JP2009298403A - ピニオンバルブボディーとこれを備えたピニオンバルブアセンブリー - Google Patents

Abstract

【課題】
製造工程の短縮とコストを低減できるピニオンバルブボディーとこれを備えたピニオンバルブアセンブリーを提供する。
【解決手段】
本発明は、ピニオンバルブボディーとこれを備えた自動車のピニオンバルブアセンブリーに関するものであって、これはピニオンバルブボディーのスプラインの下側に押込されてオイル流動を塞ぐスリーブとピニオンバルブボディーとを焼結工法により一体成形して下側のスリーブ押込部を完成することができ、スリーブ押込部加工、スリーブ押込、スプラインなどの追加加工工程を不要になって、ピニオンバルブボディー製造工程の短縮とコストを低減できるようになる。
【選択図】図５

Description

本発明の一実施形態は、自動車の油圧式動力補助操向装置に使われるピニオンバルブボディーとこれを備えた自動車のピニオンバルブアセンブリーに関し、より詳しくは、ピニオンバルブボディーのスプラインの下側に押込されてオイル流動を塞ぐスリーブとピニオンバルブボディーとを焼結工法により一体成形することで、下側スリーブとスリーブ押込部加工、及びスリーブ押込工程を削除することができ、内側スプラインの追加加工工程が不要になって、ピニオンバルブボディー製造工程の短縮と製造コストを低減できるピニオンバルブボディーとこれを備えたピニオンバルブアセンブリーに関する。

一般に、自動車の操向装置は、自動車の進行方向を運転者の意志の通り変更できるようにするための装置であって、自動車の前輪が旋回する回転中心を任意に変更して運転者が希望する方向に自動車を進行させることができるように補助する装置である。

一方、動力補助操向装置は、運転者が自動車の操向ホイール（Steering Wheel）を操作する場合、倍力装置を用いて運転者の操向ホイール操作力を補助してくれることによって、より小さな力で車両の進行方向を容易に変更できるようにする装置である。

このような動力補助操向装置は、油圧式動力補助操向装置（ＨＰＳ：Hydraulic Power Steering Apparatus）と電気式動力補助操向装置（ＥＰＳ：Electric Power Steering Apparatus）とに大別される。

油圧式動力補助操向装置は、エンジンの回転軸に連結されたオイルポンプが作動油をラックバー（Rack Bar）と連結されている作動シリンダーに供給すると、作動油の供給を受けた作動シリンダーのピストンが動くことによって、操向操作力を補助するようになって、運転者が小さな力で操向操作できるようにする装置である。

一方、電気式動力補助操向装置は、オイルポンプと作動シリンダーの代りに、ラックバーまたはコラムにモーター及び電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）を含んでいるので、モーターの力で操作力を補助してくれる装置である。最近は、電気式動力補助操向装置を搭載した自動車が増えている実状ではあるが、まだ大部分の自動車には油圧式動力補助操向装置が使われている。

図１は自動車の油圧式動力補助操向装置を示す斜視図であり、図２は自動車の油圧式動力補助操向装置を示す断面図である。

図１と図２に各々示すように、自動車の油圧式動力補助操向装置１００は、操向ホイール（図示せず）が取り付けられている操向軸（図示せず）の下段部に設けられて操向時に作動油の流動方向を制御するピニオンバルブアセンブリー１２０と、ピニオンバルブアセンブリー１２０の作動に従い操向車輪を操向させるタイロッド１１５に作用力を印加する作動シリンダー１４０とを含んで構成される。

オイルポンプ１３０から供給される作動油が圧力ホース１３５を通じてピニオンバルブアセンブリー１２０に供給され、操向時に操向軸（図示せず）の回転方向に従い作動油を作動シリンダー１４０のピストン左・右側圧力室２０５、２１０に選択的に供給して操向操作力を補助してくれて、ピニオンバルブアセンブリー１２０で動作を完了した作動油はオイル貯蔵タンク１３１に戻って、また吸込ホース１３２を通じてオイルポンプ１３０に供給される油圧系統を有する。

