KR19990021270A

KR19990021270A - 자동차 스티어링 기어의 마찰 제어장치

Info

Publication number: KR19990021270A
Application number: KR1019970044805A
Authority: KR
Inventors: 고영삼
Original assignee: 양재신; 대우자동차 주식회사
Priority date: 1997-08-30
Filing date: 1997-08-30
Publication date: 1999-03-25

Abstract

본 발명은 자동차 스티어링 기어의 마찰 제어장치에 관한 것으로서, 종래에는 차량의 속도에 관계없이 피니언기어와 래크기어간의 마찰이 일정하여 저속 시에는 핸들의 조작이 어렵고 고속 시에는 노면 상태에 따른 진동이 핸들로 전달되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 차량의 현재 속도를 감지하는 차속센서(207)와, 상기 차속센서(207)에서 감지한 차량의 속도를 판단하여 그에 따른 리저브 탱크(210)의 오일 흐름의 방향 및 압력을 결정하는 마이크로 프로세서(208)와, 상기 마이크로 프로세서(208)의 제어에 의해 결정된 오일 흐름의 방향 및 압력 결정에 따라 상기 리저브 탱크(210)의 오일을 적정 압력으로 래크 하우징(204)에 공급 및 흡입하는 오일공급/흡입부(209)와, 상기 래크하우징(204)의 하부에 설치되어 상기 오일의 공급 및 흡입력에 따라 래크기어(203)를 지지하여 피니언 기어(201)에 맞물리고 있는 스프링(206)의 압력을 제어하여 마찰계수를 변화시키는 마찰단속부(212)를 포함하며, 이에 따라 저속 운전 시에는 피니언기어(201)와 래크기어(203)간의 마찰이 낮아 핸들의 조작이 쉽고 고속 시에는 마찰이 높아져 노면 상태에 따른 핸들의 민감성이 감소되는 유용한 발명이다.

Description

자동차 스티어링 기어의 마찰 제어장치

본 발명은 스티어링 기어(STEERING GEAR)의 속도감응식 마찰 제어 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 래크(Rack) 및 피니언 스티어링 기어의 래크와 피니언간 마찰을 차량의 속도에 따라 변화시켜 저속 시에는 스티어링 휠 조작을 용이하게 하고 고속 시에는 안정감을 갖도록 하여 주는 스티어링 기어의 마찰제어 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 스티어링 기어는 스티어링 휠의 회전운동을 직선 운동으로 바꿈과 동시에 조향력을 증대시켜 링크기구에 의하여 타이어의 방향을 변경시키는 것으로서, 구조에 따라 래크 엔드 피니언식 스티어링 기어와 웸 섹터식 스티어링 기어, 볼너트식 스티어링 기어로 분류되며, 각각 핸들을 돌리는 팔의 힘만으로 조향하는 매뉴얼 스티어링 기어와 유압 펌프의 동력을 이용하는 파워 스티어링 기어가 있다.

이와 같은 스티어링 기어에 있어서, 래크와 피니언간의 치합은 운전자의 핸들 조작을 손쉽게 바퀴에 전달하기 위한 메커니즘을 제공한다.

또한, 래크와 피니언간의 유격에 의해 양자간의 마찰이 달라지는데 실제로 차량을 운전할 경우 저속 또는 주차 시에는 마찰이 작아야 손쉽게 핸들을 조작할 수 있고 고속 주행 시에는 마찰을 높여야 핸들이 노면상태에 덜 민감하여 안정감을 줄 수 있다.

도 1은 종래 래크 및 피니언식 스팅어링 기어의 마찰 제어장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 A부를 보다 상세하게 나타내는 확대 단면도로서, 이에 도시된 바와 같이, 일단부가 스티어링 메인 샤프트에 연결되어 운전자의 조작에 의한 스티어링 휠(도면에 미 도시) 및 스티어링 칼럼을 통한 회전 운동을 피니언 하우징(102) 내의 피니언 기어(106)에 전달하여 주는 피니언 샤프트(100)와, 상기 피니언 기어(106)와 결합되고 래크 하우징(103)내에 장착되어 상기 피니언 샤프트(100)에서 전달된 회전 운동을 직선 운동으로 변환시켜 주는 래크기어(101)와, 일단이 부트(104)를 통해 상기 래크기어(101)에 맞물리고 타단이 바퀴(도면에 미 도시)에 결합되어 상기 래크기어(101)에서 전달되는 횡방향의 직선 운동을 바퀴에 전달하여 조향하는 타이로드 어셈블리(105)로 구성된다.

