KR20030072147A - 파워 스티어링 유압펌프용 압력불감응형 유량제어밸브 - Google Patents

Abstract

본발명의 자동차의 파워 스티어링 유압펌프용 유량조절밸브에 관한 것으로, 작용포트로 토출되는 유압유의 유량이 유압펌프의 회전속도에 따라 변화될 뿐 시스템 압력의 증가와 무관하게 조절되도록 하기 위하여;

직접적인 유량조절기능을 수행하는 유량조절로드를 컨트롤 플런져와 분리시켜 독립적으로 유량조절기능을 수행하도록 하며, 상기 유량조절로드와 함께 유로면적 조절을 통한 유량조절기능을 수행하는 오리피스가 피팅에 설치되도록 구성하여;

시스템 압력의 증가와 무관하게 항상 요구되는 적절한 양의 유압유가 시스템에 공급될 수 있도록 함으로써, 조향안정성을 향상시키는 효과를 구비하는 파워스티어링 유압펌프용 압력불감응식 유량조절밸브를 제공한다.

Description

파워 스티어링 유압펌프용 압력불감응형 유량제어밸브{NON PRESSURE SENSITIVE DROOP FITTING TYPE FLOW CONTROL VALVE FOR HYDRAULIC PUMP OF POWER STEERING SYSTEM}

본 발명은 파워 스티어링 유압펌프용 유량조절밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시스템의 유압 증가시 유량조절밸브의 컨트롤 플런져의 후단면에 작용하는 압력에 의해 과도한 양의 유압유가 토출되는 것을 방지하도록, 컨트롤 플런져와 분리되어 구비되는 유량조절로드로 유량을 제어하여 유압유를 토출시키도록 개선한 유량조절밸브에 관한 것이다.

일반적으로 알려진 파워스티어링장치는 유압장치로서, 엔진에 의해 구동되는 유압펌프에 의해 고압의 유체를 공급하여 스티어링휠을 돌리는데 필요한 대부분의 조향 조작력을 제공한다.

유압을 동력원으로 하는 파워 스티어링 장치에는 파워 재순환식-볼 스티어링 기어를 구비하며 파워부스터가 조향기어와 일체로 되어 있는 일체형 파워 스티어링, 파워 부스터를 구비하며 랙-앤드-피니언 스티어링 기어를 포함하여 구성되는 파워 랙-앤드-피니언 스티어링,및 피트먼-암 스티어링 기어를 구비하는 링크 장치형 파워 스티어링장치 등의 종류가 있다.

도 1은 일반적인 파워스티어링 시스템의 일 예를 도시한 도면이며, 도 2는 종래기술에 따른 유량제어밸브 일체형 유압펌프의 일예를 도시한 정면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 파워스티어링 기어(8), 복동식 실린더와 피스톤으로 구성되는 파워부스터(9), 스티어링휠의 조작에 따라 파워 스티어링기어의 조향 조작력을 제어하기 위하여 유체의 통로를 열거나 닫도록 함으로써 유압을 파워부스터(9) 안으로 보내거나 밖으로 내보내는 유량제어밸브, 엔진 크랭크샤프트 풀리로부터 밸트로 구동되어 유압을 발생시키는 유압펌프(4), 유압유를 저장하는 리저버 탱크(6), 및 이들을 연결하는 호스(10), 파이프(12), 피팅(Fitting) 을 포함하는 배관으로 구성되며, 추가로 유압유로부터 먼지나 이물질을 제거하기 위한 필터나 유압유의 온도를 적정수준으로 유지하기 위한 쿨러를 구비하기도 한다.

파워스티어링기어는 스티어링휠의 조작으로 스티어링휠과 커플링되어 있고, 스티어링컬럼 내부에 위치하는 스티어링샤프트를 통해 조작력이 파워스티어링 기어(8)로 전달되면 제어밸브가 작동하여 리저버(6)에 저장된 유압유를 유압 펌프(4)가 펌핑하여 유압을 구비된 파워부스터(9)에 유압을 공급하게 된다.

상기 유압펌프(4)는 엔진의 크랭크축 일단에 장착된 풀리에 의해 구동되는 것으로, 도 2에 도시되는 바와 같이, 상기 파워부스터(9)로 공급되는 유압유의 유량을 조절하는 유량조절밸브(V')가 설치되어 있다.

