KR20060003642A

KR20060003642A - 동력조향장치의 기어박스구조

Info

Publication number: KR20060003642A
Application number: KR1020040052609A
Authority: KR
Inventors: 배경일
Original assignee: 기아자동차주식회사
Priority date: 2004-07-07
Filing date: 2004-07-07
Publication date: 2006-01-11
Also published as: KR100622489B1

Abstract

본 발명은 동력조향장치의 기어박스구조에 관한 것으로, 구동피니언(51)과 치합되어 조향조작시 차폭방향으로 직선운동을 수행하는 랙바(52)가 일정한 곡률을 갖는 원호모양으로 형성되고, 상기 랙바(52)를 내부에 수용하는 동력실린더(53) 및 이 동력실린더(53)를 포함하여 랙바(52)를 감싸 보호하는 랙바하우징(54)이 상기 랙바(52)의 이동에 간섭됨이 없는 원호모양으로 형성되어져, 차량의 진행방향에 따라 직진안정성과 선회안정성을 동시에 구현할 수 있도록 된 것이다.

Description

동력조향장치의 기어박스구조{gear box structure of power steering system}

도 1과 도 2는 종래 구조에 따른 기어박스의 개략적인 구성을 차량의 후방에서 바라본 개념도,

도 3과 도 4는 본 발명에 따른 기어박스의 개략적인 구성을 차량의 후방에서 바라본 개념도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 - 조향축 10 - 기어박스

11 - 구동피니언 13 - 동력실린더

14 - 랙바하우징 21,23 - 타이로드

본 발명은 동력조향장치의 기어박스구조에 관한 것으로, 특히 차량의 진행방향에 따라 보다 안정된 직진성 및 선회성을 동시에 확보할 수 있도록 하는 동력조향장치의 기어박스구조에 관한 것이다.

일반적으로, 차량에 구비되는 조향장치는 주행중인 차량의 진행방향을 운전자의 의지대로 전환시키기 위한 장치인 바, 특히 대형 자동차나 저압 타이어를 사 용하는 차량에서는 앞바퀴의 접지저항이 크기 때문에 핸들의 조작력을 크게 하고 또한 가볍고 신속한 조향조작을 위한 동력조향장치가 사용되는 것이 보편화되어 있다.

한편, 상기와 같은 동력조향장치는 운전자가 직접 조향조작을 하여 그 조작력을 각 기구로 전달하는 조향핸들과 조향축 및 칼럼 등으로 이루어진 조작기구와, 상기 조향축의 회전을 감속함으로써 조작력을 증대시킴과 동시에 조작기구의 운동방향을 바꾸어 링크기구에 전달하는 기어기구 및, 이 기어기구의 움직임을 앞바퀴에 전달함과 동시에 좌우 바퀴의 관계위치를 올바르게 유지하기 위해 피트먼 암과 드래그 링크 및 너클 암과 타이로드 등으로 구성된 링크기구를 포함하여 구성된다.

그 중, 동력조향장치의 기어기구는 통상 기어박스를 의미하는 것으로서, 상기의 기어박스(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 조향축(1)의 하단에 마련된 구동피니언(11)과, 상기 구동피니언(11)과 치합되어 이의 회전 운동에 따라 직선운동을 하는 랙바(12)와, 상기 랙바(12)를 내부에 수용하는 동력실린더(13)등으로 구성된다.

여기서, 상기 랙바(12)는 랙바하우징(14)에 의해 보호되면서 그 양단은 타이로드(21,23)와 연결되며, 상기 타이로드(21,23)는 차륜(W1,W2)의 너클(31,33)과 볼조인트를 통해 결합되어 진다.

그러나, 상기와 같이 랙바(12)가 직선형태로 된 종래의 기어박스(10)는 차량의 직진안정성 및 선회안정성을 동시에 만족할 만한 수준으로 구현하는 데에 한계가 있다는 문제점이 있었다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이 조향핸들의 조작이 거의 없는 직진주행시나 또는 도 2에 도시된 바와 같이 조향핸들의 조작에 따른 선회주행시, 상기 랙바(12)와 타이로드(21,23)의 결합부(M1,M2) 및 상기 타이로드(21,23)와 너클(31,33)의 결합부(N1,N2)간에는 중심선(C)을 기준으로 하여 볼 때 서로에 대한 상대적인 위상차(높이차)가 거의 존재하지 않게 된다.

