KR850001314B1 - 차량의 동력조향장치(動力璪向漿置) - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명에 의한 조향장치의 한 실시예를 나타내는 조향축, 기어복스의 일부인 단면도이고, 탄성수단으로서 토오션바아를 사용한 실시예시도.

제2도는 본 발명에 의한 조향장치의 특성선도.

제3도는 안전기구의 확대도.

제4도는 본 발명에 의한 조향장치의 다른 실시예시도.

제5도는 탄성수단으로서 고무를 사용한 실시예로서 제1도와 같은 도면.

제6도는 제5도의 6-6선 단면도.

[발명의 상세한 설명]

본 발명은 차량의 동력조향장치, 특히 조향핸들의 조향각과 차륜의 전향각(轉向角)의 비가 조향각에 의하여 가변하는, 소위 가변향각비(可變向角比) 조향장치에 관한 것이다.

유압등에 의하여 조향력을 보조하는 동력조향장치에는, 향각비는 정차중 또는 저속 주행 중의 조향성과 고속주행 중의 직진 안정성을 고려하여 정해진다.

그러나, 이 양자를 충분히 만족시키는 하나의 향각비를 얻는 것은 불가능하다. 즉 정차중 또는 저속 주행 중의 조향에서는 향각비를 될 수 있는 대로 적게 정하여 조향핸들의 근소한 회동으로 전향핸들의 큰 전향각을 얻을 수 있게 하는 것이 소망스러운 것인데 반하여 고속주행중의 조향에서는 향각비를 크게 정하여 소위 핸들의 지나친 회전을 방지하여 직진 안정성을 보증할 필요가 있다.

이 모순을 해결하는 수법으로서 기어장치의 기어 레이쇼우를 조향각에 의존하여 변경하게 하여 조향각이 적은 직진 진행상태에 가까운 곳에서는 비교적 큰 레이쇼우로 설정하고, 조향각이 크게 되는 것에 따라서 레이쇼우를 적게 설정하는 가변기어 레이쇼우 조향장치가 이미 실용적으로 제공되어 있다.

그러나 종래에 알려겨 있는 이런 것들의 장치는 랙과 피니온으로 되는 조향 기어장치의 랙의 피치를 변경하여 가변하는 기어 레이쇼우를 얻는 등, 극히 복잡하고 정밀한 가공을 요할 뿐 아니라, 조향할때의 조각감을 양호하게 유지하면서 필요한 기어레이쇼우의 가변폭을 설정하는 것은 불가능하였다.

또 가변향각비의 요건이 전기한 바와 같이 본래의 차량속도에 관련하여 생기는 것이면서, 이것을 조향각에 의존하여 가변으로 한다는 점에 종래의 장치가 충분한 요건을 충족할 수 없는 원인이었다.

물론, 실용으로 공여되어 있지 않은 것의 차량속도에 의존하여 향각비를 가변으로 하는 실험도 한바 있고 조향링크의 일부에 유압실린더와 피스턴으로 구성되는 가변 길이의 링크를 조립하고, 이 실린더에 차량속도에 비례한 유압을 도입하여 가변향각비를 얻으려고 하는 것 등이 알려져 있으나, 이들은 장치 자체가 복잡하여 대형화한다는 결점이 있다.

본 발명자는 종래의 이상과 같은 문제점을 감안하여, 이것을 유효하게 해결하고저 본 발명을 한 것이다.

본 발명의 목적은, 종래의 가변향각비 조향장치가 가지는 결점을 해소하고 차량속도에 의존한 가변향각비 특성의 구현화할 수 있는 구조가 간단한 가변향각비 동력조향장치를 제공하는 것에 있다.

또 본 발명의 다른 목적은, 소형, 경량으로 또 내구성이 풍부하여 향각비의 가변폭을 설정하는 자유도를 최대한으로 얻어지고, 그 외에 현재 양산중의 차량에도 소수의 부품 변경만으로 적용할 수 있는 가변향각비 동력조향장치를 제공하는데 있다.

다음에 본 발명의 적합한 한 실시예를 첨부한 도면에 따라서 상세하게 기술한다. 이것에 의하여 본 발명의 그 외의 목적 및 잇점을 명백하게 한다.

제1도는 본 발명에 의한 조향장치의 한 실시예를 나타내는 조향축, 기어복스의 일부단면인데 탄성수단으로서 토오션바아를 사용한 실시예도, 제2도는 본 발명에 의한 조향장치의 특성선도, 제3도는 안전기구의 확대도이다.