도 3은 종래기술에 따른 파워스티어링 유압펌프용 유량조절밸브의 일 예를도시한 도면으로, 도 3a는 유압펌프가 저속회전(약 1000RPM 정도)할 때를 도시한 단면도이고, 도 3b는 유압펌프가 중속회전(약 2500RPM 정도)할 때를 도시한 단면도이며, 도 3c는 유압펌프가 고속회전(약 5000RPM 정도)할 때를 도시한 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같은 종래기술의 유량제어밸브(V')는 내부에 일측이 밀폐된 원통형의 공간부(110)가 형성된 하우징(100)과 , 이 하우징(100) 내부의 폐단부측에 삽입되는 스프링(160)과, 이 스프링(160)에 의해 가압되며 하우징의 내주면에 가이드되어 전후진하게 되는 것으로 전단부에 유량제어를 위한 유량조절로드(170)가 일체로 형성된 컨트롤플런져(150)와, 하우징(100) 내부의 개구부측에 장착되어 상기 유동조절로드(170)를 가이드하는 원통형의 로드가이드(180)와, 하우징(100)의 개구부에 나사결합되며 중심부에 파워부스터(9)와 연결되는 작용포트(Working port)(121)가 형성되는 피팅(120)으로 구성된다.

상기 하우징(100)의 중심부 일측에 길이방향으로 소정의 간격을 두고 연속하여 내·외부를 관통되도록 형성되어 유압펌프의 출력포트(Outlet port)와 연결되는 압력포트(Pressure port)(111) 및 유압펌프의 입력포트(Inlet port)와 연결되는 슈퍼차지포트(Super charge port)(112)를 구비하며, 벽 내부에 개구부측과 폐단부측을 연결하도록 연통공(115)이 형성되어 있다.

상기 컨트롤 플런져(150)는 하우징의 내부압력에 따라 전후진하면서 상기 슈퍼차지포트(112)를 개폐하도록 하며, 상기 하우징(100)의 내경보다 미세하게 작은 직경으로 전단 및 중단 외주부에 각각 밀착부(151)(152)가 형성되고, 내부에 원통형의 챔버(155)가 형성되며, 후단면 중심에 상기 챔버와 연통되는 관통홀(156)이형성되어 있으며, 상기 챔버(155)의 전단부에 해당하며 상기 두 밀착부(151)(152) 사이의 위치에서 측면으로 관통되는 배출공(157)이 형성되어 있으며, 상기 챔버(155) 내에는 일방향 유동만 허용하는 첵밸브(check valve)(190)가 설치되어 있다.

상기 로드가이드(180)는 내주면 후단부에 직경이 좁아지도록 형성된 오리피스(181)가 형성되어, 상기 유량조절로드(170)와 함께 상기 피팅(120)의 작용포트(121)로의 토출유량을 직접적으로 조절하게 된다.

상기 피팅(120)은 중심부를 관통하도록 형성된 작용포트(121)를 제외하고는 완벽하게 밀폐되어야 함에 따라, 자체의 외주면과 하우징의 내주면 소정위치에 상호 대향하는 홈을 형성하여 O-링(122)을 삽입하여 완벽한 밀폐가 가능하도록 한다.

이상과 같은 구성의 종래기술에 따른 유량조절밸브(V')의 작동을 설명하면 다음과 같다. 엔진의 회전수에 비례하여 상기 유압펌프의 회전수도 변화되며, 따라서 유압펌프에서 제공하는 압력도 변화된다. 즉, 엔진이 고속회전하면 유압펌프도 고속회전하여 액체상태인 유압유가 비압축성에 해당함에 따라 압력과 유량이 증가된 상태로 유압유가 유량제어밸브의 압력포트(111)에 제공되고, 반대로 저속회전시에는 감소된 압력 및 유량으로 유압유가 상기 압력포트(111)에 제공되는 것이다.

유압펌프의 정지시에는 상기 컨트롤플런져(150)가 상기 스프링(160)에 가압되어 전방의 피팅쪽으로 밀려 상기 로드가이드(180)의 후단면과 접촉된 상태에 있게 된다.

유압펌프가 약 1000RPM 정도로 저속회전할 때는, 도 3a에 도시된 바와 같이,컨트롤 플런져(150)가 전단면에 소정의 압력으로 가해지는 유압에 의해 스프링이 수축하면서 후방으로 밀리게 되어, 상기 로드 가이드(180)와 사이에 틈이 발생하고, 상기 로드 가이드(180)의 오리피스(180) 위치에 유량조절로드(170)의 소경부가 위치하게 되어 유로면적이 최대로 유지되어 작용포트로 많은 양의 유압유가 토출된다.

