KR20100130680A - Ａｆｓ 시스템을 사용한 차량의 쏠림방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 AFS 시스템을 사용하여 차량의 직진 주행시 발생하는 차량 쏠림을 능동 제어에 의해 완화시킴으로써 주행 안정성을 확보할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

이를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 조향핸들(10)의 조작에 따라 발생하는 조향각을 조향축(11) 또는 조향기어(13)에 전달하고, 차속 및 조향각에 따라 조향축(11) 또는 조향기어(13)에 동력을 보조하는 AFS 모터(19)를 가지는 AFS 시스템을 구비한 차량의 쏠림방지장치에 있어서, 상기 조향핸들(10)의 조향축(11) 상단에 설치되어 상기 조향핸들(10)의 조작에 따른 조향각 및 조향 각속도를 감지하는 제1 감지센서(17)와, 상기 조향핸들(10)의 조향축(11) 하단에 설치되어, 차륜의 조향각 및 조향토크를 감지하는 제2 감지센서(18)와, 상기 제1 감지센서(17)를 통해 감지된 조향각 및 조향 각속도를 통해 차량의 직진 주행 여부를 판단하고, 상기 차량의 직진 주행 판단시 상기 제2 감지센서(18)를 통해 감지된 차륜의 조향토크가 기설정값 이상이면, 상기 AFS 모터(19)에 역방향의 보상토크를 적용하도록 제어하는 제어기(20)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

차량, AFS, 조향장치, 차량 쏠림, 조향각, 조향토크, 감지센서, 보상토크

Description

ＡＦＳ 시스템을 사용한 차량의 쏠림방지장치{ANTI-PULLING SYSTEM OF VEHICLE WITH ACTIVE FRONT STEERING SYSTEM}

본 발명은 차량의 쏠림방지장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 AFS 시스템(Active Front Steering system)을 사용하여 차량의 직진 주행시 발생하는 차량 쏠림을 능동 제어에 의해 완화시킴으로써 주행 안정성을 확보할 수 있는 차량의 쏠림방지장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차는 자동차의 진행 방향을 운전자의 의도대로 변경할 수 있도록 조향핸들(steering wheel)의 회전운동을 바퀴의 선회운동으로 변환시키기 위한 조향장치를 구비하고 있다.

이러한 자동차의 조향장치는 수동 스티어링 시스템과 파워 스티어링 시스템으로 분류되며, 운전자가 직접 조작하는 조작기구와, 상기 조작기구로부터 전달받은 조작력의 운동방향을 변환함과 동시에 조작력을 증대시켜 링크기구로 전달하는 기어기구와, 상기 기어기구의 작동을 앞 바퀴로 전달함과 동시에 좌우 바퀴의 관계를 일정하게 유지시키는 링크기구로 구성된다. 특히, 상기 기어기구는 조향축 끝단에 피니언 기어를 설치하여 랙 기어에 맞물리도록 한 구조로 되어 있다. 즉, 피 니언 기어(pinion gear)가 회전하면, 피니언 기어와 랙 기어(rack gear)가 형성된 랙바(rack bar)가 횡방향으로 수평이동하면서 그 양 끝단에 연결된 타이로드(tie rod)를 통해 너클암과 함께 바퀴가 움직이도록 되어 있다.

따라서, 운전자의 조향 조작력은 조향핸들을 돌림으로써 기어기구의 피니언 기어를 회전시키고, 이에 따라 피니언 기어에 맞물린 랙바가 수평이동하면서 타이로드를 통해 바퀴에 전달되게 된다.

그런데, 종래의 파워 스티어링 시스템을 구비한 차량에서는, 직진 주행 중, 운전자의 의도와는 상관없이 차량이 한쪽으로 쏠리는 차량 쏠림(vehicle pull) 현상이 발생되는 경우가 있다. 이러한 차량 쏠림 현상은 운전자가 조향핸들을 잡고 차량을 직진 주행시 조향핸들에 작용하는 토크(torque)인 스티어링 풀(steering pull)과, 운전자가 직진 주행시 조향핸들를 놓았을 때 직진 주행 방향에 대하여 좌, 우로 편심되어 한 방향으로 편심되어 흐르는 드리프트(drift)로 구분된다. 이러한 쏠림현상은 차량의 직진 안정성을 떨어뜨리고, 특히 장시간 운전하는 운전자가 직진상태를 유지하기 위해 일정한 토크를 항상 조향핸들에 가함으로써 피로감을 누적시키는 원인이 되며, 쏠림현상이 심한 경우에는 운전자가 순간적으로 조향핸들을 놓았을 때 안정성에 문제가 될 수 있다.

