KR0180391B1 - 자동차의 조향장치 - Google Patents

Abstract

기어장치로부터 조작기구를 분리하여 조작기구의 조작력을 전기적인 출력신호로 전환하여 그 출력신호에 따라 기어장치를 작동시킴과 아울러 파워 스티어링 오일의 흐름 경로를 바꾸어 동력 조향이 이루어지도록 함으로써, 조향장치의 설계 자유도를 향상시키고, 노면으로부터 전달되는 충격력을 극소화할 수 있는 자동차의 조향장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이에 따라 스티어링 휘일과 연결된 스티어링 샤프트의 일측단에 설치된 작동돌기를 포함하는 조작기구와; 상기한 작동돌기의 끝단부에 스티어링 휘일의 조작력에 의한 변위를 측정하여 그 볼티지 값에 따라 전기적인 출력신호를 출력하는 변위측정수단과; 상기한 변위측정수단으로부터 입력된 신호를 비교 연산하여 전기적인 출력신호를 출력하는 ECU와; 상기한 ECU로부터 출력된 신호에 의해 작동됨과 아울러 정,역회전 가능한 스텝핑 모우터와, 상기한 스텝핑 모우터의 축상에 제공된 피니언과, 타이로드에 형성된 랙으로 구성된 기어장치와; 상기한 기어장치에 의해 스티어링 휘일의 조작력이 전달되는 타이로드 및 조향 너클로 이루어진 링크기구를 포함하여 이루어진 구성에 특징이 있다.

Description

자동차의 조향장치

제1도는 본 발명의 실시예에 의한 조향장치의 구성을 나타내는 도면.

제2도는 본 발명에 관련하는 기어박스의 단면도.

제3도는 종래의 자동차의 조향장치의 구성도이다.

[발명의 분야]

본 발명은 자동차의 조향장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기어장치로부터 조작기구를 분리하여 조작기구의 조작력을 전기적인 출력신호로 전환하여 그 출력신호에 따라 기어장치를 작동시킴과 아울러 파워 스티어링 오일의 흐름 경로를 바꾸어 동력 조향이 이루어지도록 한 자동차의 조향장치에 관한 것이다.

[종래의 기술]

주지된 바와 같이 조향장치는 자동차의 진행방향을 임의로 바꾸기 위해 조향을 하는 장치로서, 조작기구, 기어장치 및 링크기구로 이루어져 있다.

상기 조작기구는 운전자가 직접 조향조작을 하여 조향 기어 및 링크 등에 조작력을 전달하는 부분이며, 스티어링 휘일, 스티어링 샤프트 및 컬럼등으로 이루어져 있으며, 또한 기어장치는 스티어링 샤프트의 회전을 감속하여 조작력을 크게함과 동시에 조작기구의 운동방향을 바꾸어 링크기구에 전달하는 부분으로 프레임에 고정 설치되어 있다.

한편, 링크기구는 기어장치의 작동을 앞바퀴에 전달하고, 또 좌우 바퀴의 관계를 바르게 지지하는 부분으로서, 피트먼 아암, 드래그 링크, 너클 아암 및 타이로드 등으로 구성되어 있다.

제3도는 종래의 자동차의 조향장치를 나타내는 도면으로서, 운전자가 직접 조작하는 스티어링 휘일(50)은 스티어링 샤프트(52)의 상단과 세레이션 또는 세레이션 홈에 끼워서 너트 등의 고정수단으로 고정되어 있다.

상기한 스티어링 샤프트(52)의 하단에는 기어박스(54)가 결합되어 스티어링 샤프트(52)의 회전을 감속하여 그 조작력을 크게 하도록 하고 있다.

상기한 스티어링 샤프트(52)는 축방향으로 움직일 수 있는 조인트 이음을 병용하는 것으로, 이는 축의 설계에 어느 정도 여유를 갖게 되고, 설치 오차를 흡수하게 되는 것이다.

한편, 상기한 기어박스(54)는 스티어링 샤프트(52)에 일체로 형성되거나, 별도로 설치된 피니언(도시생략)과, 타이로드(56)에 형성된 랙(도시생략)으로 이루어져 스티어링 샤프트(52)의 회전력을 타이로드(56)의 직석 이송력으로 전환시키게 된다.

