KR20100015054A - 대형 상용차의 파워 스티어링 시스템 - Google Patents

대형 상용차의 파워 스티어링 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대형 상용차의 파워 스티어링 시스템에 관한 것으로, 엔진(5)의 동력에 의존하는 메인 펌프(6)의 고장시에 모터(22)의 동력에 의존하는 보조 펌프(23)를 통해 스티어링 기어박스(3)로 유체가 부족함이 없이 충분히 공급될 수 있도록 함으로써 불필요한 사고의 발생을 미연에 방지할 수 있도록 된 것이다.
상용차, 파워 스티어링, 스티어링 기어박스, 펌프, 유체

Description

대형 상용차의 파워 스티어링 시스템{Power steering system of large commercial vehicle}
본 발명은 비상 안전기능을 구비한 대형 상용차의 파워 스티어링 시스템에 관한 기술이다.
일반적으로, 차량에 구비된 스티어링(steering; 조향장치)은 주행중인 차량의 진행방향을 운전자의 의지대로 전환시키기 위한 장치인 바, 특히 대형 자동차나 저압 타이어를 사용하는 차량에서는 앞바퀴의 접지저항이 크기 때문에 핸들의 조작력을 크게 하고 또한 가볍고 신속한 조향조작을 위한 파워 스티어링을 사용하는 것이 보편화되어 있다.
한편, 도 1에는 전2축을 사용하는 대형 상용차의 파워 스티어링 시스템이 도시되어 있다.
즉, 스티어링 휠(1)의 회전에 따라 스티어링 샤프트(2)의 운동방향을 바꾸어 전달하는 스티어링 기어박스(3)와, 상기 스티어링 기어박스(3)내의 유압을 가변시켜 상기 스티어링 휠(1)의 조향력을 바꾸는 파워 실린더(4)와, 엔진(5)의 동력으로 구동하는 메인 펌프(6)와, 유체를 보관하는 메인 오일탱크(7) 및 보조 오일탱크(8) 와, 트랜스 밋션(9)의 동력으로 구동하는 보조 펌프(11)와, 상기 메인 펌프(6)의 펌핑력으로 상기 메인 오일탱크(7)의 유체를 상기 스티어링 기어박스(3)로 공급하는 메인 유체공급라인(12)과, 상기 스티어링 기어박스(3)의 유체를 상기 메인 오일탱크(7)로 리턴시키는 메인 유체배출라인(13)과, 상기 보조 펌프(11)의 펌핑력으로 상기 보조 오일탱크(8)의 유체를 상기 스티어링 기어박스(3)로 공급하는 보조 유체공급라인(14)과, 상기 스티어링 기어박스(3)의 유체를 상기 보조 오일탱크(8)로 리턴시키는 보조 유체배출라인(15)과, 상기 보조 유체배출라인(15)상에 설치되어 상기 보조 펌프(11)의 고장 여부를 표시하는 유량표시기(16)와, 차속센서로부터 신호를 전달받아 상기 스티어링 기어박스(3)내의 작동유의 압력을 컨트롤함과 더불어 상기 스티어링 기어박스(3)내의 유체 흐름을 제어하는 컨트롤러(미도시)를 포함하여 구성된다.
따라서, 엔진(5)이 구동하면 메인 펌프(6)가 구동하여 메인 오일탱크(7)의 유체가 스티어링 기어박스(3)로 공급되고, 차속 및 주행상태에 따라 스티어링 기어박스(3)내의 작동유의 압력이 컨트롤됨으로써 스티어링 휠(1)을 가볍고 신속하게 조작할 수 있게 된다.
그리고, 메인 펌프(6)의 고장시에는 보조 펌프(11)의 구동력으로 보조 오일탱크(8)의 유체가 스티어링 기어박스(3)로 공급되어 스티어링 휠(1)을 조작할 수 있게 된다.
이때, 상기 보조 펌프(11)는 차량 주행시 항상 구동하고 있으므로, 메인 펌프(6)의 고장시 보조 펌프(11)의 구동을 위한 시간 지연이 없고, 또한 유량표시 기(16)를 통해 고장 여부를 상시 파악할 수 있게 된다.
그러나, 상기와 같은 종래의 파워 스티어링 시스템은, 메인 펌프(6)의 고장시 비상 안전장치로 마련된 보조 펌프(11)의 구동이 트랜스 밋션(9)의 구동력을 이용하는 시스템이기 때문에, 상기 트랜스 밋션(9)의 요구 사항이 증가하는 문제점이 있고, 또한 가격이 고가인 문제점도 있었다.
