KR19980031395A - Automatic adjustment of caster angle of wheel - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차의 바퀴가 하중을 받는 지점과 지면에 접촉하는 지점사이에 소정의 각도를 갖도록 한 바퀴의 캐스터각도를 스트러트바아를 사용하여 자동적으로 조절되어지도록 한 자동차의 캐스터조절장치에 관한 것으로서, 바퀴(10)의 조향너클(12)과 차량의 앞크로스멤버(13)사이에 설치된 스트러트바아(14)의 양쪽 선단에 나사산(15)을 형성시키고, 이 나사산(15)에 워엄기어(16b)를 설치하며, 이 워엄기어(16b)에 워엄(16a)을 설치하여 모우터(19)에 의해 구동되는 피니언(18)을 연결시키고, 상기 모우터(19)가 차량의 바퀴에 설치되어 캐스터각도를 감지하는 감지센서(22)에서 입력된 신호에 따라 정역방향으로 제어되어지도록 함으로써, 상기 감지센서의 신호에 따라 모우터가 정역방향으로 구동하면서 워엄기어(16b)의 내면과 스트러트바아(14)에 형성된 나사산을 통하여 스트러트바아(14)의 길이가 자동적으로 조절되어져, 캐스터각도를 자동조절하도록 되어 있다. 이러한 본 발명의 장치는 바퀴의 캐스터각도가 항상 일정한 각도로 유지하도록 되어 있기 때문에 바퀴의 쏠림등과 같은 현상이 발생되지 않게 된다.The present invention relates to a caster control device for a vehicle in which a caster angle of a wheel is automatically adjusted using a strut bar so that the wheel of the vehicle has a predetermined angle between a point under load and a point of contact with the ground. Threads 15 are formed at both ends of the strut bar 14 provided between the steering knuckle 12 of the wheel 10 and the front cross member 13 of the vehicle, and the worm gear 16b is formed on the threads 15. Install the worm gear 16b to the worm gear 16b to connect the pinion 18 driven by the motor 19, and the motor 19 is installed on the wheel of the vehicle to caster angle. By controlling the forward and reverse directions according to the signal input from the detection sensor 22 for detecting a, the inner surface and the strut bar 14 of the worm gear 16b while driving the motor in the forward and reverse directions according to the signal of the detection sensor. Screw formed in The length of the strut bar 14 is automatically adjusted through the mountain, thereby automatically adjusting the caster angle. The apparatus of the present invention is such that the caster angle of the wheel is always maintained at a constant angle, such that the phenomenon such as the wheel pull does not occur.

Description

자동차바퀴의 캐스터각도 자동조정장치Automatic adjustment of caster angle of wheel

본 발명은 구동바퀴의 조향각도의 일종인 캐스터조절장치에 관한 것으로, 특히 구동바퀴의 캐스트각도를 점검하여 정상에서 벗어난 경우에 이를 자동적으로 조절해 주도록 된 자동차바퀴의 캐스터각도 자동조절장치에 관한 것이다.The present invention relates to a caster control device which is a kind of steering angle of the drive wheel, and more particularly, to an automatic control device of the caster angle of an automobile wheel to automatically adjust it when the cast angle of the drive wheel is checked and departed from the top. .

일반적으로 차량에는 주행수단으로서 바퀴가 구비되어 있는데, 이 바퀴는 단순히 차체에 평형한 상태로 배치되어 있는 것이 아니라, 원만한 조향과 바퀴의 주행안정을 위해 각종 원칙에 따라 배치되어 있다. 예컨대 앞바퀴의 앞쪽 선단이 뒤쪽보다 안쪽을 향하도록 배치한 토우 인(toe in)과, 바퀴의 상단이 하단보다 바깥쪽을 향하게 한 캠버(camber) 및, 바퀴에 하중이 가해지는 방향과 바퀴가 지면에 접촉하는 방향사이에 소정의 각도를 나타내는 캐스터(caster)등이 있다.In general, a vehicle is provided with wheels as a driving means, which are not simply arranged in an equilibrium state on the vehicle body, but are arranged according to various principles for smooth steering and driving stability of the wheels. For example, a toe in which the front end of the front wheel is pointed inward rather than the rear, a camber with the upper end of the wheel outward than the lower, There is a caster or the like indicating a predetermined angle between directions in contact with the.

