KR100262425B1 - 파워스티어링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는 중립상태에서의 입력축과 출력축의 상대위치를 정하는 축의 센터링과 기설정된 힘 부여기구의 센터링을 간단히 양립시키는 것이다.

그리고 그 과제를 해결하기 위해 토션봉(5)으로 연결된 입력축(4)과 출력축(2)의 상대회전량에 따른 어시스트힘을 부여하고, 또한 출력축(2)과 일체로 회전하는 스프링수납실(9)을 마련하고, 스프링수납실내에서 입력축(4)의 양쪽을 사이에 두도록 배치한 한쌍의 스프링부재(13)의 스프링힘으로 기설정된 힘을 발휘시키는 구성으로 한 파워스티어링장치에 있어서, 출력축(2) 또는 출력축(2)과 일체로 회전하는 부재와는 다른 부재인 스프링받이 링(25)을 마련하고, 스프링받이 링(25)에 스프링수납실(9)과 적어도 하나의 삽입공(27)(28)(32)(33)을 마련하고, 삽입공에 대해 스프링받아 링(25)과 출력축(2) 또는 출력축(2)과 일체로 회던하는 부재를 위치고정하기 위한 고정부재(23)(26)(30)(31)를 삽입배치함과 동시에 고정부재(23)(26)(30)(31)와 삽입공(27)(28)(32)(33)사이에 고정위치의 미세조정을 가능하게 하는 미세조정수단을 마련한다.

Description

파워스티어링 장치

본 발명은 토션봉을 이용한 파워스티어링 장치에 관한 것이다.

토션봉을 이용한 파워스티어링 장치에서는 스티어링휠의 반응의 요인으로서 토션봉의 비틀림 저항을 들 수 있다. 그러나 스티어링휠의 중립시에는 토션봉의 비틀림 저항이 거의 없기 때문에 그 중립강성이 약해지고, 차량의 직진주행시의 안정성이 나빠지게 된다.

그래서 기설정된 힘을 부여하여 중립강성을 얻고자 하는 장치는 여러 가지가 제안되고 있다. 예를들어 다음과 같은 장치를 생각할 수 있다.

도 9~도 12에 이 파워스티어링 장치를 도시한다.

이 장치에서는 파워실린더(1)내에 도시하지 않은 피스톤을 짜 넣고, 이 피스톤에 출력축(2)을 관통시키고 있다. 그리고 이 피스톤과 출력축(2)을 도시하지 않는 볼넛트를 통해 연결하고 있다.

또 이 피스톤에는 도시하지 않은 섹터기어를 맞물리게 하고, 피스톤의 이동에 따라 이 섹터기어가 회동하도록 하고 있다. 그리고 섹터기어가 회동하면 그것에 연결된 조타륜이 전타되는 것으로 이른바 인티그럴타입의 파워스티어링 장치이다.

상기 파워실린더(1)에는 밸브케이스(3)를 고정하고 있다. 그리고 이 밸브케이스(3)에서 상기 출력축(2)의 기단을 자유롭게 회전하도록 지지하고 있다.

이 출력축(2)은 그 내부를 중공(中空)으로 함과 동시에 상기 기단측에는 입력축(4)의 선단을 자유롭게 회전하도록 삽입하고 있다.

이들 입력축(4)과 출력축(2)은 토션봉(5)을 통해 연결하고 있다. 즉 토션봉(5)의 일단을 입력축(4)내에 삽입하고, 그 삽입부분을 관통하는 핀(6)으로 고정하고 있다. 또 토션봉(5)의 타단도 도시하지 않은 핀으로 출력축(2)에 고정하고 있다.

이와같은 입력축(4)과 출력축(2)은 토션봉(5)을 비틀면서 상대회전하게 된다.

출력축(2)내에 삽입한 입력축(4)의 외주면에는 로터리스풀(7)을 일체로 형성하고 있다. 또 이 로터리스풀(7)에 대향하는 출력축(2)의 내주면을 로터리슬리브(8)로 하고 있다. 그리고 이들 로터리스풀(7)과 로터리슬리브(8)를 자유롭게 상대회전하도록 끼워맞추어 스티어링밸즈(v)를 구성하고 있다.

또, 입력축(4)과 출력축(2)이 상대회전하면 그 회전방향에 따라 스티어링밸브(v)가 변환하여 파워실린더(1)내에 구획된 한쪽의 압력실에 작동유를 공급하고, 또 다른쪽의 압력실의 작동유를 탱크로 배출하게 된다. 따라서 피스톤이 이동하여 섹터기어를 회동시켜 그것에 연결하는 차륜에 어시스트힘을 부여한다.

이와같은 파워실린더 장치에서 출력축(2)의 단부에 스프링수납실(9)을 형성하고, 실부재(10)에 의해 스티어링밸브(v)에서 차단하고 있다.

스프링수납실(9)은 도 10에 도시하는 바와 같이 출력축(2)의 단부를 뚫어 형성한 벽면(12)(12)과 벽면(19)(19)으로 둘러싸인 대략 정사각형 모양이다.