유압펌프의 회전속도가 증가하여 약 2500RPM 정도로 중속회전할 경우에는, 도 3b에 도시한 바와 같이, 하우징 내부의 압력이 증가하여 컨트롤 플런져(150)가 후방으로 더 밀려들어감에 따라, 상기 유량조절로드(170)의 테이퍼부가 상기 로드 가이드의 오리피스(181) 부분에 위치하게 됨으로써, 저속회전시에 비해 유로면적이 감소하여 작용포드로 토출되는 유압유의 유량이 상대적으로 감소하게 된다.

유압펌프의 회전속도가 더욱 증가하여 약 5000RPM 정도로 고속회전하게 되면, 도 3c에 도시한 바와 같이, 상기 컨트롤 플런져(150)가 더욱 후방으로 밀려 그 후단면이 하우징 내부의 폐단면에 이를 정도가 되어, 슈퍼차지포트(112)가 완전개방되어 압력포트(111)로부터 유입된 유압유의 상당부분이 슈퍼차지포트(112)를 통해 유압펌프의 입력포트로 회송될 뿐만 아니라, 상기 유량조절로드(170)의 대경부가 상기 로드 가이드(180)의 오리피스(181) 부분에 위치하게 되어 유로면적이 최소화 됨에 따라, 상기한 중속회전의 경우에 비해 고압력임에도 불구하고 중속회전에서와 비슷한 정도의 유량이 작용포트(121)로 토출된다.

일반적으로, 유압펌프의 회전속도가 점진적으로 증감될 경우에는 하우징 내부의 압력은 급격하게 변화하지 않게 되고 시스템에 큰 부담을 주지 않는다. 즉,컨트롤 플런져(150) 내부에 형성된 상기 챔버(155)에 첵밸브(190)가 설치되어 있어, 이 첵밸브(190)가 이완밸브(relief valve)의 역할을 수행하기 때문이다. 상세히 설명하면, 저속회전시에 상기 로드가이드(180)의 오리피스(181)와 소경부 사이에 형성되는 유로를 통해 작용포트(121) 쪽으로 토출되는 유압유는 상기 하우징의 벽면 내부에 형성된 연통공(115)을 통해 컨트롤 플런져(150)의 후단면과 하우징의 폐단면 사이의 공간으로 이동할 수 있으며, 압력이 상승하여 상기 첵밸브(190)의 설정압력을 초과하면 첵밸브(190)가 개방되어 유압유가 컨트롤플런져(150) 내부의 쳄버(155)를 거쳐 배출공(157)으로 배출되어 슈퍼차지포트(112)로 흘러 나가도록 함으로써 압력이 정해진 범위 내에서 유지된다.

중속회전시에도 컨트롤 플런져(180)가 후방으로 소정거리 이동하여 유로면적이 감소하는 가운데 슈퍼차지포트(112)가 직접적으로 개방되지는 않지만 저속회전시와 마찬가지로 컨트롤 플런져(150) 내부의 첵벨브(190)가 개방되어 유압유의 일부를 슈퍼차지포트(112)로 흘러 나가도록 함으로써 하우징(100) 내부의 압력이 저속회전시에 비해 크게 높지 않도록 정해지는 범위내에서 유지하게 된다.

고속회전시에는 컨트롤 플런져(150)가 하우징의 폐단부 근처까지 후방으로 밀리게 되면서 슈퍼차지포트(112)가 개방되어 상당한 양의 유압유가 유압펌프의 입력포트로 회송됨에 따라 압력이 급격히 상승하는 일은 없게 된다.

도 4는 도 3의 유량제어밸브에서 유압펌프 회전속도에 따라 변화하는 토출유량을 시스템 압력에 따라 구분하여 도시한 그래프이다.

상기한 바와 같은 유량제어밸브(V')의 작동은 정상적인 작동상태를 기준으로한 것으로서, 시스템 압력이 1Mpa 이하에서 유지되는 경우에 작동상태에 관한 것이며, 도 4에 도시된 그래프에서 실선(A')과 점선(B')으로 표시된 곡선이 상기 작동상태에 해당한다고 할 수 있다.

그러나 상기한 바와 같은 종래기술에 따른 파워스티어링 유압펌프용 유량조절밸브는 시스템이 정상적이지 않은 상태, 즉 시스템의 압력이 비정상적으로 증가하는 경우에는, 유압펌프의 회전속도가 증가하더라도, 도 4에 일점쇄선(C') 및 이점쇄선(D')으로 표시된 바와 같이, 토출유량이 감소하지 않고 경우에 따라서는 오히려 증가하여 차량의 조향안정성에 악영형을 미치는 문제점이 있었던 실정이다.

