KR960012231B1

KR960012231B1 - 자동차용 보조조향장치

Info

Publication number: KR960012231B1
Application number: KR1019940034420A
Authority: KR
Inventors: 김기욱
Original assignee: 김기욱
Priority date: 1994-01-25
Filing date: 1994-12-15
Publication date: 1996-09-18
Also published as: KR950023565A; US5598742A

Abstract

내용없음

Description

자동차용 보조조향장치

제1도는 본 발명에 관한 보조조향장치의 일부분리사시도이고,

제2도는 본 발명에 관한 보조조향장치의 직진상태의 사시도이고,

제3도(a)와 (b)는 본 발명에 관한 보조조향장치의 회전상태의 사시도로서,

(a)는 우회전 상태의 사시도이고,

(b)는 좌회전 상태의 사시도이며,

제4도는 본 발명에 관한 핸들부의 측면도이고,

제5도는 제2도의 A-A선 단면도이고,

제6도는 제5도의 B-B선 단면도이고,

제7도는 본 발명에 관한 조향페달의 배치도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 핸들 12 : 핸들축

13 : 조인트 14 : 외부케이스

15 : 차체바닥면 16 : 클러치 페달

17 : 브레이크 페달 18 : 액세레이터 페달

19 : 변속레버 21 : 베벨원동기어

22 : 베벨종동기어 23 : 회전축

24 : 핀 25 : 베어링

26 : 커넥팅 로드 26a, 26b : 커넥팅 로드 단부

27 : L형 작동간 28 : 작동간 회전축

29 : 크랭크장치용 레버 30 : 암

31 : 소켓 32 : 볼

33 : 관통공 34 : 핀

35 : 베어링 36 : 리프트용 레버

37 : 핀 38 : 조향페달

38a : 페달 앞부분 38b : 페달 뒷부분

39 : 요홈 40 : 페달회전축

41, 42 : 저면스프링 43, 44, 45 : 스냅링.

본 발명은 자동차의 핸들에 의한 주조향장치에 보조적으로 사용되는 조향장치에 관한 것으로 특히 운전자가 발을 사용하여 조향페달을 왕복 각운동시킴으로써 핸들을 회전시켜 종래 손으로만 조향함으로서 생기는 불편함을 해소하기 위한 것이다.

종래, 보조적인 조향장치를 갖는 차량에 관한 것으로는 미국 특허 제4,726,441호 내지 미국 특허 제4,756,552호 또는 일본 특허공개 소화 60-174,363호와 같은 것이 있다. 이들은 주조향장치로서 사용되는 핸들 외에도 보조핸들이나 조향핸들을 갖는 것으로 보조조향장치를 갖는다는 점에서는 동일하나, 2인이 1조가 되거나 운전자가 자리를 이동하여야 한다는 점에서 본 발명과 같이 한명의 운전자가 손을 사용하지 않고 조향을 계속할 수 있는 목적을 달성할 수는 없다. 즉 통상의 자동차용 주행핸들은 손으로만 조작할 수 있도록 되어 있기 때문에 운전자가 장시간 운전으로 인해 아무리 피로한 상태에서도 손을 잠시라도 핸들에서 뗄 수 없는 단점이 있으며, 운전중 잠시 양손을 사용하여 휴대용 전화기나 계기판등을 조작하거나 간이 음식을 취식하는 행위나 끽연을 하는 행위가 극히 곤란하거나 팔꿈치로 핸들을 파지할 수 밖에 없어 예기치 않은 위험이 뒤따르는 등 문제점이 있다.

