KR20110037614A - Power steering system having stopper valve - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량용 동력조향장치(파워스티어링장치)에 관한 것으로 더욱 상세하게는 내부 충격이 억제되도록 구성된 파워스티어링의 기어장치 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a power steering apparatus (power steering apparatus) for a vehicle, and more particularly, to a gear device structure of a power steering configured to suppress an internal shock.
조향장치는 차량의 진행방향을 운전자의 의도에 따라 바꿀 때 조작되는 장치로서, 스티어링휠의 회전운동을 로드휠(Load wheel)의 선회운동으로 변환시키는 장치이다.The steering device is a device that is manipulated when the driving direction of the vehicle is changed according to the intention of the driver, and is a device that converts the rotational movement of the steering wheel into the rotational movement of the load wheel.
상기 조향장치는 회전을 보조하는 배력장치의 유무에 따라 수동조향장치와 동력조향장치로 구분된다.The steering device is classified into a manual steering device and a power steering device according to the presence or absence of a power booster to assist rotation.
최근에는 운전의 편이성 향상을 위하여 거의 모든 차량에 동력조향장치가 장착되며, 상기 동력조향장치는 크게 유압식과 모터식으로 구분된다.Recently, in order to improve driving convenience, almost all vehicles are equipped with a power steering device, and the power steering device is largely divided into a hydraulic type and a motor type.
상기 모터식은 비교적 부하가 작게 발생하는 소형 자동차에 사용되며, 유압식은 고급 차량 및 대형 버스 등에 주로 사용된다.The motor type is used in a small vehicle that is relatively low load, the hydraulic type is mainly used in luxury vehicles and large buses.
이중, 유압식은 스티어링휠과 결합된 스티어링 축, 스티어링 칼럼, 조인트 등으로 이루어진 조작장치와, 상기 조작장치와 연결되어 조작장치의 회전방향에 따라 배력을 발생시키는 기어장치 및 상기 기어장치 및 로드휠을 연결하는 링크기구로 구성된다.Dual, hydraulic type is connected to the steering device coupled to the steering wheel, steering column, joint, etc., and the gear device and the gear device and the road wheel connected to the control device to generate a force according to the direction of rotation of the control device It consists of a link mechanism.
상기 기어장치는, 스티어링 휠의 회전 정도를 감지하는 센서, 유압펌프 및 상기 유압펌프를 제어하는 콘트롤러를 포함하며, 미리 정해진 프로세스에 따라 피스톤이 활주하도록 오일의 출입 및 압력을 제어한다. 이와 같이 활주하는 피스톤은 외주면에 길이 방향으로 나사산이 형성되고 상기 나사산은 로드휠을 선회시키는 섹터샤프트의 나사산과 치합하여 랙 & 피니언(rack and pinion) 을 구성한다. The gear device includes a sensor for detecting the degree of rotation of the steering wheel, a hydraulic pump and a controller for controlling the hydraulic pump, and controls the inflow and pressure of oil so that the piston slides according to a predetermined process. The sliding piston is threaded in the longitudinal direction on the outer circumferential surface and the thread engages with the thread of the sector shaft for turning the road wheel to form a rack and pinion.
또한, 상기 피스톤은, 스티어링 휠로부터 직접 회전력이 전달되는 조작장치와도 웜기어 등과 같은 방식으로 연결되어 유압의 도움없이도 활주 가능하도록 구성된다.In addition, the piston is connected to the operation device to which the rotational force is transmitted directly from the steering wheel in the same manner as a worm gear is configured to be able to slide without the aid of hydraulic pressure.
하지만, 기어박스 내에서 로드휠이 최대 회전각 상태에 있을 때, 작용하는 최대 유압은 스티어링 기어, 펌프 및 링케이지 등과 같은 각 부품에 큰 부하를 주게 되며, 상기와 같은 지속적인 부하 발생은 부품의 내구성에 영향을 미치게 되었다. However, when the load wheel is in the maximum rotation angle within the gearbox, the maximum hydraulic pressure acting puts a large load on each component such as the steering gear, the pump, and the ring cage, and such continuous load generation is caused by the durability of the component. It was influenced.
