KR101055059B1 - Valve Sensitivity Variable of Hydraulic Power Steering System - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제어밸브의 감도가 제어밸브로 유입되는 유압에 따라 적절히 가변되게 하여 차량의 NVH 성능과 시스템의 성능을 동시에 향상시킬 수 있도록 한 유압식 동력조향장치의 밸브 감도가변장치 제공하기 위해, 조향핸들과 일체로 회전되게 연결되어 상기 조향핸들의 조작에 따라 밸브바디로부터 이격되어서 밸브바디와의 사이에 유로를 형성하는 입력축의 상기 밸브바디와 대향하는 선단면이 상기 유로에 작용하는 오일의 압력에 따라 하나의 경사면 혹은 서로 다른 각도를 가지는 2개의 경사면으로 전환된다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a steering wheel to provide a valve sensitivity variable device of a hydraulic power steering device, in which the sensitivity of the control valve is appropriately changed according to the hydraulic pressure flowing into the control valve, thereby improving the vehicle's NVH performance and the system performance simultaneously. The front end face of the input shaft facing the valve body of the input shaft which is connected integrally with the valve body and is spaced apart from the valve body according to the operation of the steering handle to form a flow path between the valve body according to the pressure of the oil acting on the flow path. One slope or two slopes with different angles.
제어밸브, 감도, 레버, 피스톤 Control valve, sensitivity, lever, piston
Description
본 발명은 유압식 동력조향장치에 관한 것으로, 특히 유압식 동력조향장치의 기어박스 내부에 유로를 전환하는 밸브의 감도를 가변시킬 수 있는 유압식 동력조향장치의 밸브 감도가변장치에 관한 것이다.The present invention relates to a hydraulic power steering device, and more particularly, to a valve sensitivity variable device of a hydraulic power steering device that can change the sensitivity of the valve for switching the flow path inside the gearbox of the hydraulic power steering device.
종래 차량의 조향장치로서 운전자의 조향핸들의 조작력을 보조하는 동력조향장치가 널리 사용되고 있고, 상기 동력조향장치는 유압을 발생시켜 운전자의 핸들 조작력을 보조하는 유압식 동력조향장치가 차량에 일반적으로 적용되어 오고 있다.As a conventional steering device for a vehicle, a power steering device for assisting the steering force of the driver's steering wheel is widely used, and the power steering device generates a hydraulic pressure, and a hydraulic power steering device for assisting the driver's steering force is generally applied to a vehicle. Coming.
상기 유압식 동력조향장치는 동력원이 되는 유압을 발생시키는 유압펌프와 압력조절밸브 및 유량조절밸브를 포함하는 밸브 유닛 등으로 구성된 동력장치와, 상기 유압펌프에서 발생한 유압을 기계적인 힘으로 바꾸어 조향 보조력을 발생시키기 위해 동력실린더를 사용하는 작동장치 및, 이 작동장치에 이르는 유로를 개폐하고 조향핸들의 조작에 상응해서 유로를 변경하여 동력실린더의 작동방향과 작동상태를 제어하는 제어장치 등으로 구성된다.The hydraulic power steering device includes a power unit including a hydraulic pump for generating hydraulic pressure as a power source, a valve unit including a pressure control valve and a flow control valve, and a hydraulic assist generated by changing the hydraulic pressure generated by the hydraulic pump into a mechanical force. It is composed of an operation device using a power cylinder to generate a power supply, and a control device for opening and closing the flow path leading to the operation device and controlling the operation direction and operation state of the power cylinder by changing the flow path in accordance with the steering wheel operation. .
상기 제어장치는 조향핸들과 연결되어 조향핸들과 함께 일체로 회전하는 입 력축과, 조향기어박스의 랙바아와 치합되어 상기 랙바아를 좌우 방향으로 이동시키는 피니언기어, 상기 입력축과 피니언기어를 일체로 회전되게 연결하는 토션바아, 상기 유압펌프에서 공급되는 유압을 조향핸들의 조작에 따라 상기 동력실린더로 유로를 적절히 변경하여 공급하는 제어밸브 등으로 이루어진다.The control device is connected to the steering wheel and the input shaft to rotate integrally with the steering wheel, the pinion gear for meshing with the rack bar of the steering gear box to move the rack bar to the left and right, integrally the input shaft and the pinion gear. A torsion bar connected to be rotated, and a control valve for supplying the hydraulic pressure supplied from the hydraulic pump to the power cylinder according to the operation of the steering wheel.
