KR200286142Y1 - 차량용 파워스티어링장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 차량용 파워스티어링장치에 관한 것으로서, 그 목적은 실린더와 랙부시의 결합이 용이하도록 랙부시 외주측의 내부에 반경방향으로 이동 가능한 압축핀을 마련하고, 축방향 외측으로 삽입되어 압축핀을 실린더 내부면측으로 이동시키는 테이퍼핀을 구비한 차량용 파워스티어링장치를 제공하는 것이다. 본 고안은 내부로 오일이 유입될 수 있도록 마련된 실린더, 실린더의 내부를 양측으로 분할하여 실린더의 내부로 유입되는 오일에 의해 실린더의 내부에서 슬라이딩되는 피스톤, 피스톤과 결합되어 실린더의 외부 양측으로 연장되는 랙바, 랙바가 삽입되어 슬라이딩될 수 있도록 내부에는 중공부가 마련되고 외부는 실린더에 결합되는 랙부시, 랙부시의 중공부 외측에 반경방향 외측으로 개구된 다수개의 반경홀, 반경홀에 반경방향 외측으로 이동가능하게 설치되는 압축핀, 압축핀의 일측이 삽입될 수 있도록 반경홀과 교차하게 축방향으로 마련되며 실린더의 외측으로 연장되는 축홀, 축홀에 삽입되어 압축핀을 실린더측으로 압착시킬 수 있도록 외주면이 테이퍼형성된 테이퍼핀이 구비되는 구성으로서, 랙부시와 실린더 결합을 위해서 마련되는 구조의 가공과 설치가 용이해지는 이점이 있다.

Description

차량용 파워스티어링장치{Power steering device for vehicle}

본 고안은 차량용 파워스티어링장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기어박스에 삽입되는 랙부시의 설치가 용이하도록 그 설치구조를 개선한 차량용 파워스티어링에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 가볍고 신속한 조향 조작을 위해 파워스티어링장치가 마련되는데, 이러한 파워스티어링장치는 차량 엔진의 구동에 의해 동력원인 유압을 발생시키는 오일펌프와, 조향휠의 조작에 의해 유로가 개폐되어 오일펌프로부터 공급되는 오일을 제어하는 제어밸브, 그리고 제어밸브를 거쳐서 내부로 유입되는 유압에 의해 조향력이 발생되는 기어박스를 구비하여 이루어진다.

도 1은 이러한 종래의 파워스티어링장치의 기어박스와 제어밸브를 보인 정면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 휠과 연결될 수 있도록 좌,우측으로 길게 마련된 기어박스(20)의 중간측에는 이와 교차하도록 제어밸브(10)가 설치된다. 그리고 기어박스(20)와 제어밸브(10)의 사이에는 유압관(40)이 설치된다.

먼저, 제어밸브(10)의 외관을 형성하는 밸브하우징(11)이 마련된다. 이 밸브하우징(11)의 외부에는 오일이 유동되는 오일포트(12)가 형성되고, 그 내부 중심측에는 입력축(13)이 설치된다. 그리고 밸브하우징(11)의 내부로 설치된 입력축(13)의 내부에는 유로를 조절하여 기어박스(20)의 내부로 유압을 공급하는 로터리밸브가 마련되는데, 도면에는 도시되지않았다. 이 로터리밸브로 인해 기어박스(20)에서는 유압에 의한 보조배력이 발생되어 동력조향이 이루어지는 것이다.

다음, 제어밸브(10)의 하측에는 제어밸브(10)에서 공급되는 유압에 의해 좌우측에 마련된 타이로드(25)를 이동시켜 조향력을 발생시키는 기어박스(20)가 마련된다. 이 기어박스(20)의 외형은 길이가 긴 원통으로서 양측이 개구된 실린더(26)로 이루어지는데, 이 실린더(26) 일단측의 내부에는 후설할 랙부시(50)가 설치될 수 있도록 나사산이 형성된 너트부(29)가 마련된다. 그리고 실린더(26)의 내부에는실린더(26) 양측 단부를 관통하여 좌우로 연장되며 실린더(26)의 내부에서 좌우방향으로 슬라이딩 가능하도록 봉상의 랙바(21)가 설치된다. 이 랙바(21)는 실린더(26)의 외측으로 연장된 양측 단부가 휠측과 연결된 타이로드(25)에 결합되어 직접적으로 휠을 조작하게되는 것이다. 그리고 실린더(26)의 외주측에는 제어밸브(10)의 오일이 실린더(26) 내부로 유입될 수 있도록 실린더(26)의 내부와 연통되는 좌측포트(23)와 우측포트(24)가 형성된다.

