KR100974711B1 - 스티어링 랙 스트로크 조절장치의 제어기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스티어링 랙 스트로크 조절장치의 제어기에 관한 것으로, 스티어링 랙 스트로크 조절장치가 동력실린더의 양단에 모두 장착된 경우에는 운전석측의 스티어링 랙 스트로크 조절장치와 조수석측의 스티어링 랙 스트로크 조절장치를 동시에 동작시키거나 또는 필요에 따라 운전석측의 스티어링 랙 스트로크 조절장치만을 선택하여 동작시킬 수 있게 되고, 더 나아가 동력실린더의 양단 중 운전석측의 일단에만 스티어링 랙 스트로크 조절장치를 장착할 수 있게 됨으로써, 동력절감과 원가절감 및 연비향상을 도모할 수 있을 뿐만 아니라, 스티어링 랙 스트로크 조절장치가 장착되지 않는 조수석쪽의 차체 강성을 더욱 증대시킬 수 있도록 된 것이다.

스티어링, 랙, 동력 실린더, 랙 스트로크

Description

스티어링 랙 스트로크 조절장치의 제어기{Controller of steering rack adjusting device}

본 발명은 스티어링 랙 스트로크 조절장치의 제어기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 운전석측의 스티어링 랙 스트로크 조절장치와 조수석측의 스티어링 랙 스트로크 조절장치를 동시에 동작시키거나 또는 운전석측의 스티어링 랙 스트로크 조절장치만을 선택하여 동작시킬 수 있도록 함과 더불어, 필요에 따라서는 스티어링 랙 스트로크 조절장치를 운전석측에만 설치하여 동력절감과 원가절감과 연비향상 및 조수석쪽 차체의 강성증대를 이룩할 수 있도록 하는 스티어링 랙 스트로크 조절장치의 제어기에 관한 기술이다.

일반적으로, 차량을 운행함에 있어서는 빈번하게 유(U)턴을 행하는 경우가 많은데, 최소 회전 반경이 큰 차량의 경우 한번에 유(U)턴이 이루어지지 않아 여러 번 수정하여 유(U)턴을 행하는 불편함이 있고, 이로 인해 교통흐름에 방해가 되는 문제점을 내포하고 있다.

특히, 차량의 전장이 큰 화물 및 승합 자동차 이외에도 전장이 5000㎜ 이상이 되는 대형 승용차가 출고되고 있는 요즘에 이러한 문제점은 더욱 심각하다.

또한, 상기와 같은 문제점은 프론트 엔진 프론트 휠 구동 차량의 경우 더욱 심각하게 발생되는데, 이는 엔진이 횡치됨으로써 엔진룸의 점유 공간을 크게 차지하고, 이로 인해 프론트 휠의 조향각 설정에 조향 공간의 확보가 어렵기 때문이다.

그리고, 조향을 위한 조향 기어박스의 랙 스트로크(rack-stroke) 설정 방법을 살펴보면, 프론트 휠(구동륜)에 체인을 장착한 상태를 타이어의 최대 단면으로 가정하여 최악의 주행 조건에서 차체 사이드 멤버 및 기타 주변 부품과의 최소 갭만을 유지할 수 있도록 설정하고 있다.

그러나, 상기와 같이 조향 기어박스의 랙 스트로크를 설정하는 경우에는 제일 큰 타이어 및 적용 타이어에 체인을 장착한 상태를 포함하여 오버 올 스페이스(overall-surface)로서 궤적을 만들어 주게 되는바, 실제 일반 적용 타이어 장착과 체인 미장착시에는 실제 간섭 대상 포인트와의 갭이 과다하기 때문이다.

그리고, 실제 일반 시내 주행시 유(U)턴 할 때의 상황은 대부분 조향 핸들을 더 회전시킬 수 있음에도 불구하고 최악의 상태로 랙 스트로크를 결정했기 때문에 상기와 같은 문제점이 발생되는 것이다.