한편 조향페달을 사용함으로서 운전자가 손을 사용하지 않고 자동차의 조향을 행할 수 있는 것으로는 일본 실용신안공개 소화 62-97,878호와 같은 것이 있다. 상기 일본 실용신안 공개 소화 62-97,878호의 고안은 호일식 건설기계에 적용되는 조향장치인바, 스티어링 핸들과 일체로 고정되어지는 스티어링 드라이브 샤프트의 하단과 상판(床板)에 고정되어진 메탈링 밸브 및 배력장치를 연결하고, 상기 스티어링 핸들의 스티어링 조작에 의해 주행차륜의 조향이 가능한 호일식 건설기계의 스티어링 장치에 있어서, 스티어링 활용의 칼럼(colume)의 하부에 케이싱을 설치하고, 동시에, 스티어링 드라이브 샤프트 하부에 조동기어를 고정하고, 또한, 상기 케이싱에 유압모터를 고착하고, 상기 유압모터에 구동기어와 맞물리는 종동기어가 설치되어, 유압펌프와 유압모터를 연통하는 유로 중간에, 스티어링 페달에 의해 발로서 조작이 가능한 스티어링 페달을 설치하여, 스티어링 핸들 또는 스티어링 페달중 어느 일방을 조작함으로써 스티어링 실린더를 신축작동하여 주행차륜의 조향을 가능하게 한다. 그러나 상기 방식 역시 유압식의 조향장치에서 사용되는 것이므로, 유압실린더나 유압펌프 또는 밸브를 비롯한 복잡한 장치가 소용되는 관계로 일반 소형이나 중형과 같은차량에는 적용되기가 곤란하고, 어디까지나 유압식이기 때문에 동력이 직접적으로 전달이 이루어지지 않아 고속도로 상에서와 같이 고속으로 주행시에 운전자가 조향페달에 의해 조향하는 것이 적합하지 않고 작동불량의 염려도 높다. 즉 아직까지 농업용 차량이나 건설기계 이외의 고속주행을 행하는 자동차에서는 손으로 조향을 행한다는 것이 일반적인 고정관념이었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 조향페달의 왕복 각운동을 핸들의 회전운동으로 바꾸어주는 일련의 기계장치를 포함하되, 상기 조향페달은 운전중 빈번히 사용되는 오른발 보다는 왼발을 사용하여 이루어지는 것이 바람직하여, 왼발이 자연스럽게 위치할 수 있도록 왼쪽 측면의 운전석 바닥면(상판)과 같은 경사를 갖도록 위치되는 것이 바람직하며, 따라서 상기 조향페달의 운동을 스티어링 휠의 운동으로 운동방식과 운동방향과 운동의 크기를 적당히 변경하여 전달하여 줄 수 있어야 한다. 따라서 본 발명은 페달의 왕복 각운동의 크기를 지레대의 원리를 이용하여 증폭하기 위한 장치와 페달의 각운동의 방향을 직각방향으로 바꾸어 크랭크장치용 레버에 전달하여 주기 위한 장치 및 크랭크장치용 레버의 각운동을 베벨기어의 회전운동으로 바꾸어주기 위한 크랭크장치로 이루어지며, 이를 좀더 상술하면, 핸들축에 고정되어 있는 베벨종동기어와, 상기 베벨종동기어와 치합하는 베벨원동기어와, 상하방향으로 왕복 각운동을 하는 조향페달과, 상기 페달의 왕복 각운동을 베벨원동기어의 회전운동으로 바꾸어 주기 위한 수단을 포함하는 조향장치에 있어서, 상기 페달의 앞부분에 형성된 요홈과, 상기 요홈에 일측이 핀결합되는 리프트용 레버와, 일단에 상기 리프트용 레버의 슬라이딩 가능한 관통공을 갖고 타단은 바닥면에 지지되는 회전축에 핀 결합되는 암과, 상기 암의 왕복 각운동에 의해 동일축을 기점으로 각운동하는 크랭크장치용 레버와, 상기 크랭크장치용 레버의 일측에 핀결합되고 타측은 상기 베벨원동기어면에 핀결합되어 상기 크랭크장치용 레버의 각운동을 베벨원동기어의 회전운동으로 바꾸어주는 커넥팅 로드를 포함하되, 상기 리프트용 레버가 상기 요홈의 내측에 핀을 통해 힌지식으로 결합됨으로써 상기 리프트용 레버가 상기 요홈내에서 상하 방향으로는 페달에 갖히어 상기 조향페달과 일체로 각운동을 하고 좌우방향으로는 상기 요홈내에서 상기 페달과 무관하게 왕복 각운동을 할 수 있도록, 이루어지는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 리프트용 레버와 암의 연결방식으로는 상기 암에 볼을 수장할 수 있는 소켓을 설치하고, 상기 볼에는 상기 레버의 슬라이딩이 가능하도록 관통공을 설치하여 이루어지는 것이 바람직하다.

또한 크랭크장치용 레버와 커넥팅 로드의 결합방법 역시 볼 앤드 소켓 결합방식(ball-and-socket joint)에 의하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 가장 적합한 실시예를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

