KR20130073513A - 씰 어셈블리 및 이를 구비한 동력 보조 조향장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 씰 어셈블리 및 이를 구비한 동력 보조 조향장치에 관한 것으로, 이와 같은 본 발명의 실시예에 의하면, 실린더 튜브 내의 작동유가 유출되는 것을 방지함과 더불어, 바퀴로부터 과도한 역입력이 전달될 때 씰링 부재의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있게 된다.

Description

씰 어셈블리 및 이를 구비한 동력 보조 조향장치{Seal Assembly and Power Steering Apparatus having The Same}
본 발명은 씰 어셈블리 및 이를 구비한 동력 보조 조향장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차의 동력 보조 조향장치에 있어서, 실린더 튜브 내에 장착되는 오일 씰과 부시를 일체로 형성한 씰 어셈블리 및 이를 구비한 동력 보조 조향장치에 관한 것이다.
일반적으로 조향장치는 운전자가 바퀴를 움직일 수 있도록 운전석과 바퀴 사이에 마련되는 것으로서, 운전석의 조향 핸들 하측에 마련되는 조향축과, 이 조향축과 연결되는 로터리밸브, 그리고 로터리밸브의 동작에 따라 바퀴를 직접 동작시킬 수 있도록 좌,우 양측으로 연장되어 바퀴에 연결되는 실린더튜브를 구비하여 마련된다.
도 1은 종래의 차량용 조향장치의 실린터 튜브를 보여주는 단면도이다.
도 1을 참고하면, 차량용 조향장치(100)에는 세워져 설치된 로터리 밸브(110)가 마련된다. 로터리 밸브(110)는 외부에서 공급되는 오일을 조절할 수 있도록 마련되는 것으로서, 그 내부에는 조향 축(미도시)과 연결되어 조향 핸들에서 발생되는 회전력을 전달받을 수 있도록 입력 축(120)이 마련된다. 그리고 입력 축(120)의 하측 외주면에는 입력축(120)을 통해 전달된 회전력에 의해 회전하는 피니언기어(미도시)가 마련된다. 또, 로터리 밸브(110)의 하부 외측에는 로터리 밸브(110)와 일체로 형성되며 양측으로 연장되는 실린더 튜브(130)가 마련된다.
실린더 튜브(130)는 로터리밸브(110)를 통해 공급되는 오일이 유동되는 공간을 형성할 수 있도록 마련되는 중공관으로 양측이 개구형성되는데, 개구된 입구측에는 오일 씰(180)이 설치되고, 그 외주측에는 벨로우즈(140)가 설치된다. 그리고 실린더 튜브(130)의 내부에는 로터리 밸브(110)의 내부에 설치된 피니언기어와 이물림될 수 있도록 그 중간에 랙기어가 형성된 랙바(150)가 마련된다.
랙바(150)는 실린더 튜브(130)의 내부에서 축방향 이동되도록 마련되는 것으로서, 그 좌우측은 바퀴와 직접 연결된 타이로드 엔드(170)를 이동시킬 수 있도록 마련된다. 그리고 랙바(150)의 일측에는 실린더 튜브(130)의 내부면과 밀착되어 그 안에서 슬라이딩될 수 있도록 피스톤(160)이 마련된다.
그러나, 이와 같이 구성된 종래 차량용 조향장치는, 바퀴로부터 과도한 역입력이 전달되었을 때, 랙바(150)의 변형으로 실린더 튜브(130) 내에서 랙바(150)를 감싸는 오일 씰(180)이 손상되는 문제점이 있다.
이에 본 발명은 전술한 배경에서 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 실린터 튜브 내의 작동유의 유출을 방지함과 동시에 씰링 부재의 파손을 방지하는 씰 어셈블리 및 이를 구비한 동력 보조 조향장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 실린더 튜브 내에서 랙바에 끼워져 작동유의 유출을 차단하는 것으로, 상기 랙바의 외주면에 밀착되도록 상기 랙바에 끼워지는 씰링 부재; 및 상기 씰링 부재의 일측에 연결되고, 상기 랙바의 벤딩시 상기 씰링 부재를 보호하는 스페이서를 포함하는 씰 어셈블리가 제공될 수 있다.
