KR20060089052A - 파워스티어링장치의 유량조절밸브 - Google Patents

파워스티어링장치의 유량조절밸브 Download PDF

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KR20060089052A
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남경우
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Abstract

본 발명에 의한 파워스티어링장치의 유량조절밸브는 특정 압력 이상에서만 작동되는 개폐수단인 릴리프밸브를 배출챔버와 바이패스챔버 사이에 형성된 제 2 바이패스유로에 설치함으로서, 급격한 조향 시 배출챔버에 발생되는 유압을 제 1 바이패스유로에서 확장된 제 2 바이패스유로를 통해 보다 원활히 해소시키는 효과가 있다.

Description

파워스티어링장치의 유량조절밸브{Flow control valve of power steering apparatus}
도 1은 종래 기술에 따른 파워스티어링 장치의 유량조절밸브가 도시된 단면도
도 2는 본 발명에 따른 파워스티어링장치의 유량조절밸브가 도시된 단면도
도 3은 본 발명에 따른 유량조절밸브의 일반적인 작동상태가 도시된 작동 1도
도 4는 본 발명에 따른 유량조절밸브의 급 조향 시 작동상태가 도시된 작동 2도
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
20 : 유량조절밸브 30 : 바디
31 : 볼트 32 : 배출챔버
33 : 격벽 33a : 홀
34 : 바이패스챔버 35 : 흡입유로
36 : 배출유로 37 : 제 1 바이패스유로
38 : 제 2 바이패스유로 39 : 회수유로
40 : 스풀 41 : 돌출부
42 : 니들 42a : 끝단
42b : 목부 43 : 밸브유로
44 : 릴리프밸브 45 : 스프링
50 : 개폐수단
본 발명은 파워스티어링장치의 유량조절밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 운전자의 급 조향 시 응답지연시간을 감축시키기 위해 별도의 제 2 바이패스유로 및 개폐수단이 설치된 파워스티어링장치의 유량조절밸브에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 운전자의 조향 시 적은 조향력으로 바퀴의 방향을 제어하도록 파워스티어링장치가 설치되고, 상기 파워스티어링에는 배력 장치에 오일을 공급하는 오일펌프 및 상기 오일펌프의 유량 또는 유압을 조절하는 밸브가 설치된다.
여기서 상기 파워스티어링장치에는 유압을 발생시키는 동력장치와, 상기 동력장치에서 발생된 유압을 기계적인 힘으로 전환시켜 차량의 바퀴에 조향력을 발생시키는 작동장치와, 상기 동력장치와 상기 작동장치 사이에 설치되어 상기 작동장 치에 이르는 오일의 유동방향을 전환시키는 제어장치를 포함하여 구성된다.
특히 상기 동력장치에서 상기 제어장치로 유동되는 유로에는 상기 오일의 유량을 제어하는 유량제어밸브가 설치된다.
여기서 일반적 차량에는 상기 동력장치로 베인펌프가 주로 사용되고, 상기 베인펌프는 회전수가 증가할수록 토출유량이 증가하는 경향이 있는 바, 상기 유량제어밸브를 통해 토출되는 유량을 일정하게 제어하게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 파워스티어링 장치의 유량조절밸브가 도시된 단면도이다.
상기 유량조절밸브(1)는 바디(5)와, 상기 스티어링장치의 작동장치에 공급되는 오일이 저장되는 배출챔버(6)와, 상기 배출챔버(6)에 저장된 오일 중 일부가 분기되어 저장되는 바이패스챔버(7)와, 상기 배출챔버(6)와 상기 바이패스챔버(7) 사이에 설치되어 상기 각 챔버(6)(7)의 압력차에 따라 어느 한쪽으로 이동되는 스풀(8)과, 상기 바디(5)에 연결되어 형성되되, 상기 베인펌프(미도시)에서 토출되는 오일이 상기 스풀(8)에 압력을 가하며 상기 배출챔버에 저장되게 형성되는 흡입유로(2)와, 상기 바디(5)에 연결되어 형성되되 상기 배출챔버(6)에서 상기 스티어링장치의 작동장치로 오일을 토출시키는 토출유로(3)와, 상기 바디(5)에 형성되되 상기 배출챔버(6)와 상기 바이패스챔버(7)를 연결하는 바이패스유로(4)와, 상기 바이패스챔버(7)에 저장된 오일이 소정 압력 이상일 경우 초과된 오일의 양만큼을 상기 오일탱크로 회수하는 회수유로(9)를 포함하여 구성된다.