아울러, 실린더(26)의 내측에 위치하는 랙바(21)의 외부면에는 실린더(26)의 내부공간을 양분하여 실린더(26)의 내부로 유입되는 유압에 의해 랙바(21)가 작동될 수 있도록 내부면과 접하는 원판상의 피스톤(27)이 마련된다. 그리고 실린더(26)의 개구된 양측 내부에는 오일의 누설을 방지하는 오일씰(30)이 마련된다. 이 오일씰(30)은 외주면이 실린더(26) 내부에 밀착 고정되고, 내주면은 그 내부에서 랙바(21)가 슬라이딩 이동될 수 있도록 밀착된다. 또, 랙바(21) 일측의 외부면에는 랙기어(미도시)가 좌,우방향으로 길게 마련되고, 입력축(13)에는 직접적으로 랙기어에 회전력을 전달하여 랙기어를 좌,우방향으로 이동시킬 수 있도록 랙기어와 이물림되는 피니언기어(미도시)가 마련된다.

한편, 실린더(26) 일측단의 내부에는 랙바(21)의 좌우이동을 가이드하고, 실린더(26)의 내부에서 발생되는 소음을 방지하며, 오일의 누설을 방지하는 랙부시(50)가 설치된다. 이 랙부시(50)는 원형의 중공관으로서 그 내부에는 중공부(54)가 마련되어 랙바(21)가 슬라이딩 될 수 있도록 설치된다. 그리고 중공부(54)의 외측으로는 실린더(26)의 내부에 삽입되는 삽입부(52)와 이보다 큰 지름으로 마련되어 실린더(26)의 개구된 외측으로 위치함으로써 실린더(26)의 선단을 폐쇄하는 플랜지부(51), 그리고 삽입부(52)의 외주면에는 플랜지부(51)와 근접하게 나사산이 형성된 볼트부(53)로서 이루어진다. 이 볼트부(53)는 실린더(26) 일측단에 마련된 너트부(29)에 체결되어 랙부시(50)를 실린더(26)에 결합시키게된다.

이와 같이 구성된 종래의 차량용 파워스티어링장치는, 운전자가 조향휠을 조작하지 않을 때에는 오일펌프에서 실린더로 공급되는 오일이 순환하게 된다. 그리고, 운전자가 조향휠을 조작하면 피니언기어가 회전되게 되고, 피니언기어와 이물림된 랙기어가 일방향으로 움직이게 된다. 이와 함께 입력축(13)의 내부에 마련된 로터리밸브가 유로를 조절하게되어 조향휠이 회전하는 방향으로 랙바(21)가 움직일 수 있도록 실린더(26)로 오일이 공급된다. 이로 인해 피스톤(27)이 슬라이딩되어 운전자가 용이하게 조향휠을 돌릴 수 있게 되는 것이다. 이때 랙바(21)는 실린더(26)의 내부에서 좌측이나 우측으로 슬라이딩되는데, 랙부시(30)는 이러한 랙바(21)의 이동을 가이드할 수 있도록 실린더(26) 내부의 일측에 마련되는 것이다.

그러나 이와 같이 구성된 종래의 차량용 파워스티어링장치는, 랙부시와 실린더의 결합을 위해 랙부시 삽입부의 외주면에 볼트부를 형성하고, 실린더 내부에는 너트부를 형성하게되는데, 이러한 너트부는 그 가공이 어렵고, 실린더의 두께를 두껍게 마련해야한다. 즉, 너트부의 가공시에 동심도와 원통도가 정확히 맞지않을 경우에는 그 내부에 형성된 중공부와 랙바의 편차가 발생하여 그 내부면이 손상되거나 랙바의 진직도가 저하되어 오일 및 소음이 외부로 누설되므로 이를 방지하기 위해서는 정밀가공이 필요하며, 일단 설치된 후에는 이를 조절하기 어려운 문제점이 있었다. 또, 나사산을 형성하기 위해 탭가공을 할 때 실린더의 내부면이 절삭되므로 실린더의 두께가 얇아져 강성이 약해지므로, 이를 보완하기 위해서는 실린더의 두께를 필요이상으로 두껍게 형성해야하는 문제점이 있었다.

본 고안은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은 실린더와 랙부시의 결합이 용이하도록 랙부시 외주측의 내부에 반경방향으로 이동 가능한 압축핀을 마련하고, 축방향 외측으로 삽입되어 압축핀을 실린더 내부면측으로 이동시키는 테이퍼핀을 구비한 차량용 파워스티어링장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 파워스티어링장치를 보인 정면도이다.

도 2는 본 고안에 따른 파워스티어링장치를 보인 분해사시도이다.

