KR890004614B1 - 광조향성 등속자재이음이 장착된 전륜구동(all wheel drive)차량의 전륜독립조향장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

광조향성 등속자재이음이 장착된 전륜구동(all wheel drive)차량의 전륜독립조향장치

제1도는 광조향성 차량의 광조향개략도.

제2도는 광조향성 등속자재이음의 일실시예도.

제3도는 본 발명의 일실시예를 나타낸 전륜독립조향장치.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 액슬축 2 : 스핀들

3, 3a, 3b : 1-3차내륜 3 : 차내륜액슬축

4, 4a, 4b : 1-3차외륜 5, 5a, 5b : 1-3차볼

6 : 기어박스 7 : 피트먼아암

10, 10' : 프러텍터 11, 11', 11a, 11a' : 타이로드소켓

12, 12', 12a, 12a' : 보올조인트 13, 13' : 너클아암

W.C : 광조향성 등속자재이음 CV, CVa, CVb : 1-3단등속자재이음

AS1-AS4 : 차축 F1-F2 : 총감장치

C1-C4 : 일반등속자재이음 G1-G4 : 회전전환장치

S1-S4 : 조향실린더 P1-P4 : 피스톤로드

K : 차체중심 G : 회전전환장치

R1 : 회전방향화살표 R2 : 측방이동방향화살표

M : 트레일링암 O, P, S : 유압제어장치

본 발명은 자동차구성에 있어서 전, 후사륜에 걸쳐 광조향성 등속자재이음(Wide Steearing Constant Velocity Joint)이 장착되고 각 차축(drive axle)은 종감속기에서 독립구동되는 광조향성 전륜구동(all wheel drive) 자동차의 독립조향장치(individual steearing sistem) 에 관한 것이다.

종래의 통상의 자동차 구성을 보면 구동방식이 뒷바퀴 구동식 앞바퀴 구동식, 전륜(全輪)구동식으로 대별되어있고 각각의 구동방식의 모든 차량이 뒷바퀴는 전진방향에 대하여 평행으로 정열되어 있으며 차량의 조향은 좌, 우 앞바퀴의 조향장치에 의하여 행하여 진다.

이러한 앞바퀴의 조향장치는 뒷바퀴구동식에서는 앞바퀴에 킹핀(king pin)을 축으로 좌, 우 30°내에서 조향되는 여러형의 조향장치가 부설되어 있으며, 앞바퀴구동식과 전륜(全輪)구동식에서는 앞바퀴의 스핀들을 앞차축과 각도를 갖고 구동력이 전달될수 있도록 최대 45°정도 꺽어굽힘각이 있는 등속자재이음을 사용하여 유효범위 30°내에서 작동되게 피동축으로 형성되어 앞바퀴가 보올스텃을 축으로 조향장치에 의해 30°내에서 조향 위치되면서 구동력도 등속으로 전달회전케 되어 있다.

이러한 통상의 제반차량에서는 조향장치는 차량의 운행시 차량의 스핀을 방지하여 주행 시에나 선회운동시에 차량조정성을 높이고져 장착되는 것임은 주지의 사실이나 주행과 구분하여 차량의 서행운행 상태에서, 또 주, 정차를 위하여 협소한 공간에 차량을 수납, 인출할때에는 앞바퀴만 30°정도 이내에서 조향되는 이륜조타방식으로는 조향각과 축거에 의해 형성되는 회전반경이 상당히 넓게 형성되므로써 운전조작에 숙련을 요함은 물론 주차공간이 넓게 확보되어야 되는 폐단이 있었던 것이다. 즉, 통상의 이륜조타식 차량은 회전반경의 중심은 선회중심점이 서행시에 뒷바퀴 차축선의 연장과 앞바퀴 스핀들의 연장선이 교차되는 점이 선회중심인바 모든 차량의 이선회중심점은 차량측방에서 상당히 떨어진 뒷바퀴 차축선 연장부에 형성되므로써 넓은 회전면적이 요구되었던 것이다.

