KR100337692B1

KR100337692B1 - 자동차용 스티어링장치의 랙바 이동거리 조절장치

Info

Publication number: KR100337692B1
Application number: KR1020000020729A
Authority: KR
Inventors: 송준규
Original assignee: 밍 루; 주식회사 만도
Priority date: 2000-04-19
Filing date: 2000-04-19
Publication date: 2002-05-22
Also published as: KR20010097010A

Abstract

본 발명은 자동차용 스티어링장치의 랙바 이동거리 조절장치에 관한 것으로, 피니언 기어(10)와; 이 피니언 기어(10)에 치합되는 회전쌍곡면 기어 투스(21)를 구비하고, 상기 피니언 기어(10)의 회전을 저지시키는 스톱돌기(22)를 구비하며, 랙바(30)의 단계별 이동거리에 부합되도록 단계별 위상을 갖는 변위단(23)을 구비한 스톱기어(20)와; 상기 스톱기어(20)의 변위단(23)에 접촉하여 상기 랙바(30)의 이동을 저지시키는 스톱핀(40)과; 상기 피니언 기어(10)를 회전시키는 회전구동수단(50)과; 상기 피니언 기어(10)의 위치를 감지하여 피니언 기어(10)가 상기 스톱기어(20)를 예정된 각도만큼 회전시키도록 상기 회전구동수단(50)의 작동을 제어하는 전자제어장치(60)와; 상기 전자제어장치(60)에 연결되어, 상기 스톱기어(20)가 랙바(30)의 이동거리에 부합되는 각도만큼만 회전할 수 있게 전자제어장치(60)가 회전구동수단(50)의 작동 범위를 설정하도록 하는 단계별 스위치모드를 갖는 스위치수단(70);으로 이루어진다.

Description

자동차용 스티어링장치의 랙바 이동거리 조절장치 {RACK BAR STROKE ADJUSTING APPARATUS OF VEHICLE STEERING SYSTEM}

본 발명은 스티어링장치의 랙바 이동거리 조절장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차 스티어링장치의 파워 어시스트 랙/피니언 스티어링 기어에 있어서, 스티어링 조작시 랙바의 이동거리를 단계별로 조절할 수 있도록 한 자동차 스티어링장치의 랙바 이동거리 조절장치에 관한 것이다.

자동차의 운전석에는 운전자가 자동차의 진행방향을 임의로 변경할 수 있도록 하기 위한 장치로서 스티어링장치가 구비되어 있는데, 이 스티어링장치는 통상적으로 조작기구와 스티어링 기어 및 링크기구로 이루어진다.

여기서, 상기 스티어링 기어로서 일반적으로 사용되고 있는 파워 어시스트 방식의 랙/피니언 스티어링 기어에 대한 요부가 첨부도면 도 1에 도시되어 있다.

도 1에서와 같이, 작동유체가 채워지는 실린더의 역할을 하는 랙하우징(100)이 구비되어 벨로우즈(200)와 함께 랙바(300)를 내장하고 있으며, 상기 랙하우징(100)의 양단 부근에는 토션바와 인풋샤프트 등을 작동시키기 위한 밸브바디와 연통되는 한 쌍의 유압포트(400,500)가 각각 장착되어 있다.

따라서, 상기 유압포트(400,500)를 통해 드나드는 작동유체의 작용에 의하여 상기 랙하우징(100)내의 랙바(300)가 도면상에서 좌우로 이동할 때 조향력을 증대시키게 된다.

한편, 상기 랙바(300)의 스트로크에 의해 차륜의 조향각도가 조절이 되는데, 운전자가 스티어링 휠을 좌우로 회전시킴에 따라 실린더를 형성하고 있는 상기 랙하우징(100)내에서 랙바(300)가 한 쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 이동함으로써 차량 전륜(前輪)의 진행방향이 변경되는 것이다.

