KR100239909B1 - 래크 피니온식 동력 조향 장치 - Google Patents

Abstract

슬리브와 피니온축이 일체형인 회전형 유로 전환 밸브에서, 피니온축의 부하시 굽힘 변형을 방지하고, 원활한 밸브 작동을 얻을 수 있도록 한다. 스티어링 보디(7)내에서 조향 조작에 의해 회전하는 스터브축(2)에 조향륜측 래크(5)에 맞물리는 피니온 톱니(3a)를 가지는 피니온축(3)이 토션바(4)를 통해 상대적으로 회동 가능하게 연결된다. 이들 양 축의 축 단부 사이에 로터(11) 및 슬리브(12)를 가지는 회전형 유로 전환 밸브(10)가 설치된다. 슬리브를 피니온축에 일체적으로 설치함과 동시에 피니온축을 슬리브 양단부에서 베어링(21), (22)에 의해 스티어링 보디에 축 지지한다.

Description

래크 피니온식 동력 조향 장치

본발명은 래크 피니온식 동력 조향 장치에 관한 것으로 특히, 회전형 유로 전환 밸브(로터리밸브)의 외측 밸브부재인 슬리브를 일체적으로 형성한 피니온축의 지지 구조에 관한 것이다.

래크 피니온식 동력 조향 장치는 경량이고 비교적 구성이 간단하며 조향 성능면에서도 뛰어나며 차랑에의 도입 공간면에서도 유리하다는 등의 이점을 가지고, 파워스티어링으로서 채용되는 많은 타입중의 하나이다. 이와같은 래크 피니온식 동력 조향 장치로는 종래부터 여러가지 구조의 것이 다수 제안되고 있긴 하지만 자동차의 소형화, 경량화 및 장치의 콤팩트화에 따라 아직도 개선의 여지가 남겨져 있다.

예를들어 일본 실개소 제55-114763호 공보나 일본 실개소 제55-114764호 공보에는, 장치 전체의 구성의 간소화와 구성 부품수의 삭감, 그리고, 장치 전체의 소형화와 가공 작업과 조립 작업의 간소화를 꾀하기 위해 래크의 래크톱니에 맞물리는 피니온 톱니를 가지는 피니온축에 회전형 유로 전환 밸브틀 구성하는 외측 밸브부재인 슬리브를 일체적으로 형성한 구조가 개시되어 있다.

여기서 전자의 종래예에서는 슬리브를 일체적으로 가지는 피니온축을 양단부에 설치한 볼베어링, 니들베어링과 같은 구름 베어링에 의해 스티어링 보디에 축지지하고 있고, 밸브 하우징부를 스티어링 보디에 일체적으로 형성할 수 있도록 되어 있다.

또, 후자의 종래예에서는 피니온축의 피니온 톱니 양단부를 볼베어링, 니들베어링과 같은 구름 베어링에 의해 스티어링 보디에 축 지지하고 있다.

종래의 래크 피니온형 동력 조향 장치에 있어서, 피니온축과 회전식 유로 전환 밸브를 구성하는 외측 밸브부재인 슬리브를 입체적으로 형성한 것은 상술한 것과 같이 알려져 있다. 그러나, 이와같은 종래의 장치는 슬리브를 일체로 설치하고 있는 피니온축을 스티어링 보디내에서 지지함에 있어서, 이 슬리브를 포함한 피니온축의 양단부, 또는 피니온축의 피니온 톱니의 양단부를 구름 베어링에 의해 축지지하고만 있는 것이다. 이와 같은 구성에서는 피니온축에 대부하가 작용해시 휨 변형이 일어나면 회전형 유로 전환 밸브를 구성하는 외측 밸브부재인 슬리브도 휨 변형되기 때문에 내측 밸브부재인 로터와의 사이에서 중심 어긋남이나 한쪽 부딪침등이 생기고 원활한 밸브 작동이 저해되는 문제가 있다.

특히, 이와같은 회전형 유로 전환 밸브는 조향 핸들측 스터브축에 일체적인 로터와 조향륜(輪)측 피니온축에 일체적인 슬리브를 동심상에서 상대적으로 회전변위할 수 있는 상태에서 조합해서 밸브 하우징내에 설치하는 것이 필요하다. 이것은 로터 외주부 및 슬리브 내주부에 있어서 둘레방향으로 형성된 복수의 통로홈을 로터와 슬리브의 상대적 회전 변위에 의해 선택적으로 접속, 차단하는 것에 의해 유체 압력 발생원인 오일 펌프, 오일 탱크 및 파워 실린더를 구성하는 좌, 우 실린더실에 연결되어 통하는 입력 포트, 귀환 노트, 좌, 우 출력 포트가 되는 통로를 접속해서 유체압력회로(유압회로)의 유로 전환을 수행하는 구성을 갖기 때문이다.

