KR100514846B1 - 자동차의 스티어링휠 시미 저감장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 스티어링휠 시미 저감장치에 관한 것으로, 파워실린더(3)의 오일이 오일탱크(6)로 회수되는 회수라인(L)에 공급라인(H)과 연결라인(C)을 매개로 연결되어 상기 공급라인(H)에 고압이 형성될 때는 유로를 개방하고 저압이 형성될 때는 유로를 차단하는 회수유량제어밸브(12)가 설치되는 구조로 이루어진다.

따라서, 저속 및 주차시에는 상기 회수유량제어밸브(12)가 설치되지 않은 것과 동일하게 작용하여 파워실린더(3)에서 정상적인 조향 보조력이 발생하고, 고속시에는 회수라인(L)의 폐쇄로 파워실린더(3)내 압력이 상승하여 랙바(2)의 이동에 대한 저항력으로 작용하게 됨으로써 바퀴로부터의 역방향 진동 전달을 차단하여 스티어링휠의 시미 발생을 억제할 수 있게 된다.

즉, 저속시 조향 조작 편의성의 저하 현상 없이 고속시 시미 발생을 억제할 수 있도록 된 것이다.

Description

자동차의 스티어링휠 시미 저감장치{a shimmy decreasing apparatus of steering wheel for vehicles}

본 발명은 자동차의 스티어링휠 시미 저감장치에 관한 것으로, 특히 큰 조향 보조력이 필요한 저속 주행 및 주차시 스티어링휠의 복원력을 저하시키지 않으면서도 고속 주행시 차륜으로부터의 진동 전달에 의한 스티어링휠의 시미 발생을 억제할 수 있도록 된 자동차의 스티어링휠 시미 저감장치에 관한 것이다.

근래의 자동차에는 대부분 운전자의 조향 조작 편의를 위하여 파워스티어링 시스템이 적용되어 있다.

상기 파워스티어링 시스템은 유압을 이용하여 스티어링휠 조작력을 보조하도록 된 것으로서, 도 1에 도시된 바와 같이 스티어링휠(1) 조작에 의해 좌우 이동되는 랙바(2)가 파워실린더(3)에 내장되고, 이 파워실린더(3)의 내부는 상기 랙바(2)에 형성된 피스톤(2a)에 의해 제 1챔버(3a)와 제 2챔버(3b)로 구분되며, 엔진(4)에 의해 구동되는 오일펌프(5)가 오일탱크(6)의 오일을 공급라인(H)을 통해 상기 파워실린더(3)의 제 1,2챔버(3a,3b) 중 어느 한 챔버로 압송함으로써 랙바(2)가 이동되어 조향이 이루어지며, 상기 제 1,2챔버(3a,3b)로의 오일 공급은 운전자의 스티어링휠(1) 조작에 따른 콘트롤밸브(7)의 유로 전환에 의해 이루어지도록 되어 있다.(이때 오일이 공급되지 않는 반대 편 챔버의 오일은 회수라인(L)을 통해 상기 오일탱크(6)로 회수된다.)

따라서, 상기 파워실린더(3) 내에 형성되는 유압에 의해 조향 방향으로 랙바(2)를 이동시키는 힘이 증가됨으로써 운전자의 스티어링휠(1) 조작을 보조할 수 있도록 되어 있다.

또한, 오일펌프(5)로부터 파워실린더(3)에 이르는 공급라인(H)에는 유량제어밸브(8)와 압력조정밸브(9)가 설치되어 과다 공급오일을 상기 오일탱크(6)로 회수시킴으로써 유압 라인에 과다 압력이 걸리는 것을 방지하고 있다.

한편, 자동차의 주행 중에는 노면 조건 이외에도 차체의 구조, 마운팅계의 구조 및 바퀴 자체의 불균일 등으로 인하여 바퀴에 회전방향 및 반경방향으로 다양한 진동이 발생하며, 이러한 바퀴의 진동은 스티어링계를 이루는 타이로드와 상기 랙바(2), 이에 연결된 컬럼샤프트를 통하여 스티어링휠로 전달되어 운전자에게 불쾌감을 유발시킬 뿐만 아니라, 피로가 누적되어 스티어링계의 내구성에도 악영향을 미치게 된다.

특히, 고속 주행 중 발생하는 시미(shimmy;스티어링휠 회전방향으로의 진동)는 조향 안정성을 저해하고, 이로 인해 운전자에게 불안감을 가중시켜 안전운행에도 지장을 주고 있다.