본 발명은 상기와 같은 통상의 차량이 지닌 넓은 회전반경을 탈피하여 차량의 주, 정차시에 협소한 공간이나 면적에 용이하게 수납, 인출운행이 가능토록 하고져 발명된 광조향성자재이음을 채용하는 전륜구동(all wheel drive) 자동차의 조향장치에 관한것으로 각각의 사륜에 걸쳐 독립된 작동으로 방향을 임의로 조향할수 있도록 각조향 기구중에 별도로 조향실린더를 장착하고 이조향실린더는 조향핸들과는 주행시에는 단순한 연결용 부재로 연동하되, 주, 정차등 특수한 운행을 요할 때는 별도의 제어회로에 의해서 각각의 사륜을 개별적으로 임의의 방향으로 조향시켜 기히 채용된 광조향성 등속자재이음의 특성에 따라 각각의 바퀴가 차량중심점으로 그려지는 원호상에 위치되게 하거나, 또는 전지방향에 대하여 직각으로 90°조향되게하여, 차량이 선자리에서 엔진의 구동력으로 사륜에 채용된 광조향성 등속자재이이음을 통하여 네바퀴를 구동시키면 차량중심점을 선회중심으로 360°자전시킬 수 있도록하고 또는 90°조향된 바퀴의 전진방향으로 구동하여 차량을 측방으로 운행, 이동시킬 수 있도록 함에 목적이 있는 것으로 이하 본 발명의 구성을 첨부된 일실시예의 도면과 함께 상세히 설명하면 다음과 같다.

종래의 앞바퀴 이륜조타식이 차량구성에서는 조향장치가 구동방식에 따라, 또 차축형식에 따라 여러형태로 구성되어 있으나 본 발명과 연관된 구성은 앞바퀴구동식 차량에서 전륜(全輪)이 독립식 차측으로되어 앞바퀴 독립식차축에 장착되는 조향장치가 독립현가식 조향링크 기구로 된것이다.

이 독립현가식 조향링키지는 좌, 우 앞바퀴의 독립운동에 따라 변하는 토인(toe-in)을 방지하기 위해 타이로드(tie-rod)를 2개로 나누어서 좌, 우 앞바퀴의 너클암과 보올스텃(ball stucl)으로 연결되어 있으며 공지한 조향핸들과 기어박스 및 피트먼아암(pitman atm)과 연동되어 좌, 우 앞바퀴를 현가암과 너클아암 하부에서 축설된 보올스텃을 축으로 좌, 우조향케 되어 있으며, 이조향각은 사용되는 자재이음의 종류에 따라 다소차이는 있으나 등속자재이음류의 경우에 약 30°내에서 좌, 우 조향각으로 형성된다.

이 앞바퀴의 30°내 조향각은 조향장치에 의해서 형성되나 등속자재이음 구성자체가 피동축이 구동축과 꺽임각이 최대 45°정도에 한정설계 되어있고 또 차량주행상에 차량의 스핀방지등 운행안정성을 고려한 것임은 전술한 바와 같다.

본 발명은 종래의 이러한 최대 45°조향각으로 한정된 등속자재 이음을 개량하여 80°이상의 조향각으로된 광조향성 등속자재 이음을 전륜(all weel)에 걸쳐 채용한 사륜(four weel)조타식의 차량구성으로 실시된다.

제1도는 상기한 일예의 광조향성등속자재이음을 사륜에 장착할때 얻어지는 광조향성 차량의 광조향개략도를 나타낸 것인바, 차량 운행에 있어서 주행과 구분하여 정지상태에서 또는 서행운행중에 자전선회와 축방이 동등의 차량의 특수운행을 달성코져 요구되는 앞, 뒤바퀴의 특수조항 상태를 도시한 것이다. 제2도는 상기한 제1도의 광조향을 얻을 수 있는 광조향성 자재이음의 일에 구성도로써 공지한 45°형 버어필드형 등속자재이음을 개량하여 최대 125°까지 피동축과 구동축이 꺽여질수 있도록 된 것이다.

보다 상세히 설명하면은, 제2도의 예시된 광조향성 등속자재 이음(W.C)은 공지한 등속자재이음의 주구성에서 액슬축(1)을 1차내륜(3)과 연결하여 1차외륜(4)과 1차볼(5)을 접촉부재로 결합하여 45°꺽임각의 1단 등속자재이음(CV)으로 형성하고 이 1차외륜(4)은 후방으로 연장된 2차내륜(3a)을 구형(球型)으로 일체로 형성하여 이 2차내륜(3a)을 보다큰 직경의 2차외륜(4a)에 수개의 2차볼(5a)을 접촉부재로 결합하여 35°꺽임각의 2단 등속자재이음(CVa)으로 형성시키고, 이 2차외륜(3a)타측단에는 1단등속자재이음(CV)과 동일크기의 45°꺽임각의 3단등속자재이음(CVb)을 3차외륜(4b)내에 수개의 3차볼(5b)을 접촉부재로 3차내륜(3b)을 결합하여 형성시켜서, 이 3차내륜(3b)에 구동축인 스핀들(2)을 축설하여서된 구성이다.

