KR100239908B1

KR100239908B1 - 래크 피니언식 동력 조향 장치

Info

Publication number: KR100239908B1
Application number: KR1019970020365A
Authority: KR
Inventors: 히로테쯔 소노다; 세이이치 고지마; 타쯔야 후쿠시마
Original assignee: 요시다 도시오; 지도샤기기가부시키가이샤
Priority date: 1996-05-23
Filing date: 1997-05-23
Publication date: 2000-01-15
Also published as: US6216813B1; KR970074476A

Abstract

스티어링 보디내에서 조향 조작에 의해 회전하는 스터브축에 조향륜측 래크에 맞물리는 피니언 톱니를 가지는 피니언축을 토션바를 통해 상대적으로 회동 가능하게 연결한다. 로터 및 슬리브를 가지는 회전형 유로 전환 밸브를 이들 양 축의 축단부 사이에 설치한다. 피니언축에 일체로 설치한 슬리브 내주부에 스터브축에 일체로 설치한 로터를 삽입하여 회전 가능하게 지지시킨다. 로터와 슬리브와의 적어도 어느 한쪽의 미끄럼 접합면의 일부에서 양단부 어느 한쪽에 베어링을 설치한다. 또, 피니언축에 일체로 설치한 슬리브 내주부에 스터브축에 일체로 설치한 로터를 직접 회동 가능하게 축지지함과 동시에 이들 슬리브와 로터와의 미끄럼 접합면의 적어도 어느 한쪽에 마찰 감소 처리를 실시하는 구성으로 하면 된다.

Description

래크 피니언식 동력 조향 장치

본발명은 래크 피니언식 동력 조향 장치에 관한 것으로 특히, 회전형 유로 전환 밸브(로터리밸브)를 가지는 래크 피니언식 동력 조향 장치에 관한 것이다.

래크 피니언식 동력 조향 장치는 경량이고 비교적 구성이 간단하며 조향 성능면에서도 뛰어나며 차량에의 도입 공간면에서도 유리한 이점을 가진 동력 조향 장치로서 채용되는 많은 타입중의 하나이다. 이와같은 래크 피니언식 동력 조향 장치는 종래부터 여러가지 구조가 제안되고 있지만 차량의 소형화, 경량화 및 장치의 콤팩트화에 따라 아직도 개선의 여지가 남겨져 있다.

예를들어 일본 실개소 제55-114763호 공보나 일본 실개소 제55-114764호 공보에는, 장치 전체 구성의 간소화와 구성 부품수의 삭감 및 장치 전체의 소형화와 가공 작업과 조립 작업의 간소화를 꾀하기 위해 래크의 래크톱니에 맞물리는 피니언 톱니를 가지는 피니언축에 회전형 유로 전환 밸브의 외측 밸브 부재를 구성하는 슬리브틀 일체적으로 접속, 형성한 구조가 개시되어 있다.

전자의 종래예에서는 슬리브가 일체적으로 접속된 피니언축은 양단부에 설치한 볼베어링, 니들베어링과 같은 구름 베어링에 의해 스티어링 보디에 축지지되고, 밸브 하우징부는 스티어링 보디와 일체적으로 형성할 수 있는 구조로 이루어져 있다. 또, 슬리브 내주부에 회동 가능하게 배설된 로터를 가지는 스터브축은 밸브 하우징의 개구단에 배설된 플러그 부재에 지지된 볼 베어링에 의해 축지지되어 있다.

또, 후자의 종래예에서는 피니언축의 피니언 톱니 양단부는 볼베어링, 니들베어링과 같은 구름 베어링에 의해 스티어링 보디에 축지지되고 있다. 로터에 연결된 스터브축은 스티어링 보디에 일체적인 보디부(도면에서는 일체적으로 형성되어 있지만 현실적으로는 분할 형성되는 부분)에 지지된 볼베어링에 의해 회동 가능하게 지지되어 있다.

종래의 래크 피니언형 동력 조향 장치는 상술한 것과 같이 피니언축과 회전식 유로 전환 밸브의 외측 밸브부재를 구성하는 슬리브를 일체로 형성한 것이다. 그러나 이와 같은 구조의 종래 장치는 슬리브내에 삽입되어 상대적으로 회전 변위 가능하게 설치된 로터를 가지는 스터브축의 스티어링 보디로의 축지지 구조에 문제가 있어 밸브의 원활한 작동을 꾀함에 있어 충분하다고 할 수 없었다.

상술한 종례예에서는 로터를 가지는 스터브축은 슬리브를 일체로 설치한 피니언축의 스티어링 보디로의 축지지부와는 달리, 스티어링 보디에 나사 걸합되어 있는 플러그 부재 또는 보디에 직접 지지된 볼베어링과 같은 베어링에 의해 회동 가능하게 축지지되어 있다. 따라서 이와 같은 구성에 의해 밸브 작동을 원활히 하기 위해서는 매우 높은 축지지 정밀도가 요구되었다.

그러나 이와 같은 요구에 대처하는 것은 사실상 불가능했다. 즉, 이와 같은 구조로 만들면 스터브축을 축지지하는 베어링에는 밸브 클리어런스보다 베어링 틈을 작게 취하고 게다가 그 베어링을 슬리브측과 다른 부재에 설치하기 위해 허용되는 세밀한 동심성을 확보하는 것이 필요했는데, 이와 같은 요구를 달성하는 것은 불가능에 가까운 것이었다.