이에 따라 운전자가 조향핸들을 조작하면 상기 입력축이 조향핸들의 조작에 의해 회전하고, 상기 입력축의 회전은 상기 피니언기어에 전달되어 피니언기어가 회전하면서 상기 랙바아를 이동시켜 차륜이 조향되게 되는 데, 이 과정에 상기 제어밸브는 상기 입력축과 피니언기어의 피니언샤프트와의 상대 변위차로 제어밸브의 개폐량이 조절되면서 제어밸브를 통한 유량이 제어되어 동력실린더로 공급되어서 운전자의 조향핸들의 조작력을 유압으로 보조하는 된다.Accordingly, when the driver manipulates the steering wheel, the input shaft is rotated by the steering wheel, and the rotation of the input shaft is transmitted to the pinion gear so that the wheel is steered by moving the rack bar while the pinion gear rotates. In this process, the control valve is controlled by a relative displacement difference between the input shaft and the pinion shaft of the pinion gear, the flow rate is controlled through the control valve, and is supplied to the power cylinder to hydraulically assist the operating force of the steering wheel of the driver. It becomes.
도 1에는 상기와 같은 종래의 동력조향장치에서 제어밸브의 구성이 단면으로 도시되어 있는 바, 즉 대체로 원형 단면을 가진 제어밸브의 밸브바디(1)의 중앙에는 토션바아(2)가 배치되고, 이 토션바아(2)와 상기 벨브바디(1) 사이에는 조향핸들과 연결된 입력축(3)이 배치되어 있다.1 shows a configuration of a control valve in a conventional power steering apparatus as described above, that is, a
이에 따라 조향핸들을 반시계방향으로 회전 조작하면, 상기 입력축(3)이 조향핸들과 함께 반시계방향으로 회전하고, 유압펌프에서 토출되어 제어밸브로 공급된 유압은 화살표로 도시한 바와 같이 밸브바디(1)의 입구포트(1a)를 통해 밸브바디의 내부로 유입된 다음에 밸브바디(1)와 입력축(3) 사이에 형성된 유로(1b)를 거쳐서 동력실린더의 좌측 챔버로 유입되고, 동력실린더의 우측 챔버에 잔류하는 오일은 화살표로 도시한 바와 같이 밸브바디 내부로 유입된 다음에 입력축(3)에 형성 된 유로(3a)를 거쳐서 입력축과 토션바아 사이의 유로를 통해 리저버탱크로 유출되게 된다.Accordingly, when the steering wheel is rotated in the counterclockwise direction, the
상기와 같은 제어밸브의 구조에서 밸브의 감도는 유압에 대한 토크의 변화 비율로 정의되는 데, 상기 감도가 작으면 차량의 NVH 성능이 향상되고, 감도가 크면 시스템의 성능이 향상되게 된다.In the structure of the control valve as described above, the sensitivity of the valve is defined as a change ratio of torque to hydraulic pressure. The smaller the sensitivity, the higher the vehicle's NVH performance, and the higher the sensitivity, the performance of the system is improved.
상기 제어밸브의 감도는 입력축과 밸브바디 사이에 형성되는 유로에 의해 가변되고, 상기 유로는 도 2에 도시한 바와 같이 유로를 형성하는 입력축(3)의 선단면(3b)의 모서리를 절단하여 소정의 경사각도(예컨대 74.5도)를 가진 경사면(3c)을 형성시켜서 조절할 수 있으며, 이러한 유로의 조절로 제어밸브의 감도를 조절할 수 있다.The sensitivity of the control valve is varied by the flow path formed between the input shaft and the valve body, and the flow path is cut by cutting the edge of the
상기와 같이 입력축(3)에 경사면(3c)을 형성시켜 감도를 조절할 경우에 시스템의 입출력 특성 자유도가 향상되어 시스템의 성능 튜닝 폭이 증가하는 장점이 있는 반면에 차량의 NVH 성능은 저하된다.As described above, when the
한편 도 3에 도시한 바와 같이 상기 경사면을 서로 다른 경사각도(76도와 72.5도)를 가진 2개의 경사면(3ca,3cb)으로 형성시켜 감도를 조절할 경우에는 차량의 NVH 성능이 향상되는 반면에 시스템의 입출력 특성 자유도는 저하되는 단점이 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 3, when the inclined surface is formed of two inclined surfaces 3ca and 3cb having different inclination angles (76 degrees and 72.5 degrees) to adjust sensitivity, the NVH performance of the vehicle is improved. The degree of freedom in input / output characteristics is deteriorated.
