KR100996124B1

KR100996124B1 - 반력제어식 전자제어 파워 스티어링용 압력제어밸브의유량조절장치

Info

Publication number: KR100996124B1
Application number: KR1020050023656A
Authority: KR
Inventors: 손명섭
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2005-03-22
Filing date: 2005-03-22
Publication date: 2010-11-23
Also published as: KR20060101974A

Abstract

본 발명은, 구조가 간단하고 장치 구성의 비용을 절감할 수 있는 반력제어식 전자제어 파워 스티어링용 압력제어밸브의 유량조절장치를 개시한다.

본 발명의 주요 구성은, 압력제어밸브의 반력부 내에 유로를 통해 공급되는 작동유의 유량을 차속에 따라 조절하여 조향감을 변화시키는 반력제어식 전자제어 파워 스티어링용 압력제어밸브의 유량조절장치에 있어서, 상기 유로를 개폐할 수 있도록 슬라이딩 작동이 가능한 도전성 재질의 스풀; 상기 스풀을 수용하는 하우징; 상기 하우징 내에서 상기 스풀의 일측단부에 설치되며, (+)전원 인가시 수축변형하여 상기 유로가 개방되는 방향으로 상기 스풀을 슬라이딩시키고, (-)전원 인가시 팽창변형하여 상기 유로가 폐쇄되는 방향으로 상기 스풀을 슬라이딩시키는 제1압전소자; 상기 하우징 내에서 상기 스풀의 타측단부에 설치되며, (+)전원 인가시 팽창변형하여 상기 유로가 개방되는 방향으로 상기 스풀을 슬라이딩시키고, (-)전원 인가시 수축변형하여 상기 유로가 폐쇄되는 방향으로 상기 스풀을 슬라이딩시키는 제2압전소자; 상기 제1압전소자와 상기 제2압전소자에 차속에 따라 (+)전원과 (-)전원을 선택적으로 공급하는 전원수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

반력제어, ECPS, 압력제어밸브, 유량조절, 압전소자, 전류, 변위, 유로, 개폐

Description

반력제어식 전자제어 파워 스티어링용 압력제어밸브의 유량조절장치 {Flux Regulation Device of Pressure Control Valve for ECPS}

도 1 : 종래의 유량조절장치가 구비된 반력제어장치를 나타낸 도면

도 2 : 본 발명에 따른 유량조절장치가 구비된 반력제어장치를 나타낸 도면

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110 : 입력축 120 : 토션 바

130 : 피니언축 140 : 밸브 하우징

150 : 유량조절장치 151 : 하우징

152 : 스풀 153 : 제1압전소자

154 : 제2압전소자 155 : 전원수단

160 : 플런저 P,P' : 유로

R : 반력부

본 발명은 자동차의 파워 스티어링 장치에 관련된 기술로서, 보다 상세하게는, 반력제어식 전자제어 파워 스티어링 장치에서 반력부로 제공되는 압력을 제어하기 위하여 압력제어밸브에 대한 작동유의 공급량을 조절하는 유량조절장치에 관한 것이다.

자동차의 파워 스티어링 장치는 운전자의 조향 휠 조작력을 보조하는 배력장치를 구비함으로써 운행 조건에 따라 적절한 조향이 이루어지도록 한다.

이러한 파워 스티어링 장치중에 전자제어 파워 스티어링 장치(ECPS : Electronic Control Power Steering System)는, 차속에 따라 조향력을 변화시킴으로써 고속주행시에는 조향 휠의 조작을 무겁게 하여 조향 안정성을 확보하고 주차시에는 조향 노력(steering effort)을 가볍게 하는 기술을 구현하고 있다.

특히, ECPS는 유압 실린더에 가해지는 유압을 변화시켜 조향 배력을 조절하는데, 그 방법에 따라 유량 제어식과 반력 제어식으로 나뉘어지며, 특히 반력 제어식은 압력제어밸브의 밸브 하우징에 반력 플런저 내지 반력 피스톤을 구비하여 고속 주행 여부에 따라 입력축을 구속하거나 해제함으로써 고속주행시의 조향 휠 안정성을 확보하게 된다.

이러한 반력제어식 ECPS의 반력제어장치에 대한 일례가 첨부도면 도 1에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 입력축(10) 내에 장착된 토션 바(20)의 하단부에 피니언축(30)이 구비되어 있고, 입력축(10)과 피니언축(30)은 압력제어밸브를 구성하는 밸브 하우징(40) 내에 설치되어 있으며, 입력축(10)과 피니언축(30) 및 밸브 하우징(40)에 의해 반력부(R)가 형성되어 있다. 그리고, 이 반력부(R)에는 유량조절장치(50)가 유로(P)를 통해 연결되어 있고, 반력부(R) 내에 유로(P)의 토출구와 대향하여 플런저(60)가 설치되어 있어서, 차량의 주행 속도에 따라 유량조절장치(50)로부터 반력부(R) 내로 공급되는 작동유의 유량이 조절되어 그에 따른 유압 변화로 주행 안정성을 증가시키게 된다.

