KR102310498B1 - 유압식 파워 스티어링 장치 - Google Patents

Abstract

구조를 간단하게 하여 생산성이 향상되고, 장시간 사용하여도 고장 및 파손이 되지 않는 내구성이 향상된 유압식 파워 스티어링 장치가 제공된다.
이를 위해, 본 발명에 따른 유압식 파워 스티어링 장치는, 스티어링 휠의 회전에 따라 유압유로를 변경하는 조향 밸브와, 상기 조향 밸브와 축방향으로 이격되어 배치되는 제1 펌프와, 상기 제1 펌프와 축방향으로 이격되어 배치되고 상기 제1 펌프와 상이한 용량의 제2 펌프와, 상기 제1 펌프 및 상기 제2 펌프 사이에 배치되고 펌프 포트로부터 제공되는 유압에 의해 작동되어 상기 제1 펌프 및 상기 제2 펌프를 유압적으로 연결하거나 차단하는 쉬프트 밸브와, 상기 조향 밸브 및 상기 제1 펌프 사이에 배치되는 제1 밸브 플레이트와, 상기 제1 펌프 및 상기 쉬프트 밸브 사이에 배치되는 제2 밸브 플레이트와, 상기 쉬프트 밸브 및 상기 제2 펌프 사이에 배치되는 제3 밸브 플레이트를 포함하고, 상기 제3 밸브 플레이트는 상기 제1 밸브 플레이트 및 상기 제2 밸브 플레이트보다 두께가 두껍게 형성된다.

Description

유압식 파워 스티어링 장치{HYDRAULIC POWER STEERING APPARATUS}

본 발명은 유압식 파워 스티어링 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 두 개의 지로터 펌프가 구비된 유압식 파워 스티어링 장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량에 구비된 조향장치는 상기 차량의 차륜의 휠의 방향을 좌측 또는 우측으로 회전시켜서 상기 차량의 진행 방향을 전환시키기 위한 장치로서, 운전자가 스티어링 휠을 손으로 잡고 좌측 또는 우측으로 회전시키면, 상기 스티어링 휠의 회전력은 스티어링 샤프트 및 유니버셜 조인트를 통해 스티어링 모터로 전달되고, 상기 스티어링 모터에 의해 좌우측 타이로드가 좌측 또는 우측으로 직선 이동됨으로써, 좌우측 차륜의 휠에 연결된 너클이 상기 좌우측 타이로드에 의해 회전되고, 이에 따라 상기 좌우측 차륜이 좌측 또는 우측으로 회전되어 상기 차량의 조향이 이루어진다.

상기 조향장치에는 운전자가 적은 힘으로도 상기 스티어링 휠을 좌측 또는 우측으로 회전시킬 수 있도록 하기 위해, 상기 조향장치의 회전을 보조해주는 파워 스티어링 장치가 설치된다.

상기 파워 스티어링 장치는, 일반적인 차량의 경우 랙과 피니언이나 웜기어 등의 기계적인 동력전달 구조로 형성되지만, 중장비의 경우에는 기계적인 동력전달없이 유압에 의해 작동되는 파워 스티어링 장치를 사용하고 있다.

이러한 파워 스티어링 장치는 유압만을 사용하는 전유압식 장치이지만, 일반적인 차량과 마찬가지로 파워 스티어링이 불가능한 경우에는 인력만으로 조향이 가능하게 작동된다.

하지만, 장비가 거대해지면서 기본적인 형태의 파워 스티어링 장치를 사용할 경우 인력만으로 비상조향이 불가능해지게 되었다. 이에 따라 비상시에도 인력만으로 조향이 가능한 기능이 추가된 파워 스티어링 장치가 필요하게 되었고, 이러한 요구에 맞게 다양한 형태의 방법이 제시 되었으나 가장 효과적이며 현재 많이 쓰이는 방법은 두 개의 지로터 펌프를 사용하는 것이다.

미국 등록 특허 US6016656(2000.01.25)(이하, '종래 기술'이라 함)에는 상기 지로터 펌프로 이루어진 두 개의 계량 펌프(metering pump)를 구비한 "HYDRAULIC CONTROL DEVICE"가 개시되어 있다.

상기 종래 기술에는 상기 두 개의 계량 펌프를 유압적으로 연결하거나 차단하는 컷 오프 밸브(cut-off valve)를 포함한다.

상기 종래 기술은 오일 펌프로부터 상기 컷 오프 밸브 내로 유압이 유입되면, 상기 컷 오프 밸브 내부에 배치된 슬라이더 부재(slider member)가 상기 유압에 의해 슬라이딩되면서 상기 컷 오프 밸브의 유로가 변경되는 것에 의해, 상기 두 개의 계량 펌프가 유압적으로 연결되어서, 상기 두 개의 계량 펌프의 유압이 방향 밸브(directional valve)를 통해 스티어링 모터로 전달된다.

또한, 상기 종래 기술은 상기 오일 펌프의 고장으로 인해 상기 컷 오프 밸브 내로 유압이 유입되지 않으면, 상기 컷 오프 밸브 내부에 배치된 스프링에 의해 상기 슬라이더 부재가 원위치로 복귀하면서 상기 컷 오프 밸브의 유로가 원래대로 복원되는 것에 의해, 상기 두 개의 계량 펌프가 유압적으로 서로 차단되어서, 상기 두 개의 계량 펌프 중 제1 계량 펌프의 유압만이 상기 방향 밸브를 통해 상기 스티어링 모터로 전달된다.

한편, 상기 종래 기술에서 상기 컷 오프 밸브는 상기 두 개의 계량 펌프 중 제2 계량 펌프의 일측에 배치되어 있어서, 상기 컷 오프 밸브 내로 유압이 유입되면 상기 슬라이더 부재가 상기 유압에 의해 상기 제2 계량 펌프를 향해 슬라이딩되면서 상기 제2 계량 펌프의 커버 플레이트(cover plate)를 강하게 타격하여 상기 커버 플레이트가 변형되는 것을 방지하기 위한 구성으로서, 상기 슬라이더 부재에 원주방향 및 반경방향으로 형성된 돌출 돌기(projecting projection)와, 하우징 보어(housing bore)에 형성된 정지 면(stop face)을 가진다.

즉, 상기 종래 기술은 상기 슬라이더 부재가 상기 커버 플레이트로 도달하기 전에 상기 돌출 돌기가 상기 정지 면에 도달함으로써, 상기 슬라이더 부재가 상기 커버 플레이트를 타격하지 못하게 되므로, 상기 커버 플레이트의 변형을 방지할 수 있는 것이다.

그런데, 상기 종래 기술은 상기 하우징 보어에 상기 정지 면을 형성하여야 하는 작업을 진행하는데 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라 상기 컷 오프 밸브의 구조가 복잡해지는 문제점이 있었다.

또한, 상기 종래 기술은 상기 돌출 돌기 및 상기 정지 면에 미세한 오차가 발생되거나, 장시간 사용하여 상기 돌출 돌기 및 상기 정지 면 중 적어도 하나가 마모되거나 변경될 경우에, 상기 슬라이더 부재는 상기 커버 플레이트를 타격하게 되는 문제점도 있었다.

