KR101033937B1 - 스티어링 장치의 댐핑밸브 - Google Patents

Abstract

개시된 본 발명은 차량 주행시 차륜으로 부터의 역입력 하중에 의한 진동저감을 위해 유압식 스티어링 장치에 장착되는 댐핑밸브에 관한 것이다.

그 기술적 구성의 요지는, 유압식 스티어링 장치에 있어 유압제어밸브가 내설되는 밸브하우징과 실린더내 유압공급을 위한 피드 튜브 사이에 댐핑밸브가 설치되어 구성되되, 이러한 댐핑밸브는, 밸브하우징의 포트와 피드 튜브를 연결하며 댐핑밸브의 밸브바디 역할을 하는 포트 플러그, 상기 포트 플러그의 내경에 마련되는 스프링 지지구에 그 일단부가 탄설되는 스프링, 상기 스프링 타단부에 탄설되는 볼, 상기 볼에 의해 정방향 유로가 제어토록 볼 시트를 갖는 핀 및, 상기 핀의 단부에 압입토록 끼워져 역방향 유로에서 압력이 형성될 때 개방토록되는 디스크를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 밸브 하우징과 피드 튜브 사이에 체결을 위해 마련되는 포트 플러그 내에 마련되므로서, 기존과 같이 별도의 튜브 피팅(Fitting)을 위한 부품이 필요치 않게 되어 그 만큼 부품수를 절감시킬 수 있고, 부품수가 적기 때문에 밸브의 소형화를 이룰 수 있어 차량의 레이 아웃상에 유리한다.

Description

스티어링 장치의 댐핑밸브{Damping valve of a steering system}

도 1은 일반적인 유압식 스티어링 장치의 전체적인 구성상태를 도시한 개략구성도.

도 2는 종래의 유압식 스티어링 장치에 설치되는 댐핑밸브를 도시한 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 댐핑밸브의 결합 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 댐핑밸브의 분리 사시도.

도 5,6은 본 발명에 따른 댐핑밸브의 작동상태를 도시한 작동상태 단면도.

◇도면의 주요부위에 대한 부호설명◇

1...밸브 하우징 5...피드 튜브

6...댐핑밸브

60...포트 플러그 62...스프링 지지구

64...스프링 65...볼

66...핀 67...볼 시트

69...디스크

100,200...정·역방향 유로

본 발명은 차량용 스티어링 장치의 댐핑밸브(Damping valve)에 관한 것으로 이는 특히, 유압식 스티어링 장치에 있어서의 유압제어밸브가 내설되는 밸브하우징과 유압제어밸브를 거친 유압을 실린더내로 공급하는 피드튜브 사이에 간단한 구성을 갖으면서도 비교적 소형의 댐핑밸브를 적용하므로써, 차륜으로 부터 역입력 되는 하중에 의한 충격을 감쇄시켜 조향감을 향상시킬 수 있도록 함은 물론, 간단한 구조로서 제품의 설치 및 차량의 레이아웃(Lay-out)상 유리한 스티어링 장치의 댐핑밸브에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 스티어링 휠(핸들)의 조타력을 경감하여 조향상태의 안정성을 보장하기 위기 수단으로서 파워 스티어링 장치가 적용되는바, 이와 같은 파워 스티어링 장치에는 유압을 이용한 유압식 스티어링 장치와, 전동모터의 구동력을 이용한 전동식 스티어링 장치가 알려져 있다.

상기 스티어링 장치 중 유압식 스티어링 장치는, 유체의 압력차를 이용하여 핸들 조향력을 어시스트 하는 구조로서 도 1에 도시된 바와 같은 구성을 갖는다.

즉, 도 1은 종래 일반적인 유압식 스티어링 장치의 기어박스부를 도시한 개략 구성도 로서, 일반적인 종래의 유압식 스티어링 장치는, 유압을 공급하는 펌프(미도시)와, 상기 펌프로 부터 공급된 고압의 유체를 실린더 내에 선택적으로 공급 하는 피니언 밸브(1)와, 상기 피니언 밸브(1)와 한쌍의 피드 튜브(5)를 통해 연결되어 이를 통해 공급된 유압을 이용하여 조향력을 어시스트(assist) 할 수 있도록 한쌍의 실린더를 갖는 실린더 튜브(2)를 포함하며, 상기 실린더 튜브(2) 내측에는 공급된 유압의 압력차에 따라 좌,우측 방향으로 슬라이딩 토록 긴 축봉형상의 랙바(3) 및 랙바(3) 상에 피스톤(4)이 구비되어 있다.

