KR20080079942A - 피니언 밸브 및 이를 포함하는 전자 제어 동력 보조조향장치 - Google Patents

피니언 밸브 및 이를 포함하는 전자 제어 동력 보조조향장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피니언 밸브 및 이를 포함하는 전자 제어 동력 보조 조향장치에 관한 것이다.
본 발명은 입력축을 지지하도록 상측 내주면에 원주 방향으로 환형의 지지부가 형성되어 있고 지지부 상측이 개방되어 있는 밸브 하우징을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 피니언 밸브를 제공한다.
또한, 본 발명은 입력축을 지지하도록 상측 내주면에 원주 방향으로 환형의 지지부가 형성되어 있고 지지부 상측이 개방되어 있는 밸브 하우징을 포함하여 구성되는 피니언 밸브 및 상기 피니언 밸브의 일측에 구비되어 전자 제어 장치에 의해 유압 반력부로의 작동유의 공급을 제어하는 압력 제어 밸브를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전자 제어 동력 보조 조향장치를 제공한다.
본 발명에 의하면 종래의 기술에 비하여 베어링이 필요 없어지고 오일 씰을 밸브 하우징의 상측에서 직접 조립하게 되므로 조립성이 향상되며 부품수 및 공정수가 감소되어 원가 절감의 효과가 있다.
피니언 밸브, 전자 제어 동력 보조 조향장치, 밸브 하우징, 스냅 링

Description

피니언 밸브 및 이를 포함하는 전자 제어 동력 보조 조향장치{Pinion Valve and Electronically Controllable Power Steering Apparatus including Same}
도 1은 종래 기술에 의한 전자 제어 동력 보조 조향장치의 구성도,
도 2는 종래 기술에 의한 피니언 밸브의 일측면 및 압력 제어 밸브의 일측면을 나타내는 횡단면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 피니언 밸브의 일측면 및 압력 제어 밸브의 일측면을 나타내는 횡단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 종래의 피니언 밸브 105: 작동 실린더
109: 전자 제어 장치 150: 압력 제어 밸브
202: 입력축 베어링 203: 입력축
205: 피니언축 206: 피니언 기어
207: 입력축 오일 씰(Oil Seal) 208: 걸림턱
210: 종래의 밸브 하우징 300: 본 발명의 피니언 밸브
305: 지지부 310: 본 발명의 밸브 하우징
315: 걸림홈 320: 스냅 링(Snap Ring)
본 발명은 피니언 밸브 및 이를 포함하는 전자 제어 동력 보조 조향장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 밸브 하우징에 지지부를 형성함으로써 베어링이 필요 없어지고, 조립성이 향상되며 부품수 및 공정수의 감축으로 원가 절감이 되는 피니언 밸브 및 이를 포함하는 전자 제어 동력 보조 조향장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 조향장치는 자동차의 진행 방향을 운전자의 의지대로 변경할 수 있도록 하기 위한 장치로서 자동차의 앞바퀴가 선회하는 회전 중심을 임의로 변경하여 운전자가 원하는 방향으로 자동차를 진행시킬 수 있도록 보조하는 장치이다.
한편, 동력 보조 조향장치는 운전자가 자동차의 조향 휠(Steering Wheel)을 조작할 경우에 배력 장치를 이용하여 운전자의 조향 휠 조작력을 보조하여 줌으로써 보다 작은 힘으로 용이하게 차량의 진행 방향을 변경할 수 있도록 하는 장치이다. 이와 같은 동력 보조 조향장치는 유압식 동력 보조 조향장치(HPS: Hydraulic Power Steering Apparatus)와 전기식 동력 보조 조향장치(EPS: Electric Power Steering Apparatus)로 크게 구분된다.
유압식 동력 보조 조향장치는 엔진의 회전축에 연결된 유압 펌프가 작동유를 랙 바(Rack Bar)와 연결되어 있는 작동 실린더로 공급하면, 작동유를 공급받은 작동 실린더의 피스톤이 움직임으로써 조향 조작력을 보조하게 되어 운전자로 하여금 작은 힘으로 조향 조작을 할 수 있도록 하는 장치이다. 반면, 전기식 동력 보조 조 향장치는 유압 펌프와 작동 실린더 대신에 랙 바 또는 컬럼에 모터 및 전자 제어 장치(ECU: Electronic Control Unit)를 포함하고 있어 모터의 힘으로 조작력을 보조해 주는 장치이다.
