KR100380492B1 - 유압제어식 파워스티어링 오일펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 엔진의 회전수가 높은 경우에 오일펌프에 의한 엔진의 부하를 저감시켜 엔진의 출력을 향상시킬 수 있도록 한 것으로서,

오일펌프의 펌프바디(1) 일측에 설치되며 내부로 드라이프샤프트(3)의 일단이 돌출되어 감싸지도록 형성된 컨트롤룸(5)과, 상기 컨트롤룸(5)측으로 돌출된 드라이브샤프트(5)의 단부에 그 축방향으로 길게 형성된 숫기어(7)와, 상기 숫기어(7)의 이끝원보다 큰 이끝원을 가지는 암기어(9)가 상기 드라이브샤프트(3)의 축방향으로 길게 형성되고 상기 컨트롤룸(5)에 베어링(11)으로 지지된 상태에서 엔진의 크랭크축에 벨트로 연결되는 조절풀리(13)와, 상기 컨트롤룸(5)에 채워져 상기 암기어(9)의 회전력을 상기 숫기어(7)로 전달하는 작동유체(15)와, 엔진의 회전속도를 측정하는 엔진속도센서(17)와, 상기 엔진속도센서(17)의 신호에 따라 상기 드라이브샤프트(3)를 축방향으로 이동시켜 상기 암기어(9)와 숫기어(7)의 상대적인 위치를 변화시키는 샤프트슬라이딩수단으로 구성된 유압제어식 파워스티어링 오일펌프를 제공하여,

오일펌프가 엔진의 회전수 변화에 무관하게 항상 적절한 파워스티어링 오일의 유압을 형성할 수 있도록 하여 엔진의 고속 작동시에는 필요한 파워스티어링 오일압의 형성에 필요한 회전력만이 전달되도록 하고, 여분의 엔진동력은 불필요하게 소모되지 않도록 하여 엔진의 출력을 높이도록 한다.

Description

유압제어식 파워스티어링 오일펌프{A OIL PRESSURE CONTROL TYPE POWER STEERING OIL PUMP}

본 발명은 자동차 파워스티어링 장치에 사용되는 오일펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진의 회전수가 높은 경우에 오일펌프에 의한 엔진의 부하를 저감시켜 엔진의 출력을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

파워스티어링 장치는 엔진에 의해 구동되는 오일펌프로부터의 오일압을 사용하여 운전자의 스티어링휠 조작이 용이하도록 조향력을 배가시켜주기 위한 장치로서, 이는 도 1에 도시된 바와 같이 오일리저버(100)로부터 오일을 공급받아 오일압을 형성하는 오일펌프(102)와, 상기 오일펌프(102)로부터의 오일압으로 운전자의 조향력을 증폭시키는 기어박스(104) 등으로 이루어져 오일이 상기 오일펌프(102)와 기어박스(104) 및 오일리저버(100)의 순서에 따라 순환되면서 파워스티어링 장치를 구동하게 된다.

여기서, 상기 오일펌프(102)는 도 2에 도시된 바와 같이 구성된 바, 펌프바디(106)와, 엔진의 크랭크축으로부터 벨트를 통해 회전력을 전달받는 풀리(108)와, 상기 풀리(108)에 의해 상기 펌프바디(106)에서 회전되는 드라이브샤프트(110)와, 상기 드라이브샤프트(110)에 결합되어 상기 펌프바디(106)내에서 회전되는 로터(112)와, 상기 로터(112)의 외측에 설치된 캠링(114)과, 상기 로터(112)의 원주상에 삽입되어 회전시에 원심력에 의해 상기 로터(112)와 캠링(114) 사이에 형성되는 공간의 오일을 이동시키는 다수의 베인(116)과, 기어박스(104)로 공급되는 오일의 흐름을 조절하는 흐름조절밸브(118) 등으로 구성되어 있다.

