KR100588510B1

KR100588510B1 - 가변 스티어링 랙 시스템

Info

Publication number: KR100588510B1
Application number: KR1020050006236A
Authority: KR
Inventors: 류상욱
Original assignee: 기아자동차주식회사
Priority date: 2005-01-24
Filing date: 2005-01-24
Publication date: 2006-06-09
Anticipated expiration: 2025-01-24
Also published as: US20060175120A1; US7445080B2; DE102005050321B4; DE102005050321A1

Abstract

가변 스티어링 랙 시스템은 한 쌍의 멈춤링을 포함하며, 스토퍼와 멈춤링 사이의 마찰력에 의하여 스토퍼가 정지되므로 소음이 발생되지 아니하며, 구동부의 모터가 고속으로 회전하므로 저온환경에서 모터의 성능이 저하되지 아니할 수 있다.

가변 스티어링 랙 시스템(variable steering rack system), 멈춤링, 스토퍼(stopper), 랙 바(rack bar), 나선형 홈.

Description

가변 스티어링 랙 시스템{VARIABLE STEERING RACK SYSTEM}

도1은 종래기술에 의한 가변 스티어링 랙 시스템이 적용된 스티어링 시스템을 보여주는 도면이다.

도2는 종래기술에 의한 가변 스티어링 랙 시스템을 보여주는 도면이다.

도3은 본 발명의 실시예에 의한 가변 스티어링 랙 시스템의 케이스와 멈춤링을 보여주는 단면도이다.

도4는 본 발명의 실시예에 의한 가변 스티어링 랙 시스템이 작동된 상태를 보여주는 도면이다.

도5는 본 발명의 실시예에 의한 가변 스티어링 랙 시스템이 작동상태에서 스티어링 랙 바가 스토퍼에 접촉된 상태를 보여주는 도면이다.

도6은 본 발명의 실시예에 의한 가변 스티어링 랙 시스템의 초기상태를 보여주는 도면이다.

도7은 본 발명의 실시예에 의한 가변 스티어링 랙 시스템의 초기상태에서 스티어링 랙 바가 스토퍼에 접촉된 상태를 보여주는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

101 : 케이스

401 : 스토퍼

103 : 나선형 홈

105 : 멈춤링

411 : 구동부

503 : 스티어링 랙 바

501 : 멈춤 돌기

본 발명은 가변 스티어링 랙 시스템(variable steering rack system)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 소음이 감소된 가변 스티어링 랙 시스템에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 가변 스티어링 랙 시스템은, 차량의 타이어에 체인이 장착된 경우 차량의 휠(wheel)의 최대 이동변위를 조절할 수 있는 시스템이다.

도1 및 도2를 참조하면, 종래기술에 의한 가변 스티어링 랙 시스템이 적용된 스티어링 시스템은 기어박스(10), 스티어링 랙 바(rack bar)(19), 스톱 돌기(17), 케이스(13), 스토퍼(stopper)(15), 모터 케이스(11), 모터(21), 모터기어(22), 중간기어(23)를 포함한다.

기어박스(10)에는 모터케이스(11), 스토퍼(15), 케이스(13)가 순차적으로 결 합되고 케이스(11)의 내주면에는 홈이 형성되어 있고 스토퍼(15)는 홈을 따라 모터(21)에 의하여 회전 가능하도록 배치된다.

스티어링 랙 바(19)에는 스톱돌기(17)가 고정되며, 가변 스티어링 랙 시스템이 초기상태인 경우, 즉, 가변 스티어링 랙 시스템이 작동되지 아니한 경우, 랙 바(19)의 이동에 따라 스톱돌기(17)는 스토퍼(15)의 내주면에 끼워지도록 구성된다. 또한, 가변 스티어링 랙 시스템이 작동된 경우, 스티어링 랙 바(19)의 이동에 따라 스토퍼(15)가 회전하기 때문에 스톱돌기(17)는 스토퍼(15)에 끼워지지 아니하도록 구성된다.

따라서, 스토퍼(15)의 두께만큼 랙 바(19)의 이동 변위가 제한되게 된다.

