KR20020049120A - Variable steering system for use in an automobile - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A variable steering system for a vehicle is provided to obtain the steering angle of front wheels to the utmost and to reduce radius of gyration of a vehicle with using the surplus space of the wheelhouse. CONSTITUTION: A variable steering system for a vehicle is equipped with a sun gear(12) installed to a steering shaft, plural planetary gears(15) having outer gearing with the sun gear, a ring gear(16) having inner gearing with the planetary gears, a carrier(13) supporting the planetary gears and forming a protrusion(14) to a side, a stopper(17) selectively contacted with the protrusion and controlling the movement of the carrier, and a driving unit(20) moving the stopper back and forth. The steering angle of the front wheels is obtained to the utmost and the radius of gyration of the vehicle is reduced by making the rotation of a steering shaft variably controlled depending on the installing of a chain.

Description

차량용 가변 조향장치{VARIABLE STEERING SYSTEM FOR USE IN AN AUTOMOBILE}Variable Steering System for Vehicles {VARIABLE STEERING SYSTEM FOR USE IN AN AUTOMOBILE}

본 발명은 차량용 조향장치(Steering system)에 관한 것으로, 더 상세하게는 회전운동으로 운전자의 조향 조작력을 전달하는 조향축의 회전량을 가변적으로 조절할 수 있게 함으로써 차량의 회전 반경을 줄일 수 있는 차량용 가변 조향장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a steering system for a vehicle, and more particularly, a variable steering for a vehicle that can reduce a turning radius of a vehicle by allowing a variable amount of rotation of a steering shaft that transmits a driver's steering manipulation force to a rotational movement. Relates to a device.

조향장치는 차량의 진행 방향을 운전자가 의도하는 바에 따라 임의로 바꿀 수 있게 하는 장치로서, 운전자의 조작력을 회전운동으로 전달하는 조향휠 및 조향축, 회전운동에서 직선운동으로 조작력을 변환하는 조향기어와, 조작력을 바퀴에 전달하는 타이로드(Tie rod) 등으로 구성되고, 조향기어의 형식에 따라 일반적으로 볼-너트형(Ball nut type)과 랙-피니언형(Rack pinion)이 주로 쓰이고 있다.Steering device is a device that can change the direction of the vehicle arbitrarily according to the driver's intention, steering wheel and steering axis for transmitting the driver's operating force to the rotary motion, steering gear for converting the operating force from the linear motion to the rotary motion and It is composed of tie rods that transmit the operating force to the wheels, and ball nut type and rack pinion type are generally used according to the steering gear type.

도 1은 종래의 랙-피니언형 조향장치를 도시한 것으로, 조향축(2)의 단부에 설치된 피니언(3)을 기어박스(1) 내부의 랙(4)과 맞물려 조향축(2)의 회전운동을 직선운동으로 변환시킨 뒤 랙(4)과 볼 조인트(6)로 연결된 타이로드(5)를 통해 바퀴(도시 없음)에 전달하는 구조로 되어 있다.1 shows a conventional rack-pinion type steering apparatus, in which a pinion 3 installed at an end of a steering shaft 2 is engaged with a rack 4 inside a gearbox 1 to rotate a steering shaft 2. After converting the motion into a linear motion is a structure that is transmitted to the wheel (not shown) through the tie rod 5 connected to the rack (4) and the ball joint (6).

이러한 종래의 랙-피니언형 조향장치는 기본적으로 조향휠(2)을 최대로 회전시켰을 경우, 타이어가 휠 하우스 내에서 간섭이 발생하지 않는 범위 내에서 조향이 이루어지도록 되어 있다. 즉, 겨울철에 스노우 체인을 장착할 경우에 대비하여 바퀴의 최대 조타각을 제한하고 있어 휠 하우스 내부는 바퀴의 움직임을 최대로 하였을 경우에도 다소의 여유공간을 갖게 된다.In the conventional rack-pinion type steering apparatus, when the steering wheel 2 is rotated to the maximum, the tire is steered in a range where interference does not occur in the wheel house. In other words, the maximum steering angle of the wheel is limited in case of installing a snow chain in winter, so that the wheel house has some clearance even when the wheel movement is maximized.

