KR0151533B1 - 자동차의 동력조향장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입력축의 회전방향으로의 변위를 제한하며 축방향으로의 변위를 이용하여 유로를 선택적으로 개폐시킬 수 있는 자동차의 동력조향장치에 관한 것이다.

본 발명은 오일펌프에 연결되는 프레셔포트와, 리저버탱크에 연결되는 리턴포트 및 실린더포트를 구비하는 하우징과 상기 하우징 내부에 설치되어 상기 프레셔포트와 연동하는 제 1 유로와 각각 차단되는 제 2,3 유로를 갖는 밸브바디와, 상기 밸브바디의 내부에 설치되어 좌, 우 실린더로의 유로를 선택적으로 형성시키는 슬라이더와, 조향휠측과 연결되는 것으로 상기 슬라이더내에 설치되고 슬라이더와 상호작용하여 좌, 우 실린더로의 유로를 형성시키는 입력축과 상기 입력축내에 설치되어 입력측과 일측이 교정되는 토션바와, 상기토션바와 함께 회전되도록 연결하고 조향휠의 회전방향에 따라 바퀴구동축과 연결되는 출력축을 조립하여 조향휠의 회전방향에 따른 유입의 흐름을 원활하게 하며, 소음을 줄이고 정밀가공 및 치수관리 부분을 줄여 원가절감을 꾀할 수 있는 동력조향장치를 제공한 것이다.

Description

자동차의 동력조향장치

제 1 도는 종래의 기술을 설명하려는 로타리식 동력 조향장치의 개략 구성도.

제 2 도의 a) b)는 종래의 조향장치로서 좌, 우, 조타력을 발생시키는 상태도.

제 3 도는 본발명의 적용된 동력조향장치의 단면도.

제 4 도는 a) b) c)는 본발명의 동작상태를 나타낸 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

3 : 실린더 3a : 동력피스톤

10 : 하우징 20 : 밸브바디

21 : 제 1 유로 22 : 제 2 유로

23 : 제 3 유로 40 : 토션 1 바

41,51,52 : 핀 50 : 출력축

60 : 슬라이더 62 : 슬로터

본 발명은 자동차의 동력조향장치에 관한 것으로서, 특히 입력축의 회전방향으로의 변위를 제한하며 축방향으로의 변위를 발생시켜 그 변위를 이용하여 유로를 선택적으로 개폐시킬 수 있는 자동차의 동력장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차는 차량의 중량을 4개의 바퀴에서 지탱하고 있기 때문에 앞바퀴의 접저저항이 과대해 조향 조작력이 커 신속한 조향조작을 할 수 없는 위험이 있으며, 주차 및 저속 시 운전자가 쉽게 피로해지는 단점이 있다.

이와 같은 경우 가볍고, 신속한 조향조작의 요구에 대응하기 위하여 동력조향장치가 사용되고 있다.

동력조향장치는 주로 엔진이 오일 펌프를 구동시켜 발생한 유압을 이용하여 그의 배력작용으로써 조향휠의 조작력을 경감시키도록 되어 있는 것은 주지된 사실이다.

제 1 도는 종래의 로터리식 동력장치의 구성을 개략적으로 나타낸 것으로, 동력조향장치는 크게 엔진의 동력으로 구동하여 유압을 발생시키는 오일펌프(1)와, 타이어에 연결되어 조향동력을 전달하는 랙기어와, 이 랙기어를 구동시키는 피니언 기어와, 이 피니언의 상단부에 고정되어 있는 토션바와, 이 토션바 상단에 핀으로 고정되고 조향휠의 회전력을 전달하는 입력축(2-b)과, 피니언의 상단부에 고정된 핀으로 고정되고 입력축의 외주면에 위치하는 로터리 밸브와, 수개의 오링과 수개의 씰링과 상기 입력축과 로터리 밸브와 수개의 씰링과 오링을 내재하는 밸브 하우징과, 상기 작동유에 의해 앞바퀴에 조향보조력을 제공하는 동력실린더(3)와, 회송된 오일을 저장하여 오일펌프로 공급하는 리저버탱크(4)로 구성된다.

이의 자동을 설명하면 다음과 같다.

제 1 도는 직진시 유압의 흐름을 나타낸 것으로 밸브가 중립상태에 있다.

