KR100432022B1

KR100432022B1 - 파워스티어링 시스템의 오일 공급 및 배출구조

Info

Publication number: KR100432022B1
Application number: KR10-2001-0050621A
Authority: KR
Inventors: 홍정표
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2001-08-22
Filing date: 2001-08-22
Publication date: 2004-05-17
Also published as: KR20030016845A

Abstract

본 발명은 파워스티어링 시스템의 오일 공급 및 배출구조에 관한 것으로, 랙하우징(10)의 내부가 이에 삽입된 랙(11)의 피스톤(12)에 의하여 좌측실린더(13)와 우측실린더(14)로 구분되고, 이 좌측실린더(13)와 우측실린더(14)는 각각 밸브바디(40)에 연결되는 오일통로(20,30)를 구비하며, 상기 밸브바디(40)는 오일펌프(50)에 연결된 파워스티어링 시스템의 오일 공급 및 배출구조에 있어서, 상기 좌측실린더(13)와 우측실린더(14)에 각각 배출통로(60,70)가 구비되고, 이 배출통로(60,70)는 오일탱크(80)에 연결되며, 이 오일탱크(80)는 상기 오일펌프(50)에 연결된 구조로 이루어진다.

즉, 본 발명은 상기 오일통로(20,30)가 오일의 공급 및 배출통로로써 겸용되지 않고, 각 실린더에 별도의 배출통로(60,70)가 구비됨으로써 방향전환시 오일의 공급 및 배출이 보다 원활하게 이루어져 오일이 신속하게 배출되지 않음으로써 발생되는 캐치업 현상이 방지되는 효과가 있다.

Description

파워스티어링 시스템의 오일 공급 및 배출구조{a supply and exhaust structure of oil for power steering system}

본 발명은 파워스티어링 시스템의 오일 공급 및 배출구조에 관한 것으로, 특히 급조향시 조향조작감이 갑자기 무거워지는 캐치업(catch up)현상을 방지할 수 있도록 된 파워스티어링 시스템의 오일 공급 및 배출구조에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 스티어링휠은 조향기구를 통하여 지면에 접촉되어 차량의 하중을 지지하고 있는 휠에 연결되어 있기 때문에 순수하게 운전자의 팔힘만으로 조향조작을 행하는 것은 매우 힘이 들며, 따라서 근래의 차량에는 대부분 유압을 이용한 파워스티어링 시스템을 적용하여 조향조작을 용이하게 할 수 있도록 되어 있다.

이와 같은 파워스티어링 시스템은 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 일종의 유압실린더인 랙하우징(10)의 내부에 랙(11)이 삽입되되, 이 랙(11)의 중간에는 피스톤(12)이 구비되어 랙하우징(10)의 내부가 2개의 공간 즉, 좌측실린더(13)와 우측실린더(14)로 구분되고, 이 좌측실린더(13)와 우측실린더(14)는 각각의 오일통로(20,30)를 매개로 밸브바디(40)에 연결되며, 이 밸브바디(40)는 오일펌프(50)에 연결된 구조로 되어 있다.

즉, 운전자가 스티어링휠을 조작하면 스티어링샤프트에 의하여 상기 밸브바디(40)내 유로가 조정되어, 오일탱크(도시하지 않음)의 오일이 오일펌프(50)에 의하여 상기 오일통로(20,30) 중 하나의 오일통로를 통하여 좌측실린더(13)나 우측실린더(14)로 공급되고, 이때 오일을 공급받지 못하는 쪽 실린더의 오일은 해당 실린더에 연결된 오일통로를 통하여 밸브바디(40)를 거쳐 오일탱크로 회귀된 후, 오일펌프(50)를 통하여 재공급되는 오일 공급 및 배출구조를 갖추었었다.

이때 상기 피스톤(12)에 가해지는 유압에 의하여 랙(11)은 오일이 공급되지 않는 실린더 쪽으로 이동하게 되며, 이에 따라 랙(11)의 양단부에 연결된 타이로드가 너클을 연동시킴으로써 휠이 조향방향으로 회전되게 된다.

