KR20050101371A

KR20050101371A - 스티어링장치의 댐핑밸브

Info

Publication number: KR20050101371A
Application number: KR1020040026569A
Authority: KR
Inventors: 권태근
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2004-04-19
Filing date: 2004-04-19
Publication date: 2005-10-24
Also published as: KR100783771B1

Abstract

개시된 본 발명은 유압식 스티어링 장치에 있어 실린더로 부터 역입력 되는 진동을 효과적으로 저감시켜 조향성능을 향상시킬 수 있도록 한 스티어링장치의 댐핑밸브에 관한 것으로서, 그 기술적인 구성은 차량용 유압식 스티어링 장치의 유압관과 실린더 연결부 사이에 구비되어 차량 주행시 노면으로 부터 역입력 되는 충격하중을 흡수하는 댐핑밸브에 있어서, 유압관과 실린더 연결부 사이에 구비되는 밸브 하우징(100) 내측에 스틸볼(140)이 내삽된 하우징(110)이 상,하방향 슬라이딩 가능토록 설치되되, 상기 하우징(110)은 밸브 하우징(100)과 일정거리 이격되어 역방향 유로(120)가 형성되도록 설치되며, 상기 하우징(110) 상측에는 상기 하우징(110)에 의한 역방향 유로(120)의 개폐변위를 제어하는 스프링(130)이 설치되고, 하우징(110) 내측에는 상기 스틸볼(140)이 스프링(150)에 의해 상향으로 탄성지지되어 유체의 정방향 흐름을 위해 하우징(110) 중앙부에 형성된 유로공(160)에 접하며 이 유로공의 개폐변위를 제어토록 구성되는 것을 요지로 한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 스프링의 미리정해진 강도에 따라 압력에 따른 슬라이더의 복원력 및 개폐변위정도에 따라 밸브의 댐핑력 제어가 용이하게 된다.

Description

스티어링장치의 댐핑밸브{A Damping valve of a steering system}

본 발명은 자동차의 핸들 조타시 조력(助力)을 발생토록 하는 유압식 스티어링 장치의 댐핑밸브(Damping valve)에 관한 것으로 이는 특히, 밸브내 탄성부재에 의해 탄성지지되는 스틸볼에 의해 정방향 유로의 개폐변위를 제어토록 하며, 상기 스틸볼이 내삽되는 하우징의 위치변위를 통해 유체의 역방향 유로를 제어할 수 있도록 하므로서, 밸브의 댐핑력 제어가 용이하며, 실린더로 부터 역입력 되는 진동을 효과적으로 저감시켜 조향성능을 향상시킬 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, 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 바와같은 유압을 이용한 유압식 조향장치의 대표적인 일례를 도시한 개략 단면도 로서, 일반적인 종래의 유압식 조향장치는 유압을 공급하는 펌프(미도시)와, 상기 펌프와 유압파이프에 의해 연결되며 그 내부에 로터리 밸브가 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 구비되며, 상기 실린더(2)는 복동 실린더 형식을 취한다.

여기서, 상기 유압관(5) 단부 즉, 유압관(5)과 실린더(2)가 연결된 연결부위에는 실린더(2)내에 삽입된 랙바(3)로 부터 운전자측의 조향축에 전달되는 역입력 하중(Kick back)에 의한 진동을 흡수토록 하는 댐핑밸브(8)가 설치된다.

도 2는 이와 같은 댐핑밸브의 대표적인 일례를 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 구비되되, 이 하우징(80)은 상·하방향으로 분리 형성되어 상호 나선 결합되며, 상기 하우징(80) 내측에는 정,역방향 유로(86a)(86b)가 형성된 밸브바디(82)가 설치된다.

그리고, 상기 밸브바디(82) 중심측에는 상·하방향으로 연장형성된 핀(84)이 삽입되며, 상기 핀(84) 하단에는 상기 밸브바디(82)의 정방향 유로(86a)를 단속하는 밸브판(83) 스프링(85)에 의해 탄성 지지된다.