그리고 종래에는 상기 경사면의 경사각도를 가변시킬 수 없어서 차량의 NVH 성능과 시스템의 성능을 동시에 고려하여 대체로 중간 정도의 경사각도를 가지도록 설계됨에 따라 차량의 NVH 성능 및 시스템 성능을 동시에 만족시킬 수 없는 결점이 있었다.In addition, since the inclination angle of the inclined surface cannot be changed in the related art, the NVH performance and the system performance of the vehicle cannot be satisfied at the same time as it is designed to have a medium inclination angle in consideration of the NVH performance of the vehicle and the performance of the system at the same time. There was a flaw.
이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 제어밸브의 감도가 제어밸브로 유입되는 유압에 따라 적절히 가변되게 하여 차량의 NVH 성능과 시스템의 성능을 동시에 향상시킬 수 있도록 한 유압식 동력조향장치의 밸브 감도가변장치 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and the hydraulic power steering apparatus for improving the NVH performance of the vehicle and the performance of the system at the same time by allowing the sensitivity of the control valve to be appropriately changed according to the hydraulic pressure flowing into the control valve. Its purpose is to provide a valve sensitivity variable device.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 조향핸들과 일체로 회전되게 연결되어 상기 조향핸들의 조작에 따라 밸브바디로부터 이격되어서 밸브바디와의 사이에 유로를 형성하는 입력축의 상기 밸브바디와 대향하는 선단면이 상기 유로에 작용하는 오일의 압력에 따라 하나의 경사면 혹은 서로 다른 각도를 가지는 2개의 경사면으로 전환된다.The present invention for achieving the above object is opposed to the valve body of the input shaft to be integrally rotated with the steering handle and spaced apart from the valve body in accordance with the operation of the steering handle to form a flow path between the valve body and the valve body. The tip end surface is converted into one inclined plane or two inclined surfaces having different angles according to the pressure of the oil acting on the flow path.
바람직하기로는 상기 선단면이 소정 각도로 경사지게 절개되어서 그 절개부에 제1,2,3레버가 힌지핀으로 회전가능하게 설치되어, 상기 제1,2,3레버의 동작에 따라 하나의 경사면 혹은 2개의 경사면이 형성되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the distal end surface is inclined at a predetermined angle so that the first, second, and third levers are rotatably installed by the hinge pins, and the first, second, and third levers are rotatably installed. Two inclined surfaces are formed.
상기 절개부에 상기 제1레버의 일단이 힌지핀으로 회전가능하게 설치되고, 상기 절개부에 상기 제1레버의 맞은편에 상기 제2레버가 힌지핀을 매개로 회전가능하게 설치되며, 상기 제1레버의 선단 가장자리에 절개되어 형성된 안착홈에 상기 제3레버가 삽입되어 안착된 것을 특징으로 한다.One end of the first lever is rotatably installed by the hinge pin, and the second lever is rotatably installed on the opposite side of the first lever by the hinge pin, and the first lever is rotatably installed. The third lever is inserted and seated in a seating groove formed by cutting at a leading edge of the first lever.
상기 제3레버와 상기 제2레버가 서로 대향하는 각각의 대향 경사면과 상기 제2레버와 상기 제1레버가 서로 대향하는 대향 경사면은 소정 각도로 절개되어 형성된 것을 특징으로 한다.Each of the opposite inclined surfaces of the third lever and the second lever facing each other and the opposite inclined surfaces of the second lever and the first lever facing each other are formed by cutting at a predetermined angle.
상기 입력축의 상기 선단면에는 내측을 향해 수직으로 파여진 형태의 제1오일통로가 형성되고, 이 제1오일통로와 연통하는 제2오일통로는 상기 제1레버의 타단을 향해 수평하게 형성되며, 상기 제2오일통로에는 피스톤이 제2오일통로를 따라 이동가능하게 설치되고, 상기 피스톤에는 지지스프링의 일단이 연결되면서 상기 지지스프링의 타단은 상기 제1레버에 형성된 수용홈 속에 삽입되어 장착된 스톱퍼에 연결된 것을 특징으로 한다.A first oil passage having a shape vertically dug toward the inside is formed on the front end surface of the input shaft, and a second oil passage communicating with the first oil passage is formed horizontally toward the other end of the first lever. A stopper is installed in the second oil passage so that the piston is movable along the second oil passage, and one end of the support spring is connected to the piston so that the other end of the support spring is inserted into the receiving groove formed in the first lever. It is characterized in that connected to.