그리고, 상술한 종래부터 알려져 었던 래크 피니온식 동력 조향 장치에 의하면 슬리브를 피니온축에 일체로 설치한 경우, 전술한 이유로 원활한 밸브 작동을 얻는데 문제가 있었다.

도1은 본발명에 따른 래크 피니온식 동력 조향 장치의 일실시형태를 나타낸 장치 본체부의 단면도이다.

도2는 본발명의 다른 실시형태를 나타낸 장치 본체부의 단면도이다.

본발명은 이러한 사정을 감안해서 이루어진 것으로, 회전형 유로 전환 밸브를 구성하는 슬리브를 피니온축에 일체로 설치할 때 피니온축으로의 부하 작용시의 휨 변형을 막고 로터와의 사이에서의 적절한 회전 변위를 얻어 밸브 작동을 원활히 하고, 원활한 조향 감각을 얻을 수 있는 래크 피니온식 동력 조향 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이와같은 요청에 의해 본발명에 따른 래그 피니온식 동력 조향 장치의 일실시 형태는, 스티어링 보디내에서 조향 조작에 의해 회전하는 스터브축과, 이 스터브축과 토션바를 통해 상대적으로 회동 가능하게 연결되고 조향륜측 래크에 맞물리는 피니온 톱니를 가지는 피니온축과, 이들 양 축의 축 단부간에 설치한 로터 및 슬리브를 가지는 회전형 유로 전환 밸브를 구비하고, 상기 슬리브를 상기 피니온축에 일체로 설치함과 동시에 이 피니온축을 슬리브의 양단부로 스티어링 보디에 축 지지한 것이다.

또, 본발명에 따른 래크 피니온식 동력 조향 장치의 다른 실시 형태에 의하면, 스티어링 보디내에서 조향 조작에 의해 회전하는 스터브축과, 스터브축과 토션바를 통해 상대적으로 회동 가능하게 연결되고 조향륜측 래크에 맞물리는 피니온 톱니를 가지는 피니온축과, 이들 양 축의 축 단부 사이에 설치한 로터 및 슬리브를 가지는 회전형 유로 전환 밸브를 구비하고, 상기 슬리브를 상기 피니온축에 일체로 설치하며, 이 피니온축의 양단부에 설치한 축지지부에 의해 스티어링 보디에 축 지지함과 동시에 이 피니온축과 접하는 슬리브의 일단부를 상기 축지지부와는 다른 베어링 틈을 가지는 축지지부에 의해 스티어링 보디에 축 지지한 것이다.

[제1 실시예]

도1은 본발명에 따른 래크 피니온식 동력 조향 장치의 일실시 형태를 나타낸 것이다. 도1을 참조하면, 전체를 부호 (1)로 나타낸 것은 래크 피니온식 동력 조향 장치에서의 파워 스티어링 본체부이다. 또, (2)는 도시하지 않은 조향 핸들에 연결되는 입력축으로서의 원통형 스터브축, (3)은 피니온축, (4)는 스터브축(2)의 일단에 일단을 고정하고 타단 방향(도면의 좌방향)쪽으로 연장되고, 타단(안쪽단)을 피니온축(3)에 연결한 토션바이다. 토션바(4)의 연장 방향으로는 원통형 로터(11)가 토션바(4)를 감싸도록 배치되어 있다. 그리고, 이 로터(11)는 스터브축(2)과 일체적으로 형성함으로써 일체적으로 접속되고, 이 로터(11)의 외주에는 일단을 피니온축(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, 피니온축(3)에는 도시하지 않은 조향 링크기구를 구성하는 래그(5)상의 래크 톱니(5a)와 맞물리는 피니온 톱니(3a)가 설치되어 있다.

또, 로터(11)의 스터브축(2)으로부터 떨어진 외주단과 피니온축(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.