한편, 상기 오일통로(20,30)들은 해당 실린더에 오일이 공급될때는 공급통로로서, 해당실린더에서 오일이 빠져 나올때는 배출통로로서 이용되게 되는데, 이러한 구조적 이유 때문에 방향전환시 즉, 오일의 배출과 공급이 전환되는 순간--도 2에 이러한 순간을 도시하였는바, 좌측실린더(13)로 오일이 공급되던중 방향전환되어 우측실린더(14)로 오일이 공급되고, 좌측실린더(13)에서는 오일이 빠져나가는 상태이다.--에는 오일통로내에서 공급오일과 배출오일이 서로 충돌하여 충격이 발생(water hammer)하여 운전감을 저하시키고, 특히 급조향시 공급되어 있던 오일이 신속하게 배출되지 못하여 타 실린더로의 신속한 오일공급을 방해함으로써 핸들이 갑자기 무거워지는 캐치업(catch up)현상이 발생하여 조향성이 저하되는 등의 문제점이 있었다.

특히 방향 급전환은 위급한 순간에 이루어지는 경우가 많은데, 이러한 순간에 조향성이 저하되어 차량의 진행방향을 원하는 방향으로 전환할 수 없다면 보다 큰 위험이 초래될 가능성이 높다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 각 실린더의 오일 공급통로와 배출통로를 각각 따로 설치하여 실린더로 공급되는 오일과 배출되는 오일이 서로 충돌하지 않게 됨으로써 충돌에 의한 충격량을 저감하고, 보다 신속하고 원활하게 오일의 공급 및 배출이 이루어짐으로써 급조향시 캐치업 현상을 방지하여 조향성이 향상되도록 된 파워스티어링 시스템의 오일 공급 및 배출구조를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 파워스티어링 시스템의 오일 공급 및 배출구조를 도시한 도면,

도 2는 파워스티어링 시스템의 캐치업 현상을 설명하기 위한 도면,

도 3 내지 도 4는 본 발명에 따른 파워스티어링 시스템의 오일 공급 및 배출구조를 도시한 도면으로서,

도 3은 좌측실린더로 오일이 공급될때의 오일순환도,

도 4는 우측실린더로 오일이 공급될때의 오일순환도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 랙하우징, 11 : 랙,

12 : 피스톤, 13 : 좌측실린더,

14 : 우측실린더, 20,30 : 오일통로,

40 : 밸브바디, 50 : 오일펌프,

60,70 : 배출통로, 80 : 오일탱크,

90,100 : 밸브장치, 91,101 : 밸브하우징,

92,102 : 이동체, 92a,102a : 관통구멍,

H₁,H₂: 배출홀, h₁,h₂: 관통홀,

93,103 : 스토퍼, 110,120 : 연결관,

130,140 : 체크밸브, 131,141 : 스토퍼.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 그 내부가 이에 삽입된 랙의 피스톤에 의하여 좌/우측실린더로 구분되되는 랙하우징과, 상기 좌/우측실린더를 각각 밸브바디에 연결시키면서 역방향 개방을 차단하는 스토퍼가 형성된 체크밸브가 그 출구에 구비된 오일통로, 상기 밸브바디에 연결된 오일펌프, 상기 좌/우측실린더에 각각 구비된 배출통로, 이 배출통로에 연결되면서 상기 오일펌프로도 연결되는 오일탱크 및 상기 배출통로의 사이에서 해당 실린더로 오일이 공급될 때 닫혀지고 타 실린더로 오일이 공급될 때 열려지는 밸브장치로 이루어지되,상기 밸브장치는 랙하우징에 장착된 밸브하우징에 관통구멍이 형성된 이동체가 내장되어 이루어지고,상기 배출통로와 마주보는 랙하우징상의 위치에는 배출홀이 형성되며,상기 이동체에 의해 구분된 밸브하우징의 양측 공간중 상기 피스톤측 공간을 해당 실린더에 연통시키는 관통홀이 형성되고,반대쪽 공간은 각각의 연결관을 통하여 반대쪽 실린더에 연결되며,상기 관통홀의 측부에는 이동체의 관통구멍과 상기 배출홀과 배출통로가 서로 일치되는 위치에 멈춰지도록 스토퍼가 형성되는 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.