이 스프링수납실(9)에는 입력축(4)을 삽입하고, 이 입력축(4)을 사이에 끼우도록 한쌍의 스프링부재(13)를 마련하고, 스프링부재(13)와 입력축(4)과의 사이에는 볼 또는 롤러(21)를 개재시키고 있다.

상기 입력축(4)의 외주면에는 대향하는 위치에 한쌍의 제1지지홈(17)을 형성하고 있다. 그리고 이들 제1지지홈(17)을 스프링수납실(9)의 벽면(12)에 각각 대향시켜 입력축(4)과 출력축(2)이 상대회전하고 있지 않은 중립상태로 도 10의 상태를 유지하고 있다.

상기 스프링부재(13)는 도 12에 도시하는 바와 같이 평탄한 부분(14)과 이 평탄한 부분(14)의 양단에 형성한 볼록부(15)와 이들 볼록부(15)에 연속하는 경사면(16)을 갖춘 판스프링으로 이루어진다.

그리고, 평탄한 부분(14)의 중앙에는 V홈 또는 U홈으로 이루어지는 제2지지홈(20)을 형성하고 있다. 또 양 경사면(16)의 선단에는 이 선단을 만곡시킨 형상의 걸림부(18)를 형성하고 있다.

또 상기 볼록부(15)는 제1, 제2지지홈(17)(20)에서 벗어난 볼 또는 롤러(21)가 스프링부재(13)와 입력축(4)과의 사이에서 빠지지 않도록 스토퍼의 역할을 한다.

상기 스프링부재(13)는 프리상태일 때에는 양쪽의 걸림부(18)(18)사이의 거리가 스프링수납실(9)의 벽면(19)(19) 사이의 거리보다도 길어진다.

그 때문에 도 9와 같이 이 스프링부재(13)를 스프링수납실(9)에 수납하면 그 걸림부(18)가 스프링수납실(9)의 코너부분에서 벽면(12)과 이들 벽면(12)에 직각인 벽면(19)에 압접하여 걸리게 된다.

그리고 입력축(4)과 출력축(2)이 상대회전하고 있지 않은 중립상태에서는 이들 제1지지홈(17)을 상기 스프링부재(13)의 제2지지홈(20)에 대향시키고 있지만 이와같이 스프링부재(13)를 건 상태에서는 제1지지홈(17)과 제2지지홈(20) 사이의 거리가 그 사이에 볼 또는 롤러(21)를 개재시켰을 때보다도 작아지고 있다.

그래서 이 제1, 제2지지홈(17)(20)사이에 볼 또는 롤러(21)를 개재시키면 입력축(4)의 중심쪽으로 스프링힘이 발생하고 이 스프링힘이 이니셜하중으로서 발생하도록 되어있다. 또 제1, 제2지지홈(17)(20)은 볼 또는 롤러(21)를 단단히 고정하는 것이 아니라 둘다 얕게 형성되어 단지 지탱하고 있을 뿐이다.

다음은 이 파워스티어링 장치의 작용을 설명한다.

스티어링휠을 중립위치로 유지하고 있으면 입력축(4)과 출력축(2)이 도 10에 도시하는 중립상태에 있다. 그리고 입력축(4)에는 스프링부재(13)의 이니셜하중이 입력축(4)을 사이에 끼우는 방향으로 작용하여 볼 또는 롤러(21)를 통해 기설정된 힘으로서 작용하고 있다.

따라서 중립강성을 높일 수 있으며 직진주행시의 안정성을 얻을 수 있다.

이 상태로부터 스티어링휠을 바꾸고 예를들어 입력축(4)이 출력축(2)에 대해 화살표시(k)방향으로 회전한다고 하자.

이 때 도 11에 도시하는 바와 같이 볼 또는 롤러(21)가 스프링부재(13)를 휘게하면서 지지홈(17)(20)의 단부를 지나가고, 입력축(4)의 원주부분으로 타올라가게 된다.

그리고 입력축(4)과 출력축(2)이 또한 상대회전하면 볼 또는 롤러(21)는 스프링부재(13)를 휘게한 상태에서 스프링부재(13)의 평탄한 부분(14)과 입력축(4)의 원주부분 사이를 화살표지(m)방향으로 움직이면서 이동하게 된다.

따라서 이 때의 조타반력을 토션봉(5)의 비틀림 저항과 스프링부재(13)의 스프링힘을 합성한 것이 된다.

단 입력축(4)과 출력축(2)이 소정량 상대회전했을 때 볼 또는 롤러(21)는 스프링부재(13)의 볼록부(15)에 접촉한다. 따라서 볼 또는 롤러(21)가 스프링부재(13)의 평탄한 부분(14)과 입력축(4)의 외주면과의 사이에서 빠져버리는 경우는 없다.

또 입력축(4)과 출력축(2)이 상대회전하면 상술한 바와 같이 스티어링밸브(v)가 변환하고 파워실린더(1)의 작동유를 제어하여 어시스트힘을 부여하게 된다. 그리고 어시스트 힘을 부여하는 것에 의해 차륜이 목표치까지 전타되면 입력축(4)과 출력축이 중립상태로 복귀하지만 이 때 볼 또는 롤러(21)도 이동하면서 지지홈(17)(20)의 위치로 복귀하여 도 10의 중립상태로 되돌아온다.