이러한 조건들이 정상적으로 되어 있지 않으면 바퀴가 한쪽으로 쏠리는 현상이 발생하거나 조향이 순조롭지 못하게 되어 운전에 힘이 들거나 자동차의 안전운전에 문제가 생기게 된다.If these conditions are not normal, the wheels may turn to one side or the steering may not be smooth, resulting in difficulty in driving or problems in safe driving of the car.

본 발명은 상기한 바 중에서, 상기 캐스터각도에 관한 것으로서 이 캐스터를 좀더 자세하게 설명하자면, 도 1 에 도시된 바와 같이 바퀴(10)의 중심수선에 대해 자동차의 조향축이 이루어는 각도(θ)를 나타내는 것으로서, 이 캐스터각도는 차량의 주행에 중요한 영향을 미치는 것인 바, 예컨대 주행중에 조향 바퀴에 방향성을 주게 되고, 또한 조향하였을 때 직진방향으로 되돌아오는 복원력을 부여하게 되는 것이다.As described above, the present invention relates to the caster angle. More specifically, the caster includes an angle θ of the steering shaft of the vehicle with respect to the centerline of the wheel 10 as shown in FIG. 1. As shown, this caster angle has an important effect on the running of the vehicle, for example, to give steering wheels direction while driving, and also to give a restoring force to return to the straight direction when steering.

따라서, 양쪽 바퀴의 캐스터각도가 일치되지 않으면 바퀴가 한쪽으로 쏠리거나, 주행성에 문제가 생기게 된다.Therefore, if the caster angles of both wheels do not coincide, the wheels may be inclined to one side or a problem may occur in the driving performance.

통상 이러한 경우에는 휠얼라인먼트라는 작업을 통하여 캐스터각도를 정확하게 일치시킴과 더불어 양쪽 바퀴가 일치하도록 바로 잡아야 한다.In this case, the wheel alignment is required to precisely match the caster angle, and to correct both wheels.

그러나, 휠 얼라인먼트라는 작업이 간단한 것이 아니고 시간과 경비가 많이 소요되기 때문에, 쉽사리 택할 수 있는 정비작업이 아니므로 대부분 약간의 문제가 있어도 이를 감수하고 운행하게 된다. 이러한 경우에는 양쪽 바퀴에 편마모가 발생하게 될 뿐만 아니라 마모도가 심하게 되고, 주행에도 안정성이 결여되는 문제가 있게 된다However, because wheel alignment is not a simple task and takes a lot of time and money, it is not easy to select a maintenance work, so most of them have to run even if there are some problems. In this case, not only the wear and tear occurs on both wheels, but also the wear is severe, and there is a problem of lack of stability in driving.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해소시키기 위해 안출된 것으로서, 차량바퀴의 캐스터각도가 변이된 경우에 이를 자동적으로 바로 잡아주도록 한 자동차바퀴의 캐스터각도 자동조정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an automatic adjustment device for the caster angle of an automobile wheel, which automatically corrects it when the caster angle of the vehicle wheel is changed. .

도 1 은 자동차바퀴에 적용되어 있는 캐스터각도의 정의를 설명하기 위한 개략적설명도,1 is a schematic explanatory diagram for explaining the definition of the caster angle applied to the wheel of the vehicle,

도 2 는 일반적인 자동차에서 바퀴의 조향너클과 앞크로스멤버사이에 설치되어 바퀴의 캐스터각도를 수동조절하도록 되어 있는 스트러트바아의 배치를 나타내는 개략적인 사시도,Figure 2 is a schematic perspective view showing the arrangement of the strut bar is installed between the steering knuckle and the front cross member of the wheel in a typical vehicle to manually adjust the caster angle of the wheel,

도 3 은 본 발명에 따라 스트러트바아의 선단에 앞크로스멤버와 조향너클사이의 길이를 자동적으로 가변조절할 수 있도록 된 장치의 개략도,3 is a schematic diagram of an apparatus adapted to automatically vary the length between a front cross member and a steering knuckle at the tip of a strut bar in accordance with the present invention;

