어 있다. 스티어링휠에서 피니언(PN)까지의 구조는 종래의 기술과 동일하다.A rack gear 101C is formed on the surface of the center rack bar 101, and a pinion PN connected by a link to a steering wheel (not shown) is engaged with the rack gear 101C. The structure from the steering wheel to the pinion PN is the same as in the prior art.

중앙랙바(101)의 양단에는 오일을 수용하는 좌측실린더(101A) 및 우측실린더(101B)가 형성되어 있다.At both ends of the center rack bar 101, left cylinder 101A and right cylinder 101B for accommodating oil are formed.

좌측랙바(100A)의 일단은 좌측타이로드(미도시)에 볼조인트에 의해 연결되고, 타단에는 좌측피스톤(102A)이 형성되어 있다. 상기 좌측피스톤(102A)이 중앙랙바(101)에 형성된 좌측실린더(101A)에 삽입되어 있다.One end of the left rack bar (100A) is connected to the left tie rod (not shown) by a ball joint, the other end is formed with a left piston (102A). The left piston 102A is inserted into the left cylinder 101A formed in the center rack bar 101.

우측랙바(100B)의 일단은 우측타이로드(미도시)에 볼조인트에 의해 연결되고, 타단에는 우측피스톤(102B)이 형성되어 있다. 상기 우측피스톤(102B)이 중앙랙바(101)에 형성된 우측실린더(101B)에 삽입되어 있다.One end of the right rack bar (100B) is connected to the right tie rod (not shown) by a ball joint, the other end is formed a right piston (102B). The right piston 102B is inserted into the right cylinder 101B formed in the center rack bar 101.

본 발명의 차량용 조향장치는, 위 조향기어의 구성을 모두 포함하되 미도시한 스티어링휠(미도시), 제어부 및 각종 센서류를 포함한다.The vehicle steering apparatus of the present invention includes all of the above configuration of the steering gear, but not including a steering wheel (not shown), a control unit and various sensors.

다만, 본 발명의 조향기어의 좌측실린더(101A) 및 우측실린더(101B)에 포트를 형성하여 위 포트에 좌측방향전환밸브(SV1) 및 우측방향전환밸브(SV2)를 연결한다. 상기 좌측방향전환밸브(SV1) 및 우측방향전환밸브(SV2)는 도2에 도시된 바와 같이 펌프(P) 및 리저버탱크(RSV)에 연결되어 있다. 즉, 좌측피스톤(102A) 및 우측피스톤(102B)의 양쪽이 좌측방향전환밸브(SV1) 및 우측방향전환밸브(SV2)를 통하여 펌프(P)에 연결되어 유압회로를 이루게된다.However, a port is formed in the left cylinder 101A and the right cylinder 101B of the steering gear of the present invention to connect the left direction switching valve SV1 and the right direction switching valve SV2 to the upper port. The left direction switching valve SV1 and the right direction switching valve SV2 are connected to the pump P and the reservoir tank RSV as shown in FIG. 2. That is, both of the left piston 102A and the right piston 102B are connected to the pump P through the left direction switching valve SV1 and the right direction switching valve SV2 to form a hydraulic circuit.

좌측방향전환밸브(SV1)가 작동하지 않는 상태에서 좌측피스톤(102A)의 양쪽에 형성된 유로는 펌프와 연결되어 있지 않도록 좌측방향전환밸브(SV1)는 폐쇄된 상태이다. 즉, 제어부가 작동하지 않는 상태에서는 유로가 항상 닫혀있는 상시폐쇄형 밸브이다. 제어부의 제어에 의해 좌측방향전환밸브(SV1)를 좌측 또는 우측으로 이동시키는 경우 펌프(P)에서 가압된 오일이 좌측피스톤(102A)의 좌측 또는 우측으로 유입되게된다.While the left direction switching valve SV1 does not operate, the left direction switching valve SV1 is closed so that flow paths formed on both sides of the left piston 102A are not connected to the pump. That is, it is a normally closed valve in which a flow path is always closed in the state in which a control part does not operate. When the left direction switching valve SV1 is moved to the left or the right under the control of the controller, the oil pressurized by the pump P is introduced into the left or the right of the left piston 102A.