특히, 최소 회전 반경은 대형 승용차 또는 프론트 구동 차량에서 항상 상품성에 중대한 영향을 미치는 요소임에도 불구하고 현재는 상기에서 지적한 바와 같이 비효율적으로 구성되어 있다.

이를 해결하기 위해, 동력실린더의 양단에 스티어링 랙 스트로크 조절장치를 장착하여, 운전자가 필요에 따라 용이하게 스티어링 랙의 스트로크 량을 임의 조절함으로써 차량의 최소 회전 반경을 가변시킬 수 있도록 한 기술이 안출되기도 하였 다.

한편, 상기 스티어링 랙 스트로크 조절장치는, 운전석부근에 장착된 조작스위치와, 상기 조작스위치의 신호를 전달받아 제어신호를 발생시키는 컨트롤 유닛으로 구성된 제어기에 의해 동작이 제어되도록 구성으로 되어 있다.

그런데, 상기 종래의 제어기는 동력실린더의 양단에 장착된 스티어링 랙 스트로크 조절장치를 동시에 동작시킬 수 있도록 구성되어 있기 때문에, 동력낭비와 원가상승 및 연비감소의 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 스티어링 랙 스트로크 조절장치가 동력실린더의 양단에 모두 장착된 경우에는 운전석측의 스티어링 랙 스트로크 조절장치와 조수석측의 스티어링 랙 스트로크 조절장치를 동시에 동작시키거나 또는 필요에 따라 운전석측의 스티어링 랙 스트로크 조절장치만을 선택하여 동작시킬 수 있도록 함으로써, 동력절감과 원가절감 및 연비향상을 도모할 수 있도록 하는 스티어링 랙 스트로크 조절장치의 제어기를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 차량의 유(U)턴이 운전석쪽 방향으로 진행되는 것을 감안하여, 동력실린더의 양단 중 운전석측의 일단에만 스티어링 랙 스트로크 조절장치를 장착하고, 상기 운전석측의 스티어링 랙 스트로크 조절장치의 동작을 제어하는 제어기를 제공토록 함으로써, 동력절감과 원가절감 및 연비향상을 도모할 수 있도 록 함은 물론, 스티어링 랙 스트로크 조절장치가 장착되지 않는 조수석쪽의 차체 강성을 더욱 증대시킬 수 있도록 하는 데에 다른 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명 스티어링 랙 스트로크 조절장치의 제어기는, 동력실린더의 양단에 구비된 액추에이터의 동작을 제어하는 컨트롤 유닛과; 상기 액추에이터 중 어느 한 개의 액추에이터만을 선택하여 동작시킬 수 있도록 상기 컨트롤 유닛으로 전기적인 신호를 발생하는 싱글 작동모드를 구비한 조작스위치;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 스티어링 랙 스트로크 조절장치가 동력실린더의 양단에 모두 장착된 경우에는 운전석측의 스티어링 랙 스트로크 조절장치와 조수석측의 스티어링 랙 스트로크 조절장치를 동시에 동작시키거나 또는 필요에 따라 운전석측의 스티어링 랙 스트로크 조절장치만을 선택하여 동작시킬 수 있게 되고, 더 나아가 동력실린더의 양단 중 운전석측의 일단에만 스티어링 랙 스트로크 조절장치를 장착할 수 있게 됨으로써, 동력절감과 원가절감 및 연비향상을 도모할 수 있을 뿐만 아니라, 스티어링 랙 스트로크 조절장치가 장착되지 않는 조수석쪽의 차체 강성을 더욱 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예에 적용되는 스티어링 랙 스트로크 조절장치는 동력실린더의 양단에 장착되지만, 그 구성은 서로 동일하기 때문에 도 1 내지 도 8은 운전석측에 장착된 스티어링 랙 스트로크 조절장치에 대해서만 도시되어 있으며, 아울러 이에 대해서만 설명하기로 한다.