즉, 시스템 압력의 증가시 컨트롤플런져(150) 후면에 작용하는 압력에 의해 중·고속회전시 하우징 내부의 후방에 위치해야 할 컨트롤 플런져(150)가 전방의 피팅(120)쪽으로 밀리면서, 컨트롤 플런져(150)의 전단면에 일체로 형성된 유량조절로드(170) 역시 전진하여 상기 로드 가이드(180)의 오리피스(181) 위치에 소경부가 위치하게 되어 유로면적이 확장되면서 요구되는 유량보다 많은 유량이 토출되기 때문이다.

시스템 압력이 증가한다는 것은 곧, 작용포트(121)와 연결된 파워부스터 등 파워스티어링 시스템을 구성하는 나머지 구성요소들에 작용하는 압력이 증가한다는 것을 의미한다.

다시 말해, 상기한 바와 같은 시스템 압력의 상승은 차량운전시 급격하게 가속 또는 감속하거나, 급격한 코너링 및 스티어링 휠의 조작, 및 저속주행시 엔진이 고속회전하는 경우에 발생하는 것으로, 짧은 시간이 될지라도 조향력의 불안정 현상을 야기하여, 조향안정성에 악영향을 미치게 되는 문제점이 있었던 것이다.

상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 발명한 것으로서,

본 발명의 목적은 파워 스티어링 유압펌프용 유량조절밸브에서 유량조절로드를 컨트롤 플런져와 분리시켜, 작용포트로 토출되는 유압유의 유량이 유압펌프의 회전속도에 따라 변화될 뿐, 시스템 압력의 증가와 무관하게 조절되도록 하여, 어떤 상황에서도 조향안정성을 확보할 수 있도록 하는 파워스티어링 유압펌프용 압력불감응형 유량조절밸브를 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 파워스티어링 시스템의 일 예를 도시한 도면이다.

도 2는 종래기술에 따른 유량제어밸브 일체형 유압펌프의 일 예를 도시한 정면도.

도 3은 종래기술에 따른 파워스티어링 유압펌프용 유량조절밸브의 일 예를 도시한 도면으로,

도 3a는 유압펌프가 저속회전(약 1000RPM 정도)할 때의 상태를 도시한 단면도.

도 3b는 유압펌프가 중속회전(약 2500RPM 정도)할 때의 상태를 도시한 단면도.

도 3c는 유압펌프가 고속회전(약 5000RPM 정도)할 때의 상태를 도시한 단면도.

도 4는 도 3의 유량제어밸브에서 유압펌프 회전속도에 따라 변화하는 토출유량을 시스템 압력에 따라 구분하여 도시한 그래프.

도 5는 본 발명에 따른 파워 스티어링 유압펌프용 유량제어밸브의 정지상태를 도시한 단면도.

도 6은 본 발명에 따른 유량조절로드를 도시한 후면도.

도 7은 도 5의 유량제어밸브의 작동상태를 도시한 도면으로서,

도 7a는 유압펌프가 저속회전(약 1000RPM 정도)할 때의 상태를 도시한 단면도.

도 7b는 유압펌프가 중속회전(약 2500RPM 정도)할 때의 상태를 도시한 단면도.

도 7c는 유압펌프가 고속회전(약 5000RPM 정도)할 때의 상태를 도시한 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

V: 유량조절밸브

3: 하우징10: 공간부

11: 압력포트(pressure port)12: 슈퍼차지포트(super charge port)

15: 연통공20: 피팅

21: 작용포트(working port)22: 연결공

50: 컨트롤 플런져51, 52: 밀착부

55: 쳄버56: 관통홀

57: 배출공70: 유량조절로드

71: 대경부72: 테이퍼부

73: 소경부74: 유로공

75: 가이드 돌기80: 로드 가이드

81: 이탈방지용 걸림턱90: 첵밸브

91: 로드가이드 장착부92: 오리피스

95: 리테이너 스프링

이를 실현하기 위한 본 발명은,

유압펌프의 출력포트에 장착되어 유압펌프 회전속도에 따라 작용포트(working port)로의 토출유량을 조절하는 유량조절밸브에 있어서;

내부에 일측이 밀폐된 원통형의 공간부가 형성되고, 중심부 일측에 길이방향으로 소정의 간격을 두고 연속하여 벽면을 관통되도록 형성되는 압력포트(pressure port) 및 슈퍼차지포트(super charge port)를 구비하며, 벽 내부에 개구부측과 폐단부측을 연결하도록 연통공이 형성된 하우징과;