우측방향전환밸브(SV1)의 경우도 좌측방향전환밸브(SV1)와 동일하게 작용한다.The right turn valve SV1 also works in the same way as the left turn valve SV1.

랙하우징(30)에 보조모터(M1)를 설치하고, 보조모터(M1)의 회전축에 보조피니언(PN1)을 일체로 형성하여 보조피니언(PN1)과 랙기어(101C)가 치합되게 구성할 수 있다.The auxiliary motor M1 may be installed in the rack housing 30, and the auxiliary pinion PN1 may be integrally formed on the rotation shaft of the auxiliary motor M1 so that the auxiliary pinion PN1 and the rack gear 101C may be engaged with each other. have.

제어부(ECU)에 의해 스티어링휠의 회전을 감지하여 보조모터(M1)를 구동시키는 경우, 스티어링휠의 조작력을 어시스트하는 전동식 파워스티어링으로 작용하게 된다.When driving the auxiliary motor M1 by detecting the rotation of the steering wheel by the control unit ECU, the control unit acts as an electric power steering assisting the steering force of the steering wheel.

또한, 본 발명 조향장치의 스티어링휠(미도시)에는 스티어링휠의 회전각도를 검출하는 스티어링앵글센서(SWAS)가 설치되어 있고, 스티어링앵글센서(SWAS)에서 검출된 회전각도값은 제어부(ECU)에 입력된다.In addition, the steering wheel (not shown) of the steering apparatus of the present invention is provided with a steering angle sensor (SWAS) for detecting the rotation angle of the steering wheel, the rotation angle value detected by the steering angle sensor (SWAS) control unit (ECU) Is entered.

차량의 수직축 중심에 대한 회전 각속도인 요레이트를 검출하는 요레이트센서(YRS) 및 차량의 횡방향 가속도를 검출하는 횡가속도센서(LAS)가 차량의 적당한 장소에 설치되어 있고, 요레이트센서(YRS) 및 횡가속도센서(LAS)에서 검출된 값들은 제어부(ECU)에 입력된다.,A yaw rate sensor (YRS) for detecting yaw rate, which is a rotational angular velocity about the center of the vehicle's vertical axis, and a lateral acceleration sensor (LAS) for detecting lateral acceleration of the vehicle, are installed at a suitable place of the vehicle. ) And the values detected by the lateral acceleration sensor LAS are input to the control unit ECU.

휠스피드센서(WSP)에서 검출된 차량 타이어의 회전속도값 또는 차량의 운행속도값 역시 제어부(ECU)에 입력된다.The rotation speed value of the vehicle tire or the driving speed value of the vehicle detected by the wheel speed sensor WSP is also input to the control unit ECU.

스티어링휠을 회전시키는 경우 운전자에 감지되는 토크값을 검지하는 스티어링토크센서(STS)가 스티어링휠과 피니언(PN) 사이에 설치될 수 있고, 차량의 주행속도를 검출하는 차속센서(VS)도 차량의 적당한 장소에 설치되어 있다.When the steering wheel is rotated, a steering torque sensor (STS) for detecting the torque value detected by the driver may be installed between the steering wheel and the pinion (PN), and the vehicle speed sensor (VS) for detecting the driving speed of the vehicle is also a vehicle. It is installed in the right place.

즉, 각종 센서류에서 측정한 값을 입력받은 제어부(ECU)는 주행상태에 따라, 좌측방향전환밸브(SV1), 우측방향전환밸브(SV), 펌프(P) 및 보조모터(M1)를 구동시켜서 조향장치 전체를 제어하게 된다.That is, the control unit ECU receiving the values measured by the various sensors drives the left direction switching valve SV1, the right direction switching valve SV, the pump P, and the auxiliary motor M1 according to the driving state. The entire steering system is controlled.

이하, 본 발명의 작용에 대하여 설명한다.Hereinafter, the operation of the present invention will be described.