계속해서, 상기 밸브바디(82) 중앙에 삽입된 핀(84) 상단부에는 리테이너(87)와 와셔(88)가 각각 끼워지며, 상기 리테이너(87) 하측에는 밸브바디(82) 상면에 밀착고정되어 역방향 유로(86b)의 개폐를 단속하는 디스크(89)가 설치된 구성으로 이루어 진다.

즉, 이와 같이 구성된 종래의 댐핑밸브는 체크밸브 형태의 디스크 밸브를 이용하여 유체 입,출력에 따라 상기 디스크가 변위되어 유로를 개방하게 되고, 이 개방된 유로를 따라 유체가 이동 되므로서, 실린더 내에 유체가 유입되어 피스톤을 작동시키거나, 실린더내에 유입되었던 유체가 실린더 밖으로 빠져나가면서 압력이 감쇄되어 댐핑효과를 얻게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 댐핑밸브는, 역방향으로 흐르는 유체의 압력에 관계하여 디스크가 반응하기는 하나, 스티어링에서 사용되는 제어범위 내에서는 적절치 않으므로 유압의 제어 능력이 떨어지며, 또한 제어범위내에서 개방되는 디스크 밴딩에 의한 오리피스(Orifice) 면적이 압력에 선형으로 증가하기 때문에, 스티어링 제어범위를 벗어난 영역에서 압력 상승을 제어하기가 곤란 하였다. 따라서, 복원 불량이 쉽게 발생되었으며, 디스크 변위에 의해 유체의 이동이 제어되므로서, 정방향 즉 피스톤 작동을 위해 실린더 내부로 유입되는 유체의 압력이 강하되어 출력이 저하되는 문제가 있었다

또한, 상술한 종래의 댐핑밸브의 경우 이를 구성하는 부품수가 많아 제작 및 조립이 불편하고, 설치공간을 많이 차지하게 되므로서 차량의 레이아웃(Lay-out)상에 불리하여 실차장착시 설치에 제약이 따르는 등의 많은 문제점가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 여러가지 문제점을 개선시키기 위해 안출한 것으로서 그 목적은, 밸브내 스프링에 의해 탄성지지되는 스틸볼을 이용해 밸브 정방향 유로의 개폐변위를 제어토록 하며, 상기 스틸볼이 내삽되는 하우징의 위치변위를 통해 유체의 역방향 유로를 제어할 수 있도록 하므로서, 상기 스프링의 미리정해진 강도에 따라 밸브의 복원력 제어를 가일층 향상시킬 수 있고, 유체의 정방향 흐름에 따른 압력강하를 최소화하여 출력을 증대시킬 수 있는 스티어링 장치의 댐핑밸브를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 댐핑밸브를 이루는 구성부품수를 줄여 간단한 구조로 댐핑밸브를 마련토록 하므로서, 그 제작 및 조립이 용이하고, 제품의 소형화로 인해 설치공간을 협소화 시킬 수 있으며, 구조의 단순화로 인해 실차장착시 설계자유도를 증대시킬 수 있도록 하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로서 본 발명은, 차량용 유압식 스티어링 장치의 유압관과 실린더 연결부 사이에 구비되어 유체의 흐름을 단속하며, 차량 주행시 노면으로 부터 역입력 되는 충격하중을 흡수하는 댐핑밸브에 있어서, 상기 유압관과 실린더 연결부 사이에 구비되는 밸브 하우징 내측에 스틸볼이 내삽된 하우징이 상,하방향 슬라이딩 가능토록 설치되되, 상기 하우징은 밸브 하우징과 일정거리 이격되어 역방향 유로가 형성되도록 설치되며, 상기 하우징 상측에는 상기 하우징에 의한 역방향 유로의 개폐변위를 제어하는 스프링이 설치되고, 하우징 내측에는 상기 스틸볼이 스프링에 의해 상향으로 탄성지지되어 유체의 정방향 흐름을 위해 하우징 중앙부에 형성된 유로공과 접하며 이 유로공의 개폐변위를 제어토록 구성되는 것을 특징으로 하는 스티어링 장치의 댐핑밸브를 마련함에 의한다.

