KR100622489B1 - gear box structure of power steering system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 동력조향장치의 기어박스구조에 관한 것으로, 구동피니언(51)과 치합되어 조향조작시 차폭방향으로 직선운동을 수행하는 랙바(52)가 일정한 곡률을 갖는 원호모양으로 형성되고, 상기 랙바(52)를 내부에 수용하는 동력실린더(53) 및 이 동력실린더(53)를 포함하여 랙바(52)를 감싸 보호하는 랙바하우징(54)이 상기 랙바(52)의 이동에 간섭됨이 없는 원호모양으로 형성되어져, 차량의 진행방향에 따라 직진안정성과 선회안정성을 동시에 구현할 수 있도록 된 것이다.The present invention relates to a gearbox structure of a power steering apparatus, wherein the rack bar (52) engaged with the drive pinion (51) and performing linear movement in the vehicle width direction during steering operation is formed in an arc shape having a constant curvature, and the rack bar A power cylinder 53 accommodating 52 therein and a rack bar housing 54 including the power cylinder 53 to surround and protect the rack bar 52 are circular arcs that do not interfere with the movement of the rack bar 52. It is formed in the shape, so that it is possible to realize the linear stability and turning stability at the same time according to the traveling direction of the vehicle.

Description

동력조향장치의 기어박스구조{gear box structure of power steering system}Gear box structure of power steering system

도 1과 도 2는 종래 구조에 따른 기어박스의 개략적인 구성을 차량의 후방에서 바라본 개념도,1 and 2 is a conceptual view of a schematic configuration of a gearbox according to a conventional structure viewed from the rear of the vehicle,

도 3과 도 4는 본 발명에 따른 기어박스의 개략적인 구성을 차량의 후방에서 바라본 개념도이다.3 and 4 are conceptual views of a schematic configuration of a gearbox according to the present invention as viewed from the rear of the vehicle.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

1 - 조향축 10 - 기어박스1-Steering Shaft 10-Gearbox

11 - 구동피니언 13 - 동력실린더11-Drive Pinion 13-Power Cylinder

14 - 랙바하우징 21,23 - 타이로드14-Rack Bar Housing 21,23-Tie Rod

본 발명은 동력조향장치의 기어박스구조에 관한 것으로, 특히 차량의 진행방향에 따라 보다 안정된 직진성 및 선회성을 동시에 확보할 수 있도록 하는 동력조향장치의 기어박스구조에 관한 것이다.The present invention relates to a gearbox structure of a power steering apparatus, and more particularly, to a gearbox structure of a power steering apparatus to ensure a more stable straightness and turnability at the same time according to the traveling direction of the vehicle.

일반적으로, 차량에 구비되는 조향장치는 주행중인 차량의 진행방향을 운전자의 의지대로 전환시키기 위한 장치인 바, 특히 대형 자동차나 저압 타이어를 사 용하는 차량에서는 앞바퀴의 접지저항이 크기 때문에 핸들의 조작력을 크게 하고 또한 가볍고 신속한 조향조작을 위한 동력조향장치가 사용되는 것이 보편화되어 있다.In general, the steering device provided in the vehicle is a device for changing the driving direction of the driving vehicle at the driver's will. In particular, in a large vehicle or a vehicle using low-pressure tires, the steering force of the steering wheel is large because the ground resistance of the front wheel is large. It is common to use a power steering device for a large and light and quick steering operation.

한편, 상기와 같은 동력조향장치는 운전자가 직접 조향조작을 하여 그 조작력을 각 기구로 전달하는 조향핸들과 조향축 및 칼럼 등으로 이루어진 조작기구와, 상기 조향축의 회전을 감속함으로써 조작력을 증대시킴과 동시에 조작기구의 운동방향을 바꾸어 링크기구에 전달하는 기어기구 및, 이 기어기구의 움직임을 앞바퀴에 전달함과 동시에 좌우 바퀴의 관계위치를 올바르게 유지하기 위해 피트먼 암과 드래그 링크 및 너클 암과 타이로드 등으로 구성된 링크기구를 포함하여 구성된다.On the other hand, the power steering device as described above is a steering mechanism, the steering shaft and the column and the steering mechanism for the driver to direct the steering operation to transfer the operating force to each mechanism, and to increase the operating force by reducing the rotation of the steering shaft and At the same time, the gear mechanism that changes the direction of movement of the control mechanism and transmits it to the link mechanism, and the pitman arm, drag link, knuckle arm and tie It comprises a link mechanism composed of a rod and the like.

