KR20010103903A - 파워 스티어링 조향펌프의 유량조절밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 파워 스티어링 조향펌프의 유량조절밸브에 관한 것으로서, 토출포트와 환류포트가 연통되는 공간부를 형성하도록 외체를 이루는 하우징, 상기 하우징의 일측단에 삽입 고정되며 축선방향으로 연통공이 관통 형성된 출구 조인트 및, 연통공을 통해 상기 출구 조인트와 연통되며 플런저 스프링에 의해 상기 출구 조인트 대향측에 탄성 지지되어 있는 컨트롤 플런저로 구성된 파워 스티어링 조향펌프의 유량조절밸브에 있어서, 상기 컨트롤 플런저의 내부에는 전방 끝단측 대경부 반대쪽 끝단에 삽입되는 플런저 스크루의 밸브 시트부와 접촉하는 원판형의 밸브 디스크가 복귀 유로를 개폐하도록 설치되는 특징이 있다.

따라서, 본 발명은 컨트롤 플런저의 릴리프 밸브 구조에서 귀환유로를 개폐시키는 밸브를 원판형의 디스크로 구성함으로써 작동유의 맥동에 의한 밸브부재의 진동 및 떨림을 최소화시켜 릴리프 소음감소시킬 수 있게 됨은 물론 부품수를 줄여 제작 및 조립성을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

파워 스티어링 조향펌프의 유량조절밸브{flow rate controlling valve of power steering hydraulic pump}

본 발명은 자동차 파워 스티어링 조향펌프의 유량조절밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 파워 스티어링을 위해 조향펌프로부터 공급되는 작동유 또는 파워 스티어링 장치로부터 귀환하는 유압이 일정압을 초과하여 과도해질 때 개방되어 내부의 유압을 완화시키도록 되어 있는 컨트롤 플런저의 릴리프 밸브 구조에서 귀환유로를 개폐시키는 밸브를 디스크로 구성함으로써, 작동유의 맥동에 의한 밸브부재의 진동 및 떨림(chattering)을 최소화시켜 릴리프 소음(relief noise)을 감소시킬 수 있도록 하는 파워 스티어링 조향펌프의 유량조절밸브에 관한 것이다.

일반적으로 유압식 파워 스티어링 장치는 스티어링휠에 연결되는 조향 링키지의 중간에 설치된 오일펌프로부터 공급되는 유압을 동력조향기어에 의해 배력시켜 출력축을 통해 조향륜(전륜)에 가함으로써 조향력을 증대시켜 운전자가 적은 힘으로도 가볍고 신속한 조향을 할 수 있도록 해준다.

이러한 파워 스티어링 장치는 유압을 발생시키는 동력수단과, 그 발생된 유압을 기계적인 힘으로 바꾸어 조향력을 일으키는 작동수단과, 유로의 개폐를 통해 작동 실린더의 동작방향과 상태를 제어하는 제어수단으로 구성되어 있으며, 운전자에 의한 조향휠의 조작력을 감소시킬 수 있고, 노면으로부터 전륜을 통해 조향휠에 충격이 전달되는 킥백(kick back) 현상을 방지하며, 전륜의 진동에 의한 시미모션(shimmy moti on)을 감쇠시키는 특징을 가지고 있다.

상기와 같은 파워 스티어링 장치의 전형적인 한 예를 도 1에 도시하였는 바, 이를 간단히 살펴보면 다음과 같다.

도시되는 바와 같이, 일반적인 종래의 파워 스티어링 장치는 동력수단인 조향펌프(101), 작동수단인 파워 실린더(104), 제어수단인 컨트롤 밸브(105)로 구성되어 있다. 여기에서 조향펌프(101)는 엔진의 동력을 전달받아 회동하면서 인테이크 호스(102a)를 통해 리저버(102)로부터 오일을 흡입하면서 강제 토출하여 유압을 발생시키도록 되어 있다. 또한 파워 실린더(104)는 2개의 챔버를 형성하는 피스톤(미도시)이 타이로드(106)를 거쳐 양측 전륜(109)에 연결되어 조향펌프(101)로부터의 유압을 차륜측에 전달하도록 되어 있다. 그리고 컨트롤 밸브(105)는 조향축(107)의 회전각에 따라 조향펌프(101)로부터 압력호스(101a)로 송출되는 유압을 파워 실린더(104)의 해당 챔버로 공급하고 다른 챔버의 오일을 리턴호스(102b)를 통해 리저버(102)로 배출하도록 되어 있다.

