KR20050103748A - 차량용 파워 스티어링 장치의 스티어링 펌프 구조 - Google Patents

차량용 파워 스티어링 장치의 스티어링 펌프 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 파워 스티어링 장치의 스티어링 펌프 구조에 관한 것으로, 중앙부에 엔진으로부터 동력을 전달받아 회동하는 구동축이 구비된 펌프 하우징과; 상기 펌프 하우징내에 동축상으로 설치되며 중심부에 캠홀이 형성된 펌프링과; 상기 펌프링의 캠홀 내주면에 상기 캠홀과 접동되는 베인이 방사상으로 출몰 가능하게 설치되고, 상기 캠홀에 내입되어 구동축에 연동되게 설치되는 로터와; 상기 펌프링 및 로터를 가압하도록 설치되는 압력 플레이트와; 상기 베인이 회전됨에 따라 인테이크 호스를 통해 토출되는 오일의 유량을 조절하는 밸브보어가 구비된 유량조절밸브를 포함하는 차량용 파워 스티어링 장치의 스티어링 펌프 구조에 있어서, 상기 펌프 하우징의 후방측에 결합되어 그 내부에 압력조절부를 형성하는 압력 플레이트 커버와, 상기 펌프 하우징과 압력 플레이트 커버의 내부에 구비되어 상기 로터의 일측에 상기 구동축과 연동하는 추력 플레이트와, 상기 추력 플레이트와 압력 플레이트 커버 사이에 구비되는 추력 플레이트 지지 스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 파워 스티어링 장치의 스티어링 펌프 구조{A Steering Pump Structure of Power Steering Apparatus for a Vehicle}
본 발명은 차량용 파워 스티어링 장치의 펌프 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스티어링 장치가 정지상태에 있는 경우, 추력 플레이트(Trust Plate)의 후방측에 구비되는 추력 플레이트 지지 스프링에 주어진 설정값에 상응하는 최저 유량만이 토출될 수 있도록 하여, 동력 손실을 최소화할 수 있음과 아울러 필요시에만 작동될 수 있도록 함으로써 펌프의 소음 및 온도 상승을 방지할 수 있도록 한 차량용 파워 스티어링 장치의 펌프 구조에 관한 것이다.
일반적으로, 유압식 파워 스티어링 장치는, 스티어링 휠에 연결되는 스티어링 링키지의 중간에 설치된 오일펌프로부터 공급되는 유압을 동력 스티어링 기어에 의해 배력시켜 출력축을 통해 전륜에 가함으로써, 조향력을 증대시켜 운전자가 적은 힘으로도 가볍고 신속한 조향을 할 수 있도록 하는 장치이다.
상기 파워 스티어링 장치는 유압을 발생시키는 동력수단과, 동력수단에 의해 발생된 유압을 기계적인 힘으로 바꾸어 조향력을 일으키는 작동수단과, 유로의 개폐를 통해 작동 실린더의 동작방향과 상태를 제어하는 제어수단으로 구성되어 있다. 즉, 운전자에 의한 조향휠의 조향 기어비를 자유로이 선정할 수 있고, 전륜을 통해 스티어링 휠에 충격이 전달되는 킥백(Kick Back) 현상을 방지하며, 전륜의 진동에 의한 시미모션(Shimmy Motion)을 감쇄시키는 특징을 가지고 있다.
여기에서, 동력수단은 엔진의 동력을 전달받아 회동하면서 오일을 압축하여 유압을 발생시키는 스티어링 펌프로 구성되어 있는 바, 상기 스티어링 펌프는 베인형 펌프, 로터리 펌프, 슬리퍼 펌프 등이 있으며, 이중 베인형 펌프가 가장 많이 이용되고 있다.
도 1은 일반적인 파워 스티어링 장치의 전형적인 예를 도시한 개략적인 사시도이다.
도시된 바와 같이, 일반적인 파워 스티어링 장치(100)는 동력수단인 스티어링 펌프(101), 작동수단인 파워 실린더(104), 제어수단인 제어 밸브(105)로 구성되어 있다. 여기에서 스티어링 펌프(101)는 엔진의 동력을 전달받아 회동하면서 인테이크 호스(102a)를 통해 리저버(102)로부터 오일을 흡입하면서 강제 토출하여 유압을 발생시키도록 되어 있다.