따라서, 휠 하우스 내부의 여유공간을 이용하여 바퀴의 조타각 범위를 크게하면 차량의 회전반경을 줄일 수 있게 되는데, 종래의 조향장치는 전술한 바와 같이 스노우 체인이 장착될 경우를 감안하고 바퀴의 조향조작이 이루어지도록 랙의 운동범위가 고정되고, 이에 의해 조향휠의 회전 범위가 제한되도록 설정됨으로써 이를 실현하기에 적합하지 않은 단점이 있다.Therefore, by increasing the steering angle range of the wheel by using the free space inside the wheel house, it is possible to reduce the radius of rotation of the vehicle. In the conventional steering apparatus, the steering of the wheel is made in consideration of the case where the snow chain is mounted as described above. The movement range of the rack is fixed so that the operation is made, and thus the rotation range of the steering wheel is set to be limited, thereby having disadvantages that are not suitable for realizing this.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 본 발명은 휠 하우스 내의 여유공간을 이용하여 바퀴를 조향 조작 할 수 있게 하는 한편, 체인의 장착 여부에 따라 조향축의 회전량을 가변적으로 조절할 수 있게 함으로써, 체인을 장착하지 않는 일반적인 상황에서 차량의 회전반경을 감소시킬 수 있는 차량용 가변 조향장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention is to solve the conventional problems as described above, the present invention enables the steering operation of the wheel by using the free space in the wheel house, while varying the amount of rotation of the steering shaft depending on whether the chain is installed It is an object of the present invention to provide a variable steering device for a vehicle that can reduce the radius of rotation of the vehicle in a general situation in which no chain is mounted.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 조향휠에 가해지는 운전자의 조향 조작력을 조향축의 회전운동으로 조향기어에 전달하는 차량용 조향장치에 있어서, 상기 조향축에 고정 설치되어 조향축과 함께 회전하는 태양기어와, 상기 태양기어와 외접하는 복수의 유성기어와, 상기 복수의 유성기어와 내접하는 링기어와, 상기 복수의 유성기어를 지지하며 일측면에 돌기가 형성된 캐리어와, 상기 돌기와 선택적으로 접촉되어 상기 캐리어의 이동을 제한하는 스토퍼와, 상기 스토퍼를 전후로 직선 이동시키는 구동수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, in the vehicle steering apparatus for transmitting the steering operation force of the driver applied to the steering wheel to the steering gear in the rotational movement of the steering shaft, which is fixed to the steering shaft and rotates with the steering shaft A sun gear, a plurality of planetary gears external to the sun gear, a ring gear inscribed with the plurality of planetary gears, a carrier supporting the plurality of planetary gears and having protrusions on one side thereof, and selectively contacting the projections And a stopper for limiting the movement of the carrier and driving means for linearly moving the stopper back and forth.

이와 같은 본 발명에 의하면, 전륜의 조타각은 기본적으로 스노우 체인을 장착하지 않은 상태에서 휠 하우스 내의 여유공간을 최대한 이용할 수 있도록 설정된다. 따라서, 돌기의 이송이 스토퍼에 의해 제한 받는 경우가 아니라면, 최초 설정값에 의해 휠 하우스 내의 여유공간을 활용할 수 있게 되므로 바퀴의 조타각은 커지게 된다. 즉, 휠 하우스 내부에서 간섭이 발생하지 않는 최대 범위에서 바퀴를 조향할 수 있게 되므로 차량의 회전반경을 그만큼 감소시킬 수 있게 된다.According to the present invention as described above, the steering angle of the front wheel is basically set to make full use of the free space in the wheel house without the snow chain mounted. Therefore, unless the movement of the projection is limited by the stopper, since the free space in the wheel house can be utilized by the initial setting value, the steering angle of the wheel becomes large. That is, since the wheel can be steered in the maximum range where interference does not occur inside the wheel house, the rotation radius of the vehicle can be reduced by that much.

한편, 이와는 반대로 겨울철에 스노우 체인을 장착하게 될 경우에는 운전자의 조작을 통해 스토퍼를 캐리어에 형성된 돌기와 접촉될 수 있는 위치에 위치시킴으로써 조향축의 회전량을 일정한 범위 내에서 제한할 수 있게 된다. 따라서, 바퀴의 조타각은 보다 작아지게 되고, 조향 조작시 다른 부품과의 간섭을 피할 수 있다.On the contrary, when the snow chain is mounted in winter, the amount of rotation of the steering shaft can be limited within a certain range by placing the stopper at a position where the stopper can be in contact with the protrusion formed on the carrier. Therefore, the steering angle of the wheel becomes smaller, and interference with other parts can be avoided during steering operation.

도 1은 종래의 랙-피니언형 조향장치를 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view showing a conventional rack-pinion steering device.

도 2는 본 발명에 따른 가변 조향장치의 설치 상태를 개략적으로 도시한 단면도.2 is a cross-sectional view schematically showing the installation state of the variable steering apparatus according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 가변 조향장치의 일 실시예를 도시한 사시도.Figure 3 is a perspective view of one embodiment of a variable steering device according to the present invention.