여기서 상기 바이패스챔버(7)와 접하는 상기 스풀(8)에는 상기 바이패스챔버(7)와 상기 회수유로(9)를 연결하는 릴리프밸브(10)가 설치되어 상기 바이패스챔버(7)의 압력이 소정 압력 이상인 경우에만 상기 회수유로(9)로 오일이 유동되게 한다.
그리고, 상기 바이패스유로(4)는 댐핑 오리피스의 기능을 하는 바, 상기 배출챔버(6)의 압력변화가 크더라도 상기 오일이 바이패스유로(4)를 통과하며 상기 바이패스챔버(7)에 저장되는 오일의 압력변화는 적어지게 된다.
그런데, 차량의 운전 시 운전자가 핸들(미도시)을 급격히 조향할 경우, 상기 제어장치의 제어밸브(미도시)에는 급격한 압력변화가 발생되고, 이 압력변화는 상기 배출챔버(6)에 전달되게 되는데, 상기 배출챔버(6)의 압력변화가 상기 바이패스유로(7)로 인해 더디게 감쇠되면 운전자는 핸들을 통해 무거운 조향감을 느끼게 되는 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 차량의 급격한 조향 시에도 무거운 조향감을 느끼지 않도록, 유량조절밸브에의 별도 바이패스유로에 소정 압력 이상에서 개방되는 개폐수단을 설치하여 급격한 압력변화에 대응되는 파워스티어링장치의 유량조절밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 파워스티어링장치의 유 량조절밸브는 내부에 배출챔버와 바이패스챔버가 형성된 바디와; 상기 배출챔버와 상기 바이패스챔버 사이에 개재되어 슬라이드 이동되게 설치되는 스풀과; 상기 바디와 상기 스풀사이에 설치되어 상기 스풀을 상기 배출챔버 측으로 탄성 가압하여 상기 스풀에 가해지는 유체의 압력에 따라 상기 스풀이 이동되게 하는 탄성부재와; 상기 바디에 연결되게 형성되되 펌프 측에서 토출된 유체가 상기 스풀을 가압한 후 상기 배출챔버 측으로 유입되게 형성된 흡입유로와; 상기 바디에 형성되어 상기 흡입유로에 유입된 유체를 파워스티어링장치의 작동장치 측으로 토출시키는 배출유로와; 상기 바디에 형성되되 상기 배출챔버에 저장되는 유체 중 일부를 상기 바이패스챔버로 바이패스시키는 제 1 바이패스유로와; 상기 바이패스챔버에 저장된 오일이 소정 압력 이상일 경우 초과된 오일의 양만큼을 오일탱크로 회수하는 회수유로와; 상기 바디에 형성되되 상기 배출챔버에 급격한 압력변화가 발생될 경우 상기 제 1 바이패스유로와 별도로 상기 배출챔버에 저장된 유체를 상기 바이패스챔버로 유동시키는 제 2 바이패스유로와; 상기 제 2 바이패스유로에 설치되어 소정 압력 이상에서만 상기 유체가 이동되게 상기 제 2 바이패스유로를 개폐하는 개폐수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 파워스티어링장치의 유량조절밸브가 도시된 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 유량조절밸브의 일반적인 작동상태가 도시된 작동 1도 이며, 도 4는 본 발명에 따른 유량조절밸브의 급 조향 시 작동상태가 도시된 작동 2도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 파워스티어링장치의 유량조절밸브(20)는 