図３ａは従来技術による自動車の油圧式動力補助操向装置のピニオンバルブアセンブリーの断面図であり、図３ｂは従来技術によるピニオンバルブボディーの断面図である。

図３ａに示すように、ピニオンバルブアセンブリー１２０は、操向軸（図示せず）と連動して回転する中空形状の入力軸３２０、入力軸３２０の内部に挿入され、上段で固定ピン３１５を媒介にして入力軸３２０に締結されるトーションバー３１０、トーションバー３１０の下段と押込方式により結合され、作動シリンダーのラックバー３５５に形成されたラックギア部と噛合されるピニオンギア部３５３を備えたピニオン軸３５０、及びピニオン軸３５０の上段とピン３４７を媒介にして締結され、入力軸３２０の外周に挟まれるピニオンバルブボディー３４０を含んで構成される。

このような油圧式動力補助操向装置は、操向時に操向ホイールに加えられた操向力により操向軸（図示せず）が回転しながらピニオンバルブアセンブリー１２０の入力軸３２０を回転させれば、オイルポンプ（図示せず）から加圧されて供給ポート３４５を通じて供給される作動油が左側ポート３３５ａ乃至右側ポート３３５ｂを通じて作動シリンダーの左・右側圧力室（図２の２０５、２１０参照）に選択的に供給されて操向操作力を補助するようにする。

図３ｂに示すように、従来の油圧式動力補助操向装置のピニオンバルブボディー３４０は、中空円筒形のスチールの外周面と内周面を旋削（Lathe Turning）して加工し、またブローチング（Broaching）またはスロッティング（Slotting）工法によりピンホール３６０、Ｏリング溝３８０、供給ホール３１１、左側排出ホール３１３、及び右側排出ホール３１５などを加工した後、上側と下側にオイル流出を塞ぐスリーブ３７０を押込して組立てなければならなかったので、高価の材料費が発生し、旋削やブローチングまたはスロッティング加工工程と、上・下側に押込されるスリーブが必要であるので、作業工程と部品点数が増えて、製造コストが高くなる問題点があった。

本発明は、このような問題点を解決するために案出したものであって、ピニオンバルブボディーのスプラインの下側に押込されてオイル流動を塞ぐスリーブとピニオンバルブボディーとを焼結工法により一体成形することで、ブローチングやスロッティングによるスプラインの加工、下側のスリーブ押込部などの追加加工工程及びスリーブ押込工程が不要になり、スプラインの下側にオイル流動を塞ぐスリーブをなくすことができるので、製造工程の短縮とコストを低減できるピニオンバルブボディーとこれを備えたピニオンバルブアセンブリーを提供することをその目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の一実施形態は、外周面に複数個のＯリング溝が形成されており、オイルポンプからオイルが流入される複数個の供給ホールと左・右側の圧力室にオイルが供給される複数個の左・右側排出ホールが備えられている外径部と、上記供給ホールが貫通されて形成されている突起面から円周方向に凹んで突起面と交互に離隔して形成され、上記左・右側排出ホールが貫通されて形成されている複数個のスプラインが備えられている内径部と、上記スプラインが突起面と合致された内径部から直径が拡張されて形成された安着部が備えられており、一側に上記安着部の下側内周面から円周方向に凹んで形成される凹面が形成されており、上記凹面の端部にピンホールが形成されている下段部と、上記内径部から直径が拡張されて形成されたスリーブ装着部を備えた上段部と、を含んで構成され、一体形成されることを特徴とするピニオンバルブボディーを提供する。

また、本発明は上記の目的を達成するために、ピニオンバルブボディーと、操向軸と連動して回転し、外周に上記ピニオンバルブボディーが結合される中空形状の入力軸と、上記入力軸の内部に挿入され、上段で固定ピンを媒介にして入力軸に締結されるトーションバーと、上記トーションバーの下段と押込方式により結合され、作動シリンダーのラックバーに形成されたラックギア部と噛合されるピニオンギア部を備えたピニオン軸と、を含んで構成されることを特徴とするピニオンバルブアセンブリーを提供する。

本発明によると、ピニオンバルブボディーのスプラインの下側に押込されてオイル流動を塞ぐスリーブとピニオンバルブボディーとを焼結工法により一体成形して下側のスリーブ押込部を完成することができ、スリーブ押込部加工、スリーブ押込、スプラインなどの追加加工工程が不要になって、ピニオンバルブボディー製造工程の短縮と製造コストを低減できるようになる。

