KR101360699B1

KR101360699B1 - 파워 스티어링의 조타력 어시스트 장치

Info

Publication number: KR101360699B1
Application number: KR1020080063393A
Authority: KR
Inventors: 박호준; 조재성
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2008-07-01
Filing date: 2008-07-01
Publication date: 2014-02-10
Also published as: KR20100003475A

Abstract

본 발명은 파워 스티어링의 조타력 어시스트 장치에 관한 것으로, 스티어링 휠의 회전에 의해 조타각이 최대인 시점이 되더라도 동력실린더(12)의 피스톤(17)은 보조 피스톤(49)을 통해 보조 조타력을 제공받게 됨으로써, 조타각이 최대인 시점에서 스티어링 휠의 무거워짐 현상을 없앨 수 있게 되고, 이를 통해 운전자의 편의성 향상 및 주행 중 조향 조작의 불가로 인한 사고의 발생을 미리 예방할 수 있도록 된 것이다.

파워 스티어링, 조타력, 보조, 브레이크 부스터

Description

파워 스티어링의 조타력 어시스트 장치{Apparatus for assisting steering power of power steering system}

본 발명은 조타각이 최대 시점에 근접하는 경우 보조 조타력을 발생시켜 스티어링 휠의 무거워짐 현상을 없앨 수 있도록 하는 파워 스티어링의 조타력 어시스트 장치에 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 조향 조작을 위한 파워 스티어링을 사용하는 것이 보편화되어 있다.

한편, 유압식 파워 스티어링은 스티어링 샤프트의 회전을 감속함으로써 조작력을 증대시킴과 동시에 상기 스티어링 샤프트의 운동방향을 바꾸어 전달하는 기어박스장치를 포함하여 구성된다.

상기 파워 스티어링의 기어박스장치(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 내부에 유체(11)가 채워진 동력실린더(12) 및 밸브기구(13)를 일체로 구비한 기어박스몸 체(14)와, 스티어링 샤프트(1)의 하단에 구비되면서 상기 기어박스몸체(14)내에 위치하도록 설치된 구동피니언(15)과, 상기 동력실린더(12) 및 상기 기어박스몸체(14)의 좌우 양단을 일체로 관통하면서 상기 구동피니언(15)과 치합을 이루도록 설치되어 상기 구동피니언(15)의 회전 운동에 따라 직선운동을 하는 랙(16)과, 상기 동력실린더(12)내에 위치한 상기 랙(16)에 일체로 결합되어 상기 랙(16)의 직선 운동시 상기 동력실린더(12)를 따라 이동하는 피스톤(17)과, 상기 동력실린더(12)에서 상기 피스톤(17)을 기준으로 양분된 좌,우측의 챔버와 상기 밸브기구(13)를 각각 연결하는 복수개의 유압파이프(18,19)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 기어박스몸체(14)의 밸브기구(13)에는 오일펌프와 연결된 공급호스(21) 및 오일리저버와 연결된 리턴호스(22)가 각각 연결된다.

한편, 상기와 같이 구성된 파워 스티어링에서 오일펌프의 용량이 충분하지 않으면 조타각이 최대인 시점에 근접할수록 동력실린더(12)로 공급되는 유압이 힘이 점차 감소하게 되고, 이로 인해 조타각이 커질수록 스티어링 휠의 무거워짐 현상이 점차 증가하게 됨으로써, 운전자의 편의성 저하 및 심할 경우 원활한 조향 조작의 불가로 인해 사고의 원인이 되기도 하였다.