또한, 잦은 최대 회전각 상태 및 지속적인 최대 회전각 상태에서는 파워 스티어링 오일의 온도가 상승하여 파워스티어링의 정상적인 기능을 제대로 발휘하지 못할 수도 있었다. In addition, during frequent maximum rotation angles and continuous maximum rotation angles, the temperature of the power steering oil may rise, which may prevent proper functioning of the power steering.
특히, 대형트럭이나 버스와 같이 더 큰 유압이 작용하는 경우에는 이와 같은 문제가 더 빈번히 발생할 수 있는 개연성이 더 높았다. In particular, there is a higher probability that such problems may occur more frequently when larger hydraulic pressures such as large trucks or buses are applied.
따라서, 본 발명은 파워스티어링의 기어장치 내에서 유압의 상승에 따른 부하를 억제하는 동력조향장치를 제공하는 것을 주목적으로 한다.Accordingly, the present invention aims to provide a power steering apparatus which suppresses a load caused by an increase in hydraulic pressure in a gear device of a power steering.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 피스톤의 이동에 따라 휠을 조향하는 유압식 동력조향장치에 있어서, 내부에 챔버가 형성되고 상기 챔버의 양측에서 각각 오일이 출입하도록 구성되며, 상기 챔버의 일측 벽면과 타측 벽면에 각각 제1장착홀과 제2장착홀이 형성된 하우징; 상기 챔버에 탑재되어 상기 챔버를 활주하는 피스톤; 상기 제1장착홀에서 설치되어 피스톤과 마주하는 제1스토퍼밸브; 상기 제2장착홀에서 피스톤과 마주하는 제2스토퍼밸브; 및 스티어링휠의 회전방향을 감지하고, 챔버로의 오일 출입 및 유압을 제어하여 피스톤을 활주시키는 유압제어부;를 포함하고, 상기 하우징에는 제1장착홀과 제2장착홀을 개통하는 유로관이 형성되며, 상기 제1스토퍼밸브와 제2스토퍼밸브 각각은, 내부에서 활주하여 출입홀을 폐쇄하는 플런저가 일측 끝단이 피스톤을 향하도록 돌출되도록 내장되고, 상기 플런저는 피스톤에 의한 눌림이나 챔버 내의 유압차에 의하여 출입홀을 개방시키는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a hydraulic power steering apparatus for steering a wheel according to a movement of a piston, wherein a chamber is formed therein and configured to allow oil to enter and exit from each side of the chamber, and one side of the chamber. A housing having a first mounting hole and a second mounting hole formed on the wall surface and the other side wall, respectively; A piston mounted to the chamber and sliding the chamber; A first stopper valve installed at the first mounting hole and facing the piston; A second stopper valve facing the piston in the second mounting hole; And a hydraulic control unit which senses the rotational direction of the steering wheel and slides the piston by controlling the oil in and out of the chamber and the hydraulic pressure. The flow path tube is formed in the housing to open the first mounting hole and the second mounting hole. Each of the first stopper valve and the second stopper valve includes a plunger that slides inside to close the access hole so that one end thereof protrudes toward the piston, and the plunger is pressed by the piston or the hydraulic vehicle in the chamber. It characterized in that for opening the access hole.
상기 제1스토퍼밸브와 제2스토퍼밸브 각각은, 유로관과 연결되어 하우징의 벽면에 장착되는 케이싱;과 일측이 하우징의 벽면에서 돌출되도록 케이싱에 삽입되고 양측면에 각각 출입홀이 형성된 슬리브;와 상기 슬리브의 내주면을 활주하여 일측 출입홀을 폐쇄하고 일측 끝단이 챔버에 노출되도록 돌출된 플런저; 상기 슬리브에 내장되고 플런저의 타측면과 연결된 스프링;을 포함한다.Each of the first stopper valve and the second stopper valve may include a casing connected to the flow path pipe and mounted on the wall of the housing; and a sleeve inserted into the casing so that one side thereof protrudes from the wall of the housing, and each of which has an access hole formed on both sides thereof. A plunger that slides an inner circumferential surface of the sleeve to close one access hole and protrude so that one end thereof is exposed to the chamber; And a spring embedded in the sleeve and connected to the other side of the plunger.