전자 제어 동력 보조 조향장치(ECPS: Electronically Controllable Power Steering Apparatus)는 자동차의 주행 속도에 따라 조향 보조 동력의 공급을 제어함으로써 고속에서도 조향 안정성을 유지할 수 있도록 하는 장치로서, 일반적인 유압식 동력 보조 조향장치가 갖고 있었던 문제점인 자동차가 저속인 경우든 고속인 경우든 동일한 조향 보조 동력을 공급하여 고속의 경우 필요 이상으로 조향 휠이 가벼워지는 문제점을 개선한 것이다.
도 1은 종래 기술에 의한 전자 제어 동력 보조 조향장치의 구성도이고, 도 2는 종래 기술에 의한 피니언 밸브(Pinion Valve)의 일측면 및 압력 제어 밸브(PCV: Pressure Control Valve)의 일측면을 나타내는 횡단면도이다.
도시된 바와 같이 종래 기술에 의한 자동차의 전자 제어 동력 보조 조향장치는 자동차의 엔진(미도시)에 의해 구동되는 유압 펌프(103), 입력축(203)과 피니언축(205)의 상대 변위에 따라 작동유의 유로를 변환하는 피니언 밸브(100), 피니언 밸브(100)로부터 전달되는 작동유에 의해 조향 보조 동력을 공급하는 작동 실린더(105), 자동차의 속도를 감지하는 차속 센서(107), 차속 센서(107)로부터 전기적 신호를 전달받는 전자 제어 장치(109), 피니언 밸브(100)의 일측에 구비되어 전자 제어 장치(109)에 의해 유압 반력부(209)로의 작동유의 공급을 제어하는 압력 제어 밸브(150)를 포함하여 구성된다.
이러한 전자 제어 동력 보조 조향장치는 운전자가 조향휠(113)을 조작함으로써 조향휠에 연결된 조향축(115)이 회전하고, 유니버설 조인트(117)를 매개로 조향축(115)과 연결되는 입력축(203)이 피니언축(205)과 상대 변위를 일으키면서 회전하여 그에 따라 작동유가 작동 실린더(105)에 선택적으로 공급됨으로써 랙 바(119)에 조향 보조 동력이 가해 지게 되는 것이다.
또한, 종래 기술에 의한 압력 제어 밸브(150)는 도 2에서와 같이 외주측에 배출 포트(223) 및 공급 포트(221)가 각각 형성되어 있고 중공 형상으로 이루어진 압력 제어 밸브 바디(231), 압력 제어 밸브 바디(231)의 내측에 슬라이딩 가능하도록 구비되고 공급 포트(221)와 연통되되 하측으로 개방된 유로(237)를 내측에 구비하고 있는 스풀(233), 스풀(233)의 상측에 구비되는 탄성 부재(235), 탄성 부재의 상측에 형성되는 지지체(241), 지지체의 상측에 형성되는 슬리브(243), 슬리브를 구동하는 스테핑 모터(247)를 포함하여 구성된다.
또한, 피니언 밸브(100)는 토션 바(201)가 내장되는 중공 형상의 입력축(203), 토션 바(201)를 매개로 입력축(203)과 연결되며 하측에 피니언 기어(206)가 형성되어 있는 피니언축(205), 입력축(203)을 감싸며 원주 방향으로 유로가 형성되어 있는 피니언 밸브 바디(204), 피니언축(205)에 압입 결합된 입력축(203)이 삽입되며 상측에 입력축 오일 씰(Oil Seal, 207)이 안착되는 걸림턱(208)이 구비되어 있는 밸브 하우징(210), 입력축(203) 및 피니언축(205)과 밸브 하우징(210)사이에 작동유의 유출을 방지하는 입력축/피니언축 오일 씰(207, 211) 및 베어링(202)을 포함하여 구성된다.
