KR20080008125A - Steering apparatus for automobile - Google Patents

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김부환
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Abstract

A steering apparatus of a vehicle is provided to secure stability of steering during high-speed driving by changing pressure of a support yoke applied to a rack bar according to a speed of the vehicle. A steering apparatus of a vehicle comprises: a rack bar(107), a support yoke(109) contacted to an outer circumference surface of the rack bar, an elastic member(111) supporting the support yoke and provided with an inclined part at one side thereof, a support member(113) contacted to the inclined part of the elastic member, a solenoid(117) driving the support member, and an electronic controller(119) controlling the solenoid.

Description

자동차의 조향장치{Steering Apparatus for Automobile}Steering Apparatus for Automobile

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 조향장치를 나타내는 종단면도,1 is a longitudinal sectional view showing a steering apparatus of a vehicle according to a preferred embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 조향장치의 고속에서의 작동 상태를 나타내는 부분 단면도이다.2 is a partial cross-sectional view showing an operating state at high speed of a steering apparatus of a vehicle according to a preferred embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100: 조향휠101: 입력축100: steering wheel 101: input shaft

103: 토션 바105: 피니언축103: torsion bar 105: pinion shaft

107: 랙바109: 서포트 요크107: rack bar 109: support yoke

111: 탄성 부재113: 지지판111: elastic member 113: support plate

114: 제 1 경사부115: 플런저114: first inclined portion 115: plunger

116: 제 2 경사부117: 솔레노이드116: second inclined portion 117: solenoid

119: 전자 제어 장치121: 차속 센서119: electronic control unit 121: vehicle speed sensor

123: 피니언 기어125: 랙 기어123: pinion gear 125: rack gear

본 발명은 자동차의 조향장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 랙바에 가해지는 서포트 요크의 압력을 차속에 따라 변화시킴으로써 고속 주행시 조향 안정성을 확보할 수 있는 자동차의 조향장치에 관한 것이다.The present invention relates to a steering apparatus of an automobile. More specifically, the present invention relates to a steering apparatus of an automobile capable of securing steering stability at high speed by changing the pressure of the support yoke applied to the rack bar according to the vehicle speed.

일반적으로 자동차의 조향장치는 자동차의 진행 방향을 운전자의 의지대로 변경할 수 있도록 하기 위한 장치로서 자동차의 앞바퀴가 선회하는 회전 중심을 임의로 변경하여 운전자가 원하는 방향으로 자동차를 진행시킬 수 있도록 보조하는 장치이다.In general, the steering device of a vehicle is a device for changing the driving direction of the vehicle at the driver's will, and is a device that assists the driver in advancing the vehicle in a desired direction by arbitrarily changing the rotation center of the front wheel of the vehicle. .

이와 같은 조향장치는 유압식 조향장치(HPS: Hydraulic Power Steering Apparatus)와 전동식 조향장치(EPS: Electric Power Steering Apparatus)로 크게 구분된다.Such steering devices are classified into hydraulic power steering (HPS) and electric power steering (EPS).

유압식 조향장치는 엔진의 회전축에 연결된 유압 펌프가 작동유를 랙 바(Rack Bar)에 연결되어 있는 작동 실린더로 공급하면, 작동유를 공급받은 작동 실린더의 피스톤이 움직임으로써 조향 조작력을 보조하게 되어 운전자로 하여금 작은 힘으로 조향 조작을 할 수 있도록 하여 주는 장치이다.The hydraulic steering system is provided by the hydraulic pump connected to the rotating shaft of the engine to supply hydraulic oil to the working cylinder connected to the rack bar. It is a device that enables steering operation with a small force.

반면, 전동식 조향장치는 유압 펌프와 작동 실린더 대신에 랙 바 또는 컬럼에 모터 및 전자 제어 장치(ECU: Electronic Control Unit)를 구비하여 모터가 조향 보조 동력을 공급하는 장치이다.On the other hand, the electric steering apparatus is a device in which a motor supplies steering auxiliary power by having a motor and an electronic control unit (ECU) in a rack bar or column instead of a hydraulic pump and an operation cylinder.

최근 전동식 조향장치를 탑재한 자동차가 늘어나고 있는 실정이기는 하나 아직 대부분의 자동차에는 유압식 조향장치가 사용되고 있다.Recently, the number of automobiles equipped with electric steering devices is increasing, but hydraulic steering devices are still used in most automobiles.

한편, 자동차가 저속으로 주행하거나 정지 상태에 있는 경우에는 타이어와 노면 사이의 마찰 저항이 크기 때문에 큰 조향 보조 동력이 요구되지만 자동차가 고속으로 주행하는 경우에는 타이어와 노면 사이의 마찰 저항이 작기 때문에 큰 조향 보조 동력이 필요하지 않다.On the other hand, when the vehicle is traveling at a low speed or in a stationary state, a large steering assist power is required because the friction resistance between the tire and the road surface is large, but when the vehicle is traveling at a high speed, the friction resistance between the tire and the road surface is small, No steering assist power is required.