제1도에서 조향핸들(30)과 함께 회동하는 탄성부재인 조향축(10)은 양단을 회전축수(11),(13)에 의하여 축관(9) 안에 축지되어 있고, 그것의 단부(도면의 좌단)는 세레이션(12)이 부설된 출력축(14)과 일체로 결합부(15)로 결합되어 있다. 이 결합부(15)는 조향축(10)의 좌단에 출력측(14)의 일부를 압입하는 마개이음 가공이 실시되고, 또 유압 동력장치가 고장날때에 과다한 힘이 작용하는 점을 고려하여 출력축(14)쪽에 스플라인 형상인 돌기(16)를, 또 조향축(10) 쪽에 이 돌기(16)를 수용하는 슬리트(17)가 각각 축상에 방사상으로 설치되어 있고, 조향축(10)과 출력축(14)은 상기한 기계적 결합에 의하여 일체로 결합한 후에, 다시 밀폐시켜서 일체로 결합된다.

출력축(14)의 축심부에는 토오션바아(18)를 감합하는 요부(19)가 설치되어 토오션바아(18)가 적절한 수단에 의하여 이 요부에 고정된다. 조향축(10)은 그것의 전길이에 따라서 토오션바아(18)를 수납할 수 있게 중공상으로 형성되고, 그것의 우단은 조향핸들(30)과 일체로 결합된 입력축(22)을 회전이 자재하게 수납하는 마개이음(20)이 설치된다. 입력축(22)은 토오션바아(18)의 우단과 스프링핀(24)에 의하여 결합되어 있고 탄성부재인 조향축(10)과 토오션바아(18)를 중개하여 회전방향으로 탄성적으로 연결된다. 또 제3도에 나타내는 바와 같이 토오션바아에 걸리는 토오크를 어느 한도내로 고정하여, 유압 동력장치가 고장일 때에 토오션바아의 파손을 방지하기 위해 입력축(22)과 조향축(10)과의 상대 회전운동을 어느 각도 이내로 스토퍼 기구가 설치된다.

즉, 제3도에서, 입력축(22)의 끝에는 소정의 폭 W를 가진 축방향의 흠(26)이 180°의 위상간격으로 2개가 설치되고, 한쪽 조향축(10)의 대향단에는 홈의 폭 W보다도 폭이 좁은 폭 W₁을 가진 2개의 포올(28)이 부설되어서, 이 포올(28)은 홈(26)에서 양측으로 동일한 각도로 회전할 수 있는 위치에 설치되고, 그 다음 스프링핀(24)의 구멍을 가공하면 바람직한 양자간의 결합이 이루어진다.

조향축(10)은 전기한 바와 같이 출력축(14), 입력축(22)과 결합된 축관(9) 안에 설치되고, 출력축(14)은 적절한 접합부재에 의하여 동력조향부(32)에 결합된다. 축관(9)에는 적당한 브래키트(33),(34)가 융착되어있고, 보울트 등의 수단에 의하여 자체에 고정된다. 동력 조향부(32)는 랙 엔드 피니온 형식의 것인데, 도시하는 케이싱(36) 안에서 조타축(10)과 일체로 회동하는 피니온축(38)의 회전은 랙축(40)의 직선운동으로 변환되어 잘 알려진 방법에 의하여 링크를 중개하여 접지륜을 전향한다. 그것과 함께 피니온축(38)은 4방향유압회로제어밸브(37)를 작동함에 의하여, 도시하지 않은 랙축(40)과 일체인 피스턴을 수납하는 실린더의 양축과 유압원 및 오일 리서버를 접속 또는 단속하는 것으로 유압에 의한 보조동력을 얻을 수 있게 구성하였다.

또한 이동력 조향부(32)에는 조향자에 의한 차량속도의 증대에 따라서 증가하는 조향 반력을 부여하는 유압실(35a), 플랜지(35b), 스프링(35c)으로 되는 반력기구(35)가 설치된다.

또한, 이 반력기구(35)에는 노면 저항에 비례하여 상승하는 반력을 소정한 노면저항치 이상에서 일정한 반력에 제한하는 이미 알려진 제한밸브를 비치한다.

이러한 동력조향장치는 본 출원인이 이미 제안한 미국특허 제3,994,361호 등에 의하여 이미 알려져 있다.

제 2도에 이와 같은 동력조향부를 가진 조향장치의 특성을 나타내며 횡축은 노면저항이고, 종축은 조향토오크이다. 도면에서 명백한 바와 같이 차량정지증(V=0)의 경우, 그 조향토오크는 전타핸들에 작용하는 노면저항과는 무관계하게 플래트한 특성을 나타내고, 고속주행중의 조향에서는 조향토오크는 노면저항의 증대에 비례하는 제1의 비례영역 O-A와 그 이후 노면저항이 증대하는 경우 A-O 구간보다도 적은 비례정수를 가지는 영역 A-V " 로 되는 특성을 나타내고, 중간의 차량속도에서는 그 차량속도에 대응한 조향토오크의 최대치로 플래트로 되는 특성을 나타낸다. 도면중 O-M 직선은 유압동력이 작동하지 않는 경우의 조향토오크 특성인데 그것의 커어브는 기어 레이쇼우에 역비례한다.

