KR20120048296A - 유압을 이용한 ｍｄｐｓ 차량의 래틀 노이즈 저감 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조향장치에서 발생하는 소음을 저감시키기 위한 것으로, 보다 상세하게는 원통형의 실린더, 상기 실린더의 내부를 길이 방향으로 관통하는 랙, 상기 랙의 일단에 결합되고 상기 실린더의 내측면에 밀착되어 상기 실린더를 제1공간 및 제2공간으로 구분하는 피스톤, 일측이 상기 제1공간과 연결되고 타측이 상기 제2공간과 연결되어 상기 제1공간 및 제2공간 사이의 통로를 제공하는 파이프를 포함하여, MDPS 차량에 적용되지 않았던 유압 구조를 이용하여, 차량으로부터 발생되는 래틀 노이즈 및 진동을 저감시킬 수 있는 유압을 이용한 MDPS 차량의 래틀 노이즈 저감 구조에 관한 것이다.

Description

유압을 이용한 ＭＤＰＳ 차량의 래틀 노이즈 저감 구조{Rattle noise reduction structure of MDPS vehicle using oil pressure}

본 발명은 조향장치에서 발생하는 소음을 저감시키기 위한 것으로, 보다 상세하게는 유압을 이용하여 MDPS 차량의 래틀 노이즈의 발생을 저감할 수 있는 구조에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 조향장치는 운전자의 조작에 따라 차량의 진행방향을 바꿀 수 있도록 하는 장치로서, 조향핸들의 회전력이 조향칼럼의 조향주축을 통하여 유니버설조인트에 전달되고, 유니버설조인트에 전달된 조향핸들의 회전력은 피니언 기어와 랙기어를 통하여 바퀴로 전달되어 차량을 조향할 수 있게 된다.

종래에는 도1a 에 도시된 바와 같이, 조향 보조 동력을 공급하는 동력원인 유압 펌프가 엔진에 의해 구동되는 유압식 조향장치가 주로 사용되었으며, 파워 실린더에 피스톤이 위치하여 좌측 및 우측으로 구분하며, 밸브에서 좌측 또는 우측으로 오일을 전달하면 이 힘에 의하여 랙이 이동하면서 바퀴를 조향하게 된다.

그러나 최근들어 효율의 향상 및 안정된 조향감을 위하여, 조향휠의 회전에 의해 조향 토크가 발생되면 모터에 의하여 발생된 조향 토크에 비례하는 조향 보조 동력을 공급하는 전동식 조향장치(Motor Driven Power Steering;MDPS)가 점차 보편화되어 가고 있으며, 이러한 전동식 조향장치는 도1b 에 도시된 바와 같이, 실린더(1) 내부에 랙(2)이 위치하여 조향을 조절하는 매뉴얼 기어 타입이며, 오일 및 파워 실린더가 사용되지 않는다.

이와 같은 조향장치는 타이어와 스티어링 휠을 기계적으로 연결하는 장치로서, 외란에 의한 래틀 노이즈 및 진동이 필연적으로 운전자에게 전달되는 구조를 가지고 있으며, 특히 유체를 사용하지 않는 전동식 조향장치에서는 그 문제가 더욱 커질 뿐만 아니라, 발생되는 진동이 지속적으로 모터에 전달되므로 MDPS 부품의 내구 수명에도 영향을 미치고 있는 실정이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, MDPS 차량에 적용되지 않았던 유압 구조를 이용하여, 차량으로부터 발생되는 래틀 노이즈 및 진동을 저감시킬 수 있는 래틀 노이즈 저감 구조를 제공하고자 함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 원통형의 실린더, 상기 실린더의 내부를 길이 방향으로 관통하는 랙, 상기 랙의 일단에 결합되고 상기 실린더의 내측면에 밀착되어 상기 실린더를 제1공간 및 제2공간으로 구분하는 피스톤, 일측이 상기 제1공간과 연결되고 타측이 상기 제2공간과 연결되어 상기 제1공간 및 제2공간 사이의 통로를 제공하는 파이프를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1공간 및 제2공간에는 오일이 충진되는 것이 바람직하며, 상기 실린더의 양측 끝단에 형성되어 상기 제1공간 및 제2공간에 충진된 오일의 누출을 방지하는 오일씰을 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 효과는, 제1공간 및 제2공간으로 오일이 이동될 수 있도록 함으로서, 외란이 작용하는 경우 큰 댐핑효과를 달성할 수 있으므로, MDPS 차량에서 발생하는 래틀 노이즈 및 진동을 간단한 구조로 방지할 수 있다.