또 이와같은 기설정된 힘 부여기구는 상기한 바와 같은 유압식 파워스티어링 장치 뿐만 아니라 예를들어 도 13에 도시하는 전동식 파워스티어링 장치에도 마련할 수 있다.

이 장치는 하우징(41)내에 짜 넣은 입력축(4)과 출력축(2)의 상대회전량에 따라 도시하지 않은 전동모터에 의해 어시스트힘을 부여하도록 하고 있다. 그리고 상기 상대회전량의 크기를 입력토오크의 방향이나 크기로서 검출하여 전동모터로 신호를 보내도록 하고 있다.

입력축(4)과 출력축(2)이 상대회전하면 출력축(2) 및 입력축(4)의 외주에 마련한 슬라이더(38)가 축방향으로 이동하고 이 이동링에 의해 토오크센서(37)가 입력토오크를 검출하는 기구로 되어있다. 상기 슬라이더(38)는 출력축(2)에 나사부(39)로 결합되고 입력축(4)에 스플라인(40)에 결합되어 있다. 따라서 슬라이더(38)는 입력축(4)에 대해 회전방향의 이동이 규제되고 축방향으로의 이동만이 허용된다.

그 때문에 입력축(4)이 출력축(2)에 대해 상대회전하면 슬라이더(38)가 축방향으로 이동한다.

그리고 출력축(2)의 단부에 형성한 스프링수납실(9)내에서 입력축(4)을 사이에 두도록 마련한 스프링부재(13)에 의해 기설정된 힘을 부여하는 구성은 도 9의 장치와 동일하다.

이상 설명한 파워스티어링 장치에서는 기설정된 힘을 부여하여 중립강성을 높여 차량의 직진주행시의 안정성을 얻을 수 있다.

그리고 이 기설정된 힘을 부여하기 위해 입력축(4)의 양측에 스프링부재(13)를 배치했기 때문에 기설된 힘의 균형성을 유지할 수 있다. 따라서 중립강성이 스티어링휠을 바꾼 방향에 따라 달라지는 경우도 없다.

이와같은 장치에서는 출력축(2)의 단부를 뚫어 스프링수납실(9)을 형성하고 있기 대문에 출력축(2)과 스프링수납실(9)이 일체로 이동한다.

그래서 스티어링밸브(v)의 유압의 중립상태에서의 출력축(2)과 입력축(4)과의 상대위치를 맞추는 축의 센터링을 행하면 기설정된 힘 부여기구인 스프링부재(13)와 입력축(4)과의 상대위치도 결정되게 된다.

이 때문에 스티어링밸브(v)의 중립위치에 따라 입출력축(4)(2) 상대위치를 정하는 축의 센터링을 행했을 때에 스프링수납실(9)안이 반드시 도 10에 도시하는 바와 같이 되어 있어야 한다. 즉 유압센터링을 행했을 때는 자동적으로 기설정된 힘 부여기구의 센터링도 종료하지 않으면 안된다.

그러나 이와같이 한쪽의 센터링만을 행하고 축의 센터링과 기설정된 힘의 센터링을 양립시키는 것은 어렵다.

실제로는 축의 센터링 즉 유압센터링을 우선으로 하므로 기설정된 힘의 균형이 깨지는 경우가 있다.

스티어링밸브(v)는 중립위치이므로 스프링부재(13)와 입력축(4)과의 위치관계가 어긋나 예를들어 처음부터 도 11과 같은 상태로 되어 있으면 중립강성의 좌우의 균형이 무너지게 된다.

상기의 방법으로 축의 센터링과 기설정된 힘으 센터링을 양립시키기 위해서는 예를들어 각 부품의 치수나 스프링수납실(9)의 내부치수, 벽면의 평탄한 정도, 스프링부재(13)의 지지홈(20)이나 입력축(4)의 지지홈(17)등의 가공할 때 정밀도나 조립정도를 엄격하게 관리하지 않으면 안된다. 이것은 당연히 원가상승으로 이어진다.

또 도 13의 파워스티어링 장치에서도 슬라이더(38)의 축방향의 위치가 토오크센서(35)의 0점과 맞도록 출력축(2)과 입력축(4)과의 상대위치를 맞추어 그 위치에서 토션봉(5)이 비틀어지지 않도록 고정하지 않으면 안된다. 이 경우에도 출력축(2)과 입력축(4)과의 상대위치를 맞추는 축의 센터링을 행하면 기설정된 힘 부여기구인 스프링부재(13)와 입력축(4)과의 상대위치도 정해지게 된다.

따라서 축의 센터링과 기설정된 힘의 센터링을 양립시키기 위해서는 역시 각부품의 치수나 스프링수납실(9)의 내부치수, 벽면의 평탄한 정도, 스프링부재(13)의 지지홈(20)이나 입력축(4)의 지지홈(17)등의 가공시 정밀도나 부착시 정밀도를 엄격하게 관리하지 않으면 안되어 상기 유압식 파워스티어링 장치의 예와 같은 문제가 발생한다.

본 발명은 중립상태에서의 입력축과 출력축의 상대위치를 결정하는 축의센터링과 기설정된 힘 부여기구의 센터링을 간단하게 양립시키는 것을 목적으로 한다.

