KR100531585B1

KR100531585B1 - 유압 보조식 랙 및 피니언 조향 장치

Info

Publication number: KR100531585B1
Application number: KR10-2003-7002294A
Authority: KR
Inventors: 스톨리차드에이
Original assignee: 티알더블유 인크.
Priority date: 2000-08-17
Filing date: 2001-08-09
Publication date: 2005-11-29
Also published as: DE60121003T2; ES2266238T3; AU2001283554A1; WO2002014653A1; EP1315885A4; DE60121003D1; JP2004506563A; JP3672909B2; EP1315885A1; EP1315885B1; KR20030020989A; US6363833B1

Abstract

조향 가능한 바퀴를 구비한 차량용 유압 보조식 조향 장치는 하우징(14)과 랙(16)을 포함한다. 이 장치는 랙(16)을 이동시키는 유체 모터(20)를 포함한다. 이 유체 모터(20)는 랙(16)에 고정식으로 연결된 피스톤(10)과 펌프(36)를 포함한다. 상기 피스톤(10)은 대향하는 제1 및 제2 단부면(82, 84)을 구비하며, 유압 유체는 펌프(36)에 의해 상기 단부면으로 공급되어 피스톤(10), 나아가 랙(16)을 하우징(14)에 대해 이동시킨다. 상기 피스톤(10)은 제1 단부(64)와, 제2 단부(66)와, 중심 부분(62)으로 이루어진 벽(60)을 구비한다. 이 중심 부분(62)은 밀봉 링(86)을 수용하는 외측 주변의 홈부(70)를 구비한다. 상기 제1 단부(64)와 상기 제2 단부(66)와 상기 중심 부분(62)은 피스톤(10) 내에 캐비티(80)를 구획한다.

Description

유압 보조식 랙 및 피니언 조향 장치{HYDRAULIC POWER ASSIST RACK AND PINION STEERING SYSTEM}

본 발명은 유압 보조식 랙 및 피니언 조향 장치에 관한 것이다.

공지의 차량용 유압 보조식 랙 및 피니언 조향 장치는 차량의 조향 가능한 바퀴의 선회 운동을 발생시키기 위한 가동 랙을 포함한다. 피스톤은 이 랙 상에 장착된다. 피스톤의 일부는 피스톤을 랙에 체결하기 위해 랙에 형성된 1개 또는 그 이상의 홈부 내에 수용된다. 상기 피스톤은 차량 조향 휠의 선회에 응답하여 랙을 이동시키는 유체 모터의 일부를 형성한다.

피스톤은 통상적으로 기계 가공에 의해 형성된다. 기계 가공 공정 중에 다량의 재료가 손실된다.

도 1은 본 발명에 따른 피스톤을 포함하는 유압 보조식 랙 및 피니언 조향 장치를 부분 절단한 입면도이며,

도 2는 피스톤을 나타내는 도 1의 일부를 확대 도시한 확대도이다.

본 발명은 조향 가능한 바퀴를 구비한 차량용 유압 보조식 조향 장치에 관한 것이다. 이 조향 장치는 하우징과, 차량의 조향 가능한 바퀴의 선회 운동을 발생시키기 위해 상기 하우징 내에서 이동 가능한 랙을 포함한다. 상기 조향 장치는 또한 랙을 이동시키는 유체 모터를 포함한다. 이 유체 모터는 상기 랙에 고정식으로 연결된 피스톤과 펌프를 포함한다. 피스톤은 대향하는 제1 및 제2 단부면을 구비하며, 유압 유체는 상기 펌프에 의해 상기 제1 및 제2 단부면으로 공급되어 상기 피스톤, 나아가 상기 랙을 상기 하우징에 대해 이동시킨다. 피스톤은 랙을 따라 제1의 축방향 위치에서 랙과 연결된 제1 단부와, 랙을 따라 제2의 축방향 위치에서 랙과 연결된 제2 단부와, 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이를 연장하며 이들을 상호 연결하는 중심 부분으로 이루어진 벽을 포함한다. 상기 벽의 중심 부분은 하우징과 맞물리도록 밀봉 링을 수용하는 외측 주변의 홈부를 구비한다. 피스톤의 상기 제1 단부와 제2 단부와 중심 부분은 피스톤 내에 캐비티를 구획한다. 캐비티는 벽 내측의 랙 둘레로 연장하는 환형의 형상을 지닌다.