그런데, 이러한 종래의 랙/피니언 스티어링 기어에는 랙바의 이동거리를 조절할 수 있는 장치가 구비되어 있지가 않아, 코너 주행시와 같은 때에 스티어링 휠의 과대한 회전 조작시 차륜의 과도한 회전각도와 이에 따른 급격한 회전으로 말미암아 사고발생의 우려가 있다는 문제점이 있다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로, 차륜의 회전각도와 유관한 랙바의 이동거리를 조절할 수 있도록 함으로써, 스티어링 휠의 과대한 회전 조작시에 차륜의 과도한 회전각도 및 이에 따른 급격한 회전으로 인한 사고발생을 미연에 방지하게 되는 자동차용 스티어링장치의 랙바 이동거리 조절장치를 제공하는데에 목적이 있다.

도 1은 종래 파워 스티어링 기어의 랙바가 장착된 요부를 나타낸 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 랙바 이동거리 조절장치가 장착된 랙/피니언 스티어링 기어

부위를 나타낸 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 스톱기어의 일실시예를 나타낸 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 스톱기어의 다른 실시예를 나타낸 사시도,

도 5는 본 발명의 작동시 랙바의 스트로크변화를 설명하기 위한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 피니언 기어 20 : 스톱기어

21 : 회전쌍곡면 기어투스 22 : 스톱돌기

23 : 변위단 23a : 제1변위면

23b : 제2변위면 23c : 제3변위면

30 : 랙바 40 : 스톱핀

50 : 회전구동수단 60 : 전자제어장치

70 : 스위치수단 80 : 피니언 하우징

90 : 이너볼 조인트

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 피니언 기어와; 상기 피니언 기어에 치합되는 회전쌍곡면 기어 투스를 구비하고, 상기 피니언 기어의 회전을 저지시키는 스톱돌기를 구비하며, 랙바의 단계별 이동거리에 부합되도록 단계별 위상을 갖는 변위단을 구비한 스톱기어와; 상기 스톱기어의 변위단에 접촉하여 상기 랙바의 이동을 저지시키는 스톱핀과; 상기 피니언 기어를 회전시키는 회전구동수단과; 상기 피니언 기어의 위치를 감지하여 피니언 기어가 상기 스톱기어를 예정된 각도만큼 회전시키도록 상기 회전구동수단의 작동을 제어하는 전자제어장치와; 상기 전자제어장치에 연결되어, 상기 스톱기어가 랙바의 이동거리에 부합되는 각도만큼만 회전할 수 있게 전자제어장치가 회전구동수단의 작동 범위를 설정하도록 하는 단계별 스위치모드를 갖는 스위치수단;으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 도 2는 본 발명에 따른 랙바 이동거리 조절장치가 장착된 랙/피니언 스티어링 기어 부위를 나타낸 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명은, 피니언 기어(10)와; 이 피니언 기어(10)에 치합되는 회전쌍곡면 기어 투스(21)를 구비하고, 상기 피니언 기어(10)의 회전을 저지시키는 스톱돌기(도시되어 있지 않음)를 구비하며, 랙바(30)의 단계별 이동거리에 부합되도록 단계별 위상을 갖는 변위단(23)을 구비한 스톱기어(20)와; 상기스톱기어(20)의 변위단(23)에 접촉하여 상기 랙바(30)의 이동을 저지시키는 스톱핀(40)과; 상기 피니언 기어(10)를 회전시키는 회전구동수단(50)과; 상기 피니언 기어(10)의 위치를 감지하여 피니언 기어(10)가 상기 스톱기어(20)를 예정된 각도만큼 회전시키도록 상기 회전구동수단(50)의 작동을 제어하는 전자제어장치(60)와; 상기 전자제어장치(60)에 연결되어, 상기 스톱기어(20)가 랙바(30)의 이동거리에 부합되는 각도만큼만 회전할 수 있게 전자제어장치(60)가 회전구동수단(50)의 작동 범위를 설정하도록 하는 제1단 내지 제n단 등의 단계별 스위치모드를 갖는 스위치수단(70);으로 이루어진다.