토션바(4)는 안쪽단이 피니온축(2)측에 압입 고정되어 있고, 바깥단은 스터브축(2)내를 관통해서 스터브축(2)의 바깥단(下端)측에까지 연장 설치되어 이 스터브축(2)의 조향 핸들측과의 거플링용 세레이션부(2a) 부분에서 토션바(4)와 전둘레 용접등의 용착 수단에 의해 일체적으로 접속되어 있다. 종래에는 이 부분에서의 연결을 연결핀을 박아 넣어서 했지만, 이와같은 전둘레 용접에 의한 연결에서는 홀가공이나 핀 박음이 불필요해질 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 구조에 의해 구성되어 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)내의 편입 공간(8)에는, 스터브축(2)에 연결되어 회전형 유로 전환 밸브(10)를 구성하는 로터(11)와 피니온축(3)의 일단에 일체적으로 연결된 슬리브(12)가 대향하도록 동축선상에 배치되어 있다. 이들 로터(11) 및 슬리브(12)의 상대적 회전 변위(토션바(4)의 비틀림에 의한)에 의해 도시하지 않은 오일 펌프(P), 오일 탱그(T)와 파워 실린더 좌, 우실(CL), (CR) 과의 사이의 유로 전환을 수행하는 것은 널리 알려져 있는 바이다. 그리고, 이 유로 전환 동작을 수행하기 위해 서로 대향해서 미끄럼 접합하는 로터(11)의 외주면과 슬리브(12)의 내주면에는 각각 둘레 방향으로 소정 간격을 두고 복수의 통로홈이 밸브 홈으로서 오목 설치됨과 동시에 복수의 유체공급홀 및 유체배출홀이 적당한 곳에 뚫어 설치함으로써 형성되고, 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 포트, (17A), (17B)는 파워 실린더의 좌, 우 실린더실(CL), (CR)에 접속되는 좌, 우 출력 포트로서, 상술한 유로 전환 밸브(10)의 조향 조작에 따른 회전 변위로 이들 포트간에서의 유압 통로를 임의로 연결, 차단하여 도시하지 않은 파워실린더에서의 조향 보조력의 발생을 제어하는 것이 공지되어 있다.

본발명에 의하면, 회전형 유로 전환 밸브(10)를 구성하는 슬리브(12)를 피니온축(3)에 일체적으로 설치함과 동시에 이 피니온축(3)은 이 피니온축(3)에 연결된 슬리브(12) 양단부에서 스티어링 보디(7)에 구름 베어링인 볼 베어링(21)과 부시(22)에 의해 축지지되고 있다.

더우기 본발명에 의하면 피니온축(3)의 직경이 작은 선단부(3b)는 스티어링 보디(7)내에 형성된 홈인 축지지부(23)에 의해 축지지되고, 이 축지지부(23)와 피니온축(3) 사이의 베어링 틈은 피니온축(3)의 굽힘 허용 응력내로, 슬리브(12) 양 단부에서의 베어링(21), (22)에 의한 축지지부에서의 베어링 틈보다 약간 커지게 설정되어 있다.

상술한 볼 베어링(21)은 피니온축(3)에 일체적으로 그리고, 피니온축(3)으로 부터 떨어진 슬리브(12)의 단부에 형성한 소경부(小徑部)를 내륜으로 하고, 볼과 외륜을 조합한 구조의 것이다. 도면중 (25)는 스티어링 보디(7)에 있어서 편입 공간(8)의 개구단(스터브(2)측)에 나사 결합해서 부착되어 있는 플라그 부재이고, 이 플라그 부재(25)의 안쪽단이 볼베어링(21)의 외륜에 맞부딪혀 보디(7)의 단부와의 사이에 위치된다.

상기 플라그 부재(25)에는 스터브축(2)과 일체의 로터(11)를 관통시킨 상태에서 유지되는 개구가 열리고, 이 개구부분에는 오일실(26)을 유지하는 홀딩홈(25a)이 형성되어 있다. 그리그, 이 오일실(26)에 의해 스터브축(2)에 일체적으로 형성된 로터(11)는 보디(7)내에 회동 가능한 상태로 삽입되어 실되어 있다. 한편 상기 피니온축(3)과 일체로 형성된 슬리브(12)의 부시(22)가 배치된 위치에서 피니온 톱니(3a) 근처부분에도 오일실(27)이 설치되어 있다. 그리고, 이들 오일실(26), (27) 사이에는 작동유가 가득 채워져 있다. 따라서 로터(11)의 일단을 지지하는 부시(22)는 이 작동유 속에 배치되어 있으므르 베어링 성능이나 내구성면에서 뛰어나다.

상술한 구성에 의하면 밸브 작동상에서 가장 문제가 되는 슬리브(12)의 양단부 축지지부(21), (22)에 의해 피니온축(3)을 스티어링 보디(7)에 축지지하므로, 이 슬리브(12) 부분에서의 변형이 적고 밸브 작동이 원활하며 이에 따라 원활한 조향 감각을 얻을 수 있다. 특히, 피니온축(3)에 굽힘력과 같은 가벼운 부하가 작용해도 슬리브(12) 부분에서의 굽힘 변형이 없어 조향 보조력을 얻기 위한 회전형 유로 전환 밸브(10)의 밸브 작동을 원할하게 수행할 수 있다.

또, 상술한 구성에 의하면 피니온축(3)의 피니온 톱니(3a) 부분에 대부하가 작용해도 슬리브(12) 부분으로의 영향을 완화할 수 있고, 피니온 톱니(3a)에의 부하 작용 여하에 관계없이 슬리브(12) 부분에서의 밸브의 작동을 원활히 수행할 수 있다.