제1발명의 파워스티어링 장치는 입력축과 출력축을 연결하는 토션봉을 갖추고, 이 토션봉을 비틀면서 입력축과 출력축을 상대회전시켜 이 상대회전량에 따른 어시스트힘을 부여하는 구성으로 하고 또한 상기 출력축과 일체로 회전하는 스프링수납실을 마련하고, 이 스프링수납실에 입력축을 삽입하여 이 입력축의 양쪽을 사이에 두도록 배치한 한쌍의 스프링부재를 입력축에 압접시켜서 그 스프링힘으로 기설정된 힘을 발휘하게 하는 구성으로 한 파워스티어링 장치를 전제로 한다.

그리고 출력축 또는 출력축과 일체로 회전하는 부재와는 다른 부재인 스프링받이 링을 마련하고, 이 스프링받이 링에 스프링수납실과 적어도 하나의 삽입공을 마련하고, 이 삽입공에 대해 스프링받이 링과 출력축 또는 출력축과 일체로 회전하는 위치결정하여 고정하기 위한 고정부재를 삽입하여 배치합과 동시에 이 고정부재와 삽입공과의 사이에 스프링받이 링을 출력축 또는 출력축과 일체로 회전하는 부재에 대해 위치의 미세조정을 가능하게 하는 미세조정수단을 마련한 것을 특징으로 한다.

이와같이 스프링수납실을 형성하는 스프링받이 링을 출력축 또는 출력축과 일체로 회전하는 부재와는 다른 부재로 되어있다. 그리고 이 스프링받이 링을 출력축 또는 출력축과 일체로 회전하는 부재에 고정할 때에 이 스프링받이 링의 위치를 미세조정하여 기설정된 힘부여기구의 센터링을 행할 수 있다.

제2의 발명은 제1의 발명을 전제로하여 하나의 삽입공에는 이 삽입공에 고정부재를 삽입한 상태에서 스프링받이 링의 위치가 직경방향으로만 이동할 수 있는 틈을 미세조정수단으로서 마련한 것을 특징으로 한다.

직경방향으로만 이동할 수 있는 틈을 마련한 하나의 삽입공은 회전방향의 이동이 규제된다. 이로 인해 다른 삽입공에 모든 방향으로 이동할 수 있는 틈을 마련해도 스프링받이 링 전체의 회전방향의 자유도가 작아진다. 이로인해 덜컹거림이 너무 커지지 않아 위치결정이 쉬워진다.

제1도는 제1실시예의 파워스티어링 장치의 단면도.

제2도는 제1도의 II-II선 단면도.

제3도는 제1실시예의 스프링받이 링의 정면도.

제4도는 제2실시예의 스프링받이 링 부분의 단면도로서, 제2도에 상당하는 도면.

제5도는 제2실시예의 스프링받이 링의 정면도.

제6도는 제3실시예의 파워스티어링 장치의 단면도로서, 스프링받이 링(25)을 로터리 슬리브(8)에 마련한 예의 도면.

제7도는 제4실시예의 파워스티어링 장치의 단면도로서, 스프링받이 링(25)을 출력축(2)의 큰 지름부에 마련한 도면.

제8도는 제5실시예의 전동식 파워스티어링 장치의 단면도로서, 스프링받이 링(25)을 출력축(2)단부에 마련한 도면.

제9도는 종래의 유압식 파워스티어링 장치의 단면도.

제10도는 제9도의 파워스티어링 장치의 스프링수납실(9)의 단면도.

제11도는 제10도에서 입력축(4)과 출력축(2)이 상대회전했을 때의 단면도.

제12도는 스프링부재(13)로서의 판스프링의 사시도.

제13도는 다른 종래예의 전동식 파워스티어링 장치의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 출력축 4 : 입력축

5 : 토션봉 9 : 스프링수납실

13 : 스프링부재 23 : 핀

25 : 스프링받이 링 26 : 볼트

27 : 핀구멍 28 : 볼트구멍

30 : 볼트 31 : 볼트

32 : 볼트구멍 33 : 볼트구멍

34 : 판구멍

도 1~도 3에 도시하는 제1실시예는 입력축(4)에 토션봉을 통해 연결한 출력축(2)의 큰 지름부(2a)에 스프링받이 링(25)을 고정한 것이다.

도 1의 파워스티어링 장치는 출력축(2)과 로터리 슬리브(8)를 따로따로 한 점이 종래예와 다르다.

또 상기 큰 지름부(2a)를 밸브케이스(3)의 단부(3a)에 삽입하고 통부재(22)로 고정하고 있다. 이 통부재(22)는 파워실린더(1)쪽으로 밸브케이스(3)의 단부(3a)에 나사로 꽂아 고정하는 것이다.

단 입력축(4)과 출력축(2)을 상대회전시키는 것에 의해 스티어링밸브(v)를 변환하여 어시스트힘을 부여하는 구성은 종래예와 동일하다. 그래서 같은 작용을 하는 부재에는 같은 부호를 붙여 설명한다.