또한, 상기 씰링 부재는 링 형상으로 제공되고, 상기 씰링 부재의 내부에는 둘레를 따라 플레이트 부재가 삽입되며, 상기 스페이서는 링 형상으로 제공되고, 상기 스페이서의 내측면에는 둘레를 따라 코팅층이 형성된 씰 어셈블리가 제공될 수 있다.
또한, 상기 씰링 부재의 내측면 후방에는 백업 링이 더 제공되는 씰 어셈블리가 제공될 수 있다.
또한, 상기 씰링 부재의 내측면 전방에는 반경 방향 내측으로 더 돌출된 돌기부가 형성된 씰 어셈블리가 제공될 수 있다.
또한, 상기 돌기부에는 상기 씰링 부재의 상기 반경 방향 외측 둘레를 따라 홈이 형성되고, 상기 홈에는 탄성 부재가 삽입되는 씰 어셈블리가 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 동력 보조 조향장치에 있어서, 조향 휠의 회전운동을 직선운동으로 전환해주는 랙바; 상기 랙바가 내주하는 실린더 튜브; 상기 랙바의 외주면에 밀착되도록 상기 랙바에 끼워지는 씰링 부재; 상기 씰링 부재의 일측에 연결되고, 상기 랙바의 벤딩시 상기 씰링 부재를 보호하는 스페이서를 포함하는 동력 보조 조향장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 씰링 부재는 링 형상으로 제공되고, 상기 씰링 부재의 내부에는 둘레를 따라 플레이트 부재가 삽입되며, 상기 스페이서는 링 형상으로 제공되고, 상기 스페이서의 내측면에는 둘레를 따라 코팅층이 형성된 동력 보조 조향장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 씰링 부재의 내측면 후방에는 백업 링이 더 제공되는 동력 보조 조향장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 씰링 부재의 내측면 전방에는 반경 방향 내측으로 더 돌출된 돌기부가 형성된 동력 보조 조향장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 돌기부에는 상기 씰링 부재의 상기 반경 방향 외측 둘레를 따라 홈이 형성되고, 상기 홈에는 탄성 부재가 삽입되는 동력 보조 조향장치가 제공될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 의하면, 실린더 튜브 내의 작동유가 유출되는 것을 방지함과 더불어, 바퀴로부터 과도한 역입력이 전달될 때 씰링 부재의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있게 된다.
도 1은 종래의 차량용 조향장치의 실린터 튜브를 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 씰 어셈블리가 장착된 자동차의 동력 보조 조향장치를 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 2의 씰 어셈블리의 구조를 보여주는 사시도이다.
도 4는 도 3의 씰 어셈블리의 구조를 보여주는 단면도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세히 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 있어서, 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 설명하는데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 씰 어셈블리가 장착된 자동차의 동력 보조 조향장치를 보여주는 단면도, 도 3은 도 2의 씰 어셈블리의 구조를 보여주는 사시도, 도 4는 도 3의 씰 어셈블리의 구조를 보여주는 단면도이다.
도 2를 참고하면, 자동차의 동력 보조 조향장치(200)는 유압펌프(미도시)에 의해 공급되는 작동유가 유압밸브 및 2개의 피드 튜브(258)를 통해 실린더 튜브(230) 내의 좌, 우 실로 공급되고, 실린더 튜브(230) 내에는 랙바(220)가 내주한다. 피스톤(260)은 랙바(220)에 설치되고, 씰 어셈블리(215)는 실린더 튜브(230) 내에서 랙바(220)의 외주면에 밀착되도록 랙바(220)에 끼워진다.
도 2 내지 도 4를 참고하면, 씰 어셈블리(215)는 씰링 부재(310)와 스페이서(350)를 포함한다. 씰링 부재(310)는 랙바(220)의 외주면에 밀착되도록 랙바(220)에 끼워진다. 실시예로, 씰링 부재(310)는 링 형상으로 제공된다.