도 4 는 도 3 의 부분 확대 측면도이다.4 is a partially enlarged side view of FIG. 3.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10 : 차량바퀴 11 : 회전축 12 : 조향너클 13 : 앞크로스멤버 14 : 스트러트바아 15 : 나사산 16a : 워엄 16b :워엄기어 17 : 구동축 18 : 피니언기어 19 : 모우터 20 : 구동기어 21 : 제어기 22 : 캐스터각도 감지센서DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS 10 vehicle wheel 11 rotation shaft 12 steering knuckle 13 front cross member 14 strut bar 15 thread 16a worm 16b worm gear 17 drive shaft 18 pinion gear 19 motor 20 drive gear 21 controller 22 Caster angle sensor

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 바퀴의 조향각도를 제어하는 조향너클과 차량의 앞크로스멤버사이에 설치된 스트러트바아의 한쪽 선단에 나사산을 형성시키고, 이 나사산에 워엄기어를 설치하며, 이 워엄기어에 결합된 워엄에 모우터에 의해 구동되는 피니언을 연결시키고, 상기 모우터가 차량의 바퀴에 설치되어 캐스터각도를 감지하는 감지센서에서 입력된 신호에 따라 정역방향으로 제어되어지도록 한 구조로 되어 있다.The present invention for achieving the above object, to form a screw thread on one end of the strut bar installed between the steering knuckle for controlling the steering angle of the wheel and the front cross member of the vehicle, the worm gear is installed on the screw thread And a pinion driven by a motor to a worm coupled to the worm gear, and the motor is installed on a wheel of the vehicle so that the motor is controlled in a forward and reverse direction according to a signal input from a sensor for detecting a caster angle. It is structured.

이러한 구조로 이루어진 본 발명의 장치는, 바퀴에 설치된 감지센서가 항상 캐스터각도를 감지하여 그 신호를 제어기로 인가시키면, 이 제어기에서는 비교값과 측정치를 비교하여 그 차이에 해당하는 신호를 발생시키고, 이 제어기의 신호에 따라 전기모우터가 정역회전하면서 상기 워엄기어와 연결된 피니언을 구동시키며, 이 피니언의 구동에 따라 워엄기어가 회전하여 이 워엄기어의 내측 나사산이 스트러트 바아에 형성된 나사산을 따라 회전하면서 스트러트바의 길이를 조절하게 된다.In the apparatus of the present invention having such a structure, when the sensor installed in the wheel always detects the caster angle and applies the signal to the controller, the controller generates a signal corresponding to the difference by comparing the comparison value with the measured value, In response to the signal of the controller, the electric motor rotates forward and backward to drive the pinion connected to the worm gear. The worm gear rotates according to the driving of the pinion so that the inner thread of the worm gear rotates along the thread formed on the strut bar. Adjust the length of the strut bar.

즉, 고정설치된 앞크로스멤버와 축선회하도록 설치된 조향너클사이에 배치되는 스트러트의 길이를 조절함으로써 자동차 바퀴의 캐스터각도를 자동 조절하게 되는 것이다. 이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 예시도면에 의거하여 자세히 설명한다.That is, by adjusting the length of the strut disposed between the fixed front cross member and the steering knuckle installed to pivot, the caster angle of the automobile wheel is automatically adjusted. Hereinafter will be described in detail with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention.

본 발명은 도 2 내지 도 4 에 도시되어 있는 바와 같이, 차량바퀴(10)의 회전축(11)에 설치되어 있는 조향너클(12)의 선단과 차량의 양쪽 사이드 프레임(도시안됨)을 가로질러 설치된 앞크로스멤버(13)사이에 스트러트바아(14)가 길이를 조절할 수 있게 설치되어 있다.2 to 4, the present invention is installed across the front end of the steering knuckle 12, which is installed on the rotary shaft 11 of the vehicle wheel 10, and both side frames (not shown) of the vehicle. The strut bar 14 is installed between the front cross members 13 to adjust the length.

그리고, 상기 앞크로스멤버(13)와 연결된 스트러트 바아(14)의 연결부 양쪽에 도 3 에 도시된 바와 같이 나사산(15)이 각각 형성되고, 이 나사산(15)에는 워엄기어(16b)의 내측 나사산이 맞물려 있고, 상기 워엄기어(16b)에는 워엄(16a)이 맞물려 있다.Then, threads 15 are formed on both sides of the strut bar 14 connected to the front cross member 13, respectively, as shown in FIG. 3, and the threads 15 have internal threads of the worm gear 16b. This mesh is engaged, and a worm 16a is meshed with the worm gear 16b.