한편, 반력부(R)로 공급되는 유량을 조절하기 위한 종래의 유량조절장치(50)는 솔레노이드(51)와 스프링(52) 및 이들 사이에 설치된 스풀(53)로 이루어져 있다. 특히, 스풀(53)은 위쪽과 아래쪽의 직경이 다른 구조로 이루어져 있으며, 솔레노이드(51)에 의한 힘과 스프링(52)에 의한 힘 그리고 스풀(53)의 직경차로 인해 발생하는 힘이 평형을 이루게 된다. 이러한 유량조절장치(50)는, 차속에 따라서 솔레노이드(51)에 공급되는 전류의 크기를 조절함으로써 반력부(R)로 공급되는 유량을 제어하여 차속에 따른 조향감을 달리하게 된다. 즉, 저속시에는 솔레노이드(51)의 미는 힘이 스프링(52)의 탄발력보다 커서 스풀(53)이 위쪽으로 밀리게 되고, 반력부(R)로 통하는 유로(P)가 스풀(53)에 의해 차단됨으로써 유량 공급이 저지된다. 그리고, 고속시에는 솔레노이드(51)가 미는 힘이 스프링(52)의 탄발력보다 작아서 스풀(53)이 아래쪽으로 밀리게 됨에 따라 반력부(R)로 통하는 유로(P)가 개방됨으로써, 작동유가 반력부(R)의 플런저(60)를 밀어주게 되어 스티어링 휠이 무거워지는 조향감이 부여된다.

그런데, 상기와 같은 종래의 유량조절장치(50)에 사용되고 있는 솔레노이드(51)는 구조가 복잡할 뿐만 아니라 단가면에서도 고가이어서 장치의 가 격상승 요인이 되는 문제를 갖고 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 구조가 간단하고 장치 구성의 비용을 절감할 수 있는 반력제어식 전자제어 파워 스티어링용 압력제어밸브의 유량조절장치를 제공하는 데에 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반력제어식 전자제어 파워 스티어링용 압력제어밸브의 유량조절장치는, 압력제어밸브의 반력부 내에 유로를 통해 공급되는 작동유의 유량을 차속에 따라 조절하여 조향감을 변화시키는 반력제어식 전자제어 파워 스티어링용 압력제어밸브의 유량조절장치에 있어서, 상기 유로를 개폐할 수 있도록 슬라이딩 작동이 가능한 도전성 재질의 스풀; 상기 스풀을 수용하는 하우징; 상기 하우징 내에서 상기 스풀의 일측단부에 설치되며, (+)전원 인가시 수축변형하여 상기 유로가 개방되는 방향으로 상기 스풀을 슬라이딩시키고, (-)전원 인가시 팽창변형하여 상기 유로가 폐쇄되는 방향으로 상기 스풀을 슬라이딩시키는 제1압전소자; 상기 하우징 내에서 상기 스풀의 타측단부에 설치되며, (+)전원 인가시 팽창변형하여 상기 유로가 개방되는 방향으로 상기 스풀을 슬라이딩시키고, (-)전원 인가시 수축변형하여 상기 유로가 폐쇄되는 방향으로 상기 스풀을 슬라이딩시키는 제2압전소자; 상기 제1압전소자와 상기 제2압전소자에 차속에 따라 (+)전원과 (-)전원을 선택적으로 공급하는 전원수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 유량조절장치가 구비된 반력제어장치를 나타내고 있다.

도면에 나타난 바와 같이, 입력축(110) 내에 장착된 토션 바(120)의 하단부에 피니언축(130)이 구비되어 있고, 입력축(110)과 피니언축(130)은 압력제어밸브를 구성하는 밸브 하우징(140) 내에 설치되어 있으며, 입력축(110)과 피니언축(130) 및 밸브 하우징(140)에 의해 반력부(R)가 형성되어 있다. 그리고, 이 반력부(R)에는 유량조절장치(150)가 유로(P)를 통해 연결되어 있고, 반력부(R) 내에 유로(P)의 토출구와 대향하여 플런저(160)가 설치되어 있다.

