KR100259603B1 - 파워스티어링 장치용 콘트롤 밸브 - Google Patents

Abstract

파워 스티어링용 콘트롤 밸브의 솔레노이드 내부에 고압을 작용시키지 않고 구조의 간소화, 비용 절감, 동작상에서의 신뢰성 향상을 꾀한다.

밸브 하우징(31)내의 밸브공(32)내에 스풀(33)을 축선 방향으로 진퇴 가능하게 지지한다. 이 스풀의 일단에 접하는 가동 로드(35a)를 가지고 이것을 축선 방향으로 진퇴시키는 전자 솔레노이드(35)와, 스풀의 타단측에서 이것을 가동 로드에 접하도록 편향시키는 편향 수단(34)을 설치한다. 밸브공의 내주벽에 축선 방향으로 소정 간격을 두고 한 쌍의 고리형 그루브(37), (38)를 형성한다. 이들 고리형 그루브에 좌, 우 한 쌍을 이루는 압력 유체 통로(39), (40)를 접속한다. 어느 한 쪽의 고리형 그루브에 스풀의 진퇴 동작에 따라 선택적으로 연통, 차단하는 통로홀(41)을 스풀의 지름 방향으로 설치하고, 다른 한 쪽의 고리형 그루브에 연통하는 통로홀(43)을 스풀의 지름 방향으로 설치한다. 이들 통로홀을 스풀 내부에서 연통하는 연통로(44)를 축선 방향을 따라 형성한다.

Description

파워스티어링 장치용 콘트롤 밸브

본 발명은 예를들어 차속 감응식 파워 스티어링 장치에 관한 것으로, 특히 파워 실린더에서 탱크로의 환류량을 차속 등 차량 주행 조건에 대응하도록 제어함으로써 조향 보조력의 제어를 수행하는 전자 솔레노이드식 콘트롤 밸브에 관한 것이다.

예를들어 실개평 2-150478호 공보에는 조향 보조력을 발생시키는 파워 실린더에 공급되는 압력 유체의 탱크로의 환류량(드레인량)을 차속에 따라 제어하기 위한 전자 솔레노이드식 가변 스로틀 밸브(throttle valve)를 구비한 파워 스티어링 장치가 개시되어 있다.

이 종래 장치에서의 가변 스로틀 밸브로서는 스풀 밸브가 이용되고, 스풀의 일단부에 전자 솔레노이드 가동 로드를 면하게 한 구조를 채택하고 있다. 그리고, 이 가동 로드의 여자(勵磁)로 인한 작동과 상기 스풀을 타단측에서 일단측으로 편향시키는 편향 수단의 편향력에 의해 스풀을 진퇴 동작시켜서 압력 유체가 흐르는 통로를 가변 조리개부에 의해 개폐 제어하는 구성이였다.

이와 같은 종래 장치에서의 밸브 하우징에는 상기 스풀이 접동하는 밸브공에 압력 유체를 공급 또는 환류시키기 위한 통로를 개구하고 있다. 그리고, 밸브공내에 스풀을 접동 동작 가능하게 배치하고, 전자 솔레노이드의 가동 로드와 편향 수단의 편향력에 의해 선택적으로 진퇴 동작시킴으로써 상기 통로를 연통 또는 차단하도록 하고 있다.

종래 장치에서는 스풀의 타단측에 형성되는 방에 일방의 압력 유체 통로를 접속하고, 이 방을 스풀 내부에 축선 방향을 따라 설치한 통로, 이 통로를 스풀 외주부에 개구시키는 지름 방향을 따르는 통로홀에 접속하고 있다. 또, 밸브공의 내주벽에는 고리형 그루브가 형성되고, 여기에 상기 타방의 압력 유체 통로를 접속시키고 있다. 그리고, 이 고리형 그루브와 상기 스풀의 통로홀의 홀 가장자리 부분 사이에서 가변 조리개를 형성하고, 스풀의 위치에 의해 가변 조리개의 개폐량을 제어한다.

또, 상술한 종래 장치에서는 스풀의 안정된 동작을 확보하기 위해 스풀 타단측에 형성한 일방의 압력 유체 통로가 접속되는 방을 스풀의 일단측에 형성되어 있는 솔레노이드측에 있는 방에 연통로를 통해 연통시키고 있고, 스풀 양단에서의 유체 압력이 같아지도록 구성하고 있다.

상술한 것과 같은 종래 구성에 따른 장치에 있어서, 한 쌍을 이루는 압력 유체 통로에서의 유체 흐름 방향으로 인해 다음과 같은 문제가 있다. 즉, 스풀의 타단측 방에 접속하고 있는 일방의 압력 유체 통로에 고압의 유체가 흐르면, 이 유체 압력은 상기 연통로에 의해 스풀의 일단측 방에도 유도된다. 그리고, 이 스풀의 일단측에 있는 방이 상기 전자 솔레노이드의 내부와 연통되어 있어 이 솔레노이드 내부에 고압이 작용하는 결과가 된다.

