KR100292695B1

KR100292695B1 - 4륜조향차량의후륜자동정렬장치

Info

Publication number: KR100292695B1
Application number: KR1019950004013A
Authority: KR
Inventors: 박성윤
Original assignee: 토니헬샴; 볼보건설기계코리아주식회사
Priority date: 1995-02-28
Filing date: 1995-02-28
Publication date: 2001-06-15
Also published as: EP0729875B1; EP0729875A2; DE69518734T2; JPH08244640A; KR960031191A; JP3504792B2; US5758740A; EP0729875A3; DE69518734D1

Abstract

본 발명은 4륜조향 기능을 갖는 차량에 적용되어 타 조향모드에서 표준 조향모드로의 복귀시 후륜정렬이 자동적으로 이루어지게 하는 장치에 관한 것이다. 본 발명은, 조향휠의 조작에 따라 조향유니트에서 발생된 압유가 조향모드선택밸브를 통해 선택적으로 전륜조향실린더 및/또는 후륜조향실린더에 공급되어 조향작동을 수행하는 4륜조향차량의 후륜정렬장치에 있어서, 상기 조향유니트와 상기 조향모드선택밸브사이의 유로 중 소정위치에서 분기된 유로와, 상기 분기유로중에 설치되어 스프울의 스트로크에 따라 상기 분기유로를 차단하는 중립상태와, 상기 분기유로와 상기 후륜조향실린더의 한쪽 챔버를 연통시키는 제 1 상태 및 상기 분기유로와 상기 후륜조향실린더의 다른 한쪽 챔버를 연통시키는 제 2 상태로 각각 절환되는 유로절환밸브 및 상기 후륜조향실린더내의 피스톤의 이동과 동기하여 상기 유로절환밸브의 상기 스프울을 이동시켜 상기 유로절환밸브를 상기 중립상태, 제 1 상태 및 상기 제 2 상태로 절환시키기 위한 수단을 구비한다.

Description

4륜조향 차량의 후륜 자동정렬장치

제1도는 FHPS와 액커먼-장토우식 조향 링크 메커니즘이 결합된 통상의 조향장치를 도시하는 개략도.

제2도는 종래의 4륜조향장치의 구성을 도시하는 개략도.

제3도(a), (b), (c) 및 (d)는 제2도에 의한 4륜조향장치에서, 표준조향모드, 역위상조향모드, 후륜조향모드 및 동위상조향모드의 전륜 및 후륜의 조향상태를 각각 도시하는 개략도.

제4도는 본 발명의 일실시예에 의한 후륜정렬장치가 장착된 4륜조향장치를 도시하는 개략도(표준조향모드에서 차량의 직진상태를 도시함).

제5도는 제4도의 4륜조향장치의 표준조향모드에서 후륜이 정렬되어 있지 않은 상태를 도시하는 개략도.

제6도는 제4도의 4륜조향장치의 역위상조향모드의 상태를 도시하는 개략도.

제7도는 제4도의 4륜조향장치의 후륜조향모드의 상태를 도시하는 개략도.

제8도는 제4도의 4륜조향장치의 동위상조향모드의 상태를 도시하는 개략도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

101 : 조향휠 102 : 조향유니트

103, 104, 113, 114 : 유로 105 : 전륜조향실린더

106 : 피스톤 109a, 109b : 전륜

110a, 110b : 후륜 115 : 후륜조향실린더

116 : 피스톤 1 : 셔틀밸브

2 : 유로 3 : 유로개폐밸브

4 : 유로절환밸브 5 : 아암부재

6 : 크랭크부재 8a, 8b : 체크밸브

9a, 9b : 카운터밸런스밸브

[산업상 적용분야]

본 발명은 4륜조향(4輪調向 - 4-Wheel Steering) 장치에 관한 것으로, 특히 액커만-장토우(Akerman-Jantoud)식 조향 링크 메커니즘(Steering Link Mechanizm)에 완전유압식 동력조향 유니트(FHPS Unit - Full Hydrostatic Power Steering Unit)를 사용하는 4륜조향 기능을 갖는 차량(Vehicle)에 적용되어 타 조향모드에서 표준 조향모드(Standard Steering Mode)로의 복귀시 후륜정렬(後輪整列 - Real Wheel Self-Centering)이 자동적으로 이루어지게 하는 장치에 관한 것이다.

[배경기술]

