KR101171898B1 - 캠형상을 이용한 가변 스티어링비를 갖는 랙 앤 피니언조향 시스템 - Google Patents

Abstract

캠형상을 이용한 가변 스티어링비를 갖는 랙 앤 피니언 조향 시스템이 개시된다. 개시된 캠형상을 이용한 가변 스티어링비를 갖는 랙 앤 피니언 조향 시스템은, 스티어링 컬럼에 연결 설치된 회전력 전달장치와; 상기 회전력 전달장치의 회전력을 전달받아 회전하며, 캠 형상으로 이루어진 캠기어와; 상기 캠기어의 회전에 따라 좌우 운동 및 상하 운동 가능하게 설치된 랙과; 상기 랙의 양단에 상하로 슬라이드 가능하게 설치된 슬라이드 조인트;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 랙 앤 피니언 방식의 스티어링 시스템에서 랙피치의 변화를 주어 제작하는 가공상의 어려움이 해결될 뿐만 아니라, 캠형상을 최적으로 맞춤으로써 좀 더 부드러운 스티어링감(steering feeling)을 구현할 수 있는 이점이 있다.

스티어링 시스템, 캠, 랙 앤 피니언

Description

캠형상을 이용한 가변 스티어링비를 갖는 랙 앤 피니언 조향 시스템{RACK AND PINION STEERING SYSTEM WITH VARIABLE STEERING RATIO USING CAM SHAPE}

도 1a 및 도 1b는 일반적인 조향 시스템의 랙 앤 피니언의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.

도 2는 본 발명에 따른 캠형상을 이용한 가변 스티어링비를 갖는 랙 앤 피니언 조향 시스템의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

31. 캠기어

32. 랙

33,34. 슬라이드 조인트

35. 제1기어

36. 제2기어

본 발명은 캠형상을 이용한 가변 스티어링비를 갖는 랙 앤 피니언 조향 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 랙 피치(rack pitch)의 변화를 주어 제작하 는 가공상의 어려움을 해결하고, 좀 더 부드러운 스티어링감(steering feeling)을 구현하기 위한 캠형상을 이용한 가변 스티어링비를 갖는 랙 앤 피니언 조향 시스템에 관한 것이다.

조향 시스템(Steering System)은 차량의 진행 방향을 임의로 바꾸기 위해 조향하는 장치이며, 이 장치는 조작기구, 기어장치 및 링크기구의 3가지 기구로 구성되어 있다.

조향 시스템은 차량 또는 현가장치의 형식에 따라 크게 2가지 형식이 있으며, 상용차에서 많이 사용되는 차축 현가식 조향장치와 승용차에서 많이 사용되는 독립현가식 조향장치가 있다.

조작기구는 운전자가 직접 스티어링 휠(Steering wheel)을 조작하여 그 조작력을 조향기어와 링크에 전달하는 부분이며, 조작기구에는 스티어링 휠, 스티어링 축 및 조향축(Steering Column)등으로 구성되어 있다.

그리고 기어장치는 조향축의 회전을 약 20:1로 감속하여 조작력을 크게 함과 동시에 조작기구의 운동방향을 바꾸어 링크기구에 전달하는 부분이다.

조향 기어장치는 볼 너트형(Ball nut type)과 랙 앤 피니언형(Rack and Pinion type)으로 크게 대별되며, 소형 자동차에는 주로 랙 피니언형이 사용되고 있다.

랙 앤 피니언 조향기어는 조향축 끝에 피니언을 설치하여 랙과 물리도록 한 구조로 되어 있으며, 피니언이 회전하면 랙은 옆 방향으로 움직이고 랙 양쪽 끝에 연결된 타이로드(tie rod)를 통해 너클과 함께 조향바퀴가 움직이도록 되어 있다. 이 형식은 링크 기구와 볼 조인트 수가 적으므로 마찰이 적고 소형 경량화할 수 있는 장점이 있다

한편, 고속으로 주행할 때는 스티어링 기어비가 높은 것이 좋고, 저속에서의 주차할 때는 낮은 것이 좋다.(스티어링 기어비 = 스티어링 휠 각/조향각)

이런 상황에 맞게 끔 스티어링 기어비는 변화를 가지는 데, 이런 스티어링 기어비의 변화를 위해서 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 기존 랙 앤 피니언 스티어링 시스템은 랙(11,21)쪽의 기어피치(s1,s2)에 변화를 주어서 스티어링 기어비의 변화를 같도록 한다.