랙과 피니언을 이용하는 스티어링 시스템에서 스티어링 핸들을 조향하고자 하는 방향으로 회전시키면, 그 회전운동은 스티어링 샤프트를 통해 도 1에 도시된 스티어링 기어박스(10)로 전달되고, 상기 스티어링 기어박스(10)에서는 랙과 피니언 방식에 의해 동력실린더(12)내에 내장되어 있는 랙(14)을 좌우 이동시키게 되며, 상기 랙(12)의 자유단부에 볼조인트(16)를 개재시켜 연결되어 있는 타이로드(18)를 통해 휠의 조타가 이루어짐으로써 조향이 이루어지게 된다.

이러한 스티어링 시스템에 적용되는 스티어링 랙 스트로크 조절장치는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 운전석측에 위치한 상기 동력실린더(12)의 일단에 장착된 운전석측의 액추에이터(21)와, 상기 액추에이터(21)에 의하여 회전하는 회전체(30)와, 상기 회전체(30)의 중앙에 형성되어 있는 관통홀(31)을 선택적으로 출입하는 스톱 플레이트(40)로 구성된다.

상기 액추에이터(21)는 서킷 브레이커(circuit breaker)가 내장된 모터이며, 모터의 작동 중 일정 이상의 부하가 걸리는 경우 자동으로 작동이 정지된다.

그리고, 상기 회전체(30)는 원판형 부재로 이루어져 그 외주면에는 기어부(32)가 형성되는데, 상기 기어부(32)는 외주면에 전체적으로 형성할 수 있으나, 상기 회전체(30)의 회전 범위내에서 형성하여도 무관하다.

또한, 상기 회전체(30)의 관통홀(31)은 중앙부에 진원부(31a)를 두고 양측으로 섹터형 홈부(31b)가 형성되며, 상기 섹터형 홈부(31b)를 제외한 부분이 돌출부(34)로 이루어진다.

상기에서 섹터형 홈부(31b)의 내각(α; 도 4에 도시됨)은 90도 하였는 바, 이는 상기 회전체(30)가 대략 90도로 정회전 및 역회전 제어될 수 있도록 하기 위함이며, 이의 내각은 반드시 90도로 한정할 필요 없이 90도 내에서 가감할 수 있을 뿐만 아니라, 내각을 가감하는 경우에는 그 내각에 따라 상기 회전체(30)의 회전각을 제어하면 된다.

그리고, 상기 2개의 섹터형 홈부(31b)의 일측에는 스톱돌기(34)가 형성되어 상기 랙(14)의 이동시 이동 범위를 한정하게 된다.

또한, 상기 관통홀(31)에 선택적으로 출입하는 상기 스톱 플레이트(40)는 중앙부에 상기 랙(14)이 관통하여 고착되는 보스부(41)를 구비하고 있으며, 상기 보스부(41)의 외주면에는 상기 섹터형 홈부(31b)에 삽입되는 한 쌍의 섹터형 돌기부(42)가 형성되어, 전체적으로 상기 관통홀(31)에 대응되는 형상으로 이루어진다.

상기와 같이 이루어지는 구성품들은 도 2에서와 같이 상기 회전체(30)가 동력실린더(12)내에 회전 가능하게 배치된다.

그리고, 상기 회전체(30)를 구동시켜 주는 상기 액추에이터(21)는 동력실린더(12)에 고정된 상태에서 상기 회전체(30)와는 중간에 아이들링 기어(51)를 개재시켜 치합된다.

그리고, 상기 스톱 플레이트(40)는 상기 랙(14)의 단부에 형성된 볼조인 트(16)의 내측에 고정되는데, 상기 섹터형 돌기부(42)가 상기 회전체(30)의 섹터형 홈부(31b)에 삽입될 수 있는 상태로 고정이 이루어진다.

상기와 같이 구성된 스티어링 랙 스트로크 조절장치에 의하면, 랙(14)의 스트로크를 최대로 하는 정상적인 운전 상태에서는 도 4 및 도 5에서와 같이 회전체(30)의 섹터형 홈부(31b)와 스톱 플레이트(40)의 섹터형 돌기부(42)가 동일선상으로 위치하게 된다.

