KR101035310B1 - 스티어링 휠 샤프트의 스티어링 운동을 전환하기 위한 장치 - Google Patents

스티어링 휠 샤프트의 스티어링 운동을 전환하기 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 스티어링 휠 샤프트의 스티어링 운동을 전환하기 위한 장치에 관한 것이며, 상기 전환은 차량의 정지 상태에서만 스티어링 장치의 중심 위치에서 스위칭될 수 있다.

Description

스티어링 휠 샤프트의 스티어링 운동을 전환하기 위한 장치{DEVICE FOR REVERSING STEERING MOTION OF STEERING WHEEL SHAFT}
도 1은 전진용 스위칭 위치에서 본 발명에 따른 장치를 나타낸 개략도.
도 2는 후진용 스위칭 위치에서 본 발명에 따른 장치를 나타낸 개략도.
도 3은 중립 위치에서 본 발명에 따른 장치를 나타낸 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 스티어링 휠 2: 유성 기어 캐리어
3: 태양 기어 4, 5: 유성 기어
6: 레버 7: 링 기어
8: 스위칭 요소 9: 후진용 작동 실린더
10: 록킹 자석 11: 전진용 작동 실린더
12, 14: 치형부 13: 스프링
15: 록킹 피스톤 16: 위치 센서
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 스티어링 휠 샤프트의 스티어링 운동을 전환하기 위한 장치에 관한 것이다.
궤도 차량, 특히 쾌속 궤도 차량은 대개 중첩 스티어링부에 의해 스티어링되며, 궤도에서 주 구동 방향 외에 다른 구동 운동이 중첩된다. 중첩 회전 방향은, 예컨대 전진 주행 및 좌측 커브의 경우 우측 체인에서 전방을 향하고 좌측 체인에서는 후방을 향한다.
후진 주행의 경우, 다른 장치가 없다면 상기 중첩 회전 방향은 동일하게 유지되므로, 주행된 궤도가 전환된다. 즉, 승용차 또는 화물 자동차와는 달리, 차량이 그 회전 방향을 유지할 것이다.
궤도 차량이 전체 차량의 매우 작은 비율만을 차지하기 때문에, 종종 궤도 차량이 도로 차량과 똑같이 반응해야 한다는 요구, 즉 후진 커브 주행시에 전진 주행시와 동일한 궤도를 유지해야 한다는 요구가 주어진다.
DE 38 19 446 C2호에는 스티어링 기어를 전환하기 위한 장치가 공지되어 있다. 상기 장치는 주행 방향을 바꿀 때 스티어링 휠 샤프트의 스티어링 운동의 전달 회전 방향을 전환할 수 있다. 스티어링 휠 샤프트와 연결된 기어는 전진 피니언 및 후진 피니언을 각각 반대 방향으로 구동시킨다. 전환을 위해 교대로 전진 피니언 또는 후진 피니언이 선회 메커니즘을 통해 조절 요소에 있는 치형부와 맞물릴 수 있다. 상기 조절 요소는 동일한 스티어링 휠 회전시에 전진 피니언 및 후진 피니언에 의해 상이한 방향으로 조절되어 상응하는 운동을 가진 차량의 스티어링 메커니즘을 제어한다. 상기 전환은 스티어링부의 직선 주행 위치에서만 가능하다. 이를 위해, 선회 메커니즘은 각각의 스위칭 위치에서 록킹 요소에 의해 록킹된다. 직선 주행시에 선택되는 스티어링부의 중심 위치에서, 록킹 요소는 조절 요소에 있는 홈 내에 삽입됨으로써, 전환 과정 중에 선회 메커니즘을 해제시킬 수 있다.
이러한 장치의 단점은 상기 시스템의 전기 또는 유압 제어부에 있다. 상기 전기 및/또는 유압 제어 시스템의 고장시 주행 동안의 전환이 방지되지 않는다.
또한, 선택된 주행 방향과 반대로, 따라서 잘못 제어된 스티어링 방향으로 차량의 루즈 롤링(loose rolling)이 방지되지 않는다.
본 발명의 과제는 후진 주행시에 스티어링 휠 샤프트의 운동 방향이 전환되도록 할 수 있는, 확실한 스티어링 기어 전환 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구항 1의 특징에 의해 해결된다.
