KR200324054Y1 - 대형차량의 후륜조향장치 - Google Patents

대형차량의 후륜조향장치 Download PDF

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KR200324054Y1
KR200324054Y1 KR20-2003-0016745U KR20030016745U KR200324054Y1 KR 200324054 Y1 KR200324054 Y1 KR 200324054Y1 KR 20030016745 U KR20030016745 U KR 20030016745U KR 200324054 Y1 KR200324054 Y1 KR 200324054Y1
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우근혁
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Abstract

본 고안은 후륜구동차량이 가지고 있는 언더 스티어를 방지하고 대형차량의 주행 회전반경을 최소화시키기 위한 대형차량의 후륜조향장치에 관한 것이다.
본 고안은 차량의 방향을 전환하기 위하여 전륜을 조향시키는 조향핸들과, 상기 조향핸들의 하부에 설치되는 조향기어부와, 상기 조향기어부에 연결 설치되고 타이로드 아암과 연결되어 타이로드 및 전륜축을 조향하기 위한 연결아암으로 이루어지는 조향장치에 있어서, 상기 조향기어부에 연결링크를 설치하고, 상기 조향기어부에 관로A 및 관로E를 설치하며, 상기 관로A 및 관로E가 연결되고, 후륜을 조향하기 위한 관로B, 관로C, 관로D가 연결 설치되는 제 1후륜조향유닛과; 상기 제 1후륜조향유닛과 연통되도록 설치되어 후륜을 조향하기 위해 후륜축과 연결된 타이로드 아암과 연결 설치되는 제 2후륜조향유닛으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 고안의 대형차량의 후륜조향장치는 기존의 차량조향장치에 별도의 연결링크를 설치하고 제 1및 제 2액튜에이터를 설치하여 조향핸들에 의해 각각의 관로를 선택하여 후륜을 조향시키는 장치로서 모든 후륜차량이 가지고 있는 코너링 주행시에 발생되는 언더 스티어를 방지할 수 있는 효과가 있고, 굴곡진 회전선로 주행시 차량의 주행안정성능을 최대한 확보할 수 있는 장점이 있고, 그로 인하여 커브길의 차량 안전사고를 감소시킬 수 있는 효과가 있으며, 차량의 회전반경을 최소화시키는 효과가 있다.

Description

대형차량의 후륜조향장치{A REAR AXLE STEERING OF A VEHICLE}
본 고안은 대형차량의 후륜조향장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 후륜구동차량이 가지고 있는 언더 스티어를 방지하고 대형차량의 주행 회전반경을 최소화시키기 위한 대형차량의 후륜조향장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 조향장치는 자동차의 진행방향을 임의로 바꾸기 위한 방향조절장치로서, 조향핸들, 스티어링 휠, 스티어링 샤프트, 컬럼 등으로 이루어지는 조작기구와, 프레임에 설치되는 조향기어, 링크 등으로 이루어지는 기어기구, 그리고 피트먼 아암, 드래그 링크, 타이로드 등으로 이루어진 링크기구로 구성되어있다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 차량은 주행이나 차선변경 내지 선회시에 조향핸들의 이동량을 전륜으로 전달시켜 전륜에서 조향이 이루어지게 되는데 통상, 현가장치 및 조향장치는 차량의 조향특성이 뒷바퀴에 발생되는 선회구심력이 클 경우 자동차가 바깥쪽으로 나가면서 선회반지름이 커지는 현상인 언더 스티어(Under Steer)를 갖도록 설계되어 진다.
상기와 같이 차량의 조향장치는 스티어링 샤프트의 종단에 설치된 기어의 회전방향에 따라 타이로드를 좌측 또는 우측으로 연동시켜서 전륜의 방향을 변환시키게 되는 것으로서, 최근에는 차량의 속도에 따라 핸들의 조작력을 선회하는 경향으로 나타내기 때문에 고속 주행에서의 조향시 차체 안정유지가 어렵게 되는 바, 최근에는 전,후륜을 동시에 조향할 수 있는 4륜 조향 시스템이 개발되고 있는데, 이들은 대개가 독립현가장치를 적용하고 있는 차량에만 적용할 수 있는 조향시스템이었다.
그리고, 상용차량은 대부분 2개의 후륜축이 설치되어 적재함부의 중량을 효과적으로 분담할 수 있도록 하고 있는 바, 이러한 후륜 2축 차량은 2축을 동시에 지지하는 리프 스프링방식과 차축별로 독립하여 지지하는 분리형 리프 스프링 방식이 있었다.