미국 등록 특허 US6016656(2000.01.25)

본 발명이 해결하려는 제1 과제는, 상기 종래 기술의 상기 하우징 보어에 상기 정지 면을 형성하지 않고, 구조를 간단하게 하여 생산성이 향상되는 유압식 파워 스티어링 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하려는 제2 과제는, 장시간 사용하여도 고장 및 파손이 되지 않는 내구성이 향상된 유압식 파워 스티어링 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 유압식 파워 스티어링 장치는, 조향 밸브, 제1 펌프, 제2 펌프, 쉬프트 밸브, 제1 밸브 플레이트, 제2 밸브 플레이트 및 제3 밸브 플레이트로 구성된다. 상기 조향 밸브는 스티어링 휠의 회전에 따라 유압유로를 변경한다. 상기 제1 펌프는 상기 조향 밸브와 축방향으로 이격되어 배치된다. 상기 제2 펌프는 상기 제1 펌프와 축방향으로 이격되어 배치된다. 상기 제1 펌프 및 상기 제2 펌프는 상이한 용량으로 형성된다. 상기 쉬프트 밸브는 상기 제1 펌프 및 상기 제2 펌프 사이에 배치된다. 상기 쉬프트 밸브는 펌프 포트로부터 제공되는 유압에 의해 작동되어 상기 제1 펌프 및 상기 제2 펌프를 유압적으로 연결하거나 차단한다. 상기 제1 밸브 플레이트는 상기 조향 밸브 및 상기 제1 펌프 사이에 배치된다. 상기 제2 밸브 플레이트는 상기 제1 펌프 및 상기 쉬프트 밸브 사이에 배치된다. 상기 제3 밸브 플레이트는 상기 쉬프트 밸브 및 상기 제2 펌프 사이에 배치된다. 상기 제3 밸브 플레이트는 상기 제1 밸브 플레이트 및 상기 제2 밸브 플레이트보다 두께가 두껍게 형성된다.

상기 제1 밸브 플레이트 및 상기 제2 밸브 플레이트는 두께가 동일하게 형성될 수 있다.

상기 쉬프트 밸브는, 쉬프트 밸브 하우징, 슬라이딩 부재 및 리턴 스프링으로 구성될 수 있다. 상기 쉬프트 밸브 하우징의 내부에는 축방향으로 보어가 형성될 수 있다. 상기 슬라이딩 부재는 상기 보어에 배치될 수 있다. 상기 슬라이딩 부재는 상기 보어로 유입되는 유압에 의해 상기 제3 밸브 플레이트를 향해 이동되어, 상기 제1 펌프 및 상기 제2 펌프를 유압적으로 연결하거나 차단할 수 있다. 상기 리턴 스프링은 상기 슬라이딩 부재를 탄성 지지하여 상기 슬라이딩 부재를 상기 제2 밸브 플레이트를 향해 원위치로 이동시킬 수 있다. 상기 슬라이딩 부재는 상기 보어로 유입되는 유압에 의해 상기 제3 밸브 플레이트에 접촉될 때까지 이동될 수 있다.

본 발명에 따른 유압식 파워 스티어링 장치에는, 커넥팅 샤프트, 제1 내측기어, 제2 내측기어 및 드라이빙 샤프트가 더 구성될 수 있다. 상기 커넥팅 샤프트의 일단부는 상기 제2 밸브 플레이트를 관통하여 상기 제1 펌프의 내부에 배치될 수 있다. 상기 커넥팅 샤프트의 타단부는 상기 제3 밸브 플레이트를 관통하여 상기 제2 펌프의 내부에 배치될 수 있다. 상기 제1 내측기어는 상기 커넥팅 샤프트의 일단에 배치될 수 있다. 상기 제1 내측기어는 상기 제1 펌프의 내부에 배치된 제1 외측기어의 내측공간에 배치될 수 있다. 상기 제2 내측기어는 상기 커넥팅 샤프트의 타단에 배치될 수 있다. 상기 제2 내측기어는 상기 제2 펌프의 내부에 배치된 제2 외측기어의 내측공간에 배치될 수 있다. 상기 드라이빙 샤프트는 상기 조향 밸브 내에 회전 가능하게 설치될 수 있다. 상기 드라이빙 샤프트의 일단부는 상기 제1 밸브 플레이트를 관통하여 상기 제1 펌프의 내부에 배치되어, 상기 드라이빙 샤프트는 상기 스티어링 휠의 회전력에 의해 상기 커넥팅 샤프트를 회전시킬 수 있다. 상기 커넥팅 샤프트는 상기 슬라이딩 부재 및 상기 리턴 스프링을 관통할 수 있다.

상기 제3 밸브 플레이트에 가까운 상기 슬라이딩 부재의 일단에는 반경방향으로 돌출된 유압 플랜지가 형성될 수 있다. 상기 유압 플랜지는 상기 보어로 유입된 유압을 받아서 상기 슬라이딩 부재를 상기 제3 밸브 플레이트를 향해 이동시킬 수 있다.

상기 리턴 스프링의 일단은 상기 슬라이딩 부재의 내부에 삽입 배치될 수 있다. 상기 리턴 스프링의 타단은 상기 제3 밸브 플레이트에 접촉 배치될 수 있다.

상기 제3 밸브 플레이트에는 상기 리턴 스프링의 타단이 안착되는 안착홈이 형성될 수 있다.

상기 제3 밸브 플레이트에는 상기 리턴 스프링의 타단으로 삽입되는 가이드돌기가 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 유압식 파워 스티어링 장치에는 엔드 캡이 더 구성될 수 있다. 상기 엔드 캡은 상기 제2 펌프의 축방향 외측에 배치되어, 상기 제2 펌프의 내부공간을 차폐할 수 있다.

기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명에 따른 유압식 파워 스티어링 장치는, 제3 밸브 플레이트가 제1 밸브 플레이트 및 제2 밸브 플레이트보다 두께가 두껍게 형성되기 때문에, 쉬프트 밸브 내로 유입된 유압에 의해 슬라이딩 부재가 상기 제3 밸브 플레이트를 향해 이동되어 제3 밸브 플레이트를 가격하여도 상기 제3 밸브 플레이트는 변형되지 않으므로, 상기 제3 밸브 플레이트의 변형을 방지하기 위한 구조를 간단하게 함과 아울러 내구성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 유압식 파워 스티어링 장치는 상기 제3 밸브 플레이트에 안착홈 또는 가이드돌기가 형성되기 때문에, 상기 슬라이딩 부재가 이동될 시 상기 리턴 스프링의 흔들림을 방지할 수 있는 효과도 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 유압식 파워 스티어링 장치가 포함되는 유압식 파워 스티어링 시스템을 나타내는 도면,
도 2는 도 1에 도시된 유압식 파워 스티어링 장치를 나타내는 횡단면도,
도 3은 도 2에 도시된 제1 펌프 또는 제2 펌프를 종방향에서 보는 도면,
도 4는 도 2에 도시된 제3 밸브 플레이트의 다른 실시예를 나타내는 도면,
도 5는 도 2에 도시된 제3 밸브 플레이트의 또 다른 실시예를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예들에 의한 유압식 파워 스티어링 장치를 도면들을 참고하여 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 유압식 파워 스티어링 장치가 포함되는 유압식 파워 스티어링 시스템을 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 유압식 파워 스티어링 장치(100)는 차량의 스티어링 샤프트(200)에 설치될 수 있다.

스티어링 샤프트(200)의 상단부는 유압식 파워 스티어링 장치(100)의 상측으로 돌출 배치될 수 있다. 스티어링 샤프트(200)의 상단에는 스티어링 휠(300)이 설치될 수 있다. 스티어링 휠(300)은 운전자가 차량을 조향하기 위해 손으로 잡고 회전시키는 구성일 수 있다. 즉, 운전자가 상기 차량의 주행방향을 좌측으로 조향하기 위해, 스티어링 휠(300)을 손으로 잡고 좌측으로 회전시키면, 스티어링 샤프트(200)는 스티어링 휠(300)과 함께 좌측으로 회전될 수 있다. 또한, 운전자가 상기 차량의 주행방향을 우측으로 조향하기 위해 스티어링 휠(300)을 손으로 잡고 우측으로 회전시키면, 스티어링 샤프트(200)는 스티어링 휠(300)과 함게 우측으로 회전될 수 있다.

