KR20080083965A

KR20080083965A - 유압식 동력 보조 조향장치

Info

Publication number: KR20080083965A
Application number: KR1020070024903A
Authority: KR
Inventors: 손명섭
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2007-03-14
Filing date: 2007-03-14
Publication date: 2008-09-19

Abstract

본 발명은 유압식 동력 보조 조향장치에 관한 것이다.

본 발명은 조향축으로부터 회전운동을 입력받는 중공 형상의 입력축, 상기 입력축에 삽입되는 토션바 및 상기 토션바와 압입되는 피니언 샤프트를 포함하는 유압식 동력 보조 조향장치에 있어서, 상기 토션바의 하부 외경과 상기 입력축의 내경에 서로 접촉하여 슬라이딩되게 결합되는 것을 특징으로 하는 유압식 동력 보조 조향장치를 제공한다.

본 발명에 의하면, 입력축과 피니언 샤프트 간의 동심축을 유지하기 위해 토션바의 하단 외경의 직경을 늘려 입력축의 내경과 슬라이딩되게 결합함으로써, 피니언 샤프트의 부시를 삭제할 수 있어 조립공수를 줄여 제작비용 및 재료비를 절감할 수 있음은 물론 입력축의 동심축의 좌우차 불량 및 이력 현상을 방지하는 효과가 있다.

조향, 유압식, 입력축, 동심, 부시

Description

유압식 동력 보조 조향장치{Hydraulic Power Steering Apparatus}

도 1은 종래 기술에 따른 유압식 동력 보조 조향장치의 유압제어 밸브를 나타낸 도면,

도 2는 종래 기술에 따른 유압식 동력 보조 조향장치의 입력축을 부시에 압입한 상태를 나타낸 확대도,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유압식 동력 보조 조향장치의 유압제어 밸브를 나타낸 도면,

도 4는 본 발명에 따른 유압식 동력 보조 조향장치의 입력축을 부시에 압입한 상태를 나타낸 확대도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

300: 유압제어 밸브 310: 밸브 하우징

315: 베어링 320: 피니언 하우징

330: 밸브 몸체 340: 피니언 샤프트

342: 설치홈 344: 피니언 기어

350: 입력축 352: 고정핀

360: 토션바

본 발명은 유압식 동력 보조 조향장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 입력축과 피니언 샤프트 간의 동심축을 유지하기 위해 토션바의 하단 외경의 직경을 늘려 입력축의 내경과 슬라이딩되게 결합함으로써, 피니언 샤프트의 부시를 삭제할 수 있어 조립공수를 줄여 제작비용 및 재료비를 절감할 수 있음은 물론 입력축의 동심축의 좌우차 불량 및 이력 현상을 방지하는 유압식 동력 보조 조향장치에 관한 것이다.

일반적으로 조향장치는 자동차의 진행 방향을 운전자가 의도하는 바에 따라 임의로 바꿀 때 조작되는 장치로, 조향휠(Steering Wheel)을 회전시켜 조향 기어에 그 회전력을 전달함으로써 바퀴의 각도를 조정하여 차량의 진행 방향을 제어한다.

이와 같은 조향장치는 조향 상태의 안정성 및 부드럽고 편안한 조향감 등 안전과 함께 운전자의 편리성을 추구하는 방향으로 연구개발이 이루어지고 있다. 이러한 개발 추세에 따라 운전자의 조향감을 향상시키기 위한 방법으로 유압식 또는 전동식 등의 다양한 동력 보조 조향장치들이 개발되고 있는데, 유압식 동력 보조 조향장치(HPS: Hydraulic Power Steering System)는 엔진으로부터 회전력을 받아 유압 펌프를 작동시키고 유압 펌프에서 만들어진 유압을 조향휠 혹은 조향축의 회전에 따라 적절한 양을 적시에 구동식 피스톤에 보내어 조향장치를 움직이게 하는 방식이고, 전동식 동력 보조 조향장치(EPS: Electrical Power Steering System)는 핸들 조타에 따른 조향 토크 및 차속을 감지하여 차량의 운행조건에 따라 ECU(Electronic Control Unit)에서 모터를 작동시켜 핸들 조타시 조향축의 회전력에 조력을 배가시킬 수 있도록 한 것이다.

여기서, 유압식 동력 보조 조향장치는 조향축의 하단부에 설치되어 조향시 작동유의 유동 방향을 제어하는 유압제어 밸브와 유압제어 밸브의 작동에 따라 차륜을 조향시키는 타이로드에 작용력을 인가하는 작동 실린더를 포함하여 구성된다.

이와 같은 유압식 동력 보조 조향장치는 조향휠에 가해진 조작력에 의해 조향축이 회전하면서 유압제어 밸브에 설치된 입력축을 회전시키면, 오일 펌프에서 유압관로를 통해 작동유를 공급관으로 공급하게 되고 공급된 작동유는 좌측 포트, 또는 우측 포트를 통해 작동 실린더 내 좌우측으로 형성된 압력실에 선택적으로 공급되어 조향 조작력을 보조하게 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 유압식 동력 보조 조향장치의 유압제어 밸브를 나타낸 단면도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 유압식 동력 보조 조향장치의 입력축을 부시에 압입한 상태를 나타낸 확대도이다.

