KR20030056503A

KR20030056503A - 동력조향장치

Info

Publication number: KR20030056503A
Application number: KR1020010086726A
Authority: KR
Inventors: 최병윤
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2003-07-04
Also published as: KR100842933B1

Abstract

본 발명은 동력조향장치에 관한 것으로서, 그 목적은 피니언과 입력축 사이의 밀착력을 조절하여 차속에 따른 조향력을 제어함과 동시에 축방향으로 동작되어 입력축과 밸브바디와의 밀착력 및 공간효율을 향상시키는 반력부가 구비된 동력조향장치를 제공하는 것이며, 외부 회전력을 전달받도록 하우징(101)의 내부에 설치된 입력축(102)과, 상기 입력축(102)에 소정의 회전방향 유격을 가지도록 연결된 피니언(103)과, 상기 피니언(103)과 입력축(102)의 내부에 비틀림 가능하도록 설치된 토션바(104)와, 상기 토션바(104)의 비틀림에 따라 상기 입력축(102)과의 상대변위가 발생되도록 그 외부에 마련된 밸브바디(105)와, 축방향 동작되어 상기 밸브바디(105)와 입력축(102) 사이로 공급되는 유압을 제어하도록 상기 하우징(101)의 일측에 설치된 압력제어밸브(140)와, 상기 압력제어밸브(140)의 동작에 따라 공급되는 유압에 의해 상기 입력축(102)과 피니언(103)의 사이에서 축방향으로 동작되어 상기 입력축(102)과 밸브바디(105)의 상대변위를 규제하도록 반력부(150)가 구비되는 구성이다.

Description

동력조향장치{POWER STEERING DEVICE}

본 발명은 동력조향장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피니언과 입력축 사이의 밀착력을 조절하여 차속에 따라 조향력을 제어할 수 있도록 반력부를 구비한 동력조향장치에 관한 것이다.

일반적으로 동력조향장치는 별도의 동력을 이용하여 조향력을 배가시키는 것으로서, 엔진의 동력으로 구동되는 유압펌프와, 이로 부터 전달되는 유압에 의해 그 내부에 설치된 피스톤과 랙바가 좌,우측으로 이동되어 차량의 타이어휠을 동작시키는 동력실린더 및 회송된 유압을 저장하여 유압펌프로 재공급하는 리저버탱크 등으로 구성된다.

한편, 동력실린더의 중간 일측에는 조향휠에 의해 동작되어 유압펌프와 동력실린더 사이로 이동되는 유압의 흐름을 전환시킬 수 있도록 유압조절밸브가 설치되는데, 이의 일측에는 솔레노이드에 의해 상,하방향으로 동작되어 유압조절밸브와 사이의 유로의 개도를 조절하는 압력제어밸브가 설치된다.

도 1은 이러한 종래 동력조향장치의 유압조절밸브를 보인 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 유압조절밸브(10)를 형성하는 하우징(11)의 내부 상측으로는 회전 가능하도록 입력축(12)이 삽입 설치되고, 이 입력축(12)의 하측으로는 피니언(13)이 설치되며, 입력축(12)과 피니언(13)의 사이에는 토션바(14)가 설치된다.

그리고, 입력축(12)의 외부측으로는 밸브바디(15)가 설치되어 이들 사이의 회전각에 따라 이들을 통해 이동되는 유압의 개도를 조절하게 되는데, 이를 위해 유압조절밸브(10)의 외주면 일측에는 유압펌프(미도시)가 연결되고,유압조절밸브(10)의 타측에는 동력실린더(30)가 연결된다.

아울러, 유압조절밸브(10)의 일측에는 입력축(12)과 밸브바디(15) 사이의 유로와 연결되어 그 사이의 개도를 조절할 수 있도록 압력제어밸브(40)가 설치되고, 그 하측에는 이를 축방향으로 동작시키도록 콘트롤러(미도시)에 연결된 솔레노이드(41)가 설치된다.

