KR101428087B1 - 상용차의 파워 스티어링 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상용차의 파워 스티어링 시스템에 관한 것으로, 엔진(4)의 동력에 의존하는 펌프(4)와 모터(14)의 동력에 의존하는 보조 펌프(15)를 통해 스티어링 기어박스(3)로의 유체 공급이 이루어지도록 함으로써 연비 향상을 도모할 수 있도록 하고, 아울러 엔진(4)의 동력에 의존하는 펌프(5)의 고장시에는 비상 안전기능을 이용해 스티어링 기어박스(3)로 유체가 부족함이 없이 충분히 공급될 수 있도록 함으로써 불필요한 사고의 발생을 미연에 방지할 수 있도록 된 것이다.

상용차, 파워 스티어링, 스티어링 기어박스, 펌프, 유체

Description

상용차의 파워 스티어링 시스템{Power steering system of vehicle}

본 발명은 연비향상과 비상 안전기능을 구비한 상용차의 파워 스티어링 시스템에 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 조향조작을 위한 파워 스티어링을 사용하는 것이 보편화되어 있다.

한편, 도 1에는 상용차에서 사용하고 있는 파워 스티어링 시스템의 구성이 개략적으로 도시되어 있다.

즉, 스티어링 휠(1)의 회전에 따라 스티어링 샤프트(2)의 운동방향을 바꾸어 전달하는 스티어링 기어박스(3)와, 엔진(4)의 동력으로 구동하는 펌프(5)와, 유체를 보관하는 오일탱크(6)와, 상기 펌프(5)의 펌핑력으로 상기 오일탱크(6)의 유체를 상기 스티어링 기어박스(3)로 공급하는 유체공급라인(7)과, 상기 스티어링 기어박스(3)의 유체를 상기 오일탱크(6)로 리턴시키는 유체배출라인(8)과, 차속센서와 휠 스피드센서(9)로부터 신호를 전달받아 상기 스티어링 기어박스(3)내의 작동유의 압력을 컨트롤하는 컨트롤러(미도시)를 포함하여 구성된다.

따라서, 엔진(4)이 구동하면 펌프(5)가 구동하여 오일탱크(6)의 유체가 스티어링 기어박스(3)로 공급되고, 차속 및 주행상태에 따라 스티어링 기어박스(3)내의 작동유의 압력이 컨트롤됨으로써 스티어링 휠(1)을 가볍고 신속하게 조작할 수 있게 되는 것이다.

그러나, 상기와 같은 종래의 파워 스티어링 시스템은, 스티어링 기어박스(3)로의 유체 공급이 엔진(4)의 동력에 전적으로 의존하는 펌프(5)를 통해 이루어짐으로써 연비가 나쁜 단점이 있었다.

또한, 상기 펌프(5)의 고장시에는 비상 안전장치가 마련되어 있지 않음으로 인해 상기 스티어링 기어박스(3)로 공급되는 유체의 양이 부족하게 되고, 이로 인해 스티어링 휠(1)을 운전자의 의지대로 신속하고 원활히 조작할 수 없게 됨에 따라 사고발생의 원인이 되는 문제점도 있었다.

이에 본 발명은, 엔진의 동력에 의존하는 펌프와 모터의 동력에 의존하는 보조 펌프를 통해 차속 및 주행상태에 따라 스티어링 기어박스로의 유체 공급이 이루어지도록 함으로써 연비 향상을 도모할 수 있도록 하고, 또한 엔진의 동력에 의존하는 펌프의 고장시에는 비상 안전기능을 이용해 스티어링 기어박스로 유체가 부족함이 없이 충분히 공급될 수 있도록 함으로써 불필요한 사고의 발생을 미연에 방지 할 수 있도록 하는 상용차의 파워 스티어링 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명 상용차의 파워 스티어링 시스템은, 엔진의 동력으로 구동하는 펌프를 통해 오일탱크의 유체를 스티어링 기어박스로 공급하는 유체공급라인과; 상기 오일탱크와 상기 유체공급라인을 연결하는 보조 유체공급라인과; 상기 보조 유체공급라인상에 설치되어 모터의 동력으로 구동하는 보조 펌프와; 상기 유체공급라인을 흐르는 유체의 압력과 상기 보조 유체공급라인을 흐르는 유체의 압력을 설정된 기준 압력과 각각 비교하여 상기 모터의 구동을 제어하는 기능을 갖춘 컨트롤러;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 엔진의 동력에 의존하는 펌프와 모터의 동력에 의존하는 보조 펌프를 통해 스티어링 기어박스로의 유체 공급이 이루어지도록 함으로써 연비 향상을 도모할 수 있도록 하고, 아울러 엔진의 동력에 의존하는 펌프의 고장시에는 비상 안전기능을 이용해 스티어링 기어박스로 유체가 부족함이 없이 충분히 공급될 수 있도록 함으로써 불필요한 사고의 발생을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