그리고, 전술한 피드 튜브(5)와 실린더 튜브(2) 사이에는 차륜으로 부터 입력되는 역입력 하중(Kick back)을 차단하여 조향장치의 진동을 저감하기 하기 위한 수단으로서 유압식 댐핑밸브(8)가 설치되어 있다.

도 2는 상기와 같은 유압식 댐핑밸브의 대표적인 일례를 도시한 단면도 로서, 이에 도시된 바와 같이, 밸브의 외형을 이루는 중공의 하우징(80) 내측에 밸브바디(82)가 설치되어 있으며, 상기 밸브바디(82) 중심측에는 핀(84)이 삽입되어 그 하단 외주부에 설치된 스프링(85)에 의해 하향으로 탄성 지지될 수 있도록 이루어져 있다.

그리고, 밸브바디(82)의 일측에는 상·하방향으로 관통 형성된 정·역방향 유로(86a,b)가 다수개 형성되고, 밸브바디(82) 중앙에 삽입된 핀(84) 상단부에는 리테이너(87)와 와셔(88)가 각각 끼워져 있다.

상기 리테이너(87) 하측에는 디스크(89)가 스프링(85)의 탄성반발력에 의해 밸브바디(82) 상면에 밀착되어 역방향 유로(86b)를 닫고 있고, 핀(84)의 하단부에는 밸브판(83)이 스프링(85)에 의해 밸브바디(82) 하면에 밀착되어 정방향 유로(86a)를 닫고 있다.

상기 디스크(89)와 밸브판(83)가 각각 접하는 밸브바디(82)의 상·하면의 일부는 이들과 이격되어 그 사이에 형성된 정·역방향 유로(86a,b)의 입구가 항상 개방토록 이루어져 있다.

즉, 이와 같이 구성된 종래의 댐핑밸브는, 유체 입,출력에 따라 밸브판(83) 및 디스크(89)가 변위되어 정,역방향 유로(86a,b)를 선택적으로 개방하게 되고, 이 개방된 유로(86a,b)를 따라 유체가 이동 되어 실린더 내에서 압력차를 발생시켜 피스톤을 작동시키거나, 차륜으로 부터 역입력되는 하중(Kick-Back)에 의해 실린더내에 유입되었던 유체가 실린더 밖으로 빠져 나갈때 디스크(89)의 변위력 만큼 압력이 감쇄되어 댐핑효과를 얻을 수 있게 된다.

그러나, 상기와 같은 구성의 종래의 댐핑밸브는 전술한 바와 같이 이를 구성하는 부품수가 많아 그 구조가 복잡하여 제작 및 조립이 용이하지 못 했으며, 부피가 크기 때문에 설치공간을 많이 차지하므로 차량의 레이아웃(Lay-out)상 불리하여 실차 장착시 설치에 제약이 따르는 등의 문제가 있다.

더욱이, 실린더 튜브(2)와 피드 튜브(5)사이에 댐핑밸브(8)가 장착되므로서, 댐핑밸브 설치를 위해서는 그 댐핑밸브에 적합한 피드 튜브와의 피팅(Fitting)구조를 새로 설계해야만 하는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선시키기 위해 안출한 것으로서, 그 목적은, 실린더 튜브와 피드 튜브 사이가 아닌 유압제어밸브가 내설되는 밸브하우징과 피드 튜브 사이에 볼 타입의 댐핑밸브를 장착하므로서, 기존의 댐퍼가 구현하고 있는 감쇄 기능을 유지하면서 간단한 구조로서 제품의 설치 및 차량의 레이 아웃(Lay-out)상 유리하고, 특히, 밸브 하우징에 댐핑밸브를 장착하므로 인해 별도의 튜브 피팅을 위한 부품이 필요치 않게 되어 그 만큼 부품수를 절감시킬 수 있는 스티어링 장치의 댐핑밸브를 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로서 본 발명은, 차량 주행시 차륜으로 부터의 역입력 하중에 의한 진동저감을 위해 유압식 스티어링 장치에 장착되는 댐핑밸브가 유압제어밸브가 내설되는 밸브하우징과 실린더내 유압공급을 위한 피드 튜브 사이에 설치되어 구성되는 것을 특징으로 하는 스티어링 장치의 댐핑밸브를 마련함에 의한다.

