KR19990011100A

KR19990011100A - 가변 강성의 토오션 바를 이용한 파워스티어링

Info

Publication number: KR19990011100A
Application number: KR1019970034062A
Authority: KR
Inventors: 송준규
Original assignee: 오상수; 만도기계 주식회사
Priority date: 1997-07-21
Filing date: 1997-07-21
Publication date: 1999-02-18
Also published as: KR100230045B1

Abstract

본 발명은 차량용 파워스티어링에 있어 차속에 따라 토오션 바의 강성을 제어하여 저속 구간에서는 핸들이 가볍게 하고, 고속에서는 토오션 바의 강성을 강하게 하여 묵직한 핸들감을 줄 수 있는 가변 강성의 토오션 바를 이용한 파워스티어링을 제공함에 있는 것이다.

본 발명에서는, 차량용 파워스티어링에 있어 조향핸들과 연결되는 샤프트의 내측으로 끼워져 피니언에 고정된 토오션 바가 축핀으로 조립되고, 상기 축핀은 모터피니언에 의해 회전하는 밸브 너트에 조립되어 상·하로 직선 운동하도록 된 쉬프터에 고정되고, 상기 밸브너트는 전동 모터에 축착된 모터피니언과 치합되고, 상기 전동 모터는 ECU와 연결되어 차속센서의 전기 신호에 따라 동작하도록 구성하여 차속에 따라 토오션 바의 강성을 가변시킬 수 있도록 구성한 것임.

Description

가변 강성의 토오션 바를 이용한 파워스티어링.

잘 알려진 바와 같이 차량용 파워 스티어링은 토오션 바를 감싸고 있는 유압제어용 로터리밸브, 그리고 유압을 공급하기 위한 파워스티어링 펌프, 조향력(보타력)을 발생하기 위한 피스톤과 실린더를 구비하고 있다.

그런데 일반 파워스티어링(NPS:Normal Power Steering)에서는 여기에 사용되는 토오션 바의 강성을 처음에 설계한 그대로 시스템에 장착되므로 차속에 따라 이의 강성을 변화시킬 수 없다는 문제점이 있다.

한편, 토오션 바는 입력(조향핸들 쪽)과 출력(랙 또는 피니언 쪽)측 사이의 상대 비틀림을 결정하여서 로터리밸브의 개도를 조절하도록 하였으나, 토오션 바의 강성이 강할 경우 파워스티어링의 보타력이 작고, 반대로 강성이 약하면 큰보타력을 발생한다.

따라서 토오션 바의 강성이 강하게 튜닝되면 고속 주행시 무거운 핸들감을 주지만 주차시에는 파워스티어링의 보타력을 적게 받아서 핸들을 돌리기가 수월하지 않게 된다. 역으로, 강성을 약하게 튜닝하면 반대의 현상이 나타나게 되어 고속 주행시 지나치게 가벼운 핸들감을 느끼게 되어 운전하기가 매우 피곤한 차량의 핸들 특성을 나타난다.

따라서 차속에 따라 토오션 바의 강성을 적절하게 변화시킬 수 있는 장치의 필요성이 대두되고 있는 실정이다.

일 예로서 종래에는 토오션 바 주위에 배치되는 전자석과 영구자석의 인력과 척력에 의해 토오션 바의 강성을 제어하는 전자석을 이용한 토오션 바의 강성 제어방식이 제안되기도 하였다.

하지만 상기 방식은 전자석에 항상 수 암페어의 전류가 흐르므로 동력 손실이 크고, 전자석에 영구자석과 상대되는 척력이 작용할 경우 토오션 바의 강성이 일정하지 못하다는 단점을 안고 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해, 파워스티어링시 차속에 따라 토오션 바의 강성이 임의로 가변되어질 수 있게 하여 저속에서는 토오션 바의 강성을 약하게 하여 핸들이 쉽게 돌아갈 수 있게 하고, 고속 주행시에는 토오션 바의 강성을 강하게 하여 묵직한 핸들 특성을 낼 수 있게함을 그 목적으로 하고 있는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는, 차량용 파워스티어링에 있어서, 조향핸들과 연결되는 샤프트의 내측으로 끼워져 피니언에 고정된 토오션 바가 축핀으로 조립되고, 상기 축핀은 모터피니언에 의해 회전하는 밸브너트에 조립되어 상·하로 직선 운동하도록 된 쉬프터에 고정되고, 상기 밸브너트는 전동 모터에 축착된 모터피니언과 치합되고, 상기 전동 모터는 ECU와 연결되어 차속센서의 전기 신호에 따라 동작하도록 구성하여 차속에 따라 토오션 바의 강성을 가변시킬 수 있게 한 것으로, 이를 첨부된 예시 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 파워스티어링이 장착되는 것을 나타낸 참고도,