도1, 도 3에 도시하는 바와 같이 스프링수납실(9)은 평탄한 벽면(12)(12)과 고정부재인 핀(23)과 볼트(26)를 삽입하는 삽입공을 형성하는 부분이 안쪽으로 들어간 벽면(29)으로 둘레싸인 공간을 형성하고 있다.

이 스프링수납실(9)의 중앙에는 입력축(4)을 삽입하고 있다. 또 도 12에 도시한 종래와 동일한 한쌍의 스프링부재(13)(13)를 벽면(12)에 대향하여 마련하고 있다. 그리고 이 스프링부재(13)와 입력축(4)와 외주사이에 볼 또는 롤러(21)를 개재시키고 있다.

또 입력축(4)의 외주에는 중립위치에 있어서 상기 스프링부재(13)(13)의 제2지지홈(20)에 대향하는 제1지지홈(17)을 형성하고 있다.

이와 같은 기설정된 힘 부여기구의 스프링힘에 의한 기설정된 힘을 부여하는 작용은 종래와 동일하므로 여기서는 설명을 생략한다.

그리고 이 스프링받이 링(25)은 도 1,2에 도시하는 바와 같이 핀(23)과 볼트(26)에 의해 출력축(2)의 큰 지름부(2a)에 고정되고 있다. 단 이 핀(23)은 스프링받이 링(25)을 관통하고, 로터리슬리브(8)에 형성한 홈에도 삽입되어 로터리슬리브(8)와 출력축(2)을 연결하는 기능을 갖고 있다.

또 도 3에 도시하는 바와 같이 상기 핀(23)의 삽입공인 핀구멍(27)과 볼트(26)의 삽입공인 볼트구멍(28)은 장공으로 되어있다.

핀구멍(27)은 스프링받이 링(25)의 반지름방향으로 길다란 장공으로 핀(23)에 대해 상하방향으로만 틈(y₁)을 갖고 있다.

한편 볼트구멍(28)은 핀(27)에 대해 직각이 되는 횡방향으로 길다란 장공으로서 횡방향, 상하방향으로도 틈(x₁)(y₂)를 갖고 있지만 상하방향의 틈(y₂)은 좁다.

다음은 이와같은 스프링받이 링(25)을 부착하는 순서를 설명한다.

우선 밸브케이스(3)에 부착하기 전의 상태에서 출력축(2)의 큰 지름부(2a)에 고정된 핀(23)을 스프링받이 링(25)의 핀구멍(27)에 삽입한다. 그리고 볼트(26)로 스프링받이 링(25)을 출력축(2)의 큰 지름부(2a)에 가고정한다.

이 때 출력축(2)안에는 토션봉(5)과 입력축(4)을 삽입하고 있다. 토션봉(5)의 일단은 출력축(2)에 고정하지만 타단은 입력축(4)에 대해 프리한 상태로 되어 있다.

그리고 스프링수납실(9)안에도 도 2에 도시하는 바와 같이 스프링부재(13)를 장착하고, 이 스프링부재(13)와 입력축(4)사이에 볼 또는 롤러(21)를 마련한다. 이 상태에서 스프링받이 링(25)은 상하, 좌우 및 회전방향으로 움직이도록 되어있다.

그 후 로터리슬리브(8)를 핀(23)을 통해 출력축(2)에 부착하고 스냅링(36)으로 고정한다(도 1참조).

이와같이 입출력축(4)(2)과 토션봉(5)과 스티어링밸브(v)만을 부착하여 일체화한 부품을 축의 센터링지그의 안에 부착한다.

이 축의 센터링지그는 상기 일체화한 부품의 조립상태를 유지하면서 스티어링밸브(v)의 중립위치를 조정할 수 있는 지그이다.

이 지그에 상기 일체화한 부품을 삽입한 상태에서 입력축(4)과 출력축(2)을 상대회전시키고 스티어링밸브(v)의 중립위치에서 토션봉(5)의 구멍가공을 행하여 핀(6)을 압입한다. 이것으로 토션봉(5)이 비틀어지지 않는 상태로 입력축(4)이 결합되고 축의 센터링이 종료한다.

다음은 축의 센터링지그로부터 상기 일체화한 부품을 분리하여 슬리브(8)를 출력축(2)에서 일단 벗겨낸다. 그리고 이번에는 플리셋힘 부여기구의 센터링을 행한다.

핀(27)과 볼트구멍(28)에 틈이 있기 때문에 스프링받이 링(25)은 출력축(2)에 대해 이동할 수 있다. 그래서 핀(23)을 지점으로하여 스프링방이 링(25)을 상하, 좌우 및 회전방향으로 이동시키면서 제2지지홈(20)과 제1지지홈(17) 사이에 볼 또는 롤러(21)가 자라잡는 위치를 찾는다. 이 위치가 기설정된 힘 부여기구의 센터가 된다. 여기서 스프링받이 링(25)을 볼트(26)로 출력축(2)에 고정한다.

그 후 재차 로터리슬리브(8)를 출력축(2)에 고정한다.

이 때 입력축(4) 및 로터리슬리브(7)와 출력축(2)과의 상대관계는 앞의 축의 센터링에 의해 정해진다. 또 출력축(2)과 로터리슬리브(8)와의 위치관계는 핀(23)에 의해 정해지고 이 관계는 로터리슬리브(8)의 위치를 변경해도 변화지 않는다.

