KR0137235B1 - Twisting adjustment device of a torsion bar for power steering system - Google Patents

Twisting adjustment device of a torsion bar for power steering system

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KR0137235B1 KR1019950032281A KR19950032281A KR0137235B1 KR 0137235 B1 KR0137235 B1 KR 0137235B1 KR 1019950032281 A KR1019950032281 A KR 1019950032281A KR 19950032281 A KR19950032281 A KR 19950032281A KR 0137235 B1 KR0137235 B1 KR 0137235B1
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Abstract

본 발명은 자동차의 동력조향(Power Steering) 장치에 있어서 토션바의 비틀림량을 주행속도에 따라서 자동조절되게 하므로서 조향휠의 조작력을 향상시켜 안전운전에 이바지 할 수 있도록 한 동력조향장치의 토션바의 비틀림량 조절장치에 관한 것이다.According to the present invention, the torsion bar of the power steering device of the power steering device can improve the operating force of the steering wheel by automatically adjusting the amount of torsion of the torsion bar in accordance with the driving speed. It relates to a torsion amount adjusting device.

본 발명은 기존의 스티어링하우징의 상단부에 주행속도와 비례하는 자력을 발생시키는 전자석을 장착하고, 토션바 상단부를 수용하고 있는 인푸트 샤프트 내부에는 스프링으로 탄력설치되고 상기 전자석에 대하여 척력이 발생되도록 영구자석 피스톤을 장착하는 구성으로서 토션바의 비틀림응력을 자동으로 콘트롤하여 저속주행시에는 조향휠의 조작력을 가볍게 할 수 있도록 하고, 고속주행시에는 조향휠의 조작력을 무겁게 하므로서 주행속도에 따라서 조향휠의 조작력을 향상시킬 수 있도록 함과 아울러서 고속주행시 조향휠의 조작에 안정감을 부여할 수 있도록 한 것이다.The present invention is equipped with an electromagnet for generating a magnetic force proportional to the traveling speed in the upper end of the existing steering housing, and is elastically installed with a spring inside the input shaft that accommodates the upper end of the torsion bar and permanently so that the repulsive force is generated with respect to the electromagnet It is equipped with a magnetic piston to automatically control the torsional stress of the torsion bar so that the steering wheel can be lightened at low speeds, and the steering wheel is heavy at high speeds. In addition to improving the stability of the steering wheel during high-speed driving.

Description

동력조향장치의 토션바의 비틀림 조절장치Torsion control of torsion bar of power steering

제 1 도와 제 2 도는 본 발명을 설명하기 위한 조향장치의 작동 상태 단면도.1 and 2 are cross-sectional views of an operating state of a steering apparatus for explaining the present invention.

제 3 도는 제 2 도의 A-A선 단면도.3 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.

제 4 도의 a,b도는 본 발명 장치의 토션바 조향작동상태를 나타낸 평단면도.4 is a cross-sectional view showing a torsion bar steering operation state of the device of the present invention.

※ 도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing

1 : 스티어링하우징 2 : 스티어링스핀들1: steering housing 2: steering spindle

3: 토션바 4 : 스플라인3: torsion bar 4: spline

5 : 피니언 샤프트 6 : 피니언5: pinion shaft 6: pinion

7 : 래크 10 : 입력포트7: rack 10: input port

11 : 리턴포트 13 : 로터리밸브11: Return port 13: Rotary valve

14 : 공급포트 15 : 회수포트14: supply port 15: recovery port

16 : 인푸트 샤프트 18 : 스프링16: Input Shaft 18: Spring

19 : 피스톤 20 : 유압실19: piston 20: hydraulic chamber

본 발명은 자동차의 동력조향(Power Steering) 장치에 있어서 토션바의 비틀림 가능 유효길이를 주행속도에 따라서 자동조절되게 하므로서 조향휠(일명 : 핸들)의 조작력을 향상시켜 안전운전에 이바지 할 수 있도록 한 동력조향장치의 토션바에 작용하는 비틀림량 조절 장치에 관한 것이다.The present invention is to improve the operating force of the steering wheel (aka: steering wheel) to contribute to safe driving by automatically adjusting the effective length of the torsion bar according to the traveling speed in the power steering device of the vehicle. It relates to a torsion amount adjusting device acting on a torsion bar of a power steering device.