제1도는 보조조향장치의 분리사시도이며 제2도는 결합상태도인 바, 상기 도면에서 보는 바와 같이 본 발명은 기존의 자동차 핸들(11)의 회전축(12)에 연결되어 있는 조인트(13) 위에 베벨종동기어(22)를 고정하여, 상기 베벨종동기어(22)가 핸들(11)의 핸들축(12)와 함께 회전할 수 있도록 하며, 상기 베벨종동기어(22)와 치합회전하는 베벨원동기어(21)를 설치하되 상기 베벨원동기어(21)의 축(23)은 제4도에서와 같이 상기 핸들축을 감싸고 있는 외부케이스(14)에 지지되도록 한다. 또한 상기 베벨원동기어의 외측에는 상기 베벨원동기어의 축과 편심되도록 유동핀(24)을 돌설하고 커넥팅 로드(26)의 일단이 핀결합되도록 한다. 한편 상기 커넥팅 로드의 타단은 일단이 바닥면(15)에 지지되는 회전축(28)에 회전가능하도록 결합되는 크랭크장치용레버(29)의 상단에 핀결합되어지며, 따라서 상기 크랭크장치용 레버(29) 및 상기 커넥팅 로드(26)는 상기 레버의 회전축(28)과 상기 베벨원동기어의 회전축(23)을 잇는 가상선을 고정링크로 하고 상기 베벨원동기어의 회전축(23)과 상기 베벨원동기어의 유동핀(24)을 잇는 가상선을 크랭크로 하는 크랭크장치를 구성하여 결과적으로 상기 레버(29)의 왕복 각운동을 상기 베벨원동기어(21)의 회전운동으로 바꾸어주는 역할을 하게 된다.

다만, 상기 커넥팅 로드(26)와 베벨원동기어(21)의 핀결합은 상기 커넥팅 로드(26)의 단부에 보스(26a)를 구성하고 상기 보스(26a)와 베벨기어의 유동핀(24)과의 사이에 베어링(25)을 삽입함으로써 보다 원활한 동력전달 가능하도록 할 수 있으며, 상기 커넥팅 로드(26)의 타단과 상기 크랭크장치용 레버(29)와의 결합 역시 상기 레버에 핀(34)을 돌설하고 상기 커넥팅 로드의 타단은 보스(26b)로 하여 상기 핀(34)과 보스(26b) 사이에 베어링(35)을 삽입하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하기로는 상기 커넥팅 로드의 타단을 볼(32)로 구성하고 상기 레버(29)의 단부에는 상기 볼을 수용하는 소켓(31)을 형성함으로써 볼 앤드 소켓 결합방식에 의하는 것이 평면운동을 할 수 있어 더욱 바람직하다.

한편, 상기 크랭크장치용 레버(29)의 회전축(28)과 동일 회전축을 갖는 암(30)이 상기 레버(29)와 일정각을 갖도록 일체로 이루어져 V형 내지 L형의 작동간(37)을 이루며, 상기 암(30)의 일단에는 관통공(33)을 두어 상기 관통공(33)에 리프트용 레버(36)가 삽입되도록 하되 상기 리프트용 레버(36)의 일단은 다시 조향페달(38)의 앞부분(38a)에 핀결합된다. 이때 상기 암의 관통공(33)은 상기 리프트용 레버(36)의 단면보다 크게 되어 헐겁게 삽입되도록 하여야 상기 리프트용 레버(36)가 상기 관통공(33)에서 슬라이딩 외에도 약간의 좌.우 상.하 요동을 갖기 때문에 작동이 가능하다. 더욱 바람직하기로는 상기 리프트용 레버(36)와 상기 관통공(33)과의 마찰을 줄이고 원활한 작동이 이루어지게 하기 위해서는, 제5도 및 제6도에서 보는 바와 같이, 상기 암(30)의 상단에 볼(32)을 내장할 수 있는 소켓(31)을 갖도록 볼 하우징을 형성하고, 상기 소켓(31)에 볼(32)을 내장하되 상기 볼(32)에는 상기 리프트용 레버(36)의 슬라이딩이 가능하도록 관통공(33)을 갖게 하여 상기 리프트용 레버(36)의 왕복 각운동이 상기 암(30)의 왕복 각운동으로 바뀔때 약간의 상.하 좌.우 이동에 의한 편차를 상기 볼(32)이 흡수할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 물론 이 경우에는 상기 관통공(33)을 상기 리프트용 레버(36)의 직경보다 크게 할 필요가 없고 슬라이딩만이 가능할 정도로 충분하다. 한편 상기 리프트용 레버(36)와 상기 조향페달(38)과의 결합은 상기 페달(38)의 앞부분에 제6도에서 보는 바와 같이 평단면이 삼각형인 요홈(39)을 형성하되 상기 요홈(39)은 제5도에서 보는 바와 같이 입구가 직사각형이고 평단면은 삼각판과 같은 형상으로 되어 있어 상기 리프트용 레버(36)가 상기 요홈(39)의 내측 꼭지점 부위에 핀(37)을 통해 힌지식으로 결합됨으로써 상기 리프트용 레버(36)가 상기 요홈(39)내에서 상하 방향으로는 갖히어 상기 조향페달과 일체로 각운동을 하고 좌우방향으로는 상기 요홈(39)내에서 상기 페달(38)과 무관하게 왕복 각운동을 할 수 있도록 한다. 또한 상기 페달(38)은 중심에 좌우방향으로 바닥면(15)에 지지되는 회전축(40)을 중심으로 회전함으로써 상기 페달의 앞부분(38a)은 상하 방향으로 왕복 각운동을 할 수 있도록 한다.