본 발명에 따른 장치에 의해 바람직하게 모든 불확실한 주행 상태가 방지될 수 있다.
이것은 선택된 주행 방향과는 반대로의 루즈 롤링을 방지하기 위해, 변속기로부터 나온 유압 신호 및 전기 신호의 평가에 의해 그리고 그와 관련된 주행 동안의 전환 록킹에 의해 그리고 변속기에 직접 개재됨으로써 이루어진다.
또 다른 특징 및 장점은 실시예의 설명 및 종속 청구항에 제시된다.
이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참고로 구체적으로 설명한다.
도 1에는 본 발명에 따른 장치가 개략적으로 도시된다. 운전자는 스티어링 휠(1)을 통해 소정 스티어링 방향을 설정하고, 상기 스티어링 방향은 레버(6)를 통해 스티어링부로 전달된다. 본 발명은 휠에 기초한 스티어링부를 가진 휠 차량 또는 궤도 차량에 특히 바람직하게 사용된다. 상기 레버(6)는 예컨대 스티어링 유체 정력학 장치와 상호 작용한다.
무단 또는 유단 중첩 회전수를 발생시키기 위해, 유체 정력학적 해결책과 더불어, 일련의 다른 해결책, 즉 기계적(유단), 전기적 또는 유체 역학적 구동장치와 그들의 가능한 조합이 있다. 어떤 해결책이 차량에 구현되는지에 따라, 각각의 스티어링 장치의 상응하는 요소들이 본 발명에 따른 장치에 의해 제어된다.
그것이 전기 구동 장치 또는 전기 또는 전기 유압 제어장치이면, 스티어링 휠 샤프트의 스티어링 운동의 전환이 비교적 간단히 수행된다.
그러나, 스티어링 장치가 안전 장치이면, 순수한 기계적 제어장치가 바람직하다. 중첩 스티어링부의 경우, 예컨대 유체 정력학적 모터의 C 와셔를 직접 기계적으로 -경우에 따라 서보 지원식으로- 스티어링 핸들에 연결하는 것이 공지되어 있다.
확실하지 않은 주행 상태를 피하기 위해, 주행 동안, 특히 커브 주행 동안 전환이 일어나서는 안 되며, 전력이 흐르지 않을 때도 전환이 이루어져서는 안 된다. 주행 동안 의도적으로 다른 주행 방향이 선택되더라도, 전환이 일어나서는 안 된다. 즉, 전환은 바람직하게는 정지 상태에서만 일어나야 한다.
궤도 차량에 있어서는 전환이 일어나서는 안 되는 주행 상태를 나타내는 위치에서 회전의 특수 경우도 고려된다.
스티어링 운동의 확실한 전환을 위해서, 예시적으로 도시된 실시예에서 2중 유성기어 세트에 의해 회전 방향을 전환할 수 있는 본 발명에 따른 장치가 로드에 설치된다.
바람직하게 3개의 스위칭 위치, 즉 전진 위치, 후진 위치 및 중립 위치가 가능하다.
스티어링 휠(1)은 스티어링 휠 샤프트를 통해 태양 기어(3)에 연결되고, 상기 태양 기어는 2중 유성 기어 세트의 제1 유성 기어(4)와 상호 작용한다. 제2 유성 기어(5)는 제1 유성 기어(4)와 맞물리고 동시에 링 기어(7)에서 롤링된다. 유성 기어(4, 5)는 유성 기어 캐리어(2) 내에 회전 가능하게 지지되고, 상기 유성 기어 캐리어(2)에는 레버(6)가 배치된다.
전진 모드(도 1)에서는 정규의 스티어링이 행해져야 한다. 바람직하게 차량 변속기의 전진 기어 클러치의 유압 작동을 통해 장치에 있는 전진용 작동 실린더(11)가 스위칭된다.
차량 변속기의 전진 기어 클러치는 변속기의 록킹을 위해, 예컨대 동시에 제1단과 제4단이 선택되거나 또는 상기 위치에서 회전에 상응하는 다른 스위칭 위치가 선택되는 경우에도 스위칭된다.