이 때문에 로터슬리브(8)의 위치를 변경해도 로터리슬리브(8)와 로터리스풀(7)과의 관계도 변하지 않는 즉 축의 센터링이 어긋나는 경우는 없다.

그리고 이 상태로 조립하여 일체화한 부품을 밸브케이스(3)에 짜 넣고 통부재(22)로 고정한다.

마지막으로 파워실린더(1)에 짜 넣고 실린더측의 중립을 조정하여 고정한다.

이와같이 밸브의 중립위치에 맞는 축의 센터링과 기설정된 힘 부여기구의 센터링을 따로 행하여 양쪽의 센터링을 양립시킬 수 있다.

또 이 제1실시예에서는 핀구멍(27)의 틈(y₁)을 상하방향으로만 마련하고있기 때문에 핀구멍(27)은 회전방향으로는 이동할 수 없다. 이와같이 한쪽의 핀구멍(27)의 자유도를 작게하고 있기 때문에 센터위치를 정하기 쉽다.

예를들면 핀구멍(27)과 볼트구멍(28)의 양쪽모두가 전 방향으로 틈을 갖고 있는 경우에는 스프링받이 링(25)의 움직이는 자유도가 너무커져서 오히려 센터링이 어렵고, 조정시간이 많이 걸리는 경우도 있다. 마찬가지의 이유에 의해 볼트구멍(28)의 틈도 필요이상으로 너무크게 하지 않는 것이 좋다.

도 4, 도 5에 도시하는 제2실시예는 고정부재로서 2개의 볼트를 이용하고, 스프링맏이 링(25)을 출력축(2)에 고정하는 실시예이다.

출력축(2)의 큰 지름부(2a)에는 도 4와 같이 좌우의 볼트(30)(31)에 의해 스프링받이 링(25)을 고정하고 있다. 이들 볼트(30)와 (31)의 삽입공인 볼트구멍(32)(33)은 도 5에 도시하는 바와 같이 장공으로 되어있다.

볼트구멍(32)은 좌우방향 즉 직경방향으로만 틈(x₂)을 갖고 있다.

또 볼트구멍(33)은 볼트구멍(32)에 대해 직각이 되는 세로로 길다란 장공이지만 상하방향의 틈(y₃)과 좌우방향의 틈(x₃)을 갖고 있다. 따라서 이 볼트구멍(33)은 볼트(31)에 대해 상하, 좌우 및 회전방향으로 이동하는 데 자유도를 갖고 있다.

또 핀구멍(34)은 핀(23)의 지름에 비해 큰 구멍으로 되어있다. 이 때문에 슬리브(8)와 출력축(2)을 연결할 때에는 핀(23)이 핀구멍(34)을 단순히 관통할 뿐으로 스프링받이 링(25)의 위치결정에는 영향을 주지 않는다.

이와같은 스프링받이 링(25)을 제1실시예와 마찬가지로 부착하여 축의 센터링과 기설정된 힘 부여기구의 센터링을 양립시킬 수 있다.

또 이 제2실시예에서도 한쪽의 볼트구멍(33)의 틈(x₃)을 직경방향으로만 마련하고 회전방향의 자유도를 갖고 있지 않으므로 센터링을 할 수 없게 된다.

상기 제1, 제2실시예에서는 출력축(2)의 단부에 직접 스프링받이 링(25)을 고정하고 있지만 이 스프링받이 링(25)을 출력축(2)과 일체로 회전하는 다른 부재에 고정해도 상관없다.

예를들면 도 6에 도시하는 제3 실시예의 랙 앤 피니온 타입의 파워스티어링 장치에서는 조타로드(24)에 연결하는 출력축(2)에 핀(35)을 통해 로터리슬리브(8)를 연결하고 있다. 그리고 출력축(2)이 아닌 그와 일체로 회전하는 부재인 로터리슬리브(8)에 스프링받이 링(25)을 고정하고 있다. 단 거기에 입력축(4)을 위치시키고 스프링부재(13)에 의해 기설정된 힘을 부여하는 것을 동일하다.

또는 도 7의 제4실시예에서는 로터리슬리브(8)를 일체로 형성한 출력축(3)의 큰 지름단부에 스프링받이 링(25)을 고정하고 있다. 이 제4실시예는 종래예의 출력축(2)의 선단을 스프링받이 링(25)으로 바꿔놓은 것이다.

또한 상기와 같은 스프링받이 링(25)을 마련하여 구성하는 기설정된 힘 부여기구는 전동파워스티어링 장치에도 부착할 수 있다.

예를들면 도 8의 제5실시예는 전동식 파워스티어링 장치의 출력축(2)의 단부에 도 2, 도 3에 도시하는 스프링받이 링(25)을 마련하고, 기설정된 힘 부여기구를 구성한 장치이다. 도 3에 도시하는 스프링받이 링(25)을 출력축(2)의 단부에 고정한 핀(23)과 볼트(26)에 의해 고정하고, 도 2, 도 8에 도시하도록 하고 있다.