한편, 피니언(13)의 상단측에는 그 내부에 설치된 입력축(12)과 연통되도록 반경방향으로 관통된 반력실린더(50)가 형성되고, 이 반력실린더(50)의 내부에는 반력피스톤(51)이 설치되는데, 이 반력피스톤(51)의 선단에는 라운딩된 돌기가 형성되고, 이 돌기에 대응되도록 입력축(12)의 외주면에는 네 개의 홈이 대칭적으로 형성된다.

이때, 반력실린더(50)의 후방측은 압력제어밸브(40)측과 연결되어 압력제어밸브(40)의 동작에 따라 공급되는 유압에 의해 반력실린더(50)와 입력축(12)의 밀착되는 정도를 조절하여 피니언(13)과 입력축(12) 사이의 비틀림을 조절하고 이로 인해 입력축(12)과 밸브바디(15) 사이의 유로를 조절하여, 결국 차속에 따라 동력실린더(30)로 공급되는 유압을 조절한다.

그러나, 이러한 종래의 동력조향장치는, 반력피스톤이 동작되는 구간을 형성하기 위해 반력실린더를 반경방향으로 형성하므로, 그 설치공간이 반경방향으로 확대 형성되는 문제점이 있었다.

또, 반력피스톤의 내부측에 입력축이 배치되기 위해서는 이와 밀착되는 입력축의 외경이 작아지므로 반력피스톤이 입력축의 중심측과 인접하게 밀착되어 그 밀착력이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 피니언과 입력축 사이의 밀착력을 조절하여 차속에 따른 조향력을 제어함과 동시에 축방향으로 동작되어 입력축과 밸브바디와의 밀착력 및 공간효율을 향상시키는 반력부가 구비된 동력조향장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 동력조향장치의 유압조절밸브를 보인 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 동력조향장치의 유압조절밸브를 보인 단면도이다.

도 3은 도 2의 A-A선을 보인 단면도이다.

도 4는 도 2의 B-B선을 보인 단면도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

100:유압조절밸브 101:하우징

102:입력축 103:피니언

104:토션바 105:밸브바디

140:압력제어밸브 141:솔레노이드

150:반력부 151:이동홈

152:연결유로 153:스풀

154:돌출부 155:삽탈홈

161,162:관통공 170:고정핀

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 동력조향장치는, 외부 회전력을 전달받도록 하우징의 내부에 설치된 입력축과, 상기 입력축에 소정의 회전방향 유격을 가지도록 연결된 피니언과, 상기 피니언과 입력축의 내부에 비틀림 가능하도록 설치된 토션바와, 상기 토션바의 비틀림에 따라 상기 입력축과의 상대변위가 발생되도록 그 외부에 마련된 밸브바디와, 축방향 동작되어 상기 밸브바디와 입력축 사이로 공급되는 유압을 제어하도록 상기 하우징의 일측에 설치된 압력제어밸브를 구비한 동력조향장치에 있어서, 상기 압력제어밸브의 동작에 따라 공급되는 유압에 의해 상기 입력축과 피니언의 사이에서 축방향으로 동작되어 상기 입력축과 밸브바디의 상대변위를 규제하도록 반력부가 구비된 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 동력조향장치의 유압조절밸브를 보인 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 유압조절밸브(100) 하우징(101)의 내부 상측에는입력축(102)이 설치되고, 그 하단으로는 피니언(103)이 설치되며, 입력축(102)과 피니언(103)의 내부에는 토션바(104)가 설치된다.

그리고, 입력축(102)의 외부측으로는 밸브바디(105)가 설치되어 유압의 개도를 조절하는데, 유압조절밸브(100)의 외주면 일측에는 유압펌프(110)가 연결되고, 타측에는 동력실린더(120)가 연결되며, 또 다른 타측에는 리저버탱크(130)가 연결된다.

또, 유압조절밸브(100)의 일측에는 입력축(102)과 밸브바디(105) 사이의 유로와 연결되어 그 사이의 개도를 조절할 수 있도록 압력제어밸브(140)가 설치되고, 그 하측에는 이를 축방향으로 동작시키도록 솔레노이드(141)가 설치된다.

아울러, 이 솔레노이드(141)는 콘트롤러(180)의 지시에 따라 동작되어 압력제어밸브(140)를 축방향으로 동작시킴으로써, 그 외부측에 마련된 유로를 조절하여 그 사이로 통과하는 유압을 제어한다.