모터(21)는 중간기어(23)에 회전력을 전달하고 중간기어(23)는 스토퍼(15)를 회전시키게 된다.

케이스(11)의 내주면에 형성된 홈에는 멈춤돌기(33)가 형성되고, 스토퍼(15)에는 돌기(31)가 형성되어 있다. 따라서 스토퍼(15)가 케이스(11)의 내주면에서 홈을 따라 회전하는 중에 멈춤돌기(33)와 스토퍼(15)의 돌기(31)가 접촉하게 되면 스토퍼(15)는 회전을 멈추게 된다.

일반적으로 종래기술에 의한 가변 스티어링 랙 시스템에 사용되는 모터(21)는 고속으로 회전하므로 멈춤돌기(33)와 스토퍼(15)의 돌기(31)가 접촉할 때, 충격음이 매우 크게 발생하였다.

또한, 스티어링 랙 바의 이동범위는 스토퍼(15)의 두께에 해당하는 변위만큼만 제어 될 수 있었다.

또한, 타이어에 체인이 장착되는 경우는 저온 환경이므로, 충격음의 발생을 방지하기 위하여 모터(21)를 저속으로 회전시킬 경우, 모터(21)의 성능이 저하되는 문제점이 발생하였다.

나아가, 종래 기술에 의한 가변 스티어링 랙 시스템은 그 구조 및 형상을 제작할 때 제조공정이 복잡한 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 작동시 소음 발생량이 작고, 스티어링 랙 바의 최대이동 변위가 연속적으로 가변될 수 있는 가변 스티어링 랙 시스템을 제공하는 것이다.

나아가, 제조공정이 단순한 가변 스티어링 랙 시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 가변 스티어링 랙 시스템(variable steering rack system)은 스티어링 랙 바의 최대 이동변위를 가변적으로 조절할 수 있으며 스티어링 랙 바, 케이스, 멈춤링, 스토퍼(stopper), 구동부, 및 제어부를 포함한다.

스티어링 랙 바(streering rack bar)는 스티어링 기어박스(steering gear box)로부터 전달되는 동력에 의하여 이동하며, 설정된 지점에 멈춤 돌기가 형성된다.

실린더 형상의 케이스(cylindrical case)는 상기 스티어링 기어박스에 고정되며, 상기 스티어링 랙 바가 관통하는 관통홀이 형성된다.

한 쌍의 멈춤링은 상기 케이스의 내주면에 상기 스티어링 랙 바의 이동방향을 따라 설정된 간격으로 고정된다.

고리형상의 스토퍼(ring-shaped stopper)는 상기 한 쌍의 멈춤링 사이에서 상기 스티어링 랙 바의 이동방향을 따라 이동 가능하도록 상기 케이스의 내주면에 이동 가능하게 체결되고, 그 위치에 따라 상기 스티어링 랙 바의 최대 이동변위를 조절할 수 있도록 상기 스티어링 랙 바의 이동에 따라 상기 멈춤 돌기와 선택적으로 접촉한다.

상기 구동부는 상기 스토퍼를 이동시킨다.

상기 제어부는 상기 구동부를 제어한다.

상기 멈춤링 사이의 상기 케이스의 내주면에는 나선형 홈이 형성되며, 상기 구동부는 상기 스토퍼를 회전시킬 수 있도록 형성되고, 상기 스토퍼가 그 회전에 대응하여 상기 스티어링 랙 바의 이동방향을 따라이동할 수 있도록 상기 스토퍼의 외주가 상기 나선형 홈에 체결된다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

도4 및 도5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 가변 스티어링 랙 시스템(variable steering rack system)은 스티어링 랙 바(steering rack bar)(503), 케이스(case)(101), 멈춤링(105), 스토퍼(stopper)(401), 구동부(411), 및 제어부(409)를 포함한다.

스티어링 랙 바(503)는 스티어링 기어박스(steering gear box)(403)로부터 전달되는 동력에 의하여 최대 이동변위가 조절되며, 설정된 지점에 멈춤 돌기(501)가 형성된다.

실린더 형상의 케이스(cylindrical case)(101)는 스티어링 기어박스(403)에 고정되며, 스티어링 랙 바(503)가 관통하는 관통홀(109)이 형성된다.