유압식 파워 스티어링 장치(100)는 오일 펌프(400)로부터 오일을 공급받을 수 있다. 유압식 파워 스티어링 장치(100)에는 오일 펌프(400)로부터 오일을 공급받는 펌프 포트(P)가 형성될 수 있다.

오일 펌프(400)는 오일 탱크(500)에 저장된 오일을 펌핑하여 유압식 파워 스티어링 장치(100)로 공급할 수 있다. 이를 위해, 오일 펌프(400)는 제1 오일 유로(P1)를 통해 오일 탱크(500)와 연결될 수 있고, 펌프 포트(P)는 제2 오일 유로(P2)를 통해 오일 펌프(400)와 연결될 수 있다.

또한, 유압식 파워 스티어링 장치(100)는 오일을 오일 탱크(500)로 회수할 수 있다. 유압식 파워 스티어링 장치(100)에는 오일 탱크(500)로 오일을 회수하는 탱크 포트(T)가 형성될 수 있다. 탱크 포트(T)는 제3 오일 유로(P3)를 통해 오일 탱크(500)와 연결될 수 있다.

또한, 유압식 파워 스티어링 장치(100)는 좌우측 차륜(810, 820)을 좌측 또는 우측으로 조향시킬 수 있다. 유압식 파워 스티어링 장치(100)에는 차축(700)에 설치된 제1 조향 실린더 장치(610) 및 제2 조향 실린더 장치(620)로 오일을 공급받거나 회수받는 조향 포트(L, R)가 형성될 수 있다.

차륜(810, 820)은 좌측 차륜(810) 및 우측 차륜(820)을 포함할 수 있다.

좌측 차륜(810)의 휠 내측에는 좌측 조향 너클(910)이 설치될 수 있고, 좌측 조향 너클(910)의 일단은 차축(700)의 좌측단에 회전 가능하게 설치될 수 있다. 또한, 좌측 조향 너클(910)의 타단은 링크 바(930)의 좌측단에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

우측 차륜(820)의 휠 내측에는 우측 조향 너클(920)이 설치될 수 있고, 우측 조향 너클(920)의 일단은 차축(700)의 우측단에 회전 가능하게 설치될 수 있다. 또한, 우측 조향 너클(920)의 타단은 링크 바(930)의 우측단에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

제1 조향 실린더 장치(610) 및 제2 조향 실린더 장치(620) 각각은 실린더 및 피스톤로드를 포함할 수 있다.

제1 조향 실린더 장치(610) 중 실린더의 끝단은 차축(700)에 회전 가능하게 연결될 수 있고, 제1 조향 실린더 장치(610) 중 피스톤로드의 끝단은 좌측 조향 너클(910)의 양단 사이에 회전 가능하게 연결될 수 있다.

제2 조향 실린더 장치(620) 중 실린더의 끝단은 차축(700)에 회전 가능하게 연결될 수 있고, 제2 조향 실린더 장치(620) 중 피스톤로드의 끝단은 우측 조향 너클(920)의 양단 사이에 회전 가능하게 연결될 수 있다.

유압식 파워 스티어링 장치(100)의 조향 포트(L, R)는 좌측 조향 포트(L) 및 우측 조향 포트(R)를 포함할 수 있다.

좌측 조향 포트(L)는 제4 오일 유로(P4)를 통해 제1 조향 실린더 장치(610)의 실린더 및 제2 조향 실린더 장치(620)의 실린더에 연결될 수 있고, 우측 조향 포트(R)는 제5 오일 유로(P5)를 통해 제1 조향 실린더 장치(610)의 실린더 및 제2 조향 실린더 장치(620)의 실린더에 연결될 수 있다.

제4 오일 유로(P4)의 일단부는 두 개로 분지되어 제1 단부 유로(P41) 및 제2 단부 유로(P42)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 단부 유로(P41)는 제1 조향 실린더 장치(610)의 실린더 중 제1 조향 실린더 장치(610)의 피스톤로드의 끝단에서 먼 부분에 연결될 수 있고, 제2 단부 유로(P42)는 제2 조향 실린더 장치(620)의 실린더 중 제2 조향 실린더 장치(620)의 피스톤로드의 끝단에 가까운 부분에 연결될 수 있다.

제5 오일 유로(P5)의 일단부는 두 개로 분지되어 제3 단부 유로(P51) 및 제4 단부 유로(P52)를 포함할 수 있다. 여기서, 제3 단부 유로(P51)는 제1 조향 실린더 장치(610)의 실린더 중 제1 조향 실린더 장치(610)의 피스톤로드의 끝단에 가까운 부분에 연결될 수 있고, 제4 단부 유로(P52)는 제2 조향 실린더 장치(620)의 실린더 중 제2 조향 실린더 장치(620)의 피스톤로드의 끝단에서 먼 부분에 연결될 수 있다.

따라서, 좌측 조향 포트(L)에서 배출되는 오일이 제4 오일 유로(P4)를 통해 제1 조향 실린더 장치(610)의 실린더 및 제2 조향 실린더 장치(620)의 실린더로 이동되면, 제1 조향 실린더 장치(610)의 피스톤로드는 제1 조향 실린더 장치(610)의 실린더에서 인출되면서 좌측 조향 너클(910)을 좌측으로 회전시키고, 제2 조향 실린더 장치(620)의 피스톤로드는 제2 조향 실린더 장치(620)의 실린더로 삽입되면서 우측 조향 너클(920)을 좌측으로 회전시키게 되므로, 좌측 차륜(810) 및 우측 차륜(820)은 좌측으로 조향될 수 있다. 이 때, 제1 조향 실린더 장치(610)의 실린더 내부의 유압 및 제2 조향 실린더 장치(620)의 실린더 내부의 유압은 제5 오일 유로(P5)로 이동된 후 우측 조향 포트(R)를 통해 유압식 파워 스티어링 장치(100)의 내부로 이동될 수 있고, 이 후에 탱크 포트(T)를 통해 배출되어서 제3 오일 유로(P3)를 통해 오일 탱크(500)로 회수될 수 있다. 즉, 제4 오일 유로(P4)를 통해 제1 조향 실린더 장치(610)의 실린더 및 제2 조향 실린더 장치(620)의 실린더로 이동되는 유압은, 각각의 실린더 내부 중 각각의 피스톤 일측으로 유입되어 상기 피스톤의 타측보다 고압이 될 수 있다. 또한, 제5 오일 유로(P5)를 통해 제1 조향 실린더 장치(610)의 실린더 및 제2 조향 실린더 장치(620)의 실린더에서 유출되는 유압은, 각각의 실린더 내부 중 각각의 피스톤 타측에 충진된 유압으로서, 상기 피스톤의 일측보다 저압이 될 수 있다.

