KR100246673B1 - 기계식 조향력 가변장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 조향장치에 관한 것이며, 특히, 고속 및 직진 주행시에는 조향휠의 조작력을 무겁게하고 저속 및 선회 주행시에는 조향휠의 조작력을 가볍게하는 기계식 조향력 가변장치에 관한 것이다.

본 발명은 오일펌프(1)에 연결된 유입구(23)와 유압반력실(11)에 연결된 유출구(24)를 구비한 로터리 밸브(22)의 내부에, 상기 유입구(23)와 유출구(24)와 일치하는 통공(23a,24a)을 구비하며 대칭적으로 설치된 스토퍼(25)를 컨트롤 밸브 샤프트(21)로 유량을 조절함으로써, 고속 및 직진 주행시에는 조향휠의 조작력을 무겁게하고, 저속 및 선회 주행시에는 조향휠의 조작력을 가볍게하여 운전의 편리함을 제공하는 기계식 조향력 가변장치를 제공하게 된다.

Description

기계식 조향력 가변장치{MECHANICAL DEVICE OF VARIABLE STEERING FORCE}

본 발명은 자동차의 조향장치에 관한 것이며, 특히, 고속 및 직진 주행시에는 조향휠의 조작력을 무겁게하고 저속 및 선회 주행시에는 조향휠의 조작력을 가볍게하는 기계식 조향력 가변장치에 관한 것이다.

조향장치(steering system)란 자동차의 진행 방향을 변경하기 위해 사용되는 장치로 스티어링 휠, 스티어링 샤프트 및 칼럼 등으로 이루어진 조작기구, 워엄섹터형, 웜섹터롤로형, 볼너트형, 가변기어비형, 래크 피니언형 등의 조향 기어기구 및 피트먼아암, 조향링크, 조향 너클 등으로 이루어진 링크기구로 구성되어 스티어링 휠의 회전을 조향기어를 통하여 구동휠로 전달하는 기계식의 조향장치와, 조향력경감을 위하여 동력실린더를 사용하는 파워스티어링(power steering)방식이 사용되고 있다.

도 1에는 종래의 동력조향장치를 나타낸 구성도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 종래의 동력조향장치는 엔진의 구동에 따라 작동하는 오일펌프(1), 상기 오일펌프(1)에 오일을 공급하는 오일탱크(2), ECU(3), 분류밸브(4), 상기 ECU(3)와 연결되고 오일탱크(2)로 드레인되는 오일의 양을 조절하며 상기 분류밸브(4)와 연결된 솔레노이드 밸브(5), 파워실린더(6) 및, 컨트롤 밸브 샤프트(7), 로터리 밸브(8), 토션바(9), 플런저(10)를 구비한 유압반력실(11), 피니언 샤프트(12) 및 랙(13)과 피니언(14)으로 구성된 스티어링 기어 박스(15) 등으로 구성되어 있다.

상기 분류밸브(4)는 오일펌프(2)로부터 나오는 오일을 로터리 밸브(8)측과 솔레노이드 밸브(5)측으로 분류시키며, 차속 및 조향에 의해 상기 로터리 밸브(8)측과 솔레노이드 밸브(5)측의 유압이 변화하더라도 항상 일정한 유량의 오일을 솔레노이드(5)측으로 공급하도록 설계되어 있다.

또한, 상기 솔레노이드 밸브(5)에 형성된 스로틀 면적은 코일에 흐르는 전류의 온(on)/오프(off) 듀티비를 변경시킴에 따라 변화시킬 수 있으며, 코일에 흐르는 전류가 클 때에는 스풀 밸브가 흡인되어 스로틀 면적을 크게하므로서 리저버 탱크(2)로 드레인되는 오일의 양을 증가시킨다. 또한, 차속이 느릴 때에는 코일에 흐르는 전류를 증가시켜 스로틀 면적을 넓혀 오일을 리저브 탱크(2)로 되돌아가게 하고, 차속이 빨라짐에 따라 코일에 흐르는 전류를 감소시켜 오일의 리턴량을 줄이도록 형성되어 있다.