따라서 엔진이 구동되면 조향펌프(101)는 동기 회전하면서 리저버(102)의 오일을 흡입하여 압력호스(101a)상에 유압을 형성하게 되는데, 예를 들어 컨트롤 밸브(105)가 로터리 밸브일 경우, 운전자가 스티어링 휠(108)을 한쪽으로 돌리면 그 물리적인 힘은 조향축(107)에 전달되면서 컨트롤 밸브(105) 내의 토션바(미도시)를 비틀게 된다. 이에 따라 토션바의 비틀림에 의해 컨트롤 밸브(105)가 회전 동작되면서 조향펌프(101)에 연결된 압력호스(101a)를 스티어링 휠(108)의 회전방향에 해당하는 파워 실린더(104)의 챔버로 개방시키고, 다른 챔버는 리저버(102)와 연결된 리턴호스(102b)로 개방시킨다.

이에 따라, 컨트롤 밸브(105)에 의해 압력호스(101a)와 연통된 파워 실린더(104)의 챔버는 오일이 유입되면서 피스톤을 이동시켜 확장되고, 반대쪽의 챔버는 피스톤의 이동에 의해 수축되면서 오일을 리턴호스(102b)를 통해 리저버(102)로 배출시킨다. 이때, 이동하는 피스톤은 유압에 의해 타이로드(108)를 조작하면서 전륜(109)의 진행각도를 바꾸어 동력조향을 하게 된다.

위와 같은 파워 스티어링 장치에서 조향펌프(101)는 도 2에 도시되는 바와 같이, 하우징(H)의 중심부에서 엔진으로부터 동력을 전달받는 구동축(DS)이 베인(vane)과 연동되게 설치되어 있고, 상부에는 베인이 회전됨에 따라 리저버로부터 인테이크호스(102a)를 통해 흡입되면서 토출되는 오일의 유량을 조절하는 유량조절밸브(V)가 설치되어 있다.

도 3은 이러한 종래 유량조절밸브(V)의 한 예를 도시한 것으로서, 하우징(H)의 상단부에는 일측 끝단이 외부로 개방된 원통형의 공간부(110)가 형성되어 있고, 그 중심부에는 조향펌프의 환류포트(112; superharge hole) 및 토출포트(111)가 격벽(113)을 두고 연통되어 있다.

상기 공간부(110)의 개방부위에는 길이방향으로 출구홀(121)이 형성된 출구 조인트(120)가 체결되어 있고, 공간부(110) 내부에 위치되는 출구홀(121)의 일측 끝단에는 연통공(122)이 형성되어 있으며, 타측단에는 압력호스가 연통 상태로 체결구(123)에 의해 연결되어 있다.

상기 공간부(110)의 출구 조인트(120) 대향측에는 끝단부 및 중단부에 공간부(110)의 내주면과 밀착하는 2개의 대경부(151)(152)를 갖는 컨트롤 플런저(150)가 전후방향으로 이동 가능하게 삽입되어 있으며, 끝단부의 대경부(151)가 출구 조인트(120)의 전면부와 접촉하면서 환류포트(112)와 토출포트(111)를 서로 개폐하도록 되어 있다. 또한, 컨트롤 플런저(150)의 일측에는 플런저(150)를 출구 조인트(120) 쪽으로 가압하는 밸브 스프링(160)이 설치되어 있으며, 출구 조인트(120)의 출구홀(121) 쪽 공간과 밸브 스프링(160)이 설치된 공간은 연통공(115 ; communication hole)에 의해 유체 연결되어 있다.

