KR100432018B1 - 파워 스티어링 오일 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 동력 조향 장치에 구비되어 콘트롤 밸브 및 파워 실린더에 유압을 제공하는 파워 스티어링 오일 펌프에 관한 것으로서, 내부에 유체를 압축하여 토출할 수 있도록 유체 압축 공간 내부로 복수 개의 흡입부와 토출부가 연결되는 펌프 바디와; 상기 펌프 바디의 유체 압축 공간 내에 설치되어 유체의 압축 정도에 따라 가변되는 가변 캠과; 상기 펌프 바디 내에 구비되어 상기 가변 캠이 상기 펌프 바디 내에서 변형 가능하도록 지지하는 동시에 원주 방향으로의 공간을 구획하는 캠지지수단과; 상기 가변 캠의 내에서 회전하는 로터와; 상기 로터에 장착되어 상기 가변 캠 내에 밀착된 상태에서 회전하면서 유체를 압축하는 베인을 포함하여 구성됨으로써, 별도의 유량 제어밸브와 안전 밸브를 구비하지 않고도 동력 조향에 필요한 오일을 적절하게 공급할 수 있고, 펌프의 주변 구조가 간단해지고, 오일 열화를 방지할 수 있으며, 운전자의 조향 감각을 향상시킬 수 있는 효과를 제공하게 된다.

Description

파워 스티어링 오일 펌프{Oil pump for power steering}

본 발명은 자동차의 동력 조향 장치에 구비되어 콘트롤 밸브 및 파워 실린더에 유압을 제공하는 파워 스티어링 오일 펌프에 관한 것이다.

자동차의 조향 장치는 자동차의 진행 방향을 임으로 바꾸기 위해 조향하는 장치이며, 이 장치는 조작 기구, 기어 장치 및 링크 기구의 3가지 기구로 구성되어 있다.

특히 동력 조향은 가볍고 신속한 조향 조작의 요구에 대응하기 위하여 사용되는 장치로, 조향 장치의 기어 장치에 배력 장치를 설치하여 조향 휠의 조작력을 그의 배력작용에 의해 경감시키도록 이루어진다.

일반적으로 동력 조향 장치는 운전자가 조향 휠을 회전시키게 되면 동력 조향이 이루어지도록 콘트롤 밸브 및 파워 실린더가 구비되고, 이 콘트롤 밸브 및 파워 실린더에 동력원인 유압을 제공할 수 있도록 오일 펌프가 구비된다.

도 1은 종래 기술의 파워 스티어링 오일 펌프가 도시된 내부 구성도이다.

종래 기술의 파워 스티어링 오일 펌프는 도 1에 도시된 바와 같이 외관을 형성하는 펌프 바디(10)와, 상기 펌프 바디(10)에 고정되고 내부에 타원 형상의 캠면(21)을 갖는 캠(20)과, 상기 캠(20)의 내부에서 회전축(40)에 의해 회전되는 로터(30)와, 상기 로터(30)에 구비되어 상기 캠면(21)에 밀착되어 회전하면서 오일을 압축하는 베인(35)으로 구성된다.

미설명부호 15는 상기 캠(20)을 펌프 바디(10) 내에 고정시키는 위치 고정핀이다.

이와 같이 구성된 종래 기술의 오일 펌프는 상기 캠(20)의 압축 공간 내에 두 쌍의 흡입부(S1)(S2)와 토출부(D1)(D2)가 각각 형성되고, 상기 베인(35)을 중심으로 흡입부(S1)(S2) 쪽에는 저압 공간(L1)(L2)이 형성되고, 상기 토출부(D1)(D2) 쪽에는 고압 공간(H1)(H2)이 형성된다.

따라서, 상기 오일 펌프는 도 1에서와 같이 로터(30)가 회전축(40)에 의해 시계 방향으로 회전하게 되면 상기 두 곳의 흡입부(S1)(S2)를 통해 저압 공간(L1)(L2)으로 흡입된 오일이 고압 공간(H1)(H2)으로 이동하면서 압축된 다음 토출부(D1)(D2)를 통해 펌프 바디(10)의 외부로 토출되고, 이렇게 토출된 오일은 콘트롤 밸브 및 파워 실린더에 동력원으로 제공된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술의 파워 스티어링 오일 펌프는 캠(20)의 내부에 형성되는 압축 공간이 항상 일정하여 엔진의 회전속도에 따라 토출량이 결정되기 때문에 차량의 속도가 고속일 경우에 작은 토출량을 요구하는 조향 조건에 만족할 수 없고, 에너지 소비가 커지고 유온 상승에 따라 오일이 쉽게 열화되는 문제점이 있다.

