KR20110012344A - 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치 - Google Patents

자동차의 유압식 동력 보조 조향장치 Download PDF

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배재훈
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주식회사 만도
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Abstract

본 발명은 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예는 입력축이 삽입 결합되고 내부에 작동유가 유입 유출되는 밸브 하우징과; 입력축과 결합되는 피니언축이 내장되도록 밸브 하우징의 하측에 결합되는 피니언 하우징과; 양측면에 구비되는 지지판 사이에 팩킹부재가 삽입 결합되되, 중심부에는 피니언축이 관통되는 관통홀이 구비되고, 관통홀의 주위에는 밸브 하우징 방향 또는 피니언 하우징 방향 중 어느 일측은 볼록하고 타측은 오목한 환형의 그루브가 형성되어 있는 팩킹 플레이트; 및 그루브의 오목면에 삽입되어 밸브 하우징과 피니언 하우징의 체결시 압축되며 결합되는 탄성지지체;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치를 제공한다.
본 발명에 의하면 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치에 있어서, 밸브 하우징과 피니언 하우징의 사이에 그루브가 구비된 팩킹 플레이트와 탄성지지체를 압착 결합시킴으로써, 조향축 방향의 유격을 보상하면서 작동유의 누출을 방지하고, 밸브 하우징과 피니언 하우징과의 간격이 벌어지면서 발생되는 노이즈를 방지하는 효과가 있다.
조향장치, 입력축, 피니언축, 피니언 밸브 어셈블리, 밸브 하우징