이는, 조향핸들을 조작하더라도 상기 랙바(12)가 좌우측 방향으로 직선왕복 이동을 하기 때문이다.

따라서, 도 1의 상태가 직진안정성에 중점을 둔 상태이면 차량의 선회주행을 위한 조향핸들의 조작시에는 상기 결합부(M1,N1)(M2,N2)들간에 상대적인 위상차(높이차)가 발생되도록 하여 선회외륜(W1)에 토아웃(toe-out) 경향을 강하게 하여 줌으로써 선회안정성이 향상되도록 하는 것이 바람직하나, 종래의 구조는 도 2에 도시된 바와 같이 선회주행시에도 상기 결합부(M1,N1)(M2,N2)들간에 상대적인 위상차(높이차)가 발생되지 않음으로 인해 차량의 선회안정성은 직진안정성에 비해 상대적으로 나쁘게 되는 문제점이 있게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 조향핸들의 조작이 거의 없는 직진주행시에는 랙바와 타이로드의 결합부 및 상기 타이로드와 너클의 결합부간에 서로에 대한 상대적인 위상차(높이차)가 거의 존재하지 않도록 함으로써 안전된 직진성을 확보할 수 있도록 하고, 또한 선회주행을 위한 조향핸들의 조작시에는 랙바와 타이로드의 결합부 및 상기 타이로드와 너클의 결합부 간에 서로에 대한 상대적인 위상차(높이차)가 존재하도록 함으로써 선회외륜에 토아웃 경향을 강하게 하면서 언더 스티어의 경향을 강하게 하여 보다 안정된 선회성을 확보할 수 있도록 하는 동력조향장치의 기어박스구조를 제공함에 그 목적이 있다.

즉, 본 발명의 목적은 차량의 진행방향에 따라 직진안정성과 선회안정성을 동시에 구현할 수 있도록 하는 것에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 조향축의 하단에 결합되어 조향조작시 축회전하는 구동피니언과, 상기 구동피니언과 치합되어 구동피니언의 회전운동시 차폭방향으로 왕복운동을 수행하고 양단에는 타이로드가 결합되는 랙바와, 상기 랙바를 내부에 수용하는 동력실린더와, 상기 동력실린더를 포함하여 랙바를 보호하는 랙바하우징을 구비하여 이루어지는 동력조향장치의 기어박스구조에 있어서, 상기 랙바는 구동피니언과 치합이 가능한 곡률을 갖는 원호모양으로 형성되고, 상기 동력실린더 및 상기 랙바하우징은 랙바의 직선이동에 간섭됨이 없는 원호모양으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 3과 도 4는 본 발명에 따른 기어박스의 개략적인 구성을 설명하기 위한 개념도로서, 종래 구조와 동일한 부위에는 동일한 참조부호를 붙이면서 설명하기로 한다.

차량의 동력조향장치는 전술한 바와 같이 조향핸들과 조향축 및 칼럼 등으로 이루어진 조작기구와, 조작기구의 운동방향을 바꾸어 링크기구에 전달하는 기어기구와, 피트먼 암과 드래그 링크 및 너클 암과 타이로드 등으로 이루어진 링크기구를 포함하여 구성된다.

그 중, 동력조향장치의 기어기구는 통상 기어박스를 의미하는 것으로서, 본 발명에 따른 기어박스(50)는 도 3에 도시된 바와 같이 조향축(1)의 하단에 마련된 구동피니언(51)과, 상기 구동피니언(51)과 치합되어 이의 회전 운동에 따라 차폭방향으로 왕복운동을 수행하는 랙바(52)와, 상기 랙바(52)를 내부에 수용하는 동력실린더(53)와, 상기 동력실린더(53)를 포함하면서 랙바(52)의 일부분을 감싸 보호하는 랙바하우징(54) 등으로 구성된다.