특히, 전술한 슬리브와 로터 사이에 배치되는 회전형 유로 전환 밸브는 조향핸들측 스터브축에 일체적으로 접속된 로터와 조향륜(輪)측 피니언축에 일체적으로 접속된 슬리브를 동심상에서 상대적으로 회전 변위할 수 있는 상태로 조합해서 밸브 하우징내에 설치해야 한다. 이것은 로터 외주면 및 슬리브 내주면에 있어서 둘레방향에 형성된 복수의 통로홈을 로터와 슬리브의 상대적 회전 변위에 의해 선택적으로 접속, 차단함으로써 유체 압력 발생원인 오일 펌프, 오일 탱크 및 파워 실린더를 구성하는 좌, 우 실린더실에 연결되어 통하는 입력 포트, 귀환 포트, 좌, 우 출력 포트가 되는 통로를 접속해서 유체압력회로(유압회로)의 유로 전환을 수행하는 구성을 갖기 때문이다.

그리고, 상술한 종래부터 알려져 있던 래크 피니언식 동력 조향 장치에 의하면 슬리브를 피니언축에 일체적으로 접속했을 경우, 스터브축에 일체적으로 접속된 로터와의 사이에서의 원활한 회전 변위를 얻는 것이 어렵고 원활한 밸브 작동을 얻는데 문제가 있으므로 이것을 해결할 필요가 있다.

도1은 본발명에 따른 래크 피니언식 동력 조향 장치의 일실시 형태를 나타낸 장치 본체부의 단면도이다.

도2는 본발명에 따른 래크 피니언식 동력 조향 장치의 다른 실시형태를 나타낸 장치 본체부의 단면도이다.

도3은 도1, 2의 래크 피니언식 동력 조향 장치의 변형예를 나타낸 장치 본체부의 단면도이다.

도4는 본발명에 따른 래크 피니언식 동력 조향 장치의 또, 다른 실시 형태를 나타낸 장치 본체부의 단면도이다.

도5는 본발명에 따른 래크 피니언식 동력 조향 장치의 다른 실시 형태를 나타낸 장치 본체부의 단면도이다.

도6은 도5의 래크 피니언식 동력 조향 장치의 변형예를 나타낸 장치 본체부의 단면도이다.

도7은 본발명에 따른 래크 피니언식 동력조향장치의 다른 실시 형태를 나타낸 장치 본체부의 단면도이다.

본발명은 이러한 사정을 감안해서 이루어진 것으로, 회전형 유로 전환 밸브의 슬리브를 일체적으로 형성한 피니언축과 함께 로터를 일체로 가지는 스터브축의 축지지 구조를 개선하고, 이들 양 부재를 동축상에서 적절하게 축지지함으로써 상대적 회전 변위를 확보하고, 원활한 밸브 작동을 얻어 원활한 조향 감각을 얻을수 있도록 한 래크 피니언식 동력 조향 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 요청에 의해 본발명에 따른 래크 피니언식 동력 조향 장치의 일실시 형태는, 스티어링 보디내에서 조향 조작에 의해 회전하는 원통형 스터브축과, 스터브축의 일단에 일단을 고정하고 타단 방향 쪽으로 연장되어 있는 토션바와, 이 토션바의 타단에 회동 가능하게 연결되어 조향륜(輪)측 래크에 맞물리는 피니언 톱니를 가지는 피니언축과, 상기 스터브축에서 상기 토션바의 연장 방향으로 토션바를 감싸도록 배치된 로터와, 상기 피니언축에 일단을 일체적으로 접속시키고 이 피니언축으로부터 스터브축 방향으로 연장함과 동시에 상기 로터의 외주에 배치되어 로터와의 사이에 회전형 유로 전환 밸브를 구성하는 슬리브를 구비하고, 상기 피니언축에 연결된 상기 슬리브 내주부의 적어도 양단은 상기 스터브축에 일체적으로 접속된 로터를 접동 가능하게 지지하는 미끄럼 접합면을 가지고, 상기 슬리브 양단의 어느 한쪽에는 베어링이 배치되어 있는 것을 특징으르 하는 피니언식 동력 조향 장치가 제공된다.

이와 같은 구성에 의해 이들 축지지부의 가공 정밀도를 용이하게 확보할 수 있고, 이들 양 부재의 동심성을 확보한 상태에서 상대적으로 회동 변위 가능하게 축지지하는 것이 가능해진다.

또, 본발명의 다른 실시 형태에 의하면 스티어링 보디내에서 조향 조작에 의해 회전하는 원통형 스터브축과, 이 스터브축의 일단에 일단을 고정하고 타단 방향 쪽으로 연장되어 있는 토션바와, 이 토션바의 타단에 회동 가능하게 연결되어 조향륜측 래크에 맞물리는 피니언 톱니를 가지는 피니언축과, 상기 스터브축에서 상기 토션바의 연장 방향으로 토션바를 감싸도록 배치된 로터와, 상기 피니언축에 일단을 일체적으로 접속시키고 이 피니언축으로부터 스터브축 방향으로 연장함과 동시에 상기 로터의 외주에 배치되어 로터와의 사이에 회전형 유로 전환 밸브를 구성하는 슬리브를 구비하고, 상기 피니언축과 일체적으로 접속된 상기 슬리브의 내주면과 상기 스터브축에 일체적으로 접속된 상기 로터와의 미끄럼 접합면의 적어도 한쪽은 마찰 감소 처리면인 것을 특징으로 하는 래크 피니언식 동력 조향 장치가 제공된다.