상기한 타이로드(56)는 양측단부에 조향 너클(58)과 볼 조인트 결합되어 타이로드(56)의 좌우 이송에 따라 조향 너클(58)이 선회되어 앞바퀴를 조향하게 된다.

이와 같이 스티어링 휘일(50)의 조작력이 스티어링 샤프트(52)를 통해 기어박스(54)에 전달되면, 상기 기어박스(54)는 스티어링 샤프트(52)의 회전을 감속시킴과 아울러 그 조작력을 증대시켜 타이로드(56)에 전달한다.

따라서 스티어링 샤프트(52)의 회전력이 기어박스(54)에 의해 직선 이송력으로 전환되어 타이로드(56)에 전달됨에 따라 그 양측단에 볼 조인트 결합된 조향 너클(58)이 선회되어 양 바퀴가 조향하고자 하는 방향으로 조향되게 된다.

이와 같은 종래의 조향장치는, 스티어링 휘일(50)을 조작함에 따라 조향하고자 하는 임의의 방향으로 조향을 이룰 수 있고, 스티어링 샤프트(52)가 축 방향으로 이동할 수 있도록 조인트 이음됨에 따라 설계의 자유도를 향상시킬 수 있지만, 스티어링 샤프트(52)와 기어박스(54)가 일체화되어 있기 때문에 노면으로부터 전달되는 충격력이 타이로드(56), 기어박스(54), 스티어링 샤프트(52) 및 스티어링 휘일(50)을 통해 운전자에게 직접 전달되는 문제점이 있으며, 스티어링 샤프트(52)가 축방향으로 이동되어도 그 한계성이 있기 때문에 설계의 자유도가 한정되는 문제점이 내포되어 있다.

[발명의 요약]

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 기어장치로부터 조작기구를 분리하여 조작기구의 조작력을 전기적인 출력신호로 전환하여 그 출력신호에 따라 기어장치를 작동시킴과 아울러 파워 스티어링 오일의 흐름 경로를 바꾸어 동력 조향이 이루어지도록 함으로써, 조향장치의 설계 자유도를 향상시키고, 노면으로부터 전달되는 충격력을 극소화할 수 있는 자동차의 조향장치를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 실현하기 위해 본 발명은, 스티어링 휘일과 연결된 스티어링 샤프트의 일측단에 설치된 작동돌기를 포함하는 조작기구와; 상기한 작동돌기의 끝단부에 스티어링 휘일의 조작력에 의한 변위를 측정하여 그 볼티지 값에 따라 전기적인 출력신호를 출력하는 변위측정수단과; 상기한 변위측정수단으로부터 입력된 신호를 비교 연산하여 전기적인 출력신호를 출력하는 ECU와; 상기한 ECU로부터 출력된 신호에 의해 작동됨과 아울러 정, 역회전 가능한 스텝핑 모우터와, 상기한 스텝핑 모우터의 축상에 제공된 피니언과, 타이로드에 형성된 랙으로 구성된 기어장치와;

상기한 기어장치에 의해 스티어링 휘일의 조작려이 전달되는 타이로드 및 조향 너클로 이루어진 링크기구를 포함하여 이루어진 자동차의 조향장치를 제공한다.

상기한 변위측정수단은 스티어링 휘일의 조작력에 의한 변위를 측정하여 그 볼티지 값에 따라 전기적인 출력신호를 출력하는 로드 셀(Load Cell)이 적용됨을 특징으로 한다.

상기한 로드 셀은 소정의 위치에 고정 설치된 실린더와, 상기한 실린더에 수납됨과 아울러 작동돌기에 연결된 피스턴 로드로 이루어져, 상기 피스턴 로드의 피스턴이 움직인 변위를 측정수단으로 측정하여 그 변위값에 따라 전기적인 출력신호가 발생됨을 특징으로 한다.

상기한 기어장치는 피니언과 타이로드의 랙을 수용하도록 파워 실린더를 고정 설치함과 아울러 이 파워 실린더에 타이로드의 소정 위치에 마련된 피스턴을 긴밀하게 수납시켜 그 양측에 압력실을 형성하고, 이 압력실에 오일 펌프로부터 펌핑된 오일이 선택적으로 공급되도록 ECU의 출력신호에 의해 그 유로가 절환되는 솔레노이드 밸브를 개재하여 동력 조향의 기능이 실현되도록 함을 특징으로 한다.