그리고 출력축(2)에 직접 스프링수납실을 형성하지 않고 스프링받이 링(25)을 부착하도록 한 점이 도 13에 도시하는 종래예의 전동식 파워스티어링 장치와 다르지만 그 외의 구성이나 기설정된 힘 부여기구의 특성은 도 13의 종래예와 동일하므로 그 설명은 생략한다.

단 이 제5의 실시예에서는 스프링부재(13)를 도 13에 도시하는 장치의 스프링부재(13)의 위치에서 입력축(4)의 둘레에 90도 비키어 위치하므로 도 8의 단면도에는 스프링부재(13)가 나타나지 않는다.

다음은 이 제5실시예에 있어서 축 및 기설정된 힘 부여기구의 센터링을 하는 방법을 설명한다.

우선 하우징(41)에 부착하기 전의 상태에서 출력축(2)의 단부에 고정된 핀(23)을 스프링받이 링(25)의 핀구멍(27)에 삽입한다. 그리고 볼트구멍(28)에 삽입한 볼트(26)에 의해 스프링받이 링(25)을 출력축(2)에 가고정한다(도2, 도 8참조).

이 때 출력축(2)내에는 토션봉(5)과 입력축(4)을 삽입하고 있다.

토션봉(5)의 일단은 출력축(2)에 고정하지만 타단은 입력축(4)에 대해 프리한 상태로 되어있다.

그리고 스프링 수납실(90내에는 도 2에 도시하는 스프링부재(13)를 장착하고, 이 스프링부재(13)와 입력축(4) 사이에 볼 또는 롤러(21)를 마련하다. 이 상태에서 스프링방이 링(25)은 상하, 좌우 및 회전방향으로 움직이도록 하고있다.

그 후 슬라이더(38)를 스플라인(40)에 결합하고, 나사부(39)에 맞물리게 하고나서 출력축(2)에 대해 입력축(4)을 회전시킨다. 이 때 슬리이드(38)가 나사부(39)를 따라 회전하면서 축방향 출력축(2)쪽으로 이동하므로 슬라이더(38)는 출력축(2)의 외주에 부착된다.

이와같이 입출력축(4)(2), 토션봉(5) 및 슬라이더(38)만을 부착하여 일체화한 부품을 축의 별도로 준비한 센터링지그 안에 짜 넣는다.

이 축의 센터링지그는 입출력축(4)(2)의 상대회전량에 따라 토오크를 검출하는 토오크센서의 제로점 위치에 슬라이더(38)의 중립위치를 맞추는 지그를 말한다. 그리고 상기 일체화한 부품의 조립상태를 유지하면서 슬라이더(38)의 위치를 조정할 수 있다.

이 지그에 상기 일체화한 부품을 삽입한 상태에서 입력축(4)과 출력축(2)을 상대회전시키면 슬라이더(38)는 축방향으로 이동한다. 이리하여 슬라이더(38)의 중립위치를 정하는 것으로 토션봉(5)의 타단에 구멍을 뚫고, 도시하지 않은 핀으로 입력축(4)과 결합한다. 이것으로 토션봉(5)이 비틀어지지 않는 상태로 입력축(4)과 결합되고 축의 센터링이 종료한다.

다음은 축의 센터링지그에서 상기 일체화한 부품을 분리한다.

그리고 출력축(2)의 일단을 상기와는 다른 출력축 고정치구로 고정하고나서 슬라이더(38)를 출력축(2)에서 일단 빼낸다. 슬라이드(38)를 출력축(2)에서 빼기 위해서 슬라이더(38)를 출력축(2)에 부착했을 때와 반대방향으로 회전시킨다. 슬라이더(38)는 나사부(39)를 따라 회전하면서 입력축(4)쪽으로 이동하고 출력축(2)에서 빠진다. 이와같이 슬라이더(38)를 회전시키면 입력축(4)도 회전하며 토션봉는 비틀어진다.

그리고 슬라이더(38)를 빼내면 토션봉(5)의 비틀어진 것이 복귀되고 입력축(4)도 원래의 중립상태(도 8)로 복귀한다.

이 상태에서 이번에는 기설정된 힘 부여기구의 센터링을 행한다.

즉 스프링받이 링(25)의 위치의 미세조정을 행하고 나서 스프링받이 링(25)을 볼트(26)로 출력축(2)에 고정한다.

이 스프링받이 링(25)의 위치의 미세조정 즉 기설정된 힘 부여기구의 센터링 방법은 제1실시예와 마찬가지이므로 상세한 설명은 생략한다.

그 후 다음의 순서에 따라 슬라이더(38)를 출력축(2)으로 재결합하여 축의 중립위치로 되돌린다.

우선 슬라이더(38)를 분리한 상태까지 토션봉(5)을 비틀고, 슬라이더(38)를 출력축(2)의 나사부(39)에 나합시키고, 슬라이더(38)가 출력축(2) 방향으로 이동하도록 슬라이더(38)를 나사부(39)를 따라 회전시킨다. 이 때 슬라이더(38) 및 입력축(4)의 회전방향은 출력축(2)에서 슬라이더(38)를 뺐을 때와 반대방향이다. 따라서 슬라이더(38)가 출력축(2)쪽으로 이동함에 따라 토션봉(5)의 비틀어진 것이 복귀된다. 그리고 토션봉(5)의 비틀림이 없어질 때 까지 입력축(4)을 회전시키면 슬라이더(38)도 먼저 맞춘 축의 센터링위치로 복귀한다.

