KR100693637B1 - 조향 기어비 가변장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 속도 및 조타각에 따라 조향 기어비를 가변시켜 줌으로써, 차량의 저속 운전시 작은 조향기어비로 운전 편의성을 확보할 수 있도록 하며, 고속 운전시 조향 기어비를 크게 하여 차량의 조종안전성을 향상시킬 수 있도록 한 조향 기어비 가변장치에 관한 것으로서, 차량의 조향 장치에 있어서, 기어 형성 부위의 중앙에 오목면이 형성되어 있는 피니언 기어(10); 상기 피니언 기어(10)의 외주면에 접촉하여 상기 외주면을 따라 작동하는 랙 기어(20)의 중심점에 설치되는 회전축(30); 상기 회전축(30)과 랙기어(20)가 결합된 단부에 대향되는 단부에 연결되어 인장력을 인가하는 스프링(40); 상기 회전축(30)을 이동 가능하게 수용하며, 상기 회전축(30)의 이동 방향에 대응하여 길이 방향으로 관통 형성된 회전축 가이드 홀(55)이 구비된 가이드 플레이트(50)로 구성된다.

차량, 스티어링 장치, 조향 기어비, 가변

Description

조향 기어비 가변장치{A variable apparatus for gearing ratio in vehicle's steering}

도 1은 종래의 기술에 의한 차량 조향 장치의 구성을 나타내는 사시도.

도 2는 종래의 기술에서 사용하는 피니언 기어와 랙 기어의 결합 상태를 나타내는 도면.

도 3a는 본 발명에 의한 조향 기어비 가변장치의 구성을 나타내는 사시도.

도 3b는 본 발명에서 사용하는 피니언 기어와 랙 기어의 결합 상태를 나타내는 도면.

도 4a는 본 발명에 의한 조향 기어비 가변장치의 사용 상태를 나타내는 사시도.

도 4b는 본 발명을 사용하는 상태에서 피니언 기어와 랙 기어의 결합 상태를 나타내는 도면.

-도면의 주요부분에 대한 부호설명-

10 : 피니언 기어 20 : 상기 피니언 기어

30 : 회전축 40 : 스프링

50 : 가이드 플레이트

본 발명은 차량의 조향 장치에 관한 것으로서, 특히 차량의 속도 및 조타각에 따라 조향 기어비를 가변시켜 줌으로써, 차량의 저속 운전시 작은 조향기어비로 운전 편의성을 확보할 수 있도록 하며, 고속 운전시 조향 기어비를 크게 하여 차량의 조종안전성을 향상시킬 수 있도록 한 조향 기어비 가변장치에 관한 것이다.

일반적인 차량의 조향장치는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 차량의 스티어링 휠(110)을 조작함에 따라 타이어가 연결되어 있는 너클을 회전시킴으로써 바퀴의 회전으로 차량의 진행방향이 결정되도록 하는 것으로, 스티어링 휠(110)은 조향축(130)에 회전 가능하게 연결되어 있고, 그 조향축(130)은 그 스티어링 휠(110)의 회전 조작력을 조향기어(140)의 피니언(141) 및 그 피니언(141)에 맞물려 좌우 왕복하는 랙(142)에 전달할 수 있도록 외부가 조향칼럼(120)에 의해 피복된 채로 회전 가능하게 지지되어 있다. 또한, 조향기어(140)의 양측단에는 랙(142)과 결합된 상태로 너클에 연결되는 타이로드(150)가 설치되어 있다.

이에 따라, 스티어링 휠(110)을 회전시키게 되면 이와 연결된 조향축(130)이 회전된다. 이때, 상기한 조향축(130)의 회전력은 이에 연결된 조향기어(140)의 피니언(141) 및 랙(142)에 의해 좌우 왕복운동으로 변환되면서 타이로드(150)를 이동시켜 너클을 해당 방향으로 회전시켜 차량의 진행방향을 조절할 수 있게 된다.