따라서, 조향에 따라 랙(14)이 동력실린더(12)측으로 최대한 당겨지는 경우에는 상기 섹터형 돌기부(42)는 상기 섹터형 홈부(31b)로 삽입되는 상태가 되므로 조향을 최대로 할 수 있게 된다.

이 결과, 일반적인 운전 상태에서는 최소 회전 반경을 최대한으로 증대시킬 수 있게 되기 때문에, 최소의 회전 반경을 요구하는 운전 조건에서 매우 유리한 장잠이 있다.

그러나, 휠에 체인을 장착하거나 하여 랙(14)의 스트로크를 줄이고자 할 때에는, 후술하는 제어기를 통해 액추에이터(21)의 구동을 제어하고 이를 통해 회전체(30)를 일정 각도(대략 90°)로 회전시켜서 도 6과 같은 상태가 되도록 한다.

그러면, 스톱 플레이트(40)의 섹터형 돌기부(42)는 회전체(30)의 돌출부(33)와 동일선상으로 위치하게 된다.

따라서, 조향에 따라 랙(14)이 동력실린더(12)측으로 최대한 당겨지는 경우 섹터형 돌기부(42)가 도 7과 같이 돌출부(33)에 접촉되면서 상기 랙(14)의 이동을 제한하게 된다.

이와 같이, 상기 랙(14)의 이동이 제한되는 경우에는 정상적인 상태보다 상기 랙(14)의 이동이 회전체(30)의 두께(β)만큼 작아지게 되고, 이로 인해 상기 두께(β)만큼 조향각 작아지게 된다.

상기와 같이 조향각이 작아지면, 휠에 체인을 장착하더라도 체인이 차체와 접촉되면서 차체를 손상시키는 일이 발생하지 않게 된다.

한편, 도 8에는 스티어링 랙 스트로크 조절장치의 구동을 제어하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 제어기가 도시되어 있다.

상기 제어기는 크게 운전석 주변에 고정 설치되는 조작스위치(60)와, 상기 조작스위치(60)의 조작신호를 전달받아 동력실린더(12)의 양단에서 운전석측으로 일단에 위치한 액추에이터(21) 및 조수석측으로 타단에 위치한 액추에이터(23)의 동작을 제어하도록 제어신호를 발생하는 컨트롤 유닛(70)을 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 조작스위치(60)는 운전석측의 액추에이터(21)와 조수석측의 액추에이터(23)를 동시에 동작시킬 수 있도록 상기 컨트롤 유닛(70)으로 전기적인 신호를 발생하는 듀얼 작동모드(61) 및, 상기 운전석측의 액추에이터(21)만을 선택하여 동작시킬 수 있도록 상기 컨트롤 유닛(70)으로 전기적인 신호를 발생하는 싱글 작동모드(62)를 구비한 구성이다.

상기 듀얼 작동모드(61)와 상기 싱글 작동모드(62)는 시프트레일(63)로 연결되고, 상기 듀얼 작동모드(61)와 상기 싱글 작동모드(62)에는 상기 랙(14)의 스트로크를 줄일 수 있는 변속단(64,65)이 각각 셀렉트레일(66,67)로 연결되어 구비된다.

또한, 상기 조작스위치(60)는 상기 시프트레일(63) 및 상기 셀렉트레일(66,67)을 따라 용이하게 이동할 수 있도록 조이스틱 레버(joystick lever)를 사용하는 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

그리고, 상기 컨트롤 유닛(70)은 상기 조작스위치(60)인 조이스틱 레버가 상기 듀얼 작동모드(61)의 변속단(64)에 위치할 때 운전석측의 액추에이터(21)와 조수석측의 액추에이터(23)의 동작을 동시에 제어하도록 제어신호를 발생하는 듀얼 제어부(71) 및, 상기 조이스틱 레버가 상기 싱글 작동모드(62)의 변속단(65)에 위치할 때 운전석측의 액추에이터(21) 동작만을 제어하도록 제어신호를 발생하는 싱글 제어부(72)를 포함하는 이루어진 구성이다.

이하, 본 발명 실시예에 따른 제어기의 작동에 대해 설명한다.