그 중, 동력조향장치의 기어기구는 통상 기어박스를 의미하는 것으로서, 상기의 기어박스(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 조향축(1)의 하단에 마련된 구동피니언(11)과, 상기 구동피니언(11)과 치합되어 이의 회전 운동에 따라 직선운동을 하는 랙바(12)와, 상기 랙바(12)를 내부에 수용하는 동력실린더(13)등으로 구성된다.Among them, the gear mechanism of the power steering apparatus generally means a gear box, wherein the gear box 10 includes a driving pin 11 provided at a lower end of the steering shaft 1 as shown in FIG. The rack pin 12 is engaged with the drive pinion 11 and performs a linear motion according to its rotational movement, and a power cylinder 13 for accommodating the rack bar 12 therein.

여기서, 상기 랙바(12)는 랙바하우징(14)에 의해 보호되면서 그 양단은 타이로드(21,23)와 연결되며, 상기 타이로드(21,23)는 차륜(W1,W2)의 너클(31,33)과 볼조인트를 통해 결합되어 진다.Here, the rack bar 12 is protected by the rack bar housing 14, and both ends thereof are connected to the tie rods 21 and 23, and the tie rods 21 and 23 are knuckles 31 of the wheels W1 and W2. , 33) and ball joint.

그러나, 상기와 같이 랙바(12)가 직선형태로 된 종래의 기어박스(10)는 차량의 직진안정성 및 선회안정성을 동시에 만족할 만한 수준으로 구현하는 데에 한계가 있다는 문제점이 있었다.However, the conventional gearbox 10 in which the rack bar 12 is in a straight line form as described above has a problem in that the linear stability and turning stability of the vehicle are simultaneously satisfied at a satisfactory level.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이 조향핸들의 조작이 거의 없는 직진주행시나 또는 도 2에 도시된 바와 같이 조향핸들의 조작에 따른 선회주행시, 상기 랙바(12)와 타이로드(21,23)의 결합부(M1,M2) 및 상기 타이로드(21,23)와 너클(31,33)의 결합부(N1,N2)간에는 중심선(C)을 기준으로 하여 볼 때 서로에 대한 상대적인 위상차(높이차)가 거의 존재하지 않게 된다.That is, when driving straight with little manipulation of the steering wheel as shown in FIG. 1 or when turning with the steering wheel as shown in FIG. 2, the rack bars 12 and the tie rods 21 and 23 are formed. Relative phase difference between the coupling parts M1 and M2 and the coupling parts N1 and N2 of the tie rods 21 and 23 and the knuckles 31 and 33 with respect to each other when viewed from the center line C as a reference. ) Almost never exist.

이는, 조향핸들을 조작하더라도 상기 랙바(12)가 좌우측 방향으로 직선왕복 이동을 하기 때문이다.This is because the rack bar 12 makes a straight reciprocating movement in the left and right directions even when the steering wheel is operated.