상기 슬리브는 원통형상이고, 케이싱에 삽입되는 부분의 외주면에는 링(ring) 형상인 벌지(bulge)가 다수 개 형성되어 벌지부를 형성하는 것을 특징으로 한다.The sleeve has a cylindrical shape, a plurality of ring-shaped bulge (ring) is formed on the outer circumferential surface of the portion to be inserted into the casing to form a bulge.
상기 피스톤은 길이방향을 따라 일측에서 나사홈이 형성되고, 상기 나사홈에는 스티어링휠과 연동하는 볼 스크류(ball screw)가 결합된다.The piston is formed with a screw groove on one side along the longitudinal direction, the screw groove is coupled to the ball screw (ball screw) in conjunction with the steering wheel.
상기와 같은 구성의 본 발명은, 파워스티어의 기어박스 내에서 발생하는 과 도한 유압상승에 따른 각 부품들에 발생하는 부하를 억제하는 효과가 있다.The present invention of the configuration as described above, there is an effect of suppressing the load generated in each component due to excessive hydraulic rise occurring in the gear box of the power steering.
본 발명의 스토퍼밸브는 슬리브가 벌지부가 형성된 원통형상으로서 케이싱에서 일방향으로 활주가능하도록 구성되어 차종에 따라 상이한 스티어링휠의 최대회전각도에 대응하여 용이하게 초기세팅을 실시할 수 있는 효과가 있다.The stopper valve of the present invention is configured to be slidable in one direction in the casing as a cylindrical shape formed with a bulge portion, there is an effect that can be easily carried out according to the maximum rotation angle of different steering wheels according to the vehicle type.
또한, 상기 피스톤은 볼 스크류 결합에 의해 스티어링휠과 연결되어 유압의 도움없이도 더 부드럽게 피스톤을 활주시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the piston is connected to the steering wheel by the ball screw coupling has the effect of sliding the piston more smoothly without the aid of hydraulic pressure.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동력조향장치(100)를 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described in more detail the
도 1 을 참조하면, 본 발명의 하우징(10)은 내부에서 소정의 공간을 갖는 챔버(11: 11a, 11b)가 형성되며, 상기 챔버는 하우징(10)에 장착된 피스톤(20)에 의해 좌측과 우측으로 분할된다. 편의상 도면에서 좌측 챔버를 A챔버(11a)라하고 우측 챔버를 B챔버(11b)라하면, A챔버(11a)와 B챔버(11b)는 피스톤(20)에 의하여 서로 이격되고 피스톤(20)의 활주에 의해 체적이 가변하며, 오일이 채워진 상태이다.Referring to Figure 1, the
그리고, 상기 하우징(10)의 내부에서 제1스토퍼밸브(30a)와 제2스토퍼밸브를 각각 돌출시켜 결합할 수 있도록 상기 하우징(10)의 양측에는 나사홀이 각각 형성된다. In addition, screw holes are formed at both sides of the
또한, 상기 하우징(20)은 A챔버(11a)와 B챔버(11b)를 개통시킬 수 있도록 도 1 에 도시된 바와 같이 벽체 내에서 길이방향을 따라 유로관(12)이 형성된다. 유로 관(12)의 양측 끝단은 상기의 나사홀들로 각각 연장된다. 상기 나사홀들에 각각 결합되는 제1스토퍼밸브(30a)와 제2스토퍼밸브는, 제1케이싱(31a)과 제2케이싱(31b)에 형성된 홀들이 각각 상기 유로관(12)의 양측에서 맞닿도록 결합되어 오일이 흐를 수 있는 개통된 구조를 갖는다.In addition, the
상기 제1스토퍼밸브는 하우징(10)의 나사홀에 결합된 제1케이싱(31a)과, 상기 제1케이싱(31a)에 일측이 끼워져 결합되는 제1슬리브(32a), 상기 제1슬리브(32a)의 내부에 장착되되 끝단이 돌출된 제1플런저(33a) 및 상기 제1플런저(33a)와 결합하여 제1슬리브(32a)에 내장된 탄성부재(34)로 이루어진다.The first stopper valve includes a
