KR100936313B1 - 스티어링 샤프트의 제동장치 - Google Patents

스티어링 샤프트의 제동장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스티어링 샤프트의 제동장치에 관한 것으로, 스티어링 휠(1)의 회전 조작이 없는 상태에서는 스티어링 샤프트(2)가 회전하지 못하도록 일시적으로 구속되므로 시미(shimmy) 현상, 킥 백(kick back) 현상, 저속 주행상태에서 차량이 직진 주행을 하지 않고 한쪽 방향으로 쏠리는 현상 및, 토크 스티어(torque steer) 현상의 발생을 예방할 수 있게 되고, 중립 상태인 스티어링 휠(1)을 운전자가 회전 조작할 때에는 스티어링 샤프트(2)는 구속상태가 해제되면서 원활하게 회전할 수 있는 상태가 되므로 운전자는 차량의 주차 또는 선회 주행을 위해 스티어링 휠(1)을 편안하게 회전 조작할 수 있도록 된 것이다.
파워 스티어링, 스티어링 샤프트, 회전 구속

Description

스티어링 샤프트의 제동장치{Brake of steering shaft}
본 발명은 스티어링 휠을 조작하지 않을 때에 스티어링 샤프트의 회전을 일시적으로 구속할 수 있도록 하는 스티어링 샤프트의 제동장치에 관한 기술이다.
일반적으로, 차량에 구비된 스티어링(steering; 조향장치)은 주행중인 차량의 진행방향을 운전자의 의지대로 전환시키기 위한 장치인 바, 특히 대형 자동차나 저압 타이어를 사용하는 차량에서는 앞바퀴의 접지저항이 크기 때문에 핸들의 조작력을 크게 하고 또한 가볍고 신속한 조향조작을 위한 파워 스티어링을 사용하는 것이 보편화되어 있다.
한편, 상기 파워 스티어링은 도 1에 도시된 바와 같이, 운전자가 직접 조향 조작을 하여 그 조작력을 각 기구로 전달하는 스티어링 휠(1)과 스티어링 샤프트(2) 및 칼럼 등으로 이루어진 조작기구와, 상기 스티어링 샤프트(2)의 회전을 감속함으로써 조작력을 증대시킴과 동시에 조작기구의 운동방향을 바꾸어 링크기구에 전달하는 기어기구 및, 상기 기어기구의 움직임을 앞바퀴에 전달함과 동시에 좌우 바퀴의 관계위치를 올바르게 유지하기 위해 피트먼 암과 드래그 링크 및 너클 암과 타이로드 등으로 구성된 링크기구(3)를 포함하여 구성된다.
그 중, 상기 파워 스티어링의 기어기구는 통상 기어박스를 의미하는 것으로서, 상기 기어박스(10)는 실린더의 역할을 수행할 수 있도록 내부에 유체가 채워지고 밸브스풀(11a)을 구비한 기어박스몸체(11)와, 상기 스티어링 샤프트(2)의 하단에 구비되면서 상기 기어박스몸체(11)내에 위치하도록 설치된 구동피니언(12)과, 상기 기어박스몸체(11)의 좌우 양단을 관통하면서 상기 구동피니언(12)과 치합을 이루도록 설치되어 상기 구동피니언(12)의 회전 운동에 따라 직선운동을 하는 랙바(13)와, 상기 기어박스몸체(11)내에 위치한 상기 랙바(13)에 일체로 결합되어 상기 랙바(13)의 직선운동시 상기 기어박스몸체(11)를 따라 이동하는 피스톤(14)을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 랙바(13)의 양단은 타이로드와 연결되고, 상기 타이로드는 차륜의 너클과 결합된 구성이다.
그리고, 상기 기어박스몸체(11)내에 구비된 밸브스풀(11a)쪽으로는 오일펌프와 연결된 공급호스(15), 오일리저버와 연결된 리턴호스(16), 상기 피스톤(14)을 기준으로 양분된 챔버와 각각 연결된 제1유압라인(17) 및 제2유압라인(18)이 연결된 구성이다.
상기와 같은 파워 스티어링을 장착한 차량에서, 스티어링 휠(1)이 회전방향의 좌우로 흔들리는 시미(shimmy) 현상, 노면이 고르지 못한 도로를 주행할 때 스티어링 휠(1)을 통해 느껴지는 충격인 킥 백(kick back) 현상, 저속 주행상태에서 차량이 직진 주행을 하지 않고 한쪽 방향으로 쏠리는 현상 및, 급출발시 스티어링 휠(1)이 한쪽 방향으로 회전하는 토크 스티어(torque steer) 현상이 발생되지 않도 록 하기 위해서는, 스티어링 샤프트(2)의 회전이 구속된 상태가 되어야 한다.