도시된 바와 같이, 유압제어 밸브(100)는 조향축(미도시)으로부터 회전운동을 입력받는 중공 형상의 입력축(110), 하단부가 피니언 샤프트(120)와 압입 방식으로 결합되며 입력축(110)에 삽입되는 토션바(130), 입력축(110)의 외주면에 끼워지는 밸브 몸체(140), 입력축(110)과 밸브 몸체(140)가 내부에 설치되는 밸브 하우징(150)을 포함하여 구성된다. 그리고 랙바(170)의 후면부에는 랙바(170)와 피니언 샤프트(120)의 유격을 감소시켜 원활하게 동력이 전달될 수 있도록 서포트 요크(180)가 구성된다.

이와 같은 유압제어 밸브(100)는 입력축(110)과 피니언 샤프트(120) 간의 동심축을 일치시키기 위해 입력축(110)의 상부에는 토션바(130)와 입력축(110)의 내경을 정밀 가공하여 유격을 관리하며, 입력축(110)의 하부에는 입력축(110)의 외경과 피니언 샤프트(120)의 내경에 설치되는 부시(190)에 의해 유격을 관리하고 있다.

여기서, 피니언 샤프트(120)의 내경 사이에 설치되는 부시(190)는 도 2에 도시된 바와 같이, 피니언 샤프트(120)의 내경을 가공한 다음, 압입하여 설치하지만 부시(190)의 표면처리 및 압입시 피니언 샤프트(120)의 내경 관리가 어려워 입력축(110)의 외경과 부시(190) 간의 공차(t)를 크게 하여 제작할 수밖에 없었다.

또한, 입력축(110)의 하부 내경과 토션바(130)의 하부 외경에는 공간(s)이 형성되어 있는데, 입력축(110)과 토션바(130)의 고정핀(112) 압입시 입력축(110)의 동심축이 압입력에 의해 입력축(110)과 토션바(130) 상의 공간(s)과 입력축(110)의 외경과 부시(190) 간의 공차(t)로 인해서 입력축(110)이 피니언 샤프트(120)의 부시(190)와 편측으로 접할 수밖에 없어 입력축(110)과 부시(190)간의 좌우차 불량 및 이력 현상(Hysteresis)이 발생하는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 입력축과 피니언 샤프트 간의 동심축을 유지하기 위해 토션바의 하단 외경의 직경을 늘려 입력축의 내경과 슬라이딩되게 결합함으로써, 피니언 샤프트의 부시를 삭제할 수 있어 조립공수를 줄여 제작비용 및 재료비를 절감할 수 있음은 물론 입력축의 동심축의 좌우차 불량 및 이력 현상을 방지하는 데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 조향축으로부터 회전운동을 입력받는 중공 형상의 입력축, 상기 입력축에 삽입되는 토션바 및 상기 토션바와 압입되는 피니언 샤프트를 포함하는 유압식 동력 보조 조향장치에 있어서, 상기 토션바의 하부 외경과 상기 입력축의 내경에 서로 접촉하여 슬라이딩되게 결합되는 것을 특징으로 하는 유압식 동력 보조 조향장치를 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 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 바람직한 실시예에 따른 유압식 동력 보조 조향장치의 유압제어 밸브를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 유압식 동력 보조 조향장치의 입력축을 부시에 압입한 상태를 나타낸 확대도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유압제어 밸브(300)는 운전자가 조향휠을 조종할 때 조향휠의 회전 변위에 따라 유압을 좌우 실린더(미도시)로 선택적으로 공급하는 역할을 하는 것으로, 밸브 하우징(310), 피니언 하우징(320), 밸브 몸체(330), 입력축(350) 및 토션바(360)를 포함하여 구성된다. 이하 에서는 각각의 구성 요소에 대해서 상세하게 설명한다.

밸브 하우징(310)은 내부에 토션바(360)가 삽입된 입력축(350)이 설치되며, 입력축(350)이 원활하게 회전할 수 있도록 베어링(315)이 설치되고 입력축(350)과 밸브 하우징(310) 사이에 밸브 몸체(330)가 설치된다.

또한, 밸브 하우징(310)의 외주면 일측에는 오일 펌프와 연결되는 공급관(312) 및 리저버와 연결되는 회수관(314)이 구성되고 타측으로는 기어박스내 실린더와 연결되는 좌측 포트(310a) 및 우측 포트(310b)가 구비되어 조향휠에 가해진 조작력에 의해 조향축이 회전하면서 유압제어 밸브(300)에 설치된 입력축(350)을 회전시키면, 오일 펌프에서 유압관로를 통해 작동유를 공급관(312)으로 공급하게 되고 공급된 작동유는 좌측 포트(310a), 또는 우측 포트(310b)를 통해 작동 실린더(미도시) 내 좌우측으로 형성된 압력실에 선택적으로 공급되어 조향 조작력을 보조하게 한다.

피니언 하우징(320)은 내부에 피니언 기어(344)가 형성된 피니언 샤프트(340)가 설치되며, 피니언 기어(344)와 치합되는 랙 기어가 형성된 랙바(370)가 초향축에 수직된 방향으로 설치된다.

