조향제품교육
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조향제품교육. - 목 차 -. Ⅰ. 제품의 구조 / 기능 Ⅱ. 제품의 작동원리 Ⅲ. 부품의 사양 및 특성 Ⅳ. ECPS 의 구조 및 작동원리. Ⅰ. 제품의 구조 / 기능. Ⅰ. 제품의 구조 / 기능. Ⅰ. 제품의 구조 / 기능. 1. 조향장치 일반. ◆ STEERING WHEEL - 운전자가 원하는 방향으로 조타할 수 있도록 하는 HANDLE ◆ STEERING COLUMN - FUNCTION SWITCH 등이 장착되며 , 차량의 충돌시 운전자를 보호하기

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Presentation Transcript


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조향제품교육


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- 목 차 -

Ⅰ. 제품의 구조/기능

Ⅱ. 제품의 작동원리

Ⅲ. 부품의 사양 및 특성

Ⅳ. ECPS의 구조 및 작동원리


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Ⅰ. 제품의 구조 / 기능

Ⅰ. 제품의 구조 / 기능


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Ⅰ. 제품의 구조 / 기능

1. 조향장치 일반

◆ STEERING WHEEL- 운전자가 원하는 방향으로 조타할 수 있도록 하는 HANDLE

◆ STEERING COLUMN- FUNCTION SWITCH등이 장착되며, 차량의 충돌시 운전자를 보호하기

위한 ENERGY ABSORBING기능 등을 포함하며, WHEEL의 회전력을 전달

◆ UNIVERSAL JOINT- COLUMN과 GEAR BOX간 위상각 보상기능을 가지며 회전력 전달

◆ STEERING GEAR - 핸들의 회전운동을 직선운동으로 변화시키고,

작동유에 의한 POWER ASSIST 및 STEERING EFFORT를 결정

◆ PUMP- 엔진에 의해 구동되어 STEERING GEAR로 작동유를 공급

◆ RESERVIOR- PUMP로 공급되기 전 OIL 집유통이며 OIL의 이물질 FILTERING

◆ PRESSURE HOSE- PUMP에서 STEERING GEAR로 고압의 작동유를 전달

◆ RETURN TUBE- STEERING GEAR에서 RESERVIOR로 저압의 작동유를 전달

◆ 실차 LINKAGE- GEAR BOX의 조향력을 좌우 TIRE에 전달하는 기능등으로 구성


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▷STEERING WHEEL

운전자의 방향 회전력을

STEERING COLUMN에 전달.

▷RESERVOIR TANK

PUMP 동력 발생에

필요한 OIL 저장.

▷STEERING GEAR

운전자의 회전력에 의해 좌,우

방향의 조향 기능을 수행

▷STEERING COLUMN

차체에 고정되어

STEERING WHEEL의 방향

회전력을 U/JOINT를 통하여

STEERING GEAR에 전달.

▷UNIVERSAL JOINT

STEERING COLUMN과

STEERING GEAR의 상이한

장착 위상을 상호 연결하고

회전력을 전달.

▷PUMP

ENGINE 동력을

이용한 압력 발생.

▷PRESSURE/RETURN HOSE

OIL의 이동 LINE 제공 및

진동 흡수.