이와 같은 구성에 의해, 원활한 밸브 작동을 얻을 수 있고, 원활한 조향 감각을 얻을 수 있다.

도1은 본발명에 따른 래크 피니언식 동력 조향 장치의 일실시 형태를 나타낸 것이다. 도1을 참조하면, 전체를 부호 (1)로 나타낸 것은 래크 피니언식 동력 조향 장치에서의 파워 스티어링 본체부이다. 또, (2)는 도시하지 않은 조향 핸들에 연결되는 입력축으로서의 원통형 스터브축, (3)은 피니언축, (4)는 스터브축(2)의 일단에 일단을 고정하고 타단 방향(도면의 상방향)쪽으로 연장되고 타단(안쪽단)을 피니언축(3)에 연결한 토션바이다. 토션바(4)의 연장 방향에는 원통형 로터(11)가 토션바(4)를 감싸듯이 배치되어 있다. 그리고, 이 로터(11)는 스터브축(2)과 일체적으로 형성하는 것에 의해 일체적으로 접속되고, 이 로터(11)의 외주에는 일단을 피니언축(3)에 일체적으로 형성함으로써 일체적으로 접속한 슬리브(12)가 배치되고, 로터(11)와 슬리브(12) 사이에 회전형 유로 전환 밸브(10)가 형성되어 있다. 또, 피니언축(3)에는 도시하지 않은 조향링크기구를 구성하는 래크(5)상의 래크 톱니(5a)와 맞물리는 피니언 톱니(3a)가 설치되어 있다.

또, 로터(11)의 스터브축(2)으로부터 떨어진 외주단과 피니언축(3)에 일체적으로 접속된 부분에 가까운 슬리브(12) 내벽과의 사이에 토션바(4)의 비틀림에 의해 소정 각도 범위내에서의 상대적인 회동 변위를 허용하는 페일 세이프 구조로서 돌출부 및 홈부로 이루어지는 안전 스플라인부(6)가 설치되어 있다.

또, 토션바(4)는 안쪽단이 피니언축(2)측에 압입 고정됨과 동시에 바깥단은 스터브축(2)내를 관통해서 스터브축(2)의 바깥단(下端)에까지 연장 설치되고, 스터브축(2)의 조향 핸들측과의 커플링용 세레이션부(2a) 부분에서 토션바(4)와 전둘레 용접등의 용착 수단에 의해 일체적으로 연결되어 있다. 종래에는 이 부분에서의 연결을 연결핀을 박아 넣어서 했지만, 이와 같은 전둘레 용접에 의한 연결에서는 홀가공이나 핀 박음이 불필요할 뿐만 아니라 실 부재로서의 0링도 불필요해진다.

(7)은 파워 스티어링 본체부를 구성하는 스티어링 보디로, 후술하는 회전형 유로 전환 밸브(10)의 밸브 하우징을 겸한 일체의 구조로 이루어져 있다. 또, 상기 양 축(2), (3)은 후술하는 베어링이나 보디(7)에서 직접 받는 것에 의한 축지지부에 의해 회전 가능하게 지지되고, 적절한 위치에는 오일 실이 사이에 장착되어 있다.

또, 이 스티어링 보디(7)내에 있어서 각 축(2), (3)의 안쪽단측은 회전형 유로 전환 밸브(10)를 구성하는 로터(11) 및 슬리브(12)와 각각 일체적으로 접속되어 있다. 로터(l1) 및 슬리브(12)는 토션바(4)에 의해 상대적으로 회전 변위 가능한 상태로 조합되어 스티어링 보디(7)의 밸브 하우징부에서의 편입 공간(8)에 도입되어져 있다. 또, 이들 로터(11) 및 슬리브(12)의 상대적 회전 변위에 의해 도시하지 않은 오일 펌프(P), 오일 탱크(T)와 파워 실린더 좌, 우실(CL), (CR)간의 유로 전환을 수행하는 것은 공지되어 있다.

회전형 유로 전환 밸브(10)를 구성하는 로터(11) 및 슬리브(12), 그리고, 밸브 하우징부(보디(7))에서의 유압 회로의 구성은 공지되어 있다. 이와 같은 서로 대향해서 미끄럼 접합하는 로터(11)의 외주면(11a)과 슬리브(12)의 내주면(12a)에는 각각 둘레 방향으로 소정 간격을 두고 복수의 통로홈이 밸브 홈(13a), (13b), (14a), (14b)으로 오목 설치됨과 동시에 복수의 유체공급홀 및 유체배출홀이 적당한 곳에 뚫려 설치되어 있고, 이들 통로홈 등의 선택적인 연결, 차단에 의해 유압회로가 필요에 따라 전환 제어된다.

