KR101171420B1 - 피니언 밸브 바디와 이를 구비한 피니언 밸브 어셈블리 - Google Patents

피니언 밸브 바디와 이를 구비한 피니언 밸브 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명은 외주면에 수개의 오링홈이 형성되어 있고, 오일 펌프로부터 작동유가 유입되는 수개의 공급홀과 좌,우측 압력실로 작동유가 공급되는 수개의 좌,우측 배출홀이 구비되어 있는 피니언 밸브 바디에 있어서, 상기 공급홀은 외주면으로부터 내주면 방향으로 함몰되어 형성되는 요면부와 연결되어 내주면을 관통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 피니언 밸브 바디를 제공한다.
본 발명에 의하면 오일 펌프로부터 작동유가 유입되는 피니언 밸브 바디의 공급홀에 요면부를 구비함으로써 오일 펌프의 베인에서 발생되는 맥동이 유압 호스를 타고 피니언 밸브 바디에 전해져 발생되는 진동과, 작동유가 공급홀을 통과할 때 발생되는 휘슬링 노이즈를 감소시켜 운전자의 조향감을 향상시키는 효과가 있다.
조향장치, 피니언 밸브 어셈블리, 피니언 밸브 바디, 요면부, 경사부

Description

피니언 밸브 바디와 이를 구비한 피니언 밸브 어셈블리{The Pinion Valve Body and The Pinion Valve Assembly for Vehicle Equipped with The Same}
본 발명은 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치에 사용되는 피니언 밸브 바디와 이를 구비한 자동차의 피니언 밸브 어셈블리에 관한 것이다. 보다 상세하게는 오일 펌프로부터 작동유가 유입되는 피니언 밸브 바디의 공급홀에 요면부를 구비함으로써 오일 펌프의 베인에서 발생되는 맥동이 유압 호스를 타고 피니언 밸브 바디에 전해져 발생되는 진동과, 작동유가 공급홀을 통과할 때 발생되는 노이즈를 감소시켜 운전자의 조향감을 향상시킬 수 있는 피니언 밸브 바디와 이를 구비한 피니언 밸브 어셈블리에 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 줌으로 써 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 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 일반적인 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 1에서 도시하는 바와 같이 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치(100)는 조향 휠(미도시)이 장착되어 있는 조향 축(미도시)의 하단부에 설치되어 운전자의 조향시 작동유의 유동 방향을 제어하는 피니언 밸브 어셈블리(120)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 압력 호스(135)를 통하여 피니언 밸브 어셈블리(120)에 공급되고, 조향시 조향 축(미도시)의 회전 방향에 따라 작동유를 작동 실린더(140)의 피스톤 좌,우측 압력실(미도시)에 선택적으로 공급하여 조향 조작력을 보조하여 주고 피니언 밸브 어셈블리(120)에서 동작을 완료한 작동유는 오일 저장 탱크(131)로 돌아와 다시 흡입 호스(132)를 통해 오일 펌프(130)로 공급되는 유압 계통을 갖는다.
도 2는 종래의 기술에 의한 자동차의 유압식 동력 보조 조향 장치의 피니언 밸브 어셈블리의 단면도이고, 도 3은 종래의 기술에 의한 피니언 밸브 바디의 단면도이다.
도 2와 도 3에서 도시하는 바와 같이 피니언 밸브 어셈블리(120)는 조향축(미도시)과 연동되어 회전하는 중공 형상의 입력축(220)과, 입력축(220)의 내부로 삽입되고 상단에서 고정핀(214)을 매개로 입력축(220)에 체결되는 토션 바(210)와, 토션 바(210)의 하단과 압입 방식으로 결합되며 작동 실린더의 랙 바(255)에 형성된 랙 기어부와 치합되는 피니언 기어부(253)를 갖춘 피니언축(250) 및 피니언 축(250)의 상단과 핀(247)을 매개로 체결되며 입력축(220)의 외주에 끼워지는 피니언 밸브 바디(240)를 포함하여 구성된다.
이와 같은 유압식 동력 보조 조향장치는 운전자의 조향시 조향 휠에 가해진 조향력에 의해 조향축(미도시)이 회전하면서 피니언 밸브 어셈블리(120)의 입력축(220)을 회전시키면, 오일 펌프로부터 가압되어 밸브 하우징(230)에 형성되어 있 는 공급 포트(245)를 통해 공급되는 작동유가 좌측 포트(235) 내지 우측 포트(237)를 통해 작동 실린더의 좌,우측 압력실에 선택적으로 공급되어 조향 조작력을 보조하게 한다.
피니언 밸브 바디(240)는 중공 원통형의 형상으로 외주면에 핀홀(260)과 오링홈(280), 공급홀(211), 좌측 배출홀(213), 우측 배출홀(215) 등이 형성되어 있고, 피니언 밸브 바디 내부의 상측과 하측은 슬리브(270)가 압입되어 있는데, 오일 펌프로부터 작동유가 유입되는 공급홀(211)에 오일 펌프의 베인에서 발생되는 맥동이 유압 호스를 타고 피니언 밸브 바디에 전해지게 되어, 피니언 밸브 바디에서 진동이 발생하게 되고, 또한 운전자의 조향시 밸브 하우징의 공급 포트가 직접 공급홀과 연통되도록 되어 있어서, 고압의 작동유가 좁은 유로의 공급홀을 통과할 때 휘슬링 노이즈(Whistling Noise)가 발생되는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 오일 펌프로부터 작동유가 유입되는 피니언 밸브 바디의 공급홀에 요면부를 구비함으로써 오일 펌프의 베인에서 발생되는 맥동이 유압 호스를 타고 피니언 밸브 바디에 전해져 발생되는 진동과, 작동유가 공급홀을 통과할 때 발생되는 휘슬링 노이즈를 감소시켜 운전자의 조향감을 향상시킬 수 있는 피니언 밸브 바디와 이를 구비한 피니언 밸브 어셈블리를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 