이와 같이 고압이 내부에 작용하는 솔레노이드는 내압성을 확보할 필요가 있고, 동시에 전자 플런저가 진퇴 동작하는 축 홀 부분이나 가동 로드가 진퇴 동작하는 로드 홀 부분의 유밀성(油密性)을 확보할 필요도 있어 이 솔레노이드 전체의 구조가 복잡해지고, 가격 상승을 초래하며, 또 동작상에서의 신뢰성이 떨어지는 문제가 있다.

예를들어 이와 같은 전자 솔레노이드의 축 홀 부분에 동압(고압)이 작용하면, 전자 플런저를 진퇴 가능하게 지지하는 축 홀의 반(反)로드측 단부측에 고압 유체가 들어오기 때문에 솔레노이드가 고압에 견뎌낼 수 있는 구조가 필요하므로 비용이 상승하고 또 바깥 지름 치수도 커지는 문제가 있었다.

이와 같은 전자 솔레노이드에 있어서, 전자 플런저의 반(反)로드측 단부로 유체를 유도하지 않는 구조로 만드는 것도 고안되고 있지만, 이렇게 하면 플런저가 이동했을 때 이 단부측 방이 부압(負壓)이 되어 이 경우에도 동작상에서의 좋지 않은 상황을 초래하며, 더욱이 플런저나 로드의 진퇴 동작을 원활하게 하는 윤활 기능도 별도로 형성해야 한다.

그리고, 이러한 구조에 의하면 콘트롤 밸브에 있어서 스풀의 양단 부분에 동압(고압)이 작용하므로 스풀의 안정적 변위를 얻을 수 없어서 밸브 특성면에서도 문제가 있다.

또, 상술한 종래의 구조에 따른 콘트롤 밸브를 이용한 파워스티어링 장치에서는 좌측으로 조향할 때와 우측으로 조향할 때 조향감에 차이를 일으키는 이른바 좌우차가 생긴다고 하는 문제가 있었다. 이러한 좌우차는 실제 조향시에는 문제가 되지 않지만, 조종자에게 위화감을 주는 것으로 이러한 문제에 대한 대책 강구가 요구되고 있다.

특히, 이와 같은 좌우차는 압력 유체의 흐름 방향이나 압력의 대소에 따른 스풀의 동작에 의해 얻어진다고 여겨지므로, 종래 솔레노이드로서 큰 출력을 얻을 수 있는 것을 이용하거나 또는 이에 대응해서 편향 수단으로서 편향력이 큰 것을 이용하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 이와 같이 하면 솔레노이드가 대형화되어 설치시 스페이스가 문제될 뿐만 아니라 비용 상승도 피할 수 없다.

본 발명은 이와 같은 사정을 감안해서 이루어진 것으로, 파워 스티어링 장치용 콘트롤 밸브를 간단한 구조이면서도 저비용으로 또 동작상에서의 신뢰성을 높일 수 있게 구성하기 위해 이 콘트롤 밸브로 사용하는 솔레노이드 내부에 고압이 작용하지 않는 구조로 만들고, 더욱이 콘트롤 밸브의 스풀 양단에 동압(고압)이 작용하지 않는 구조로 해서 스풀의 안정된 동작을 얻어 유체 압력 특성도 안정시킬 수 있는 파워 스티어링 장치용 콘트롤 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또, 본 발명은 상술한 파워 스티어링 장치용 콘트롤 밸브를 사용함에 있어서, 좌, 우 조향시 조향감에 좌우차를 일으키지 않도록 구성한 파워 스티어링 장치용 콘트롤 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본발명에 따른 파워스티어링 장치용 콘트롤 밸브의 일실시 형태를 나타내고, 도 1a는 콘트롤 밸브의 주요부 단면도, 도 1b는 밸브부의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 본발명에 따른 콘트롤 밸브를 적용한 파워 스티어링 장치의 조향력 제어 회로를 설명하기 위한 유압 회로도이다.

도 3a∼도 3e는 도 1의 파워 스티어링 장치용 콘트롤 밸브에 있어서 스풀 구조의 변형예를 나타낸 도면이다.

도 4는 본발명에 따른 파워 스티어링 장치용 콘트롤 밸브의 다른 실시 형태를 나타내고, 도 4a는 콘트롤 밸브의 주요부 단면도, 도 4b는 밸브부의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다.