이에 본 발명은, 엔진의 동력에 의존하는 펌프의 고장시 모터로 구동하는 보조 펌프를 이용해 스티어링 기어박스로 유체가 부족함이 없이 충분히 공급될 수 있도록 함으로써 비상 안전기능을 충실히 수행할 수 있도록 하고 이를 통해 불필요한 사고의 발생을 미연에 방지할 수 있도록 하는 대형 상용차의 파워 스티어링 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명 대형 상용차의 파워 스티어링 시스템은, 엔진의 동력으로 구동하는 메인 펌프를 통해 메인 오일탱크의 유체를 스티어링 기어박스로 공급하는 메인 유체공급라인과; 모터의 동력으로 구동하는 보조 펌프를 통해 보조 오일탱크의 유체를 스티어링 기어박스로 공급하는 보조 유체공급라인과; 상기 메인 펌프가 정상일 때에는 상기 메인 유체공급라인의 유로만을 개방하고 상기 메인 펌프가 고장일 때에는 상기 보조 유체공급라인의 유로만이 개방될 수 있도록 상기 메인 유체공급라인과 상기 보조 유체공급라인이 연결되면서 유압으 로 동작하는 회로전환밸브와; 상기 스티어링 기어박스와 파워 실린더를 연결하는 유체라인에 설치되어 상기 메인 펌프가 고장일 때에 상기 회로전환밸브를 통해 유압을 제공받아 상기 유체라인의 연결을 차단하도록 동작하는 회로차단밸브와; 상기 회로전환밸브의 상태 및 차속센서의 신호를 전달받아 상기 모터의 구동을 제어함과 동시에 상기 보조 유체공급라인을 흐르는 유체의 압력을 설정된 기준 압력과 비교하여 상기 모터의 구동을 제어하는 기능을 갖춘 컨트롤러;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 엔진의 동력에 의존하는 메인 펌프의 고장시 모터의 동력에 의존하는 보조 펌프를 통해 스티어링 기어박스로 유체가 부족함이 없이 충분히 공급될 수 있도록 함으로써 불필요한 사고의 발생을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.
본 발명 실시예에 따른 상용차의 파워 스티어링 시스템은 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 스티어링 휠(1)의 회전에 따라 스티어링 샤프트(2)의 운동방향을 바꾸어 전달하는 스티어링 기어박스(3)와, 상기 스티어링 기어박스(3)내의 유압을 가변시켜 상기 스티어링 휠(1)의 조향력을 바꾸는 파워 실린더(4)와, 엔진(5)의 동력으로 구동하는 메인 펌프(6)와, 유체를 보관하는 메인 오일탱크(7) 및 보조 오일 탱크(8)와, 상기 메인 펌프(6)의 펌핑력으로 상기 메인 오일탱크(7)의 유체를 상기 스티어링 기어박스(3)로 공급하는 메인 유체공급라인(12)과, 상기 스티어링 기어박스(3)의 유체를 상기 메인 오일탱크(7)로 리턴시키는 메인 유체배출라인(21)과, 모터(22)의 동력으로 구동하는 보조 펌프(23)를 통해 보조 오일탱크(8)의 유체를 스티어링 기어박스(3)로 공급하는 보조 유체공급라인(24)과, 상기 스티어링 기어박스(3)의 유체를 상기 보조 오일탱크(8)로 리턴시키는 보조 유체배출라인(25)을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 모터(22)는 배터리(미도시)의 전원을 인가받아 구동하는 구성이다.
그리고, 상기 메인 유체공급라인(12)과 상기 메인 유체배출라인(21) 및 상기 보조 유체공급라인(24)과 상기 보조 유체배출라인(25)은 모두 회로전환밸브(26)와 연결되고, 상기 회로전환밸브(26)는 한 개의 유체공급라인(27) 및 한 개의 유체배출라인(28)을 통해 상기 스티어링 기어박스(3)와 연결된다.
상기 회로전환밸브(26)는, 상기 메인 펌프(6)가 정상적으로 동작할 때에는 상기 메인 유체공급라인(12)의 유로만을 개방하고(보조 유체공급라인(24)의 유로는 차단됨), 상기 메인 펌프(6)가 고장일 때에는 상기 보조 유체공급라인(24)의 유로만이 개방(메인 유체공급라인(12)의 유로는 차단됨)될 수 있도록 유압으로 동작하게 된다.
또한, 회로전환밸브(26)에는, 상기 메인 펌프(6)가 고장이 발생하였을 때에 상기 메인 펌프(6)쪽으로 유체가 역류하는 것을 방지하는 역류방지용 체크밸브(미 도시)가 포함되어 구성된다.