외주면에 수개의 오링홈이 형성되어 있고, 오일 펌프로부터 작동유가 유입되는 수개의 공급홀과 좌,우측 압력실로 작동유가 공급되는 수개의 좌,우측 배출홀이 구비되어 있는 피니언 밸브 바디에 있어서, 상기 공급홀은 외주면으로부터 내주면 방향으로 함몰되어 형성되는 요면부와 연결되어 내주면을 관통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 피니언 밸브 바디를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 피니언 밸브 바디와; 조향축과 연동되어 회전하며 외주에 상기 피니언 밸브 바디가 결합되는 중공 형상의 입력축과; 입력축의 내부로 삽입되고 상단에서 고정핀을 매개로 입력축에 체결되는 토션 바; 및 토션 바의 하단과 압입 방식으로 결합되며 작동 실린더의 랙 바에 형성된 랙 기어부와 치합되는 피니언 기어부를 갖춘 피니언 축;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 피니언 밸브 어셈블리를 제공한다.
이하, 본 발명의 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 설명을 생략한다.
도 4는 본 발명에 의한 피니언 밸브 바디를 나타내는 정면도이고, 도 5는 본 발명에 의한 피니언 밸브 바디를 나타내는 단면도이다.
도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 피니언 밸브 바디(340)는 오일 펌프로부터 오일이 유입되는 수개의 공급홀(211)이 형성된 피니언 밸브 바디(340)의 외주면에 수개의 요면부(410)가 구비되어 있다.
즉, 이러한 요면부(410)는 피니언 밸브 바디(340)의 외주면으로부터 내주면 방향으로 함몰되어 형성되어 있는데, 요면부(410)의 중심에는 내주면과 관통되는 공급홀(211)이 형성되어 있다.
공급홀(211)은 오일 펌프로부터 압력 호스를 통하여 유입되는 작동유가 밸브 하우징에 형성되어 있는 공급 포트(도 2의 245 참조)를 통해 피니언 밸브 바디(340)와 입력축(도 2의 220 참조) 사이로 공급될 수 있게 하는 역할을 하는 것이다.
이와 같은 공급홀로 유입된 작동유는 운전자의 조향시 조향 축의 회전 방향에 따라 작동유를 작동 실린더의 피스톤 좌,우측 압력실에 선택적으로 공급하여 조 향 조작력을 보조하여 주게 되는데, 이렇게 피니언 밸브 어셈블리에서 동작을 완료한 작동유는 오일 저장 탱크로 돌아와 다시 흡입 호스를 통해 오일 펌프로 공급되게 된다.
따라서, 피니언 밸브 바디(340)의 공급홀(211)은 오일 펌프로부터 고압의 유압이 직접 전해지는 위치에 있으므로, 오일 펌프의 베인에서 발생되는 맥동이 유압 호스를 타고 피니언 밸브 바디(340)의 공급홀(211)에 바로 전해지게 된다.
이 때 밸브 하우징의 공급 포트(도 2의 245 참조)로부터 유입되는 작동유가 종래와 같이 공급홀(211)로 바로 유입되는 것이 아니라, 피니언 밸브 바디(340)의 외주면에 형성된 요면부(410)의 끝단부에서부터 유로를 형성하게 되기 때문에 작동유의 맥동에 의한 피니언 밸브 바디(340)의 진동이 저감되고, 고압의 작동유가 좁은 유로의 공급홀(211)에 유입되면서 발생되는 휘슬링 노이즈가 줄어들게 되는 것이다.
피니언 밸브 바디(340)의 외주면에 형성되어 있는 요면부(410)는 공급홀(211)이 관통되는 방향에서 보았을 때, 타원 형상의 요면으로 형성되며, 하나의 공급홀(211)과 이에 인접한 다른 공급홀(211) 사이에서 요면부(410)의 양 끝단이 형성되어 있어서, 운전자의 조향시 조향축과 같이 회전하는 피니언 밸브 바디의 공급홀(211)이 요면부(410)부터 밸브 하우징의 공급 포트(도 2의 245 참조)와 연결되게 된다.
또한, 이에 추가적으로 서로 접하는 요면부(410)의 끝단과 공급홀(211)의 끝단 사이에 경사부(420)가 구비될 수 있는데, 이러한 경사부(420)는 요면부(410)와 공급홀(211)이 접하는 모서리를 모따기(Chamfering)하여 형성하며, 이로 인하여 공급홀(211)의 유로 입구가 넓어져서 공급홀에서 발생되는 휘슬링 노이즈를 저감시키게 된다.
이러한 형상과 구조를 갖는 본 발명에 의하면, 오일 펌프로부터 작동유가 유입되는 피니언 밸브 바디의 공급홀에 요면부를 구비함으로써 오일 펌프의 베인에서 발생되는 맥동이 유압 호스를 타고 피니언 밸브 바디에 전해져 발생되는 진동과, 작동유가 공급홀을 통과할 때 발생되는 진동에 의한 휘슬링 노이즈를 감소시켜 운전자의 조향감을 향상시키는 효과가 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예는 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동일한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 일반적인 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치를 개략적으로 나타내는 사시도;
도 2는 종래의 기술에 의한 자동차의 유압식 동력 보조 조향 장치의 피니언 밸브 어셈블리의 단면도;
도 3은 종래의 기술에 의한 피니언 밸브 바디의 단면도;
도 4는 본 발명에 의한 피니언 밸브 바디를 나타내는 정면도; 및
도 5는 본 발명에 의한 피니언 밸브 바디를 나타내는 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 유압식 동력 보조 조향장치 120: 피니언 밸브 어셈블리
130: 오일 펌프 131: 오일 저장 탱크
132: 흡입 호스 135: 압력 호스
140: 작동 실린더 210: 토션바
211: 공급홀 213: 좌측 배출홀
215: 우측 배출홀 220: 입력축
230: 밸브 하우징 235: 좌측 포트
237: 우측 포트 240: 종래의 피니언 밸브 바디
245: 공급 포트 250: 피니언축
280: 오링홈 340: 본 발명의 피니언 밸브 바디
410: 요면부 420: 경사부

