KR20000008986A - 인테그럴형 동력 조향장치의 제어 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동력 실린더를 조향 기어 복스 내부에 설치하는 인테그럴형 동력 조향장치의 제어 밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 밸브의 제조 설비를 간소화하여 제조 원가를 절감할 수 있으며, 밸브의 성능 편차를 감소시킬 수 있도록 한 인테그럴형 동력 조향장치의 제어 밸브에 관한 것이다.

이를 위한 본 고안에 따른 제어 밸브는, 로터리 밸브의 내주면상에는 소정 개수의 유로홈을 등간격으로 형성하고, 상기 로터리 밸브에 회전 가능하도록 삽입되는 제어 밸브 축의 원주면에는 상기 로터리 밸브의 유로홈과 동일한 개수의 유로홈을 등간격으로 형성하며, 압력 포트, 리턴 포트, 좌우의 동력 실린더실이 상기 로터리 밸브와 상기 제어 밸브 축의 각각의 유로홈에 대칭적으로 연통되도록 상기 제어 밸브 축을 배치하여서 된 인테그럴형 동력 조향장치의 제어 밸브에 있어서, 상기 로터리 밸브의 내주면상에 형성되는 등간격의 유로홈 및 상기 리턴 포트에 연통되도록 상기 제어 밸브 축의 원주면상에 형성되는 등간격의 유로홈은 축방향으로 형성하고, 상기 압력 포트에 연통되도록 상기 제어 밸브 축의 원주면상에 형성되는 등간격의 유로홈은 상기 축방향에 대해 일정 각도로 경사지게 형성하여서 된 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본 고안에 따른 제어 밸브에 의하면, 제어 밸브 축의 원주면에 형성되는 유로홈중 압력 포트에 연통되는 유로홈을 경사지게 형성하는 것으로 인해 챔퍼를 가공할 필요성이 제거되므로, 제조 설비를 간소화하여 제조 원가를 절감할 수 있고, 밸브 성능의 편차를 억제할 수 있게 된다.

Description

인테그럴형 동력 조향장치의 제어 밸브

본 발명은 동력 실린더를 조향 기어 복스 내부에 설치하는 인테그럴형 동력 조향장치의 제어 밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 밸브의 제조 설비를 간소화하여 제조 원가를 절감할 수 있으며, 밸브의 성능 편차를 감소시킬 수 있도록 한 인테그럴형 동력 조향장치의 제어 밸브에 관한 것이다.

동력 조향장치는 조향장치의 도중에 배력장치를 설치하여 조향 휠의 조작력을 배력장치의 배력 작용에 의해 경감시키도록 한 것으로, 일반적으로 배력 작용의 동력원인 유압을 발생하는 동력장치와, 동력장치에서의 유압을 구동 바퀴의 조향력으로 바꾸는 동력 실린더를 구비하는 작동장치, 및 동력 실린더에의 유로를 개폐하는 제어 밸브를 구비하는 제어장치로 구성된다.

또한, 동력 조향장치는 동력 실린더의 배치에 따라 동력 실린더를 조향 링키지의 도중에 설치하는 링키지 타입의 동력 조향장치와, 동력 실린더를 조향 기어 복스 내부에 설치하는 인테그럴 타입의 동력 조향장치로 구분되며, 동력 실린더, 조향 기어부, 제어 밸브 등으로 구성되는 인테그럴 타입의 동력 조향장치는 제어 밸브의 종류에 따라 스풀 밸브에 의해 작동하는 타입과, 플래퍼 밸브에 의해 작동하는 타입, 및 로터리 밸브에 의해 작동하는 타입으로 구분된다.

로터리 밸브에 의해 작동하는 타입의 인테그럴형 동력 조향장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 조향 휠의 회전력이 조향 축, 제어 밸브 축(1), 토션 바(2)를 거쳐서 피니언 기어(3)로 전달되고, 피니언 기어(3)의 회전력이 랙 기어(5)를 통해 직선 운동으로 변환되어 구동 바퀴의 좌우 너클 암으로 전달되므로써 구동 바퀴가 조향되도록 구성되어 있으며, 유압을 변환하는 제어 밸브부는 제어 밸브 축(1)과 로터리 밸브(6)로 구성되어 있다.