도 4a 및 도 4b는 도 3의 작동상태도.4a and 4b is an operating state of FIG.

도 5는 본 발명에 따른 가변 조향장치의 다른 실시예를 도시한 단면도.5 is a cross-sectional view showing another embodiment of a variable steering device according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

2 : 조향축(Steering shaft) 12 : 태양기어(Sun gear)2: Steering shaft 12: Sun gear

13 : 캐리어(Carrier) 14 : 돌기13: carrier 14: protrusion

15 : 유성기어(Planet gear) 16 : 링기어(Ring gear)15: Planetary gear 16: Ring gear

17 : 스토퍼(Stopper) 20 : 구동수단17: stopper 20: driving means

21,25 : 지지체 22 : 스프링21,25 support 22: spring

23 : 편심캠 24,26 : 모터23: eccentric cam 24,26: motor

27 : 회전축27: axis of rotation

이와 같은 본 발명의 특징적인 구성 및 이에 따른 작용효과는 첨부된 도면을 참조한 실시예의 상세한 설명을 통해 더욱 명확해 질 것이다.Such a characteristic configuration of the present invention and its effects will be more apparent through the detailed description of the embodiments with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 가변 조향장치(10)는, 도 2에 도시된 바와 같이 조향축(2)에 장착되는 것으로서, 조향축(2)의 회전량을 가변적으로 조정하여 체인을 장착하는 경우, 바퀴가 휠 하우스 내에서 간섭을 일으키지 않는 범위 내에서 조향할 수 있게 하고, 체인을 장착하지 않을 경우 휠 하우스 내의 여유공간을 활용하여 바퀴의 조타 범위를 늘림으로써 최종적으로는 차량의 회전반경을 줄일 수 있게 하기 위한 것이다.Variable steering apparatus 10 according to the present invention, as shown in Figure 2, is mounted on the steering shaft (2), when the chain is mounted by varying the amount of rotation of the steering shaft (2), the wheel is Allows steering within the wheel house without interference, and if the chain is not mounted, increases the steering range of the wheel by utilizing the free space in the wheel house, thereby reducing the radius of rotation of the vehicle. It is for.

도 3은 본 발명에 따른 가변 조향장치(10)의 일 실시예를 도시한 사시도로서, 조향축(2)에 고정 설치되어 조향축(2)과 함께 회전하는 태양기어(12)와, 이 태양기어(12)와 외접하는 복수(3개)의 유성기어(15)와, 이 3개의 유성기어(15)와 내접하는 링기어(16)와, 복수의 유성기어(15)를 상면과 하면에서 지지하며 일측에 돌기(14)가 형성된 한쌍의 캐리어(13)와, 한쌍의 캐리어(13)에 형성된 돌기(14)와 선택적으로 접촉되어 캐리어(13)의 이동을 제한하는 스토퍼(17)와, 스토퍼(17)를 전후로 직선 이동시키는 구동수단(20)을 구비한다.3 is a perspective view showing an embodiment of the variable steering apparatus 10 according to the present invention, which is fixed to the steering shaft 2 and rotates together with the steering shaft 2. A plurality of three planetary gears 15 external to the gear 12, a ring gear 16 inscribed with the three planetary gears 15, and a plurality of planetary gears 15 on the upper and lower surfaces thereof. A pair of carriers 13 supporting and having a protrusion 14 formed on one side thereof, a stopper 17 selectively contacting the protrusions 14 formed on the pair of carriers 13 to limit movement of the carrier 13, The drive means 20 which moves the stopper 17 linearly back and forth is provided.

그리고 스토퍼(17)는 유성기어(15)의 상면과 하면에 각각 설치된 캐리어(13)의 돌기(14)와 각각 동시에 접촉될 수 있도록 단부가 "??"자 형상으로 이루어진다.In addition, the stopper 17 is formed in an “??” shape so as to be in contact with the protrusions 14 of the carrier 13 respectively provided on the upper and lower surfaces of the planetary gear 15.

그리고 구동 수단(20)은, 도 4a와 도 4b에 도시된 바와 같이, 스토퍼(17)를 직선이동 가능하게 지지하는 지지체(25)와, 스토퍼(17)와 나사 결합되는 회전축(27)을 가지는 정역모터(26)로 이루어진다.4A and 4B, the drive means 20 includes a support 25 supporting the stopper 17 so as to be linearly movable, and a rotating shaft 27 screwed with the stopper 17. It consists of a stationary motor (26).