도 3은 본 고안에 따른 랙부시의 설치를 보인 단면도이다.

도 4는 본 고안에 따른 랙부시를 보인 부분절개 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

110:제어밸브 120:기어박스 121:랙바

123:타이로드 124:실린더 125:피스톤

130:오일씰 150:랙부시 151:삽입부

152:플랜지부 153:중공부 154:축홀

155:테이퍼핀 156:반경홀 157:압축핀

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 내부로 오일이 유입될 수 있도록 마련된 실린더, 상기 실린더의 내부를 양측으로 분할하여 상기 실린더의 내부로 유입되는 오일에 의해 상기 실린더의 내부에서 슬라이딩되는 피스톤, 상기 피스톤과 결합되어 상기 실린더의 외부 양측으로 연장되는 랙바, 상기 랙바가 삽입되어 슬라이딩될 수 있도록 내부에는 중공부가 마련되고 외부는 상기 실린더에 결합되는 랙부시가 마련된 차량용 파워스티어링장치에 있어서, 상기 랙부시의 중공부 외측으로는 상기 랙부시와 상기 실린더의 결합이 용이해지도록, 반경방향 외측으로 개구된 다수개의 반경홀과, 상기 반경홀에 반경방향 외측으로 이동가능하게 설치되는 압축핀과, 상기 압축핀의 일측이 삽입될 수 있도록 상기 반경홀과 교차하게 축방향으로 마련되며 상기 실린더의 외측으로 연장되는 축홀과, 상기 축홀에 삽입되어 상기 압축핀을 상기 실린더측으로 압착시킬 수 있도록 외주면이 테이퍼형성된 테이퍼핀이 마련된 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 2는 본 고안에 따른 파워스티어링장치를 보인 분해사시도이고, 도 3은 본 고안에 따른 랙부시의 설치를 보인 단면도이다. 그리고 도 4는 본 고안에 따른 랙부시를 보인 부분절개 사시도이다. 이에 도시된 바와 같이, 본 고안의 차량용 파워스티어링장치는, 좌우방향으로 길게 마련되는 기어박스(120)와 이에 교차하도록 상,하측으로 돌출 형성되는 제어밸브(110)가 마련되고, 이 제어밸브(110)와 기어박스(120)의 사이에는 유압관(140)이 마련된다.

먼저, 제어밸브(110)는, 외관을 형성하며 오일포트(112)가 형성된 밸브하우징(111)과, 밸브하우징(111)의 내부에 상측단이 미도시된 조향휠과 연결되고 하측단은 랙바(121)와 연결될 수 있도록 피니언기어(114)가 형성된 입력축(113)이 마련된다. 그리고 미도시된 입력축(113)의 내부에는 입력축(113)의 상측에 설치되는 조향휠의 회전으로 인해 유로가 조절되는 로터리밸브가 마련되는데, 이 로터리밸브는 기어박스(120)의 내부로 공급되는 오일을 조절하여 동력조향을 이룰 수 있게하는 것이다.

다음, 제어밸브(110)의 하측에는 이에 의해 좌우측에 마련된 타이로드(123)를 이동시켜 조향력을 발생시키는 기어박스(120)가 마련된다. 이 기어박스(120)의 외형은 양측 단부가 개구되며 길이가 긴 원통으로 마련되는 실린더(124)로 이루어지는데, 이 실린더(124)의 내부에는 실린더(124)의 양측 단부를 관통하여 좌우로연장되며 실린더(124)의 내부에서 좌우방향으로 슬라이딩 가능한 봉상의 랙바(121)가 설치된다. 이 랙바(121)는 실린더(124)의 외측으로 연장된 양측 단부가 휠측과 연결된 타이로드(123)와 결합된다. 그리고, 실린더(124)의 외주측에는 제어밸브(110)의 오일을 실린더(124)로 공급하여 랙바(121)를 작동시킬 수 있도록 그 내부와 연통된 실린더포트(122)가 형성되며, 이 실린더포트(122)는 유압관(140)으로서 제어밸브(110)와 연결된다.

아울러, 실린더(124)의 내측에 위치하는 랙바(121)의 외부면에는 실린더(124)의 내부공간을 양분하여 실린더(124)의 내부로 유입되는 유압에 의해 랙바(121)가 작동될 수 있도록 내부면과 접하는 원판상의 피스톤(125)이 마련된다. 그리고 랙바(121) 일측의 외부면에는 운전자의 조향휠 조작에 따라 조향휠의 입력축(113) 단부에 마련된 피니언기어(114)가 맞물려 좌우방향으로 움직이는 랙기어(126)가 구비된다. 이 랙기어(126)는 랙바(121)의 길이 방향으로 슬라이딩될 수 있도록 설치되는 것이다.