도면 중 (15), (16)은 오일 펌프(P)로부터의 유압이 유입되는 입력 포트 및 오일 탱크(T)로 유압을 환류시키는 귀환 포트를 나타내고, (17A), (17B)는 파워 실린더의 좌, 우 실린더실(CL), (CR)에 접속되는 좌, 우 출력 포트를 나타내며, 상술한 유로 전환 밸브(10)의 조향 조작에 따른 회전 변위로 이들 포트간에서의 유압통로를 임의로 연결, 차단하여 도시하지 않은 파워실린더에서의 조향 보조력의 발생을 제어하는 것도 공지되어 있다.

또, 이 실시 형태에서는 회전형 유로 전환 밸브(10)를 구성하는 슬리브(12)를 피니언축(3)에 일체적으로 설치함과 동시에 이 피니언축(3)을 슬리브(12) 양단부에서 스티어링 보디(7)에 구름 베어링인 볼 베어링(21), 부시(22)에 의해 축지지하고 있다.

더욱이, 이 실시 형태에서는 피니언축(3)의 직경이 작은 선단부(3b)는 스티어링 보디(7)내에 형성된 움푹팬 곳인 축지지부(23)에 의해 축지지되고, 이 축지지부(23)와 피니언축(3) 사이의 베어링 틈은 피니언축(3)의 굽힘 허용 응력내에서, 슬리브(12) 양단부의 베어링(21), (22)에 의한 축지지부에서의 베어링 틈보다 약간 커지게 설정되어 있다.

상술한 볼베어링(21)은 피니언축(3)에 일체적인 슬리브(12)의 단부에 형성한 소경부(小徑部)(12c)를 내륜으로 하고, 볼과 외륜을 붙인 구조로 구성되고 있다. 도면중 (25)는 스티어링 보디(7)에 있어서 편입 공간(8)의 개구단에 나사 결합해서 부착되어 있는 플러그 부재이다. 이 플러그 부재(25)의 안쪽단이 볼베어링(21)의 외륜에 맞닿아 보디(7) 단부와의 사이에 위치된다.

또, 플러그 부재(25)에는 스터브축(2)을 관통해서 유지하는 개구가 제공되고 오일 실(26)을 유지하는 홀딩홈(25a)이 형성되어 있다. 그리고, 이 오일실(26)에 의해 스터브축(2)은 보디(7)내에 회동 가능한 상태로 삽입되어 밀봉되어 있다. 한편, 상기 피니언축(3)의 부시(22)에서도 피니언 톱니(3a) 근처 부분에도 오일실(27)이 설치되어 있다. 그리고, 이들 오일실(26), (27)간에는 작동유가 가득 채워져 있다. 부시(22)는 이와 같은 작동유 속에 있으므로 베어링 성능이나 내구성면에서 뛰어나다.

전술한 것과 같은 구조로 하면 밸브 작동상에서 가장 문제가 되는 슬리브(12)의 양단부 축지지부(21), (22)에 의해 피니언축(3)이 스티어링 보디(7)에 축지지되어 있으므로, 이 슬리브(12) 부분에서의 변형이 적고 밸브 작동이 원활하며 이에 따라 원활한 조향 감각을 얻을 수 있다. 특히, 피니언축(3)에 굽힘력과 갈은 가벼운 부하가 작용해도 슬리브(12) 부분에서의 굽힘 변형은 없고 조향 보조력을 얻기 위한 회전형 유로 전환 밸브(10)의 밸브 작동을 원할하게 수행할 수 있다.

또, 상술한 구성으로 하면 피니언축(3)의 피니언 톱니(3a) 부분에 대부하가 작용해도 슬리브(12) 부분에의 영향을 완화할 수 있으므로 피니언 톱니(3a)에의 부하 작용 여하에 관계없이 슬리브(12) 부분에서의 밸브의 작동을 원활히 수행할 수 있다.

그리고, 상기 회전형 유로 전환 밸브(10)를 구성하는 슬리브(12)가 피니언축(3)에 일체적으로 접속되어 있으므로 구성 부품수 및 가공 개소도 적고 가공 조립작업이 용이하며 장치 구조도 간단해진다. 이와 같이 하면 피니언축(3)과 슬리브(12)와의 사이에 작동시 문제가 되는 흔들림이 없고, 게다가 강성에 있어서도 뛰어나다고 하는 이점도 있다. 그리고, 종래 일반적이었던 장치 구조와 같이 슬리브(12)를 별개의 개체로 설치해서 피니언축(3)에 연결하는 경우처럼 연결부의 존재에 의해 지름 방향으로 대형화되거나 밸브 하우징부를 스티어링 보디(7)와 별개의 개체로 구성하는 것으로 부품수가 늘어나거나 가공, 조립 작업이 번잡해지는 일도 없다.

특히, 피니언축(3)이나 스터브축(2)을 집어넣는 스티어링 보디(7)내의 편입공간(8)을 스터브축(2)측에만 개구하면시 선단을 향해 단계적으로 지름이 작아지는 형상으로 형성할 수 있으므로 이것을 일방향 보링 가공에 의해 안지름 가공을 수행할 수 있고 동시에 편입 작업도 일방향으로부터의 편입, 장착, 압입 등에 의해 간단하게 수행할 수 있으므로 자동 조립화도 가능하다. 즉, 이 실시 형태에서는 스티어링 보디(7)에의 일방향으로의 펀칭에 의해 편입 공간(8)을 형성함으로써, 여기에 편입시키는 부재의 동심성을 확보할 수 있고 그 조립도 용이하다.