또한, 차량의 속도에 따라 오일 펌프의 토출량을 적절하게 조절하기 위해 별도의 유량 제어 밸브를 구비하여야 하고, 압력 감응을 위해 별도의 안전 밸브를 설치해야 되기 때문에 전체적인 구조가 복잡해지고 비용이 상승하는 문제점도 있다.

또한, 상기한 종래 기술의 오일 펌프는 초기 토출량이 엔진 회전수에 의해결정되고, 초기 토출량에 감응하여 최종 토출량이 결정되기 때문에 운전자의 조향 감각을 만족시키기 어려운 문제점도 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 별도의 유량 제어밸브와 안전 밸브를 구비하지 않고도 동력 조향에 필요한 오일을 적절하게 공급할 수 있도록 구성함으로써 펌프의 주변 구조가 간단해지고, 오일 열화를 방지할 수 있으며, 운전자의 조향 감각을 향상시킬 수 있는 파워 스티어링 오일 펌프를 제공하는 데 목적이 있다.

도 1은 종래 기술의 파워 스티어링 오일 펌프가 도시된 내부 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 파워 스티어링 오일 펌프가 도시된 내부 구성도로서, 오일 압력이 낮을 때의 상태도,

도 3은 본 발명에 따른 파워 스티어링 오일 펌프가 도시된 내부 구성도로서, 오일 압력이 최대일 때의 작동 상태도,

도 4는 도 3의 밑부분이 도시된 확대도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 펌프 바디 55 : 지지체

56 : 위치 고정핀 60 : 가변 캠

65 : 니들 핀 70 : 회전축

80 : 로터 85 : 베인

S1,S2 : 흡입부 D1,D2 : 토출부

L1,L2 : 저압 공간 H1,H2 : 고압 공간

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 파워 스티어링 오일 펌프는, 내부에 유체를 압축하여 토출할 수 있도록 형성된 펌프 바디와;상기 펌프 바디의 유체 압축 공간 내에 설치되어 유체의 압축 정도에 따라 가변되도록 환형상의 고리 모양을 이루면서, 일정 이상의 유체 압축 압력에 따라 변형되어 상기 흡입부와 토출부를 서로 연통시키는 가변 캠과; 상기 펌프 바디의 내부에서 펌프 바디 내에 위치 고정핀으로 고정되어 가변 캠의 외측으로 유체 압축 공간을 형성하는 지지체;상기 펌프 바디 내에 구비되어 펌프 바디 내에서 가변 캠이 타원 형상으로 가변될 수 있도록 가변 캠의 외측 둘레를 지지하는 동시에 원주 방향으로의 공간을 구획하는 복수 개의 니들 핀으로 이루어진 캠지지수단과;상기 가변 캠의 내에서 회전하는 로터와;상기 로터의 회전방향으로부터 제1 부분은 압력이 일정 압력 이하에서 상기 가변 캠의 외측 둘레면을 벗어나지 않도록 형성되고, 상기 제1 부분에서 이어지는 제2 부분은 상기 가변 캠의 외측 둘레면을 벗어나도록 상기 지지체와 로터 사이의 공간에 일정 정도 길게 형성되면서 상기 펌프 바디의 유체 압축 공간 내부로 연결되는 복수개의 흡입부와 토출부 및;상기 로터에 장착되어 상기 가변 캠 내에 밀착된 상태에서 회전하면서 유체를 압축하는 베인을 포함한 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 가변 캠은 내부 유체의 압력이 영(0)일 때는 상기 지지체와 로터 사이에 일정한 간격으로 이격된 상태에 있고, 내부 유체의 압력이 최대일 때 타원 형상으로 변형되면서 장축은 상기 지지체에 밀착되고, 단축은 상기 로터에 밀착되어 상기 흡입부와 토출부를 연통시키도록 구성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 2와 도 3은 본 발명에 따른 파워 스티어링 오일 펌프가 도시된 내부 구성도로서, 도 2는 오일 압력이 낮을 때의 상태도이고, 도 3은 오일 압력이 최대일 때의 작동 상태도이다. 그리고, 도 4는 도 3의 밑부분이 도시된 확대도이다.

