KR100804477B1 - 스티어링장치의 댐핑밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 핸들 조타시 조력(助力)을 발생토록 하는 유압식 스티어링장치에서 실린더 하우징과 유압관 사이에 설치되는 댐핑밸브에 관한 것으로, 그 기술적인 구성은, 자동차용 유압식 스티어링장치의 유압관과 실린더 연결부 사이에 구비되어 유체의 흐름을 단속하는 댐핑밸브에 있어서, 적어도 복수개 이상의 정·역방향 유로(22,24)가 각각 분리 형성된 밸브바디(20)와, 이 밸브바디(20)의 정방향 유로(22)를 개폐하는 밸브판(30)과, 상기 밸브바디(20)의 중앙부 내측에 슬라이딩 가능토록 설치되어 밸브바디(20)의 역방향 유로(24)의 개폐변위를 제어하며 정·역방향 유로를 항상 개방하는 댐핑공(400)이 천공된 슬라이더(40)를 포함하여 구성되는 것을 요지로 한다. 이로써, 스프링의 미리 정해진 강도에 따라 압력에 따른 슬라이더의 복원력 및 개폐변위 정도에 따른 밸브의 댐핑력 제어가 용이하게 된다.

스티어링장치, 댐핑밸브, 정·역방향 유로, 슬라이더, 밸브판

Description

스티어링장치의 댐핑밸브{A damping valve of a steering system}

도 1은 스티어링장치의 전체적인 구성상태를 도시한 개략도.

도 2는 종래의 스티어링장치에 설치되는 댐핑밸브를 도시한 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 스티어링장치의 댐핑밸브를 도시한 평단면도.

도 4는 도 3에 도시된 댐핑밸브의 A-A선 절개 단면을 나타낸 설치상태 단면도.

도 5는 도 3에 도시된 댐핑밸브의 B-B선 절개 단면을 나타낸 설치상태 단면도.

도 6과 도 7은 본 발명에 따른 댐핑밸브의 작동상태를 도시한 작동상태 단면도.

도 8은 본 발명에 따른 댐핑밸브의 다른 실시예를 보인 단면도.

◇도면의 주요부위에 대한 부호설명◇

10...밸브 하우징 20...밸브바디

21...지지부재 22...정방향 유로

24...역방향 유로 26...지지구

28...탄성수단 30...밸브판

40...슬라이더 50a,50b...탄성부재

260...유로공 400,500...댐핑공

본 발명은 자동차의 핸들 조타시 조력(助力)을 발생토록 하는 유압식 스티어링장치의 댐핑밸브(Damping valve)에 관한 것으로, 이는 특히 밸브 내 탄성부재에 의해 탄성지지되는 슬라이더에 의해 역방향 유로의 개폐변위를 제어토록 함으로써, 밸브의 댐핑력 제어가 용이하며, 실린더로부터 역입력되는 진동을 효과적으로 저감시킬 수 있도록 한 스티어링장치의 댐핑밸브에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 스티어링장치는 핸들 조타에 따른 조향축의 회전력을 스티어링장치에 전달하여 운전자가 원하고자 하는 방향으로 차량을 선회할 수 있도록 한 장치로서, 최근에는 유압을 이용하여 핸들 조타에 따른 조력을 발생시켜 핸들의 조타감을 가볍게 해주는 유압식 스티어링장치(소위 파워 스티어링장치)를 차량에 보편적으로 설치하고 있다.

도 1은 상기한 바와 같은 유압을 이용한 유압식 스티어링장치의 대표적인 일례를 도시한 개략 단면도로서, 일반적인 종래의 유압식 스티어링장치는 유압을 공급하는 펌프(미도시)와, 이 펌프 및 유압파이프에 의해 연결되며 그 내부에 로터리 밸브가 내설된 밸브 하우징(1) 및, 이 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)의 단부, 즉 유압관(5)과 실린더(2)가 연결된 연결부위에는 실린더(2) 내에 삽입된 랙바(3)로부터 운전자측의 조향축에 전달되는 역입력 하중(Kick back)에 의한 진동을 흡수토록 하는 댐핑밸브(8)가 설치된다.

도 2는 이와 같은 댐핑밸브의 대표적인 일례를 도시한 단면도로서, 이에 도시된 바와 같이, 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 나선결합되며, 상기 하우징(80) 내측에는 정,역방향 유로(86a,86b)가 형성된 밸브바디(82)가 설치된다.