제4도는 본 발명에 의한 조향장치의 다른 실시예를 나타낸다. 도면에서 피니온축은 입력축(139)과 출력축(138)으로 분할되어, 서로 토오션바아(118)를 중개하여 축방향으로는 활동불능, 또 회전방향으로는 서로 회동할 수 있게 연결된다.

그리하여 축(139)와 (138)은 상술한 바와 같은 홈(126)과 포올(128)로 결합되어 있다. 입력축(139)의 만곡등을 방지하기 위해, 케이싱(136)에 연출부(137)가 설치되고, 합성수지제 또는 로울러 등에 의한 회전축수(142)에 의하여 입력축(139)을 지지하고, 또 진흙물 등의 침입을 방지하는 시일(144)이 설치된다.

연출부재(137)는 케이싱(136)에 인로오로서 중심을 잡은 후 부을트 등으로 고정된다.

본 실시예는 동력조향핸들장치쪽에 토오션바아(118)를 설치하는 것인데, 조향축 쪽에 특별한 세공을 필요로 하지 않고, 동일한 차종으로 동력조향핸들장치를 적용하는 방법과 적용하지 않는 방법으로 생산하는 경우 등은 극히 유리한 구조로 된다.

다음에 븐 발명에 이러한 장치의 작동을 설명한다. 먼저 정차중 조향하는 경우에 대하여 설명한다.

동력조향핸들장치가 정상적으로 작동하는 경우, 특성은 제2도의 V=O의 특성을 나타내는 것인데, 조향토오크는 가장 적고 노면저항에 비례하여 조향토오크가 크게 되는 영역은 O-B 구간에 불과하다.

즉, 조향축을 조향하기 시작하여서 조향토오크가 증가함에 따라서 토오션바아(18),(118)가 비틀려서 입력축(22),(139)이 출력축(14),(138)보다도 위상각이 벌어지는 구간은 O-B 구간에 한정되고 그 후의 노면저항의 증가에 대해서는 이제는 토오션바아(18),(118)가 그 이상의 위상각의 벌어짐이 생기지 않으므로 입출력축은 동기하여 회전하게 된다. 이 영역에서는 조향핸들(30)과 전향핸들의 회전비인 향각비는 조향기어복스의 기어 레이쇼우 및 링크의 기하학적 요소로 결정된다. 그런데 O-B구간에서는 상기한 바와 같이 입출력축사이에서 위상각의 벌어짐이 생기므로 조향핸들(30)의 조향각과 전향각의 비는 크게되어, 결국 향각비는 크게 된다.

통상적인 향각비가 크면 입출력간의 힘도 향각비에 비례하여 크게되나, 본 발명에서의 향각비는 변위의면뿐이므로 힘의 변환은 전혀 무관계하다.

상술한 바와 같이 정차중의 조향에서는 태반의 영역을 적은 향각비에 의하여 조향할 수 있으므로 가볍게 또 예민한 조향성을 이룰 수가 있다. 차량속도가 제2도에서 V=V₁의 경우에 관해서는, 이 경우 조향토오크는 O=A인 비례구간과 C₁-V₁인 제2의 비례구간, 조향토오크의 일정한 C₁-V₁구간으로 된다.

그리하여서 향각비도 각자의 구간에 대응하는 향각비를 나타낸다. O-A구간에서는 전술한 O-B구간과 같이 타각비가 크게 되고, A-C₁구간에서는 O-A구간보다도 입출력축의 위상이 벌어지는 정도가 얼마간 적게 되어 향각비가 적게 된다. C₁이하의 일정한 조향토오크 영역에서는 향각비는 가장 적은 값으로 된다.

이와 같이 주행중 큰 향각비에서 적은 향각비에 이행하는 중간에, 중간의 향각비의 구간이 있으므로 조향감각의 급변을 피하게 되어 자연적인 조향각을 얻을 수 있다.

고속주행의 경우는 제2도의 조향토오크특성(A-A " 구간)과 전기한 설명으로 명백한 바와 같이 향각비의 가장 적은 영역이 있고, 또한 고속인 때에는 노면저항이 적은 부분만 실제에는 사용되지 않으므로 전체의 향각비는 큰 것으로 된다.