또한, 파워 실린더(104)는 진공 챔버 및 대기압 챔버를 구성하는 피스톤(미도시)이 타이로드(106)를 거쳐 양측 전륜(109)에 연결되어 스티어링 펌프(101)로부터의 유압을 차륜측에 전달하도록 되어 있다.
그리고, 제어 밸브(105)는 스티어링 축(107)의 회전각에 따라 스티어링 펌프(101)로부터 인테이크 호스(102a)로 송출되는 유압을 파워 실린더(104)의 해당 챔버로 공급하고 다른 챔버의 오일을 리턴호스(102b)를 통해 리저버(102)로 배출하도록 되어 있다.
따라서, 상기 스티어링 펌프(101)는 엔진이 구동됨과 아울러 동기 회전하면서 리저버(102)의 오일을 흡입하여 인테이크 호스(102a)상에 유압을 형성하게 되는데, 예를 들어 제어 밸브(105)가 로터리 밸브일 경우, 운전자가 스티어링 휠(108)을 한쪽으로 돌리면 그 물리적인 힘은 조향축(107)에 전달되면서 제어 밸브(105) 내의 토션바(미도시)를 비틀게 된다.
이에 따라, 토션바의 비틀림에 의해 제어 밸브(105)가 회전 동작되면서 스티어링 펌프(101)에 연결된 인테이크 호스(102a)를 스티어링 휠(108)의 회전방향에 해당하는 파워 실린더(104)의 챔버로 개방시키고, 다른 챔버는 리저버(102)와 연결된 리턴 호스(102b)로 개방시킨다.
이에 따라, 상기 제어 밸브(105)에 의해 인테이크 호스(102a)와 연통된 파워 실린더(104)의 챔버는 오일이 유입되면서 피스톤을 이동시켜 확장되고, 반대쪽의 챔버는 피스톤의 이동에 의해 수축되면서 오일을 리턴호스(102b)를 통해 리저버(102)로 배출시킨다. 이때, 이동하는 피스톤은 유압에 의해 타이로드(108)를 조작하면서 전륜(109)의 진행각도를 바꾸어 동력조향을 하게 된다.
도 2는 종래기술에 따른 베인형 스티어링 펌프의 결합관계를 도시한 개략적인 단면도이고, 도 3은 종래기술에 따른 베인형 스티어링 펌프를 도시한 분해사시도이다.
도시된 바와 같이, 상기 파워 스티어링 장치의 스티어링 펌프(101)는, 펌프하우징(110)의 중심부에서 엔진으로부터 동력을 전달받는 구동축(112)이 베인(Vane, 114)과 연동되게 설치되어 있고, 상부에는 베인이 회전됨에 따라 리저버(미도시)로부터 인테이크 호스(102a)를 통해 토출되는 오일의 유량을 조절하는 밸브보어(160a)가 구비된 후술할 유량조절밸브(160)가 설치되어 있다.
또한, 종래기술에 따른 파워스티어링 펌프(101)는 엔진의 회전력을 전달받는 구동축(112)이 내설된 펌프 하우징(110)과, 그 펌프 하우징(110)의 내부 동축상에 위치되어 중심부에 캠홀(121)을 형성하는 펌프링(120)과, 외주면에 방사상으로 출몰 가능하게 끼워져 캠홀(121)과 접동하는 베인(135)을 가지며 펌프링(120)의 캠홀(121)에 내입되어 구동축(112)에 연동되게 설치되는 로터(130)와, 압력 플레이트 스프링(Pressure Plate Spring, 145)을 통해 펌프링(120) 및 로터(130)의 일측벽을 가압하는 압력 플레이트(Pressure Plate, 140)와, 그 압력 플레이트(140)의 타측에 위치되어 펌프 하우징(110)의 내부를 폐쇄시키는 추력 플레이트(Thrust Plate,150)로 구성되어 있다.
