KR20050010560A - 스티어링장치의 댐핑밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 핸들 조타시 조력(助力)을 발생토록 하는 유압식 스티어링 장치에 있어서 실린더 하우징과 유압관 사이에 설치되는 댐핑밸브에 관한 것으로서, 그 기술적인 구성은, 자동차용 유압식 스티어링 장치의 유압관과 실린더 연결부 사이의 하우징(200)에 내설되어 유체의 흐름을 단속하는 댐핑밸브에 있어서;

한쌍의 정·역방향 유로(110a)(110b)가 각각 분리 형성된 밸브바디(100)가 구비되고, 상기 정·역방향 유로(110a)(110b)에는 정방향으로 유체의 흐름을 단속하는 체크밸브와 역방향으로 유체의 흐름을 단속하는 체크밸브가 각각 설치되며, 상기 역방향 유로상에는 유체의 이동량 및 이동속도를 단속하는 오리피스가 형성되어 구성된 것을 요지로 한다.

Description

스티어링장치의 댐핑밸브{A Damping valve of a steering system}

본 발명은 자동차의 핸들 조타시 조력(助力)을 발생토록 하는 유압식 스티어링 장치의 댐핑밸브에 관한 것으로 이는 특히, 한개의 밸브바디내에 정·역방향 유로를 제어하는 한쌍의 밸브를 각각 설치하여 정방향 및 역방향으로의 유압 이동을 조절할 수 있도록 간단한 구조로 마련하므로서, 밸브 제작 및 조립이 용이하고, 유로를 간단히 하여 유압 흐름에 따른 압력손실을 최소화 시킬 수 있도록 한 스티어링장치의 댐핑밸브에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 조향장치는 핸들 조타에 따른 조향축의 회전력을 조향장치에 전달하여 운전자가 원하고자 하는 방향으로 차량을 선회할 수 있도록 한 장치로서, 크게는 기계식 조향장치와 유압식 조향장치로 대별된다.

기계식 조향장치는 일단에 웜이 형성된 조향축과, 상기 조향축의 웜과 치합되는 섹터를 연결하여 조향축 회전에 따라 상기 웜이 섹터에 회전력을 전달하여 너클암이 체결되는 타이 로드(Tie rod)를 가변시켜 차량의 조향이 이루어 지도록 하는 장치이다.

그러나, 상기와 같은 기계식 조향장치는 구조가 간단하여 취급이 용이하다는 이점은 있으나 핸들의 조작이 무거운 결점이 있었다.

따라서, 최근에는 유압을 이용하여 핸들 조타에 따른 조력(助力)을 발생시켜 핸들의 조타감을 가볍게 해주는 유압식 조향장치(파워 스티어링 장치)를 차량에 보편적으로 설치하고 있다.

도 1은 상기한 바와같이 유압을 이용한 유압식 조향장치의 대표적인 일례를도시한 개략 단면도 로서, 일반적인 종래의 유압식 조향장치는 유압을 공급하는 펌프(미도시)와, 상기 펌프와 유압파이프에 의해 연결되며 그 내부에 로터리 밸브(미도시)가 내설된 밸브 하우징(1) 및, 상기 밸브 하우징(1)과 한쌍의 유압관(5)을 통해 연결되어 이를 통해 공급된 유압을 이용하여 조향에 따른 배력을 발생토록 하는 실린더(2)가 구비되는데 이와 같은 실린더(2)는 복동 실린더 형식을 취한다.

특히, 상기 유압관(5) 단부 즉, 유압관(5)과 실린더(2)가 연결된 연결부위에는 유압의 이동방향에 따라 유로를 조절하여 실린더(2)내에 삽입된 랙바(3)로 부터 운전자측의 조향축에 전달되는 역입력 하중에 의한 진동을 흡수하여 조향감을 향상 시킬 수 있도록 한 댐핑밸브(8)가 설치된다.

도 2는 상기와 같은 종래의 유압식 스티어링 장치에 설치되는 댐핑밸브를 도시한 단면도 로서, 이에 도시된 바와같이, 종래의 댐핑밸브(8)는 밸브의 외형을 이룰 수 있도록 상·하 방향으로 개구되며 그 내부가 중공으로 형성된 하우징(80)이 구비된다.

이때, 상기 하우징(80)은 상·하방향으로 분리 형성되어 상호 나선 결합되며, 상기 하우징(80) 내측에는 밸브바디(82)가 설치된다.

계속해서, 상기 밸브바디(82) 중심측에는 상·하방향으로 연장형성된 핀(84)이 삽입되는데, 상기 핀(84)은 그 하단 외주부에 설치된 스프링(85)에 의해 하향으로 탄성 지지된다.