따라서, 도 1의 상태가 직진안정성에 중점을 둔 상태이면 차량의 선회주행을 위한 조향핸들의 조작시에는 상기 결합부(M1,N1)(M2,N2)들간에 상대적인 위상차(높이차)가 발생되도록 하여 선회외륜(W1)에 토아웃(toe-out) 경향을 강하게 하여 줌으로써 선회안정성이 향상되도록 하는 것이 바람직하나, 종래의 구조는 도 2에 도시된 바와 같이 선회주행시에도 상기 결합부(M1,N1)(M2,N2)들간에 상대적인 위상차(높이차)가 발생되지 않음으로 인해 차량의 선회안정성은 직진안정성에 비해 상대적으로 나쁘게 되는 문제점이 있게 된다.Therefore, when the state of FIG. 1 focuses on straightness stability, a relative phase difference (height difference) occurs between the coupling parts M1 and N1 and M2 and N2 when the steering wheel is operated for turning the vehicle. It is preferable to improve the swing stability by increasing the toe-out tendency in the turning outer ring W1. However, in the conventional structure, as shown in FIG. Since the relative phase difference (height difference) does not occur between N1) (M2, N2), the turning stability of the vehicle becomes relatively bad compared to the linear stability.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 조향핸들의 조작이 거의 없는 직진주행시에는 랙바와 타이로드의 결합부 및 상기 타이로드와 너클의 결합부간에 서로에 대한 상대적인 위상차(높이차)가 거의 존재하지 않도록 함으로써 안전된 직진성을 확보할 수 있도록 하고, 또한 선회주행을 위한 조향핸들의 조작시에는 랙바와 타이로드의 결합부 및 상기 타이로드와 너클의 결합부 간에 서로에 대한 상대적인 위상차(높이차)가 존재하도록 함으로써 선회외륜에 토아웃 경향을 강하게 하면서 언더 스티어의 경향을 강하게 하여 보다 안정된 선회성을 확보할 수 있도록 하는 동력조향장치의 기어박스구조를 제공함에 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been devised to solve the above problems, the relative phase difference between the coupling portion of the rack bar and the tie rod and the coupling portion of the tie rod and knuckle (height) when driving straight with little steering wheel operation 2) ensure that the straightness is secured so that there is little existence, and when the steering wheel is operated for turning driving, the coupling part of the rack bar and the tie rod and the coupling part of the tie rod and the knuckle are relative to each other. It is an object of the present invention to provide a gearbox structure of a power steering device that allows a phase difference (height difference) to exist so as to increase the tendency of toe out on the outer ring and to increase the tendency of the understeer to ensure more stable turning.

즉, 본 발명의 목적은 차량의 진행방향에 따라 직진안정성과 선회안정성을 동시에 구현할 수 있도록 하는 것에 있다.That is, an object of the present invention is to be able to implement the linear stability and the turning stability at the same time according to the traveling direction of the vehicle.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 조향축의 하단에 결합되어 조향조작시 축회전하는 구동피니언과, 상기 구동피니언과 치합되어 구동피니언의 회전운동시 차폭방향으로 왕복운동을 수행하고 양단에는 타이로드가 결합되는 랙바와, 상기 랙바를 내부에 수용하는 동력실린더와, 상기 동력실린더를 포함하여 랙바를 보호하는 랙바하우징을 구비하여 이루어지는 동력조향장치의 기어박스구조에 있어서, 상기 랙바는 구동피니언과 치합이 가능한 곡률을 갖는 원호모양으로 형성되고, 상기 동력실린더 및 상기 랙바하우징은 랙바의 직선이동에 간섭됨이 없는 원호모양으로 형성되는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, the drive pinion coupled to the lower end of the steering shaft and the shaft rotation during steering operation, engaged with the drive pinion to perform a reciprocating motion in the vehicle width direction during the rotational movement of the drive pinion and both ends In the gearbox structure of the power steering apparatus comprising a rack bar to which a tie rod is coupled, a power cylinder for accommodating the rack bar therein, and a rack bar housing for protecting the rack bar including the power cylinder, wherein the rack bar is a drive pinion. It is formed in the shape of an arc having a curvature capable of engagement, and the power cylinder and the rack bar housing is characterized in that it is formed in an arc shape without interference in the linear movement of the rack bar.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3과 도 4는 본 발명에 따른 기어박스의 개략적인 구성을 설명하기 위한 개념도로서, 종래 구조와 동일한 부위에는 동일한 참조부호를 붙이면서 설명하기로 한다.3 and 4 is a conceptual diagram for explaining a schematic configuration of a gearbox according to the present invention, will be described with the same reference numerals to the same parts as the conventional structure.

차량의 동력조향장치는 전술한 바와 같이 조향핸들과 조향축 및 칼럼 등으로 이루어진 조작기구와, 조작기구의 운동방향을 바꾸어 링크기구에 전달하는 기어기구와, 피트먼 암과 드래그 링크 및 너클 암과 타이로드 등으로 이루어진 링크기구를 포함하여 구성된다.As described above, the power steering apparatus of the vehicle includes a steering mechanism, a steering shaft, a column, and the like, a gear mechanism for changing the direction of movement of the steering mechanism to the link mechanism, a pitman arm, a drag link, and a knuckle arm; And a link mechanism made of a tie rod or the like.