自動車の油圧式動力補助操向装置の斜視図である。 自動車の油圧式動力補助操向装置の断面図である。 従来技術による自動車の油圧式動力補助操向装置のピニオンバルブアセンブリーの断面図である。 従来技術によるピニオンバルブボディーの断面図である。 本発明の一実施形態による油圧式動力補助操向装置のピニオンバルブボディーを示す平面図である。 本発明の一実施形態による油圧式動力補助操向装置のピニオンバルブボディーを示す一部断面図である。 本発明の一実施形態による油圧式動力補助操向装置のピニオンバルブボディーを示す底面図である。 本発明の一実施形態による油圧式動力補助操向装置のピニオンバルブボディーを示す一部断面図である。 本発明の一実施形態による油圧式動力補助操向装置のピニオンバルブボディーの下段部を示す一部斜視図である。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付された図面を参照しつつ詳細に説明する。まず各図面の構成要素に参照符号を付加するに当たって、同一な構成要素に対してはたとえ他の図面上に表示されても、できる限り同一な符号を有するようにしていることに留意しなければならない。また、本発明を説明するに当たって、関連した公知構成または機能に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にすることができると判断される場合にはその詳細な説明は省略する。

また、本発明の構成要素を説明するに当たって、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）などの用語を使用することができる。このような用語は，その構成要素を他の構成要素と区別するためのものであり、その用語により該当構成要素の本質や順番または順序などが限定されない。どんな構成要素が他の構成要素に“連結”、“結合”、または“接続”されると記載された場合、その構成要素はその他の構成要素に直接的に連結または接続できるが、各構成要素の間に更に他の構成要素が“連結”、“結合”、または“接続”されることもできると理解されるべきである。

図４は本発明の一実施形態による油圧式動力補助操向装置のピニオンバルブボディーを示す平面図であり、図５は本発明の一実施形態による油圧式動力補助操向装置のピニオンバルブボディーを示す一部断面図である。

図５は、図４に図示されたＡ−Ａ部位の断面を示すものであって、図４と図５に示すように、本発明によるピニオンバルブボディー４００は、外径部４１０、内径部４３０、下段部４５０、及び上段部４７０に大別される中空円筒形状を備えている。

外径部４１０は、外周面に複数個のＯリング溝３８０が形成されており、これらＯリング溝３８０の間には外径部４１０と内径部４３０とを貫通する複数個の貫通ホールが形成されている。

即ち、外径部４１０の上側と下側の中間部位にはオイルポンプからオイルが流入される供給ホール３１１と左・右側圧力室にオイルが供給される左・右側排出ホール３１３、３１５が備えられているので、オイルポンプから流入されたオイルを入力軸の回転に従って左・右側圧力室（図２の２０５、２１０参照）へ送って運転者の操向力を補助するようになる。

内径部４３０には供給ホール３１１及び左・右側排出ホール３１３、３１５が外径部４１０から貫通して形成されているが、供給ホール３１１が貫通形成されている突起面４３３から円周方向に一定の深さで凹まれて、突起面４３３と交互に離隔して形成される複数個のスプライン４３１が備えられている。

このスプライン４３１には左・右側排出ホール３１３、３１５が貫通しており、スプライン４３１の下側は内径部４３０の突起面４３３と合致するように形成されるが、このように合致された内径部４３０の最下段にはスプライン４３１と突起面４３３とが合致されており、このように合致された内径部４３０から直径が拡張された安着部４３５が形成されている。

即ち、図５と同一な部位の断面が図示された図３ｂと比較して見ると、従来のピニオンバルブボディーの下側に押込されるスリーブ（図３ｂの３７０参照）が焼結工法によりピニオンバルブボディー４００と一体成形されるようになることで、従来のピニオンバルブボディーにおいて、内周面を旋削して加工し、またブローチングまたはスロッティング工法により内側スプライン４３１部位を加工し、下側スリーブ押込部３７５などを加工した後、下側にオイル流出を塞ぐスリーブ３７０を押込して組立てなければならない工程が不要になるものである。

下段部４５０には一側にピニオンバルブボディーとピニオン軸とを連結するピンが貫通するピンホール３６０が形成されており、上段部４７０には内径部４３０から直径が拡張されて形成されるスリーブ装着部４７１が備えられているので、スリーブ３７０がスリーブ装着部４７１に押込される構造を備えている。

一方、凹溝形状のスプライン４３１が内径部４３０の突起面４３３と合致された安着部４３５は、スプライン４３１にあるオイルがピニオンバルブボディーの下段部４５０に流出しないようにスリーブの役目をしながらピニオンバルブボディー４００組立時にピニオン軸に安着されて組立されるようになる。