전진용 작동 실린더(11)는 회전 가능하게 지지된 스위칭 요소(8)와 상호 작용하며, 상기 스위칭 요소에는 링 기어(7) 및 치형부(12, 14)가 배치된다. 전진용 작동 실린더(11)는 상기 스위칭 요소(8)를 축방향으로 이동시키고, 이때 치형부(12)는 하우징에 고정된 정합 치형부로부터 빼내지고 스위칭 요소(8)는 하우징에 대해 자유로이 회전할 수 있다. 전진용 작동 실린더(11)의 이동에 의해, 제2 치형부(14)가 스티어링 휠 샤프트에 있는 대응 정합 치형부와 맞물리고, 링 기어(7)는 유성 기어(5)와 맞물린다. 따라서, 태양 기어(3) 및 링 기어(7)는 서로 회전 불가능하게 결합되고 스티어링 휠(1)의 스티어링 운동은 동일한 방향 및 회전수로 레버(6)에 전달된다.
적합한 기어 변속(gear shifting)에 의해, 차량이 선택된 주행 방향과 반대로 루즈 롤링하기 시작하는 것을 방지할 수 있다. 그러나, 차량이 정상적으로 움직이면, 전환 메커니즘은, 특히 바람직하게 2개의 서로 독립적으로 작동하는 록킹부에 의해 각각 그 끝 위치에 록킹됨으로써, 의도한 전환 또는 의도치 않은 전환이 일어나지 않는다.
전기로 검출 가능한 차량 속도가 주어지면, 제1 록킹부(10), 예컨대 록킹 자석이 전기로 작동될 수 있다. 제2 록킹부(15), 예컨대 유압 또는 공압으로 작동되는 록킹 피스톤은 펌프에 의해 발생된 오일 압력을 통해 스위칭될 수 있다. 상기 압력은 차량이 움직이면 발생된다.
에러의 경우 상기 전환을 추가로 방지하기 위해, 그리고 정상의 경우 조기의 전환을 피하기 위해, 치형부(12, 14)들은 중심 위치에서만 서로의 내부로 이동될 수 있도록 설계된다. 전환은 직선 주행시에만 반드시 기계적으로 가능하다.
2개의 클러치 부분이 단일의 상대 회전 위치에서만 결합될 수 있는 경우, 치형부들 대신에 클로 클러치 또는 다른 포지티브 결합식 클러치도 사용될 수 있다.
후진을 위해서는, 스티어링 휠(1)의 작동 방향이 전환되어야 한다. 이를 위해, 후진용 작동 실린더(9)가 바람직하게 변속기의 후진 기어 클러치의 유압 작동을 통해 스위칭될 수 있다. 도 2에는 본 발명에 따른 실시예가 스위칭 위치 "후진"에서 도시된다. 작동 실린더(9)의 운동에 의해, 스위칭 요소(8)가 축방향으로 이동됨으로써, 치형부(14)들이 서로 분리되고 치형부(12)들이 서로 안쪽으로 이동된다. 링 기어(7)는 유성 기어(5)와 맞물린 상태로 있다. 이를 위해, 링 기어 치형부는 바람직하게 유성 기어보다 넓다. 스위칭 운동에 의해, 링 기어(7)가 하우징과 회전 불가능하게 연결되고 태양 기어(3)는 링 기어(7)로부터 분리된다. 스티어링 휠(1)에 의해 미리 주어지는 스티어링 운동은 태양 기어(3) 및 유성 기어(4, 5)를 통해 전달되고, 상기 기어들은 하우징에 고정된 링 기어(7)에서 롤링되며 유성 기어 캐리어(2)를 스티어링 휠 샤프트의 회전 방향과 반대로 회전시킨다. 따라서, 유성 기어 캐리어(2)에 연결된 레버(6)는 스티어링 운동의 회전 방향과 반대로 회전된다. 유성 기어의 변속비는 바람직하게는 변하지 않는 회전 속도를 가진 스티어링 휠 운동이 전달되도록 설계된다.
적합한 기어 변속에 의해, 차량이 선택된 주행 방향과 반대로 루즈 롤링하는 것을 방지할 수 있다. 그러나, 차량이 정상적으로 움직이면, 전환 메커니즘은 전술한 바와 같이 2개의 서로 독립적으로 작동하는 록킹부(10, 15)에 의해 그 끝 위치에 록킹됨으로써, 의도한 전환 또는 의도치 않은 전환이 일어나지 않는다.
