KR20040025938A - 기어비 가변형 조향장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기어비 가변형 조향장치에 관한 것으로서, 그 목적은 차속에 따라 기어비를 가변시킬 수 있도록 피니언기어와 랙기어의 이물림 각도를 가변시키는 기어비 가변형 조향장치를 제공하는 것이며, 기어박스의 내부에서 축방향으로 이동 가능하도록 설치되되 외주 일측에는 랙기어가 형성된 랙바와, 상기 랙기어와 치합되는 피니언기어가 외주면에 형성되어 상기 기어박스의 내부에 설치되는 피니언축을 구비하는 조향장치에 있어서, 상기 랙기어는 상기 랙바와 분리 형성되되 그 중간측에 형성된 회전축을 중심으로 회동 가능하도록 설치되어 상기 피니언기어와의 이물림 각도가 가변되는 구성이다.

Description

기어비 가변형 조향장치 {GEAR RATIO VARIABLE TYPE STEERING APPARATUS}

본 발명은 기어비 가변형 조향장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차속에 따라 스티어링휠의 회전수와 랙바의 직선변위량 사이에서 발생되는 기어비를 가변시켜 주행안정성과 편의성을 동시에 향상시키는 기어비 가변형 조향장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 조향장치는, 운전자가 스티어링휠을 회전시킴에 따라 피니언축을 통해 연결된 랙바의 직선변위량이 일정하게 발생되도록 구성되어있고, 이러한 것은 "랙바의 직선변위량 / 스티어링휠의 회전수" 등으로 표현되는 기어비로 나타낸다.

도 1은 이러한 종래 조향장치를 보인 측단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 기어박스(1)의 내부 상측에는 입력축(2)이 설치되고, 이 입력축(2)의 하단에는 피니언축(3)이 설치되며, 이 피니언축(3)의 외주면에는 피니언기어(4)가 형성된다.

한편, 기어박스(1)의 내부에는 피니언축(3)과 교차되는 랙바(5)가 설치되고, 이 랙바(5) 중간측 외주 일측면에는 피니언기어(4)와 치합되어 피니언축(3)의 회전력을 랙바(5)의 직선운동력으로 전환시킬 수 있도록 랙기어(6)가 형성된다.

이때, 피니언기어(4)와 랙기어(6)는 헬리컬기어로서 각각의 치형은 일정한 간격을 가지도록 균일 형성되어 일정한 기어비를 가지고 이로 인해 피니언축(3)의 회전에 대해 랙바(5)의 직선변위량은 항상 일정하다.

그러나, 이러한 종래의 조향장치는, 피니언기어와 랙기어에 형성된 치형의 간격이 각각 균일하므로, 랙바의 직선변위량 / 스티어링휠의 회전수로 이루어지는 기어비가 항상 일정한 문제점이 있었다.

즉, 조향각이 많아야하는 저속주행시나 주차시에는 스티어링휠을 많이 회전시켜야하므로 편의성이 저하되고, 조향각이 적어야하는 고속주행시에는 큰 조향각이 발생되어 주행안정성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 차속에 따라 기어비를 가변시킬 수 있도록 피니언기어와 랙기어의 이물림 각도를 가변시키는 기어비 가변형 조향장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 조향장치를 보인 측단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 조향장치를 보인 구성도이다.

도 3은 본 발명에 따른 조향장치의 랙바를 보인 도면이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

10: 기어박스 20: 타이로드

30: 입력축 40: 피니언축

41: 피니언기어 50: 랙바

51: 랙기어 52: 회전축

60: 스탭핑모터 70: ECU

80: 차속감지센서 90: 동력전달부

91: 구동부 92: 종동부

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기어비 가변형 조향장치는, 기어박스의 내부에서 축방향으로 이동 가능하도록 설치되되 외주 일측에는 랙기어가 형성된 랙바와, 상기 랙기어와 치합되는 피니언기어가 외주면에 형성되어 상기 기어박스의 내부에 설치되는 피니언축을 구비하는 조향장치에 있어서, 상기 랙기어는 상기 랙바와 분리 형성되되 그 중간측에 형성된 회전축을 중심으로 회동 가능하도록 설치되어 상기 피니언기어와의 이물림 각도가 가변되는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 기어박스(10)는 좌,우방향으로 길게 형성되며 그 내부에는 축방향으로 이동 가능하도록 랙바(50)가 삽입 설치되고, 이의 양단에는 타이로드(20)가 설치되는데, 이 타이로드(20)는 차량의 타이어측과 연결되어 랙바(50)와 함께 연동되어 이들을 동작시키게 된다.

그리고, 기어박스(10)의 중간 일측에는 상향으로 돌출 형성되어 미도시된 스티어링휠과 연결되는 입력축(30)이 설치되고, 이 입력축(30)의 하단에는 이와 함께연동될 수 있도록 마련된 피니언축(40)이 연결 설치되며, 이 피니언축(40)의 외주면에는 피니언기어(41)가 형성된다.

또, 기어박스(10)의 내부에는 피니언축(40)과 교차되는 방향으로는 환봉 형상의 랙바(50)가 설치되는데, 이 랙바(50) 중간측 외주 일측면에는 피니언기어(41)와 치합되도록 형성되어 피니언축(40)의 회전력을 랙바(50)의 직선운동력으로 전환시킬 수 있도록 랙기어(51)가 형성된다.