동력조향핸들장치가 고장 등에 의하여 보조동력이 얻어지지 않은 경우는, 토오션바아(18),(118)가 충분히 비틀어진 후 또한 조향토오크가 증대하는 경우에는 포올(28)이 입력축의 홈(26)의 축벽이 압접하여 토오션바아의 파손을 방지하고, 과대한 토오크의 전달을 행할 수 있다.

상술한 설명과 같이, 본 발명에 의한 가변향각비 조향장치는, 종래의 동력조향장치에 토오션바아와 같은 탄성장치인 간이한 장치를 부가하는 것뿐으로 차량속도에 대응하여 향각비가 가변하는 이상적인 조향장치를 얻을 수가 있고, 또한 분산되는 것이 적고 내구성이 풍부하여 극히 제조가 용이한 것 등의 잇점을 발휘한다.

특히 조향기어의 기어 레이쇼우를 가변으로 하는 경우에는 조향륜의 반려 토오크가 적게되는 것에 반하여 본 발명의 것에는 조향륜의 복원토오크에는 하등의 영향도 없는 효과도 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 차속 응동형의 조향반력기구를 가지는 동력조향핸들 장치에 관하여 설명하겠으나, 엔진 회전수 응동형등 노면저항에 관련이 있는 신호에 의하여 조향반력을 제어하는 동력조종핸들장치에서도 똑같이 본 발명을 채용할 수 있는 것은 명백하고, 그 외에 반동기구를 비치하지 않아도 조향토오크 특성이 노면저항과 관련하는 단일한 특성의 동력조향장치에도 적용할 수 있는 것도 명백하다.

본 발명에 의한 탄성장치로서 실시예에서는 토오션바아를 사용하였으나, 이것에 한정되는 것은 아니고, 고무 등의 재료를 사용하는 것도 가능하고, 고속주행할때의 조향핸들의 최대향각(일반적으로는 ±45°가량)에 대응하는 조향토오크의 범위 내에서, 대략 선형의 스프링 정수의 범위로 회전변위를 부여하는 것과 같은 탄성장치이면 충분히 사용할 수가 있다.

제5도 및 제6도는 탄성장치로서 고무를 사용한 것이다. 도면 중 제1도와 부분에는 머리에 2를 붙여서, 200번대의 부호로 나타내고 상세한 설명은 생략하였다. 또한 동력조향부는 동일한 것이므로 동일한 부호를 붙혔다.

조향축(210)의 선단부에는 단면이 거의 3각형의 단조 등으로 성형한 조인트부(219)를 형성하고 이 주위에 고무(218)를 접착하는 등으로 고착한다.

고무(218)의 의주에 3각 통상의 조인트(215)를 감착하고, 조인트(215)는 출력축(214)에 용접 등으로 고착된다.

본 실시예에서는 고무(218)의 요곡으로 상기한 것과 같은 작용, 효과를 발휘한다.

그런데, 고무(218)의 회전방향으로의 요곡량은 조향핸들(230)의 회전에 따르는 고무(218)의 회전각도로 3°-5°, 또는 10°가량까지는 직선적으로 변화하고, 조향토오크의 큰경우(예를 들면 노면저항이 큰 것)에는 피니온축(38)에 회전변위는 전달되지 않고, 조향토오크가 적은 경우에는 거의 요곡하지 않고 조향력은 피니온축(38)에 전달된다.

그리하여서 조향토오크에 대응하여 요곡량은 변화하고, 이것에 대응한 가변향각비가 이루어진다.

또한 도시한 바와 같은 구조를 채용하지 않은 경우에는, 고무의 요곡량을 규제하기 위하여 축(210)과 조인트(215)와의 사이에 예를들면 10°이상으로 쌍방을 직접 결합하는 스토퍼를 설치한다.

이것은 이미 전술한 제3도로 이해하게 될 것이다.

Claims (1)

1. 차량의 차륜을 전향할때에 보조동력을 부여하는 동력장치와 이 동력장치를 조향핸들(30)의 조향방향에 따라 피니온축(38)을 개재하여 제어하는 유압회로제어밸브(37)와 이 유압회로제어밸브(37)를 항상 중립위치에 유지하려는 스프링장치를 부여하는 반력기구(35)로 된 동력조향장치에 있어서 유압회로제어밸브(37)의 피니온축과 조향핸들(30)과의 사이에 조향토오크에 대응하여 대략적으로 선형인 스프링정수의 범위로 회전변위를 부여하는 토오션바아(18)를 개재시켜서 조향토오크를 완만하게 할 수 있게 구성한 것을 특징으로하는 차량의 동력조향 장치.

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