KR100936981B1 - 피니언 샤프트에 장착되는 브이알에스 시스템. - Google Patents

피니언 샤프트에 장착되는 브이알에스 시스템. Download PDF

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Abstract

본 발명은 피니언 샤프트에 장착되는 브이알에스 시스템에 관한 것으로, 특히 조향 하우징이 형성된 기어 박스의 내부에 피니언 샤프트의 회전에 따라 좌,우로 이동되는 랙바를 결합하고, 상기 조향 하우징의 내측에 피니언 샤프트와 나란하게 양측에 관통홀이 구비된 가이드 부를 결합하며, 상기 가이드 부의 내측에 가이드 볼이 구비된 볼 하우징을 결합하고, 상기 가이드 볼이 내측에 형성되어 피니언 샤프트가 회전되는 방향에 따라 가이드 부를 볼 하우징이 상,하로 이동될 수 있게 피니언 샤프트의 하부 둘레에 안내 홈을 형성하며, 상기 안내 홈과 가이드 부에 의해 상,하로 이동되는 볼 하우징의 이동거리를 제한할 수 있도록 가이드 부에 차단수단을 결합하되,
상기 차단 수단은 가이드 부의 양측에 형성된 관통홀에 차단부를 각각 끼워 결합하고, 상기 관통홀에 각각 결합 된 차단부에 연결 봉을 이용하여 연결 결합하며, 상기 연결 봉의 중앙 부에 ECU의 제어 신호에 따라 차단부가 가이드 부의 내,외측으로 출몰되면서 볼 하우징의 이동 거리를 제한할 수 있는 작동 바를 결합 구성하므로서,
상기 피니언 샤프트의 하부 둘레에 안내 홈과 가이드 부를 따라 상,하로 이동하는 볼 하우징의 이동 거리가 차단 수단에 의해 가변 되고, 상기 볼 하우징의 가변 거리만큼 피니언 샤프트가 회전하면서 랙바의 전진 길이를 가변시켜 조향 휠의 조향 각을 변경하기 때문에 차량에 장착되는 VRS(Variable Rack Stroke)의 부품수의 감소와 그에 따른 비용을 절감할 수 있으며, 또한 ECU의 제어 신호에 의해 작동되는 작동 바를 조향 하우징 외측에 결합하여 작동 바가 파손되는 것을 방지할 수 있도록 형성된 피니언 샤프트에 장착되는 브이알에스 시스템에 관한 것이다.
기어 박스, 조향 하우징, 피니언 샤프트, 안내 홈, 볼 하우징, 가이드 부, 차단부, 연결 봉, 작동 바, ECU, 작동 스위치,

Description

피니언 샤프트에 장착되는 브이알에스 시스템.{Variable Rack Stroke System}
본 발명은 피니언 샤프트에 장착되는 브이알에스 시스템에 관한 것으로, 특히 조향 하우징의 내측에 피니언 샤프트와 나란히 형성되는 가이드 부를 결합하고, 상기 가이드 부의 내측에 가이드 볼이 구비된 볼 하우징을 결합하며, 상기 가이드 볼이 내측에 결합 되어 피니언 샤프트의 회전에 의해 가이드 부의 상,하로 이동될 수 있도록 피니언 샤프트의 하부에 안내 홈을 형성하고, 상기 가이드 부에 볼 하우징의 이동 거리를 제한하는 차단 수단을 결합하여 상기 피니언 샤프트의 회전 각 조절하여 조향 휠의 조향 각을 조절하기 때문에 차량에 장착되는 VRS(Variable Rack Stroke)의 부품수를 감소하며 또한 ECU의 제어 신호에 의해 작동되는 작동 바를 조향 하우징의 일측에 결합하여 작동 바가 파손되는 것을 방지할 수 있도록 형성된 피니언 샤프트에 장착되는 브이알에스 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 VRS(Variable Rack Stroke)란 조향 휠에 광폭 타이어 또는 체인 등이 장착된 조향 휠이 차체와 부딪치는 것을 방지하는 것이다.