그리고, 상기 회전헝 유로 전환 밸브(10)를 구성하는 슬리브(12)가 피니온축(3)에 일체적으로 설치되어 있어 구성 부품수가 적고 가공 개소도 적고 가공 조립작업이 용이하며 구조도 간단해진다. 이와같이 하면 피니온축(3)과 슬리브(12)와의 사이에 작동시 문제가 없고, 게다가 강성에 있어서도 뛰어난 이점도 있다. 더우기 종래 일반적이었던 장치 구조와 같이 슬리브(12)와 피니온축(3)을 별개의 개체로 만들고 그 후 양자를 연결부를 통해 연결했을 때 연결부의 존재에 의해 지름 방향으로 대형화되거나 밸브 하우징부를 스티어링 보디(7)와 별개의 개체로 구성하는 것으로 부품수가 늘어나거나 가공, 소립 작업이 번잡해지는 일도 없다.

특히, 피니온축(3)이나 스터브축(2)을 집어넣는 스티어링 보디(7)내의 편입공간(8)을 스터브축(2)측에만 개구하면서 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.

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

또, 상술한 것과 같이 피니온축(3)의 선단부(3b)를 전술한 축지지부(21), (22)보다 약간 큰 베어링 틈을 가지는 축지지부(23)에 의해 축지지하고 있으므로, 피니온축(3) 전체에 걸친 지지 강도를 확보할 수 있어 내구성상에도 문제가 없다.

특히, 이와 갈은 구성에서는 슬리브(12)를 일체로 설치한 피니온축(3)은 외관상 슬리브(12) 양단의 두 개의 축지지부(21, 22)와 피니온축 선단부(3b)의 축지지부(23)의 세 점에서 지지되고 있지만, 예를들어 가벼운 부하시에는 현실적으로는 슬리브(12) 양단측에서의 두 점 지지가 되므로 특히, 직진 주행시 부근에서의 밸브작동을 원활하게 수행할 수 있다.

더욱이, 이와 같은 피니온축(3) 선단부(3b)에서의 축지지부(23)의 베이링 틈이 크고, 피니온 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 간격은 구성 부품간에서의 덜컥거림이 아니므로 조향시나 킥백(kick back)시에 타음(打音)이 발생하는 문제도 없다.

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

여기서 상술한 실시 형태에서는 스티어링 보디(7)의 일방에서 구멍을 뚫어 편입 공간(8)을 형성하고 있으므로, 여기에 편입시키는 부재의 동심성을 확보할 수 있고, 그 조립도 용이하다. 그리고, 이 실시 형태에서는 피니온축(3)의 슬리브(12)내구부에 보디(7)로 직집 지지되는 것에 의한 축지지 상태로 스터브축(2)에 일체로 로터(11)를 축지지하고 있고, 이에 따라 로터(11)와 슬리브(12)와의 동심성을 확보한 상태에서 이들을 보디(7)에 회동 가능하게 지지시킬 수 있다.

이 경우 이와 같은 로터(11)와 슬리브(12)와의 미끄럼 접합면 어딘가에 마찰감소 처리를 실시하면 된다. 여기서 이와같은 마찰 감소 처리로는 예를들어 인산망간염처리, 가스연질화처리, 테플론분산형무전해 니겔 인 복합도금 처리, 이황산몰리브덴 시저(seizure)처리, 테플론코팅처리, 플라즈마 CVD에 의한 세라믹계 강화 피막 처리를 생각할 수 었고, 어느것을 행해도 된다.

특히, 이와 같은 로터(11)와 슬리브(12)는 상대적으로는 약간의 각도만큼 회동하는 것으로, 이와 같은 표면 처리를 실시하는 구성으로 하면 다른 베어링을 설치하는 경우에 비해 비용면에서 유리하다.

[제2 실시예]

도2는 본발명에 따른 래크 피니온식 동력 조향 장치의 다른 실시예를 나타내고, 도2에 있어서 도1과 동일한 것은 동일한 부호를 사용해서 나타내고 있다.