본 발명에 따른 유압식 동력조향장치의 밸브 감도가변장치에 의하면, 밸브바디와 대향해서 유로를 형성하는 입력축의 대향 선단면의 경사각도가 선단면에 작용하는 유압에 따라 자동적으로 조절되게 해서 밸브의 감도가 제어되도록 함으로써, 차량이 고속으로 주행할 경우에는 감도가 높아져서 입출력 특성의 튜닝 폭을 크게 가짐으로써 주행 안정성이 향상되고, 차량이 저속으로 주행할 경우에는 감도가 낮아져서 차량의 NVH 성능이 향상되는 등의 효과가 있다. According to the valve sensitivity variable device of the hydraulic power steering apparatus according to the present invention, the inclination angle of the opposite end surface of the input shaft forming the flow path facing the valve body is automatically adjusted according to the hydraulic pressure acting on the front end surface, the sensitivity of the valve Is controlled to increase the sensitivity when the vehicle is traveling at a high speed and to increase the tuning width of the input / output characteristic, thereby improving driving stability, and when the vehicle is traveling at a low speed, the sensitivity is decreased to improve the NVH performance of the vehicle. Has the effect of.
이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3에는 본 발명에 따른 유압식 동력조향장치의 밸브 감도가변장치의 구성이 단면으로 도시되어 있는 바, 즉 밸브바디(11)의 내부에 밸브바디(11)에 대해 상 대 회전가능하게 삽입되어 조향핸들과 일체로 회전되게 연결되는 입력축(12)의 상기 밸브바디(11)를 향한 선단면(12a)은 소정 각도로 경사지게 절개되고, 상기 선단면(12a)의 절개부에는 제1레버(13)의 일단이 힌지핀(14a)을 매개로 회전가능하게 설치된다.3 is a cross-sectional view showing the configuration of the valve sensitivity variable device of the hydraulic power steering apparatus according to the present invention, that is, the steering is inserted into the
또한 상기 절개부에는 제2레버(15)의 일단이 힌지핀(14b)을 매개로 회전가능하게 설치되고, 상기 제2레버(15)의 타단에는 제3레버(16)의 일단이 힌지핀(14c)으로 연결된다.In addition, one end of the
상기 제3레버(16)는 상기 제1레버(13)의 선단 가장자리에 절개되어 형성된 안착홈(13a)에 삽입되어 안착되고, 상기 제3레버(16)와 상기 제2레버(15)가 서로 대향하는 각각의 대향 경사면(15a,16a)은 소정 각도 절개되어 형성되며, 상기 제2레버(15)와 상기 제1레버(13)가 서로 대향하는 대향 경사면(15b,13b)도 소정 각도로 절개되어 형성된다.The
상기 입력축(12)의 선단면(12a)에는 내측을 향해 수직으로 파여진 형태의 제1오일통로(12b)가 형성되고, 이 제1오일통로(12b)와 연통하는 제2오일통로(12c)는 상기 제1레버(13)의 타단을 향해 수평하게 형성되며, 상기 제2오일통로(12c)에는 피스톤(17)이 제2오일통로(12c)를 따라 이동가능하게 설치되고, 상기 피스톤(17)에는 지지스프링(18)의 일단이 연결되고, 상기 지지스프링(18)의 타단은 상기 제1레버(13)에 형성된 수용홈 속에 삽입되어 장착된 스톱퍼(19)에 연결되어 있다.A
상기 제1레버(13)의 외측 가장자리와 상기 제2레버의 외측 가장자리 및 제3레버의 외측 가장자리는 외력이 작용하지 않을 때에 서로 일체로 연결되어 하나의 소정 경사각도를 가진 경사면을 형성하게 된다.The outer edge of the
즉 도 4에 도시된 상태는 차량이 고속으로 주행할 경우의 본 발명에 따른 밸브 감도가변장치의 작동 상태가 도시되어 있는 바, 차량이 고속으로 주행할 경우에는 동력조향장치의 작동 오일 압력이 낮아서 상기 제2오일통로(12c)에 작용한 오일 압력으로 인해 상기 피스톤(17)은 단지 상기 스프링(18)을 약간 압축시키는 정도만으로 이동하고, 상기 제1레버(13)의 외측 가장자리와 상기 제2레버(15)의 외측 가장자리 및 제3레버(16)의 외측 가장자리는 서로 일체로 연결되어 하나의 소정 경사각도를 가진 경사면을 형성하게 된다.That is, the state shown in Figure 4 shows the operating state of the valve sensitivity variable device according to the present invention when the vehicle is traveling at high speed, the operating oil pressure of the power steering device is low when the vehicle is traveling at high speed Due to the oil pressure acting on the
따라서 밸브의 감도는 높아져서 차량의 NVH 성능은 저하되나 시스템의 입출력 특성의 튜닝 폭을 크게 가짐으로써 고속 주행 안정성을 향상시키게 된다.Therefore, the sensitivity of the valve is increased to reduce the NVH performance of the vehicle, but the high-speed driving stability is improved by having a large tuning range of the input / output characteristics of the system.
