KR100223524B1 - 자동차 조향장치의 공압 보조 조향장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 조향장치의 공압 보조조향장치에 관한 것으로 에어 압을 이용하여 조향시에 보조조향력을 얻고자함을 기술적 과제로 하여 조향 기어장치와, 상기 조향 기어장치(2)로부터 연장되고 동시에 내부는 중공상의 통체를 이루며 이 중공의 통체 일정위치에서 외주면을 따라 수개의 통공이 일주 형성된 랙바(4)와, 상기 조향 기어장치에 수평방향으로 연결되는 실린더(6)와, 상기 랙바의 외주면과 일정 간극을 유지하면서 공간부의 내측면에 요입부를 형성한 원판형의 피스톤 부재(8)와, 상기 랙바의 외주에 일체로 환착 고정되어 피스톤 부재의 요입부에서 좌우 유동의 배압을 받아 랙바가 좌우 이동 가능하게 하기 위한 원판형 밸브체(5)와, 탄발부재(12)와, 공압 발생수단(14)과, 전자제어수단(16)을 포함하여 공압으로 랙바의 이동을 보조 조향하는 자동차 조향장치의 공압식 보조 조향장치를 제공하게 된다..

Description

자동차 조향장치의 공압 보조 조향장치

본 발명은 자동차 조향장치의 공압식 보조 조향장치에 관한 것으로 상세하게는 기존의 피니언 기어에 연동하는 랙기어로 이루어진 조향 기어장치에서 랙바와 실린더 및 피스톤구조가 공압으로 작동 가능하게 하여 랙바의 이동 순간 랙바의 연장부 선상에 설치된 실린더와 피스톤부재에 공압에 의한 좌우 이동력 즉, 보조 조향력을 발생시켜 공압으로 보조 조향하기 위한 자동차 조향장치의 공압식 보조 조향장치에 관한것이다.

주지하는 바와같이 자동차의 동력 보조조향장치는 조향 휠,이에 연결되는 조향샤프트, 이 샤프트를 축지하는 칼럼 튜브,상기 조향 샤프트에 연결되어 비틀림 회전력을 전달하는 유니버셜 조인트,전달되는 회전력을 토션바를 기준으로 일정각도 회전시켜 유압을 개폐하기 위한 유압 제어밸브와, 이 유압 제어밸브에 오일을 공급하기 위한 오일 펌프와, 상기 조향장치의 속도를 감지하여 유압을 차단하므로서 보조 조향을 기하는 반력 피스톤과, 상기 유압 제어밸브와 연결되어 비틀림 회전력을 전달하여 주는 피니언 기어축과,상기 유압제어 밸브로부터 전달되는 유압을 공급받는 유압 실린더와,상기 피니언 기어축에 연결되면서 상기 유압 실린더에 의하여 좌,우측 조향력을 제어 받는 랙바등으로 이루어져 자동차 주행중의 조향 휠의 회전력을 유압으로 보조 조향토록 한 유압식 보조조향 장치이다.

그러나 이와같은 유압식 보조 조향장치는 유압 제어를 위한 피니언 밸브를 채택하게 되어 이를 제어하기 위한 오일공급 및 제어를 수행하기 위한 구조가 복잡하였고,특히 소형 자동차의 경우(소형 매뉴얼 랙 피니언 조향장치)에는 지나친 회전력으로 인해 오일을 이용한 보조조향장치의 채택을 채택을 꺼리고 있다.

따라서 오일을 작동 매체로 사용하지 않아 오일제어밸브와 같은 구조를 생략할 수 있어 구조를 간단화하 수 있으면서 연비,원가등에서 유리한 보조 조향장치가 필요로 되었다.