일반적으로 조향차축의 하중이 무거운 자동차들 예컨대 고급 승용차, 대형 트럭 및 전륜구동 자동차 등은 차륜의 조향에 큰 조작력을 필요로 하므로 이를 해결하기 위하여 동력조향(Power Steering) 장치를 채택하고 있다.In general, heavy vehicles such as luxury cars, heavy trucks, and all-wheel drive vehicles require a large steering force to steer the wheels, and thus, a power steering device is employed to solve this problem.

그리고 동력조향장치는 여러가지 형식이 있으므로 형식에 따라 구성에 있어 다소 차이가 있지만 통상 스티어링컬럼(Steering Column)장치와 연결되는 토션바, 조향기어장치, 유압펌프장치, 유압제어장치, 1개 또는 2개의 작동피스톤장치, 주행속도센서 등으로 구성되어 자동차의 주행속도에 따라 조향휠의 조작력을 작게 또는 크게 자동조정할 수 있도록 구성되어 있다. 조향휠의 조작력을 자동제어하는 것을 예를들어 설명하면, 주행속도가 저속일 경우에는 조향휠의 조작력(핸들을 회전시키는 힘)은 작아지고, 반대로 주행속도가 고속일 경우에는 조향휠의 조작력이 커지도록 하므로서 보다 안전한 주행을 유도할 수 있도록 한 것이다.And since there are many types of power steering devices, there are some differences in configuration depending on the type, but the torsion bar, steering gear device, hydraulic pump device, hydraulic control device, which is usually connected to the steering column device, one or two It is composed of an operation piston device and a traveling speed sensor, so that the steering force of the steering wheel can be automatically adjusted according to the driving speed of the vehicle. For example, the automatic control of the steering wheel's operating force is low. When the driving speed is low, the steering wheel's operating force (force of steering wheel) decreases. On the contrary, when the driving speed is high, the steering wheel's operating force decreases. By making it larger, you can drive safer driving.

위와같은 조향력을 충족시키기 위한 종래 조향장치로서 제 1 도 및 제 2 도의 도시예와 같은 형식으로 된 것은 토션바의 하단부측에 가상선으로 표시한 B 부분에 비교적 큰 공간을 마련하고 이에 컨트롤 밸브를 장착하며, 컨트롤밸브에는 흡입 그루브(groove)를 형성하여 토션바의 회전각도에 따라 흡입그루브를 통해 유입되는 리턴유압의 량을 조절할 수 있도록 하였다.As a conventional steering device for satisfying the steering force as described above in the form of the example shown in Figs. 1 and 2, a relatively large space is provided on the lower portion B of the torsion bar, indicated by a virtual line, and the control valve is A suction groove was formed in the control valve to adjust the amount of return hydraulic pressure flowing through the suction groove according to the rotation angle of the torsion bar.

즉, 상기의 종래 것은 토션바를 회전조작함에 따라 컨트롤 밸브의 흡입그루브가 개방되어 리턴유압이 유압반력실의 반력 플런저(Plunger)로 유입되어 토션바의 각도변화에 따른 반작용력에 해당하는 만큼의 비틀림 저항을 부여할 수 있도록 설계되어 있으며, 이는 곧 반력 플런저에 리턴유압이 많이 작용하게 하거나(고속주행시) 또는 적게 작용시키는(저속주행시) 구성원리로 되어 있는 것이다.That is, in the conventional art, as the torsion bar is rotated, the suction groove of the control valve is opened, and the return hydraulic pressure is introduced into the reaction force plunger of the hydraulic reaction chamber so that the torsion bar corresponds to the reaction force according to the angle change of the torsion bar. It is designed to impart resistance, which means that the reaction force plunger has a high return hydraulic pressure (at high speeds) or less pressure (low speeds).

그러나 위와같은 종래의 조향장치는 토션바의 하단에 컨트롤 밸브를 설치하기 위하여 비교적 큰 공간을 확보하여야 하기 때문에 스티어링컬럼 하우징이 대형화하는 문제점이 있었으며, 이러한 문제점은 조향장치의 하중을 가중시켜서 조향력 향상에 역행하는 결점을 야기시켰었다.However, the conventional steering device as described above has a problem in that the steering column housing is enlarged because a relatively large space must be secured in order to install a control valve at the bottom of the torsion bar, and this problem increases the steering force by increasing the weight of the steering device. It caused a backing defect.