Description

자동차의 유압식 동력 보조 조향장치{Hydraulic Power Steering Apparatus for Vehicle}
본 발명은 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치에 있어서, 밸브 하우징과 피니언 하우징의 사이에 그루브가 구비된 팩킹 플레이트와 탄성지지체를 압착 결합시킴으로써, 조향축 방향의 유격을 보상하면서 작동유의 누출을 방지하고, 밸브 하우징과 피니언 하우징과의 간격이 벌어지면서 발생되는 노이즈를 방지하는 자동차의 유압식 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 장치이 다.
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 오일 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 조향장치는 오일 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. 최근에는 전기식 동력 보조 조향장치를 탑재한 자동차가 늘어나고 있는 실정이기는 하나 아직 대부분의 자동차에는 유압식 동력 보조 조향장치가 사용되고 있다.
도 1은 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치를 나타내는 사시도이다.
도 1에서 도시하는 바와 같이 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치(100)는 조향휠(미도시)이 장착되어 있는 조향축(미도시)의 하단부에 설치되어 조향시 작동유의 유동 방향을 제어하는 피니언 밸브 어셈블리(120)와, 피니언 밸브 어셈블리(120)의 하측에 결합되어 조향축의 회전시 직선운동으로 바꾸어 주는 랙과 피니언이 설치된 기어 박스(140)와, 피니언 밸브 어셈블리(120)의 작동에 따라 조향 차륜을 조향시키는 타이로드(115)에 작용력을 인가하는 작동 실린더(140)를 포함하여 구성된다.
오일 펌프(130)로부터 공급되는 작동유가 공급 유로(135)를 통하여 피니언 밸브 어셈블리(120)에 공급되고, 조향시 조향축(미도시)의 회전 방향에 따라 작동유를 좌측 유로(110)와 우측 유로(117)를 통해 작동 실린더(140)의 좌,우측 압력실에 선택적으로 공급하면, 랙바와 결합되어 있는 피스톤이 유압에 의해 좌,우로 슬라이딩되면서 조향력을 보조하여 주고, 피니언 밸브 어셈블리(120)에서 동작을 완료한 작동유는 회수 유로(125)를 통해 오일 저장 탱크(131)로 돌아와 다시 흡입 호스(132)를 통해 오일 펌프(130)로 공급되는 유압 계통을 갖는다.
도 2는 종래 유압식 동력 보조 조향장치 중 일부를 나타내는 단면도이다.
도 2에서 도시된 바와 같이 기어 박스(140)는 피니언 기어(220)의 회전 운동을 랙바(270)의 직선 운동으로 전환시키는 구조로 되어 있고, 피니언 밸브 어셈블리(120)를 구성하는 입력축(210)은 내부가 중공 형상으로 형성되어 일측이 조향축(205)과 연결되고 타측은 기어 박스(140)의 피니언 하우징(215)에 내장되는 피니언축(240)과 연결된다.
토션바(230)의 일측은 입력축(210)의 내부 중공으로 삽입되고 핀(235)으로 고정되어 조향축(205)과 연결된 입력축(210)과 연동되어 회전하고, 타측은 피니언축(240)과 연결되어 있으며 피니언축(240)은 랙바(270)와 치합되는 피니언 기어(220)를 형성하고 있다.
따라서, 운전자가 조향휠을 회전시키면 입력축(210), 토션바(230), 피니언축(240) 및 피니언 기어(220)가 연동하여 회전하는 구조를 가진다.
토션바(230)는 조향축(205)과 피니언축(240) 사이에 회전차로 생기는 비틀림을 발생시키는 일종의 스프링으로서, 토션바(230)의 비틀림으로 밸브 하우징(255)의 유로를 변경시키는 기능을 가진다.
입력축(210)의 외주면은 중공 형상의 밸브 바디(250)가 감싸고 있는데, 밸브 바디(250)는 피니언축(240)와 연동하여 회전한다. 즉, 피니언축(240), 피니언 기어(220) 및 밸브 바디(250)는 연동하여 회전하는 구조를 가진다.
또한, 밸브 바디(250)의 외주면은 밸브 하우징(255)이 감싸고 있는데, 이 밸브 하우징(255)에는 공급 유로(135), 회수 유로(125), 좌측 유로(110) 및 우측 유로(117)가 형성되며 피니언 하우징(215)과 결합되어 있다.
따라서, 운전자가 조향장치를 작동하지 않을 경우에는 공급 유로(135)를 통해서 들어온 작동유는 입력축(210)에 형성된 8개의 리턴 홀(260)을 통해 회수 유로(125)로 리턴된다.
입력축(210)의 외주면에 형성된 홈은 그 단면이 움푹 파인 활 모양으로 형성되고 이에 대응하여 밸브바디(250)의 내주면에 홈과 반대방향으로 움푹 파인 활 모양의 홈이 형성되어 토션바(230)에 의해 미세한 비틀림이 발생하였을 때 양 홈의 상, 하 단부가 맞닿음으로써 밸브 하우징(255) 안의 작동유의 유로를 변경해 주는 역할을 한다.
