KR20040018647A - Power steering system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 동력조향장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피니언과 입력축 사이의 밀착력을 조절하여 차속에 따라 조향력을 제어하는 반력구조를 개선하여 설치공간을 최소화하고 이로 인해 부피를 소형화하는 동력조향장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power steering apparatus, and more particularly, to a power steering apparatus which minimizes the installation space by improving the reaction force structure controlling the steering force according to the vehicle speed by adjusting the adhesion between the pinion and the input shaft. It is about.
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 파워실린더 및 회송된 유압을 저장하여 유압펌프로 재공급하는 리저버탱크 등으로 구성된다.In general, the power steering device is to double the steering power by using a separate power, the hydraulic pump driven by the engine power, and the piston and the rack bar installed therein by the hydraulic pressure transmitted from the vehicle is moved to the left and right It is composed of a power cylinder for operating the tire wheel of the reservoir tank for storing the recirculated hydraulic pressure and resupply the hydraulic pump.
한편, 파워실린더의 중간 일측에는 조향휠에 의해 동작되어 유압펌프와 파워실린더 사이로 이동되는 유압의 흐름을 전환시킬 수 있도록 유압제어밸브가 설치되는데, 이의 일측에는 솔레노이드에 의해 상,하방향으로 동작되는 스풀에 의해 유압제어밸브와 사이의 유로의 개도를 조절하는 유량제어밸브가 설치된다.On the other hand, the middle one side of the power cylinder is operated by a steering wheel to install a hydraulic control valve to switch the flow of hydraulic pressure that is moved between the hydraulic pump and the power cylinder, one side thereof is operated in the up and down direction by the solenoid A flow rate control valve for adjusting the opening degree of the flow path between the hydraulic control valve and the spool is provided.
도 1은 이러한 종래 동력조향장치를 보인 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 유압제어밸브(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.1 is a cross-sectional view showing such a conventional power steering device. As shown in the drawing, an input shaft 12 is inserted into the upper portion of the housing 11 forming the hydraulic control valve 10 so as to be rotatable, and the pinion 13 is disposed below the input shaft 12. The torsion bar 14 is installed between the input shaft 12 and the pinion 13.
그리고, 입력축(12)의 외부측으로는 밸브바디(15)가 설치되어 이들 사이의 회전각에 따라 이들을 통해 이동되는 유압의 개도를 조절하게 되는데, 이를 위해 유압제어밸브(10)의 외주면 일측에는 유압펌프(미도시)가 연결되고,유압제어밸브(10)의 타측에는 파워실린더(20)가 연결된다.And, the valve body 15 is installed on the outer side of the input shaft 12 to adjust the opening degree of the hydraulic pressure moved through them according to the rotation angle therebetween, for this purpose, one side of the outer peripheral surface of the hydraulic control valve 10 A pump (not shown) is connected, and the power cylinder 20 is connected to the other side of the hydraulic control valve 10.
아울러, 유압제어밸브(10)의 일측에는 입력축(12)과 밸브바디(15) 사이의 유로와 연결되어 그 사이의 개도를 조절할 수 있도록 스풀(31)을 구비한 유량제어밸브(30)가 설치되고, 그 하측에는 이 스풀(31)을 축방향으로 동작시키도록 콘트롤러(미도시)에 연결된 솔레노이드(32)가 설치된다.In addition, one side of the hydraulic control valve 10 is connected to the flow path between the input shaft 12 and the valve body 15 is provided with a flow control valve 30 having a spool 31 to adjust the opening degree therebetween. On the lower side, a solenoid 32 connected to a controller (not shown) is provided to operate the spool 31 in the axial direction.
한편, 피니언(13)의 상단측에는 그 내부에 설치된 입력축(12)과 연통되도록 반경방향으로 관통된 반력실린더(41)가 형성되고, 이 반력실린더(41)의 내부에는 반력피스톤(42)이 설치되는데, 이 반력피스톤(42)의 선단에는 라운딩된 돌기가 형성된다.On the other hand, a reaction force cylinder 41 penetrates radially so as to communicate with an input shaft 12 installed therein at an upper end side of the pinion 13, and a reaction force piston 42 is installed inside the reaction force cylinder 41. A rounded protrusion is formed at the tip of the reaction force piston 42.