Claims (3)

  1. 외주면에 수개의 오링홈이 형성되어 있고, 오일 펌프로부터 작동유가 유입되는 수개의 공급홀과 좌,우측 압력실로 작동유가 공급되는 수개의 좌,우측 배출홀이 구비되어 있는 피니언 밸브 바디에 있어서,
    상기 공급홀은 외주면으로부터 내주면 방향으로 함몰되어 형성되는 요면부의 중심에서 내주면을 관통하여 형성되되,
    상기 요면부는 상기 공급홀이 관통되는 방향에서 보았을 때 타원 형상의 요면으로 형성되고 하나의 공급홀과 이에 인접한 다른 공급홀 사이에서 요면부의 양 끝단이 형성되며, 상기 요면부의 끝단과 상기 공급홀의 끝단 사이에 경사부가 형성되어, 고압의 작동유가 상기 요면부의 끝단에서부터 유로를 형성하고 상기 경사부를 통해 상기 공급홀로 유입되는 것을 특징으로 하는 피니언 밸브 바디.
  2. 삭제
  3. 제 1 항의 피니언 밸브 바디와;
    조향축과 연동되어 회전하며 외주에 상기 피니언 밸브 바디가 결합되는 중공 형상의 입력축과;
    입력축의 내부로 삽입되고 상단에서 고정핀을 매개로 입력축에 체결되는 토션 바; 및
    토션 바의 하단과 압입 방식으로 결합되며 작동 실린더의 랙 바에 형성된 랙 기어부와 치합되는 피니언 기어부를 갖춘 피니언 축;
    을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 피니언 밸브 어셈블리.
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