도2에 나타낸 제2실시예에 의하면, 회전형 유로 전환 밸브(100)를 구성하는 슬리브(112)를 피니온축(103)에 일체로 설치함과 동시에, 이 피니온축(103)과 슬리브(112)의 일체 구조의 양단부, 즉 피니온축(103)의 슬리브(112)로부터 떨어진 선단부와 슬리브(112)의 피니온축(103)으로부터 떨어진 슬리브 단부에 설치한 축지지부(121), (123)에 의해 스티어링 보디(7)에 축지지되어 있다. 그리고, 피니온축(103)과 슬리브(112)의 일체 구조의 상기 피니온축(103)과 접하는 슬리브(112)의 일단부는 축지지부(121), (123)와는 다른 베어링 틈을 가지는 축지지부(122)에 의해 스티어링 보디(7)에 축지지되어 있다. 또, 상술한 축지지부(121)는 볼베어링에 의해, 축지지부(123)는 보디(7)로 직접 지지되는 것에 의해 그리고, 축지지부(122)는 부시에 의해 미끄럼 베어링으로서 구성되어 있다. 축지지부(121)를 구성하는 상술한 볼베어링은 피니온축(103)에 일체적인 슬리브(112) 단부에 형성한 소경부(小徑部)를 내륜으로 하고, 볼과 외륜을 조합한 구조로 구성된다.

또, 본발명의 실시예에 의하면 피니온축(103)과 접하는 슬리브(112)의 일단부는 피니온축(103)의 굽힘 허용 응력내에서 일체 구조의 양단에 형성된 다른 축지지부(121), (123)에서의 베어링 틈보다 약간 커지도록 설정한 축지지부(122)에 의해 스티어링 보디(7)에 축지지되고 있다.

또, 도면 중 (125)는 스티어링 보디(7)에 있어서 편입 공간(8)의 개구단에 나사 결합해서 부착되어 있는 플라그 부재로, 이 플라그 부재(125)의 안쪽단이 볼베어링(121)의 외륜에 맞부딪혀 보디(7)의 단부와의 사이에서 걸려 있다.

또, 플라그 부재(125)에는 스터브축(2)을 관통해서 유지하는 개구가 열려지고, 오일실(126)을 유지하는 홀딩홈(125a)이 형성되어 있다. 그리고 이 오일실(126)에 의해 스터브축(2)은 보디(7)내에 회동 가능한 상태로 삽입되고 밀봉되어 있다. 한편 상기 피니온축(103)의 상기 부시(122)에서도 피니온 톱니(103a) 근처 부분에도 오일 실(127)이 설치되어 있다. 그리고, 이들 오일 실(126), (127)간에는 작동유가 충분히 새워져 있다.

따라서 상기 부시(122)는 이 작동유 속에 있으므로 베어링 성능이나 내구성 면에서 뛰어나다.

상술한 구성에 의하면 밸브 작동상에서 가상 문제가 되는 슬리브(112)와 피니온축(103)의 일체 구조 양단부의 축지지부(121), (123)에 의해 스티어링 보디(7)에 축지지하고 있으므로, 특히, 슬리브(112) 부분에서의 굽힘 변형이 적고 밸브 동작이 원활하며 이에 따라 원활한 조향 감각을 얻을 수 있다. 특히, 피니온축(3)에 굽힘력과 같은 가벼운 부하가 작용해도 슬리브(112) 부분에서의 굽힘 변형은 적어 조향 보조력을 얻기 위한 회전형 유로 전환 밸브(100)의 밸브 작동을 원활하게 수행할 수 있다.

또, 상술한 구성에 의하면 피니온축(103)의 피니온 톱니(103a) 부분에 대부하가 작용해도 슬리브(112)의 일단부의 축지지부(122)에 의해 슬리브(112) 부분으로의 영향을 완화할 수 있기 때문에 피니온 톱니(103a)로의 부하 작용 여하에 관계없이 슬리브(112) 부분에서의 밸브 작동을 원할하게 수행할 수 있다.

그리고, 회전형 유로 전환밸브(100)를 구성하는 슬리브(112)가 피니온축(103)과 일체적으로 설치되어 있으므로 구성 부품수가 적고, 가공 개소도 적고, 가공 조립 작업이 용이하고, 장치 구조도 간단해진다. 이와 같이 하면 피니온축(103)과 슬리브(112)와의 사이에 작동시 문제가 없고, 게다가 강성에 있어서도 뛰어나다는 이점도 있다. 그리고, 종래 일반적이었던 장치 구조와 같이 슬리브(112)를 별개의 개체로 설치하여 피니온축(103)에 연결하는 경우와 같이, 연결부의 존재에 의해 지름 방향으로 대형화하거나 밸브 하우징부를 스티어링 보디(7)와 다른 개체로 구성하는 것으로 부품수가 증가하거나 가공 조립 작업이 번잡해지거나 하지 않는다.

특히, 피니온축(103)이나 스터브축(2)을 편입시키는 스티어링 보디(7)내의 편입 공간(8)을 스터브축(2)측에만 개구하면서 선단을 향해 단계적으로 지름이 작아지는 형상으로 형성할 수 있으므로 이것을 일방향 보링 가공에 의해 안지름 가공을 수행할 수 있음과 동시에 편입 작업도 일방향으로부터의 편입, 장착, 압입 등에 의해 간단히 수행할 수 있으므로 자동 조립화도 가능하다.