먼저, 본 발명의 조향기어는 좌측방향전환밸브(SV1), 우측방향전환밸브(SV2) 및 펌프(P)에 연결되지 않은 상태로 사용될 수 있다. 이 경우에는 조향기어의 좌측실린더(101A) 및 우측실린더(101B)에 포트가 형성되어 있지 않다.First, the steering gear of the present invention can be used without being connected to the left direction switching valve SV1, the right direction switching valve SV2 and the pump P. In this case, no port is formed in the left cylinder 101A and the right cylinder 101B of the steering gear.

운전자가 스티어링휠을 회전시키는 경우, 스티어링휠과 연결된 피니언(PN)이 회전하게 되어 중앙랙바(101)가 좌측 또는 우측으로 직선운동하게 된다. 중앙랙바(101)의 양단에는 오일이 채원진 좌측실린더(101A) 및 우측실린더(101B)가 형성되어 있고, 상기 좌측실린더(101A) 및 우측실린더(101B) 내부에는 좌측피스톤(102A) 및 우측피스톤(102B)이 설치되어 있기 때문에, 중앙랙바(101)의움직임에 따라 좌측랙바(100A) 및 우측랙바(100B)가 좌측 또는 우측으로 이동하게 된다.When the driver rotates the steering wheel, the pinion PN connected to the steering wheel rotates so that the center rack bar 101 linearly moves to the left or the right. The left cylinder 101A and the right cylinder 101B, which are filled with oil, are formed at both ends of the center rack bar 101, and the left piston 102A and the right piston are formed inside the left cylinder 101A and the right cylinder 101B. Since 102B is provided, the left rack bar 100A and the right rack bar 100B move to the left or the right side as the center rack bar 101 moves.

상기 좌측랙바(100A) 및 우측랙바(100B)는 좌측타이로드 및 우측타이로드에 연결되어 있기 때문에 타이어가 선회되어 조향운동이 가능하게 된다.Since the left rack bar 100A and the right rack bar 100B are connected to the left tie rod and the right tie rod, the tire is pivoted to allow steering motion.

노면에서 조향기어로 전달되는 진동은 좌측실린더(101A) 및 우측실린더(101B)에 채워진 오일에 의해 감쇠되기 때문에, 노면과 타이어의 충격에 의해 발생하는 진동이 스티어링휠에 전달되지 않게 된다.Since the vibration transmitted from the road surface to the steering gear is attenuated by the oil filled in the left cylinder 101A and the right cylinder 101B, the vibration generated by the impact of the road surface and the tire is not transmitted to the steering wheel.

본 발명 조향장치는 위 조향기어에 좌측방향전환밸브(SV1), 우측방향전환밸브(SV2), 펌프(P) 및 제어부(ECU)를 적용한 것이다. 다만, 이 경우 위 조향기어의 좌측실린더(101A) 및 우측실린더(101B)에는 유압회로를 형성하기 위한 포트가 형성되어 있다.The steering apparatus of the present invention applies a left direction switching valve SV1, a right direction switching valve SV2, a pump P, and a control unit ECU to the above steering gear. In this case, however, ports for forming a hydraulic circuit are formed in the left cylinder 101A and the right cylinder 101B of the steering gear.

좌측방향전환밸브(SV1) 및 우측방향전환밸브(SV2)가 유로를 차단하는 통상의 경우에는, 앞에서 설명한 조향기어와 동일하게 작용하게 된다.In the usual case in which the left direction switching valve SV1 and the right direction switching valve SV2 block the flow path, the same function as the steering gear described above.

피니언(PN)에 의해 이동되는 중앙랙바(101)의 이송거리 외에, 제어부(ECU)에서 좌측랙바(100A)를 좌측으로 추가로 이동시킬 필요가 있다고 판단하는 경우, 제어부(ECU)가 좌측방향전환밸브(SV1)를 우측으로 이동시키게 된다.When the control unit ECU determines that the left rack bar 100A needs to be further moved to the left side in addition to the transfer distance of the center rack bar 101 moved by the pinion PN, the control unit ECU turns to the left. The valve SV1 is moved to the right.

이 경우 좌측피스톤(102A) 왼쪽이 펌프(P)에 연결되어 있기 때문에, 좌측랙바(100A)가 우측으로 추가로 이동하게 된다. 좌측랙바(100A)의 이동거리는 좌측방향전환밸브(SV1)의 개방시간에 비례하게 된다.In this case, since the left side of the left piston 102A is connected to the pump P, the left rack bar 100A is further moved to the right side. The movement distance of the left rack bar 100A is proportional to the opening time of the left direction switching valve SV1.