또한, 기계적인 별도의 장치를 이용하여 직접적으로 래틀 노이즈 및 진동을 저감하던 종래 구조와 달리, 외부로부터 큰 힘이 들어오는 경우에만 유압 구조가 작동되므로 인위적인 느낌을 줄일 수 있어 운전자의 조향감을 향상시킬 수 있다.

도1a 는 유압식 조향장치를 나타낸 개략도.
도1b 는 전동식 조향장치의 실린더를 나타낸 개략도.
도2 는 본 발명인 유압을 이용한 MDPS 차량의 래틀 노이즈 저감 구조를 나타낸 단면도.
도3a 는 좌측으로부터 하중이 입력될 경우의 댐핑 과정을 나타낸 단면도.
도3b 는 우측으로부터 하중이 입력될 경우의 댐핑 과정을 나타낸 단면도.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명인 유압을 이용한 MDPS 차량의 래틀 노이즈 저감 구조는, 원통형의 실린더(10), 상기 실린더(10)의 내부를 길이 방향으로 관통하는 랙(20), 상기 랙(20)의 일단에 결합되고 상기 실린더(10)의 내측면에 밀착되어 상기 실린더(10)를 제1공간(11) 및 제2공간(12)으로 구분하는 피스톤(30), 일측이 상기 제1공간(11)과 연결되고 타측이 상기 제2공간(12)과 연결되어 상기 제1공간(11) 및 제2공간(12) 사이의 통로를 제공하는 파이프(40)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

즉, 도2 에 도시된 바와 같이, 차량의 양측 바퀴 사이에 연결되는 원통형의 실린더(10) 내부에 랙(20)이 위치되어 있으며, 상기 랙(20)은 조향핸들과 연결되어 차량의 조향을 조절할 수 있다.

도1b 에 도시된 바와 같은 종래의 MDPS 시스템의 기어박스는, 도1a 에 도시된 바와 같은 유압 시스템이 구비되지 않아, 차량으로부터 외란이 유입되는 경우 그 소음 및 진동이 직접적으로 조향장치 및 운전자에게 전달되므로, 차량 운행시 안전성이 확보되지 못할 뿐만 아니라, 조향감이 떨어진다는 문제가 있었다.

따라서 본 발명에서는 MDPS 시스템이 적용되는 조향장치에 유압 구조를 적용하여, 외란이 작용하는 경우 큰 댐핑효과를 달성하여 래틀 노이즈 및 진동을 저감할 수 있도록 하였다.

상기 랙(20)과 실린더(10)가 이격되어 있는 공간에 위치하여 상기 실린더(10)의 내측면에 밀착하는 상기 피스톤(30)은, 상기 랙(20)의 일단에 결합되어 랙(20)의 좌우 이동에 따라 상기 실린더(10)의 내부에서 좌우 방향으로 이동하게 된다.

또한, 상기 피스톤(30)에 의하여 상기 실린더(10)의 내부를 제1공간(11) 및 제2공간(12)으로 구분함으로서, 각각의 공간에 오일이 저장될 수 있도록 하며, 별도로 저장되어 있는 오일이 서로 혼합되지 않도록 한다.

상기 제1공간(11) 및 제2공간(12)에는 각각 파이프(40)가 연결되는데, 상기 파이프(40)는 일측이 상기 제1공간(11)과 연결되고 타측이 상기 제2공간(12)과 연결되어 상기 제1공간(11) 및 제2공간(12) 사이의 통로를 제공한다.

즉, 제1공간(11) 및 제2공간(12)에 충진되어 있는 오일이 상기 파이프(40)를 따라 각각 다른 공간으로 이동할 수 있으며, 차량으로부터 순간적인 큰 하중이 입력되는 경우 이와 같은 오일의 이동을 통하여 래틀 노이즈 및 진동을 저감시킨다.