특히, 상기 댐핑밸브는, 밸브하우징의 포트와 피드 튜브를 연결하며 댐핑밸브의 밸브바디 역할을 하는 포트 플러그, 상기 포트 플러그의 내경에 마련되는 스프링 지지구에 그 일단부가 탄설되는 스프링, 상기 스프링 타단부에 탄설되는 볼, 상기 볼에 의해 정방향 유로가 제어토록 볼 시트를 갖는 핀 및, 상기 핀의 단부에 압입토록 끼워져 역방향 유로에서 압력이 형성될 때 개방되는 디스크를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

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

첨부 도면을 간략히 설명하면, 도 3은 본 발명에 따른 댐핑밸브의 결합 단면도 이며, 도 4는 본 발명에 따른 댐핑밸브의 분리 상태를 나타낸 분리 사시도 이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 적용된 댐핑밸브는 유압제어밸브가 내설되는 밸브 하우징과 실린더내 유압공급을 위한 피드 튜브 사이에 장착되어 차륜으로 부터의 역입력 하중에 의한 실린더 튜브내의 유체의 진동을 저감시킬 수 있도록 한 것인 바, 이는 특히, 밸브바디 역할을 하는 포트 플러그(60)와, 정방향 유로를 제어하는 스프링(64), 볼(65), 핀(66) 및, 역방향으로 유입되는 유압에 반응하여 댐핑효과를 얻을 수 있는 디스크(69)를 포함하여 이루어 진다.

본 발명의 구성요소 중 상기 포트 플러그(60)는, 밸브하우징의 포트(10)와 피드 튜브(5)사이에 마련되어 이들을 연결하기 위한 체결수단임과 동시에 본 발명에서는 밸브 각 구성품들이 내설되는 밸브바디 역할을 하는 것으로서, 일측 외주면에는 밸브하우징 포트와 나사체결을 위한 나사산(61)이 형성되며 씰링을 위한 오링(63)이 끼워지고, 유압이 흐를 수 있도록 중공으로 형성된 내경에는 스프링 지지구 (62)가 형성되어 이에 스프링(64) 일단부가 지지토록 이루어 지되, 상기 스프링 지지구(62)에는 유압이 이동될 수 있도록 홀(620)이 형성되어 있다.

상기 스프링(64)은 유체의 정방향 이동에 따른 정방향 유로의 개폐압을 조절토록 하기 위해 설치된 것으로서, 그 일단부는 전술한 바와 같이 포트 플러그 내경의 스프링 지지구(62)에 지지되고 타단에는 볼(65)이 탄설되어 정방향 유로의 개폐를 단속하게 된다. 특히, 본 발명에서는 유압에 대한 볼(65)의 응답성을 향상시키기 위해 확장형 코일 스프링을 적용하였다.

한편, 핀(66)은 상기한 포트 플러그(60) 단부 내경에 내설되어 볼 시트 역할 및 디스크 고정 역할을 하는 것으로, 그 내측에는 정방향으로 유압이 이동될 수 있는 정방향 유로(100)가 형성되고, 핀(66)의 돌출부 단부에는 상기한 볼(65)에 의해 정방향 유로(100)가 개방 또는 밀폐될 수 있도록 볼 시트부(67)가 마련되며, 바디(68)측은 도면에 도시된 바와 같이 원둘레 방향으로 등간격 홈이 형성되어 조립후 역방향 유로(200)가 형성될 수 있도록 이루어 진다(도 4참조).

