KR20000017746U - 릴리프 독립형 파워 스티어링 펌프 - Google Patents

Abstract

본 고안은 동력 조향장치의 동력원인 유압을 공급하는 베인형 오일펌프에 관한 것으로서, 펌프 하우징(10)과, 이 펌프 하우징(10)내에 동축상으로 설치되며 중심부에 캠홀(21)을 갖는 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 자동차용 파워스티어링 펌프에 있어서, 펌프 하부에 조정가능한 조절용 스크류 어셈블리(61)와 스크류 어셈블리(61)를 가압하는 탄성 스프링(65)과 이 스프링(65)에 끼워지는 볼시트(62)와 이 볼시트(62)에 의해 지지되는 볼(63)로 구성된 릴리프 밸브(60)에 의해 토출 포트(71)에 발생되는 고압을 흡입포트(70) 측으로 바이패스시킴으로써 펌프 성능과 내구성을 향상시키고, 소음을 저감시킬 수 있게 된다.

Description

릴리프 독립형 파워 스티어링 펌프{separated relief type power steering pump}

본 고안은 파워 스티어링(power steering)장치에 유압유를 공급하는 베인형 오일펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유량제어밸브에서 압력 릴리프 기능을 배제시키고 오로지 유량제어기능만을 갖도록 하며, 별도의 릴리프 밸브를 설치하여 유량제어밸브에 의해 수행되던 고압 릴리프 기능을 수행하도록 함으로써 시스템내의 배압에 의해 유량제어 밸브에 가해지는 영향을 제거하여 압력변동에 따른 유량변화를 방지하고, 고속 고압의 유체에 의해 발생하는 유량제어 밸브의 진동 및 연통홀 통과시 발생하는 고속 고압 유체의 공동현상(cavitation)을 제거하여 작동소음을 감소시킨 릴리프 독립형 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 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 유량제어밸브에서 압력 릴리프 기능을 제외시켜 유량제어밸브에 의해서는 오일의 유량제어만을 하도록 하고, 별도의 릴리프 밸브를 하우징 내부에 설치하여 이 릴리프 밸브를 통해 압력 릴리프 기능을 수행하도록 함으로써 고속 고압의 오일이 유량제어밸브에 진동을 일으키거나 연통홀을 통과하면서 공동현상을 발생시킬 수 있는 가능성을 사전에 제거하여 진동이나 공동현상으로 인한 소음 발생을 방지하고자 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 파워 스티어링 펌프의 유량제어밸브 장착상태를 보인 측면도.

도 6은 도 3에 도시된 유량제어밸브의 분해도.

도 7은 본 발명에 따른 파워 스티어링 펌프의 종단면도.

도 8은 도 7에 도시된 릴리프 밸브의 분해도.

도 9는 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 60 : 릴리프 밸브

61 : 조절용 스크류 어셈블리 62 : 볼시트

63 : 볼 65 : 압축 스프링

67 : 릴리프 홀 70 : 흡입포트

71 : 토출포트 73,75 : 오일라인

80 : 유량제어밸브

이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안은 펌프 하우징과, 이 펌프 하우징내에 동축상으로 설치되며 중심부에 캠홀을 갖는 펌프링과, 외주면에 캠홀과 접동되는 베인이 방사상으로 출몰 가능하게 설치되며 이 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 제거하고, 하우징 내부의 흡입포트와 토출포트를 연결하는 유압라인 상에 별도의 릴리프 밸브를 장착한 파워스티어링 펌프를 제공한다.

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

도 7 및 도 9에 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 압력 플레이트 스프링(45)을 통해 펌프링(20) 및 로터(30)의 일측벽을 가압하도록 되어 있고 추력 플레이트(50)는 압력 플레이트(40)의 타측에 위치되어 펌프 하우징(10)의 내부를 외부와 차단하도록 되어 있다.

특히, 본 고안에 따른 파워스티어링 펌프는 도 7에 상세히 도시된 것처럼 유량조절밸브(80)가 삽입되는 밸브보어(15) 아래쪽에 종래의 펌프에서 볼 수 있는 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.

