KR20000017745U - 슬라이딩 릴리프식 파워 스티어링 펌프 - Google Patents

Abstract

본 고안은 펌프 하우징(10)과, 펌프 하우징(10)내에 동축상으로 설치되는 펌프링(20)과, 외주면에 캠홀(21)과 접동되는 베인(35)이 방사상으로 출몰 가능하게 설치되며 캠홀(21)에 내입되어 펌프축(12)에 연동되게 설치되는 로터(30)와, 펌프링(20) 및 로터(30)의 일측벽을 가압하도록 설치되는 압력 플레이트(40)와, 압력 플레이트(40)가 설치된 타측벽에 위치되는 추력 플레이트(50)를 포함하여 구성된 파워스티어링 펌프에 있어서, 유량조절밸브(80)가 삽입되는 밸브보어(15) 아래쪽의 하우징(10) 몸체에서 연통공을 제거함과 동시에, 유지링(54)에 의해 추력 플레이트(50) 맞은 편에 지지 고정되는 엔드 커버(53), 엔드 커버(53)와 추력 플레이트(50) 사이에 장착되어 추력 플레이트(50)를 탄성 지지하는 압축 스프링(51) 및, 추력 플레이트(50), 압력 플레이트(40), 펌프링(20)이 압축 스프링(51)을 가압하면서 동기 이동함에 따라 개방되도록 흡입포트(70) 측과 토출포트(71) 측을 연결하는 릴리프 홀(55)을 포함하고 있는 파워스티어링 펌프에 관한 것으로, 펌프 토출측에서 배압이 발생될 때 압력 플레이트, 펌프링, 추력 플레이트가 커버 스프링을 압축하면서 직접 슬라이딩하여 압력 플레이트와 하우징 사이에 형성된 릴리프 홀을 통해 펌프 토출측에 발생된 고압의 오일을 흡입측으로 릴리프시키도록 한 것이다.

Description

슬라이딩 릴리프식 파워 스티어링 펌프{sliding relief type power steering pump}

본 고안은 파워 스티어링 유압펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유량제어밸브에서 압력 릴리프 기능을 배제시키고 오로지 유량제어기능만을 수행하도록 하는 대신 압력 플레이트, 펌프링, 추력 플레이트 등으로 이루어진 회전 뭉치가 압력 플레이트 스프링 대신 장착된 커버 스프링에 의해 탄성 지지된 상태로 직접 슬라이딩하여 압력 플레이트와 하우징 사이에 형성된 릴리프 홀을 통해 펌프 토출측에 발생된 고압의 오일을 흡입측으로 릴리프시키도록 하여 시스템내의 배압으로 인해 유량제어 밸브의 제어유량이 변화되거나 밸브가 진동하여 소음을 발생시키는 것을 방지하고, 고속 고압의 오일이 연통홀을 통과하면서 발생되는 오일의 공동현상(cavitation)을 제거하여 작동소음을 감소시킨 슬라이딩 릴리프식 파워 스티어링 펌프에 관한 것이다.

일반적으로 유압식 파워스티어링 장치는 조향휠에 연결되는 조향 링키지의 중간에 설치된 오일펌프로부터 공급되는 유압을 동력조향기어에 의해 배력시켜 출력축을 통해 조향륜(전륜)에 가함으로써 조향력을 증대시켜 운전자가 적은 힘으로도 가볍고 신속한 조향을 할 수 있도록 해준다.

이러한 파워스티어링 장치는 유압을 발생시키는 동력수단과, 그 발생된 유압을 기계적인 힘으로 바꾸어 조향력을 일으키는 작동수단과, 유로의 개폐를 통해 작동 실린더의 동작방향과 상태를 제어하는 제어수단으로 구성되어 있으며, 운전자에 의한 조향휠의 조작력이 적어지므로 조향기어비를 자유로이 선정할 수 있고, 노면으로부터 전륜을 통해 조향휠에 충격이 전달되는 킥백(kick back) 현상을 방지하며, 전륜의 진동에 의한 시미모션(shimmy motion)을 감쇄시키는 특징을 가지고 있다.

여기에서, 동력수단은 엔진의 동력을 전달받아 회동하면서 오일을 압축하여 유압을 발생시키는 조향펌프로 구성되어 있는 바, 이 조향펌프는 베인형 펌프, 로터리 펌프, 슬리퍼 펌프 등이 있으며, 이중 베인형 펌프가 가장 많이 이용되고 있다.

