KR20070055265A

KR20070055265A - 파워 스티어링 장치의 랙 서포트 구조

Info

Publication number: KR20070055265A
Application number: KR1020050113777A
Authority: KR
Inventors: 김효석
Original assignee: 기아자동차주식회사
Priority date: 2005-11-25
Filing date: 2005-11-25
Publication date: 2007-05-30

Abstract

항상 일정한 압력으로 랙바를 지지하여 소음 및 조타성을 개선하고, 조타각과 차속에 의하여 랙바의 가압력을 제어토록 함으로써, 능동적인 제어가 이루어지게 되어 쾌적한 조타감을 구현할 수 있는 파워 스티어링 장치의 랙 서포트 구조를 제공한다.

파워 스티어링에 적용되는 랙바와 로터리 밸브의 피니언이 치합되는 부위에 상기 랙바와 피니언이 일정의 압력을 가지고 치합 상태를 유지할 수 있도록 랙바를 지지하여 주는 파워 스티어링 장치의 랙 서포트 구조를 형성함에 있어서,

상기 랙바의 후면과 면 접촉되는 구름부재를 포함하는 랙 서포트 요크와; 상기 랙 서포트 요크의 후측에 배치되는 탄성부재와; 상기 탄성부재의 후측에 배치되는 슬라이더와; 상기 슬라이더의 후측에서 하우징에 나사 체결되는 랙 서포트 플러그와; 상기 랙 서포트 플러그의 후측에 배치되어 전자제어유닛에 의하여 제어되면서 상기 슬라이더를 전,후진시키는 액튜에이터를 포함하여 이루어지는 파워 스티어링 장치의 랙 서포트 구조를 제공한다.

랙바, 스크류, 슬라이더

Description

파워 스티어링 장치의 랙 서포트 구조{RACK SUPPORT STRUCTURE OF POWER STEERING DEVICE}

도 1은 본 발명의 적용부위를 나타내기 위한 일반적인 스티어링 장치의 구성도.

도 2는 도 1의 A - A 선 단면도.

도 3은 본 발명을 운용하기 위한 시스템의 구성도.

도 4는 도 1의 A - A 선에서 본 종래 랙 서포트 구조의 단면도이다.

본 발명은 파워 스티어링 장치의 랙 서포트 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상기 일정한 압력으로 랙 바를 지지하여 소음 및 조타성을 개선할 수 있도록 한 파워 스티어링 장치의 랙 서포트 구조에 관한 것이다.

주지하다시피, 자동차에 있어서의 파워 스티어링 장치는 스티어링 휠의 조작에 따라 회전하는 스티어링 샤프트와, 상기 스티어링 샤프트에 연결되는 로터리 밸브, 그리고 상기 로터리 밸브로부터 공급되는 유압에 의해 축방향으로 이동하면서 조향 휠을 직접 동작시키는 기어박스를 구비하여 구성된다.

상기 기어박스는 도 1에서와 같이, 실린더(2)의 내부에 피스톤(4)이 내장되고, 상기 피스톤(4)의 중심부에는 실린더(2)의 외부 양측으로 연장되어 상기 피스톤(4)에 연동되는 랙바(6)가 형성된다.

그리고 상기 피스톤(4)에 의하여 양분되는 실린더(2)의 양측과 로터리 밸브(8) 사이에는 각각의 유압관로(10)가 연결되어 상기 로터리 밸브(8)를 통해 일측 실린더로 유압이 공급되면 타측 실린더의 유압은 배출될 수 있도록 구성된다.

또한, 상기 로터리 밸브(8)의 중심부를 관통하여 하단부의 피니언이 랙바(6)와 치합되는 부위에는 상기 랙바(6)와 피니언이 일정의 하중을 가지고 치합될 수 있도록 랙바(6)를 지지하여 주는 랙 서포트 수단(12)이 구비된다.

상기와 같이 구성되는 스티어링 장치에 있어서, 본 발명이 관계하는 랙 서포트 수단의 종래 구성을 살펴보면, 도 4에서와 같이 로터리 밸브의 중심을 관통한 밸브축(100)의 피니언(102)이 랙바(104)의 랙(106)과 치합된 상태에서 랙바(104)의 후측 부분을 탄성적으로 지지할 수 있도록 구성된다.