각종 차량에 적용되는 FHPS와 액커먼-장토우식 조향 링크 메커니즘이 결합된 통상의 조향장치는 제 1 도에 도시된 바와 같이 구성된다. 즉, 운전자에 의해 좌우로 회동조작(回動操作)되는 조향휠(Steering Wheel: 101)과, 조향휠의 회동조작양(回動操作量)에 따라 균등유량(均等流量)을 조향실린더(Steering Cylinder)쪽으로 송출(送出)하는 일종의 미터링펌프(Metering Pump)로서의 지로우터(Gyrotor)가 내장된 조향유니트(Steering unit: 102) 및 조향유니트(102)와 유로(油路: 103 및 104)에 의해 연결된 조향실린더(105)가 구비되어 있다. 조향실린더(105)내에는 피스톤(Piston: 106)이 도면상 좌우 방향으로 소정 스트로크(Stroke) 내에서 복동(復動)가능하도록 설치되어 있고, 이 피스톤(106)의 양단에 각 일단이 결합된 좌우 타이로드(Tie Rod: 107a 및 107b)가 각각 조향실린더(105)의 좌우 외측까지 소정길이 만큼 연장(延長)되어 있다. 한편, 좌우 타이로드(107a 및 107b)의 각 타단에는 좌우 조향너클아암(Steering Knuckle Arm: 108a 및 108b)의 각 일단이 회동가능하도록 힌지결합되어 있으며, 이 좌우 조향너클아암(108a 및 108b)의 각 타단은 도시하지 않은 스핀들(Spindel)과 허브(Hub) 및 휠림(Wheel Rim)을 거쳐 좌우 전륜(109a 및 109b)과 연결되어 있다.

위와 같이 구성된 조향장치는, 운전자가 조향휠(101)을 회동조작(예를 들어 좌회전에 해당되는 반시계 방향(Counter-Clockwise)으로 조작한다고 가정함)하게 되면, 조향유니트(102)에서는 조향휠(101)의 회동 조작양에 비례하는 압유(Pressurized Oil)를 유로(103)를 통해 조향실린더(105)의 한쪽 챔버(105a)로 송출한다. 그에 따라, 피스톤(106)은 도면상 우향으로 이동되고, 이 피스톤(106)과 좌우 타이로드(107a 및 107b)에 의해 결합되어 연동되는 좌우 조향너클아암(108a 및 108b)이 도면상 반시계방향으로 회동되면서 좌우 전륜(109a 및 109b)을 각각 도면상 반시계방향으로 회동시켜 차량을 목적하는 방향인 좌회전방향으로 선회시키게 된다. 한편, 조향실린더(105)의 다른 쪽 챔버(105b)에 있던 오일은 유로(104)를 통해 오일탱크(도시하지 않음)로 복귀된다. 조향휠(101)을 우회전에 해당되는 시계방향(Clockwise)으로 조작하는 경우에는, 위와 반대로 작용하며 그에 따른 상세한 설명은 생략한다.

한편, 위와 같은 조향장치는 좌우 후륜(110a 및 110b)은 완전히 고정된 상태에서 좌우 전륜(109a 및 109b)만으로 조향하는 것으로, 조향시스템의 구성이 간단하기는 하지만, 일반적으로 선회반경이 크고 선회형태도 극히 제한적이라는 단점이 있었다.

따라서, 최근들어서는, 전륜과 함께 후륜까지도 복합적으로 조향작동이 수행되는 4륜조향장치에 관한 연구가 활발히 진행되고 있으며 실용화 초기단계에 이르러 있다.

이와 같은 4륜조향장치는, 선회반경이 현저히 줄어들 수 있고 선회 형태도 다양해질 수 있기 때문에, 트럭등의 대형차량과, 험지(險地), 협지(狹地)등에서 각종 작업을 수행하는 굴삭기(Excavator), 크레인(Crane)등의 각종 건설용 장비에의 적용이 매우 기대되는 실정이다.

첨부도면 제 2 도에서는 실용화 초기단계의 4륜조향장치의 구성과 조향메커니즘을 개략적으로 설명하고 있다.

즉, 전륜(109a 및 109b) 및 후륜(110a 및 110b)에 각각 전륜조향실린더(105) 및 후륜조향실린더(115)가 설치되며, 후륜(110a 및 110b)측에도 역시 전술한 전륜(109a 및 109b)측과 마찬가지로 피스톤(116)과 좌우 타이로드(117a 및 117b) 및 좌우 조향너클아암(118a 및 118b)이 설치된다. 조향유니트(102)와 전륜조향실린더(105)는 유로(103 및 104)에 의해 연결되고, 조향유니트(102)와 후륜조향실린더(115)는 유로(113 및 114)에 의해 연결된다. 조향유니트(102)로 부터 전륜조향실린더(105) 및 후륜조향실린더(115) 사이의 전술한 유로(103, 104, 113 및 114) 중에는 조향모드선택밸브(111)가 설치되며, 이 조향모드선택밸브(111)는 운전자에 의해 조작되는 레버(112)에 의해 스프울이 이동되어 전술한 각 유로(103, 104, 113 및 114)들을 절환접속한다. 즉, 조향모드선택밸브(111)는 레버(112)의 조작변위와 동기하여 각각 상이한 유로절환접속상태를 갖는 4가지 모드(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ)으로 변위되는데, 제 1 모드(Ⅰ)는, 표준조향모드(Standard Mode)로서 전륜조향, 후륜고정의 특성을 갖고, 제 2 모드(Ⅱ)는, 역위상조향모드(Circular Mode)로서, 전륜과 후륜이 역위상으로 조향되는 특성을 가지며, 제 3 모드(Ⅲ)는, 후륜조향모드(Reverse Mode)로서, 전륜고정, 후륜조향의 특성을 갖고, 제 4 모드(Ⅳ)는, 동위상조향모드(Crab Mode)로서, 전륜과 후륜이 동위상으로 조향되는 특성을 갖는다.