이러한 파워 스티어링 장치의 전형적인 한 예를 도 1에 도시하였는 바, 이를 간단히 살펴보면 다음과 같다.

도시되는 바와 같이, 일반적인 종래의 파워 스티어링 장치는 동력수단인 조향펌프(101), 작동수단인 파워 실린더(104), 제어수단인 컨트롤 밸브(105)로 구성되어 있다. 여기에서 조향펌프(101)는 엔진의 동력을 전달받아 회동하면서 인테이크 호스(102a)를 통해 리저버(102)로부터 오일을 흡입하면서 강제 토출하여 유압을 발생시키도록 되어 있다. 또한 파워 실린더(104)는 2개의 챔버를 형성하는 피스톤(미도시)이 타이로드(106)를 거쳐 양측 전륜(109)에 연결되어 조향펌프(101)로부터의 유압을 차륜측에 전달하도록 되어 있다. 그리고 컨트롤 밸브(105)는 조향축(107)의 회전각에 따라 조향펌프(101)로부터 압력호스(101a)로 송출되는 유압을 파워 실린더(104)의 해당 챔버로 공급하고 다른 챔버의 오일을 리턴호스(102b)를 통해 리저버(102)로 배출하도록 되어 있다.

따라서 엔진이 구동되면 조향펌프(101)는 동기 회전하면서 리저버(102)의 오일을 흡입하여 압력호스(101a)상에 유압을 형성하게 되는데, 예를 들어 컨트롤 밸브(105)가 로터리 밸브일 경우, 운전자가 스티어링 휠(108)을 한쪽으로 돌리면 그 물리적인 힘은 조향축(107)에 전달되면서 컨트롤 밸브(105) 내의 토션바(미도시)를 비틀게 된다. 이에 따라 토션바의 비틀림에 의해 컨트롤 밸브(105)가 회전 동작되면서 조향펌프(101)에 연결된 압력호스(101a)를 스티어링 휠(108)의 회전방향에 해당하는 파워 실린더(104)의 챔버로 개방시키고, 다른 챔버는 리저버(102)와 연결된 리턴호스(102b)로 개방시킨다.

이에 따라, 컨트롤 밸브(105)에 의해 압력호스(101a)와 연통된 파워 실린더(104)의 챔버는 오일이 유입되면서 피스톤을 이동시켜 확장되고, 반대쪽의 챔버는 피스톤의 이동에 의해 수축되면서 오일을 리턴호스(102b)를 통해 리저버(102)로 배출시킨다. 이때, 이동하는 피스톤은 유압에 의해 타이로드(108)를 조작하면서 전륜(109)의 진행각도를 바꾸어 동력조향을 하게 된다.

또한, 파워 스티어링 장치에 사용되는 조향펌프(101)는 도 2에 도시되는 바와 같이, 하우징(H)의 중심부에서 엔진으로부터 동력을 전달받는 구동축(DS)이 베인(vane)과 연동되게 설치되어 있고, 상부에는 베인이 회전됨에 따라 리저버로부터 인테이크호스(102a)를 통해 흡입되면서 토출되는 오일의 유량을 조절하는 유량조절밸브(V)가 설치되어 있으며, 도 3에 분해된 상태로 도시되어 있다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 일반적으로 널리 사용되는 베인형 파워스티어링 펌프(101)는 엔진의 회전력을 전달받는 펌프축(112)이 내설된 펌프 하우징(110)과, 그 펌프 하우징(110)의 내부 동축상에 위치되어 중심부에 캠홀(121)을 형성하는 펌프링(120)과, 외주면에 방사상으로 출몰 가능하게 끼워져 캠홀(121)과 접동하는 베인(135)을 가지며 펌프링(120)의 캠홀(121)에 내입되어 펌프축(112)에 연동되게 설치되는 로터(130)와, 압력 플레이트 스프링(145)을 통해 펌프링(120) 및 로터(130)의 일측벽을 가압하는 압력 플레이트(140;pressure plate)와, 그 압력 플레이트(140)의 타측에 위치되어 펌프 하우징(110)의 내부를 폐쇄시키는 추력 플레이트(150;thrust plate)로 구성되어 있다.