종래에는 이러한 문제를 해결하기 위한 여러 시도가 있었는데, 예를 들면, 국내 특허공개 제2004-0044834호에서는, 차량 쏠림 발생시 차량 쏠림의 반대방향으로 타이 로드에 일정 압력을 가해 차량 쏠림을 방지하는 기술을 개시하고 있고, 국내 실용신안공개 제1999-0014929호에서는, 캐스터 각을 임의로 조정하여 차량 쏠림 을 방지하는 기술을 개시하고 있으며, 또한 국내 특허공개 제2005-0038156호에서는, 부시 경도를 조절하여 차량 쏠림을 방지하는 기술을 개시하고 있다.

그러나, 상기한 종래기술들은 차량의 상태를 운전자가 임의로 판단하여 조치를 취하거나, 차량의 휠 얼라이먼트(wheel alignment)를 임의로 조정하는 방법으로, 능동적인 제어가 어렵다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, AFS 시스템을 사용하여 차량의 직진 주행시 발생하는 차량 쏠림을 능동 제어에 의해 완화시킴으로써 주행 안정성을 확보할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 조향핸들의 조작에 따라 발생하는 조향각을 조향축 또는 조향기어에 전달하고, 차속 및 조향각에 따라 조향축 또는 조향기어에 동력을 보조하는 AFS 모터를 가지는 AFS 시스템을 구비한 차량의 쏠림방지장치에 있어서,

상기 조향핸들의 조향축 상단에 설치되어 상기 조향핸들의 조작에 따른 조향각 및 조향 각속도를 감지하는 제1 감지센서와,

상기 조향핸들의 조향축 하단에 설치되어, 차륜의 조향각 및 조향토크를 감지하는 제2 감지센서와,

상기 제1 감지센서를 통해 감지된 조향각 및 조향 각속도를 통해 차량의 직진 주행 여부를 판단하고, 상기 차량의 직진 주행 판단시 상기 제2 감지센서를 통해 감지된 차륜의 조향토크가 기설정값 이상이면, 상기 AFS 모터에 역방향의 보상토크를 적용하도록 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제어기는 ECU(electronic control unit)인 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, AFS 시스템을 구비한 차량에 있어서 차량의 직진 주행시 차량 쏠림이 있다고 판단되는 경우 AFS 모터에 역방향의 보상 토크를 적용하여 그 차량 쏠림량을 상쇄시킴으로써 주행 안정성을 확보할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 AFS 시스템을 구비한 차량의 쏠림방지장치의 개략적인 구성도이다.

AFS 시스템은 능동조향장치로서, 차속의 변화에 따라 운전자의 입력 조향각에 대한 출력 조향각을 AFS 모터를 통해 조향기어를 제어하여 입출력 기어비를 가변시킴으로써 차량의 거동을 보다 안정화시켜 주행 안정성을 확보하는 장치이다.

본 발명에 의한 차량의 쏠림방지장치는 이러한 AFS 시스템을 적용하여 직진주행시 발생되는 차량 쏠림을 능동적으로 제어하여 최소화시키도록 구성되어 있다.

즉, 도 1에 도시하는 바와 같이, 본 발명에 의한 차량의 쏠림방지장치는 차량의 조향핸들(10)과, 조향핸들(10)에 연결되는 조향축(11)과, 조향축(11) 끝단에 설치되어 조향축(11)의 회전운동을 랙바(12)의 직선운동으로 변환하는 랙-피니언 조향기어(13), 랙바(12)의 양 끝단에 연결된 타이로드(14), 및 타이로드(14)와 차륜(16)을 연결하는 너클암(15)으로 이루어지는 조향장치를 갖는 차량에 있어서, 상기 조향축(11) 상단에 설치된 제1 감지센서(17)와, AFS 모터(19)와, 상기 조향축(11) 하단 또는 상기 랙바(12)에 설치된 제2 감지센서(18)와, 상기 제1 감지센 서(17) 및 제2 감지센서(18)로부터 전기적 신호를 전달받는 제어기(20)를 포함하는 구성으로 되어 있다.

상기 제1 감지센서(17)는, 운전자가 조향핸들(10)을 조작함으로써 조향축(11)을 회전시킬 때 발생하는 조향축(11)의 회전각도, 즉 조향각(SWA; Steering wheel angle)과 조향 각속도(Steering Wheel angular velocity)를 감지한 후, 그 감지된 값에 비례하는 전기적 신호를 발생하고 발생된 전기적 신호를 제어기(20)에 전달한다.

상기 제2 감지센서(18)는, 제1 감지센서(17)에 의해 감지된 입력값(즉, 조향각과 조향 각속도의 값)에 따라 차륜의 조향각과 조향토크를 감지하여 그 감지된 값을 전기적 신호로 변환하여 제어기(20)에 전달한다.

상기 AFS 모터(19)는, 차속과 조향각에 따라 조향기어(13) 또는 조향축(11)에 보조 회전력을 전달하는 차륜(16)을 조향시키도록 제어기(20)에 의해 구동된다.