Ⅰ. 제품의 구조 / 기능


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Ⅰ. 제품의 구조 / 기능

STEERING의 차량설치도

STEERING WHEEL

UNIVERSAL JOINT

RESERVIOR

STEERING COLUMN

HOSE

RETURN TUBE

OIL PUMP

PRESSURE HOSE

STEERING GEAR


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Ⅰ. 제품의 구조 / 기능

2. STEERING GEAR 기능 및 구성

(1)R/P G/BOX 기능

운전자가 원하는 방향으로 STRG'G WHEEL을 돌렸을 경우 그 회전 TORQUE에 의해 TORSION

BAR가 비틀리며, 비틀림 변위만큼 CONTROL VALVE의 유로가 개폐되어 펌프로부터 유입

되는 유압을 원하는 방향으로 가압 CYLINDER내의 RACK PISTON을 이동시켜 TIE ROD 및

OUTER BALL JOINT를 통해 KUNCKLE ARM에 조향력을 전달하여 전륜의 조타를 수행하는 기능

(2)R/P G/BOX 구성

GEAR ASSY는 기능상으로 크게 3개 부문으로 구성되어 있다

1) CONTROL VALVE PARTS

POWER STEERING의 성능을 좌우하는 주요 부분이고 VALVE BODY / INPUT SHAFT /

TORSION BAR 등으로 구성

2) MECHANICAL GEAR PARTS

핸들의 회전운동을 직선운동으로, 직선운동을 회전운동으로 전환하는 기능을 하며

PINION & RACK GEAR 등으로 구성된다

3) HYD CYLINDER PARTS

CONTROL VALVE의 방향에 따라 유압 ASSIST를 하는 기능을 하며

CYLINDER TUBE / PISTON 등으로 구성된다


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Ⅰ. 제품의 구조 / 기능

POWER R/P GEAR 구성

VALVE

조타시 선택적으로 좌우CYLINDER로 작동유 공급

FEED TUBE

VALVE와 CYLINDER와의 유로 연결

BELLOWS

수분침투 방지

CYLINDER

공급된 작동유에 의해 POWER ASSIST

RACK & PINION GEAR

핸들의 회전운동을 직선운동으로 변환

MOUNTING BUSH

차량에 장착, 진동흡수

INNER BALL JOINT

조향력 전달

MOUNTING CLAMP

차량에 장착, 진동흡수

TIE ROD END

조향력을 타이어에 전달


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Ⅰ. 제품의 구조 / 기능

POWER R/P GEAR PARTS


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Ⅰ. 제품의 구조 / 기능

CONTROL VALVE PARTS

TORSION BAR

1)TORSION BAR :

I/S 와 연결되어 V/BODY와의 상대변위를

일으키는 핸들 작동시 STIFFNESS를 좌우함

2)INPUT SHAFT :

ORIFICE EDGE가 가공되어 있어 핸들 작동시

압력상승을 V/BODY와의 상대변위로 생성함

3)VALVE BODY :

P/S 에 연결되어 고정되어 있다가 압력이

상승하여 RACK BAR가 이송시 회전하며,

I/S와의 상대변위를 생성함

4)PINION SHAFT :

V/B의 회전방향 변위를 억제하며

핸들의 회전운동을 RACK과 연동해 직선운동

으로 변환

5)VALVE HOUSING

각 구성품을 지지하며, 외부로 OIL 누유를

방지

INPUT SHAFT

VALVE HS’G

VALVE BODY

PINION SHAFT


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Ⅰ. 제품의 구조 / 기능

MECHANICAL PARTS

1)PINION SHAFT :

핸들로 부터 전달된 회전력을 RACK BAR로

전달

2)RACK BAR :