[실시예]

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명의 실시예에 의한 조향장치의 구성을 나타내는 도면으로서, 스티어링 휘일(1)과 연결된 스티어링 샤프트(3)의 타측단에는 작동돌기(5)가 직교 방향으로 설치되어 스티어링 샤프트(3)오아 함께 회전되도록 되어 있다.

상기한 작동돌기(5)의 끝단부에는 스티어링 휘일91)의 조작력에 의한 변위를 측정하여 그 볼티지 값에 따라 전기적인 출력신호를 출력하는 로드셀(Load Cell)(7) 등의 병위측정수단이 설치되어 있는바, 상기 로드 셀(7)은 소정의 위치에 고정 설치된 실린더(70)에 작동돌기(5)에 연결된 피스턴 로드(72)가 내장되어 상기 피스턴 로드(72)의 피스턴이 움직인 변위를 스트레인 게이지(도시생략)로 측정하여 그 변위에 따라 전기적인 출력신호를 전자 제어 유닛(9)(이하 ECU라 함)에 출력하도록 되어 있다.

상기한 ECU(9)는 입력된 출력신호를 비교 연산하여 기어장치에 출력하도록 되어 있는 바, 상기 기어장치는 제2도에 도시한 바와 같이 정, 역회전이 가능한 스텝핑 모우터(11)와, 상기한 스텝핑 모우터(11)의 축상에 제공된 피니언(13)과, 타이로드(15)에 형성된 랙(17)으로 구성되어, ECU(9)의 전기적인 출력신호에 따라 스텝핑 모우터(11)가 선택된 방향으로 회전됨으로써, 상기 타이로드(15)가 좌우 이송되어 조향 너클(19)이 선회됨에 따라 조향이 이루어지게 된다.

한편, 상기한 기어장치의 피니언(13)과 타이로드(15)의 랙(17)을 수용하는 파워 실린더(21)에는 타이로드(15)의 소정 위치에 마련된 피스턴(23)(25)이 긴밀하게 수납되어 그 양측에 압력실(23a)(25a)을 형성하고, 이 압력실에 기관의 작동과 동시에 작동되는 오일 펌프(27)에 의해 펌핑된 오일이 선택적으로 공급되도록 ECU(9)의 출력신호에 의해 그 유로를 절환하는 솔레노이드 밸브(29)를 개재함으로써, 동력 조향의 기능을 실현하도록 하고 있다.

즉, 임의의 방향으로 조향을 할 때, ECU(9)로부터 출력되는 전기적인 신호에 의해 솔레노이드 밸브(29)가 작동되어 그 유로가 절환됨에 따라 오일 펌프(27)로부터 펌핑된 오일이 파워 실린더(21)의 압력실(23a)(25a)중 어느 하나의 압력실에 공급되게 되며, 그 타측의 압력실에 충진된 오일은 솔레노이드 밸브(29)를 경유하여 도시되지 않은 리턴 파이프를 통해 리저버탱크(도시생략)로 리턴되게 된다.

이때, 오일 펌프(27)로부터 펌핑된 오일의 라인압 및 중립 상태의 압력은 도시되지 않은 제어밸브에 의해 일정하게 유지되도록 조절됨은 물론이다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 조향장치는, 운전자가 임의의 방향, 즉 우측 방향으로 조향을 하기 위해 스티어링 휘일(1)을 조작하면, 그 조작력이 스티어링 샤프트(3)를 통해 작돋돌기(5)에 전달된다.

따라서 작동돌기(5)에 연결된 로드 셀(7)의 피스턴 로드(72)가 실린더(70)에 안내됨에 따라 그 변위가 스트레인 게이지에 의해 측정되어 ECU(9)에 전기적인 출력신호를 출력하게 된다.

이에 따라 상기한 ECU(9)는 메모리된 설정치에 따라 기어장치의 스텝핑 모우터(11)와 솔레노이드 밸브(29)에 전기적인 신호를 출력하여 정해진 방향으로 회전하게 됨과 동시에 유로가 절환되게 된다.

