KR100783750B1 - 스티어링장치의 댐핑밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 유압식 스티어링 장치의 댐핑밸브에 관한 것으로, 그 기술적인 구성은, 유압식 스티어링 장치의 피드 튜브와 실린더 사이에 연결되며 길이방향 내측에는 유로가 연통형성된 밸브바디(100)와, 상기 밸브바디(100)의 내경에 고정설치되는 부시(110)와, 상기 부시(110) 내측에 슬라이딩 가능토록 삽입되며 그 내측에는 유체이동을 위한 유로공(122)이 형성되고 상기 유로공(122) 하단부 일측에는 슬릿(124)이 형성된 슬라이딩 부시(120)와, 상기 슬라이딩 부시(120) 상면에 접하도록 설치되어 이 슬라이딩 부시(120)를 하향으로 탄성지지하는 제1코일 스프링(130)와, 상기 슬라이딩 부시(120)의 유로공(122) 하단부에 접하도록 설치되는 체크밸브(140) 및, 상기 체크밸브(140) 하단부에 설치되어 이를 상향으로 탄성지지하는 제2코일 스프링(150)을 포함하여 구성되는 것을 요지로 한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 실린더내에 유입되는 유체의 압력강하를 최소화하여 출력을 증대 시킬 수 있게 되며, 구성부품수 및 구조가 간단하여 밸브의 제작 및 조립이 용이하며, 차량의 레이 아웃상에도 유리하여 제품의 설계자유도를 높일 수 있게 된다.

스티어링장치, 댐핑밸브, 부시, 슬라이딩 부시, 체크밸브

Description

스티어링장치의 댐핑밸브{A Damping valve of a steering system}

도 1은 스티어링장치의 전체적인 구성상태를 도시한 개략도.

도 2는 종래의 스티어링 장치에 설치되는 댐핑밸브를 도시한 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 스티어링장치의 댐핑밸브를 도시한 평단면도.

도 4,5는 본 발명에 따른 댐핑밸브의 작동상태를 도시한 작동상태 단면도.

◇도면의 주요부위에 대한 부호설명◇

100...밸브 바디

102...유로

110...부시

120...슬라이딩 부시

122...유로공

124...슬릿

130...제1코일 스프링

140...체크 밸브

150...제2코일 스프링

본 발명은 자동차의 핸들 조타시 조력(助力)을 발생토록 하는 유압식 스티어링 장치의 댐핑밸브(Damping valve)에 관한 것으로 이는 특히, 밸브내 탄성수단에 의해 탄성지지되는 슬라이딩 부시에 의해 역방향 유로의 개폐변위를 제어토록 하므로서, 밸브의 댐핑력 제어가 용이하며, 실린더로 부터 역입력 되는 진동을 효과적으로 저감시켜 조향성능을 향상시킬 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, 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 피드 튜브(5)를 통해 연 결되어 이를 통해 공급된 유압을 이용하여 조향력을 어시스트(assist) 할 수 있도록 한쌍의 실린더를 갖는 실린더 하우징(2)이 구비되며, 상기 실린더는 복동 실린더 형식을 취한다.

여기서, 상기 피드 튜브(5) 단부 즉, 피드 튜브(5)와 실린더 하우징(2)이 연결된 연결부위에는 차륜으로 부터 입력되는 역입력 하중(Kick back)에 의한 랙바(3)의 진동으로 실린더 내부의 유체가 가진되어 운전자측의 조향축에 전달되는 진동을 흡수토록 하는 댐핑밸브(8)가 설치된다.

도 2는 이와 같은 댐핑밸브의 대표적인 일례를 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 구비되되, 이 하우징(80)은 상·하방향으로 분리 형성되어 상호 나선 결합되며, 상기 하우징(80) 내측에는 밸브바디(82)가 설치된다.

그리고, 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.

상기 밸브바디(82) 일측에는 상·하방향으로 관통 형성된 정·역방향 유로(86)가 다수개 형성되고, 밸브바디(82) 중앙에 삽입된 핀(84) 상단부에는 리테이너(87)와 와셔(88)가 각각 끼워지며, 상기 리테이너(87) 하측에는 전술한 스프링(85)에 의해 밸브바디(82) 상면에 밀착고정토록 디스크(89)가 설치된다.