즉, 상기 회로전환밸브(26)에 구비된 상기 역류방지용 체크밸브는, 상기 메인 펌프(6)가 고장나거나 또는 상기 메인 유체공급라인(12)의 손상시에는 상기 메인 유체공급라인(12)을 흐르는 유체가 상기 회로전환밸브(26)에서 상기 보조 유체공급라인(24)쪽으로 역류하는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
그리고, 상기 보조 펌프(23)에서 상기 회로전환밸브(26)사이에 존재하는 상기 보조 유체공급라인(24)상에는 상기 보조 유체공급라인(24)을 흐르는 유체의 압력을 검출하는 압력센서(29)가 설치된다.
상기 스티어링 기어박스(3)와 상기 파워 실린더(4)를 연결하는 유체라인(31)에는 유압에 의해 동작하는 회로차단밸브(32)가 설치되는데, 상기 회로차단밸브(32)는 상기 메인 펌프(6)가 고장이 발생하였을 때에 상기 회로전환밸브(26)를 통해 유압을 제공받아 상기 스티어링 기어박스(3)와 상기 파워 실린더(4)를 연결하는 유체라인(31)의 연결을 차단하게 된다.
그리고, 본 발명에 따른 실시예는 상기 회로전환밸브(26)의 현재 상태 및 차속센서(33)의 신호를 전달받아 상기 모터(22)의 구동을 제어함과 동시에 상기 압력센서(29)의 신호를 전달받아 상기 보조 유체공급라인(24)을 흐르는 유체의 압력을 설정된 기준 압력과 비교하여 상기 모터(22)의 구동을 제어하는 기능을 갖춘 컨트롤러(34)를 더 포함하여 구성된다.
이하, 본 발명 실시예의 작용에 대해 설명한다.
먼저, 메인 펌프(6)가 정상일 때, 엔진(5)이 구동하면 메인 펌프(6)가 구동 하고, 회로전환밸브(26)는 메인 유체공급라인(12)으로부터 유압을 제공받아 메인 유체공급라인(12)의 유로만을 스티어링 기어박스(3)와 연결되게 개방하고, 보조 유체공급라인(24)의 유로는 스티어링 기어박스(3)와 연결되지 못하도록 차단한 상태가 되며, 회로차단밸브(32)는 회로전환밸브(26)를 통해 유압을 제공받아 스티어링 기어박스(3)와 파워 실린더(4)를 연결하도록 유체라인(31)을 개방한 상태가 된다.
또한, 메인 펌프(6)가 정상일 때 모터(22)의 동력으로 보조 펌프(23)가 구동하고, 보조 오일탱크(8)의 유체는 보조 유체공급라인(24)을 통해 흐르게 되지만, 상기 보조 유체공급라인(24)은 회로전환밸브(26)에 의해 스티어링 기어박스(3)와 연결되지 못하도록 차단된 상태이기 때문에, 상기 보조 유체공급라인(24)을 흐르는 유체는 상기 보조 오일탱크(8)로 다시 리턴된다.
따라서, 주행 중 차량의 조타력은 메인 유체공급라인(12)과 회로전환밸브(26)를 경유하여 스티어링 기어박스(3)로 공급된 메인 오일탱크(7)의 유체에 의해 제어된다.
그리고, 차량의 주행 중 메인 펌프(6)의 고장이 발생한 경우에는, 조타력의제어를 위해 보조 오일탱크(8)의 유체가 스티어링 기어박스(3)로 공급된다.
차량의 주행 중 메인 펌프(6)가 고장나면, 회로전환밸브(26)는 유압에 의해 동작하여 메인 유체공급라인(12)의 유로를 차단시키고 보조 유체공급라인(24)의 유로만을 개방시키게 된다.
메인 유체공급라인(12)의 유로가 차단되면 컨트롤러(34)는 이때의 상태를 신호로 전달받아 모터(22)가 고속으로 회전하도록 제어하게 된다.
모터(22)가 고속 회전하면, 보조 오일탱크(8)의 유체가 보조 유체공급라인(24)을 통해 스티어링 기어박스(3)로 공급되어 충분한 유압을 형성하게 되므로, 차량의 조타력은 보조 유체공급라인(24)과 회로전환밸브(26)를 경유하여 스티어링 기어박스(3)로 공급된 보조 오일탱크(8)의 유체에 의해 제어된다.
이에 따라, 차량의 주행 중 엔진(5)의 동력으로 구동하는 메인 펌프(6)가 고장나더라도 스티어링 기어박스(3)는 보조 오일탱크(8)로부터 유체를 제공받게 되므로, 스티어링 휠(1)을 운전자의 의지대로 신속하고 원활히 조작할 수 있게 됨으로써 불필요한 사고발생을 미연에 방지할 수 있게 된다.