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

본 발명 실시예에 따른 상용차의 파워 스티어링 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이, 스티어링 휠(1)의 회전에 따라 스티어링 샤프트(2)의 운동방향을 바꾸어 전달하는 스티어링 기어박스(3)와, 엔진(4)의 동력으로 구동하는 펌프(5)와, 유체를 보관하는 오일탱크(6)와, 상기 펌프(5)의 펌핑력으로 상기 오일탱크(6)의 유체를 상기 스티어링 기어박스(3)로 공급하는 유체공급라인(7)과, 상기 스티어링 기어박스(3)의 유체를 상기 오일탱크(6)로 리턴시키는 유체배출라인(8)을 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명의 실시예는 상기 오일탱크(6)와 상기 유체공급라인(7)을 연결하는 보조 유체공급라인(13)과, 상기 보조 유체공급라인(13)상에 설치되어 배터리(미도시)의 전원으로 구동하는 모터(14)의 동력을 전달받아 구동하는 보조 펌프(15)와, 휠 스피드센서(9)와 차속센서(11)로부터 신호를 전달받아 상기 모터(14)의 구동을 제어함과 더불어 상기 유체공급라인(7)을 흐르는 유체의 압력과 상기 보조 유체공급라인(13)을 흐르는 유체의 압력을 설정된 기준 압력과 각각 비교하여 상기 모터(14)의 구동을 제어하는 기능을 갖춘 컨트롤러(12)를 더 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명의 실시예는 상기 펌프(5)와 상기 스티어링 기어박스(3)사이에 존재하는 상기 유체공급라인(7)상에 설치되면서 상기 유체공급라인(7)을 흐르는 유체의 압력을 검출하는 메인 압력센서(16)와, 상기 보조 펌프(15)에서 상기 유체공급라인(7)쪽으로 연결되는 구간에 위치한 상기 보조 유체공급라인(13)상에 설치되면서 상기 보조 유체공급라인(13)을 흐르는 유체의 압력을 검출하는 보조 압력센서(17)와, 상기 메인 압력센서(16)와 상기 스티어링 기어박스(3)사이에 존재하는 상기 유체공급라인(7)상에 설치되면서 상기 보조 유체공급라인(13)이 연결되는 역 류방지용 밸브(18)를 더 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 역류방지용 밸브(18)는 엔진(4)으로 구동하는 펌프(5)가 고장나거나 또는 상기 유체공급라인(7)의 손상시 상기 유체공급라인(7)을 흐르는 유체가 상기 보조 유체공급라인(13)쪽으로 역류하는 것을 방지하고, 또한 상기 보조 펌프(15)가 고장나거나 또는 상기 보조 유체공급라인(13)의 손상시 상기 보조 유체공급라인(13)을 흐르는 유체가 상기 유체공급라인(7)쪽으로 역류하는 것을 방지하는 역할을 수행한다.

이하, 본 발명 실시예의 작용에 대해 설명한다.

먼저, 펌프(5)와 보조 펌프(15)가 모두 정상 상태일 때, 엔진(1)이 구동하면 펌프(5)와 보조 펌프(15)가 함께 구동하고, 오일탱크(6)의 유체는 유체공급라인(7)과 보조 유체공급라인(13)을 통해 스티어링 기어박스(3)로 공급되며, 컨트롤러(12)는 스피드센서(9)와 차속센서(11)로부터 전달받은 신호를 이용해 모터(14)의 회전속도를 제어함으로써 조타력을 제어하게 된다.

즉, 고속으로 주행할 때나 또는 저속 조타를 할 때에는 조타력을 무겁게 해야 하는데, 이때에는 컨트롤러(12)의 제어로 모터(14)의 회전속도를 줄이게 된다.

모터(14)의 회전속도가 줄어든 만큼 보조 유체공급라인(13)을 통해 스티어링 기어박스(3)로 공급되는 유체의 양이 줄어들게 됨으로써, 조타력이 무거워지게 되고 또한 고속 주행시 직진 안정성을 확보할 수 있게 된다.

그리고, 저속으로 선회할 때나 또는 고속 조타를 할 때에는 조타력을 가볍게 해야 하는데, 이때에는 컨트롤러(12)의 제어로 모터(14)의 회전속도를 높여주게 된 다.

모터(14)의 회전속도가 높아진 만큼 보조 유체공급라인(13)을 통해 스티어링 기어박스(3)로 공급되는 유체의 양이 늘어나게 됨으로써, 조타력이 가벼워지게 되고 또한 저속 선회시 선회 안정성을 확보할 수 있게 된다.

상기와 같이 펌프(5)와 보조 펌프(15)가 모두 정상 상태일 때에는, 펌프(5)와 보조 펌프(15)의 동시 구동에 의해 오일탱크(6)의 유체가 스티어링 기어박스(3)로 공급되므로, 엔진(4)의 동력으로 구동하는 펌프(5)의 용량을 줄일 수 있는 장점이 있고, 이를 통해 연비 향상을 도모할 수 있게 된다.

그리고, 엔진(4)의 동력으로 구동하는 펌프(5)의 고장이 발생한 경우에는, 컨트롤러(12)의 제어로 모터(14)의 회전속도를 높여주게 된다.