또한, 상기 스티어링 기어 박스(15)를 구성하는 토션 바(9)의 상단부는 컨트롤 밸브 샤프트(7)와 하단부는 피니언 샤프트(12)와 핀으로 결합되어 있으며, 또한, 상기 피니언 샤프트(12)의 상단부는 로터리 밸브(8)와 핀으로 결합되어 있다. 한편, 스티어링 휠은 컨트롤 밸브 샤프트(7)와 스티어링 샤프트를 통해 접속되어 있으므로, 스티어링 휠의 회전력은 토션 바(9) 및 컨트롤 밸브 샤프트(7)를 경유하여 피니언 샤프트(12)로 전달된다. 또한, 컨트롤 밸브 샤프트(7)와 로터리 밸브(8)는 토션 바(9)에 비틀림이 생겼을 때 그만큼 상대적으로 회전을 하고, 각각의 포트(16)와 연결 상태를 변화시켜 파워 실린더(6)에 공급되는 유량의 제어 및 파워 실린더(6)의 좌,우측에 공급되는 유압 회로의 변화를 행한다. 유압 반력실(11)에 고압이 가해지면, 상기 유압 반력실(11)과 컨트롤 밸브 샤프트(8) 사이에 설치된 플런저(10)가 컨트롤 밸브 샤프트(7)를 강하게 가압하므로, 토션 바(9)에 비틀림이 발생하더라도 플런저(10)의 압력에 의해 컨트롤 밸브 샤프트(7)와 로터리 밸브(8)와의 상대 회전이 억제되도록 형성되어 있다.

상기와 같이 구성된 종래의 동력조향장치는 운전자가 자동차를 우회전이나 좌회전을 하기 위해, 스티어링 휠을 우회전이나 좌회전 하게되면, 엔진에 의해 구동하는 오일펌퍼(1)에서 고압의 오일이 흡기포트로 유입되어 배기포트로 유출하게 된다. 배기포트로 유출된 고압의 오일은 유관을 통해 파워 실린더(6)의 일측 유실에 유입되어 피스톤에 압력을 가하게 되고, 압력에 의해 피스톤이 한쪽방향으로 이동하게 되면, 타측 유실의 오일은 유관을 통해 리저버 탱크(2)로 유입하게 되면서 스티어링 휠의 조작력을 경감시킨다. 또한, 자동차가 고속으로 주행 할 경우에는 분류밸브(4)에서 유출되는 오일이 유압반력실(11)로 유입하게 된다. 유압반력실(11)에 유입된 오일은 플런저(10)를 컨트롤 밸브 샤프트(7)에 가압하여 고속에서의 조향감을 무겁게 한다. 그래서, 저속에서는 스티어링 휠의 조작감을 가볍게 하고, 고속에서는 스티어링 휠의 조작감을 무겁게 하여 안전운행에 도움을 주도록 설계되어 있다.

그런데, 종래의 동력조향장치는 고속에서는 조향휠의 조작감을 무겁게하고 저속에서는 조향휠의 조작감을 가볍게 하여 운전을 하는 운전자에게 편리함을 제공하지만, 분류밸브나 솔레노이드 밸브 등을 사용하므로 구조가 매우 복잡하고 고장이 많다는 문제점이 있다.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 전자식 대신에 기계식 조작력 가변장치를 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 전자제어식 동력조향장치를 나타낸 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 자동차의 동력조향장치를 나타낸 구성도이다.

도 3은 본 발명의 기계식 조향력 가변장치를 나타낸 도2의 A-A선 단면도이다.

도 4는 본 발명의 기계식 조향력 가변장치의 실시예를 나타낸 단면도이다.

<도면에 사용된 주요부호의 설명>

9 : 토션바 10 : 플런저

11 : 유압반력실 22 : 로터리밸브

25 : 스톱퍼 26 : 공동부

이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 엔진에 의해 구동되는 오일펌프, 상기 오일펌프에 오일을 공급하는 오일탱크, 파워 실린더 및, 플런저를 구비한 유압반력실과 컨트롤 밸브 샤프트의 내측과 외측에 설치된 토션 바와 로터리 밸브를 포함하는 스티어링 기어 박스로 구성되는 동력조향장치에 있어서, 오일펌프와 연결된 유입구 및 유압반력실과 연결된 유출구를 구비한 로터리 밸브 및, 상기 로터리 밸브의 내부에 로터리 밸브의 내부에 대칭적으로 설치된 한 쌍의 스톱퍼 및, 상기 한 쌍의 스톱퍼 사이에 설치되며 회전각에 의해 유량조절이 되는 컨트롤 밸브 샤프트로 구성된 유량조절수단을 포함하여 이루어진 기계식 조향력 가변장치를 제공한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 기계식 조향력 가변장치의 구성에 대한 상세한 설명을 하면 다음과 같다.

도 2에는 본 발명에 따른 동력조향장치를 나타낸 구성도가 도시되어 있으며, 도 3에는 본 발명의 기계식 조향력 가변장치를 나타낸 도 2의 A-A선 단면도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 동력조향장치는 엔진의 구동에 의해 작동하는 오일펌프(1), 상기 오일펌프(1)에 오일을 공급하는 오일탱크(2), 상기 오일펌퍼(1)에서 오일을 유입하는 스티어링 기어 박스(20) 및, 파워 실린더(6)로 구성된다.

