KR100276714B1 - 자동차의 조향장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 자동차의 조향장치는, 섹터축과, 상기 섹터축에 의해 왕복 회전하는 동력 실린더내의 동력 피스톤과, 워엄축과 로터의 회전에 의해 워엄축의 오일홀을 통해 유입 및 유출되는 오일의 유압이 작용하여 조향휠의 감각을 경감시키도록 제어하는 콘트롤밸브로 이루어진 자동차의 조향장치에 있어서, 상기 섹터축의 회전을 감지하도록 섹터축의 외주면에 설치된 엔코더와, 상기 엔코더에 의해 감지된 회전 신호를 ECU로부터 전달받아 구동되면서 상기 섹터축과 동력 피스톤과의 유격을 형성하도록 상기 섹터축와 조절부재의 사이에 설치된 구동수단과, 상기 조향휠의 회전에 따라 조향 기어박스내의 콘트롤밸브의 개방을 감지하여 상기 구동수단의 동력을 정지시키도록 상기 워엄축의 요홈 양측에 설치된 압력 센서를 포함함을 특징으로 하므로 본 발명은 섹터축의 회전을 감지하여 구동수단의 구동에 의해 섹터축과 동력 피스톤과의 유격을 형성하여 섹터축의 유동을 흡수하도록 구성함으로써 스티어링 지오메트리상의 에러에 의한 간섭현상으로 발생되는 킥백 현상을 방지할 수 있다.

Description

자동차의 조향장치

본 발명은 자동차의 조향장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 조향장치는 자동차의 진행방향을 임의로 바꾸기 위한 장치를 말하며, 운전자가 직접 조향조작을 하여 그 조작력을 전달하도록 조향휠, 조향축 및 컬럼등으로 이루어진 조작기구와, 조향축의 회전을 감지함으로써 조작력을 증대시킴과 동시에 조작기구의 운동방향을 바꾸도록 프레임에 고정된 기어기구와, 상기 기어기구의 움직임을 앞바퀴에 전달함과 동시에 좌우바퀴의 관계위치를 올바르게 유지하도록 피트먼암, 드래그 링크, 너클암 및 타이로드등으로 이루어진 링크기구로 구성되어 있다.

도1에 도시된 바와 같이, 대형자동차나 저압타이어를 사용한 경우에는 앞바퀴의 접지저항이 증대하므로 조향휠(1)의 조작력이 커지며, 신속한 조향조작을 할 수 없는 위험이 있다. 이와 같은 경우, 가볍고 신속한 조향조작의 요구에 대응하기 위하여 동력조향이 사용되고 있다. 동력조향은 조향장치의 도중에 배력장치인 동력실린더(2a)와 컨트롤밸브(2b)를 기어박스(2)의 내부에 설치하여 조향휠(1)의 조작력을 그의 배력작용에 의해 경감시키는 것을 일반적으로 엔진이 오일펌프(3)를 구동하여 발생한 유압을 이용하여 작동시키고 있다.

즉, 상기 조향휠(1)의 회전력에 따라 회전하는 조향 축(4)은 볼 너트(도시안됨)를 거쳐 상기 조향 기어박스(2)에 그 조작력을 전달하도록 구성되어 있다.

동력 조향은 컨트롤 밸브 및 동력 실린더의 형상이나 배치에 따라 여러 가지 형식이 있으며, 도2 및 도3에 도시된 동력 조향 장치는 동력 실린더(2a)를 조향 기어박스(2)의 내부에 설치하는 형식으로, 상기 조향 기어박스(2)는 출력 부분인 동력 실린더(2a)와, 제어 부분인 컨트롤 밸브(2b)로 구성되어 있다.

상기 동력 실린더(2a)는 상기 컨트롤 밸브(2b)측에 형성된 제1챔버(6)와, 후술하는 동력 피스톤을 사이에 두고 상기 제1챔버(6)와 대향하는 일측에 형성된 제2챔버(7)로 이루어져 있다.