그리고 상기에서, 피니언 기어(106)는 도 2에서와 같이, 베어링(107)으로 피니언 하우징(102)에 회전 가능케 결합되고, 래크기어(101)의 일측은 부싱(도면에 미 도시)으로 래크하우징(103)에 회전 가능케 고정되고 다른 한쪽의 래크 베어링(108)을 스프링(109)으로 지지하여 상기 피니언 기어(106)와 맞물리게 구성되어 있다.

이와 같이 구성되는 종래의 래크 및 피니언식 스티어링 기어의 마찰 제어 장치는, 먼저 운전자가 스티어링 휠을 돌리게 되면 그 회전 운동은 스티어링 칼럼, 스티어링 메인 샤프트 등을 통해 피니언 샤프트(100)에 전달된다.

상기 피니언 샤프트(100)는 운전자의 조작에 의한 회전 운동이 전달되면 그 회전 운동을 피니언 하우징(102)내에 베어링(107)으로 결합된 피니언 기어(106)에 전달하여 회전시키게 된다.

이때 상기 피니언 하우징(102)내에 장착되는 피니언 기어(106)와 래크 하우징(103) 내에 스프링(109) 및 부싱(108)에 의해 상기 피니언 기어(106)와 결합된 래크기어(101)의 치차 구조에 의해 래크기어(101)가 상기 피니언 기어(106)의 회전 운동을 횡방향의 직선 운동으로 변환시키게 된다.

상기 변환된 횡방향의 직선 운동은 부트(104)로 감쌓여진 타이로드 엄셈블리(105)를 통하여 바퀴에 전달됨으로써 조향이 이루어진다.

여기서, 래크기어(101)와 피니언 기어(106)간의 치합은 운전자의 핸들 조작을 손쉽게 바퀴에 전달하기 위한 메커니즘으로서, 제공되는데, 상기 래크기어(101)와 피니언 기어(106)간의 유격에 의해, 즉 스프링(109)의 압축 또는 인장력에 의해 양자간의 마찰은 속도에 관계없이 한번 스티어링이 되면 일정하게 유지하도록 되어 있다.

이와 같은 종래의 래크 및 피니언식 스팅어링 기어의 마찰 제어장치에 있어서, 래크와 피니언간의 유격에 의해 양자간의 마찰이 달라지는데 실제로 상기와 같은 구조로는 한번 스티어링이 되면 차량의 속도에 관계없이 일정하게 유지가 된다.

따라서, 실제로 차량을 운전할 경우, 저속 또는 주차 시에는 마찰이 작아야 손쉽게 핸들을 조작할 수 있는데도 불구하고 마찰 계수가 일정하여, 즉 마찰계수가 커 핸들의 조작이 어렵고 또한 고속 주행 시에는 마찰을 높여야 핸들이 노면상태에 덜 민감하여 안정감을 줄 수 있는데도 불구하고 마찰 계수가 작아 바퀴로부터 발생된 진동이 핸들로 전달되어 불안정감을 주게 되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 스티어링 기어의 래크와 피니언간의 마찰을 차량속도에 따라 변화시켜 저속 시에는 핸들의 조작을 용이하게 하고 고속 시에는 핸들의 안정감을 제공하도록 하는 스티어링 기어의 마찰 제어장치를 제공하는데 있다.

이와 같은 본 발명의 목적은 피니언 하우징 내에 장착된 피니언 기어의 회전 운동을 래크 하우징 내의 래크기어가 직선 운동으로 변화시켜 바퀴를 조향하는 조향장치에 있어서, 차량의 현재 속도를 감지하는 차속센서; 상기 차속센서에서 감지한 차량의 속도를 판단하여 그에 따른 리저브 탱크의 오일 흐름의 방향 및 압력을 결정하는 마이크로 프로세서; 상기 마이크로 프로세서의 제어에 의해 결정된 오일 흐름의 방향 및 압력 결정에 따라 상기 리저브 탱크의 오일을 적정 압력으로 래크 하우징에 공급 및 흡입하는 오일공급/흡입수단; 상기 오일의 공급 및 흡입력에 따라 래크기어를 지지하여 피니언 기어에 맞물리고 있는 스프링의 압력을 제어하여 마찰계수를 변화시키는 마찰단속수단을 포함함으로서 달성되는 것이다.

이러한 본 발명은 차속센서를 통해 현재의 차량 속도를 마이크로 프로세서가 판단하여 현재의 차량 속도가 저속일 경우에는 오일공급/흡입수단을 통해 마찰단속수단에 공급되어 있는 오일을 리저브 탱크로 흡수함으로써 래크기어를 지지하고 있는 스프링이 인장되어 피니언 기어와 래크기어의 마찰 계수가 적어지고 반대로 차량의 속도가 고속일 경우에는 오일공급/흡입수단을 통해 리저브 탱크의 오일을 적정 압력으로 하여 마찰단속 수단으로 공급하고 마찰단속수단은 공급된 적정압의 오일에 의해서 상기 스프링을 압축시켜 피니언 기어와 래크기어의 마찰 계수를 크게 함으로써, 상기 목적을 달성할 수가 있는 것이다.