도 5a는 도 4의 파워 스티어링 장치용 콘트롤 밸브를 이용했을 때의 좌우 조향시 입력 토르크에 대한 유압을 나타낸 특성도, 도 5b는 종래의 좌우차 문제를 설명하기 위한 특성도이다.

도 6은 도 4의 콘트롤 밸브에서의 통로홀의 경사 각도 θ를 선택하는 실험예를 나타내고, 도 6a는 θ가 0°일 때, 도 6b는 2.5°일 때, 도 6c는 7.5°일 때, 도 6d는 10°일 때, 도 6e는 12.5°일 때의 입력 토르크 T에 대한 유압 P의 특성도이다.

* 도면의 중요 부분에 대한 부호 설명

6 : 유량 제어용 콘트롤 밸브

24(24a, 24b) : 바이패스로

30 : 조향력 제어 장치

31 : 밸브 하우징

32 : 밸브공

33 : 스풀

34 : 코일 스프링(편향 수단)

35 : 전자 솔레노이드

35a : 가동 로드

36 : 블랭크 캡

37, 38 : 고리형 그루브

39, 40 : 압력 유체 공급, 환류용 공급홀

41 : 연통용 통로홀

42 : 가변 조리개부

43 : 조리개용 통로홀

44 : 고압측 연통로

51, 52 : 스풀 양단에 있는 방

53 : 저압측 연통로

60, 61 : 조리개용 통로홀

이와 같은 요청에 응하기 위해 본발명에 따른 파워 스티어링 장치용 콘트롤 밸브는, 밸브 하우징 내에 형성한 밸브공 내에서 축선 방향으로 진퇴 동작 가능하게 지지하는 스풀과, 이 스풀의 일단에 접하는 가동 로드를 가지고 이 가동 로드를 축선 방향으로 진퇴 동작시키는 전자 솔레노이드와, 상기 스풀의 타단에 설치해서 이 스풀을 상기 전자 솔레노이드의 가동 로드에 접하는 방향으로 편향시키는 편향 수단을 구비하고, 상기 밸브공 내주벽에 축선 방향으로 소정 간격을 두고 한 쌍의 고리형 그루브를 형성하고, 이들 고리형 그루브에 좌, 우 한 쌍을 이루는 압력 유체 통로를 접속함과 동시에, 어느 한 쪽의 고리형 그루브에 상기 스풀의 진퇴 동작에 따라 선택적으로 연통 또는 차단되는 통로홀을 상기 스풀의 지름 방향으로 설치하고, 다른 한 쪽의 고리형 그루브에 연통하는 통로홀을 상기 스풀의 지름 방향으로 설치하며, 이들 통로홀을 스풀 내부에서 연통시키는 연통로를 축선 방향을 따라 형성한 것이다.

여기서, 본발명에 따른 파워 스티어링 장치용 콘트롤 밸브는 스풀의 양단측에 형성된 방을 저압측 연통로로 접속한 것이다.

또, 본 발명에 따른 파워스티어링 장치용 콘트롤 밸브는 스풀의 지름 방향을 향하는 통로홀을 스풀 축선과 직교하는 방향에 대해 예를들어 2.5°∼10°의 경사 각도θ를 가지고 기울어지게 한 것이다.

본 발명에 의하면, 콘트롤 밸브에서의 고압측 연통로를 스풀 내부에만 형성함으로써 종래와 같이 전자 솔레노이드의 내부에 고압이 작용하는 것을 방지할 수 있고, 전자 솔레노이드로 간단한 구조이면서 저비용의 것을 사용할 수 있다. 또, 전자 솔레노이드 자체의 내구성도 높이고, 동작상에서의 신뢰성도 향상된다.

더욱이, 본 발명에 의하면 스풀의 양단 부분에 동압(고압)이 작용하지 않으므로 스풀의 안정된 변위를 얻을 수 있어 밸브 특성이 안정된다.

본 발명에 의하면, 스풀에 설치한 지름 방향의 통로홀을 스풀 축선에 직교하는 방향에 대해 기울어지게 함으로써, 이 통로홀의 가장자리부와 밸브공 내주 벽부의 고리형 그루브에 의한 가변 조리개부를 통과하는 압력 유체의 흐름에 따른 스풀에의 슬러스트력을 줄여 좌, 우 조향시 좌우차를 해소할 수 있다.

전자 솔레노이드식 콘트롤 밸브는 예를들어 차속 감응식 파워스티어링 장치용 콘트롤 밸브로, 전자 솔레노이드는 차속과 같은 차량의 주행 조건에 대응시켜 제어된다.

도 1(a), (b)는 본발명에 따른 파워스티어링 장치용 콘트롤 밸브의 일실시형태를 나타낸 주요부 단면도 및 그 작동 상태를 설명하기 위한 개략 단면도이고, 도 2 는 본발명에 따른 콘트롤 밸브를 적용하기에 적합한 파워 스티어링 장치의 조향력 제어 회로를 설명하기 위한 유압 회로도이다.