또한 VRS(Variable Rack Stroke)를 On/Off 시켜서 차량의 회전 반경을 제어할 수 있도록 형성된 것이다.
도 6 내지 도 7 은 종래의 VRS(Variable Rack Stroke)를 도시한 것으로, 도면 부호 101은 기어 박스를 도시한 것이다.
상기 기어 박스(101)의 중앙 부에 스티어링 휠의 회전 방향에 따라 좌,우로 이동되는 랙바(102)가 결합 된다.
상기 기어 박스(101)의 양측에 구동 기어부(112)가 구비된 구동 모터(111)가 결합되며, 상기 구동 기어부(112)의 일측에 연결 기어부(113)가 결합되어 구동 모터(111)가 정,역 회전에 따라 연결 기어부(113)가 정,역 회전된다.
상기 연결 기어부(113)의 일측에 중앙 부에 랙바(102)가 관통 형성할 수 있도록 기어 스토퍼(114)가 결합된다.
그리고 상기 기어 스토퍼(114)를 기어 박스(101)의 양측 끝단에 정,역 회전할 수 있게 케이싱(115)이 결합 된다.
상기 기어 스토퍼(114)가 구동 모터(111)에 의해 정,역 회전되는 데, 이때 정,역 회전하는 기어 스토퍼(114)와 엇갈리게 결합되거나 또는 기어 스토퍼(114)의 내측에 밀착 결합되어 랙바(102)의 전진 길이를 가변시킬 수 있는 스톱 플레이트(105)가 타이로드(104)와 결합 된 볼조인트(103)의 일측에 결합된다.
상기 구동 모터(111)는 2개의 ECU(121)의 제어 신호에 의해 정,역 회전하는 데, 상기 2개의 ECU(121)는 작동 스위치(122)의 작동 신호에 의해 구동 모터(111) 로 제어 신호를 보내는 것이다.
이와 같이 결합 된 종래 기술의 작동 상태를 설명하면 먼저 조향 휠에 광폭 타이어 또는 체인이 장착된 타이어를 결합 한 상태에서 작동 스위치(122)를 On 시키게 되면 ECU(121)는 작동 스위치(122)의 작동 신호에 의해 구동 모터(111)를 정,역 회전시킨다.
상기 구동 모터(111)가 정,역 회전함에 의해 구동 모터(111)와 치합 된 연결 기어부(113)와 기어 스토퍼(114)가 정,역 회전하게 된다.
상기 기어 스토퍼(114)가 정,역 회전한 상태에서 랙바(102)를 좌,우로 이동시키면 기어 스토퍼(114)가 스톱 플레이트(105)와 엇갈리게 결합되면서 조향 휠의 조향 각을 변경시켜 차량의 회전 반경을 크게 함과 동시에 조향 휠에 장착된 광폭 타이어 또는 체인이 장착된 타이어가 차체와 부딪치는 것을 방지한다.
한편 조향 휠에 일반적인 타이어를 장착한 상태에서 작동 스위치(122)를 Off하기 되면, 상기 작동 스위치(122)는 ECU(121)로 작동 신호를 보내지 않게 되어 구동 모터(111)를 정,역 회전시키지 않는다.
상기 구동 모터(111)가 정,역 회전되지 않기 상태에서 랙바(102)를 좌,우로 전진시키면 기어 스토퍼(114)의 내측에 스톱 플레이트(105)가 삽입 결합되면서 상기 랙바(102)의 길이를 스톱 플레이트(105)의 두께만큼 전진시킨다.
상기 랙바(102)가 스톱 플레이트(105)의 두께만큼 전진하면서 조향 휠의 조향 각을 변경시켜 차량의 회전 반경을 작게하는 것이다.
그러나 종래 기술의 문제점은 기어 박스(101)의 양측에 구동 기어(111)를 결 합하고, 상기 구동 기어(111)를 구동시키는 2개의 ECU(121)와 상기 ECU(121)의 신호에 의해 기어 스토퍼(114)를 회전시키는 연결 기어부(113)와 구동 기어부(112)를 차량에 장착하기 때문에 부품수의 증가로 인한 설치 비용이 증가되는 문제점이 발생하게 되었다.
