KR20180116814A - 후륜조향장치 - Google Patents

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KR20180116814A
KR20180116814A KR1020170049542A KR20170049542A KR20180116814A KR 20180116814 A KR20180116814 A KR 20180116814A KR 1020170049542 A KR1020170049542 A KR 1020170049542A KR 20170049542 A KR20170049542 A KR 20170049542A KR 20180116814 A KR20180116814 A KR 20180116814A
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현대자동차주식회사
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Abstract

태그액슬에 구비되어 좌우휠 사이를 연결하는 타이로드; 일측은 상기 좌측휠 또는 우측휠 중 어느 하나에 연결되고 타측은 태그액슬에 연결되며, 좌우휠의 조향을 구현하는 조향부와 좌우휠의 센터링을 구현하는 센터링부를 포함하는 유압실린더; 상기 유압실린더에 작동유를 제공하는 작동유제공부; 상기 작동유제공부로부터 상기 유압실린더로 공급되는 작동유의 유로에 구비되어 작동유의 이동을 허용 또는 차단하도록 설치된 밸브; 및 상기 밸브를 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 조향부의 일측에는 실린더와 피스톤로드를 관통하여 상기 피스톤로드의 내부에 형성되는 제1챔버와 상기 제1챔버에 작동유를 공급하기 위한 제1유로가 형성된 것을 특징으로 하는 후륜조향장치가 소개된다.

Description

후륜조향장치 {APPARATUS FOR STEERING OF REAR WHEELS FOR VEHICLE}
본 발명은 유압을 이용하여 차륜을 회전시켜 주행방향을 임의로 바꾸는 조향장치 중 구동축 후측에 장착된 태그액슬(Tag Axle)에 구비되어 차량의 후륜을 조향하는 후륜조향장치에 관한 것이다.
통상적으로, 자동차에 구비된 조향장치는 자동차의 진행방향을 임의로 바꾸기 위한 방향조절장치로서, 조향핸들, 스티어링 샤프트, 컬럼 등으로 이루어지는 조작기구와 프레임에 설치되는 조향기어, 링크 등으로 이루어지는 기어기구, 그리고 피트먼 암, 드래그 링크, 타이로드 등으로 이루어진 링크기구로 구성된다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 차량의 조향장치는 차량의 주행이나 차선변경 내지 선회 시, 조향핸들의 이동량을 전륜으로 전달시켜 전륜에서 조향이 이루어지도록 하며, 이때 현가장치 및 조향장치는 차량의 조향특성이 뒷바퀴에 발생되는 선회구심력이 클 경우 자동차가 바깥쪽으로 나가면서 선회반지름이 커지는 현상인 언더 스티어(Under Steer)를 갖도록 설계된다.
상기한 조향장치는 스티어링 샤프트의 종단에 설치된 기어의 회전방향에 따라 타이로드를 좌측 또는 우측으로 연동시켜서 전륜의 방향을 변환시키게 되는 것으로서, 차량의 속도에 따라 핸들의 조작력을 선회하는 경향으로 나타내기 때문에 고속 주행에서의 조향 시 차체 안정유지가 어려운바, 최근에는 전륜과 후륜을 동시에 조향 할 수 있는 후륜 조향 시스템이 개발되고 있다.