이와같이하여 축 및 기설정된 힘 부여기구의 센터링이 종료하고, 상기 일체화한 부품을 하우징(41)에 짜 넣어 완성한다.

상기 제1에서 제5실시예에서는 스프링수납실(9)을 평탄한 벽면(12)과 스프링걸림부(18)를 지탱하는 벽면(29)을 갖춘 형상으로 했지만 이와같은 형상에 한정되지 않고 원형등 그 외의 형상이라도 좋다. 그리고 스프링부재(13)의 거림부(18)도 스프링수납실(9)의 형상에 맞추어 변경하면 된다.

또한 스프링부재(13)도 도 12와 같은 판 스프링이 아니라도 좋으며 입력축(4)과 스프링부재(13)와의 사이에 볼 또는 롤러(21)를 개재시키지 않아도 된다.

즉 중립상태에 있어서 스프링부재가 입력축의 외주를 양측에서 사이에 두도록 하고, 좌우균등한 중립강성을 부여하는 구성으로 되어있으면 상관없다.

단 제1에서 제5실시예와 같이 스프링부재에 의해 볼 또는 롤러를 통해 입력축을 압착하도록 하면 입력축(4)과 출력축(2)이 상대회전했을 때 볼 또는 롤러(21)가 스프링부재(13)와 입력축(4)의 외주면 사이를 움직이면서 이동하기 때문에 그 때의 프리쿠션을 작게할 수 있다.

따라서 스티어링휠의 입력토오크와 양 축(2)(4)의 상대회전량과의 특성을 매끄럽게 할 수 있다.

또한 볼 또는 롤러(21)의 지름을 바꾸는 것으로 기설정된 힘을 간단하게 조정할 수도 있다.

제1의 발명의 파워스티어링 장치는 스프링수납실을 출력축 또는 출력축과 일체로 회전하는 부재와 다른 부재로 된 스프링받이 링안에 형성하고, 고정부재에 의해 출력축 또는 출력축과 일체로 회전하는 부재로 고정하도록 했다.

그리고 스프링방이 링에 마련한 삽입공에 고정부재를 삽입한 상태에서 스프링받이 링의 위치를 미세조정하면서 스프링맏이 링의 위치를 특정할 수 있다.

따라서 축의 센터링이 완료된 후 스프링받이의 위치를 정하고나서 고정할 수 있고, 기설정된 힘 부여기구의 센터링과 축의 센터링을 간단하게 양립시킬 수 있다.

제2의 발명은 고정부재의 삽입공중 하나에는 고정부재를 삽입한 상태에서 스프링받이 링의 위치가 직경방향으로만 이동할 수 있는 틈을 마련했기 때문에 회전방향의 이동의 자유도가 없다.

이 때문에 고정부재를 조이지 않은 상태에서도 스프링받이 링이 덜컹거리지 않아 센터링하기가 쉬워진다.

Claims (2)

1. 입력축(4)과 출력축(2)을 연결하는 토션봉(5)을 갖추고 이 토션봉(5)을 비틀면서 입력축(4)과 출력축(2)을 상대회전시키고, 이 상대회전량에 따른 어시스트힘을 부여하는 구성으로 하며, 또한 상기 출력축(2)과 일체로 회전하는 스프링수납실(9)을 마련하고, 이 스프링 수납실(9)에 입력축(4)을 삽입하고, 이 입력축(4)의 양쪽을 사이에 두도록 배치한 한쌍의 스프링부재(13)을 입력축(4)에 압접시키고 이 스프링힘으로 기설정된 힘을 발휘하게 하는 구성으로 된 파워스티어링장치에 있어서 출력축(2) 또는 출력축(2)과 일체로 회전하는 부재와는 다른 부재인 스프링받이 링(25)을 마련하고, 이 스프링받이 링(25)에 스프링수납실(9)과 적어도 하나의 삽입공(27)(28)(32)(33)을 마련하여 이 삽입공(27)(28)(32)(33)에 대해 스프링받이 링(25)과 출력축(2) 또는 출력축(2)과 일체로 회전하는 부재의 위치를 고정하기 위한 고정부재(23)(26)(30)(31)를 삽입배치함과 동시에 이 고정부재(23)(26)(30)(31)와 삽입공(27)(28)(32)(33) 사이에 스프링받이 링(25)을 출력축(2) 또는 출력축(2)과 일체로 회전하는 부재에 대해 위치의 미세조정을 가능하게 하는 미세조정수단을 마련한 것을 특징으로 하는 파워스티어링장치.
2. 제1항에 있어서, 하나의 삽입공(27)(32)에는 이 삽입공에 고정부재를 삽입한 상태에서 스프링받이 링(25)의 위치가 직경방향으로만 이동할 수 있는 틈을 미세조정수단으로서 마련한 것을 특징으로 하는 파워스티어링 장치.

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