또한, 우측 조향 포트(R)에서 배출되는 오일이 제5 오일 유로(P5)를 통해 제1 조향 실린더 장치(610)의 실린더 및 제2 조향 실린더 장치(620)의 실린더로 이동되면, 제1 조향 실린더 장치(610)의 피스톤로드는 제1 조향 실린더 장치(610)의 실린더로 삽입되면서 좌측 조향 너클(910)을 우측으로 회전시키고, 제2 조향 실린더 장치(620)의 피스톤로드는 제2 조향 실린더 장치(620)의 실린더에서 인출되면서 우측 조향 너클(920)을 우측으로 회전시키게 되므로, 좌측 차륜(810) 및 우측 차륜(820)은 우측으로 조향될 수 있다. 이 때, 제1 조향 실린더 장치(610)의 실린더 내부의 유압 및 제2 조향 실린더 장치(620)의 실린더 내부의 유압은 제4 오일 유로(P4)로 이동된 후 좌측 조향 포트(L)를 통해 유압식 파워 스티어링 장치(100)의 내부로 이동될 수 있고, 이 후에 탱크 포트(T)를 통해 배출되어서 제3 오일 유로(P3)를 통해 오일 탱크(500)로 회수될 수 있다. 즉, 제5 오일 유로(P5)를 통해 제1 조향 실린더 장치(610)의 실린더 및 제2 조향 실린더 장치(620)의 실린더로 이동되는 유압은, 각각의 실린더 내부 중 각각의 피스톤 타측으로 유입되어 상기 피스톤의 일측보다 고압이 될 수 있다. 또한, 제4 오일 유로(P4)를 통해 제1 조향 실린더 장치(610)의 실린더 및 제2 조향 실린더 장치(620)의 실린더에서 유출되는 유압은, 각각의 실린더 내부 중 각각의 피스톤 일측에 충진된 유압으로서, 상기 피스톤의 타측보다 저압이 될 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 유압식 파워 스티어링 장치를 나타내는 횡단면도, 도 3은 도 2에 도시된 제1 펌프 또는 제2 펌프를 종방향에서 보는 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 유압식 파워 스티어링 장치(100)는, 조향 밸브(10), 제1 펌프(20), 제2 펌프(30), 쉬프트 밸브(40), 제1 밸브 플레이트(50), 제2 밸브 플레이트(60), 제3 밸브 플레이트(70) 및 엔드 캡(80)을 포함할 수 있다.

조향 밸브(10)는 스티어링 휠(300)의 회전에 따라 유압유로를 변경할 수 있다. 즉, 조향 밸브(10)에는 펌프 포트(P), 탱크 포트(T), 좌측 조향 포트(L) 및 우측 조향 포트(R)가 형성될 수 있다.

운전자가 스티어링 휠(300)을 손으로 잡고 좌측으로 회전시키면, 펌프 포트(P)를 통해 오일 펌프(400)의 유압이 조향 밸브(10) 및 쉬프트 밸브(40)의 내부로 유입될 수 있고, 좌측 조향 포트(L)를 통해 조향 밸브(10)의 유압이 제1 조향 실린더 장치(610)의 실린더 및 제2 조향 실린더 장치(620)의 실린더로 제공될 수 있으며, 우측 조향 포트(R)를 통해 제1 조향 실린더 장치(610)의 실린더 및 제2 조향 실린더 장치(620)의 실린더의 유압이 조향 밸브(10)의 내부로 유입될 수 있고, 탱크 포트(T)를 통해 조향 밸브(10)의 유압이 오일 탱크(500)로 회수될 수 있다.

또한, 운전자가 스티어링 휠(300)을 손으로 잡고 우측으로 회전시키면, 펌프 포트(P)를 통해 오일 펌프(400)의 유압이 조향 밸브(10) 및 쉬프트 밸브(40)의 내부로 유입될 수 있고, 우측 조향 포트(R)를 통해 조향 밸브(10)의 유압이 제1 조향 실린더 장치(610)의 실린더 및 제2 조향 실린더 장치(620)의 실린더로 제공될 수 있으며, 좌측 조향 포트(L)를 통해 제1 조향 실린더 장치(610)의 실린더 및 제2 조향 실린더 장치(620)의 실린더의 유압이 조향 밸브(10)의 내부로 유입될 수 있고, 탱크 포트(T)를 통해 조향 밸브(10)의 유압이 오일 탱크(500)로 회수될 수 있다.

조향 밸브(10) 내에는 드라이빙 샤프트(14)가 회전 가능하게 설치될 수 있다. 즉, 조향 밸브(10)는 조향 밸브 하우징(12)과, 조향 밸브 하우징(12) 내에 회전 가능하게 설치되는 드라이빙 샤프트(14)를 포함할 수 있다.

조향 밸브 하우징(12)은 조향 밸브(10)의 외관을 형성할 수 있다.

드라이빙 샤프트(14)의 일단부는 제1 밸브 플레이트(50)를 관통하여 제1 펌프(20)의 내부에 배치되어, 드라이빙 샤프트(14)는 스티어링 휠(300)의 회전력에 의해 후술하는 커넥팅 샤프트(90)를 회전시킬 수 있다.

드라이빙 샤프트(14)의 타단부는 조향 밸브 하우징(12)의 외측으로 돌출 배치될 수 있고, 이 돌출된 드라이빙 샤프트(14)의 타단부에는 스티어링 샤프트(200)의 하단부가 삽입되어 결합되는 결합홈이 형성될 수 있다. 상기 결합홈의 내주에는 스티어링 샤프트(200)의 하단부 외주에 형성된 스플라인과 치합되는 스플라인이 형성될 수 있다.

드라이빙 샤프트(14)는, 단일의 샤프트로 형성될 수도 있고, 둘 이상의 샤프트가 축방향으로 길게 결합되거나, 원주방향으로 결합되어 형성될 수도 있다. 본 실시예에서 드라이빙 샤프트(14)는 스티어링 샤프트(200)의 하단부가 삽입되어 결합되는 스풀(14B)과, 스풀(14B)에 결합되어 스풀(14B)과 함께 회전되어서 커넥팅 샤프트(90)를 회전시키는 드라이브(14A)를 포함할 수 있다.

제1 펌프(20)는 조향 밸브(10)와 축방향으로 이격되어 배치될 수 있고, 제2 펌프(30)는 제1 펌프(20)와 축방향으로 이격되어 배치될 수 있다. 제1 펌프(20) 및 제2 펌프(30)는 상이한 용량으로 형성될 수 있다.

제1 펌프(20) 및 제2 펌프(30)는 지로터(ge-rotor) 펌프로 구비될 수 있다.

즉, 제1 펌프(20)는, 제1 펌프 하우징(22)과, 제1 펌프 하우징(22)의 내부에 배치되는 제1 외측기어(24)와, 제1 외측기어(24)의 내부공간에 배치되는 제1 내측기어(26)를 포함할 수 있다.

또한, 제2 펌프(30)는, 제2 펌프 하우징(32)과, 제2 펌프 하우징(32)의 내부에 배치되는 제2 외측기어(34)와, 제2 외측기어(34)의 내부공간에 배치되는 제2 내측기어(36)를 포함할 수 있다.

제1 펌프 하우징(22)은 제1 펌프(20)의 외관을 형성할 수 있고, 제2 펌프 하우징(32)은 제2 펌프(30)의 외관을 형성할 수 있다.

제1 외측기어(24) 및 제2 외측기어(34)는 중공형으로 형성될 수 있다. '제1 펌프(20) 및 제2 펌프(30)가 상이한 용량으로 형성된다' 것은, '제1 외측기어(24)의 중공(내부공간)의 크기와 제2 외측기어(34)의 중공(내부공간)의 크기가 상이하다'는 것을 의미할 수 있다. 본 실시예에서는 제2 펌프(30)의 용량이 제1 펌프(20)의 용량보다 크게 형성되나, 제1 펌프(20)의 용량이 제2 펌프(30)의 용량보다 크게 형성될 수도 있다.

제1 외측기어(24)는, 제1 펌프 하우징(22)과 일체로 형성될 수도 있고, 제1 펌프 하우징(22)과 별도로 형성되어 제1 펌프 하우징(22)의 내측에 고정 결합될 수도 있다.