이러한 오일펌프(102)의 작동상태는 도 3과 같이 간략화하여 살펴볼 수 있는 바, 상기 캠링(114)은 그 내측이 타원형으로 되어 있고 로터(112)는 외측이 원형으로 이루어져 양측에 공간이 형성되고, 로터(112)의 회전에 의해 원심력을 받는 베인(116)은 로터(112)로부터 캠링(114)의 내주면 쪽으로 압착된 상태에서 회전되며, 이때 인접한 두 장의 베인(116)으로 둘러싸인 공간용적은 로터(112)의 회전에 따라 변화하여 용적이 증가할 때에는 흡입구로부터 오일을 흡입하며 감소할 때는 토출하는 작용을 연속적으로 하여 오일을 압송한다.

그런데, 상기한 바와 같이 구성되어 작동되는 오일펌프(102)는 상기 풀리(108)가 엔진의 크랭크축에 벨트로 연결된 상태이므로 엔진의 회전수가 높아지면 상기 로터(112)의 회전수도 같이 상승되어 펌핑되는 오일의 양이 크게 상승되는 바, 기어박스(104)에서 필요로 하는 오일의 유량보다 초과하여 발생되는 오일의 유량은 상기 흐름조절밸브(118)를 통해 오일펌프(102)에서 계속해서 재순환되도록 하여 기어박스(104)에서 발생시키는 파워스티어링 보조력이 일정한 수준으로 유지되도록 한다.

그러나, 상기한 바와 같이 오일펌프(102)가 엔진의 크랭크축과 벨트로 직접 연결되어 회전됨으로써, 엔진의 회전수 상승에 따라 그 회전속도가 상승되어 초과 펌핑된 오일이 다시 상기한 바와 같이 흐름조절밸브(118)에 의해 재순환되도록 한다는 것은 엔진의 불필요한 부하를 증가시켜 엔진의 동력을 무단히 소모하게 되는 것이다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 오일펌프가 엔진의 회전수 변화에 무관하게 항상 적절한 파워스티어링 오일의 유압을 형성할 수 있도록 하여 엔진의 고속 작동시에는 필요한 파워스티어링 오일압의 형성에 필요한 회전력만이 전달되도록 하고, 여분의 엔진동력은 불필요하게 소모되지 않도록 하여 엔진의 출력을 높이도록 한 유압제어식 파워스티어링 오일펌프를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 파워스티어링 장치에서 오일이 순환되는 부품을 연결한 구성도,

도 2는 파워스티어링 펌프의 분해사시도,

도 3은 종래 기술에 따른 파워스티어링 펌프의 작동상태도,

도 4는 본 발명에 따른 유압제어식 파워스티어링 오일펌프의 구성도,

도 5는 도 4의 조절풀리와 드라이브샤프트의 관계를 개략적으로 도시한 설명도,

도 6은 도 4의 조절풀리에 대한 드라이브샤프트의 상대적인 슬라이딩운동상태를 설명한 설명도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1, 106: 펌프바디 3, 110: 드라이브샤프트

5: 컨트롤룸 7: 숫기어

9: 암기어 11: 베어링

13: 조절풀리 15: 작동유체

17: 엔진속도센서 21: 플랜지

23: 작동링크 25: 전자액츄에이터

27: 컨트롤러 29: 작동로드

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 유압제어식 파워스티어링 오일펌프는 오일펌프의 펌프바디 일측에 설치되며 내부로 드라이프샤프트의 일단이 돌출되어 감싸지도록 형성된 컨트롤룸과, 상기 컨트롤룸측으로 돌출된 드라이브샤프트의 단부에 그 축방향으로 길게 형성된 숫기어와, 상기 숫기어의 이끝원보다 큰 이끝원을 가지는 암기어가 상기 드라이브샤프트의 축방향으로 길게 형성되고 상기 컨트롤룸에 베어링으로 지지된 상태에서 엔진의 크랭크축에 벨트로 연결되는 조절풀리와, 상기 컨트롤룸에 채워져 상기 암기어의 회전력을 상기 숫기어로 전달하는 작동유체와, 엔진의 회전속도를 측정하는 엔진속도센서와, 상기 엔진속도센서의 신호에 따라 상기 드라이브샤프트를 축방향으로 이동시켜 상기 암기어와 숫기어의 상대적인 위치를 변화시키는 샤프트슬라이딩수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 유압제어식 파워스티어링 오일펌프를 도시한 것으로서, 오일펌프의 펌프바디(1) 일측에 설치되며 내부로 드라이브샤프트(3)의 일단이 돌출되어 감싸지도록 형성된 컨트롤룸(5)과, 상기 컨트롤룸(5)측으로 돌출된 드라이브샤프트(3)의 단부에 그 축방향으로 길게 형성된 숫기어(7)와, 상기 숫기어(7)의 이끝원보다 큰 이끝원을 가지는 암기어(9)가 상기 드라이브샤프트(3)의 축방향으로 길게 형성되고 상기 컨트롤룸(5)에 베어링(11)으로 지지된 상태에서 엔진의 크랭크축에 벨트로 연결되는 조절풀리(13)와, 상기 컨트롤룸(5)에 채워져 상기 암기어의 회전력을 상기 숫기어(7)로 전달하는 작동유체(15)와, 엔진의 회전속도를 측정하는 엔진속도센서(17)와, 상기 엔진속도센서(17)의 신호에 따라 상기 드라이브샤프트(3)를 축방향으로 이동시켜 상기 암기어(9)와 숫기어(7)의 상대적인 위치를 변화시키는 샤프트슬라이딩수단으로 구성되어 있다.