또한 기어 박스(101)의 양 끝단에 구동 모터(111)를 장착하기 때문에 상기 기어 박스(102)에 장착되는 유압 튜브와의 거리 확보와 상기 구동 모터(111)와 연결되는 라인 위로 머플러를 장착하여 라인이 머플러의 열에 의해 단락되어 구동 모터(111)가 작동되지 않은 문제점이 발생하게 되었다.
본 발명은 피니언 샤프트에 장착되는 브이알에스 시스템에 관한 것으로, 특히 가이드 부의 외측에 결합 된 작동 바의 좌,우측 이동에 따라 가이드 부의 양측에 관통 결합 되 차단부가 좌,우측으로 이동하게 되며, 상기 차단부가 좌,우측으로 이동에 의해 가이드 부와 안내 홈을 따라 이동하는 볼 하우징의 이동 거리가 가변되고, 상기 볼 하우징의 이동 거리의 가변에 따라 피니언 샤프트의 회전 각을 가변시키기 때문에 차량에 장착되는 VRS(Variable Rack Stroke)의 부품수를 감소와 그에 따른 비용을 절감할 수 있으며, 또한 ECU의 제어 신호에 의해 작동되는 작동 바를 조향 하우징 외측에 결합하여 작동 바가 파손되는 것을 방지할 수 있도록 형성된 피니언 샤프트에 장착되는 브이알에스 시스템을 제공함을 목적으로 한다.
따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은,
기어 박스의 일측에 조향 하우징을 형성하고, 상기 조향 하우징의 내측에 삽입 결합되며 상기 기어 박스의 내측 중앙 부에 결합 된 랙바를 좌,우로 이동할 수 있도록 피니언 샤프트가 결합 형성된 피니언 샤프트에 장착되는 브이알에스 시스템에 있어서,
상기 조향 하우징의 내측에 피니언 샤프트와 나란히 형성되도록 양측 끝부분에 관통홀이 구비된 가이드 부를 결합하고, 상기 가이드 부의 내측에 가이드 볼이 구비된 볼 하우징 결합하며, 상기 가이드 볼이 내측에 끼워져 결합 되어 피니언 샤프트가 회전되는 방향으로 볼 하우징이 가이드 부를 따라 상,하로 이동될 수 있게 피니언 샤프트의 하부에 안내 홈을 형성하고, 상기 안내 홈과 가이드 부에 의해 상,하로 이동되는 볼 하우징의 이동 길이를 제한하도록 차단 수단을 가이드 부에 결합한 것을 특징으로 한다.
본 발명은 의하면 피니언 샤프트에 장착되는 브이알에스 시스템에 관한 것으로, 특히 가이드 부의 외측에 결합 된 작동 바의 좌,우측 이동에 따라 가이드 부의 양측에 관통 결합 되 차단부가 좌,우측으로 이동하게 되며, 상기 차단부가 좌,우측으로 이동에 의해 가이드 부와 안내 홈을 따라 이동하는 볼 하우징의 이동 거리가 가변되고, 상기 볼 하우징의 이동 거리의 가변에 따라 피니언 샤프트의 회전 각을 가변시키기 때문에 차량에 장착되는 VRS(Variable Rack Stroke)의 부품수를 감소와 그에 따른 비용을 절감할 수 있으며, 또한 ECU의 제어 신호에 의해 작동되는 작동 바를 조향 하우징 외측에 결합하여 작동 바가 파손되는 것을 방지할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
이하, 첨부된 도 1 내지 도 5 를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
먼저 본 발명은 피니언 샤프트(11)의 회전 각을 가변시켜 조향 휠의 조향 각을 가변시는 것이다.