하지만, 차량의 진행상태를 고려하지 않은 상태에서 스티어링 샤프트(2)의 회전을 구속하게 되면, 스티어링 휠(1)의 회전이 아주 미비한 직진 주행시에는 상관없지만, 반대로 주차시나 또는 선회 주행시에는 상기 스티어링 휠(1)의 회전조작이 어려운 단점이 있었다.
이에 본 발명은, 스티어링 휠의 회전조작이 없는 경우에는 스티어링 샤프트의 회전을 강제로 구속시킬 수 있도록 하여 시미(shimmy) 현상과 킥 백(kick back) 현상 및 토크 스티어(torque steer) 현상등의 발생을 미리 예방할 수 있도록 하고, 아울러 스티어링 휠의 회전조작이 발생한 경우에는 차량의 원활한 진행을 위해 스티어링 샤프트의 구속을 해제하여 스티어링 샤프트가 원활히 회전할 수 있도록 하는 스티어링 샤프트의 제동장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 공급호스 및 리턴호스와 동시에 연결되도록 설치되면서 상기 공급호스와 상기 리턴호스의 오일압력에 차이가 있을 때에만 동작하는 제동압발생기와; 어느 한 개는 상기 제동압발생기에 구비되고 다른 한 개는 스티어링 샤프트에 구비되어 상기 제동압발생기의 동작 유무에 따라 상기 제동압발생기에 구비된 것과 상기 스티어링 샤프트에 구비된 것이 서로 접촉하거나 또는 접촉이 해제되면서 상기 스티어링 샤프트의 회전을 선택적으로 구속하 는 제동력발생기;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 스티어링 휠의 회전 조작이 없는 상태에서는 스티어링 샤프트가 회전하지 못하도록 일시적으로 구속되므로 시미(shimmy) 현상, 킥 백(kick back) 현상, 저속 주행상태에서 차량이 직진 주행을 하지 않고 한쪽 방향으로 쏠리는 현상 및, 토크 스티어(torque steer) 현상의 발생을 예방할 수 있게 되고, 중립 상태인 스티어링 휠을 운전자가 회전 조작할 때에는 스티어링 샤프트는 구속상태가 해제되면서 원활하게 회전할 수 있는 상태가 되므로 운전자는 차량의 주차 또는 선회 주행을 위해 스티어링 휠을 편안하게 회전 조작할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.
차량의 파워 스티어링은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 스티어링 휠(1)과 스티어링 샤프트(2) 및 칼럼 등으로 이루어진 조작기구와, 상기 스티어링 샤프트(2)의 회전을 감속함으로써 조작력을 증대시킴과 동시에 조작기구의 운동방향을 바꾸어 링크기구에 전달하는 기어기구와, 피트먼 암과 드래그 링크 및 너클 암과 타이로드 등으로 구성된 링크기구(3)를 포함하여 구성된다.
그 중, 상기 파워 스티어링의 기어기구는 통상 기어박스를 의미하는 것으로서, 상기 기어박스(10)는 실린더의 역할을 수행할 수 있도록 내부에 유체가 채워지고 밸브스풀(11a)을 구비한 기어박스몸체(11)와, 상기 스티어링 샤프트(2)의 하단 에 구비되면서 상기 기어박스몸체(11)내에 위치하도록 설치된 구동피니언(12)과, 상기 기어박스몸체(11)의 좌우 양단을 관통하면서 상기 구동피니언(12)과 치합을 이루도록 설치되어 상기 구동피니언(12)의 회전 운동에 따라 직선운동을 하는 랙바(13)와, 상기 기어박스몸체(11)내에 위치한 상기 랙바(13)에 일체로 결합되어 상기 랙바(13)의 직선운동시 상기 기어박스몸체(11)를 따라 이동하는 피스톤(14)을 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 기어박스몸체(11)내에 구비된 밸브스풀(11a)쪽으로는 오일펌프와 연결된 공급호스(15), 오일리저버와 연결된 리턴호스(16), 상기 피스톤(14)을 기준으로 양분된 챔버와 각각 연결된 제1유압라인(17) 및 제2유압라인(18)이 연결된 구성이다.