특히, 상용차량은 대부분 복수의 후륜축이 설치되어 적재함부의 중량을 효과적으로 분담할 수 있도록 하고 있으며, 특정 차량의 경우에는 태그액슬(Tag Axle)을 설치하고, 유압을 이용하여 후륜을 조향한다. 그러나 이러한 상용차량의 경우, 구조상 실린더 내의 유효면적의 차이로 좌회전 시와 우회전 시의 조향력의 차이가 발생되는 문제가 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR10-1322950(B1)
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 유압을 이용하여 제어하되, 좌우유효면적을 동일하게 구성하여 작동 시 좌우 행정의 출력을 동일하게 할 수 있는 후륜조향장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 후륜조향장치는 태그액슬에 구비되어 좌우휠 사이를 연결하는 타이로드; 일측은 상기 좌측휠 또는 우측휠 중 어느 하나에 연결되고 타측은 태그액슬에 연결되며, 좌우휠의 조향을 구현하는 조향부와 좌우휠의 센터링을 구현하는 센터링부를 포함하는 유압실린더; 상기 유압실린더에 작동유를 제공하는 작동유제공부; 상기 작동유제공부로부터 상기 유압실린더로 공급되는 작동유의 유로에 구비되어 작동유의 이동을 허용 또는 차단하도록 설치된 밸브; 및 상기 밸브를 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 조향부의 일측에는 실린더와 피스톤로드를 관통하여 상기 피스톤로드의 내부에 형성되는 제1챔버와 상기 제1챔버에 작동유를 공급하기 위한 제1유로가 형성될 수 있다.
상기 제어부에 의해 상기 밸브가 개방되어 상기 제1챔버에 유압이 공급되면, 상기 피스톤로드가 상기 조향부의 타측으로 이동되어 상기 유압실린더가 인장될 수 있다.
상기 실린더의 중심측에는 상기 조향부와 센터링부를 구분하는 차단벽이 형성되고, 상기 차단벽에는 상기 피스톤로드가 관통되는 관통홀이 형성되어, 상기 차단벽에 의해 상기 조향부와 센터링부 간 작동유의 이동은 차단되되, 상기 피스톤로드의 동작은 가능하도록 설치될 수 있다.
상기 조향부에는 상기 실린더에 작동유를 공급하기 위한 제2유로가 형성되고, 상기 조향부에 위치되는 상기 피스톤의 일측 단부에는 작동유에 가압되어 상기 피스톤로드의 동작을 가능하도록 하는 가압부가 형성되어, 상기 가압부와 상기 조향부의 타측 사이에 제2챔버가 형성될 수 있다.
상기 유압실린더의 조향부의 작동유에 의해 가압되는 상기 제1챔버의 유효면적과 상기 제2챔버의 유효면적은 동일할 수 있다.
상기 제어부에 의해 상기 밸브가 개방되어 상기 제2챔버에 유압이 공급되면, 상기 피스톤로드가 상기 조향부의 일측으로 이동되어 상기 유압실린더가 압축될 수 있다.
상기 제1챔버의 내경의 제곱의 값은 상기 실린더의 내경의 제곱의 값에서 상기 피스톤로드의 외경의 제곱의 값을 뺀 것과 동일할 수 있다.
상기 센터링부는, 상기 실린더의 내주면을 따라 중심측으로 연장된 플랜지부; 상기 플랜지부를 중심으로 양측에 각각 형성되는 제3,4챔버; 상기 제3챔버에 구비되는 제1플레이트 및 제3유로; 및 상기 제4챔버에 구비되는 제2플레이트 및 제4유로;로 구성되고, 상기 피스톤로드에는 외주면을 따라 돌출된 돌출부가 형성되며, 상기 유압실린더의 센터링 동작 시 상기 제3,4챔버에 작동유가 공급되어 상기 제1,2플레이트가 상기 플랜지부 측으로 이동되어 상기 돌출부가 상기 플랜지부에 일치됨으로써, 좌우측 휠의 센터링이 구현될 수 있다.
상기 작동유제공부는 오일탱크, 오일펌프 및 어큐물레이터를 포함할 수 있다.
상기 유압실린더의 센터링 동작 시 상기 밸브가 상기 제어부에 의해 제어되어 상기 어큐물레이터의 작동유가 상기 센터링부로 공급됨으로써, 센터링이 구현될 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 후륜조향장치에 따르면, 유압실린더의 조향부의 좌우행정의 유효면적을 동일하게 구성함으로써, 좌회전 또는 우회전 시 모두 출력이 동일한 작용력을 구현하여 차량 주행 시 선회안정성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 후륜조향장치의 태그액슬을 도시한 도면.