그 중, 동력조향장치의 기어기구는 통상 기어박스를 의미하는 것으로서, 본 발명에 따른 기어박스(50)는 도 3에 도시된 바와 같이 조향축(1)의 하단에 마련된 구동피니언(51)과, 상기 구동피니언(51)과 치합되어 이의 회전 운동에 따라 차폭방향으로 왕복운동을 수행하는 랙바(52)와, 상기 랙바(52)를 내부에 수용하는 동력실린더(53)와, 상기 동력실린더(53)를 포함하면서 랙바(52)의 일부분을 감싸 보호하는 랙바하우징(54) 등으로 구성된다.Among them, the gear mechanism of the power steering device generally means a gear box, and the gear box 50 according to the present invention includes a drive pinion 51 provided at a lower end of the steering shaft 1 as shown in FIG. 3. The rack bar 52 is engaged with the drive pinion 51 to perform reciprocating motion in the vehicle width direction according to its rotational movement, a power cylinder 53 accommodating the rack bar 52 therein, and the power cylinder ( It comprises a rack bar housing (54) for covering and protecting a portion of the rack bar 52, including 53).

여기서, 상기 랙바(52)는 그 양단이 타이로드(61,63)와 연결되며, 상기 타이로드(61,63)는 차륜(W1,W2)의 너클(31,33)과 볼조인트를 통해 결합되어 진다.Here, both ends of the rack bar 52 are connected to the tie rods 61 and 63, and the tie rods 61 and 63 are coupled to the knuckles 31 and 33 of the wheels W1 and W2 through ball joints. It is done.

한편, 상기 랙바(52)는 구동피니언(51)과 치합이 가능하면서 일정한 곡률을 갖는 원호모양으로 형성된다.On the other hand, the rack bar 52 is formed in an arc shape having a constant curvature while being able to engage with the drive pinion (51).

그리고, 상기 타이로드(61,63)는 기존의 구조와 동일한 일직선의 모양을 갖도록 형성된다.The tie rods 61 and 63 are formed to have the same straight shape as the existing structure.

또한, 상기 동력실린더(53) 및 상기 랙바하우징(54)은 상기 랙바(52)의 이동에 간섭됨이 없는 원호모양, 즉 상기 랙바(52)와 동일한 곡률을 갖는 원호모양으로 형성된다.In addition, the power cylinder 53 and the rack bar housing 54 is formed in an arc shape without interference with the movement of the rack bar 52, that is, an arc shape having the same curvature as the rack bar 52.

여기서, 상기 랙바(52)는 양단사이의 중간부위가 전체적으로 차체의 상방향으로 돌출된 원호모양을 갖도록 형성되어 진다.Here, the rack bar 52 is formed so that the intermediate portion between both ends has an arc shape protruding upward of the vehicle body as a whole.

따라서, 도 3에 도시된 바와 같이 조향핸들의 조작이 거의 없는 직진주행시에는 상기 랙바(52)와 타이로드(61,63)의 결합부(M1,M2) 및 상기 타이로드(61,63)와 너클(31,33)의 결합부(N1,N2)간에는 서로에 대한 상대적인 위상차(높이차)가 거의 존재하지 않게 된다.Accordingly, as shown in FIG. 3, in the straight driving with little steering wheel manipulation, the coupling parts M1 and M2 of the rack bar 52 and the tie rods 61 and 63 and the tie rods 61 and 63 There is almost no relative phase difference (height difference) with respect to each other between the coupling parts N1 and N2 of the knuckles 31 and 33.

이는, 기존의 차량과 마찬가지로 직진안정성의 향상에 중점을 둔 상태로서, 차량은 보다 안정된 직진성을 확보할 수 있게 된다.This is a state focused on improving the straightness stability as in the existing vehicle, the vehicle can secure more stable straightness.

그리고, 도 4에 도시된 바와 같이 조향핸들의 조작에 따른 선회주행시에는 상기 랙바(52)와 타이로드(61,63)의 결합부(M1,M2) 및 상기 타이로드(61,63)와 너클(31,33)의 결합부(N1,N2)간에는 서로에 대한 상대적인 위상차(높이차)가 존재하게 된다.In addition, as shown in FIG. 4, when turning in accordance with the steering wheel manipulation, the coupling parts M1 and M2 of the rack bar 52 and the tie rods 61 and 63 and the tie rods 61 and 63 and the knuckles are rotated. Relative phase differences (height differences) with respect to each other exist between the coupling portions N1 and N2 of (31, 33).