그리고 도 5는 본 발명에 따른 가변 조향장치의 다른 실시예를 도시한 것으로서, 이는 구동수단(20)이, 스토퍼(17)를 직선이동 가능하게 지지하는 지지체(21)와, 스토퍼(17)를 캐리어(13)와 반대방향으로 탄성바이어스 시키는 스프링(22)과, 스토퍼(17)와 접촉되어 스토퍼(17)를 승강시키는 편심캠(23)과, 편심캠(23)을 구동시키는 모터(24)로 이루어진다.5 shows another embodiment of the variable steering apparatus according to the present invention, which means that the driving means 20 supports the support 21 and the stopper 17 to linearly support the stopper 17. A spring 22 that elastically biases the carrier 13 in the opposite direction, an eccentric cam 23 that contacts the stopper 17 to elevate the stopper 17, and a motor 24 that drives the eccentric cam 23. Is made of.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 차량용 가변 조향장치는 다음과 같이 동작된다.The variable steering apparatus for a vehicle according to the present invention configured as described above operates as follows.

본 발명에서는 캐리어(13)의 일측에 형성되는 돌기(14)와 이 돌기(14)의 이송 경로 상에 선택적으로 위치되는 스토퍼(17)와의 접촉에 의해서 캐리어(13)의 회전 제한이 이루어지게 된다.In the present invention, the rotation of the carrier 13 is limited by the contact between the protrusion 14 formed on one side of the carrier 13 and the stopper 17 selectively positioned on the transfer path of the protrusion 14. .

먼저, 스노우 체인을 장착하지 않은 상태에서는, 휠 하우스 내부의 여유공간을 최대한 이용하여 조향 조작이 이루어질 수 있도록 하기 위하여 스토퍼(17)를 도 4b에 도시된 바와 같이 캐리어(13)에 형성된 돌기(14)의 회전을 제한하지 않도록 돌기(14)의 회전 경로 바깥쪽에 위치시킨다.First, in a state in which the snow chain is not mounted, the protrusion 14 formed on the carrier 13 as shown in FIG. 4B in order to allow steering operation to be made using the free space inside the wheel house to the maximum. Position outside the rotation path of the protrusion 14 so as not to limit the rotation of the protrusion 14.

따라서 운전자의 조작력이 조향휠에 가해지게 되면, 조향축(2)이 회전하면서 이와 동일한 회전 방향으로 태양기어(12)가 회전하게 되고, 태양기어(12)에 종동하여 링기어(16)의 내주면을 따라 회전하는 유성기어(15)에 의해 캐리어(13)는 조향축(2)을 중심으로 자전하게 된다. 이때는 캐리어(13)가 스토퍼(17)에 의한 회전 제한을 받지 않으므로 조향휠을 허용된 전륜의 최대 조향 범위까지 조작할 수 있게 되고, 따라서 차량은 작은 회전 반경으로도 회전이 가능하게 된다.Therefore, when the driver's operating force is applied to the steering wheel, the steering shaft (2) is rotated while the sun gear 12 is rotated in the same rotational direction, driven by the sun gear 12, the inner peripheral surface of the ring gear (16) The carrier 13 is rotated about the steering shaft 2 by the planetary gear 15 rotating along. At this time, since the carrier 13 is not subject to the rotation restriction by the stopper 17, the steering wheel can be operated up to the maximum steering range of the front wheels allowed, so that the vehicle can be rotated even with a small turning radius.

그리고, 바퀴에 스노우 체인을 장착하는 경우에는, 구동수단(20)의 정역모터(26)를 구동시켜 스토퍼(17)를 도 4a에 도시된 바와 같이 캐리어(13)에 형성된 돌기(14)의 이송 경로 상에 위치시키게 된다. 즉, 정역모터(26)의 구동에 따라 정역모터(26)의 회전축(27)에 나사 결합된 스토퍼(17)가 지지체(25)에 형성된 가이드 홈을 따라 전방으로 직선 이동하여 캐리어(13)에 형성된 돌기(14)의 이송 경로 상에 위치되게 된다.When the snow chain is mounted on the wheels, the stationary motor 26 of the driving means 20 is driven to transfer the stopper 17 to the protrusions 14 formed on the carrier 13 as shown in FIG. 4A. It will be placed on the path. That is, the stopper 17 screwed to the rotation shaft 27 of the stationary motor 26 moves linearly forward along the guide groove formed in the support 25 according to the driving of the stationary motor 26 to the carrier 13. It is positioned on the conveyance path of the formed projection (14).