도 2는 도 1에서 유압실린더를 상세히 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 후륜조향장치가 설치된 차량을 간략하게 도시한 도면.
도 4는 도 1의 유압실린더의 단면도.
도 5는 도 4의 인장 시를 도시한 도면.
도 6은 도 4의 압축 시를 도시한 도면.
도 7은 도 4의 센터링 시를 도시한 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 후륜조향장치에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 후륜조향장치의 태그액슬(200)을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에서 유압실린더(500)를 상세히 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 후륜조향장치가 설치된 차량을 간략하게 도시한 도면이다. 또한, 도 4는 도 1의 유압실린더(500)의 단면도이고, 도 5는 도 4의 인장 시를 도시한 도면이며, 도 6은 도 4의 압축 시를 도시한 도면이고, 도 7은 도 4의 센터링 시를 도시한 도면이다.
본 발명은 차량의 후륜을 조향하는 후륜조향장치에 관한 것으로서, 특히 태그액슬(200)이 장착된 대형상용차량에 적용되어 대형상용차량의 선회시 조향각을 제어할 수 있도록 하는 것이 바람직할 것이다.
도 1 내지 도 3에 도시한 것처럼, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 후륜조향장치는 태그액슬(200)에 구비되어 좌우휠(300,400) 사이를 연결하는 타이로드(100); 일측은 상기 좌측휠(300) 또는 우측휠(400) 중 어느 하나에 연결되고 타측은 태그액슬(200)에 연결되며, 좌우휠(300,400)의 조향을 구현하는 조향부(510)와 좌우휠(300,400)의 센터링을 구현하는 센터링부(520)를 포함하는 유압실린더(500); 상기 유압실린더(500)에 작동유를 제공하는 작동유제공부(600); 상기 작동유제공부(600)로부터 상기 유압실린더(500)로 공급되는 작동유의 유로에 구비되어 작동유의 이동을 허용 또는 차단하도록 설치된 밸브; 및 상기 밸브를 제어하는 제어부(700);를 포함한다.
차량의 후륜측에는 상기 태그액슬(200)이 설치되고, 상기 태그액슬(200)에는 좌우휠(300,400) 사이를 연결하는 타이로드(100)가 설치된다. 상기 타이로드(100)의 일측에는 상기 유압실린더(500)가 설치된다. 보다 상세하게는 상기 유압실린더(500)는 일측은 상기 타이로드(100)에 연결되고, 타측은 상기 태그액슬(200)에 연결되어, 상기 유압실린더(500)의 작동 시 유압에 의한 작동력이 상기 타이로드(100)에 전달된 후 암(110)를 통해 상기 좌우휠(300,400)측으로 전달되어 후륜의 조향이 가능하게 된다.
상기 유압실린더(500)에는 작동유가 공급되는데, 작동유는 상기 작동유제공부(600)로부터 공급된다. 상기 작동유제공부(600)는 오일탱크(650), 오일펌프(660) 및 어큐물레이터(670)를 포함하여 구성되며, 상기 작동유제공부(600)로부터 각 부분으로 이동되는 작동유의 유로에는 작동유의 이동을 허용 또는 차단하도록 하는 상기 밸브가 설치된다. 또한, 상기 밸브는 상기 제어부(700)에 의해 제어되어 상기 유압실린더(500)로의 작동유 공급을 허용 또는 차단하게 된다. 여기서 상기 밸브는 크게 상기 작동유제공부(600)에서 연결된 솔레노이드밸브(690)와 상기 어큐물레이터(670)와 유압실린더(500) 사이에 위치된 컨트롤밸브(680)를 포함한다. 물론, 상기 제1유로(610), 제2유로(620), 제3유로(630) 및 제4유로(640)에도 유로의 개폐 가능하게 밸브(미도시)가 마련되어 있으나, 유로에 밸브를 구성하여 개폐하는 것은 통상적인 구성이므로 본 명세서에서는 상세한 설명과 도시를 생략하였다.