그리고, 상기 밸브바디(82)의 중심측에는 상·하방향으로 연장형성된 핀(84)이 삽입되며, 상기 핀(84)의 하단에는 상기 밸브바디(82)의 정방향 유로(86a)를 단속하는 밸브판(83)이 스프링(85)에 의해 탄성 지지된다.

계속해서, 상기 밸브바디(82)의 중앙에 삽입된 핀(84)의 상단부에는 리테이너(87)와 와셔(88)가 각각 끼워지며, 상기 리테이너(87)의 하측에는 밸브바디(82) 상면에 밀착 고정되어 역방향 유로(86b)의 개폐를 단속하는 디스크(89)가 설치된 구성으로 이루어진다.

그러나, 상기와 같이 구성된 종래의 댐핑밸브는, 역방향으로 흐르는 유체의 압력에 관계하여 디스크가 반응하기는 하지만, 스티어링에서 사용되는 제어범위 내에서는 적절치 않으므로 유압의 제어 능력이 떨어지게 되며, 제어범위 내에서 개방되는 디스크의 벤딩에 의한 오리피스(Orifice) 면적이 압력에 대해 선형으로 증가하기 때문에, 스티어링 제어범위를 벗어난 영역에서 압력 상승을 제어하기가 곤란 하였다. 따라서, 복원 불량이 쉽게 발생되는 문제점이 있었다.

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

본 발명은 상기와 같은 종래의 여러 가지 문제점을 개선시키기 위해 안출한 것으로서, 그 목적은 밸브 내에서 탄성부재에 의해 지지되는 슬라이더로서 역방향 유로의 개폐변위를 제어토록 구성하여, 상기 스프링의 미리 정해진 강도에 따라 밸브의 복원력 제어를 가일층 향상시킬 수 있으며, 슬라이더가 열리기 전에 댐퍼(Damper)로서의 기능을 충분히 수행할 수 있는 스티어링장치의 댐핑밸브를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 간단한 구조의 댐핑밸브를 마련하여 그 제작 및 조립이 용이하고, 이에 따라 생산비용 절감 및 설치가 용이하도록 하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 자동차용 유압식 스티어링장치의 유압관과 실린더 연결부 사이에 구비되어 유체의 흐름을 단속하는 댐핑밸브에 있어서, 적어도 복수개 이상의 정·역방향 유로가 각각 분리 형성된 밸브바디가 마련되되, 이 밸브바디 하측에는 유로공이 천공된 스프링용 지지구가 일체로 형성되며, 이 지지구에는 코일 스프링이 설치되어 이 코일 스프링 상측에는 밸브바디 하면의 정방향 유로를 개폐토록 하는 밸브판이 설치되고, 상기 밸브바디의 역방향 유로의 개폐변위를 제어하기 위해 이 밸브바디의 중앙부 내측에는 정·역방향 유로를 항상 개방하는 댐핑공이 천공된 슬라이더가 설치되되, 이 슬라이더는 그 상측에서 슬라이더가 역방향 유로를 개폐할 수 있도록 탄성부재에 지지되며, 이 탄성부재는 밸브바디 상측의 지지부재에 의해 지지될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

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

첨부된 도면을 간략하게 설명하면, 도 3은 본 발명에 따른 스티어링장치의 댐핑밸브를 나타낸 평단면도이며, 도 4는 도 3에 도시된 댐핑밸브의 A-A선 절개 단면을 나타낸 설치상태 단면도이고, 도 5는 도 3에 도시된 댐핑밸브의 B-B선 절개 단면을 나타낸 설치상태 단면도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 적용된 댐핑밸브는, 유압관과 실린더 사이의 밸브 하우징(10)에 내설되는 밸브바디(20)와, 이 밸브바디(20)에 형성되는 정방향 유로(22)의 개폐를 단속하는 밸브판(30) 및, 이 밸브바디(20)에 형성되는 역방향 유로(24)의 개폐변위를 제어하는 슬라이더(40)로 이루어진다.