이때, 반력실린더(41)의 후방측은 유량제어밸브(30)측과 연결되어 유량제어밸브(30)의 동작에 따라 공급되는 유압에 의해 반력실린더(41)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 파워실린더(20)로 공급되는 유압을 조절한다.At this time, the rear side of the reaction cylinder 41 is connected to the flow control valve 30 side to close the contact between the reaction force cylinder 41 and the input shaft 12 by the hydraulic pressure supplied according to the operation of the flow control valve 30. By adjusting the torsion between the pinion (13) and the input shaft 12, thereby adjusting the flow path between the input shaft 12 and the valve body (15), and eventually the hydraulic pressure supplied to the power cylinder 20 in accordance with the vehicle speed Adjust
그러나, 이러한 종래의 동력조향장치는, 반력피스톤이 동작되는 구간을 형성하기 위해 반력실린더를 입력축의 반경방향으로 형성하므로, 그 설치공간이 반경방향으로 확대 형성되는 문제점이 있었다.However, such a conventional power steering device has a problem in that the reaction space is formed in the radial direction of the input shaft so as to form a section in which the reaction force piston is operated, so that the installation space is enlarged in the radial direction.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 피니언과 하우징의 사이에서 축방향으로 동작되는 피스톤과 이의 동작에 따라 반경방향으로 동작되어 피니언과 그 내부에 설치되는 입력축 사이에 밀착력을 조절하는 스틸볼을 구비한 반력구조를 마련하여 설치공간을 최소화하고 이로 인해 부피를 소형화하는 동력조향장치를 제공하는 것이다.The present invention is to solve such a conventional problem, an object of the present invention is to operate between the pinion and the housing in the axial direction in the radial direction in accordance with the operation of the pinion and the input shaft installed therein It is to provide a power steering device to minimize the installation space and thereby to minimize the volume by providing a reaction force structure having a steel ball to adjust the adhesion to the.
도 1은 종래의 동력조향장치를 보인 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a conventional power steering apparatus.
도 2는 본 발명에 따른 동력조향장치를 보인 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing a power steering apparatus according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 반력부구조를 확대도시한 단면도이다.3 is an enlarged cross-sectional view of a reaction force structure according to the present invention.
도 4는 도 3의 A-A선을 보인 단면도이다.4 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
도 5는 본 발명에 따른 반력부구조를 보인 사시도이다.5 is a perspective view showing a reaction force structure according to the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
110: 유압제어밸브 111: 하우징110: hydraulic control valve 111: housing
112: 입력축 113: 피니언112: input shaft 113: pinion
114: 토션바 115: 밸브바디114: torsion bar 115: valve body
120: 유량제어밸브 121: 스풀120: flow control valve 121: spool
122: 솔레노이드 180: 반력부122: solenoid 180: reaction force
181: 안내홀 182: 스틸볼181: guide hole 182: steel ball
183: 피스톤 184: 경사면183: piston 184: inclined surface
185: 복원스프링185: restoration spring
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 동력조향장치는, 외부 회전력을 전달받도록 하우징의 내부에 설치된 입력축과, 소정의 회전방향 유격을 가지도록 상기 입력축과 연결되어 회전력을 전달받는 피니언과, 상기 피니언과 입력축의 내부에 비틀림 가능하도록 설치된 토션바와, 상기 토션바의 비틀림에 따라 상기 입력축과의 상대변위가 발생되도록 그 외부에 설치된 밸브바디와, 상기 밸브바디와 입력축 사이로 공급되는 유압을 제어하도록 상기 하우징의 일측에 설치된 유량제어밸브를 구비한 동력조향장치에 있어서, 내부에 설치되는 상기 입력축과 마주할 수 있도록 상기 피니언의 내,외부측으로 관통하여 형성되는 안내홀과, 상기 안내홀의 내부에 반경방향 내,외측으로 이동 가능하도록 삽입 설치되는 스틸볼과, 상기 유량제어밸브에서 공급되는 유압에 따라 상기 피니언과 하우징의 사이에서 축방향 이동되되 상기 스틸볼을 반경방향으로 이동시킬 수 있도록 그 선단측에는 경사면이 형성된 피스톤과, 상기 피스톤과 상기 밸브바디의 사이에 설치되는 복원스프링이 구비된 것을 특징으로 한다.The power steering apparatus of the present invention for achieving the above object, the pinion and the pinion is connected to the input shaft and the pinion is connected to the input shaft so as to have a predetermined rotational direction clearance, and the pinion is installed inside the housing to receive the external rotational force, And a torsion bar installed in the input shaft so as to be twistable, a valve body installed therein so as to generate a relative displacement with the input shaft according to the torsion of the torsion bar, and the housing to control the hydraulic pressure supplied between the valve body and the input shaft. A power steering apparatus having a flow control valve installed at one side of the power steering apparatus, comprising: a guide hole formed to penetrate into and out of the pinion so as to face the input shaft installed therein; and a radially inside of the guide hole. And a steel ball inserted and installed to move outwardly, and a ball from the flow control valve. In accordance with the hydraulic pressure is to be axially moved between the pinion and the housing, the front end side is provided with a piston having an inclined surface formed on the front end so as to move the steel ball in the radial direction, and a restoring spring installed between the piston and the valve body It is characterized by.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 동력조향장치를 보인 단면도이다. 이에 도시된 바와같이, 유압제어밸브(110)의 하우징(111) 내부 상측에는 입력축(112)이 설치되고, 그 하단으로는 피니언(113)이 설치되며, 입력축(112)과 피니언(113)의 내부에는 토션바(114)가 설치된다.2 is a cross-sectional view showing a power steering apparatus according to the present invention. As shown in the figure, an input shaft 112 is installed at an upper side of the housing 111 of the hydraulic control valve 110, and a pinion 113 is installed at a lower end thereof, and the input shaft 112 and the pinion 113 are connected to each other. The torsion bar 114 is installed inside.