따라서 캐리어(13)의 돌기(14)가 스토퍼(17)가 위치된 곳까지 이동한 후, 스토퍼(17)에 접하면서 회전 제한을 받게 되어 결과적으로 조향축(2)은 더 이상 회전하지 않게 되므로 일반적인 차량과 동일하게 스노우 체인을 장착한 상태에서 휠 하우스 내부의 다른 부품과 간섭을 일으키지 않으면서 조향이 이루어지게 된다.Therefore, after the protrusion 14 of the carrier 13 moves to the place where the stopper 17 is located, the rotation is restricted while contacting the stopper 17, and as a result, the steering shaft 2 is no longer rotated. As with a general vehicle, steering is performed while the snow chain is mounted without interfering with other parts inside the wheel house.

그리고 도 5에 도시된 본 발명에 따른 다른 실시예의 경우에는, 모터(24)의구동에 의해서 편심캠(23)이 회전되면서 스토퍼(17)를 전후 이동시키는 방식으로 스토퍼(17)를 캐리어(13)에 형성된 돌기(14)의 이송 경로 상에 선택적으로 위치시킴으로써 상술한 일 실시예와 같이 캐리어(13)의 회전을 제한하게 된다.In the case of another embodiment according to the present invention shown in FIG. 5, the stopper 17 is moved to the carrier 13 by moving the stopper 17 back and forth while the eccentric cam 23 is rotated by the driving of the motor 24. By selectively positioning on the conveying path of the projection 14 formed in the) to limit the rotation of the carrier 13 as in the above-described embodiment.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 차량용 가변 조향장치에 의하면, 스노우 체인을 장착하지 않은 일반적인 주행 여건에서 휠 하우스 내의 여유공간을 이용하여 전륜의 조타각을 최대한 확보함으로써 차량의 회전반경을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the variable steering apparatus for a vehicle of the present invention, in a general driving condition without a snow chain, the rotation radius of the vehicle can be reduced by securing the steering angle of the front wheel to the maximum by using a free space in the wheel house. There is.

Claims (3)

조향휠에 가해지는 운전자의 조향 조작력을 조향축의 회전운동으로 조향기어에 전달하는 차량용 조향장치에 있어서,In a vehicle steering apparatus for transmitting the steering operation force of the driver applied to the steering wheel to the steering gear in the rotational movement of the steering shaft, 상기 조향축(11)에 고정 설치되어 조향축(11)과 함께 회전하는 태양기어(12)와, 상기 태양기어(12)와 외접하는 복수의 유성기어(15)와, 상기 복수의 유성기어(15)와 내접하는 링기어(16)와, 상기 복수의 유성기어(15)를 지지하며 일측면에 돌기(14)가 형성된 캐리어(13)와, 상기 돌기(14)와 선택적으로 접촉되어 상기 캐리어(13)의 이동을 제한하는 스토퍼(17)와, 상기 스토퍼(17)를 전후로 직선 이동시키는 구동수단(20)을 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 가변 조향장치.A solar gear 12 fixed to the steering shaft 11 and rotating together with the steering shaft 11, a plurality of planetary gears 15 external to the solar gear 12, and a plurality of planetary gears ( A ring gear 16 in contact with the carrier 15, a carrier 13 supporting the planetary gears 15 and having protrusions 14 formed on one side thereof, and selectively contacting the protrusions 14 with the carriers. And a stopper (17) for restricting movement of the (13), and drive means (20) for linearly moving the stopper (17) back and forth. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 구동 수단(20)은, 상기 스토퍼(17)를 직선이동 가능하게 지지하는 지지체(21)와, 상기 스토퍼(17)를 상기 캐리어(13)와 반대방향으로 탄성바이어스 시키는 스프링(22)과, 상기 스토퍼(17)와 접촉되어 스토퍼(17)를 승강시키는 편심캠(23)과, 상기 편심캠(23)을 구동시키는 모터(24)를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 가변 조향장치.The drive means 20 includes a support 21 for supporting the stopper 17 to be linearly movable, a spring 22 for elastically biasing the stopper 17 in a direction opposite to the carrier 13, And an eccentric cam (23) for contacting the stopper (17) to raise and lower the stopper (17), and a motor (24) for driving the eccentric cam (23). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 구동 수단(20)은, 상기 스토퍼(17)를 직선이동 가능하게 지지하는 지지체(25)와, 상기 스토퍼(17)와 나사 결합되는 회전축(27)을 가지는 정역모터(26)를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 가변 조향장치.The drive means 20 is provided with a stationary motor 26 having a support 25 for supporting the stopper 17 to be linearly movable, and a rotation shaft 27 screwed with the stopper 17. Vehicle variable steering device characterized in that.
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