도3은 본 발명의 실시예에 의한 가변스티어링 랙 시스템의 케이스와 멈춤링을 보여주는 단면도이다.

도3 및 도5를 참조하면, 한 쌍의 멈춤링(105)은 상부 멈춤링(104) 및 하부 멈춤링(106)을 포함하며, 케이스(101)의 관통홀(109)의 내주면(107)에 스티어링 랙 바(503)의 이동방향을 따라 설정된 간격으로 고정된다.

한 쌍의 멈춤링(105)은 당업자에 의하여 그 위치가 변경될 수 있음은 물론이다.

고리형상의 스토퍼(ring-shaped stopper)(401)는 한 쌍의 멈춤링(105) 사이에서 스티어링 랙 바(503)의 이동방향을 따라 이동 가능하도록 케이스(101)의 내주면(107)에 이동 가능하게 체결되고, 그 위치에 따라 스티어링 랙 바(503)의 최대 이동변위를 조절할 수 있도록 스티어링 랙 바(503)의 이동에 따라 멈춤 돌기(501)와 선택적으로 접촉한다.

한 쌍의 멈춤링(105) 사이의 케이스(101)의 내주면(107)에는 나선형 홈(103) 이 형성되며, 구동부(411)는 스토퍼(401)를 회전시킬 수 있도록 구성된다.

스토퍼(401)가 구동부(411)에 의하여 회전하면 그 회전에 대응하여 스티어링 랙 바(503)의 이동방향을 따라 스토퍼(401)가 이동할 수 있도록 스토퍼(401)의 외주(420)가 나선형 홈(103)에 체결된다.

즉, 스토퍼(401)는 나선형 홈(103)을 따라 회전함으로써 스티어링 랙 바(503)의 이동방향을 따라 이동할 수 있다.

구동부(411)는 모터(408), 중간기어(407), 중간기어축(405)을 포함하며, 케이스(101)에 고정된다. 모터(408)로부터 발생된 동력은 중간기어(407)로 전달되며, 중간기어(407)는 중간기어축(405)을 중심으로 회전함으로써 스토퍼(401)를 나선형 홈(103)을 따라 회전시킨다.

본 발명의 실시예에 의하면 모터(408)와 중간기어(407), 중간기어(407)와 모터(408)사이는 기어치가 형성되어 동력을 전달하나 이에 한정하지 아니한다.

또한, 본 발명의 실시예에 의한 모터(408)는 스텝모터(step motor)로 구성되는 것이 바람직하다.

제어부(409)는 구동부(411)를 제어한다. 더욱 상세하게는 제어부(409)는 모터(408)를 온/오프 시킨다.

제어부(409)는 설정된 프로그램에 의해 동작하는 하나 이상의 마이크로 프로세서로 구현될 있으며, 이러한 설정된 프로그램은 후술하는 본 발명의 실시예에 의한 가변 스티어링 랙 시스템의 각 동작을 수행하기 위한 일련의 명령을 포함하는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에서는, 차량의 타이어에 체인이 장착된 경우에는, 제어부(409)는 스토퍼(401)가 하부 멈춤링(106)에 접촉되도록 모터(408)를 작동시킨다. 그리고, 체인이 타이어에서 제거된 경우에는 제어부(409)는 스토퍼(401)가 상부 멈춤링(104)에 접촉되도록 모터(408)를 작동시킨다.

도6 및 도7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 가변 스티어링 랙 시스템이 작동되지 아니한 상태에서는 스티어링 랙 바(503)가 기어박스(403)로부터 동력을 전달받아 스토퍼(401)가 위치된 부분까지 이동될 수 있다.

한편, 차량의 타이어에 체인이 장착된 경우, 도4 및 도5에 도시된 바와 같이 제어부(409)는 구동부(411)를 구동시킴으로써 스토퍼(401)가 하부의 멈춤링(106)에 의하여 정지된다.

그러므로, 스티어링 랙 바(503)에 형성된 멈춤 돌기(501)가 하부 멈춤링(106)에 의하여 정지된 스토퍼(401)에 접촉함으로써, 스티어링 랙 바(503)의 최대 이동변위가 감소된다.