도 4에 도시한 것처럼, 상기 유압실린더(500)는 상기 좌우휠(300,400)의 조향을 구현하는 상기 조향부(510)와 상기 좌우휠(300,400)의 센터링을 구현하는 상기 센터링부(520)를 포함한다. 상기 유압실린더(500)는 상기 실린더(530)와 피스톤로드(540)를 포함하며, 상기 실린더(530)의 내부에는 복수의 유로와 각 유로에 대응되는 챔버(511,513,521,523)가 구비된다. 상기 실린더(530)에는 중심측으로 상기 조향부(510)와 센터링부(520)를 구분하는 차단벽(550)이 형성되고, 상기 차단벽(550)에는 상기 피스톤로드(540)가 관통되는 관통홀(551)이 형성되어, 상기 차단벽(550)에 의해 상기 조향부(510)와 센터링부(520) 간 작동유의 이동은 차단되되, 상기 피스톤로드(540)의 동작은 가능하도록 설치된다.
상기 조향부(510)의 일측에는 실린더(530)와 피스톤로드(540)를 관통하여 상기 피스톤로드(540)의 내부에 형성되는 제1챔버(511)와 상기 제1챔버(511)에 작동유를 공급하기 위한 제1유로(610)가 형성된다. 상기 조향부(510)에는 상기 실린더(530)에 작동유를 공급하기 위한 제2유로(620)가 형성되고, 상기 조향부(510)에 위치되는 상기 피스톤로드(540)의 일측 단부에는 작동유에 가압되어 상기 피스톤로드(540)의 동작을 가능하도록 하는 가압부(541)가 형성되어, 상기 가압부(541)와 상기 조향부(510)의 타측 사이에 제2챔버(513)가 형성된다.
특히, 본 발명에서는 상기 유압실린더(500)의 조향부(510)의 작동유에 의해 가압되는 상기 제1챔버(511)의 유효면적과 상기 제2챔버(513)의 유효면적은 동일하도록 형성된다. 보다 상세하게는 상기 제1챔버(511)의 내경의 제곱의 값은 상기 실린더(530)의 내경의 제곱의 값에서 상기 피스톤로드(540)의 외경의 제곱의 값을 뺀 것과 동일하도록 설정된다. 이때, 설계 시 상기 제1챔버(511)의 유효면적을 설정하고, 상기 제2챔버(513)의 유효면적을 설정하는 것이 바람직할 것이다. 이를 식으로 옮기면 아래와 같다.
Figure pat00001
(여기서, Da = 제1챔버의 내경, Da' = 제1챔버(511)의 외경, Db = 제2챔버의 내경)
따라서, 상기한 바와 같이, 상기 제1챔버(511)와 제2챔버(513)의 유효면적을 동일하게 설정함으로써, 조향 및 센터링 시 좌우 출력이 동일하게 되는 효과가 있다.
도 5 내지 도 7은 상기 유압실린더(500)의 작동을 도시한 것으로서, 도면을 바탕으로 설명하도록 한다.
도 5는 상기 유압실린더(500)의 인장 시를 도시한 도면으로서, 상기 제어부(700)에 의해 상기 밸브가 개방되어 상기 제1챔버(511)에 유압이 공급되면, 유압에 의해 상기 피스톤로드(540)가 가압되어, 상기 피스톤로드(540)가 상기 조향부(510)의 타측으로 이동되어 상기 유압실린더(500)가 인장된다. 반대로, 도 6은 상기 유압실린더(500)의 압축 시를 도시한 도면으로서, 상기 제어부(700)에 의해 상기 밸브가 개방되어 상기 제2챔버(513)에 유압이 공급되면, 상기 피스톤로드(540)의 가압부(541)가 유압에 의해 가압되어 상기 조향부(510)의 일측으로 이동되어 상기 유압실린더(500)가 압축된다. 압축 또는 인장 시 상기 피스톤로드(540)의 이동범위는 상기 센터링부(520)의 제1,2플레이트(525,527) 및 돌출부(543)와 연관될 수 있다. 따라서, 사용자가 차량의 주행 중 스티어링휠(800)을 조작하여 차량의 선회 시 상기 유압실린더(500)의 작동에 의해 상기 후륜이 좌회전 혹은 우회전 방향으로 조향되는 것이다.