도 3에는 스위칭 위치 "중립" 또는 전이 위치가 나타난다. 상응하는 유압 신호가 없을 때, 기어 선택 스위칭 위치 중립이 전제된다. 이 경우에, 록킹부(10, 15)는 스위칭 요소(8)을 해제하고 바람직하게 스프링(13)을 통해 중심 위치에 센터링된다. 상기 중심 위치는 스티어링 레버(1)의 운동을 록킹하는데, 그 이유는 스위칭 요소(8)에 있는 치형부(12)가 부분적으로 하우징에 고정된 대응 정합 치형부 내로 맞물리고 동시에 스티어링 휠 샤프트가 다른 치형부(14)에 맞물리기 때문이다. 즉, 주행 방향 위치 중립에서는 스티어링이 이루어질 수 없다.
그러나, 상응하는 신호가 없을 때 스위칭 요소(8)를 탄성적으로 스위칭 위치 "전진" 또는 "후진"으로 유지하는 것도 가능하다.
또한, 예컨대 전기 위치 센서(16)를 가진 전기 모니터링부가 제공될 수 있다. 상기 모니터링부는 시스템을 모니터링하고, 에러의 경우 록킹부의 위치가 그것을 위해 필요한 동작에 상응하지 않으면, 에러를 경고한다. 또한, 전기 모니터링부가 변속기에 삽입되어 변속기의 록킹에 의해 잘못된 롤링을 방지할 수 있다.
작동 실린더(9, 11)의 제어를 위해 상이한 유압을 사용하거나, 또는 변속기의 스위칭을 야기하는 전기 신호의 사용과 더불어, 수동 제어도 제공될 수 있다.
작동 실린더 대신에, 다른 조절 장치가 제공될 수도 있다.
본 발명에 따르면, 후진 주행시에 스티어링 휠 샤프트의 운동 방향이 전환되도록 할 수 있는, 확실한 스티어링 기어 전환 장치를 제공할 수 있다.

Claims (20)

  1. 차량의 스티어링 휠 샤프트의 스티어링 운동을 전환하기 위한 장치에 있어서, 상기 전환은 차량의 정지 상태에서만 스티어링 장치의 중심 위치에서 스위칭 될 수 있으며, 상기 스티어링 운동을 전환시키기 위한 유성 기어 장치가 제공되고, 스티어링 휠은 태양 기어(3)에 연결되며, 상기 태양 기어(3)는 2중 유성 기어 세트(4, 5)를 통해 하우징에 고정된 링 기어(7)와 상호 작용하고, 유성 기어 캐리어(2)는 상기 스티어링 휠(1)의 회전 방향과 반대로 회전되며 레버(6)를 통해 차량의 스티어링 장치를 제어하고, 상기 링 기어(7)가 스위칭 위치에서 상기 하우징으로부터 분리될 수 있게 하는 축방향으로 이동 가능한 스위칭 요소(8)가 제공됨으로써, 상기 스위칭 요소가 자유로이 회전될 수 있고 상기 태양 기어(3)가 상기 스위칭 위치에서 링 기어(7)와 회전 불가능하게 결합되며, 상기 스티어링 휠(1)의 회전 운동은 동일한 회전 방향으로 레버(6)에 전달되는 것을 특징으로 하는 차량의 스티어링 휠 샤프트의 스티어링 운동을 전환하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전환이 변속기의 전기 신호 또는 유압 신호에 의해 시작되는 것을 특징으로 하는 차량의 스티어링 휠 샤프트의 스티어링 운동을 전환하기 위한 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 변속기로부터 신호가 없는 경우, 스티어링부가 록킹되는 중간 위치가 상기 장치에 설정되는 것을 특징으로 하는 차량의 스티어링 휠 샤프트의 스티어링 운동을 전환하기 위한 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 장치는 변속기로부터 신호가 없는 경우 전진용 스위칭 위치로 스위칭되는 것을 특징으로 하는 차량의 스티어링 휠 샤프트의 스티어링 운동을 전환하기 위한 장치.