따라서, 엔진의 회전동력이 펌프축(112)에 전달되어 로터(130)가 회전하게 되면, 펌프 하우징(110)의 원통면과 로터(130) 및 베인(135) 사이의 공간은 오일로 채워지게 되고, 회전하는 로터(130)의 베인(135)은 펌프링(120)의 캠홀(121)을 따라 접동되면서 흡입구쪽으로부터 오일을 흡입하여 토출구쪽으로 토출하게 된다.

그러나, 이와 같은 종래의 파워 스티어링 장치의 베인형 펌프는 시스템 배압이 발생할 경우 오일 온도 및 펌프의 손상을 방지하기 위하여 일정 압력이상이 발생하면, 도 3 및 도 5에 도시된 유량조절밸브(160)의 볼시트(161)에 안착한 볼(163)이 압축 스프링(169)을 탄성 압축시키고 조절용 스크류 어셈블리(165)와 떨어지면서 유체가 유량조절밸브(160) 내부에서 플런져(167)의 릴리프 홀(168)을 통해 릴리프된다.

그런데, 위와 같은 종래의 유량조절밸브(160)에 의한 압력 릴리프 방식은 유량조절밸브(160)가 직접 그 압력을 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같은 별도의 연통홀(113)을 통해 전달 받음으로 인해 압력에 따른 밸브의 위치가 변경되어 오일의 유량에 영향을 미치게 되고 따라서 이미 되돌아온 오일의 유량을 요구되는 일정량으로 확보할 수 없게 되며, 고속 고압의 오일이 하우징(110)의 릴리프 연통홀(113)을 통과할 때 발생하는 공동현상의 영향으로 작동소음이 발생되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 위와 같은 종래의 파워스티어링 펌프가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 유량제어밸브에서 압력 릴리프 기능을 제외시켜 유량제어밸브에 의해서는 오일의 유량제어만을 하도록 하고, 배압이 증가될 때에는 증가된 압력을 압력 플레이트, 펌프링, 추력 플레이트로 이루어진 회전 뭉치를 슬라이딩시켜 압력 플레이트와 하우징 사이에 형성된 릴리프 홀을 개방하여 릴리프시킴으로써 펌프 시스템 내의 배압으로 인해 유량제어 밸브의 제어유량이 변화되거나 밸브가 진동하여 소음이 발생되는 것을 방지하고, 고속 고압의 오일이 연통홀을 통과하면서 발생되는 오일의 공동현상(cavitation)을 제거하여 작동소음을 감소시키고자 하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 파워 스티어링 장치의 개략 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 파워 스티어링 장치의 펌프를 보인 측면도.

도 3은 종래의 파워 스티어링 펌프의 분해 사시도.

도 4는 도 3에 도시된 파워 스티어링 펌프의 종단면도.

도 5는 도 3에 도시된 유량제어밸브의 분해도.

도 6은 도 3에 도시된 파워 스티어링 펌프의 유량제어밸브 장착상태를 보인 측면도.

도 7은 본 고안에 따른 파워 스티어링 펌프의 종단면도.

도 8은 도 7에 도시된 파워 스티어링 펌프의 분해 사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 하우징 20 : 펌프링

30 : 로터 40 : 압력 플레이트

50 : 추력 플레이트 51 : 커버 스프링

52 : 오링 53 : 엔드 커버

54 : 유지링 55 : 릴리프 홀

59 : 축경부 70 : 흡입포트

71 : 토출포트 80 : 유량제어밸브

이러한 목적을 달성하기 위해 본 고안은 펌프 하우징과, 펌프 하우징내에 동축상으로 설치되는 펌프링과, 외주면에 캠홀과 접동되는 베인이 방사상으로 출몰 가능하게 설치되며 캠홀에 내입되어 펌프축에 연동되게 설치되는 로터와, 펌프링 및 로터의 일측벽을 가압하도록 설치되는 압력 플레이트와, 압력 플레이트가 설치된 타측벽에 위치되는 추력 플레이트를 포함하여 구성된 파워스티어링 펌프에 있어서, 유량조절밸브가 삽입되는 밸브보어 아래쪽의 하우징 몸체에서 연통공을 제거함과 동시에, 유지링에 의해 추력 플레이트 맞은 편에 지지 고정되는 엔드 커버, 엔드 커버와 추력 플레이트 사이에 장착되어 추력 플레이트를 탄성 지지하는 압축 스프링 및, 추력 플레이트, 압력 플레이트, 펌프링이 압축 스프링을 가압하면서 동기 이동함에 따라 개방되도록 흡입포트 측과 토출포트 측을 연결하는 릴리프 홀을 포함하고 있는 파워스티어링 펌프를 제공하고자 하는 것이다.