즉, 상기 조향 기어박스(2)는 상기 조향 축(4)의 회전을 전달받아 좌우 회전하는 섹터축(11)과, 상기 섹터축(11)의 기어와 맞물려 회전하면서 상기 동력 실린더(2a)내에서 왕복 및 회전하는 동력 피스톤(12)과, 상기 동력 피스톤(12)내에 맞물려 동력 피스톤(12)의 회전에 따라 연동되는 워엄 축(13)과, 상기 워엄 축(13)내에서 비틀림을 받아 상기 워엄 축(13)과 반대 방향으로 회전하는 토션바(14)와, 상기 토션바(14)의 일단에 연결되어 상기 워엄 축(13)내에서 회전하면서 오일 펌프(3)로부터 유입되는 오일의 압력에 의해 운전자에게 조향 휠(1)의 작동 저항력을 주는 로터(15)로 이루어져 있다.

여기서, 상기 로터(15)는 그 외주면에 다수의 돌기(15a)가 형성되어 있고, 상기 워엄 축(13)에는 상기 제1 및 제2챔버(6)(7) 및 상기 오일탱크() 및 오일펌프(3)로부터 각각 유입 및 유출되는 다수개의 오일홀(13a)과, 상기 오일홀(13a)이 형성되는 내측면에 각각 요홈(13b)이 형성되어 있다.

이러한 상기 조향 기어박스(2)는 차량이 직진 운행시 조향휠(1)에 조향 토크가 걸리지 않으므로 상기 로터(15)가 워엄 축(13)의 중림 위치에 있게 된다. 따라서, 오일펌프(3)에 의해 공급된 유압 오일은 워엄 축(13)의 오일홀(13a)을 통해서 오일탱크(5)로 되돌아 온다.

즉, 동력 실린더(2a)의 제1 및 제2챔버(6)(7)사이에 압력차가 생기지 않으므로 동력 피스톤(12)은 중립 위치에 머물러 있게 된다.

그리고, 차량이 좌회전시 조향휠(1)을 반시계방향으로 돌렸을 때는 타이어에 걸리는 부하가 워엄 축(13)에 작용하여 토션바(14)를 비틀리게 하고, 그 결과 로터(15)가 워엄 축(13)에 대해 시계 방향으로 회전한다. 오일 펌프(3)로부터 나온 오일은 제2챔버(7)로 흘러 동력 피스톤(12)을 실린더 제1챔버(6)로 움직인다.

그 결과 제1챔버(6)에 있는 오일은 오일탱크(5)로 밀려난다.

그래서 상기 섹터축(11)을 반시계 방향으로 회전시키도록 작용하는 힘이 생긴다.

한편, 조향휠(1)의 작동중에는 토션바(14)의 비틀림에 의해 생성된 힘은 스티어링 반작용힘으로 전달되며, 이 힘이 운전자에게 조향휠(1) 작동의 감각, 즉, 저항력을 준다.

우회전시에도 상기한 바와 같은 작동 원리가 적용된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 자동차용 동력조향장치에 있어서, 버스나 트럭과 같은 차량은 스티어링 지오메트리에 의해 간섭 현상이 발생하는 바, 이 간섭현상은 노면의 충격이 조향휠(1)에 직접 전달되는 킥백(KICK BACK)현상을 발생시켜 운전자에게 불쾌감을 주는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 조향 기어박스내의 섹터축과 동력 피스톤과의 유격을 발생시켜 섹터축의 유동을 흡수하도록 한 자동차용 조향장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위하여 본 발명에 의한 자동차의 조향장치는 섹터축과, 상기 섹터축에 의해 왕복 회전하는 동력 실린더내의 동력 피스톤과, 워엄축과 로터의 회전에 의해 워엄축의 오일홀을 통해 유입 및 유출되는 오일의 유압이 작용하여 조향휠의 감각을 경감시키도록 제어하는 콘트롤밸브로 이루어진 자동차의 조향장치에 있어서, 상기 섹터축의 회전을 감지하도록 섹터축의 외주면에 설치된 엔코더와, 상기 엔코더에 의해 감지된 회전 신호를 ECU로부터 전달받아 구동되면서 상기 섹터축과 동력 피스톤과의 유격을 형성하도록 상기 섹터축와 조절부재의 사이에 설치된 구동수단과, 상기 조향휠의 회전에 따라 조향 기어박스내의 콘트롤밸브의 개방을 감지하여 상기 구동수단의 동력을 정지시키도록 상기 워엄축의 요홈 양측에 설치된 압력 센서를 포함함을 특징으로 한다.