여기서, 상기 숫기어(7)와 암기어(9)는 상기 암기어(9)의 회전력을 상기 작동유체(15)를 통해 숫기어(7)에 전달하기 위해 형성된 것이므로 그 형태가 상기한 바와 같이 드라이브샤프트(3) 방향으로 길게 형성되어야 하며, 단면형상을 살펴보면 도 5에 도시된 바와 같다. 물론, 이들 개개의 기어의 치가 컵의 형상과 유사하게 형성되도록 하여 작동유체(15)에 의한 동력전달의 효율이 더욱 상승되도록 할 수 있을 것이다.

상기 조절풀리(13)에는 그 중앙부에 밀폐커버(19)를 설치하여 작동유체(15)가 상기 컨트롤룸(5) 내부에서 외부로 누출되지 않도록 해야하는데, 물론 이외에도 상기 조절풀리(13) 자체가 일측이 밀폐된 형식을 사용할 수도 있다.

상기 샤프트슬라이딩수단은 상기 컨트롤룸(5) 내부로 돌출된드라이브샤프트(3)의 일부분에 원형으로 형성된 플랜지(21)와, 일단이 상기 플랜지(21)에 연결되는 작동링크(23)와, 상기 작동링크(23)의 타단을 밀거나 당기는 전자액츄에이터(25)와, 상기 엔진속도센서(17)의 신호를 받아 상기 전자액츄에이터(25)를 제어하는 컨트롤러(27)로 구성하였는데, 상기 플랜지(21)는 드라이브샤프트(3)의 회전에 의해서도 상기 작동링크(23)가 항상 플랜지(21)에 마련된 홈에 끼워져 있어서 언제든지 드라이브샤프트(3)의 축방향 이동력을 전달할 수 있도록 되어 있다.

여기서, 상기 전자액츄에이터(25)는 상기 컨트롤러(27)의 제어량에 따라서 작동로드(29)가 돌출되는 스트로크가 조절되도록 된 것을 사용하는 바, 그 내부에는 모터가 설치되어 그 회전량에 따라 작동로드(29)가 일정한 나사산을 타고 이동되어 그 스트로크가 조절되도록 하는 형식이 사용될 수 있다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

엔진의 작동에 의해 발생되는 크랭크축의 동력을 조절풀리(13)를 통해 전달받는 파워스티어링 오일펌프는 드라이프샤프트(3)의 회전에 따라 로터를 회전시켜 오일리저버로부터 오일을 흡입하여 압유를 기어박스로 토출한다.

이때, 엔진의 아이들 상태 정도의 회전수에서는 상기 컨트롤러(27)가 상기 엔진속도센서(17)로부터 전해지는 신호에 의해 엔진의 회전속도를 파악하고 상기 작동링크(23)를 최대한 당겨서 드라이브샤프트(3)의 숫기어(7)가 조절풀리(13)의 암기어(9)와 최대한 겹쳐지도록 하여, 조절풀리(13)의 회전력이 작동유체(15)를 통해 거의 모두 드라이브샤프트(3)로 전달되도록 하므로 오일펌프는 정상적인 작동으로 기어박스에서 필요로 하는 파워스티어링 오일압을 형성하게 된다.