아울러 상기 페달(38)의 저면에는 앞부분(38a)과 뒷부분(38b)에 각각 저면스프링(41, 42)으로 탄지되어 있어 페달을 이용한 핸들(11)의 조작후에는 자동으로 직진위치로 복귀하도록 되어 있다.

미 설명부호 16은 콜러치 페달을, 17은 브레이크 페달을, 18은 액세레이터 페달을, 19는 변속레버를 그리고 43, 44, 45는 스냅링과 같은 결착구를 가리킨다.

이와같은 본 발명의 작용을 설명하면, 먼저 페달(38)을 제2도와 같이 직진위치로 하여 발로 상기 페달(38)을 고정하면 핸들(11) 역시 베벨기어(21, 22)를 통해 고정되므로 손으로 핸들을 파지하지 않아도 직진을 하게 된다. 그러나 제3도(a)에서와 같이 화살표방향으로 페달의 앞부분(38a)을 누르면 리프트용 레버(36)의 지레대의 원리에 의해 작동간(27)은 작동간 회전축(38)을 기점으로 시계반대방향으로 각운동을 하게 되고 이는 커넥팅 로드(26)에 의해 베벨원동기어(21)를 시계방향으로 회전시킴에 따라 결국 베벨종동기어(22)를 통해 자동차를 우회전시키게 된다. 반대로 제3도(b)에서와 같이 화살표방향으로 페달이 뒷부분(38b)을 누르면 상기 작동간(27)은 시계방향으로 각운동을 하게 되고 따라서 핸들축(12)은 좌회전을 하게 되어 자동차를 좌회전하게 되는 것이 가능하게 되는 것이며, 이상은 왼발이 조향페달에 접함으로써 자연스럽게 이루어진다. 다만 이상은 베벨원동기어(21)의 유동핀(24)위치가 제3도(a)에서의 LT와 LO와 RT의 범위에 있을 경우이며, 이와는 반대로 LT와 HI와 RT의 범위에 있을 경우에는 이와 반대의 운동을 하게 된다. 따라서 핸들(11)의 스티어링에 의한 상기 유동핀(24)의 위치는 상기와 같은 네가지 모두가 가능하나, 실질적으로 상기 조향페달(38)에 의한 조향은 상기 베벨원동기어(21)가 좌우로 각각 ±90°만큼 변하는 범위에서 가능하며, 다만 차량의 직진시에는 상기 핸들(11)의 복원력에 의해 상기 베벨원동기어의 유동핀(24)은 항상 LOW 위치에 있게 되며 고속도로에서와 같이 거의 곧은 직선의 도로에서는 상기 베벨기어(21)가 좌우로 각각 ±20°의 범위내에서 움직이면 충분하게 되는 관계로 발에 의한 조향페달(38)의 조작에는 별다른 문제점이 생기지 않는다. 따라서 제7도에서와 같이 이상의 조향페달이 운전자의 좌측앞쪽에 위치함으로써, 양손을 사용하지 않고도 자연스러운 착석상태에서 발만으로도 조향페달(38)을 통하여 자동차의 조향이 가능하여지는 것이다.

한편, 상기 조향페달(38)의 크기는 일반적으로 브레이크 페달이나 액세레이터 페달의 크기에 준하는 정도이면 되고 직진위치에서의 경사각은 상기 바닥면(15)의 경사각과 같으면 되고, 상기 조향페달의 각운동에 의한 상기 페달 앞부분(38a)의 상하 이동폭은 상.하로 각각 ±4cm 정도이면 충분하며, 작동간(27)의 크기나 암(30)의 길이 그리고 베벨기어(21, 22)의 크기는 각각 본 발명에 관한 보조조향장치가 장착되는 자동차의 조건에 따라 달라질 수 있으나 베벨기어(22)의 직경이 핸들(11)의 직경보다 작은 것이 발의 조향에 의해 손의 조향이 방해받지 않을 수 있어 보조장치로서 바람직하다.

