KR100468496B1 - 차량용 가변 조향장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 가변 조향장치에 관한 것이다. 본 발명은 조향휠에 가해지는 운전자의 조향 조작력을 조향축의 회전운동으로 조향기어에 전달하는 차량용 조향장치에 있어서, 상기 조향축에 고정 설치되어 조향축과 함께 회전하며, 상면에 상기 조향축을 중심으로 나선형 안내홈이 형성된 플레이트와; 일단에 상기 나선형 안내홈을 따라 이동되는 핀이 설치되고, 타단 일측면에 이동제한 홈이 형성된 스톱로드와; 상기 스톱로드의 이동제한 홈에 선택적으로 결합되어 상기 스톱로드의 이동을 제한하는 스토퍼와; 상기 스토퍼를 전후로 직선 이동시키는 구동수단을; 구비하는 것을 특징으로 한다. 따라서 체인의 장착 여부에 따라 조향축의 회전량을 가변적으로 조절할 수 있게 함으로써, 휠 하우스 내의 여유공간을 이용하여 전륜의 조타각을 최대한 확보하고 차량의 회전반경을 감소시킬 수 있게 하였다.

Description

차량용 가변 조향장치{VARIABLE STEERING SYSTEM FOR USE IN AN AUTOMOBILE}

본 발명은 자동차의 조향장치(Steering system)에 관한 것으로, 더 상세하게는 회전운동으로 운전자의 조향 조작력을 전달하는 조향축의 회전량을 가변적으로 조절할 수 있게 함으로써 차량의 회전 반경을 줄일 수 있는 차량용 가변 조향장치에 관한 것이다.

조향장치는 차량의 진행 방향을 운전자가 의도하는 바에 따라 임의로 바꿀 수 있게 하는 장치로서, 운전자의 조작력을 회전운동으로 전달하는 조향휠 및 조향축, 회전운동에서 직선운동으로 조작력을 변환하는 조향 기어와, 조작력을 바퀴에 전달하는 타이로드(Tie rod) 등으로 구성되고, 조향 기어의 형식에 따라 일반적으로 볼-너트형(Ball nut type)과 랙-피니언형(Rack pinion type)이 주로 쓰이고 있다.

도 1은 종래의 랙-피니언 타입 조향장치를 나타낸 것으로, 조향축(2)의 단부에 설치된 피니언(3)을 기어박스(1) 내부의 랙(4)과 맞물려 축(2)의 회전운동을 직선운동으로 변환시킨 뒤, 랙(4)과 볼 조인트(6)로 연결된 타이로드(5)를 통해 바퀴(도시 없음)에 전달하는 구조로 되어 있다.

이러한 종래의 조향장치는 기본적으로 조향휠을 최대로 회전시켰을 경우 타이어가 휠 하우스 내에서 간섭이 발생하지 않는 범위 내에서 조향이 이루어지도록 되어 있다. 즉, 겨울철에 스노우 체인을 장착할 경우에 대비하여 바퀴의 최대 조타각을 제한하고 있어 휠 하우스 내부는 바퀴의 움직임을 최대로 하였을 경우에도 다소의 여유공간을 갖게 된다.

따라서, 휠 하우스 내부의 여유공간을 이용하여 바퀴의 조타각 범위를 크게 하면 차량의 회전반경을 줄일 수 있게 되는데, 종래의 조향장치는 전술한 바와 같이 스노우 체인이 장착될 경우를 감안하고 바퀴의 조향조작이 이루어지도록 랙의 운동범위가 고정되고, 이에 의해 조향휠의 회전 범위가 제한되도록 설정됨으로써 이를 실현하기에 적합하지 않은 단점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 본 발명은 휠 하우스 내의 여유공간을 이용하여 바퀴를 조향조작 할 수 있게 하는 한편, 체인의 장착 여부에 따라 조향축의 회전량을 가변적으로 조절할 수 있게 함으로써 체인을 장착하지 않는 일반적인 운행 상황에서 차량의 회전반경을 감소시킬 수 있는 차량용 가변 조향장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 조향휠에 가해지는 운전자의 조향 조작력을 조향축의 회전운동으로 조향기어에 전달하는 차량용 조향장치에 있어서, 상기 조향축에 고정 설치되어 조향축과 함께 회전하며, 상면에 상기 조향축을 중심으로 나선형 안내홈이 형성된 플레이트와; 일단에 상기 나선형 안내홈을 따라 이동되는 핀이 설치되고, 타단 일측면에 이동제한 홈이 형성된 스톱로드와; 상기 스톱로드의 이동제한 홈에 선택적으로 결합되어 상기 스톱로드의 이동을 제한하는 스토퍼와; 상기 스토퍼를 전후로 직선 이동시키는 구동수단을; 구비하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 전륜의 조타각은 기본적으로 스노우 체인을 장착하지 않은 상태에서 휠 하우스 내의 여유공간을 최대한 이용할 수 있도록 설정된다. 따라서, 운전자의 조향 조작에 의해 조향축과 함께 스파이럴 플레이트가 회전하면 안내홈을 통해 스파이럴 플레이트와 결합되어 있는 스톱로드는 직선운동을 하게 되고, 이때 스톱로드의 직선운동이 스토퍼에 의해 제한 받지 않는다면 최초 설정된 상태로 휠 하우스 내의 여유공간을 활용하여 바퀴의 조타각을 크게 할 수 있게 되므로 차량의 회전반경은 줄어들게 된다.