본 발명은 종래 오일을 이용한 보조 조향장치가 갖는 단점을 극복하여 보다 간단화하며 소형 자동차에도 적용 가능한 공압식의 동력 보조조향장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명이 실시된 조향장치 하부 전체 개략도

도 2는 도 1의 A-A선 단면도

도 3a는 본 발명에 적용되는 랙바의 일부 발췌 사시도

도 3b는 본 발명에 적용되는 밸브체의 사시도

도 3c는 본 발명에 적용되는 피스톤 부재의 일부 절개 사시도

도 4a는 본 발명 좌측 조향시의 작용도

도 4b는 본 발명 우측 조향시의 작용도

* 도면중 주요부분에 대한 부호의 설명 *

2: 조향장치, 4: 랙바, 5: 밸브체, 6: 실린더, 8:피스톤 부재, 12: 탄발부재,

14: 공압 발생수단, 16: 전자제어수단, 42:통로, 44: 통공, 52: 분압공,

54:관공, 82: 관통로, 84: 공간부, 86: 요입부.

이와같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 조향 기어장치; 상기 조향 기어장치로부터 연장되고 동시에 내부는 중공상의 통체를 이루며 이 중공의 통체 일정위치에서 외주면을 따라 수개의 통공이 일주 형성된 랙바; 상기 조향 기어장치에 수평방향으로 연결되면서 상기 랙바를 밀폐된 공간내부의 중심부를 통과하도록 관착시킨 실린더; 상기 랙바의 외주면과 일정 간극을 유지하면서 랙바가 중심에 관착되도록 관통로를 형성하고, 이 관통로에 연하여 속으로 공간부를 형성하며, 이 공간부의 내측면에 요입부를 형성한 원판형의 피스톤 부재; 상기 랙바의 외주에 일체로 환착 고정되어 상기 랙바의 통공에 연통하는 분압로를 방사상으로 형성하여 상기 피스톤 부재 중심공간의 요입부에서 상기 분압로와 연통시켜 공압에 따라 좌우 유동의 배압을 받아 랙바가 좌우 이동 가능하게 상기 피스톤 부재의 공간부에 위치하는 원판형 밸브체; 상기 밸브체와 상기 피스톤 부재의 공간부 사이에 개재 탄설되어 공압의 분배 방향에 따라 상기 밸브체를 반대로 탄력 이동하게 하는 탄발부재; 상기 랙바와 실린더의 내부에 공기압을 공급하기 위한 공압 발생수단; 상기 공압 발생수단의 공압을 조절하여 일정속도에서는 공압을 제거하고 습동 저항을 발생되도록 제어하기 위한 전자제어수단을 포함하여 공압으로 랙바의 이동을 보조 조향하는 자동차 조향장치의 공압식 보조 조향장치를 제공하게 된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면과 함께 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부도면중 도 1은 본 발명이 실시되기 위한 전체 장치의 개략도이고 도 2는 도 1의 요부 확대도이며 도 3a는 본 발명 피스톤 부재의 요부 절개도이고 도 3b는 본 발명 밸브체의 요부 발췌도이다.

이 도면에 따르면 본 발명 공압식 보조 조향장치는 크게 조향휠로 부터 전달되는 조향력을 전달받아 이를 수평상의 이동력으로 변환시키는 조향 기어장치(2)와, 조향기어 장치로부터 전달되는 수평 이동력을 받아 좌우 이동되는 랙바(4)와, 랙바(4) 가 중심부상에 관설되는 실린더(6)와, 이 실린더의 중간부에서 좌우 이동력을 제어하기 위한 피스톤 부재(8)와, 상기 피스톤 부재(8)의 내측 공간부(84)에 위치하면서 고압 에어를 좌우측으로 제어하기 위한 밸브체(5)와, 밸브체(5)와 피스톤 부재(8) 사이에 개재되는 탄발부재(12)와, 상기 실린더(6)에 공기압을 공급하기 위한 공압 발생수단(14)과, 상기 공압 발생수단(14)의 공기압을 제어하기 위한 전자제어수단(16)으로 이루어진다.

구체적으로 상기 조향 기어장치(2)는 조향 휠로 부터 전달되는 조향 회전력을 피니언 기어와 랙기어를 통하여 좌우 이동력으로 전환하게 된다.

상기 랙바(4)는 상기 조향 기어장치(2)로부터 연장되고 동시에 내부는 중공상의 통체로 혹은 일정 압력의 공기가 흐르는 통로(42)를 이루며 이 중공의 통체 일정위치의 외주면을 따라 수개의 통공(44)이 원주 방향으로 배열 형성된다.