이때, 외부 회전력을 전달받도록 하우징(111)의 내부에 설치된 입력축(112)과, 이로부터 회전력을 전달받는 피니언(113)은 소정의 회전방향 유격을 가지도록 연결되고, 그 내부의 토션바(114)는 비틀림 가능하도록 마련된다.At this time, the input shaft 112 installed inside the housing 111 to receive the external rotational force, and the pinion 113 receiving the rotational force therefrom are connected to have a predetermined rotational direction play, and the torsion bar 114 therein. ) Is provided to be twistable.
그리고, 입력축(112)의 외부측으로는 밸브바디(115)가 설치되어 유압의 개도를 조절하는데, 유압제어밸브(110)의 외주면 일측에는 유압펌프(130)가 연결되고, 타측에는 파워실린더(140)가 연결되며, 또 다른 타측에는 리저버탱크(150)가 연결된다.And, the valve body 115 is installed on the outside of the input shaft 112 to adjust the opening degree of the hydraulic pressure, the hydraulic pump 130 is connected to one side of the outer peripheral surface of the hydraulic control valve 110, the other side power cylinder 140 ) Is connected, another reservoir tank 150 is connected to the other side.
또, 유압제어밸브(110)의 일측에는 입력축(112)과 밸브바디(115) 사이의 유로와 연결되어 그 사이의 개도를 조절할 수 있도록 스풀(121)을 구비한 유량제어밸브(120)가 설치되고, 그 하측에는 이 스풀(121)을 축방향으로 동작시키도록 콘트롤러(160)의 지시에 따라 동작되는 솔레노이드(122)가 설치된다.In addition, one side of the hydraulic control valve 110 is connected to the flow path between the input shaft 112 and the valve body 115 is provided with a flow control valve 120 provided with a spool 121 to adjust the opening degree therebetween. On the lower side, a solenoid 122 operated according to the instruction of the controller 160 is installed to operate the spool 121 in the axial direction.
이때, 콘트롤러(160)는 토크센서(161)와 속도센서(162)와 각속도센서(163)와 연결되어 이들이 감지한 차량의 현재 상황을 전기신호로 전달받게되고, 이에 맞게 솔레노이드(122)로 신호를 보내 이를 제어한다.At this time, the controller 160 is connected to the torque sensor 161, the speed sensor 162 and the angular speed sensor 163 to receive the current state of the vehicle detected by the electric signal, accordingly the signal to the solenoid 122 To control this.
한편, 본 발명에서는 유량제어밸브(120)를 통해 전달되는 유압으로 인해 동작되도록 입력축(112)과 피니언(113)의 사이에 반력부(180)를 설치하여 그 사이의 밀착력을 조절하여 차속에 따른 조향력을 제어함과 동시에 축방향으로 동작되어 입력축(112)과 밸브바디(115)와의 밀착력 및 공간효율을 향상시키게 된다.On the other hand, in the present invention by installing a reaction force 180 between the input shaft 112 and the pinion 113 to operate due to the hydraulic pressure transmitted through the flow control valve 120 to adjust the adhesion between them according to the vehicle speed The steering force is controlled and at the same time operated in the axial direction to improve the adhesion and space efficiency of the input shaft 112 and the valve body 115.
즉, 입력축(112)이 회전되면, 토션바(114)의 비틀림 후 피니언(113)이 동력을 전달받아 회전하는데, 반력부(180)는 피니언(113)에 설치되어 유량제어밸브(120)로부터 공급된 유압에 의해 입력축(112)에 외주면에 밀착되어 입력축(112) 및 밸브바디(115)의 회전각도를 직접 제어한다.That is, when the input shaft 112 is rotated, the pinion 113 is rotated by receiving power after the twist of the torsion bar 114, the reaction force unit 180 is installed in the pinion 113 and from the flow control valve 120 It is in close contact with the outer circumferential surface of the input shaft 112 by the supplied hydraulic pressure to directly control the rotation angle of the input shaft 112 and the valve body 115.
