KR100678630B1 - 스티어링장치의 댐핑밸브 - Google Patents

Abstract

개시된 본 발명은 댐핑밸브에 관한 것으로 이는 특히, 댐핑밸브의 역방향 유로에 중공이 형성된 라운드 타입(Round Type)의 포핏(poppet)과 스프링을 사용하여 실린더로 부터 역입력 되는 진동을 효과적으로 저감시킬 수 있도록 함은 물론, 밸브의 복원력 제어를 가일층 향상 시킬 수 있도록 한 스티어링장치의 댐핑밸브에 관한 것이다.

그 기술적인 구성은, 정·역방향 유로(102)(104)가 형성된 밸브바디(100)와, 상기 밸브바디(100)의 역방향 유로(104) 상측에 일부 삽입되어 역방향 유압에 의해 개방토록 되며 그 중앙에 중공의 홀(112)이 형성된 라운드 타입의 포핏(110)과, 상기 포핏(110) 상면에서 이를 탄성 지지토록 하는 포핏 스프링(120)과, 상기 포핏 스프링(120) 상측에서 이러한 포핏 스프링(120)을 지지토록 하기 위해 설치되는 포핏 서포터(130)와, 상기 밸브바디(100)의 하면에 밀착되어 정방향 유로시 개방되는 링 형상의 밸브(140)와, 상기 밸브(140) 하측에서 이를 탄성 지지토록 하는 밸브 스프링(150)과, 상기 밸브 스프링(150) 하측에서 이러한 밸브 스프링(150)을 지지토록 하기 설치되는 밸브 서포터(160);를 포함하여 구성되는 것을 요지로 한다.

스티어링장치, 댐핑밸브, 포핏, 포핏 스프링

Description

스티어링장치의 댐핑밸브{A Damping valve of a steering system}

도 1은 스티어링장치의 전체적인 구성상태를 도시한 개략도.

도 2는 상기 스티어링장치에 설치되는 종래의 댐핑밸브를 도시한 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 스티어링장치의 댐핑밸브를 도시한 분해 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 스티어링장치의 댐핑밸브의 설치상태를 도시한 설치상태 단면도.

도 5, 도 6은 도 4에 따른 작동상태를 도시한 작동상태 단면도.

◇도면의 주요부위에 대한 부호설명◇

100...밸브바디 102...정방향 유로

104...역방향 유로 110...포핏

112...홀 120...포핏 스프링

130...포핏 서포터 140...밸브

150...밸브 스프링 160...밸브 서포터

본 발명은 자동차의 핸들 조타시 조력(助力)을 발생토록 하는 유압식 스티어링 장치에 있어서 실린더 하우징과 유압관 사이에 설치되는 댐핑밸브에 관한 것으로 이는 특히, 댐핑밸브의 역방향 유로에 중공이 형성된 라운드 타입(Round Type)의 포핏(poppet)과 스프링을 사용하여 실린더로 부터 역입력 되는 진동을 효과적으로 저감시킬 수 있도록 함은 물론, 밸브의 복원력 제어를 가일층 향상 시킬 수 있도록 한 스티어링장치의 댐핑밸브에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 조향장치는 핸들 조타에 따른 조향축의 회전력을 조향장치에 전달하여 운전자가 원하고자 하는 방향으로 차량을 선회할 수 있도록 한 장치로서, 크게는 기계식 조향장치와 유압식 조향장치로 대별된다.

기계식 조향장치는 일단에 웜이 형성된 조향축과, 상기 조향축의 웜과 치합되는 섹터를 연결하여 조향축 회전에 따라 상기 웜이 섹터에 회전력을 전달하여 너클암이 체결되는 타이 로드(Tie rod)를 가변시켜 차량의 조향이 이루어 지도록 하는 장치이다.

그러나, 상기와 같은 기계식 조향장치는 구조가 간단하여 취급이 용이하다는 이점은 있으나 핸들의 조작이 무거운 결점이 있었다.

따라서, 최근에는 유압을 이용하여 핸들 조타에 따른 조력(助力)을 발생시켜 핸들의 조타감을 가볍게 해주는 유압식 조향장치(파워 스티어링 장치)를 차량에 보편적으로 설치하고 있다.