한편, 본 발명의 실시예는 상기 스티어링 휠(1)의 회전조작이 없는 경우에는 상기 스티어링 샤프트(2)의 회전을 강제로 구속시키고, 상기 스티어링 휠(1)의 회전조작이 발생한 경우에는 상기 스티어링 샤프트(2)의 구속을 해제할 수 있는 스티어링 샤프트(2)의 제동장치를 더 포함하여 구성된다.
즉, 본 발명에 따른 스티어링 샤프트(2)의 제동장치는 크게 제동압발생기(20)와 제동력발생기(30) 및 복귀스프링(40)을 포함하여 구성되고, 상기 제동압발생기(20)는 제동피스톤(21)과 제동실린더(22)와 제동피스톤로드(23)를 포함하여 구성되며, 상기 제동력발생기(30)는 피스톤로드제동부재(31)와 샤프트제동부재(32)를 포함하여 구성된다.
상기 제동실린더(22)는 상기 기어박스몸체(11)내에서 밸브스풀(11a)과 인접 한 위치에 고정 설치되고, 상기 제동피스톤(21)은 상기 제동실린더(22)의 내부에서 직선 왕복이동을 할 수 있도록 설치되며, 상기 제동실린더(22)는 상기 제동피스톤(21)에 의해 구획되는 두 개의 챔버(22a,22b)를 구비하도록 구성된다.
상기 두 개의 챔버(22a,22b)는 상기 제동피스톤(21)을 기준으로 상측의 챔버(22a)와 하측의 챔버(22b)로 이루어지는데, 상기 상측의 챔버(22a)에는 상기 공급호스(15)가 연결되고 상기 하측의 챔버(22b)에는 상기 리턴호스(16)가 연결된 구성이다.
상기 제동피스톤로드(23)는 그 일단은 상기 제동피스톤(21)과 일체로 결합되고, 타단은 상기 상측의 챔버(22a)를 통해 상기 제동실린더(22)를 관통하여 상기 스티어링 샤프트(2)에 인접한 위치로 돌출되도록 설치되는 바, 필요에 따라서 상기 제동피스톤로드(23)의 타단은 상기 제동실린더(22)를 관통한 후 상기 기어박스몸체(11)도 관통하여 설치될 수도 있다.
상기 피스톤로드제동부재(31)는 상기 제동실린더(22)로부터 돌출된 상기 제동피스톤로드(23)의 끝에 일체로 구비되고, 상기 샤프트제동부재(32)는 상기 공급호스(15)와 연결된 챔버(22a)의 압력과 상기 리턴호스(16)와 연결된 챔버(22b)의 압력이 동일할 때에 상기 피스톤로드제동부재(31)와 서로 접촉하면서 상기 스티어링 샤프트(2)의 회전을 구속할 수 있도록 상기 스티어링 샤프트(2)에 일체로 구비된 구성이다.
여기서, 상기 피스톤로드제동부재(31)와 상기 샤프트제동부재(32)의 형상은 어느 하나에 한정되지 않는다.
또한, 상기 피스톤로드제동부재(31)와 상기 샤프트제동부재(32)는 서로 접촉을 할 때 마찰접촉을 할 수 있도록 구성될 수 있으며, 기어치합을 이루도록 구성될 수도 있음은 물론이다.
만약, 상기 피스톤로드제동부재(31)와 상기 샤프트제동부재(32)가 마찰접촉을 하도록 구성된다면 서로의 접촉면에 마찰패드가 함께 구비되도록 구성될 것이고, 기어치합을 이루도록 구성된다면 서로의 접촉면에는 치합에 용이한 형상을 갖춘 기어홈이 각각 형성될 것이다.
상기 복귀스프링(40)은 상기 리턴호스(16)와 연결된 챔버(22b)에 위치하면서 그 일단은 상기 제동피스톤(21)에 결합되고 타단은 상기 제동실린더(22)에 결합되어 설치된다.
상기 복귀스프링(40)은 상기 공급호스(15)와 연결된 챔버(22a)의 압력이 상기 리턴호스(16)와 연결된 챔버(22b)의 압력보다 더 큰 상태에서 반대의 상태로 전환될 때 상기 제동피스톤로드(23)의 돌출속도를 증가시키는 역할을 한다.
이하, 본 발명 실시예의 작용에 대해 설명한다.