한편, 반대로 겨울철에 스노우 체인을 장착하게 될 경우에는 스토퍼를 통해 스톱로드의 이송 변위를 제한함으로써 조향축의 회전량을 일정한 범위 내에서 제한할 수 있게 된다. 따라서, 바퀴의 조타각은 작아지게 되고, 조향 조작시 다른 부품과의 간섭을 피할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 랙-피니언 타입 조향장치를 나타낸 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 차량용 가변 조향장치의 설치상태를 도시한 단면도.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 차량용 가변 조향장치의 일 실시예를 도시한 일부절제 단면도.

도 4는 도 3a의 A-A선 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 차량용 가변 조향장치의 다른 실시예를 도시한 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2 : 조향축(Steering shaft) 11 : 플레이트

12 : 나선형 안내홈 14 : 스톱로드(Stop rod)

15 : 핀(Pin) 16 : 이송제한 홈

18 : 스토퍼(Stopper) 20 : 구동수단

21 : 지지체 22 : 스프링

23 : 편심캠 24,26 : 모터

27 : 회전축

이와 같은 본 발명의 특징적인 구성 및 이에 따른 작용효과는 첨부된 도면을 참조한 실시예의 상세한 설명을 통해 더욱 명확해 질 것이다.

본 발명에 따른 차량용 가변 조향장치(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 조향축(2)에 마련되는 것으로서, 도 3a 및 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 차량용 가변 조향장치의 일 실시예를 설명한다.

도 3a와 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 가변 조향장치(10)의 일 실시예는, 상면에 나선형의 안내홈(12)이 형성된 원판형 플레이트(11)가 차량의 조향축(2)에 고정 설치되고, 이 나선형 안내홈(12)에는 스톱로드(14)의 일단에 설치된 핀(15)이 이동 가능하게 결합된다.

그리고 스톱로드(14)의 타단 일측면에는 이동제한 홈(16)이 형성되고, 스톱로드(14)는 지지체(21)에 형성된 가이드 홈(21a)을 따라 직선이동 가능하게 지지된다.

그리고, 지지체(21)에는 스톱로드(14)의 이동제한 홈(16)에 선택적으로 결합되어 스톱로드(14)의 이동을 제한하는 스토퍼(18)가 설치되고, 이 스토퍼(18)는 구동수단(20)에 의해 전후로 직선 이동된다.

그리고 구동수단은, 스톱로드(14)를 직선이동 가능하게 지지하는 지지체(21)에 고정 설치되며, 스토퍼(18)와 나사 결합되는 회전축(27)을 가지는 정역모터(26)로 이루어진다.

그리고 도 5는 본 발명에 따른 차량용 가변 조향장치의 다른 실시예를 도시한 것으로서, 이는 구동수단(20)이, 스톱로드(14)를 직선이동 가능하게 지지하는 지지체(21)와, 스토퍼(18)를 스톱로드(14)와 반대방향으로 탄성바이어스 시키는 스프링(22)과, 스토퍼(18)와 접촉되어 스토퍼(18)를 승강시키는 편심캠(23)과, 편심캠(23)을 구동시키는 모터(24)로 이루어진다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 차량용 가변 조향장치의 일 실시예는 스노우 체인의 장착여부에 따라 다음과 같이 작동된다.

먼저, 도 3a는 겨울철에 전륜에 스노우 체인이 장착되는 경우를 나타낸 것으로서, 스토퍼(18)를 스톱로드(14)의 이송제한 홈(16) 안쪽으로 위치시킨다. 즉, 구동수단(20)의 정역모터(26)를 구동시키면 정역모터(26)의 회전축(27)이 회전되면서 이에 나사 결합된 스토퍼(18)가 지지체(21)의 가이드 홈(21a)을 따라 직선 이동되어 스톱로드(14)의 이송제한 홈(16)에 위치되게 된다.