따라서 오일 펌프(1)에서 공급된 작동유는 밸브하우징의 프레셔 포트(P)로부터 로터리 밸브와 입력축(2b)의 축방향의 홈으로 유입되는데, 각 홈의 틈새가 완전히 같고 회로저항이 같으므로 컨트롤 밸브(2)의 틈새를 통하여 리턴포트(R)로 유출하여 리저버 탱크(4)로 돌려진다.

이로써 동력실린더(3)의 동력피스톤(3a)의 좌, 우에는 작동압력차가 생기지 않으므로 동력피스톤(3a)은 중립을 유지하여 움직이지 않고 직진상태를 유지한다.

그러므로 종래의 동력조향장치는 제 2 도의 a) b)에서와 같이 운전자가 좌, 우로의 조타력을 발생시킬 때 타이어의 접지저항에 의해서 피니언기어는 일시 고정되고 이 피니언기어와 고정된 토션바와 연결된 입력축(2b)이 회전한다.

이때 입력축(2b)의 회전은 타이어의 접지저항에 의해서 피니언이 일시고정되어 토션바의 비틀림만 가져오게 된다.

이때 입력축(2b)은 상단부가 토션바와 핀으로 고정되어 있고 로터리 밸브는 피니언에 고정되어 있으므로 토션바의 비틀림만큼 로터리 밸브와 입력축(2b)이 제 2 도의 a) b)와 같이 상대적인 회전변위가 발생한다.

여기에서 이 변위에 의해서 발생된 컨트롤 밸브(2)의 열리고 닫히는 틈새를 유로로 하여 펌프의 작동유가 좌, 우로의 동력실린더(3)로 공급되어 조향보조력을 제공하도록 된 것이다.

이때 동력실린더(3)의 동력피스톤(3a)로 좌측으로 이동될 때에는 제 2 도의 a)에서와 같이 입력축(2b)을 화살표 방향으로 회전시켜 C1의 유로와 리턴포트(R)가 개방되어 C1의 오일을 리턴시키면서 프레셔포트(P)에서 들어오는 오일을 C2의 유로보내 동력피스톤(3a)을 좌측으로 이동시키고, 동력피스톤(3a)을 우측으로 이동시킬때에는 제 2 도의 b)에서와 같이 입력축(2b)을 화살표 방향으로 회전시켜 C2의 유로와 리턴포트(P)를 개방하여 C2의 오일을 리턴시키면서 프레셔포트(P)에서 들어오는 오일을 C1의 유로로 보내 동력피스톤(3a)을 우측으로 이동시켜 조향보조력을 제공하였다.

그러나 상기와 같은 로터리식 동력조향장치는 컨트롤밸브사이의 유체흐름 단면적이 작아 유체의 통과시 소음을 유발하게 되고 제품의 신뢰도 및 고객만족도를 저하시키는 요인이 되며, 유로를 형성하는 포트 및 작동유의 흐름을 전환시키는 랜드가 입력축의 외주면에, 로터리밸브의 내주면에 각각 원주방향으로 수개 형성되어 서로가 대칭을 이루게 해야하는 조립상의 단점이 있으며 이들을 정밀가공하고 치수관리하는데 있어서 어려움이 있어 가공원가의 상승등의 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같이 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로 그 목적은 조향휠의 조작에 의한 유로전환시 유로의 흐름 단면적으로 크게하여 유체의 통과에 따른 소음을 줄일수 있고 유로의 흐름을 전환하는 밸브의 구성을 간단하게 하여 로타리 밸브에서는 확보할수 없는 정밀치수를 가공할 수 있으며 정밀가공 및 치수관리 부위를 줄임으로서 가공을 용이하게 할수있어 가공성을 향상시킬수 있는 자동차용 동력조향장치를 제공하려는 것이 그 특징이다.

