KR100187295B1

KR100187295B1 - Manual steering for an automobile

Info

Publication number: KR100187295B1
Application number: KR1019960041644A
Authority: KR
Inventors: 김화진
Original assignee: 대우자동차주식회사
Priority date: 1996-09-23
Filing date: 1996-09-23
Publication date: 1999-04-01
Also published as: KR19980022468A

Abstract

본 발명은 차량의 운전자가 조향 휠을 돌려 조향을 할 때 앞 바퀴의 조향각이 점점 커지더라도 조향 휠을 돌리는데 들어가는 조향력을 일정하게 유지되도록하여 조향의 편의를 제공하는 수동식 조향장치에 관한 것으로 조향암을 케이스(21)와, 상기 케이스(21)의 내부에 형성되 중공부(22)와, 상기 케이스(21)의 중공부(22)에 삽입되며 중앙부에 피스톤(23)이 구비된 플런저(24)와, 상기 피스톤(23)의 상측 플런저(24)의 외주면에 내장된 볼(25)과, 상기 피스톤(23)의 하측 플런저(24)의 외주면에 내장된 스프링(26)으로 구성함으로써 조향 암이 회전을하여 조향각이 커지더라도 조향 암을 가변형으로하여 결과적으로 조향 암의 최소 회전모멘트의 길이 L을 일정하게 하고 조향력 F를 일정하게 함으로써 일정한 힘으로 조향 휠을 조작할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a manual steering device that provides a convenience of steering by maintaining a constant steering force for turning the steering wheel even if the steering angle of the front wheel increases gradually when the driver of the vehicle turns the steering wheel. A plunger 24 formed in the case 21, the hollow part 22 formed inside the case 21, the plunger 24 inserted into the hollow part 22 of the case 21 and provided with a piston 23 at the center thereof; The steering arm rotates by forming a ball 25 embedded in the outer circumferential surface of the upper plunger 24 of the piston 23 and a spring 26 embedded in the outer circumferential surface of the lower plunger 24 of the piston 23. Therefore, even if the steering angle becomes large, the steering arm is variable, so that the steering wheel can be operated with a constant force by making the steering wheel F constant by the length L of the minimum rotation moment of the steering arm.

Description

Manual steering of vehicle

본 발명은 차량의 수동식 조향장치에 관한 것으로 특히 운전자가 조향 휠을 돌려 조향을 할 때 앞 바퀴의 조향각이 점점 커지더라도 조향 휠을 돌리는데 들어가는 조향력은 일정하게 유지되도록하여 급격한 조향 휠의 조작시에도 안전하게 조향을 할 수 있도록 하고 조향에 편의를 제공한 차량의 수동식 조향장치에 관한 것이다.The present invention relates to a manual steering device of a vehicle, in particular, even when the driver turns the steering wheel, even if the steering angle of the front wheel increases, the steering force entering the steering wheel is kept constant so that the steering wheel can be safely operated. The present invention relates to a manual steering device for a vehicle that enables steering and provides convenience for steering.

일반적으로 차량의 조향장치는 조향 휠을 조작하여 차량의 진행방향을 임의로 바꾸는 장치로서 별도의 동력을 이용하느냐의 여부에 따라서 수동식 조향장치(manual steering system)와 동력조향장치(power steering system)로 대별되는데 본 발명은 차량의 조향에 별도의 동력을 이용하지 않는 수동식 조향장치에 관한 것이다.In general, a steering device of a vehicle is a device for arbitrarily changing a driving direction of a vehicle by operating a steering wheel, and is classified into a manual steering system and a power steering system depending on whether a separate power is used. The present invention relates to a manual steering device that does not use a separate power for steering of the vehicle.

종래의 수동식 조향장치는 도1 내지 도3에 도시되어 있는 바와 같이 차량의 운전자가 조향 휠을 조작하여 일 방향으로 회전시키면 그 작용력이 조향축과 유니버셜 조인트를 거쳐 조향기어(10)로 전달된다. 상기 조향기어(10)는 유니버셜 조인트와 연결된 피니언 기어와 상기 피니언 기어와 맞물린 래크로 이루어져 있어 상기 조향기어(10)로 전달된 작용력에 의하여 래크가 좌우로 이동하게 된다. 상기 래크의 일측에는 타이 로드(11)가 결합되어 있고 상기 타이 로드(11)의 양단에는 힌지 핀(12)을 매개로하여 조향 암(13)이 결합되어 있고 상기 조향 암(13)의 일단은 쇽 업소버에 결합되어 있고 상기 쇽 업소버의 상단은 차체와 트러스트 베어링(14)을 사이에 두고 결합되어 있으므로 상기 조향기어(10)에 전달된 작용력은 타이 로드(11)를 거쳐 조향 암(13)에 전달되어 차량의 앞 바퀴를 돌릴 수 있도록 되어 있다.In the conventional manual steering device, as shown in FIGS. 1 to 3, when the driver of the vehicle rotates in one direction by operating a steering wheel, the action force is transmitted to the steering gear 10 through the steering shaft and the universal joint. The steering gear 10 is composed of a pinion gear connected to the universal joint and a rack engaged with the pinion gear so that the rack moves left and right by an action force transmitted to the steering gear 10. A tie rod 11 is coupled to one side of the rack, and steering arms 13 are coupled to both ends of the tie rod 11 via hinge pins 12, and one end of the steering arm 13 is The shock absorber is coupled to the shock absorber and the upper end of the shock absorber is coupled between the vehicle body and the thrust bearing 14 so that the force applied to the steering gear 10 is transmitted to the steering arm 13 through the tie rod 11. It is delivered so that the front wheels of the vehicle can be turned.