상기 하우징의 공간부 폐단부측에 삽입되는 스프링과;

상기 하우징의 공간부에 상기 스프링에 전방에 위치하도록 삽입되며, 전단및 중단 외주부에 상기 하우징의 내경보다 미세하게 작은 직경으로 각각 밀착부가 형성되고, 내부에 원통형의 챔버가 형성되며, 후단면 중심에 상기 챔버와 연통되는 관통홀이 형성되고, 상기 챔버의 전단부에 해당하며 상기 두 밀착부 사이의 위치에서 측면으로 관통하는 배출공이 형성되며, 상기 챔버 내부에 첵밸브가 장착되는 컨트롤 플런져와;

중공원통형으로 형성되어 상기 하우징의 개구부측에 고정되어 상기 컨트롤플런져의 전방에 위치하게 되며, 내주면 후단부에 내경이 좁아진 걸림턱을 구비하는 로드 가이드와;

상기 로드 가이드 내부에 위치하게 되며, 중심을 관통하는 유로공이 형성되고, 전단부는 외경이 작은 소경부로 형성되며, 소경부에서 연장되는 중앙부는 외경이 증가하는 테이퍼부로 형성되고, 테이퍼부에서 연장되는 후단부는 상기 테이퍼부의 최대직경과 동일한 외경의 대경부로 형성되며, 이 대경부의 외주면 후단부에서 방사형으로 돌출하는 다수의 가이드 돌기로 구성되는 돌기부 구비하는 유량조절로드와;

상기 유량조절로드의 전방에서 끼워져 상기 로드가이드의 내주면과 유량조절로드의 외주면사이의 공간에 위치하는 리테이너 스프링; 및

상기 하우징의 개구부를 밀폐하도록 결합되어 상기 리테이너 스프링이 유량조절로드를 가압하도록 하며, 후방의 유량조절로드측은 로드가이드가 장착되는 로드가이드 장착부가 형성되고, 이 로드가이드 장착부 전방에는 직경이 급격히 좁아진 유량조절용 오리피스를 구비하며, 이 오리피스 직전방의 일측에 하우징의 연통공과 연통되는 연결공이 형성되며, 중심부에 파워부스터와 연결되는 작용포트(Working port)가 관통형성된 피팅을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 파워스티어링 유압펌프용 압력불감응형 유량제어밸브를 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부되는 도면에 의거하여 더욱 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 파워 스티어링 유압펌프용 유량제어밸브의 정지상태를 도시한 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 유량조절로드를 도시한 후면도이다. 도 7은 도 5의 유량제어밸브의 작동상태를 도시한 도면으로서, 도 7a는 유압펌프가 저속회전(약 1000RPM 정도)할 때의 상태를 도시한 단면도이고, 도 7b는 유압펌프가 중속회전(약 2500RPM 정도)할 때의 상태를 도시한 단면도이며, 도 7c는 유압펌프가 고속회전(약 5000RPM 정도)할 때의 상태를 도시한 단면도이다.

본 발명에 따른 유량제어밸브(V)는 외체를 이루는 하우징(3)과, 하우징(3) 내부에 형성되는 공간부(10)에, 스프링(60), 컨트롤 플런져(50), 로드 가이드(80), 유량조절로드(70), 리테이너 스프링(95) 및 피팅(20)의 순서로 동일 축상에 위치하도록 결합된다.

상기 하우징(3)은 외부 형상에 관계없이 내부에 일측이 밀폐된 원통형의 공간부(10)가 형성된다. 하우징의 중심부 일측에 길이방향으로 소정의 간격을 두고 연속하여 벽면을 관통하는 압력포트(pressure port)(11) 및 슈퍼차지포트(super charge port)(12)가 형성된다. 즉, 중심부의 전방측에 압력포트(11), 후방측에 슈퍼차지펌프(12)가 위치하게 되며, 압력포트(11)는 유압펌프의 출력포트(outlet port)와 직접 연결되며, 슈퍼차지포트(12)는 유압펌프의 입력포트(inlet port)와 직접연결된다. 그리고, 하우징 내부의 공간부(10) 개구부측과 폐단부측을 연결하도록 벽 내부에 연통공(15)이 형성된다.