따라서, 종래에는 상기 시미를 감쇠시키고자 스티어링계를 구성하는 기구적 부품들의 작동 마찰력을 증대시키거나 스티어링휠(1)에 직접 다이내믹 댐퍼 등을 장착하여 고유진동수를 변화시키는 방법을 사용하여 왔으나, 이러한 방법에는 한계가 있어 최근에는 도 2의 (a),(b)에서와 같이 유압라인 상에 유체의 통과 유량을 감소시키는 내장형 댐퍼(10,10';10은 파워실린더에 설치된 타입, 10'는 기어박스에 설치된 타입)를 설치하거나, 또는 도 2의 (c)에서와 같이 파워실린더(3)와 랙바(2)의 사이에 외장형 댐퍼(11)를 설치하여 직접 기계적으로 랙바(2)의 진동을 감쇠시키는 방법을 사용하여 왔다.

그러나, 상기와 같은 장치에 의하면, 바퀴로부터 스티어링휠로 역입력되는 진동의 전달을 감쇠 및 차단하여 시미를 저감시키는 것은 가능하나, 모든 속도영역에서 항상 댐핑작용이 이루어지기 때문에 파워실린더에 의한 조향 보조력이 감소하여 조향조작이 어려워지고, 특히 저속영역에서 스티어링휠 복원력이 감소됨으로써 스티어링휠 조작에 힘이 많이 필요하게 되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 저속영역에서는 랙바의 이동에 저항력이 발생되지 않게 되어 복원력이 감소되지 않음으로써 조향작용이 원활히 이루어질 수 있고, 고속영역에서는 저항력을 발생시킴으로써 바퀴로부터 역입력되는 진동을 감쇠시킬 수 있도록 된 자동차의 스티어링휠 시미 저감장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 오일펌프에 의해 압송되는 오일이 스티어링휠 조작에 따라 유로가 전환되는 콘트롤밸브를 통해 파워실린더로 공급되는 통로인 공급라인과, 상기 파워실린더의 오일이 콘트롤밸브를 통해 오일탱크로 회수되는 통로인 회수라인을 구비한 자동차의 파워스티어링 시스템에 있어서, 상기 회수라인에 공급라인의 압력이 높을때는 유로를 개방하고, 압력이 낮을때는 유로를 차단하여 상기 파워실린더의 랙바의 이동에 대한 저항력을 증가시키는 회수유량제어밸브가 설치된 것을 특징으로 한다.

즉, 공급라인에 큰 압력이 걸리는 저속영역에서는 랙바 이동에 대한 저항력이 발생하지 않게 되어 스티어링휠 조작이 원활히 이루어지고, 공급라인의 압력이 낮아지는 고속영역에서는 저항력이 발생되어 바퀴로부터 전달되는 진동을 감쇠시킬 수 있도록 된 것이다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 스티어링휠 시미 저감장치가 적용된 파워스티어링 시스템의 구성도로서, 본 발명은 파워실린더(3)의 오일이 콘트롤밸브(7)를 거쳐 오일탱크(6)로 회수되는 통로인 회수라인(L)에 회수유량제어밸브(12)가 설치되어 이루어진다.

그 외, 엔진(4)에 의해 가동되는 오일펌프(5)의 압송 작용으로 오일탱크(6)의 오일이 공급라인(H)을 거쳐 콘트롤밸브(7)를 통해 파워실린더(3)로 공급되고, 상기 공급라인(H)에 유량제어밸브(8)와 압력조정밸브(9)가 설치되는 것은 종래와 동일하다.

상기 회수라인(L)에 설치되는 회수유량제어밸브(12)는 내부에 유로를 개폐하는 플런저(12a)와, 이 플런저(12a)를 유로 차단상태로 유지하는 스프링(12b)을 갖추고 있으며, 이 스프링(12b)의 탄성력에 반해 상기 플런저(12a)를 이동시켜 유로를 개방시키는 방향으로 상기 공급라인(H)의 유압이 작용하도록 공급라인(H)에 연결라인(C)을 매개로 연결되어 있다.즉, 이 연결라인(C)에는 항상 오일이 충진되어 있는 상태로서 공급라인(H)으로 공급되는 오일의 압력을 상기 회수유량제어밸브(12)의 플런저(12a)에 전달하여, 그 압력의 크기와 상기 스프링(12b)의 반력 관계에 따라 상기 플런저(12a)의 작동이 결정되도록 하고 있다. 그러나, 상기 연결라인(C)에는 공급라인(H)측 오일이 충진되어 있기만 할 뿐 공급라인(H)의 오일이 회수라인(L)으로 이동하거나 반대로 회수라인(L)의 오일이 공급라인(H)으로 이동하거나 하는 오일의 이동은 존재하지 않는다.즉, 상기 회수유량제어밸브(12)는 연결라인(C)에 작용하는 압력을 작동압력으로 하여 회수라인(L) 자체의 유로만을 개폐하는 일방향 밸브이다.

