KR100707281B1 - 작동유 진동 저감 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 작동유의 진동 저감 장치에 관한 것이다.
본 발명은, 공급 포트 및 배출 포트를 구비한 유압 실린더; 상기 유압 실린더의 내주면과 소정 간격을 가지며 상기 유압 실린더에 내장되는 피스톤; 및 상기 피스톤의 양단에서 상기 피스톤을 지지하는 스프링을 포함하되, 상기 피스톤의 직경 방향 외주면에는 소정 길이로 돌출된 스프링 지지턱이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 작동유의 진동 저감 장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 압력 호스에 피스톤 및 스프링을 내장한 유압 실린더를 포함하는 진동 저감 장치를 구비함으로써 작동유의 진동을 흡수하는 효과가 있다.
진동, 유압, 작동유, 유압 실린더, 조향장치

Description

작동유 진동 저감 장치{Vibration Attenuator of Working Fluid}
도 1은 종래 기술에 따른 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치의 구성도,
도 2는 종래기술에 따른 유로 전환 밸브의 요부 단면도,
도 3은 종래 기술에 따른 작동유의 진동 저감 장치를 나타내는 단면도,
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 작동유의 진동 저감 장치를 나타내는 단면도,
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 작동유의 진동 저감 장치를 나타내는 단면도,
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치의 구성도,
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치의 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
121: 유압 펌프122: 압력 호스
123: 저장 탱크125: 유로 전환 밸브
127: 작동 실린더400: 진동 저감 장치
401: 공급 포트402: 배출 포트
403: 유압 실린더405: 피스톤
407: 스프링409: 스프링 지지턱
411: 스프링 지지홈501: 플러그
503: 오링505: 수나사
507: 암나사
본 발명은 작동유 진동 저감 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 작동 실린더에 공급되는 작동유를 유압 펌프로부터 유로 전환 밸브에 전달하는 통로인 압력 호스에 피스톤 및 스프링을 내장한 유압 실린더를 포함하는 작동유의 진동 저감 장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 조향장치는 자동차의 진행 방향을 운전자의 의지대로 변경할 수 있도록 하기 위한 장치로서 자동차의 앞바퀴가 선회하는 회전 중심을 임의로 변경하여 운전자가 원하는 방향으로 자동차를 진행시킬 수 있도록 보조하는 장치이다.
한편, 동력 보조 조향장치는 운전자가 자동차의 조향휠(Steering Wheel)을 조작할 경우에 배력 장치를 이용하여 운전자의 조향 휠 조작력을 보조하여 줌으로써 보다 작은 힘으로 용이하게 차량의 진행 방향을 변경할 수 있도록 하는 장치이다.
이와 같은 동력 보조 조향장치는 유압식 동력 보조 조향장치(HPS: Hydraulic Power Steering Apparatus)와 전기식 동력 보조 조향장치(EPS: Electric Power Steering Apparatus)로 크게 구분된다.
유압식 동력 보조 조향장치는 엔진의 회전축에 연결된 유압 펌프가 작동유를 랙 바(Rack Bar)와 연결되어 있는 작동 실린더로 공급하면, 작동유를 공급받은 작동 실린더의 피스톤이 움직임으로써 조향 조작력을 보조하게 되어 운전자로 하여금 작은 힘으로 조향 조작을 할 수 있도록 하는 장치이다. 반면, 전기식 동력 보조 조향장치는 유압 펌프와 작동 실린더 대신에 랙 바 또는 컬럼에 모터 및 전자 제어 장치(ECU: Electronic Control Unit)를 포함하고 있어 모터의 힘으로 조작력을 보조해 주는 장치이다.
도 1은 종래 기술에 따른 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치의 구성도이고, 도 2는 종래기술에 따른 자동차의 유압식 동력 보조 조향 장치에 사용되는 유로 전환 밸브의 요부 단면도이다.