상기 워엄(16a)이 연결된 구동축(17)의 선단에 피니언(18)이 각각 설치되어 있고, 이들 양쪽 피니언(18)사이에 모우터(19)에 의해 구동되는 구동기어(20)가 서로 맞물리도록 설치되어 있다.The pinions 18 are respectively provided at the ends of the drive shafts 17 to which the worms 16a are connected, and the drive gears 20 driven by the motors 19 are engaged between the pinions 18. It is installed.

한편, 상기 모우터(19)는 제어기(21)를 통하여 바퀴(10)의 내측부에 설치되어 캐스터각도를 감지하는 캐스터각도 감지센서(22)와 전기적으로 연결된 구조로 되어 있다.On the other hand, the motor 19 is installed on the inner side of the wheel 10 through the controller 21 has a structure electrically connected to the caster angle detection sensor 22 for detecting the caster angle.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 장치는, 상기 감지센서(22)가 바퀴(10)의 캐스터각도를 감지하여 그 신호를 제어기(21)에 인가시키면, 이 제어기(21)에서는 기준 캐스터각도값과 입력된 신호값을 비교하여 그 비교차에 해당하는 신호를 모우터(19)로 인가시켜 모우터(19)를 구동시키게 된다.In the device of the present invention having such a configuration, when the sensor 22 detects the caster angle of the wheel 10 and applies the signal to the controller 21, the controller 21 inputs a reference caster angle value and an input. The signal value is compared and the signal corresponding to the comparison difference is applied to the motor 19 to drive the motor 19.

즉, 예컨대 비교차의 값이 양이면 모우터(19)를 음의 방향으로 구동시키고, 비교치가 음이면 모우터(19)를 양의 방향으로 구동시키며, 몰론 비교치가 제로이면 모우터를 구동시키지 않는다, 그리고, 모오터(19)의 구동시간도 이 비교치의 절대값에 따라 결정되는 바, 비교치의 절대값이 많으면 즉 편차가 크면 모우터(19)의 가동시간도 길어져 비교치가 제로가 될 때까지 가동되게 된다.That is, for example, if the value of the comparison difference is positive, the motor 19 is driven in the negative direction, if the comparison value is negative, the motor 19 is driven in the positive direction, and if the comparison value is zero, the motor is not driven. In addition, since the driving time of the motor 19 is also determined according to the absolute value of this comparison value, when the absolute value of the comparison value is large, that is, the deviation is large, the operating time of the motor 19 is also long and the comparison value becomes zero. It will be operated until.

상기 모우터(19)의 구동력은 구동기어(20)와 피니언(18)과 워엄(16a) 및 워엄기어(16b)를 통하여 스트러트바아(14)에 전달되어 이 스트러트 바아(14)를 정방향 또는 역방향으로 회동시킴게 된다. 따라서, 이 스트러트바아(14)가 회동하면서 앞크로스멤버(13)의 바깥쪽으로 돌출부분(A)의 길이가 가변되어지면서, 결국 앞크로스멤버(13)와 조향너클(12)사이의 길이(L)를 가변시키게 되고, 이 길이(L)의 가변에 따라 바퀴(10)의 캐스터각도가 가변되어지게 되는 것이다.The driving force of the motor 19 is transmitted to the strut bar 14 through the drive gear 20, the pinion 18, the worm 16a, and the worm gear 16b, and the strut bar 14 is forward or reverse. Will be rotated. Accordingly, while the strut bar 14 is rotated, the length of the protruding portion A toward the outside of the front cross member 13 is varied, and eventually, the length L between the front cross member 13 and the steering knuckle 12. ), And the caster angle of the wheel 10 is variable according to the change of the length (L).

여기서 하나의 모우터(19)와 구동기어(20)를 사용하여 양쪽 2개의 피니언기어(18)을 구동시키도록 되어 있으면서, 상기 구동기어(20)가 양쪽 피니언기어(18)사이에 배치되어 있기 때문에 양쪽 피니언기어(18)와 이 피니언기어(18)에 구동축(17)을 통해 연결된 양쪽 워엄기어(16b)의 구동방향이 한 방향으로 회전하게 된다.Here, the drive gear 20 is arranged between the two pinion gears 18 while driving the two pinion gears 18 by using one motor 19 and the drive gear 20. Therefore, the driving directions of both pinion gears 18 and both worm gears 16b connected to the pinion gears 18 through the drive shaft 17 rotate in one direction.