한편, 실린더(124)의 일측단부에는 랙부시(150)가 마련된다. 이 랙부시(150)는 랙바(121)의 좌우이동을 가이드하며 소음을 예방하고 오일의 누설을 방지할 수 있도록 플라스틱재질로 마련되는 원형의 중공관으로서, 그 내부에는 중공부(153)가 마련되어 랙바(121)가 슬라이딩 될 수 있도록 설치된다. 그리고 랙부시(150)의 외측은 실린더(124)의 내부에 삽입되는 삽입부(151)와 이보다 큰 지름으로 마련되어 실린더(124)의 개구된 외측으로 위치함으로써 실린더(124)의 선단을 폐쇄하는 플랜지부(152)가 마련되는데, 삽입부(151)의 지름은 실린더(124)의 내부에 밀착될 수있도록 마련되어있고, 플랜지부(152)는 삽입부(151)와의 지름차이로 발생되는 단차가 실린더(124)의 일측단과 밀착됨으로써 실린더(124)의 일측을 폐쇄하게된다.

또한, 중공부(153)의 외측으로는 랙부시(150)와 실린더(124)의 결합을 용이하게할 수 있도록 반경방향으로 개구되는 반경홀(156)과 이 반경홀(156)과 연통되며 서로 직교하도록 축방향으로 관통된 축홀(154)이 마련되고, 이 반경홀(156)과 축홀(154)에는 압축핀(157)과 테이퍼핀(155)이 삽입되어 랙부시(150)를 실린더(124)에 밀착 고정시키게 된다.

먼저, 축홀(154)은, 중공부(153)를 형성하는 랙부시(150)의 외주측 내부에 축방향으로 형성되는 홀로서, 양측이 같은 지름으로 형성되는 원통형의 홀이고, 서로 대칭되게 중공부(153) 외부 양측에 형성된다. 그리고 이 축홀(154)의 실린더(124) 내부로 삽입되는측은 그 선단이 폐쇄되어있고, 이와는 반대로 외측의 선단은 개구되어 형성되어 외부에서 그 내부로 테이퍼핀(155)이 삽입가능하도록 마련되는 것이다.

다음, 각각의 축홀(154) 중간정도에는 이와 직교하도록 연통된 반경홀(156)이 마련되는데, 이 반경홀(156)의 내부로 형성된 일단은 축홀(154)과 연통되고, 외부로 연장되는 타단은 삽입부(151)의 외측으로 개구되어 그 내부에 삽입되는 압축핀(157)이 삽입부(151)와 접하게되는 실린더(124) 내부면측으로 이동가능하게 마련되는 것이다.

아울러, 반경홀(156)에 삽입되는 압축핀(157)은 반경홀(156)의 내부에 삽입되어 반경방향으로 이동가능하도록 마련되는 원통형의 축으로서 일단은 축홀(154)의 내부에 위치하고 타단은 일단의 이동에 따라 랙부시(150)의 외주측으로 이동하여 실린더(124)와 밀착될 수 있도록 마련되는 것이다.

더불어, 압축핀(157)의 일단을 이동시켜 그 타단이 실린더(124)의 내부면과 밀착될 수 있도록 축홀(154)의 내부에는 테이퍼핀(155)이 설치된다. 이 테이퍼핀(155)은 축홀(154)에 삽입되는 측의 지름이 그 반대측의 지름보다 작게 마련되어 테이퍼 형성되는 축으로서, 축홀(154)의 내부에서 이동가능하도록 축홀(154)의 길이보다 짧게 마련된다. 그리고 이 테이퍼핀(155)의 외주면과 압축핀(157)의 일단은 밀착되어 테이퍼핀(155)의 삽입되는 거리와 압축핀(157)의 이동거리는 비례하게된다. 즉, 외부에서 테이퍼핀(155)에 압력을 가하여 테이퍼핀(155)이 축홀(154)에 삽입되면서, 그 외주면에 밀착되는 압축핀(157)을 반경방향 외측으로 이동시키게되고, 이로써 압축핀(157)이 실린더(124)의 내부면에 압착되어 랙부시(150)와 실린더(124)를 고정결합시키는 것이다.

