KR100783764B1 - 파워 스티어링 장치의 센터필 향상구조 - Google Patents

Abstract

개시된 본 발명은 파워 스티어링 장치의 센터필 향상구조에 관한 것으로 그 기술적인 구성은, 파워 스티어링 장치에 있어서, 스티어링 휠이 중립에 위치해 있을 때 피스톤(100)이 접하는 실린더 하우징(200)의 내경에 적어도 한개 이상의 연통홀(220)이 형성되며, 상기 연통홀(220) 상단에는 이 연통홀(220)을 통해 타측 실린더로 누설되는 유체의 양을 조절할 수 있도록 캡볼트(240)가 실린더 하우징(200)을 관통하며 체결되는 구성으로 이루어진 것을 요지로 한다.

따라서, 이와 같이 구성된 본 발명인 파워 스티어링 장치의 센터필 향상구조에 의하면, 실린더 내부로 조력(助力)을 발생토록 하기 위해 유입된 오일이 스티어링 휠의 중립위치에서 상기 연통홀을 통해 타측으로 유출되어 조력을 감소시키므로서, 스티어링 휠이 중앙에 위치했을때 조향에 중량감을 부여함은 물론, 이로 인해 차량의 고속주행에 따른 직진 주행성에 안정감을 부여할 수 있는 효과가 있다.

스티어링 휠, 실린더, 연통홀, 피스톤, 캡볼트

Description

파워 스티어링 장치의 센터필 향상구조{A center feel improvement structure of a power steering system}

도 1은 종래 파워 스티어링 장치를 도시한 개략 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 파워 스티어링 장치의 센터필 향상구조 요부를 나타낸 요부 확대 단면도.

도 3은 도 2에 따른 A-A선 절개단면을 나타낸 절개 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 파워스티어링 장치의 작동상태를 나타낸 작동상태 단면도.

<도면의 주요 부위에 대한 부호설명>

100...피스톤

102...피스톤 링

200...실린더 하우징

220...연통홀

240...캡볼트

300...랙바

400a, 400b...실린더

본 발명은 파워 스티어링 장치에 관한 것으로 이는 특히, 스티어링 휠을 중앙에 위치 시켰을때 랙바상에 고정설치된 피스톤이 접하는 실린더의 내경에 수개소의 연통홀을 형성하여, 조향력 어시스트를 위해 실린더 내부로 유입된 오일이 스티어링 휠의 중립위치에서 상기 연통홀을 통해 타측 실린더로 유출되도록 하여 출력저하를 유도하므로서, 스티어링 휠이 중앙에 위치했을때 조향력에 무게감을 부여하여 차량의 고속주행에 따른 직진 주행성능을 향상 시킬 수 있도록 한 파워 스티어링 장치의 센터필 향상구조에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 조향장치는 조향축의 회전력을 조향장치에 전달하여 운전자가 원하고자 하는 방향으로 차량을 선회할 수 있도록 한 장치로서, 크게는 기계식 조향장치와 유압식 조향장치로 대별된다.

기계식 조향장치는 일단에 웜이 형성된 조향축과, 상기 조향축의 웜과 치합되는 섹터기어를 연결하여 조향축 회전에 따라 상기 웜이 섹터에 회전력을 전달하여 너클암이 체결되는 타이 로드(Tie rod)를 가변시켜 차량의 조향이 이루어 지도록 하는 장치이다.

그러나, 상기와 같은 기계식 조향장치는 구조가 간단하여 취급이 용이하다는 잇점은 있으나 핸들 조작이 무거운 결점이 있었다.

따라서, 최근에는 상기 기계식 조향장치에 유압을 이용하여 조향력을 배가시키도록 한 유압식 조향장치(파워 스티어링 장치)를 차량에 보편적으로 설치되고 있다.

도 1은 상기한 바와같은 유압을 이용한 유압식 조향장치의 대표적인 일례를 도시한 개략 단면도 로서, 일반적인 종래의 유압식 조향장치는 유압을 공급하는 펌프(미도시)와, 상기 펌프와 유압파이프에 의해 연결되며 그 내부에 로터리 밸브가 내설된 하우징(1) 및, 상기 하우징(1)을 통해 공급된 유압을 이용하여 조향에 따른 배력을 발생토록 하는 실린더(2)가 구비된다.

여기서, 상기 실린더(2)는 피스톤을 기준으로 좌,우 양측에 한쌍의 실린더가 형성되도록 복동 실린더 형식을 취하며, 상기 실린더(2) 내에는 양단이 타이 로드(Tie rod; 7)와 볼 조인트(Ball Joint)된 렉바(Rack bar; 3)가 내설되며, 실린더(2) 내로 공급된 유압에 의해 조향에 필요한 배력을 발생토록 하는 피스톤(4)이 렉바(3)의 일측 외주연 상에 고정된다.

계속해서, 상기 피스톤(4)은 그 외주연 중앙에 피스톤 링(Piston-Ring;40)이 끼움 고정되어 실린더 하우징(20) 내경과 긴밀하게 밀착토록 구성된다.