이하, 본 고안의 실시예를 첨부도면에 따라 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 본 고안의 실시예에 따른 파워 스티어링 펌프는 일반적인 종래의 펌프와 마찬가지로 기본적인 파워 스티어링 펌프로서의 구성을 가지고 있는 바, 펌프 하우징(10), 펌프링(20), 로터(30), 압력 플레이트(40), 추력 플레이트(50) 등으로 구성되어 있다.

여기에서 펌프 하우징(10)은 위와 같은 펌프의 각종 부품들을 둘러싸는 외부 몸체를 이루고 있으며, 엔진의 회전력이 전달되는 펌프축(12)이 내설되어 있다, 또한 펌프링(20)은 펌프 하우징(10)의 내부에 동축상으로 위치되며 중심부에 캠홀(21)이 형성되어 있고, 캠홀(21)에 내입되어 펌프축(12)에 연동하도록 설치된 로터(30)는 외주면에 방사상으로 형성된 베인(35)을 가지며, 베인(35)은 캠홀(21)에 끼워져 출몰 가능하게 접동하도록 되어 있다.

그리고 압력 플레이트(40)는 추력 플레이트(50)와 펌프링(20)을 통해 전달되는 커버 스프링(51)의 탄성 반발력에 의해 스프링(51) 반대쪽으로 가압되며, 추력 플레이트(50)는 압력 플레이트(40)의 반대쪽에서 펌프링(20) 및 베인(35)을 사이에 두고 하우징(10) 내부에 설치되어 있는데, 이때 추력 플레이트(50)의 외주면에는 오일 밀봉용 오링(52)이 끼워져 하우징(10) 내주면과 밀착됨으로써 압축 스프링(51)이 장착되는 공간(57)을 흡입포트(70) 측 공간과 유체적으로 차단하도록 되어 있다.

여기에서 추력 플레이트(50)를 펌프축(12) 쪽으로 가압하는 커버 스프링(51)은 엔드 커버(53)와 추력 플레이트(50) 사이에 형성된 공간(57)에 장착되어 있으며, 이 스프링(51)을 지지하며 하우징(10) 내부에 공간(57)을 형성하기 위해 추력 플레이트(50)의 맞은 편에 엔드 커버(53)가 고정되어 있는데, 엔드 커버(53)는 유지링(54)에 의해 정위치로 유지되며 펌프 하우징(10)의 내부를 외부와 차단하도록 되어 있다.

그리고, 토출포트(71) 측의 압력과 스프링(51) 반발력에 의해 슬라이딩 가이드(41)를 따라 좌우로 이동하도록 되어 있는 압력 플레이트(40)는 펌프축(12) 쪽의 끝면이 무부하 상태에서 하우징(10)의 내주면에 돌출 형성된 축경부(59)에 거리(d)만큼 끼워져 있으며, 이 끝면과 하우징(10) 벽면 사이에는 압력 플레이트(40)가 화살표(B) 방향으로 거리(d)만큼 이동할 때 개방되는 릴리프 홀(55) 가공되어 있다.

그리고 본 고안에 따른 파워스티어링 펌프는 도 7에 도시된 것처럼 유량조절밸브(80)가 삽입되는 밸브보어(15) 아래쪽의 하우징(10) 몸체에 배압 릴리프를 위한 연통공이 존재하지 않는다. 따라서 본 고안의 펌프에 적용되는 유량조절밸브(80)는 전적으로 펌프로 유입되는 오일의 양을 조절하는 기능만을 수행하게 되며, 종래의 유량제어밸브에서와 같은 고압 릴리프 기능은 수행하지 않는다.