図６は本発明の一実施形態による油圧式動力補助操向装置のピニオンバルブボディーを示す底面図であり、図７は本発明の一実施形態による油圧式動力補助操向装置のピニオンバルブボディーを示す一部断面図である。

図７は図６に図示されたＢ−Ｂ部位の断面を示すものであって、図６と図７に示すように、本発明の一実施形態による油圧式動力補助操向装置のピニオンバルブボディー４００は、下段部４５０の一側に形成されたピンホール３６０の反対側の他側にジグ溝４５３が備えられており、このジグ溝４５３の両端部からピニオンバルブボディーの下段部４５０の端部までテーパが形成された傾斜部４５５が備えられている。

また、下段部４５０の一側に形成されたピンホール３６０と反対側の他側に形成されたジグ溝４５３の部位は、安着部４３５の内周面と外径部４１０の外周面との間の厚みが異なるように形成されているが、これは操向ホイールの回転時に荷重を受けるピンホール３６０部位の強度を増大させるためのものであって、ピンホール３６０部位は強度の補強のために厚く、反対側のジグ溝４５３部位は薄く形成されている。

即ち、図６に示すように、安着部４３５の下側内周面がピニオンバルブボディーの下段部４５０から見て、円形の外周面の中心からピンホール３６０の反対側であるジグ溝４５３側に偏心するように形成されているが、その形状がピンホール３６０部位とジグ溝４５３部位側の半径が同一な短いスロット形状を備えている。

このような傾斜部４５５及びジグ溝４５３は、ピンホール３６０部位より相対的に薄い厚み部位の破損を防止するための役目を遂行すると共に、追加的にピニオンバルブボディーをピニオン軸に結合する時、ガイド役目をすることができるようにするものであって、ピニオン軸の上段にジグ溝４５３に挿入されるリブ形状のボス（図示せず）を更に備えて、該ボスが傾斜部４５５をガイドにしてジグ溝４５３に挿入されるようにすることができる。

但し、図面において、ピニオン軸に上記リブ形状のボスを図示してはいないが、必ずこれに限定されるのではなく、本発明において、傾斜部４５５とジグ溝４５３がその部位の破損を防止する強度補完の役目の他に追加的にピニオン軸との組立時にガイドの役目をするものであるので、ピニオン軸にボスを備えることに関わらず、ピニオンバルブボディーとピニオン軸とが結合されて本発明が構成されることもできる。

図８は、本発明の一実施形態による油圧式動力補助操向装置のピニオンバルブボディーの下段部を示す一部斜視図である。

図８は、図示の便宜上、下段部４５０が上に位置するように図示されている。

図８に示すように、下段部４５０の一側には安着部４３５の下側（図面上、上方）の内周面から円周方向に凹んで形成される凹面４５７が備えられており、この凹面４５７の端部にピンホール３６０が形成されているが、この凹面４５７から外径部４１０まで貫通して形成されている。

即ち、ピニオンバルブボディーの中心軸からピンホール３６０を見ると、三角形または台形状の凹面４５７が形成されているが、該凹面４５７の端部がピンホール３６０の内径と合致するように凹面４５７とピンホール３６０が形成されているものである。

このような三角形または台形状の凹面４５７は、ピニオンバルブボディーの下段部４５０の端部からピンホール３６０まで上側（図面上、下方）へ行くほど徐々に狭くなる形状を備えているので、ピニオン軸に挿入されているピン（図３ａの３４７参照）にピニオンバルブボディー４００を挟みながら組立てる際、ピンが三角形または台形状の徐々に狭くなる凹面４５７の角面に沿ってピンホール３６０に挿入できるようにガイドする役目をするようになる。

本発明の一実施形態によるピニオンバルブボディーは、スチール材質を機械加工して製作する従来とは異なり、焼結工法により成形されるが、ここで焼結工法とは、金属粉末を一定の成形金型に入れて常温で圧縮して成形する工法をいい、これは本発明が属する技術分野で使われる一般的な焼結工法と類似しているので、その製造方法に対する詳細な説明は省略する。

このような形状と構造を有する本発明によると、ピニオンバルブボディーのスプラインの下側に押込されてオイル流動を塞ぐスリーブとピニオンバルブボディーを焼結工法により一体成形することで、ブローチングやスロッティングによるスプラインの追加加工工程が不要になり、スプラインの下側にオイル流動を塞ぐスリーブを完成することによって、スリーブの削除、スリーブ押込部加工、及びスリーブ押込工程をなくすことができるので、製造工程の短縮とコスト低減の効果が得られる。