제2 외측기어(34)는, 제2 펌프 하우징(32)과 일체로 형성될 수도 있고, 제2 펌프 하우징(32)과 별도로 형성되어 제2 펌프 하우징(32)의 내측에 고정 결합될 수도 있다.

제1 외측기어(24) 및 제2 외측기어(34) 각각의 내주면에는 제1 기어치(24A)가 돌출 형성될 수 있고, 제1 내측기어(26) 및 제2 내측기어(36) 각각의 외주면에는 제1 기어치(24A)와 대응하는 제2 기어치(26A)가 돌출 형성될 수 있다.

제1 내측기어(26)는 커넥팅 샤프트(90)의 일단에 배치될 수 있다. 제1 내측기어(26)는 커넥팅 샤프트(90)의 일단 외주에 결합될 수 있다. 제2 내측기어(36)는 커넥팅 샤프트(90)의 타단에 배치될 수 있다. 제2 내측기어(36)는 커넥팅 샤프트(90)의 타단 외주에 결합될 수 있다.

커넥팅 샤프트(90)의 일단부는 제2 밸브 플레이트(60)를 관통하여 제1 펌프(20)의 내부에 배치될 수 있다. 제2 밸브 플레이트(60)의 중심에는 커넥팅 샤프트(90)의 일단부가 관통하는 홀이 형성될 수 있다. 또한, 커넥팅 샤프트(90)의 타단부는 제3 밸브 플레이트(70)를 관통하여 제2 펌프(30)의 내부에 배치될 수 있다. 제3 밸브 플레이트(70)의 중심에는 커넥팅 샤프트(90)의 타단부가 관통하는 홀이 형성될 수 있다.

커넥팅 샤프트(90)가 드라이빙 샤프트(14)에 의해 회전될 시, 제1 내측기어(26)가 회전되면서 제1 외측기어(24) 및 제1 내측기어(26) 사이의 공간을 변화시키면서 제1 펌프(20)는 오일을 펌핑할 수 있고, 제2 내측기어(36)가 회전되면서 제2 외측기어(34) 및 제2 내측기어(36) 사이의 공간을 변화시키면서 제2 펌프(30)는 오일을 펌핑할 수 있다.

쉬프트 밸브(40)는 제1 펌프(20) 및 제2 펌프(30) 사이에 배치될 수 있다. 쉬프트 밸브(40)는 펌프 포트(P)로부터 제공되는 유압에 의해 작동되어, 제1 펌프(20) 및 제2 펌프(30)를 유압적으로 연결하거나 차단할 수 있다. 즉, 쉬프트 밸브(40)는 오일 펌프(400)로부터 펌프 포트(P)를 통해 제공되는 유압에 의해 작동되어, 제1 펌프(20) 및 제2 펌프(30)를 유압적으로 연결하거나 차단할 수 있다.

쉬프트 밸브(40)가 제1 펌프(20) 및 제2 펌프(30)를 유압적으로 연결하게 되면, 펌프 포트(P)를 통해 조향 밸브(10)로 유입된 유압은 제1 펌프(20) 및 제2 펌프(30)를 통과한 후, 조향 밸브(10)의 좌측 조향 포트(L)를 통해 배출되거나 우측 조향 포트(R)를 통해 배출될 수 있다.

또한, 쉬프트 밸브(40)가 제1 펌프(20) 및 제2 펌프(30)를 유압적으로 차단하게 되면, 펌프 포트(P)를 통해 조향 밸브(10)로 유입된 유압은 제1 펌프(20)만을 통과한 후, 조향 밸브(10)의 좌측 조향 포트(L)를 통해 배출되거나 우측 조향 포트(R)를 통해 배출될 수 있다. 오일 펌프(400)의 고장 시와 같은 비상 상황에서 오일 펌프(400)가 작동되지 않으면, 쉬프트 밸브(40)는 제1 펌프(20) 및 제2 펌프(30)를 유압적으로 차단하게 되며, 이러한 상태에서는 운전자는 자신의 힘만으로 스티어링 휠(300)을 회전시킬 수 있게 된다.

구체적으로, 쉬프트 밸브(40)는 쉬프트 밸브 하우징(42)과 슬라이딩 부재(44)와 리턴 스프링(46)을 포함할 수 있다.

쉬프트 밸브 하우징(42)은 쉬프트 밸브(40)의 외관을 형성할 수 있다. 쉬프트 밸브 하우징(42)의 내부에는 축방향으로 보어(41)가 형성될 수 있다.

슬라이딩 부재(44)는 보어(41)에 축방향으로 이동 가능하게 배치될 수 있다. 슬라이딩 부재(44)는 보어(41)로 유입되는 유압에 의해 제3 밸브 플레이트(70)를 향해 이동될 수 있다.

제3 밸브 플레이트(70)에 가까운 슬라이딩 부재(44)의 일단에는 반경방향으로 돌출된 유압 플랜지(43)가 형성될 수 있다. 유압 플랜지(43)는 보어(41)로 유입된 유압을 받아서 슬라이딩 부재(44)를 제3 밸브 플레이트(70)를 향해 이동시킬 수 있다. 즉, 보어(41)로 유입되는 유압은 유압 플랜지(43)를 밀게 되고, 이에 따라 슬라이딩 부재(44)는 제3 밸브 플레이트(70)를 향해 이동될 수 있다.

슬라이딩 부재(44)는 보어(41)로 유입되는 유압에 의해 제3 밸브 플레이트(70)를 향해 이동되어, 제1 펌프(20) 및 제2 펌프(30)를 유압적으로 연결하거나 차단할 수 있다.

리턴 스프링(46)은 슬라이딩 부재(44)를 탄성 지지하여 슬라이딩 부재(44)를 제2 밸브 플레이트(60)를 향해 원위치로 이동시킬 수 있다.

리턴 스프링(46)의 일단은 슬라이딩 부재(44)의 내부에 삽입 배치될 수 있다. 리턴 스프링(46)의 타단은 제3 밸브 플레이트(70)에 접촉 배치될 수 있다.

커넥팅 샤프트(90)는 슬라이딩 부재(44) 및 리턴 스프링(46)을 관통할 수 있다. 즉, 슬라이딩 부재(44) 및 리턴 스프링(46)은 커넥팅 샤프트(90)의 외주에 설치될 수 있다. 커넥팅 샤프트(90)는 제1 내측기어(26) 및 제2 내측기어(36)를 연결할 수 있다.

슬라이딩 부재(44)는 보어(41)로 유입되는 유압에 의해 제3 밸브 플레이트(70)에 접촉될 때까지 이동될 수 있다. 즉, 종래 기술에서는 슬라이더 부재(slider member)가 커버 플레이트(cover plate)에 도달하기 전에 돌출 돌기(projecting projection)가 정지 면(stop face)에 도달함으로써, 상기 슬라이더 부재(slider member)가 상기 커버 플레이트(cover plate)를 타격하지 못하게 하였으나, 상기 돌출 돌기(projecting projection) 및 상기 정지 면(stop face)과 같은 복잡한 구조가 포함되어 있지 않다. 다만, 본 실시예에서는 슬라이딩 부재(44)의 타격으로 인한 제3 밸브 플레이트(70)의 변형을 방지하기 위해, 제3 밸브 플레이트(70)는 제1 밸브 플레이트(50) 및 제2 밸브 플레이트(60)보다 두께가 두껍게 형성된다. 즉, 제3 밸브 플레이트(70)가 슬라이딩 부재(44)에 의해 가격되어 미세하게 변형될 경우 제2 펌프(30)의 회전 저항이 발생될 우려가 있으며, 본 실시예에서는 제3 밸브 플레이트(70)의 두께를 제1 밸브 플레이트(50) 및 제2 밸브 플레이트(60)보다 증대시킴으로써, 슬라이딩 부재(44)의 타격으로 인한 제3 밸브 플레이트(70)의 변형을 방지할 수 있는 것이다.