이에 본 발명은, 조타각이 최대 시점에 근접하는 경우 보조 조타력이 발생할 수 있도록 개선하여, 조타각 증가에 따른 스티어링 휠의 무거워짐 현상을 없앨 수 있도록 하고, 이를 통해 운전자의 편의성 향상 및 주행 중 조향 조작의 불가로 인 한 사고의 발생을 미리 예방할 수 있도록 하는 파워 스티어링의 조타력 어시스트 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명 파워 스티어링의 조타력 어시스트 장치는, 브레이크 부스터의 부압으로 보조 유압을 발생시킬 수 있도록 조향각센서의 신호를 전달받는 컨트롤러의 제어에 의해 동작하는 보조 유압발생기와; 상기 보조 유압발생기로부터 보조 유압을 전달받을 수 있도록 동력실린더에 고정 설치되는 보조 동력실린더와; 상기 동력실린더의 피스톤과 일체로 연결되면서 상기 보조 동력실린더를 따라 직선 이동할 수 있도록 상기 보조 동력실린더내에 설치된 보조 피스톤과; 상기 보조 피스톤에 의해 양분된 상기 보조 동력실린더내의 좌,우측 챔버를 연결하는 바이패스관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 스티어링 휠의 회전에 의해 조타각이 최대인 시점이 되더라도 동력실린더의 피스톤은 보조 피스톤을 통해 보조 조타력을 제공받게 됨으로써, 조타각이 최대인 시점에서 스티어링 휠의 무거워짐 현상을 없앨 수 있게 되고, 이를 통해 운전자의 편의성 향상 및 주행 중 조향 조작의 불가로 인한 사고의 발생을 미리 예방할 수 있는 효과가 있다.

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

차량의 유압식 파워 스티어링을 구성하는 기어박스장치(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 내부에 유체(11)가 채워진 동력실린더(12) 및 밸브기구(13)를 일체로 구비한 기어박스몸체(14)와, 스티어링 샤프트(1)의 하단에 구비되면서 상기 기어박스몸체(14)내에 위치하도록 설치된 구동피니언(15)과, 상기 동력실린더(12) 및 상기 기어박스몸체(14)의 좌우 양단을 일체로 관통하면서 상기 구동피니언(15)과 치합을 이루도록 설치되어 상기 구동피니언(15)의 회전 운동에 따라 직선운동을 하는 랙(16)과, 상기 동력실린더(12)내에 위치한 상기 랙(16)에 일체로 결합되어 상기 랙(16)의 직선 운동시 상기 동력실린더(12)를 따라 이동하는 피스톤(17)과, 상기 동력실린더(12)에서 상기 피스톤(17)을 기준으로 양분된 좌,우측의 챔버와 상기 밸브기구(13)를 각각 연결하는 복수개의 유압파이프(18,19)를 포함하여 구성된다.

한편, 본 발명 실시예의 파워 스티어링은 조타각이 최대 시점에 근접하는 경우 보조 조타력이 발생할 수 있도록 하여 조타각 증가에 따른 스티어링 휠의 무거워짐 현상을 없앨 수 있는 조타력 어시스트 장치를 함께 포함하여 구성된다.

즉, 본 발명에 따른 조타력 어시스트 장치는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 브레이크 부스터의 부압으로 보조 유압을 발생시키는 보조 유압발생기(30)를 포함하여 구성된다.

상기 보조 유압발생기(30)는, 상기 브레이크 부스터와 연결통로(31a)를 통해 연결된 부압실린더(31)와, 내부에 보조 유압을 발생시킬 수 있는 유체(32)가 채워 진 보조 유압실린더(33)와, 상기 부압실린더(31)내에 설치되면서 상기 부압실린더(31)를 따라 직선 이동하는 부압피스톤(34)과, 상기 보조 유압실린더(33)내에 설치되면서 상기 보조 유압실린더(33)를 따라 직선 이동하는 유압피스톤(35)과, 상기 부압피스톤(34)과 상기 유압피스톤(35)을 일체로 연결하는 피스톤로드(36)를 포함하여 구성된다.

상기 부압실린더(31)의 연결통로(31a)에는 상기 연결통로(31a)를 선택적으로 개폐시키기 위한 솔레노이드 밸브(37)가 구비되는데, 상기 솔레노이드 밸브(37)는 조향각센서(41)의 신호를 전달받는 컨트롤러(43)의 제어에 의해 동작하도록 구성된다.

또한, 본 발명에 따른 조타력 어시스트 장치는, 상기 보조 유압실린더(33)로부터 유압파이프(45)를 통해 보조 유압을 전달받을 수 있도록 상기 동력실린더(12)에 고정 설치되는 보조 동력실린더(47)와, 상기 동력실린더(12)의 피스톤(17)과 일체로 연결되면서 상기 보조 동력실린더(47)를 따라 직선 이동할 수 있도록 상기 보조 동력실린더(47)내에 설치된 보조 피스톤(49)을 더 포함하여 구성된다.