제어 밸브부는 유로의 수에 따라 3-패스 밸브와 4-패스(path) 밸브가 주로 사용되고 있는바, 본 발명의 제어 밸브는 유로의 수에 관계없이 모두 적용 가능하므로, 이하에서는 유압 포트와 리턴 포트가 3개씩 구비되는 3-패스 밸브에 대해서만 설명한다.

제어 밸브 축(1)의 원주면에는 도 2 및 도 4에서와 같이, 6개의 축방향 유로홈(1')이 등간격으로 형성되어 있고, 로터리 밸브(6)의 내주면상에는 축방향 유로홈(1')에 대응하는 6개의 축방향 유로홈(6')이 등간격으로 형성되어 있으며, 각각의 축방향 유로홈(1',6')에는 대칭적으로 4조의 유로, 즉 압력 포트(P), 리턴 포트(R), 좌우의 동력 실린더실(C₁,C₂)이 관통되어 있고, 모든 축방향 유로홈(1')의 에지부에는 도 3에서와 같이 챔퍼(chamfer :1")가 미세하게 가공되어 있다.

이 챔퍼(1")는 통상의 주행시에 압력 포트(P)를 통해 유입된 오일 펌프의 작동유 유압이 급격하게 상승됨에 따라 차량의 조향성이 불안전해지는 것을 방지하기 위하여 상기 유압이 조타력(제어 밸브 축과 로터리 밸브의 상대각변위) 대비 도 5에서와 같은 상승 곡선을 나타내도록 한 것으로, 상승 곡선중 기울기가 완만하게 변화하는 부분은 통상의 주행시를 나타내며, 기울기가 급격하게 변화하는 부분은 차량의 주ㆍ정차시를 나타낸다.

이와 같은 유압 특성을 나타내기 위해 축방향 유로홈(1')의 에지부에 형성되는 각각의 챔퍼(1")는 모두 동일한 치수(각도 및 폭)를 갖도록 형성되어야 하며, 만일 챔퍼의 치수가 동일하지 않은 경우에는 제어 밸브의 성능 편차가 확대되어 나타나게 된다.

이와 같이 구성된 제어 밸브는 다음과 같이 작동된다.

자동차가 직진 주행하고 있을 때에는 제어 밸브 축(1)과 로터리 밸브(6)에는 상대각변위는 없으며, 오일 펌프에서 공급된 작동유는 로터리 밸브(6)의 압력 포트(P)로부터 제어 밸브 축(1)의 축방향 유로홈(1')으로 유입된 후 리턴 포트(R)로 유출되어 오일 리저버 탱크로 복귀된다. 따라서, 동력 실린더실의 동력 피스톤 좌우에는 작동 압력차가 생기지 않으므로 동력 피스톤은 중립을 유지하여 직진 상태를 유지한다.

이와 같은 상태에서는, 도 3에서와 같이 유로홈(1')의 챔퍼(1")와 유로홈(6')의 에지부간의 최단 거리만큼의 유로가 형성되며, 이 유로가 오리피스의 역할을 하면서 유압을 제어하게 되고, 이 유압은 하기의 식 (1)에 따라 제어된다.

P = k(Q²/A²) ------------------------ (1)

상기 식 (1)에서 P는 유압이고, k는 상수이며, Q는 펌프의 공급 유량이고, A는 오리피스의 단면적이다.

그리고, 운전자의 조타력이 입력되면 이 조타력은 제어 밸브 축(1)으로부터 토션 바(2)를 거쳐 피니언 기어(3), 랙 기어(5)로 전달된다. 이 경우 피니언 기어(3)에는 노면에서의 반력이 전달되고 있기 때문에 토션 바(2)가 비틀려지게 되고, 토션 바(2)의 비틀림 양만큼 제어 밸브 축(1)이 여분으로 회전되어 로터리 밸브(6)에 대해 오른쪽 또는 왼쪽 방향으로 상대 위치가 이동되며, 이 이동에 의해 유로의 변환이 이루어져 동력 피스톤이 작동된다.