스티어링 휠에 의한 조향축(130)의 회전력은 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 이에 연결된 조향기어(140)의 피니언(141) 및 랙(142)에 의해 좌우 왕복운동으 로 변환되고 이때 스티어링 휠의 회전각도에 대한 구동휠의 회전각도는 일정하게 형성되어 있다. 즉, 일정한 조향 기어비를 가지고 있다.

차량 개발 초기에는 조타력을 적게 하기 위해 조향 기어비를 설정하였으나, 파워 스티어링 장치의 보급에 의해 조타력을 적게 하기 위한 목적보다는 차량의 주행시 조종 안정성 측면을 중시하게 되었다.

즉, 고속 주행시에는 조향 기어비가 크게 설정되는 것이 안정성 향상에 도움을 주고, 차량의 주차 편의성을 높이기 위해서는 조향 기어비가 작게 설정되는 것이 유리하므로, 두가지 측면을 고려하여 조향 기어비의 설정이 이루어지게 되어, 승용차의 경우 통상적으로 18~20 의 조향 기어비를 갖게 된다.

그러나 차량이 어떠한 조향 기어비를 갖게 되어도 고속 주행시 안정성과 주차 편의성 양측면을 모두 만족시킬 수 없고 그 절충선에 머므르게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 차량의 속도 및 조타각에 따라 조향 기어비를 가변시켜 줌으로써, 차량의 저속 운전시 작은 조향기어비로 운전 편의성을 확보할 수 있도록 하며, 고속 운전시 조향 기어비를 크게 하여 차량의 조종안전성을 향상시킬 수 있도록 한 조향 기어비 가변장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 3a는 본 발명에 의한 조향 기어비 가변장치의 구성을 나타내는 사시도이고, 도 3b는 본 발명에서 사용하는 피니언 기어와 랙 기어의 결합 상태를 나타내는 도면으로서, 차량의 조향 장치에 있어서, 기어 형성 부위의 중앙에 오목면이 형성되어 있는 피니언 기어(10); 상기 피니언 기어(10)의 외주면에 접촉하여 상기 외주면을 따라 작동하는 랙 기어(20)의 중심점에 설치되는 회전축(30); 상기 회전축(30)과 랙기어(20)가 결합된 단부에 대향되는 단부에 연결되어 인장력을 인가하는 스프링(40); 상기 회전축(30)을 이동 가능하게 수용하며, 상기 회전축(30)의 이동 방향에 대응하여 길이 방향으로 관통 형성된 회전축 가이드 홀(55)이 구비된 가이드 플레이트(50)로 구성되어 있음을 도시하고 있다.

상기 피니언 기어(10)의 조향 기어비는 18 내지 20 보다 적게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 피니언 기어(10)의 중앙에 형성되는 오목면의 양측의 기울기는 45°인 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

운전자는 차량을 주행할 때 차량에 속도에 맞추어 주행 안정성을 향상시키기 위해 조향 기어비가 변화될 수 있도록 본 발명을 사용하는 것이 바람직하다.

차량의 조향 장치에서 스티어링 휠의 회전 운동을 직선 운동으로 변화시키는 피니언 기어(10)와 랙 기어(20)는 도 3a에 도시되어 있는 바와 같이 구성되어 있다. 즉, 피니언 기어(10)의 중앙부는 오목하게 형성되어 있어 랙 기어(20)의 회전축(30)은 가이드 플레이트(50)의 가이드 홀(55)을 지나고, 회전축(30)의 단부에는 인장 스프링(40)이 설치되어 있음을 알 수 있다.

차량이 직선 주행하고 있는 상태에서는 스티어링 휠은 중립 위치에 있게 되고, 도 3a와 도 3b에 도시되어 있는 바와 같이 랙 기어(20)가 피니언 기어(10)의 중심 최하부에 맞물려 있게 된다.

