KR19980054037A - 파워스티어링 장치의 소음저감장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 조향장치에 관한 것이며, 특히 파워스티어링장치의 소음의 발생을 저감하기 위한 소음저감장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 파워스티어링 장치의 소음저감장치는 파워스티어링 장치의 밸브하우징(18)의 작동유의 리턴용 유압관(22)에 설치된 솔레노이드밸브(30)와 솔레노이드밸브(30)를 제어하기 위한 제어부(40)로 구성된다. 본 발명에 따른 소음저감장치는 솔레노이드밸브(30)에 의해 저압측인 리턴유로(22)의 단면적을 가변시켜 배압(Po)을 유로단면적의 축소에 따른 압력증가분(Pc)만큼 증압하므로써 배압(Po+Pc)의 증가를 통한 작동유 공급용 유압관(21)의 고압(Pi)과의 압력차를 줄이도록 구성된다.

이에따라, 파워스티어링 장치에서 발생하는 히스소음을 저감하므로써, 실내 소음감소 및 조향감 향상에 기여할 수 있게 된다.

Description

파워스티어링 장치의 소음저감장치

본 발명은 자동차의 조향장치에 관한 것이며, 특히 소음이 없는 파워스티어링장치에 관한 것이다.

조향장치(steering system)란 자동차의 진행 방향을 변경하기 위해 사용되는 장치로 스티어링 휠, 스티어링 샤프트 및 컬럼 등으로 이루어진 조작기구, 워엄섹터형, 워엄섹터롤러형, 볼너트형, 가변기어비형, 래크 피니언형 등의 조향 기어기구 및 피트먼아암, 조향링크, 조향 너클 등으로 이루어진 링크기구로 구성되어 스티어링 휠의 회전을 조향기어를 통하여 구동휠로 전달하는 기계식의 조향장치와, 조작력경감을 위하여 동력실린더를 사용하는 파워스티어링(Power Steering)방식이 사용되고 있다.

파워스티어링장치란 고급승용차, 대형 트럭 등과 같이 하중이 무거운 자동차의 경우는 차륜조향에 큰 힘을 필요로하므로 조향력을 경감하기 위해 유압펌프와 작동실린더를 이용하여 조향을 행하도록 구성되어 있다.

파워스티어링 방식에도 조향기어기구에 따라 볼너트식 파워스티어링장치, 랙크피니언식 파워스티어링장치, 가변파워스티어링장치 등이 사용된다.

도 1의 하부에 일반적인 랙크피이언 방식의 파워스티어링 장치의 구성이 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 랙크피니언식 파워스티어링 장치는 기계식 래크피니언 조향기어(1, 2)와 작동실린더(3), 컨트롤밸브(8, 9) 및 유압펌프(10)로 구성되며, 래크하우징이 작동실린더(3)로 이용된다. 그리고 작동실(4, 5)은 피스톤(6)에 의해 2개로 분리되어 있다.

토션바(7)의 일측 선단은 컨트롤부싱과 피니언(1)에, 타측은 조향축(8)과 회전슬리브(9)에 고정되어 있다.

회전슬리브(9)와 컨트롤부싱이 결합하여 로터리 디스크밸브(rotary disk valve)를 구성한다. 컨트롤부싱 외주에 가공된 컨트롤 그루브(15)는 2개의 작동실(4, 5), 유압펌프(10) 그리고 오일탱크(11)와 연결되어 있다.

예를 들어 핸들(도시하지 않음)을 우측으로 조향하면, 운전자의 물리적 조향력은 토션바(7)를 거쳐 피니언(1)에 전달된다. 이때 토션바(7)는 반작용에 해당하는 만큼 비틀림 응력을 받게 되어 약간 비틀리게 된다. 이 작용에 의해 회전슬리브(9)는 자신을 감싸고 있는 컨트롤 부싱에 대해 약간 회전하게 된다. 그러면 콘트롤 그루브(15)의 상대위치가 변하게 된다. 흡입그루브(16)는 압력오일이 유입될 수 있도록 개방된다.

유압펌프(10)로부터의 압력오일은 흡입그루브를 거쳐 콘트롤 부싱의 원주 그루브로 흐른다. 거기서 해당 작동실(4, 5)로 보내진다.

조향방법에 따라 우측 또는 좌측 작동실에 공급된 압력오일은 작동피스톤의 양단에 작용하여 운전자의 조향력을 보완하게 된다.

조향핸들을 더 이상 돌리지 않으면, 토션바(7)와 로터리 디스크밸브(9)는 중립위치로 복귀하게 된다. 작동실로 통하는 컨트롤 그루브는 폐쇄된다. 그리고, 콘트롤 그루브(17)는 개방된다. 오일은 콘트롤밸브를 거쳐 다시 오일탱크(11)로 순환한다.

그러나, 전자제어 스티어링(EPS, electronic controlled steering) 시스템의 경우 기어부(1, 2)에서 히스노이즈가 발생하고 있다.

이러한 히스노이즈의 원인을 분석한 결과 유압펌프(10)와 밸브하우징(18)을 연결하는 작동유 공급용 유압관(21)과 유압탱크(11)와 밸브하우징(18)을 연결하는 작동유 리턴용 유압관(22)의 압력차이에 따라 밸브하우징(18)내에 캐비테이션이 발생하며 이 캐비테이션의 발생이 히스노이즈의 원인인 것으로 파악되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 파워스티어링 장치의 압력차이에 따른 히스노이즈를 저감하기 위한 파워스티어링 장치의 소음저감장치를 제공하는 것이다.

도 1은 랙크피니언식 파워스티어링 장치의 구성도이다.