씰링 부재(310)의 내부에는 둘레를 따라 플레이트 부재(311)가 삽입된다. 실시예로, 플레이트 부재(311)는 금속 재질로 형성된다. 플레이트 부재(311)는 씰링 부재(310)의 형상이 변형되는 것을 방지하는 뼈대 기능을 수행한다. 씰링 부재(310)의 내측면 후방에는 백업 링(313)이 삽입된다.
실시예로, 백업 링(313)은 금속 재질의 링 형상으로 제공된다. 백업 링(313)은 씰링 부재(310)의 형상이 변형되는 것을 방지한다. 씰링 부재(310)의 내측면 전방에는 씰링 부재(310)의 반경 방향 내측으로 더 돌출된 돌기부(315)가 형성된다. 돌기부(315)는 모서리가 있는 돌기로 제공될 수 있다. 이 때, 돌기부(315)의 모서리는 랙바(220)의 외주면과 선접촉한다.
이와 달리, 돌기부(315)는 만곡면이 있는 돌기로 제공될 수도 있다. 이 때, 돌기부(315)의 만곡면은 랙바(220)의 외주면과 면접촉한다. 돌기부(315)는 씰링 부재(310)와 랙바(220) 사이의 밀착성을 향상시킨다. 돌기부(315)에서 씰링 부재(310)의 반경 방향 외측 둘레에는 홈(317)이 형성된다. 홈(317)에는 탄성 부재(319)가 삽입된다. 실시예로, 탄성 부재(319)는 러버 밴드일 수 있다.
탄성 부재(319)는 돌기부(315)를 씰링 부재(310)의 반경 방향 내측으로 가압하여 씰링 부재(310)와 랙바(220) 사이에 밀착성을 향상시킨다.
스페이서(350)는 씰링 부재(310)의 일측에 연결된다. 스페이서(350)는 랙바(220)의 벤딩시 씰링 부재(310)의 파손을 방지한다.
실시예로, 스페이서(350)는 링 형상으로 제공된다. 스페이서(350)는 우레탄 재질로 형성될 수 있다. 스페이서(350)의 내주면 둘레에는 코팅층(351)이 형성된다. 실시예로, 코팅층(351)은 테프론 재질로 형성될 수 있다.
이와 같이 실린더 튜브(230) 내에 본 발명의 실시예에 따라 씰링 부재(310)와 스페이서(350)가 일체로 형성된 씰 어셈블리(215)를 장착함으로써, 실린더 튜브(230) 내의 작동유가 유출되는 것을 방지함과 동시에, 바퀴로부터 과도한 역입력이 전달될 때 씰링 부재(310)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
다시 도 2를 참고하면, 랙바(220)의 중간측에는 피스톤(260)이 구비된다. 피스톤(260)은 실린더 튜브(230)의 내부공간을 양분하여 그 내부로 유입되는 작동유에 의해 랙바(220)가 좌, 우로 이동될 수 있도록 슬라이딩 이동한다.
밸브바디 하우징(250)은 피니언밸브 어셈블리(미도시)를 내장한다. 피니언밸브 어셈블리(미도시)는 조향 휠의 비틀림 신호를 받아 밸브를 개폐하여 작동유의 유로를 형성한다. 피니언밸브 어셈블리(미도시)의 내부에는 상향 돌출되어 조향 휠과 연결되는 입력축(253)이 마련된다.
밸브바디 하우징(250)의 외부에는 실린더 튜브(230) 내로 작동유를 공급하는 밸브 포트(257)가 마련된다. 피드 튜브(258)는 밸브 포트(257)와 실린더 포트(259)를 연결하여 작동유를 실린더 튜브(230)로 공급한다.
실린더 튜브(230)의 내부에는 실린더 튜브(230)의 양측 단부를 관통하여 좌우로 연장되도록 봉상의 랙바(220)가 설치된다. 랙바(220)의 양측단에는 볼 시트(미도시)가 삽입되는 소켓(210)이 구비되어 타이로드 구부(球部; 290)와 볼조인트 결합된다.