그러나, 후륜 2축 상용차량은 커브길의 선회시 노면으로부터 접지저항을 많이 받기 때문에 타이어의 마모량이 증가하게 되고, 선회반경이 커지는 문제점이 있었다.
본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 후륜구동차량이 가지고 있는 언더 스티어현상을 방지하는 대형차량의 후륜조향장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
그리고, 본 고안은 대형차량의 커브리 회전시 회전반경을 최소화하여 주행 안정성을 향상시키는 대형차량의 후륜조향장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
도 1은 본 고안의 대형차량의 후륜조향장치가 중립인 상태를 보여주는 상태도
도 2는 본 고안의 대형차량의 후륜조향장치가 좌회전일 때의 상태를 보여주는 상태도
도 3은 본 고안의 대형차량의 후륜조향장치가 우회전일 때의 상태를 보여주는 상태도
도 4는 본 고안의 제 1후륜조향유닛의 구성을 보여주는 확대도
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 연결링크 12,28 : 피스톤 로드
14 : 제 1액튜에이터 16 : 방향제어밸브
18,19 : 압력제어밸브 20 : 양방향 체크밸브
22 : 전륜축 24,32 : 타이로드 아암
26,34 : 타이로드 28 : 제 2액튜에이터
30 : 제 2액튜에이터 36 : 후륜축
38 : 오목부 40 : 완충부재
100 : 조향핸들 102 : 조향기어부
104 : 제 1후륜조향유닛 106 : 연결아암
108 : 전륜 110 : 제 2후륜조향유닛
112 : 후륜
A : 관로A B : 관로B
C : 관로C D : 관로D
A1 : 제 1챔버 B1 : 제 2챔버
C1 : 제 3챔버 D1 : 제 4챔버
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 차량의 방향을 전환하기 위하여 전륜을 조향시키는 조향핸들과, 상기 조향핸들의 하부에 설치되는 조향기어부와, 상기 조향기어부에 연결 설치되고 타이로드 아암과 연결되어 타이로드 및 전륜축을 조향하기 위한 연결아암으로 이루어지는 조향장치에 있어서, 상기 조향기어부에 연결링크를 설치하고, 상기 조향기어부에 관로A 및 관로E를 설치하며, 상기 관로A 및 관로E가 연결되고, 후륜을 조향하기 위한 관로B, 관로C, 관로D가 연결 설치되는 제 1후륜조향유닛과; 상기 제 1후륜조향유닛과 연통되도록 설치되어 후륜을 조향하기 위해 후륜축과 연결된 타이로드 아암과 연결 설치되는 제 2후륜조향유닛으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제 1후륜조향유닛은 각각의 챔버가 형성되고, 상기 챔버와 대응하여 각각 연결되는 관로A,관로B,관로C,관로D,관로E를 구비하고, 상기 챔버에 완충부재가 구비되며, 상기 연결 링크와 연결되어 동작하는 피스톤 로드를 구비하는제 1액튜에이터와; 상기 제 1액튜에이터에서 연결된 관로B와 관로D를 연결하는 압력제어밸브와; 상기 압력제어밸브와 병렬로 설치되고, 상기 관로B와 관로D를 연결하는 양방향체크밸브로 구성되는 것을 특징으로 하고, 상기 제 1액튜에이터의 하부에 설치되어 피스톤 로드의 방향을 제어하는 방향제어밸브를 구비하는 것을 특징으로 하며, 상기 피스톤 로드의 중간부에 오목부가 형성되고, 상기 오목부에 방향제어밸브가 연결 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2후륜조향유닛은 다수의 챔버가 형성되고, 상기 챔버와 대응하여 각각 연결되는 관로B, 관로C, 관로D를 구비하는 제 2액튜에이터와; 상기 관로에 유입되는 동작유체에 의해 전후로 동작함과 동시에 후륜을 움직이기 위해 타이로드 아암과 연결 설치되는 피스톤 로드를 포함하는 것을 특징으로 하고, 제 2액튜에이터의 내측에 자동조절레버를 구비되는 것을 특징으로 한다.
이상에서와 같은 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 고안의 대형차량의 후륜조향장치가 중립인 상태를 보여주는 상태도이고, 도 2는 본 고안의 대형차량의 후륜조향장치가 좌회전일 때의 상태를 보여주는 상태도이며, 도 3은 본 고안의 대형차량의 후륜조향장치가 우회전일 때의 상태를 보여주는 상태도이고, 도 4는 본 고안의 제 1후륜조향유닛의 구성을 보여주는 확대도이다.
먼저, 도 1내지 도 4를 참고로 살펴보면, 본 고안의 대형차량 후륜조향장치는 차량의 방향을 전환하기 위한 조향핸들(100)과, 상기 조향 핸들(100)의 하부에는 조향 기어부(102)가 연결 설치되어 있다.
