KR101014128B1 - 차량의 조향 스트로크 가변장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 간단한 구조를 가지고 있어서, 고장의 염려가 현저히 줄어들고, 중량 및 원가가 저감될 수 있도록 하면서, 랙의 최대 스트로크를 가변하여 제한할 수 있도록 함으로써, 조향휠의 최대 조향각을 가변시킬 수 있도록 한 차량의 조향 스트로크 가변장치를 제공한다.

랙, 스트로크, 조향각, 유압

Description

차량의 조향 스트로크 가변장치{Variable Steering Stroke Apparatus for Vehicle}

본 발명은 차량 조향휠의 최대 조향각을 가변시킬 수 있도록 하는 장치에 관한 것으로서, 특히 랙과 피니언 구조로 조향각을 조절하는 조향 메커니즘에서 랙의 움직임이 이루어질 수 있는 최대 스트로크를 조절함으로써, 조향휠의 최대 조향각이 가변되도록 하는 기술에 관한 것이다.

차량의 최대 조향각이 가변될 수 있으면, 조향휠에 스노우 체인을 체결하는 등의 경우에는 조향휠의 최대 조향각을 제한하여 차체와 스노우 체인의 간섭이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 스노우 체인을 사용하지 않는 평상시의 경우에는 차량의 최소 회전반경의 축소가 가능하다.

종래에 랙의 최대 스트로크를 조절하여 조향휠의 최대 조향각이 가변되도록 하는 메커니즘은 도 5에 도시된 바와 같이, 조작스위치(510)를 조작하면 컨트롤러(512)가 랙(500)과 스티어링하우징(502) 사이에 구비된 모터(504)를 구동하도록 되어 있고, 내부에 캠구조를 가지면서 상기 모터(504)에 의해 구동되는 스토퍼기어(506)의 회전상태에 의해, 상기 랙(500)에 구비된 스토퍼(508)의 움직임을 제한할 수 있도록 하여, 결과적으로 상기 랙(500)의 최대 스트로크를 제한하도록 하였는데, 이러한 구조는 상대적으로 다소 복잡한 구성과 작동 메커니즘을 가지고 있다.

한편, 도 6은 후술할 본 발명의 실시예에 관련한 종래 기술을 도시한 것으로서, 유압식 EPS(Electronic Control Power Steering) 장치의 구조 및 그 작동을 설명하고 있다.

엔진컨트롤러(514)가 차속 정보를 감지하여 EPS컨트롤러(516)에 정보를 전달하면, 상기 EPS컨트롤러(516)는 EPS솔레노이드밸브(518)를 조작하여, 차량의 저속(주, 정차)시와 고속주행시 운전자의 조타력이 가변되도록 한다.

즉, 저속시에는 상기 EPS솔레노이드밸브(518)를 제어하여 파워스티어링펌프(520)로부터의 유압이 스프링챔버(522)로 공급되지 않도록 하고 기어실린더로 전달되도록 하여 스티어링컨트롤밸브(524)에 의한 조타가 가볍게 되도록 하고, 고속시에는 상기 EPS솔레노이드밸브(518)로 상기 유압이 상기 스프링챔버(522)로 공급되도록 하여, 스티어링컨트롤밸브(524)의 조타력이 상대적으로 무겁게 함으로써, 고속 주행시의 조향 안정성을 확보하도록 한 것이다.

참고로, 상기 스티어링컨트롤밸브(524)에는 조향피니언(526)에 랙(500)이 치합된 구조로 되어 있어서, 상기 조향피니언(526)이 회전되어 상기 랙(500)을 직선 이동시키면, 상기 랙(500)에 연결된 조향륜이 조향각을 가변하도록 되어 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 간단한 구조를 가지고 있어서, 고장의 염려가 현저히 줄어들고, 중량 및 원가가 저감될 수 있도록 하면서, 랙의 최대 스트로크를 가변하여 제한할 수 있도록 함으로써, 조향휠의 최대 조향각을 가변시킬 수 있도록 한 차량의 조향 스트로크 가변장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명 차량의 조향 스트로크 가변장치는