도 1 및 도 2에서 각각 도시하는 바와 같이 종래 기술에 따른 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치는, 자동차의 조향휠(101)과, 조향휠(101)에 연결되는 조향축(103)과, 유니버설 조인트(105)를 통해 조향축(103)과 연결되는 입력축(107)과, 토션 바(201)를 매개로 입력축(107)과 연결되되 일측에 피니언 기어부(109)가 형성되어 있는 피니언축(203)과, 자동차의 양쪽 바퀴(111)에 연결되고 일측에 피니언 기어부(109)와 맞물리는 랙 기어부(113)가 형성되어 있는 랙 바(115)와, 자동차의 엔진(미도시)에 의해 구동되는 유압 펌프(121)와, 작동유가 저장되는 저장 탱크(123)와, 입력축(107)과 피니언축(203)의 상대 변위에 따라 작동유의 유로를 변환하는 유로 전환 밸브(125)와, 유로 전환 밸브(125)로부터 전달되는 작동유에 의해 조향 보조 동력을 공급하는 작동 실린더(127)를 포함하여 구성된다.
이와 같은 구성을 가지는 종래 기술에 따른 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치는 운전자의 조향 조작시 조향 휠(101)에 가해진 조향력에 의해 조향축(103)이 회전하면서 유로 전환 밸브(125)에 삽입된 입력축(107)을 회전시키면, 유압 펌프(121)에 의해 가압되어 공급 포트(205)를 통해 공급되는 작동유가 좌측 포트(207a) 또는 우측 포트(207b)를 통해 작동 실린더(127)의 좌측 압력실(128a) 또는 우측 압력실(128b)에 선택적으로 공급되어 조향 보조 동력을 공급한다.
그런데, 이러한 종래 기술에 따른 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치에 있어서는, 유압 펌프(121)가 엔진에 의해 구동되므로 엔진의 구동 과정에서 발생한 진동이 압력 호스(122)를 통해 유로 전환 밸브(125)에 전달되고, 최종적으로 조향 휠(101)에까지 전달되어 운전자에게 불쾌감을 주는 문제가 있었다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해 작동유의 진동을 저감시킬 수 있는 장치가 요구되었다.
도 3은 종래 기술에 따른 작동유의 진동 저감 장치를 나타내는 단면도이다.
도 3에서 도시하는 바와 같이 종래 기술에 따른 작동유의 진동 저감 장치는 유압 펌프(미도시)에 연결되는 제 1 관로(301) 및 유로 전환 밸브(미도시)에 연결되는 제 2 관로(302)에 연통되게 형성되되, 제 1 관로(301) 및 제 2 관로(302)를 연통되게 연결하되 직경이 제 1 관로(301) 및 제 2 관로(302)의 직경보다 큰 연결 튜브(303)와, 연결 튜브(303)의 내부에 형성되되 내측의 중앙 홀(309)을 통해 제 1 관로(301) 및 제 2 관로(302)와 연통되는 나선형 케이블(305)과, 나선형 케이블(305)의 제 2 관로(302)측 단부에 결합되는 중공의 캡(307)을 포함하여 구성된다.
연결 튜브(303)는 제 1 관로(301) 및 제 2 관로(302)를 서로 연결하는 동시에 나선형 케이블(305)을 내장하는 하우징의 역할을 한다.
나선형 케이블(305)은 외주면에 나선 홈(311)이 형성되어 있고, 나선형 케이블(305)과 연결 튜브(303)의 내주면 사이의 공간에는 오일 체임버(Oil Chamber: 313)가 형성되어 있다.
이러한 구성을 가지는 종래 기술에 따른 작동유의 진동 저감 장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.
유압 펌프에서 가압되어 전달되는 작동유가 제 1 관로(301)를 통해 연결 튜브(303)에 유입되는데, 유입된 작동유는 나선형 케이블(305)의 중앙 홀(309)을 지나고 제 2 관로(302)를 거쳐서 유로 전환 밸브에 공급된다.