다른 한편, 유체의 역방향 흐름을 단속하는 디스크(69)는, 원판형 플레이트가 여러장 적층되어 구성된 것으로서, 조립후 역방향으로 유체가 이동될 때 유체의 압력에 의해 소정각 밴딩되어 유로가 개방될 수 있도록 상기 핀(66)에 끼워져 고정된다.

상기한 구성으로 이루어진 본 발명은 다음과 같이 조립되어 유체의 흐름을 단속하게 된다.

먼저, 포트 플러그(60) 내경에 마련되는 스프링 지지구(62)에 유로의 개방압을 조절하는 스프링(64) 일단부가 지지될 수 있도록 이를 내설하며, 이 스프링(64)의 타단부에는 볼(65)을 탄설한 후 핀(66)을 포트 플러그(60) 내경에 삽입시키면 핀(66)의 볼 시트(67)에 상기 볼(65)이 스프링에 의해 탄성을 가지며 밀착되어 핀(66)에 형성되는 정방향 유로(100)를 닫게 되고, 상기 핀(66)의 조립전 그 외주에 디스크(69)를 압입토록 끼운후 이를 포트 플러그(60)에 삽입하게 되면, 이 디스크(69)의 단부가 포트 플러그(60)에 내경에 형성되어 있는 단차부(61)에 밀착되어 역방향 유로를 닫게 된다.

이때, 상기한 핀(66)의 바디(68)측 원둘레 방향 등간격으로 홈이 형성되어 있기 때문에 핀(66)을 포트 플러그(60) 내경에 삽입한 후에는 상기 홈부에 의해 역방향 유로(200)가 형성되어 피드 튜브로 부터 밸브 하우징 측으로 유체가 이동할 수 있게 된다(도 3참조).

따라서, 상기와 같은 조립구성을 갖는 본 발명의 댐핑밸브는 다음과 같이 작동된다.

첨부도면 도 5내지 도 6은 유압의 이동방향에 따른 본 발명의 작동상태를 도시한 도면으로서, 도 5는 정방향 유로시 즉, 유압제어밸브로 부터 피드 튜브로 이동되는 유압의 이동경로를 나타내며, 도 6은 도 5와 역방향으로 유압이 흐를경우의 유압의 이동경로를 나타낸다.

먼저, 도 5를 첨부 도면 도 1의 스티어링 장치와 연계하여 설명하면, 실린더 튜브(2)에 작동압으로서 공급되는 유압은 밸브 하우징(1) 내의 유압제어밸브(미도시)로 부터 방향성이 결정된 후 피드 튜브(5)를 거쳐 실린더 튜브(2)로 유입되는데, 이때, 상기 실린더 튜브(2)내로 공급되는 유체의 압력에 의해 도 5에서와 같이 댐핑밸브의 정방향 유로(100)를 닫고 있는 볼(65)이 밀려남과 동시에 이 볼(65)을 탄성 지지하는 스프링(64)이 압축되면서 정방향 유로(100)가 완전 개방되게 된다. 이로써, 상기 개방된 정방향 유로(100)를 따라 유압은 맥동이 없는 일정한 압력형태로 피드 튜브(5)를 거쳐 실린더 튜브(2)내에 유입되어 피스톤을 작동시키게 된다.

물론 이때, 디스크(69)에 의해 역방향 유로(200)는 닫혀 있는 상태이므로 역방향으로는 유압이 이동될 수 없어 정방향으로만 유압이 이동될 수 있다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이 전술한 정방향 작동과는 반대로 실린더 튜브내에 공급되었던 유압이 다시 피드 튜브(5)를 거쳐 유압제어밸브로 복귀를 위해 댐핑밸브내에 유입되면, 이 유입된 유압은 도면에 도시된 바와 같이 댐핑밸브의 역방향 유로(200)를 닫고 있는 디스크(69)를 밀어 유로를 개방시키게 되고, 이 개방된 유로를 거쳐 유압은 유압제어밸브 측으로 빠져나가게 된다. 물론, 이때도 역시, 역방향으로 흐르는 상기 유압 및 스프링의 탄성에 의해 볼(65)은 핀(66)의 볼 시트(67)에 밀착되어 정방향 유로(100)를 닫게 되므로 일방향으로만 유압이 이동될 수 있다. 따라서, 상기와 같이 디스크(69)를 밀어내는 과정중에 유체의 압력은 감쇄되어 댐핑(Damping)효과를 얻을 수 있게 된다.