본 발명의 전술한 특징 및 다른 특징들은 첨부 도면을 참조한 이하의 본 발명의 상세한 설명을 읽음으로써, 해당 기술 분야의 종사자들에게 더 명백해질 것이다.

본 발명은 유압 보조식 랙 및 피니언 조향 장치에 관한 것이다. 본 발명은 유압 보조식 랙 및 피니언 조향 장치에 사용되는 각종 피스톤의 설계를 위해 이용할 수 있다. 본 발명의 실시 형태로서, 도 1에는 조향 장치(12)의 일부를 형성하는 피스톤이 도시되어 있다.

조향 장치(12)는 하우징(14)을 포함한다. 랙(16) 형태의 조향 부재는 하우징(14)에 의해 지지되어 그것에 대해 이동 가능하게 되어 있다. 랙(16)의 양단부는 적절한 링크 장치에 의해 차량의 조향 가능한 바퀴(도시 생략)와 연결된다. 하우징(14)에 대해 랙(16)이 움직이면 차량의 조향 가능한 바퀴가 공지의 방법으로 돌아가게 된다.

조향 장치(12)는 차량 운전자가 차량의 조향 가능한 바퀴를 돌리는 것을 보조해주기 위한 유압 모터(20)를 포함한다. 이 유압 모터(20)는 랙(16)에 고정식으로 연결되어 있는 피스톤(10)을 포함한다. 이 피스톤(10)은 하우징(14)에 의해 형성된 실린더(24) 내에 배치된다. 피스톤(10)은 실린더(24)를 제1 및 제2 유체 챔버 혹은 압력 챔버(26, 28)로 분할한다.

하우징(14) 내에는 제어 밸브(30)가 설치되어 있다. 이 제어 밸브(30)는 한 쌍의 도관(32, 34)에 의해 유압 모터(20)의 제1 및 제2 압력 챔버(26, 28)에 연결되어 있다. 또한, 제어 밸브(30)는 또 다른 쌍의 도관(40, 42)에 의해 펌프(36)와 저장조 혹은 기름통(38)에 연결되어 있다.

조향 장치(12)는 또한 입력 샤프트(44)를 포함한다. 이 입력 샤프트(44)는 차량의 조향 휠(46)과 함께 회전하도록 연결되어 있다. 제어 밸브(30) 내의 토션 바아(도시 생략)는 입력 샤프트(44)를 피니언(48)에 연결한다. 피니언(48)은 랙(16)과 기어 맞물림 된다.

차량의 조향 휠(46)을 회전시키면, 토션 바아는 비틀려 입력 샤프트(44)가 피니언(48)에 대해 회전할 수 있게 해준다. 이러한 상대 회전이 일어나면, 제어 밸브(30)는 가압 상태의 유압 유체를 펌프(36)에서 유압 모터(20)로 공급한다. 유압 모터(20)의 작동에 의해 랙(16)이 이동하여 피니언(48)이 후속하여 회전되도록 피니언을 구동시킨다. 차량의 조향 가능한 바퀴가 조향 휠(46)과 입력 샤프트(44)의 회전과 일치하는 정도로 선회했을 때, 제어 밸브(30)는 중립 상태로 복귀한다.

랙(16)은 원통형의 외측면(50)을 구비한다(도 2 참조). 랙(16)의 외측면 (50)에는 제1 및 제2 홈부(52, 54)가 형성되어 있다. 이 제1 및 제2 홈부(52, 54)는 피스톤(10)의 반경 방향으로 연장되는 중심면(56)으로부터 양 축방향을 따라 각각 동일한 간격을 두고 위치하고 있다.

