KR20010002058U - 동력조향장치의 과부하 방지장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 동력조향장치의 과부하 방지장치에 관한 것으로, 조향기어박스내 피스톤상에 풀스트로크의 조향시 한쪽 체임버내로 공급된 고압의 작동유가 반대편 체임버내로 송출될 수 있게 하는 안전수단을 마련함으로써, 조향기어박스에 수용되어 작동유의 가압에 의해 이동되는 피스톤이 실린더의 내측벽과 직접 접촉되지 못하도록 하여 부품에 대한 내구성의 향상과 더불어 신뢰성을 보장할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

전술한 바의 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 조향축과 회전가능하게 연결되는 로터(11) 및 토션바아(12)와, 이 토션바아(12)에 결합된 워엄샤프트(13), 이 워엄샤프트(13)의 외주면에 치합되어 이동가능한 피스톤(14), 이 피스톤(14)에 치합되어 회동가능한 섹터축(15) 및, 상기 워엄샤프트(13)에 결합되면서 조향시 유로를 변경시키는 제어밸브(16), 그리고 상기 피스톤(14)에 의해 내부의 공간을 제1체임버(18)와 제2체임버(19)로 분할하는 실린더(17)로 구성된 동력조향장치의 조향기어박스에 있어서, 상기 피스톤(14)에는 제1체임버(18)와 제2체임버(19) 사이를 선택적으로 교통시켜 피스톤(14)이 실린더(17)의 내주면(17a)에 직접 접촉되지 않도록 하는 안전수단이 구비된 것을 특징으로 한다.

Description

동력조향장치의 과부하 방지장치{OVER LOAD PREVENTION DEVICE FOR POWER STEERING SYSTEM}

본 고안은 자동차의 동력조향장치에 관한 것으로, 특히 풀스트로크의 조향시 조향기어박스내 피스톤과 실린더 사이의 금속 대 금속의 접촉을 방지하여 접촉에 의한 부품의 손상을 방지함으로써, 부품에 대한 내구성의 향상과 신뢰성을 보장할 수 있도록 된 동력조향장치의 과부하 방지장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 주행중에 차체의 진행방향을 운전자의 임의대로 바꿀 수 있도록 된 조향장치를 구비하고 있는 바, 근래에 들어서는 저속에서의 조향시 운전자에 의한 조향핸들의 조작력을 배가시켜 조향의 신속함과 편의성을 부가함과 더불어, 고속에서의 조향시 조향핸들의 조작력을 저감시켜 안정성을 부가할 수 있도록 된 동력조향장치가 개발되었다.

즉, 상기와 같은 일반적인 형태의 종래 동력조향장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 조향시 운전자가 조향조작을 하도록 마련된 조향핸들(1)과, 이 조향핸들(1)에 연결되어 조향시 회전력을 전달하는 조향축(도시안됨), 이 조향축을 외부에서 감싸고서 차체에 고정되는 조향컬럼(2) 및, 상기 조향축의 하부에 장착되어 조향시 조향핸들(1)로부터 전달받은 조향조작력을 차륜으로 전달시키도록 작동되는 조향기어박스(3), 그리고 엔진으로 동력을 전달받아 구동되어 조향시 상기 조향기어박스(3)로 가압된 작동유를 공급하도록 된 오일펌프(4)와, 이 오일펌프(4)로 작동유를 공급하도록 일정량의 작동유를 저장하고 있는 오일저장탱크(5)로 구성되어 이루어진다.

또한, 상기 조향기어박스(3)에는 피트먼아암(6)이 연결되고, 이 피트먼아암(6)에는 드래그링크(7)를 매개로 너클아암(8)이 연결되며, 이 너클아암(8)은 타이로드(9)를 매개로 조향차륜(10a)의 좌/우측 너클(10)을 동시에 회전가능하게 하도록 연결된다.

이에 따라, 조향시 상기 조향핸들(1)에 가해진 조향력은 조향축을 통해 조향기어박스(3)로 전달되는데, 이때 상기 조향기어박스(3)에서는 오일펌프(4)의 구동을 매개로 조작력을 배가받고서 피트먼아암(6)을 회동시키고, 이 피트먼아암(6)은 드래그링크(7)를 매개로 너클아암(8)을 회동시키게 되는데, 이때 좌/우측의 너클(10)은 타이로드(9)를 매개로 동일한 방향으로 회동되어 조향이 이루어지게 된다.