PINION 의 회전력을 직선 운동으로 변환

3)PINION HOUSING

각 구성품을 지지

4)SUPPORT YOKE

PINION과 RACK GEAR를 밀어 유격발생을 억제

PINION HS’G

PINION SHAFT

RACK BAR

SUPPORT YOKE


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Ⅰ. 제품의 구조 / 기능

HYDRAULIC PARTS

1)RACK PISTON : 실린더의 좌우 압력을 유지시켜 주며 실린더 단면에 작용하는 압력을

힘으로 전환하여 RACK BAR를 이송

2)OIL SEAL : CYLINDER의 좌우를 밀봉하여 OIL누출 방지

3)RACK BUSH : RACK BAR의 이송시 GUIDE역할을 하며 실린더의 압력을 밀봉

4)FEED TUBE : VALVE와 CYLINDER사이의 유로를 연결

FEED TUBE

RACK BUSH

OIL SEAL

RACK PISTON

RACK BAR


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Manual R/P Gear특징

♠ 구조 단순하고 경량

♠ 저 COST

Ⅰ. 제품의 구조 / 기능

MANUAL R/P GEAR

Tie rod end

▷Gear와 knuckle을 연결하여

조향력을 전달

Pinion

▷Handle의 회전력을 Gear 물림을

통하여 Rack Bar에 전달

Rack Bar

▷Pinion의 회전력을 직선 하중으로

바퀴에 전달


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Power R/P Gear특징

♠ 가벼운 조타력 제공

♠ Pump/Hose/Reservoir등

부품 추가

Ⅰ. 제품의 구조 / 기능

POWER R/P GEAR

Feed tube ass’y

▷Valve로 부터 오는

유체를 Cylinder에 전달

Rack housing ass’y

▷Cylinder를 형성하여

Piston의 왕복 운동시

압력 유지

Pinion Valve ass’y

▷Handle의 비틀림 신호를 받아

Valve를 개폐 하며 유로를 형성

Oil seal

▷유체의 외부 Leak를 방지

Piston

▷유압 단면적을 제공하고

발생 유압력을 Rack Bar에 전달


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ECPS Gear특징

♠ 저속은 가벼운 조타력 제공

♠ 고속은 무거운 조타력 제공

♠ 차속에 따라 조타력 조절

Ⅰ. 제품의 구조 / 기능

E.C.P.S

Pressure Control Valve

▷Solenoid 축력에 의한 직선

변위로 Plunger로 보내는

유압을 조절

Plunger

▷유압력을 Pinion에 전달

E.C.U

▷차속에 따라 전류

제어 신호를 발생

Solenoid ass’y

▷ECU로 부터의

전류 신호에 따라

축력을 발생


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Ⅱ. 제품의 작동원리

Ⅱ. 제품의 작동원리


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Ⅱ. 제품의 작동원리

1. STEERING GEAR 작동원리

핸들중립 (직진 주행시)

1)OPEN회로 형성하여 PUMP에서 공급되는 작동유가 STEERING GEAR내부 유로를 통해 흘러

POWER ASSIST를 하지 않고 순환

☞ 핸들고정 -> I/S+T/BAR 중립 -> 작동유는 VALVE 좌,우 ORIFICE 통하여 VALVE내 순환

-> RESERVIOR로 복귀


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Ⅱ. 제품의 작동원리

우 회전시

1)CLOSE회로 형성하여 PUMP에서 공급되는 작동유가 STEERING GEAR내부에서 압력릉 발생시켜

POWER ASSIST

☞ 핸들 우회전 -> TIRE 저항력 발생 -> I/S+T/BAR 우회전 -> EDGE ORIFICE 형성

-> 압력상승 -> 우측실린더 압력공급 -> RACK BAR 이송

OPEN EDGE

RACK BAR 이송


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Ⅱ. 제품의 작동원리

좌 회전시

1)CLOSE회로 형성하여 PUMP에서 공급되는 작동유가 STEERING GEAR내부에서 압력릉 발생시켜

POWER ASSIST

☞ 핸들좌회전->TIRE저항력발생->I/S+T/BAR 좌회전->EDGE ORIFICE 형성-> 압력상승

->좌측실린더 압력공급->RACK BAR 이송

OPEN EDGE

RACK BAR 이송


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Ⅱ. 제품의 작동원리

VALVE 작동

LEFT

CYL

PUMP

Pressure[kgf/cm2]

RIGHT

CYL

Valve body

CLOSE EDGE

OPEN EDGE

Torsion bar

Torque[kgf.cm]

Input shaft

● 운전자가 핸들을 조타하지 않을시에는 VALVE에서 개회로가 구성되므로

PUMP에서 공급되는 유량은 작용하지 않고 RESERVE로 되돌아가고

● 운전자가 핸들을 조타할시에는 개회로에서 폐회로로 VALVE구조가 형성되므로

압력이 발생되게 된다

● 폐회로 구조가 형성될때 CLOSE EDGE의 닫히는 단면적에 의해 입력 對 출력 특성과 같이

압력의 상승 특성을 가지게 된다 ( 압력특성에 따라 조향보조력이 발생)

입력 對 출력 특성


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T-BAR가 비틀리면서

SPOOL SHAFT가 같이 회전

SPOOL(INPUT) SHAFT

A

A

VALVE BODY

TORSION BAR

< SECTION A - A >

From “RT” CYL.

Ⅱ. 제품의 작동원리

C. Valve Orifice 구조 상세

To “RT” CYL.