피스톤(10)은 금속 시트재 등의 적절한 재료에 의해 단일체(one piece)로 형성되어 있다(도 2 참조). 이 피스톤(10)은 스탬핑 혹은 드로잉 가공에 의해 제조된다. 기계 가공 대신 이러한 방법으로 피스톤(10)이 형성되기 때문에, 피스톤의 제조 공정에서는 재료의 손실이 적다.

피스톤(10)은 중심 부분(62)과 제1 및 제2 단부(64, 66)를 구비하는 단일의 벽(60)을 포함한다. 피스톤(10)의 중심 부분(62)은 일반적으로 중심면(56)상에 축방향으로 중심을 둔 디스크 모양을 갖는다. 이 중심 부분(62)은 피스톤(10)의 원통형이고 축방향으로 연장되는 외측벽 부분(68)을 포함한다. 이 외측벽 부분(68)에는 외측 주변의 홈부(70)가 형성되어 있다.

피스톤(10)의 중심 부분(62)은 또한 2개의 환형의 반경 방향으로 연장되는 단부벽(74, 76)을 포함한다. 이 단부벽(74)은 측벽부(68)와 피스톤(10)의 제1 단부(64) 사이를 연장하여 이들 두 부분을 상호 연결한다. 상기 단부벽(76)은 측벽부(68)와 피스톤(10)의 제2 단부(66) 사이를 연장하여 이들 두 부분을 상호 연결한다.

도 2의 점선은 피스톤(10)을 형성하여 랙(16)상에 초기에 배치(슬라이딩에 의해)하였을 때, 피스톤 단부(64, 66)의 형상을 도시한 것이다. 도 2의 실선은 피스톤(10)을 랙(16)에 고정한 후, 피스톤 단부(64, 66)의 형상을 도시한 것이다.

랙(16)에 대한 피스톤(10)의 조립에 있어서, 피스톤의 제1 단부(64)는 반경 방향 내측으로 변형되어 랙 내의 제1 홈부(52)와 맞물리게 된다. 피스톤(10)의 제2 단부(66)는 반경 방향 내측으로 변형되어 랙(16) 내의 제2 홈부(54)와 맞물리게 된다. 피스톤 단부(64, 66)는 마그나포밍(maganforming, 자석에너지를 이용한 성형법) 혹은 스웨이징 작업에 의해 변형될 수 있다.

그 결과, 피스톤(10)은 랙(16) 상의 소정 위치에 체결된다. 이러한 조립 상태에서, 피스톤(10)의 제1 단부(64) 및 제2 단부(66)와, 중심 부분(62)에 의해 피스톤 내에는 캐비티(80)가 형성된다. 이 캐비티(80)는 상기 단일의 벽(60) 내측에서 랙(16) 둘레로 연장하는 환형의 형상을 갖는다.

피스톤(10)과 랙(16)이 하우징(14) 내에 조립될 때, 피스톤은 하우징 내의 제1 및 제2 압력 챔버(26, 28) 사이에 위치하여 이들을 부분적으로 구획한다. 피스톤(10)의 중심 부분(62)의 제1 단부벽(74)은 피스톤의 제1 단부면(82)을 형성한다. 피스톤(10)의 제1 단부면(82)은 제1 압력 챔버(26) 내의 가압 유체에 노출되어 있다.

피스톤(10)의 중심 부분(62)의 제2 단부벽(76)은 피스톤의 제2 단부면(84)을 형성한다. 피스톤(10)의 제2 단부면(84)은 제2 압력 챔버(28) 내의 가압 유체에 노출되어 있다. 피스톤(10)의 외측 주변의 홈부(70) 내에는 밀봉 링(86)이 수용되어 있다. 이 밀봉 링(86)은 하우징(14)의 원통형 내면(88)과 밀봉 가능하게 맞물리게 된다.