도 1은 상기한 바와같은 유압을 이용한 유압식 조향장치의 대표적인 일례를 도시한 개략 단면도 로서, 일반적인 종래의 유압식 조향장치는 유압을 공급하는 펌프(미도시)와, 상기 펌프와 유압파이프에 의해 연결되며 그 내부에 로터리 밸브가 내설된 밸브 하우징(1) 및, 상기 밸브 하우징(1)과 한쌍의 유압관(5)을 통해 연결되어 이를 통해 공급된 유압을 이용하여 조향에 따른 배력을 발생토록 하는 실린더(2)가 구비되며, 상기 실린더(2)는 복동 실린더 형식을 취한다.

여기서, 상기 유압관(5) 단부 즉, 유압관(5)과 실린더(2)가 연결된 연결부위에는 유압의 이동방향에 따라 유로를 조절하여 실린더(2)내에 삽입된 랙바(3)로 부터 운전자측의 조향축에 전달되는 역입력 하중에 의한 진동을 흡수하여 조향감을 향상 시킬 수 있도록 한 댐핑밸브(8)가 설치된다.

도 2는 상기와 같은 종래의 유압식 스티어링 장치에 설치되는 댐핑밸브를 도시한 단면도 로서, 이에 도시된 바와같이, 종래의 댐핑밸브(8)는 밸브의 외형을 이룰 수 있도록 상·하 방향으로 개구되며 그 내부가 중공으로 형성된 하우징(80)이 구비된다.

이때, 상기 하우징(80)은 상·하방향으로 분리 형성되어 상호 나선 결합되며, 상기 하우징(80) 내측에는 밸브바디(82)가 설치된다.

계속해서, 상기 밸브바디(82) 중심측에는 상·하방향으로 연장형성된 핀(84)이 삽입되는데, 상기 핀(84)은 그 하단 외주부에 설치된 스프링(85)에 의해 하향으로 탄성 지지된다.

그리고, 상기 밸브바디(82) 일측에는 상·하방향으로 관통 형성된 유로공(86)이 다수개 형성되고, 밸브바디(82) 중앙에 삽입된 핀(84) 상단부에는 리테이너(87)와 와셔(88)가 각각 끼워지며, 상기 리테이너(87) 하측에는 핀(84)을 하향으로 탄성 지지하는 스프링(85)에 의해 밸브바디(82) 상면으로 밀착고정 되는 디스크(89)가 설치된다.

또한, 핀(89)의 하단에도 스프링(85)에 의해 밸브바디(82) 하면에 밀착되는 밸브판(83)이 설치되는데, 상기 디스크(89)와 밸브판(83)과 접하는 밸브바디(82)의 상·하면의 일부는 이들과 이격되어 그 사이에 형성된 유로공(86)을 항상 개방토록 설치된다.

이때, 디스크(89)와 밸브판(83) 사이에 항상 개방되는 유로공(86)은 서로 다른 위치에 형성된 유로공으로서, 이를 통해 상·하 방향으로 소량의 유압이 항상 이동 가능토록 되어 차량 운행시 타이로드를 통해 역 입력된 하중에 의한 랙바의 진동을 흡수토록 하여 차량의 조향감을 향상 시킬 수 있게 된다.

따라서, 이와 같이 구성된 종래의 댐핑밸브는, 댐핑밸브의 상측에서 하측으로 보다 큰 유압이 이동될 때 즉, 실린더(2)내의 피스톤(4)을 작동토록 하기 위해 유압이 정방향으로 흐르게 되는 경우에는, 밸브바디(82) 하면의 유로공(86)을 폐쇄하는 밸브판(83)이 스프링(85)을 밀어 유로공(86)이 개방되고, 상기 개방된 유로공(86)을 통해 원활한 유압의 이동이 가능해 진다.