따라서, 엔진의 회전동력이 구동축(112)에 전달되어 로터(130)가 회전하게 되면, 펌프 하우징(110)의 원통면과 로터(130) 및 베인(135) 사이의 공간은 오일로 채워지게 되고, 회전하는 로터(130)의 베인(135)은 펌프링(120)의 캠홀(121)을 따라 접동되면서 흡입구쪽으로부터 오일을 흡입하여 토출구쪽으로 토출하게 된다.
상기와 같은 종래기술에 따른 파워 스티어링 장치(100)의 베인형 스티어링 펌프(101)는, 시스템 배압이 발생할 경우 오일 온도 및 펌프의 손상을 방지하기 위하여 일정 압력이상이 발생하면, 상기 유량조절밸브(160)의 볼시트에 안착한 볼이 압축 스프링을 탄성 압축시키고 스크류 어셈블리와 떨어지면서 유체가 유량조절밸브(160) 내부에서 플런져의 릴리프 홀을 통해 릴리프된다.
그러나, 종래기술에 따른 파워 스티어링 장치(100)의 베인형 스티어링 펌프(101)는 조향력이 필요할 때 뿐만 아니라 조향력을 필요로 하지 않을 경우에도 상시 작동하는 구조로 되어 있어 상기 유량조절밸브(160)을 통해 오일(Oil)이 토출되어 동력손실을 야기할 뿐만 아니라 상시 작동으로 인한 소음이 증가되고, 스티어링 펌프(101)의 온도가 상승하는 문제점이 있었다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 스티어링 장치가 정지상태에 있는 경우, 추력 플레이트(Trust Plate)의 후방측에 구비되는 추력 플레이트 지지 스프링에 주어진 설정값에 상응하는 최저 유량만이 토출될 수 있도록 하여, 동력 손실을 최소화할 수 있음과 아울러 필요시에만 작동될 수 있도록 함으로써 펌프의 소음 및 온도 상승을 방지할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 중앙부에 엔진으로부터 동력을 전달받아 회동하는 구동축이 구비된 펌프 하우징과; 상기 펌프 하우징내에 동축상으로 설치되며 중심부에 캠홀이 형성된 펌프링과; 상기 펌프링의 캠홀 내주면에 상기 캠홀과 접동되는 베인이 방사상으로 출몰 가능하게 설치되고, 상기 캠홀에 내입되어 구동축에 연동되게 설치되는 로터와; 상기 펌프링 및 로터를 가압하도록 설치되는 압력 플레이트와; 상기 베인이 회전됨에 따라 인테이크 호스를 통해 토출되는 오일의 유량을 조절하는 밸브보어가 구비된 유량조절밸브를 포함하는 차량용 파워 스티어링 장치의 스티어링 펌프 구조에 있어서, 상기 펌프 하우징의 후방측에 결합되어 그 내부에 압력조절부를 형성하는 압력 플레이트 커버와, 상기 펌프 하우징과 압력 플레이트 커버의 내부에 구비되어 상기 로터의 일측에 상기 구동축과 연동하는 추력 플레이트와, 상기 추력 플레이트와 압력 플레이트 커버 사이에 구비되는 추력 플레이트 지지 스프링을 포함하는 차량용 파워 스티어링 장치의 스티어링 펌프 구조를 제공한다.
아울러, 상기 펌프 하우징 내에는 추력 플레이트가 유동하는 소정위치에 오일의 유출을 방지할 수 있도록 오링이 구비되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 추력 플레이트 지지 스프링은, 상기 펌프 하우징 내의 압력 정도에 따라 상기 추력 플레이트가 로터의 전·후방 측으로 이동하도록 소정의 완충 설정값을 주어 형성하도록 한다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 기술적 구성요소 중 펌프 하우징(20), 구동축(22), 펌프링(30), 캠홀(32), 로터(40), 베인(Vane, 42), 압력 플레이트(50), 압력 플레이트 지지 스프링(52), 오링(O-Ring, 54), 유량조절밸브(60), 인테이크 호스(62a) 및 밸브보어(62b)는 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 하고, 상기 펌프 하우징(20)의 후방측에 결합되는 압력 플레이트 커버(70)와, 상기 로터(40)의 일측에 상기 구동축(22)과 연동하는 추력 플레이트(80)와, 상기 추력 플레이트(80)와 압력 플레이트 커버(70) 사이에 구비되는 추력 플레이트 지지 스프링(82)을 포함하는 것에 그 특징이 있음을 첨언한다.