상기 보조 동력실린더(47)는 상기 보조 피스톤(49)을 기준으로 좌측 챔버(47a)와 우측 챔버(47b)로 분할되며, 상기 좌,우측 챔버(47a,47b)는 바이패스관(51)을 통해 연결된 구조이다.

한편, 상기 보조 동력실린더(47)로 연결되는 상기 유압파이프(45)의 일단은 상기 보조 동력실린더(47)의 중간 위치로 연결되게 설치된다.

그리고, 상기 동력실린더(12)의 피스톤(17)과 상기 보조 동력실린더(47)의 피스톤(49)은 상기 동력실린더(12)와 상기 보조 동력실린더(47)를 관통하는 연결로드(53)를 매개로 일체로 연결되어 설치된다.

또한, 상기 동력실린더(12)와 상기 보조 동력실린더(47)에는 상기 연결로드(53)가 관통하는 로드구멍(12a,47a)이 상기 동력실린더(12) 및 상기 보조 동력실린더(47)의 길이방향을 따라 각각 절개되어 형성된다.

이하, 본 발명 실시예의 작용에 대해 설명한다.

스티어링 휠의 조타가 없을 때 동력실린더(12)의 피스톤(17)은 도 2와 같이 중립 상태로 존재하고, 동시에 보조 동력실린더(47)의 보조 피스톤(49)도 중립 상태로 존재하게 되며, 이때 상기 보조 피스톤(49)은 유압파이프(45)를 밀폐시키고 있는 상태가 된다.

그리고, 스티어링 휠의 조타가 없는 중립 상태에서 상기 스티어링 휠을 미소 조타하면, 동력실린더(12)의 피스톤(17)은 랙(16)의 이동방향과 동일한 방향으로 동력실린더(12)를 따라 직선 이동하게 되고, 오일펌프로부터 발생한 유압은 유압파이프(18,19)를 통해 상기 동력실린더(12)로 공급되며, 이로 인해 운전자는 향상된 조타력을 제공받게 된다.

상기 스티어링 휠을 미소 조타시 보조 피스톤(49)은 동력실린더(12)의 피스톤(17)에 연동하여 보조 동력실린더(47)를 따라 직선 이동을 하게 되지만, 이때에도 상기 보조 피스톤(49)은 여전히 유압파이프(45)를 밀폐시키고 있는 상태로 존재한다.

한편, 오일펌프의 용량이 충분하지 않은 상황에서 계속적인 스티어링 휠을 조타로 인해 조타각이 점차 커지게 되면 스티어링 휠의 무거워짐 현상도 점차 증가하게 되고, 스티어링 휠이 최대로 회전(2.98 턴)하여 조타각이 최대가 되면 스티어링 휠의 무거워짐 현상도 최대가 된다.

이를 예방하기 위하여 본 발명의 실시예는, 스티어링 휠이 미소 조타를 벗어나는 순간부터 조타각이 최대인 시점까지 보조 조타력을 제공받아 스티어링 휠의 무거워짐 현상을 없앨 수 있게 된다.

즉, 스티어링 휠의 회전 턴 수가 증가함으로 인해 조타각이 최대인 시점을 향해 점차 커지게 되면, 동력실린더(12)의 피스톤(17)에 연동하여 보조 동력실린더(47)를 따라 직선 이동하는 보조 피스톤(49)의 이동량이 커지게 되고, 이에 따라 유압파이프(45)는 보조 피스톤(49)에 의해 밀폐되어 있던 상황에서 도 4와 같이 개방된 상태로 바뀌게 된다.

또한, 스티어링 휠의 회전 턴 수가 증가함으로 인해 조타각이 커지게 되면, 조향각센서(41)의 신호를 전달받는 컨트롤러(43)의 제어에 의해 솔레노이드 밸브(37)가 동작하여 밀폐된 연결통로(31a)가 개방된다.

이와 같이, 유압파이프(45)가 개방되고 아울러 연결통로(31a)가 개방되면, 브레이크 부스터의 부압에 의해 부압피스톤(34)은 상기 연결통로(31a)가 있는 방향으로 이동(도 4에서는 하강이동)하게 되고, 이에 연동하여 유압피스톤(35)은 유압파이프(45)가 있는 방향으로 이동(도 4에서 하강이동)을 하게 된다.

