KR100448497B1 - 차열 기능을 향상시킨 파워 스티어링용 스티어링 기어 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차열 기능을 향상시킨 파워 스티어링용 스티어링 기어 구조에 관한 것으로서,

고압의 오일을 공급받아 실린더가 작동되어 차량의 휠 측으로 조향력을 전달하는 스티어링 기어(50)에 있어서, 상기 실린더를 형성하는 튜브(52); 상기 튜브(52)의 외주면에 길이 방향을 따라 소정의 간격으로 이격 설치되는 중간 파이프(54); 상기 중간 파이프(54)의 외주에 고정되어 상기 튜브(52)를 둘러싸는 주름관 형태의 알루미늄 차열판(56);을 구비하여, 고온의 부품으로부터 상기 튜브(52)로 전달되는 열이 차단되도록 구성된 것을 특징으로 하며,

엔진이나 배기 파이프 등의 고온의 부품으로부터 스티어링 기어로 전달되는 열을 효과적으로 차단하여, 열전달에 의한 내부 오일의 온도 상승 및 이에 따른 유압손실, 이음의 발생을 방지하여 파워 스티어링 시스템의 조타 성능을 향상시켜 준다.

Description

차열 기능을 향상시킨 파워 스티어링용 스티어링 기어 구조{STEERING GEAR STRUCTURE OF POWER STEERING FOR REDUCING HEAT TRANSFER}

본 발명은 차열 기능을 향상시킨 파워 스티어링용 스티어링 기어 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량용 파워 스티어링에 적용되는 스티어링 기어의 구조를 외부로부터의 열전달이 효과적으로 차단되는 구조로 개선하여, 열전달에 의한 내부 오일의 온도 상승 및 이에 따른 유압손실을 방지할 수 있도록 하는 파워 스티어링용 스티어링 기어 구조에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 파워 스티어링 시스템의 구성도, 도 2는 종래의 스티어링 기어 튜브의 단면 구성도이다.

파워 스티어링 시스템은 스티어링 펌프(30)에서 발생된 고압의 유압을 스티어링 기어(또는 파워 실린더, 50)로 전달하여 운전자가 적은 힘으로도 차량을 효과적으로 조향할 수 있도록 해주는 시스템이다.

그 구조를 상세하게 설명하면, 스티어링 펌프(30)는 리저버 탱크(10)의 오일을 석션호스(20)를 통하여 공급받고, 공급받은 오일을 고압으로 가압하여 프레저 호스(40)를 통해 스티어링 기어(50)로 공급한다.

스티어링 기어(50)로 공급되는 오일은 컨트롤 밸브의 작동에 따라 입력측에서 좌측 또는 우측 실린더의 튜브측으로 제어 공급되는데, 좌측 또는 우측 실린더로 공급된 오일은 실린더를 작동시켜 차량의 휠 측으로 조향력을 전달한 후, 리턴 포트 및 리턴 파이프(60)를 통하여 다시 리저버 탱크(10)로 돌아오게 된다.

즉, 파워 스티어링 시스템 내부에서 오일은, 리저버 탱크(10) →석션호스(20) → 스티어링 펌프(30) →프레저 호스(40) →스티어링 기어(50) →리턴 파이프(60) →리저버 탱크(10)와 같은 순서로 순환되게 된다.

그런데, 차량 내부의 구조가 콤팩트한 구조로 점차 개선됨에 따라서, 상기의 구조중 스티어링 기어(50)가 설치되는 위치가 엔진의 배기 파이프(100)와 같은 고온의 부품과 가깝게 되는 경우가 발생하게 된다.

특히, FF차량의 경우 엔진을 배치하다보면 횡치 엔진으로 배치하는 경우가 다수 발생하게 되는데, 이러한 구조하에서는 배기 파이프(100)와 사일렌서가 엔진 측면을 타고 내려오면서, 스티어링 기어(50)의 위치와 상당히 가깝게 배치되는 구조가 된다.

예를 들어 도 1에 도시된 바와 같은 구조가 되면, 배기 파이프(100)가 스티어링 기어(50)의 앞쪽에서 밑쪽으로 이동해 가면서 많은 열이 복사되어 전달된다.