  5. 제3항에 있어서, 각각 선택된 전진용 위치 또는 후진용 위치가 주행 동안 하나 이상의 주행 신호에 의해 유지됨으로써, 상기 중간 위치가 주행 동안 스위칭될 수 없는 것을 특징으로 하는 차량의 스티어링 휠 샤프트의 스티어링 운동을 전환하기 위한 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 주행 신호는 전기 신호 또는 유압 신호이고, 상기 유압 신호는 펌프를 통해 발생될 수 있는 것을 특징으로 하는 차량의 스티어링 휠 샤프트의 스티어링 운동을 전환하기 위한 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치가 차량에 임의로 배치될 수 있는 것을 특징으로 하는 차량의 스티어링 휠 샤프트의 스티어링 운동을 전환하기 위한 장치.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 체인 차량용 변속기에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량의 스티어링 휠 샤프트의 스티어링 운동을 전환하기 위한 장치.
  9. 제8항에 있어서, 주행 조치 "수직축을 중심으로 회전"이 시작되게 하는 차량 내의 스위칭 위치는 상기 장치에서 전진용 스위칭 위치를 스위칭시키는 것을 특징으로 하는 차량의 스티어링 휠 샤프트의 스티어링 운동을 전환하기 위한 장치.
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 모니터링 장치가 제공되고, 상기 전기 모니터링 장치는 전체 시스템을 모니터링하며 운전자에게 에러를 지시하는 것을 특징으로 하는 차량의 스티어링 휠 샤프트의 스티어링 운동을 전환하기 위한 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 전기 모니터링 장치는 변속기에 삽입되어 상기 변속기의 록킹에 의해 차량의 잘못된 롤링을 방지하는 것을 특징으로 하는 차량의 스티어링 휠 샤프트의 스티어링 운동을 전환하기 위한 장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제1항에 있어서, 상기 링 기어(7)를 상기 하우징에 회전 불가능하게 결합하기 위해 그리고 상기 링 기어(7)를 상기 태양 기어(3)에 회전 불가능하게 결합하기 위해, 상기 스위칭 요소(8)에 치형부 또는 클러치(12, 14)가 제공되며, 상기 치형부 또는 클러치는 쌍 파트너의 단일 상대 회전 위치에서만 결합되는 것을 특징으로 하는 차량의 스티어링 휠 샤프트의 스티어링 운동을 전환하기 위한 장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 스위칭 요소(8)의 이동을 위해, 유압, 공압 또는 전기 작동 수단(9, 11) 또는 스프링(13)이 제공되는 것을 특징으로 하는 차량의 스티어링 휠 샤프트의 스티어링 운동을 전환하기 위한 장치.
  16. 제1항에 있어서, 상기 스위칭 요소(8)를 스위칭 위치에 록킹하기 위해, 하나 이상의 록킹 자석(10) 또는 하나 이상의 록킹 피스톤(15)이 제공되는 것을 특징으로 하는 차량의 스티어링 휠 샤프트의 스티어링 운동을 전환하기 위한 장치.
  17. 제1항에 있어서, 상기 전환이 변속기의 전기 신호 및 유압 신호에 의해 시작되는 것을 특징으로 하는 차량의 스티어링 휠 샤프트의 스티어링 운동을 전환하기 위한 장치.
  18. 제5항에 있어서, 상기 주행 신호는 전기 신호 및 유압 신호이고, 상기 유압 신호는 펌프를 통해 발생될 수 있는 것을 특징으로 하는 차량의 스티어링 휠 샤프트의 스티어링 운동을 전환하기 위한 장치.
  19. 제1항에 있어서, 상기 스위칭 요소(8)의 이동을 위해, 유압, 공압 또는 전기 작동 수단(9, 11) 및 스프링(13)이 제공되는 것을 특징으로 하는 차량의 스티어링 휠 샤프트의 스티어링 운동을 전환하기 위한 장치.
  20. 제1항에 있어서, 상기 스위칭 요소(8)를 스위칭 위치에 록킹하기 위해, 하나 이상의 록킹 자석(10) 및 하나 이상의 록킹 피스톤(15)이 제공되는 것을 특징으로 하는 차량의 스티어링 휠 샤프트의 스티어링 운동을 전환하기 위한 장치.
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