도 5에 도시된 차량이 저속으로 주행할 경우의 본 발명에 따른 밸브 감도가변장치의 작동 상태가 도시되어 있는 바, 차량이 저속으로 주행할 경우에는 동력조향장치의 작동 오일 압력이 높아서 상기 제2오일통로(12c)에 작용한 오일 압력으로 인해 상기 피스톤(17)은 단지 상기 스톱퍼(19) 쪽으로 스프링(18)을 압축시키면서 이동하게 되고, 상기 피스톤(17)의 이동에 의해 상기 스톱퍼(19)도 화살표로 도시한 바와 같이 외측으로 밀려지며, 상기 스톱퍼(19)가 외측으로 밀려짐에 의해 스톱퍼(19)의 작용력이 제1레버(13)의 하부에 작용해서 제1레버(13)가 힌지핀(14a)을 중심으로 반시계방향으로 회전하게 된다.5 shows an operating state of the valve sensitivity variable device according to the present invention when the vehicle shown in FIG. 5 runs at a low speed. When the vehicle runs at a low speed, the operating oil pressure of the power steering apparatus is high, so that the second Due to the oil pressure acting on the
상기 제1레버(13)의 회전 운동으로 제1레버(13)의 대향 경사면(13b)이 제2레버(15)의 대향 경사면(15b)에 닿아서 제2레버(15)를 시계방향으로 회전시키며, 제2 레버(15)는 그 힌지핀(14b)을 중심으로 회전하면서 제2레버와 제3레버(16)를 연결하는 힌지부가 외측으로 밀려지며, 이 때에 제2레버의 대향 경사면(15a)이 제3레버(16)의 대향 경사면(16a)과 닿아서 접촉될 때까지 제2레버와 제3레버를 연결하는 힌지핀(14c)이 외측으로 밀려진다.The opposite
따라서 밸브바디(11)와의 사이에서 유로를 형성하는 경사면이 제1레버(13)와 제3레버(16)에 의해 형성되는 소정 각도의 제1경사면과, 제2레버(15)에 의해 형성되는 다른 각도의 제2경사면을 가진 2단 경사면으로 이루어지고, 이로 인해 밸브의 감도는 낮아져서 차량의 NVH 성능을 향상시키게 된다.Therefore, the inclined surface forming the flow path between the
도 1은 종래 기술에 따른 유압식 동력조향장치의 제어밸브의 단면도,1 is a cross-sectional view of a control valve of a hydraulic power steering device according to the prior art,
도 2와 도 3은 각각 종래 기술에 따른 유압식 동력조향장치의 제어밸브의 감도를 설명하는 단면도,2 and 3 are cross-sectional views illustrating the sensitivity of the control valve of the hydraulic power steering apparatus according to the prior art, respectively;
도 4와 도 5는 각각 본 발명에 따른 유압식 동력조향장치의 밸브 감도가변장치의 작동을 설명하는 단면도이다.4 and 5 are cross-sectional views illustrating the operation of the valve sensitivity variable device of the hydraulic power steering apparatus according to the present invention, respectively.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
11-밸브바디 12-입력축11-valve body 12-input shaft
13-레버 14a,14b,14c-힌지핀13-
15-레버 16-레버15-Lever 16-Lever
17-피스톤 18-스프링17-piston 18-spring
19-스톱퍼19-stopper
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2008
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