펌프(5)가 고장나면 보조 유체공급라인(13)을 통해 스티어링 기어박스(3)로 공급되던 유체가 유체공급라인(7)을 통해 고장난 상기 펌프(5)로 역류될 수 있는데, 이와 같은 현상은 역류방지용 밸브(18)가 차단하게 되며, 이를 통해 보조 유체공급라인(13)을 흐르는 유체의 압력 저하를 방지하게 된다.

펌프(5)가 고장나면 유체공급라인(7)을 통해 스티어링 기어박스(3)로 유체가 공급되지 않으므로, 스티어링 기어박스(3)로 공급되는 유체의 전체 양이 줄어들 수 있으나, 컨트롤러(12)가 모터(14)의 회전속도를 높여주게 됨으로써 이를 보상하여주게 되고, 이에 따라 스티어링 기어박스(3)로 공급되는 유체의 전체 양은 줄어들지 않게 된다.

즉, 유체공급라인(7)을 통해 스티어링 기어박스(3)로 공급되지 않는 유체의 양만큼 보조 유체공급라인(13)을 통해 스티어링 기어박스(3)로 유체가 더 공급됨으로써, 스티어링 기어박스(3)로 공급되는 유체의 전체 양은 줄어들지 않게 되며, 이에 따라 엔진(4)의 동력으로 구동하는 펌프(5)가 고장나더라도 스티어링 휠(1)을 운전자의 의지대로 신속하고 원활히 조작할 수 있게 됨으로써 불필요한 사고발생을 미연에 방지할 수 있게 된다.

그리고, 보조 펌프(15)의 고장이 발생한 경우에는, 컨트롤러(12)의 제어로 모터(14)의 구동을 종료시켜 추가적인 고장 발생을 예방하게 된다.

보조 펌프(15)가 고장나면 유체공급라인(7)을 통해 스티어링 기어박스(3)로 공급되던 유체가 보조 유체공급라인(13)을 통해 고장난 상기 보조 펌프(15)로 역류될 수 있는데, 이와 같은 현상은 역류방지용 밸브(18)가 차단하게 되며, 이를 통해 유체공급라인(7)을 흐르는 유체의 압력 저하를 방지하게 된다.

보조 펌프(15)가 고장나면 보조 유체공급라인(13)을 통해 스티어링 기어박스(3)로 유체가 공급되지 않으므로, 스티어링 기어박스(3)로 공급되는 유체의 전체 양은 줄어들게 되나, 스티어링 휠(1)의 조타가 전혀 이루어지지 않는 것은 아니다.

다만, 순간적으로 운전자의 의지대로 신속하고 원활히 조타가 힘든 상황이기 때문에, 운전자는 차량을 저속으로 주행하여 안전한 장소로 대피시킨 후 고장 수리를 하여 재 사용하도록 한다.

도 1은 종래의 구성에 따른 상용차의 파워 스티어링 시스템을 설명하기 위한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 상용차의 파워 스티어링 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

3 - 스티어링 기어박스 4 - 엔진

5 - 펌프 7 - 유체공급라인

12 - 컨트롤러 13 - 보조 유체공급라인

14 - 모터 15 - 보조 펌프

16 - 메인 압력센서 17 - 보조 압력센서

18 - 역류방지용 밸브

Claims (3)

1. 엔진의 동력으로 구동하는 펌프와;

   상기 펌프를 통해 오일탱크의 유체를 스티어링 기어박스로 공급하는 유체공급라인과;

   상기 오일탱크와 상기 유체공급라인을 연결하는 보조 유체공급라인과;

   상기 보조 유체공급라인상에 설치되어져 상기 오일탱크의 유체를 상기 스티어링 기어박스로 공급하도록 상기 엔진의 구동시 상기 펌프와 함께 구동되고, 모터의 동력으로 구동하는 보조 펌프와;

   휠 스피드센서와 차속센서의 신호를 전달받아 상기 모터의 구동을 제어함과 더불어 상기 유체공급라인을 흐르는 유체의 압력과 상기 보조 유체공급라인을 흐르는 유체의 압력을 설정된 기준 압력과 각각 비교하여 상기 모터의 구동을 제어하는 기능을 갖춘 컨트롤러;

   를 포함하는 상용차의 파워 스티어링 시스템.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 펌프와 상기 스티어링 기어박스사이에 존재하는 상기 유체공급라인상에 설치되면서 상기 유체공급라인을 흐르는 유체의 압력을 검출하는 메인 압력센서와;

   상기 보조 펌프에서 상기 유체공급라인쪽으로 연결되는 구간에 위치한 상기 보조 유체공급라인상에 설치되면서 상기 보조 유체공급라인을 흐르는 유체의 압력을 검출하는 보조 압력센서;

   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상용차의 파워 스티어링 시스템.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 메인 압력센서와 상기 스티어링 기어박스사이에 존재하는 상기 유체공급라인상에 설치되면서 상기 보조 유체공급라인이 연결되는 역류방지용 밸브;

   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상용차의 파워 스티어링 시스템.

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