우선 상기 밸브바디(20)는, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 축중심을 기준으로 그 외측에 적어도 복수개 이상의 정·역방향 유로(22,24)가 상,하방향으로 연통되도록 형성되며, 이 밸브바디 하측에는 정방향 유로공(260)이 천공된 지지구(26)가 일체로 형성되고, 이 지지구(26)에는 코일 스프링과 같은 탄성수단(28)이 설치된다.

다음으로, 상기 밸브바디(20)의 정방향 유로(22)를 단속하는 밸브판(30)은, 전술한 지지구(26)의 탄성수단(28)의 상측에 설치되는 것으로서, 이 탄성수단(28)에 의해 상향으로 탄성지지되어 상기 밸브바디(20)의 정방향 유로(22)를 개폐할 수 있도록 설치된다.

한편, 본 발명의 구성요소 중 상기 밸브바디(20)의 역방향 유로(24)를 단속하는 슬라이더(40)는, 밸브바디(20)의 중앙부 내측에 슬라이딩 가능하게 설치되며, 상기 슬라이더(40)의 축 중앙에는 역입력 하중을 흡수 또는 완화하기 위한 댐핑공(400)이 천공된다.

그리고, 상기와 같은 슬라이더(40)의 상측에는 탄성부재가 구비되어 이 슬라이더(40)가 상·하방향으로 슬라이딩되면서 역방향 유로(24)를 개폐할 수 있도록 구성되되, 이와 같은 탄성부재는 밸브바디(20)의 중앙 상측에 결합된 지지부재(21)에 지지토록 구성된다.

여기서 상기 탄성부재는, 도 4에서 보이는 바와 같이 그 중앙부에 상기 댐핑공(400)과 연통되는 댐핑공(500)이 천공된 원판형상의 판스프링(50a)으로 구성될 수도 있고, 도 8의 다른 실시예에서 보이는 바와 같이 단순한 코일 스프링(50b)으로 구성될 수도 있다.

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

도 6은 본 발명에 따른 스티어링장치의 댐핑밸브의 작동상태도로서, 정방향 즉 로터리 밸브를 통해 유입된 유압이 유압관을 거쳐 실린더 내로 공급되는 작동상태를 도시한 것이다.

이를 앞서 도시된 도 1에 따른 스티어링장치와 연계하여 설명하면, 우선 실린더(2) 내에 내설된 피스톤(4)을 일측으로 밀어내기 위해 로터리 밸브(미도시)가 내설된 밸브 하우징(1)으로부터 유압이 공급되면, 상기 유압은 유압관(5)을 따라 실린더(2) 내의 일측 실린더 작동부에 선택적으로 공급되어 랙바(3)를 좌우로 슬라이딩시키게 된다.

이때, 상기 실린더 내로 공급되는 유압은 도 6에서와 같이 밸브 하우징에 내설된 밸브바디(20)의 정방향 유로(22)를 거쳐 맥동이 없는 일정한 압력형태로 실린더 내에 공급되는 것인바, 유압관을 통해 밸브바디의 정방향 유로(22)로 유입된 유압은 밸브바디(20)의 하면에서 상기 정방향 유로(22)를 밀폐하고 있는 밸브판(30)을 하방으로 밀어내도록 힘을 가하게 된다.

이때, 상기 밸브판(30) 하측의 탄성수단(28)이 탄성 압축되면서 정방향 유로(22)를 밀폐하고 있는 이 밸브판(30)이 하측으로 이동되어 유로가 완전 개방되고, 이 개방된 유로 및 지지구(26)에 형성된 유로공(260)을 거쳐 실린더 내로 유압이 공급되어 피스톤을 작동시키게 된다.

이와는 반대로, 도 7은 본 발명에 따른 댐핑밸브의 역방향 유로에 따른 작동상태를 도시한 도면으로서, 실린더 내에 공급된 유압이 실린더에서 다시 유압관 방향으로 유출되는 경우, 즉 역방향으로 유압이 이동되는 것을 도시한 것이다.

이에 도시된 바와 같이, 작동유체로 공급되었던 유압이 복귀를 위해 실린더 밖으로 배출되면, 이 배출된 유압은 밸브바디의 내경부와 연통된 역방향 유로(24)를 거쳐 유압관으로 이송된다.