차량이 주행하고 있는 상태에서 차량의 방향 전환을 위해 스티어링 휠을 회전 조작하면 랙 기어(20)가 회전하게 되고 이에 따라 랙 기어(20)와 맞물려 있는 피니언 기어(10)가 좌측 또는 우측으로 이동하도록 한다.

이때 피니언 기어(10)의 오목면의 양측은 45°의 기울기를 이루고 있어 피니언 기어(10)의 이동량은 랙 기어(20)의 회전량보다 적게 나타나게 되어 조향 기어비가 커지는 효과를 얻게 된다. 즉, 랙 기어(20)의 회전량만큼 이동하게 되지만, 피니언 기어(10)의 오목면은 경사져 있어, '직각삼각형의 직각을 포함하는 두 변 위의 정사각형의 넓이의 합은 빗변 위의 정사각형의 넓이와 같다'라는 피타고라스의 정리에 의해 피니언 기어(10)의 수평 이동량은 랙 기어(20)의 회전량보다 적게 나타남을 알 수 있다.

차량이 저속 주행하거나 주차 등을 선회하는 경우에는 조향 기어비가 적게 나타나는 것이 유리하다. 차량의 스티어링 휠을 회전 조작하면 랙 기어(20)가 회전하게 되고 이에 따라 랙 기어(20)와 맞물려 있는 피니언 기어(10)가 좌측 또는 우측으로 이동하게 된다. 저속 주행시 또는 주차 등을 위한 선회시에는 랙 기어(20)의 회전 초기에는 피니언 기어(10)의 오목면을 따라 이동하게 되지만, 계속적인 이동에 의해 도 4a와 도 4b에 도시되어 있는 바와 같이 피니언 기어(10)의 오목면을 벗어나게 되면 피니언 기어(10)의 이동량은 랙 기어(20)의 회전량과 동일하게 나타나게 되어 조향 기어비가 작아지는 효과를 얻게 된다.

특히 피니언 기어(10)에 형성되어 있는 기어 자체의 조향 기어비는 기존의 기술에서 설정되어 있는 조향 기어비인 18 내지 20 보다 적게 형성되어 있어서 랙 기어(20)가 피니언 기어(10)의 오목면을 벗어나는 경우에는 본 발명에서 의도하는 조향 기어비가 나타나게 되어 스티어링 휠의 조작량의 정도가 적어도 차량의 조향 정도가 크게 나타나게 된다.

랙 기어(20)의 회전축(30)의 일단에 연결되어 있는 인장 스프링(40)의 인장력은 계속적으로 회전축(30)에 인가되므로 랙 기어(20)와 피니언 기어(10)의 맞물림은 계속적으로 이루어진다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

상기와 같은 본 발명은, 차량의 속도 및 조타각에 따라 조향 기어비를 가변시켜 주어 차량의 저속 운전시에는 작은 조향 기어비로 운전 편의성을 확보할 수 있도록 하며 고속 운전시 조향 기어비를 크게 하여 차량의 조종 안전성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 차량의 조향 장치에 있어서,

   기어 형성 부위의 중앙에 오목면이 형성되어 있는 피니언 기어(10);

   상기 피니언 기어(10)의 외주면에 접촉하여 상기 외주면을 따라 작동하는 랙 기어(20)의 중심점에 설치되는 회전축(30);

   상기 회전축(30)과 랙기어(20)가 결합된 단부에 대향되는 단부에 연결되어 인장력을 인가하는 스프링(40);

   상기 회전축(30)을 이동 가능하게 수용하며, 상기 회전축(30)의 이동 방향에 대응하여 길이 방향으로 관통 형성된 회전축 가이드 홀(55)이 구비된 가이드 플레이트(50)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 조향 기어비 가변장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 피니언 기어(10)의 조향 기어비는 18 내지 20 보다 적게 형성되는 것을 특징으로 하는 조향 기어비 가변장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 피니언 기어(10)의 중앙에 형성되는 오목면의 양측의 기울기는 45°인 것을 특징으로 하는 조향 기어비 가변장치.

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