엔진 배기계통의 온도가 통상 500℃ 정도로 상당히 고온인 것을 감안하면, 스티어링 기어(50)의 튜브(52)내에 유입되어 있는 파워 스티어링 오일은 상당한 고온으로 가열되며, 이러한 오일의 온도 상승은 이음(noise)의 발생 및 좌우 조타시의 유압손실을 가져오게 된다. 특히, 도 2에 도시된 것처럼 종래의 스티어링 기어(50)의 구조는 튜브(52)가 고온의 열원에 직접 노출되는 구조이기 때문에 이러한 문제가 심각하게 발생하게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 종래에는 배기 파이프에 열 차단용 프로텍터를 설치한 경우도 있었으나, 용접부가 고온의 열에 의해 다시 분리되는 경우가 종종 발생하여 실제 차량에 적용하기에는 많은 어려움이 있었다.

따라서 스티어링 기어로 전달되는 복사열을 효과적으로 차단시킬 수 있는 스티어링 기어의 구조가 절실하게 요청되는 상황이었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 차량용 파워 스티어링에 적용되는 스티어링 기어의 구조를 외부로부터의 열전달이 효과적으로 차단되는 구조로 개선하여, 열전달에 의한 내부 오일의 온도 상승 및 이에 따른 유압손실을 방지할 수 있도록 하는 차열 기능을 향상시킨 파워 스티어링용 스티어링 기어 구조를 제공함으로 그 목적으로 한다.

도 1은 일반적인 파워 스티어링 시스템의 구성도,

도 2는 종래의 스티어링 기어 튜브의 단면 구성도,

도 3은 본 발명의 스티어링 기어 구조를 나타내는 단면 구성도,

도 4는 도 3의 A-A' 부분의 단면 구성도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10: 리저버 탱크 20: 석션호스

30: 스티어링 펌프 40: 프레저 호스

50: 스티어링 기어 52: 튜브

54: 중간 파이프 56: 알루미늄 차열판

56a: 알루미늄 박판 56b: 글래스 옷(glass cloth)

56c: 방열재 60: 리턴 파이프

100: 배기 파이프 G1,G2: 공기층

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 고압의 오일을 공급받아 실린더가 작동되어 차량의 휠 측으로 조향력을 전달하는 스티어링 기어(50)에 있어서, 상기 실린더를 형성하는 튜브(52); 상기 튜브(52)의 외주면에 길이 방향을 따라 소정의 간격으로 이격 설치되는 중간 파이프(54); 상기 중간 파이프(54)의 외주에 고정되어 상기 튜브(52)를 둘러싸는 주름관 형태의 알루미늄 차열판(56);을 구비하여, 고온의 부품으로부터 상기 튜브(52)로 전달되는 열이 차단되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 알루미늄 차열판(56)은 방열재(56c)의 양측면에 알루미늄 박판(56a)이 접착된 판재를 주름관의 형태로 형성한 것임을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 방열재(56c)는 비석면 재질임을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 3은 본 발명의 스티어링 기어 구조를 나타내는 단면 구성도, 도 4는 도 3의 A-A' 부분의 단면 구성도이다.

종래의 스티어링 기어(50)의 튜브(52)는 도 2에 도시된 바와 같이 스틸 1층구조로 형성되며, 안쪽에는 랙바가 있어 좌우 실린더를 분리시켜 주는 구조로 형성된다.

본 실시예에 의한 스티어링 기어(50)는 실린더를 형성하는 튜브(52)의 외측에 주름관 형태의 알루미늄 차열판(56)을 설치하여 스티어링 부근에 장착되는 엔진이나 배기 파이프(100)에서 전달되는 열이 차단되는 구조를 가지는데, 특히 알루미늄 차열판(56)에 의한 단순 열 차단 이외에 주름관부의 내측에 형성된 공기층(G1,G2)에 의해 2중으로 차열 효과를 얻는 구조를 갖는다.

현재 상용차에 적용되고 있는 스티어링 기어(50) 튜브(52)의 일예를 보면, 타입은 SPCC로서, 내경은 Φ50이며 두께는 2t인데, 이러한 튜브(52)에 본 실시예에 의한 스티어링 기어의 차열 구조가 적용되는 예를 설명한다.

알루미늄 차열판(56)을 상기 튜브(52)에 고정시키는 중간 부재의 역할을 하면서, 중간의 공기층(G1)을 형성시키기 위하여, 환형의 중간 파이프(54)가 소정의 간격으로 튜브(52)의 외주면에 관통설치된다.

중간 파이프(54)의 외경은 Φ60이며 두께는 2t로 하여 외경이 Φ54인 튜브(52)의 외주면이 밀착 삽입되도록 하는데, 두꺼울수록 공기층(G1)의 두께가 커져 차열효과가 우수하게 되는 점 및 부재의 하중, 설치 공간 등을 고려하여 중간 파이프(54)의 두께는 적절하게 조절될 수 있다.