이러한 피니언 밸브(100)는 입력축(203)의 회전을 지지하기 위하여 밸브 하우징(210)과 입력축(203)의 원주 사이에 베어링(202)이 삽입되는데 피니언 밸브(100)의 조립 공정상 밸브 하우징(210)의 상측에 입력축 오일 씰(207)을 밸브 하우징의 걸림턱(208) 내부에 압입한 후 다시 베어링(202)을 삽입하여 조립하게 된다.
그러나, 이러한 종래의 피니언 밸브 및 전자 제어 동력 보조 조향장치는 입력축과 밸브 하우징 사이에 입력축의 회전을 지지하는 베어링이 구비되어야 하므로 피니언 밸브의 조립시 입력축 오일 씰을 밸브 하우징에 압입 후 다시 베어링을 삽입하는 공정이 필요하여 조립성이 떨어지고 부품수 및 공정수가 늘어나 원가가 상승하는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서 종래의 기술에 비하여 베어링이 필요 없고 오일 씰을 밸브 하우징의 상측에서 직접 조립하게 함으로써 조립성을 향상시키고 부품수 및 공정수를 감소시켜 원가 절감을 할 수 있는 피니언 밸브 및 이를 포함하는 전자 제어 동력 보조 조향장치를 제공하는 데 그 주된 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 입력축을 지지하도록 상측 내주면에 원주 방향으로 환형의 지지부가 형성되어 있고 지지부 상측이 개방되어 있는 밸브 하우징을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 피니언 밸브를 제공한다.
또한, 이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 입력축을 지지하도록 상측 내주면에 원주 방향으로 환형의 지지부가 형성되어 있고 지지부 상측이 개방되어 있는 밸브 하우징을 포함하여 구성되는 피니언 밸브 및 상기 피니언 밸브의 일측에 구비되어 전자 제어 장치에 의해 유압 반력부로의 작동유의 공급을 제어하는 압력 제어 밸브를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전자 제어 동력 보조 조향장치를 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 피니언 밸브의 일측면 및 압력 제어 밸브의 일측면을 나타내는 횡단면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 피니언 밸브(300)는 입력축(203)을 지지하도록 상측 내주면에 원주 방향으로 환형의 지지부(305)가 형성되어 있고 지지부 상측이 개방되어 있는 밸브 하우징(310)을 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 전자 제어 동력 보조 조향장치는 입력축(203)을 지지하도록 상측 내주면에 원주 방향으로 환형의 지지부(305)가 형성되어 있고 지지부(305) 상측이 개방되어 있는 밸브 하우징(310)을 포함하여 구성되는 피니언 밸브(300) 및 상기 피니언 밸브(300)의 일측에 구비되어 전자 제어 장치에 의해 유압 반력부로의 작동유의 공급을 제어하는 압력 제어 밸브(150)를 포함하여 구성된다.
다만, 본 발명의 실시예에 의한 전자 제어 동력 보조 조향장치를 구성하는 상기 압력 제어 밸브(150)는 종래의 기술과 동일하므로 이하 설명을 생략하기로 한다.
도시된 바와 같이 본 발명에 의한 피니언 밸브(300)의 밸브 하우징(310)은 상측 내주면에 입력축(203)의 회전을 지지하는 지지부(305)가 형성되어 있고, 지지부(305)의 상측에는 작동유의 오일 유출을 막도록 입력축(203)과 밸브 하우징(310)의 내주면에 밀착하는 입력축 오일 씰(Oil Seal, 207)이 삽입되며, 입력축 오일 씰의 상측에는 오일 씰의 이탈을 방지하는 스냅 링(320)이 장착되어 있다.
종래의 기술에 의하면 입력축과 밸브 하우징 사이에 장착된 베어링에 의하여 입력축의 회전을 지지하게 되나, 본 발명에 의한 피니언 밸브(300)는 베어링 대신 밸브 하우징(310)의 상측 내주면에 원주 방향으로 환형 형상의 지지부(305)가 형성되어 있어서 입력축(203)의 회전을 지지하게 된다.