내부에 배출챔버(32)와 바이패스챔버(34)가 형성된 바디(30)와, 상기 배출챔버(32)와 상기 바이패스챔버(34) 사이에 개재되어 슬라이드 이동되게 설치되는 스풀(40)과, 상기 바디(30)와 상기 스풀(40)사이에 설치되어 상기 스풀(40)을 상기 배출챔버(32) 측으로 탄성 가압하여 상기 스풀(40)에 가해지는 유체의 압력에 따라 상기 스풀(40)이 이동되게 하는 탄성부재인 스프링(45)과, 상기 바디(30)에 연결되게 형성되되 펌프(미도시) 측에서 토출된 유체가 상기 스풀(40)을 가압한 후 상기 배출챔버(32) 측으로 유입되게 형성된 흡입유로(35)와, 상기 바디(30)에 형성되어 상기 흡입유로(35)에 유입된 유체를 파워스티어링장치의 작동장치(미도시) 측으로 토출시키는 배출유로(36)와, 상기 바디(30)에 형성되되 상기 배출챔버(32)에 저장되는 유체 중 일부를 상기 바이패스챔버(34)로 바이패스시키는 제 1 바이패스유로(37)와, 상기 바이패스챔버(34)에 저장된 오일이 소정 압력 이상일 경우 초과된 오일의 양만큼을 오일탱크(미도시)로 회수하는 회수유로(39)와, 상기 바디(30)에 형성되되 상기 배출챔버(32)에 급격한 압력변화가 발생될 경우 상기 제 1 바이패스유로(37)와 별도로 상기 배출챔버(32)에 저장된 유체를 상기 바이패스챔버(34)로 유동시키는 제 2 바이패스유로(38)와, 상기 제 2 바이패스유로(38)에 설치되어 소정 압력 이상에서만 상기 유체가 이동되게 상기 제 2 바이패스유로(38)를 개폐하는 개폐수단(50)을 포함하여 구성된다.
여기서 상기 배출챔버(32)와 상기 흡입유로(35) 사이에는 격벽(33)이 형성되고, 상기 격벽(33)에는 홀(33a)이 형성되어 유체가 이동되도록 한다.
그리고 상기 스풀(40)은 상기 홀(33a) 측으로 돌출된 니들(42)이 형성되고, 상기 니들(42)은 상기 홀(33a)을 관통하여 상기 배출챔버(32)에 삽입된다.
특히 상기 니들(42)의 끝단(42a)은 목부(42b)보다 큰 직경으로 형성되어 상기 스풀(40)이 상기 바이패스챔버(34) 측으로 밀릴 경우 상기 홀(33a)로 유체가 이동되는 것을 억제하게 된다.
상기 스풀(40)은 상기 격벽(33)과 상기 바이패스챔버(34) 사이에 위치되고, 상기 스프링(45)에 의해 탄성력을 제공받아 지지된다.
그리고, 상기 바디(30)에는 볼트(31)가 체결되어 상기 스프링(45)이 삽입된 상기 바이패스챔버(34)를 차폐시키고, 상기 스프링(45)은 상기 볼트(31)에 지지되어 상기 스풀(40)에 탄성력을 제공하게 된다.
한편, 상기 흡입유로(35)와 상기 회수유로(39)는 하나의 격벽(30a)을 사이에 두고 평행하게 형성되고, 상기 스풀(40)은 상기 격벽(30a) 상단에서 횡방향으로 이동되면서 상기 흡입유로(35)에서 유입된 유체를 상기 배출챔버(32) 측으로 유동시키거나 상기 회수유로(39) 측으로 유동시키게 된다.
그래서 상기 스풀(40)은 원주방향으로 돌출된 돌출부(41)가 형성되어 상기 스풀(40)의 횡방향 이동 시 상기 격벽(30a) 상단에 밀착되어 상기 흡입유로(35)에서 상기 회수유로(39)로 유동되는 유체의 양을 조절하게 된다.