以上、本発明の実施形態を構成する全ての構成要素が一つで結合されるとか、結合されて動作することと説明されたとして、本発明が必ずこのような実施形態に限定されるのではない。即ち、本発明の目的範囲内であれば、その全ての構成要素が一つ以上に選択的に結合して動作することもできる。

また、以上の記載において、“含む”、“構成する”、または“有する”などの用語は、特別に反対される記載がない限り、該当構成要素が内在できることを意味するものであるので、他の構成要素を除外するのでなく、他の構成要素を更に含むことができるものと解釈されなければならない。技術的または科学的な用語を含んだ全ての用語は、異なる定義がない限り、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者により一般的に理解されるものと同一な意味を有する。事前に定義された用語のように、一般的に使われる用語は関連技術の文脈上の意味と一致するものと解釈されなければならず、本発明で明らかに定義しない限り、理想的であるとか、過度に形式的な意味と解釈されない。

以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したことに過ぎないものであって、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で多様な修正及び変形が可能である。したがって、本発明に開示された実施形態は本発明の技術思想を限定するためのものではなく、説明するためのものであり、このような実施形態により本発明の技術思想の範囲が限定されるのではない。本発明の保護範囲は請求範囲により解釈されなければならず、それと同等な範囲内にある全ての技術思想は本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

１００ 油圧式動力補助操向装置
１２０ ピニオンバルブアセンブリー
１３０ オイルポンプ
１３１ オイル貯蔵タンク
１３２ 吸込ホース
１３５ 圧力ホース
１４０ 作動シリンダー
２０５ 左側圧力室
２１０ 右側圧力室
３１０ トーションバー
３１１ 供給ホール
３１３ 左側排出ホール
３１５ 右側排出ホール
３４０ 従来のピニオンバルブボディー
３５０ ピニオン軸
３６０ ピンホール
３７０ スリーブ
３８０ Ｏリング溝
４００ 本発明のピニオンバルブボディー
４１０ 外径部
４３０ 内径部
４３１ スプライン
４３５ 安着部
４５０ 下段部
４５３ ジグ溝
４５５ 傾斜部
４５７ 凹面
４７０ 上段部
４７１ スリーブ装着部

Claims (4)

1. 外周面に複数個のＯリング溝が形成されており、オイルポンプからオイルが流入する複数個の供給ホールと左・右側圧力室にオイルが供給される複数個の左・右側排出ホールが備えられている外径部と、
   前記供給ホールが貫通されて形成されている突起面から円周方向に凹んで突起面と交互に離隔して形成され、前記左・右側排出ホールが貫通されて形成されている複数個のスプラインが備えられている内径部と、
   前記スプラインが突起面と合致された内径部から直径が拡張されて形成された安着部が備えられており、一側に前記安着部の下側内周面から円周方向に凹んで形成される凹面が形成されており、前記凹面の端部にピンホールが形成されている下段部と、
   前記内径部から直径が拡張されて形成されたスリーブ装着部を備えた上段部と、
   を含んで構成され、一体形成されることを特徴とするピニオンバルブボディー。
2. 前記下段部の外周面と前記安着部の下側の内周面との間の厚みがピンホール部位が厚く、反対側部位は薄いように、安着部の下側の内周面が外周面中心からピンホールの反対側に偏心されて形成される短いスロット形状であることを特徴とする請求項１に記載のピニオンバルブボディー。
3. 前記下段部にはピンホールの反対側にジグ溝が形成されており、該ジグ溝の両端部から前記下段部の端部までテーパが形成された傾斜部が備えられていることを特徴とする請求項１または２に記載のピニオンバルブボディー。
4. 請求項１乃至３のうち、いずれか１つに記載のピニオンバルブボディーと、
   操向軸と連動して回転し、外周に前記ピニオンバルブボディーが結合される中空形状の入力軸と、
   前記入力軸の内部に挿入され、上段で固定ピンを媒介にして入力軸に締結されるトーションバーと、
   前記トーションバーの下段と押込方式により結合され、作動シリンダーのラックバーに形成されたラックギア部と噛合されるピニオンギア部を備えたピニオン軸と、
   を含んで構成されることを特徴とするピニオンバルブアセンブリー。

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