이러한 광조향성 등속자재이음(W.C)은 각각의 1-3단 등속자재이음(CV)(CVa)(CVb)이 공지한 구성과 작용으로 35°,45°최대 꺽임각을 갖게 되므로 1단등속자재이음(CV)의 1차내륜(3)에 축설된 액술축(1)과 3단 등속자재이음(CVb)의 3차내륜(3b)에 축설된 스핀들(2)은 최대 꺽임가깅 각각의 꺽임각 합인 125°로 형성되어 지고 이에따라 125°꺽임각에스 피동축인 스핀들(2)은 구동축인 액슬축(1)의 구동력을 등속전동 회전케되는 작용효과를 갖는다.

이와같은 일예의 광조향성 등속자재이음(W.C)을 후술하는 제3도와 같은 일실시예의 본 발명의 조향장치와 더불어 광조향성 차량으로 제1도와 같이, 전, 후 사륜(W1)(W2)(W3)(W4)에 각각 장착하고 각각의 차축(AS1)(AS2)(AS3)(AS4)은 독립현가식으로 전, 후 종감속장치(기어)(F1)(F2)와 각도를 갖고 일반 등속자재이음(C1)(C2)(C3)(C4)으로 연결하여 주되, 전, 후 종감장치(F1)(F2)의 좌, 우 출력축에는 각각 독립되게 회전방향이 전환 될수있는 회전전환 장치(G1)(G2)(G3)(G4)를 장착하여서 구성하며 이때의 현가장치는 전, 후 사륜(W1)(W2)(W3)(W4)이 각각 제1도에 도시한 특수조향 상태로 위치될 수 있게, 즉 앞바퀴(W1)(W2)는 각각 자체의 앞쪽으로 꺽여지고 뒷바퀴(W3)(W4)는 각각 차체의 뒤쪽으로 꺽여질 수 있게 이동공간을 충분히 확보하는 독립현가식의 폴트레일링암식(full-tratling arm type)이나 세미트레일링암식(semi-trailing arm type)이 바람직하다.

본 발명은 이와같은 통상의 전륜구동(all wheel drive) 차량의 구상에 광조향성 자재이음과 회전변환장치를 전, 후 사륜에 채택장착하여되는 광조향성 차량을 구성함에 있어서 필수적으로 요구되는 광조향장치를 제공코져 한것인바, 앞바퀴(W1)(W2)를 통상의 정상운행에서 30°내로 조향할 수 있는 공지의 독립현가식조향 링크기구를 앞차축에 채택하되, 뒷바퀴(W3)(W4)에도 독립조향링크기구와 채택형성된다. 제3도는 본 발명의 일실시에 조향장치구성도를 도시한 것인바, 통상의 앞바퀴 이륜조타식과 구분하여 사륜조타식의 전륜(four wheel) 독립조향장치로 구성됨이 특징이다.

본 발명의 또다른 특징은 전술한 광조향성 자재이음들이 정상운행시에는 뒷바퀴(W3)(W4)는 전진방향으로 고정정열시키고, 앞바퀴(W1)(W2)는 정상조향각인 30°내에서만 조향되게 별도의 유압제어회로로 작동시키도록된 구성이다. 즉, 앞바퀴(W1)(W2)의 조향장치에는 기어박스(6)에 피트먼 아암(7)이 연결되고 릴레이로드로 아이들러아암를 연통시켜 좌, 우측으로 타이로드(T1)(T2)가 프로텍터(10)(10')에 연결된 공지의 구성에서 좌, 우 타이로드(T1)(T2)에 연이어 조향실린더(S1)(S2)를 각각 설치하고 피스톤로드(P1)(P2)에 타이로드소켓(11)(11')을 연결하여 보올조인트(12)(12')로 좌, 우 앞바퀴 너클아암(13)(13')에 연결하여서 되며, 뒷바퀴(W3)(W4)의 조향링크기구로는 뒤현가장치인 프레임 중앙에 조향실린더(S3)(S4)를 고정하여 피스톤로드(P3)(P4)에 타이로드소켓(11a)(11'a)을 보올조인트(12a)(12a')로 뒷바퀴 너클아암에 연결하여서 된다.