운전자에 의한 스티어링 휠(1)의 회전 조작이 미비한 상태(직진 주행상태)일 때에는 공급호스(15)와 연결된 챔버(22a)의 압력과 리턴호스(16)와 연결된 챔버(22b)의 압력은 서로 동일한 평형상태가 된다.
이때, 제동피스톤(21)은 도 2와 같이 제동실린더(22)의 중간위치에 존재하고, 피스톤로드제동부재(31)는 샤프트제동부재(32)와 마찰접촉 또는 기어치합된 상태가 된다.
따라서, 상기 피스톤로드제동부재(31)와 상기 샤프트제동부재(32)의 연결에 의해 스티어링 샤프트(2)는 일시적으로 회전할 수 없는 상태가 되며, 이로 인해 스티어링 휠(1)이 회전방향의 좌우로 흔들리는 시미(shimmy) 현상, 노면이 고르지 못한 도로를 주행할 때 스티어링 휠(1)을 통해 느껴지는 충격인 킥 백(kick back) 현상, 저속 주행상태에서 차량이 직진 주행을 하지 않고 한쪽 방향으로 쏠리는 현상 및, 급출발시 스티어링 휠(1)이 한쪽 방향으로 회전하는 토크 스티어(torque steer) 현상은 발생하지 않게 된다.
도 2와 같은 상태에서, 운전자에 의한 스티어링 휠(1)의 회전이 시작되면, 공급호스(15)와 연결된 챔버(22a)의 압력이 리턴호스(16)와 연결된 챔버(22b)의 압력보다 커지게 되고, 제동피스톤(21)은 도 3과 같이 복귀스프링(40)의 힘을 이기고 리턴호스(16)와 연결된 챔버(22b)쪽으로 이동하게 되며, 제동피스톤로드(23)는 제동실린더(22)로부터 돌출된 길이가 점차 줄어들게 된다.
따라서, 피스톤로드제동부재(31)와 샤프트제동부재(32)는 서로 떨어지게 되고, 이 결과 스티어링 샤프트(2)는 원활하게 회전할 수 있는 상태가 되므로, 운전자는 스티어링 휠(1)의 회전 조작을 통해 차량의 주차 또는 선회 주행을 할 수 있게 된다.
그리고, 도 3과 같은 상태에서 운전자가 스티어링 휠(1)을 중립상태의 방향으로 회전시키게 되면, 공급호스(15)와 연결된 챔버(22a)의 압력보다 리턴호스(16)와 연결된 챔버(22b)의 압력이 더 큰 상태가 되므로, 제동피스톤(21)은 챔버(22a,22b)의 압력차 및 복귀스프링(40)의 복원력에 의해 공급호스(15)와 연결된 챔버(22a)쪽으로 이동하게 된다.
제동피스톤(21)이 공급호스(15)와 연결된 챔버(22a)쪽으로 이동하다가 피스톤로드제동부재(31)가 도 2와 같이 샤프트제동부재(32)와 마찰접촉 또는 기어치합을 이루게 되면, 스티어링 샤프트(2)는 재차 일시적으로 회전할 수 없는 상태로 복귀하게 된다.
한편, 제동피스톤(21)이 공급호스(15)와 연결된 챔버(22a)쪽으로 이동하다가 피스톤로드제동부재(31)가 샤프트제동부재(32)와 마찰접촉 또는 기어치합을 이루게 되는 상태는, 운전자의 조작에 의해 스티어링 휠(1)이 중립 상태로 복귀한 상태이며, 또한 공급호스(15)와 연결된 챔버(22a)의 압력과 리턴호스(16)와 연결된 챔버(22b)의 압력이 서로 동일한 평형상태이다.
이상 설명한 같이 본 발명의 실시예는, 운전자에 의한 스티어링 휠(1)의 회전 조작이 없는 상태 즉 스티어링 휠(1)의 중립 상태에서는 스티어링 샤프트(2)의 회전을 일시적으로 구속할 수 있게 됨으로써 시미(shimmy) 현상, 킥 백(kick back) 현상, 저속 주행상태에서 차량이 직진 주행을 하지 않고 한쪽 방향으로 쏠리는 현상 및, 토크 스티어(torque steer) 현상의 발생을 예방할 수 있는 장점이 있다.
또한, 중립 상태인 스티어링 휠(1)을 운전자가 회전 조작할 때에는 스티어링 샤프트(2)는 구속상태가 해제되면서 원활하게 회전할 수 있는 상태가 되므로, 운전자는 차량의 주차 또는 선회 주행을 위해 스티어링 휠(1)을 편안하게 회전 조작할 수 있게 된다.