상기 실린더(6)는 상기 조향 기어장치(2)에 수평방향으로 연결되면서 상기 랙바(4)를 밀폐된 공간내부의 중심부를 통과하도록 관착시킨다.

상기 피스톤 부재(8)는 상기 랙바(4)의 외주면과 일정 간극을 유지하면서 랙바(4)가 중심에 관착되도록 관통로(82)를 형성하고, 이 관통로(82)에 연하여 속으로 공간부(84)를 형성하며, 이 공간부(84)의 내측면에 요입부(86)를 형성한 원판형으로 된다.

즉, 피스톤부재(8)는 속이빈 원판형 상기 실린더 내면에 밀폐 가능하게 슬라이딩되는 외주면을 이루고 이 외주면에 연하여 내부 랙바의 외주면과 일정 간극이 유지되도록 원형으로 좌우에 대응하면서 일주 형성된 내벽을 형성하고, 이 내벽의 사이에 공간부(84)을 형성하고, 이 공간부(84)의 내면을 따라 일주 형성된 요입부(86)를 형성한다.

상기 밸브체(5)는 중심부에 상기 랙바(4)가 관통되는 관공(54)을 형성하여 상기 랙바(4)의 외주에 일체로 환착 고정하게 되며 상기 랙바(4)의 통공(44)에 연통하는 분압공(52)을 방사상으로 형성하여 상기 피스톤 부재(8)의 중심 공간부(84)의 요입부(86)에서 상기 분압공(52)과 연통시켜 공압에 따라 좌우 유동의 배압을 받아 랙바(4)가 좌우 이동 가능하게 상기 피스톤 부재(8)의 공간부(84)에 위치시킨다.

상기 탄발부재(12)는 상기 밸브체(10)와 상기 피스톤 부재(8)의 공간부(84) 사이에 개재 탄설되어 공압의 분배 방향에 따라 상기 밸브체(5)를 반대로 탄력 이동하게 한다.

상기 공압 발생수단(14)은 랙바(4)와 실린더(6)의 내부에 공기압을 공급하기 위한 일종의 에어 펌핑수단으로 이루어지고, 이 공압 발생수단(14)은 주행중의 자동차 속도에 따라 고속 상태에서는 공압을 제거하여 습동 저항을 발생되도록 제어하면서 에어 펌핑 압력을 제어하는 전자제어수단(16)과 연계 작동된다.

이와같이 이루어진 본 발명의 조립 과정은 먼저 피스톤 부재(8)의 내측 공간부(84)에 상기 도우넛형의 밸브체(5)를 위치시킨 뒤 앞 뒤의 남아있는 공간부(84)에 각각 탄발부재(12)를 탄착시켜 피스톤 부재(8)가 밸브체(5)의 전후면에서 일정한 간격으로 탄착되게 한다.

이어서 조립된 밸브체(5)와 피스톤 부재(8) 및 탄발부재(12)를 조립한 상태에서 밸브체(5)의 관통로(54)상에 상기 랙바(4)의 통공(44)과 밸브체(5)의 분압공(52)이 일치한 상태에서 써클립(3)등으로 랙바(4)에 밸브체(5)를 고정한다.

고정된 밸브체(5)에 유동 가능하게 탄착된 피스톤 부재(8)와 함께 랙바(4)를 상기 실린더(6)에 관착시킴으로써 본 발명 공압에 의한 보조 조향장치의 실린더 조립이 완료된다.

이하에서 본 발명의 보조 조향 작동을 설명한다

즉, 도 4a는 본 발명 좌측 조향시의 제어작동을 나타내고 도 4b는 우측 조향시의 제어 작동을 나타내는 단면도로서 먼저 좌측 조향을 하는 경우에는 피니언 기어로부터 전달되는 회전력이 수평상의 직선 이동력으로 바뀌면서 랙바(4)가 우측 이동되며 우측 이동 초기에 밸브체(5)의 분압공(52)로 부터 고압에어가 피스톤 부재(8)의 요입부(86)에 공급되어 있다가 밸브체(5)의 좌측 공간부(84)와 연통되는 순간 고압이 공간부(84)에 공급되어 실린더(6)의 우측 챔버로 고압 에어의 배압이 형성되어 피스톤 부재(8)이 좌측으로 밀려나가게 되면서 피스톤 부재(8)내의 밸브체(5)가 함께 좌측 이동되어 좌측 조향의 보조력을 얻어 좌측 조향이 이루어진다.