그리고, 상기 스풀(40)에는 상기 바이패스챔버(34)와 상기 회수유로(39)를 연통시키는 밸브유로(43)가 형성되고, 상기 밸브유로(43)에는 릴리프밸브(44)가 설치되어 상기 바이패스챔버(34) 내부의 압력이 소정 치 이상일 경우 작동되어 상기 밸브유로(43)를 개방시키게 된다.
또한 상기 바디(30)에는 상기 제 1, 2 바이패스유로(37)(38)가 형성되고, 상기 제 1, 2 바이패스유로(37)(38)는 상기 바디(30) 내부에서 합지되어 상기 바이패스챔버(34)에 하나의 출구로 연결된다.
여기서 상기 제 1 바이패스유로(37)는 상기 바이패스챔버(34)와 연통되게 형성되고, 상기 제 2 바이패스유로(38)에는 개폐수단(50)인 릴리프밸브가 설치되어 상기 제 2 바이패스유로(38)를 개폐시킨다.
그래서 상기 배출챔버(32) 내부의 압력이 상기 바이패스챔버(34)에 비해 급격히 높아질 경우 상기 릴리프밸브(50)가 개방되어 상기 바이패스챔버(34) 측으로 유체를 이동시키게 된다.
한편, 상기 배출유로(36)에서 배출된 유체는 파워스티어링장치의 작동장치(미도시) 측에 유체를 공급하는 바, 운전자가 핸들을 급격히 조향할 경우 운전자의 조향력은 유체를 통해 상기 배출챔버(32)에 전달된다.
그리고, 상기 흡입유로(35)는 유체를 유동시키는 펌프(미도시)와 연결되어 상기 펌프로부터 가압된 유체를 공급받는다.
또한, 상기 회수유로(39)는 유체가 저장되는 오일탱크(미도시)와 연결되어 상기 오일탱크에 유체를 공급하고, 상기 오일탱크에 모인 유체는 상기 펌프에 의해 가압되어 상기 흡입유로(35)로 유동하게 된다.
이하 본 발명에 따른 실시예의 작동과정을 도 3 또는 도 4를 중심으로 보다 상세히 설명한다.
먼저 도 3에 도시된 바와 같이, 차량이 직진하는 경우 즉, 운전자가 핸들에 조향력을 가하지 않는 경우에는 상기 핸들로부터 가해지는 압력이 없는 바, 상기 배출챔버(32)에는 파워스티어링장치의 작동장치로부터 가해지는 압력이 없거나 약한 압력으로 가해지게 된다.
이때, 흡입유로(35)를 통해 유입되는 유체는 상기 스풀(40)의 돌출단(41) 외쪽을 가압하면서 상기 격벽(33) 측으로 안내되어 상기 홀(33a)을 통과한 후 상기 배출챔버(32)에 유입되게 된다.
여기서 상기 배출챔버(32) 측으로 유입되는 유체 중 일부는 상기 돌출단(41)과 상기 격벽(30a)의 상단 사이로 유출되어 상기 회수유로(39)로 진입하게 된다.
그리고, 상기 배출챔버(32)에 유입된 유체 대부분은 상기 배출유로(36)를 통해 상기 작동장치에 공급되되, 상기 일부는 상기 제 1 바이패스유로(37)를 통해 상기 바이패스챔버(34)로 유동된다.
여기서 상기 바이패스챔버(34)로 유동되는 유체의 양은 상기 배출챔버(32)와 상기 바이패스챔버(34) 사이의 압력차에 따라 유동되는 양이 조절된다.
그래서 상기 배출챔버(32)와 상기 바이패스챔버(34) 사이에 압력차가 발생되면 상기 제 1 바이패스유로(37)로 좀더 많은 양의 유체가 이동되는 것과 동시에 상기 스풀(40)이 압력차에 의해 상기 바이패스챔버(34) 측으로 이동된다.