따라서, 위와 같은 구성을 갖는 본 고안의 파워 스티어링 펌프에 의하면 토출포트(71) 측에 걸리는 고압으로 인해 시스템에 과부하가 걸리면 압력 플레이트(40), 펌프링(20) 및 추력 플레이트(50)가 동기하여 커버 스프링(51)을 압축하면서 화살표(B) 쪽으로 이동하게 되며, 이동량이 거리(d)를 넘어서는 순간 릴리프 홀(55)을 통해 토출포트(71) 쪽의 오일이 흡입포트(70) 쪽으로 바이패스됨으로써 고속 고압의 오일을 릴리프시키게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안의 파워 스티어링 펌프는 유량조절밸브에서 릴리프 기능을 제거함으로써 토출포트 측에 배압이 발생하여 시스템 릴리프가 요구되더라도 고속 고압의 오일이 유량제어밸브에 작용하지 않게 되므로 배압으로 인한 압력변동에 따라 유량제어밸브에 의해 조절되는 오일의 양이 변화되는 것을 방지할 수 있게 된다. 따라서 초기에 설정된 오일의 유량이 펌프 내부에 발생되는 압력에 독립적이므로 펌프 내부에서의 배압 발생 여부와 무관하게 항상 안정적이면서도 균일한 유량제어가 가능하게 된다.

또한, 펌프 토출측에 발생되는 고압을 압력 플레이트, 펌프링, 추력 플레이트 등과 같은 회전뭉치들의 이동에 의해 개방되는 릴리프 홀을 통해 릴리프 시키므로 유량제어밸브가 시스템 릴리프에 관여하지 않게 되어 고속 고압의 오일에 의해 진동을 일으킬 염려가 없으므로 유량제어밸브의 진동으로 인해 소음이 발생되는 것을 근본적으로 막을 수 있게 되며, 특히 고압 릴리프를 위해 고속 고압의 오일이 종래의 유량제어밸브 연통홀과 같은 소직경의 라인을 통과할 필요가 없게 되므로 이때 발생하는 오일의 공동현상으로 인해 발생되는 소음도 완전히 제거할 수 있게 되고, 유량제어밸브에 연통공을 가공할 필요가 없게 되므로 고정밀 가공에 소요되는 제작비용을 대폭 절감할 수 있게 된다. 따라서 펌프에서 발생되는 작동소음을 상당 수준으로 감소시킬 수 있으며, 펌프 제작비용을의 저감할 수 있게 된다.

본 고안은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부 실용신안등록청구범위에 의해 나타난 고안의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

Claims (2)

1. 펌프 하우징(10)과, 상기 펌프 하우징(10)내에 동축상으로 설치되며 중심부에 캠홀(21)을 갖는 펌프링(20)과, 외주면에 상기 캠홀(21)과 접동되는 베인(35)이 방사상으로 출몰 가능하게 설치되며 상기 캠홀(21)에 내입되어 펌프축(12)에 연동되게 설치되는 로터(30)와, 상기 펌프링(20) 및 로터(30)의 일측벽을 가압하도록 설치되는 압력 플레이트(40)와, 상기 압력 플레이트(40)가 설치된 타측벽에 위치되는 추력 플레이트(50)를 포함하여 구성된 파워스티어링 펌프에 있어서, 유량조절밸브(80)가 삽입되는 밸브보어(15) 아래쪽의 상기 하우징(10) 몸체에서 연통공을 제거함과 동시에, 유지링(54)에 의해 상기 추력 플레이트(50) 맞은 편에 지지 고정되는 엔드 커버(53), 상기 엔드 커버(53)와 상기 추력 플레이트(50) 사이에 장착되어 상기 추력 플레이트(50)를 탄성 지지하는 압축 스프링(51) 및, 상기 추력 플레이트(50), 상기 압력 플레이트(40), 상기 펌프링(20)이 상기 압축 스프링(51)을 가압하면서 동기 이동함에 따라 개방되도록 흡입포트(70) 측과 토출포트(71) 측을 연결하는 릴리프 홀(55)을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 파워스티어링 펌프.
2. 제1 항에 있어서, 상기 추력 플레이트(50)는 상기 압축 스프링(51)이 장착되는 공간(57)을 상기 흡입포트(70) 측 공간에 대해 밀봉시키도록 외주면에 하우징(10) 내주면과 밀착되는 오링(52)이 끼워져 있는 것을 특징으로 하는 파워스티어링 펌프.