또한, 우측 조향을 하고자 하는 경우에는 첨부도면 도 4b에서 보는 바와같이 물리적인 조향력으로 초기 랙바(4)가 좌측 이동을 개시하게 되는 순간 전자제어수단(16)이 턴온되면서 공압발생수단(14)을 통하여 랙바(4)의 통로(42)로 일정 압력의 에어가 공급되고, 공급된 고압의 에어는 수개의 통공(44)을 지나 이에 연통된 밸브체(5)의 분압공(52)에서 피스톤 부재(8)의 요입부(86)에 고압의 에어가 공급되면서 우측 이동이 이루어지므로 밸브체(5)의 좌측 공간부(84)가 요입부(86)과 연통되어 고압의 에어가 실린더의 좌측 챔버에서 배압을 형성하게 된다.이 배압에 의하여 피스톤 부재(8)는 우측 이동되려는 힘을 받아 우측 이동이 이루어지고 아울러 계속적으로 같은 압력의 고압 에어가 공급되는 동압의 공간부(84)역시 같은 면적으로 이동이 되면서 랙바(4)일체의 밸브체(5)가 우측 이동된다.

또한 본 발명도 고속 주행 상황을 속도 감지 센서로서 감지하여 일정 속도에 이르면 고압 에어의 공급을 차단하여 순수한 피니언 기어의 회전정도에 의존하도록 하여 습동 저항에 의한 보조조향을 하여 조향감이 둔감한 상태로 조향이 이루어지게 되는 것이다.

이와같이 본 발명은 고압공기를 랙바의 초기 조향시 실린더 좌,우측에서 배압으로 작용하게 하여 초기 조향과 동시에 공압에 의하여 보조 조향이 이루어지게 되어 종래 유압 제어방식의 보조 조향과 거의 같은 조향 작동을 거두게 된다.

따라서 고압 공기를 적절히 압력 제어하면서 좌우측 보조조향이 이루어지게 되어 종래 유압제어 방식이 갖는 복잡한 유로를 형성함에 따른 유압 제어구조의 복잡함을 탈피하게 되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 조향 기어장치;

   상기 조향 기어장치로부터 연장되고 동시에 내부는 중공상의 통체를 이루며 이 중공의 통체 일정위치에서 외주면을 따라 수개의 통공이 일주 형성된 랙바;

   상기 조향 기어장치에 수평방향으로 연결되면서 상기 랙바를 밀폐된 공간내부의 중심부를 통과하도록 관착시킨 실린더;

   상기 랙바의 외주면과 일정 간극을 유지하면서 랙바가 중심에 관착되도록 관통로를 형성하고, 이 관통로에 연하여 속으로 공간부를 형성하며, 이 공간부의 내측면에 요입부를 형성한 원판형의 피스톤 부재;

   상기 랙바의 외주에 일체로 환착 고정되어 상기 랙바의 통공에 연통하는 분압로를 방사상으로 형성하여 상기 피스톤 부재 중심공간의 요입부에서 상기 분압로와 연통시켜 공압에 따라 좌우 유동의 배압을 받아 랙바가 좌우 이동 가능하게 상기 피스톤 부재의 공간부에 위치하는 원판형 밸브체;

   상기 밸브체와 상기 피스톤 부재의 공간부 사이에 개재 탄설되어 공압의 분배 방향에 따라 상기 밸브체를 반대로 탄력 이동하게 하는 탄발부재;

   상기 랙바와 실린더의 내부에 공기압을 공급하기 위한 공압 발생수단;

   상기 공압 발생수단의 공압을 조절하여 일정속도에서는 공압을 제거하고 습동 저항을 발생되도록 제어하기 위한 전자제어수단;

   을 포함하여 공압으로 랙바의 이동을 보조 조향하는 자동차 조향장치의 공압식 보조 조향장치.