한편, 엔드 캡(80)은 제2 펌프(30)의 축방향 외측에 배치되어, 제2 펌프(30)의 내부공간을 차폐할 수 있다. 즉, 엔드 캡(80)은 제2 펌프 하우징(32)의 개구된 외측을 차폐할 수 있다.

한편, 제1 밸브 플레이트(50)는 조향 밸브(10) 및 제1 펌프(20) 사이에 배치될 수 있다. 제1 밸브 플레이트(50)는 조향 밸브(10) 및 제1 펌프(20) 사이를 연결할 수 있다. 제1 밸브 플레이트(50)의 일측은 조향 밸브 하우징(12)의 개방된 내부공간 일측을 차폐할 수 있고, 제1 밸브 플레이트(50)의 타측은 제1 펌프 하우징(22)의 개방된 내부공간 일측을 차폐할 수 있다.

제1 밸브 플레이트(50)에는 조향 밸브(10) 내에서 제1 펌프(20) 내로 유압을 공급하기 위한 제1 홀(미도시)이 형성될 수 있다. 물론, 조향 밸브 하우징(12) 및 제1 펌프 하우징(22) 각각에는 상기 제1 홀과 연통되어 조향 밸브(10) 내에서 제1 펌프(20) 내로 유압을 공급하기 위한 유로가 형성될 수 있다.

또한, 제1 밸브 플레이트(50)에는 제1 펌프(20) 내에서 조향 밸브(10) 내로 유압을 공급하기 위한 제2 홀(미도시)도 형성될 수 있다. 물론, 조향 밸브 하우징(12) 및 제1 펌프 하우징(22) 각각에는 상기 제2 홀과 연통되어 제1 펌프(20) 내에서 조향 밸브(10) 내로 유압을 공급하기 위한 유로가 형성될 수 있다.

제2 밸브 플레이트(60)는 제1 펌프(20) 및 쉬프트 밸브(40) 사이에 배치될 수 있다. 제2 밸브 플레이트(60)는 제1 펌프(20) 및 쉬프트 밸브(40) 사이를 연결할 수 있다. 제2 밸브 플레이트(60)의 일측은 제1 펌프 하우징(22)의 개방된 내부공간 타측을 차폐할 수 있고, 제2 밸브 플레이트(60)의 타측은 쉬프트 밸브 하우징(42)의 개방된 내부공간 일측을 차폐할 수 있다.

제1 밸브 플레이트(50) 및 제2 밸브 플레이트(60) 각각에는 조향 밸브(10) 내에서 쉬프트 밸브(40)의 보어(41) 내로 유압을 공급하기 위한 제3 홀(미도시)이 형성될 수 있다. 물론, 조향 밸브 하우징(12), 제1 펌프 하우징(22) 및 쉬프트 밸브 하우징(42) 각각에는 상기 제3 홀과 연통되어 조향 밸브(10) 내에서 쉬프트 밸브(40)의 보어(41) 내로 유압을 공급하기 위한 유로가 형성될 수 있다.

또한, 제2 밸브 플레이트(60)에는 펌프 포트(P) 통해 유입된 유압을 제공받기 위한 제4 홀(미도시)이 형성될 수 있다. 물론, 쉬프트 밸브 하우징(42)에는 상기 제4 홀과 연통되어 펌프 포트(P)를 통해 유입된 유압을 제공받기 위한 유로가 형성될 수 있다. 상기 제4 홀을 통해 보어(41) 내로 유입된 유압에 의해 슬라이딩 부재(44)는 제3 밸브 플레이트(70)를 향해 이동될 수 있다.

제3 밸브 플레이트(70)는 쉬프트 밸브(40) 및 제2 펌프(30) 사이에 배치될 수 있다. 제3 밸브 플레이트(70)는 쉬프트 밸브(40) 및 제2 펌프(30) 사이를 연결할 수 있다. 제3 밸브 플레이트(70)의 일측은 쉬프트 밸브 하우징(42)의 개방된 내부공간 타측을 차폐할 수 있고, 제3 밸브 플레이트(70)의 타측은 제2 펌프 하우징(32)의 개방된 내부공간 일측을 차폐할 수 있다.

제3 밸브 플레이트(70)에는 쉬프트 밸브(40) 내에서 제2 펌프(30) 내로 유압을 유입하기 위한 제5 홀(미도시)이 형성될 수 있다. 물론, 쉬프트 밸브 하우징(42) 및 제2 펌프 하우징(32) 각각에는 상기 제5 홀과 연통되어 쉬프트 밸브(40) 내에서 제2 펌프(30) 내로 유압을 유입하기 위한 유로가 형성될 수 있다.

또한, 제2 밸브 플레이트(60) 및 제3 밸브 플레이트(70) 각각에는 제1 펌프(20) 내의 유압 및 제2 펌프(30) 내의 유압을 연결하기 위한 제6 홀(미도시)이 형성될 수 있다. 물론, 제1 펌프 하우징(22), 제2 펌프 하우징(32) 및 쉬프트 밸브 하우징(42) 각각에는 상기 제6 홀과 연통되는 커넥팅 유로가 형성될 수 있으며, 슬라이딩 부재(44)의 외주에는 슬라이딩 부재(44)가 제3 밸브 플레이트(70)에 접촉된 상태일 때 상기 커넥팅 유로를 연결하는 커넥팅 홈이 형성될 수 있다. 즉, 슬라이딩 부재(44)가 보어(41)로 유입된 유압에 의해 제3 밸브 플레이트(70)에 접촉된 상태일 때 상기 커넥팅 홈이 상기 커넥팅 유로를 연결함으로써, 제1 펌프(20) 및 제2 펌프(30)는 유압적으로 연결될 수 있다.

엔드 캡(80), 제2 펌프 하우징(32), 제3 밸브 플레이트(70), 쉬프트 밸브 하우징(42), 제2 밸브 프레이트(60), 제1 펌프 하우징(22), 제1 밸브 플레이트(50) 및 조향 밸브 하우징(12)은 복수개의 볼트(B)를 통해 체결될 수 있다. 엔드 캡(80), 제2 펌프 하우징(32), 제3 밸브 플레이트(70), 쉬프트 밸브 하우징(42), 제2 밸브 프레이트(60), 제1 펌프 하우징(22) 및 제1 밸브 플레이트(50) 각각에는 복수개의 볼트(B)가 관통하는 홀이 형성될 수 있고, 조향 밸브 하우징(12)에는 복수개의 볼트(B)의 끝단이 삽입되는 홈이 형성될 수 있다. 복수개의 볼트(B) 각각은 엔드 캡(80), 제2 펌프 하우징(32), 제3 밸브 플레이트(70), 쉬프트 밸브 하우징(42), 제2 밸브 프레이트(60), 제1 펌프 하우징(22) 및 제1 밸브 플레이트(50)에 각각 형성된 상기 홀을 차례로 관통한 후, 조향 밸브 하우징(12)에 형성된 홈에 삽입되어 체결될 수 있다.