따라서, 상기와 같이 구성된 종래의 유압식 조향장치는, 펌프에서 유압을 발생시켜 하우징에 공급하게 되면, 하우징에 내설된 로터리 밸브에 의해 유입된 오일의 방향을 제어하여 실린더에 공급하게 되고, 공급된 고압의 오일이 실린더내의 피스톤을 작동시켜 피스톤이 고정설치된 렉바를 좌·우 양측으로 밀어내게 되면, 상기 렉바 양단에 볼 조인트된 타이로드를 가변시켜 차륜을 회전시킬 수 있게 되는 것이다.

따라서, 이와 같은 유압식 파워 스티어링 장치는 조향축에 의해 스티어링 휠을 회전시키고자 하는 회전력에 상기와 같은 유압에 의한 조력(助力)이 배가되므로서, 조향시 운전자가 느끼는 토크의 저감이 이루어져 조향력을 가볍게 느낄 수 있게 되는 것이다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 유압식 조향장치는, 실린더내에서 피스톤의 작동위치와 무관하게 항상 동일한 조력(助力)이 발생토록 되므로서, 스티어링 휠의 중립위치나 조타위치와 관계없이 동일한 토크를 느끼게 되고 , 이에 따라 운전자는 저속 및 고속 주행에 관계없이 항상 동일한 조향력을 느낄 수 밖에 없으므로 차량의 고속 주행시에는 스티어링 휠의 무게감이 떨어져 고속주행의 조향 안정성이 저하되는 결점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선시키기 위해 안출한 것으로 그 목적은, 스티어링 휠을 중앙에 위치 시켰을때 랙바상에 고정설치된 피스톤이 접하는 실린더의 내경에 수개소의 연통홀을 형성하여, 조향력 어시스트를 위해 실린더 내부로 유입된 오일이 스티어링 휠의 중립위치에서 상기 연통홀을 통해 타측 실린더로 유출되도록 하여 출력저하를 유도하므로서, 스티어링 휠이 중앙에 위치했을때 조향력에 무게감을 부여하여 차량의 고속주행에 따른 직진 주행성능을 향상 시 킬 수 있는 파워 스티어링 장치의 센터필 향상구조를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로서 본 발명은, 유압식 파워 스티어링 장치에 있어서, 스티어링 휠이 중앙부에 위치해 있을 때 랙바상의 피스톤이 접하는 실린더 하우징의 내경에 적어도 한개 이상의 연통홀이 형성되며, 상기 연통홀 상단에는 이 연통홀을 통해 타측 실린더로 누설되는 유체의 양을 조절할 수 있도록 캡볼트가 실린더 하우징을 관통하며 체결토록 구성되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치의 센터필 향상구조를 마련함에 의한다.

이하, 첨부도면에 의거하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 파워 스티어링 장치의 센터필 향상구조에 따른 실린더 내부 구조를 도시한 단면도 이며, 도 3은 도 2에 따른 A-A선 절개 단면도 이다.

이에 도시된 바와 같이, 유압식 파워 스티어링 장치의 실린더 하우징(200) 내측에는 차륜을 가변시킬 수 있도록 조향력을 전달받아 좌,우슬라이딩 되는 랙바(300)가 되설되며, 상기 랙바(300) 상에는 실린더 내에 공급된 유압에 의해 작동되어 핸들 조향시 이 조향력을 어시스트(assist) 하는 피스톤(100)이 설치된다.

그리고, 상기와 같이 설치된 피스톤(100)에 의해 실린더 하우징(200)내에는 이 피스톤(100)을 기준으로 좌,우 양측에 한쌍의 실린더(400a)(400b)가 형성되어 복동 실린더 형식을 취하게 된다.

한편, 전술한 피스톤(100)의 외주연 중앙에는 오링(104) 및 피스톤 링(Piston-Ring;102)이 순차적으로 끼움 고정되어 실린더 하우징(200) 내경과 긴밀하게 밀착토록 구성된다.

본 발명은 특히, 스티어링 휠(핸들)을 중립에 위치 시켰을 때 즉, 차량이 직진 또는 주차시 차륜이 전방을 향해 나란히 평행하게 위치되었을 경우, 이러한 위치에서 전술한 피스톤(100)이 긴밀하게 접하는 실린더 하우징(200) 내경에 일정 간격에 걸쳐 다수개의 연통홀(220)이 형성된다.

그리고, 상기 연통홀(220) 상단에는 이 연통홀(220)을 통해 타측 실린더로 누설되는 유체의 양을 조절할 수 있도록 캡볼트(240)가 실린더 하우징(200)을 관통하며 나사체결되도록 구성된다.

즉, 본 발명은 운전자가 직진주행을 위해 스티어링 휠(미도시)을 중앙부에 위치시켰을때, 랙바(300)상의 피스톤 링(102)이 접하는 실린더하우징(200) 내경에 다수개의 연통홀(2200)을 형성하여, 핸들이 중립 구간에 위치했을 경우 실린더(400a)내에 유입된 고압의 오일이 상기 연통홀(220)를 통해 타측 실린더(400b)로 누설되어 피스톤(100)을 밀어내는 어시스트량이 감쇄되도록 한 구성으로 이루어진다.