그리고, 상기 밸브바디(82) 일측에는 상·하방향으로 관통 형성된유로공(86)이 다수개 형성되고, 밸브바디(82) 중앙에 삽입된 핀(84) 상단부에는 리테이너(87)와 와셔(88)가 각각 끼워지며, 상기 리테이너(87) 하측에는 핀(84)을 하향으로 탄성 지지하는 스프링(85)에 의해 밸브바디(82) 상면으로 밀착고정 되는 디스크(89)가 설치된다.

또한, 핀(89)의 하단에도 스프링(85)에 의해 밸브바디(82) 하면에 밀착되는 밸브판(83)이 설치되는데, 상기 디스크(89)와 밸브판(83)과 접하는 밸브바디(82)의 상·하면의 일부는 이들과 이격되어 그 사이에 형성된 유로공(86)을 항상 개방토록 설치된다.

이때, 디스크(89)와 밸브판(83) 사이에 항상 개방되는 유로공(86)은 서로 다른 위치에 형성된 유로공으로서, 이를 통해 상·하 방향으로 소량의 유압이 항상 이동 가능토록 되어 차량 운행시 타이로드를 통해 역 입력된 하중에 의한 랙바의 진동을 흡수토록 하여 차량의 조향감을 향상 시킬 수 있게 된다.

한편, 댐핑밸브의 상측에서 하측으로 보다 큰 유압이 이동될 때 즉, 실린더(2)내의 피스톤(4)을 작동토록 하기 위해 유압이 정방향으로 흐르게 되는 경우에는, 밸브바디(82) 하면의 유로공(86)을 폐쇄하는 밸브판(83)이 스프링(85)을 밀어 유로공(86)이 개방되고, 상기 개방된 유로공(86)을 통해 원활한 유압의 이동이 가능해 진다.

이와는 반대로, 하측에서 상측으로 보다 큰 유압이 이동될 때 즉, 실린더내에 유입되었던 유압이 다시 외측으로 빠져나가기 위해 역방향으로 흐르게 되는 경우에는, 상기 역방향 유압이 밸브바디(82) 상면에 밀착된 디스크(89)를 소정각 벤딩시키게 되는데, 상기 디스크(89)는 그 상측에 설치된 와셔(88)에 의해 변형량이 제한되므로, 좁은 유로공의 개방으로 인해 유압의 이동량 및 이동속도가 낮아져 댐핑(Damping)효과를 얻게 되는 것이다.

그러나, 상기와 같이 구성된 종래의 댐핑밸브는 그 유로가 복잡하여 유압이동에 따른 압력손실이 커지게 됨은 물론, 이를 구성하는 부품수가 많아 이의 제작 및 조립이 불편하고, 설치공간을 많이 차지하게 되므로서, 생산비용이 상승하고, 설치에 제약이 따르는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 여러가지 문제점을 개선시키기 위해 안출한 것으로서 그 목적은, 구조 및 유로가 간단한 댐핑밸브를 마련하여 그 제작 및 조립이 용이하고, 제품의 소형화로 인해 설치공간을 협소화 시킬 수 있으며, 이로 인한 생산비용 절감 및 설치가 용이한 스티어링 장치의 댐핑밸브를 제공하는데 있다.

도 1은 스티어링장치의 전체적인 구성상태를 도시한 개략도.

도 2는 종래의 스티어링 장치에 설치되는 댐핑밸브를 도시한 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 스티어링장치의 댐핑밸브를 도시한 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 스티어링장치의 댐핑밸브의 저면도.

도 5, 도 6은 도 4에 따른 작동상태를 도시한 작동상태 단면도.

◇도면의 주요부위에 대한 부호설명◇

100...밸브바디 110a,b...정·역방향 유로

112...오리피스면 120a,b...제1,2케이싱

122...착설홈 124...스프링 지지구

130a,b...제1,2디스크 132...유로공

140a,b...제,2밸브판 150a,b...제1,2코일 스프링

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로서 본 발명은, 자동차용 유압식 스티어링 장치의 유압관과 실린더 연결부 사이의 하우징(200)에 내설되어 유체의 흐름을 단속하는 댐핑밸브에 있어서;

한쌍의 정·역방향 유로가 각각 분리 형성된 밸브바디가 구비되고, 상기 정·역방향 유로에는 정방향으로 유체의 흐름을 단속하는 체크밸브와 역방향으로 유체의 흐름을 단속하는 체크밸브가 각각 설치되며, 상기 역방향 유로상에는 유체의 이동량 및 이동속도를 단속하는 오리피스가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스티어링장치의 댐핑밸브를 마련함에 의한다.