특히, 반력부(R)로 공급되는 유량을 조절하기 위한 유량조절장치(150)는 다음과 같이 구성된다. 먼저, 상기 압력제어밸브의 밸브 하우징(140)에 구비된 유로(P)와 연통되는 유로(P')가 형성되어 있는 하우징(151)이 구비된다. 그리고, 이 하우징(151) 내에는 스풀(152)이 수용되는데, 이 스풀(152)은 부분적으로 직경이 다른 구조로 이루어져 있고 하우징(151) 내에서 슬라이딩 작동이 가능하게 되며, 슬라이딩 작동시 직경차에 의해 상기 유로(P')를 개폐하게 된다. 더욱이, 이 스풀(152)은 통전이 가능한 금속과 같이 도전성 재질로 이루어진다. 그 리고, 하우징(151) 내에서 스풀(152)의 일측단부에는 제1압전소자(153)가 설치되는데, 이 제1압전소자(153)에 (+)전원이 흐르게 되면 제1압전소자(153)는 수축변형하여 유로(p')가 개방되는 방향으로 스풀(152)을 슬라이딩시키고, (-)전원이 흐르게 되면 팽창변형하여 유로(p')가 폐쇄되는 방향으로 스풀(152)을 슬라이딩시키게 된다. 또, 마찬가지로 하우징(151) 내에서 스풀(152)의 타측단부에는 제2압전소자(154)가 설치되는데, 이 제2압전소자(154)에 (+)전원이 흐르게 되면 제2압전소자(154)는 팽창변형하여 유로(P')가 개방되는 방향으로 스풀(152)을 슬라이딩시키고, (-)전원이 흐르게 되면 수축변형하여 유로(P')가 폐쇄되는 방향으로 스풀(152)을 슬라이딩시키게 된다. 이들 제1압전소자(153)과 제2압전소자(154)는, 널리 알려진 바와 같이 전기적 에너지가 가해지면 물리적으로 변형이 일어나는 재료로서, 티탄산바륨 ·로셸염 ·인산이수소암모늄 ·타르타르산에틸렌디아민 등의 결정체가 사용되며, 공급되는 전원의 종류와 전류값에 따라 수축변형 또는 팽창변형하는 재료를 적절하게 선택하여 적용하면 된다. 한편, 이들 제1압전소자(153)와 제2압전소자(154)에 대해 차속에 따라 (+)전원과 (-)전원을 선택적으로 공급하는 전원수단(155)이 구비되는데, 이 전원수단(155)은 제1압전소자(153)와 직접 접촉하고 있으며, 제2압전소자(154)는 도전성 재료로 이루어져 있는 스풀(152)을 통해 전원수단(155)으로부터 간접적으로 전류를 공급받게 된다.

위와 같은 구성 요소들에 의해 유량이 조절되는 작동 관계를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 차속이 저속인 경우에는, 전원수단(155)으로부터 제1압전소자(153)와 제2압전소자(154)에 각각 (-)전원이 인가된다. 그러면, 제1압전소자(153)는 팽창변형되는 반면 제2압전소자(154)는 수축변형되어 이들 압전소자(153,154) 사이에 있는 스풀(152)이 도면상에서 위쪽으로 슬라이딩하게 되고, 반력부(R)로 통하는 유로(P,P')가 스풀(152)에 의해 차단됨으로써 유량 공급이 저지된다.

그리고, 차속이 고속인 경우에는, 전원수단(155)으로부터 제1압전소자(153)와 제2압전소자(154)에 각각 (+)전원이 인가된다. 그러면, 제1압전소자(153)는 수축변형되는 반면 제2압전소자(154)는 팽창변형되어, 이들 압전소자(153,154) 사이에 있는 스풀(152)은 도면상에서 아래쪽으로 슬라이딩하게 됨에 따라, 반력부(R)로 통하는 유로(P,P')가 개방됨으로써, 작동유가 반력부(R)의 플런저(160)를 밀어주게 되어 스티어링 휠이 무거워지는 조향감이 부여된다.

이와 같이, 본 발명에서는 스풀(152)을 이동시켜 압력제어밸브에 대한 공급 유량을 조절하는 수단이 한쌍의 압전소자(153,154)에 의해 구현되는데, 압전소자(153,154)는 종래의 유량조절장치에 적용되던 솔레노이드에 비해 구조가 간단하고 가공이 용이할 뿐만 아니라 비용 또한 저렴하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반력제어식 전자제어 파워 스티어링용 압력제어밸브의 유량조절장치는, 구조가 간단하고 장치 구성의 비용이 저렴하므로 원가절감에 기여하는 효과가 있다.

Claims

압력제어밸브의 반력부 내에 유로를 통해 공급되는 작동유의 유량을 차속에 따라 조절하여 조향감을 변화시키는 반력제어식 전자제어 파워 스티어링용 압력제어밸브의 유량조절장치에 있어서,

상기 유로를 개폐할 수 있도록 슬라이딩 작동이 가능한 도전성 재질의 스풀;

상기 스풀을 수용하는 하우징;

상기 하우징 내에서 상기 스풀의 일측단부에 설치되며, (+)전원 인가시 수축변형하여 상기 유로가 개방되는 방향으로 상기 스풀을 슬라이딩시키고, (-)전원 인가시 팽창변형하여 상기 유로가 폐쇄되는 방향으로 상기 스풀을 슬라이딩시키는 제1압전소자;

상기 하우징 내에서 상기 스풀의 타측단부에 설치되며, (+)전원 인가시 팽창변형하여 상기 유로가 개방되는 방향으로 상기 스풀을 슬라이딩시키고, (-)전원 인가시 수축변형하여 상기 유로가 폐쇄되는 방향으로 상기 스풀을 슬라이딩시키는 제2압전소자;

상기 제1압전소자와 상기 제2압전소자에 차속에 따라 (+)전원과 (-)전원을 선택적으로 공급하는 전원수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반력제어식 전자제어 파워 스티어링용 압력제어밸브의 유량조절장치.