도 4는 본 발명에 따른 파워 스티어링 펌프의 측면도이고, 도 5는 도 4의 'A-A'선 단면도이며, 도 6은 도 5의 'B-B'선 단면도로서, 도 6a는 파워 스티어링 펌프가 오프(Off) 상태인 경우의 사용상태 단면도이고, 도 6b는 파워 스티어링 펌프가 온(On) 상태인 경우의 사용상태 단면도이다.
즉, 본 발명에 따른 차량용 파워 스티어링 장치(Power Steering System)의 스티어링 펌프(Steering Pump) 구조에 의하면, 중앙부에 엔진으로부터 동력을 전달받아 회동하는 구동축(22)이 구비된 펌프 하우징(Pump Housing, 20)과; 상기 펌프 하우징(20)내에 동축상으로 설치되며 중심부에 캠홀(32)이 형성된 펌프링(Pump Ring, 30)과; 상기 펌프링(30)의 캠홀(32) 내주면에 상기 캠홀(32)과 접동되는 베인(42)이 방사상으로 출몰 가능하게 설치되고, 상기 캠홀(32)에 내입되어 구동축(22)에 연동되게 설치되는 로터(40)와; 상기 펌프링(30) 및 로터(40)를 가압하도록 설치되는 압력 플레이트(50)와; 상기 베인(42)이 회전됨에 따라 인테이크 호스(62a)를 통해 토출되는 오일의 유량을 조절하는 밸브보어(62b)가 구비된 유량조절밸브(60)를 포함하는 차량용 파워 스티어링 장치의 스티어링 펌프 구조에 있어서, 상기 펌프 하우징(20)의 후방측에 결합되어 그 내부에 압력조절부(90)를 형성하는 압력 플레이트 커버(70)와, 상기 펌프 하우징(20)과 압력 플레이트 커버(70)의 내부에 구비되어 상기 로터(40)의 일측에 상기 구동축(22)과 연동하는 추력(推力) 플레이트(80)와, 상기 추력 플레이트(80)와 압력 플레이트 커버(70) 사이에 구비되는 추력 플레이트 지지 스프링(82)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 펌프 하우징(20)과 압력 플레이트(50) 사이에는 압력 플레이트 지지 스프링(52)이 구비된다. 상기 압력 플레이트 지지 스프링(52)은 상기 스티어링 펌프(10)의 작동시, 상기 펌프 하우징(20)과 압력 플레이트(50) 사이에서 완충작용을 하게 된다. 또한, 상기 펌프 하우징(20)과 압력 플레이트(50) 사이에는 소정위치에 압력 플레이트 고정핀(54)을 구비하여 펌프 하우징(20)으로부터 압력 플레이트(50)의 이탈을 방지하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 압력 플레이트 커버(70)는 펌프 하우징(20)에 결합되는 일측부를 오목하게 형성하여 그 내부에서 압력조절을 하여 오일(Oil)의 토출량을 조절할 수 있도록 하는 압력조절부(90)를 형성한다.
그리고, 상기 펌프 하우징(20) 내에 추력 플레이트(80)가 유동하는 소정위치에 오링(O-Ring, 84)을 구비하여 오일(Oil)의 유출을 방지하도록 한다.
아울러, 상기 추력 플레이트 지지 스프링(82)은 상기 압력조절부(90)의 압력 정도에 따라 상기 추력 플레이트(80)가 로터(40)의 전·후방 측으로 이동하여 오일(Oil)의 토출량을 조절할 수 있도록 소정의 완충 설정값을 주어 형성하는 것이 바람직하다.