도 2는 본 발명이 주요부 구성만을 발췌 도시한 개략 단면도,

도 3과 도 4는 샤프트의 예시도와 종단면도,

도 5와 도6은 토오션 바의 예시도와 종단면도,

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

4 : 조향핸들 5 : 샤프트

6 : 피니언 7 : 토오션 바

8 : 축핀 9 : 하우징

10 : 밸브너트 12 : 쉬프터

14 : 전동 모터 16 : 모터피니언

17 : ECU 18 : 차속센서

도 1은 본 발명에 따른 파워스티어링이 장착되는 것을 나타낸 참고도로서, 조향핸들(4)과 연결되는 토오션 바를 감싸는 유압 제어용 로터리밸브(2)에 유압을 공급하기 위한 파워스티어링 펌프와, 조향력(보타력)을 발생하는 유압실린더(3)가 구비되는 차량용 파워스티어링으로 구성되는 것은 것은 종래와 동일하다.

미설명 부호 1은 바퀴를 의미하고 있다.

본 발명은 도 2와 같이 조향핸들(4)과 연결되는 샤프트(5)의 내측으로 끼워지며 타측단은 피니언(6)과 조립되는 토오션 바(7)를 축핀(8)으로 고정하고, 상기 축핀(8)은 하우징(9)에 지지되어 모터피니언(16)에 의해 회전하는 밸브너트(10)에 조립되어 상·하로 직선 운동하도록 된 쉬프터(12)에 고정되고 있다.

상기 밸브너트(10)는 전동 모터(14)에 축착된 모터피니언(16)과 치합되고, 상기 전동 모터(14)는 ECU(17)와 연결되어 차속센서(18)의 전기 신호에 따라 동작하도록 구성되고 있다.

상기 구성에 있어서, 샤프트(5)는 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 몸체가 속이 빈 중공 원통체로 이루어져 그 내측으로 토오션 바(7)가 끼워질 수 있도록 되고, 상기 몸체에는 내측으로 축방향을 따라 길게 가이드홈(50)을 뚫고 있다.

도 5와 도 6에 도시한 바와 같이 샤프트(5)와 조립되는 토오션 바(7)의 하부측은 피니언과 조립되는 세레이션 조립부가 형성되고, 상연부측에는 외주면을 따라 소정의 폭만큼 길게 장공(70)을 뚫고 있다.

상기, 샤프트(5)와 토오션 바(7)는 샤프트(5)의 내측으로 토오션 바(7)가 끼워지도록 밀어 넣은 후 가이드홈(50)과 장공(70)으로 관통되게 끼워지는 핀축(8)으로 고정되게 조립하여 상기 축핀(8)이 가이드홈(50)과 장공(70)을 따라 상·하 운동이 가능하게 하였다.

상기 축핀(8)이 취부 고정되는 쉬프터(12)는 내측 중앙으로 샤프트(5)가 끼워지고, 그 외주면에는 밸브너트(10)의 암나사(100)와 나사 결합되는 나사부(120)가 구비되어 모터피니언(16)과 치합되는 밸브너트(10)가 회전운동하더라도 밸브너트(10)와 나사 결합된 쉬프터(12)는 직선운동만 하도록 되고, 상기 쉬프터(12)가 직선 운동하면서 축핀(8)을 상·하방향으로 밀어 올리거나 끌어내리면서 토오션 바(7)의 유효길이를 변경시킴에 따라 토오션 바(7)의 비틀림 강성을 변화시키도록 되고 있다.

이와 같이 구성 결합된 본 발명의 파워스티어링의 동작 관계를 살펴보면 다음과 같다.