Pressure Port

To “LT” CYL


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Ⅱ. 제품의 작동원리

2. STEERING GEAR 특성

1. 사용유량/유압 : PUMP에서 토출되는 유량 및 압력

2. 정격 TORQUE(at 50Kgf.cm) : 조타시 운전자가 느낄 수 있는 핸들의 가벼움 정도

3. 출력 : PISTON의 수압면적에 압력을 가할때 발생하는 힘

4. 핸들 회전수 : 조타바쁘기 등을 고려한 운전자가 핸들을 돌릴수 있는 회전수

5. RACK STROKE : GEAR의 회전에 따른 직선변위 량

6. GEAR RATIO : STROKE를 핸들의 회전수로 나눈 값

7. GEAR MODULE : STEERING GEAR의 강도 및 GEAR RATIO를 결정

8. OFFSET ANGLE : RACK축과 PINION축과의 경사각

kgf.cm

kgf

-

mm

mm/rev

-

deg


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Ⅱ. 제품의 작동원리

3. STEERING GEAR 성능

PRESSURE - TORQUE특성(입출력특성)

1)STEERING EFFORT를 결정하는 주된 특성

2)유량방정식

Q= α*A * √( ΔP*ρ/2 )

Q =공급유량

α=유량계수

A =오리피스 단면적

P =압력

ρ=밀도

3)ORIFICE단면적은 I/S EDGE와 V/BODY의

EDGE가 CLOSE시 면적의 변화임

4)TORQUE는 TORSION BAR의 비틀림 TORQUE임


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Ⅱ. 제품의 작동원리

PINION ROTATING TORQUE

1)RACK 과 PINION의 치합정도 및 각 작동부의 FRICTION의 정도를 나타냄

2)POWER OFF : 1)RACK 과 PINION 치의 치합 정도

2)VALVE HS’G 및 PINION HS’G 조립정도

3)POWER ON : 1)SEAL 류 등의 FRICTION


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Ⅱ. 제품의 작동원리

HISS NOISE

1)많은 유량이 VALVE를 통과시 EDGE에서 발생하는 CAVITION에 의해 발생


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Ⅳ. 부품의 사양 및 특성

Ⅳ. 부품의 사양 및 특성


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Ⅳ. 부품의 사양 및 특성

1. STEERING R/P GEAR 분류 및 종류

고성능화

STRG DAMPER

CENTER FEEL

VGR

R/P GEAR

N.P.S

반력제어

유량제어

감도제어

자력제여

E.C.P.S

상시구동

STOP&GO

E.H.P.S

E.P.S

PINION

RACK

고강성

MNL STR’G

MNL

B/N GEAR


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Ⅳ. 부품의 사양 및 특성

2. 타사 ECPS 비교

항목

MANDO

K-社

Y-社

Z-社

T-社

구성도

Valve 특성

TYPE

장.단점

반력 제어식

감도 제어식

감도 제어식

반력 제어식

반력 제어식

  • 구조 간단 (36EA)

  • 제어폭 大

  • Hysteresis 작다

  • 압력평형 PCV

  • 구조 복잡 (49EA)

  • 제어폭 大

  • Hysteresis 크다

  • 압력평형 PCV

  • 구조 간단 (37EA)

  • 제어폭 大

  • Hysteresis 작다

  • 압력평형 PCV

  • 구조 간단(42EA)

  • 제어폭 小

  • Hysteresis 크다

  • 배압에의한 반력

  • 제어(압력평형無)

  • 구조 복잡

  • 제어폭 大

  • Hysteresis크다

적용차종

EQUUS

MMC DIAMANTE 등

MMC NEW-DIAMANTE

KIA POTENTIA

AUDI


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V. ECPS의 구조 및 작동원리

V. ECPS의 구조 및 작동원리


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V. ECPS의 구조 및 작동원리

1. ECPS의 종류

● 반력 제어

로타리 밸브측에서 형성되는 압력에 반응하는 압력제어밸브에 의해 형성되는 반력압으로

밸브의 상대변위를 구속하여 소정의 TORQUE를 얻는 방식

● 유량 제어

로타리 밸브 측으로 공급되는 유량을 유량제어 밸브를 이용하여 차속에 따라 CYLINDER로

공급되는 유량을 가변하여 GEAR의 출력특성을 변경시켜 소정의 TORQUE를 얻는 방식

● 감도 제어

밸브의 상대변위가 다른 복수의 SLOT를 조합하여 하나의 밸브에 구성하여 차속에 따라

작동되는 유량제어밸브를 이용하여 소정의 TORQUE를 얻는 방식

● 전자력 제어

반력제어와 유사하게 작동되나 밸브의 상대변위를 전자석과 자석으로 제어하여

소정의 TORQUE를 얻는 방식


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V. ECPS의 구조 및 작동원리

2. ECPS의 구성

차속 OR각속도 SENSOR

ECU

PCV & SOLENOID VALVE

STR’G GEAR


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V. ECPS의 구조 및 작동원리

반력제어 ECPS

Electronic Control Power steering System)


