KR20030003861A - 자동차용 유압식 동력조향장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 유압식 동력조향장치에 관한 것으로, 엔진의 구동력을 전달받아 작동되며 작동유를 강제 송출하는 오일펌프와, 상기 오일펌프로부터 작동유를 공급받아 조향장치의 유압실린더에 선택적으로 공급하는 컨트롤밸브와, 상기 오일펌프에 작동유를 공급하기 위해 일정량의 작동유를 저장하는 오일저장탱크와, 상기 엔진의 동력을 오일펌프에 단속적으로 전달하는 클러치와, 운전자의 조향 조작 여부에 따라 이를 감지하여 상기 클러치의 작동을 제어하는 클러치 제어수단을 포함하여 구성된다.

따라서, 본 발명에 따르면, 조향시에는 클러치 제어수단에 의해 엔진 동력이 오일펌프로 전달되어 오일펌프가 작동되면서 조향장치 내의 유압 공급라인을 따라 작동유가 순환되고, 비조향시에는 클러치 제어수단에 의해 엔진 동력 전달이 차단되어 오일펌프 작동이 중지됨으로써 작동유가 바이패스 경로를 따라 순환되지 않게 된다.

Description

자동차용 유압식 동력조향장치{Power Steering of Oil Pressure Type for Automobile}

본 발명은 자동차의 유압식 동력조향장치에 관한 것으로, 특히 조향이 이루어지지 않을 경우에는 작동유의 유동이 자동으로 차단되도록 한 자동차용 유압식 동력조향장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차에는 주행중에 차량의 진행방향을 운전자 임의로 바꿀 수 있도록 조향장치를 구비하고 있으며, 근래에는 저속에서의 조향시 운전자에 의한 조향 핸들의 조작력을 배가시켜 조향의 신속함과 편의성을 부가함과 더불어, 고속에서의 조향시 조향 핸들의 조작력을 저감시켜 안정성을 부가할 수 있도록 한 유압식 또는 전동식 동력조향장치(power steering)들이 개발되었다.

첨부된 도면의 도 1은 이러한 동력조향장치 중 유압식 동력조향장치의 구성을 나타낸 것으로, 운전자의 조향조작을 위한 핸들(1)이 상단부에 구비된 조향축(2)과, 이 조향축(2)의 하부에 장착되어 조향시 작동유의 흐름을 제어하는 컨트롤밸브(3)와, 상기 조향축(2)의 하단부에 구비된 피니언 기어(미도시)와 치합되는 랙 기어를 갖추고서 상기 피니언의 회전 운동에 따라 직선운동하는 피스톤(4a)을 구비한 유압 실린더(4)와, 엔진의 크랭크축(8; 도 2참조)과 벨트(9; 도 2참조)를 매개로 연결되어 이로부터 동력을 전달받아 작동하며 조향시 상기 컨트롤밸브(3)로 가압된 작동유를 공급하도록 된 오일펌프(5) 및, 이 오일펌프(5)로 작동유를 공급하도록 일정량의 작동유를 저장하고 있는 오일저장탱크(6)로 구성된다.

도 2는 상기와 같은 유압식 동력조향장치의 유압 공급 과정을 보여주는 것으로, 운전중 운전자가 핸들(1; 도 1참조)을 조작하여 조향시 작동유는 오일펌프(5)로부터 컨트롤밸브(3)를 거쳐 좌,우측 유압실린더(4)로 공급되고, 조향 조작이 이루어지지 않는 경우에는 컨트롤밸브(3)에서 유압실린더(4)로 작동유가 공급되지 않고 오일펌프(5)-컨트롤밸브(3)-오일저장탱크(6)로 이어지는 바이패스 유압라인(7)을 따라 작동유가 순환하며 유동하게 된다.

그러나, 전술한 바와 같이 종래의 유압식 동력조향장치에서는 엔진 시동후 계속적으로 오일펌프(5)가 동작하며 조향이 이루어지지 않는 경우에도 작동유가 바이패스라인을 따라 지속적으로 순환하게 되는 바, 작동유의 운동에너지가 일로 소모되지 않기 때문에 순환과정에서 열에너지로 변환되고, 지속적으로 엔진의 동력을 소모시키며, 맥동 및 소음이 발생하는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 운전자가 조향 조작을 행하지 않을 경우 펌프의 작동을 중지시킴으로써 작동유가 조향장치의 유압 공급 라인을 따라 지속적으로 순환하는 것을 차단하고, 조향조작이 있을 경우에만 조향장치의 유압 공급 라인을 따라 순환하며 유압실린더에 작동유를 공급할 수 있도록 한 자동차용 동력조향장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 유압식 동력조향장치의 개략적인 구성도,

도 2는 도 1의 유압식 동력조향장치의 유압 공급 상태를 개략적으로 나타낸 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 유압식 동력조향장치의 유압 공급 상태를 개략적으로 나타낸 구성도이다.