한편, 본 발명에서는 솔레노이드의 동작에 따라 조절되는 유압으로 인해 동작되도록 입력축과 피니언 사이에 반력부를 설치하여 그 사이의 밀착력을 조절함으로써, 차속에 따른 조향력 제어를 가능하게 한다.

즉, 입력축(102)은 토션바(104)의 상단에 연결되고 피니언(103)은 토션바(104)의 하단에 연결되어, 입력축(102)이 회전되면, 토션바(104)의 비틀림 후 피니언(103)이 동력을 전달받아 회전하게되는데, 반력부(150)는 일단측이 피니언(103)에 설치되고 타단측이 입력축(102)에 밀착 가능하도록 마련되어 입력축(102)과 피니언(103) 사이의 회전각도를 규제하여 차속에 따른 조향력 제어를 하게된다.

또, 반력부(150)는 축방향으로 동작되도록 입력축(102)의 하부측에 설치되어 그 밀착위치가 입력축(102)과의 반경방향 이격거리가 증가하여 이와의 밀착력이 향상됨과 동시에 그 설치공간을 축소할 수 있어 공간효율을 향상시키게 된다.

도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 반력부(150)는 피니언(103)의 상단측 서로 대칭되는 네 곳에 축방향으로 깊게 함몰 형성되는 이동홈(151)과, 이 이동홈(151)의 하단과 압력제어밸브(140)측을 연통시켜 유압이 이동되도록 형성되는 연결유로(152)와, 이 연결유로(152)를 통해 유입되는 유압에 의해 이동홈(151)의 내부에서 축방향으로 이동되도록 그 내부에 삽입되는 스풀(153)과, 입력축(102)의 하단측에 외주 방향으로 돌출 형성되어 밸브바디(105)와 스풀(153)의 사이에 배치되는 돌출부(154)와, 이 돌출부(154)의 저면에 스풀(153)이 삽탈 가능하도록 형성된 삽탈홈(155)으로 구비된다.

이때, 이동홈(151)의 하단은 스풀(153)의 최하측 이동시에도 소정의 공간을 형성할 수 있도록 원추형으로 마련되고, 스풀(153)의 상단은 삽탈홈(155)에 용이하게 삽탈될 수 있도록 반구형으로 마련되며, 이에 대응되는 삽탈홈(155)은 상단 입구측이 라운딩형성된다.

아울러, 돌출부(154)는 입력축(102)의 하단측에 외주 방향으로 연장되는데, 이에 밀착되는 스풀(153)은 반경방향 외측으로 연장된 돌출부(154)에 의해 입력축(102)의 중심측과 멀리 이격된 부위에 밀착되어 가까이 밀착될 때에 비해 그 밀착력이 보다 향상된다.

또, 반력부(150)의 스풀(153) 상단이 입력축(102)과 밀착되면서 토션바(104)가 피니언(103)에서 이탈되는 것을 방지할 수 있도록 피니언(103)의 내부와 이에 삽입되는 토션바(104)의 하단에는 반경방향으로 서로 연통되는 관통공(161,162)이 형성되고, 이 관통공(161,162)에는 고정핀(170)이 삽입되어 이들을 축방향으로 고정하게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 동력조향장치는, 조향휠의 동작이 없을 때는 유압펌프(110)에서 공급된 유압이 밸브바디(105)와 입력축(102)을 통과한 후 리저버탱크(130)로 복귀되어 동력실린더(120)의 양측은 평형상태를 유지하게 된다.

이와는 달리 운전자가 조향휠을 좌측방향 내지 우측방향으로 회전시키게되면 타이어에 접지저항이 작용하고 있기 때문에 토션바(104)가 비틀리고, 밸브바디(105)와 입력축(102) 사이에 상대변위가 일어나, 유압펌프(110)에서 공급된 유압은 밸브바디(105)를 통해 동력실린더(120)의 일측으로 이동되어 배력을 발생시키게 된다.