스티어링하우징 양단에 설치되고 내부로 공급되는 유압에 따라 랙의 길이방향으로 신축 가능하게 구비된 유압액츄에이터와;

상기 스티어링하우징 쪽으로 직선 이동함에 따라 상기 유압액츄에이터에 의해 스트로크가 제한될 수 있도록 랙에 구비된 걸림부와;

조작스위치와;

상기 조작스위치의 신호에 따라 상기 유압액츄에이터에 파워스티어링펌프로부터의 유압을 공급 및 회수하는 유압제공수단;

을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 유압액츄에이터는

상기 랙을 감싸는 원호형 메인바디와;

상기 메인바디에 삽입된 유체포켓과;

상기 유체포켓의 팽창에 따라 상기 메인바디에 의해 가이드되어 직선 이동 가능하게 설치된 스토퍼링을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 랙의 걸림부는 타이로드와 연결되는 볼조인트로 구성할 수 있다.

상기 유압제공수단은

상기 조작스위치의 신호를 받는 EPS컨트롤러와;

상기 EPS컨트롤러의 제어에 의해 스티어링컨트롤밸브를 통과하는 파워스티어링오일의 경로를 제어하는 EPS솔레노이드밸브와;

상기 EPS솔레노이드밸브와 파워스티어링오일의 리턴라인 사이에 설치되어 상기 EPS컨트롤러의 제어에 의해 상기 파워스티어링오일을 상기 유압액츄에이터로 공급하는 상태와 리턴라인으로 회수하는 상태를 전환하도록 구비된 컷오프밸브;

를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명은 간단한 구조를 가지고 있어서, 고장의 염려가 현저히 줄어들고, 중량 및 원가가 저감될 수 있도록 하면서, 랙의 최대 스트로크를 가변하여 제한할 수 있도록 함으로써, 조향휠의 최대 조향각을 가변시킬 수 있도록 한다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명 실시예는 스티어링하우징(1) 양단에 설치되고 내부로 공급되는 유압에 따라 상기 랙(3)의 길이방향으로 신축 가능하게 구비된 유압액츄에이터(5)와; 상기 스티어링하우징(1) 쪽으로 직선 이동함에 따라 상기 유압액츄에이터(5)에 의해 스트로크가 제한될 수 있도록 랙(3)에 구비된 걸림부와; 조작스위치(7)와; 상기 조작스위치(7)의 신호에 따라 상기 유압액츄에이터(5)에 파워스티어링펌프(9)로부터의 유압을 공급 및 회수하는 유압제공수단을 포함하여 구성된다.

상기 유압액츄에이터(5)는 도 2에 예시한 바와 같이 상기 랙(3)을 감싸는 원호형 메인바디(11)와, 상기 메인바디(11)에 삽입된 유체포켓(13)과, 상기 유체포켓(13)의 팽창에 따라 상기 메인바디(11)에 의해 가이드되어 직선 이동 가능하게 설치된 스토퍼링(15)으로 구성할 수 있다.

상기 메인바디(11)에는 파워스티어링오일이 통과할 수 있는 유로(17)가 구비되어 있으며, 상기 유체포켓(13)은 신축 가능한 러버재질로 구성되는 것이 바람직하며, 상기 스토퍼링(15)은 상기 랙(3)과의 접촉에 대비하여 강한 강성을 가진 스틸재질로 구성되는 것이 바람직할 것이다.

상기 메인바디(11)의 유로를 통과한 파워스티어링오일이 상기 유체포켓(13)을 팽창시키면, 상기 스토퍼링(15)이 상기 메인바디(11)에 가이드되면서 직선스트로크를 형성하여 이동함으로써, 상기 랙(3)의 작동 가능한 스트로크를 가변시킬 수 있게 된다.

물론, 상기 유압액츄에이터(5)는 이외의 다른 구성도 가능할 것이며, 본 실시예에서 상기 랙(3)의 걸림부는 별도의 다른 부품을 추가하지 않고 상기 랙(3)이 타이로드(29)와 연결되는 볼조인트(19)로 구성하였다.