한편, 조향시 상기 오일펌프(4)로부터 공급된 작동유를 받아 조향력을 배가시켜 피트먼아암(6)을 회동시키도록 된 조향기어박스(3)는 도 2에 도시된 바와 같이, 조향축과 연결되어 조향시 회전하는 로터(11)와 이 로터(11)의 내부에서 역시 조향축과 연결되어 수용된 토션바아(12)와, 일측부로 나선형태의 기어치를 형성하고서 상기 토션바아(12)의 일측 단부와 결합된 워엄샤프트(13), 이 워엄샤프트(13)의 외주면에 치합되면서 일측면으로 랙기어(14a)를 형성한 피스톤(14), 이 피스톤(14)의 랙기어(14a)와 치합되는 원호형상의 일측면으로 랙기어(15a)를 형성한 섹터축(15) 및, 상기 워엄샤프트(13)의 일측으로 핀(16a)을 매개로 결합되면서 상기 로터(11)를 내부로 수용하는 제어밸브(16), 그리고 상기 부재들을 내부에 수용하면서 특히 상기 피스톤(14)에 의해 내부의 공간을 제1체임버(18)와 제2체임버(19)로 분할하도록 된 실린더(17)로 구성되어 이루어진다.

또한, 상기 섹터축(15)에는 피트먼아암(6)이 연결되어 있어, 조향시 섹터축(15)의 회전에 의해 피트먼아암(6)이 전후방향으로 선택적으로 회동될 수 있게 된다.

그리고, 상기 제어밸브(16)에는 오일펌프(4)로부터 공급되는 작동유가 선택적으로 유동되는 다수개의 유로(도시안됨)가 마련되어 있어, 조향시 상기 오일펌프(4)로부터 가압된 작동유는 제어밸브(16)의 회동에 따라 제1체임버(18) 내지 제2체임버(19)로 선택적으로 공급되도록 되어 있다.

따라서, 조향시 상기 조향핸들(1)에 가해진 조향력이 조향축을 통해 로터(11)에 전달되면, 이 로터(11)는 토션바아(12)와 함께 회전되고, 이 로터(11)의 회전에 의해 이에 결합된 워엄샤프트(13)도 회전력을 전달받게 되는데, 이 워엄샤프트(13)는 랙기어(14a,15a)를 매개로 피스톤(14)과 치합된 섹터축(15)이 노면으로부터 부하를 받게 됨에 따라 회전되지 못하게 되며, 이때 상기 회전되는 로터(11)와 제어밸브(16) 사이에서 유로의 절환이 발생되어 상기 오일펌프(4)로부터 공급된 작동유는 제1체임버(18)나 제2체임버(19)내로 선택적으로 유동된다.

이후 상기 제1체임버(18)나 제2체임버(19)내로 공급된 작동유는 피스톤(14)을 좌우방향중 어느 한 방향으로만 밀게 되고, 이 피스톤(14)에 치합된 섹터축(15)이 회전함으로써, 이 섹터축(15)에 연결된 피트먼아암(6)이 회동되며, 이 피트먼아암(6)의 회동에 의해 발생된 조향력이 상기드래그링크(7)를 거쳐 너클아암(8)으로 전달되어 조향차륜(10a)의 정렬상태가 변경되어 조향이 실시된다.

그런데, 상기와 같은 구조의 종래의 조향기어박스(3)에서는 상기 조향핸들(1)에 풀스트로크의 조향조작력이 가해지게 되면, 상기 제어밸브(16)의 유로의 변경에 의해 제1체임버(18)나 제2체임버(19)내로 작동유가 공급되는데, 특히 상기 제1체임버(18)내로 작동유가 공급되어 피스톤(14)이 좌측방향(도면기준)으로 밀리게 되면서 상기 실린더(17)의 좌측 내벽과 맞닿게 되면, 상기 피스톤(14)과 실린더(17)가 각각 금속재이므로 금속 대 금속의 접촉이 발생되는데, 이와 같은 접촉이 빈번하면서도 과도하게 발생될 경우에는 부품의 파손이 유발되고, 이와 함께 상기 조향기어박스(3)내에서 진동 및 소음이 발생하는 단점이 있었다.