따라서 스텝핑 모우터(11)의 시계 방향 회전에 따라 피니언(13)에 치차 결합된 랙(17)을 보유하는 타이로드(15)가 우측으로 직선 이송되어 조향 너클(19)을 선회시킴으로써, 우회전 조향이 이루어지게 되며, 이때 오일 펌프(27)로부터 펌핑된 오일은 파워 실린더(23)의 왼쪽 압력실(23a)에 공급되어 피스턴(23)을 밀게 됨에 따라 기어장치의 원활한 작동이 이루어지게 된다.

이때 오른쪽 압력실(25a)에 충진된 오일은 솔레노이드 밸브(29)를 경유하여 리저버 탱크로 리턴되게 되며, 좌측 조향을 할 때의 작동은 그 방향만 반대일 뿐 동일하게 이루어짐에 기인하여 작동 설명은 생략한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 자동차의 조향장치는, 스티어링 휘일의 조작력에 의해 발생된 변위를 측정하여 기어장치의 스텝핑 모우터를 제어하는 ECU에 전기적인 출력신호를 출력하여 조향을 실현하고, 상기 ECU의 출력신호에 따라 솔레노이드 밸브의 유로가 선택적으로 절환되어 오일 펌프에 의해 펌핑된 오일이 파워 실린더의 압력실에 공급됨에 따라 기어장치의 원활한 작동이 이루어지는 기능을 실현함과 아울러 특히 스티어링 휘일의 조작기구와 기어장치를 분리하여 조향이 이루어지게 함에 따라 노면으로부터 전달되는 충격력을 극소화시킬 수 있으며, 스티어링 샤프트의 길이 설정을 자유롭게 할 수 있기 때문에 설계 자유도가 향상되는 이점이 있다.

Claims (5)

1. 스티어링 휘일과 연결된 스티어링 샤프트의 일측단에 설치된 작동돌기를 포함하는 조작기구와; 상기한 작동돌기의 끝단부에 스티어링 휘일의 조작력에 의한 변위를 측정하여 그 볼티지 값에 따라 전기적인 출력신호를 출력하는 변위측정수단과; 상기한 변위측정수단으로부터 입력된 신호를 비교 연산하여 전기적인 출력신호를 출력하는 ECU와; 상기한 ECU로부터 출력된 신호에 의해 작동됨과 아울러 정,역회전 가능한 스텝핑 모우터와, 상기한 스텝핑 모우터의 축상에 제공된 피니언과, 타이로드에 형성된 랙으로 구성된 기어장치와; 상기한 기어장치에 의해 스티어링 휘일의 조작력이 전달되는 타이로드 및 조향 너클로 이루어진 링크기구를 포함하여 이루어진 자동차의 조향장치.
2. 제1항에 있어서, 작동돌기는 스티어링 샤프트에 직교 방향으로 설치됨을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
3. 제1항에 있어서, 변위측정수단은 스티어링 휘일의 조작력에 의한 변위를 측정하여 그 볼티지 값에 따라 전기적인 출력신호를 출력하는 로드셀(Load Cell)이 적용됨을 특징으로 하는 자동차 조향장치.
4. 제3항에 있어서, 로드 셀은 소정의 위치에 고정 설치된 실린더와, 상기한 실린더에 수납됨과 아울러 작동돌기에 연결된 피스턴 로드로 이루어져, 상기 피스턴 로드의 피스턴이 움직인 변위를 측정수단으로 측정하여 그 변위값에 따라 전기적인 출력신호가 발생됨을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
5. 제1항에 있어서, 기어장치는 피니언과 타이로드의 랙을 수용하도록 파워 실린더를 고정 설치함과 아울러 이 파워 실린더에 타이로드의 소정 위치에 마련된 피스턴을 긴밀하게 수납시켜 그 양측에 압력실을 형성하고, 이 압력실에 오일 펌프로부터 펌핑된 오일이 선택적으로 공급되도록 ECU의 출력신호에 의해 그 유로가 절환되는 솔레노이드 밸브를 개재하여 동력 조향의 기능이 실현되도록 함을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.