또한, 본 실시예에서 상기 유압제공수단은 상기 조작스위치(7)의 신호를 받는 EPS(Electronic Control Power Steering)컨트롤러(21)와; 상기 EPS컨트롤러(21)의 제어에 의해 스티어링컨트롤밸브(23)를 통과하는 파워스티어링오일의 경로를 제어하는 EPS솔레노이드밸브(25)와; 상기 EPS솔레노이드밸브(25)와 파워스티어링오일의 리턴라인 사이에 설치되어 상기 EPS컨트롤러(21)의 제어에 의해 상기 파워스티어링오일을 상기 유압액츄에이터(5)로 공급하는 상태와 리턴라인으로 회수하는 상태를 전환하도록 구비된 컷오프밸브(27)를 포함하여 구성하였다.

즉, 종래의 전자제어 파워스티어링 시스템을 이용하여 간단하게 본 발명 실시예를 구성하도록 한 것이며, 상기 유압제공수단은 이외에도 상기 EPS장치와는 별도로 파워스티어링오일펌프로부터의 유압을 별도의 유압밸브들을 사용하여 구성할 수도 있을 것이다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 작용을 도 3과 도 4를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

도 3의 상태는 상기 유압액츄에이터(5)에 유압을 공급하여 상기 랙(3)의 최 대 스트로크를 축소시킴으로써, 스노우체인 등을 휠에 장착한 경우 등에 대비하여 조향휠의 최대 조향각을 제한하는 상태이다.

운전자가 상기 조작스위치(7)를 온 시키면, 상기 EPS컨트롤러(21)는 이 신호를 받고 상기 EPS솔레노이드밸브(25)를 작동시켜서 상기 파워스티어링펌프(9)로부터의 오일이 상기 컷오프밸브(27)가 설치된 유로를 통해 공급되도록 한다.

상기 컷오프밸브(27)는 약 2초간 상기 리턴라인은 차단하고 상기 EPS솔레노이드밸브(25)로부터 공급된 파워스티어링오일을 상기 유압액츄에이터(5)로 공급한다.

따라서, 상기 유압액츄에이터(5)는 상기 공급된 유압으로 상기 스토퍼링(15)을 전진시켜서, 상기 랙(3)의 볼조인트(19)가 스티어링하우징(1) 쪽으로 진입할 수 있는 스트로크를 짧게 제한하여, 결과적으로는 조향휠의 최대 조향각이 이 수준으로 제한되게 하는 것이다.

결국, 차량의 최소회전반경은 커지게 된 상태이다.

여기서, 상기 유압액츄에이터(5)로 유압을 공급할 때, 유압을 인가하는 방법은 차량의 정지상태에서 상기 조작스위치(7) 작동 후 운전자가 조향휠을 좌우로 조타하여 상기 파워스티어링펌프(9)가 최대 압력을 발생시킬 때, 상기 EPS컨트롤러(21)가 상기 EPS솔레노이드밸브(25)와 컷오프밸브(27)를 제어하여 상기 발생된 최대 유압이 상기 유압액츄에이터(5)로 공급되도록 하면 된다.

도 4의 경우에는, 상기 유압액츄에이터(5)로 공급된 유압을 해제하여 조향휠 의 최대 조향각을 가장 크게 형성하여 차량의 최소회전반경을 가장 작게 구현하도록 한 상태이다.

운전자가 상기 조작스위치(7)를 오프시키면, 상기 EPS컨트롤러(21)는 이 신호에 따라 상기 EPS솔레노이드를 제어하여, 상기 파워스티어링펌프(9)로부터의 오일이 상기 컷오프밸브(27)쪽으로 공급되지 않도록 한다.

동시에 상기 EPS컨트롤러(21)는 상기 컷오프밸브(27)를 제어하여, 상기 리턴라인과 유압액츄에이터(5) 사이를 연통시키도록 함으로써, 상기 유압액츄에이터(5)에 있던 유압이 해제되도록 한다.

