KR20100022352A - 스티어링 칼럼의 댐퍼시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스티어링 샤프트로 전달되어 오는 진동 에너지를 전달받아 열에너지로 전환하여 소산시킴과 더불어 댐핑력을 이용해서 진동을 효과적으로 흡수하여 저감시킴으로써 스티어링 샤프트를 통해 스티어링 핸들에 전달되는 진동을 최대한으로 억제하여 운전자의 운전피로를 경감시키고, 차량의 조종 안정성을 향상시키도록 한 스티어링 칼럼의 댐퍼시스템을 제공하기 위해, 스티어링 칼럼에 삽입되어 일단이 조향기어와 타이로드를 통해 차륜과 연결됨과 더불어 타단은 스티어링 핸들과 일체로 회전되게 결합된 스티어링 샤프트에 부착되어 상기 스티어링 샤프트의 진동을 흡수해서 저감시키는 점탄성체와, 상기 스티어링 샤프트의 진동을 전기에너지로 변환하는 압전소자 및, 이 압전소자의 전기에너지를 열에너지로 발산하는 저항기를 구비하고 있다.

점탄성체, 압전소자, 매스댐퍼, 저항기

Description

스티어링 칼럼의 댐퍼시스템{Damper system for steering column}

본 발명은 스티어링 칼럼에 관한 것으로, 특히 스티어링 칼럼에 전달되어 오는 진동 및 충격을 압전소자와 점탄성체를 이용하여 효과적으로 저감하도록 한 스티어링 칼럼의 댐퍼시스템에 관한 것이다.

종래 차량의 조향장치는 도 1에 도시한 바와 같이 운전자가 차량의 진행방향을 조작할 수 있도록 운전석 쪽으로 돌출하여 설치된 스티어링 핸들(1)과, 이 스티어링 핸들의 조작력을 전달하도록 상기 스티어링 핸들과 일체로 회전되게 연결된 스티어링 샤프트와 스티어링 칼럼(2), 이 스티어링 샤프트의 회전력을 전달받아 좌우로 이동하는 조향기어를 구비한 기어박스(3), 이 기어박스에 내장된 기어의 좌우 운동을 전달받도록 일단이 상기 기어와 연결된 타이로드(4), 이 타이로드(4)의 타단에 연결되면서 좌우 차륜과 결합된 너클(5) 등을 구비하고 있다.

상기와 같이 구성된 종래의 조향장치에서 좌우 차륜의 타이어(6)가 서로 역방향으로 차량의 길이방향을 따라 운동하게 되면, 차륜에 결합된 너클이 동시에 운동하면서 너클과 타이로드의 연결부가 차량의 길이방향으로 운동하게 되고, 상기 너클의 운동은 상기 타이로드에 전달되어서 타이로드는 차량의 좌우 폭방향으로 운 동하게 되며, 상기 타이로드의 운동은 타이로드가 연결된 조향기어에 전달되어 조향기어도 함께 좌우 폭방향으로 운동하게 되어, 결국에는 상기 조향기어에 연결된 스티어링 칼럼을 통해 연결된 스티어링 핸들(1)이 회전방향으로 진동하게 된다. 이와 같은 스티어링 핸들의 진동을 시미(shimmy) 현상이라 일컬어진다.

상기와 같은 시미 현상은 스티어링 핸들을 항상 파지하고 있는 운전자에게 진동을 전달하여 운전피로를 가중시킬 뿐만 아니라 차량의 조종 안정성을 저해하게 되므로, 상기 시미 현상을 저감시키기 위해 종래에 시미 댐퍼를 적용하고 있지만 그 효과가 만족스럽지 못하였다.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 스티어링 샤프트로 전달되어 오는 진동 에너지를 전달받아 열에너지로 전환하여 소산시킴과 더불어 댐핑력을 이용해서 진동을 효과적으로 흡수하여 저감시킴으로써 스티어링 샤프트를 통해 스티어링 핸들에 전달되는 진동을 최대한으로 억제하여 운전자의 운전피로를 경감시키고, 차량의 조종 안정성을 향상시키도록 한 스티어링 칼럼의 댐퍼시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 스티어링 칼럼에 삽입되어 일단이 조향기어와 타이로드를 통해 차륜과 연결됨과 더불어 타단은 스티어링 핸들과 일체로 회전되게 결합된 스티어링 샤프트에 부착되어 상기 스티어링 샤프트의 진동 을 흡수해서 저감시키는 점탄성체와, 상기 스티어링 샤프트의 진동을 전기에너지로 변환하는 압전소자 및, 이 압전소자의 전기에너지를 열에너지로 발산하는 저항기를 구비하고 있다.