상술하면, 운전자의 조타력이 입력된 경우 제어 밸브 축(1)은 로터리 밸브(6)에 대하여 상대각변위가 발생되고, 이로 인해 제어 밸브 축(1)과 로터리 밸브(6)의 유로홈(1',6')의 에지부가 개폐되어 유압 작용의 방향을 절환하게 된다.

상기와 같이 구성된 동력 조향장치의 제어 밸브는, 제어 밸브에 작용하는 유압이 도 5에서와 같은 특성을 나타내도록 하여 통상의 주행시에 유압의 급격한 상승으로 인해 차량의 조향성이 불안전해지는 것을 방지하기 위하여 제어 밸브 축의 원주면상에 형성된 축방향 유로홈의 에지부에 챔퍼를 가공하였는바, 종래에는 챔퍼의 치수, 즉 각도 및 폭의 미세한 편차에 의해서도 제어 밸브의 성능 편차가 크게 확대되어 나타나게 된다.

따라서, 이러한 성능 편차를 억제하기 위해서는 챔퍼를 미세하게 가공해야 하지만, 챔퍼를 미세하게 가공하는 것이 용이하지 않고, 챔퍼를 가공하기 위한 제조 설비가 복잡하여 제조 원가가 높은 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 밸브의 제조 설비를 간소화하여 제조 원가를 절감할 수 있으며, 밸브의 성능 편차를 감소시킬 수 있도록 한 인테그럴형 동력 조향장치의 제어 밸브를 제공함을 목적으로 한다.

도 1은 로터리 밸브에 의해 작동하는 종래 기술에 따른 인테그럴형 동력 조향장치의 개략 구성도.

도 2는 도 1의 요부 단면도.

도 3은 도 2의 "A"부 확대도.

도 4는 종래 기술에 따른 제어 밸브 축의 외관을 나타내는 도면.

도 5는 종래 기술에 따른 유압-상대각변위 선도.

도 6은 본 발명에 따른 제어 밸브 축의 외관을 나타내는 도면.

도 7은 자동차가 직진 상태에 있는 경우를 나타내는 도면.

도 8은 자동차가 회전 상태에 있는 경우를 나타내는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11 : 제어 밸브 축 11' : 축방향 유로홈

11" : 경사 유로홈

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 인테그럴형 동력 조향장치의 제어 밸브는, 로터리 밸브의 내주면상에는 소정 개수의 유로홈을 등간격으로 형성하고, 상기 로터리 밸브에 회전 가능하도록 삽입되는 제어 밸브 축의 원주면에는 상기 로터리 밸브의 유로홈과 동일한 개수의 유로홈을 등간격으로 형성하며, 압력 포트, 리턴 포트, 좌우의 동력 실린더실이 상기 로터리 밸브와 상기 제어 밸브 축의 각각의 유로홈에 대칭적으로 연통되도록 상기 제어 밸브 축을 배치하여서 된 인테그럴형 동력 조향장치의 제어 밸브에 있어서, 상기 로터리 밸브의 내주면상에 형성되는 등간격의 유로홈 및 상기 리턴 포트에 연통되도록 상기 제어 밸브 축의 원주면상에 형성되는 등간격의 유로홈은 축방향으로 형성하고, 상기 압력 포트에 연통되도록 상기 제어 밸브 축의 원주면상에 형성되는 등간격의 유로홈은 상기 축방향에 대해 일정 각도로 경사지게 형성하여서 된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 제어 밸브의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명에 따른 제어 밸브 축의 외관을 나타내는 도면으로서, 도시한 바와 같이, 제어 밸브 축(11)의 원주면에는 120°의 간격만큼 서로 이격된 3개의 축방향 유로홈(11')과, 축방향 유로홈(11')의 사이 공간에서 120°의 간격만큼 서로 이격된 경사 유로홈(11")이 형성되며, 경사 유로홈(11")은 축방향에 대해 일정 각도만큼 경사지게 형성되고, 경사 유로홈(11")은 압력 포트(도 1의 P)에 연통되도록 배치된다.