또, 이 실시 형태에서는 피니언축(3)에 슬리브(12)를 일체로 형성하고 있고 그리고, 이 슬리브(12)를 피니언축(3)의 대경부(大徑部)와 동일한 지름 크기로 형성하고 있으므로 스티어링 보디(7)와 밸브 보디를 일체적으로 형성할 수 있음과 동시에 소형화도 꾀할 수 있다. 그리고, 이와 같은 피니언축(3)과 슬리브(12)와의 스트레이트한 구조에 의하면 그 내부로 편입시키는 로터(11)의 형상을 스터브축(2)과 동일한 지름에 의한 스트레이트 형상으로 형성할 수 있어 스터브축(2)의 가공성을 향상시킬 수도 있다.

또, 상술한 것과 같이 피니언축(3)의 선단부(3b)를 전술한 축지지부(21), (22)보다 약간 큰 베어링 틈을 가지는 축지지부(23)에 의해 축지지하고 있으므로, 피니언축(3) 전체에 걸친 지지 강도를 확보할 수 있어 내구성 상에도 문제가 없다. 특히, 이와 같은 구성에서는 슬리브(12)를 일체로 설치한 피니언축(3)은 외관상 슬리브(12) 양단의 두 개의 축지지부(21, 22)와 피니언축 선단부(3b)의 축지지부(23)의 세 점으로 지지되고 있지만, 예를들어 가벼운 부하시에는 현실적으로는 슬리브(12) 양단측에서의 두 점 지지가 되므로 특히, 직진 주행시 부근에서의 밸브 작동을 원활하게 수행할 수 있다.

더욱이, 이와 같은 피니언축(3) 선단부(3b)에서의 축지지부(23)의 베어링 틈이 크고, 피니언 톱니(3a) 부분에서의 탄성적 자유도가 크므로, 래크 톱니(5a)와의 기어 맞물림시 기어의 가공 정밀도가 나빠도 이것을 흡수할 수 있고, 게다가 맞물림을 원활히 수행할 수 있으므로 원활한 조향 감각을 얻을 수 있다. 또, 이와 같은 기어의 정밀도상에서의 맞물림 틈은 구성 부품간에서의 흔들림이 아니므로 조향시나 킥백(kick back)시에 타음(打音)이 발생하는 문제도 없다.

또, 피니언축(3) 선단부(3b)의 축지지부(23)는 조향 감각에 영향이 적은 대부하시에만 기능하므로 비교적 고가인 니들베어링이 아닌 부시로 스티어링 보디(7)에 직접 지지되는 것에 의한 베어링 구조이더라도 조향 감각이 나빠지지 않는다.

본발명에 의하면 상술한 피니언축(3)에 일체적인 슬리브(12) 내주부(12a)에 스터브축(2)에 일체적으로 로터(11)를 박아 넣어 직접 축지지하고 있다. 그리고, 이 로터(11)의 슬리브(12)와의 미끄럼 접합면인 외주면(11a)에서 밸브홈(13a), (13b), (14a), (14b)의 축선 방향 스터브축(2)측 단부에 구름 베어링인 니들 베어링(31)을 개재시켜 설치하고 있다. 이 실시 형태에서는 볼베어링(21)을 구성하는 소경부(12c)에 대응하는 부분에 니들베어링(31)을 설치하고 있다. 또, (31a)는 로터(11)측에 오목 설치한 고리형 홈이다.

이와 같이 하면, 로터(11)와 슬리브(12)의 동심성을 확보한 상태에서 이들을 보디(7)에 회동 가능하게 지지시킬 수 있다. 그리고, 상술한 니들베어링(31)의 니들 롤러에 의해 밸브 작동을 원활히 하고 조향 감각을 향상시킬 수 있다. 이와 같은 이점은 가령 피니언축(3)과 스터브축(2)에 외부로부터 힘이 작용해도 이 니들베어링(31)의 존재에 의해 로터(11)와 슬리브(12)로 이루어진 회전형 유로 전환 밸브(10) 부분에서의 쏠림이 발생하지 않고 안정된 회전 변위를 얻을 수 있다는 점에서 명백하다. 또, 종래와 같이 볼베어링과 같은 베어링을 이용하지 않으므로 높은 가공 정밀도를 필요로 하지 않고 가공이 용이하며 또, 비용도 저렴하다는 이점도 있다.

또, 이와 같은 로터(11)와 슬리브(12)의 축지지 구조를 채용함에 있어서, 로터(11)와 슬리브(12)의 미끄럼 접합면의 어딘가에 마찰 감소 처리를 실시하면 밸브작동을 원활하게 하는데 더욱더 효과적이다. 이와 같은 마찰 감소 처리로는 예를들어 인산망간염처리, 가스연질화처리, 테플론분산형무전해 니켈 인 복합도금 처리, 이황산몰리브덴 시저(seizure)처리, 테플론코팅처리, 플라즈마 CVD에 의한 세라믹계 강화 피막 형성 처리를 생각할 수 있고, 이들중에서 어느것을 행해도 된다. 또, 이와 같은 마찰 감소 처리를 실시한 후에 접합면 표면의 플래토율(率)을 향상시키는 처리를 더 실시하면 좋다. 이와 같은 후처리로는 전술한 처리에 따라 안지름 롤러 다듬질, 바깥지름 롤 다듬질, 또는 버프 다듬질 등을 생각할 수 있다.