그리고 이와 같은 상태에서 운전자가 조향휠을 조작하게 되면, 조향축(2)과 함께 플레이트(11)가 회전하게 되고, 이에 따라서 플레이트(11)에 형성된 나선형 안내홈(13)에 결합된 핀(15)이 플레이트(12)의 회전 방향에 따라 플레이트(12)의 중심 또는 바깥쪽 방향으로 이동되면서 스톱로드(14)를 직선 이동시키게 된다.

그리고 일정 거리만큼 스톱로드(14)가 이송된 후에는 이송제한 홈(16)에 끼워진 스토퍼(18)에 의해서 스톱로드(14)가 이동에 제한을 받게 되어 결과적으로 조향휠은 더 이상 회전하지 않게 된다. 따라서, 전륜을 조향함에 있어 일반적인 차량과 동일하게 스노우 체인을 장착한 상태에서 휠 하우스 내부의 다른 부품과 간섭을 일으키지 않으면서 조향할 수 있게 된다.

그리고, 도 3b는 스노우 체인을 장착하지 않는 일반적인 상황을 나타낸 것으로서, 스토퍼(18)는 스톱로드(14)의 이송을 제한하지 않도록 이송제한 홈(16)으로부터 벗어난 위치로 위치된다.

여기서는 운전자의 조작력이 조향휠에 가해질 때, 스톱로드(14)가 스토퍼(18)에 의한 이송 제한을 받지 않으므로, 조향휠을 허용된 전륜의 최대 조향 범위까지 조작할 수 있게 되고, 따라서 차량은 작은 회전 반경으로도 회전이 가능하게 된다.

그리고 도 5에 도시된 본 발명에 따른 다른 실시예의 경우에는, 모터(24)의 구동에 의해서 편심캠(23)이 회전되면서 스토퍼(18)를 전후 이동시키는 방식으로스토퍼(18)를 스톱로드(14)의 이동제한 홈(16)에 선택적으로 위치시킴으로써 상술한 일 실시예와 같이 스톱로드(16)의 이동을 제한하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 차량용 가변 조향장치에 의하면, 스노우 체인을 장착하지 않은 일반적인 주행 여건에서 휠 하우스 내의 여유공간을 이용하여 전륜의 조타각을 최대한 확보함으로써 차량의 회전반경을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 조향휠에 가해지는 운전자의 조향 조작력을 조향축의 회전운동으로 조향기어에 전달하는 차량용 조향장치에 있어서,

   상기 조향축(2)에 고정 설치되어 조향축(2)과 함께 회전하며, 상면에 상기 조향축(2)을 중심으로 나선형 안내홈(12)이 형성된 플레이트(11)와;

   일단에 상기 나선형 안내홈(12)을 따라 이동되는 핀(15)이 설치되고, 타단 일측면에 이동제한 홈(16)이 형성된 스톱로드(14)와;

   상기 스톱로드(14)의 이동제한 홈(16)에 선택적으로 결합되어 상기 스톱로드(14)의 이동을 제한하는 스토퍼(18)와; 및

   상기 스톱로드(14)를 직선이동 가능하게 지지하는 지지체(21)와, 상기 스토퍼(18)를 상기 스톱로드(14)와 반대방향으로 탄성바이어스 시키는 스프링(22)과, 상기 스토퍼(18)와 접촉되어 스토퍼(18)를 승강시키는 편심캠(23)과, 상기 편심캠(23)을 구동시키는 모터(24)를 구비하여, 상기 스토퍼(18)를 전후로 직선 이동시키는 구동수단(20)을 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 가변 조향장치.
2. 삭제
3. 조향휠에 가해지는 운전자의 조향 조작력을 조향축의 회전운동으로 조향기어에 전달하는 차량용 조향장치에 있어서,

   상기 조향축(2)에 고정 설치되어 조향축(2)과 함께 회전하며, 상면에 상기 조향축(2)을 중심으로 나선형 안내홈(12)이 형성된 플레이트(11)와;

   일단에 상기 나선형 안내홈(12)을 따라 이동되는 핀(15)이 설치되고, 타단 일측면에 이동제한 홈(16)이 형성된 스톱로드(14)와;

   상기 스톱로드(14)의 이동제한 홈(16)에 선택적으로 결합되어 상기 스톱로드(14)의 이동을 제한하는 스토퍼(18)와; 및

   상기 스톱로드(14)를 직선이동 가능하게 지지하는 지지체(21)와, 상기 스토퍼(18)와 나사 결합되는 회전축(27)을 가지는 정역모터(26)를 구비하여, 상기 스토퍼(18)를 전후로 직선 이동시키는 구동수단(20)을 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 가변 조향장치.