상기 컨트롤 플런저(150)는 도 4에 분해 도시된 바와 같이 릴리프 밸브 구조가 구비되어 있다. 즉, 두 대경부(151,152) 사이에 블리드 홀(153)이 형성되어 있고, 그 대향측에는 내외로 연통된 릴리프관(154a)을 갖는 플런저 스크루(154)가 체결되어 있으며, 릴리프관(154a)의 내측에는 볼(155)과 이 볼(155)을 릴리프관(154a)으로 가압하는 볼 스프링(156) 및 볼(155)의 이동을 제한하는 볼 가이드(157)가 설치되어 하나의 릴리프 밸브구조를 형성하고 있다.

여기에서 토출포트(111)를 통해 공간부(110)에 공급되는 오일의 토출유량이 증대되면 공간부(110)에 공급된 오일이 연통공(115)을 통해 컨트롤 플런저(150)의 배압으로 작용하여 플런저(150)를 앞으로 즉, 좌측으로 이동시키게 된다. 이 상태에서 플런저(150)에 작용하는 유압력이 더욱 증대되면 플런저(150) 내부에 장착된 볼(155)이 볼 스프링(156)을 가압하면서 앞으로 밀려 플런저 스크루(154)로부터 분리된다.

이에 따라, 컨트롤 플런저(150)의 배압으로 작용하는 오일은 플런저(150) 내부를 통과하여 플런저(150) 전방에 형성된 블리드 홀(153)을 통해 환류포트(112)로 유동하게 된다.

그런데, 종래 유량조절밸브(V)의 컨트롤 플런저(150)는 도 4에 도시된 바와 같이 볼(155)과 볼 가이드(157)가 볼 스프링(156)에 서로 탄력적으로 밀착되는 구조로 플런저(150)에 작용하는 배압의 크기에 따라 볼(155)과 플런저 스크루(154)가 개폐를 반복하면서 착탈됨으로써 볼(155)의 떨림(chattering)으로 인한 마찰음과 볼(155)이 스크루(154)에서 이탈되면서 야기되는 급격한 압력강하로 인한 유체소음이 복합된 릴리프 소음을 발생시키는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 작동유의 맥동에 의한 릴리프 밸브부재의 진동 및 떨림을 최소화시켜 릴리프 소음을 감소시킬 수 있도록 하는 파워 스티어링 조향펌프의 유량조절밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 파워 스티어링 장치의 개략 사시도

도 2는 도 1에 도시된 파워 스티어링 장치의 조향펌프를 보인 측면도

도 3은 종래 조향펌프에 장착되는 유량조절밸브의 한 예를 보인 종단면도

도 4는 도 3에 도시된 유량조절밸브의 컨트롤 플런저의 분해 종단면도

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 파워 스티어링 조향펌프의 유량조절밸브를 보인 단면도

도 6은 도 5에 도시된 유량조절밸브의 컨트롤 플런저를 보인 단면도

도 7은 도 6에 도시된 밸브 디스크의 정면도.

도 8은 도 7에 도시된 밸브 디스크의 측단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 유량조절밸브 3 : 하우징

10, 71 : 공간부 11 : 토출포트

12 : 환류포트 15 : 연통공

20 : 출구 조인트 50 : 컨트롤 플런저

51, 52 : 대경부 53 : 블리드 홀

54 : 플런저 스크루 57 : 밸브 디스크

57a : 고정부 57b : 개폐부

57c : 개통홀 68 : 패킹

70 : 챔버 70a : 고정턱

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 특징에 따르면, 토출포트와 환류포트가 연통되는 공간부를 형성하도록 외체를 이루는 하우징, 상기 하우징의 일측단에 삽입 고정되며 축선방향으로 연통공이 관통 형성된 출구 조인트 및, 연통공을 통해 상기 출구 조인트와 연통되며 플런저 스프링에 의해 상기 출구 조인트 대향측에 탄성 지지되어 있는 컨트롤 플런저로 구성된 파워 스티어링 조향펌프의 유량조절밸브에 있어서, 상기 컨트롤 플런저의 내부에는 전방 끝단측 대경부 반대쪽 끝단에 삽입되는 플런저 스크루의 밸브 시트부와 접촉하는 원판형의 밸브 디스크가 복귀 유로를 개폐하도록 설치되는 파워 스티어링 조향펌프의 유량조절밸브를 제공한다.