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

첨부된 도면을 간략하게 설명하면, 도 3은 본 발명에 따른 스티어링장치 댐핑밸브의 설치상태를 나타낸 단면도 로서, 본 발명에 적용된 댐핑밸브(Damping valve)는, 유압관과 실린더 사이의 밸브 하우징(100)내측에 스틸볼(140)이 내삽된 하우징(110)이 밸브 하우징(100) 내면과 일정거리 이격된 상태에서 상,하방향 슬라이딩 가능토록 설치된다.

여기서, 상기 하우징(110)이 밸브 하우징(100) 내면과 일정거리 이격 설치되면, 밸브 하우징(100) 내면과 상기 하우징(110) 외면 사이에는 유로(120)가 형성되는데, 이와 같은 유로(120)는 실린더로 부터 유압관 측으로 유체가 흐르는 역방향 유로이다.

계속해서, 하우징(110)의 상,하방향 슬라이딩에 의해 전술한 역방향 유로(120)의 개폐변위를 제어하기 위해 상기 하우징(110) 상측에는 스프링(130)이 설치되어 하우징(110)을 하방으로 탄성지지하게 되고, 이 하우징(110) 내측에는 전술한 스틸볼(140)이 스프링(150)에 의해 상향으로 탄성지지되어 유체의 정방향 흐름을 위해 하우징(110) 상하방향 중앙부에 형성된 유로공(160a)(160b) 중 상부 유로공(160a)과 접하도록 설치되어 이 유로공(160)의 개폐변위를 제어할 수 있도록 된 구성으로 이루어 진다.

따라서, 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 댐핑밸브의 작동 및 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

도 4는 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 실린더 내로 공급되는 유압은 도 4에서와 같이 밸브 하우징(100)에 내설된 하우징(110)의 유로공(160a)(160b)을 거쳐 맥동이 없는 일정한 압력형태로 실린더 내에 공급되는 것인바, 유압관을 통해 하우징(110)의 유로공으로 유입된 유압은 하우징(110)의 상부 유로공(160a) 하면에서 이 유로공(160a)과 접하면서 유로공을 밀폐하고 있는 스틸볼(140)을 하방으로 밀어내도록 힘을 가하게 된다.

이때, 상기 스틸볼(140)은 그 하측에서 탄성수단 즉, 스프링(150)에 의해 탄성지지된 상태이므로, 상기 유압에 의해 스프링(150)이 탄성 압축되면서 유로공(160a)을 밀폐하고 있는 스틸볼(140)이 하측으로 이동되어 유로공이 완전 개방되므로서, 이 개방된 유로를 거쳐 실린더내에 유압이 공급되어 피스톤을 작동시키게 된다.

이와는 반대로, 도 5는 본 발명에 따른 댐핑밸브의 역방향 유로에 따른 작동상태를 도시한 도면으로서, 실린더내에 공급되었던 유압이 실린더에서 다시 유압관 방향으로 유출되는 경우 즉, 역방향으로 유압의 이동경로를 나타낸다.

이에 도시된 바와같이, 작동유체로 공급되었던 유압이 복귀를 위해 실린더 밖으로 배출되면, 이 배출된 유압은 밸브 하우징(100)과 하우징(110) 사이에 형성된 역방향 유로(120)를 거쳐 유압관으로 이송되어진다.

상세하게는, 실린더로 부터 배출된 유압은 상,하방향으로 슬라이딩 가능토록 설치된 하우징(110)을 상측으로 밀어내어 역방향 유로(120)를 완전개방시켜 외부로 빠져나가게 되는데, 이때 상기 하우징(110)은 스프링(130)과 같은 탄성부재에 의해 하향으로 탄성 지지되므로서, 유압의 이동이 없을시에는 밸브 하우징(110)의 저면에 밀착되어 역방향 유로(120)를 밀폐하게 되고, 일정압 이상의 유압이 배출되는 경우에는 이 유압이 하우징(110)을 탄성지지하고 있는 스프링(130)의 탄성력을 극복하면서 상기 하우징(110)을 상측으로 밀어내어 유로(120)를 완전 개방시키게 된다. 따라서, 상기 개방된 역방향 유로(120)를 따라 실린더내에 공급되었던 유압은 유압관측으로 빠져나갈 수 있게 된다.