한편, 상기와 같이 펌프 포트(P)를 통해 조향 밸브(10) 내로 유입된 유압이 쉬프트 밸브(40)의 보어(41) 내로 유입되면, 슬라이딩 부재(44)는 제3 밸브 플레이트(70)를 향해 이동되어, 제3 밸브 플레이트(70)를 강하게 타격할 수 있고, 이로 인해 제3 밸브 플레이트(70)는 변형될 가능성이 있다. 이러한, 제3 밸브 플레이트(70)의 변형을 방지하기 위해, 제3 밸브 플레이트(70)는 제1 밸브 플레이트(50) 및 제2 밸브 플레이트(60)보다 두께가 두껍게 형성될 수 있다.

제1 밸브 플레이트(50) 및 제2 밸브 플레이트(60)는 두께가 동일하게 형성될 수 있다. 제1 밸브 플레이트(50) 및 제2 밸브 플레이트(60)를 제작 구조를 간단하게 변경하는 것만으로도 제1 밸브 플레이트(50) 및 제2 밸브 플레이트(60)보다 두께가 두꺼운 제3 밸브 플레이트(70)를 제작할 수 있는 이점이 있다.

도 3은 도 2에 도시된 제3 밸브 플레이트의 다른 실시예를 나타내는 도면이다. 여기서는, 전술한 실시예와 동일한 것에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.

도 3을 참조하면, 제3 밸브 플레이트(70)의 다른 실시예에서는 제3 밸브 플레이트(70)에 리턴 스프링(46)의 타단이 안착되는 안착홈(72)이 형성될 수 있다.

안착홈(72)은 제3 밸브 플레이트(70) 중 커넥팅 샤프트(90)과 관통하는 홀에서 반경방향으로 연장되게 형성될 수 있다.

슬라이딩 부재(44)가 제3 밸브 플레이트(70)를 향해 이동되거나 제3 밸브 플레이트(70)에서 멀어지게 이동될 때, 안착홈(72)은 리턴 스프링(46)이 흔들리지 않고 안정적으로 압착 및 복원되도록 할 수 있다.

도 4는 도 2에 도시된 제3 밸브 플레이트의 또 다른 실시예를 나타내는 도면이다. 여기서는, 전술한 실시예와 동일한 것에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.

도 4를 참조하면, 제3 밸브 플레이트(70)의 또 다른 실시예에서는 제3 밸브 플레이트(70)에 리턴 스프링(46)의 타단으로 삽입되는 가이드돌기(74)가 형성될 수 있다.

가이드돌기(74)는 커넥팅 샤프트(90)가 축방향으로 관통할 수 있다. 즉, 가이드돌기(74)에는 제3 밸브 플레이트(70) 중 커넥팅 샤프트(90)가 관통하는 홀에서 축방향으로 연장되어 커넥팅 샤프트(90)가 관통하는 홀이 형성될 수 있다.

슬라이딩 부재(44)가 제3 밸브 플레이트(70)를 향해 이동되거나 제3 밸브 플레이트(70)에서 멀어지게 이동될 때, 가이드돌기(74)는 리턴 스프링(46)이 흔들리지 않고 안정적으로 압착 및 복원되도록 할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 의한 유압식 파워 스티어링 장치(100)의 동작을 설명하면 다음과 같다.

오일 펌프(400)가 정상 상태일 때, 운전자가 차량을 좌측으로 조향하기 위해 스티어링 휠(300)을 좌회전시키면, 오일 펌프(400)는 펌프 포트(P)로 유압을 공급한다. 펌프 포트(P)로 공급된 유압 중, 일부는 쉬프트 밸브(40)로 제공되고, 나머지는 조향 밸브(10)로 제공된다. 쉬프트 밸브(40)는 펌프 포트(P)로부터 제공되는 유압에 의해 작동되어 제1 펌프(20) 및 제2 펌프(30)를 유압적으로 연결한다. 또한, 조향 밸브(10)는 펌프 포트(P)로 공급된 유압을 제공받아 쉬프트 밸브(40)로 공급한다. 즉, 쉬프트 밸브 하우징(42)의 보어(41) 내로 유입된 유압에 의해 슬라이딩 부재(44)가 제3 밸브 플레이트(70)를 향해 이동되어 제3 밸브 플레이트(70)에 접촉된 상태일 때, 제1 펌프(20) 및 제2 펌프(30)가 유압적으로 연결된다. 이와 같이, 제1 펌프(20) 및 제2 펌프(30)가 유압적으로 연결된 상태에서, 조향 밸브(10)로부터 쉬프트 밸브(40)로 제공된 유압은 제2 펌프(30)를 거쳐 제1 펌프(20)로 유입되고, 제1 펌프(20) 내의 유압이 조향 밸브(10)로 제공된다. 조향 밸브(10)는 제1 펌프(20)로부터 제공되는 유압을 좌측 조향 포트(L)를 통해 배출함으로써, 좌측 차륜(810) 및 우측 차륜(820)이 좌측으로 조향된다.

또한, 오일 펌프(400)가 정상 상태일 때, 운전자가 차량을 우측으로 조향하기 위해 스티어링 휠(300)을 우회전시키면, 오일 펌프(400)는 펌프 포트(P)로 유압을 공급한다. 펌프 포트(P)로 공급된 유압 중, 일부는 쉬프트 밸브(40)로 제공되고, 나머지는 조향 밸브(10)로 제공된다. 쉬프트 밸브(40)는 펌프 포트(P)로부터 제공되는 유압에 의해 작동되어 제1 펌프(20) 및 제2 펌프(30)를 유압적으로 연결한다. 또한, 조향 밸브(10)는 펌프 포트(P)로 공급된 유압을 제공받아 쉬프트 밸브(40)로 공급한다. 즉, 쉬프트 밸브 하우징(42)의 보어(41) 내로 유입된 유압에 의해 슬라이딩 부재(44)가 제3 밸브 플레이트(70)를 향해 이동되어 제3 밸브 플레이트(70)에 접촉된 상태일 때, 제1 펌프(20) 및 제2 펌프(30)가 유압적으로 연결된다. 이와 같이, 제1 펌프(20) 및 제2 펌프(30)가 유압적으로 연결된 상태에서, 조향 밸브(10)로부터 쉬프트 밸브(40)로 제공된 유압은 제2 펌프(30)를 거쳐 제1 펌프(20)로 유입되고, 제1 펌프(20) 내의 유압이 조향 밸브(10)로 제공된다. 조향 밸브(10)는 제1 펌프(20)로부터 제공되는 유압을 우측 조향 포트(R)를 통해 배출함으로써, 좌측 차륜(810) 및 우측 차륜(820)이 우측으로 조향된다.

상기와 같이, 오일 펌프(400)가 정상 상태일 때, 오일 펌프(400)로부터 펌프 포트(P)로 제공된 유압의 일부는 쉬프트 밸브(40)로 유입되어 쉬프트 밸브(40) 내에 배치된 슬라이딩 부재(44)를 제3 밸브 플레이트(70)를 향해 이동시키고, 이에 따라 슬라이딩 부재(44)는 제3 밸브 플레이트(70)에 접촉될 때가지 이동되어서, 제3 밸브 플레이트(70)를 가격하게 된다. 하지만, 제3 밸브 플레이트(70)는 제1 밸브 플레이트(50) 및 제2 밸브 플레이트(60)보다 두께가 두껍게 형성되어 있기 때문에, 제3 밸브 플레이트(70)는 슬라이딩 부재(44)가 가격하더라도 변형되지 않는 이점이 있다.

