KR100471895B1 - 차량의 조향각 가변장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 주행 속도에 따라서 자동적으로 타이로드엔드의 볼조인트가 조향너클과 연결된 연결점을 변화시킬 수 있도록 하여, 저속 선회 주행시에는 운전자의 조타각에 대한 휠의 조향각의 기어비가 크게 형성되도록 하고, 중/저속 주행시에는 상기 기어비를 상대적으로 작게 하여 저속시의 선회주행의 용이성과 중/저속시의 직진 안정성을 모두 구현할 수 있도록 한다.

Description

차량의 조향각 가변장치{steering angle changeable device of a vehicle}

본 발명은 차량의 조향각 가변 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 주행속도에 따라 운전자의 조향조작에 대한 실질적인 휠의 조향각이 가변될 수 있도록 하는 기술에 대한 것이다.

도 1은 종래에 차량의 조향너클(100)에 타이로드엔드(102)가 결합된 상태를 도시하고 있는바, 운전자가 조작하는 스티어링휠의 조타각에 따라 기어박스에서 운전자의 회전조작력이 타이로드(104)의 직선 운동으로 변환되고, 상기 타이로드(104)의 직선운동은 상기 타이로드엔드(102)가 조향너클(100)에 볼조인트(106)로 연결되어 조향너클(100)을 회동시킴에 의해 휠의 조향각이 형성되어 차량의 조향이 이루어진다.

따라서, 상기한 바와 같이 운전자가 스티어링휠의 조작하는 조타각과 그에 따른 휠의 조향각은 스티어링휠로부터 기어박스 및 타이로드에 이르는 구성물에 의해 결정되는 일정한 기어비에 의해 형성된다.

차량의 주행중 좁은 골목길이나 도로폭이 좁은 지역에서의 ‘U’자형 선회 주행시에는 비교적 큰 기어비가 형성되면 차량의 선회반경을 줄여 매우 용이한 주행이 가능하고, 중/고속 이상의 주행시에는 상대적으로 작은 기어비가 형성되어야 직진주행의 안정성을 얻을 수 있는데, 상기와 같은 일정한 기어비를 가지고 있는 조향장치에서는 상기와 같은 양쪽의 특성을 절충할 수밖에 없는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 점에 착안하여 안출된 것으로서, 차량의 주행 속도에 따라서 자동적으로 저속 선회 주행시에는 운전자의 조타각에 대한 휠의 조향각의 기어비가 크게 형성되도록 하고, 중/저속 주행시에는 상기 기어비를 상대적으로 작게 하여 저속시의 선회주행의 용이성과 중/저속시의 직진 안정성을 모두 구현할 수 있도록 한 차량의 조향각 가변장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 조향각 가변장치는 조향너클의 휠센터로부터 이격되는 거리가 가변되는 방향으로 볼조인트의 조향너클에 대한 직선이동이 가능하도록 상기 조향너클에 형성된 직선슬롯과;

상기 직선슬롯에서 상기 볼조인트가 직선 이동하도록 하는 직선이동수단과;

차량의 차속센서와;

스티어링휠 조타각센서와;

상기 차속센서와 조타각센서의 신호에 따라 상기 직선이동수단을 제어하는 컨트롤러로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 차량의 조향각 가변장치의 구성을 도시한 것으로서, 차속센서(1)와 조타각센서(3)의 신호에 따라 컨트롤러(5)가 타이로드엔드(7)의 볼조인트(9)와 조향너클(11)이 연결되는 연결점을 직선이동수단으로 이동시킬 수 있도록 한 것이다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이 조향너클(11)의 휠센터로부터 이격되는 거리가 가변되는 방향으로 볼조인트(9)의 조향너클(11)에 대한 직선이동이 가능하도록 상기 조향너클(11)에 직선슬롯(13)을 형성하고, 상기 직선슬롯(13)에서 상기 볼조인트(9)가 직선 이동하도록 하는 직선이동수단을 구비하여, 차량의 차속센서(1)와 스티어링휠 조타각센서(3) 및 컨트롤러(5)를 사용하여 상기 차속센서(1)와 조타각센서(3)의 신호에 따라 상기 직선이동수단을 제어하도록 한 것이다.

상기 직선이동수단은 도 2에 도시된 바와 같이 상기 조향너클(11)의 내부에 설치된 유압실린더(15)와 상기 유압실린더(15)에서 직선 슬라이딩함에 의해 상기 볼조인트(9)가 연결된 피스톤로드(17)의 선단이 상기 직선슬롯(13)을 따라 직선 운동하는 피스톤(19)과, 상기 유압실린더(15)에 제공될 유압을 발생시키는 유압펌프(21) 및 유압탱크(23)와, 상기 컨트롤러(5)의 제어를 받아 상기 유압펌프(21)로부터 상기 유압실린더(15)에 제공되는 유압을 제어하는 유압밸브(25)로 구성하였다.

물론, 이외에 랙과 피니언 및 모터 등을 이용한 다른 기구적인 구성으로 상기 조향너클(11)에 대한 볼조인트(9)의 연결점을 가변시키도록 할 수도 있을 것이며, 상기 유압펌프(21) 및 유압탱크(23)는 별도로 구비하지 않고 기존의 파워스티어링장치에 사용되는 파워스티어링펌프 및 오일리저버로 대체하여 사용할 수 도 있을 것이다.