도 1은 종래 스티어링 기어의 마찰 제어장치를 나타내는 사시도.

도 2는 도 1의 A부를 보다 상세하게 나타내는 확대 단면도.

도 3은 본 발명 스티어링 기어의 마찰 제어장치의 실시예를 나타내는 구성도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

201 : 피니언기어 203 : 래크기어

204 : 래크하우징 206 : 스프링

207 : 차속센서 208 : 마이크로 프로세서

209 : 오일공급/흡입부 210 : 리저브 탱크

211 : 파이프 212 : 마찰단속부

이하 본 발명의 목적을 효과적으로 달성할 수 있는 바람직한 실시 예로서 그 기술 구성 및 작용 효과를 첨부한 별첨의 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

즉, 도 3은 본 발명 스티어링 기어의 마찰 제어장치의 실시 예를 나타내는 구성도로서, 이에 예시한 바와 같이, 스티어링 메인 샤프트에 연결되어 운전자의 조작에 의한 스티어링 휠 및 스티어링 칼럼을 통한 회전 운동을 전달하는 피니언 샤프트(200)와, 상기 피니언 샤프트(200)의 단부에 고정되고 피니언 하우징(213) 내에 베어링(202)으로 결합되어 회전하는 피니언 기어(201)와, 일측은 부싱(도면에 미 도시)으로 래크하우징(204)에 회전 가능케 고정되고 다른 한쪽은 래크 베어링(205)을 스프링(206)으로 지지하여 상기 피니언 기어(201)와 맞물려 직선 운동하는 래크기어(203)와, 차량의 현재 속도를 감지하여 주는 차속센서(207)와, 상기 차속센서(207)에서 감지한 차량의 속도를 판단하여 그에 따른 리저브 탱크(210)의 오일 흐름의 방향 및 압력을 결정하는 마이크로 프로세서(208)와, 상기 마이크로 프로세서(208)의 제어에 의해 결정된 오일 흐름의 방향 및 압력 결정에 따라 상기 리저브 탱크(210)의 오일을 적정 압력으로 파이프(211)를 통해 래크 하우징(204)에 공급하고 그로부터의 오일을 흡입하여 리저브 탱크(210)에 공급하는 오일공급/흡입부(209)와, 상기 래크 하우징(204) 내의 스프링(206)에 설치되어 상기 파이프(211)를 통해 유입되는 적정압의 오일 공급 및 흡입에 따라 직선 운동하여 상기 스프링(206)을 통해 래크기어(203)와 피니언 기어(201)의 마찰 계수를 제어하는 마찰단속부(212)로 구성된다.

상기에서 오일공급/흡입부(209)는 상기 마이크로 프로세서(208)의 제어에 따라 구동하는 모터(209a)와, 상기 모터(209a)의 구동에 의해 상기 리저브 탱크(210)의 오일을 흡입하여 파이프(211)를 통해 마찰단속부(212)로 제공하고 그 마찰단속부(212)에 공급된 오일을 흡입하여 리저브 탱크(210)에 공급하는 펌프(209b)로 구성한다.

상기 마찰단속부(212)는 상기 래크 하우징(204)의 하단에 형성되어 파이프(211)를 통해 오일을 공급받는 실린더(212a)와, 상기 실린더(212a)내에 설치되어 파이프(211)를 통한 오일의 압력에 의해 직선 운동하여 스프링(206)을 압축 및 인장 시키는 피스톤로드(212b)와, 상기 피스톤로드(212b)의 외주연과 실린더(212a)의 내주연 사이에 개재되어 오일의 누수를 방지하는 오일실(212c)로 구성된다.

이와 같이, 구성된 본 발명의 작용 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 운전자의 스티어링 휠 조작이 스티어링 칼럼, 스티어링 메인 샤프트 등을 통해 피니언 샤프트(200)에 회전 운동으로 전달되면 피니언 하우징(213) 내의 피니언기어(201)와 래크 하우징(204) 내에 장착된 래크기어(203)의 치차 구조에 의해 래크기어(201)가 횡방향 직선 운동으로 변환된 후 타이로드 어셈블리를 통하여 바퀴에 전달된다.

이와 같이 구동하는 조향장치에서, 차속의 변화에 따라 래크기어(203)와 피니언 기어(201)간의 마찰을 제어하기 위해서는, 먼저 차속센서(207)가 차량의 현재 속도를 감지하여 마이크로 프로세서(208)에 전달하게 된다.

