KR100468395B1 - 자동차용 동력조향 시스템의 맥동 저감호스의 튜닝 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 개발자의 여건에 맞추어 능동적으로 조작하고 또한 필요한 물리량을 실시간으로 제공해 줌으로써 개발자의 욕구에 부합하는 장비를 개발하고, 또한 실차에 적용되고 있는 펌프 및 호스를 이용하여 쉽게 튜닝 하도록 하여 튜닝 기간을 단축하는 것을 특징으로 하는 자동차용 동력조향 시스템의 맥동 저감호스의 튜닝 장치에 관한 것으로,

자체 회전에 의한 동력을 타 기계에 전달하는 동력 제공부와; 상기 동력 제공부로 부터 동력을 전달받아 오일을 순환시키는 펌프와; 상기 펌프로 부터 출력되는 오일의 맥동을 저감시키는 맥동저감호스와; 상기 맥동저감호스를 통과하는 오일의 압력을 조절하는 오일 압력 조절부와; 상기 맥동저감호스의 라인에 위치하며 맥동저감호스를 통과하는 오일의 온도를 제어토록 하는 온도 제어부 및; 상기 맥동저감호스의 라인에 위치하며 맥동저감호스를 통과하는 오일의 맥동압을 측정하는 맥동압력 계측부를 포함하는 것이 특징이다.

Description

자동차용 동력조향 시스템의 맥동 저감호스의 튜닝 장치{Turning Unit of Pulsation Reduction Hose in Vehicle}

본 발명은 자동차용 동력조향 시스템의 맥동 저감호스의 튜닝 장치에 대한 것으로서, 더 상세하게는 개발자의 여건에 맞추어 능동적으로 조작하고 또한 필요한 물리량을 실시간으로 제공해 줌으로써 개발자의 욕구에 부합하는 장비를 개발하고, 또한 실차에 적용되고 있는 펌프 및 호스를 이용하여 쉽게 튜닝 하도록 하여 튜닝 기간을 단축하는 것을 특징으로 하는 자동차용 동력조향 시스템의 맥동 저감호스의 튜닝 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 동력 조향은 펌프에서 발생되는 압력 맥동이 기어박스에 인가되어 운전자의 핸들에 영향을 주어 진동 및 소음이 발생하는 특징을 가지고 있다.

이에 맥동원인 펌프의맥동 압력을 고무 호스의 외관을 가지고 스파이럴 튜브가 축 방향으로 삽입되어 맥동을 저감하는 호스를 사용함으로써 그 영향을 감소 시키도록 구성된다.

더 자세하게는 스파이럴 튜브로써 맥동을 완충하는 역할을 하는데 맥동 발생부인 펌프로부터 압력이 펌프와 호스의 커낵터를 통하여 맥동이 전파되면 고무 호스와 스파이럴 튜브로 구성된 맥동 저감용 파워 스티어링 호스를 거치면서 맥동의 1차 2차 이상의 성분이 제거 됨과 동시에 유체 기인에 의한 소음이 동력 조향용 기어 박스부에 전달되지 못하게 함으로써 진동 및 소음을 저감 시킬 수 있는 것이다.

그러나, 종래 자동차 동력 조향용 고압 호스의 튜닝에 있어서 정확한 압력 맥동을 측정해야 하는데 대상 시험기를 이용함에 있어서 경제적인 문제점이 대두되었고 고압 상태에서 실험을 수행하는데 있어서 몇 차례의 반복적인 실험에 의해 오일 온도가 상승하여 온도에 영향은 크게 고려 대상이 되지 않는 문제점이 있었다.

또한, 자동차용 동력조향 시스템의 맥동 저감호스를 개발하는데 있어서 실차 실험 및 대상 시험을 수행하는데 시간 및 경제적인 어려움이 있어 개발 비용과 시간이 늘어 남으로써 설계 변수의 튜닝 작업에 많은 기간을 할애하지 못하는 어려움이 있었다.