한편, 차량이 저속으로 운행할 때는 반력부(150)측으로 전달되는 유압이 낮아 반력부(150)는 입력축(102)과 피니언(103)에 별다른 영향을 주지 못하므로, 입력축(102)과 피니언(103)은 토션바(104)의 비틀림으로 인한 배력을 발생시켜 운전자에게 가벼운 조향감을 느끼게 한다.

또한, 차량이 고속으로 운행할 때는 이를 감지한 콘트롤러(180)에서 솔레노이드(141)를 동작시키고, 이로 인해 압력제어밸브(140)가 축방향 이동되어 반력부(150)측으로 공급되는 유압이 높아지게 된다.

그리고, 연결유로(152)를 통해 이동홈(151)의 내부로 전달되는 유압은 스풀(153)을 상향 이동시키고, 이로 인해 스풀(153)이 입력축(102)에 형성된 삽탈홈(155)의 내부로 삽입됨과 동시에 돌출부(154)를 밀게 된다.

즉, 돌출부(154)는 그 상측면이 밸브바디(105)에 의해 지지된 상태에서 스풀(153)의 압박으로 그 사이에 끼이게 되므로, 이때, 입력축(102)과 피니언(103) 사이는 직접적으로 연결되어 토션바(104)에 의해 발생되었던 회전각도가 줄게 된다.

이로써, 밸브바디(105)와 입력축(102) 사이의 상대변위가 줄게되므로, 동력조향장치의 응답성이 증가됨과 동시에, 조향력이 직선적으로 증가하므로, 운전자는 안정정인 조향감을 느끼게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 동력조향장치는, 차량의 운행속도에 따라 입력축과 피니언 사이의 비틀림각을 조절하고, 이로 인해 입력축과 밸브바디 사이의 상대변위를 조절할 수 있도록 반력부를 구비하여, 차속에 따른 조향력의 조절이 가능해지는 이점이 있다.

특히, 입력축 중심과 반경방향 이격거리가 증가되도록 돌출부가 형성되고, 이의 하측에 스풀이 밀착됨으로 인해 입력축과 반력부 사이의 밀착력이 증가되고, 반력부가 축방향으로 동작되므로 그 설치공간을 축소할 수 있는 이점이 있다.

Claims

외부 회전력을 전달받도록 하우징의 내부에 설치된 입력축과, 상기 입력축에 소정의 회전방향 유격을 가지도록 연결된 피니언과, 상기 피니언과 입력축의 내부에 비틀림 가능하도록 설치된 토션바와, 상기 토션바의 비틀림에 따라 상기 입력축과의 상대변위가 발생되도록 그 외부에 마련된 밸브바디와, 축방향 동작되어 상기 밸브바디와 입력축 사이로 공급되는 유압을 제어하도록 상기 하우징의 일측에 설치된 압력제어밸브를 구비한 동력조향장치에 있어서,

상기 압력제어밸브(140)의 동작에 따라 공급되는 유압에 의해 상기 입력축(102)과 피니언(103)의 사이에서 축방향으로 동작되어 상기 입력축(102)과 밸브바디(105)의 상대변위를 규제하도록 반력부(150)가 구비된 것을 특징으로 하는 동력조향장치.
제 1항에 있어서,

상기 반력부(150)는 상기 피니언(103)의 상단측에 축방향으로 함몰된 다수개의 이동홈(151)과, 상기 이동홈(151)의 하단에 상기 압력제어밸브(140)측과 연통되는 연결유로(152)와, 상기 연결유로(152)를 통해 유입되는 유압에 의해 축방향으로 이동되도록 상기 이동홈(151)의 내부에 삽입되는 스풀(153)과, 상기 스풀(153)의 상단이 삽탈 가능하도록 삽탈홈(155)이 형성되어 상기 입력축(102)의 하단 외주측에 확장 형성된 돌출부(154)로 구비된 것을 특징으로 하는 동력조향장치.
제 1항에 있어서,

상기 토션바(104)의 하단과 이의 외측으로 설치되는 상기 피니언(103)에는 반경방향으로 서로 연통되도록 관통공(161,162)이 형성되고 이 관통공(161,162)의 내부에는 고정핀(170)이 삽입 설치된 것을 특징으로 하는 동력조향장치.