한편, 오일 펌프(400)가 고장시와 같은 비정상 상태일 때, 오일 펌프(400)는 펌프 포트(P)로 유압을 공급하지 않기 때문에, 펌프 포트(P)로부터 쉬프트 밸브(40)의 보어(41) 내로 유압이 공급되지 않는다. 따라서, 슬라이딩 부재(44)가 리턴 스프링(46)의 복원력에 의해 원위치로 이동되어 제1 펌프(20) 및 제2 펌프(30)는 유압적으로 차단된다. 이 때, 쉬프트 밸브(40) 내의 유압은 탱크 포트(T)를 통해 오일 탱크(500)로 회수된다.

이와 같이, 제1 펌프(20) 및 제2 펌프(30)가 유압적으로 차단된 상태에서, 운전자가 차량을 좌측으로 조향하기 위해 스티어링 휠(300)을 좌회전시키면, 조향 밸브(10)로부터 쉬프트 밸브(40)로 제공된 유압은 제1 펌프(20)로만 유입되고, 제1 펌프(20) 내의 유압이 조향 밸브(10)로 제공된다. 조향 밸브(10)는 제1 펌프(20)로부터 제공되는 유압을 좌측 조향 포트(L)를 통해 배출함으로써, 운전자는 자신의 힘만으로 좌측 차륜(810) 및 우측 차륜(820)을 좌측으로 조향할 수 있다.

또한, 제1 펌프(20) 및 제2 펌프(30)가 유압적으로 차단된 상태에서, 운전자가 차량을 우측으로 조향하기 위해 스티어링 휠(300)을 우회전시키면, 조향 밸브(10)로부터 쉬프트 밸브(40)로 제공된 유압은 제1 펌프(20)로만 유입되고, 제1 펌프(20) 내의 유압이 조향 밸브(10)로 제공된다. 조향 밸브(10)는 제1 펌프(20)로부터 제공되는 유압을 우측 조향 포트(R)를 통해 배출함으로써, 운전자는 자신의 힘만으로 좌측 차륜(810) 및 우측 차륜(820)을 우측으로 조향할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 유압식 파워 스티어링 장치(100)는, 제3 밸브 플레이트(70)가 제1 밸브 플레이트(50) 및 제2 밸브 플레이트(60)보다 두께가 두껍게 형성되기 때문에, 쉬프트 밸브(40) 내로 유입된 유압에 의해 슬라이딩 부재(44)가 제3 밸브 플레이트(70)를 향해 이동되어 제3 밸브 플레이트(70)를 가격하여도 제3 밸브 플레이트(70)는 변형되지 않으므로, 제3 밸브 플레이트(70)의 변형을 방지하기 위한 구조를 간단하게 함과 아울러 내구성이 향상된다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 조향 밸브 14 : 드라이빙 샤프트
20 : 제1 펌프 24 : 제1 외측기어
26 : 제1 내측기어 30 : 제2 펌프
34 : 제2 외측기어 36 : 제2 내측기어
40 : 쉬프트 밸브 41 : 보어
42 : 쉬프트 밸브 하우징 43 : 유압 플랜지
44 : 슬라이딩 부재 46 : 리턴 스프링
50 : 제1 밸브 플레이트 60 : 제2 밸브 플레이트
70 : 제3 밸브 플레이트 72 : 안착홈
74 : 가이드돌기 80 : 엔드 캡
90 : 커넥팅 샤프트 100 : 유압식 파워 스티어링 장치

Claims (10)

1. 스티어링 휠의 회전에 따라 유압유로를 변경하는 조향 밸브;
   상기 조향 밸브와 축방향으로 이격되어 배치되는 제1 펌프;
   상기 제1 펌프와 축방향으로 이격되어 배치되고, 상기 제1 펌프와 상이한 용량의 제2 펌프;
   상기 제1 펌프 및 상기 제2 펌프 사이에 배치되고, 펌프 포트로부터 제공되는 유압에 의해 작동되어, 상기 제1 펌프 및 상기 제2 펌프를 유압적으로 연결하거나 차단하는 쉬프트 밸브;
   상기 조향 밸브 및 상기 제1 펌프 사이에 배치되는 제1 밸브 플레이트;
   상기 제1 펌프 및 상기 쉬프트 밸브 사이에 배치되는 제2 밸브 플레이트; 및
   상기 쉬프트 밸브 및 상기 제2 펌프 사이에 배치되는 제3 밸브 플레이트;를 포함하고,
   상기 제3 밸브 플레이트는 상기 제1 밸브 플레이트 및 상기 제2 밸브 플레이트보다 두께가 두껍게 형성되고,
   상기 쉬프트 밸브는,
   내부에 축방향으로 보어가 형성된 쉬프트 밸브 하우징과,
   상기 보어에 배치되고, 상기 보어로 유입되는 유압에 의해 상기 제3 밸브 플레이트를 향해 이동되어, 상기 제1 펌프 및 상기 제2 펌프를 유압적으로 연결하거나 차단하는 슬라이딩 부재와,
   상기 슬라이딩 부재를 탄성 지지하여 상기 슬라이딩 부재를 상기 제2 밸브 플레이트를 향해 원위치로 이동시키는 리턴 스프링을 포함하고,
   상기 슬라이딩 부재는 상기 보어로 유입되는 유압에 의해 상기 제3 밸브 플레이트에 접촉될 때까지 이동되는 유압식 파워 스티어링 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 밸브 플레이트 및 상기 제2 밸브 플레이트는 두께가 동일하게 형성되는 유압식 파워 스티어링 장치.
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   일단부는 상기 제2 밸브 플레이트를 관통하여 상기 제1 펌프의 내부에 배치되고, 타단부는 상기 제3 밸브 플레이트를 관통하여 상기 제2 펌프의 내부에 배치되는 커넥팅 샤프트와,
   상기 커넥팅 샤프트의 일단에 배치되고, 상기 제1 펌프의 내부에 배치된 제1 외측기어의 내측공간에 배치되는 제1 내측기어와,
   상기 커넥팅 샤프트의 타단에 배치되어, 상기 제2 펌프의 내부에 배치된 제2 외측기어의 내측공간에 배치되는 제2 내측기어와,
   상기 조향 밸브 내에 회전 가능하게 설치되고, 일단부가 상기 제1 밸브 플레이트를 관통하여 상기 제1 펌프의 내부에 배치되어, 상기 스티어링 휠의 회전력에 의해 상기 커넥팅 샤프트를 회전시키는 드라이빙 샤프트를 더 포함하는 유압식 파워 스티어링 장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 커넥팅 샤프트는 상기 슬라이딩 부재 및 상기 리턴 스프링을 관통하는 유압식 파워 스티어링 장치.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 제3 밸브 플레이트에 가까운 상기 슬라이딩 부재의 일단에는 반경방향으로 돌출된 유압 플랜지가 형성되고,
   상기 유압 플랜지는 상기 보어로 유입된 유압을 받아서 상기 슬라이딩 부재를 상기 제3 밸브 플레이트를 향해 이동시키는 유압식 파워 스티어링 장치.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 리턴 스프링은, 일단이 상기 슬라이딩 부재의 내부에 삽입 배치되고, 타단은 상기 제3 밸브 플레이트에 접촉 배치되는 유압식 파워 스티어링 장치.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 제3 밸브 플레이트에는 상기 리턴 스프링의 타단이 안착되는 안착홈이 형성되는 유압식 파워 스티어링 장치.
9. 청구항 7에 있어서,
   상기 제3 밸브 플레이트에는 상기 리턴 스프링의 타단으로 삽입되는 가이드돌기가 형성되는 유압식 파워 스티어링 장치.
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 펌프의 축방향 외측에 배치되어, 상기 제2 펌프의 내부공간을 차폐하는 엔드 캡을 더 포함하는 유압식 파워 스티어링 장치.

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