여기서, 상기 랙바(52)는 그 양단이 타이로드(61,63)와 연결되며, 상기 타이로드(61,63)는 차륜(W1,W2)의 너클(31,33)과 볼조인트를 통해 결합되어 진다.

한편, 상기 랙바(52)는 구동피니언(51)과 치합이 가능하면서 일정한 곡률을 갖는 원호모양으로 형성된다.

그리고, 상기 타이로드(61,63)는 기존의 구조와 동일한 일직선의 모양을 갖도록 형성된다.

또한, 상기 동력실린더(53) 및 상기 랙바하우징(54)은 상기 랙바(52)의 이동에 간섭됨이 없는 원호모양, 즉 상기 랙바(52)와 동일한 곡률을 갖는 원호모양으로 형성된다.

여기서, 상기 랙바(52)는 양단사이의 중간부위가 차체의 상방향으로 돌출된 원호모양을 갖도록 형성되어 진다.

따라서, 도 3에 도시된 바와 같이 조향핸들의 조작이 거의 없는 직진주행시에는 상기 랙바(52)와 타이로드(61,63)의 결합부(M1,M2) 및 상기 타이로드(61,63)와 너클(31,33)의 결합부(N1,N2)간에는 서로에 대한 상대적인 위상차(높이차)가 거의 존재하지 않게 된다.

이는, 기존의 차량과 마찬가지로 직진안정성의 향상에 중점을 둔 상태로서, 차량은 보다 안정된 직진성을 확보할 수 있게 된다.

그리고, 도 4에 도시된 바와 같이 조향핸들의 조작에 따른 선회주행시에는 상기 랙바(52)와 타이로드(61,63)의 결합부(M1,M2) 및 상기 타이로드(61,63)와 너클(31,33)의 결합부(N1,N2)간에는 서로에 대한 상대적인 위상차(높이차)가 존재하게 된다.

도 4의 상태에서 선회외륜에 해당하는 좌륜(W1)측을 살펴보면, 상기 랙바(52)와 타이로드(61)의 결합부(M1)는 상기 타이로드(61)와 너클(31)의 결합부(N1)보다 중심선(C)을 기준으로 볼 때 상대적으로 아래측에 존재하게 된다.

이에 따라, 선회외륜에 해당하는 좌륜(W1)은 토아웃(toe-out)경향이 강해지는 특성을 갖게 되고 동시에 언더 스티어(under steer)의 특성이 강하게 됨으로써, 차량은 보다 안정된 선회성을 확보할 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 기어박스구조는 조향핸들의 조작이 거의 없는 직진주행시에는 보다 안정적인 직진성을 확보할 수 있게 되고, 조향핸들의 조작에 따라 선회주행을 할 때에는 진직안정성에 비해 보다 향상된 선회안정성을 확보할 수 있게 됨으로써, 차량의 진행방향에 따라 직진안정성과 선회안정성을 동시에 구현할 수 있는 잇점이 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 차량의 진행방향에 따라 직진안정성과 선회안정성이 동시에 구현되는 효과가 있게 된다.

Claims

조향축의 하단에 결합되어 조향조작시 축회전하는 구동피니언과, 상기 구동피니언과 치합되어 구동피니언의 회전운동시 차폭방향으로 왕복운동을 수행하고 양단에는 타이로드가 결합되는 랙바와, 상기 랙바를 내부에 수용하는 동력실린더와, 상기 동력실린더를 포함하여 랙바를 보호하는 랙바하우징을 구비하여 이루어지는 동력조향장치의 기어박스구조에 있어서,

상기 랙바(52)는 구동피니언(51)과 치합이 가능한 곡률을 갖는 원호모양으로 형성되고, 상기 동력실린더(53) 및 상기 랙바하우징(54)은 상기 랙바(52)의 이동에 간섭됨이 없는 원호모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 동력조향장치의 기어박스구조.
제 1항에 있어서, 상기 랙바(52)는 양단사이의 중간부위가 차체의 상방향으로 돌출된 원호모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 동력조향장치의 기어박스구조.