이에 따라 본 고안에 따른 파워스티어링 펌프는 별도의 릴리프 밸브(60)를 통해 내부로 유입되는 고압 고속의 오일을 릴리프하게 되는데, 이 릴리프 밸브(60)는 도 7에 도시된 바와 같이 펌프의 흡입포트(70)와 토출포트(71)를 연결하는 라인 상에 설치되며 밸브의 개폐 타이밍을 조절하는 조절용 스크류 어셈블리(61)와 이 어셈블리(61)에 대해 탄력적으로 지지되어 릴리프 홀(67)을 개폐하는 볼(63) 그리고 어셈블리(61)와 볼(63) 사이에 설치되는 압축 스프링(65)과 볼 시트(62)로 이루어져 있다.

여기에서 도 8에 도시된 것처럼 조절용 스크류 어셈블리(61)는 예컨대 도 7에서와 같이 하우징(10)의 하부에서 외부로 노출되도록 장착되며, 몸통부분에 가공된 나사부에 의해 나사식으로 전진 후퇴가 가능하게 체결되어 있다. 또한 압축 스프링(65)은 일측단이 스크류 어셈블리(61)의 나사부 후방에 삽입되도록 장착되어 스크류 어셈블리(61)에 의해 가압되도록 되어 있으며, 이 스프링(65)의 타측단에 끼워지는 볼 시트(62)는 스프링(65)에 끼워지는 봉형상의 가이드부와 볼(63)을 안착하기 위해 원호형태로 만곡되어 스프링(65)에 의해 가압되도록 가이드부 후방에 일체로 형성된 헤드부로 이루어져 있다. 그리고 볼 시트(62)의 원호형 헤드부 상에 안착되는 볼(63)은 스피링의 탄성 반발력에 의해 릴리프 홀(67)에 대해 가압 지지되도록 되어 있어, 릴리프 홀(67)을 통해 연통되는 펌프의 흡입포트(70) 측 라인(73)과 토출포트(71) 측 라인(75)의 단락을 제어함으로써 릴리프 밸브(60)를 개폐하도록 되어 있다.

따라서, 본 고안의 펌프에 의하면 토출포트(71) 측에 고압이 발생하여 시스템에 과부하가 발생되어 릴리프가 요구되면 라인(75)을 통해 고속 고압의 오일이 릴리프 홀(67)을 통해 릴리프 밸브(60)의 볼(63)을 가압하게 된다. 이에 따라 볼(63)은 스프링(65)의 탄발력을 이기고 밸브(60) 안쪽으로 밀려 들어가게 되며 이때 오일은 릴리프 홀(67)을 통해 흡입포트(70) 측으로 바이패스되면서 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 펌프 내부에서의 배압 발생 여부와 무관하게 항상 안정적이면서도 균일한 유량제어가 가능하게 된다.

또한, 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 된다. 따라서 펌프에서 발생되는 작동소음을 상당 수준으로 감소시킬 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 제거하고, 상기 하우징(10) 내부의 흡입포트(70)와 토출포트(71)를 연결하는 유압라인 상에 별도의 릴리프 밸브(60)를 장착한 것을 특징으로 하는 파워스티어링 펌프.
2. 제1 항에 있어서, 상기 릴리프 밸브(60)는 상기 하우징(10) 외부로 노출되도록 앞쪽에 나사 체결되는 조절용 스크류 어셈블리(61), 상기 스크류 어셈블리(61)에 삽입되는 압축 스프링(65), 상기 압축 스프링(65)에 의해 가압되도록 끼워지는 볼 시트(62) 및, 상기 볼 시트(62)에 안착되어 릴리프 홀(67)에 대해 가압됨으로써 상기 흡입포트(70) 측 라인(73)과 상기 토출포트(71) 측 라인(75)의 단락을 제어하도록 되어 있는 볼(63)로 구성되어 있는 파워스티어링 펌프.