여기서 본실시형태에서는 피니온축(103)에 슬리브(112)를 일체로 형성하고 있고, 그리고, 이 슬리브(112)를 피니온축(3) 대경부와 동일 지름 치수법으로 형성하고 있으므로 스티어링 보디(7)와 밸브 보디를 일체적으로 형성할 수 있음과 동시에 소형화도 꾀할 수 있다. 더욱이, 이와 같은 피니온축(103)과 슬리브(112)와의 일자형 구조에 따르면 그 내부에 편입시키는 로터(11)의 형상을 스터브축(2)과 동일한 지름에 의한 스트레이트 형상으로 형성할 수 있어 스터브축(2)의 가공성을 향상시킬 수 있다.

또, 상술한 것과 같이 피니온축(103)과 슬리브(112)의 일체 구조의 일단부를 전술한 축지지부(121), (123)보다 약간 큰 베어링 틈을 가지는 축지지부(122)에 의해 축지지하고 있으므로 피니온축(103)의 전체에 걸친 지지 강도틀 확보할 수 있어 내구성상에서도 문제가 없다. 특히, 이와 같은 구성에 의하면 슬리브(112)를 일체로 설치한 피니온축(3)은 외관상 양단의 두 개의 축지지부(121, 123)와 피니온축(103)과 접하는 슬리브(112)의 일단부의 축지지부(122)와의 세 점에서 지지되고 있지만, 예를들어 경부하시에는 현실적으로는 슬리브(112) 양단측에서의 두 점 지지가 되므로 특히, 직진 주행시 부근에서의 밸브 작동을 원활하게 수행할 수 있다.

또, 피니온축(103)과 접하는 슬리브(112)의 일단부에서의 축지지부(122)는 조향 감각에 영향이 적은 대부하시에만 기능하므로 비교적 고가인 니들베어링이 아니라 부시나 스티어링 보디(7)에서 직접 지지되는 것에 의한 베어링 구조이더라도 조향 감각이 나빠지지는 않는다.

여기서 상술한 실시 형태에서는 스티어링 보디(7)로의 일방에서의 구멍 뚫음에 의해 편입 공간(8)을 형성하고 있으므로, 여기에 편입시키는 부재의 동심성을 확보할 수 있고, 그 조립도 용이하다. 그리고, 이 실시 형태에서는 피니온축(103)의 슬리브(112) 내주부에 직접 지지되는 것에 의한 베어링 상태로 스터브축(2)에 일체로 로터(11)를 축지지하고 있고, 이에 따라 로터(11)와 슬리브(112)와의 동심성을 확보한 상태에서 이들을 보디(7)에 회동 가능하게 지지시킬 수 있다.

이 경우 이와 같은 로터(11)와 슬리브(112)와의 미끄럼 접합면 어딘가에 마찰 감소 처리를 실시하면 된다. 여기서 이와같은 마찰 감소 처리로는 예를들어 인산망간염 처리, 가스연질화처리, 테플론분산형무전해 니켈 인 복합도금 처리, 이황산몰리브덴 시저 처리, 테플론코팅처리, 플라즈마 CVD에 의한 세라믹계 강화 피막 처리를 생각할 수 있고, 그 어느것을 행해도 된다.

특히, 이와 같은 로터(11)와 슬리브(112)는 상대적으로는 약간의 각도만큼 회동하는 것으로, 이와 같은 표면 처리를 실시하는 구성으로 하면 다른 베어링을 설치하는 경우에 비해 비용면에서 유리하다.

또, 본발명은 상술한 실시 형태에서 설명한 구조에 한정되지 않고, 래크 피니온식 동력 조향 장치의 파워 스티어링 본체부(1)에서의 각 부의 형상, 구조 등을 적당히 변형, 변경할 수도 있음은 물론이다. 즉, 상술한 실시 형태에서는 래크 피니온식 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), (100)를 구성하는 로터(11)의 구조나 지지 구조, 로터(11)와 슬리브(12)에 의한 회전형 유로 전환 밸브(10), (100)에서의 밸브홈이나 유체압력 통로의 형상, 구조, 그리고, 래크(5)나 그 지지 구조등을 적당히 변경할 수도 있다.

또, 피니온축(3), (103)의 슬리브(12), (112)에 있어서 조향 핸들측 단부의 축지지부로는 슬리브(12), (112)를 내륜으로서 이용한 볼베어링(21), (121)을 예시했지만, 이것에 한정되지 않고 내륜을 스냅링 등의 걸림 수단으로 슬리브에 일체적으로 고정시킨 볼베어링을 이용할 수도 있다.