피니언 하우징(240)의 일단은 실린더 튜브(230)에 압입되어 결합되고, 피니언 하우징(240)에 구비된 마운팅 부쉬(270)와 실린더 튜브(230)에 구비된 마운팅 클램프(275)에 의해 차량에 장착된다.
벨로우즈(280)는 실린더 튜브(230)의 끝단에 구비된다. 벨로우즈(280)는 볼시트가 삽입된 소켓(210)과 타이로드 구부(球部; 290)의 볼조인트 결합부를 감싸 소켓(210)과 실린더 튜브(230) 내부로 수분이 침투하는 것을 방지한다.
타이로드(201)는 랙바(220)의 양측에 볼조인트로 결합된다. 타이로드(201)의 끝단에는 차륜축과 연결될 수 있도록 형성된 타이로드 엔드(205)가 타이로드(201)와 나사결합되어 구비된다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 의하면, 실린더 튜브 내의 작동유가 유출되는 것을 방지함과 더불어, 바퀴로부터 과도한 역입력이 전달될 때 씰링 부재의 파손을 방지할 수 있는 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 갖는다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 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.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
100 : 차량용 조향장치 110 : 로터리 밸브
120 : 입력 축 130 : 실린더 튜브
140 : 벨로우즈 150,220 : 랙바
160,260 : 피스톤 170 : 타이로드 엔드
180 : 오일 씰 200 : 자동차의 동력 보조 조향장치
310 : 씰링 부재 311 : 플레이트 부재
313 : 백업 링 315 : 돌기부
317 : 홈 319 : 탄성 부재
350 : 스페이서 351 : 코팅층

Claims (10)

  1. 실린더 튜브 내에서 랙바에 끼워져 작동유의 유출을 차단하는 것으로,
    상기 랙바의 외주면에 밀착되도록 상기 랙바에 끼워지는 씰링 부재; 및
    상기 씰링 부재의 일측에 연결되고, 상기 랙바의 벤딩시 상기 씰링 부재를 보호하는 스페이서를 포함하는 씰 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 씰링 부재는 링 형상으로 제공되고, 상기 씰링 부재의 내부에는 둘레를 따라 플레이트 부재가 삽입되며,
    상기 스페이서는 링 형상으로 제공되고, 상기 스페이서의 내측면에는 둘레를 따라 코팅층이 형성된 씰 어셈블리.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 씰링 부재의 내측면 후방에는 백업 링이 더 제공되는 씰 어셈블리.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 씰링 부재의 내측면 전방에는 반경 방향 내측으로 더 돌출된 돌기부가 형성된 씰 어셈블리.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 돌기부에는 상기 씰링 부재의 상기 반경 방향 외측 둘레를 따라 홈이 형성되고,
    상기 홈에는 탄성 부재가 삽입되는 씰 어셈블리.
  6. 동력 보조 조향장치에 있어서,
    조향 휠의 회전운동을 직선운동으로 전환해주는 랙바;
    상기 랙바가 내주하는 실린더 튜브;
    상기 랙바의 외주면에 밀착되도록 상기 랙바에 끼워지는 씰링 부재; 및
    상기 씰링 부재의 일측에 연결되고, 상기 랙바의 벤딩시 상기 씰링 부재를 보호하는 스페이서를 포함하는 동력 보조 조향장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 씰링 부재는 링 형상으로 제공되고, 상기 씰링 부재의 내부에는 둘레를 따라 플레이트 부재가 삽입되며,
    상기 스페이서는 링 형상으로 제공되고, 상기 스페이서의 내측면에는 둘레를 따라 코팅층이 형성된 동력 보조 조향장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 씰링 부재의 내측면 후방에는 백업 링이 더 제공되는 동력 보조 조향장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 씰링 부재의 내측면 전방에는 반경 방향 내측으로 더 돌출된 돌기부가 형성된 동력 보조 조향장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 돌기부에는 상기 씰링 부재의 상기 반경 방향 외측 둘레를 따라 홈이 형성되고,
    상기 홈에는 탄성 부재가 삽입되는 동력 보조 조향장치.
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