더욱이, 주행중 차륜으로 부터 전달되는 역입력 하중(Kick-Back)에 의해 실린더내의 랙바가 진동되는 경우에도 역시, 진동을 전달받은 유체가 피드 튜브를 거쳐 댐핑밸브내의 디스크(69)를 일시적으로 개방시키면서 소량씩 유압제어밸브 측으로 빠져나가기 때문에, 전술한 바와 같이 디스크(69)를 밀어내는 과정에서 유압의 이동량 및 이동압력이 낮아져 댐핑효과를 얻을 수 있게 된다.

이상에서 살펴본 바와같이 본 발명인 스티어링장치의 댐핑밸브에 의하면, 기존의 피드 튜브와 실린더 튜브 사이가 아닌 밸브 하우징과 피드 튜브 사이에 체결을 위해 마련되는 포트 플러그 내에 마련되므로서, 기존과 같이 별도의 튜브 피팅(Fitting)을 위한 부품이 필요치 않게 되어 그 만큼 부품수를 절감시킬 수 있음은 물론, 부품수가 적기 때문에 밸브의 소형화를 이룰 수 있어 차량의 레이 아웃에 따른 제품의 설계 자유도를 증대시킬 수 있다는 등의 효과가 발현된다.

Claims (4)

1. 유압식 스티어링 장치에 있어서,

   유압제어밸브가 내설되는 밸브하우징과 실린더내 유압공급을 위한 피드 튜브 사이에 댐핑밸브가 설치되되, 상기 댐핑밸브는,

   밸브하우징의 포트와 피드 튜브를 연결하며 댐핑밸브의 밸브바디 역할을 하도록, 일측 외주면에는 상기 밸브하우징의 포트와 나사체결을 위한 나사산이 형성되며 씰링을 위한 오링이 끼워지고, 유압이 흐를 수 있도록 중공으로 형성된 내경에는 스프링 지지구가 형성되어 하기 스프링의 일단부가 지지토록 이루어지되, 상기 스프링 지지구에는 유압이 이동될 수 있도록 홀이 형성되어 있는 포트 플러그;

   일단부는 상기 스프링 지지구에 지지되고 타단부에는 하기 볼이 탄설되어 정방향 유로의 개폐를 단속하는 스프링;

   상기 스프링의 타단부에 탄설되는 볼;

   상기 볼에 의해 정방향 유로가 제어토록 내측에 정방향으로 유압이 이동될 수 있도록 상,하방향으로 통공된 정방향 유로, 볼에 의해 상기 정방향 유로가 개방 또는 밀폐될 수 있도록 핀의 일측 돌출부 단부에 형성되는 볼 시트부, 상기 볼 시트부가 형성된 핀의 타측 단부에 형성되며 원둘레 방향으로 등간격 홈이 형성되어 조립후 역방향 유로가 형성되도록 이루어진 바디를 포함하는 핀; 및

   원판형 플레이트가 적층되어 구성되며 상기 핀의 단부에 압입토록 끼워져 역방향 유로에서 압력이 형성될 때 소정각 밴딩되어 유로가 개방되는 디스크;

   를 포함하여 구성되되,

   상기 피드 튜브로부터 실린더 튜브로 유입되는 정방향의 경우에는 유압에 의해 상기 스프링이 압축되면서 볼이 밀려나 상기 정방향 유로를 개방하고,

   상기 실린더 튜브로부터 피드 튜브로 유입되는 역방향의 경우에는 유압 및 상기 스프링의 탄성력에 의해 볼이 정방향 유로를 닫고, 유압에 의해 상기 디스크가 밴딩되어 역방향 유로를 개방하면서 유압을 감쇄시키는 것을 특징으로 하는 스티어링 장치의 댐핑밸브.
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