더욱이, 피니온측(3), (103)의 슬리브(12), (112)에 있어서 피니온 톱니(3a)측에 위치하는 축 중앙의 축지지부로는 부시(22), (122)로 한정하지 않고 니들베어링이나 보디(7)로 직접 지지되는 것에 의한 베어링 구조를 채용할 수도 있다.

또, 피니온축(3), (103)의 피니온 톱니(3a)보다도 선단부(3b)에서의 축지지부(23), (123)에는 보디(7)로 직접 지지되는 것에 의한 베어링 구조를 예시했지만, 부시나 니들베어링에 의한 구조여도 상관없다.

또, 피니온축(3), (103)에서의 피니온 톱니(3a)보다 선단부(3b)는, 예를들어 일자형 형상 또는 선단 에지 부딪힘을 피하기 위해 선단이 약간 가늘어지는 듯한 테이퍼 형상이나 증앙부가 약간 굵어지는 곡선 형상으로 형성하면 된다.

이상 상술한 것과 같이 본발명에 따른 래크 피니온식 동력 조향 장치에 의하면 회전형 유로 전환 밸브를 구성하는 슬리브를 피니온축에 일체적으로 설치함과 동시에 이 피니온축을 슬리브 양단부에서 스티어링 보디에 볼베어링, 부시 또는 니들베어링과 같은 베어링에 의해 축지지하거나, 또는 회전형 유로 전환 밸브를 구성하는 슬리브를 피니온축에 일체로 설치함과 동시에 피니온축 양단부에 설치한 축지지부에 의해 스티어링 보디에 축지지하고, 동시에 이 피니온과 접하는 슬리브의 일단부를 상기 축지지부와는 다른 베어링 틈을 가지는 축지지부에 의해 스티어링 보디에 축지지함으로써, 간단한 구성임에도 불구하고 이하에 서술하는 뛰어난 효과를 가진다.

본발명에 의하면 밸브 작동상에서 가장 문제가 되는 슬리브의 양단부 축지지부에 의해 피니온축을 스티어링 보디에 축지지하고 있으므로, 이 슬리브에서의 변형이 적고 밸브 작동이 윈활하며 이에 따라 원활한 조향 감각을 얻을 수 있다. 특히, 피니온축에 굽힘력과 같은 부하가 작용해도 슬리브 부분에서의 변형이 없어 조향 보조력을 얻기 위한 회전형 유로 전환 밸브의 밸브 작동을 원활하게 수행할 수 있다.

또, 본발명에 의하면 회전형 유로 전환 밸브를 구성하는 슬리브가 피니온축에 일체로 설치되어 있으므로 구성 부품수가 적고, 가공 조립 작업이 용이하고, 장치 구조도 간단해진다. 더욱이, 본발명에 의하면 슬리브를 별개의 개체로 설치해서 피니온축에 연결하는 경우와 같이 연결부의 존재에 의해 지름 방향으로 대형화하거나, 밸브 하우징부를 스티어링 보디와 별개의 개체로 구성하는 것으로 부품수가 증가하거나, 가공, 조립 작업이 번잡해지거나 하지 않는다.

특히, 본발명에 의하면 피니온축이나 스터브축을 편입시기는 스티어링 보디내의 편입 공간을 스터브축측에만 개구하면서 선단쪽으로 단계적으로 지름이 작아지는 형상으로 형성할 수 있으므로 이것을 일방향 보링 가공에 의해 안지름 가공을 수행할 수 있고 동시에 편입 작업도 일방향으로부터의 편입에 의해 간단히 수행할 수 있어 그 자동 조립화도 꾀할 수 있다.

또, 본발명의 제1실시예에 의하면, 피니온축의 선단부를 이 피니온축의 굽힘허용응력내에서 슬리브 선단부의 축지지부에서의 베어링 틈보다 약간 커지도록 설정한 축지지부에 의해 스티어링 보디에 축지지하고 있으므로 피니온축의 전체에 걸친 지지 강도는 확보할 수 있어 내구성면에서의 문제는 없다. 특히, 이와 같은 구성에서는 피니온축은 외관상으로는 세 점 지지이지만, 경부하시에는 현실적으로는 두 점 지지이므로 직진 부근에서의 밸브 작동이 원활해진다.

또, 본발명의 제1실시예에 의하면 피니온축 선단부에서의 축지지부의 베어링 틈이 크고, 피니온 톱니 부분에서의 탄성적 자유도가 크므로, 래크 톱니와의 기어 맞물림시 기어의 정밀도가 나빠도 이것을 흡수할 수 있고, 게다가 맞물림을 원활하게 수행할 수 있으므로, 원활한 조향 감각을 얻을 수 있다. 또, 이와 같은 기어 정밀도상에서의 맞물림 틈은 구성 부품간의 덜컥거림이 아니므로 타음(打音) 발생의 원인이 되지 못한다.