위와 같은 표준조향모드, 역위상조향모드, 후륜조향모드 및 동위상조향모드는, 전륜 및 후륜의 조향상태가 각각 제 3 도(a), (b), (c) 및 (d)에 개략적으로 도시된 것과 같이 이루어지는 데, 이와 같은 각 모드의 심벌은 운전자의 혼란을 방지하기 위해 운전석등에 점등램프 또는 LCD의 형태로 설치되는 것이 일반적이며, 점등신호는 전술한 레버(112)와 적절히 연계된 전기적 접점등을 통해 감지되어 해당신호가 인가되는 방식이 취해져 왔다.

[발명이 해결하고자 하는 과제]

위에서 설명된 4륜조향장치는, 표준조향모드에서 타 조향모드(예를들면, 역위상조향모드, 후륜조향모드 및 동위상조향모드)로 절환하여 사용하다가 다시 표준조향모드로 복귀할 때에 본격주행에 앞서 완벽한 후륜정렬(후륜의 조향방향과 차체의 이론적 전후중심이 평행상태가 되도록 하는 것)이 선행되어야 했다. 후륜정렬이 이루어지지 않으면, 표준조향모드에서 운전자가 의도한 방향으로 차량이 진행되지 않으므로 경우에 따라서는 매우 심각한 위험상황이 초래될 수 있었다.

현재까지는 운전자의 시계(視界)내에서 시각(視覺)에 의한 후륜의 기하학적 구도로써 판단하여 후륜을 정렬하는 방법외에는 없었으므로, 대략적 후륜정렬상태에 지나지 않았으며, 그나마 차량이 대형이거나 구조적으로 후륜이 운전석으로 부터 보이지 않는 위치에 있는 경우에는 후륜의 타이로드등에 리미트스위치(Limit Switch)등을 장착하여 미리 설정한 후륜정렬상태에 도달되면 전기적으로 접점되도록 하는 수단으로 이를 감지케 하여 경보음(警報音) 또는 경광(警光) 등을 발하게 하며, 그 순간 별도의 후륜정렬잠금유지장치를 적절한 수단(예를들어, 전기, 유압, 공압등의 개별 또는 복합장치)으로 또 다시 운전자가 작동시켜야만 비로소 표준조향모드로 본격주행 준비상태가 완료되는 것이었다.

결국, 현재까지의 4륜조향장치는 후륜정렬시에 상당한 사용상의 번거로움과 시간손실등이 야기되었고, 전술한 리미트스위치, 후륜정렬잠금유지장치등에서 신뢰성 및 내구성에 많은 문제가 유발되었으므로, 사용기피의 원인이 되었으며, 나아가 4륜조향장치의 실용화에 있어서의 결정적인 장애요인으로 작용하여 왔던 것이다.

[발명의 요약]

1. 목적

본 발명의 목적은, 타조향모드에서 표준조향모드로의 복귀시 자동적으로 후륜정렬이 이루어지도록 하여 편의성과 신뢰성 및 내구성등에 있어서의 제문제가 근본적으로 해결될 수 있는 4륜조향 차량의 후륜자동정렬장치를 제공하는 것에 있다.

2. 구성

전술한 본 발명의 목적은, 조향휠의 조작에 따라 조향유니트에서 발생된 압유가 조향모드선택밸브를 통해 선택적으로 전륜조향실린더 및/또는 후륜조향실린더에 공급되어 조향작동을 수행하는 4륜조향 차량의 후륜정렬장치에 있어서: 상기 조향유니트와 상기 조향모드선택밸브 사이의 유로 중 소정위치에서 분기된 유로; 상기 분기유로중에 설치되어 스프울의 스트로크에 따라 상기 분기유로를 차단하는 중립상태와, 상기 분기유로와 상기 후륜조향실린더의 한쪽 챔버를 연통시키는 제 1 상태 및 상기 분기유로와 상기 후륜조향실린더의 다른 한쪽 챔버를 연통시키는 제 2 상태로 각각 절환되는 유로절환밸브; 및 상기 후륜조향실린더내의 피스톤의 이동과 동기하여 상기 유로절환밸브의 상기 스프울을 이동시켜 상기 유로절환밸브를 상기 중립상태, 제 1 상태 및 상기 제 2 상태로 절환시키기 위한 수단을 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 4륜조향 차량의 후륜정렬장치를 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 유로절환밸브가, 상기 스프울의 이동스트로크에 따라 비례적으로 오일의 흐름을 허용하도록 된다.

본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 절환수단이, 상기 피스톤이 중립위치에 있을 때 상기 유로절환밸브를 상기 중립상태에 위치시키고, 상기 피스톤이 상기 후륜조향실린더내에서 어느 한쪽으로 편위되어 있을 때 편위된 후륜조향실린더내의 챔버에 압유를 공급함으로써 상기 피스톤을 중립위치로 이동시키도록 상기 유로절환밸브를 상기 제 1 상태와 상기 제 2 상태 중 어느 하나에 위치시키도록 된다.