이 반력부(180)는 도 3, 4, 5에 도시된 바와 같이, 반경방향으로 유동되어 피니언(113)과 입력축(112)간의 밀착정도를 조절할 수 있도록 마련되는 스틸볼(182)과, 축방향으로 이동되어 이 스틸볼(182)을 유동시킬 수 있도록 마련되는 피스톤(183)을 구비한다.3, 4, and 5, the reaction force 180, the steel ball 182 and the shaft provided to be able to adjust the degree of close contact between the pinion 113 and the input shaft 112, the radial flow It is provided with a piston 183 is provided to be moved in the direction to flow the steel ball 182.
즉, 피니언(113)의 상단측에는 내,외부측으로 관통 형성되어 그 내부에 설치되는 입력축(112)과 마주할 수 있도록 안내홀(181)이 형성되는데, 이 안내홀(181)은 스틸볼(182)이 삽입되어 반경방향 내,외측으로 이동될 수 있도록 원통형으로 마련된다.That is, a guide hole 181 is formed at the upper end side of the pinion 113 so as to face the input shaft 112 installed inside and outside thereof, and the guide hole 181 is a steel ball 182. ) Is provided in a cylindrical shape so that it can be inserted and moved inward and outward in the radial direction.
아울러, 이 안내홀(181)의 내부에 삽입되는 스틸볼(182)은 안내홀(181)의 두께에 비해 크게 형성되어 그 중간측은 안내홀(181)의 내부에 배치되고 전,후 양측은 안내홀(181) 외부로 돌출된다.In addition, the steel ball 182 inserted into the guide hole 181 is formed larger than the thickness of the guide hole 181, the middle side is disposed inside the guide hole 181, both sides before and after the guide It protrudes out of the hole 181.
또, 피니언(113)과 하우징(111)의 사이에는 유량제어밸브(120)로부터 유압이 공급될 수 있도록 이와 연결 형성되고, 그 사이에는 축방향으로 동작되는 피스톤(183)이 설치되며, 스틸볼(182)과 인접하게 배치되는 피스톤(183)의 상단측에는 피스톤(183)의 축방향 상,하측으로 발생되는 이동력을 스틸볼(182)의 반경방향 내,외측으로의 이동력으로 전환시킬 수 있도록 경사면(184)이 형성된다.In addition, between the pinion 113 and the housing 111 is connected to this so that the hydraulic pressure can be supplied from the flow control valve 120, there is a piston 183 operating in the axial direction therebetween, a steel ball At the upper end side of the piston 183 disposed adjacent to the 182, the moving force generated in the axial direction up and down of the piston 183 can be converted into the moving force in the radial direction of the steel ball 182 to the outside. An inclined surface 184 is formed to be.
그리고, 피스톤(183)이 상향이동된 후 다시 하향이동되어 원위치로 복원될 수 있도록 이 피스톤(183)의 상단측과 이와 축방향으로 마주하는 밸브바디(115)의 사이에는 코일형의 복원스프링(185)이 설치된다.In addition, a coil-type restoring spring is provided between the upper end side of the piston 183 and the valve body 115 facing in the axial direction so that the piston 183 is moved upward and then downwardly moved back to the original position. 185 is installed.
이와 같이 구성된 본 발명의 동력조향장치는, 조향휠의 동작이 없을 때는 유압펌프(130)에서 공급된 유압이 밸브바디(115)와 입력축(112)을 통과한 후 리저버탱크(150)로 복귀되어 파워실린더(140)의 양측은 평형상태를 유지하게 된다.In the power steering apparatus of the present invention configured as described above, when there is no operation of the steering wheel, the hydraulic pressure supplied from the hydraulic pump 130 passes through the valve body 115 and the input shaft 112 and then returns to the reservoir tank 150. Both sides of the power cylinder 140 is to maintain the equilibrium state.
이와는 달리 운전자가 조향휠을 좌측방향 내지 우측방향으로 회전시키게되면 타이어에 접지저항이 작용하고 있기 때문에 토션바(114)가 비틀리고, 밸브바디(115)와 입력축(112) 사이에 상대변위가 일어나, 유압펌프(130)에서 공급된 유압은 밸브바디(115)를 통해 파워실린더(140)의 일측으로 이동되어 배력을 발생시키게 된다.On the other hand, when the driver rotates the steering wheel in the left to right direction, the torsion bar 114 is twisted because the ground resistance is applied to the tire, and a relative displacement occurs between the valve body 115 and the input shaft 112. The hydraulic pressure supplied from the hydraulic pump 130 is moved to one side of the power cylinder 140 through the valve body 115 to generate the back force.