그래서 기어 박스(1)의 상부 일측에 조향 하우징(2)을 형성하고, 상기 조향 하우징(2)의 내측에 삽입되게 피니언 샤프트(11)를 결합한 상태에서 상기 기어 박스(1)의 내측 중앙 부에 도면에서 미 도시되었지만 피니언 샤프트(11)의 끝단과 결합되면서 피니언 샤프트(11)의 회전 운동을 직선 운동으로 전환시켜 좌,우로 이동되면서 조향 휠의 조향 각을 변경할 수 있도록 랙바를 결합한다.
상기 피니언 샤프트(11)의 하부 둘레에 나사산 형태의 안내 홈(12)을 형성한다.
상기 안내 홈(12)은 도 3 에서 도시된 것처럼 피니언 샤프트(11)의 단부로부터 위상차가 약 720도를 갖도록 형성한다.
이때, 상기 피니언 샤프트(11)의 하부 둘레에 형성된 안내 홈(12)은 차량의 설계에 맞게 720도 이상 또는 이하로 형성할 수 있음을 밝히는 바이다.
상기 피니언 샤프트(11)와 나란히 형성될 수 있도록 조향 하우징(2)의 내측에 가이드 홈(25)이 형성된 가이드 부(24)를 결합한다.
상기 가이드 홈(25)에 가이드 볼(22)이 구비된 볼 하우징(21)을 결합하고, 상기 가이드 볼(22)이 피니언 샤프트(11)의 하부 둘레에 형성된 안내 홈(12)의 내 측에 결합한다.
이와 같이 피니언 샤프트(11)의 하부에 형성된 안내 홈(12)과 상기 피니언 샤프트(11)와 나란히 형성된 가이드 부(24)의 사이에 가이드 볼(22)이 구비된 볼 하우징(21)을 결합하여 상기 피니언 샤프트(11)가 회전하는 방향으로 볼 하우징(21)은 가이드 부(24)를 따라 상,하로 이동되는 것이다.
상기 가이드 부(24)의 양측에 관통홀(26)을 형성하고, 상기 가이드 부(24)를 따라 이동되는 볼 하우징(21)의 이동 거리를 제한하는 차단 수단(31)을 결합한다.
상기 차단 수단(31)은 가이드 부(24)의 양측에 형성된 관통홀(26)에 각각 차단부(32)를 결합하고, 상기 차단부(32)를 연결 봉(33)으로 연결 결합한다.
상기 연결 봉(32)의 중앙 부에 ECU(42)의 신호에 의해 차단부(32)가 가이드 부(24)의 내,외측으로 출몰될 수 있도록 작동 바(41)를 결합한다.
상기 작동 바(41)는 작동 스위치(43)의 작동 신호가 ECU(42)로 유입되고, 상기 ECU(42)는 작동 신호에 따라 작동 바(41)로 제어 신호를 보내 차단부(32)가 가이드 부(24)의 내,외측을 출몰한다.
그리고 작동 바(41)는 ECU(42)의 제어 신호가 엑츄에이터로 구성된 즉, 전자석으로 유입되면서 작동 바(41)를 좌,우측으로 이동하게 하는 것이다.
이렇게 연결 봉(33)의 중앙 부에 ECU(42)의 제어 신호에 따라 가이드 부(24)의 내,외측으로 출몰되는 차단부(32)를 가이드 부(24)에 결합하기 때문에 상기 가이드 부(24)와 안내 홈(12)를 따라 상,하로 이동되는 볼 하우징(21)의 이동 거리를 제한하는 것과 동시에 피니언 샤프트(11)의 회전 각을 가변시킨다.
상기 피니언 샤프트(11)의 회전 각을 가변시키므로, 상기 피니언 샤프트(11)의 회전에 따라 좌,우로 이동되는 랙바의 전진 길이 또한 가변되기 때문에 랙바와 결합 된 조향 휠의 조향 각이 변경되어 차량의 회전 반경을 제어하는 VRS(Variable Rack Stroke) 같은 효과를 얻을 수 있다.
또한 피니언 샤프트(11)의 회전 각을 제어에 따른 랙바의 전진길이 또한 가변되어 조향 휠에 장착 된 광폭 타이어 또는 체인이 장착된 타이어가 차체와 부딪치는 것을 방지한다.