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V. ECPS의 구조 및 작동원리

1. 반력제어 ECPS의 구성

STR’G GEAR (NPS) + [ P.C.V + 반력기구부 ]+ ECU + 차속 SENSOR


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P/ VALVE

P.C.VALVE

SPRING

BALANCE LINE

V/BODY

R측 CYL.

SPOOL

PRESSURE IN

FILTER

PLUNGER

ORIFFICE

L측 CYL.

S/VALVE

반력기구부

S/GEAR BOX

REACTION IN LINE

V. ECPS의 구조 및 작동원리

2. 반력제어 ECPS의 구조


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V. ECPS의 구조 및 작동원리

3. 반력제어 ECPS의 특징

● PARKING 및 저속시는 가벼운 STR’G EFFORT를 중,고속시는 무거운 STR’G

EFFORT를 제공하는 차속에 따라 운전자에게 적합한 STR’G EFFORT를 제공

● 차속에 연동되는 전자제어 장치에 의한 제어

● STR’G EFFORT의 TUN’G인자 증대로 STR’G 특성 설계의 폭이 넓어짐

- 차량의 최적 조건에 맞는 ECU의 전류 PATTERN 선정- PARKING 상태의 EFFORT 향상을 위한 TORSION BAR RATE 선정

- 조타감 향상을 위한 유압 제어부 밸브 EDGE의 DIM’S 선정

(부드러운 특성을 위해 EDGE각도 증대 및 밸브 폭 조정) - 고속 주행시 보타력 증감을 위한 반력부의 SIZE 변경- 제어폭의 변경을 위한 제어부 유압 변경


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V. ECPS의 구조 및 작동원리

4. 주요부품의 기능

● PRESSURE CONTROL VALVE

SOL V/V의 변위에 상응하여 SPOOL VALVE의 이동으로 반력기구부에 공급되는 유압을

조절하는 기능

● 반력 기구부

PCV로부터 공급된 유압을 사용하여 입력축을 구속하여 EFFORT를 증대시키는 기능

●SOLENOID VALVE

ECU로부터 공급된 전류로 PCV의 SPOOL 위치를 결정시켜주는 기능


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SOL V/V

PRESSURE IN

(CLOSED)

RETURN PORT

PRESSURE PORT

V. ECPS의 구조 및 작동원리

5. 반력제어 ECPS의 작동원리

주차 및 저속주행시

1) ECU에서 최대 전류를 출력 SOLENOID VALVE의 ROD FORCE가 최대

2) SOLENOID VALVE의 작동으로 SOLENOID의 ROD가 P.C.V의 SPOOL을 우측으로 밀어

PCV의 ORIFICE를 막음.

3) PUMP로부터 들어오는 작동유가 SPOOL의 ORIFICE에 의해 닫혀 반력부로 공급되지 않는다.

4) 반력실로 유압의 공급이 차단되어 가벼운 STEERING EFFORT를 제공


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SOL V/V

PRESSURE IN

(OPEN)

PRESSURE PORT

RETURN PORT

V. ECPS의 구조 및 작동원리

중,고속 주행시

1) ECU에서 최소 전류를 출력 SOLENOID VALVE의 ROD FORCE가 최소

2) COIL SPRING에 의해 P.C.V의 SPOOL을 우측으로 밀어 PCV의 ORIFICE를 OPEN

3) PUMP로부터 들어오는 작동유가 SPOOL의 ORIFICE를 거쳐 반력부로 공급

4) 반력실의 유압에 의해 반력기구부가 작동하게 되어 무거운 STEERING EFFORT를 제공


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V. ECPS의 구조 및 작동원리

6. 반력제어 ECPS의 성능

차속센서

E.C.U

SOLENOID(P.C.V)