또한, 핀(84)의 하단에도 스프링(85)에 의해 밸브바디(82) 하면에 밀착토록 되는 밸브판(83)이 설치되는데, 상기 디스크(89)와 밸브판(83)과 접하는 밸브바디(82)의 상·하면의 일부는 이들과 이격되어 그 사이에 형성된 정·역방향 유로(86)를 항상 개방토록 설치된다.

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

즉, 이와 같이 구성된 종래의 댐핑밸브는 체크밸브 형태의 디스크 밸브를 이용하여 유체 입,출력에 따라 상기 디스크가 변위되어 유로를 개방하게 되고, 이 개방된 유로를 따라 유체가 이동 되므로서, 실린더 내에 유체가 유입되어 피스톤을 작동시키거나, 실린더내에 유입되었던 유체가 실린더 밖으로 빠져나가면서 압력이 감쇄되어 댐핑효과를 얻게 된다.

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 발생되었으며, 디스크 변위에 의해 유체의 이동이 제어토록 구성되므로서, 정방향 즉, 피스톤 작동을 위해 실린더내부로 유입되는 유체의 압력이 강하되 어 출력이 저하되는 문제가 있었다.

또한, 댐핑밸브를 구성하는 부품수가 많아 제작 및 조립이 불편하고, 설치공간을 많이 차지하게 되므로서, 차량의 레이아웃(Lay-out)상에 불리 하여 실차 장착시 설치에 제약이 따르는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 여러가지 문제점을 개선시키기 위해 안출한 것으로서 그 목적은, 밸브내에서 탄성수단에 의해 지지되는 슬라이딩 부시에 의해 역방향 유로의 개폐변위를 제어토록 구성하므로서, 상기 스프링의 미리정해진 강도에 따라 밸브의 복원력 제어를 가일층 향상 시킬 수 있으며, 또한, 상기 슬라이딩 부시가 열리기 전 즉, 소량의 유압이 이동될 경우에는 체크밸브와 상기 슬라이딩 부시 사이에 형성된 슬릿을 통해 유압이 이동되어 댐퍼(Damper)로서의 기능을 충분히 수행할 수 있고 유체의 정방향 흐름에 따른 압력강하를 최소화하여 출력을 증대시킬 수 있는 스티어링 장치의 댐핑밸브를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 댐핑밸브를 이루는 구성부품수를 줄여 간단한 구조로 댐핑밸브를 마련토록 하므로서, 그 제작 및 조립이 용이하고, 제품의 소형화로 인해 설치공간을 협소화 시킬 수 있으며, 구조의 단순화로 인해 실차장착시 설계자유도를 증대시킬 수 있도록 하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로서 본 발명은, 차량용 유압식 스티어링 장치의 피드 튜브와 실린더 사이에 연결되며 길이방향 내측에는 유로가 연통형성된 밸브바디와, 상기 밸브바디의 유로내경에 고정설치되는 부시와, 상기 부시 내측에 슬라이딩 가능토록 삽입되며 그 내측에는 유체 이동을 위한 유로공이 형성되고 상기 유로공 하단부 일측에는 슬릿이 형성된 슬라이딩 부시와, 상기 슬라이딩 부시 상면에 접하도록 설치되어 이 슬라이딩 부시를 하향으로 탄성지지하는 제1코일 스프링과, 슬라이딩 부시의 유로공 하단부에 접하도록 설치되는 체크밸브 및, 상기 체크밸브 하단부에 설치되어 이를 상향으로 탄성지지하는 제2코일 스프링을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스티어링장치의 댐핑밸브를 마련함에 의한다.

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

도 3은 본 발명에 따른 스티어링장치의 댐핑밸브를 나타낸 단면도 로서, 본 발명에 적용된 댐핑밸브(Damping valve)는, 유압식 스티어링 장치의 피드 튜브와 실린더 사이에 일체형의 밸브바디(100)가 마련되되, 이 밸브바디(100) 내측에는 유체의 이동이 가능하도록 유로(102)가 상,하방향으로 연통형성된다.