본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 절환수단이, 상기 피스톤과 결합된 타이로드에 일단이 결합된 아암부재와, 일단이 상기 아암부재의 타단과 피벗결합되고 타단이 상기 유로절환밸브의 스프울과 힌지결합된 크랭크부재를 구비하여 구성된다.

본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 분기유로 중에 표준모드조향시 상기 분기유로를 개방하고 타 조향모드시 상기 분기유로를 차단하는 유로개폐밸브가 설치된다.

3. 작용, 효과

전술한 바와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 표준조향모드에서 타조향모드로의 복귀시 후륜이 정렬되어 있지 않게 되면, 전술한 아암부재와 크랭크부재의 기하학적 작용에 의하여 전술한 유로절환밸브가 제 1 상태 또는 제 2 상태로 절환되고, 조향유니트에서 발생된 압유 중 일부가 이 유로절환밸브를 통해 후륜조향실린더로 공급되어 피스톤을 중립위치로 이동시키게 되므로, 결국 후륜정렬이 이루어지게 되는 것이다.

[바람직한 실시예에 대한 상세한 설명]

제 4 도는 본 발명의 일실시예에 의한 후륜 자동정렬장치가 구비된 4륜조향 장치의 구성과 조향메커니즘을 설명하기 위한 개략도이다.

본 실시예를 설명함에 있어, 4륜조향장치의 전반적 구성과 작동은 이미 제 2 도에 의해 상세히 설명되었으므로, 중복하여 설명하지 않는다. 또한, 제 2 도에서와 실질적으로 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 도면부호가 부여됨을 밝혀둔다.

조향유니트(102)와 조향모드선택밸브(111)사이의 유로 중에 셔틀밸브(1)가 설치되고, 이 셔틀밸브(1)를 통해 전술한 유로로 부터 분기된 유로(2)가 후륜조향실린더(115)의 두챔버(115a 및 115b)와 조향유니트(102)를 연결하는 유로(113 및 114)와 각각 접속된다.

유로(2) 중에는 조향모드선택밸브(111)의 스프울이동과 동기하여 내부유로가 개방 또는 차단되는 유로개폐밸브(3)가 조향모드선택밸브(111)와 직결되도록 설치되어 있으며, 또한 유로(2) 중의 전술한 유로개폐밸브(3)와 전술한 유로(113 및 114)와의 접속점 사이에 스프울(4a) 이동에 따라 유로(2)를 절환접속하는 유로절환밸브(4)가 설치된다.

전술한 유로개폐밸브(3)의 내부유로는 조향모드선택밸브(111)의 제 1 모드(Ⅰ) 즉, 표준조향모드에서만 개방되며, 제 2 모드(Ⅱ), 제 3 모드(Ⅲ) 및 제 4 모드(Ⅳ)에서는 모두 차단되도록 구성된다.

전술한 유로절환밸브(4)의 내부유로는 스프울(4a)의 이동스트로크에 따라 유로(2)로 부터 유로(113 및 114)를 차단하는 제 1 상태(Ⅰ: 중립상태)와, 유로(2)로 부터 유로(114)를 연통하는 제 2 상태(Ⅱ) 및 유로(2)로 부터 유로(113)를 연통하는 제 3 상태(Ⅲ)를 가지며, 정확한 중립상태(Ⅰ)에서는 유로(2)가 완전히 차단되지만, 각 상태간의 과도위치(Transient Position)에서는 스프울(4a)의 이동스트로크에 따라 비례적으로 오일의 흐름을 허용하는 특성을 갖도록 설계된다.

후륜조향실린더(115)의 타이로드(117a, 117b)중 어느 하나(본실시예의 경우 117a)와 일단이 결합되어 타이로드(117a)의 복동과 함께 복동되는 아암부재(5)가 설치되고, 이 아암부재(5)의 타단에는 아암부재(5)의 복동과 동기하여 요동가능하도록 크랭크부재(6)의 일단이 피벗 결합된다. 크랭크부재(6)의 타단은 전술한 유로절환밸브(4)의 스프울(4a)와 힌지결합된다.

후륜조향실린더(115)의 피스톤(116) 이동에 의해 타이로도(117a)에 결합된 아암부재(5)가 타이로드(117a)와 동기하여 이동되면, 아암부재(5)와 피벗결합된 크랭크부재(6)는 피벗결합점을 축으로 도면상 좌우방향으로 요동하게 되고, 크랭크부재(6)의 요동에 따라 크랭크부재(6)의 타단과 힌지결합된 전술한 스프울(4a)이 좌우방향으로 이동되면서 유로절환밸브(4)의 내부유로를 절환접속하게 된다.