이때 지지부는 지지부의 끝단부와 입력축 사이에 소정의 틈이 존재할 수 있을 정도로 밸브 하우징의 내주면으로 부터 돌출되어 형성되는데 이는 입력축이 회전할때 밸브 하우징의 지지부에 의하여 회전이 방해받지 않을 정도로 크지만, 입력축의 중심을 잡아주고 작동유가 과도하게 밸브 하우징 밖으로 유출되지 않을 정도로 작아야 한다.
또한, 입력축(203)과 밸브 하우징(310) 사이의 빈 공간에 채워져 있는 작동유가 밸브 하우징(310)의 지지부(305)와 입력축(203)사이에서 윤활제 역할을 하게 되어 마찰에 의한 마모 및 소음등을 방지하게 된다.
지지부(305)의 상측에는 작동유의 오일 유출을 막는 입력축 오일 씰(207)이 밸브 하우징(310)의 내주면 및 입력축(203)에 밀착되어 삽입되는데, 이렇게 오일 씰이 밸브 하우징과 입력축에 밀착됨에 의해서 입력축의 중심을 잡아주는 역할도 하게 되는 것이다.
걸림턱이 형성되어 있는 종래의 기술에 의한 밸브 하우징과 달리 본 발명에 의한 밸브 하우징의 지지부(305) 상측은 걸림턱이 없이 개방되어 있어서 밸브 하우징(310)의 상측에서 입력축 오일 씰(207)을 삽입할 수 있게 되어 조립 공정이 간편해지는 장점이 있다.
또한, 밸브 하우징의 지지부(305) 상측에 삽입되는 입력축 오일 씰(207)의 상측에는 스냅 링(Snap Ring, 320)이 장착되는데, 스냅 링은 입력축 오일 씰(207)이 개방된 밸브 하우징(310)의 상측으로 이탈되는 것을 방지하는 역할을 하게 되며 그 형상은 환형의 얇은 띠 형상이다.
따라서, 밸브 하우징(310)의 상측 내주면에는 원주 방향의 소정 깊이로 스냅 링(320)이 장착되는 걸림홈(315)이 형성되어 있고 이 걸림홈(315)에 장착된 스냅 링(320)에 의해 입력축 오일 씰(207)이 이탈되는 것을 방지 하게 되는 것이다.
다만, 본 발명에 의한 피니언 밸브(300)에 있어서 경우에 따라는 입력축 오일 씰(207)이 입력축의 지지부(305)와 밸브 하우징(310) 사이에 삽입되어 강한 밀 착력을 유지할 수 있는 경우에는 스냅 링(320) 및 걸림홈(315)이 없이 본 발명이 구성될 수도 있을 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 종래의 기술에 비하여 베어링이 필요 없어지고 오일 씰을 밸브 하우징의 상측에서 직접 조립하게 되므로 조립성이 향상되며 부품수 및 공정수가 감소되어 원가 절감의 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 입력축을 지지하도록 상측 내주면에 원주 방향으로 환형의 지지부가 형성되어 있고 지지부 상측이 개방되어 있는 밸브 하우징을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 피니언 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지부의 상측에 삽입되는 입력축 오일 씰을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 피니언 밸브.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 지지부의 상측 내주면에 원주 방향으로 요홈 형상의 걸림홈이 형성되어 있고, 상기 걸림홈에 삽입되는 스냅 링을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 피니언 밸브.
  4. 입력축과 피니언축의 상대 변위에 따라 작동유의 유로를 변환하는 피니언 밸브와 피니언 밸브의 일측에 구비되어 전자 제어 장치에 의해 유압 반력부로의 작동유의 공급을 제어하는 압력 제어 밸브를 포함하는 전자 제어 동력 보조 조향장치에 있어서,
    상기 피니언 밸브는,
    입력축을 지지하도록 상측 내주면에 원주 방향으로 환형의 지지부가 형성되어 있고, 지지부 상측이 개방되어 있는 밸브 하우징을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전자 제어 동력 보조 조향장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 지지부의 상측 내주면에 원주 방향으로 요홈 형상의 걸림홈이 형성되어 있고 상기 걸림홈에 삽입되는 스냅 링과 상기 지지부의 상측에 삽입되는 입력축 오일 씰을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전자 제어 동력 보조 조향장치.
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