상기 조향 기어부(102)는 통상적으로 사용되는 차량의 기어부를 사용하므로 상세한 설명은 하지 않는다.
상기 조향 기어부(102)의 하단 일측부에는 연결링크(10)가 설치되어 있다.
또한, 상기 조향 기어부(102)에는 조향핸들(100)을 회전시킴에 따라 동작유체가 흐르도록 관로A(A)와 관로E(E)가 각각 연결되어 있다.
상기 연결링크(10)는 제 1후륜조향유닛(104)의 피스톤 로드(12)와 연결 설치되어 있다.
상기 피스톤 로드(12)에는 오목부(38)가 형성되어 있고, 상기 오목부(38)에는 후술되는 방향제어밸브(16)의 푸시바가 위치되어 기구적으로 동작된다. 즉, 전륜 및 후륜의 일자 정렬시에는 상기 피스톤 로드(12)의 오목부(38)에 푸시바가 위치되고, 방향제어밸브(16)에 설치된 스프링의 탄성에 의해 화살표방향으로 관로가 통하여 관로A(A), 관로B(B), 관로C(C)가 서로 연통된다.
그리고, 상기 전륜 및 후륜의 조향시에는 피스톤 로드(12)가 전,후진 함에 따라 방향제어밸브(16)의 푸시바를 밀어서 방향제어밸브(16)의 좌우 관로가 막혀서 관로A,B,C에 따라 독립적으로 조향된다.
상기 연결링크(10)는 상기 조향핸들(100)을 회전시킴으로서 조향 기어부(102)가 동작하여 연결링크(10)를 당기거나 밀도록 함과 동시에 관로A(A)와 관로E(E)를 선택하도록 설치되어 있다.
상기 제 1후륜조향유닛(104)은 피스톤 로드(12)를 구비하고 유체동력원에 의해 동작되는 제 1액튜에이터(14)와, 상기 제 1액튜에이터(14)의 일측에 설치되어 유체동력원의 흐름을 제어하는 방향제어밸브(16)와, 상기 제 1액튜에이터(14)에 연결되어 있는 각각의 관로(A,B,C,D,E)들과, 상기 각각의 관로들 중 관로B(A)와 관로D(D)를 연결하는 압력제어밸브(18,19)와, 상기 압력제어밸브(18,19)와 일정한 간격으로 떨어져서 관로B(B)와 관로D(D)를 연결하는 양방향 체크밸브(20)로 구성되어 있다.
상기 제 1액튜에이터(14)는 5개의 제1,2,3,4,5챔버(A1,B1,C1,D1,E1)로 이루어져 있고, 각각의 챔버(A1,B1,C1,D1,E1)에는 각각의 관로(A,B,C,D,E)들이 각각 대응하여 연결되어 있다. 즉, 제 1챔버(A1)에는 관로A(A)가 연결되어 있고, 제 2챔버(B1)에는 관로B(B)가 연결되어 있으며, 제 3챔버(C1)에는 관로C(C)가 연결되어 있고, 제 4챔버(D)에는 관로D(D)가 연결되어 있고, 제 5챔버(E1)에는 관로E(E)가 연결되어 있다.
상기와 같이 연결된 각각의 관로에는 조향핸들의 회동 동작에 의해 동력유체가 피스톤 로드(12)의 전후진 동작에 의해 유체가 가압되어 관로를 타고 이동하게 된다.
상기 동력유체는 유압 오일 또는 공기압을 사용한다.
상기 제 1액튜에이터(14) 제 3챔버(C1)의 하부에는 상기 피스톤 로드(12)에 수직하게 방향제어밸브(16)가 설치되어 있다.
상기 피스톤 로드(12)와 방향제어밸브(16)가 연결되는 부분에는 반원형의 오목부(38)가 형성되어 있고, 상기 방향제어밸브(16)에는 오목부(38)에 위치하도록설치된 통상의 푸시바를 구비하고 있다.
한편, 조향기어부(102)에 연결된 연결링크(10)에는 연결아암(106)이 연결되어 있고, 상기 연결아암(106)은 조향기어부(102)가 동작함에 따라 연결링크(10)가 움직일 때 동조하여 움직인다.
상기 연결아암(106)은 타이로드 아암(24)에 연결되어 있다.
차량의 전륜(108)은 좌우 한 쌍으로 이루어져 있고, 좌우 한쌍의 전륜(108)은 전륜축(22)에 의해 연결 설치되어 있다.
상기 전륜축(22)의 양측단에는 타이로드 아암(24)이 연결 고정되어 있고, 상기 타이로드 아암(24)에는 타이로드(26)이 연결되어 있다.