그리고, 상기와 같은 유로(102)가 형성되는 밸브바디(100)의 내경에는 원통형상의 부시(110)가 고정토록 설치되며, 상기 부시(110) 내측에는 슬라이딩 부시(120)가 상기 부시(110) 내측에서 상,하방향 슬라이딩 가능하도록 삽입되고, 이 슬라이딩 부시(110) 내측에는 유체이동을 위한 유로공(122)이 형성됨과 동시에 이 유로공(122) 하단부 일측에는 일부 절취된 슬릿(124)이 형성된다.

계속해서, 상기 슬라이딩 부시(120) 상측에는 이 슬라이딩 부시(120)를 하향으로 탄성지지하는 제1코일 스프링(130)이 슬라이딩 부시(120) 상면과 접하도록 설치되며, 이와 대향되는 방향의 슬라이딩 부시(120)의 유로공(122) 하단부에는 체크밸브(140)가 상기 유로공(122) 하단부에 접하며 이를 밀폐토록 설치된다.

여기서, 상기와 같은 체크밸브(140)는 유체의 정방향 흐름을 원활하게 할 수 있도록 볼타입으로 구성시키는 것이 바람직 할 것이다.

또한, 본 발명은 전술한 슬라이딩 부시(120)를 탄성지지하는 제1코일 스프링(130)의 탄성강도에 변화에 따라 역방향 유로 즉, 슬라이딩 부시(120)의 개폐변위 및 개방압력을 조절 할 수 도 있다.

한편, 상기 체크밸브(140) 하단부에는 이 체크밸브(140)가 전술한 슬라이딩 부시(120)의 유로공(122)에 접할수 있도록 이를 상향으로 탄성지지하는 제2코일 스프링(150)이 설치된 구성으로 이루어 진다.

따라서, 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 댐핑밸브의 작동 및 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 스티어링장치의 댐핑밸브 작동상태도 로서, 정방향 유로시 즉, 로터리 밸브를 통해 유입된 유압이 피드 튜브를 거쳐 실린더 내로 공급되는 작동상태를 보인 것이다.

이를 앞서 도시된 첨부도면 도 1과 연계하여 설명하면, 우선, 실린더 하우징(2) 내에 내설된 피스톤(4)을 일측으로 밀어내기 위해 밸브 하우징(1) 으로 부터 유압이 공급되면, 상기 유압은 피드 튜브(5)를 따라 실린더 하우징(2)내의 일측 실린더에 선택적으로 공급되어 랙바(3)를 좌 또는 우방향으로 슬라이딩 시키게 된다.

이때, 상기 실린더 내로 공급되는 유압은 도 4에서와 같이 밸브바디(100)의 유로(102)를 거쳐 맥동이 없는 일정한 압력형태로 실린더 내에 공급되는 것인바, 전술한 바와 같이 피드 튜브(5)를 통해 밸브바디(100)의 정방향으로 유입된 유압은, 밸브바디(100)에 내설된 슬라이딩 부시(120)의 하면에서 유로공(122)를 밀폐하고 있는 체크밸브(140)를 하방으로 밀어내고, 이 체크밸브(140) 하측의 제2코일 스프링(150)이 유압에 의해 탄성 압축되면서 유로공(122)이 완전 개방토록 되므로서, 이 개방된 유로공(122)을 거쳐 실린더내로 유압이 공급되어 피스톤을 작동시키게 된다.

여기서, 상기 체크밸브(140)는 구형상의 볼타입으로 형성되므로서, 실린더내에 유입되는 유체의 부드럽고 원활한 흐름을 유도하여 압력손실을 최소화하고 출력을 증대시킬 수 있게 된다.

한편, 전술한 정방향 작동과는 반대로, 도 5는 본 발명에 따른 댐핑밸브의 역방향 유로에 따른 작동상태를 도시한 도면으로서, 실린더내에 공급된 유압이 실린더에서 다시 피드 튜브 방향으로 유출되는 경우 즉, 역방향으로 유압이 이동되는 것을 도시한 것이다.

이에 도시된 바와같이, 작동유체로 공급되었던 유압이 복귀를 위해 실린더 밖으로 배출되면, 이 배출된 유압은 밸브바디 내측에 내설된 슬라이딩 부시(120)의 유로공(122)을 거쳐 피드 튜브(5)로 이송된다.

상세하게는, 실린더로 부터 배출된 유압은 밸브바디(100) 중앙에 상·하 슬라이딩 가능토록 설치된 슬라이딩 부시(120)를 상측으로 밀어내어 유로공(122)을 개방시켜 외부로 빠져나가게 된다.