전술한 후륜조향실린더(115), 아암부재(5), 크랭크부재(6) 및 유로절환밸브(4)의 기하학적 관계는, 후륜조향실린더(115)의 피스톤(116)이 두 챔버(115a, 115b) 중 한 챔버(115a 또는 115b)쪽으로 편위되어 있을 때(예를 들어 115b), 편위되어 있는 한 챔버(115b)에 유량을 공급하여 피스톤(116)을 중립위치로 보낼 수 있도록 유로절환밸브(4)의 유로절환접속상태가 정해진다. 그리고, 피스톤(116)이 점차 중립위치로 돌아감에 따라 이 피스톤(116)과 동기되는 아암부재(5) 및 크랭크부재(6)에 의해, 전술한 유로절환밸브(4)의 스프울(4a)이 이동하게 되는 데, 피스톤(116)이 완전한 중립상태에 도달하게 되면, 유로절환밸브(4)가 전술한 중립상태(제 1 상태: Ⅰ)가 되므로 유로(113 또는 114)가 차단되어 피스톤(116)은 더이상 이동되지 않게된다.

한편, 조향모드선택밸브(111)로 부터 후륜조향실린더(115)의 두 챔버(115a, 115b)로 통하는 유로(114, 113)는, 조향모드선택밸브(111)로 부터 전륜조향실린더(105)의 두 챔버(105a, 105b)로 통하는 유로(104, 103)와 각각 유로(7a 및 7b)에 의해 연결된다. 즉, 유로(114)과 접속된 유로(7a) 및 유로(113)와 접속된 유로(7b)는 일지점 "A"에서 합류된 후 다시 다른 일지점 "B"에서 분기되어 분기된 각 유로(7a', 7b')가 각각 유로(3, 4)와 접속된다. 유로(7a, 7b)가 전술한 "A"지점에서 합류되기 전의 각 유로(7a, 7b)중의 소정위치에는 각 카운터밸런스밸브(9a, 9b)가 설치되고, 유로(7a, 7b)가 전술한 "B"지점에서 분기된 각 분기유로(7a', 7b')중의 소정위치에는 각 체크밸브(8a, 8b)가 설치된다.

이 각 체크밸브(8a, 8b)에 의해 유로(113, 114)쪽으로 부터 유로(3, 4)쪽 방향으로 흐름만이 허용된다. 각 카운터밸런스밸브(9a, 9b)는 각 밸브스프링(10a, 10b)에 의해 각 유로(7a, 7b)를 차단하는 상태로 초기설정되어 있다가, 유로(11a, 11b)를 통해 이 각 밸브스프링(10a, 10b)의 대향측에 유압력이 작용하면 각 유로(7a, 7b)를 개방하는 상태로 절환된다. 전술한 유로(11a, 11b)는, 전술한 두 유로(113, 114)들 중 서로 반대되는 측 유로(113 또는 114)의 유압력을 카운터밸런스밸브(9a, 9b)에 가하도록 설치되는 바, 유로(114)와 연결된 유로(7a)에 설치된 카운터밸런스밸브(9a)의 경우, 이 카운터밸런스밸브(9a)에 유압력을 가하는 전술한 유로(11a)는 유로(113)와 접속되어 이 유로(113)내의 유압력을 전달하고, 유로(113)와 연결된 유로(7b)에 설치된 카운터밸런스밸브(9b)의 경우, 이 카운터밸런스밸브(9b)에 유압력을 가하는 전술한 유로(11b)는 유로(114)와 접속되어 이 유로(114)내의 유압력을 전달하도록 설계되는 것이다.

이하, 위와 같이 구성된 본 실시예의 작동을 설명한다.

본 실시예의 후륜정렬장치는, 반드시 후륜정렬이 이루어져야만 하는 상태, 즉, 타조향모드에서 표준조향모드로 변환될 때에만 필요한 것이며, 이 외의 상태에서는 본 실시예의 후륜정렬장치의 존재로 인한 간섭이나 유해한 영향이 없어야 한다.

제 5 도와 같은 표준조향모드에서 후륜(110a, 110b)이 정렬되어 있지 않으면, 아암부재(5)는 크랭크부재(6)에 대하여 어느 한쪽으로 치우쳐 있고, 그 치우쳐 있는 양만큼 크랭크부재(6)는 요동되어 유로절환밸브(4)를 편위시키게 된다. 이러한 동작은 타이로드(117a)와 아암부재(5)와 크랭크부재(6) 및 스프울(4a)간의 기하학적 설치관계에 의해 이루어지는 것임이 이미 상술되었다.

이 상태, 즉 후륜(110a, 110b)이 정렬되어 있지 않은 상태에서, 조향휠(101)을 좌 혹은 우 어느 방향으로 든지 회전시키게 되면, 조향유니트(102)에서는 표준조향모드로 절환된 조향모드선택밸브(111)를 통해 전륜조향실린더(105)쪽으로 압유를 공급하게 되고, 이 압유는 조향모드선택밸브(111)를 통과하기 전, 전술한 셔틀밸브(1)를 통해 유로(2)로 인출되어 유로개폐밸브(3)를 통과하게 된다. 이 때, 유로개폐밸브(3)는, 전술한 조향모드선택밸브(111)가 표준조향모드로 되어 있기 때문에, 이와 동기하여 유로(2)를 개방하는 상태를 갖게 된다.