이들 도면에 있어서, 도 2 의 유압 회로를 설명하면, 유압원인 펌프 P에서 공급 통로(11), (21)를 통해 급송되는 압유(pressure oil)를 조향 핸들에 의한 조향 조작으로 전환 제어되는 유압 브리지 회로(10), (20)에 의한 유로 전환 밸브 CV를 통해 장치 액추에이터인 파워 실린더(도면중 P/C로 나타냄)의 좌, 우실 CL, CR로 급송함과 동시에 탱크 T로 환류시키도록 구성되어 있다.

여기서, 도면중 (11)은 펌프 P에서부터 유로 전환 밸브 CV를 구성하는 제 1 유압 브리지 회로(10)에 이르는 공급 통로, (12), (13)은 이 제 1 유압 브리지 회로(10)에 있어서 브리지 회로를 구성하는 좌, 우 통로, (12a), (13a)는 이들 좌, 우 통로(12), (13)에서부터 파워 실린더 P/C의 좌, 우실 CL, CR로의 좌, 우 실린더 통로, (14)는 유로 전환 밸브 CV에 있어서의 제 1 유압 브리지 회로(10)에서 탱크 T에 이르는 궤환 통로이다.

또, 상술한 유로 전환 밸브 CV에서의 제 1 유압 브리지 회로(10)를 구성하는 좌, 우 통로(12), (13)에는 널리 알려져 있는 것과 같이 제 1 가변 조리개 1R, 1L 및 제 2 가변 조리개 2R, 2L이 서로 대향하도록 설치되어 있다. 그리고, 이들 제 1, 제 2 가변 조리개 1R, 2L; 1L, 2R 간의 좌, 우 통로(12), (13)에서 상기 좌, 우 실린더 통로(12a), (13a)가 접속되어 파워 실린더 좌, 우실 CL, CR에 압유를 적당히 공급 또는 환류시키도록 구성되어 있다.

또, 상기 제 1 유압 브리지 회로(10)에 병렬되도록 펌프 P로부터의 공급 통로(11)와 탱크 T로의 궤환 통로(14) 사이에 제 2 유압 브리지 회로(20)를 설치하고 있다. 또, 도면중 (21)은 제 2 유압 브리지 회로(20)에 펌프 P로부터의 압유를 급송하는 공급측 통로, (25)는 제 2 유압 브리지 회로(20)와 탱크 T측의 궤환 통로(15)를 접속하는 궤환측 통로이다.

그리고, 이 제 2 유압 브리지 회로(20)를 구성하는 좌, 우 통로인 제 1, 제 2 유로(22), (23)에 조향 조작에 따라 개도를 바꾸는 좌, 우 한 쌍을 이루는 제 3, 제 4, 제 5 가변 조리개 3R, 3L, 4R, 4L, 5R, 5L을 설치하고 있다. 여기서, 이들 제 3, 제 4, 제 5 가변 조리개 3R, 3L, 4R, 4L, 5R, 5L은 제 1, 제 2 유로(22), (23)에 대해 좌, 우가 서로 번갈아 위치하는 상태로 설치하고 있다. 즉, 제 1 유로(22)에는 우측의 제 3 가변 조리개 3R, 좌측의 제 4 가변 조리개 4L, 우측의 제 5 가변 조리개 5R이 설치되고, 제 2 유로(23)는 이것과는 반대의 배치가 된다.

더욱이, 이 제 2 유압 브리지 회로(20)의 제 1, 제 2 유로(22), (23)에 있어서 제 3, 제 4 가변 조리개 3R, 3L, 4R, 4L간을 바이패스 통로(24)(24a, 24b)로 접속하고 있다. 그리고, 이 바이패스 통로(24)에는 차량의 각종 주행 조건, 예를들어 차속, 조향각 등 차량의 주행 조건에 대응해서 제어되는 전자 솔레노이드식 가변 스로틀 밸브(6)(콘트롤 밸브)로서 도 1 에 나타낸 전자 솔레노이드식 스풀 밸브를 설치해서 유압 회로에서의 유량 제어를 수행하도록 구성하고 있다.

여기서, 이 실시 형태에서의 콘트롤 밸브(가변 스로틀 밸브)인 스풀 밸브(6)는 도 1(a)와 같이 구성되어 있다. 도면중 (30)은 상술한 스풀 밸브(6)를 구비한 조향력 제어 장치이고, (31)은 밸브 하우징, (32)는 이 밸브 하우징(31)내에 형성한 밸브공, (33)은 상기 밸브공(32)내에 접동 동작 가능하게 지지된 스풀 밸브(6)를 구성하는 스풀이다. (34)는 이 스풀(33)에 밸브공(32)내에서 도면중 좌측으로의 편향력을 부여하는 코일 스프링, (35)는 이 코일 스프링(34)의 편향력에 대항해서 스풀(33)을 도면중 좌측으로 이동시키기 위한 엑추에이터로서 기능하는 전자 솔레노이드이다.