한편, 밸브 하우징(255)과 피니언 하우징(215)에는 각각 입력축(210)과 피니언축(240)의 회전을 지지하는 베어링(280)과 작동유의 유출을 방지하는 오일씰(290)이 결합되어 있고, 밸브 하우징(255)과 피니언 하우징(215)의 사이에는 개 스킷(225)이 삽입되어 체결부재(245)로 결합되어 있다.
그러나, 이와 같은 종래의 유압식 동력 보조 조향장치는 밸브 하우징과 피니언 하우징의 사이에 결합되는 개스킷이 조향축 방향의 유격을 제대로 보상하지 못하고 작동유의 누출이 발생되는 문제점이 있었고, 특히 체결부와 멀리 떨어진 부위에서는 고온의 작동유에 의해 변형이 발생되어 밸브 하우징과 피니언 하우징과의 간격이 벌어지면서 노이즈가 발생되고 입력축의 회전을 제대로 지지하지 못하게 되는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치에 있어서, 밸브 하우징과 피니언 하우징의 사이에 그루브가 구비된 팩킹 플레이트와 탄성지지체를 압착 결합시킴으로써, 조향축 방향의 유격을 보상하면서 작동유의 누출을 방지하고, 밸브 하우징과 피니언 하우징과의 간격이 벌어지면서 발생되는 노이즈를 방지하는 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예는, 상측은 조향축과 연결되어 조향력을 전달하는 입력축이 삽입 결합되고 내부에 작동유가 유입 유출되는 밸브 하우징과; 상기 입력축과 결합되는 피니언축이 내장되도록 상기 밸브 하우징의 하측에 결합되는 피니언 하우징과; 상기 밸브 하우징과 피니언 하우징의 사이에 결합되는 양측면에 구비되는 지지판 사이에 팩킹부재가 삽입 결합되되, 중심부에는 상기 피니언축이 관통되는 관통홀이 구비되고, 상기 관통홀의 주위에는 상기 밸브 하우징 방향 또는 상기 피니언 하우징 방향 중 어느 일측은 볼록하고 타측은 오목한 환형의 그루브가 형성되어 있는 팩킹 플레이트; 및 상기 그루브의 오목면에 삽입되어 상기 밸브 하우징과 피니언 하우징의 체결시 압축되며 결합되는 탄성지지체;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치를 제공한다.
본 발명에 의하면 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치에 있어서, 밸브 하우징과 피니언 하우징의 사이에 그루브가 구비된 팩킹 플레이트와 탄성지지체를 압착 결합시킴으로써, 조향축 방향의 유격을 보상하면서 작동유의 누출을 방지하고, 밸브 하우징과 피니언 하우징과의 간격이 벌어지면서 발생되는 노이즈를 방지하는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 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.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치 중 일부를 나타내는 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치 중 일부를 나타내는 단면도이다.
도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치는, 상측은 조향축(205)과 연결되어 조향력을 전달하는 입력축(210)이 삽입 결합되고 내부에 작동유가 유입 유출되는 밸브 하우징(255)과; 상기 입력축(210)과 결합되는 피니언축(240)이 내장되도록 상기 밸브 하우징(255)의 하측에 결합되는 피니언 하우징(215)과; 상기 밸브 하우징(255)과 피니언 하우징(215)의 사이에 결합되는 양측면에 구비되는 지지판(305) 사이에 팩킹부재(310)가 삽입 결합되되, 중심부에는 상기 피니언축(240)이 관통되는 관통홀(315)이 구비되고, 상기 관통홀(315)의 주위에는 상기 밸브 하우징(255) 방향 또는 상기 피니언 하우징(215) 방향 중 어느 일측은 볼록하고 타측은 오목한 환형의 그루브(320)가 형성되어 있는 팩킹 플레이트(300); 및 상기 그루브(320)의 오목면에 삽입되어 상기 밸브 하우징(255)과 피니언 하우징(215)의 체결시 압축되며 결합되는 탄성지지체(325);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 의한 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치는 조향축(205)과 연동되어 회전하는 중공 형상의 입력축(210)과, 입력축(210)의 내부로 삽입되고 상단부에서 핀(235)을 매개로 입력축(210)에 체결되는 토션바(230)와, 토션바(230)의 하단부와 압입 방식으로 결합되며 작동 실린더의 랙바(270)와 치합되는 피니언 기어(220)를 갖춘 피니언축(240) 및 피니언축(240)의 상단부와 체결되며 입력축(210)의 외주에 끼워지는 밸브 바디(250) 등으로 구성되어 있다.
이와 같은 유압식 동력 보조 조향장치는 조향시 운전자에 의해 조향휠에 가해진 조향력에 의해 조향축(205)이 회전하면서 입력축(210)을 회전시키게 되는데, 밸브 하우징(255)과 피니언 하우징(215)에는 각각 입력축(210)과 피니언축(240)의 회전을 지지하는 베어링(280)과 작동유의 유출을 방지하는 오일씰(290)이 결합되어 있고, 밸브 하우징(255)과 피니언 하우징(215)의 사이에는 팩킹 플레이트(300)가 삽입 결합되어 있다.