전동 모터(14)가 회전함에 따라 전동 모터(14)와 일체로 형성된 모터피니언(16)이 회전하고, 모터피니언(16)과 치합된 밸브너트(10)가 하우징(9)안에서 회전한다. 그러면 밸브너트(9)와 나사 결합된 쉬프터(12)는 상·하운동을 하게 되고, 쉬프터(12)가 상·하 운동함에 따라 이에 조립된 핀축(8)도 함께 상·하로 이동하게 된다.

이때 상·하 운동하는 핀축(8)은 토오션 바(7)와 샤프트(5)에 파여져 있는 가이드홈과 장공(50 과 70)을 따라서 이동하면서 토오션 바(7)의 유효 길이를 변경시킴에 따라 토오션 바(7)의 비틀림 강성을 변화시키케 된다.

여기서 전동 모터(14)는 차속센서(18)와 연결된 ECU(17)의 신호에 따라 동작하게 되는 것으로, 차속에 증가하여 핀축(8)이 피니언(6)쪽으로 이동하면 토오션 바(7)의 강성은 증가하고, 반대로 차속이 낮아지면 핀축(8)이 샤프트(5)쪽으로 이동하게 되어 토오션 바(7)의 강성은 낮아지게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 파워스티어링의 밸브 바디내에 설치되는 토오션 바의 강성이 차속에 따라 임의로 가변되어지며 저속에서는 토오션 바의 강성을 약하게 하여 핸들이 쉽게 돌이갈 수 있게 하고, 고속주행시에는 토오션 바의 강성을 강하게 하여 묵직한 핸들 특성을 내는 등 저속조향에서 조향력을 향상시키고, 고속조향시 조정 안정성 등이 크게 향상되는 효과등이 있는 것이다.

본 발명은 차량용 파워스티어링에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차속에 따라 토오션 바의 강성을 제어하여 저속 구간에서는 핸들이 가볍게 하고, 고속에서는 토오션 바의 강성을 강하게 하여 묵직한 핸들감을 줄 수 있는 가변강성의 토오션 바를 이용한 파워스티어링을 제공함에 있는 것이다.

Claims

차량용 파워스티어링에 있어서, 조향핸들(4)과 연결되는 샤프트(5)의 내측으로 피니언(6)과 연결되는 토오션 바(7)가 축핀(8)으로 고정되고, 상기 축핀(8)은 모터피니언(16)에 의해 회전하는 밸브너트(10) 내에서 상·하방향으로 직선 운동하는 쉬프터(12)에 고정되며, 상기 밸브너트(10)는 ECU(17)와 연결되는 전동 모터(14)의 모터피니언(115)과 치합되어 차속센서(181)의 전기 신호에 따라 동작하도록 구성되어 차속에 따라 토오션 바의 강성을 제어하도록 됨을 특징으로 하는 가변 강성의 토오션 바를 이용한 파워스티어링.
제 1항에 있어서, 상기 샤프트(5)는 가이드홈(50)이 구비되는 중공체로 되어 그 내측으로 토오션 바(7)가 끼워지는 것으로 토오션 바(7)의 하부측에는 피니언(6)과 조립되는 세레이션 조립부를, 상연부측에는 외주면을 따라 소정의 폭만큼 길게 장공(70)을 뚫려지고, 상기 샤프트(5)와 토오션 바(7)를 고정하는 핀축(8)은 가이드홈(50)과 장공(70)을 따라 상·하 운동하도록 됨을 특징으로 하는 가변 강성의 토오션 바를 이용한 파워스티어링.
제 1항에 있어서, 상기 쉬프터(12)는 내측 중앙으로 샤프트(5)가 조립되고, 그 외주면에는 밸브너트(10)의 암나사(100)와 나사 결합되는 나사부(120)가 구비되어 모터피니언(16)과 치합되는 밸브너트(10)가 회전 운동하더라도 밸브너트(10)와 나사 결합된 쉬프터(12)는 직선운동 하도록 됨을 특징으로 하는 가변 강성의 토오션 바를 이용한 파워스티어링.
제 3항에 있어서, 상기 쉬프터(12)가 축핀(8)을 상·하방향으로 밀어 올리거나 끌어내리면서 토오션 바(7)의 유효 길이를 변경하여 토오션 바(7)의 비틀림 강성을 변화시키도록 됨을 특징으로 하는 가변 강성의 토오션 바를 이용한 파워스티어링.