상기 제1케이싱(31a)은 전술한 바와 같이 일측으로 홀이 형성되며 상기 유로관(12)의 일측과 개통된다. 상기 제1슬리브(32a)는 양측에 출입구가 형성되되 탄성부재(34)와 제1플런저(33a)가 이탈하지 않는 정도의 내경을 갖도록 형성된다. 상기 제1플런저(33a)는 직경이 더 큰 부분과 직경이 작은 부분으로 구분되는 형상을 가지며, 직경이 더 큰 부분은 제1슬리브(32a) 내에 위치되여 제1슬리브(32a)의 출입구를 폐쇄하며 직경이 작은 부분은 제1슬리브(32a)의 출입구에 끼워져 A챔버(11a) 내로 끝단이 돌출되도록 제1슬리브(32a) 내에 장착된다. 상기 제1플런저(33a)는 탄성부재(34)에 의하여 제1슬리브(32a)의 입구를 폐쇄하도록 지지되어 있다.As described above, the
그리고, 상기 제1슬리브(32a)는 상기 제1케이싱(31a)의 내주면에 일측이 끼워진 상태로 결합되되 A챔버(11a) 내부로 빠지지 않고 피스톤(20)의 압력에 의해 제1케이싱(31a)에 더 깊게 삽입된 상태로 고정될 수 있도록 외주면을 따라 링형상의 벌지(bulge)들이 다수 개 형성된 구조 갖는 벌지부(35)가 형성된다. 따라서, 상 기 벌지들은 제1슬리브(32a)가 일측으로만 활주가능하도록 "∠" 자와 같이 부분적으로 경사면이 형성된 형상을 갖는 것이 바람직하다. The
아울러, 제2스토퍼밸브 또한 제1스토퍼밸브와 마주하는 상태에서 동일한 구조로 구성된다.In addition, the second stopper valve also has the same structure in a state facing the first stopper valve.
한편, 상기 탄성부재(34)는 압축력에 저항하는 압축스프링이며 제1슬리브(32a)와 제2슬리브(32b) 내에서 유압이 고압으로 발생시 제1플런저(33a) 또는 제2플런져(33b)가 후퇴하여 탄성 압축될 정도의 탄성계수를 갖는다.On the other hand, the
상기 피스톤(20)은 하우징(10) 내부를 활주하도록 장착되며, 외주면에 나사산이 형성되고 상기 나사산은 로드휠(53)을 선회시키도록 링크된 섹터샤프트(50)의 나사산과 치합된다. 그리고, 상기 피스톤(20)은 유압의 도움없이도 운전자가 활주 시킬 수 있도록 스티어링휠(54)과도 연결된다. 상세하게는, 상기 스티어링휠(54)에 연결된 볼샤프트(51)는 피스톤(20)의 중앙에 형성된 홀에 삽입되며, 상기 볼샤프트(51)의 외주면과 피스톤(20)의 중앙 홀 내주면은 그 사이에서 볼(52)이 회전하며 회전력을 전달할 수 있도록 각각 나선형의 홈이 형성된다. 즉, 상기 피스톤(20)과 볼샤프트(51)는 고정도 유지, 부드러운 활주 및 반영구성 등을 이유로 볼스크류(ball screw)방식으로 결합된다.The
한편, 도시된 바와 같이, 제1케이싱(31a)와 제2케이싱(31b)을 볼트의 끝단에 일체로 형성시켜 하우징(10)의 나사홀에 결합시킨 이유는 제조 및 조립의 편이성 향상을 위함이다.On the other hand, as shown, the first casing (31a) and the second casing (31b) is integrally formed at the end of the bolt and coupled to the screw hole of the
아울러, 본 발명의 유압제어부(40)는 종래의 기술과 같이 스티어링휠(54)의 회전을 감지하여 A챔버(11a)와 B챔버(11b)로의 유압을 제어하며, 펌프, 오일탱크, 제어밸브, 콘트롤러 등을 포함하여 구성된다.In addition, the
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동력조향장치(100)의 초기 셋팅 과정을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, an initial setting process of the
별도의 외부 힘이 발생하지 않도록 로드휠(53)에 저항이 발생하지 않는 상태(로드 휠이 지면에서 올려진 상태)에서 유압제어부(40)를 가동시키지 않고 셋팅 과정은 실시된다.The setting process is performed without operating the
스티어링휠(54)을 일측으로 회전시킬 때 최대 회전에 가까워지면 도 2 에 도시된 바와 같이, 제1플런저(33a)는 피스톤(20)의 활주에 따라 밀려나고 제1슬리브(32a)의 끝단면이 피스톤(20)과 직접적 맞닿게 된다. 그리고, 스티어링휠(54), 볼샤프트(51), 피스톤(20)으로 전달되는 힘에 의해 상기 제1슬리브(32a)는 제1케이싱(31a)에 더 깊게 끼워지기 시작한다(제1슬리브가 도면에서 좌측으로 이동). 이 후, 스티어링휠(54)이 최대로 회전할 때까지 제1슬리브(32a)는 이동한다.As shown in FIG. 2, when the