도1은 일반적인 자동차의 동력조향장치를 도시한 조립사시도,

도2는 종래에 의한 자동차의 조향 기어박스를 도시한 단면도,

도3은 도2의 A-A선에 따른 단면도,

도4는 본 발명에 의한 자동차의 조향 기어박스를 도시한 단면도,

도5는 도4의 B-B선에 따른 일부 단면도,

도6은 도4를 상측에서 본 평면도,

도7은 도6의 C-C선에 따른 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 조향휠 2 : 조향 기어박스

11 : 섹터축 11a : 리턴 스프링

13 : 워엄축 13b : 요홈

21 : 엔코더 22 : 조절부재

23 : 구동수단 23a : 모터

23b : 구동기어 23c : 직진기어

24 : 압력센서

이하, 본 발명의 구성을 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

도4 내지 도7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 자동차의 조향장치는, 섹터축(11)과, 상기 섹터축(11)에 의해 왕복 회전하는 동력 실린더(2a)내의 동력 피스톤(12)과, 워엄축(13)과 로터(15)의 회전에 의해 워엄축(13)의 오일홀(13a)을 통해 유입 및 유출되는 오일의 유압이 작용하여 조향휠(1)의 조작력을 경감시키도록 제어하는 콘트롤밸브(2b)와, 상기 섹터축(11)의 회전을 감지하도록 섹터축(11)의 외주면에 설치된 엔코더(21)와, 상기 엔코더(21)에 의해 감지된 회전 신호를 ECU로부터 전달받아 구동되면서 상기 섹터축(11)과 동력 피스톤(12)과의 유격을 형성하도록 상기 섹터축(11)과 조절부재(22)의 사이에 설치된 구동수단(23)과, 상기 조향휠(1)의 회전에 따라 조향 기어박스(2)내의 콘트롤밸브(2b)의 개방을 감지하여 상기 구동수단(23)의 동력을 정지시키도록 상기 워엄축(13)의 요홈(13b) 양측에 설치된 압력 센서(24)로 이루어져 있다.

상기 섹터축(11)에는 상기 구동수단(23)의 작동에 의해 좌우로 이동하여 상기 동력 피스톤(12)과의 유격이 형성되도록 그 내측에 리턴 스프링(11a)이 설치되어 있다.

상기 구동수단(23)은 모터(23a)와, 상기 모터(23a)에 의해 회전하는 구동기어(23b)와, 상기 구동기어(23b)와 직각으로 맞물리면서 구동기어(23b)의 회전운동에 따라 직선운동하면서 상기 섹터축(11)의 일측에 힘을 가하는 직진기어(23c)로 이루어져 있다.

다음에, 본 발명의 작용에 대하여 설명한다.

차량이 직진 운행시 조향휠(1)에 조향 토크가 걸리지 않으므로 상기 로터(15)가 워엄 축(13)의 중림 위치에 있게 된다. 따라서, 오일펌프(3)에 의해 공급된 유압 오일은 워엄 축(13)의 오일홀(13a)을 통해서 오일탱크(5)로 되돌아 온다.

즉, 동력 실린더(2a)의 제1 및 제2챔버(6)(7)사이에 압력차가 생기지 않으므로 동력 피스톤(12)은 중립 위치에 머물러 있게 된다.