상기 타이로드 아암(24)과 타이로드(26)는 상기 조향기어부(102)의 작동에 의해 연결링크(10)가 움직이고, 상기 연결링크(10)에 연결 설치된 연결아암(106)이 동작함에 따라 링크동작을 한다.
계속해서, 상기 제 1후륜조향유닛(104)의 제 1액튜에이터(14)에서 연결된 관로(A,B,C,D)들은 후륜(112)을 조향하기 위한 제 2후륜조향유닛(110)과 연결되어 있다.
상기 제 2후륜조향유닛(110)은 자동조절레버(V)와 피스톤 로드(28)를 구비한 제 2액튜에이터(30)로 구성되어 있다.
상기 제 2액튜에이터(30)는 제 1,2,3,4챔버(W,X,Y,Z)로 이루어져 있고, 상기 관로(B,C,D)들과 연결되어 있다.
좀 더 구체적으로는 상기 관로B(B)는 제 2챔버(X)와 연결되어 있고,관로C(C)는 분기되어 제 3챔버(Y)와 제 4챔버(Z)로 연결되어 있으며, 상기 관로D(D)는 제 1챔버(W)와 연결되어 있다.
그리고, 상기 제 3챔버(Y)와 제 4챔버(Z) 사이에는 완충부재(40)가 설치되어 있다. 상기 완충부재(40)는 피스톤 로드(28)의 전후진시 피스톤 로드(28)가 급격히 진행됨으로서 발생되는 진동, 충격 등을 방지한다.
이하에는 본 고안의 후륜조향장치의 작용과 동작에 대하여 설명하기로 한다.
먼저, 차량 내의 조향 핸들(100)에 의해 차륜을 일자로 평행하게 정렬시키기 위해서는 제 1후륜조향유닛(104)의 제 1액튜에이터(14)에 연결된 연결링크(10)는 수직한 방향에서 시계방향으로 15도 정도 기울어져서 도 1에 도시된 바와 같이 위치되어 있고, 이 경우에는 중립을 유지하게 된다.
상기와 같이 중립을 유지하는 경우 제 1액튜에이터(14)의 피스톤 로드(12)는 방향제어밸브(16)를 통해 제 2챔버(B1)와 제 4챔버(D1)에 관로가 연통되어 균등압을 형성하고, 제 3챔버(C1)의 동작유체가 관로C(C)를 통해 제 2후륜조향유닛(110)의 제 2유압액튜에이터(30)의 제 3챔버(Y) 및 제 4챔버(Z)로 연통되어 균등압을 만든다.
한편, 관로B(B)와 관로D(D)는 제 2액튜에이터(30)의 제 1챔버(W)와 제2챔버(X)와 연통되어져서 제 2액튜에이터(30)의 피스톤 로드(28)는 중립을 유지하여 후륜(112)의 타이로드 아암(32)이 상기 타이로드(34)를 후륜축(36)과 평행하게 유지하여 후륜(112)을 전륜(108)과 일렬로 정렬시킴과 동시에 일직선으로 나아가도록 중립을 유지한다.
그리고, 상기 후륜(112)을 우회전으로 조향하고자 하는 경우, 조향핸들(100)을 우회전시키면 연결링크(10)가 시계방향으로 더 진행하여 제 1액튜에이터(14)의 피스톤 로드(12)를 밀어 낸다.
이와 동시에 연결아암(106)도 밀려져서 전륜(22)에 연결 설치되어 있는 타이로드 아암(24)를 움직이고 타이로드(26)를 움직여서 전륜(22)을 우회전시킨다.
이때, 관로A(A)를 통하여 동작유체가 흘러서 제 1챔버(A1)에 유입되고, 상기 제 1액튜에이터(14)의 피스톤 로드(12)를 밀어내어 중립시의 제 2챔버(B1)와 제 4챔버(D1)는 서로 막히고, 제 4챔버(D1)의 동작유체가 관로D(D)를 통해서 제 2액튜에이터(30)의 제 1챔버(W)로 유입 충진되어져서 피스톤 로드(28)를 도 2의 화살표방향과 같이 후부로 밀어내어 후륜축(36)과 연결된 타이로드 아암(32)을 밀어냄과 동시에 타이로드(34)를 밀어서 후륜(112)을 시계방향, 즉 도 2에서 보여주는 바와 같이 좌측으로 기울여지도록 조향하여 우회전시킨다.
상기와 같이 전륜이 우회전할 때 후륜(112)이 동시에 우회전 조향됨으로서 회전반경이 적어지고 언더 스티어가 방지된다.