다음, 유로개폐밸브(3)를 통과한 압유는, 편위되어있는 유로절환밸브(4)를 거쳐 후륜조향실린더(115)내의 피스톤(116)이 편위되어 있는 챔버(115a 또는 115b: 제 5 도의 경우 챔버(115b)임)로 흘러들어가, 피스톤(116)을 편위된 반대방향(제 5 도의 경우 도면상 우향)으로 이동시키게 된다. 이와 같이 되어 피스톤(116)이 중립위치에 도달하게 되면, 이 피스톤(116)의 타이로드(117a)와 결합된 전술한 아암부재(5)와 크랭크부재(6) 및 스프울(4a)간의 기하학적 관계에 의해, 유로절환밸브(4)가 유로(2)를 차단하는 중립상태에 이르게 됨으로써, 챔버(115a)에 더이상의 압유공급이 차단되고 후륜정렬의 완료와 함께 기능동작의 수행이 정지된다.

한편, 피스톤(116)의 중립위치로의 이동시 편위되어 있지 않은 다른 한 챔버(115a)내의 오일은 원할히 배출되어야 하는 데, 챔버(115a)내의 오일은 유로(114)를 통해 배출되지만, 전술한 조향모드선택밸브(111)에 의해 흐름이 차단되게 된다. 따라서, 유로(114)와 연결된 유로(7a)를 통해 카운터밸런스밸브(9a)쪽으로 흘러가게 된다. 이 때, 카운터밸런스밸브(9a)는 밸브스프링(10a)에 의해 유로(7a)를 차단하는 상태로 설정되어 있다. 한편, 이와 동시에 유로절환밸브(4)와 유로(113)를 통해 후륜조향실린더(115)의 편위되어 있는 챔버(115b)로 압유가 흘러들어가 피스톤(116)에 부하가 걸리는 순간, 유로(113)내의 압유는 유로(11a)를 통해 카운터밸런스밸브(9a)에 작용하게 되며, 이 압유는 전술한 밸브스프링(10a)의 탄성력을 이기고 카운터밸런스밸브(9a)를 유로(7a)를 개방하는 상태로 절환하게 된다. 그 결과, 후륜조향실린더(115)의 전술한 챔버(115b)내의 오일은 유로(114)와 유로(7a)와 카운터밸런스밸브(9a)와 체크밸브(8b)와 조향모드선택밸브(111) 및 조향유니트(102)를 순차적으로 통과하여 도시하지 않은 탱크로 귀환된다. 이 과정이서 귀환하는 오일이 체크밸브(8a)를 통과하지 못하는 이유는 조향휠(101)의 작용에 의한 압유가 유로(103)에도 동시에 작용하고 있기 때문이며, 탱크로 자연귀환하는 오일의 압력은 펌프에 의해 가압되는 유로(103)내의 오일의 압력에 비해 현저히 낮기 때문이다.

위와 같은 과정에 의해 후륜정렬이 완료되면 전륜(109a, 109b)은 주행하고자 하는 방향에 따라 운전자의 임의대로 정렬되거나 또는 주행과 동시에 정렬되는 등 통상의 운전조작으로 되돌아 가는 것이다.

즉, 후륜정렬을 하고자 하는 경우에는 정지 또는 주행중 어느 경우이든지 표준조향모드에서 조향휠(101)을 좌향 혹은 우향으로 조작하여 주기만 하면 본 실시예에 의한 후륜정렬장치의 작동으로 완전한 후륜정렬을 자동적으로 얻을 수 있는 것이다.

단, 위와 같은 후륜정렬과정에서, 후륜(110a, 110b)과 마찬가지로 전륜(109a, 109b) 역시 조향휠(101)의 회전방향으로 동시에 회전하게 되는 데, 극단적으로 전륜(109a, 109b)에 하중분포가 집중되어 있는 경우에는, 전륜(109a, 109b)의 움직임없이 후륜정렬이 완료될 수 있다. 한편, 전륜(109a, 109)에 하중분포가 집중되어 있지 않은 경우에는, 전륜(109a, 109b)이 좌향 혹은 우향으로 조향가능한 최대한도까지 조향되어 기계적으로 조향이 구속되어 더이상 조향되지 않게 된 후, 후륜정렬이 순차적으로 이루어지게 된다.

다음은 본 실시예의 후륜정렬장치가 구비된 조향장치에서 각 조향모드시의 작동을 살펴본다.

(1) 표준조향모드

제 4 도는 표준조향모드에서의 차량의 직진상태를 도시하고 있다. 이 경우의 필수요건은 전륜(109a, 109b)는 조향휠(101)의 회전방향에 따라 조향되어져야 하고 후륜(110a, 110b)은 완전히 잠겨져 있어야 한다.

먼저, 전륜(109a, 109b)의 작동상태를 보면, 조향휠(101)의 회전에 의해 조향유니트(102)로 부터 전륜조향실린더(105)로 공급되는 압유는 체크밸브(8a, 8b)에 의해 완전히 보호되기 때문에 좌우 어느쪽으로의 조향작용에 있어서도 작동에 하등의 이상이 없다.