따라서 본 발명인은 상기와 같이 조향력 향상을 저해시키는 결점을 해소하고, 토션바에 작용하는 비틀림력을 자동적으로 조절될 수 있게 하는 구성원리를 이용하여 보다 효율적으로 조향력을 향상시킬 수 있는 동력조향장치를 발명하게 되었다.Therefore, the present inventors invent the power steering apparatus which can more effectively improve the steering force by eliminating the defects that impede the improvement of the steering force as described above and by using the memberary to automatically adjust the torsional force acting on the torsion bar. Was done.

본 발명은 기존의 동력조향장치에 있어 토션바의 상단에는 영구자석으로 된 피스톤을 스프링으로 탄력설치되게 장착하고, 스티어링하우징 상단에 장착시킨 전자석은 상기 영구자석 피스톤에 대하여 척력(斥力 : 자기를 가진 두 물체가 서로 밀어내려는 힘)이 작용하도록 함과 동시 주행속도에 비례하여 자력이 약해지거나 세지도록 구성하여 주행속도가 저속인 경우에는 영구자석 피스톤과 전자석 사이에 발생하는 척력 보다 스프링의 탄발력이 세게 작용케 하므로서 피스톤이 토션바의 상단부로 상승이동하도록 하고, 반대로 고속주행시에는 스프링의 탄발력 보다 영구자석 피스톤과 전자석 사이에 발생되는 척력이 세게 작용하여 피스톤을 밑으로 하강이동시킬 수 있도록 하는 구성원리로 토션바의 유효길이를 조절하여 비틀림량을 주행속도에 따라서 자동으로 조절되게 하므로서 조향휠의 조작력을 향상시킬 수 있도록 한 것으로, 이하 본 발명이 요구하는 바의 조향장치의 구성원리를 첨부한 도면에 따라서 상세히 설명하기로 한다.The present invention in the existing power steering device is mounted on the top of the torsion bar to the piston of the permanent magnet to be elastically installed, the electromagnet mounted on the top of the steering housing has a repulsive force (magnetic) with respect to the permanent magnet piston The force of the two objects to push each other) and the magnetic force weakens or counts in proportion to the simultaneous driving speed.When the driving speed is low, the spring force of the spring is higher than the repulsive force generated between the permanent magnet piston and the electromagnet. It makes the piston move upward to the upper end of the torsion bar while on the contrary, when the high speed driving, the repulsive force generated between the permanent magnet piston and the electromagnet acts harder than the spring force, so that the piston can move downward. In principle, by adjusting the effective length of the torsion bar, the amount of torsion depends on the running speed. Up to one so as to automatically increase the operating force of the steering wheel hameuroseo be adjusted to, or less will be described in detail according to the accompanying drawings, the configuration principle of the steering apparatus of the bar to the requirements of this invention.

제 1 도 및 제 2 도는 본 발명의 요부장치가 장착된 스티어링하우징의 내부 구성과 요부장치의 작동상태를 도시한 단면도로서, 스티어링하우징(1)에는 스티어링축과 연결되는 스티어링스핀들(2)이 있는 토션바(3)가 장착되어 있으며, 상기 토션바(3)의 하단 스플라인(4)은 피니언 샤프트(5)에 접속되어 있다.1 and 2 is a cross-sectional view showing the internal structure of the steering housing equipped with the main body of the present invention and the operating state of the main body, the steering housing (1) has a steering spindle (2) connected to the steering shaft The torsion bar 3 is mounted, and the lower spline 4 of the torsion bar 3 is connected to the pinion shaft 5.

상기 피니언 샤프트(5)의 피니언(6)은 래크(8)에 맞물려 있다.The pinion 6 of the pinion shaft 5 is engaged with the rack 8.

상기와 같이 구성된 기존의 동력조향장치에 있어서, 토션바(3)의 상단부를 감싸고 있는 인푸트 샤프트의 내부에 영구자석 피스톤(19)을 스프링(18)으로 탄력설치하였으며, 또 스티어링하우징(1) 상단부에는 전자석(21)을 장착하였다.In the existing power steering device configured as described above, the permanent magnet piston 19 is elastically installed by the spring 18 in the inside of the input shaft surrounding the upper end of the torsion bar 3, and the steering housing (1) The electromagnet 21 is mounted on the upper end.