*도면의 주요부분의 참조부호에 대한 설명*

1 - 핸들 2 - 조향축

3 - 컨트롤밸브 4 - 유압실린더

4a - 피스톤 4b - 랙 기어

5 - 오일펌프 5a - 풀리

6 - 오일저장탱크 7 - 유압라인

10 - 어큐뮬레이터 15 - 스위치

20 - 클러치

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 엔진의 구동력을 전달받아 작동되며 작동유를 강제 송출하는 오일펌프와, 상기 오일펌프로부터 작동유를 공급받아 조향장치의 유압실린더에 선택적으로 공급하는 컨트롤밸브와, 상기 오일펌프에 작동유를 공급하기 위해 일정량의 작동유를 저장하는 오일저장탱크와, 상기 엔진의 동력을 오일펌프에 단속적으로 전달하는 클러치와, 운전자의 조향 조작 여부에 따라 이를 감지하여 상기 클러치의 작동을 제어하는 클러치 제어수단을 포함하여 구성된 자동차용 유압식 동력조향장치를 제공한다.

이하, 본 발명에 따른 유압식 동력조향장치의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 유압식 동력조향장치의 유압 공급 라인은, 엔진의 구동력을 전달받아 작동되며 작동유를 가압하여 송출하는 오일펌프(5)와, 운전자의 조향 조작에 따라 상기 오일펌프(5)로부터 공급받은 작동유를 좌,우측 유압실린더(4)로 선택적으로 공급하는 컨트롤밸브(3)와, 상기 오일펌프(5)로 작동유를 공급하도록 일정량의 작동유를 저장하고 있는 오일저장탱크(6)로 구성된다.

여기서, 상기 오일펌프(5)는 운전자의 조향 조작 여부에 따라 엔진의 구동력을 단속적으로 전달받을 수 있도록 그의 풀리(5a)가 클러치(20)를 매개로 엔진에 연결되도록 되어 있는데, 상기 클러치(20)는 전기력에 의해 자성체로 변환되도록 구성되어 오일펌프 풀리(5a)와 자력에 의해 결합 및 해제되도록 되어 있다.

한편, 상기 오일펌프(5)와 로터리밸브(3) 사이의 유압라인(7)에는 오일펌프(5)로부터 로터리밸브(3)로 공급되는 작동유를 일시 저장한 후 토출하는 어큐뮬레이터(10)가 설치되어 있는데, 이 어큐뮬레이터(10) 내에는 공급되는 유압에 따라 상하로 탄성적으로 운동하며 전기적으로 온(on)/오프(off)되는 스위치(15)가 설치되어 있으며, 이 스위치(15)는 상기 클러치(20)와 전기적으로 연결된다.

본 발명에서는 상기 어큐뮬레이터(10)에 공급되는 유압이 높아지면 상기 스위치(15)가 온(on)되어 클러치(20)는 자력을 상실하면서 오일펌프 풀리(5a)와의 결합이 해제되고, 어큐뮬레이터(10)에 공급되는 유압이 작아지면 스위치(15)가 오프(off)되면서 클러치(20)가 자력을 갖게 되어 풀리(5a)와 결합하도록 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동력조향장치의 작동을 더 자세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 엔진 시동전 어큐뮬레이터(10)에 적정 유량의 유압이 없어 스위치(15)가 오프(off) 상태일 때는 상기 클러치(20)가 오일펌프(5)의 풀리(5a)와 자력으로 결합되어 오일펌프(5)가 구동 가능한 상태로 있는데, 이때 엔진이 시동되면 오일펌프(5)가 동작하면서 어큐뮬레이터(10)에 작동유가 공급되어 유압이 상승하고, 이에 따라 스위치(15)가 접지되어 온(on) 상태로 되고, 클러치(20)의 자력이 상실되면서 풀리(5a)와의 결합이 해제되어 오일펌프(5)의 작동이 중지된다.