상기 컨트롤 플런져(50)는 상기 하우징(3)의 공간부(10)에 상기 스프링(60)다음으로 삽입되는 것으로, 몸체의 전단 및 중단 외주부에 상기 하우징(3)의 내경보다 미세하게 작은 직경으로 각각 밀착부(51)(52)가 형성되어 압력포트(11)를 통해 전단면측으로 유입된 유압유가 하우징(3)의 폐단면측으로 직접 흐르는 것을 방지한다. 물론 직경의 미세한 차이가 존재함에 따라, 미세한 양의 누유는 발생할 수 있지만, 유압유의 점성으로 인해 문제될 정도의 누유는 발생하지 않게 된다. 몸체의 내부에는 원통형의 챔버(55)가 형성되며, 후단면 중심에 이 챔버(55)와 연통되는 관통홀(56)이 형성되고, 상기 챔버(55)의 전단부에 해당하며 상기 두 밀착부(51)(52) 사이의 위치에서 측면으로 관통하는 배출공(57)이 형성된다. 또한, 상기 챔버(55) 내부에 첵밸브(90)가 장착되어, 컨트롤 플런져(50) 후단면측의 압력이 설정된 첵밸브(90)의 압력을 초과할 정도로 상승하면, 상기 관통홀(56)로 유압유가 유입되어 챔버(55) 내부를 통과한 다음 배출공(57)을 거쳐 상기 슈퍼차지포트(12)로 배출되도록 한다.

상기 스프링(60)은 일반적인 코일형태로 형성되는 것으로서, 요구되는 탄성력을 구비하는 것이 사용되며, 상기 컨트롤 플런져(50)와 하우징(3)의 공간부(10) 폐단면 사이에 위치하여 상기 컨트롤 플런져(50)를 전방의 개구부 측으로 가압하는역할을 한다.

상기 로드 가이드(80)는 중공원통형으로 형성되어 조립시 피팅(20)의 내측면에 고정되어 상기 하우징(3)의 개구부측에, 즉 상기 컨트롤 플런져(50)의 전방에 위치하게 되며, 내주면 후단부에 내경이 좁아지도록 형성된 이탈방지용 걸림턱(81)을 구비한다.

상기 유량조절로드(70)는 상기 로드 가이드(80) 내부에 위치하여 유압유가 제공하는 압력에 의해 소정의 범위 내에서 전후진하게 됨에 따라 토출유량을 직접적으로 조절하는 것으로, 중심부를 관통하는 유로공(74)이 형성되고, 전단부는 외경이 작은 소경부(73)로 형성되며, 이어서 소경부(73)로부터 후방으로 연장되면서 직경이 점차 증가하는 테이퍼부(72)가 형성되며, 중·후단부는 테이퍼부(72)의 최대직경과 동일한 외경의 연장되는 대경부(71)로 형성되며, 이 대경부(71)의 외주면 후단부에 방사형으로 돌출하는 다수의 가이드 돌기(75)로 구성되는 돌기부를 구비한다.

상기 리테이너 스프링(95)은 유량조절로드(70)의 전방에서 끼워져, 로드 가이드(80)와 유량조절로드(70)의 외주면 사이의 공간에 위치하며, 일측단부가 상기 가이드 돌기(75)들과 접촉하여 유량조절로드(70)을 후방으로 가압하는 역할을 수행한다.

상기 피팅(20)은 하우징(3)의 개구부를 밀폐하도록 외주면에 O-링(22)을 끼운 상태에서 결합되어 상기 리테이너 스프링(95)이 유량조절로드(70)를 가압하도록 하며, 후방의 유량조절로드측은 로드 가이드(80)가 장착되는 로드가이드장착부(91)가 형성되고, 이 로드가이드 장착부(91) 전방에는 직경이 급격히 좁아진 유량조절용 오리피스(92)가 형성되며, 이 오리피스(92) 직전방의 일측에 하우징(3)의 연통공(15)과 연통되는 연결공(93)이 형성되고, 중심부를 관통하도록 형성되어 호스와 같은 배관을 통해 파워부스터와 연결되는 작용포트(Working port)(21)를 구비한다.

상기 피팅(20)에 형성된 오리피스(92) 직경은 상기 유량조절로드(70)의 소경부(73)의 외경보다 크며 대경부(71)의 외경보다는 작게 형성되는 것이 바람직하다.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 유량조절밸브의 작동을 설명한다.

유압펌프 정지시, 도 5에 도시된 바와 같이, 컨트롤 플런져(50)는 스프링(60)에 의해 전방으로 밀려 로드 가이드(80)의 후단면과 접촉한 상태에 위치하게 되고, 로드 가이드(80) 내부에 위치한 유량조절로드(70)는 리테이너 스프링(95)에 의해 후방으로 밀려 후단면이 상기 로드가이드(80) 내부에 형성된 이탈방지용 걸림턱(81)에 걸려있는 상태를 유지하게 된다.