이와같은 구성중 조향실린더(S1)(S2)(S3)(S4)는 별도의 유압회로에 연결되어 피스톤로드(P1)(P2)(P3)(P4)가 각각 적당한 길이로 신축고정되게 제어되어 정상주행중에는 일정길이로 인출고정되어 토인을 조정하는 조정튜브역활을 하고 정차시와 서행운행 상태에서 전술한 광조향성 특수운행을 요할때는 각각 연결된 전, 후 사륜(W1)(W2)(W3)(W4)을 유압제어 시스템에 의해 피스톤로드(P1)(P2)(P3)(P4)를 인입시켜서 앞바퀴(W1)(W2)는 차체 전방으로 꺽어주고 뒷바퀴(W3)(W4)는 차체 후방으로 꺽어준다. 즉, 제1도에 도시한 바와같이 차량을 차체중심 (K)을 선회중심으로 360'회전시키고져 할때는 각각의 바퀴들을 차체중심 (K)을 원점으로한 각바퀴들의 스핀들축을 수용하는 원주상에 위치케 조향하고, 차량을 정측방으로 이동운행코져 할때는 각 바퀴들을 전진방향에 대하여 직각으로 위치케 조향하므로써, 각각의 상태에서 엔진의 구동력을 종감속장치(F1)(F2)를 거쳐 등속구동시켜 소기의 특수운행을 달성할수 있는 것이다. 이때의 각바퀴의 회전방향은 부설된 회전전환장치(G)들에 의해 원주 화살표(R1)방향으로 일률제어 하거나 측방으로의 화살표(R2)방향으로 일률제어되게 일부는 역회전되고 일부는 정회전 구동케 함은 물론이다.

이러한 구성의 본 발명은 제공된 일실시예의 독립현가식 조향링크기구형 외에 동력조향장치등에서 타이로드가 각각 좌,우로 분리된 기히 제공된 독립식의 여러형의 것에서도 변형실시 될수 있는 바, 본 발명의 특징인 타이로드에의 조향실린더 조합과 조향실린더를 전륜(Four wheel)에 채용하고 각 조향실린더는 유압회로로 제어되는 구성으로 하면 소기의 효과를 얻을 수 있다.

이와같은 일실시예에서 명확히 예시되어 있는 바와같이 본 발명은 전, 후 사륜에 걸쳐 유압회로로 각각 제어되는 조향실린더를 타이로드와 조합하여 광조향장치로 구성하므로써 광조향성 등속 자재이음이 장착된 전륜구동(all wheel drive) 차량에 있어서 일반 정상주행을 원활히 조향하면서 자전 및 측방운행등의 특수운행을 요할때는 각바퀴들의 독립적인 광조향을 매우효과적으로 할수있는 장점이 있으며, 기존의 이륜구동차량에 있어서도 전, 후륜중 어느일측 축거에 실시하여도 본 발명내에 규정한 광조향성에는 못미치나 선회중신을 차량에 근접시켜 최소회전반경을 현저히 줄일수 있는 부수적인 작용효과도 갖는다.

상기한 조향실린더의 타이로드의 중간부재로 결합시키는 구성은 예시한 단동식외에 병열형부동식으로 2개의 조향실린더를 장착하면 보다 안정성 있는 조향력과 파지력을 얻을 수 있으며, 차량에 따라 변하는 윤거에 맞게 각각의 조향실린더의 스트로크는 적정설계되어 실시되나 경우에 따라 윤거가 길거나 장착부위가 좁게 제약을 받을 때에는 텔레스코픽(telescopic)형의 다단작동식의 파워실린더로 대체사용하므로써 보다 원반한 광조향장치로 구성시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 광조향성 등속자재이음이 장착된 광조향성 전륜(全輪) 구동차량의 전후차축의 네바퀴에 각각 네개의 독립식의 조향장치를 설치하되 앞바퀴에는 좌우 타이로드부재에 각각 조향실린더를 일체로 결합하고 뒷바퀴에는 중앙의 프레임과 좌우 너클아암 사이에 조향실린더를 각각 설치하여 앞바퀴는 차축앞방향으로 뒷바퀴는 차축뒷방향으로 각각 반대방향으로 조향되게 유압제어장치와 연동시켜서 됨을 특징으로한 광조향성 등속자재이음이 장착된 전륜(全輪) 구동 차량이 전륜독립조향장치.
2. 1항에 있어서 조향장치의 타이로드에 중간부재 조향실린더를 장착하는 구성을 병열형의 복동식으로 2개의 조향실린더를 장착함을 특징으로한 광조향성 등속자재 이음이 장착된 전륜(全輪) 구동 차량의 전륜독립조향장치.
3. 1항에 있어서 조향장치의 타이로드에 중간부재로 조향실린더를 장착하는 구성을 다단식의 텔레스코픽형(telescopic type) 조향실린더로 장착함을 특징으로 한 광조향성 등속자재이음이 장착된 전륜(全輪) 구동 차량의 전륜독립조향장치.

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