본 발명에 있어 상기 체크밸브는, 정·역방향 유로의 내경 중앙에서 그 설치방향이 서로 대향되어 각각 설치되는 제1,2케이싱과, 상기 제1,2케이싱 단부 내경에 착설되는 제1,2디스크와, 상기 제1,2디스크의 하측에서 정·역방향 유로를 개방 또는 밀폐토록하는 제1,2밸브판 및, 상기 제 1,2밸브판을 상,하방향으로 탄성 지지토록 하는 제 1,2코일 스프링을 포함하여 이루어진 것이 특징이다.

이하, 첨부도면에 의거하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도면을 간략하게 설명하면, 도 3은 본 발명에 따른 스티어링장치의 댐핑밸브를 도시한 단면도 이며, 도 4는 도 3에 따른 댐핑밸브의 저면을 도시한 저면도 이다.

이에 도시된 바와같이 본 발명인 스티어링장치의 댐핑밸브는, 상·하방향으로 분리 형성되어 상호 나선 결합된 하우징(200) 내측으로, 상호 대응되는 한쌍의 정·역방향 유로(110a)(110b)가 각각 형성된 밸브바디(100)가 내설된다.

그리고, 상기 밸브바디(100)의 역방향 유로(110b) 상측에는 갈수록 단면이좁아지도록된 오리피스면(112)이 형성되어 역방향 유로시 댐핑효과를 얻도록 하며, 밸브바디(100)의 정·역방향 유로(110a)(110b)에는 정방향으로 유체의 흐름을 단속하는 체크밸브와 역방향으로 유체의 흐름을 단속하는 체크밸브가 각각 설치된다.

여기서, 상기한 체크밸브는, 정·역방향 유로(110a)(110b)의 내경 중앙에 서로 반대방향으로 제1,2케이싱(120a)(120b)이 설치되고, 상기 제1,2케이싱(120a)(120b)의 단부 내경에는 제1,2디스크(130a)(130b)가 설치되되, 이와 같은 제1,2디스크 중앙에는 유체 흐름을 위한 유로공(132)이 천공된다.

그리고, 상기 제1,2디스크(130a)(130b)의 하측에는 상기 정·역방향 유로(110a)(110b)를 개폐시키는 제1,2밸브판(140a)(140b) 상기 제1,2디스크(130a)(130b) 저면과 밀착토록 구성되며, 제1,2밸브판(140a)(140b)하측에는 제1,2코일 스프링(150a)(150b)이 설치되어 밸브판을 상하방향으로 요동가능토록 탄성 지지하게 된다.

이에 더하여, 제1,2케이싱(120a)(120b)의 일측 단부에는 상기 스프링의 이탈방지를 위한 복수개 이상의 스프링지지구(124)개 내향 절곡토록되는 구성으로 이루어 진다.

따라서, 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 댐핑밸브는 다음과 같이 작동된다.

도 5는 본 발명에 따른 스티어링장치의 댐핑밸브 작동상태도 로서, 정방향 유로시 즉, 로터리 밸브를 통해 유입된 유압이 유압관을 거쳐 실린더 내로 공급되는 작동상태를 도시한 것이다.

이를 앞서 도시된 첨부도면 도 1에 따른 스티어링 장치와 연계하여 설명하면, 우선, 실린더(2) 내에 내설된 피스톤(4)을 일측으로 밀어내기 위해 로터리 밸브(미도시)가 내설된 밸브 하우징(1) 으로 부터 유압이 공급되면, 상기 유압은 유압관(5)을 따라 실린더(2) 내의 일측 실린더 작동부에 선택적으로 공급되어 랙바(3)를 좌,우 슬라이딩 시키게 된다.

이때, 상기 공급된 유압은 도 5에서와 같이 밸브바디(100)의 정방향 유로(110a)내의 제1케이싱(120a) 상측에 설치된 제1디스크(130a)의 유로공(132)을 거쳐 그 하측에서 접하고 있는 제1밸브판(140a)을 하방으로 밀어내도록 힘을 가하게 된다.

상기와 같이 제1밸브판(140a)에 유압이 가해지게 되면, 상기 제1밸브판(140a) 하측에서 이를 지지하는 제1코일 스프링(150a)이 탄성 압축되면서 제1디스크(130a)로 부터 상기 제1밸브판(140a)이 하측으로 이동되어 정방향 유로(110a)를 완전 개방된다. 따라서, 이를 통해 공급된 유압이 전원 실린더 내에 공급되어 피스톤을 작동시킬 수 있게 되는 것이다.

물론, 이상에서와 같이 정방향으로 유압이 흐를 경우에는 그 일측에 구비된 역방향 유로(110b)는 밀폐되어 있는 상태가 된다.