한편, 엔진 시동전에 어큐뮬레이터(10)의 스위치(15)가 온(on)상태로 있는 경우에는 클러치(20)가 자력이 상실되어 있는 상태이므로, 엔진을 시동하더라도 오일펌프(5)에 엔진 구동력이 전달되지 않아 오일펌프(5)는 작동되지 않는다.

엔진을 시동후 주행중에 운전자가 차량의 진행방향을 전환하기 위해 핸들을 조작하게 되면, 컨트롤밸브(3)가 유압실린더(4) 쪽으로 개방되면서 어큐뮬레이터(10) 내부의 작동유가 빠져나가게 되고, 이에 따라 어큐뮬레이터(10) 내부의 압력은 저하되어 스위치(15)가 오프(off)되면서 클러치(20)가 자력을 가지며 오일펌프(5) 풀리(5a)에 결합된다.

따라서, 엔진의 동력이 오일펌프(5)로 전달되면서 오일펌프(5)가 작동되고 조향이 순조롭게 진행된다.

운전자가 조향 조작을 마친후 핸들(1)을 중립상태로 놓으면 유압실린더(4) 쪽으로 개방되어 있던 컨트롤밸브(3)가 폐쇄되어 어큐뮬레이터(10)에 작동유가 채워지고 내부압력이 높아진다.

이에 따라 어큐뮬레이터(10)의 스위치(15)가 온(on)되면서 클러치(20)의 자력이 상실되어 풀리(5a)와 결합이 해제되고, 엔진의 동력 전달이 없어져 오일펌프(5) 작동이 중지된다.

요컨대, 본 발명의 동력조향장치는 엔진 시동시와 비조향시에는 어큐뮬레이터(10) 내의 압력이 높아 스위치(15)가 온(on) 상태로 되어 클러치(20)와 풀리(5a) 간의 결합이 해제됨으로써 오일펌프(5) 작동이 중지되고, 조향시에는 어큐뮬레이터(10) 압력이 낮아지면서 스위치(15)가 오프(off) 상태로 되어 클러치(20)와 풀리(5a) 간의 결합이 이루어짐으로써 오일펌프(5)가 가동될 수 있도록 된 것이다.

따라서, 조향이 요구되는 경우에만 오일펌프(5)가 작동될 수 있게 되므로 비조향시의 작동유 순환이 없어지게 되는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 조향시에는 오일펌프가 작동되면서 조향장치 내의 유압 공급라인을 따라 오일이 순환되고, 비조향시에는 오일펌프 작동이 중지되어 오일이 바이패스 경로를 따라 순환되지 않게 되므로, 지속적인 작동유 순환에 의한 열발생을 억제할 수 있어 저가의 유압공급 호스 사용이 가능하며 냉각을 위한 별도의 장치가 불필요해진다.

또한, 맥동 및, 소음 발생을 억제할 수 있으며, 과도한 엔진 동력 소모를 방지할 수 있게 되어 시스템 과부하에 따른 노이즈가 감소되고 연료를 절약하는 효과도 얻을 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 엔진의 구동력을 전달받아 작동되며 작동유를 가압하여 송출하는 오일펌프와, 상기 오일펌프로부터 작동유를 공급받아 조향장치의 유압실린더에 선택적으로 공급하는 컨트롤밸브와, 상기 오일펌프에 작동유를 공급하기 위해 일정량의 작동유를 저장하는 오일저장탱크와, 상기 엔진의 동력을 오일펌프에 단속적으로 전달하는 클러치와, 조향 조작 여부에 따라 이를 감지하여 상기 클러치의 작동을 제어하는 클러치 제어수단을 포함하여 구성된 자동차용 유압식 동력조향장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 클러치는 전기력에 공급에 따라 극성이 변환되는 자성체이며, 상기 클러치와 결합 및 해제되는 오일펌프의 풀리는 상기 클러치와 자기력에 의해 결합되는 자성체로 된 것을 특징으로 하는 자동차용 유압식 동력조향장치.
3. 제 2항에 있어서, 클러치 제어수단은, 오일펌프와 컨트롤밸브를 연결하는 유압라인에 설치되어 오일펌프로부터 컨트롤밸브로 공급되는 작동유가 일시 저장된 후 토출되는 어큐뮬레이터와, 상기 어큐뮬레이터 내부에 설치되어 어큐뮬레이터로 공급되는 유압에 따라 전기적으로 온(on)/오프(off)되며 클러치에 전원을 인가하는 스위치로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 유압식 동력조향장치.