따라서, 오일의 공급과 배출이 각각의 전용 통로를 통해서 이루어지게 됨으로써 방향전환시 오일의 충돌에 의한 충격이 최소화되고, 특히 방향전환에 따른 각 실린더로의 오일 공급과 배출이 신속하고 원활하게 이루어짐으로써 급조향시 캐치업 현상이 해소될 수 있게 된다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 파워스티어링 시스템의 오일 공급 및 배출구조을 도시한 도면으로서, 좌측실린더로 오일이 공급되는 상태가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 본 발명은, 랙하우징(10)의 내부가 이에 삽입된 랙(11)의 피스톤(12)에 의하여 좌측실린더(13)와 우측실린더(14)로 구분되고, 이 좌측실린더(13)와 우측실린더(14)는 각각 밸브바디(40)에 연결되는 오일통로(20,30)를 구비하며, 상기 밸브바디(40)는 오일펌프(50)에 연결된 파워스티어링 시스템의 오일 공급 및 배출구조에 있어서, 상기 좌측실린더(13)와 우측실린더(14)에 각각 배출통로(60,70)가 구비되고, 이 배출통로(60,70)는 오일탱크(80)에 연결되며, 이 오일탱크(80)는 상기 오일펌프(50)에 연결된 구조로 이루어진다.

또한, 상기 좌측실린더(13) 및 우측실린더(14)와 이 실린더들에 연결된 각 배출통로(60,70)의 사이에는 밸브장치(90,100)가 설치되는데, 이 밸브장치(90,100)들은 상기 랙하우징(11)에 장착된 밸브하우징(91,101)과, 이 밸브하우징(91,101)에 내장된 이동체(92,102)로 이루어지고, 이 이동체(92,102)의 중앙에는 관통구멍(92a,102a)이 형성되는 한편, 상기 배출통로(60,70)들이 밸브하우징(91,101)에 연결된 부분과 마주보는 랙하우징(10)상의 위치에는 배출홀(H₁,H₂)들이 형성된다.

또한, 상기 이동체(92,102)에 의해 구분된 밸브하우징(91,101)의 양측 공간중 상기 피스톤(12)측 공간을 해당 실린더에 연통시키는 관통홀(h₁,h₂)이 형성되는 한편, 반대쪽 공간은 각각의 연결관(110,120)을 통하여 반대쪽 실린더에 연결되며, 상기 관통홀(h₁,h₂)의 측부에는 연결관(110,120)을 통하여 유압이 전달되어이동체(92,102)가 밀려졌을 때 상기 배출홀(H₁,H₂)과 관통구멍(92a,102a)과 배출통로(60,70)가 서로 일치되는 위치에 멈춰지도록 스토퍼(93,103)가 형성된다.

또한, 상기 좌측실린더(13)와 우측실린더(14)에 각각 연결된 오일통로(20,30)의 출구에는 체크밸브(130,140)가 설치되며, 이 체크밸브(130,140)의 역방향 개방을 방지하는 스토퍼(131,141)가 형성된다.

이하 본 발명의 작용 및 효과를 설명하기로 한다.

위에 언급한 바와 같이 도 3은 좌측실린더(13)로 오일이 공급되는 상태를 도시한 것으로서, 운전자의 조향조작에 의해 밸브바디(40)의 유로가 오일통로(20)쪽으로 개방됨과 동시에 오일펌프(50)에 의해 오일탱크(80)의 오일이 상기 밸브바디(40)와 오일통로(20)를 거쳐 좌측실린더(13)로 공급되며, 이때 상기 오일통로(20)에 설치된 체크밸브(130)는 개방된다.

또한, 상기와 같이 좌측실린더(13)로 오일이 공급될 때는 관통홀(h₁)을 통하여 전달된 유압에 의하여 이동체(92)가 연결관(110)쪽 공간으로 이동되어 배출홀(H₁)과 배출통로(60)를 연결하는 경로가 차단되며, 연결관(110)측 공간의 오일은 연결관(110)을 통해 우측실린더(14)로 유입된다.

이때, 우측실린더(14)에서는 피스톤(12)이 우측으로 이동되는 것에 의해 오일이 배출되게 되는데, 밸브바디(40)에 연결된 오일통로(30)의 출구에 설치된 체크밸브(140)가 닫혀서 오일이 역류하지 않으며, 우측실린더(14)의 밸브장치(100)는 좌측실린더(13)에 연결된 연결관(120)을 통하여 유압이 전달되어 이동체(102)가 스토퍼(103)에 닿는 위치까지 밀려짐으로써 배출홀(H₂)과 관통구멍(102a)과 배출통로(70)가 일치하게 되어 오일이 배출통로(70)를 통해 오일탱크(80)로 배출된다.