특히, 상기 스톱기어(20)는 랙바(30)가 관통하여 슬라이딩되는 링형상으로 이루어져 피니언 하우징(80)측과 실린더 튜브(도시되어 있지 않음)측에 각각 하나씩 고정 장착되고, 상기 스톱핀(40)은 랙바(30) 양단의 이너볼 조인트부(90)에 상기 스톱기어(20)의 변위단(23)과 대향하도록 고정 장착된다.

그리고, 상기 스톱기어(20)의 변위단(23)은 그 구체적인 예로서, 도 3과 도 4에 예시된 것과 같이, 제1변위면(23a)과 제2변위면(23b) 및 제3변위면(23c) 내지 제n변위면(도시되지는 않았지만 23n으로 가정)들로 구성된 계단형으로 이루어지거나, 도면에는 제시되어 있지 않지만 제1∼제n변위면들을 하나의 연속된 경사면으로 형성한 경사면형으로 이루어질 수도 있는데, 제1변위면(23a)이 랙바의 이동거리가 최대가 되는 스위치수단(70)의 제1단 모드라고 한다면, 제2단 내지 제n단 모드는 스톱기어(20)의 제2변위면(23b) 내지 제n변위면(23n)에 대응하여 랙바의 이동거리가 감소되는 스위치모드라고 할 수 있다.

본 발명을 실시하기에 따라서는, 상기 변위단(23)을 도 3에서와 같이 회전쌍곡면 기어 투스(21)보다 돌출되도록 형성하거나, 도 4에서와 같이 회전쌍곡면 기어투스(21)보다 내측으로 함입되도록 형성할 수도 있다.

한편, 도 3이나 도 4에 나타난 바와 같이 상기 스톱돌기(22)는 회전쌍곡면 기어투스(21)상에 형성하는 것이 바람직하며, 상기 회전구동수단(50)의 구체적인 실시예로서는 스텝모터를 들 수가 있다.

이와 같이 이루어진 본 발명의 작동을 설명하면 다음과 같다.

최초에, 회전구동수단(50)의 구동에 의해 피니언 기어(10)가 스톱기어(20)와 치합된 상태로 회전을 하다가 스톱기어(20)에 구비된 스톱돌기(22)에 의해 피니언 기어(10)의 회전이 저지당하면, 그로 인한 과부하상태를 전자제어장치(60)에서 감지하여 피니언 기어(10)가 스톱돌기(22)에 의해 정지된 지점을 원점으로 인식하게 된다.

이후, 운전자가 랙바(30)의 이동거리를 주행상황에 따라 적절하게 설정하기 위하여, 스위치수단(70)의 스위치모드를 제1단 내지 제n단 등 적당한 모드로 스위칭을 하여 두면, 예컨대 스위치모드가 제3단에 설정되었을 경우, 운전자가 스티어링 휠을 조작함으로써 랙바(30)가 이동할 때 본 발명의 랙바 이동거리 조절장치는 다음과 같이 작동한다.

즉, 첨부도면 도 2와 도 5를 함께 참조하면, 스위치모드가 제3단에 설정될 경우, 전자제어장치(60)는 회전구동수단(50)을 제어함으로써 피니언 기어(10)를 원점으로부터 설정된 범위만큼 회전시켜 스톱기어(20)의 변위단(23)들중 제3변위면(23c)이 이너볼 조인트(90)에 장착되어 있는 스톱핀(40)과 일직선상으로 대향하도록 스톱기어(20)를 회전시켜 놓는다.

이 상태에서, 스티어링 휠의 조작에 따라 랙바(30)가 도면상에서 우측으로 이동하게 되면, 이너볼 조인트(90)에 고정된 채로 랙바(30)와 함께 이동하는 스톱핀(40)이 피니언 하우징(80)측에 고정되어 있는 스톱기어(20)의 제3변위면(23c)에 부딪혀 이동이 저지됨으로써 랙바(30)는 더 이상 이동하지 않게 된다.

즉, 랙바(30)의 이동범위에 의해 랙바(30)의 단부에 결합되어 있는 이너볼 조인트(90)와 타이로드 등의 링크기구를 거쳐 조향륜의 조향각도가 결정이 되지만, 랙바(30)의 이동거리가 운전자의 의도에 따라 제한된 범위내에 있게 되므로, 조향륜의 조향각도를 한정할 수가 있는 것이다.