후륜(110a, 110b)은 후륜(110a, 110b)을 강제적으로 조향시키려고 하는 상당한 외력이 가해지더라도 절대 피조향이 되지 않고 정렬된 상태를 유지하여야 한다. 후륜(110a, 110b)에 외력이 가해져, 예를 들어 유로(113)에 압력이 가해지게 되면 카운터밸런스밸브(27)는 유로(113)에 연결된 유로(11a)의 압력에 의해 유로(7a)를 개방하는 상태로 절환된다. 이 때, 유로(114)이 체크밸브(8a, 8b)로 연통되지만, 피스톤(116)이 압유를 빨아당기는 상태가 되고, 체크밸브(8a, 8b)는 이러한 작용을 차단하게 되므로 전혀 문제되는 현상이 발생되지 않는다. 특히, 이 때, 카운터밸런스밸브(27)의 릴리이프압력은 후륜조향실린더(115)에 작용하는 압력을 감안하여 이보다 훨씬 높게 설정됨이 바람직하며, 이와 같이 설정된 경우, 후륜(110a, 110b)이 외력이 의해 피조향되어지는 현상은 발생할 수 없다. 결국, 본 실시예의 후륜정렬장치가 적용된 조향장치는 표준조향모드하에서 아무런 문제없이 정상적으로 작동될 수 있다.

(2) 역위상조향모드

제 6 도는 역위상조향모드의 상태를 도시하고 있다.

조향휠(101)을 도면상 좌향으로 회전시키게 되면, 조향유니트(102)에서 발생한 압유가 유로(104)를 통해 전륜조향실린더(105)로 흘러 들어간 후(전륜조향), 유로(103)로 나와 조향모드선택밸브(111)에서 방향이 바뀌어 유로(114)를 따라 후륜조향실린더(115)로 흘러들어간 후(후륜조향), 다시 유로(113)를 따라 조향모드선택밸브(111) 및 조향유니트(102)를 거쳐 탱크로 귀환됨으로써, 역위상조향 작동을 수행하게 된다.

이 때, 유로(114)에 걸리는 압력은 유로(11b)를 통해 카운터밸런스밸브(9b)를 개방시키려는 압력으로 작용하게 되며, 이 카운터밸런스밸브(9b)가 열려져 유로(113)이 체크밸브(8a, 8b) 및 카운터밸런스밸브(9a)의 내장 체크밸브로 연결은 되지만 이들 세개의 체크밸브들은 이미 유로(103, 104 및 113)에 형성된 압력에 의해 유로를 완전히 차단하고 있기 때문에 키운터밸런스밸브(9b)가 열리기는 해도 이를 통한 오일의 흐름은 완벽히 방지된다. 결국, 본 실시예의 후륜정렬장치가 적용된 조향장치는 역위상조향모드하에서 아무런 문제없이 정상적으로 작동될 수 있다.

(3) 후륜조향모드

제 7 도는 후륜조향모드의 상태를 도시하고 있다.

조향휠(101)을 도면상 좌향으로 회전시키게 되면, 조향유니트(102)에서 발생한 압유가 유로(114)를 통해 후륜조향실린더(115)로 흘러 들어가 피스톤(116)을 이동시켜 후륜(110a, 110b)를 좌회전방방향으로 조향되도록 함과 동시에 밀려나는 오일은 유로(113)을 통해 탱크로 귀환됨으로써, 후륜조향 작동을 수행하게 된다.

이 때, 유로(114)의 압력이 소정 한도 이상으로 상승되면, 유로(11b)를 통해 카운터밸런스밸브(9b)에 작용하여 유로(7b)를 개방시킴으로써, 유로(113)을 체크밸브(8a, 8b)를 거쳐 유로(103, 104)와 연통시키게 되지만, 유로(113)내의 오일이 귀환중인 오일이어서 그다지 높은 압력을 가지지 못하기 때문에, 유로(103, 104)에 전혀 영향을 미치지 못하며, 설사 영향을 미칠 정도로 배압이 크다고 하더라도 이 유압력은 피스톤(106)의 양방향에서 균등하게 작용하기 때문에 서로 상쇄되어 버리게 된다. 결국, 본 실시예의 후륜정렬장치가 작용된 조향장치는 후륜조향모드에서 아무런 문제없이 정상적으로 작동될 수 있다.

(4) 동위상조향모드

제 8 도는 동위상조향모드의 상태를 도시하고 있다

조향휠(101)을 도면상 좌향으로 회전시키게 되면, 조향유니트(102)에서 발생한 압유가 유로(103)를 통해 전륜조향실린더(105)로 흘러 들어간 후(전륜조향), 유로(104)로 나와 조향모드선택밸브(111)를 경유한 후, 유로(113)를 따라 후륜조향실린더(115)로 흘러들어간 후(후륜조향), 다시 유로(114)를 따라 조향모드선택밸브(111) 및 조향유니트(102)를 거쳐 탱크로 귀환됨으로써, 동위상조향 작동을 수행하게 된다. 이 때, 유로(103, 104)는 공히 압력을 받게되고, 체크밸브(8a, 8b)에서 유출을 차단하게 된다. 한편, 유로(113 또는 114)에서 발생하는 압력은 각 유로(11a 또는 11b)를 통해 카운터밸런스밸브(9a 또는 9b)를 개방시키려는 압력으로 작용하게 되고, 그에 따라 유로(113 또는 114)를 체크밸브(8a, 8b)와 연통시키게 되지만, 유로(103, 104)의 압력이 항상 유로(113, 114)의 압력보다는 높기 때문에 체크밸브(8a, 8b)를 통과하지 못한다. 결국, 본 실시예의 후륜정렬장치가 작용된 조향장치는 동위상조향모드에서 아무런 문제없이 정상적으로 작동될 수 있다.