상기의 목적은 유압을 이용한 배력작용으로 조향휠의 조작력을 경감시킬수 있도록 된 자동차의 동력조향장치에 있어서, 오일펌프(도시안됨)와 연결되는 프레셔포트(P), 리저버탱크(도시안됨)에 연결되는 리턴포트(R) 및 좌, 우 실린더 포트를 구비하는 하우징(10)과 상기 하우징(10)내부에 설치되어, 조향휠의 회전과 같이 회전하면서 외부로의 유로를 내부로 연결시키는 밸브바디(20)와, 그 내부에 축방향으로 슬라이딩하면서 자체에 형성된 슬롯으로서 좌우동력실린더(3)로 유로를 형성시켜주는 슬라이더(60)와 조향휠측과 연결되는 것으로서 상기 슬라이더(60)내에 설치되고, 상기 슬라이더(60)에 형성된 슬롯과 상호 작동하여 좌우 실린더(3)로 선택적으로 유로를 형성하기 위한 외주면에 수개의 슬롯을 구비한 입력축(30)과, 상기 입력축(30)내에 설치되어 입력축(30)과 일측이 핀(41)으로 고정되는 토션바(40)와 바퀴구동측(도시안됨)과 연결되는 것으로 상기 토션바에 나머지 일측이 고정되어 조향휠의 회전에 따라 같이 회전되는 출력축(50)을(그 외는 도시한함)포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 동력조향장치에 의해 달성할수 있다.

이하 본 발명에 따른 자동차의 동력조향장치를 첨부도면에 의해서 상세하게 설명한다.

제 3 도는 본발명의 실시예를 개략적으로 나타낸 동력조향장치의 단면도이고, 제 4 도는 (a)와 (b),(c)는 이의 동작을 설명하기 위한 단면으로서, 오일펌프(도시안됨)에 연결되는 프레셔포트(P)와 리저버탱크(도시안됨)에 연결되는 리턴포트(R)와 동력실린더(3)의 좌우측에 각각 연결되는 실린더실포트(C1),(C2)를 형성한 하우징(10)을 구비한다.

상기 하우징(10)내부에는 밸브바디(20)를 설치하고, 이 밸브바디(20)에는 프레셔포트(P)와 연동하도록 제 1 유로(21)를 형성하며 제 1 유로(21)의 좌우측에는 이와 차단된 또 다른 제 2 및 제 3 유로(22), (23)을 형성한다.

이러한 포트 및 유로는 하우징(10) 및 밸브바디(20)의 원주방향을 따라 복수개 배열 형성한다.

상기 밸브바디(20)내에는 밸브바디(20)의 내면을 따라 슬라이딩되는 슬라이더(60)를 설치한다.

이 슬라이더(60)는 내, 외면에 수개의 슬롯을 형성하고 있으며 그 내부에 조향휠측과 연결되는 입력축(30)을 설치하고, 밸브바디(20)의 제 1 유로(21)와 슬라이더(60)의 슬롯에는 제 1 유로(21)와 제 2,3 유로(22),(23)를 선택적으로 연동될 수 있는 제 1,2 통공을 형성하며 입력축(30)의 외주면에는 리턴포트(R)와 연동하는 제 3,4 통공을 형성한다.

상기 입력축(30)내에는 토션바(40)가 설치되고 입력축(30)과 토션바(40)는 핀(41)으로 고정되며 토션바(40)는 바퀴구동측과 연결되는 출력축(50)에 일단이 압입되어 고정되며 토션바(40)와 출력축(50)이 함께 회전하도록 한다.

또한 출력축(50)은 밸브바디(20)가 좌, 우 직선운동하도록 설치한다.

즉 입력축(30)은 몸체에 핀(51)을 고정하고 슬라이더(60)에는 핀(51)이 안내되는 슬롯(61)을 형성하되 소정각도로 경사지게 형성한다.

따라서 입력축(50)의 회전방향에 따라 핀(51)이 슬롯(61)을 안내하면서 슬라이더(60)를 좌, 우로 소정거리 이동시킨다.

또한, 출력축(50)의 몸체에 또 다른 핀(52)을 설치하고 밸브바디(20)와 슬라이더(60)에는 상기 핀(52)이 안내되는 일측을 개방시킨 장방형 홈을 가진 슬로터(25),(62)을 형성하여 입력축(30)의 회전시 슬라이더(60)에 형성된 슬롯을 따라 좌, 우 소정거리의 변위를 가질수 있으나 회전방향으로의 변위는 구속을 시켜 회전하도록 핀(52)으로 구속한다.

이과 같은 구성의 본 발명은 먼저 차량이 직진 주행하고 있을 때에는 슬라이더(60)의 슬롯과 입력축(30)의 슬롯이 일치하는 상태로서 제 4 도(a)와 같이 중립상태에 있다.