도 1은 일반적인 파워 스티어링을 설명하기 위한 도면,
도 2와 도 3은 본 발명에 따른 스티어링 샤프트의 제동장치를 설명하기 위한 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1 - 스티어링 휠 2 - 스티어링 샤프트
11 - 기어박스몸체 15 - 공급호스
16 - 리턴호스 20 - 제동압발생기
21 - 제동피스톤 22 - 제동실린더
23 - 제동피스톤로드 30 - 제동력발생기
31 - 피스톤로드제동부재 32 - 샤프트제동부재
40 - 복귀스프링

Claims (8)

  1. 공급호스(15) 및 리턴호스(16)와 동시에 연결되도록 설치되면서 상기 공급호스(15)와 상기 리턴호스(16)의 오일압력에 차이가 있을 때에만 동작하는 제동압발생기(20)와;
    어느 한 개는 상기 제동압발생기(20)에 구비되고 다른 한 개는 스티어링 샤프트(2)에 구비되어 상기 제동압발생기(20)의 동작 유무에 따라 상기 제동압발생기(20)에 구비된 것과 상기 스티어링 샤프트(2)에 구비된 것이 서로 접촉하거나 또는 접촉이 해제되면서 상기 스티어링 샤프트(2)의 회전을 선택적으로 구속하는 제동력발생기(30);
    를 포함하는 스티어링 샤프트의 제동장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제동압발생기(20)는,
    제동피스톤(21)에 의해 구획되는 두 개의 챔버(22a,22b)가 구비되면서 상기 챔버(22a,22b) 한 개당 상기 공급호스(15) 및 상기 리턴호스(16)가 각각 연결되도록 설치된 제동실린더(22)와;
    상기 제동실린더(22)를 관통하여 일단은 상기 제동피스톤(21)과 결합되고 타단은 상기 스티어링 샤프트(2)에 인접한 위치로 돌출되도록 설치된 제동피스톤로드(23);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스티어링 샤프트의 제동장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 제동실린더(22)는 기어박스몸체(11)내에서 밸브스풀(11a)과 인접한 위치에 고정 설치된 것;
    을 특징으로 하는 스티어링 샤프트의 제동장치.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 제동압발생기(20)는,
    상기 공급호스(15)와 연결된 챔버(22a)의 압력이 상기 리턴호스(16)와 연결된 챔버(22b)의 압력보다 더 클 때 상기 제동실린더(22)로부터 돌출된 상기 제동피스톤로드(23)의 돌출길이가 서서히 줄어들도록 구성된 것;
    을 특징으로 하는 스티어링 샤프트의 제동장치.
  5. 청구항 2에 있어서, 상기 공급호스(15)와 연결된 챔버(22a)의 압력이 상기 리턴호스(16)와 연결된 챔버(22b)의 압력보다 더 큰 상태에서 반대의 상태로 전환될 때 상기 제동피스톤로드(23)의 돌출속도를 증가시킬 수 있도록 일단은 상기 제동피스톤(21)에 결합되고 타단은 상기 제동실린더(22)에 결합되어 설치된 복귀스프링(40);
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스티어링 샤프트의 제동장치.
  6. 청구항 2 또는 청구항 5에 있어서, 상기 제동력발생기(30)는,
    상기 제동피스톤로드(23)의 끝에 일체로 구비된 피스톤로드제동부재(31)와;
    상기 공급호스(15)와 연결된 챔버(22a)의 압력과 상기 리턴호스(16)와 연결된 챔버(22b)의 압력이 동일할 때에 상기 피스톤로드제동부재(31)와 서로 접촉하면서 상기 스티어링 샤프트(2)의 회전을 구속할 수 있도록 상기 스티어링 샤프트(2)에 일체로 구비된 샤프트제동부재(32);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스티어링 샤프트의 제동장치.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 피스톤로드제동부재(31)와 상기 샤프트제동부재(32)는 마찰접촉을 이루도록 구성된 것;
    을 특징으로 하는 스티어링 샤프트의 제동장치.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 피스톤로드제동부재(31)와 상기 샤프트제동부재(32)는 접촉시 기어치합을 이루도록 구성된 것;
    을 특징으로 하는 스티어링 샤프트의 제동장치.
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JPH0565073A (ja) * 1991-09-10 1993-03-19 Aisin Seiki Co Ltd 車輌のステアリング装置
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