SOL.축력

SOL.전류

Km/h

SOL.전류

반력 기구부 + PCV

VALVE특성

가벼운 STEERING EFFORT

중간 STEERING EFFORT

무거운 STEERING EFFORT


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V. ECPS의 구조 및 작동원리

감도제어 ECPS

(Sensitivity Control Power steering System)


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P.C.VALVE

차속센서

IDLE

S/W

E.C.U

S/VALVE

S/GEAR BOX

V. ECPS의 구조 및 작동원리

1. 감도제어 ECPS의 구성

STR’G GEAR (NPS) + [ P.C.V + 반력기구부 ]+ ECU + 차속 SENSOR


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RIGHT

L측 CYL.

R측 CYL.

중립 상태

V. ECPS의 구조 및 작동원리

2. 감도제어 ECPS의 구조

P.C.VALVE

유로개폐

S/VALVE

축력

차속

센서

차속

전류

E.C.U

S/GEAR BOX

ECPS 구성도


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V. ECPS의 구조 및 작동원리

3. 감도제어 ECPS의 특징

● 감도 가변방식

● 반력제어식에 비해 HYSTERISIS가 작고 자연적인 조타 FEELING 구현

● 유량제어 방식에 비해 가변폭이 크다.

● 반력제어식 대비 구조가 간단

● 사용 부품수가 적어 COST 유리


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V. ECPS의 구조 및 작동원리

4. 주요부품의 기능

● PRESSURE CONTROL VALVE

SOLENOID V/V의 변위에 상응하여 SPOOL VALVE의 이동으로 중고속 EDGE부에

공급되는 유량을 조절하는 기능

● 제어부

PCV로부터 공급된 유량의 증감에 의해 EDGE 단면적을 변화시켜

EFFORT를 가변시켜주는 기능

●SOLENOID VALVE

ECU로부터 공급된 전류로 PCV의 SPOOL 위치를 결정시켜주는 기능


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V. ECPS의 구조 및 작동원리

5. 감도제어 ECPS의 작동원리

주차 및 저속주행시

PUMP

RIGHT CYL

LEFT CYL

SOL V/V

저속 EDGE

CLOSE

중,고속 EDGE

(1) ECU에서 저속 주행시에 맞는 전류를 출력

(2) SOLENOID VALVE 축력의 증대로 SOLENOID의 ROD가 P.C.V의 SPOOL을 우측으로 밀어낸다.

- SOLENOID 축력과 COIL SPRING의 힘과의 균형

(3) SPOOL의 ORIFICE가 차단되어 중고속 EDGE부에 유량의 공급이 중단된다.(저속 EDGE로만 공급)

저속 EDGE로 유량공급시 입력 對 출력특성은 가벼운 특성으로 운전자에게 가벼운 조타감제공


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V. ECPS의 구조 및 작동원리

중,고속 주행시

PUMP

RIGHT CYL

OPEN

LEFT CYL

SOL V/V

저속 EDGE

COIL SPRING

중,고속 EDGE

(1) ECU에서 중,고속 주행시에 맞는 전류를 출력

(2) SOLENOID VALVE 축력의 감소로 COIL SPRING에 의해 P.C.V의 SPOOL이 좌측으로 밀림

- SOLENOID 축력과 COIL SPRING의 힘과의 균형

(3) SPOOL의 ORIFICE가 OPEN되어 중고속 EDGE부에 유량이 공급.(저속,중,고속 EDGE로 공급)

중,고속 EDGE로 유량공급시 입력 對 출력특성은 무거운 특성으로 운전자에게 무거운 조타감제공


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TORUQE(Kgf.cm)

80

60

40

20

6

2

4

상대변위(deg)

V. ECPS의 구조 및 작동원리

복수EDGE의 원리


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V. ECPS의 구조 및 작동원리

6. 감도제어 ECPS의 성능

차속센서

E.C.U

SOLENOID(P.C.V)

SOL.축력

SOL.전류

Km/h

SOL.전류

VALVE특성

ROTARY VALVE

가벼운 STEERING EFFORT

중간 STEERING EFFORT

무거운 STEERING EFFORT


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