이에 본 고안은 상기와 같은 단점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 조향기어박스내 피스톤상에 풀스트로크의 조향시 한쪽 체임버내로 공급된 고압의 작동유가 반대편 체임버내로 송출될 수 있게 하는 안전수단을 마련함으로써, 조향기어박스에 수용되어 작동유의 가압에 의해 이동되는 피스톤이 실린더의 내측벽과 직접 접촉되지 못하도록 하여 부품에 대한 내구성의 향상과 더불어 신뢰성을 보장할 수 있도록 된 동력조향장치의 과부하 방지장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 조향축과 회전가능하게 연결되는 로터 및 토션바아와, 이 토션바아에 결합된 워엄샤프트, 이 워엄샤프트의 외주면에 치합되어 이동가능한 피스톤, 이 피스톤에 치합되어 회동가능한 섹터축 및, 상기 워엄샤프트에 결합되면서 조향시 유로를 변경시키는 제어밸브, 그리고 상기 피스톤에 의해 내부의 공간을 제1체임버와 제2체임버로 분할하는 실린더로 구성된 동력조향장치의 조향기어박스에 있어서, 상기 피스톤에는 제1체임버와 제2체임버 사이를 선택적으로 교통시켜 피스톤이 실린더의 내주면에 직접 접촉되지 않도록 하는 안전수단이 구비된 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 동력조향장치의 구성을 도시한 사시도,

도 2는 도 1에 도시된 종래 조향기어박스의 구성을 도시한 단면도,

도 3은 본 고안에 따라 동력조향장치에서 과부하를 방지하기 위해 고안된 조향기어박스의 일부 구성을 도시한 단면도,

도 4는 본 고안에 따른 조향기어박스의 요부가 풀스트로크시 과부하를 방지하기 위해 작동되는 상태를 도시한 단면도이다.

＜ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ＞

1-조향핸들 3-조향기어박스

4-오일펌프 14-피스톤

17-실린더 17a-내주면

20-개구부 21-스프링

22-가동부재 23-플러그

이하 본 고안의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 3은 본 고안에 따라 동력조향장치에서 과부하를 방지하기 위해 고안된 조향기어박스의 일부 구성을 도시한 단면도이고, 도 4는 본 고안에 따른 조향기어박스의 요부가 풀스트로크시 과부하를 방지하기 위해 작동되는 상태를 도시한 단면도인 바, 본 고안의 실시예에 대한 상세한 기술을 위해 종래 동력조향장치계통과 조향기어박스를 도시한 도 1과 도 2에서의 각 구성요소를 참조로 하면서 동일한 참조부위에는 동일한 참조부호를 병기하기로 한다.

본 고안은 도면에 도시된 바와 같이, 조향시 엔진으로부터 구동력을 전달받아 작동되는 상기 오일펌프(4)에 의해 가압된 작동유를 공급받아 조향력을 배가시켜 피트먼아암(6)을 회동시키도록 된 조향기어박스(3)에는, 풀스트로크시 이 조향기어박스(3)내 피스톤(14)이 실린더(17)의 일측 내주면(17a)과 직접 맞닿게 되는 것을 방지하여 피스톤(14)과 실린더(17) 사이의 금속 대 금속의 접촉을 막도록 된 안전수단이 마련되어 있다.

즉, 상기 안전수단은 피스톤(14)의 일측부를 관통하는 개구부(20)와, 이 개구부(20)내에 일측으로 장착된 스프링(21)을 매개로 탄발지지되게 삽입되어 이동가능하도록 수용된 가동부재(22) 및, 이 가동부재(22)가 상기 개구부(20)내에 스프링(21)을 매개로 수용될 경우 개구부(20)로부터 가동부재(22)의 이탈을 방지하도록 개구부(20)의 일측에 결합되는 플러그(23)로 이루어진다.

여기서, 상기 안전수단을 구성하도록 피스톤(14)측에 관통되게 형성된 개구부(20)는 일측이 단차지게 형성된 단차면(20a)을 구비하고 있으며, 타측으로는 상기 플러그(23)가 나삽되도록 형성된 나사부(20b)를 구비하고 있다.

또한, 상기 가동부재(22)는 중앙에 직경이 확경된 형태의 돌출부(22a)를 일체로 구비하도록 형성되고, 상기 플러그(23)는 중앙에 가동부재(22)를 수용하는 관통구멍(23a)과 외주면에 개구부(20)의 나사부(20b)와 체결되는 나사부(23b)를 일체로 구비하도록 형성된다.

이때, 상기 가동부재(22)의 돌출부(22a)의 외경은 개구부(20)의 내경보다 다소 작게 형성되어야 한다.

이에 따라, 상기 안전수단의 조립은 피스톤(14)의 일측으로 단차면(20a)을 형성한 개구부(20)내에 스프링(21)을 먼저 삽입시키고, 이 개구부(20)내로 가동부재(22)를 삽입시킨 다음, 상기 플러그(23)의 외주면에 마련된 나사부(23b)를 개구부(20)의 나사부(20b)에 체결시키면 된다.