이와는 반대로, 하측에서 상측으로 보다 큰 유압이 이동될 때 즉, 실린더내에 유입되었던 유압이 다시 외측으로 빠져나가기 위해 역방향으로 흐르게 되는 경우에는, 상기 역방향 유압이 밸브바디(82) 상면에 밀착된 디스크(89)를 소정각 벤 딩시키게 되는데, 상기 디스크(89)는 그 상측에 설치된 와셔(88)에 의해 변형량이 제한되므로, 좁은 유로공의 개방으로 인해 유압의 이동량 및 이동속도가 낮아져 댐핑(Damping)효과를 얻게 되는 것이다.

그러나, 상기와 같이 구성된 종래의 댐핑밸브는 흐르는 유체의 압력 크기에 관계없이 디스크가 반응하므로 제어 능력이 떨어지게 되며, 또한, 디스크의 변형이나 변위를 이용하는 경우에는 제어범위내에서 오리피스(Orifice) 면적이 압력에 선형으로 증가하기 때문에, 스티어링 제어범위를 벗어난 영역에서 압력 상승을 제어하기가 곤란 하였다. 따라서, 고압의 유압이동시 디스크의 변형율이 커져 복원 불량이 쉽게 발생되는 문제점이 있었다.

이에 더하여, 상술한 종래의 댐핑밸브의 경우 이를 구성하는 부품수가 많아 이의 제작 및 조립이 불편하고, 설치공간을 많이 차지하게 되므로서, 생산비용이 상승하고, 설치에 제약이 따르는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 여러가지 문제점을 개선시키기 위해 안출한 것으로, 그 목적은, 댐핑밸브의 역방향 유로에 중공의 홀이 형성된 라운드 타입(Round Type)의 포핏(poppet)과 스프링을 사용하여 실린더로 부터 역입력 되는 진동을 효과적으로 저감시킬 수 있도록 함은 물론, 상기 스프링의 미리정해진 강도에 따라 밸브의 복원력 제어를 가일층 향상 시킬 수 있으며, 또한, 상기 포핏에 형성된 홀에 의해 포핏이 열리기 전에 댐퍼(Damper)로서의 기능을 기능을 충분히 수 행할 수 있는 스티어링 장치의 댐핑밸브를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 간단한 구조의 댐핑밸브를 마련하여 그 제작 및 조립이 용이하고, 제품의 소형화로 인해 설치공간을 협소화 시킬 수 있으며, 이로 인한 생산비용 절감 및 설치가 용이하도록 하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로서 본 발명은, 유압을 공급하는 펌프와, 상기 펌프와 유압파이프에 의해 연결되며 그 내부에 로터리 밸브가 내설된 밸브 하우과, 상기 밸브 하우징과 한쌍의 유압관을 통해 연결되어 이를 통해 공급된 유압을 이용하여 조향에 따른 배력을 발생토록 하는 실린더와, 상기 유압관과 실린더 연결부위에 설치되는 댐핑밸브를 구비한 스티어링 장치에 있어서;

정·역방향 유로가 형성된 밸브바디와, 상기 밸브바디의 역방향 유로 상측에 일부 삽입되어 역방향 유압에 의해 개방토록 되며 그 중앙에 중공의 홀이 형성된 포핏과, 상기 포핏 상면에서 이를 탄성 지지토록 하는 포핏 스프링과, 상기 포핏 스프링 상측에서 이러한 포핏 스프링을 지지토록 하기 위해 설치되는 포핏 서포터와, 상기 밸브바디의 하면에 밀착되어 정방향 유로시 개방되는 링 형상의 밸브와, 상기 밸브 하측에서 이를 탄성 지지토록 하는 밸브 스프링과, 상기 밸브 스프링 하측에서 이러한 밸브 스프링을 지지토록 하기 설치되는 밸브 서포터를 포함하여 이루어진것을 특징으로 하는 스티어링장치의 댐핑밸브를 마련함에 의한다.

이하, 첨부도면에 의거하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도면을 간략하게 설명하면, 도 3은 본 발명에 따른 스티어링장치의 댐핑밸브를 도시한 분해 사시도 이며, 도 4는 도 3에 따른 설치상태를 나타낸 설치상태 단면도 이다.