상기 밸브공(32)은 밸브 하우징(31)에 양단을 관통시킨 상태로 형성하고 있고, 일단에는 전자 솔레노이드(35)의 선단 나사부(35b)가 나사 결합해서 설치되고, 이 나사부(35b)내에 진퇴 가능하게 설치한 가동 로드(35a)가 밸브공(32)내에 면해서 스풀(33)의 단부에 접하도록 구성되어 있다.

또, 이 가동 로드(35a)는 도시를 생략되어 있지만 예를들어 차속 또는 차량의 각종 주행 조건에 대응시킨 통전 전류에 의해 여기력(勵起力)을 일으키는 솔레노이드 코일의 중앙을 관통하는 상태로 배치되고, 상기 여기력의 크기에 따라 축선 방향으로 진퇴 이동하는 것이다.

여기서 상술한 전자 솔레노이드(35)는 도 1 에서와 같이 가동 로드(35a)의 기단부(基端部)가 전자 플런저(72)로서 구성되고, 이 전자 플런저(72)는 솔레노이드 코일(71)의 내측에서 본체 하우징(70)의 안쪽단 부분에 형성한 통형상부(70a)내의 공간과 비자성 링(73)내의 공간과 투자성 슬리브(74)내의 공간에 의해 형성되어 있는 축 홀(75)내에서 진퇴 동작 가능하게 지지되어 있다. 또, 본체 하우징(70)의 일단측에는 파이프 하우징(76)을 통해 덮개(77)가 코킹 부착 고정되어 있다.

도면중 (70b)는 가동 로드(35a)가 진퇴 동작하는 홀부, (70c)는 가동 로드(35a)와 전자 플런저(72)가 진퇴 동작했을 때 양단측의 압력을 균등하게 유지하는 유체 순환용 홀부이고, 이 유체(작동유)는 축 홀(75)과 플런저(72)의 외주부와의 간격을 통해 플런저(72)의 타단 방까지 유도되고 동작시에 고압이 되거나 부압이 되는 일이 없도록 구성되고 있다.

상기 밸브공(32)의 타단은 블라인드플러그(blind plug)(36)가 나사 결합되는 것에 의해 폐색되어 있다. 또, 이 플러그(36)와 상기 스풀(33) 좌단과의 사이에 상기 코일 스프링(34)이 개재되어 있다.

도면중 (37), (38)은 상기 밸브공(32)의 내주벽에 축선 방향으로 소정 간격을 두고 형성된 한 쌍의 고리형 그루브로, 이들 고리형 그루브(37), (38)에는 밸브 하우징(31)에 형성한 좌, 우 한 쌍을 이루는 압력 유체 공급, 환류용 통로홀(39), (40)이 접속되어 있다. 이들의 압력 유체 공급, 환류용 통로홀(39), (40)은 도 2 에서 설명한 바이패스 통로(24b), (24a)에 접속되는 통로이다.

그리고, 스풀(33)은 상술한 밸브공(32)내에 접동 가능하게 지지되고, 상기 고리형 그루브(37), (38) 중 일방의 고리형 그루브(37)측으로 스풀(33)이 이동해도 항상 연통 상태를 유지할 수 있는 위치에 연통용 통로홀(41)을 지름 방향으로 구비한다. 또, 타방의 고리형 그루브(38)에 대해 스풀(33)의 이동량에 따라 연통 또는 차단하는 가변 조리개부(42)를 형성하는 조리개용 통로홀(43)을 스풀(33)의 지름 방향으로 형성하고 있다.

더욱이, 이 스풀(33)의 축선상에는 상술한 통로홀(41), (43)을 접속하기 위한 연통로(44)를 설치하고 있다.

여기서, 이 스풀(33) 내부에서의 연통로(44)는 도 1 에서와 같이 스풀(33)의 일단으로부터 뚫어진 홀(hole)부의 개구단을 블랭크 캡(blank cap)(45)과 볼(46)에 의해 폐색함에 따라 스풀(33)의 축선 방향 양단에는 접속되지 않는 상태로 형성되어 있다.

또, 이 실시 형태에서는 블랭크 캡(45)을 홀부에 삽입하고, 그리고 이 블랭크캡(45)내에 볼(46)을 끼우는 것으로 블랭크캡(45)을 강고하게 고정함으로써 유밀 구조로 만들고 있다.