계속해서, 상기 후륜(112)을 좌회전으로 조향하고자 하는 경우, 조향핸들(100)을 좌회전시키면 연결링크(10)가 시계반대방향으로 당겨져서 제 1액튜에이터(14)의 피스톤 로드(12)를 당기게 된다.
이와 동시에 연결아암(106)도 당겨져서 전륜(22)에 연결 설치되어 있는 타이로드 아암(24)을 움직이고 타이로드(26)를 움직여서 전륜(22)을 좌회전시킨다.
이때, 관로E(E)를 통하여 동작유체가 흘러서 제 5챔버(E1)에 유입되고, 상기제 1액튜에이터(14)의 피스톤 로드(12)를 밀어내어 동작유체가 관로B(B)를 통해서 제 2액튜에이터(30)의 제 2챔버(X)로 유입 충진되어져서 피스톤 로드(28)를 도 3의 화살표방향과 같이 전부로 밀어 올려서 후륜축(36)과 연결된 타이로드 아암(32)을 밀어올림과 동시에 타이로드(34)를 밀어서 후륜(112)을 시계반대방향, 즉 도 3에서 보여주는 바와 같이 우측으로 기울여지도록 조향하여 좌회전시킨다.
상기와 같이 전륜이 좌회전할 때 후륜(112)이 동시에 좌회전방향으로 조향됨으로서 회전반경이 적어지고 언더 스티어가 방지된다.
또한, 상기와 같은 본 고안은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.
상기와 같은 본 고안의 대형차량의 후륜조향장치는 기존의 차량조향장치에 별도의 연결링크를 설치하고 제 1및 제 2액튜에이터를 설치하여 조향핸들에 의해 각각의 관로를 선택하여 후륜을 조향시키는 장치로서 모든 후륜차량이 가지고 있는 코너링 주행시에 발생되는 언더 스티어를 방지할 수 있는 효과가 있고, 굴곡진 회전선로 주행시 차량의 주행안정성능을 최대한 확보할 수 있는 장점이 있고, 그로 인하여 커브길의 차량 안전사고를 감소시킬 수 있는 효과가 있으며, 차량의 회전반경을 최소화시키는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 차량의 방향을 전환하기 위하여 전륜을 조향시키는 조향핸들과, 상기 조향핸들의 하부에 설치되는 조향기어부와, 상기 조향기어부에 연결 설치되고 타이로드 아암과 연결되어 타이로드 및 전륜축을 조향하기 위한 연결아암으로 이루어지는 조향장치에 있어서,
    상기 조향기어부에 연결링크를 설치하고, 상기 조향기어부에 관로A 및 관로E를 설치하며, 상기 관로A 및 관로E가 연결되고, 후륜을 조향하기 위한 관로B, 관로C, 관로D가 연결 설치되는 제 1후륜조향유닛과;
    상기 제 1후륜조향유닛과 연통되도록 설치되어 후륜을 조향하기 위해 후륜축과 연결된 타이로드 아암과 연결 설치되는 제 2후륜조향유닛으로 구성되는 것을 특징으로 하는 대형차량의 후륜조향장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1후륜조향유닛은 각각의 챔버가 형성되고, 상기 챔버와 대응하여 각각 연결되는 관로A,관로B,관로C,관로D,관로E를 구비하고, 상기 챔버에 완충부재가 구비되며, 상기 연결 링크와 연결되어 동작하는 피스톤 로드를 구비하는 제 1액튜에이터와;
    상기 제 1액튜에이터에서 연결된 관로B와 관로D를 연결하는 압력제어밸브와;
    상기 압력제어밸브와 병렬로 설치되고, 상기 관로B와 관로D를 연결하는 양방향체크밸브로 구성되는 것을 특징으로 하는 대형차량의 후륜조향장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1액튜에이터의 하부에 설치되어 피스톤 로드의 방향을 제어하는 방향제어밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 대형차량의 후륜조향장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 피스톤 로드의 중간부에 오목부가 형성되고, 상기 오목부에 방향제어밸브가 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 대형차량의 후륜조향장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2후륜조향유닛은 다수의 챔버가 형성되고, 상기 챔버와 대응하여 각각 연결되는 관로B, 관로C, 관로D를 구비하는 제 2액튜에이터와;
    상기 관로에 유입되는 동작유체에 의해 전후로 동작함과 동시에 후륜을 움직이기 위해 타이로드 아암과 연결 설치되는 피스톤 로드를 포함하는 것을 특징으로 하는 대형차량의 후륜조향장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    제 2액튜에이터의 내측에 자동조절레버를 구비되는 것을 특징으로 하는 대형차량의 후륜조향장치.
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