먼저, 조작스위치(60)인 조이스틱 레버가 듀얼 작동모드(61)에 위치하고 있으면, 동력실린더(12)의 양단에 위치한 스티어링 랙 스트로크 조절장치에서 운전석측의 액추에이터(21)와 조수석측의 액추에이터(23)를 모두 동시에 동작시킬 수 있는 상태이며, 또한 이때에는 도 4 및 도 5와 같이 회전체(30)의 섹터형 홈부(31b)와 스톱 플레이트(40)의 섹터형 돌기부(42)가 동일선상으로 위치하게 됨으로써, 조향을 최대로 할 수 있게 되어 최소 회전 반경을 최대한으로 증대시킬 수 있게 된다.

그리고, 듀얼 작동모드(61)에 위치하고 있던 조이스틱 레버가 변속단(64)로 이동하여 위치하면, 컨트롤 유닛(70)의 듀얼 제어부(71)의 제어신호에 의해 운전석측의 액추에이터(21)와 조수석측의 액추에이터(23)가 동시에 모두 동작하여, 도 6 및 도 7과 같이 회전체(30)를 회전시킴으로써 스톱 플레이트(40)의 섹터형 돌기부(42)는 회전체(30)의 돌출부(33)와 동일선상으로 위치하게 되고, 이에 따라 랙(14)의 스트로크 량을 줄일 수 있도록 상기 랙(14)의 이동이 제한된다.

한편, 차량의 유(U)턴이 운전석쪽 방향으로 진행되는 것을 감안하여 볼 때, 운전석측의 액추에이터(21)와 조수석측의 액추에이터(23)를 동시에 모두 동작시킬 필요가 없이 상기 운전석측의 액추에이터(21)만을 동작시켜 동력절감과 원가절감 및 연비향상을 도모하는 것도 바람직한 방안이다.

이럴 경우, 조작스위치(60)인 조이스틱 레버를 싱글 작동모드(62)로 위치시키면 된다.

조이스틱 레버가 싱글 작동모드(62)에 위치하면 동력실린더(12)의 양단에 위치한 스티어링 랙 스트로크 조절장치 중 운전석측으로 위치한 한 개의 스티어링 랙 스트로크 조절장치만이 동작을 할 수 있는 상태가 된다.

다시 말해서, 조이스틱 레버가 싱글 작동모드(62)에 위치하면 조수석측의 액추에이터(23)는 동작을 하지 못하는 상태가 되고, 운전석측의 액추에이터(21)만이 컨트롤 유닛(70)의 제어신호에 의해 동작을 할 수 있는 상태가 된다.

또한, 조이스틱 레버가 싱글 작동모드(62)에 위치하고 있는 상태이면, 도 4 및 도 5와 같이 조향을 최대로 할 수 있는 상태에 해당되어 최소 회전 반경을 최대한으로 증대시킬 수 있게 된다.

그리고, 싱글 작동모드(62)에 위치하고 있던 조이스틱 레버가 변속단(65)로 이동하여 위치하면, 컨트롤 유닛(70)의 싱글 제어부(72)의 제어신호에 의해 운전석 측의 액추에이터(21)만이 동작하게 되고, 이에 따라 운전석측으로 위치한 한 개의 스티어링 랙 스트로크 조절장치만이 동작을 하여 운전석측의 회전체(30)만을 도 6 및 도 7과 같이 회전시킴으로써 랙(14)의 스트로크 량을 줄여 상기 랙(14)의 이동을 제한하게 된다.

한편, 본 발명의 실시예에서는 차량의 유(U)턴이 운전석쪽 방향으로 진행되는 것을 감안하여 볼 때, 동력실린더(12)의 양단 중 운전석측으로 위치하는 일단에만 상기와 같은 스티어링 랙 스트로크 조절장치를 장착하는 것도 바람직하다.

이럴 경우, 제어기의 조작스위치는 랙(14)의 스트로크 량의 조절이 가능하도록 단순히 온(on)/오프(off)되는 스위치의 사용도 가능하며, 또한 컨트롤 유닛의 구성도 대폭 단순화가 가능해진다.