이와같이 구성되는 본 발명의 특유의 효과로는 시내도로보다 비교적 운전환경이 좋은 고속도로나 직선도로에서 편리하게 발을 사용하게 됨으로써, 현재의 손으로 하는 운전방법과 손으로 하는 운전방법과 손과 발을 병행하는 운전 및 발로서만 하는 운전이란 세가지 형태의 운전방법이 가능하여지게 됨으로써 도로사정이나 운전환경에 따라 거기에 알맞는 방법을 선택할 수 있는 효율적인 운전이 가능해지게 되고, 특히 발을 사용하여 운전을 하는 경우 핸들에서 양손이 자유스러워짐으로써 운전중 휴대용 전화기나 계기판이나 카스테레오등의 조작 및 간이음식 등을 취식한다든가 끽연 같은 것을 할 필요가 있을때도 별 위험이 없이 양손을 다른 목적에 사용하는 것이 가능하며, 운전중 졸음을 쫓기 위해 기지개를 켠다든지 양손이나 양팔로 지압운동과 같이 운동을 방해하지 않는 범위내에서 간단한 운동을 행할 수 있다. 또한 본 발명에 관한 조향페달이 운전석 클러치 페달의 옆, 즉 왼발이 자연스럽게 놓일 수 있는 위치를 비롯한 임의의 위치에 설치되어짐으로써 조작이 간편하고, 구조 또한 단순하고 견고하여 고장이나 경제적인 문제점도 없으며, 기존의 자동차에 바로 적용이 가능하며, 손과 발을 모두 사용하게 되면 손의 감각과 발의 감각을 모두 이용할 수 있어 손의 부주의나 핸들조작의 실수에서 오는 위험을 줄일 수 있게 되어 안전에 더욱 일조할 수 있고, 조향페달의 회전각과 핸들의 회전각이 직접 기계적으로 연결이 되기 때문에 발의 감각을 익히는데도 별다른 추가의 연습이 필요없이 왼발을 조향페달에 올려놓고 평상시와 같이 운전을 행함으로써 2~3일내에 가능하고, 급커브길에서는 왼발을 조향페달에서 떼기만 하면 일반적인 자동차의 조향방식으로 되돌아가기 때문에 본 발명에 관한 보조조향장치를 부착함으로써 발생하는 새로운 문제점은 전혀 없다.

Claims

핸들축에 고정되어 있는 베벨종동기어(22)와, 상기 베벨종동기어와 치합하는 베벨원동기어(21)와, 상하방향으로 왕복 각운동을 하는 조향페달(38)과, 상기 페달의 왕복 각운동을 베벨원동기어의 회전운동으로 바꾸어주기 위한 수단을 포함하는 조향장치에 있어서, 상기 페달(38)의 앞부분(38a)에 형성된 요홈(39)과, 상기 요홈에 일측이 핀결합되는 리프트용 레버(36)와, 상기 리프트용 레버의 슬라이딩이 가능한 관통공(33)을 갖고 회전축(28)은 전후방향으로 되는 암(30)과, 상기 암(30)의 왕복 각운동에 의해 동일축상에서 각운동하는 크랭크장치용 레버(29)와, 상기 크랭크장치용 레버(29)의 일측에 핀결합되고 타측은 상기 베벨원동기어(21)의 측면에 핀결합되어 상기 크랭크장치용 레버의 각운동을 레벨원동기어의 회전운동으로 바꾸어주는 커넥팅 로드(26)를 포함하되, 상기 리프트용 레버(36)가 상기 요홈(39)의 내측에 핀(37)을 통해 힌지식으로 결합됨으로써 상기 리프트용 레버가 상기 요홈내에서 상하 방향으로는 페달에 갖히어 상기 조향페달과 일체로 각운동을 하고 좌우방향으로는 상기 요홈내에서 상기 페달과 무관하게 왕복 각운동을 할 수 있도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 보조조향장치.
제1항에 있어서, 상기 리프트용 레버(36)와 암(30)의 연결방식으로는 상기 암(30)에 볼(32)을 수장할 수 있는 소켓(31)을 설치하고, 상기 볼(30)에는 상기 레버(36)의 슬라이딩이 가능하도록 관통공(33)을 설치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 보조조향장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 암(30)과 크랭크장치용 레버(29)는 동일회전축(28)을 갖고 일체로 형성되어 전체적으로 L자형의 작동간(27)을 이루며, 상기 크랭크장치용 레버(29)와 커넥팅 로드(26)의 결합방법은 상기 레버(29)에 볼을 수장할 수 있는 소켓을 설치하고, 상기 커넥팅 로드(26)의 단부는 상기 소켓에 맞는 볼로 형성함으로서 볼 앤드 소켓 결합방식에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 보조조향장치.