도 2은 본 발명에 따른 소음저감장치의 구성을 도시하는 구성도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1, 2 : 조향기어3 : 작동실린더

4, 5 : 작동실7 : 토션바

8 : 콘트롤부싱9 : 회전슬리브

10 : 오일펌프11 : 오일탱크

18 : 벨브하우징21 : 작동유 공급용 유압관

22 : 작동유 리턴용 유압관30 : 솔레노이드밸브

40 : 제어부41 : 차속센서

42 : 조향각센서Po : 리턴용 유압관의 압력

Pi : 공급관의 압력Pc : 단면적 축소에 따라 증가된 유압

이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 콘트롤밸브를 포함하는 파워스티어링 장치에 있어서, 콘트롤밸브 하우징의 작동유 리턴용 유압관에 설치되어 유압관의 단면적을 가변하도록 설치되는 솔레노이드밸브의 차량의 주행조건에 따라 작동유 공급용 유압관과 작동유 리턴용 유압관과의 압력차를 최소화하도록 솔레노이드밸브의 개도를 제어하는 제어부로 구성된 파워스티어링 장치의 소음저감장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 제어부가 차속센서와 조향각 센서에 의해 입력되는 차속 및 조향각에 따라 솔레노이드밸브의 개도를 가변하도록 구성된 파워스티어링 장치의 소음저감장치를 제공한다.

상술한 바와 같이 구성된 소음저감장치를 사용하므로써, 파워스티어링 장치에서 발생하는 히스소음을 저감하므로써, 실내소음감소 및 조향감 향상에 기여할 수 있게 된다.

이하, 첨부도면을 참조하여, 본 발명에 따른 파워스티어링 장치의 소음저감장치에 대해 보다 상세히 설명한다.

도 2에 본 발명에 따른 파워스티어링 장치의 소음저감장치의 구성이 도시되어 있다.

본 발명에 따른 파워스티어링 장치의 소음저감장치는 도 1의 A로 도시한 작동유의 리턴용 유압관(22)에 설치한다.

본 발명에 따른 소음저감장치는 저압측인 리턴유로에 솔레노이드밸브(30)를 설치하여 리턴용 유압관(22)의 단면적을 가변시켜 배압(Po)을 유로단면적의 축소에 따른 압력증가분(Pc)만큼 증압하여 배압(Po)의 증가를 통한 작동유 공급용 유압관(21)의 고압(Pi)과의 압력차를 줄이도록 구성된다.

따라서, 본 발명은 배압(Po)을 증가시키되 리턴용 유압관(22)의 단면적만을 변화시키므로 스티어링 작동에 대해서는 배압이 Po+Pc로 작용하므로 스티어링 작동에는 영향을 미치지 않는다.

본 발명에 따른 솔레노이드밸브(30)를 이용한 소음저감장치에서 단면적축소에 따른 유압증가(Pc)는 다음의 식에 따라 결정된다.

위의 식에서 Po는 본 발명에 따른 소음저감장치인 솔레노이드밸브(30) 전방의 작동유의 유압, P는 솔레노이드밸브(30)에서의 작동유의 유압, Q는 유량, α는 작동유의 밀도, A는 유압관(22)의 단면적, A'는 솔레노이드밸브(30)에 의해 축소된 유압관(22)의 단면적을 표시한다.

위의 식에서 알 수 있는 바와 같이, 유압관(22)의 단면적을 A→A'로 감소시키므로써 단면적 감소분의 제곱에 비례하는 양만큼의 유압상승을 얻을 수 있게 된다.

본 발명에 따른 솔레노이드밸브(30)에 의한 유압관(22)의 개도는 차량의 속도, 스티어링각도에 대한 조건에 따라 제어부(40)에서 제어하게 된다.

따라서, 차량의 속도를 검출하기 위한 차속센서(41)와 스티어링 각도를 감지하기 위한 조향각 센서(42)를 설치하여 제어부(40)로 신호를 보내도록 구성되어 있다.

이에따라, 본 발명에 따른 소음저감장치는 리턴용 유압관(22)에 솔레노이드밸브(30)를 설치하여 차량의 주행 및 조향조건에 따라 리턴용 유압관(22)의 개도를 조절함으로써, 작동유 공급용 유압관(21)과 리턴용 유압관(22)의 압력차를 최소로 조정하여 압력차에 따른 소음의 발생을 방지할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 구성된 소음저감장치를 사용함으로써, 파워스티어링 장치에서 발생하는 히스소음을 저감하므로써, 실내소음감소 및 조향감 향상에 기여할수 있게 된다.

이상에서 본 발명의 구체적인 일실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 이 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

예컨데, 본 발명은 설명의 편의를 위하여 랙크피니언식의 파워스티어링 장치를 예로 들어 설명하였으나 다른 구성의 파워스티어링 장치에도 그대로 혹은 장치의 구성에 따라 부분적으로 변경하여 적용할 수 있을 것이다.

Claims (2)

1. 콘트롤밸브를 포함하는 파워스티어링 장치에 있어서, 콘트롤밸브 하우징의 작동유 리턴용 유압관에 설치되어 유압관의 단면적을 가변하도록 설치되는 솔레노이드밸브와 차량의 주행조건에 따라 작동유 공급용 유압관과 작동유 리턴용 유압관과의 압력차를 최소화하도록 솔레노이드밸브의 개도를 제어하는 제어부로 구성된 파워스티어링 장치의 소음저감장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어부가 차속센서와 조향각 센서에 의해 입력되는 차속 및 조향각에 따라 솔레노이드밸브의 개도를 가변하도록 구성된 것을 특징으로 하는 파워스티어링 장치의 소음저감장치.