특히, 상기 배출되는 유체의 압력이 상기 스프링(130)의 탄성강도보다 일정압 이상 클경우에는 하우징(110)을 상측으로 완전히 밀어내어 유로를 완전 개방시켜 외부로 배출되고, 이와는 달리 상기 배출되는 유압이 스프링의 탄성강도에 비해 약간 클 경우 예를들어, 차륜으로 부터 전달된 역입력 하중(Kick-Back)에 의해 실린더내의 랙바가 가진될 경우에는 실린더 내의 유체가 소량씩만 실린더 밖으로 배출되므로서, 좁은 역방향 유로(120)의 개방으로 인해 배출되는 유압의 이동량 및 이동압력이 낮아져 댐핑(Damping)효과를 얻게 된다.

즉, 본 발명에 적용된 댐핑밸브는 스틸볼(140) 및 하우징(110)를 지지하는 스프링(130)(150)의 탄성변화에 따라 압력에 따른 스틸볼(140) 및 하우징(110)의 상·하방향 변위량이 조절되므로서, 유로 개폐에 따른 복원성이 향상되고, 역입력 하중에 따른 댐핑력의 제어가 용이하게 된다.

이상에서 살펴본 바와같이 본 발명에 따른 스티어링장치의 댐핑밸브에 의하면, 밸브내 스프링에 의해 탄성지지되는 스틸볼 및 이 스틸볼이 내삽되는 하우징의 위치변위를 통해 유체의 정,역방향 유로를 제어할 수 있도록 구성되므로서, 상기 스프링의 미리정해진 강도에 유체의 압력에 따른 밸브의 복원력 및 개폐변위정도에 따른 댐핑력 제어가 용이하게 되며, 유체의 정방향 흐름에 따른 압력강하를 최소화하여 출력을 증대시킬 수 있게 된다.

또한, 기존에 비해 구성부품수 및 구조가 간단하여 밸브의 설치가 용이하며, 실차장착시 제품의 설계자유도를 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 스티어링장치의 전체적인 구성상태를 도시한 개략도.

도 2는 종래의 스티어링 장치에 설치되는 댐핑밸브를 도시한 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 댐핑밸브의 설치상태를 도시한 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 댐핑밸브의 유체 정방향 흐름에 따른 작동상태를 도시한 작동상태 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 댐핑밸브의 유체 역방향 흐름에 따른 작동상태를 도시한 작동상태 단면도.

◇도면의 주요부위에 대한 부호설명◇

100...밸브 하우징

110...하우징

120...역방향 유로1

130,150...스프링

140...스틸볼

160...유로공

Claims

차량용 유압식 스티어링 장치의 유압관과 실린더 연결부 사이에 구비되어 유체의 흐름을 단속하며, 차량 주행시 노면으로 부터 역입력 되는 충격하중을 흡수하는 댐핑밸브에 있어서,

유압관과 실린더 연결부 사이에 구비되는 밸브 하우징(100) 내측에 스틸볼(140)이 내삽된 하우징(110)이 상,하방향 슬라이딩 가능토록 설치되되, 상기 하우징(110)은 밸브 하우징(100)과 일정거리 이격되어 역방향 유로(120)가 형성되도록 설치되며, 상기 하우징(110) 상측에는 상기 하우징(110)에 의한 역방향 유로(120)의 개폐변위를 제어하는 스프링(130)이 설치되고, 하우징(110) 내측에는 상기 스틸볼(140)이 스프링(150)에 의해 상향으로 탄성지지되어 유체의 정방향 흐름을 위해 하우징(110) 중앙부에 형성된 상,하부 유로공(160a)(160b) 중 상부 유로공(160a)에 접하며 이 유로공의 개폐변위를 제어토록 구성되는 것을 특징으로 하는 스티어링 장치의 댐핑밸브.