도 1(a)에 있어서, (51)은 밸브공(32)에 있어서 스풀(33)의 좌단측에 형성되는 방, (52)는 우측에서 솔레노이드(35)와의 사이에 형성되는 방이고, 이들 방(51), (52)은 밸브 하우징(31)에 형성한 저압측 연통로(53), (53a), (53b)에 의해 접속되고, 드레인홀(54)에 의해 탱크측에 접속되어 있다.

그리고, 이와같은 구성에 의하면 콘트롤 밸브(6)에서의 고압측 연통로(44)를 스풀(33)의 내부에만 형성하고 있으므로 종래와 같이 전자 솔레노이드(35)내에 고압이 작용하는 것을 방지할 수 있고, 전자 솔레노이드(35)로서 간단한 구조로 저비용의 것을 사용할 수 있다. 또, 전자 솔레노이드(35) 자체의 내구성도 높이고, 동작상에서의 신뢰성도 향상된다.

더욱이, 스풀(33) 양단측에 형성되는 방(51), (52)은 저압측 연통로(53)를 통해 탱크측에 접속되고 저압 상태로 유지되므로 종래와 같은 동압(고압)은 작용하지 않고 스풀(33)의 안정된 변위를 얻을 수 있어 밸브 특성이 안정된다.

여기서 상술한 구성에 따른 콘트롤 밸브(6)는 좌, 우 조향시에 다음과 같이 작동한다. 또, 전자 솔레노이드(35)에는 차량의 주행 조건으로서 차속 조건에 따른 통전 제어가 수행되는 경우를 설명한다.

예를들어 좌, 우 한 쌍을 이루는 압력 유체 공급, 환류용 통로홀(39), (40) 중 통로홀(40)에서 펌프 P로부터의 압유가 도입되어도, 저속 주행시에는 솔레노이드(35)의 가동 로드(35a)에 의해 스풀(33)은 도 1(a)에서와 같이 좌측으로 이동되어 가변 조리개부(42)가 닫혀져 있고 통로홀(39)과는 차단된 상태를 유지하므로 압유의 흐름은 생기지 않는다.

또, 고속 주행되어 솔레노이드(35)의 가동 로드(35a)가 퇴출(退出)되어 코일 스프링(34)에 의해 도 1(b)에서와 같이 우측으로 이동해서 가변 조리개부(42)가 열리면, 통로홀(40)로부터 들어온 압유는 고리형 그루브(38), 스풀(33)의 통로홀(43), 연통로(44), 통로홀(41), 고리형 그루브(37)를 통해 통로홀(39)에서 가변 조리개부(42)의 개방량에 따라 유출하게 된다.

물론 통로홀(39)에서 통로홀(40)로의 흐름은 상술한 것과는 반대가 된다.

또, 도 1(a)는 차속이 정차중 또는 저속 주행시 전자 솔레노이드(35)로의 공급 전류가 최대일 때의 상태를, 도 1(b)는 차속이 고속이 되어 솔레노이드(35)의 가동 로드(35a)가 퇴출했을 때의 상태를 나타낸다.

상술한 실시 형태에서는 스풀(33)의 내부에 고압측 연통로(44)를 형성함에 있어서, 스풀(33) 단부로부터의 홀부의 개구 부분을 블랭크 캡(45)과 볼(46)로 밀봉한 경우를 예시했지만, 이에 한정되지 않고, 예를들어 도 3(a)∼(e)에 도시한 것과 같은 변형예도 생각할 수 있다.

도 3(a)는 블랭크 캡(45)을 용접해서 스풀(33)에 고착하는 것으로 홀부의 개구를 폐색한 상태를 나타낸다. (45a)는 용접부이다. 또, 이때 블랭크 캡(45)의 헤드부를 스풀(33)의 단부에서 돌출시켜 두고, 코일 스프링(34)의 센터링(centering)으로 사용할 수도 있다.

도 3(b)는 블랭크 캡(45) 홀부에의 끼워 맞춤 부분에 예를들어 혐기성 접착제 등을 도포하는 것에 의한 접착부(45b)로 밀봉한 경우를 나타낸다. 또, 도 3(c)는 홀부에 블랭크 캡(45)의 선단 나사부(45c)를 나사 결합하고, 게다가 그 나사결합부에 접착제로 접착했을 때의 상태를 나타낸다.

도 3(d)와 (e)는 스풀(33)을 축선 방향 도중에서 분할해서 형성하는 것에 의해 스풀(33) 내부에 연통로(44)를 형성함에 있어서 스풀(33) 양단에는 개구하지 않는 형상으로 형성한 경우를 나타내고, 용접부(33a), (33b)의 위치가 다르다.