따라서, 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 작용 및 효과에 대해 이하 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 적용된 파워스티어링 장치의 작동상태를 나타낸 단면도 로서, 차량의 직진 주행시 스티어링 휠을 중앙에 위치했을때 피스톤 링(102)이 접하는 실린더 하우징(200) 내경에 이 실린더 하우징(200) 축 방향으로 다수개의 연통홀(220)이 형성되므로서, 스티어링 휠이 중립 구간에 위치했을 경우 일측 실린더(400a)내에 유입된 고압의 오일이 상기 연통홀(220)을 통해 타측 실린더(400b)로 누설되게 되고, 이에 따라 상기 피스톤(100)을 밀어내는 유압에 의한 배력이 감쇄되어 스티어링 휠의 조타감이 무겁게 느껴지게 된다.

이때, 상기 연통홀(220) 상단에는 캡볼트(240)가 실린더 하우징(200)을 관통하며 이와 나사체결토록 구성되므로서, 이 캡볼트(240)의 체결력 조절에 따라 상기 연통홀의 단면적을 조절할 수 있게 되고, 이에 따라 상기 연통홀(220)을 통해 타측 실린더로 누설되는 유체의 양을 조절할 수 있게 되어 차량 하중에 따른 스티어링 휠의 무게감을 달리 적용시킬 수 있게 된다.

이와 같은 본 발명의 특징을 도 1과 연계하여 더욱 상세하게 설명하면, 펌프에서 유압을 발생시켜 하우징에 공급하게 되면, 상기 하우징에 내설된 로터리 밸브에 의해 유입된 고압의 오일의 방향을 제어하여 실린더에 공급하게 되고, 상기 공급된 고압의 오일이 실린더내에 피스톤(100)을 작동시키게 된다.

이때, 상기 피스톤(100)이 핸들의 중립구간에 위치했을 경우에는 실린더(400a) 일측으로 유입된 고압의 오일이 본 발명에 적용된 실린더하우징 내경의 연통홀(220)를 따라 타측 실린더(400b)으로 누설된다.

따라서, 상기와 같이 유입된 고압의 오일이 실린더 타측으로 누출되므로서, 피스톤을 밀어내는 배력이 저하되어 스티어링 휠의 중립 위치에서는 조향에 중량감을 느낄 수 있게 되어 고속주행에 따른 조향의 안정성을 확보할 수 있게 된다.

한편, 운전자의 판단에 의해 차량을 선회시키고자 스티어링 휠을 좌 또는 우 방향으로 선회시킬 경우에는, 상기 스티어링 휠의 조향에 따라 실린더에 내설된 피스톤(100)이 좌 또는 우방향으로 슬라이딩 되는 것인바, 이는 전술한 바와 같이 실린더 하우징(200) 내경에 형성된 연통홀(220)이 스티어링 휠의 중립위치 구간에만 형성되므로서, 상기 피스톤(100)이 스티어링 휠의 중립위치에서 타측으로 이동하게 되면 실린더 하우징(200)의 내경과 긴밀하게 밀착되어 오일이 타측으로 유동되는 것을 방지하게 되고, 이로 인해 유입된 고압의 오일이 그대로 피스톤을 밀어내는 배력으로 작용하게 된다.

따라서, 운전자가 스티어링 휠을 회동 시켰을 경우에는 유입된 고압의 오일이 누출되지 않게 되므로서, 유입된 고압의 오일이 그대로 배력으로 작용하게 되어 핸들이 가볍게 느껴지게 되는 것이며, 고속 직진주행시에는 전술한 바와같은 연통홀을 통해 오일이 누출되므로서, 인위적인 리크(Leak)생성으로 출력저하를 유도할 수 있어 스티어링 휠이 무겁게 느껴지게 된다.

이상에서 살펴본 바와같이, 본 발명인 파워 스티어링 장치의 센터필 향상구조에 따르면, 스티어링 휠의 중립위치에서의 실린더 하우징내경에 유입된 고압의 오일이 실린더 타측으로 누출되도록 연통홀이 형성되므로서, 스티어링 휠의 조타 위치 즉, 스티어링 휠의 중립 위치에서는 핸들이 무겁게 느껴지게 되어 센터필의 향상을 기할 수 있음은 물론, 그외의 다른 조타 구간에서는 핸들이 가볍에 느껴지게 되어 차량 조향의 안정성을 확보할 수 있게 된다.

또한, 상기 연통홀 상단에 체결된 캡볼트에 의해 연통홀의 단면적 크기를 조절할 수 있게 되므로서, 차량 하중에 따라 조향의 무게감을 달리 부여할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구의 범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims (1)

1. 유압식 파워 스티어링 장치에 있어서,

   스티어링 휠이 중앙부에 위치해 있을 때 랙바상의 피스톤(100)이 접하는 실린더 하우징(200)의 내경에 적어도 한개 이상의 연통홀(220)이 형성되며, 상기 연통홀(220) 상단에는 이 연통홀(220)을 통해 타측 실린더로 누설되는 유체의 양을 조절할 수 있도록 캡볼트(240)가 실린더 하우징(200)을 관통하며 체결토록 구성되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치의 센터필 향상구조.

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