이때, 본 발명의 부가적인 특징에 따르면, 상기 밸브 디스크는 원주상 외곽부에 위치되어 상기 플런저 스크루를 통해 고정되는 고정부와, 그 고정부로부터 중심으로 갈수록 볼록하게 굴곡되어 상기 밸브 시트부와 접촉하면서 유로를 개폐시키는 개폐부와, 상기 개폐부의 외곽부에 관통 형성되는 개통홀을 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면에 따라 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 파워 스티어링 조향펌프의 유량조절밸브(1)를 도시한 것으로서, 이 유량조절밸브(1)는 기존 조향펌프 유량조절밸브와 마찬가지로 외체를 형성하는 하우징(3), 이 하우징(3)의 일측단에 삽입 고정되는 출구 조인트(20) 및, 이 출구 조인트(20)의 대향측에 삽입되는 컨트롤 플런저(50)로 구성된다. 하우징(3)에는 조향펌프와 연결되어 있는 환류포트(12)와 토출포트(11)가 각각 형성되고, 출구 조인트(20)와 컨트롤 플런저(50)를 유체 연결하는 연통공(15)이 형성되며, 내부 공간(10)에 이동 가능하게 삽입되는 컨트롤 플런저(50)는 플런저 스프링(60)에 의해 탄력적으로 지지되는 구조로 이루어진다.

여기서, 하우징(3) 내부 공간(10)을 이동하면서 환류포트(12)와 토출포트(11)를 개폐하여 작동유의 유량을 조절하도록 이루어진 컨트롤 플런저(50)는 도 6에 도시되는 바와 같이 본체(50a), 플런저 스크루(54), 밸브 디스크로 구성된다.

또한, 본체(50a)는 유량조절밸브(1) 하우징(3) 내주면을 따라 도면상 좌우로 왕복 이동하도록 이루어지며, 내부에 플런저 스크루(54)와 밸브 디스크(57)가 삽입되는 챔버(70)가 형성되고, 전방 끝단부와 중단부 둘레에 대경부(51,52)가 각각 형성되며, 이 대경부(51,52) 사이에는 마주보는 방향으로 블리드 홀(53)이 관통 형성된다. 본체(50a)의 후방 끝단에 형성된 개구부에 삽입 장착되는 플런저 스크루(54)는 중심 축선상에 릴리프관(54a)이 관통 형성되고, 이 릴리프관(54a)의 전방단 개구부에는 밸브 디스크(57)와 접촉되는 밸브 시트부(67)가 형성된다.

그리고, 밸브 디스크(57)는 블리드 홀(53)의 하류측 챔버(50)에 위치되어 플러저 스크루(54)의 릴리프관(54a)의 유로를 개폐시키도록 설치되는 것으로, 도 7 및 도 8에 도시되는 바와 같이 원주상 외곽부에 위치되어 플런저 스크루(54)를 통해 고정되는 고정부(57a)와, 그 고정부(57a)로부터 중심으로 갈수록 볼록하게 굴곡되어 밸브 시트부(67)와 접촉하면서 유로를 개폐시키는 개폐부(57b)와, 그 개폐부(57b)의 외곽부에 관통 형성되는 개통홀(57c)로 이루어진다. 즉, 밸브 디스크(57)은 고정부(57a)의 중심쪽에 위치되는 개폐부(57b)의 탄성력을 이용하여 릴리프관(54a)의 개폐압력을 조절하게 되는 바, 릴리프관(54a)에 작용하는 압력에 의해 개폐부(57b)가 밸브 시트부(67)로부터 분리될 경우 릴리프관(54a)으로부터의 유압은 개폐부(57b)의 외곽에 관통된 개통홀(57c)을 통해 챔버(70)로 토출된다.