그리고, 차량이 좌회전시 조향휠(1)을 반시계방향으로 돌렸을 때는 타이어에 걸리는 부하가 워엄 축(13)에 작용하여 토션바(14)를 비틀리게 하고, 그 결과 로터(15)가 워엄 축(13)에 대해 시계 방향으로 회전한다. 오일 펌프(3)로부터 나온 오일은 제2챔버(7)로 흘러 동력 피스톤(12)을 실린더 제1챔버(6)로 움직인다.

그 결과 제1챔버(6)에 있는 오일은 오일탱크(5)로 밀려난다.

그래서 상기 섹터축(11)을 반시계 방향으로 회전시키도록 작용하는 힘이 생긴다.

한편, 조향휠(1)의 작동중에는 토션바(14)의 비틀림에 의해 생성된 힘은 스티어링 반작용힘으로 전달되며, 이 힘이 운전자에게 조향휠(1) 작동의 감각, 즉, 저항력을 준다.

우회전시에도 상기한 바와 같은 작동 원리가 적용된다.

스티어링 지오메트리상의 에러에 의하여 형성된 서스펜션 스프링에 의한 간섭현상이 발생할 경우, 상기 섹터축(11)의 외주면에 있는 엔코더(21)는 섹터축(11)의 회전을 감지하게 되고, 이 감지된 신호를 ECU는 상기 구동수단(23)의 모터(23a)에 전달하여 모터(23a)를 구동시키고, 이 구동에 의해 구동기어(23b)가 회전하여 그와 말물린 직진기어(23c)를 직선 운동시켜 섹터축(11)과 동력피스톤(12)과의 유격을 발생시킨다.

즉, 섹터축(11)의 내측에 있는 리턴 스프링(11a)이 압축되고, 발생된 유격에 의해 섹터축(11)의 유동을 흡수하게 되어 자동차의 킥백현상을 방지하게 되는 것이다.

또한, 간섭현상이 일어나지 않을 경우에는 상기 워엄축(13)의 요홈(13b)에 설치된 압력센서(24)는 그내의 오일의 압력을 감지하여 상기 구동수단(23)의 모터(23a)의 구동을 정지시킨다.

앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 자동차의 조향장치에 의하면, 섹터축의 회전을 감지하여 구동수단의 구동에 의해 섹터축과 동력 피스톤과의 유격을 형성하여 섹터축의 유동을 흡수하도록 구성함으로써 스티어링 지오메트리상의 에러에 의한 간섭현상으로 발생되는 킥백 현상을 방지할 수 있다.

Claims (3)

1. 섹터축과, 상기 섹터축에 의해 왕복 회전하는 동력 실린더내의 동력 피스톤과, 워엄축과 로터의 회전에 의해 워엄축의 오일홀을 통해 유입 및 유출되는 오일의 유압이 작용하여 조향휠의 감각을 경감시키도록 제어하는 콘트롤밸브로 이루어진 자동차의 조향장치에 있어서,

   상기 섹터축의 회전을 감지하도록 섹터축의 외주면에 설치된 엔코더와, 상기 엔코더에 의해 감지된 회전 신호를 ECU로부터 전달받아 구동되면서 상기 섹터축과 동력 피스톤과의 유격을 형성하도록 상기 섹터축와 조절부재의 사이에 설치된 구동수단과, 상기 조향휠의 회전에 따라 조향 기어박스내의 콘트롤밸브의 개방을 감지하여 상기 구동수단의 동력을 정지시키도록 상기 워엄축의 요홈 양측에 설치된 압력 센서를 포함함을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 섹터축에는 상기 구동수단의 작동에 의해 좌우로 이동하여 상기 동력 피스톤과의 유격이 형성되도록 그 내측에 리턴 스프링이 설치된 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 구동수단은 모터와, 상기 모터에 의해 회전하는 구동기어와, 상기 구동기어와 직각으로 맞물리면서 구동기어의 회전운동에 따라 직선운동하면서 상기 섹터축의 일측에 힘을 가하는 직진기어로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.

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