따라서, 본 발명은 자동차용 동력 조향 시스템의 맥동 저감호스의 맥동 튜닝 작업을 위하여 간략하지만 실제 차량과 상사한 시스템을 개발하고 조건에 맞는 설정부를 따로 두어 동력 조향 시스템의 고압 유압 호스의 튜닝을 쉽게 하고자 하는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 다양한 자동차 동력조향용 펌프의 설치가 용이하도록 하였으며 호스의 길이을 달리 하여도 다양한 길이의 호스를 실험할 수 있도록 1차 압력 측정부와 2차 압력 측정부의 간격을 쉽게 변경할 수 있도록 하는데 또다른 목적이 있다.

이를 해결하기 위한 수단으로,

자체 회전에 의한 동력을 타 기계에 전달하는 동력 제공부와;

상기 동력 제공부로 부터 동력을 전달받아 오일을 순환시키는 펌프와;

상기 펌프로 부터 출력되는 오일의 맥동을 저감시키는 맥동저감호스와;

상기 맥동저감호스의 라인일단에 위치하며 맥동저감호스를 통과하는 오일의 압력을 조절하는 오일 압력 조절부와;

상기 맥동저감호스의 라인일단에 위치하며 맥동저감호스를 통과하는 오일의 온도를 제어토록 하는 온도 제어부 및;

상기 맥동저감호스의 라인일단에 위치하며 맥동저감호스를 통과하는 오일의 맥동압을 측정하는 맥동압력 계측부를 포함하는 이루어짐이 특징이다.

도 1은 본 발명 동력조향 시스템의 맥동 저감호스의 튜닝 장치를 적용하기 위한 하드웨어 구성도.

도 2는 본 발명의 시험기 설정 및 계측을 위한 블록 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 동력 제공부 11: 교류모터

12: 모터전류 제어부 13: 속도 설정부

14: RPM 설정 게이지 15: 속도 및 RPM 표시부

20: 펌프 구동부 21: 모터구동 풀리

22: 피동 풀리 23: 감속기

24: 동력조향펌프 30: 맥동 측정부

31: 압력 계측기 32: 맥동저감호스

33; 압력조정부 34: 맥동압력 계측부

35: 온도 계측부 36: 온도 제어부

37: 유량 계측부

이하에서 도면을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 구성도로서,

교류모터(11)와, 모터전류 제어부(12)와, 속도 설정부(13)와, RPM설정 게이지(14)와, 펌프의 회전속도 및 RPM를 표시하는 표시부(15)로 이루어지는 동력 제공부(10)와;

모터구동풀리(21)와, 피동풀리(22)와, 감속기(23)로 이루어지는 펌프 구동부(20)와;상기 피동풀리(22)에 접속되고, 감속기(23)의 속도조절에 따른 속도로 구동되는 동력조향펌프(24)와;

동력조향펌프(24)로 부터 출력되는 오일의 압력을 계측하는 압력계측기(31)와, 맥동저감호스(32)와, 압력조정부(33)와, 맥동압력 계측부(34)와, 온도계측부(35)와, 온도 제어부(36)와, 유량계측부(37)로 이루어지는 맥동측정부(30)로 이루어진다.

미설명 부호 1은 오일회로에서 오일을 임시저장하는 리저버부이다.

그리고, 2, 3은 압력을 외부에서 인지할 수 있도록 하는 압력계측기이다.

본 발명은 속도 설정부(13)를 두어 펌프(24)의 속도를 실시간 정밀하게 계측함과 오일 온도를 제어할 수 있는 온도 제어부(36)를 리턴 라인에 포함하도록 하여 오일 온도를 제어하여 일정하게 유지시키도록 하였으며 기본적으로 맥동 압력을 계측하도록 압력 계측부(2, 3)와 온도 및 유량 계측부(35, 37)로서 구성되도록 하였다.

상기 RPM게이지는 원하는 속도를 연속적인 수치로 설정 할 수 있도록 하는 역할을 하고, 속도 설정부(13)는 RPM 설정게이지(14)에 동축으로 연결되어 게이지의 회전 각도에 비례하는 전기 신호를 발생시키며, 교류모터(11)는 속도 설정부(13)로 부터 발생되는 전기 신호에 따라 회전 속도를 가변 하도록 하는 전류 제어부(12)와 발생한 전류에 의해 회전력을 발생시킨다.

이 회전 속도에 따라 정해진 풀리 비를 형성하고 있는 구동풀리(21)와 피동 풀리(22)가 V벨트에 의해 동력을 전달하고, 감속기(23)에서 구동속도를 조절하게 된다.