본 발명에 따른 파워 스티어링 오일 펌프는 내부에 유체를 압축하여 토출할 수 있도록 유체 압축 공간 내로 두 개씩의 흡입부(S1)(S2)와 토출부(D1)(D2)가 연결되는 펌프 바디(50)와, 상기 펌프 바디(50)의 유체 압축 공간 내에 설치되어 유체의 압축 정도에 따라 가변되는 가변 캠(60)과, 상기 펌프 바디(50) 내에 구비되어 상기 가변 캠(60)이 상기 펌프 바디(50) 내에서 변형 가능하도록 지지하는 동시에 원주 방향으로의 공간을 구획하는 캠지지 수단인 니들 핀(65)과, 상기 가변캠(60)의 내에서 회전하는 로터(80)와, 상기 로터(80)에 장착되어 상기 가변 캠(60) 내에 밀착된 상태에서 회전하면서 유체를 압축하는 베인(85)으로 구성된다.

상기 펌프 바디(50)의 내부에는 유체 압축 공간을 형성토록 상기 가변 캠(60)의 외측에 그 단면이 환형상으로 이루어진 지지체(55)가 설치되고, 상기 지지체(55)는 상기 펌프 바디(50) 내에 다수 개의 위치 고정핀(56)으로 고정된다.

상기 로터(80)는 그 중심에 회전력을 전달받도록 회전축(70)이 결합되어 설치되고, 둘레 부분에는 원주 방향으로 상기 베인(85)들이 일정 간격마다 설치된다.

여기서, 상기 베인(85)은 공지의 베인 펌프와 같이 상기 로터(80)에 지지된 탄성 수단(미도시 됨)에 지지되어 상기 가변 캠(60)에 밀착되도록 구성될 수 있다.

상기 가변 캠(60)은 환형상의 고리 모양으로 형성되어 상기 지지체(55)와 로터(80) 사이에 위치된다.

상기 니들 핀(65)은 상기 가변 캠(60)과 상기 지지체(55) 사이에 상기 가변 캠(60)이 타원 형상으로 가변될 수 있도록 상기 흡입부(S1)(S2)와 토출부(D1)(D2)가 형성된 부분에 각각 위치된다.

따라서, 상기 가변 캠(60)은 상기 니들 핀(65)에 지지되어 유체의 압력이 영(0)일 때는 정원형상을 갖고, 유체의 압력이 높아지면 타원 형상으로 변형될 수 있게 된다.

상기 흡입부(S1)(S2)와 토출부(D1)(D2)는 각각 180°위상차를 갖도록 두 개씩 형성된다. 따라서, 상기 가변 캠(60) 내에는 상기 베인(85)을 중심으로 흡입부(S1)(S2) 쪽에는 저압 공간(L1)(L2)이 각각 형성되고, 상기 토출부(D1)(D2)쪽에는 고압 공간(H1)(H2)이 각각 형성된다.

특히, 상기 흡입부(S1)(S2)와 토출부(D1)(D2)는 유체의 압축 압력이 일정 이상이 되면 상기 가변 캠(60)의 변형에 의해 서로 연통될 수 있도록 형성된다.

즉, 상기 흡입부(S1)(S2)와 토출부(D1)(D2)는 상기 지지체(55)와 로터(80) 사이의 공간에 길게 형성되는데, 상기 로터(80)의 회전방향으로부터 제1 부분(X)까지는 고압 공간(H1)(H2)의 압력이 일정 압력 이하에서 상기 가변 캠(60)의 외측 둘레면을 벗어나지 않도록 형성되고, 상기 제1 부분(X)에서 이어지는 제2 부분(Y)은 상기 가변 캠(60)의 외측 둘레면을 벗어나도록 형성된다.

그리고, 상기 고압 공간(H1)(H2) 내의 압력이 일정 이상이 되면, 도 4에서와 같이 상기 가변 캠(60)이 타원 형상으로 변형되면서 상기 흡입부(S1)(S2)의 제 1부분(X)과 토출부(D1)(D2)의 제2 부분(Y)이 상기 가변 캠(60)과 지지체(55) 사이인 니들 핀(65)으로 구획된 공간 내에서 서로 연통될 수 있도록 구성된다.

따라서, 상기 가변 캠(60)은 내부 유체의 압력이 영(0)일 때는 상기 지지체(55)와 로터(80) 사이에서 도 2에 도시된 바와 같이 일정한 간격으로 이격된 상태에 있고, 내부 유체의 압력이 최대일 때는 도 3에 도시된 바와 같이 타원 형상으로 변형되면서 장축은 상기 지지체(55)의 내주면에 밀착되고, 단축은 상기 로터(80)의 외주면에 밀착되어 상기 흡입부(S1)(S2)와 토출부(D1)(D2)를 상호 연통시킴으로써 토출 압력을 저하시켜 펌프의 사용초과 압력을 넘지 않도록 구성된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 파워 스티어링 오일 펌프의 작용을 설명하면 다음과 같다.