이에 도시된 바와같이 본 발명에 적용된 스티어링장치의 댐핑밸브는, 상·하방향으로 분리 형성되어 상호 나선 결합된 하우징(200) 내측에 그 축 중앙부를 관통한 역방향 유로(104)와 상기 역방향 유로(104) 주변으로 다수개의 정방향 유로(102)가 형성된 밸브바디(100)가 내설된다. 또한, 상기와 같이 정·역방향 유로(102)(104)가 형성된 밸브바디(100)의 상측에는 라운드 타입의 포핏(110)이 역방향 유압에 의해 개폐토록 설치된다.

계속해서, 상기 포핏(110) 상측에는 포핏(110)이 상·하탄동될 수 있도록 이를 탄성 지지하는 포핏 스프링(120)이 설치되며, 상기 포핏 스프링(120) 상측에는 이러한 포핏 스프링(120) 일단을 지지토록 하기 위한 포핏 서포터(130)가 설치된다.

한편, 상기한 밸브바디(100)의 하측에는 정방향 유로시 개방되는 링 형상의 밸브(140)가 밸브바디(100) 하측면에 밀착토록 형성되되, 상기 밸브(140) 하측에는 밸브(140)가 상·하 방향으로 탄동될 수 있도록 탄성 지지하는 밸브 스프링(150)이 설치되고, 상기 밸브 스프링(150) 하측에는 이러한 밸브 스프링(150)의 일단을 지지토록 하기 위한 밸브 서포터(160)가 설치되는 구성으로 이루어 진다.

따라서, 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 댐핑밸브는 다음과 같이 작동된다.

도 5는 본 발명에 따른 스티어링장치의 댐핑밸브 작동상태를 도시한 작동상태도 로서, 정방향 유로시 즉, 유압관(5)을 통해 유압이 실린더 내로 공급되는 작동상태를 도시한 것이다.

이를 첨부도면 도 1과 연계하여 설명하면, 우선, 실린더(2) 내에 내설된 피스톤(4)을 일측으로 밀어내기 위해 로터리 밸브(미도시)가 내설된 밸브 하우징(1) 으로 부터 유압이 공급되면, 상기 유압은 유압관(5)을 따라 실린더(2) 내의 일측 실린더 작동부로 공급되는데, 이때, 상기 유압관(5)과 실린더의 연결부위에 내설된 본 발명에 적용된 댐핑밸브는 밸브바디(100)의 정방향 유로(102) 일측이 개방되어 있는 상태이기 때문에 공급된 유압이 이와같이 일측이 개방된 정방향 유로를 따라 실린더(2) 방향으로 이동되고, 이동된 유압은 밸브바디(100) 하측에서 정방향 유로(102) 타측을 밸브 스프링(150)에 의해 밀폐하고 있는 밸브(140)를 밀어내어 정방향 유로(102)를 완전 개방시키게 된다.

따라서, 상기와 같이 밸브바디(100) 하측면에 밀착된 밸브(140)가 열리게 되므로서, 공급된 유압은 정방향 유로(102)를 따라 원활하게 실린더내에 공급되어 피스톤을 작동시킬 수 있게 되는 것이다.

이와는 반대로, 도 6은 본 발명에 따른 댐핑밸브의 역방향 유로에 따른 작동상태를 도시한 도면으로서, 실린더(2)내에 공급된 유압이 실린더(2)에서 다시 유압 관(5) 방향으로 유출되는 경우 즉, 역방향으로 유압이 이동될 경우에는, 실린더로 부터 유출된 유압이 밸브바디(100) 중앙에 형성된 역방향 유로(104)를 통해 외부로 유출되는 것인데, 이때, 상기 밸브바디(100)의 역방향 유로(104)의 하단부는 항상 개방되어 있는 상태이기 때문에 이를 통해 실린더로 부터 유출된 유압이 유입되며, 유입된 유압은 밸브바디(100)의 역방향 유로(104) 상측을 밀폐하고 있는 포핏(110)을 상향으로 밀어내어 역방향 유로(104)를 개방시키게 되므로서, 실린더내의 유압의 원활하게 외측으로 빠져나갈 수 있게 되는 것이다.

특히, 상기와 같은 역방향 유로시 개방되는 포핏(110)은 밸브를 밀폐토록 하는 그 일측이 라운드 타입으로 형성되므로서, 유압의 유동이 부드럽게 흘러갈 수 있게 되며, 이로 인해 유동제어의 안정성이 커지고 소음을 줄일 수 있게 된다.