다음, 엔진의 회전수가 높게 상승되면, 상기 컨트롤러(27)는 이를 엔진회전수센서(17)를 통해 감지하고 그 작동로드(29)를 엔진의 회전수가 증가하는 만큼 좌측으로 밀어 상기 작동링크(23)를 통해 드라이브샤프트(3)가 우측으로 이동되도록 하는데, 이는 상기 드라이브샤프트(3)의 숫기어(7)가 상기 조절풀리(13)의 암기어(9)와 겹쳐지는 부분이 그만큼 적어지도록 하므로 조절풀리(13)를 통해 전해진 엔진의 회전력은 일부만 작동유체(15)를 통해 드라이브샤프트(3)로 전해져서 조절풀리(13)가 엔진의 회전수 상승에 따라 그 회전속도가 빨라졌어도 드라이브샤프트(3)는 보통의 아이들상태에서의 회전수를 가지고 회전되면서 기어박스에서 필요로 하는 오일압만 형성하게 된다.

따라서, 위와 같이 드라이브샤프트(3)와 조절풀리(13)의 숫기어(7) 및 암기어(9)의 겹쳐지는 정도에 따라서(도 6참조) 작동유체(15)를 통해 그 만큼의 부하가 엔진에 가해지므로 엔진의 회전수가 높은 경우에는 기어박스에서 필요로 하는 만큼의 오일압을 형성하는 데에 요구되는 동력만을 오일펌프가 소비하게 되어 결과적으로 엔진의 출력을 향상시키게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 오일펌프가 엔진의 회전수 변화에 무관하게 항상 적절한 파워스티어링 오일의 유압을 형성할 수 있도록 하여 엔진의 고속 작동시에는 필요한 파워스티어링 오일압의 형성에 필요한 회전력만이 전달되도록 하고, 여분의 엔진동력은 불필요하게 소모되지 않도록 하여 엔진의 출력을 높이도록 한다.

Claims (3)

1. 오일펌프의 펌프바디(1) 일측에 설치되며 내부로 드라이프샤프트(3)의 일단이 돌출되어 감싸지도록 형성된 컨트롤룸(5)과, 상기 컨트롤룸(5)측으로 돌출된 드라이브샤프트(5)의 단부에 그 축방향으로 길게 형성된 숫기어(7)와, 상기 숫기어(7)의 이끝원보다 큰 이끝원을 가지는 암기어(9)가 상기 드라이브샤프트(3)의 축방향으로 길게 형성되고 상기 컨트롤룸(5)에 베어링(11)으로 지지된 상태에서 엔진의 크랭크축에 벨트로 연결되는 조절풀리(13)와, 상기 컨트롤룸(5)에 채워져 상기 암기어(9)의 회전력을 상기 숫기어(7)로 전달하는 작동유체(15)와, 엔진의 회전속도를 측정하는 엔진속도센서(17)와, 상기 엔진속도센서(17)의 신호에 따라 상기 드라이브샤프트(3)를 축방향으로 이동시켜 상기 암기어(9)와 숫기어(7)의 상대적인 위치를 변화시키는 샤프트슬라이딩수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 유압제어식 파워스티어링 오일펌프.
2. 제1항에 있어서,

   상기 샤프트슬라이딩수단은 상기 컨트롤룸(5) 내부로 돌출된 드라이브샤프트(3)의 일부분에 원형으로 형성된 플랜지(21)와, 일단이 상기 플랜지(21)에 연결되는 작동링크(23)와, 상기 작동링크(23)의 타단을 밀거나 당기는 전자액츄에이터(25)와, 상기 엔진속도센서(17)의 신호를 받아 상기 전자액츄에이터(25)를 제어하는 컨트롤러(27)로 구성된 것을 특징으로 하는 유압제어식 파워스티어링 오일펌프.
3. 제2항에 있어서,

   상기 전자액츄에이터(25)는 상기 컨트롤러(27)의 제어량에 따라서 작동로드(25)가 돌출되는 스트로크가 조절되도록 된 것을 특징으로 하는 유압제어식 파워스티어링 오일펌프.