한편, 저속 주행 및 주차시와 같이 큰 조향력을 필요로 하는 운행구간에서는 오일펌프(5) 작동에 의하여 상기 공급라인(H)에 40 kg/cm² ~ 릴리프(relief)압까지 의 강한 압력이 걸리게 되고, 고속 주행시와 같이 조향각이 0 이거나 미미한 경우에는 5 ~ 10 kg/cm² 정도의 작은 압력이 작용하게 된다.

따라서, 저속 및 주차시에는 공급라인(H)에 형성된 고유압이 연결라인(C)을 통해 상기 플런저(12b)에 전달되어 상기 스프링(12a)력을 이기고 플런저(12b)를 이동시켜 유로를 개방시킴으로써 상기 회수라인(L)이 회수유량제어밸브(12)가 설치되지 않은 종래와 동일한 상태가 되어 파워실린더(3)에 의한 조향 보조 작용이 변함없이 이루어진다.

반면, 고속 주행시에는 공급라인(H)에 형성되는 압력이 작아 연결라인(C)을 통해 전달되는 유압이 상기 스프링(12b)력을 이기지 못하므로 플런저(12b)가 유로 차단 상태를 유지함으로써 회수라인(L) 내부(파워실린더측 부분)의 압력이 증가되는데, 이는 곳 파워실린더(3) 내부의 압력 증가를 의미하며, 이 압력은 상기 랙바(2)의 움직임을 억제하는 저항으로 작용한다.

따라서, 바퀴로부터 역으로 전달되는 진동을 감쇠 또는 차단시킬 수 있게 되고, 이로써 스티어링휠의 시미 발생을 억제할 수 있게 된다.

한편, 시미(shimmy)는 주로 차량이 고속 주행할 때 발생하는데, 본 발명은 고속 주행시에만 랙바(2)에 저항력을 형성시켜 시미를 감쇠시키고, 저속 및 주차시에는 저항력을 발생시키지 않으므로 큰 조향 보조력이 필요한 저속 및 주차시 파워실린더(3)에 의한 조향 보조 작용이 방해 받지 않게 된다.

즉, 종래와 같이 시미 저감을 위해 설치한 장치에 의해 저속 및 주차시의 조향 조작이 방해받는 현상이 발생하지 않게 되는 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 저속 및 주차시에는 랙바의 이동을 방해하는 저항력이 작용하지 않고 고속 주행시에만 저항력이 작용하게 됨으로써 저속 및 주차시의 조향 조작이 방해받지 않으면서 고속 주행시 발생하는 스티어링휠의 시미를 저감시킬 수 있게 되는 효과가 있다.

도 1은 종래 파워스티어링 시스템의 구성도,

도 2는 종래의 시미 저감장치의 실시예,

도 3은 본 발명에 따른 스티어링휠 시미 저감장치가 적용된 파워스티어링 시스템의 구성도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 스티어링휠, 2 : 랙바,

3 : 파워실린더, 4 : 엔진,

5 : 오일펌프, 6 : 오일탱크,

7 : 콘트롤밸브, 8 : 유량제어밸브,

9 : 압력조정밸브, 12 : 회수유량제어밸브,

12a : 플런저, 12b : 스프링,

C : 연결라인, H : 공급라인,

L : 회수라인.

Claims (2)

1. 오일펌프(5)에 의해 압송되는 오일이 스티어링휠(1) 조작에 따라 유로가 전환되는 콘트롤밸브(7)를 통해 파워실린더(3)로 공급되는 통로인 공급라인(H)과, 상기 파워실린더(3)의 오일이 콘트롤밸브(7)를 통해 오일탱크(6)로 회수되는 통로인 회수라인(L)을 구비한 자동차의 파워스티어링 시스템에 있어서,

   상기 회수라인(L)에 공급라인(H)의 압력이 높을 때는 유로를 개방하고, 압력이 낮을 때는 유로를 차단하여 상기 파워실린더(3)의 랙바(2)의 이동에 대한 저항력을 증가시키는 회수유량제어밸브(12)가 설치된 것을 특징으로 하는 자동차의 스티어링휠 시미 저감장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 회수유량제어밸브(12)는 유로를 차단하는 플런저(12a)와, 이 플런저(12a)를 유로 차단 상태로 유지하는 스프링(12b)으로 이루어지며, 이 스프링(12b)의 탄성력에 반해 플런저(12a)를 이동시켜 유로를 개방시키는 방향으로 공급라인(H)의 유압이 작용하도록 연결라인(C)을 매개로 공급라인(H)에 연결된 것을 특징으로 하는 자동차의 스티어링휠 시미 저감장치.