그런데, 최초에 공급된 작동유가 기존에 오일 체임버(313) 내에 존재하고 있던 작동유와 합류되어 제 2 관로(302)를 통해 유출되는 과정에서 나선형 케이블(305)의 외주면에 형성된 나선 홈(311)에 의해 와류가 형성된다. 그리고, 이러한 와류의 형성 과정에서 작동유의 진동이 저감되는 것이다.
그러나, 이러한 종래 기술에 의하는 경우 와류의 발생이 미약한 편이어서 와류 형성에 의한 진동 저감 효과가 만족할 만큼 양호하지 못하였다.
따라서 본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 압력 호스에 피스톤 및 스프링을 내장한 유압 실린더를 포함하는 작동유의 진동 저감 장치를 제공하는 데 그 주된 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 공급 포트 및 배출 포트를 구비한 유압 실린더; 상기 유압 실린더의 내주면과 소정 간격을 가지며 상기 유압 실린더에 내장되는 피스톤; 및 상기 피스톤의 양단에서 상기 피스톤을 지지하는 스프링을 포함하되, 상기 피스톤의 직경 방향 외주면에는 소정 길이로 돌출된 스프링 지지턱이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 작동유의 진동 저감 장치를 제공한다.
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이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 작동유의 진동 저감 장치의 단면도이다.
도 4에서 도시하는 바와 같이 본 발명의 제 1 실시예에 따른 작동유의 진동 저감 장치는 공급 포트(401) 및 배출 포트(402)를 구비한 유압 실린더(403)와, 유압 실린더(403)의 내주면과 소정 간격을 가지며 유압 실린더(403)에 내장되는 피스톤(405)과, 피스톤(405)의 양단에서 피스톤(405)을 지지하는 스프링(407)을 포함하여 구성된다.
유압 실린더(403)는 공급 포트(401) 및 배출 포트(402)를 포함하여 구성된다. 유압 실린더(403)의 재질은 일정한 강성을 가지는 플라스틱이나 금속으로 이루어짐이 통상적이나 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 유압 실린더(403)의 축 방향 내주면에는 스프링(407)을 지지하기 위한 스프링 지지홈(411)을 구비할 수도 있다.
공급 포트(401)는 유압 펌프(미도시)에서 가압되어 전달되는 작동유가 진동 저감 장치로 공급되는 입구로서 유압 펌프에 연결된 압력 호스의 하단이 삽입되도록 형성된다.
배출 포트(402)는 진동 저감 장치에서 진동이 저감된 작동유가 유로 전환 밸브로 배출되는 출구로서 유로 전환 밸브에 연결된 압력 호스의 상단이 삽입되도록 형성된다.
피스톤(405)은 유압 실린더(403)의 내주면과 소정 간격을 가지면서 유압 실린더(403)에 내장되며 스프링(407)과 함께 좌우로 운동하면서 작동유의 진동을 흡수한다. 피스톤(405)은 스프링(407)에 의해 양단이 지지되는데, 피스톤(405)의 직경 방향 외주면에는 소정 길이로 돌출된 스프링 지지턱(409)을 구비하여 스프링(407)이 피스톤(405)의 직경 방향과 수직인 위치를 유지하면서 작동할 수 있도록 할 수도 있다.
스프링(407)은 유압 실린더(403)에 내장되되 피스톤(405)의 양단을 지지하도록 구비된다.
이러한 구성을 가지는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 작동유의 진동 저감 장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.
유압 펌프에서 가압되어 전달되는 작동유가 진동을 수반하면서 공급 포트(401)로 공급되면 작동유의 일부분은 피스톤(405)과 유압 실린더(403)의 내주면 사이에 형성된 틈을 따라 배출 포트(402)를 거쳐 유로 전환 밸브로 전달되지만, 작동유의 대부분은 피스톤(405)에 압력을 가하며 속도가 늦춰지게 된다. 즉, 피스톤(405)이 일종의 장애물 역할을 하는 것이다.