상기 전자석(21)은 주행속도에 비례하여 인가되는 전류량이 변하도록 하므로서 자력이 약하게 발생되거나 또는 센자력을 발생할 수 있도록 하였는데, 예를들면 주행속도가 저속일 경우에는 자력이 약하고, 고속일 경우에는 자력이 세게 발생되도록 하였으며, 또한 상기의 전자석(21)과 영구자석 피스톤(19) 사이에는 항시 척력이 작용하도록 구성한 것이다.The electromagnet 21 has a weak magnetic force or a strong magnetic force by changing the amount of current applied in proportion to the traveling speed. For example, when the driving speed is low, the magnetic force is weak, and when the high speed is high. The magnetic force is generated hardly, and is also configured so that the repulsive force always acts between the electromagnet 21 and the permanent magnet piston 19.

상기와 같이 토션바의 유효 비틀림 길이를 조절하므로서 조향휠을 무겁게 하였을 경우에는 구속주행시 조향휠(핸들)이 급조작 되는 것을 방지하므로서 고속주행시 급회전조작에 따른 자동차의 전도사고 등을 미연에 방지하는 효과를 얻을 수 있는 것이다.As described above, when the steering wheel is made heavy by adjusting the effective torsion length of the torsion bar, the steering wheel (handle) is prevented from being suddenly operated during restraint driving. Will be obtained.

이와같은 본 발명은 스티어링하우징의 상부에 전자석을 장착하고 실린더 내부의 실린더실에는 토션바를 타고 승강이동하면서 토션바의 비틀릴 수 있는 유효 작용길이를 조절하는 영구자석 피스톤을 스프링으로 탄력설치하는 구성으로 주행속도가 저속일 경우에는 조향휠을 가볍게 회전조작할 수 있도록 하고, 고속주행시에는 조향휠이 무겁게 회전조작될 수 있도록 하므로서 조향휠의 조작감을 향상시킴과 아울러 고속주행시 조향휠의 조작력에 안정감을 부여할 수 있는 발명이다.The present invention is equipped with an electromagnet mounted on the upper part of the steering housing, the cylinder chamber inside the cylinder in the configuration to elastically install the permanent magnet piston to adjust the effective length of the torsion bar can be twisted while moving up and down the torsion bar with a spring When the driving speed is low, the steering wheel can be rotated lightly, and when the driving speed is high, the steering wheel can be rotated heavily, thereby improving the steering wheel's operating feeling and providing stability to the steering wheel's operating force when driving at high speeds. It is an invention that can be made.

Claims (1)

스티어링축과 연결되는 스티어링스핀들이 있는 토션바가 장착되고, 상기 토션바의 하단 스플라인은 피니언 샤프트에 접속되어 피니언이 래크에 맞물려 작동피스톤축을 좌,우로 작동시킬 수 있도록 구성되며, 상기 토션바와 로타리밸브 사이의 유압실로 유압을 공급하는 압력포트와 유압실에서 리턴되는 리턴포트 및 작동실린더에 유압연결라인으로 연결되는 공급포트와 회수포트를 형성하는 스티어링하우징로 된 동력조향장치에 있어서,A torsion bar with steering spindles connected to the steering shaft is mounted, and the lower spline of the torsion bar is connected to the pinion shaft so that the pinion can be engaged with the rack to operate the actuating piston shaft left and right, and between the torsion bar and the rotary valve. In the power steering device of the steering housing forming a supply port and a return port connected to the hydraulic connection line to the pressure port for supplying the hydraulic pressure to the hydraulic chamber of the hydraulic chamber and the return port and the working cylinder returned from the hydraulic chamber, 상기 스티어링하우징 상단부에 전자석을 장착하고, 인푸트 샤프트 내부에는 상기 전자석의 자력과의 사이에 척력이 작용되고 스프링으로 탄력설치된 영구자석 피스톤을 토션바 상단부에 승강이동이 가능하게 장착하는 구성으로 주행속도에 따라서 영구자석 피스톤이 상,하로 이동하면서 비틀어질 수 있는 토션바의 유효길이가 자동으로 조절될 수 있도록 구성하여서 됨을 특징으로 하는 동력조향장치의 토션바의 비틀림량 조절장치.The electromagnet is mounted at the upper end of the steering housing, and the inlet shaft has a repulsive force applied between the magnetic force of the electromagnet and a permanent magnet piston elastically installed with a spring so as to move up and down at the upper end of the torsion bar. According to the permanent magnet piston torsion amount control device of the torsion bar of the power steering system characterized in that it is configured to automatically adjust the effective length of the torsion bar that can be twisted while moving up and down.
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