즉, 좌측실린더(13)로 오일이 공급될때는 좌측실린더(13)의 체크밸브(130)는 열리고 밸브장치(90)는 닫히며, 우측실린더(14)의 체크밸브(140)는 닫히고 밸브장치(100)는 열리도록 된 것이다.

한편, 조향방향이 전환되어 우측실린더(14)로 오일이 공급되는 경우에는 도 4에 도시된 바와 같이, 우측실린더(14)의 체크밸브(140)은 열리고 밸브장치(100)는 닫히며, 좌측실린더(13)의 체크밸브(130)는 닫히고 밸브장치(90)는 열리게 되는 바, 그 작동과정은 좌측실린더(13)로 오일이 공급되는 경우에 대하여 반대일 뿐이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 어느 한쪽 실린더로 오일이 공급되다가 조향방향이 전환되어 다른쪽 실린더로 오일이 공급될 때 오일의 공급통로인 밸브바디에 연결된 오일통로의 체크밸브가 닫혀서 오일이 동일한 통로로 역류하지 않게 됨으로써 공급되는 오일과 배출되는 오일이 충돌하여 충격이 발생하지 않으며, 또한, 각 실린더에는 상기 오일통로와는 별도로 오일 배출통로가 구비되어 다른쪽 실린더로 오일이 공급됨과 동시에 배출통로가 개방되어 오일이 저항없이 배출될 수 있게 됨으로써 급조향시 오일이 신속하게 배출되지 않음으로써 발생되는 캐치업현상이 발생되지 않게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은, 오일의 공급통로와 배출통로가 개별적으로 설치되고, 각 공급통로와 배출통로는 어느쪽 실린더로 오일이 공급되는가에 따라 적절히 개방 및 차단되어져, 방향전환시 오일역류로 인한 충격이 발생하지 않게 됨으로써 운전감이 향상되고, 캐치업현상이 방지되어 조향성이 향상되는 효과가 있다.

특히, 상기 캐치업현상이 방지됨으로써 급조향시에도 조향반응이 신속하게 일어나며, 이로써 위급한 상황에서도 신속하게 대처할 수 있게 되어 사고상황을 회피하거나 사고의 정도를 경감시킬 수 있게 되는 장점이 있다.

Claims

그 내부가 이에 삽입된 랙(11)의 피스톤(12)에 의하여 좌/우측실린더(13,14)로 구분되되는 랙하우징(10)과, 상기 좌/우측실린더(13,14)를 각각 밸브바디(40)에 연결시키면서 역방향 개방을 차단하는 스토퍼(131,141)가 형성된 체크밸브(130,140)가 그 출구에 구비된 오일통로(20,30), 상기 밸브바디(40)에 연결된 오일펌프(50), 상기 좌/우측실린더(13,14)에 각각 구비된 배출통로(60,70), 이 배출통로(60,70)에 연결되면서 상기 오일펌프(50)로도 연결되는 오일탱크(80)및 상기 배출통로(60,70)의 사이에서 해당 실린더로 오일이 공급될 때 닫혀지고 타 실린더로 오일이 공급될 때 열려지는 밸브장치(90,100)로 이루어지되,

상기 밸브장치(90,100)는 랙하우징(10)에 장착된 밸브하우징(91,101)에 관통구멍(92a,102a)이 형성된 이동체(92,102)가 내장되어 이루어지고,

상기 배출통로(60,70)와 마주보는 랙하우징(10)상의 위치에는 배출홀(H1,H2)이 형성되며,

상기 이동체(92,102)에 의해 구분된 밸브하우징(91,101)의 양측 공간중 상기 피스톤(12)측 공간을 해당 실린더에 연통시키는 관통홀(h1,h2)이 형성되고, 반대쪽 공간은 각각의 연결관(110,120)을 통하여 반대쪽 실린더에 연결되며,

상기 관통홀(h1,h2)의 측부에는 이동체(92,102)의 관통구멍(92a,102a)과 상기 배출홀(H1,H2)과 배출통로(60,70)가 서로 일치되는 위치에 멈춰지도록 스토퍼(93,103)가 형성되는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 파워스티어링 시스템의 오일 공급 및 배출구조.
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