이렇게 작동유에 의해 압력을 받은 피스톤(405)이 배출 포트(402) 쪽으로 밀리면 배출 포트(402) 쪽에 구비된 스프링(407)이 압축된다. 또한, 압축된 스프링(407)은 곧 팽창되면서 피스톤(405)을 공급 포트(401) 쪽으로 밀게 된다. 그러면 공급 포트(401) 쪽의 스프링(407) 역시 압축 및 팽창을 한다.
즉, 피스톤(405)이 양단의 스프링(407)에 의해 축 방향으로 왕복 운동을 하면서 작동유의 진동을 흡수하게 되는 것이다. 따라서, 최초에 진동을 수반하며 유압 실린더(403)에 공급된 작동유는 피스톤(405)의 왕복 운동에 의해 진동이 저감된 채 유압 실린더(403)를 나가 유로 전환 밸브에 전달되게 되는 것이다. 또한, 작동유가 진동이 저감된 채 유로 전환 밸브에 전달되기 때문에 조향휠에 전달되는 진동 역시 저감되어 운전자가 편안한 조향감을 느낄 수 있게 되는 것이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 작동유의 진동 저감 장치를 나타내는 단면도이다.
도 5에서 도시하는 바와 같이 본 발명의 제 2 실시예에 따른 작동유의 진동 저감 장치는, 일측에 공급 포트(401)를 구비한 유압 실린더(403)와, 유압 실린더(403)의 타측에 구비되되 배출 포트(402)를 구비한 플러그(501)와, 유압 실린더(403)의 내주면과 소정 간격을 가지며 유압 실린더(403)에 내장되는 피스톤(405)과, 피스톤(405)의 양단에서 피스톤을 지지하는 스프링(407)을 포함하여 구성된다.
유압 실린더(403)의 일측에는 공급 포트(401)가 형성되어 있으나 타측은 개방되어 있으며, 타측에는 플러그(501)가 삽입된다.
플러그(501)는 유압 실린더(403)에 삽입되며 내측에는 배출 포트(402)가 구비되어 유압 실린더(403)의 내측과 연통된다.
플러그(501)의 외주면에는 오링(O-ring: 503)을 구비하여 작동유의 누유를 방지함이 바람직하다. 한편, 플러그(501)가 스프링(407)과 접하는 면에는 스프링(407)을 지지하기 위한 스프링 지지홈(411)을 구비할 수도 있다.
플러그(501)의 외주면과 유압 실린더(403)의 내주면에는 각각 수나사(505) 및 암나사(507)를 형성하여 플러그(501)가 유압 실린더(403)에 나사결합되도록 할 수도 있다. 다른 한편으로는 플러그(501)의 외주면에 소정 길이로 돌출되는 돌출부를 구비하고 유압 실린더(403)의 내주면에는 플러그(501)의 돌출부에 대응되는 결합홈을 구비함으로써 플러그(501)가 유압 실린더(403)에 결합되도록 할 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
기타의 구성 및 작용은 본 발명의 제 1 실시예와 동일하기 때문에 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명 및 작용의 설명은 생략한다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치의 구성도이다.
도 6에서 도시하는 바와 같이 본 발명의 제 3 실시예에 따른 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치는, 자동차의 조향휠(101)과, 조향휠(101)에 연결되는 조향축(103)과, 유니버설 조인트(105)를 통해 조향축(103)과 연결되는 입력축(107)과, 토션 바(201)를 매개로 입력축(107)과 연결되되 일측에 피니언 기어부(109)가 형성되어 있는 피니언축(203)과, 자동차의 양쪽 바퀴(111)에 연결되고 일측에 피니언 기어부(109)와 맞물리는 랙 기어부(113)가 형성되어 있는 랙 바(115)와, 자동차의 엔진(미도시)에 의해 구동되는 유압 펌프(121)와, 작동유가 저장되는 저장 탱크(123)와, 입력축(107)과 피니언축(203)의 상대 변위에 따라 작동유의 유로를 변환하는 유로 전환 밸브(125)와, 유로 전환 밸브(125)로부터 전달되는 작동유에 의해 조향 보조 동력을 공급하는 작동 실린더(127)와, 유압 펌프(121)와 유로 전환 밸브(125)를 연결하는 압력 호스(122)에 구비되는 진동 저감 장치(400)를 포함하여 구성된다.