그런데, 일반적인 유압식 조향장치의 경우 자동차가 저속으로 주행하든 고속으로 주행하든 동일한 크기의 조향 보조 동력을 공급하기 때문에 자동차가 고속으로 주행하는 경우에는 경우 필요 이상으로 조향휠이 가벼워져서 오히려 조향 안정성이 나빠지는 문제점이 있다.However, in the case of a general hydraulic steering device, whether the vehicle is traveling at a low speed or a high speed, the steering auxiliary power of the same size is supplied, so when the vehicle is driven at a high speed, the steering wheel becomes lighter than necessary, so that steering stability becomes worse. Has a problem.

따라서 본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 랙바에 가해지는 서포트 요크의 압력을 차속에 따라 변화시킴으로써 고속 주행시 조향 안정성을 확보할 수 있는 자동차의 조향장치를 제공하는 데 그 주된 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been invented to solve the above problems, the main object of the present invention is to provide a steering device of a vehicle that can secure steering stability at high speed by changing the pressure of the support yoke applied to the rack bar according to the vehicle speed. have.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 랙바를 포함하는 자동차의 조향장치에 있어서, 상기 랙바의 외주면에 접하는 서포트 요크; 상기 서포트 요크를 지지하되 일측에 경사부가 형성되는 탄성 부재; 상기 탄성 부재의 상기 경사부에 접하도록 형성되는 지지 부재; 상기 지지 부재를 구동시키는 솔레노이드; 및 상기 솔레노이드를 제어하는 전자 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a steering apparatus for a vehicle including a rack bar, the support yoke in contact with the outer circumferential surface of the rack bar; An elastic member supporting the support yoke but having an inclined portion formed at one side thereof; A support member formed to contact the inclined portion of the elastic member; A solenoid for driving the support member; And it provides a steering apparatus of a vehicle comprising an electronic control device for controlling the solenoid.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are used as much as possible even if displayed on different drawings. In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 조향장치를 나타내는 종단면도이다.1 is a longitudinal sectional view showing a steering apparatus of a vehicle according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1에서 도시하는 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 조향장치는, 조향휠(100)에 연결되는 입력축(101), 토션 바(103)를 매개로 입력축(101)에 연결되는 피니언축(105), 피니언축(105)에 맞물리는 랙바(107), 랙바(107)의 외주면에 접하는 서포트 요크(109), 서포트 요크(109)의 일측에 접하는 탄성 부재(111), 탄성 부재(111)에 접하는 지지판(113), 지지판(113)의 일측에 접하도록 형성되는 플런저(115), 플런저(115)를 구동시키는 솔레노이드(117), 솔레노이드(117)를 제어하는 전자 제어 장치(119) 및 전자 제어 장치(119)에 차속 신호를 보내는 차속 센서(121)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, a steering apparatus of a vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention includes an input shaft 101 connected to a steering wheel 100 and a pinion connected to the input shaft 101 via a torsion bar 103. A rack bar 107 engaged with the shaft 105, the pinion shaft 105, a support yoke 109 in contact with the outer circumferential surface of the rack bar 107, an elastic member 111 in contact with one side of the support yoke 109, an elastic member ( Support plate 113 in contact with 111, the plunger 115 is formed in contact with one side of the support plate 113, the solenoid 117 for driving the plunger 115, the electronic control device 119 for controlling the solenoid 117 And a vehicle speed sensor 121 that sends a vehicle speed signal to the electronic control apparatus 119.

피니언축(105)의 하단에는 피니언 기어(123)가 형성되어 있으며, 랙바(107)의 외주면에는 피니언 기어(123)에 맞물리는 랙 기어(125)가 형성되어 있다. 따라서, 피니언축(105)의 회전 운동이 랙바(107)의 직선 운동으로 변화하게 되므로 운전자가 원하는 방향으로 바퀴를 조향할 수 있게 된다.The pinion gear 123 is formed at the lower end of the pinion shaft 105, and the rack gear 125 meshing with the pinion gear 123 is formed on the outer circumferential surface of the rack bar 107. Therefore, since the rotational movement of the pinion shaft 105 is changed to the linear movement of the rack bar 107, the driver can steer the wheel in the desired direction.

서포트 요크(109)는 랙 기어(125)와 피니언 기어(123)가 치합 상태를 유지하도록 랙바(107)에 압력을 가하는 장치로서 랙바(107)의 외주면을 일부 감싸도록 형성된다.The support yoke 109 is a device that applies pressure to the rack bar 107 so that the rack gear 125 and the pinion gear 123 are engaged with each other, and is formed to partially surround the outer circumferential surface of the rack bar 107.

탄성 부재(111)는 서포트 요크(109)를 지지하는 랙바(107)로부터 역입력되는 진동 등을 흡수하기 위한 장치이다. 또한, 탄성 부재(111)는 지지판(113)에 의해 지지된다. 한편, 탄성 부재(111)로는 보통 압축 스프링이 사용되나 일정한 탄성력을 가진 것이라면 어느 것이나 사용 가능하다.The elastic member 111 is a device for absorbing vibrations or the like input back from the rack bar 107 supporting the support yoke 109. In addition, the elastic member 111 is supported by the support plate 113. Meanwhile, as the elastic member 111, a compression spring is usually used, but any one having a constant elastic force may be used.