나아가, 본 발명은 상기 실린더(10)의 양측 끝단에 형성되어 상기 제1공간(11) 및 제2공간(12)에 충진된 오일의 누출을 방지하는 오일씰(50)을 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하며, 이에 따라 오일을 이동시키기 위한 별도의 펌프 또는 장치를 사용하지 않고, 실린더(10) 내부에 밀폐되어 있는 제1공간(11) 및 제2공간(12)에 존재하는 오일의 이동만으로 소음 및 진동을 감쇄시킬 수 있으므로 안전하고 간편한 댐핑 효과를 달성할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 작동 과정에 대하여 보다 상세히 살펴본다.

도3a 에 도시된 바와 같이, 본 발명인 유압을 이용한 MDPS 차량의 래틀 노이즈 저감 구조에 좌측으로부터 하중이 가해저 외란이 발생하는 경우에는, 차량의 바퀴에 연결된 상기 랙(20)이 우측으로 이동하게 되며, 상기 랙(20)에 연결되어 있는 상기 피스톤(30) 또한 우측으로 이동하게 된다.

이에 따라 우측에 위치하고 있던 상기 제2공간(12)의 부피가 작아지게 되므로, 제2공간(12)에 충진되어 있던 오일이 상기 파이프(40)를 통과하여 상기 제1공간(11)으로 이동하게 되며, 이와 같이 오일이 파이프(40)를 통하여 이동하는 과정에서 래틀 노이즈 및 진동을 감쇄시킬 수 있다.

도3b 에는 우측으로부터 하중이 가해져 외란이 발생하는 경우를 도시하고 있으며, 위에서 설명한 작동 과정과 좌우 방향만 바뀐 채로 작동될 뿐, 전반적인 작동 과정은 동일하다.

즉, 우측으로부터 입력되는 외란에 의하여 상기 랙(20)이 좌측으로 이동되고, 상기 피스톤(30) 또한 좌측으로 이동되면서 상기 제1공간(11)의 부피를 축소시키며, 이에 따라 제1공간(11)으로부터 제2공간(12)으로 오일이 이동하면서 래틀 노이즈 및 진동을 저감시킬 수 있다.

따라서, 기계적인 별도의 장치를 사용하여 직접적으로 래틀 노이즈 및 진동을 저감하지 않고, 상기와 같은 실린더(10) 내부에서의 오일 이동에 따르는 간단한 구조만으로 래틀 노이즈 및 진동을 저감할 수 있으므로 보다 효과적이며, 외부로부터 큰 힘이 발생하는 경우에만 유압 구조가 작동되므로 인위적인 느낌을 줄일 수 있고 운전자의 조향감을 향상시킬 수 있다.

나아가, 차량의 종류 및 운행 조건에 따라 필요로 하는 감쇄력이 달라지게 되는데, 이러한 감쇄력의 튜닝은 제1공간(11)과 제2공간(12)을 연결하는 파이프(40)의 두께 또는 길이를 조절함으로서, 오일이 이동하는 단면적 및 길이를 상이하게 형성하여 튜닝이 가능하므로 본 발명을 다양한 차종에 적용할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

10 : 실린더 11 : 제1공간
12 : 제2공간 20 : 랙
30 : 피스톤 40 : 파이프
50 : 오일씰

Claims (3)

1. 원통형의 실린더(10);
   상기 실린더(10)의 내부를 길이 방향으로 관통하는 랙(20);
   상기 랙(20)의 일단에 결합되고 상기 실린더(10)의 내측면에 밀착되어 상기 실린더(10)를 제1공간(11) 및 제2공간(12)으로 구분하는 피스톤(30);
   일측이 상기 제1공간(11)과 연결되고 타측이 상기 제2공간(12)과 연결되어 상기 제1공간(11) 및 제2공간(12) 사이의 통로를 제공하는 파이프(40)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유압을 이용한 MDPS 차량의 래틀 노이즈 저감 구조.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1공간(11) 및 제2공간(12)에는 오일이 충진되어 있는 것을 특징으로 하는 유압을 이용한 MDPS 차량의 래틀 노이즈 저감 구조.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 실린더(10)의 양측 끝단에 형성되어 상기 제1공간(11) 및 제2공간(12)에 충진된 오일의 누출을 방지하는 오일씰(50)을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유압을 이용한 MDPS 차량의 래틀 노이즈 저감 구조.

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