더욱이, 피니온축 선단부의 축지지부는 조향 감각에 영향이 적은 대부하시에만 기능하므로 비교적 고가인 니들베어링이 아닌 부시나 보디로 직접 지지되는 것에 의한 축지지 구조이어도 조향 감각이 나빠지지 않는다.

또, 본발명의 제2실시예에 의하면 피니온축과 접하는 슬리브의 일단부를 이 피니온축 굽힘 허용 응력내에서 피니온축 양단부의 축지지부에서의 베어링 틈보다 약간 커지게 설정한 축지지부에 의해 스티어링 보디에 축지지하고 있으므로 피니온축의 전체에 걸친 지지 강도는 확보할 수 있어 내구성 면에서의 문제는 없다. 특히, 이와 같은 구성에서는 피니온축은 외관상으로는 세 점 지지이지만 경부하시에 현실적으로는 두 점 지지이므로, 직진 부근에서의 밸브 작동이 원활해진다.

그리고, 피니온축과 접하는 슬리브의 일단부에서의 축지지부는 조향 감각에 영향이 적은 대부하시에만 기능하므로 비교적 고가인 니들베어링이 아니라 부시나 보디로 직접 지지되는 것에 의한 베어링 구조이더라도 조향 감각이 나빠지지 않는다.

Claims (4)

1. 스티어링 보디(7)내에서 조향 조작에 의해 회전하는 스터브축(2)과, 상기 스터브축(2)의 일단에 일단을 고정하고 타단 방향으로 상기 스터브축(2)내에서 연장되는 토션바(4)와, 상기 토션바(4)의 타단에 회동 가능하게 연결된 피니온축(3)과, 상기 스터브축(2)으로부터 상기 토션바(4)의 연장 방향으로 상기 토션바(4)를 감싸도록 배치된 로터(11)와, 상기 피니온축(3)에 일단을 일체적으로 접속시키고 상기 피니온축(3)으로부터 상기 스터브축(2) 방향으로 연장함과 동시에 상기 로터(11)의 외주에 배치되어 상기 로터(11)와의 사이에 회전형 유로 전환 밸브를 구성하는 슬리브(12)를 구비하고, 상기 피니온축(3)은 상기 슬리브(12) 양단부에서 상기 스티어링 보디(7)에 축지지되어 있는 것을 특징으로 하는 래크 피니온식 동력 조향 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 피니온축(3)의 상기 슬리브(12)로부터 떨어진 선단부는 이 피니온축(3)의 굽힘 허용 응력내에서 상기 슬리브(12) 양단부 축지지부에서의 베어링 틈보다 약간 커지게 설정한 축지지부(23)에 의해 상기 스티어링 보디(7)에 축지지되어 있는 것을 특징으로 하는 래크 피니온식 동력 조향 장치.
3. 스티어링 보디(7)내에서 조향 조작에 의해 회전하는 스터브축(2)과, 상기 스터브축(2)의 일단에 일단을 고정하고 타단 방향으로 상기 스터브축(2)내로 연장되는 토션바(4)와, 상기 토션바(4)의 타단에 회동 가능하게 연결된 피니온축(103)과, 상기 스터브축(2)으로부터 상기 토션바(4)의 연장 방향으로 상기 토션바(4)를 감싸도록 배치된 로터(11)와, 상기 피니온축(103)에 일단을 연결하고 상기 피니온축(103)으로부터 상기 스터브축(2) 방향으로 연장함과 동시에 상기 로터(11)의 외주에 배치되어 상기 로터(11)와의 사이에 회전형 유로 전환 밸브를 구성하는 슬리브(112)를 구비하고, 상기 피니온축(103)은 상기 피니온축(103)의 상기 슬리브(112)로부터 떨어진 선단부와 상기 슬리브(112)의 상기 피니온축(103)으로부터 떨어진 슬리브(112)의 단부에 설치한 축지지부(123, 121)에 의해 스티어링 보디(7)에 축지지되고, 상기 피니온축(3)과 접하는 상기 슬리브(12)의 일단부는 상기 각 축지지부와는 다른 베어링 틈을 가지는 축지지부(122)에 의해 상기 스티어링 보디(7)에 축지지되어 있는 것을 특징으로 하는 래크 피니온식 동력 조향 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 피니온축(103)과 접하는 상기 슬리브(112)의 일단부는 상기 피니온축(103)의 굽힘 허용 응력내에서 다른 축지지부에서의 베어링 틈보다 약간 커지도록 설정되어 축지지부(122)에 의해 상기 스티어링 보디(7)에 축지지되어 있는 것을 특징으로 하는 래크 피니온식 동력 조향 장치.

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