이와 같이, 랙바(30)의 이동거리를 조절할 수가 있는 바, 도 5에 예시되어 있듯이, 스톱핀(40)과 이에 대향하는 스톱기어(20)의 각 변위면(23a,23b,23c)간의 거리(S₁,S₂,S₃)가 랙바(30)의 이동거리가 되므로, 결국은 스톱기어(20)를 회전시켜 각각의 변위면(23a,23b,23c)들중 어느 하나가 스톱핀(40)에 일직선상으로 대향하도록 위치한 상태에서 스티어링 휠을 조작하게 되면, 그 변위면과 스톱핀(40)간의 거리와 일치하는 범위내에서만 랙바(30)가 이동할 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 스티어링장치의 랙바 이동거리 조절장치는, 랙바의 이동이 운전자가 의도하는 범위내에서 이루어지도록 조절할 수가 있으므로, 스티어링 휠의 과대한 회전 조작시에 차륜의 과도한 회전각도 및 이에 따른 급격한 회전으로 인한 사고발생을 미연에 방지하게 되는 효과를 갖는다.

Claims

피니언 기어(10)와;

상기 피니언 기어(10)에 치합되는 회전쌍곡면 기어 투스(21)를 구비하고, 상기 피니언 기어(10)의 회전을 저지시키는 스톱돌기(22)를 구비하며, 랙바(30)의 단계별 이동거리에 부합되도록 단계별 위상을 갖는 변위단(23)을 구비한 스톱기어(20)와;

상기 스톱기어(20)의 변위단(23)에 접촉하여 상기 랙바(30)의 이동을 저지시키는 스톱핀(40)과;

상기 피니언 기어(10)를 회전시키는 회전구동수단(50)과;

상기 피니언 기어(10)의 위치를 감지하여 피니언 기어(10)가 상기 스톱기어(20)를 예정된 각도만큼 회전시키도록 상기 회전구동수단(50)의 작동을 제어하는 전자제어장치(60)와;

상기 전자제어장치(60)에 연결되어, 상기 스톱기어(20)가 랙바(30)의 이동거리에 부합되는 각도만큼만 회전할 수 있게 전자제어장치(60)가 회전구동수단(50)의 작동 범위를 설정하도록 하는 단계별 스위치모드를 갖는 스위치수단(70);으로 이루어진 자동차용 스티어링장치의 랙바 이동거리 조절장치.
제1항에 있어서,

상기 스톱기어(20)는 랙바(30)가 관통하여 슬라이딩되는 링형상으로 이루어져 피니언 하우징(80)측과 실린더 튜브측에 각각 하나씩 고정 장착되고, 상기 스톱핀(40)은 랙바(30) 양단의 이너볼 조인트부(90)에 고정 장착된 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링장치의 랙바 이동거리 조절장치.
제1항에 있어서,

상기 스톱기어(20)의 변위단(23)은 다수의 변위면(23a,23b,23c,...23n)들로 구성된 계단형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링장치의 랙바 이동거리 조절장치.
제1항에 있어서,

상기 스톱기어(20)의 변위단(23)은 하나의 연속된 경사면형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링장치의 랙바 이동거리 조절장치.
제3항 또는 제4항에 있어서,

상기 변위단(23)은 상기 스톱핀(40)을 향하여 회전쌍곡면 기어 투스(21)보다 돌출되어 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링장치의 랙바 이동거리 조절장치.
제3항 또는 제4항에 있어서,

상기 변위단(23)은 상기 회전쌍곡면 기어투스(21)보다 내측으로 함입되어 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링장치의 랙바 이동거리 조절장치.
제1항에 있어서,

상기 회전구동수단(50)은 스텝모터인 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링장치의 랙바 이동거리 조절장치.
제1항에 있어서,

상기 스톱돌기(22)는 회전쌍곡면 기어투스(21)상에 구비된 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링장치의 랙바 이동거리 조절장치.