로터(80)가 회전하면 베인(85)이 원심력에 의해 외측으로 이동하면서 가변 캠(60)의 내측면에 밀착되어 회전한다.

이때, 유체인 오일이 흡입부(S1)(S2) 쪽인 저압 공간(L1)(L2)에서 토출부(D1)(D2) 쪽인 고압 공간(H1)(H2)으로 이동하면, 고압 공간(H1)(H2)이 점차 작아지면서 압축하여 토출부(D1)(D2)를 통해 오일이 토출되게 된다.

여기서, 차량의 운행 상태인 로드, 차속, 조향 조건 등에 의하여 타이어의 반력이 증대되면 반력에 비례하여 오일의 압력이 증대되고, 압력이 증대되면 고압 공간(H1)(H2)의 압력이 높아지면서 가변 캠(60)을 지지체(55) 쪽으로 밀게된다.

따라서, 상기 가변 캠(60)은 상기 고압 공간(H1)(H2)의 압력 변화에 따라 타원 형상으로 변형되어 타원 장축은 늘어나고, 타원 단축은 줄어들게 됨으로써 고압 공간(H1)(H2)의 체적을 증대시켜 펌프의 토출량을 크게 할 수 있게 된다.

하지만, 사용 필요 압력을 초과하는 압력이 발생할 경우에는 가변 캠(60)의 장축 변형과 단축 변형이 최대가 되면서 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 흡입부(S1)(S2)와 토출부(D1)(D2)가 가변 캠(60)과 지지체(55) 사이의 공간에서 서로 연통됨으로써 토출 압력이 줄어들게 되어 펌프의 안전 밸브 역할을 할 수 있게 된다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 파워 스티어링 오일 펌프는 별도의 유량 제어밸브와 안전 밸브를 구비하지 않고도 동력 조향에 필요한 오일을 적절하게 공급할 수 있도록 구성되므로 펌프의 주변 구조가 간단해지고, 오일 열화를 방지할 수 있으며, 운전자의 조향 감각을 향상시킬 수 있는 이점을 갖게 된다.

Claims (12)

1. 내부에 유체를 압축하여 토출할 수 있도록 형성된 펌프 바디와;

   상기 펌프 바디의 유체 압축 공간 내에 설치되어 유체의 압축 정도에 따라 가변되도록 환형상의 고리 모양을 이루면서, 일정 이상의 유체 압축 압력에 따라 변형되어 상기 흡입부와 토출부를 서로 연통시키는 가변 캠;

   상기 펌프 바디의 내부에서 펌프 바디 내에 위치 고정핀으로 고정되어 가변 캠의 외측으로 유체 압축 공간을 형성하는 지지체;

   상기 펌프 바디 내에 구비되어 펌프 바디 내에서 가변 캠이 타원 형상으로 가변될 수 있도록 가변 캠의 외측 둘레를 지지하는 동시에 원주 방향으로의 공간을 구획하는 복수 개의 니들 핀으로 이루어진 캠지지수단;

   상기 가변 캠의 내에서 회전하는 로터;

   상기 로터의 회전방향으로부터 제1 부분은 압력이 일정 압력 이하에서 상기 가변 캠의 외측 둘레면을 벗어나지 않도록 형성되고, 상기 제1 부분에서 이어지는 제2 부분은 상기 가변 캠의 외측 둘레면을 벗어나도록 상기 지지체와 로터 사이의 공간에 일정 정도 길게 형성되면서 상기 펌프 바디의 유체 압축 공간 내부로 연결되는 복수개의 흡입부와 토출부 및;

   상기 로터에 장착되어 상기 가변 캠 내에 밀착된 상태에서 회전하면서 유체를 압축하는 베인을 포함한 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 오일 펌프.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 펌프 바디의 흡입부와 토출부는 각각 180°위상차를 갖도록 두 개씩 형성된 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 오일 펌프.
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 가변 캠은 유체의 압력이 영(0)일 때는 정원형상이고, 유체의 압력이 높아지면 타원 형상으로 변형될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 오일 펌프.
9. 삭제
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 니들 핀은 상기 흡입부와 토출부가 형성된 부분에 각각 위치된 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 오일 펌프.
11. 삭제
12. 제 1 항에 있어서,

    상기 가변 캠은 내부 유체의 압력이 영(0)일 때는 상기 지지체와 로터 사이에 일정한 간격으로 이격된 상태에 있고, 내부 유체의 압력이 최대일 때 타원 형상으로 변형되면서 장축은 상기 지지체에 밀착되고, 단축은 상기 로터에 밀착되어 상기 흡입부와 토출부를 연통시키는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 오일 펌프.