따라서, 스티어링 펌프(10)가 정지상태에 있는 경우, 추력 플레이트(Trust Plate)의 후방측에 구비되는 추력 플레이트 지지 스프링(82)에 주어진 설정값에 상응하는 최저 유량만이 토출되도록 할 수 있는 것이다. 또한, 상기 스티어링 펌프(10)를 구성하는 압력조절부(90)의 압력 정도에 따라 상기 추력 플레이트(80)의 완충작용이 자동적으로 이루어져 오일(Oil)의 토출량을 조절할 수가 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 차량용 파워 스티어링 장치의 스티어링 펌프 구조에 의하면, 스티어링 장치가 정지상태에 있는 경우, 추력 플레이트의 후방측에 구비되는 추력 플레이트 지지 스프링에 주어진 설정값에 상응하는 최저 유량만이 토출될 수 있도록 하여, 동력 손실을 최소화할 수 있음과 아울러 필요시에만 작동될 수 있도록 함으로써 펌프의 소음 및 온도 상승을 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.
본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부 특허청구의 범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 파워 스티어링 장치의 전형적인 예를 도시한 개략적인 사시도.
도 2는 종래기술에 따른 베인형 스티어링 펌프의 결합관계를 도시한 개략적인 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 파워 스티어링 펌프의 측면도.
도 4는 도 3의 'A-A'선 단면도.
도 5는 도 4의 'B-B'선 단면도로서, 도 5a는 파워 스티어링 펌프가 오프(Off) 상태인 경우의 사용상태 단면도이고, 도 5b는 파워 스티어링 펌프가 온(On) 상태인 경우의 사용상태 단면도.
* 도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 스티어링 펌프 20 : 펌프 하우징
22 : 구동축 30 : 펌프링(Pump Ring),
32 : 캠홀 40 : 로터
42 : 베인(Vane) 50 : 압력 플레이트
52 : 압력 플레이트 지지 스프링 60 : 유량조절밸브
62a : 인테이크 호스 62b : 밸브보어
70 : 압력 플레이트 커버 80 : 추력 플레이트
82 : 추력 플레이트 지지 스프링

Claims (3)

  1. 중앙부에 엔진으로부터 동력을 전달받아 회동하는 구동축(22)이 구비된 펌프 하우징(20)과; 상기 펌프 하우징(20)내에 동축상으로 설치되며 중심부에 캠홀(32)이 형성된 펌프링(30)과; 상기 펌프링(30)의 캠홀(32) 내주면에 상기 캠홀(32)과 접동되는 베인(42)이 방사상으로 출몰 가능하게 설치되고, 상기 캠홀(32)에 내입되어 구동축(22)에 연동되게 설치되는 로터(40)와; 상기 펌프링(30) 및 로터(40)를 가압하도록 설치되는 압력 플레이트(50)와; 상기 베인(42)이 회전됨에 따라 인테이크 호스(62a)를 통해 토출되는 오일의 유량을 조절하는 밸브보어(62b)가 구비된 유량조절밸브(60);를 포함하는 차량용 파워 스티어링 장치의 스티어링 펌프 구조에 있어서,
    상기 펌프 하우징(20)의 후방측에 결합되어 그 내부에 압력조절부(90)를 형성하는 압력 플레이트 커버(70)와, 상기 펌프 하우징(20)과 압력 플레이트 커버(70)의 내부에 구비되어 상기 로터(40)의 일측에 상기 구동축(22)과 연동하는 추력 플레이트(80)와, 상기 추력 플레이트(80)와 압력 플레이트 커버(70) 사이에 구비되는 추력 플레이트 지지 스프링(82)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 파워 스티어링 장치의 스티어링 펌프 구조.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 펌프 하우징(20) 내에 추력 플레이트(80)가 유동하는 소정위치에 오일의 유출을 방지하는 오링(84)이 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 파워 스티어링 장치의 스티어링 펌프 구조.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 추력 플레이트 지지 스프링(82)은 상기 압력조절부(90)의 압력 정도에 따라 상기 추력 플레이트(80)가 로터(40)의 전·후방 측으로 이동하여 오일(Oil)의 토출량을 조절할 수 있도록 소정의 완충 설정값을 주어 형성하는 것을 특징으로 하는 차량용 파워 스티어링 장치의 스티어링 펌프 구조.
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KR1020040029037A KR20050103748A (ko) 2004-04-27 2004-04-27 차량용 파워 스티어링 장치의 스티어링 펌프 구조

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101372550B1 (ko) * 2007-07-20 2014-03-07 현대모비스 주식회사 파워 스티어링 펌프

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