또, 이 실시 형태에서는 래크 피니언식 동력 조향 장치의 파워 스티어링 본체부(1)에 있어서, 전술한 것과 같이 스터브축(2)과 토션바(4)의 결합은 밸브 센터 꺼냄을 실시한 후에 예를들어 티그 용접과 같은 용접에 의해 이루어지므로 다음과 같은 이점을 가진다. 즉, 종래와 같이 연결 핀을 사용하면 펀칭 핀의 핀 박음 작업을 수행하는 것에 비해 스터브축(2)과 토션바(4)의 동심이 나오기 쉽고, 밸브 작동이 보다 원활해진다. 또, 종래는 밸브 센터 꺼냄을 부분 조립 후에 유압을 도입하면서 수행했지만 본실시형태에 의한 구조에서는 공기압으로 수행하는 것이 좋다. 이와 같이 하면 용접시 작동유가 연소하는 문제와 종래와 같은 센터 꺼냄 이후의 기름 빼기 작업도 불필요하고 더욱이, 전둘레 용접하므로 0링이 필요없어져 센터 꺼냄시 0링의 비틀림력으로 토션바(4)가 꼬여 센터가 어긋나는 문제도 없어진다.

상술한 실시 형태에서는 로터(11)와 슬리브(12)로 이루어지는 회전형 유로 전환 밸브(10)에 있어서, 로터(11)의 미끄럼 접합면인 외주면(11a)에서의 밸브 홈(13a), (13b)의 스터브축(2)측 단부에 홈부(31a)를 설치해서 니들 베어링(31)을 설치한 경우를 설명했는데, 본발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를들어 도2와 같이 상기와는 반대인 밸브 홈(13a), (13b)의 보다 왼쪽에 있는 슬리브(12)와 로터(11)의 단부에 홈부(32a)를 설치하여 니들 베어링(32)을 배치하거나, 도3과 같이 슬리브(12)와 로터(11)의 양방의 대향 단부에 니들 베어링(31), (32)을 설치할 수도 있다.

또, 도4와 같이 슬리브(12) 내주면(12a)에 있어서, 볼베어링(21)을 구성하는 소경부(12c) 내측에 홈 부(33a)를 설치하고 니들 베어링(33)을 설치해도 되고, 또는 도시하지는 않았지만 그 반대 단부에 설치해도 된다. 또, 도4에 나타낸 경우에는 홈부(33a)를 슬리브(12) 단부에 개구시켜 형성하고, 그 빠짐 방지로 슬리브(12) 또는 스터브축(2)에 플레이트를 통해 스냅 링(33b)과 같은 걸림 링을 장착하면 된다.

또, 상술한 실시 형태에서는 로터(11)와 슬리브(12)와의 미끄럼 접합면에 개재하는 베어링으로서 구름 베어링인 니들 베어링(31), (32), (33)을 설치했는데, 이것에 한정되지 않고, 미끄럼 베어링인 부시(35), (36)를, 도5에서와 같이 로터(11)의 밸브 홈(13a), (13b)의 축선 방향 양단측, 즉, 슬리브(12)와 로터(11)의 대향 단부에 압입 등에 의해 부설하도록 구성해도 된다. 이와 같은 구성인 경우에는 이들 부시(35), (36)를 부설한 후, 로터(11)의 바깥지름 연삭시에 이들을 동시에 다듬질 가공하도록 구성하면 된다.

도6은 슬리브(12)의 스터브축(2)측 단부 내주부에 부시(37)를 장착한 경우를 나타내고, 슬리브(12)의 안지름 연삭시에 이 부시(37)를 동시에 다듬질 가공할 수 있다. 그 변형예로서 이 부시(37)의 부착용 홈을 밸브 홈(14a), (14b)과 동시에 가공하게 하고, 이 부시(37)에 작동유를 차단하는 스톱 오프링으로서의 기능을 가지게 하는 구성으로 하는 것도 생각할 수 있다.

그리고, 이 도6과 전술한 도5의 경우에는 밸브의 안지름 또는 바깥지름의 다듬질을 수행할 때 동시에 다듬질 가공을 수행할 수 있으므로 가공 공정수 면에서 유리하고 또, 높은 정밀도를 얻을 수 있다는 이점도 있다.

또, 본발명은 상술한 실시 형태에서 설명한 구조에 한정되지 않고, 래크 피니언식 동력 조향 장치의 파워 스티어링 본체부(1)에 있어서의 각부의 변형, 구조 등을 적당히 변형, 변경할 수 있음은 물론이다. 즉, 상술한 실시형태에서, 래크 피니언식 동력 조향 장치를 전체에 걸쳐 개선하고, 구조를 간소화하고, 가공, 조립성을 향상시킴과 동시에 비용 절감을 꾀할 수 있는 구조로 하고 있는데, 이것에 한정되지는 않는다.

예를들어 스터브축(2)이나 회전형 유로 전환 밸브(10)를 구성하는 로터(11)의 구조나 지지 구조, 로터(11)와 슬리브(12)에 의한 회전형 유로 전환 밸브(10)에서의 밸브홈이나 유체압력 통로의 형상, 구조, 그리고, 래크(5)나 그 지지 구조 등을 적당히 변경할 수 있다.