또한, 포핏(110) 상측에는 코일형 포핏 스프링(120)이 탄설되므로서, 상기 포핏 스프링(120)의 스프링 강도를 조절하는 것만으로도 역방향 유로(104) 일측를 밀폐하고 있는 포핏(110)의 개방압력을 조절할 수 있게 되는 것이다. 즉, 상기 스프링의 미리정해진 탄성강도에 따라 밸브의 복원력을 효과적으로 제어할 수 있는 것이다.

이에 더하여, 상기와 같이 포핏 스프링(120)에 의해 지지되고 있는 포핏(110)에 개방압력 이하의 유압이 흐를 경우 즉, 포핏 스프링의 미리 정해진 탄성강도 이하의 유압이 흐르는 경우에는 포핏(110)의 중앙에 천공된 중공의 홀(112)에 의해 실린더내의 유압이 조금씩 빠져나갈 수 있게 되므로서, 차륜으로 부터 전달된 역입력 하중에 의해 랙바의 진동을 효과적으로 흡수하여 댐퍼(Damper)로서의 기능을 충분히 수행할 수 있게 되는 것이다.

따라서, 본 발명에 적용된 댐핑밸브는, 포핏이 개방되기 전에는 즉, 스프링의 미리정해진 강도 이하의 유압이 흐를 경우에는 랙바에 의한 진동을 흡수토록 하는 댐핑기능을 수행함은 물론, 그 이상의 압력이 흐를 경우에는 정해진 스프링의 탄성강도에 의해 밸브를 개방 또는 밀폐토록 하는 복원기능을 수행할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와같이 본 발명에 따른 스티어링장치의 댐핑밸브는, 댐핑밸브의 역방향 유로에 중공의 홀이 형성된 라운드 타입(Round Type)의 포핏(poppet)과 스프링을 사용하여 실린더로 부터 역입력 되는 진동을 효과적으로 저감시킬 수 있게됨은 물론, 상기 스프링의 미리정해진 탄성강도에 따라 밸브의 복원력을 가일층 효과적으로 제어할 수 있으며, 또한, 상기 포핏에 형성된 홀에 의해 포핏이 열리기 전에 댐퍼(Damper)로서의 기능을 기능을 충분히 수행할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 구성부품수가 적어 밸브의 제작 및 조립이 용이하고, 제품의 소형화로 인해 설치공간을 협소화 시킬 수 있으며, 이로 인한 생산비용 절감 및 설치가 용이하다는 우수한 효과가 있다.

Claims (1)

1. 유압을 공급하는 펌프와, 상기 펌프와 유압파이프에 의해 연결되며 그 내부에 로터리 밸브가 내설된 밸브 하우과, 상기 밸브 하우징과 한쌍의 유압관을 통해 연결되어 이를 통해 공급된 유압을 이용하여 조향에 따른 배력을 발생토록 하는 실린더와, 상기 유압관과 실린더 연결부위에 설치되는 댐핑밸브를 구비한 스티어링 장치에 있어서;

   정·역방향 유로(102)(104)가 형성된 밸브바디(100)와, 상기 밸브바디(100)의 역방향 유로(104) 상측에 일부 삽입되어 역방향 유압에 의해 개방토록 되며 그 중앙에 중공의 홀(112)이 형성된 라운드 타입의 포핏(110)과,

   상기 포핏(110) 상면에서 이를 탄성 지지토록 하는 포핏 스프링(120)과,

   상기 포핏 스프링(120) 상측에서 이러한 포핏 스프링(120)을 지지토록 하기 위해 설치되는 포핏 서포터(130)와,

   상기 밸브바디(100)의 하면에 밀착되어 정방향 유로시 개방되는 링 형상의 밸브(140)와,

   상기 밸브(140) 하측에서 이를 탄성 지지토록 하는 밸브 스프링(150)과,

   상기 밸브 스프링(150) 하측에서 이러한 밸브 스프링(150)을 지지토록 하기 설치되는 밸브 서포터(160);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 스티어링장치의 댐핑밸브.

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