또한, 도 6은 상기 유압실린더(500)의 센터링 시를 도시한 도면이다. 상기 센터링부(520)에는 상기 실린더(530)의 내주면을 따라 중심측으로 연장된 플랜지부(531)가 형성된다. 상기 플랜지부(531)를 중심으로 일측에는 제3챔버(521)가 형성되고, 타측에는 제4챔버(523)가 형성된다. 또한, 상기 제3챔버(521)에는 상기 제3챔버(521)에 압력을 공급하는 제3유로(630)가 설치되고, 상기 제3챔버(521) 내에는 제1플레이트(525)가 설치되어 상기 제3유로(630)로부터 공급되는 압력에 따라 상기 제1플레이트(525)가 이동된다. 상기 제4챔버(523)에는 상기 제4챔버(523)에 압력을 공급하는 제4유로(640)가 설치되고, 상기 제4챔버(523) 내에는 제2플레이트(527)가 설치되어 상기 제4유로(640)로부터 공급되는 압력에 따라 상기 제2플레이트(527)가 이동된다.
상기 피스톤로드(540)에는 외주면을 따라 돌출된 돌출부(543)가 형성되며, 상기 유압실린더(500)의 센터링 동작 시 상기 제3,4챔버(521,523)에 작동유가 공급되어 상기 제1,2플레이트(525,527)가 상기 플랜지부(531) 측으로 이동되어 상기 돌출부(543)가 상기 플랜지부(531)에 일치됨으로써, 좌우측 휠(300,400)의 센터링이 구현된다. 또한, 후륜조향 시스템의 고장 시 센터링이 구현되어 셀프조향의 특성을 갖는다.
따라서, 상기 작동유제공부(600)에는 어큐물레이터(670)와 상기 어큐물레이터(670)의 개폐 동작이 가능하게 하는 상기 컨트롤밸브(680)가 포함된다. 따라서, 상기 유압실린더(500)의 센터링 동작 시 상기 컨트롤밸브(680)가 상기 제어부(700)에 의해 제어되어 상기 어큐물레이터(670)의 작동유가 상기 센터링부(520)로 공급됨으로써, 상기 제1,2플레이트(525,527)가 상기 플랜지부(531)로 이동되고, 상기 돌출부(543)가 상기 플랜지부(531)에 일치되어 센터링이 구현되는 것이다.