도 4(a), (b)는 본발명의 다른 실시 형태를 나타낸 것으로, 이 실시 형태에서는 스풀(33)의 지름 방향으로 향하는 통로홀 중 가변 조리개부(42)에 관계하는 조리개용 통로홀(60)을 스풀(33) 축선과 직교하는 방향에 대해서 약간의 각도를 가지고 기울어지게 설치하고 있다.

이것은 이하의 이유에 따른다. 즉, 종래 알려져 있는 콘트롤 밸브(6)에 있어서, 차속을 저속에서 고속으로 했을 때의 입력 토르크와 유압과의 관계를 도 5(b)에 나타냈는데, 이 때 80Km/h일 때에는 좌측 선회시와 우측 선회시의 특성이 다름을 실측에 의해 확인할 수 있다.

본 출원인은 이와같은 상황을 여러가지 검토한 결과, 다음 사항을 알아냈다. 즉, 콘트롤 밸브(6)에 있어서, 스풀(33)의 이동 위치에 의해 개폐되는 가변 조리개부(42) 부분에서의 압유의 흐름이 스로틀링량에 의해 변화하는데, 이것은 스로틀링량이 작으면 유속이 빨라져서 압력 변화가 커지고, 압유의 흐름 방향에 의해 스풀(33)을 조리개를 닫는 방향으로 이동시키려고 하는 힘 즉 플로우력(flow force)의 크기가 달라지는 점에 기인하는 것이다.

이와 같은 스풀(33)의 축선 방향으로의 변위력을 해소하기 위해 압유의 흐름과 가변 조리개부(42)의 스로틀링량 등을 검토한 결과, 이 가변 조리개부(42)를 구성하는 스풀(33)의 통로홀(60)을 스풀(33)의 축선과 직각인 방향에 대해 각도θ를 가지고 경사지게 하는 것에 의해 상술한 플로우력을 줄이고 스풀(33)의 변위를 막아서 전술한 좌우차를 생기지 않게 할 수 있음을 실험에 의해 확인할 수 있었댜.

또, 이와 같은 통로홀(60)로는 원형홀로 한정하지 않고 호리병형 형상을 가지는 홀부(61)여도 된다. 이때 작은 반원부(61a)로 가변 조리개부(42)를 완전히 닫으면 된다.

이와 같은 실시 형태에서의 구성에 의하면, 스풀(33)에 설치한 지름 방향의 통로홀(60)을 스풀(33) 축선에 직교하는 방향에 대해 각도 θ만큼 기울어지게 형성함으로써 이 통로홀(60)과 밸브공(32) 내주벽의 고리형 그루브(38)에 의한 가변 조리개부(42)를 통과하는 압유의 흐름에 따른 스풀(33)에의 스러스트력을 줄여 조향시의 좌, 우 조향감에서의 좌우차를 해소할 수 있다. 이 때의 실측을 도 5(a)에 도시하며, 좌우 조향에서의 특성이 거의 같음을 이해할 수 있다.

따라서, 종래 이와 같은 좌우차를 해소하기 위해 솔레노이드(35)의 출력을 크게 하거나 코일 스프링(34)의 탄성력을 크게 할 필요가 없고, 장치 전체의 소형화를 꾀할 수 있고, 설치 스페이스의 감소와 비용 절감을 꾀할 수 있다.

여기서, 상술한 통로홀(60)의 경사 각도 θ를 0°, 2.5°, 7.5°, 10°, 12.5°로 변화시킨 경우의 콘트롤 밸브의 특성 선도를 도 6(a), (b), (c), (d), (e)에 도시한다. 이들 특성도에서 알 수 있듯이 0°에서는 좌우차가 크고, 또 12.5°이상에서도 0°와는 반대의 좌우차가 생겨 실용면에서 문제가 되지만, 그 사이의 범위에서는 예를들어 7.5°의 경우와 같이 좌우차가 거의 없어지게 되므로, 2.5°∼10°면 적당함을 실험에 의해 확인할 수 있었다.

또, 본발명은 상술한 실시 형태에서 설명한 구조에 한정되지 않고, 콘트롤 밸브(30)와 파워스티어링 장치 각부의 형상, 구조 등을 적절히 변형, 변경할 수 있음은 물론이다.

이 경우, 전자 솔레노이드(35)의 형상이나 구조도 도 1 에서 설명한 구조에 한정되지는 않는다.

또, 본발명은 상술한 실시 형태에 있어서 도 2 를 예로 들어 설명한 유량 제어에 의한 조향력 제어 장치에 한정되지 않고, 종래부터 알려져 있는 구조여도 되고, 각종의 변형예를 고안할 수도 있으며, 동력 조향 장치로 다양한 형식의 것을 사용할 수도 있다.