위와 같이 구성된 수동식 조향장치를 도2에 도시한 바와 같이 개략적인 작동선도를 통하여 작동원리를 설명하면 다음과 같다. 운전자가 조향 휠을 시계방향으로 조작하면 그 회전력은 조향기어(10)와 타이 로드(11)를 거쳐 그 타이 로드(11)와 힌지핀(12)으로 결합된 조향 암(13)에 전달되는데 상기 조향 암(13)의 타측이 결합된 현가 지지장치의 회전 중심점(14)을 기준으로하여 조향 암(13)이 회전하므로 힌지 핀(12)의 위치가 이동하게 되고 앞 바퀴도 회전을 하게된다.Referring to the principle of operation through a schematic operation diagram as shown in Figure 2 the manual steering device configured as described above are as follows. When the driver operates the steering wheel clockwise, the rotational force is transmitted to the steering arm 13 coupled with the tie rod 11 and the hinge pin 12 via the steering gear 10 and the tie rod 11. Since the steering arm 13 is rotated based on the rotation center point 14 of the suspension support device to which the other side of the steering arm 13 is coupled, the position of the hinge pin 12 is moved and the front wheel is also rotated.

그러나 위와 같이 이루어진 종래의 수동식 조향장치는 도2에 도시되어 있는 바와 같이 바퀴가 회전할 때 힌지 핀(12)의 위치는 이동하나 조향 암(13)의 길이가 일정하기 때문에 타이 로드(11)와 중심점(14)의 최단거리 즉 L이 L1으로 변하게 된다. 최단거리가 L일 때 바퀴를 회전시키기 위한 최소 모멘트는 M=LXF 이고 이때 힘 F는 초기에 조향기어(10)가 중심에 있을 때의 래크를 미는 힘 즉 조향 휠을 돌리는 힘이다.래크가 움직여 바퀴가 회전하기 시작하면 최단거리 L이 L1으로 점점 줄어들게 되므로 조향 휠을 회전시키기 위한 최소 모멘트 M=L1XF1 이 되어 바퀴의 회전이 커질수록 LL1 이므로 F1F 가 된다. 따라서 바퀴가 돌아가면 돌아갈수록 조향 휠을 돌리는데 많은 힘이 필요하게 되고 급격한 조향시 위험이 발생되는 문제점이있었다. 위와 같은 사실은 도3에 도시되어 있는 종래 수동식 조향장치의 조타력 선도에서도 잘 나타나 있다.However, the conventional manual steering device configured as described above has a tie rod 11 and the hinge pin 12 because the position of the hinge pin 12 moves as the wheel rotates as shown in FIG. 2. The shortest distance, i.e., L, of the center point 14 is changed to L1. The minimum moment to rotate the wheel when the shortest distance is L is M = LXF, where force F is the force that initially pushes the rack when the steering gear 10 is in the center, that is, the force that turns the steering wheel. When the wheel starts to rotate, the shortest distance L is gradually reduced to L1, so the minimum moment for turning the steering wheel is M = L1XF1, and the larger the rotation of the wheel is LL1, so it becomes F1F. Therefore, as the wheel turns, the more power is required to turn the steering wheel, there is a problem that a danger occurs during sudden steering. The above facts are well shown in the steering force diagram of the conventional manual steering apparatus shown in FIG.

본 발명은 위와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로 조향 암을 가변형으로하여 바퀴가 회전을 하더라도 조향 암의 회전 중심점과 타이로드의 최단거리를 항상 일정하게 유지될 수 있도록하여 바퀴가 회전을 시작하여 더 이상 회전을 할 수 없을 때까지 최소 회전 모멘트가 항상 일정하게 걸리도록 함으로써 항상 일정한 힘으로 조향 휠을 돌릴 수 있도록 한 수동식 조향장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems as the steering arm is variable to make the wheel always rotates so that the center of rotation of the steering arm and the shortest distance of the tie rod are constantly maintained even if the wheel is rotated. It is an object of the present invention to provide a manual steering device that always rotates the steering wheel with a constant force by starting the engine so that the minimum rotation moment is always constant until it can no longer turn.