또, 도1의 피니언축(3)의 슬리브(12)에 있어서 조향 핸들측 단부의 축지지부로는 슬리브(12)를 내륜으로서 이용한 볼베어링(21)을 예시했지만, 이것에 한정되지 않고 내륜을 스냅링 등의 걸림 수단으로 슬리브에 일체적으로 고정시킨 볼베어링을 이용할 수도 있다. 더욱이, 피니언축(3)의 슬리브(12)에 있어서 피니언 톱니(3a)측에 위치하는 축 중앙의 축지지부로는 부시(22)로 한정하지 않고 니들 베어링이나 보디(7)에서 직접 받는 것에 의한 베어링 구조를 채용할 수도 있다. 또, 피니언축(3)의 피니언 톱니(3a)보다도 선단부(3b)에서의 축지지부(23)로는 보디(7)에서 직접 받는 것에 의한 베어링 구조를 예시했지만, 부시나 니들베어링에 의한 베어링 구조여도 상관없다.

또, 도1의 피니언축(3)에서의 피니언 톱니(3a)보다 선단부(3b)는, 예를들어 스트레이트한 형상 또는 선단 에지 맞닿음을 피하기 위해 선단이 약간 가늘어지는 듯한 테이퍼 형상이나 중앙부가 약간 굵어지는 곡선 형상으로 형성하면 된다.

더욱이, 스티어링 보디(7)의 피니언축(3)과 로터(11)를 가지는 스터브축(2)의 편입 공간(8)의 안지름 형상을 스터브축(2)측 개구단을 향해 점차 단조롭게 확대해서 내부에의 편입 부품을 이 개구로부터의 편입에 의해 하도록 구성하면 된다. 여기서 이 개구단에 밀어넣어 고정하는 플러그 부재(25)에 스터브축(2)과의 사이를 실하는 오일실(26)의 홀딩홈을 설치하고, 또, 슬리브(12)의 피니언 톱니(3a)측 축지지부에도 피니언 톱니(3a) 부근 부분에도 오일 실(27)을 유지시킨다.

도7은 본발명에 따른 래크 피니언식 동력 조향 장치의 다른 실시 형태를 나타내고, 이들 도면에 있어서 도1과 같은 것은 동일 부호를 사용해서 나타낸다. 이 실시 형태에 있어서 도1과의 상이점은 도1에 있어서 슬리브(12)의 일단과 대향하는 로터(11)와의 사이에 형성된 구름 베어링을 생략하고, 슬리브(12)와 로터(11)의 미끄럼 접합면 전면에 마찰 감소 처리를 실시한 면(50)을 형성한 것에 있다.

즉, 이 실시 형태에 있어서 상술한 로터(11)와 슬리브(12)의 미끄럼 접합면의 어느쪽 또는 양쪽에 마찰 감소 처리를 실시하도록 구성하고 있다. 이 마찰 감소처리로는 예를 들어 인산망간염처리, 가스연질화처리, 테플론분산형무전해 니켈 인 복합도금 처리, 이황산몰리브덴 시저(seizure)처리, 테플론코팅처리, 플라즈마 CVD에 의한 세라믹계 강화 피막 처리를 생각할 수 있다. 또, 이와 같은 마찰 감소 피막 형성 처리의 어느 것을 실시한 후에 접합면 표면의 플래토율을 향상시키는 처리를 더 실시하면 된다. 이와 같은 후처리로는 전술한 처리에 따라 안지름 롤러 다듬질, 바깥지름 롤 다듬질, 또는 버프 다듬질 등을 생각할 수 있다.

그리고, 이와 같은 처리를 실시하면 밸브 작동이 원활해지고 조향 감각을 향상시킬 수 있다. 특히, 이와 같은 로터(11)와 슬리브(12)는 상대적으로는 약간의 각도만 회동하는 것으로, 이와 같은 표면 처리를 실시하는 구성으로 하면 다른 베어링을 설치하는 경우에 비해 비용면에서 유리하다.

이상 상술한 것과 같이 본발명에 따른 래크 피니언식 동력 조향 장치에 의하면 피니언축에 일체적으로 설치한 슬리브의 내주부에 스터브축에 일체적으로 설치한 로터를 끼워 넣는 것에 의해 회전 가능하게 지지함과 동시에 이들 로터 및 슬리브의 적어도 어느 한쪽의 미끄럼 접합면의 일부에서 이들 로터 및 슬리브에 형성한 밸브 홈을 사이에 두는 축선 방향 양단부의 적어도 어느 한쪽에 베어링을 설치하고 있으므로 간단한 구성임에도 불구하고 이하에 서술하는 뛰어난 효과를 가진다.

본발명에 의하면 스티어링 보디에 축지지하고 있는 피니언축에 일체적인 슬리브와 그 내주부에 삽입한 스터브축에 일체적인 로터를 그 밸브홈의 축선 방향 양단의 어느쪽에서 그 미끄럼 접합면의 일부에 개재시킨 베어링에 의해 직접 축지지하고 있으므로 그 축지지부에서의 가공 정밀도를 용이하게 확보할 수 있고, 이들 양 부재의 동심성을 확보한 상태에서 상대적으로 회동 변위 가능하게 축지지하는 것이 가능하다. 따라서 이와 같은 구성에 의한 회전형 유로 전환 밸브에서는 밸브작동이 원활하고 조향 감각을 향상시킬 수 있다.