본 발명에 따른 스티어링 칼럼의 댐퍼시스템에 의하면, 스티어링 칼럼에 내장된 스티어링 샤프트의 외주에 점탄성체와 압전소자 및 매스댐퍼가 반경방향으로 순차적으로 결합되어, 상기 스티어링 샤프트에 비틀림 진동이나 떨림이 발생하면 상기 점탄성체가 댐핑력을 발휘해서 진동이나 떨림을 적절히 흡수하여 저감시킴과 더불어 상기 압전소자는 전단변형을 받아서 전류를 발생시키고, 이 전류는 저항기를 통해 열로서 발산되어 소산됨에 따라 스티어링 샤프트의 진동 및 떨림이 효과적으로 저감되어 스티어링 핸들에 전달되는 진동이나 떨림이 최소한으로 줄어들어 운전자의 운전피로를 경감시키고, 차량의 조종 안정성을 향상시키는 등의 효과가 있다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 2에는 본 발명에 따른 스티어링 칼럼의 댐퍼시스템의 구성이 도시되어 있는 바, 즉 스티어링 칼럼에 삽입되어 스티어링 핸들에 일단이 일체로 회전되게 결합됨과 더불어 타단은 조향기어에 연결되는 스티어링 샤프트(11)의 외주에는 원호 형상을 한 4개의 점탄성체(12)의 반경방향 내측면이 고정되게 부착된다.

상기 4개의 점탄성체(12)는 원주방향으로 일정 간격을 두고 배치되고, 상기 점탄성체(12)의 반경방향 외측면에는 원호형상을 한 4개의 압전소자(13)의 내측면이 일체로 부착되며, 상기 4개의 압전소자(13)도 원주방향으로 일정 간격을 두고 배치된다.

상기 압전소자(13)의 반경방향 외측면은 링 형상을 한 매스댐퍼(14)의 내측면에 고정되게 부착된다.

상기 4개의 압전소자(13)가 형성하는 원의 직경은 상기 4개의 점탄성체(12)가 형성하는 원의 직경보다 크게 형성된다.

본 발명의 실시예에서 상기 점탄성체와 압전소자는 각각 4개로 분할되어 형성되지만, 이에 한정되지 않고 1개 혹은 그 이상의 개수로 분할되어 형성될 수 있다.

또한 상기 압전소자(13)에는 발생된 전류를 열에너지로 발산하기 위해 저항기(15)가 연결되어 있다.

이에 따라 차륜을 통해 타이로드를 거쳐서 조향기어를 매개로 진동이나 떨림이 상기 스티어링 샤프트(11)에 전달되면, 스티어링 샤프트(11)는 시계방향 및 반시계방향으로 비틀림 진동을 하게 되는 데, 이 과정에 스티어링 샤프트에 부착된 상기 점탄성체가 함께 비틀림 진동을 받아서 댐핑력을 발생시켜 비틀림 진동이나 떨림을 1차적으로 흡수하여 저감시키게 된다.

그리고 상기 점탄성체의 댐핑력에 의해 완전히 흡수되지 못한 비틀림 진동이나 떨림은 점탄성체를 통해 상기 압전소자에 전달되고, 압전소자는 시계방향 및 반시계방향으로 비틀려 전단변형이 일어나서 전류를 발생시키게 되며, 이 전류는 상 기 저항기에 공급되어 저항기에서 열에너지로 발산하게 되므로, 스티어링 샤프트의 비틀림 진동 및 떨림 에너지가 상기 압전소자에 의해 전기에너지로 전환된 다음에 상기 저항기를 매개로 열에너지로 소산됨으로써, 스티어링 샤프트의 진동 및 떨림이 효과적으로 저감된다.

따라서 스티어링 샤프트에 일체로 회전되게 결합된 스티어링 핸들에 스티어링 샤프트로부터 전달되는 진동 및 떨림이 최소한으로 줄어들어서 스티어링 핸들을 파지하고 있는 운전자의 운전피로를 경감시키고, 스티어링 핸들의 조종 안정성을 향상시키게 되는 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 차량의 조향장치의 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 스티어링 칼럼의 댐퍼시스템의 구성도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

11-스티어링 샤프트 12-점탄성체

13-압전소자 14-매스댐퍼

15-저항기

Claims (4)

1. 스티어링 칼럼에 삽입되어 일단이 조향기어와 타이로드를 통해 차륜과 연결됨과 더불어 타단은 스티어링 핸들과 일체로 회전되게 결합된 스티어링 샤프트에 부착되어 상기 스티어링 샤프트의 진동을 흡수해서 저감시키는 점탄성체와, 상기 스티어링 샤프트의 진동을 전기에너지로 변환하는 압전소자 및, 이 압전소자의 전기에너지를 열에너지로 발산하는 저항기를 구비한 스티어링 칼럼의 댐퍼시스템.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 스티어링 샤프트의 외주에 상기 점탄성체가 부착되고, 이 점탄성체의 외주에 상기 압전소자 부착되며, 상기 압전소자의 외주에 매스댐퍼가 추가로 부착된 것을 특징으로 하는 스티어링 칼럼의 댐퍼시스템.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 점탄성체와 압전소자는 다수개의 원호 형상으로 형성되어 원주방향으로 일정간격을 배치되어 반경방향으로 순차적으로 상기 스티어링 샤프트의 외주에 부착되고, 상기 매스댐퍼는 링 형상으로 형성되어 그 내주면에 상기 압전소자가 부착된 것을 특징으로 하는 스티어링 칼럼의 댐퍼시스템.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 점탄성체와 압전소자는 각각 4개로 분할되어 형성된 것을 특징으로 하는 스티어링 칼럼의 댐퍼시스템.

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