이와 같이, 정방향 유로(110a)를 개방 또는 밀폐토록 하는 밸브판은 일방향으로만 유압의 이동이 가능한 체크밸브 형식을 취하며, 정방향 유로(110a) 일측에 별도로 형성된 역방향 유로(110b) 역시 체크밸브 형식을 취한다.

이와는 반대로, 도 6은 본 발명에 따른 댐핑밸브의 역방향 유로에 따른 작동상태를 도시한 도면으로서, 실린더(2)내에 공급된 유압이 실린더(2)에서 다시 유압관(5) 방향으로 유출되는 경우 즉, 역방향으로 유압이 이동되는 것을 도시한 것이다.

이에 도시된 바와같이, 작동유로 공급되었던 유압이 복귀를 위해 실린더 외부로 빠져나가게 되면, 유출된 유압은 밸브바디(100)의 역방향 유로(110b)내의 제2케이싱(120b) 상측에 설치된 제2디스크(130b)의 유로공(132)을 거쳐 그 상측의 제2밸브판(140b)을 상방으로 밀어내도록 힘을 가하게 된다.

물론, 이때 역방향 유로 (110b)좌측에 형성된 정방향 유로(110a)는 정방향으로만 유압의 이동이 가능한 체크밸브 형태이기 때문에 역방향으로 유압이 흐를 경우에는 밀폐된 상태가 된다.

계속해서, 상기와 같이 제2밸브판(140b)에 하측으로 부터 유압이 가해지게 되면, 상기 제2밸브판(140b) 하측에 이를 지지하는 제2코일 스프링(150b)이 유압에 의해 탄발 압축되면서 제2디스크(130b) 저면에 밀착되었던 제2밸브판(140b)이 상측으로 이동되어 역방향 유로(110b)를 개방시키게 된다.

따라서, 이와 같이 개방된 역방향 유로를 따라 실린더 내의 유압이 외부로 빠져나가게 되는데, 특히, 상기 역방향 밸브(110b) 상측에는 오리피스면(112)이 형성되므로서, 유압의 이동량 및 이동속도가 낮아지게 되어 댐핑 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와같이 본 발명에 따른 스티어링장치의 댐핑밸브에 의하면, 정·역방향 유로가 각각 별개로 구비되므로서, 유압의 흐름을 효과적으로 단속할 수 있고, 밸브의 구조 및 유로가 단순하여 그 제작 및 조립이 용이하고, 제품의 소형화로 인해 설치공간을 협소화 시킬 수 있으며, 이로 인해 제품 생산비용 절감 및 설치가 용이하게 되는 이점이 있다.

또한, 댐핑밸브의 역방향 유로에 오리피스면이 형성되므로서, 실린더로 부터 역입력 되는 랙바에 의한 유압 진동을 효과적으로 저감시킬 수 있어 댐퍼(Damper)로서의 기능을 기능을 충분히 수행할 수 있다는 우수한 효과가 있다.

Claims (3)

1. 자동차용 유압식 스티어링 장치의 유압관과 실린더 연결부 사이의 하우징(200)에 내설되어 유체의 흐름을 단속하는 댐핑밸브에 있어서;

   한쌍의 정·역방향 유로(110a)(110b)가 각각 분리 형성된 밸브바디(100)가 구비되고, 상기 정·역방향 유로(110a)(110b)에는 정방향으로 유체의 흐름을 단속하는 체크밸브와 역방향으로 유체의 흐름을 단속하는 체크밸브가 각각 설치되며, 상기 역방향 유로상에는 유체의 이동량 및 이동속도를 단속하는 오리피스가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스티어링장치의 댐핑밸브.
2. 제1항에 있어서,

   상기 체크밸브는,

   상기 정·역방향 유로(110a)(110b)의 내경 중앙에 서로 반대방향으로 설치되는 제1,2케이싱(120a)(120b);

   상기 제1,2케이싱(120a)(120b)의 단부 내경에 설치되는 제1,2디스크(130a)(130b);

   상기 제1,2디스크(130a)(130b)의 하측에 설치되어 상기 정·역방향 유로(110a)(110b)를 개폐시키는 제1,2밸브판(140a)(140b);

   상기 제1,2밸브판(140a)(140b)을 상하방향으로 탄성 지지하는 제1,2코일 스프링(150a)(150b);을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 스티어링장치의 댐핑밸브.
3. 제2항에 있어서,

   상기 제1,2케이싱(120a)(120b)의 일측 단부에는 제1,2코일 스프링(150a)(150b)의 이탈방지를 위해 복수개 이상의 스프링지지구(124)가 내향 굽힘가공됨을 특징으로 하는 스티어링장치의 댐핑밸브.