좌측랙바(100A)를 우측으로 추가로 이동시킬 필요가 있다고 판단하는 경우,좌측방향전환밸브(SV1)를 좌측으로 이동시키면 된다.When it is determined that the left rack bar 100A needs to be further moved to the right side, the left direction switching valve SV1 may be moved to the left side.

우측방향전환밸브(SV2)도 좌측방향전환밸브(SV1)와 마찬가지로 작동시킬 수 있다.The right direction switching valve SV2 can be operated in the same manner as the left direction switching valve SV1.

즉, 저속에서 주차하는 경우, 후륜 타이어의 회전축을 연장한 중심선상에 선회중심을 형성시키기 위해서는, 차량 전방의 선회내측타이어 및 선회외측타이어의 선회각도를 달리 설정할 필요가 있게된다. 선회내측타이어 및 선회외측타이어에 필요로 하는 선회각도에 해당하는 만큼 좌측방향전환밸브(SV1) 및 우측방향전환밸브(SV2)를 이동시켜 선회내측타이어 및 선회외측타이어를 추가로 회전시키게 된다.That is, when parking at a low speed, in order to form a turning center on the center line extending the rotating shaft of the rear tire, it is necessary to set the turning angles of the turning inner tire and the turning outer tire in front of the vehicle differently. The turning inner tire and the turning outer tire are further rotated by moving the left turning valve SV1 and the right turning valve SV2 corresponding to the turning angle required for the turning inner tire and the turning outer tire.

즉, 본 발명에서는 좌측랙바(100A)와 우측랙바(100B)가 서로 분리되어 있기 때문에, 좌측타이어 및 우측타이어의 선회각도를 개별적으로 조절할 수 있게 되는 것이다.That is, in the present invention, since the left rack bar 100A and the right rack bar 100B are separated from each other, the turning angles of the left tire and the right tire can be adjusted individually.

또한, 일정한 운행속도로 주행하는 차량의 운동상태를 요레이트센서(YRS), 횡가속도센서(LAS) 및 휠스피드센서(WSP) 등에 의해 검출하여, 차량의 운동상태에 적합하게 좌측랙바(100A) 및 우측랙바(100B)의 움직임을 제한할 수도 있다.In addition, the motion state of the vehicle running at a constant driving speed is detected by the yaw rate sensor (YRS), the lateral acceleration sensor (LAS), the wheel speed sensor (WSP), and the like. And it may limit the movement of the right rack bar (100B).

즉, 일정한 차속(예: 100Km/h) 이상에서 차량이 전복하게 되는 스티어링휠앵글 값을 실험 등에 의해 알고 있는 경우, 일정한 차속 이상에서 스티어링휠앵글센서(SWAS)에서 검출된 값이 일정 이상인 경우 제어부(ECU)에서 좌측모터(M1) 및 우측모터(M2)를 구동시키지 않을 수 있다.That is, when the steering wheel angle value at which the vehicle is overturned at a certain vehicle speed (for example, 100 km / h) or more is known by an experiment or the like, when the value detected by the steering wheel angle sensor (SWAS) is greater than or equal to the predetermined vehicle speed, the control unit In the ECU, the left motor M1 and the right motor M2 may not be driven.

물론, 요레이트센서(YRS) 및 횡가속도센서(LSA)에서 검출된 값이 한계치를넘을 경우, 제어부(ECU)에서는 스티어링휠이 회전되더라도 좌측랙바(100A) 및 우측랙바(100B)를 구동시키지 않을 수도 있을 것이다.Of course, when the values detected by the yaw rate sensor YRS and the lateral acceleration sensor LSA exceed a limit value, the control unit ECU does not drive the left rack bar 100A and the right rack bar 100B even if the steering wheel is rotated. Could be

또한, 선회내측 또는 선회외측 타이어 중 어느 하나가 얼음판 등의 결빙된 도로를 지나게 되어 한쪽 타이어에 스핀이 발생하는 경우, 휠스피드센서(WSP)에서 검출된 휠스피드가 일정값을 넘는 경우 스핀이 발생한 것으로 제어부에서 판단할 수 있고, 제어부에서는 다른 쪽 타이어의 선회각도를 가감시켜서 차량의 조향운동을 제어할 수도 있게된다.In addition, when one of the inner and outer turning tires passes the frozen road such as an ice plate and spin occurs on one of the tires, the spin occurs when the wheel speed detected by the wheel speed sensor (WSP) exceeds a predetermined value. The controller may determine that the controller controls the steering motion of the vehicle by adding or subtracting the turning angle of the other tire.