이와 같이 형성된 본 발명의 바람직한 결합 상태 및 작동 상태를 설명하면 다음과 같다.
먼저 나사산 형태의 안내 홈(12)이 형성된 피니어 샤프트(11)를 도 1 에서 도시된 것처럼 기어 박스(1)의 일측에 형성된 조향 하우징(2)의 중앙 부를 관통시켜 기어 박스(1)의 내측에 결합 된 랙바와 결합한다.
상기 조향 하우징(2)의 내측에 가이드 홈(25)이 구비된 가이드 부(24)을 결합하고, 상기 가이드 부(24)와 안내 홈(12)의 사이에 도 2 에서 도시된 것처럼 가이드 볼(22)이 구비된 볼 하우징(21)을 결합하여 피니언 샤프트(11)가 좌,우로 이동할 때 볼 하우징(21)이 가이드 부(24)를 따라 상,하로 이동할 수 있게 한다.
상기 가이드 부(24)를 따라 상,하로 이동되는 볼 하우징(21)의 이동 길이를 제한할 수 있게 차단 수단(31)을 도 2 에서 도시된 것처럼 가이드 부(24)의 외측에 결합한다.
상기 차단부(31)는 가이드 부(24)의 외측 중앙 부에 ECU(42)의 제어 신호에 의해 좌,우로 이동되는 작동 바(41)를 지지부(35)를 이용하여 이격되게 결합하고, 상기 작동 바(41)의 끝단에 연결 봉(33)를 결합한다.
상기 연결 봉(33)의 양측 끝단에 차단부(32)를 결합하고, 상기 차단부(32)를 가이드 부(24)의 양측에 형성된 관통홀(26)에 관통 결합시켜 볼 하우징(21)의 수직 이동거리를 제한한다.
이와 같이 결합 된 본 발명의 작동 상태를 설명하면, 먼저 조향 휠(1)에 광폭 타이어 또는 체인이 장착된 타이어를 장착한 상태에서 작동 스위치(43)를 작동한다.
상기 작동 스위치(43)의 작동 신호는 ECU(42)로 유입되고, 상기 작동 신호가 유입된 ECU(42)는 작동 바(41)에 제어 신호를 보내 도 5 의 (a)에서 도시된 것처럼 작동 바(41)를 좌측으로 이동시킨다.
상기 작동 바(41)가 좌측으로 이동함에 따라서 상기 작동 바(41)의 끝단에 결합 된 연결 봉(33)와 차단부(32)가 가이드 홈(25)의 내측으로 이동한다.
상기 차단부(32) 가이드 홈(25)의 내측으로 이동한 상태에서 피니언 샤프트(11)가 좌,우측으로 회전되면 도 5 의 (b)에서 도시된 것처럼 피니언 샤프트(11)의 하부에 형성된 안내 홈(12)을 따라 볼 하우징(21)이 상,하로 이동하면서 차단부(32)와 접촉된다.
상기 볼 하우징(21)이 차단부(32)와 접촉으로 인하여 피니언 샤프트(11)은 720도로 완전하게 회전하지 못하고 700도로 회전하면서 조향 휠에 장착된 광폭 타 이어 또는 체인이 장착된 타이어가 차체와 부딪치는 것을 방해한다.
한편 조향 휠에 일반적인 타이어를 장착한 상태에서 작동 스위치(43)를 Off시키면, ECU(42)는 작동 스위치(43)의 작동 신호에 따라 작동 바(41)로 제어 신호를 보내 도 4 의 (a)에서 도시된 것처럼 작동 바(41)가 우측으로 이동한다.
상기 작동 바(41)가 우측으로 이동함에 따라서 상기 작동 바(41)의 끝단에 결합 된 연결 봉(33)와 상기 연결 봉(33)의 끝단에 결합 된 차단부(32)로 우측으로 이동한다.
