자동차/조향장치

자동차 R-Type MDPS 시스템 완전 해부

bingbingroom 2025. 6. 5. 11:00
반응형

🚗 R-Type MDPS 시스템 완벽 가이드

1. R-Type MDPS란?

R-Type MDPS는 랙 구동 방식의 전동식 동력 조향장치로, 전동모터가 스티어링 기어의 랙 축에 직접 부착되어 조향력을 보조합니다. 기존의 칼럼 구동식이나 피니언 구동식 MDPS에 비해 조향 반응성과 내구성이 우수하며, 중형 및 대형 차량에서 널리 사용됩니다:contentReference [oaicite:0]{index=0}.

2. 주요 구성 요소

  • 전동모터: 랙축에 직접 연결되어 조향에 필요한 동력을 제공합니다.
  • 감속기구: 볼 너트 & 볼 스크루 시스템으로 회전력을 전달합니다.
  • 토크 센서: 운전자의 조향 토크를 감지하여 모터 구동을 제어합니다.
  • ECU: 차량 속도, 조향각, 운전 조건 등을 종합하여 모터를 제어합니다.
  • 조향각 센서: 핸들의 회전 각도 및 속도를 감지합니다.

3. 작동 원리

R-Type MDPS는 운전자가 핸들을 조작할 때 발생하는 토크를 센서가 감지하고, 이 신호를 ECU가 분석하여 전동모터를 적절히 작동시킵니다. 랙에 부착된 모터가 볼 너트/스크루를 통해 조향기어에 직접 작용하여 조향을 보조합니다.

 

여기서, 토크센서의 작동 원리는...

 

 

토크센서 작동 원리

 

🔧 Torque Sensor 원리 설명

🔸 1. 구조 개요 (왼쪽 그림)

  • Input Shaft (입력축)
    운전자가 스티어링 휠을 조작할 때 회전력이 처음 전달되는 축입니다.
  • Torsion Bar (비틀림 봉)
    입력축과 출력축 사이에 연결된 막대형 금속으로, 운전자의 조향 토크에 따라 비틀립니다.
    조향 토크의 크기에 따라 비틀림 각도가 결정되며, 이 변화를 센서가 감지합니다.
  • TOS/TAS Sensor
    비틀림 되는 양(각도)을 정밀하게 측정하여 전기적 신호로 변환하는 센서입니다.
    • TOS: Torque Only Sensor (토크만 측정)
    • TAS: Torque and Angle Sensor (토크 + 조향각 동시 측정)
  • Output Shaft (출력축)
    비틀림을 받은 후 회전력이 최종적으로 전달되어 랙 앤 피니언, 조향 기어로 이동합니다.

🔸 2. 작동 순서 (오른쪽 Flow 설명)

  1. Driver Steering Intent (운전자의 조향 의도)
    • 운전자가 핸들을 돌리면 회전력(토크)과 회전각이 입력축에 가해집니다.
  2. Twist, Angle Sensing (비틀림 감지)
    • 입력축과 출력축 사이에 위치한 Torsion Bar가 비틀리며, 이 회전차를 센서가 감지합니다.
  3. Physical Change in Sensor → Electrical Signal (물리 변화 → 전기 신호 변환)
    • TOS/TAS 센서는 비틀림 각을 전기 신호로 변환하여 ECU에 전달합니다.
    • ECU는 이 신호를 바탕으로 모터 제어, 조향 보조 판단, 운전자 보조 시스템(ADAS) 연동 등에 활용합니다.

✅ 핵심 개념 요약

Torsion Bar 비틀림 발생, 입력-출력 토크 차 감지
TOS/TAS Sensor 비틀림 각도 → 전기 신호 변환
ECU 센서 신호 기반으로 모터 보조 판단

 

🔍 TOS 센서 vs TAS 센서 차이점 정리

구    분 TOS 센서 (Torque Only Sensor) TAS 센서 (Torque & Angle Sensor)
측정 항목 조향 토크만 측정 조향 토크 + 조향각 모두 측정
기능 범위 비틀림량만 감지 비틀림량 + 핸들 회전 방향 및 각도 감지
센서 복잡성 구조가 단순함 복합 센서 구성으로 구조가 복잡함
ECU 제공 정보 보조 모터 구동 신호에만 사용 보조 모터 제어 + 방향성 판단 등 다중 활용
사용 예 기본형 MDPS 시스템 고급형 EPS 시스템, ADAS 적용 차량 등
대표 용도 토크 보조 중심 차량 고정밀 조향 제어, 차선 유지 보조 등

📌 추가 설명

  • TOS 센서는 단순히 “얼마나 힘을 주었는가”에 초점을 맞춥니다. 따라서 방향(좌/우 회전)이나 회전 각도는 별도로 다른 센서가 필요합니다.
  • TAS 센서는 "힘의 크기"와 함께 "회전 방향 및 각도"까지 측정 가능하므로, 정밀한 전동 조향 제어가 필요한 최신 차량(예: 차선유지보조, 자동주차 등)에 적합합니다.

✅ 요약

  • TOS = Torque 전용
  • TAS = Torque + Angle 동시 측정

👉 TAS가 더 많은 정보를 제공하므로 정밀 조향 제어 및 ADAS 기능과의 연동에 필수적입니다.

4. 특징 및 장점

  • 🟢 고속에서도 안정적인 조향력 제공
  • 🟢 모터의 응답성이 뛰어나 조향 정밀도 향상
  • 🟢 킥백(kickback) 현상 억제 가능 (댐핑 기능 포함)
  • 🟢 유압식 대비 부품 수 감소로 경량화
  • 🟢 연비 향상 (최대 5% 수준)
  • 🟢 전동 기반이므로 엔진 정지 시에도 사용 가능

5. 단점

  • 🔴 시스템 복잡성 증가로 정비 난이도 상승
  • 🔴 고전압 시스템 채용으로 인한 안전 주의 필요
  • 🔴 초기 비용 증가
  • 🔴 유압식 대비 복원력이 약함

6. R-Type MDPS와 타 유형 비교

항목 컬럼 구동식 피니언 구동식 R-Type (랙 구동식)
모터 위치 스티어링 컬럼 피니언 축 랙 축
적용 차종 경차, 소형차 소형~중형 중형~대형
반응성 중간 우수 매우 우수
정비성 좋음 중간 복잡

7. 고장 및 진단

  • ⚠️ 모터 결함: ECU에 오류코드 저장 (예: C1611, C1002)
  • ⚠️ 센서 이상: 조향 토크 불일치 현상 발생
  • ⚠️ ECU 오류: 통신 불량, CAN 오류 가능
  • ⚠️ 기계 결함: 랙 기어의 이탈 또는 마모

8. 유지보수 팁

  • 🛠️ 조향 그리스 상태 확인 및 재도포
  • 🛠️ 웜기어 및 랙기어의 마모 상태 점검
  • 🛠️ 센서 및 ECU 커넥터 이상 여부 확인
  • 🛠️ 정비지침서에 따른 모듈 교환 및 고정 토크 준수

9. 결론

  R-Type MDPS는 정밀한 조향 제어가 요구되는 중형 이상의 차량에 적합한 기술입니다. 전동 기반의 친환경성과 고속 안전성을 동시에 확보할 수 있는 시스템으로, 현재와 미래 자동차에 꼭 필요한 조향 설루션입니다.

반응형