유압펌프가 저속회전(약 1000 RPM 정도)할 경우에는, 도 7a에 도시한 바와 같이, 유압유가 압력포트(11)로부터 유입되어 컨트롤 플런져(50)가 후방으로 조금 밀리게 되어 로드가이드(80) 후단면과 컨트롤 플런져(50)의 전면과의 사이에 틈이 발생하게 되며, 여전히 유량조절로드(70)는 리테이너 스프링(95)에 의해 후방으로 밀린 상태를 유지하게 된다. 로드 가이드(80) 후단면과 컨트롤 플런져(50)의 전면 사이에 발생한 틈을 통해 로드 가이드(80) 후단부로 유압유가 유입되며, 계속해서유입된 유압유의 일부는 유량조절로드(70)의 중심부에 형성된 유로공(74)을 통해 작용포트로 토출되고, 나머지는 유량조절로드(70)의 외주면에 형성된 가이드 돌기(75)들 사이의 홈들을 통해 상기 로드가이드(80) 내주면과 유량조절로드(70) 외주면 사이의 공간으로 유입된 다음 상기 피팅(20)의 오리피스(92)와 유량조절로드(70)의 소경부(73)사이의 틈을 통해 작용포트(21) 측으로 토출되어 상기 유로공(74)을 통해 토출된 유압유와 합류하게 된다. 이와 같이 토출된 유압유는 작용포트(21)를 통해 파워부스터로 전달되며, 일부는 피팅의 연결공(93)과 이에 연결된 연통공(15)을 통해 컨트롤 플런져(50)의 후방의 공간으로 흘러 가게 된다. 즉, 이 상태에는 상기 오리피스(92)의 위치에 유량조절로드(80)의 소경부(73)가 위치함에 따라 확보가능한 최대유로면적으로 유지됨으로써 많은 양의 유압유가 토출되는 것이다.

유압펌프가 중속회전(약 2500RPM 정도)할 경우에는, 도 7b에 도시한 바와 같이, 유압유가 유압펌프의 회전속도 증가에 따라 압력과 유량이 증가한 상태로 압력포트로부터 유입되어 컨트롤 플런져(50)가 후방으로 조금 더 밀리게 되어 로드가이드(80) 후단면과 컨트롤 플런져(50)의 전면과의 사이에 틈이 저속시에 비해 커지게 되며, 압력상승에 따라 유량조절로드(70)도 전방으로 조금 밀리게 되어 상기 피팅(20)의 오리피스(92) 위치에 테이퍼부(72)의 전방부가 위치하게 된다. 이 때, 유압유는 상기한 저속회전시와 같은 방법으로 작용포트(21)측으로 토출되지만, 오리피스(92) 위치에 소경부(73)보다 직경이 상대적으로 커지는 테이퍼부(72)의 전방부가 위치함에 따라 유로면적이 감소하여 저속시보다 토출유량이 감소하게 된다.또한, 압력포트(11)로 유입된 유압유의 일부는 컨트롤플런져(50)가 후방으로 밀림에 따라 슈퍼차지포트(12)가 부분적으로 개방될 경우 슈퍼차지포트(12)를 통해 유압펌프의 입력포트로 회송될 수도 있다.

유압펌프가 고속회전(약 5000RPM 정도)할 경우에는, 도 7c에 도시한 바와 같이, 유압유가 회전속도가 더욱 증가함에 따라 더욱 압력이 증가한 상태로 압력포트(11)로부터 유입되어 상기 컨트롤 플런져(50)는 그 후면이 거의 하우징(3)의 폐단면에 이를 정도로 밀리게 되면서 슈퍼차지포트(12)를 개방하게 되고, 유량조절로드(70)는 더욱 전진하여 직경이 증가하는 테이퍼부(72)에 의해 오리피스(92)가 완전히 밀폐되도록 한다. 이 경우, 유압유는 오직 유량조절로드(70)의 중심부에 형성된 유로공(74)을 통해서만 작용포트(21)로 토출되고, 유압유의 상당부분이 슈퍼차지포트(12)를 통해 유압펌프의 입력포트로 회송된다. 고속회전시의 작용포트(21)로의 토출유량은 상기한 저속회전시에 비해서는 눈에 띄게 감소한 정도가 되며, 중속회전시와는 비슷한 정도로 유지된다.