이상 설명한 것과 같이 본발명에 따른 파워스티어링 장치용 콘트롤 밸브에 의하면, 밸브공의 내주벽에 형성한 한 쌍의 고리형 그루브의 어느쪽에 스풀의 진퇴 동작에 따라 선택적으로 연통 또는 차단하는 연통홀을 스풀의 지름 방향으로 설치하고, 이들 통로홀을 스풀 내부에서 연통하는 연통홀을 축선 방향을 따라 형성함으로써 전자 솔레노이드의 내부에 고압이 작용하지 않는 구조를 채용하고 있으므로 전자 솔레노이드로 구조가 간단하고 저비용인 것을 사용할 수있고, 게다가 동작상에서의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

다시말하면, 본발명에 의하면, 밸브 하우징의 통로홀에 의해 형성되는 고압측 통로를 제거하고, 고압측 통로를 스풀의 내부에만 형성하므로, 전자 솔레노이드에 작용하는 압력을 저압으로 하고, 이에 따라 전자 솔레노이드를 저비용의 구조로 높은 신뢰성을 얻을 수 있도록 구성할 수 있다.

더욱이, 본발명에 의하면, 스풀의 양단측 방을 저압측 연통로에서 접속함으로써 이 스풀의 양단에 압력 변동이 있는 동압(고압)이 작용하지 않으므로 스풀의 안정된 변위를 얻을 수 있고, 밸브 특성으로 안정된 성능을 얻을 수 있다.

또, 본발명에 의하면, 스풀의 지름 방향으로 향하는 통로홀을 스풀 축선과 직교하는 방향에 대해 예를들어 2.5°∼10°의 범위내에서 설정한 경사 각도θ를 가지고 기울어지게 함으로써 조향시 좌, 우 조향감에 좌우차를 일으키지 않게 구성할 수 있다. 특히, 본발명에 의하면, 스풀에 설치한 지름 방향의 통로홀을 스풀 축선과 직교하는 방향에 대해 기울어지게 형성함으로써 이 통로홀의 가장자리부와 밸브공 내주벽부의 고리형 그루브에 의한 가변 조리개부를 통과하는 압력 유체의 흐름에 따른 스풀에의 스러스트력을 줄여 좌, 우 조향시의 좌우차를 해소할 수 있다.

Claims (4)

1. 밸브 하우징(31) 내에 형성한 밸브공(32)내에서 축선 방향으로 진퇴 동작 가능하게 지지하는 스풀(33)과, 이 스풀(33)의 일단에 접하는 가동 로드(35a)를 가지고 이 가동 로드(35a)를 축선 방향으로 진퇴 동작시키는 전자 솔레노이드(35)와, 상기 스풀의 타단에 설치해서 이 스풀(33)을 상기 전자 솔레노이드(35)의 가동 로드(35a)에 접하는 방향으로 편향시키는 편향 수단(34)을 구비하고, 상기 밸브공(32) 내주벽에 축선 방향으로 소정 간격을 두고 한 쌍의 고리형 그루브(37, 38)를 형성하고, 이들 고리형 그루브에 좌, 우 한 쌍을 이루는 압력 유체 통로(39,40)를 접속함과 동시에, 어느 한 쪽의 고리형 그루브(37 또는 38)에 상기 스풀의 진퇴 동작에 따라 선택적으로 연통 또는 차단되는 통로홀(41 또는 43)을 상기 스풀(33)의 지름 방향으로 설치하고, 다른 한 쪽의 고리형 그루브(37 또는 38)에 연통하는 통로홀(43 또는 41)을 상기 스풀의 지름 방향으로 설치하며, 이들 통로홀을 스풀 내부에서 연통시키는 연통로(44)를 축선 방향을 따라 형성한 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치용 콘트롤 밸브.
2. 제 1 항에 기재한 파워 스티어링 장치용 콘트롤 밸브에 있어서, 스풀의 양단측에 형성된 방(51, 52)을 연통로(53, 53a, 53b)로 접속시키는 것을 특징으로 하는 파워스티어링 장치용 콘트롤 밸브.
3. 제 1 또는 제 2 항에 기재한 파워스티어링 장치용 콘트롤 밸브에 있어서, 스풀의 지름 방향을 향하는 통로홀(33, 41, 43)을 스풀 축선과 직교하는 방향에 대해 기울어지게 한 것을 특징으로 하는 파워스티어링 장치용 콘트롤 밸브.
4. 제 3 항에 기재한 파워스티어링 장치용 콘트롤 밸브에 있어서, 통로홀(60)의 경사 각도θ를 2.5°∼10°범위내에서 설정한 것을 특징으로 하는 파워스티어링 장치용 콘트롤 밸브.

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