상기 유압실린더(15) 내에는 상기 피스톤(19)의 직선 이동 스트로크를 제한하는 스토퍼(27)가 구비되어 있으며, 상기 유압밸브(25)는 솔레노이드밸브로 구성하여 상기 컨트롤러(5)의 전기적 신호에 의해 상기 유압탱크(23)로부터의 유로를 변경할 수 있도록 구성하였다.

상기 볼조인트(9)와 조향너클(11)의 접촉부위에는 베어링(29)이 설치되어 조향너클(11)에 대한 볼조인트(9)의 이동이 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 작동성을 확보하도록 하였으며, 도시된 바와 같이 볼조인트(9)의 상단에는 너트(31)를 사용하여 볼조인트(9)가 조향너클(11)로부터 이탈되지 못하고 안정된 상태를 유지할 수 있도록 하고 있다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명 실시예의 작용을 도 4를 참조하여 살펴보면, 운전자가 좁은 골목길의 선회주행시나 ‘U’자형 선회 주행시 등에 연속적으로 스티어링휠을 일측방향으로 회전시키면, 상기 조타각센서(3)는 이러한 상황을 상기 컨트롤러(5)에 제공한다.

상기 컨트롤러(5)는 이때의 차속을 상기 차속센서(1)로부터 감지하여, 저속 상태인 경우이면 상기 유압밸브(25)를 작동시켜서 유압펌프(21)로부터의 유압을 상기 유압실린더(15)에 작용하여, 상기 볼조인트(9)가 조향너클(11)의 휠센터로 최대한 가까워지는 방향으로 이동하도록 하여 도 4의 우측과 같은 상태가 되도록 한다.

상기와 같은 상태에서는 타이로드(33)의 동일한 스트로크에 대해서도 조향너클(11)의 회동각이 상대적으로 커지므로 휠(35)의 조향각은 도시된 바와 같이 상대적으로 크게 형성된다.

따라서, 운전자는 동일한 스티어링휠 조작에 대하여 상대적으로 큰 조향각으로 휠(35)을 회동시키게 되어 차량의 선회반경이 짧아져서 좁은 골목길 선회주행이나 도로폭이 좁은 지역에서의 ‘U’자형 선회 주행시 원활한 주행특성을 얻을 수 있다.

반면, 차량이 중/저속 이상의 직진 주행중이면, 상기 컨트롤러(5)는 상기 차속센서(1) 및 조타각센서(3)의 신호를 통해 차량의 운행상태를 파악한 후 상기 유압밸브(25)를 작동시켜서, 상기 유압실린더(15) 및 피스톤(19)으로 하여금 상기 볼조인트(9)가 조향너클(11)의 휠센터로부터 최대한 멀어지도록 하여 도 4의 좌측과 같은 상태가 되도록 한다.

상기와 같은 상태에서는 운전자의 조타각에 대한 휠의 조향각이 상대적으로 작게 형성되므로, 운전자의 스티어링휠 조작에 대하여 휠(35)은 상대적으로 적은 각도로 회동되면서 차량은 안정된 직진 주행성능을 보이게 된다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 차량의 주행 속도에 따라서 자동적으로 저속 선회 주행시에는 운전자의 조타각에 대한 휠의 조향각의 기어비가 크게 형성되도록 하고, 중/저속 주행시에는 상기 기어비를 상대적으로 작게 하여 저속시의 선회주행의 용이성과 중/저속시의 직진 안정성을 모두 구현할 수 있도록 한다.

도 1은 종래 기술에 의한 조향너클과 타이로드엔드의 연결상태를 도시한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 차량의 조향각 가변장치를 도시한 구성도,

도 3은 도 1에 도시된 조향너클과 타이로드엔드 연결상태에 비추어 본 발명에 따른 조향너클과 타이로드엔드 연결상태 및 작동을 설명한 도면,

도 4는 본 발명에 따른 조향각 가변 작용을 설명한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1; 차속센서3; 조타각센서

5; 컨트롤러7; 타이로드엔드

9; 볼조인트11; 조향너클

13; 직선슬롯15; 유압실린더

17; 피스톤로드19; 피스톤

21; 유압펌프23; 유압탱크

25; 유압밸브27; 스토퍼

29; 베어링31; 너트

33; 타이로드35; 휠

Claims (3)

1. 조향너클의 휠센터로부터 이격되는 거리가 가변되는 방향으로 볼조인트의 조향너클에 대한 직선이동이 가능하도록 상기 조향너클에 형성된 직선슬롯과;

   상기 직선슬롯에서 상기 볼조인트가 직선 이동하도록 하는 직선이동수단과;

   차량의 차속센서와;

   스티어링휠 조타각센서와;

   상기 차속센서와 조타각센서의 신호에 따라 상기 직선이동수단을 제어하는 컨트롤러;

   로 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 조향각 가변장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 직선이동수단은

   상기 조향너클의 내부에 설치된 유압실린더와;

   상기 유압실린더에서 직선 슬라이딩함에 의해 상기 볼조인트가 연결된 피스톤로드의 선단이 상기 직선슬롯을 따라 직선 운동하는 피스톤과;

   상기 유압실린더에 제공될 유압을 발생시키는 유압펌프 및 유압탱크와;

   상기 컨트롤러의 제어를 받아 상기 유압펌프로부터 상기 유압실린더에 제공되는 유압을 제어하는 유압밸브;

   로 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 조향각 가변 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 볼조인트와 조향너클의 접촉부위에는 베어링이 설치된 것을 특징으로 하는 차량의 조향각 가변장치.