따라서 오일펌프에서 공급되는 작동유는 하우징(10)의 프레셔 포트(P)로부터 밸브바디(20)의 제 1 유로(21)를 통해서 슬라이더(60)의 슬롯으로 유입되는데, 이때에는 실린더실 포트(C1), (C2) 및 실린더실 포트와 연결된 밸브바디(20)의 제 2 및 제 3 유로(22), (23)에 유압이 동일하게 작용하여 입력축(30)의 제 1 및 제 2 통공을 통해 리턴포트(3a)좌우에는 작동압력차가 생기지 않고 동력피스톤은 중립상태를 유지하여 움직이지 않게 됨으로서 직진상태를 유지할 수 있는 것이다.

우회전시에는 조향휠을 오른쪽으로 회전시키면 토션바(40)가 비틀리게 되고 이 때 핀(41)으로 고정된 입력축(30)이 소정각도 회전된다.

이로인해 제 4 도에서와 같이 입력축(30)의 핀(51)이 슬라이더(60)의 슬롯을 상방향으로 안내하면서 슬라이더(60)를 좌측으로 소정거리 이동시키게 되고, 슬라이더(60)는 출력축(50)의 또 다른 핀(52)에 안내되는 장방형홈(62)에 의해 직선이동하게 되며 이로써 입력축(30)의 슬롯이 제 3 유로측으로 통하는 폐쇄하게 된다.

따라서 오일펌프에서 공급되는 작동유는 프레셔포트(P)와 제 1 유로(21)로부터 제 2 유로(22)로 유도되며 제 2 유로는 실린더포트(C1)와 연결되어 있으므로 그 유압에 의해 동력실린더의 동력피스톤을 우측으로 이동시켜 조향력을 제공하게 된다.

그리고 좌, 회전시는 상술한 우선회시와 역방향으로 동작이 이루어 진다.

이상 설명한바와 같이 입력축의 회전방향으로서의 변위를 제한하며 축방향으로의 변위를 발생시켜 그 변위를 이용하여 유로를 선택적으로 개폐시키는것으로서 조향휠의 조작에 의한 유로 전환시 유로의 흐름단면적을 크게하여 유체의 통과에 따른 소음을 줄일 수 있고, 유로의 흐름을 전환하는 밸브구성을 간단하게 하여 로타리 밸브에서는 확보할수 없는 정밀치수를 가공할수 있으며 가공의 용이로 가공성을 향상시킬수 있는 것이다.

Claims (4)

1. 유압을 이용한 배력작용으로 조향휠의 조작력을 경감시키도록 된 자동차용 동력장치에 있어서 오일펌프에 연결되는 프레셔포트와, 리저버탱크에 연결되는 리턴포트 및 실린더포트를 구비하는 하우징과 상기 하우징 내부에 설치되어 상기 프레셔 포트와 연통하는 제 1 유로와 각각 차단되는 제 2,3 유로를 갖는 밸브바디와, 상기 밸브바디의 내부에 설치되어 좌, 우 실린더로의 유로를 선택적으로 형성시키는 슬라이더와, 조향휠측과 연결되는 것으로 상기 슬라이더내에 설치되고 슬라이더와 상호작용하여 좌, 우 실린더로의 유로를 형성시키는 입력축과 상기 입력축내에 설치되어 입력축과 일측이 고정되는 토션바와, 상기토션바와 함께 회전되도록 연결하고 조향휠의 회전방향에 따라 바퀴구동축과 연결되는 출력축을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 동력조향장치.
2. 제 1 항에 있어서 상기 밸브바디의 원주방향으로 매끄럽게 슬라이딩되는 내면을 가진 것과 회전방향으로의 변위를 제한하는 수개의 슬로터를 가진 것을 특징으로 자동차용 동력조향장치.
3. 제 1 항에 있어서 상기 슬라이더의 외주면과 내주면에 원주방향으로 수개의 그루버를 형성한것과 그 하단부에 경사의 슬로터를 설치하고 다른 부위를 일측이 개방된 슬로터를 설치한 것을 특징으로 자동차용 동력조향장치.
4. 제 1 항에 있어서 상기 입력축의 외주면에 수개의 그루버를 형성하고 수개의 홀을 가진 것을 특징으로 하는 자동차용 동력조향장치.