이 때, 스토퍼(401)가 나선형 홈(103)을 따라 이동하다가 상부의 멈춤링(104)에 접촉되면, 멈춤링(104)과 스토퍼(401)의 마찰력에 의하여 스토퍼(401)가 정지된다. 또한, 마찰력에 의하여 스토퍼(401)가 정지되므로 소음이 발생되지 아니 할 수 있다.

차량의 타이어에서 체인이 제거된 경우, 도6 및 도7에 도시된 바와 같이, 제어부(409)는 구동부(411)를 구동시켜 스토퍼(401)가 상부 멈춤링(104)에 의하여 정지되도록 하여 스토퍼(401)가 초기위치로 복귀한다.

결론적으로, 본 발명의 실시예에 의한 가변 스티어링 랙 시스템에 의하면, 스티어링 랙 바(503)의 최대이동변위는 가변적으로 조절될 수 있다.

따라서, 스티어링 랙 바(503)에 형성된 멈춤 돌기(501)가 하부 멈춤링(106)에 의하여 정지된 스토퍼(401)에 접촉됨으로써, 스티어링 랙 바(503)의 최대 이동변위는 증가한다.

이 경우에도 스토퍼(401)는 하부 멈춤링(106)과 마찰력에 의하여 정지되므로 소음이 발생되지 아니한다.

나아가 본 발명의 실시예에 의한 가변 스티어링 시스템의 모터(408)는 고속으로 회전하므로, 저온 환경에서 성능이 저하되지 아니한다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 스토퍼가 멈춤링과의 마찰력에 의하여 정지되므로, 모터가 고속으로 작동하여 스토퍼가 고속으로 회전하는 경우에도 스토퍼의 정 지를 위해 발생하는 소음이 최소화될 수 있다. 따라서, 모터를 고속으로 작동시켜 저온환경에서 모터의 성능을 유지하는 동시에 소음 발생의 최소화를 도모할 수 있다.

나아가, 본 발명의 실시예에 의한 가변 스티어링 랙 시스템의 멈춤링의 위치는 변경될 수 있으므로, 스티어링 랙 바의 최대위치 변위가 연속적으로 가변될 수 있으며 구조가 단순하므로 제조공정이 단순해 질 수 있다.

Claims

스티어링 랙 바(steering rack bar)의 최대 이동변위를 가변적으로 조절할 수 있는 가변 스티어링 랙 시스템(variable steering rack system)에 있어서,

스티어링 기어박스(steering gear box)로부터 전달되는 동력에 의하여 이동하며, 설정된 지점에 멈춤 돌기가 형성된 스티어링 랙 바(streering rack bar);

상기 스티어링 기어박스에 고정되며, 상기 스티어링 랙 바가 관통하는 관통홀이 형성되는 실린더 형상의 케이스(cylindrical case);

상기 케이스의 내주면에 상기 스티어링 랙 바의 이동방향을 따라 설정된 간격으로 고정되는 한 쌍의 멈춤링;

상기 한 쌍의 멈춤링 사이에서 상기 스티어링 랙 바의 이동방향을 따라 이동 가능하도록 상기 케이스의 내주면에 이동 가능하게 체결되고, 그 위치에 따라 상기 스티어링 랙 바의 최대 이동변위를 조절할 수 있도록 상기 스티어링 랙 바의 이동에 따라 상기 멈춤 돌기와 선택적으로 접촉하는 고리형상의 스토퍼(ring-shaped stopper);

상기 스토퍼를 이동시키는 구동부; 및

상기 구동부를 제어하는 제어부;

를 포함하는 가변 스티어링 랙 시스템.
제1항에서,

상기 멈춤링 사이의 상기 케이스의 내주면에는 나선형 홈이 형성되며,

상기 구동부는 상기 스토퍼를 회전시킬 수 있도록 형성되고,

상기 스토퍼가 그 회전에 대응하여 상기 스티어링 랙 바의 이동방향을 따라이동할 수 있도록 상기 스토퍼의 외주가 상기 나선형 홈에 체결되는 가변 스티어링 랙 시스템.