본 발명에 따른 동력조향장치를 구성하는 스티어링 기어 박스는 도 2에 도시된 바와 같이, 컨트롤 밸브 샤프트(21)의 내측과 외측에 설치된 토션 바아(9)와 로터리 밸브(22), 로터리 밸브(22)의 하부에 설치된 유압반력실(11) 및, 상기 유입반력실(11)에 설치된 플런저(10)로 구성되어 있다.

그리고, 본 발명의 기계식 조향력 가변장치는 도3에 도시된 바와 같이, 종래의 전자제어식 동력조향장치를 구성하는 로터리 밸브(8)의 하부에 두 개의 통공(23,24)이 형성되어 있다.

또한, 상기 두 개의 통공은 서로 대향하게 형성되며, 두 개의 통공중 한 개의 통공(23)은 상기 오일펌프(1)와 연결되고, 다른 하나의 통공(24)은 유압반력실(11)에 연결된다.

한편, 상기 로터리 밸브(22)의 내부에는 도3에 도시되어 있듯이, 상기 로터리 밸브(22)에 형성된 통공(23,24)와 일치하는 통공(23a,24a)을 구비한 스톱퍼(25)가 좌,우 대칭적으로 형성되어 있으며, 상기 로터리 밸브(22)의 내경을 따라 형성된 좌,우측의 스톱퍼(25) 사이에는 공동부(26)가 형성되어 있다.

그리고, 상기 공동부(26)에는 토션 바아(9)를 포함하는 컨트롤 밸브 샤프트(21)의 폭이 수용된다.

이어 상기와 같이 구성된 본 발명의 동력조향장치에 대한 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 4에는 조향휠의 회전상태에 따른 본 발명의 기계식 조향력 가변장치를 나타낸 단면도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 기계식 조향력 가변장치는 조향휠이 중립의 위치에 설정될 때, A의 위치에 설정된다. 그래서, 컨트롤 밸브 샤프트(21)의 양측 선단과 로터리밸브(22)의 내경사이에 형성된 공동부(26)사이로 다량의 오일이 흘러 유압반력실(11)로 유입된다.

이후 유입된 오일은 상기 플런저(10)를 작동하고, 상기 플런저(10)는 컨트롤 밸브 샤프트(21)를 가압하여 조향력을 무겁게 한다.

또한, 자동차를 선회하기 위해, 조향휠을 좌회전 또는 우회전을 하게되면, 컨트롤 밸브 샤프트(21)가 B의 위치와 C의 위치에 설정되는 데, 이때 상기 컨트롤 밸브 샤프트(21)가 B의 위치나 C의 위치에 설정되면, 상기 오일펌프(1)에서 유입되는 오일은 스톱퍼(25)와 컨트롤 밸브 샤프트(21)가 밀착되어 오일의 흐름을 차단하게 된다.

그러면, 상기 유압반력실(11)로 유입되는 오일이 차단되어 플런저(10)를 작동할 수 없게 되고, 상기 플런저(10)가 작동하지 않게 되면 컨트롤 밸브 샤프트(21)는 자유롭게 회전하게 된다.

따라서, 본 발명은 엔진의 구동에 의해 작동하는 오일펌프(1), 상기 오일펌프(1)에 연결된 유입구(23) 및 유압반력실(11)과 연결된 유출구(24)를 구비한 로터리 밸브(22), 상기 로터리 밸브(22)의 내부에서 컨트롤 밸브 샤프트(21)로 유량을 조절하는 유량조절수단을 구성함으로써, 직진 주행시에는 조향휠의 조작력을 무겁게하고, 선회 주행시에는 조향휠의 조작력을 가볍게하여 운전의 편리함을 제공하는 기계식 조향력 가변장치를 제공할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 구성이 단순함으로 제조비를 절감할뿐만아니라, 중량을 감소시켜 차량의 연비향상에도 기여하는 기계식 조향력 가변장치를 제공할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 이 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims (2)

1. 엔진에 의해 구동되는 오일펌프, 상기 오일펌프에 오일을 공급하는 오일탱크, 파워 실린더 및, 플런저를 구비한 유압반력실과 컨트롤 밸브 샤프트의 내측과 외측에 설치된 토션 바와 로터리 밸브를 포함하는 스티어링 기어 박스로 구성되는 동력조향장치에 있어서,

   오일펌프와 연결된 유입구 및 유압반력실과 연결된 유출구를 구비한 로터리 밸브와, 상기 로터리 밸브의 내부에 대칭적으로 설치된 한 쌍의 스톱퍼 및 상기 한 쌍의 스톱퍼 사이에 설치되며 회전각에 의해 유량조절이 되는 컨트롤 밸브 샤프트로 구성된 유량조절수단을 포함하여 이루어진 기계식 조향력 가변장치.
2. (삭제).

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