따라서, 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 후륜조향장치는 유압실린더의 조향부의 좌우행정의 유효면적을 동일하게 구성함으로써, 좌회전 또는 우회전 시 모두 출력이 동일한 작용력을 구현하여 차량 주행 시 선회안정성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : 타이로드 110 : 암
200 : 태그액슬 300 : 좌측휠
400 : 우측휠 500 : 유압실린더
510 : 조향부 511 : 제1챔버
513 : 제2챔버 520 : 센터링부
521 : 제3챔버 523 : 제4챔버
525 : 제1플레이트 527 : 제2플레이트
530 : 실린더 531 : 플랜지부
540 : 피스톤로드 541 : 가압부
543 : 돌출부 550 : 차단벽
551 : 관통홀 600 : 작동유제공부
610 : 제1유로 620 : 제2유로
630 : 제3유로 640 : 제4유로
650 : 오일탱크 660 : 오일펌프
670 : 어큐물레이터 680 : 컨트롤밸브
690 : 솔레노이드밸브 700 : 제어부
800 : 스티어링휠

Claims (10)

  1. 태그액슬에 구비되어 좌우휠 사이를 연결하는 타이로드;
    일측은 상기 좌측휠 또는 우측휠 중 어느 하나에 연결되고 타측은 태그액슬에 연결되며, 좌우휠의 조향을 구현하는 조향부와 좌우휠의 센터링을 구현하는 센터링부를 포함하는 유압실린더;
    상기 유압실린더에 작동유를 제공하는 작동유제공부;
    상기 작동유제공부로부터 상기 유압실린더로 공급되는 작동유의 유로에 구비되어 작동유의 이동을 허용 또는 차단하도록 설치된 밸브; 및
    상기 밸브를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 조향부의 일측에는 실린더와 피스톤로드를 관통하여 상기 피스톤로드의 내부에 형성되는 제1챔버와 상기 제1챔버에 작동유를 공급하기 위한 제1유로가 형성된 것을 특징으로 하는 후륜조향장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부에 의해 상기 밸브가 개방되어 상기 제1챔버에 유압이 공급되면, 상기 피스톤로드가 상기 조향부의 타측으로 이동되어 상기 유압실린더가 인장되는 것을 특징으로 하는 후륜조향장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 실린더의 중심측에는 상기 조향부와 센터링부를 구분하는 차단벽이 형성되고, 상기 차단벽에는 상기 피스톤로드가 관통되는 관통홀이 형성되어, 상기 차단벽에 의해 상기 조향부와 센터링부 간 작동유의 이동은 차단되되, 상기 피스톤로드의 동작은 가능하도록 설치된 것을 특징으로 하는 후륜조향장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 조향부에는 상기 실린더에 작동유를 공급하기 위한 제2유로가 형성되고, 상기 조향부에 위치되는 상기 피스톤의 일측 단부에는 작동유에 가압되어 상기 피스톤로드의 동작을 가능하도록 하는 가압부가 형성되어, 상기 가압부와 상기 조향부의 타측 사이에 제2챔버가 형성되는 것을 특징으로 하는 후륜조향장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 유압실린더의 조향부의 작동유에 의해 가압되는 상기 제1챔버의 유효면적과 상기 제2챔버의 유효면적은 동일한 것을 특징으로 하는 후륜조향장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어부에 의해 상기 밸브가 개방되어 상기 제2챔버에 유압이 공급되면, 상기 피스톤로드가 상기 조향부의 일측으로 이동되어 상기 유압실린더가 압축되는 것을 특징으로 하는 후륜조향장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1챔버의 내경의 제곱의 값은 상기 실린더의 내경의 제곱의 값에서 상기 피스톤로드의 외경의 제곱의 값을 뺀 것과 동일한 것을 특징으로 하는 후륜조향장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 센터링부는, 상기 실린더의 내주면을 따라 중심측으로 연장된 플랜지부; 상기 플랜지부를 중심으로 양측에 각각 형성되는 제3,4챔버; 상기 제3챔버에 구비되는 제1플레이트 및 제3유로; 및 상기 제4챔버에 구비되는 제2플레이트 및 제4유로;로 구성되고, 상기 피스톤로드에는 외주면을 따라 돌출된 돌출부가 형성되며, 상기 유압실린더의 센터링 동작 시 상기 제3,4챔버에 작동유가 공급되어 상기 제1,2플레이트가 상기 플랜지부 측으로 이동되어 상기 돌출부가 상기 플랜지부에 일치됨으로써, 좌우측 휠의 센터링이 구현되는 것을 특징으로 하는 후륜조향장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 작동유제공부는 오일탱크, 오일펌프 및 어큐물레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 후륜조향장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 유압실린더의 센터링 동작 시 상기 밸브가 상기 제어부에 의해 제어되어 상기 어큐물레이터의 작동유가 상기 센터링부로 공급됨으로써, 센터링이 구현되는 것을 특징으로 하는 후륜조향장치.
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