이와 같이, 상기 안전수단을 갖춘 피스톤(14)이 조향기어박스(3)의 실린더(17)내에 조립되면, 조향시 상기 제1체임버(18)내로 공급된 작동유가 단차면(20a)이 형성된 개구부(20)내로 유입되어 가동부재(22)의 돌출부(22a)의 일측부를 가압하게 되는데, 이때 상기 가동부재(22)의 돌출부(22a)는 스프링(21)의 탄발력을 받아 플러그(23)쪽으로 면착되어 있어 제1체임버(18)내의 작동유가 제2체임버(19)로는 유출되지 않게 된다.

이에 반해, 풀스트로크의 조향시에는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 피스톤(14)이 좌측으로 이동하게 되면서 실린더(17)의 내주면(17a)과 개구부(20)내에 수용된 가동부재(22)의 선단이 맞닿게 되면, 상기 가동부재(22)가 먼저 우측으로 밀리게 되고, 이 가동부재(22)의 이동에 따라 제1체임버(18)내로 공급된 작동유는 가동부재(22)의 돌출부(22a)와 개구부(20)의 내주면 사이의 틈새를 통해 제2체임버(19)내로 이동하게 된다.

따라서, 상기 제2체임버(19)내로 유입된 작동유는 상기 실린더(17)의 내주면(17a)과 피스톤(14)의 타단면에 각각 압력을 가하게 되므로, 풀스트로크시에도 상기 피스톤(14)과 실린더(17)의 내주면(17a) 사이의 직접적인 접촉은 없게 된다.

즉, 풀스트로크의 조향시에도 상기 조향기어박스(3)내 피스톤(14)은 실린더(17)의 내주면(17a)에 접촉되기 전에, 상기 피스톤(14)에 장착된 안전수단의 가동부재(22)가 먼저 접촉되어 제1체임버(18)와 제2체임버(19) 사이를 교통시켜줌으로써, 상기 피스톤(14)과 실린더(17)의 내주면(17a) 사이의 직접적인 접촉은 배제되어 금속재인 부품 사이의 접촉이 없게 되므로, 부품의 파손과 접촉에 의한 진동 및 소음유발은 발생하지 않게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 동력조향장치의 과부하 방지장치에 의하면, 동력조향장치의 조향기어박스내 조립되는 피스톤에 안전수단을 설치하여 풀스트로크의 조향시에도 실린더의 내주면과 피스톤 사이의 직접적인 접촉이 배제될 수 있어 부품의 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (5)

1. 조향축과 회전가능하게 연결되는 로터(11) 및 토션바아(12)와, 이 토션바아(12)에 결합된 워엄샤프트(13), 이 워엄샤프트(13)의 외주면에 치합되어 이동가능한 피스톤(14), 이 피스톤(14)에 치합되어 회동가능한 섹터축(15) 및, 상기 워엄샤프트(13)에 결합되면서 조향시 유로를 변경시키는 제어밸브(16), 그리고 상기 피스톤(14)에 의해 내부의 공간을 제1체임버(18)와 제2체임버(19)로 분할하는 실린더(17)로 구성된 동력조향장치의 조향기어박스에 있어서,

   상기 피스톤(14)에는 제1체임버(18)와 제2체임버(19) 사이를 선택적으로 교통시켜 피스톤(14)이 실린더(17)의 내주면(17a)에 직접 접촉되지 않도록 하는 안전수단이 구비된 것을 특징으로 하는 동력조향장치의 과부하 방지장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 안전수단은 피스톤(14)의 일측부를 관통하는 개구부(20)와, 이 개구부(20)내에서 스프링(21)을 매개로 탄발지지되게 수용된 가동부재(22) 및, 상기 개구부(20)의 일측에 나삽되어 가동부재(22)의 이탈을 방지하도록 된 플러그(23)로 구성된 특징으로 하는 동력조향장치의 과부하 방지장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 개구부(20)는 일측이 단차지게 형성된 단차면(20a)과, 타측으로 상기 플러그(23)가 나삽되는 나사부(20b)를 갖춘 것을 특징으로 하는 동력조향장치의 과부하 방지장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 가동부재(22)는 중앙에 직경이 개구부(20)의 내경보다 다소 작도록 확경된 형태의 돌출부(22a)를 일체로 갖춘 것을 특징으로 하는 동력조향장치의 과부하 방지장치.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 플러그(23)는 중앙에 가동부재(22)를 수용하는 관통구멍(23a)과 외주면에 개구부(20)의 나사부(20b)와 체결되는 나사부(23b)를 일체로 갖춘 것을 특징으로 하는 동력조향장치의 과부하 방지장치.