본 발명에서 중앙랙바(101)에 치합되는 보조피니언(PN1)을 구동하는 보조모터(M1)는, 스티어링휠을 회전시키는 조작력을 보조하는 전동식 파워스티어링 요소로서 작용한다.In the present invention, the auxiliary motor M1 for driving the auxiliary pinion PN1 meshed with the central rack bar 101 serves as an electric power steering element for assisting an operation force for rotating the steering wheel.

즉, 저속주행시 스티어링휠을 좌측으로 회전시키는 경우, 중앙랙바(101)가 좌측으로 이동되는 방향으로 보조모터(M1)를 구동시키면, 운전자가 스티어링휠을 돌리는 작업을 어시스트할 수 있기 때문에 가벼운 힘으로도 스티어링휠을 조작하는 것이 가능하다. 고속주행시에 스티어링휠의 조작력을 높이기 위해서는 저속주행시와는 반대방향으로 보조모터(M1)를 구동하면 된다.That is, when the steering wheel is rotated to the left during low speed driving, if the auxiliary motor M1 is driven in the direction in which the center rack bar 101 is moved to the left, the driver may assist the operation of turning the steering wheel with light force. It is possible to operate the steering wheel on the road. In order to increase the operating force of the steering wheel during high speed driving, the auxiliary motor M1 may be driven in the opposite direction to the low speed driving.

본 발명에서는 좌측방향전환밸브(SV1) 및 우측방향전환밸브(SV2)를 상시 폐쇄형 타입 밸브를 사용하고 있기 때문에, 제어부(ECU) 및 펌프(P)가 고장이 발생하더라도, 매뉴얼 스티어링 시스템으로 전환되어 조향이 가능하게 된다.In the present invention, since the left direction switching valve SV1 and the right direction switching valve SV2 are normally closed valves, the control unit ECU and the pump P are switched to the manual steering system even if a failure occurs. And steering is possible.

본 발명의 조향기어는 중앙랙바의 양단에 오일이 채워진 좌측실린더 및 우측실린더의 구성을 채택하였기 때문에, 노면과 타이어에서 발생하는 진동을 오일에 의해 흡수할 수 있어서 스티어링휠에 진동이 전달되는 것을 방지하게 된다.Since the steering gear of the present invention adopts the configuration of the left cylinder and the right cylinder filled with oil at both ends of the center rack bar, the vibration generated from the road surface and the tire can be absorbed by the oil to prevent the vibration from being transmitted to the steering wheel. Done.

또한, 본 발명의 조향장치는 스티어링휠에 전달되는 진동을 저감할 수 있을 뿐만 아니라 차량 전방 좌우측 타이어가 서로 구속됨이 없이 조향이 가능하게 되어 선회내외측 타이어를 이상적인 선회각도로 조절할 수 있게된다.In addition, the steering apparatus of the present invention can not only reduce the vibration transmitted to the steering wheel, but also enables steering without restraining the front left and right tires from each other so that the turning inside and outside tires can be adjusted to the ideal turning angle.

또한, 스티어링휠에 과도한 조향각이 입력되더라도 차량 운행상태에 적합하게 좌측랙바 및 우측랙바를 조절할 수 있게된다.In addition, even if an excessive steering angle is input to the steering wheel, the left rack bar and the right rack bar can be adjusted according to the vehicle driving state.

또한, 한쪽 타이어가 빙판길에 위치하여 스핀이 발생하는 경우, 다른쪽 타이어의 선회각도을 임의적으로 조절할 수 있게 되어 선회성능이 향상하게 된다.In addition, when one tire is located on an ice road and spin occurs, the turning angle of the other tire can be arbitrarily adjusted, thereby improving turning performance.