이에 따라 동력조향용 펌프(24)가 작동되어 파워 스티어링 시스템에 오일을 공급시키게 되며, 상기 동력조향용 펌프(24)로 부터 펌핑되는 오일은 맥동저감호스 (32)를 따라 유동하게 된다.

상기 맥동저감호스는 맥동 압력 저감을 위해서 설치된 고무호스 및 상기 고무호스 내관에 축방향으로 삽입된 스파이럴 튜브로 구성되어 진다.

상기 동력조향용 펌프(24)의 출력단에는 오일 압력을 계측하기 위한 계측기 (31)가 설치되고, 아울러 오일압력을 표시하기 위한 표시기(2)가 설치된다.

그리고, 압력 조정부(33)는 맥동 저감호스(32) 출구단의 압력을 측정하며 또한 시험 대상의 부하 조건을 설정한다.

그리고, 유량계측부(37)는 시스템의 평균 유량을 측정하며, 온도제어부(36)는 가혹한 압력 조건 및 펌프 회전에 따른 상승하는 온도를 적절히 제어하는 역할을 하게 된다.

도 2는 본 자동차용 동력조향 시스템의 맥동 저감호스의 튜닝 방법의 시험기 설정 및 계측을 위한 블록 회로도로서, 실험자가 동력 조향용 맥동 저감호스 튜닝 장치의 전원 공급부인 전원부, 교류 모터 및 모터 전류 제어기, 펌프의 회전 속도를 가변 시키는 속도 설정기로 구성된 동력 제공부를 작동 시킴으로써 튜닝 장치의 초기화가 완료 된다(S1).

이때 주어진 실험 조건에 의하여 압력 및 온도를 설정하기 위하여 조작 설정부를 설정하게 되는데, 실험용 펌프의 회전 속도를 설정하기 위한 RPM속도 게이지 설정을 수행하게 되면 펌프가 상기 설정 속도까지 증감하게 되고 목표 회전 속도에 도달하게 되면 자동차 동력 조향용 고압 유압 호스의 출구부에 설치되어 있는 압력 조절 밸브의 조절 나사를 회전시켜서 부하 조건을 설정해 줄 수 있도록 압력 조절 밸브 설정을 수행하게 된다. 이때 시스템의 압력은 증가하게 되며 안정화 상태가 이루어지면 오일 온도 제어기에 위치해 있는 오일 온도 설정를 조작하여 시스템의 온도를 실험 조건에 맞도록 일정하게 제어하도록 한다. 동시에 맥동 압력 센서에위치해 있는 출력 단자와 주파수 분석기의 계측 단자로 구성된 신호 입력부에서 계측될 주파수 분석기의 채널을 설정한다(S2).

상기 설정 및 조작을 통해 실험 조건이 완료되면 회전속도 계측을 위한 로타리 엔코더, 맥동 압력 계측을 위한 압력센서, 작동유의 온도를 계측하는 온도 센서, 유압 시스템의 평균 유량을 계측하는 유량 센서로 구비된 센서부로부터 계측된 물리량은 실험자가 실시간으로 계측량을 관측할 수 있도록 구비된 압력 지시계, 주파수 분석기, 온도 및 유량 지시계, 회전속도 지시계로 구성된 표시부로써 확인할 수 있다(S3, S4).

이하에서 본원발명의 동작에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 먼저 도 1의 동작을 살펴보면, 자동차용 동력조향 시스템의 맥동 저감호스(32)를 이용하여 호스의 맥동 저감 성능 시험을 수행할 때 실험자가 RPM 속도 설정 게이지(14)의 위치를 이동시켜 원하는 펌프 회전 속도를 설정하게 된다. 상기의 조작에 의해 전류 제어부(12)는 펌프(24)를 설정속도까지 점차 증감시켜 실험자가 원하는 펌프(24)의 회전 속도를 얻는다.

이때 속도가 일정한 상태에서 압력 설정 밸브의 조작을 수행하여 압력 설정 밸브 내부의 스프링의 장력 조건을 가감시킴으로써 릴리프되는 압력을 설정하여 시스템의 부하 조건을 설정하게 된다.