그런데, 상기와 같은 이유로 인하여 랙(11,21)의 기어피치(s1,s2)의 변화를 주어서 제작하기 어려울 뿐만 아니라, 대부분 기술 로열티(royalty) 문제가 있어서 실차에 사용하기에도 여러 제한이 많다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 랙 앤 피니언 방식의 스티어링 시스템에서 랙피치의 변화를 주어 제작하는 가공상의 어려움이 해결되도록 한 캠형상을 이용한 가변 스티어링비를 갖는 랙 앤 피니언 조향 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 캠형상을 이용한 가변 스티어링비를 갖는 랙 앤 피니언 조향 시스템은, 스티어링 컬럼에 연결 설치된 회전력 전달장치와; 상기 회전력 전달장치의 회전력을 전달받아 회전하며, 캠 형상으로 이루 어진 캠기어와; 상기 캠기어의 회전에 따라 좌우 운동 및 상하 운동 가능하게 설치된 랙과; 상기 랙의 양단에 상하로 슬라이드 가능하게 설치된 슬라이드 조인트;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2에는 본 발명에 따른 캠형상을 이용한 가변 스티어링비를 갖는 랙 앤 피니언 조향 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 캠형상을 이용한 가변 스티어링비를 갖는 랙 앤 피니언 조향 시스템은, 스티어링 컬럼에 연결 설치된 회전력 전달장치와, 이 회전력 전달장치의 회전력을 전달받아 회전하며 캠 형상으로 이루어진 캠기어(31)와, 이 캠기어(31)의 회전에 따라 좌우 운동 및 상하 운동 가능하게 설치된 랙(32)과, 이 랙(32)의 양단에 상하로 슬라이드 가능하게 설치된 슬라이드 조인트(33,34)를 포함하여 구성된다.

그리고 상기 캠기어(31)는 스티어링 중립에 가까울 때는 스티어링비가 높고, 스티어링각이 커지면 커질수록 스티어링비가 낮아지도록 작동된다.

또한 상기 회전력 전달장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 스티어링 컬럼과 직접 연결 설치되어 회전하는 제1기어(35)와, 이 제1기어(35)와 치합되어 회전하고, 회전력을 상기 캠기어(31)에 전달하는 제2기어(36)를 포함하여 구성된다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 캠형상을 이용한 가변 스티어링비를 갖는 랙 앤 피니언 조향 시스템의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도면을 다시 참조하면, 본 발명에 따른 캠형상을 이용한 가변 스티어링비를 갖는 랙 앤 피니언 조향 시스템은, 도면에는 도시하지는 않았지만, 기존의 랙 앤 피니언 스티어링 장치와 스티어링 방식은 동일하다.

그러나 본 발명은, 랙피치에 변화를 주는 방식에서 벗어나 피니언 쪽에 캠형상을 가진 캠기어(31)를 장착함으로서 가변조향비를 구현 할 수 있다.

이를 구체적으로 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 회전력 전달장치의 제1기어(35)쪽은 스티어링 컬럼에 연결되어 있고, 이 제1기어(35)는 제2기어(36)쪽에 회전력을 전달하여 캠기어(31)를 회전시키고, 상기 캠기어(31)는 스티어링이 중립에 가까울 때는 스티어링비가 높고, 스티어링각이 커지면 커질수록 스티어링비는 낮아지는 메커니즘을 구현할 수 있다.

이로 인해서 랙(32)은 좌우 운동뿐만 아니라 캠기어(31)의 캠 형상 때문에 상하운동도 추가되는데, 이는 상하로 슬라이드 될 수 있도록 슬라이드 조인트(33,34)를 추가하면 해결된다. 그 이외에는 기존의 랙 앤 피니언 방식과 메커니즘은 동일하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 캠형상을 이용한 가변 스티어링비를 갖는 랙 앤 피니언 조향 시스템은 다음과 같은 효과를 갖는다.

랙 앤 피니언 방식의 스티어링 시스템에서 랙피치의 변화를 주어 제작하는 가공상의 어려움이 해결될 뿐만 아니라, 캠형상을 최적으로 맞춤으로써 좀 더 부드 러운 스티어링감(steering feeling)을 구현할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (3)

1. 스티어링 컬럼에 연결 설치된 회전력 전달장치와;

   상기 회전력 전달장치의 회전력을 전달받아 회전하며, 캠 형상으로 이루어진 캠기어와;

   상기 캠기어의 회전에 따라 좌우 운동 및 상하 운동 가능하게 설치된 랙과;

   상기 랙의 양단에 상하로 슬라이드 가능하게 설치된 슬라이드 조인트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 캠형상을 이용한 가변 스티어링비를 갖는 랙 앤 피니언 조향 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 캠기어는 스티어링 중립에 가까울 때는 스티어링비가 높고, 스티어링각이 커지면 커질수록 스티어링비가 낮아지도록 작동되는 것을 특징으로 하는 캠형상을 이용한 가변 스티어링비를 갖는 랙 앤 피니언 조향 시스템.
3. 제1항에 있어서,

   상기 회전력 전달장치는,

   상기 스티어링 컬럼과 직접 연결 설치되어 회전하는 제1기어와;

   상기 제1기어와 치합되어 회전하고, 회전력을 상기 캠기어에 전달하는 제2기어;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 캠형상을 이용한 가변 스티어링비를 갖는 랙 앤 피니언 조향 시스템.

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