진동 저감 장치(400)는 공급 포트(401) 및 배출 포트(402)를 구비한 유압 실린더(403)와, 유압 실린더(403)의 내주면과 소정 간격을 가지며 유압 실린더(403)에 내장되는 피스톤(405)과, 피스톤(405)의 양단에서 피스톤(405)을 지지하는 스프링(407)을 포함하여 구성된다.
이러한 구성을 가지는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치에 있어서는, 엔진의 구동 과정에서 진동이 발생하여 유압 펌프(121)에 전달되고, 유압 펌프(121)로부터 배출되는 작동유가 진동을 수반하더라도 압력 호스(122)에 구비된 진동 저감 장치(400)에 의해 작동유의 진동이 저감되기 때문에 조향휠을 통해 운전자에게 진동이 전달되는 것이 방지된다.
기타의 구성 및 작용은 본 발명의 제 1 실시예와 동일하기 때문에 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명 및 작용의 설명은 생략한다.
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치의 구성도이다.
도 7에서 도시하는 바와 같이 본 발명의 제 4 실시예에 따른 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치는, 자동차의 조향휠(101)과, 조향휠(101)에 연결되는 조향축(103)과, 유니버설 조인트(105)를 통해 조향축(103)과 연결되는 입력축(107)과, 토션 바(201)를 매개로 입력축(107)과 연결되되 일측에 피니언 기어부(109)가 형성되어 있는 피니언축(203)과, 자동차의 양쪽 바퀴(111)에 연결되고 일측에 피니언 기어부(109)와 맞물리는 랙 기어부(113)가 형성되어 있는 랙 바(115)와, 자동차의 엔진(미도시)에 의해 구동되는 유압 펌프(121)와, 작동유가 저장되는 저장 탱크(123)와, 입력축(107)과 피니언축(203)의 상대 변위에 따라 작동유의 유로를 변환하는 유로 전환 밸브(125)와, 유로 전환 밸브(125)로부터 전달되는 작동유에 의해 조향 보조 동력을 공급하는 작동 실린더(127)와, 유압 펌프(121)와 유로 전환 밸브(125)를 연결하는 압력 호스(122)에 구비되는 진동 저감 장치(400)를 포함하여 구성된다.
진동 저감 장치(400)는 일측에 공급 포트(401)를 구비한 유압 실린더(403)와, 유압 실린더(403)의 타측에 구비되되 배출 포트(402)를 구비한 플러그(501)와, 유압 실린더(403)의 내주면과 소정 간격을 가지며 유압 실린더(403)에 내장되는 피스톤(405)과, 피스톤(405)의 양단에서 피스톤을 지지하는 스프링(407)을 포함하여 구성된다.
기타의 구성 및 작용은 본 발명의 제 2 실시예와 동일하기 때문에 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명 및 작용의 설명은 생략한다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 압력 호스에 피스톤 및 스프링을 내장한 유압 실린더를 포함하는 진동 저감 장치를 구비함으로써 작동유의 진동을 흡수하는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 공급 포트 및 배출 포트를 구비한 유압 실린더;
    상기 유압 실린더의 내주면과 소정 간격을 가지며 상기 유압 실린더에 내장되는 피스톤; 및
    상기 피스톤의 양단에서 상기 피스톤을 지지하는 스프링을 포함하되,
    상기 피스톤의 직경 방향 외주면에는 소정 길이로 돌출된 스프링 지지턱이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 작동유의 진동 저감 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 유압 실린더의 축 방향 내주면에는 소정 깊이를 가지는 스프링 지지홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 작동유의 진동 저감 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 유압 실린더에는 플러그가 삽입되되 상기 플러그의 내측에는 배출 포트가 형성되는 것을 특징으로 하는 작동유의 진동 저감 장치.
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