동일한 방식으로 반대 측(제2스토퍼밸브가 장착된 측)도 스티어링휠(54)을 반대로 회전시켜 제2스토퍼밸브의 제2슬리브(32b)를 이동시키면 본 발명의 셋팅은 완료된다.In the same way, if the opposite side (the side on which the second stopper valve is mounted) also rotates the
이와 같이 셋팅된 본 발명의 동력조향장치(100)는, 스티어링휠(54)의 회전에 따라 유압제어부(40)가 A챔버(11a) 또는 B챔버(11b)로 유압을 증가시킬 때, 최대 유압에 도달하기 전에 본 발명은 유압이 하강하도록 작동된다.The
도 3 는 B챔버(11b)에서 유압이 증가하여 피스톤(20)이 좌측으로 이동하고 있을 때의 모습을 나타내며, 도 4 는 B챔버(11b)와 A챔버(11a)가 개통되어 유압이 변하는 모습을 나타낸다.(도 3 및 도 4 에 기재된 화살표는 유압이 작용하는 방향을 나타냄)3 shows the state when the hydraulic pressure increases in the
도 3 에 도시된 바와 같이, 스티어링휠의 회전에 따라 유압제어부(40)가 이를 감지하고 B챔버(11b)로의 유압을 증가시키면, B챔버(11b) 내의 유압에 의하여 제2플런저(33b)는 틈이 발생되도록 밀리게 되고, 이와 같이 발생한 틈과 유로관(12)을 통하여 제1슬리브(32a) 내의 유압은 B챔버(11b) 내부의 유압과 동일해진다. 따라서, A챔버(11a) 내의 유압은 제1슬리브(32a) 내의 유압보다 더 낮으므로 제1플런저(33a)는 여전히 유로관(12)의 입구를 막고 있는 상태를 유지한다.As shown in FIG. 3, when the
이때, A챔버(11a)와 B챔버(11b)의 유압차에 의하여 피스톤(20)이 좌측으로 이동함에 따라, 도 4 에 도시된 바와 같이, 제1슬리브(32a)가 피스톤(20)과 맞닿기 전에 제1플런져(33a)와 맞닿게 되므로, 상기 제1플런져(33a)는 제1슬리브(32a) 내의 유압을 극복하고 제1슬리브(32a)를 출입구를 도 4 와 같이 개방하게 된다. 이때, 유압의 작용하는 힘에 의하여 B챔버(11b)의 유압은 순식간에 하강하고 A챔버(11a)의 유압은 순식간에 상승한다. 따라서, 스티어링휠이 최대회전각도에 도달하기 전에 유압의 평형이 신속하게 이루어져, 전술한 바와 같은 문제점인 유압 상승에 따른 부하 발생 및 오일의 온도 상승을 최대한 억제한다.At this time, as the
이상과 같이 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. As described above, the embodiments disclosed in the specification and the drawings are only presented as specific examples to aid the understanding of the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention can be carried out in addition to the embodiments disclosed herein.
도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동력조향장치의 단면도,1 is a cross-sectional view of a power steering apparatus according to a preferred embodiment of the present invention,
도 2 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동력조향장치가 초기 셋팅되는 모습을 나타내는 단면도,2 is a cross-sectional view showing a state in which the power steering device is initially set according to a preferred embodiment of the present invention;
도 3 과 도 4 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동력조향장치의 동작상태를 단면도.3 and 4 are cross-sectional views showing an operating state of the power steering apparatus according to the preferred embodiment of the present invention.
**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**** Description of the symbols for the main parts of the drawings **
10 : 하우징 12 : 유로관10
20 : 피스톤 34 : 탄성부재20: piston 34: elastic member
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