이때, 밸브 디스크의 고정부(57a)는 플런저 스크루(54)의 단부와 챔버(70)에 형성된 고정턱(70a)을 통해 고정되며, 밸브 시트부(67)에는 개폐부(57b)와의 기밀 접촉을 위한 패킹(68)이 설치된다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 유량조절밸브(1)에 의하면, 컨트롤 플런저(50)의 배면측 공간(71)에 공급되는 오일의 양이 설정량 이상을 초과하게 되면 플런저(50)는 전방측으로 이동되어 출구조인트(20)의 후방면과 맞닿음 된다. 계속해서 공간(71)의 오일압이 증대되면 플런저(50) 배면에 작용하는 유압으로 인해 릴리프관(54a)을 폐쇄한 상태로 시트부(67) 내에 안착되어 있던 밸브 디스크의 개폐부(57b)는 탄력적으로 후방으로 압축되면서 밀리게 된다. 이렇게 하여 릴리프관(54a)이 개방되면 그 릴리프관(54a)의 오일은 밸브 디스크(57)의 개통홀(57c)을 통해 챔버(70) 내부로 유입되고, 다시 블리드 홀(53)을 통해 컨트롤플런저(50)로부터 빠져나와 환류포트(12)를 통해 조향펌프로 복귀된다. 이때, 밸브 디스크(57)는 하나의 구성부재로 이루어져 압력 변화에 따라 밸브 시트부(67)로부터 일체로 분리되었다가 다시 일체로 접촉되는 작용을 하게 되므로, 릴리프 구성부재간의 마찰에 따른 진동 및 떨림현상을 줄일 수 있게 된다.

한편, 컨트롤 플런져(50)의 배면측 공간(71)의 오일압이 낮아지면 릴리프관(54a)을 개방시켰던 밸브 디스크의 개폐부(57b)는 자체 탄성력에 의해 밸브 시트부(67)쪽으로 복귀되면서 릴리프관(54a)의 개통유로를 폐쇄시키거나 축소시키게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 컨트롤 플런저의 릴리프 밸브 구조에서 귀환유로를 개폐시키는 밸브를 원판형의 디스크로 구성함으로써, 작동유의 맥동에 의한 밸브부재의 진동 및 떨림을 최소화시켜 릴리프 소음을 감소시킬 수 있게 됨은 물론 부품수를 줄여 제작 및 조립성을 향상시킬 수 있게 된다.

본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

Claims (3)

1. 토출포트(11)와 환류포트(12)가 연통되는 공간부(10)를 형성하도록 외체를 이루는 하우징(3), 상기 하우징(3)의 일측단에 삽입 고정되며 축선방향으로 연통공(22)이 관통 형성된 출구 조인트(20) 및, 연통공(15)을 통해 상기 출구 조인트(20)와 연통되며 플런저 스프링(60)에 의해 상기 출구 조인트(20) 대향측에 탄성 지지되어 있는 컨트롤 플런저(50)로 구성된 파워 스티어링 조향펌프의 유량조절밸브에 있어서,

   상기 컨트롤 플런저(50)의 내부에는 전방 끝단측 대경부(51) 반대쪽 끝단에 삽입되는 플런저 스크루(54)의 밸브 시트부(67)와 접촉 분리되면서 복귀 유로를 개폐하는 원판형의 밸브 디스크(57)가 설치되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 조향펌프의 유량조절밸브.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 밸브 디스크는 원주상 외곽부에 위치되어 상기 플런저 스크루(54)를 통해 고정되는 고정부(57a)와, 그 고정부(57a)로부터 중심으로 갈수록 볼록하게 굴곡되어 상기 밸브 시트부(67)와 접촉 분리되면서 유로를 개폐시키는 개폐부(57b)와, 상기 개폐부(57b)의 외곽부에 관통 형성되는 개통홀(57c)을 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 조향펌프의 유량조절밸브.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 밸브 시트부(67)에는 상기 개폐부(57b)와 접촉되기 위한 패킹이 설치되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 조향펌프의 유량조절밸브.