또한, 본 발명에서는 좌측방향전환밸브 및 우측방향전환밸브가 상시 폐쇄형 밸브이기 때문에 펌프 또는 제어부에 고장이 발생하더라도 조향이 가능하게 된다.In addition, in the present invention, since the left direction switching valve and the right direction switching valve are normally closed valves, steering is possible even when a failure occurs in the pump or the control unit.

또한, 본 발명의 보조모터는, 스티어링휠을 조작하는 경우 운전자의 조작력을 어시스트하는 전동식 파워스티어링 요소로 작용할 수 있다.Further, the auxiliary motor of the present invention can act as an electric power steering element that assists the driver's operating force when operating the steering wheel.

Claims (3)

차량의 운행상태를 검출하는 복수개의 센서와;A plurality of sensors for detecting a driving state of the vehicle; 상기 센서에서 검출된 값을 입력받는 제어부와;A control unit which receives a value detected by the sensor; 상기 제어부에 의해 제어되며, 스티어링휠에 연결되는 피니언에 의해 구동되는 조향기어를 포함하여 이루어지되;A steering gear controlled by the control unit and driven by a pinion connected to a steering wheel; 상기 조향기어는;The steering gear is; 랙하우징과;Rack housing; 상기 랙하우징의 중앙내부에 설치되고, 표면에 랙기어가 형성되며, 양단에는 오일을 수용하는 좌측실린더 및 우측실린더가 형성된 중앙랙바와;A central rack bar installed inside the center of the rack housing, having a rack gear formed on a surface thereof, and having a left cylinder and a right cylinder configured to receive oil at both ends thereof; 일단은 좌측타이로드에 연결되고, 타단에 형성된 피스톤이 상기 좌측실린더에 삽입되는 좌측랙바와;A left rack bar having one end connected to a left tie rod and having a piston formed at the other end inserted into the left cylinder; 일단은 우측타이로드에 연결되고, 타단에 형성된 피스톤이 상기 우측실린더에 삽입되는 우측랙바와;A right rack bar having one end connected to a right tie rod and having a piston formed at the other end inserted into the right cylinder; 상기 좌측실린더에 연결되고, 상기 제어부에 의해 구동되는 좌측방향절환밸브와;A left direction switching valve connected to the left cylinder and driven by the controller; 상기 우측실린더에 연결되고, 상기 제어부에 의해 구동되는 우측방향절환밸브와;A right direction switching valve connected to the right cylinder and driven by the controller; 상기 좌측실린더 및 우측실린더에 연결되는 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.Vehicle steering apparatus comprising a pump connected to the left cylinder and the right cylinder. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 중앙랙바의 랙기어에 치합하는 보조피니언과An auxiliary pinion meshing with the rack gear of the central rack bar; 상기 보조피니언과 연결되고, 상기 제어부에 의해 구동되는 보조모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.And an auxiliary motor connected to the auxiliary pinion and driven by the control unit. 랙하우징과;Rack housing; 상기 랙하우징의 중앙내부에 설치되고, 표면에 랙기어가 형성되며, 양단에는 오일을 수용하는 좌측실린더 및 우측실린더가 형성된 중앙랙바와;A central rack bar installed inside the center of the rack housing, having a rack gear formed on a surface thereof, and having a left cylinder and a right cylinder configured to receive oil at both ends thereof; 상기 중앙랙바의 랙기어에 치합하고, 스티어링휠에 연결되는 피니언과;A pinion engaged with the rack gear of the central rack bar and connected to a steering wheel; 일단은 좌측타이로드에 연결되고, 타단에 형성된 피스톤이 상기 좌측실린더에 삽입되는 좌측랙바와;A left rack bar having one end connected to a left tie rod and having a piston formed at the other end inserted into the left cylinder; 일단은 우측타이로드에 연결되고, 타단에 형성된 피스톤이 상기 우측실린더에 삽입되는 우측랙바를 포함하는 조향기어.One end is connected to the right tie rod, the steering gear including a right rack bar is inserted into the right cylinder the piston formed on the other end.
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