상기 유압피스톤(35)이 이동하면 보조 유압실린더(33)의 유압은 유압파이프(45)를 통해 보조 동력실린더(47)로 공급되어 보조 피스톤(49)에 작용하게 되고, 상기 보조 피스톤(49)은 유압의 힘에 의해 원활히 직선 이동하게 되며, 상기 보조 피스톤(49)과 연결된 동력실린더(12)의 피스톤(17)도 원활히 직선 이동을 하게 된다.

여기서, 상기 보조 피스톤(49)의 보조 동력실린더(47)의 좌측 챔버(47a)로 이동하면, 상기 좌측 챔버(47a)의 유압은 바이패스관(51)을 통해 우측 챔버(47b)로 이동한다.

따라서, 조타각이 최대인 시점이 되더라도 동력실린더(12)의 피스톤(17)은 보조 피스톤(49)을 통해 보조 조타력을 제공받게 되어 상기 피스톤(17)은 마찰 등과 같은 외부 요인의 저항력을 충분히 이기면서 원활히 직선 이동을 하게 되고, 이 결과 조타각이 커지더라도 스티어링 휠은 무거워짐 현상이 발생하지 않게 된다.

이와 같이, 조타각이 최대인 시점에서 스티어링 휠의 무거워짐 현상을 없앨 수 있게 되면, 운전자의 편의성 향상 및 주행 중 조향 조작의 불가로 인한 사고의 발생을 미리 예방할 수 있는 장점이 있게 된다.

도 1은 일반적인 파워 스티어링의 기어박스장치를 설명하기 위한 도면,

도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 파워 스티어링의 조타력 어시스트 장치를 설명하기 위한 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

12 - 동력실린더 17 - 피스톤

30 - 보조 유압발생기 31 - 부압실린더

33 - 보조 유압실린더 43 - 컨트롤러

45 - 유압파이프 47 - 보조 동력실린더

49 - 보조 피스톤

Claims

브레이크 부스터의 부압으로 보조 유압을 발생시킬 수 있도록 조향각센서의 신호를 전달받는 컨트롤러의 제어에 의해 동작하는 보조 유압발생기와;

상기 보조 유압발생기로부터 보조 유압을 전달받을 수 있도록 동력실린더에 고정 설치되는 보조 동력실린더와;

상기 동력실린더의 피스톤과 일체로 연결되면서 상기 보조 동력실린더를 따라 직선 이동할 수 있도록 상기 보조 동력실린더내에 설치된 보조 피스톤과;

상기 보조 피스톤에 의해 분할된 상기 보조 동력실린더내의 좌,우측 챔버를 연결하는 바이패스관;

을 포함하는 파워 스티어링의 조타력 어시스트 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 보조 유압발생기는,

상기 브레이크 부스터와 연결통로를 통해 연결되면서 상기 연결통로에 상기 컨트롤러의 제어에 따라 상기 연결통로를 개폐시키는 솔레노이드 밸브가 구비된 부압실린더와;

상기 보조 동력실린더와 유압파이프를 통해 연결되면서 내부에 보조 유압을 발생시킬 수 있는 유체가 채워진 보조 유압실린더와;

상기 부압실린더내에 설치된 부압피스톤과 상기 보조 유압실린더에 설치된 유압피스톤 및 상기 부압피스톤과 상기 유압피스톤을 일체로 연결하는 피스톤로드;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링의 조타력 어시스트 장치.
청구항 2에 있어서, 상기 보조 동력실린더로 연결되는 상기 유압파이프의 일단은 상기 보조 동력실린더의 중간 위치로 연결되게 설치된 것;

을 특징으로 하는 파워 스티어링의 조타력 어시스트 장치.
청구항 2에 있어서, 상기 동력실린더의 피스톤과 상기 보조 동력실린더의 피스톤은 상기 동력실린더와 상기 보조 동력실린더를 관통하는 연결로드를 매개로 일체로 연결되어 설치되고;

상기 동력실린더와 상기 보조 동력실린더에는 상기 연결로드가 관통하는 로드구멍이 상기 동력실린더 및 상기 보조 동력실린더의 길이방향을 따라 각각 절개되어 형성된 것;

을 특징으로 하는 파워 스티어링의 조타력 어시스트 장치.