중간 파이프(54)의 설치 간격은 튜브(52)의 길이에 의해 조절 가능한데, 튜브(52)의 길이가 짧은 경우에는 좌우 양 단부에만 설치되어도 무방하다.

상기와 같은 구성에 의해 알루미늄 차열판(56)의 내주면과 튜브(52)의 외주면 사이에는 공기층(G1)이 형성되는데, 스틸의 열전도율이 35w/m℃, 공기의 열전도율이 0.024w/m ℃ 인 점을 고려할 때, 공기층(G1)에 의해 차열 효과가 상당히 향상됨을 알 수 있다.

알루미늄 차열판(56)은 알루미늄 박판(56a) 사이에 방열재(56c)를 용점시킨 단면 구조를 가지면서 주름관의 형태로 형성되는데, 알루미늄 박판(56a)과 방열재(56c)는 글라스 옷(glass cloth, 56b)이라는 접착성 물질을 이용하여 접착한다.

알루미늄 차열판(56)의 주름부의 크기는 중간 파이프(54)의 두께나 기타 설치 조건등을 고려하여 조절될 수 있는데, 튜브(52)와 중간 파이프(54)가 상기와 같은 크기 조건을 갖는 경우에는 각각의 주름과 주름의 간격을 10mm 정도, 주름의 깊이를 10mm 정도로 형성시키면 된다. 이러한 주름부에 의해 제2의 공기층(G2)이 형성되어 차열 효과를 보다 향상시키게 된다.

알루미늄 재질은 일반적인 스틸보다 낮은 열전도율을 가지면서, 성능 대비 코스트도 저렴한 편이므로, 본 실시예에서는 차열판의 재질로서 알루미늄을 적용한다.

상기 방열재(56c)는 방열 효과를 갖는 공지의 재질을 사용하면 무방하나, 환경 관련 조건을 충족시키기 위하여 인체에 무해한 비석면(유리섬유 재질 등을 예로들 수 있으며, 통상 NON-ASBESTOS라고 불리움) 재질을 사용하는 것이 바람직하다.

이러한 2중 차열구조, 즉 1차는 알루미늄 차열판(56)에 의하고, 2차는 내측의 공기층(G1,G2)에 의한 차열구조를 통해, 스티어링 기어 주변의 배기열이나 엔진 열에 의해서 복사되는 복사열이 스티어링 튜브로 전달되어 오일의 온도가 상승되는 것이 방지되므로, 오일의 점성 감소에 의한 압축력의 저하 및 이음의 발생도 방지되므로 스티어링 시스템의 조타성능이 전체적으로 향상된다.

한편, 본 발명의 구체적인 구성의 각각은 상기한 실시예의 형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능하며, 이러한 변형실시는 본 발명에서 권리로서 청구하는 기술적 사상의 범위내에 물론 포함되는 것이다.

이와 같은 본 발명 차열 기능을 향상시킨 파워 스티어링용 스티어링 기어 구조는, 엔진이나 배기 파이프 등의 고온의 부품으로부터 스티어링 기어로 전달되는 열을 효과적으로 차단하여, 열전달에 의한 내부 오일의 온도 상승 및 이에 따른 유압손실, 이음의 발생을 방지하여 파워 스티어링 시스템의 조타 성능을 향상시켜 준다.

Claims (3)

1. 고압의 오일을 공급받아 실린더가 작동되어 차량의 휠 측으로 조향력을 전달하는 스티어링 기어(50)에 있어서,

   상기 실린더를 형성하는 튜브(52);

   상기 튜브(52)의 외주면에 길이 방향을 따라 소정의 간격으로 이격 설치되는 중간 파이프(54);

   상기 중간 파이프(54)의 외주에 고정되어 상기 튜브(52)를 둘러싸는 주름관 형태의 알루미늄 차열판(56);을 구비하여,

   고온의 부품으로부터 상기 튜브(52)로 전달되는 열이 차단되도록 구성된 것을 특징으로 하는 차열 기능을 향상시킨 파워 스티어링용 스티어링 기어 구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 알루미늄 차열판(56)은 방열재(56c)의 양측면에 알루미늄 박판(56a)이 접착된 판재를 주름관의 형태로 형성한 것임을 특징으로 하는 차열 기능을 향상시킨 파워 스티어링용 스티어링 기어 구조.
3. 제2항에 있어서,

   상기 방열재(56c)는 비석면 재질임을 특징으로 하는 차열 기능을 향상시킨 파워 스티어링용 스티어링 기어 구조.