이때, 상기 유체포켓(13)은 러버 재질로서 자체적인 탄성력에 의해 내부의 유압을 배출시킬 수도 있고, 별도의 리턴스프링 등을 추가하여 유압의 배출을 돕도록 할 수도 있을 것이다.

상기한 바와 같이 유압액츄에이터(5)의 유압이 해제되면, 상기 랙(3)의 볼조인트(19)가 상기 스티어링하우징(1) 쪽으로 이동할 때, 상기 스토퍼링(15)은 상기 도 3의 경우보다 더 스티어링하우징(1) 쪽으로 이동된 상태에서 상기 볼조인트(19)의 이동을 제한하게 되어, 결과적으로 상기 랙(3)의 스트로크가 확대되어, 상기 랙(3)에 연결된 조향륜의 최대 조향각이 커지게 되어, 차량의 최소회전반경이 줄어들게 되는 것이다.

이상과 같이 본 발명의 차량의 조향 스트로크 가변장치는 기존에 유압식 파워스티어링장치에 어차피 사용되는 유압을 이용하여 간단하게 랙(3)의 최대 스트로크를 가변시킬 수 있도록 함으로써, 조향륜의 최대 조향각을 상황에 맞게 적절히 가변시킬 수 있도록 하며, 적은 수의 부품과 간단한 구조로 내구성이 향상되고, 원가 및 중량이 저감되는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 조향 스트로크 가변장치를 설명한 도면,

도 2는 유압액츄에이터의 일 실시예를 조립된 상태와 분해된 상태로 함께 예시한 도면,

도 3은 EPS시스템을 활용하여 본 발명의 유압제공수단의 실시예를 예시한 것으로서, 유압액츄에이터에 유압을 공급하는 상황을 설명한 도면,

도 4는 도 3과 비교하여 유압액츄에이터의 유압을 해제하는 상태를 설명한 도면,

도 5는 종래의 조향스트로크 가변장치를 설명한 도면,

도 6은 종래의 EPS시스템의 구조 및 작용을 설명한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1; 스티어링하우징 3; 랙

5; 유압액츄에이터 7; 조작스위치

9; 파워스티어링펌프 11; 메인바디

13; 유체포켓 15; 스토퍼링

17; 유로 19; 볼조인트

21; EPS컨트롤러 23; 스티어링컨트롤밸브

25; EPS솔레노이드밸브 27; 컷오프밸브

29; 타이로드

Claims (4)

1. 스티어링하우징 양단에 설치되고 내부로 공급되는 유압에 따라 랙의 길이방향으로 신축 가능하게 구비된 유압액츄에이터와;

   상기 스티어링하우징 쪽으로 직선 이동함에 따라 상기 유압액츄에이터에 의해 스트로크가 제한될 수 있도록 랙에 구비된 걸림부와;

   조작스위치와;

   상기 조작스위치의 신호에 따라 상기 유압액츄에이터에 파워스티어링펌프로부터의 유압을 공급 및 회수하는 유압제공수단;

   을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 조향 스트로크 가변장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 유압액츄에이터는

   상기 랙을 감싸는 원호형 메인바디와;

   상기 메인바디에 삽입된 유체포켓과;

   상기 유체포켓의 팽창에 따라 상기 메인바디에 의해 가이드되어 직선 이동 가능하게 설치된 스토퍼링

   을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 조향 스트로크 가변장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 랙의 걸림부는 타이로드와 연결되는 볼조인트인 것

   을 특징으로 하는 차량의 조향 스트로크 가변장치.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 유압제공수단은

   상기 조작스위치의 신호를 받는 EPS컨트롤러와;

   상기 EPS컨트롤러의 제어에 의해 스티어링컨트롤밸브를 통과하는 파워스티어링오일의 경로를 제어하는 EPS솔레노이드밸브와;

   상기 EPS솔레노이드밸브와 파워스티어링오일의 리턴라인 사이에 설치되어 상기 EPS컨트롤러의 제어에 의해 상기 파워스티어링오일을 상기 유압액츄에이터로 공급하는 상태와 리턴라인으로 회수하는 상태를 전환하도록 구비된 컷오프밸브;

   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 조향 스트로크 가변장치.

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