밸브 하우징(255)의 상측은 조향축(205)과 연결되어 조향력을 전달하는 입력축(210)이 삽입 결합되고 내부에 작동유가 유입 유출되면서 유압에 의해 조향력을 피니언축(240)에 전달하고 밸브 하우징(255)의 하측은 피니언 하우징(215)이 결합된다.
피니언 하우징(215)은 입력축(210)과 결합되는 피니언축(240)이 내장되도록 밸브 하우징(255)의 하측에 결합되며 일측에는 피니언축(240)의 피니언과 치결합되는 랙바(270)와 랙바(270)를 지지하는 장치들이 결합되는 기어박스(140)가 구비되어 있다.
팩킹 플레이트(300)는 밸브 하우징(255)과 피니언 하우징(215)의 사이에 결합되어 작동유의 누출을 방지하게 되는데, 밸브 하우징(255)의 하측면과 피니언 하우징(215)의 상측면과 밀착되는 양측면에 밀착되는 지지판(305) 사이에 팩킹부재(310)가 삽입 결합되어 있다.
팩킹 플레이트(300)의 지지판(305)은 강성을 구비하는 스틸 또는 아세탈 수지와 같은 엔지니어링 플라스틱으로 형성될 수 있으며, 팩킹부재(310)는 우레탄이나 천연 고무재 또는 폴리에스테르 일래스토머(PE)와 같은 탄성재질로 형성된다.
팩킹 플레이트(300)의 중심부에는 피니언축(240)이 관통되는 관통홀(315)이 구비되어 있고, 이 관통홀(315)의 주위에는 경방향으로 소정거리 이격되며 밸브 하우징(255) 방향 또는 그 반대 방향인 피니언 하우징(215) 방향 중 어느 일측은 볼록하고 타측은 오목한 환형의 그루브(320)가 형성되어 있다.
그루브(320)의 오목면에는 탄성지지체(325)가 삽입되어 체결부재(245)로 밸브 하우징(255)과 피니언 하우징(215)을 체결할 때 압축되며 결합되도록 되어 있다.
이와 같은 팩킹 플레이트(300)는 밸브 하우징(255)과 피니언 하우징(215)의 체결시 체결부재(245)의 체결력에 의해 그루브(320)가 압착되면서 탄성지지체(325)를 압축시켜 결합된다.
여기서, 밸브 하우징(255)의 하측면 또는 피니언 하우징(215)의 상측면에는 그루브(320)의 볼록면에 대응되는 요홈부(330)가 구비될 수 있다.
이러한 형상과 구조를 갖는 본 발명에 의하면 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치에 있어서, 밸브 하우징과 피니언 하우징의 사이에 그루브가 구비된 팩킹 플레이트와 탄성지지체를 압착 결합시킴으로써, 조향축 방향의 유격을 보상하면서 작동유의 누출을 방지하고, 밸브 하우징과 피니언 하우징과의 간격이 벌어지면서 발생되는 노이즈를 방지하는 효과가 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 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.
도 1은 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치를 나타내는 사시도;
도 2는 종래 유압식 동력 보조 조향장치 중 일부를 나타내는 단면도;
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치 중 일부를 나타내는 분해 사시도;
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치 중 일부를 나타내는 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
205: 조향축 210: 입력축
215: 피니언 하우징 240: 피니언축
250: 밸브 바디 255: 밸브 하우징
300: 팩킹 플레이트 305: 지지판
310: 팩킹부재 315: 관통홀
320: 그루브 330: 요홈부

Claims (2)

  1. 상측은 조향축과 연결되어 조향력을 전달하는 입력축이 삽입 결합되고 내부에 작동유가 유입 유출되는 밸브 하우징;
    상기 입력축과 결합되는 피니언축이 내장되도록 상기 밸브 하우징의 하측에 결합되는 피니언 하우징;
    상기 밸브 하우징과 피니언 하우징의 사이에 결합되는 양측면에 구비되는 지지판 사이에 팩킹부재가 삽입 결합되되, 중심부에는 상기 피니언축이 관통되는 관통홀이 구비되고, 상기 관통홀의 주위에는 상기 밸브 하우징 방향 또는 상기 피니언 하우징 방향 중 어느 일측은 볼록하고 타측은 오목한 환형의 그루브가 형성되어 있는 팩킹 플레이트; 및
    상기 그루브의 오목면에 삽입되어 상기 밸브 하우징과 피니언 하우징의 체결시 압축되며 결합되는 탄성지지체;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브 하우징의 하측면 또는 상기 피니언 하우징의 상측면에는 상기 그루브의 볼록면에 대응되는 요홈부가 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20180094272A (ko) * 2017-02-15 2018-08-23 주식회사 만도 랙구동형 동력 보조 조향장치

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