이와 같은 구성의 본 발명에 따른 유량조절밸브는 시스템 압력의 변화에 따른 토출유량의 변동이 심하지 않게 조절한다. 즉, 시스템 압력의 증가한 상태에서 컨트롤 플런져(80)의 후면에 작용하는 압력이 증가함에 따라 컨트롤 플런져(50)가 폐단면측에 인접하게 위치해야 하는 상황임에도 불구하고 전진하는 경우에, 유량조절로드(70)는 컨트롤 플런져(50)와 분리되어 있음에 따라 독립적으로 유량조절기능을 수행하게 되어 토출유량이 정상적으로 조절되는 것이다.

따라서, 유압펌프의 회전속도에 따라 파워 스티어링 시스템에서 요구되어지는 유량으로 적절히 조절된 유압유가 공급되므로 조향안정성이 향상된다. 즉, 급격한 가·감속, 급격한 핸들조작 및 저속 주행시 엔진이 고속회전 하는 경우 등에 발생되는 조향 불안정 현상을 방지할 수 있다.

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.

이상과 같은 본 발명에 따른 파워 스티어링 유압펌프용 압력불감응형 유량제어밸브는, 유량조절로드가 컨트롤 플런져와 분리되어 독립적으로 유량조절기능을 수행하게 됨으로써, 시스템 압력 증가시에 컨트롤 플런져가 후단면에 작용하는 압력에 의해 전진하더라도 요구되는 유량의 유압유를 토출할 수 있게 되어, 주행중 파워 스티어링 시스템의 조향 불안정 현상을 방지하여, 차량의 조향안정성을 향상시키는 효과를 가지게 된다.

Claims (2)

1. 유압펌프의 출력포트에 장착되어 작용포트로의 토출유량을 조절하는 파워스티어링 유압펌프용 유량조절밸브에 있어서;

   내부에 일측이 밀폐된 원통형의 공간부가 형성되고, 중심부 일측에 길이방향으로 소정의 간격을 두고 연속하여 벽면을 관통되도록 형성되는 압력포트 및 슈퍼차지포트를 구비하며, 벽 내부에 개구부측과 폐단부측을 연결하도록 연통공이 형성된 하우징과;

   상기 하우징의 공간부 폐단부측에 삽입되는 스프링과;

   상기 하우징의 공간부 상기 스프링에 전방에 위치하도록 삽입되며, 전단 및 중단 외주부에 상기 하우징의 내경보다 미세하게 작은 직경으로 각각 밀착부가 형성되고, 내부에 원통형의 챔버가 형성되며, 후단면 중심에 상기 챔버와 연통되는 관통홀이 형성되고, 상기 챔버의 전단부에 해당하며 상기 두 밀착부 사이의 위치에서 측면으로 관통하는 배출공이 형성되며, 상기 챔버 내부에 첵밸브가 장착되는 컨트롤 플런져와;

   중공원통형으로 형성되어 상기 하우징의 개구부측에 고정되어 상기 컨트롤플런져의 전방에 위치하게 되며, 내주면 후단부에 내경이 좁아진 걸림턱을 구비하는 로드 가이드와;

   상기 로드 가이드 내부에 위치하게 되며, 중심을 관통하는 유로공이 형성되고, 전단부는 외경이 작은 소경부로 형성되며, 소경부에서 연장되는 중앙부는 외경이 증가하는 테이퍼부로 형성되고, 테이퍼부에서 연장되는 후단부는 상기 테이퍼부의 최대직경과 동일한 외경의 대경부로 형성되며, 이 대경부의 외주면 후단부에서 방사형으로 돌출하는 다수의 가이드 돌기로 구성되는 돌기부 구비하는 유량조절로드와;

   상기 유량조절로드의 전방에서 끼워져 상기 로드가이드의 내주면과 유량조절로드의 외주면사이의 공간에 위치하는 리테이너 스프링; 및

   상기 하우징의 개구부를 밀폐하도록 결합되어 상기 리테이너 스프링이 유량조절로드를 가압하도록 하며, 후방의 유량조절로드측은 상기 로드가이드가 장착되는 로드가이드 장착부가 형성되고, 이 로드가이드 장착부 전방에는 직경이 급격히 좁아진 유량조절용 오리피스를 구비하며, 이 오리피스 직전방의 일측에 하우징의 연통공과 연통되는 연결공이 형성되며, 중심부에 파워부스터와 연결되는 작용포트가 관통형성된 피팅을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 파워스티어링 유압펌프용 압력불감응형 유량제어밸브.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 피팅에 형성된 오리피스의 직경은 상기 유량조절로드의 소경부의 외경보다 크며 대경부의 외경보다는 작은 것을 특징으로 하는 파워스티어링 유압펌프용 압력불감응형 유량제어밸브.