그리고, 메인 펌프(6)가 고장나면 보조 유체공급라인(24)을 통해 스티어링 기어박스(3)로 공급되던 유체가 회로전환밸브(26)에서 메인 유체공급라인(12)으로 역류하여 고장난 상기 메인 펌프(6)로 역류될 수 있는데, 이와 같은 현상은 회로전환밸브(26)에 구비된 역류방지용 체크밸브가 차단하게 되며, 이를 통해 보조 유체공급라인(24)을 흐르는 유체의 압력 저하를 방지하게 된다.
한편, 메인 펌프(6)가 고장나면 스티어링 기어박스(3)와 파워 실린더(4)로 동시에 유량을 충분히 공급하는데 무리가 있으므로, 회로전환밸브(26)를 통해 공급되는 유압에 의해 회로차단밸브(32)가 동작하여 스티어링 기어박스(3)와 파워 실린더(4)를 연결하는 유체라인(31)의 연결을 차단시켜 주게 된다.
그리고, 보조 펌프(23)의 고장이 발생한 경우에는 보조 유체공급라인(24)의 압력이 떨어지게 되는데, 이때의 압력을 압력센서(29)가 검출하여 컨트롤러(34)로 신호를 보내게 되고, 상기 컨트롤러(34)는 상기 압력센서(29)로부터 전달된 신호와 설정된 기준 압력과 비교하여 모터(22)로 인가되는 전원을 차단하게 됨으로써 상기 모터(22)의 구동을 종료시키고, 이를 통해 추가적인 고장 발생을 예방하게 된다.
도 1은 종래의 구성에 따른 대형 상용차의 파워 스티어링 시스템을 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 대형 상용차의 파워 스티어링 시스템을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 파워 스티어링 시스템의 유압 회로도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
3 - 스티어링 기어박스 4 - 파워 실린더
5 - 엔진 6 - 메인 펌프
7 - 메인 오일탱크 8 - 보조 오일탱크
12 - 메인 유체공급라인 22 - 모터
23 - 보조 펌프 24 - 보조 유체공급라인
26 - 회로전환밸브 29 - 압력센서
32 - 회로차단밸브 33 - 차속센서
34 - 컨트롤러

Claims (4)

  1. 엔진의 동력으로 구동하는 메인 펌프를 통해 메인 오일탱크의 유체를 스티어링 기어박스로 공급하는 메인 유체공급라인과;
    모터의 동력으로 구동하는 보조 펌프를 통해 보조 오일탱크의 유체를 스티어링 기어박스로 공급하는 보조 유체공급라인과;
    상기 메인 펌프가 정상일 때에는 상기 메인 유체공급라인의 유로만을 개방하고 상기 메인 펌프가 고장일 때에는 상기 보조 유체공급라인의 유로만이 개방될 수 있도록 상기 메인 유체공급라인과 상기 보조 유체공급라인이 연결되면서 유압으로 동작하는 회로전환밸브와;
    상기 스티어링 기어박스와 파워 실린더를 연결하는 유체라인에 설치되어 상기 메인 펌프가 고장일 때에 상기 회로전환밸브를 통해 유압을 제공받아 상기 유체라인의 연결을 차단하도록 동작하는 회로차단밸브와;
    상기 회로전환밸브의 상태 및 차속센서의 신호를 전달받아 상기 모터의 구동을 제어함과 동시에 상기 보조 유체공급라인을 흐르는 유체의 압력을 설정된 기준 압력과 비교하여 상기 모터의 구동을 제어하는 기능을 갖춘 컨트롤러;
    를 포함하는 대형 상용차의 파워 스티어링 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 보조 펌프에서 상기 회로전환밸브사이에 존재하는 상기 보조 유체공급라인상에 설치되어 상기 보조 유체공급라인을 흐르는 유체의 압 력을 검출하는 압력센서;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대형 상용차의 파워 스티어링 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 회로차단밸브는,
    상기 메인 펌프가 고장이 발생하였을 때에 상기 메인 펌프쪽으로 유체가 역류하는 것을 방지하는 역류방지용 체크밸브;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 대형 상용차의 파워 스티어링 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 회로차단밸브에는,
    상기 스티어링 기어박스에서 상기 메인 오일탱크 및 상기 보조 오일탱크로 각각 유체가 리턴되는 메인 유체배출라인과 상기 보조 유체배출라인이 연결된 것;
    을 특징으로 하는 대형 상용차의 파워 스티어링 시스템.
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