또, 본발명에 의하면 종래와 같은 높은 가공 정밀도를 필요로 하는 볼베어링과 같은 베어링을 사용하지 않으므로 각 부의 구성이 간단해지고 비용 절감도 꾀할 수 있다.

또, 본발명에 의하면 스터브축에 일체로 설치한 로터를 직접 회동 가능하게 축지지함과 동시에 이들 슬리브와 로터의 미끄럼 접합면의 적어도 어느 한쪽에 마찰 감소 처리를 실시하게 한 경우에는 간단한 구성임에도 불구하고 이들 양 부재간에서의 필요 이상의 마찰을 감소시킬 수 있고 밸브 작동이 원활하며 조향 감각을 향상시킬 수 있다.

Claims

스티어링 보디(7)내에서 조향 조작에 의해 회전하는 원통형 스터브축(2)과, 상기 스터브축(2)의 일단에 일단을 고정하고 타단 방향으로 연장된 토션바(4)와, 상기 토션바(4)의 타단에 회동 가능하게 연결되어 조향륜측 래크에 맞물리는 피니언 톱니를 가지는 피니언축(3)과, 상기 스터브축(2)에서 상기 토션바(4)의 연장 방향으로 상기 토션바(4)를 감싸도록 배치된 로터(11)와, 상기 피니언축(3)에 일단을 일체적으로 접속시키고 상기 피니언축(3)에서 상기 스터브축(2) 방향으로 연장함과 동시에 상기 로터(11)의 외주에 배치되어 상기 로터(11)와의 사이에 회전형 유로 전환 밸브(10)를 구성하는 슬리브(12)를 구비하고, 상기 피니언축(3)에 일체적으로 접속된 상기 슬리브(12) 내주부의 적어도 양단은 상기 스터브축(2)에 일체적으로 접속된 상기 로터(11)를 접동 가능하게 지지하는 미끄럼 접합면을 가지고 있고, 상기 슬리브(12) 양단의 어느 한쪽에는 베어링(31)이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 래크 피니언식 동력 조향 장치.
제1항에 있어서, 상기 베어링(31)은 구름 베어링 또는 미끄럼 베어링에 의해 구성한 것을 특징으로 하는 래크 피니언식 동력 조향 장치.
제1항에 있어서, 상기 베어링(31)은 상기 로터(11)측 미끄럼 접합면 또는 상기 슬리브(12)측 미끄럼 접합면의 적어도 어느 한쪽에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 레크 피니언식 동력 조향 장치.
제1항에 있어서, 상기 슬리브(12)의 양단에 의해 사이에 끼워진 상기 슬리브(12)와 상기 로터(11) 사이 부분에 상기 회전형 유로 전환밸브(10)를 구성하는 밸브홈(13a, 14a)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 래크 피니언식 동력 조향 장치.
제1항에 있어서, 상기 슬리브(12)와 상기 로터(11)의 미끄럼 접합면의 적어도 한쪽은 마찰 감소 처리면(50)인 것을 특징으로 하는 래크 피니언식 동력 조향 장치.
제5항에 있어서, 상기 마찰 감소 처리면(50)은, 인산망간염처리, 가스연질화처리, 테플론분산형무전해 니켈 복합도금처리, 이황산몰리브덴 시저(seizure)처리, 테플론코팅처리, 플라즈마 CVD에 의한 세라믹계 강화피막 형성 처리 중 어느 하나에 의해 형성된 면인 것을 특징으로 하는 래크 피니언식 동력 조향 장치.
스티어링 보디(7)내에서 조향 조작에 의해 회전하는 원통형 스터브축(2)과, 상기 스터브축(2)의 일단에 일단을 고정하고 타단 방향으로 연장된 토션바(4)와, 상기 토션바(4)의 타단에 회동 가능하게 연결되어 조향륜측 래크에 맞물리는 피니언 톱니를 가지는 피니언축(3)과, 상기 스터브축(2)에서 상기 토션바(4)의 연장 방향으로 상기 토션바(4)를 감싸도록 배치된 로터(11)와, 상기 피니언축(3)에 일단을 일체적으로 접속시키고 상기 피니언축(3)으로부터 스터브축(2) 방향으로 연장함과 동시에 상기 로터(11)의 외주에 배치되어 상기 로터(11)와의 사이에 회전형 유로 전환 밸브(10)를 구성하는 슬리브(12)를 구비하고, 상기 피니언축(3)과 일체적으로 접속된 상기 슬리브(12)의 내주면과 상기 스터브축(2)에 일체적으로 접속된 상기 로터(11)와의 미끄럼 접합면의 적어도 한쪽은 마찰 감소 처리면(50)인 것을 특징으로 하는 래크 피니언식 동력조향 장치.
제7항에 있어서, 상기 피니언축(3)에 일체적으로 접속된 상기 슬리브(12)의 내주부의 적어도 양단은 상기 스터브축(2)에 일체적으로 접속된 상기 로터(11)를 접동 가능하게 지지하는 미끄럼 접합면을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 래크 피니언식 동력 조향 장치.