상기와 같이, 운전석측으로 위치하는 동력실린더(12)의 일단에만 스티어링 랙 스트로크 조절장치가 장착되면, 동력절감과 원가절감 및 연비향상을 도모할 수 있게 되며, 더 나아가 스티어링 랙 스트로크 조절장치가 장착되지 않는 조수석쪽의 차체를 더욱 두껍게 증대시킬 수 있게 됨으로써 차체 강성의 향상에 큰 장점이 있게 된다.

도 1은 본 발명 스티어링 랙 스트로크 조절장치의 장착상태 도면,

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도,

도 3은 스티어링 랙 스트로크 조절장치를 구성하는 회전체와 스톱 플레이트의 분리 사시도,

도 4는 스티어링 랙 스트로크 조절장치의 작동 전 상태의 조립도,

도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도,

도 6은 스티어링 랙 스트로크 조절장치의 작동 후 상태의 조립도,

도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ선 단면도,

도 8은 본 발명 실시예에 따른 제어기의 구성도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

60 - 조작스위치 61 - 듀얼 작동모드

62 - 싱글 작동모드 63 - 시프트레일

64,65 - 변속단 66,67 - 셀렉트레일

70 - 컨트롤 유닛 71 - 듀얼 제어부

72 - 싱글 제어부

Claims (7)

1. 동력실린더의 양단에 구비된 액추에이터의 동작을 제어하는 컨트롤 유닛과;

   상기 액추에이터 중 어느 한 개의 액추에이터만을 선택하여 동작시킬 수 있도록 상기 컨트롤 유닛으로 전기적인 신호를 발생하는 싱글 작동모드 및, 운전석측의 액추에이터와 조수석측의 액추에이터를 동시에 동작시킬 수 있도록 상기 컨트롤 유닛으로 전기적인 신호를 발생하는 듀얼 작동모드를 구비한 조작스위치를 포함하여 구성되는데;

   상기 싱글 작동모드와 상기 듀얼 작동모드는 시프트레일로 연결되고;

   상기 싱글 작동모드와 상기 듀얼 작동모드에는 랙의 스트로크를 줄일 수 있는 변속단이 각각 셀렉트레일로 연결되게 구비되며;

   상기 조작스위치는 상기 시프트레일 및 상기 셀렉트레일을 따라 이동할 수 있는 조이스틱 레버로 구성된 것;

   을 특징으로 하는 스티어링 랙 스트로크 조절장치의 제어기.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 싱글 작동모드는,

   운전석측에 구비된 액추에이터만을 동작시킬 수 있도록 구성된 것;

   을 특징으로 하는 스티어링 랙 스트로크 조절장치의 제어기.
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서, 상기 랙의 스트로크는,

   상기 조이스틱 레버가 상기 싱글 작동모드 및 상기 듀얼 작동모드에 위치할 때 최대가 되고;

   상기 조이스틱 레버가 상기 싱글 작동모드의 변속단 및 상기 듀얼 작동모드의 변속단에 위치할 때 최소가 되도록 구성된 것;

   을 특징으로 하는 스티어링 랙 스트로크 조절장치의 제어기.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 컨트롤 유닛은,

   상기 조이스틱 레버가 상기 싱글 작동모드의 변속단에 위치할 때 운전석측의 액추에이터 동작만을 제어하는 싱글 제어부와;

   상기 조이스틱 레버가 상기 듀얼 작동모드의 변속단에 위치할 때 운전석측의 액추에이터와 조수석측의 액추에이터의 동작을 동시에 제어하는 듀얼 제어부;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 스티어링 랙 스트로크 조절장치의 제어기.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 동력실린더의 양단 중 운전석측의 일단에만 액추에이터가 구비되고;

   컨트롤유닛은 조작스위치의 신호를 전달받아 상기 액추에이터의 동작을 제어하도록 구성된 것;

   을 특징으로 하는 스티어링 랙 스트로크 조절장치의 제어기.

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