이를 위하여, 랙 서포트 수단은 상기 랙바(104)의 후면 곡면과 동일한 곡면으로 형성되어 랙바(104)의 후면과 곡면 접촉되면서 지지하여 주는 부싱(108)과, 상기 부싱(108)을 후측에서 받쳐주는 랙 서포트 요크(110)와, 상기 랙 서포트 요크(110)를 후측에서 탄성적으로 밀어주는 탄성부재(112)와, 상기 탄성부재(112)를 후측에서 지지할 수 있도록 하우징(114)에 나사 체결되는 랙 서포트 플러그(116)와, 상기 랙 서포트 플러그(116)가 진동등에 의하여 이완되는 것을 방지하기 위한 록크 너트(118)를 포함하여 이루어진다.

이에따라 상기 탄성부재(112)의 탄성력에 의하여 랙바(104)를 지지하게 되는 것이다

그러나 상기와 같은 서포트 구조에 있어서는 랙 서포트 플러그의 회전에 랙 서포트 요크의 클라이언스를 조정하게 되는데, 초기 조정과정에서 과도하게 조정하면 복원시 복원 불량이 발생되고, 반대로 너무 작게 조정하면 조타시 랙과 피니언 사이에서 이상 소음이 발생되고, 치(齒) 마모를 촉진시킨다는 문제점을 내포하고 있다.

또한, 탄성부재의 탄성력을 크게 하면, 클라이언스의 불량에 의한 소음은 개선되지만, 조타력 증대 및 조타후 핸들 복원 불량등의 성능에 악영향을 준다는 문제점을 내포하고 있다.

그리고 장기간 사용시 상기 탄성부재의 탄성 변화에 의하여 랙을 충분히 지지하여 주지 못한 다는 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 항상 일정한 압력으로 랙바를 지지하여 소음 및 조타성을 개선하며, 특히, 조타각과 차속에 의하여 랙바의 가압력을 제어토록 함으로써, 능동적인 제어가 이루어지게 되어 쾌적한 조타감을 구현할 수 있도록 한 파워 스티어링 장치의 랙 서포트 구조를 제공함에 있다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은, 파워 스티어링에 적용되는 랙바와 로터리 밸브의 피니언이 치합되는 부위에 상기 랙바와 피니언이 일정의 압력을 가지고 치합 상태를 유지할 수 있도록 랙바를 지지하여 주는 파워 스티어링 장치의 랙 서포트 구조를 형성함에 있어서,

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 일반적인 스티어링 장치의 구성도로서, 실린더(2)의 내부에는 좌우 슬라이딩 가능하게 피스톤(4)이 내장되고, 상기 피스톤(4)의 중심부 양측에는 상기 피스톤(4)에 연동되는 랙 바(6)가 형성된다.

그리고 상기 피스톤(4)에 의하여 양분되는 실린더(2)의 양측 유압실과 로터리 밸브(8) 사이에는 각각의 유압관로(10)가 연결되어 상기 로터리 밸브(8)를 통해 일측 실린더로 유압이 공급되면 타측 실린더의 유압이 배출될 수 있도록 구성된다.

또한, 상기 로터리 밸브(8)의 중심부를 관통하는 밸브 축의 하단부에 형성된 피니언이 랙바(6)와 치합되는 부위에는 상기 랙바(6)와 피니언이 일정의 압력을 가지고 치합 상태를 유지할 수 있도록 랙바(6)를 지지하여 주는 랙 서포트 수단(12) 이 구비된다.

본 발명은 상기 랙 서포트 수단(12)을 구성함에 있어서, 도 2에서와 같이, 로터리 밸브(8)의 중심을 관통한 밸브축(14)의 피니언(16)이 랙바(6)의 랙(18)과 치합된 상태에서 랙바(6)의 후측 부분을 일정한 탄성력으로 지지할 수 있도록 구성한 것이다.

즉, 상기 랙바(6)는 후면 중앙부분이 후측으로 돌출되면서 그 상부에 경사면(20)을 갖도록 형성하고, 이의 경사면(20)에 구름부재(22)를 개재시킨 상태에서 랙 서포트 요크(24)가 위치할 수 있도록 하였다.

물론 상기 랙 서포트 요크(24)의 전측부분은 상기 랙바(6)의 후측부에 대응하도록 요입되는 경사면을 가지며, 상기 구름부재(22)는 윤활성이 좋은 부재 또는 베어링을 사용할 수 있으며, 베어링을 사용하는 경우에는 니들 베어링을 사용하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 랙 서포트 요크(24)의 후측에는 탄성부재(26)가 배치되고, 상기 탄성부재(26)의 후측에는 슬라이더(28)가 배치되고, 상기 슬라이더(28)의 후측에는 랙 서포트 플러그(30)가 하우징(32)에 체결 고정되면서 상기 부재들이 하우징(32)내에서 이탈되지 않도록 지지하여 주게 되며, 상기 랙 서포트 플러그(30)의 외주연 나사부에는 이의 랙 서포트 플러그(30)가 진동 등에 의하여 이완되는 것을 방지하기 위한 록 너트(34)가 체결된다.