이는 특히 실린더로부터 배출된 유압은 밸브바디(20)의 중앙에 상·하로 슬라이딩 가능토록 설치된 슬라이더(40)를 상측으로 밀어내어 역방향 유로를 개방시켜 외부로 빠져나가게 되는데, 이때 상기 슬라이더(40)는 판스프링(50a) 또는 코일 스프링(50b)과 같은 탄성부재에 의해 지지되어, 배출되는 유압이 일정압 이상일 경우, 즉 배출되는 유체의 압력이 상기 탄성부재의 탄성강도보다 일정압 이상 클 경우에는 슬라이더를 상측으로 밀어내어 유로를 완전 개방시켜 외부로 배출되고, 이와는 달리 상기 배출되는 유압이 탄성부재의 탄성강도에 비해 약간 클 경우에는 슬라이더를 조금밖에 밀어내지 못하므로 좁은 역방향 유로의 개방으로 인해 배출되는 유압의 이동량 및 이동압력이 낮아져 댐핑(Damping)효과를 얻게 되는 것이다.
한편, 차륜으로부터 전달된 역입력 하중에 의해 실린더 내의 랙바가 진동되는 경우에는, 진동을 전달받은 유체가 슬라이더(40)의 상측에 형성된 좁은 댐핑공(400)을 따라 소량씩 유압관으로 배출됨으로써, 전술한 바와 같이 유압의 이동량 및 이동압력이 낮아져 댐핑효과를 얻게 된다.

삭제

즉, 본 발명에 적용된 댐핑밸브는 슬라이더(40)를 지지하는 탄성부재의 탄성강도 변화에 따라 압력에 따른 슬라이더의 상·하방향 변위량이 조절되므로, 역방향 유로의 개폐정도에 따른 댐핑력의 제어가 용이하게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 스티어링장치의 댐핑밸브에 의하면, 밸브 내에서 탄성부재에 의해 지지되는 슬라이더로 역방향 유로의 개폐가 제어되어서, 상기 스프링의 미리 정해진 강도에 따라 압력에 따른 슬라이더의 복원력 및 개폐변위정도에 따른 댐핑력 제어가 용이하게 되며, 슬라이더에 의한 역방향 유로가 열리기 전에는 댐퍼로서의 기능을 충분히 수행할 수 있다.

또한, 기존에 비해 구성부품수 및 구조가 간단하여, 밸브의 제작 및 조립이 용이하여 생산비용 절감 및 설치가 용이하다는 우수한 효과가 있다.

Claims (6)

1. 자동차용 유압식 스티어링 장치의 유압관과 실린더 연결부 사이에 구비되어 유체의 흐름을 단속하는 댐핑밸브에 있어서,

   적어도 복수개 이상의 정·역방향 유로(22,24)가 각각 분리 형성된 밸브바디(20)와,

   이 밸브바디(20)의 정방향 유로(22)를 개폐하는 밸브판(30)과,

   상기 밸브바디(20)의 중앙부 내측에 슬라이딩 가능토록 설치되어 밸브바디(20)의 역방향 유로(24)의 개폐변위를 제어하며, 정·역방향 유로를 항상 개방하는 댐핑공(400)이 천공된 슬라이더(40)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스티어링장치의 댐핑밸브.
2. 제1항에 있어서, 상기 밸브바디(20)의 하측에는 유로공(260)이 천공된 지지구(26)가 일체로 더 형성되며, 이 지지구(26)에는 탄성수단(28)이 설치되어 이 탄성수단(28)에 의해 정방향 유로(22)를 개폐하는 밸브판(30)이 탄성지지되는 것을 특징으로 하는 스티어링장치의 댐핑밸브.
3. 제1항에 있어서, 상기 밸브바디(20)의 중앙부 내측에 내설되는 상기 슬라이더(40)는 탄성부재에 의해 하향으로 탄성지지되는 것을 특징으로 하는 스티어링장치의 댐핑밸브.
4. 제3항에 있어서, 상기 탄성부재는 그 중앙부에 댐핑공(500)이 천공된 판스프링(50a)인 것을 특징으로 하는 스티어링장치의 댐핑밸브.
5. 제3항에 있어서, 상기 탄성부재는 코일 스프링(50b)인 것을 특징으로 하는 스티어링장치의 댐핑밸브.
6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탄성부재를 지지하는 지지부재(21)가 밸브바디(20)의 상측에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 스티어링장치의 댐핑밸브.

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