상기 차단부(32)가 우측으로 이동한 상태에서 피니언 샤프트(11)를 좌,우측으로 회전시키면, 상기 피니언 샤프트(11)의 하부에 형성된 안내 홈(12)과 가이드 부(24)를 따라 볼 하우징(21)은 상,하로 이동하게 된다.
이렇게 안내 홈(12)의 위상인 720도로 볼 하우징(21)이 이동하면서 피니언 샤프트(11)의 회전각은 증가하게 되며, 상기 증가된 회전 각에 의해 랙바의 양 끝단에 장착된 조향 휠의 조향 각을 변경시켜 차량의 회전 반경을 축소하게 되는 것이다.
도 1 은 본 발명의 피니언 샤프트에 장착되는 브이알에스 시스템의 사시도.
도 2 는 본 발명의 피니언 샤프트에 장착되는 브이알에스 시스템의 부분 사시도.
도 3 은 본 발명의 피니언 샤프트에 형성된 안내 홈의 위상차를 도시한 도면.
도 4 또는 도 5 는 본 발명의 피니언 샤프트에 장착되는 브이알에스 시스템의 작동 상태를 도시한 작동 상태도.
도 6 은 종래의 기어 박스에 장착된 브이알에스 시스템의 사시도.
도 7 은 종래의 기어 박스에 장착되는 브이알에스 시스템의 분리 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 도면 부호의 설명>
1: 기어 박스, 2: 조향 하우징,
11: 피니언 샤프트, 12: 안내 홈,
21: 볼 하우징, 22: 가이드 볼,
23: 결합부, 24: 가이드 부,
25: 가이드 홈, 26: 관통홀,
31: 차단 수단, 32: 차단부,
33: 연결 봉, 35: 지지부,
41: 작동 바, 42: ECU,
43: 작동 스위치

Claims (3)

  1. 기어 박스(1)의 일측에 조향 하우징(2)을 형성하고, 상기 조향 하우징(2)의 내측에 삽입 결합되며 상기 기어 박스(1)의 내측 중앙 부에 결합 된 랙바를 좌,우로 이동할 수 있도록 피니언 샤프트(11)가 결합 형성된 피니언 샤프트에 장착되는 브이알에스 시스템에 있어서,
    상기 조향 하우징(2)의 내측에 피니언 샤프트(11)와 나란히 형성되도록 양측 끝부분에 관통홀(26)이 구비된 가이드 부(24)를 결합하고, 상기 가이드 부(24)의 내측에 가이드 볼(22)이 구비된 볼 하우징(21) 결합하며, 상기 가이드 볼(22)이 내측에 끼워져 결합 되어 피니언 샤프트(11)가 회전되는 방향으로 볼 하우징(21)이 가이드 부(24)를 따라 상,하로 이동될 수 있게 피니언 샤프트(11)의 하부에 안내 홈(12)을 형성하고, 상기 안내 홈(12)과 가이드 부(24)에 의해 상,하로 이동되는 볼 하우징(21)의 이동 길이를 제한하도록 차단 수단(31)을 가이드 부(24)에 결합형성한 것을 특징으로 하는 피니언 샤프트에 장착되는 브이알에스 시스템.
  2. 청구항 1 항에 있어서,
    상기 차단 수단(31)은,
    가이드 부(24)의 양측에 형성된 관통홀(26)을 따라 내,외측으로 출몰하면서 볼 하우징(21)의 이동 거리를 제한하는 차단부(32)를 각각 결합하고, 상기 관통 홀(26)에 각각 결합 된 차단부(32)를 연결 봉(33)을 이용하여 연결 결합하며,상기 연결 봉(33)의 중앙 부에 ECU(42)의 제어 신호에 좌,우측으로 이동하며서 차단부(32)가 가이드 부(24)의 내,외측으로 출몰할 수 있도록 작동 바(41)를 결합형성한 것을 특징으로 하는 피니언 샤프트에 장착되는 브이알에스 시스템.
  3. 청구항 2 항에 있어서,
    상기 작동 바(41)는 ECU(42)의 신호에 의해 구동되는 엑츄에이터 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 피니언 샤프트에 장착되는 브이알에스 시스템.
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