한편, 차량이 저속으로 운행할 때는 반력부(180)측으로 전달되는 유압이 낮아 반력부(180)는 입력축(112)에 별다른 영향을 주지 못하므로, 입력축(112)과 피니언(113)은 토션바(114)에 의해 비틀리게되고, 이로 인해 입력축(112)과 밸브바디(115)를 통해 파워실린더(140)로 유압이 전달되어 배력을 발생시킴으로써 운전자에게 가벼운 조향감을 느끼게 한다.On the other hand, when the vehicle runs at a low speed, the hydraulic pressure transmitted to the reaction force unit 180 is low, so the reaction force unit 180 does not affect the input shaft 112. Therefore, the input shaft 112 and the pinion 113 are torsion bars. It is twisted by the 114, and this causes the hydraulic pressure is transmitted to the power cylinder 140 through the input shaft 112 and the valve body 115 to generate a back force to make the driver feel a light steering.
또한, 차량이 고속으로 운행할 때는 이를 감지한 콘트롤러(160)에서 솔레노이드(122)를 동작시키고, 이로 인해 유량제어밸브(120)의 스풀(121)이 축방향 이동되어 반력부(180)측으로 공급되는 유압이 높아지게 된다.In addition, when the vehicle is traveling at a high speed, the solenoid 122 is operated by the controller 160 that senses this, and as a result, the spool 121 of the flow control valve 120 is axially moved and supplied to the reaction force 180. The oil pressure is increased.
그리고, 유량제어밸브(120)를 통해 피스톤(183)측으로 공급되는 유압이 피스톤(183)을 통해 이의 상단에 설치된 볼을 이동시켜, 피니언(113)과 입력축(112) 사이에 밀착력을 높임과 동시에 이들을 연동시킴으로써, 입력축(112)과 밸브바디(115) 사이의 상대변위를 줄게 된다.In addition, the hydraulic pressure supplied to the piston 183 side through the flow control valve 120 moves the ball installed at the upper end thereof through the piston 183 to increase the adhesion between the pinion 113 and the input shaft 112 and at the same time. By interlocking these, the relative displacement between the input shaft 112 and the valve body 115 is reduced.
이로써, 동력조향장치의 응답성이 증가됨과 동시에, 조향력이 직선적으로 증가하므로, 운전자는 안정정인 조향감을 느끼게 된다.As a result, the responsiveness of the power steering apparatus is increased, and since the steering force is linearly increased, the driver feels a stable steering feeling.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 동력조향장치는, 입력축과 피니언 사이의 밀착력을 조절하는 반력부를 구성함에 있어서 피니언의 외부측에 단순한 구조의 안내홀을 형성함으로 인해 스틸볼의 반경방향 이동을 안내함과 동시에 축방향으로 유동되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.As described in detail above, the power steering apparatus of the present invention guides the radial movement of the steel ball by forming a guide hole having a simple structure on the outer side of the pinion in configuring a reaction force for adjusting the adhesion between the input shaft and the pinion. At the same time there is an advantage to prevent the flow in the axial direction.
그리고, 유압에 의해 그 내부에 설치되는 피스톤을 동작시킬 수 있도록 마련되는 실린더가 하우징과 피니언의 사이에 축방향으로 형성되어 하우징의 부피가 반경방향 및 전체적으로 커지는 것을 방지하여 동력조향장치를 소형화할 수 있는 이점이 있다.In addition, a cylinder provided to operate the piston installed therein by hydraulic pressure is formed in the axial direction between the housing and the pinion to prevent the volume of the housing from increasing in the radial direction and overall, thereby miniaturizing the power steering apparatus. There is an advantage to that.
또, 피스톤의 신속한 복원을 위해 이의 선단과 이에 마주하는 밸브바디의 사이에 복원스프링을 구비함으로 인해 고속 및 저속시 이에 따른 조향력 제어의 전환이 신속해져, 안정적인 조향 및 조향감을 향상시킬 수 있어 제품의 신뢰성을 높일 수 있는 이점이 있다.In addition, by providing a restoring spring between the front end of the piston and the valve body facing the piston for quick restoration of the piston, it is possible to quickly change the steering force control according to the high speed and low speed, thereby improving stable steering and steering feeling. There is an advantage to increase the reliability.
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Cited By (1)
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