상기 마이크로 프로세서(208)는 차속센서(207)에서 감지한 차량의 속도에 따라 오일 흐름 방향 및 압력을 결정하여 오일공급/흡입부(209)의 모터(209a)를 구동시킨다.

상기 오일공급/흡입부(209)의 모터(209a)는 펌프(209b)를 구동하여 리저브 탱크(210)의 오일을 파이프(211)를 통해 마찰단속부(212)의 실린더(212a)에 제공하거나 또는 실린더(212a)에 공급되어 있는 오일을 흡입하여 리저브 탱크(210)에 공급해 준다.

상기 오일의 이동에 따라 실린더(212a)내의 피스톤로드(212b)가 직선 운동을 하면서 스프링(206)을 압축 또는 인장하게 됨으로써 피니언 기어(201)와 래크기어(203)간의 마찰 계수가 조절된다.

즉 다시 말해, 차량이 저속일 경우, 마이크로 프로세서(208)가 이를 판단하여 오일공급/흡입부(209)의 모터(209a)를 역방향으로 회전시키게 됨으로써, 펌프(209b)가 마찰단속부(212)의 실린더(212a)로부터 오일을 흡입하여 파이프(211)를 통해 리저브 탱크(210)로 공급하게 된다.

결국, 실린더(212a)에서 오일이 빠져나가면 피스톤로드(212b)가 하향 이동되어 스프링(206)이 느슨해지므로 피니언기어(201)와 래크기어(203)간의 마찰이 낮아진다.

반대로, 차량이 고속일 경우에는 마이크로 프로세서(208)가 이를 판단하여 오일공급/흡입부(209)의 모터(209a)를 순방향으로 회전시키게 됨으로써, 펌프(209b)가 리저브 탱크(210)에 있는 오일을 흡입하여 파이프(211)를 통해 마찰단속부(212)의 실린더(212a)에 공급하게 된다.

이에 따라 실린더(212a)내의 압력이 상승하고 피스톤로드(212b)가 상향 이동되므로 스프링(206)이 압축되어 결국 피니언기어(201)와 래크기어(203)간의 마찰이 높아진다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 차량의 속도에 따라 피니언기어와 래크기어간의 마찰을 변화시킬 수 있으므로 저속 시에는 운전자의 핸들 조작이 용이하고 고속 시에는 노면상태에 따른 핸들의 민감성을 감소시켜 안정감을 주게 되는 효과가 있는 것이다.

Claims

피니언하우징(213)에 장착된 피니언 기어(201)의 회전 운동을 래크 하우징(204) 내의 래크기어(203)가 직선 운동으로 변화시켜 바퀴를 조향하는 조향장치에 있어서, 차량의 현재 속도를 감지하는 차속센서(207)와, 상기 차속센서(207)에서 감지한 차량의 속도를 판단하여 그에 따른 리저브 탱크(210)의 오일 흐름의 방향 및 압력을 결정하는 마이크로 프로세서(208)와, 상기 마이크로 프로세서(208)의 제어에 의해 결정된 오일 흐름의 방향 및 압력 결정에 따라 상기 리저브 탱크(210)의 오일을 적정 압력으로 래크 하우징(204)에 공급 및 흡입하는 오일공급/흡입부(209)와, 상기 래크하우징(204)의 하부에 설치되어 상기 오일의 공급 및 흡입력에 따라 래크기어(203)를 지지하여 피니언 기어(201)에 맞물리고 있는 스프링(206)의 압력을 제어하여 마찰계수를 변화시키는 마찰단속부(212)를 포함한 것을 특징으로 한 스티어링 기어의 마찰 제어장치.
제 1 항에 있어서,상기 오일공급/흡입부(209), 상기 마이크로 프로세서(208)의 제어에 따라 구동하는 모터(209a)와, 상기 모터(209a)의 구동에 의해 상기 리저브 탱크(210)의 오일을 흡입하여 파이프(211)를 통해 마찰단속부(212)로 제공하고 그 마찰단속부(212)에 공급된 오일을 흡입하여 리저브 탱크(210)에 공급하는 펌프(209b)로 이루어짐을 특징으로 한 스티어링 기어의 마찰 제어장치.
제 1 항에 있어서, 상기 마찰단속부(212)는 상기 래크하우징(204)의 하단에 형성되어 상기 파이프(211)를 통해 오일을 공급받는 실린더(212a)와, 상기 실린더(212a) 내에 설치되어 상기 파이프(211)를 통한 오일의 압력에 의해 직선 운동하여 상기 스프링(206)을 압축 및 인장 시키는 피스톤로드(212b)와, 상기 피스톤로드(212b)의 외주연과 실린더(212a)의 내주연 사이에 개재되어 오일의 누수를 방지하는 오일실(212c)로 이루어짐을 특징으로 한 스티어링 기어의 마찰 제어장치.