그러므로, 스트러트바아(14)는 앞크로스멤버(13)의 연결부를 중심으로 한 양쪽에서 힘을 받아 구동하게 되므로, 그 구동동작이 부드럽게 이루어지게 된다.Therefore, since the strut bar 14 is driven by the force from both sides of the front cross member 13, the driving operation is made smoothly.

따라서 본 발명에 따른 장치가 구비된 차량에서는 주행중의 기계적인 결합 등에 따른 여러 가지 요인에 의해 캐스터각도가 변화되게 되면, 이 캐스터각도를 감지센서(22)가 항상 감지하여 기준치에서 벗어나게 되면 즉각 그 편차에 해당하는 만큼 각도를 수정하여 항상 일정한 캐스터각도를 유지하게 되는 것이다.Therefore, in a vehicle equipped with the apparatus according to the present invention, when the caster angle is changed by various factors due to mechanical coupling while driving, the deviation is immediately detected when the sensor 22 always detects the caster angle and deviates from the reference value. By modifying the angle as much as to maintain a constant caster angle at all times.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 자동차바퀴의 캐스터각도조절장치는, 바퀴에 설치된 감지센서(22)가 캐스터각도를 감지하여 기준치와 편차가 발생하는 경우에, 자동적으로 모우터(19)를 구동시켜 스트러트바아(14)에 형성된 나사산에 설치된 워엄기어(16b)를 구동시킴으로써, 앞크로스멤버(13)와 조향너클사이에 배치된 스트러트바아(14)의 길이가 가변되게하여 캐스터각도가 항상 일정한 각도로 유지되도록 수정하도록 하여, 차량의 안전운행을 도모할 수가 있고 타이어의 편마모와 과다마모 등을 방지할 수가 있는 효과를 얻을 수 있는 것이다.As described above, the caster angle control device for an automobile wheel according to the present invention automatically drives the motor 19 when the sensor 22 installed in the wheel detects the caster angle and a deviation from the reference value occurs. By driving the worm gear 16b installed in the thread formed on the strut bar 14, the length of the strut bar 14 disposed between the front cross member 13 and the steering knuckle is varied so that the caster angle is always constant. It is possible to obtain the effect that the vehicle can be safely operated so that the vehicle can be safely operated, and the wear and tear of the tire can be prevented.

Claims (1)

차량바퀴(10)의 회전축(11)에 설치되어 있는 조향너클(12)의 선단과 차량의 양쪽 사이드 프레임을 가로질러 설치된 앞크로스멤버(13)사이에 스트러트바아(14)가 설치된 자동차바퀴의 캐스터각도조절장치에 있어서,Caster of an automobile wheel provided with a strut bar 14 between the front end of the steering knuckle 12 provided on the rotary shaft 11 of the vehicle wheel 10 and the front cross member 13 provided across both side frames of the vehicle. In the angle adjusting device, 상기 앞크로스멤버(13)와 연결된 스트러트 바아(14)의 연결부 양쪽에 나사산(15)이 각각 형성되고, 이 나사산(15)에 내측이 맞물려 있는 워엄기어(16b)가 워엄(16a) 및 구동축(17)을 통해 피니언기어(18)와 연결되어 있으며, 이들 피니언(18)사이에 모우터(19)에 의해 구동되는 구동기어(20)가 서로 맞물리도록 설치되어 있고, 상기 모우터(20)는 제어기(21)를 통하여 바퀴(10)의 내측부에 설치되어 캐스터각도를 감지하는 캐스터각도 감지센서(22)와 전기적으로 연결된 구조로 이루어진 자동차바퀴의 캐스터각도 자동조정장치Threads 15 are formed on both sides of the connecting portion of the strut bar 14 connected to the front cross member 13, and worm gears 16b having inner sides engaged with the threads 15 are provided with worms 16a and a drive shaft ( 17 is connected to the pinion gear 18, and between the pinions 18, the drive gear 20 driven by the motor 19 is installed to be engaged with each other, and the motor 20 is Automatically adjust the caster angle of the wheels of the automobile wheel which is installed on the inner side of the wheel 10 through the controller 21 and electrically connected to the caster angle detecting sensor 22 for detecting the caster angle.
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