이와 같은 랙부시(150)의 설치는 다음과 같다. 반경홀(156)과 축홀(154)의 내부에 압축핀(157)과 테이퍼핀(155)을 위치시킨다. 이때 압축핀(157)은 반경홀(156)의 내부에 위치하여 삽입부(151)의 외측으로는 돌출되지않은 상태이고, 테이퍼핀(155)은 지름이 큰 부분이 플랜지부(152)의 외측으로 돌출되어있는 상태이다. 이 상태의 랙부시(150)를 실린더(124)의 개구된 일측으로 삽입한다. 이때 랙부시(150)의 삽입부(151)는 실린더(124)의 내부면과 밀착되고, 플랜지부(152)는 실린더(124)의 개구된 측을 막게된다. 또, 테이퍼핀(155)이 축홀(154)의 내부로 보다 깊이 삽입되도록 테이퍼핀(155)의 지름이 큰 부분에 압력을 가하게된다. 이로써 테이퍼핀(155)의 외주면에 밀착되어있는 압축핀(157)은 반경방향 외측으로 이동하여 실린더(124)의 내부면과 밀착되어 랙부시(150)와 실린더(124)를 고정시키게되고, 압축핀(157)과 테이퍼핀(155)은 서로 다른 방향으로 받는힘에 의해 억지 밀착되어 고정되는 것이다.

이와 같이 구성된 본 고안의 차량용 파워스티어링장치의 작동은 다음과 같다. 운전자가 조향휠을 조작하지 않을 때에는 미도시된 오일펌프에서 실린더(124)로 공급되는 오일이 순환하게 된다. 그리고, 운전자가 운전석에 마련된 조향휠을 조작하여 피니언기어(114)가 회전되게 되고, 피니언기어(114)와 이물림된 랙기어(126)가 일방향으로 움직이게 된다. 이로써 조향휠이 회전하는 방향으로 랙바(121)가 움직일 수 있도록 실린더(124)로 오일이 공급되므로 유압에 의해 피스톤(125)이 슬라이딩되어 운전자가 용이하게 조향휠을 돌릴 수 있게 되는 것이다. 이때 랙바(121)는 실린더(124)의 내부에서 좌측이나 우측으로 슬라이딩되는데, 실린더(124) 내부에 마련된 랙부시(150)는 슬라이딩되는 랙바(121)를 가이드하게되고, 그 내부에 마련되는 오일씰(130)은 오일의 누설을 방지하게된다. 즉, 본 고안의 랙부시(150)는 압축핀(157)과 테이퍼핀(155)에 의해 용이하게 실린더(124)에 밀착 고정되어 그 내부에서 발생되는 소음이 외부로 전달되는 것을 방지하는 동시에 오일의 누설을 방지하게되는 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 파워스티어링장치는, 랙부시와 실린더 결합을 위해서 마련되는 구조의 가공과 설치가 용이해진다. 즉, 금속관으로 마련된 실린더에는 별도의 설치구조를 마련하지않으며, 랙부시와 결합되는 부분이 다른 부분과 동일한 두께로 제작되므로 그 가공이 용이하다. 그리고 압축핀과 테이퍼핀을 결합시킴으로써 간단히 랙부시와 실린더가 결합되는데, 랙부시와 실린더의 조립 후에도 테이퍼핀을 조절함으로써 랙부시와 실린더의 동심도와 원통도를 조절할 수 있어서 랙바의 진직도가 맞지않아 오일의 누설이 발생될 경우 이를 용이하게 해결할 수 있게되는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 내부로 오일이 유입될 수 있도록 마련된 실린더, 상기 실린더의 내부를 양측으로 분할하여 상기 실린더의 내부로 유입되는 오일에 의해 상기 실린더의 내부에서 슬라이딩되는 피스톤, 상기 피스톤과 결합되어 상기 실린더의 외부 양측으로 연장되는 랙바, 상기 랙바가 삽입되어 슬라이딩될 수 있도록 내부에는 중공부가 마련되고 외부는 상기 실린더에 결합되는 랙부시가 마련된 차량용 파워스티어링장치에 있어서,

   상기 랙부시의 중공부 외측으로는 상기 랙부시와 상기 실린더의 결합이 용이해지도록, 반경방향 외측으로 개구된 다수개의 반경홀과, 상기 반경홀에 반경방향 외측으로 이동가능하게 설치되는 압축핀과, 상기 압축핀의 일측이 삽입될 수 있도록 상기 반경홀과 교차하게 축방향으로 마련되며 상기 실린더의 외측으로 연장되는 축홀과, 상기 축홀에 삽입되어 상기 압축핀을 상기 실린더측으로 압착시킬 수 있도록 외주면이 테이퍼형성된 테이퍼핀이 마련된 것을 특징으로 하는 차량용 파워스티어링장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 반경홀은, 서로 대칭되도록 상기 중공부의 외측으로 두 개가 마련된 것을 특징으로 하는 차량용 파워스티어링장치.