도 4의 상태에서 선회외륜에 해당하는 좌륜(W1)측을 살펴보면, 상기 랙바(52)와 타이로드(61)의 결합부(M1)는 상기 타이로드(61)와 너클(31)의 결합부(N1)보다 중심선(C)을 기준으로 볼 때 상대적으로 아래측에 존재하게 된다.Looking at the left wheel (W1) side corresponding to the turning outer ring in the state of Figure 4, the engaging portion M1 of the rack bar 52 and the tie rod 61 is a coupling portion of the tie rod 61 and the knuckle 31 It is relatively lower than the center line C than N1.

이에 따라, 선회외륜에 해당하는 좌륜(W1)은 토아웃(toe-out)경향이 강해지는 특성을 갖게 되고 동시에 언더 스티어(under steer)의 특성이 강하게 됨으로써, 차량은 보다 안정된 선회성을 확보할 수 있게 된다.Accordingly, the left wheel W1 corresponding to the turning outer ring has a characteristic of increasing the toe-out tendency, and at the same time, the characteristics of the under steer become strong, thereby ensuring more stable turning of the vehicle. It becomes possible.

이와 같이, 본 발명에 따른 기어박스구조는 조향핸들의 조작이 거의 없는 직진주행시에는 보다 안정적인 직진성을 확보할 수 있게 되고, 조향핸들의 조작에 따라 선회주행을 할 때에는 진직안정성에 비해 보다 향상된 선회안정성을 확보할 수 있게 됨으로써, 차량의 진행방향에 따라 직진안정성과 선회안정성을 동시에 구현할 수 있는 잇점이 있게 된다.As such, the gearbox structure according to the present invention can secure more stable straightness when driving straight with little steering wheel manipulation, and improved turning stability compared to straightness stability when turning by steering wheel. Since it can be secured, there is an advantage that can be realized at the same time the linear stability and turning stability in accordance with the direction of travel of the vehicle.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 차량의 진행방향에 따라 직진안정성과 선회안정성이 동시에 구현되는 효과가 있게 된다.As described above, according to the present invention, the linear stability and the turning stability are simultaneously implemented according to the traveling direction of the vehicle.

Claims (2)

조향축의 하단에 결합되어 조향조작시 축회전하는 구동피니언과, 상기 구동피니언과 치합되어 구동피니언의 회전운동시 차폭방향으로 왕복운동을 수행하고 양단에는 타이로드가 결합되는 랙바와, 상기 랙바를 내부에 수용하는 동력실린더와, 상기 동력실린더를 포함하여 랙바를 보호하는 랙바하우징을 구비하여 이루어지는 동력조향장치의 기어박스구조에 있어서,Drive pinion is coupled to the lower end of the steering shaft and the shaft rotation during steering operation, and engaged with the drive pinion to perform a reciprocating motion in the vehicle width direction during the rotational movement of the drive pinion, both ends of the rack bar coupled with the tie rod, the rack bar inside In the gear box structure of the power steering apparatus comprising a power cylinder accommodated in the, and a rack bar housing including the power cylinder to protect the rack bar, 상기 랙바(52)는 구동피니언(51)과 치합이 가능한 곡률을 갖는 원호모양으로 형성되고, 상기 동력실린더(53) 및 상기 랙바하우징(54)은 상기 랙바(52)와 동일한 곡률를 갖추도록 형성되면서 상기 랙바(52)의 이동에 간섭됨이 없는 원호모양으로 형성되는데;The rack bar 52 is formed in an arc shape having a curvature that can be engaged with the drive pinion 51, and the power cylinder 53 and the rack bar housing 54 is formed to have the same curvature as the rack bar 52 It is formed in the shape of an arc without interference with the movement of the rack bar (52); 상기 랙바(52)는 양단사이의 중간부위가 전체적으로 차체의 상방향으로 돌출된 원호모양으로 형성된 것을 특징으로 하는 동력조향장치의 기어박스구조.The rack bar 52 is a gear box structure of the power steering apparatus, characterized in that the intermediate portion between the both ends is formed in an arc shape protruding upward in the vehicle body as a whole. 삭제delete
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