도1은 종래 수동식 조향장치의 평면도1 is a plan view of a conventional manual steering device

도2는 종래 수동식 조향장치의 개략적인 작동선도Figure 2 is a schematic operation diagram of a conventional manual steering device

도3은 종래 수동식 조향장치의 조타력 선도3 is a steering force diagram of a conventional manual steering device

도4는 본 발명에 따른 수동식 조향장치의 개략적인 구성도4 is a schematic configuration diagram of a manual steering device according to the present invention;

도5는 본 발명에 따른 수동식 조향장치의 조타력 선도5 is a steering force diagram of a manual steering device according to the present invention

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 조향기어 11 : 타이 로드10: steering gear 11: tie rod

13,20 : 조향 암 14 : 회전 중심점13,20: steering arm 14: center of rotation

21 : 케이스 22 : 중공부21 case 22 hollow part

23 : 피스톤 24 : 플런저23: piston 24: plunger

25 : 볼 26 : 스프링25: ball 26: spring

본 발명은 조향 휠과, 상기 조향 휠로부터 조향 축을 거쳐 연결된 조향기어와, 상기 조향기어의 일측에 결합된 타이로드와 상기 타이 로드와 조인트된 조향 암으로구성된 수동식 조향장치에 있어서, 상기 조향 암이 케이스와, 상기 케이스의 내부에 형성된 중공부와, 상기 케이스의 중공부에 삽입되며 중앙부에 피스톤이 구비된 플런저와, 상기 플런저 피스톤의 상측으로 플런저 외주면측 중공부에 내장된 다수의 볼과, 상기 플런저 피스톤의 하측으로 플런저 외주면측 중공부에 매설된 스프링으로 이루어진 것이다.The present invention relates to a steering wheel comprising a steering wheel, a steering gear connected from a steering wheel via a steering shaft, a tie rod coupled to one side of the steering gear, and a steering arm jointed with the tie rod. A case, a hollow portion formed inside the case, a plunger inserted into a hollow portion of the case and having a piston at a center portion, a plurality of balls embedded in the plunger outer circumferential side hollow portion above the plunger piston, It is made of a spring embedded in the hollow portion on the outer peripheral surface side of the plunger to the lower side of the plunger piston.

운전자가 조향 휠을 시계 방향으로 조작하여 그 조작력이 조향 축과 유니버셜 조인트를 거쳐 조향기어에 작용하면 조향기어에 내장된 래크가 좌측으로 이동하여 좌측방향으로 플런저를 밀면 플런저가 스프링을 압축하면서 볼의 구름작용에 의하여 좌측으로 이동됨과 동시에 길게 케이스로부터 빠져나와 바퀴를 회전시킬수 있다.위와 같이 조향 암의 길이가 고정된 것이 아니고 가변형으로 되어 있으므로 조향암이 회전을 하여도 타이 로드와 회전중심점과의 최단거리 즉 L이 일정하게 된다. 그러므로 조향 휠을 돌릴 수 있는 최소 회전 모멘트는 M=FXL 이 되는데 L이 일정하므로 바퀴의 회전각도가 변하더라도 조향 휠을 돌리는데 들어가는 힘 F 는 항상 일정하게 된다.When the driver operates the steering wheel clockwise and its operating force acts on the steering gear via the steering shaft and the universal joint, the rack built into the steering gear moves to the left and pushes the plunger to the left. The wheel can move to the left and move out of the case and rotate the wheel. As above, the steering arm is not fixed in length but is variable, so even if the steering arm rotates, it is the shortest between the tie rod and the center of rotation. The distance, L, is constant. Therefore, the minimum rotation moment to turn the steering wheel is M = FXL, where L is constant, so the force F for turning the steering wheel is always constant, even if the angle of rotation of the wheel changes.

이하, 본발명의 바람직한 실시예를 첨부한 예시도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail as follows.