지지판(113)은 탄성 부재(111)의 일측에 접하되 제 1 경사부(114)가 형성되어 있으며, 플런저(115)는 상측에 제 2 경사부(116)가 형성되어 있어서 지지판(113)의 제 1 경사부(114)에 접한다. 한편, 플런저(115)는 솔레노이드(117)에 의해 구동되어 직선 운동을 한다.The support plate 113 is in contact with one side of the elastic member 111, the first inclined portion 114 is formed, the plunger 115 has a second inclined portion 116 is formed on the upper side of the support plate 113 Abuts on the first inclined portion 114. On the other hand, the plunger 115 is driven by the solenoid 117 to make a linear motion.

솔레노이드(117)는 자기장 변화를 이용하여 플런저(115)를 구동하는 장치로서 전자 제어 장치(119)에 의해 제어된다.The solenoid 117 is controlled by the electronic control device 119 as a device for driving the plunger 115 using the magnetic field change.

전자 제어 장치(119)는 자동차의 속도를 감지하는 차속 센서(121)로부터 차속 신호를 전달받은 후 솔레노이드(117)에 제어 신호를 보내서 플런저(115)가 구동되도록 한다.The electronic control apparatus 119 receives the vehicle speed signal from the vehicle speed sensor 121 that detects the speed of the vehicle, and then sends a control signal to the solenoid 117 to drive the plunger 115.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 조향장치의 고속에서의 작동 상태를 나타내는 부분 단면도이다.2 is a partial cross-sectional view showing an operating state at high speed of a steering apparatus of a vehicle according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2에서 도시하는 바와 같이 자동차가 고속으로 주행하는 경우에는 솔레노이드(117)가 작동하여 플런저(115)가 상측으로 운동하게 된다.As shown in FIG. 2, when the automobile is traveling at high speed, the solenoid 117 is operated to move the plunger 115 upward.

플런저(115)가 상측으로 운동하면 지지판(113) 및 탄성 부재(111)가 랙바(107)에 가까운 방향으로 이동하게 되므로 서포트 요크(109)에 가해지는 압력이 커진다.When the plunger 115 moves upward, the support plate 113 and the elastic member 111 move in a direction close to the rack bar 107, so that the pressure applied to the support yoke 109 increases.

또한, 서포트 요크(109)에 가해지는 압력이 커지는 결과, 랙바(107)에 가해지는 압력도 커지므로 랙바(107)와 피니언축(105)과의 치합 상태가 보다 견고하게 된다. 결국, 저속 운행의 경우보다 랙바(107)의 직선 운동이 어렵게 되는 것이다.In addition, as a result of increasing the pressure applied to the support yoke 109, the pressure applied to the rack bar 107 also increases, so that the engagement state between the rack bar 107 and the pinion shaft 105 becomes more firm. As a result, the linear motion of the rack bar 107 becomes more difficult than in the case of low speed travel.

따라서, 이 경우 조향휠이 무거워지게 되므로 고속에서의 조향 안정성이 보장되게 되는 것이다.Therefore, in this case, the steering wheel becomes heavy, so that steering stability at high speed is guaranteed.

한편, 자동차가 저속으로 주행하는 경우에는 플런저(115)가 하측으로 이동하게 되므로 조향휠이 가벼워지게 된다.On the other hand, when the vehicle is traveling at a low speed, the plunger 115 is moved downward, so that the steering wheel is lighter.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the present invention, and those skilled in the art will appreciate that various modifications and variations can be made without departing from the essential features of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed herein are not intended to limit the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 랙바에 가해지는 서포트 요크의 압력을 차속에 따라 변화시킴으로써 고속 주행시 조향 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the pressure of the support yoke applied to the rack bar is changed according to the vehicle speed, thereby ensuring steering stability during high-speed driving.

Claims (2)

랙바를 포함하는 자동차의 조향장치에 있어서,In the steering apparatus of a vehicle including a rack bar, 상기 랙바의 외주면에 접하는 서포트 요크;A support yoke in contact with the outer circumferential surface of the rack bar; 상기 서포트 요크를 지지하되 일측에 경사부가 형성되는 탄성 부재;An elastic member supporting the support yoke but having an inclined portion formed at one side thereof; 상기 탄성 부재의 상기 경사부에 접하도록 형성되는 지지 부재;A support member formed to contact the inclined portion of the elastic member; 상기 지지 부재를 구동시키는 솔레노이드; 및A solenoid for driving the support member; And 상기 솔레노이드를 제어하는 전자 제어 장치Electronic control device for controlling the solenoid 를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.Steering device of a vehicle comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전자 제어 장치는 차속에 따라 상기 솔레노이드를 제어하는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치. And the electronic control device controls the solenoid according to the vehicle speed.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101461868B1 (en) * 2009-12-04 2014-11-13 현대자동차 주식회사 Yoke lode variable device for steering system

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