그리고, 도시하지는 않았지만, 제어 밸브 축(11)이 삽입되는 로터리 밸브의 내주면에는 종래와 동일하게 6개의 축방향 유로홈이 등간격으로 형성된다.

경사 유로홈(11")은 종래 기술에 따른 챔퍼의 역할을 수행할 수 있도록 한 것으로, 이를 도 7 및 도 8을 참조로 설명하면 다음과 같다.

자동차가 직진 상태에 있는 경우에는 도 7에서와 같이, 로터리 밸브와 제어 밸브 축에는 상대각변위는 없으며, 오일 펌프에서 공급된 작동유는 로터리 밸브의 압력 포트로부터 제어 밸브 축(11)의 경사 유로홈(11")으로 유입된다.

이때, 압력 포트에 연통되어 있는 경사 유로홈(11")의 양측 일부(빗금친 부분)가 점선으로 도시되어 있는 로터리 밸브의 축방향 유로홈(16')에 연통되어 있으므로, 압력 포트를 통한 작동유가 유로(빗금친 부분)와 리턴 포트를 통해 오일 리저버 탱크로 복귀된다.

따라서, 동력 실린더실의 동력 피스톤 좌우에는 작동 압력차가 생기지 않으므로 동력 피스톤은 중립을 유지하여 직진 상태를 유지한다.

그리고, 자동차가 회전 상태에 있는 경우에는 도 8에서와 같이, 운전자의 조타력이 제어 밸브 축(11)으로부터 토션 바를 거쳐 피니언 기어, 랙 기어로 전달되어 토션 바가 비틀려지게 되고, 토션 바의 비틀림 양만큼 제어 밸브 축(11)이 여분으로 회전되어 로터리 밸브에 대해 오른쪽 또는 왼쪽 방향으로 상대 위치가 이동되며, 이 이동에 의해 유로(빗금친 부분)가 변환되어 동력 피스톤이 작동된다.

이와 같이 작동되는 제어 밸브는 제어 밸브 축과 로터리 밸브의 상대각변위에 따라 도 5와 유사한 유압 특성을 보이게 된다.

본 발명은 상기 실시예로 제한되는 것이 아니며, 첨부된 특허청구범위의 정신과 범주내에서 본 기술분야의 숙련자에 의해 수정 및 변경될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 제어 밸브에 의하면, 제어 밸브 축의 원주면에 형성되는 유로홈중 압력 포트에 연통되는 유로홈을 경사지게 형성하는 것으로 인해 챔퍼를 가공할 필요성이 제거되므로, 제조 설비를 간소화하여 제조 원가를 절감할 수 있고, 밸브 성능의 편차를 억제할 수 있게 된다.

Claims (1)

1. 로터리 밸브의 내주면상에는 소정 개수의 유로홈을 등간격으로 형성하고, 상기 로터리 밸브에 회전 가능하도록 삽입되는 제어 밸브 축의 원주면에는 상기 로터리 밸브의 유로홈과 동일한 개수의 유로홈을 등간격으로 형성하며, 압력 포트, 리턴 포트, 좌우의 동력 실린더실이 상기 로터리 밸브와 상기 제어 밸브 축의 각각의 유로홈에 대칭적으로 연통되도록 상기 제어 밸브 축을 배치하여서 된 인테그럴형 동력 조향장치의 제어 밸브에 있어서,

   상기 로터리 밸브의 내주면상에 형성되는 등간격의 유로홈 및 상기 리턴 포트에 연통되도록 상기 제어 밸브 축의 원주면상에 형성되는 등간격의 유로홈은 축방향으로 형성하고, 상기 압력 포트에 연통되도록 상기 제어 밸브 축의 원주면상에 형성되는 등간격의 유로홈은 상기 축방향에 대해 일정 각도로 경사지게 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 인테그럴형 동력 조향장치의 제어 밸브.