이때 시스템의 부하 조건은 동력 조향용 맥동 저감 호스의 실제 차량 데이터를 이용하여 수행하고 노이즈 상태에 따라 일반적으로 2가지 조건 이상으로 설정한다.

펌프에서 토출되는 유압은 펌프(24)를 거치고 압력 조절 밸브의 매우 작은 오리피스를 지나면서 마찰에 의해서 급격하게 온도가 상승하게 된다. 이는 매우 불안정하고 실제 차량 조건과 상이한 조건을 나타낼 수 있으므로 차량 조건에 맞는 온도를 설정할 필요가 있다.

이에 히터와 냉각기로 구성된 온도 제어기(36)에 작동유를 통과시킴으로써 실험자가 원하는 오일의 온도를 설정할 수 있다. 이 때문에 기 압력을 원하는 부하 조건으로 설정한 후에 오일 온도를 설정하도록 되어 있다.

이와 같이, 구동원부와 설정부의 조작이 끝나면 실험상태로서 설정이 끝나게 되는데 이에 따라 맥동 실험은 수행되게 된다. 이에 시험 샘플과 시험 부하 조건 및 오일 온도 조건이 설정하고 센서에 의하여 계측되는 신호는 다음과 같이 구성된다.

교류 모터와 풀리와 벨트로부터 회전력을 전달받은 펌프의 회전 속도를 계측하는 RPM 설정 게이지(14)와 펌프(24)의 출구 및 동력 조향용 맥동저감 호스(32)의 출구단에 설치되어 입출구의 맥동압을 상시 계측하여 주파수 분석기의 입력 신호로서 사용되는 맥동 압력 계측부와 동력 조향 시스템의 저압부와 탱크의 흡입부에 설치되어 작동유의 온도와 유량을 측정하는 오일 온도 계측부(35)와 평균 유량 계측부(37)로 계측이 이루어진다.

계측되어진 물리량은 각각 상기 맥동압력을 표시해 주는 압력 지시계와 주파수 평면에서 분석이 가능하도록 실시간 데이터를 계측하고 주파수 파형을 출력해 주는 주파수 분석기와 작동류의 온도 및 평균 유량을 표시해주는 온도 지시계 및유량 지시계와 펌프의 로터리 엔코더로부터 펄스 신호를 카운팅하여 연산을 수행한 후 펌프의 회전속도를 표시해 주는 회전속도 표시부로 표시된다.

본 발명 자동차용 동력조향 시스템의 맥동 저감호스의 튜닝장치에 의하면 조작설정부, 맥동 압력 계측부, 작동유 온도제어부, 온도 계측부 및 유량 계측부등을 사용하여 실험자가 파워 스티어링용 펌프 및 맥동 저감용 호스를 튜닝하는데 있어서 실제 차량을 이용하지 않고서도 상기 부품의 튜닝을 수행할 수 있으므로서, 실차를 이용하지 않아도 되는 효과를 제공함은 물론, 실험자가 편리하게 튜닝작업을 수행할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

Claims (2)

1. 교류모터(11)와, 상기 교류모터에 제공되는 전류량을 제어하여 모터의 속도를 제어하는 모터전류 제어부(12)와, 모터의 회전속도 및 RPM을 표시하는 표시부(15)를 포함하여 이루어지는 동력 제공부(10)와;

   상기 교류모터(11)의 동력을 전달하는 모터구동풀리(21)와, 피동풀리(22)와, 감속기(23)로 이루어진 펌프 구동부(20)와;

   상기 펌프 구동부(20)에 의해서 구동되는 동력조향펌프(24)와;

   상기 동력조향펌프(24)에 접속되는 맥동저감 호스(32)와, 상기 맥동저감 호스(32)의 라인 중간에 설치되는 오일 압력 조정부(33)와, 상기 맥동저감 호스(32)의 라인 일단의 외주연에 설치되는 온도 제어부(36) 및, 상기 맥동저감 호스(32)의 라인 일단에 설치되는 맥동압력 계측부(34)로 이루어지는 맥동 측정부(30)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 자동차용 동력 조향 시스템의 맥동 저감호스의 튜닝장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 온도제어부에는 오일의 유량을 계측하는 유량게측부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 동력 조향 시스템의 맥동 저감호스의 튜닝장치.