본 발명은 도4 및 도5에 도시되어 있는 바와 같이, 조향 휠은 조향 축과 유니버셜 조인트를 거쳐 조향기어(10)의 피니언과 결합되어 있고 상기 조향기어(10)의 피니언과 맞물린 조향기어(10)의 래크에는 타이로드(11)가 결합되어 있다. 상기 타이 로드(11)의 일측에는 조향 암(20)이 조인트되어 있다. 상기 조향 암(20)은 외측에 케이스(21)가 구비되어 있고 상기 케이스(21)의 내측으로 중공부(22)가 형성되어 있고 상기 중공부(22)에는 중앙부에 피스톤(23)이 형성되어 있는 플런저(24)가 내장되어 있으며 상기 피스톤(23)의 상측 플런저(24)의 외주면에는 길이방향으로 다수개의 볼(25)이 내장되어 있다. 상기 피스톤(23)의 하측 플런저(24)의 외주면에는 플런저(24)가 원위치로 복귀할 때 도움을 줄 수 있도록 스프링(26)이 내장되어 있다.4 and 5, the steering wheel is coupled to the pinion of the steering gear 10 via the steering shaft and the universal joint, and the steering gear 10 engaged with the pinion of the steering gear 10. The tie rod 11 is coupled to the rack. A steering arm 20 is jointed to one side of the tie rod 11. The steering arm 20 is provided with a case 21 on the outside, the hollow portion 22 is formed inside the case 21 and the hollow portion 22 has a piston 23 is formed in the center portion The plunger 24 is built in, and a plurality of balls 25 are embedded in the outer circumferential surface of the upper plunger 24 of the piston 23 in the longitudinal direction. On the outer circumferential surface of the lower plunger 24 of the piston 23, a spring 26 is incorporated to help the plunger 24 return to its original position.

운전자가 조향 휠을 시계방향으로 조작하여 조향 축과 유니버셜 조인트를 거쳐 조향 휠의 조작력이 조향기어(10)에 작용하면 조향기어(10)에 내장된 래크가 좌측으로 이동하여 플런저(24)를 밀게 되고 상기 플런저(24)는 자중에 의하여 스프링(26)을 압축하면서 볼(25)의 구름작용에 따라 좌측으로 이동됨과 동시에 케이스(21)로부터 빠져나와 앞 바퀴를 회전시키게 된다.When the driver manipulates the steering wheel clockwise to drive the steering wheel 10 through the steering shaft and the universal joint, and the steering wheel 10 acts on the steering gear 10, the rack embedded in the steering gear 10 moves to the left to push the plunger 24. In addition, the plunger 24 is moved to the left according to the rolling action of the ball 25 while compressing the spring 26 by its own weight, and at the same time exit the case 21 to rotate the front wheels.

위와 같이 조향 암(20)의 플런저(24)의 길이가 고정된 것이 아니고 회전각도가 커질수록 플런저(24)의 길이가 길어져 조향 암(20)이 회전을 하더라도 현가 지지장치의회전 중심점(14)과 타이 로드(11)의 최단거리 L이 일정해지고 따라서 앞 바퀴의 회전각도가 변하어라도 조향 휠을 돌리는데 들어가는 힘 F 는 일정하게 된다.위와 같은 사실은 도5에 도시되어 있는 수동식 조향장치의 조타력 선도에서도 뒷받침될 수 있다.As described above, the length of the plunger 24 of the steering arm 20 is not fixed, but as the rotation angle increases, the length of the plunger 24 becomes longer, so that the steering center 20 rotates, even if the steering arm 20 rotates. And the shortest distance L of the tie rod 11 is constant, so that the force F for turning the steering wheel is constant even if the angle of rotation of the front wheel is changed. The above fact makes the steering of the manual steering device shown in FIG. It can also be supported by inertia diagrams.

위에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면 운전자가 조향 휠을 돌려 조향을 할 때 앞 바퀴의 조향각이 점점 커지더라도 플런저가 케이스로부터 빠져나와 결과적으로 조향 암의 길이가 점점 길어지므로 회전 중심점과 타이로드의 최단거리인 L이 일정하게 유지되어 조향 휠을 돌리는데 들어가는 조향력 F 도 일정하게 되므로 운전자는 일정한 힘으로 조향 휠을 조작할 수 있고 급격한 조향시에도 위험성이 배제되어 운전자의 편의를 제공할 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, according to the present invention, when the driver turns the steering wheel to steer, even if the steering angle of the front wheel increases, the plunger is released from the case, and as a result, the length of the steering arm becomes longer, resulting in the shortest center of rotation and the tie rod. Since the distance L is kept constant, the steering force F for turning the steering wheel is also constant, so that the driver can operate the steering wheel with a constant force and the driver's convenience can be provided by eliminating the danger even in the case of steer steering. .

Claims

In the manual steering device comprising a steering wheel, a steering gear (10) connected from the steering wheel via a steering shaft, and a tie rod (11) coupled to one side of the steering gear (10), the tie rod (11) of the Joint the steering arm (20) at both ends, but the steering arm (20) is provided in the case 21 provided on the outside, the hollow portion 22 formed inside the case (21), and the hollow portion 22 A plunger 24 having a piston 23 formed at the center thereof, a plurality of balls 25 embedded in an outer circumferential surface of the upper plunger 24 of the piston 23, and a lower plunger 24 of the piston 23. Manual steering device for a vehicle, characterized in that consisting of a spring (26) built into the outer circumferential surface of the.