밸브 몸체(330)는 토션바(360)가 삽입되는 입력축(350)이 그 내부로 설치될 수 있도록 중공의 형상으로 형성되어 있으며 실린더로 공급되는 작동유를 제어하는 역할을 한다. 이와 같은 밸브 몸체(330)에는 작동유가 이동하는 다수 개의 유로가 형성되어 있고, 밸브 하우징(310)에 형성되어 있는 공급관(312) 및 회수관(314)으로 연결되는 홈이 형성되어 있다.

피니언 샤프트(340)는 토션바(360)의 하단부와 압입하는 방식으로 결합함과 동시에, 피니언 샤프트(340)의 상부에 형성된 설치홈(342)에 입력축(350)이 설치된다. 이러한 피니언 샤프트(340)의 하부에는 랙바(370)에 형성된 랙 기어와 치합되는 피니언 기어(344)가 형성되어 있어서, 입력축(350)과 피니언 샤프트(340)의 회전 운동을 랙바(370)의 직선 운동으로 변환 시킬 수 있다.

즉, 운전자가 조향휠을 조종할 때 작용하는 회전력을 전달받은 입력축(350)은 토션바(360)를 매개로 피니언 샤프트(340)로 전달하게 되며 이 회전력을 피니언 기어(344)와 치합되어 있는 랙 기어를 통해 랙바(370)를 직선 방향으로 운동하도록 변환시키게 되는 것이다.

입력축(350)은 조향축과 연결되어 있으며 내부에는 토션바(360)가 삽입될 수 있도록 중공의 형상을 가지고 입력축(350)의 상단부에는 조향축의 유니버설 조인트와 연결 가능하도록 세레이션이 형성되며 입력축(350)의 하단부는 피니언 샤프트(340)의 상단부에 설치된다.

토션바(360)는 조향 축의 회전시 입력축(350)과 같이 회전되어 비틀리면서 입력축(350)과 밸브 몸체(330) 사이에 상대적 변위를 발생시켜 운전자가 조향휠을 작동하는 경우에만 오일의 흐름을 발생시키는 일종의 비틀림 스프링으로서, 본원 발명에서는 입력축(350)의 내부에 삽입되는 토션바(360)의 상단이 입력축(350)과 고정핀(352)을 통해서 고정되며, 토션바(360)의 하단 외경(362)이 입력축(350)의 내경(354)이 서로 밀착되게 접촉하여 슬라이딩되게 결합된다.

즉, 토션바(360)의 상부는 입력축(350)과 피니언 샤프트(340) 간의 동심축을 일치시키기 위해 입력축(350)의 상부에 형성된 세레이션에 드릴 등으로 구멍을 형성하고 고정핀(352)을 압입하여 토션바(360)의 상부와 입력축(350)의 상부를 고정하여 입력축(350)과 토션바(360) 간의 유격을 관리한다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 토션바(360)의 하부에는 입력축(350)의 내경과 서로 접촉하여 슬라이딩되게 결합되도록 토션바(360)의 하부 외경(362)의 직경을 입력축(350)의 내경과 동일하거나 허용 공차 범위 내에서 토션바(360)의 하부 외경(362)의 직경을 입력축(350)의 내경(354)보다 작게 형성하여 슬라이딩되게 결합됨으로써, 입력축(350)의 동심축을 유지할 수 있는 것이다.

다시말해, 토션바(360)의 하부와 입력축(350)의 하부가 서로 접촉하면서 슬라이딩되게 결합하면서 토션바(360)와 입력축(350)의 하부에 존재하던 공간이 없어져 고정핀(352)으로 토션바(360)와 입력축(350)의 상부를 고정한다 하더라도 그 압입력에 의해 입력축(350)의 동심축이 변하지 않게되어 피니언 샤프트(340)의 내경 사이에 입력축(350)의 동심축을 일치시키기 위해 설치되는 부시(190)를 삭제할 수 있어 유압제어 밸브(300)의 조립공수를 줄여 제작비용 및 재료비를 절감할 수 있음은 물론 입력축의 동심축의 좌우차 불량 및 이력 현상을 방지할 수 있다.

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 범위 가 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, 입력축과 피니언 샤프트 간의 동심축을 유지하기 위해 토션바의 하단 외경의 직경을 늘려 입력축의 내경과 슬라이딩되게 결합함으로써, 피니언 샤프트의 부시를 삭제할 수 있어 조립공수를 줄여 제작비용 및 재료비를 절감할 수 있음은 물론 입력축의 동심축의 좌우차 불량 및 이력 현상을 방지하는 효과가 있다.

Claims

조향축으로부터 회전운동을 입력받는 중공 형상의 입력축, 상기 입력축에 삽입되는 토션바 및 상기 토션바와 압입되는 피니언 샤프트를 포함하는 유압식 동력 보조 조향장치에 있어서,

상기 토션바의 하부 외경이 상기 입력축의 내경에 슬라이딩되게 결합되는 것을 특징으로 하는 유압식 동력 보조 조향장치.