이때, 상기 슬라이딩 부시(120)는 제1코일 스프링(130)에 의해 지지되므로서, 배출되는 유체의 압력이 일정압 이상이며 유량이 클 경우 즉, 배출되는 유체의 압력이 스프링의 탄성강도보다 크며 비교적 많은 유량이 흐르는 경우에는, 배출되는 유압에 의해 슬라이딩 부시(120)가 상측으로 밀리면서 밀착되었던 체크밸브(140)와 이격되면서 갭이 발생하게 되고, 이 갭으로 인해 유로공(122)이 완전 개방되어 유체가 외부로 배출될 수 있게 된다.

이와는 달리, 상기 배출되는 유체의 압력이 스프링의 탄성강도에 못 미치며 소량인 경우에는 슬라이링 부시(120)의 유로공(122) 하단부에 형성된 슬릿(124)을 통해 조금씩 밖으로 빠져나가게 되므로서, 유압의 이동량 및 이동압력이 낮아져 댐핑(Damping)효과를 얻게 되는 것이다.

또한, 차륜으로 부터 전달된 역입력 하중(Kick-Back)에 의해 실린더내의 랙바가 진동되는 경우 역시, 진동을 전달받은 유체가 슬라이딩 부시(120) 하단부에 형성된 좁은 슬릿(124)을 따라 소량씩 외부로 배출토록 되므로서, 전술한 바와 같 이 유압의 이동량 및 이동압력이 낮아져 댐핑효과를 얻게 된다.

이상에서 살펴본 바와같이 본 발명에 따른 스티어링장치의 댐핑밸브에 의하면, 밸브내에서 탄성수단에 의해 지지되는 슬라이딩 부시에 의해 유체의 역방향 흐름이 제어되므로서, 상기 스프링의 미리정해진 강도에 따라 압력에 따른 슬라이딩 부시의 복원력 및 개폐변위정도의 댐핑력 제어가 용이하게 되며, 또한, 슬라이딩 부시에 의한 역방향 유로가 열리기 전에는 댐퍼(Damper)로서의 기능을 충분히 수행할 수 있으며, 볼타입의 체크밸브를 이용하여 정방향 유로의 개폐가 제어되므로서, 실린더내에 유입되는 유체의 압력강하를 최소화하여 출력을 증대 시킬 수 있다.

이에 더하여, 기존에 비해 구성부품수 및 구조가 간단하여, 밸브의 제작 및 조립이 용이하며 차량의 레이 아웃상에도 유리하여 제품의 설계자유도를 높일 수 있는 우수한 효과가 있다.

Claims (3)

1. 차량용 유압식 스티어링 장치의 피드 튜브와 실린더 하우징 사이에 구비되어 유체의 흐름을 단속하는 댐핑밸브에 있어서;

   상기 피드 튜브와 실린더 사이에 연결되며 길이방향 내측에는 유로가 연통형성된 밸브바디(100), 상기 밸브바디(100)의 내경에 고정설치되는 부시(110), 상기 부시(110) 내측에 슬라이딩 가능토록 삽입되며 그 내측에는 유체이동을 위한 유로공(122)이 형성되고 상기 유로공(122) 하단부 일측에는 슬릿(124)이 형성된 슬라이딩 부시(120), 상기 슬라이딩 부시(120) 상면에 접하도록 설치되어 이 슬라이딩 부시(120)를 하향으로 탄성지지하는 제1코일 스프링(130), 상기 슬라이딩 부시(120)의 유로공(122) 하단부에 접하도록 설치되는 체크밸브(140) 및, 상기 체크밸브(140) 하단부에 설치되어 이를 상향으로 탄성지지하는 제2코일 스프링(150)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스티어링장치의 댐핑밸브.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제1코일 스프링(130)은 그 탄성강도를 변화시킴에 따라 슬라이딩 부시(120)에 의한 역방향 유로의 개폐변위가 조절토록 구성되는 것을 특징으로 하는 스티어링장치의 댐핑밸브.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 체크밸브(140)는 유체의 정방향 흐름을 원활하게 할 수 있도록 볼타입으로 형성되는 것을 특징으로 스티어링장치의 댐핑밸브.

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