조향 장치(12)의 조작에 있어서, 유압 유체는 펌프(36)에 의해 공지의 방법으로 피스톤(10)의 제1 및 제2 단부면(82, 84)으로 공급되며, 이에 따라 피스톤, 나아가 랙(16)을 하우징(14)에 대해 이동시킨다. 밀봉 링(86)은 하우징(14)의 원통형 내면(88)에 대해 밀봉한다. 랙(16)의 제1 및 제2 홈부(52, 54) 내에서 피스톤(10)의 제1 및 제2 단부(64, 66)의 밀봉식 맞물림은 피스톤 내의 캐비티(80)와 제1 및 제2 압력 챔버(26, 28) 사이의 유체 전달(fluid communication)을 차단한다. 피스톤(10) 내의 캐비티(80)는 일반적으로 유압 유체가 없는 상태로 남게된다.

전술한 본 발명의 설명으로부터, 당업자는 본 발명의 개량, 변경 및 수정을 파악하게 될 것이다. 당업자에 의한 전술한 개량, 변경 및 수정은 첨부된 특허청구범위에 포함될 것이다.

Claims

조향 가능한 바퀴를 구비한 차량용 유압 보조식 조향 장치(12)로,

하우징(housing;14)과, 차량의 조향 가능한 바퀴의 선회 운동을 발생시키기 위해 상기 하우징 내에서 이동 가능한 랙(rack;16)과,

상기 랙을 이동시키는 유체 모터(20)를 포함하며,

상기 유체 모터는 상기 랙에 고정식으로 연결된 피스톤(10)과 펌프(36)를 포함하며,

상기 피스톤은 대향하는 제1 및 제2 단부면(82,84)을 구비하며, 유압 유체는 상기 펌프에 의해 상기 제1 및 제2 단부면으로 공급되어 상기 피스톤, 나아가 상기 랙을 상기 하우징에 대해 이동시키며,

상기 피스톤은 상기 랙을 따라 제1의 축방향 위치에서 상기 랙과 연결된 제1 단부(64)와, 상기 랙을 따라 제2의 축방향 위치에서 상기 랙과 연결된 제2 단부(66)와, 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이를 연장하며 이들을 상호 연결하는 중심 부분(62)으로 이루어진 벽(60)을 구비하며,

상기 벽의 상기 중심 부분은 상기 하우징과 맞물리도록 밀봉 링(86)을 수용하는 외측 주변의 홈부(70)를 구비하며,

상기 피스톤의 상기 제1 단부와 상기 제2 단부와 상기 중심 부분은 상기 피스톤 내에 캐비티(cavity;80)를 구획하며,

상기 캐비티는 상기 벽 내측의 상기 랙 둘레로 연장하는 환형의 형상을 지니는 것인 조향 장치.
제1항에 있어서, 상기 하우징(14) 내의 제1 및 제2 압력 챔버(26,28)를 포함하며, 상기 피스톤(10)은 상기 제1 및 제2 압력 챔버 사이에 배치되고, 상기 피스톤의 상기 제1 단부면(82)은 상기 제1 압력 챔버(26) 내의 가압 유체에 노출되며, 상기 피스톤의 상기 제2 단부면(84)은 상기 제2 압력 챔버(28) 내의 가압 유체에 노출되고, 상기 피스톤 내의 상기 캐비티(80)는 상기 제1 및 제2 압력 챔버와의 유체 전달(fluid communication)이 차단되는 것인 조향 장치.
제2항에 있어서, 상기 피스톤(10)은 단일 재료에 의해 단일체(one piece)로 형성되는 것인 조향 장치.
제1항에 있어서, 상기 랙(16)은 상기 피스톤(10)의 상기 제1 및 제2 단부(64,66)를 수용하도록 상기 피스톤의 반경 방향으로 연장되는 중심면(56)으로부터 양 축방향을 따라 각각 간격을 두고 위치한 제1 및 제2 홈부(52,54)를 구비하는 것인 조향 장치.