상기에서 탄성부재(26)는 스프링등과 같은 탄성체를 사용할 수 있으나, 본 발명에서는 자체 탄성력을 갖는 폴리우레탄 스프링을 적용하였다.

또한 상기 탄성부재(26)의 후측에 배치되는 슬라이더(28)는 액튜에이터(36)에 의하여 전,후진 동작되면서 랙 서포터 요크(24)를 가압력을 조절하게 되는데, 상기 액튜에이터(36)는 스텝모터로 구성되며, 이의 회전축(38)이 상기 랙 서포트 플러그(30)의 중앙부분을 회전 간섭없이 관통하여 그 선단에 형성된 숫나사부(40)가 슬라이더(28)의 중심부에 형성된 암나사부(42)와 결합된다.

이에따라 상기 액튜에이터(36)의 회전 방향에 따라 상기 숫나사부(40)와 암나사부(42)의 작용으로 스크류 원리에 의하여 슬라이더(28)를 진퇴시키게 되는 것이다.

상기와 같은 작동을 위해서는 슬라이더(28)는 전,후진만 가능하고 회전은 불가능하게 배치되는데, 이는 지극히 당연한 사항이므로 도면에는 도시하지 않고 있다.

그리고 상기 액튜에이터는 도 3에서와 같이, 전자제어유닛(ECU)에 의하여 제어되는데, 전자제어유닛(ECU)에서는 조향각 센서(44)와 차속센서(46)로부터 전달받은 신호를 이미 입력되어진 프로그램으로 연산하여 액튜에이터(36)를 제어하게 되는 것이다.

상기와 같이 구성된 랙 서포트 수단(12)에 의하면 조향각 및 차속에 따른 제어값으로 액튜에이터(36)을 제어함으로써, 슬라이더(28)의 전,후 이동을 제어하고, 이 슬라이더(28)의 전,후 이동량에 따라 탄성부재(26)가 압축되면서 랙 서포트 요크(24)를 탄성적으로 일정하게 밀어주게 되는 바, 상기 랙 서포트 요크(24)가 일정한 압력을 가지고 탄성적으로 랙바(6)를 지지하게 되는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 스티어링 장치의 랙바에 형성되어 있는 랙과 밸브축의 피니언이 항상 일정한 압력을 받으면서 치합된 상태를 유지하게 되는 바, 탄성력 변화에 의한 각종 소음의 발생을 방지하고, 항상 초기와 동일한 조타감을 유지할 수 있다.

그리고 조타각과 차속에 의하여 랙바의 가압력을 제어토록 함으로써, 능동적인 제어가 이루어지게 되어 쾌적한 조타감을 구현할 수 있는 발명인 것이다.

Claims

파워 스티어링에 적용되는 랙바와 로터리 밸브의 피니언이 치합되는 부위에 상기 랙바와 피니언이 일정의 압력을 가지고 치합 상태를 유지할 수 있도록 랙바를 지지하여 주는 파워 스티어링 장치의 랙 서포트 구조를 형성함에 있어서,

상기 랙바의 후면과 면 접촉되는 구름부재를 포함하는 랙 서포트 요크와;

상기 랙 서포트 요크의 후측에 배치되는 탄성부재와;

상기 탄성부재의 후측에 배치되는 슬라이더와;

상기 슬라이더의 후측에서 하우징에 나사 체결되는 랙 서포트 플러그와;

상기 랙 서포트 플러그의 후측에 배치되어 전자제어유닛에 의하여 제어되면서 상기 슬라이더를 전,후진시키는 액튜에이터를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치의 랙 서포트 구조.
제1항에 있어서, 랙바의 후측부는 중앙부가 후측으로 돌출되면서 그 상하부에 경사면이 형성되고, 랙 서포트 요크의 전측부는 상기 랙바의 후측부 형상에 대응하도록 형성됨을 특징으로 하는 파워 스티어링의 랙 서포트 구조.
제1항에 있어서, 랙바와 랙 서포트 요크 사이에 개재되는 구름부재는 니들 베어링으로 형성함을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치의 랙 서포트 구조.
제1항에 있어서, 탄성부재는 폴리우레탄 스프링으로 형성함을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치의 랙 서포트 구조.
제1항에 있어서, 액튜에이터는 스텝 모터로 형성하고, 이의 회전축이 랙 서포트 플러그의 중앙부를 관통하여 슬라이더를 스크류 원리에 의하여 진퇴 동작시킬 수 있도록 결합됨을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치의 랙 서포트 구조.