그리고, 상기 제어기(20)는 차속센서(도시하지 않음)로부터 감지된 차량의 속도값을 전달받고 나서, 제1 감지센서(17)를 통해 감지된 조향각 및 조향 각속도를 통해 차량의 직진 주행 여부를 판단하고, 차량의 직진 주행 판단시 제2 감지센서(18)를 통해 감지된 차륜(16)의 조향토크가 차량 쏠림을 발생시킬 수 있는 기설정 값 이상이면, 조향모터(19)에 역방향의 보상토크가 적용되도록 제어하는 기능을 한다. 본 발명에서 사용되는 제어기(20)는, 예를 들면 ECU(electronic control unit)이다.

이러한 시스템을 사용하면, 조향핸들(10)의 조작에 따라 발생하는 조향 입력 각을 조향기어(13) 또는 조향축(11)으로 전달하고, AFS 모터(19)는 차속과 조향각에 따라 조향기어(13) 또는 조향축(11)을 보조하여 차륜(16)을 조향시키도록 할 수 있어 차량 쏠림을 효율적으로 제어할 수 있다.

이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 쏠림방지장치의 작동 및 효과에 대하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 AFS 시스템을 구비한 차량의 쏠림방지장치의 작동상태를 나타낸 순서도이다.

먼저, 제1 감지센서(17)는 운전자의 조향핸들(10)의 조작에 따른 조향각 및 조향 각속도를 실시간으로 감지하여 그 감지된 조향각 및 조향 각속도를 제어기(20)에 입력한다. 이 때, 제어기(20)는 제1 감지센서(17)를 통해 입력된 조향각및 조향 각속도를 비교 판단하여 차량의 직진 주행 여부를 결정한다.

만약, 제1 감지센서(17)에 의해 감지된 조향각이 기설정값을 초과하면, 운전자가 조향핸들(10)를 조향하여 차량이 선회하는 경우이므로 제어기(20)는 차륜(16)에 보상 토크를 적용하지 않고 정상적으로 작동시키도록 제어를 수행한다.

그러나, 제1 감지센서(17)로부터 입력받은 조향각이 기설정값 이하이고, 조향 각속도 값이 거의 0(zero)이면, 차량은 직진 주행 상태인 것으로 판단한다. 이 때, 제어기(20)는 제2 감지센서(18)를 통해 입력된 조향토크가 차량 직진 주행시 차량 쏠림을 일으킬 수 있는 정도라고 판단되면, 즉, 상기 조향토크가 차량 쏠림을 발생시킬 수 있는 기설정값 이상이면, 차륜(16)에 작용하는 조향토크를 상쇄시킬 수 있는 역방향으로 보상토크를 AFS 모터(19)를 통해 타이로드(14)로 전달하여 차 량의 직진 주행시 발생하는 차량 쏠림을 능동적으로 제어하여 효율적으로 완화시킬 수 있게 된다.

이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 AFS 시스템을 구비한 차량의 쏠림방지장치의 개략적인 구성도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 AFS 시스템을 구비한 차량의 쏠림방지장치의 작동상태를 나타낸 순서도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

10 : 조향핸들

11 : 조향축

12 : 랙바

13 : 조향기어

14 : 타이로드

15 : 너클암

16 : 차륜

17 : 제1 감지센서

18 : 제2 감지센서

19: AFS 모터

20 : 제어기

Claims (2)

1. 조향핸들(10)의 조작에 따라 발생하는 조향각을 조향축(11) 또는 조향기어(13)에 전달하고, 차속 및 조향각에 따라 조향축(11) 또는 조향기어(13)에 동력을 보조하는 AFS 모터(19)를 가지는 AFS 시스템을 구비한 차량의 쏠림방지장치에 있어서,

   상기 조향핸들(10)의 조향축(11) 상단에 설치되어 상기 조향핸들(10)의 조작에 따른 조향각 및 조향 각속도를 감지하는 제1 감지센서(17)와,

   상기 조향핸들(10)의 조향축(11) 하단에 설치되어, 차륜의 조향각 및 조향토크를 감지하는 제2 감지센서(18)와,

   상기 제1 감지센서(17)를 통해 감지된 조향각 및 조향 각속도를 통해 차량의 직진 주행 여부를 판단하고, 상기 차량의 직진 주행 판단시 상기 제2 감지센서(18)를 통해 감지된 차륜의 조향토크가 기설정값 이상이면, 상기 AFS 모터(19)에 역방향의 보상토크를 적용하도록 제어하는 제어기(20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 AFS 시스템을 구비한 차량의 쏠림방지장치.
2. 제1항에서,

   상기 제어기는 ECU(electronic control unit)인 것을 특징으로 하는 AFS 시스템을 구비한 차량의 쏠림방지장치.

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