아울러, 피니언기어(41)와 랙기어(51)는 동력전달이 부드럽게 이어질 수 있도록 소정각도 기울어져 형성된 헬리컬기어로서 서로 대응되도록 설치되고, 각각의 치형은 일정한 간격으로 이격되어 균일하게 형성되므로 피니언축(40)의 회전에 대해 랙바(50)의 직선변위량이 일정하게 형성된다.

한편, 본 발명에서는 이러한 치형을 가지는 랙기어(51)를 랙바(50)와 분리 형성하고 이 랙기어(51)를 회동시켜 이물림각도를 가변시킴으로써, 기어비를 가변시키고, 이로 인해 차량의 고속주행 및 저속주행에 따라 스티어링휠의 조향력이 가변되므로 주행안정성과 편의성을 동시에 향상시키게 된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 조향장치는, 치형이 형성되는 랙기어(51)가 랙바(50)와 분리 형성되고, 이 랙기어(51)의 중간측에는 랙바(50)에 회동 가능하게 고정되도록 회전축(52)이 설치되며, 랙바(50)의 상측에는 이 랙기어(51)를 동작시킬 수 있도록 스탭핑모터(60)가 설치된다.

한편, 스탭핑모터(60)를 제어할 수 있도록 기어박스(10)의 외부측에는 ECU(70)가 설치되고, 이 ECU(70)는 차량의 속도를 감지하는 차속감지센서(80)와 연결되어, 차량의 속도에 따라 스탭핑모터(60)에 신호를 보내 랙기어(51)를 회동시킴으로써, 랙기어(51)의 이물림 각도를 가변시키게 된다(도 2참조).

또한, 이러한 랙기어(51)의 회동을 위해 스탭핑모터(60)와 랙기어(51)의 사이에는 동력전달부(90)가 설치되는데, 이 동력전달부(90)는 다양한 방법으로 구현 가능하지만 본 실시예에서는 스탭핑모터(60)에 의해 회전하는 구동축 및 구동기어로 이루어진 구동부(91)와, 이에 연결되는 종동기어 및 이 종동축으로 이루어진 종동부(92)로 구비된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 기어비 가변형 조향장치는, 속도감지센서의 신호를 받은 ECU(70)가 고속주행시와 저속주행시에 따라 튜닝된 전류값을 스탭핑모터(60)에 인가하여, 이에 연결된 동력전달부(90)를 통해 랙기어(51)가 회전축(52)을 기준으로 랙바(50)에서 회동하여 피니언기어(41)와의 이물림 각도가 가변되도록 한다.

먼저, 저속주행시나 주차시에는 차량의 선회각이 커 스티어링휠을 많이 회전시키게되므로, 스티어링휠의 회전수 대비 랙바(50)의 이동거리가 상대적으로 큰 것이 조향에 유리하다. 즉, ECU(70)는 랙기어(51)의 치형이 수평방향 측으로 기울도록 랙기어(51)를 구동시킨다.

다음, 이와는 반대로 고속주행시에는 차량의 선회각이 작아 스티어링휠의 회전수 대비 랙바(50)의 이동거리가 상대적으로 작은 것이 조향에 유리하므로, ECU(70)는 랙기어(51)의 치형이 수직방향 측으로 기울도록 랙기어(51)를 구동시켜 치형 사이의 간격을 줄이게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 기어비 가변형 조향장치는, 차속에 따라 랙기어를 가변시켜 피니언기어와의 이물림 각도를 조절함으로 인해 스티어링휠의 회전수에 따른 랙바의 직선변위량을 변화시킬 수 있게된다.

즉, 고속주행시에는 무거운 조향감과 더불어 양호한 방향 안정성을 부여할 수 있고, 저속주행시에는 조향각이 커지게 되므로 운전자에게 가볍고 편안한 조향감을 부여하여 차량의 안전성 및 신뢰성을 향상시키는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 기어박스의 내부에서 축방향으로 이동 가능하도록 설치되되 외주 일측에는 랙기어가 형성된 랙바와, 상기 랙기어와 치합되는 피니언기어가 외주면에 형성되어 상기 기어박스의 내부에 설치되는 피니언축을 구비하는 조향장치에 있어서,

   상기 랙기어는 상기 랙바와 분리 형성되되 그 중간측에 형성된 회전축을 중심으로 회동 가능하도록 설치되어 상기 피니언기어와의 이물림 각도가 가변되는 것을 특징으로 하는 기어비 가변형 조향장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 랙바의 일측에 설치되되 그 사이에 동력전달부를 개재한 스탭핑모터와, 차량의 속도를 감지하는 차속감지센서와 연결되어 차량의 속도에 따라 상기 스탭핑모터를 제어하도록 마련되는 ECU가 구비된 것을 특징으로 하는 기어비 가변형 조향장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 동력전달부는 상기 스탭핑모터와 연결되는 구동부와, 상기 구동부와 이물림되어 상기 랙기어를 동작시키는 종동부로 구비된 것을 특징으로 하는 기어비 가변형 조향장치.