이상 설명된 바와 같이, 본 발명에 의하면, 4륜조향 차량에 있어서의 최대 불편사항 중의 하나인 타조향모드에서 표준조향모드로의 복귀할 때의 후륜정렬이 자동적으로 이루어질 수 있음에 따라, 운전자의 편의성이 크게 향상될 수 있으며, 조향과 후륜정렬을 위한 모든 작동이 기계-유압 요소에 의해서만 이루어질 수 있기 때문에 신뢰성과 내구성이 크게 증진될 수 있다.

Claims

조향휠의 조작에 따라 조향유니트에서 발생된 조향모드선택밸브를 통해 선택적으로 전륜조향실린더 및/또는 후륜조향실린더에 공급되어 조향작동을 수행하는 4륜조향 차량의 후륜정렬장치에 있어서, 상기 조향유니트와 상기 조향모드선택밸브사이의 유로 중 소정위치에서 분기된 분기유로; 상기 스프울의 이동스트로크에 따라 비례적으로 오일의 흐름을 허용할 수 있도록 하며, 스프울의 스트로크에 따라 상기 분기유로를 차단하는 중립상태와, 상기 분기유로와 상기 휴륜조향실린더의 한 쪽 챔버를 연통시키는 제 1 상태 및 상기 분기유로와 상기 후륜조향실린더의 다른 한 쪽 챔버를 연통시키는 제 2 상태로 각각 절환되며, 상기 분기유로중에 설치되는 유로절환밸브; 및 상기 후륜조향실린더내의 피스톤이 이동과 동기하여 상기 유로절환밸브의 상기 스프울을 이동시킴으로써, 상기 피스톤이 중립 위치에 있을 때 상기 유로절환밸브를 상기 중립상태로 위치시키고, 상기 피스톤이 상기 후륜조향실린더 내에서 어느 한 쪽으로 편위되어 있을 때 편위된 후륜조향실린더 내의 챔버로의 압유 공급에 의해 상기 피스톤을 중립위치로 이동시키며, 이로써 상기 유로절환밸브를 상기 중립상태, 제 1 상태 및 상기 제 2 상태로 절환시키기 위한 수단을 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 4륜조향 차량의 후륜 자동정렬장치.
제1항에 있어서, 상기한 유로절환밸브를 상기 중립상태, 제 1 상태 및 상기 제 2 상태로 절환시키기 위한 수단이, 상기 피스톤과 결합된 타이로드에 그 일단이 결합된 아암부재; 그 일단이 상기 아암부재의 타단과 피벗 결합되고, 그 타단이 상기 유로절환밸브의 스프울과 힌지 결합된 크랭크부재로 구성됨을 특징으로 하는 4륜조향 차량의 후륜 자동정렬장치.
제2항에 있어서, 상기한 피스톤과 아암부재와 크랭크부재 및 스프울은, 상기 피스톤이 상기 후륜조향실린더 내에서 중립 위치에 있을 때 상기 스프울을 상기 유로절환밸브의 중립상태로 위치시키고, 상기 피스톤이 상기 후륜조향실린더 내에서 어느 한 쪽으로 편위되어 있을 때 편위되어 있는 정도에 비례하여 상기 스프울을 유로절환밸브의 각 상태로 위치시키기 위한 기하학적 관계를 만족시킬 수 있도록 형성됨을 특징으로 하는 4륜조향 차량의 후륜 자동정렬장치.
제1항에 있어서, 상기한 분기유로 중에, 표준모드조향시 상기 분기유로를 개방하고, 타 조향모드시 상기 분기유로를 차단하는 유로개폐밸브가 더 포함됨을 특징으로 하는 4륜조향 차량의 후륜 자동정렬장치.
제4항에 있어서, 상기한 유로개폐밸브가, 상기 조향모드밸브의 스프울의 이동시 동기되어 상기 분기유로의 개방 및 차단 작용을 수행할 수 있도록, 상기 조향모드선택밸브와 직결됨을 특징으로 하는 4륜조향 차량의 후륜 자동정렬장치.
제1항에 있어서, 상기한 조향모드선택밸브로부터 상기 후륜조향실린더의 두챔버로 통하는 유로와, 상기 조향모드선택밸브로부터 상기 전륜조향실린더의 두 챔버로 통하는 유로가, 소정 지점에서 합류된 후 다시 다른 지점에서 다시 분기되는 다른 복수의 유로에 의해 각각 연결되고, 상기 다른 복수의 유로 중 어느 하나의 다른 유로에 합류되기 전의 소정 위치로 카운터밸런스밸브가 설치되고, 상기 유로가 분기된 분기유로에 체크밸브가 설치됨을 특징으로 하는 4륜조향 차량의 후륜 자동정렬장치.