이때, 상기 압력차는 상기 스프링(45)의 탄성력보다 커야 상기 스풀(40)을 이동시킬 수 있다.
그리고, 상기 흡입유로(35)를 통해 공급되는 유체는 상기 스풀(40)을 가압하며 상기 배출챔버(32)로 이동되는 바, 상기 흡입유로(35)를 통해 공급되는 유체의 압력이 높은 경우 상기 스풀(40)을 상기 배출챔버(34) 측으로 이동시키게 된다.
이 경우 상기 니들(42)의 목부(42b)가 상기 홀(33a)에서 이격되어 상기 홀(33a)을 통해 보다 많은 양의 유체가 유동된다.
그리고, 상기 바이패스챔버(34)에 저장된 유체는 상기 스풀(40)과 상기 바디(30) 사이의 틈을 통해 상기 회수유로(39)로 유입되고, 상기 바이패스챔버(34)의 압력이 소정 치 이상으로 높아질 경우 상기 릴리프밸브(44)를 개방시켜 상기 밸브유로(43)를 통해 상기 회수유로(39)로 이동된다.
그래서, 상술한 바와 같이 운전자의 일반적인 핸들 조작이 이루어질 경우 상기 배출챔버(32)와 상기 바이패스챔버(34) 사이에 형성되는 압력차 또는 상기 펌프에서 배출된 유체의 압력은 상기 스풀(40)의 이동을 통해 조절된다.
다음으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 운전자가 핸들조작을 통해 큰 조향력을 발생시키는 경우, 상기 작동장치는 상기 급격한 조향력에 의해 큰 압력을 받게 되고, 상기 작동장치에 공급된 유체를 통해 상기 배출챔버(32)에 상기 조향력에 의한 압력이 전달된다.
이때, 상기 전달된 압력이 상기 제 1 바이패스유로(37)를 통해 유체가 이동되는 것으로 해소되지 못하는 경우 상기 배출챔버(32)에서 급격히 증가한 압력은 상기 개폐수단(50)을 작동시켜 상기 제 2 바이패스유로(38)를 개방시키게 된다.
여기서 상기 제 1, 2 바이패스유로(37)(38)를 통해 유동되는 유체는 합지된 후 상기 바이패스챔버(34)로 이동됨으로서 상기 급격한 조향력에 의한 압력을 해소시키게 된다.
특히, 상기 개폐수단(50)은 소정 압력 이상에서만 작동되는 스프링타입의 릴리프밸브로 구성되어 특정한 압력상황에서만 작동된다.
한편, 상술한 급격한 조향력에 의한 압력이 해소되지 못하는 경우 상기 배출챔버(32) 내부에는 유압저장(hydraulic storage)이 발생되어 운전자의 조향 응답 지연시간(steering response lag)을 유발시킴으로서 운전자의조향 조작감을 저하시키게 된다.
본 발명에 의한 파워스티어링장치의 유량조절밸브는 특정 압력 이상에서만 작동되는 개폐수단인 릴리프밸브를 배출챔버와 바이패스챔버 사이에 형성된 제 2 바이패스유로에 설치함으로서, 급격한 조향 시 배출챔버에 발생되는 유압을 제 1 바이패스유로에서 확장된 유로를 통해 보다 원활히 해소시키는 이점을 가지고 있다.
그래서 본 발명에 의한 파워스티어링장치의 유량조절밸브는 급 조향 시 운전자의 조향 응답 지연시간을 줄임으로서 운전자의 조향감을 향상시키는 이점을 가지고 있다.

Claims (3)

  1. 내부에 배출챔버와 바이패스챔버가 형성된 바디와;
    상기 배출챔버와 상기 바이패스챔버 사이에 개재되어 슬라이드 이동되게 설치되는 스풀과;
    상기 바디와 상기 스풀사이에 설치되어 상기 스풀을 상기 배출챔버 측으로 탄성 가압하여 상기 스풀에 가해지는 유체의 압력에 따라 상기 스풀이 이동되게 하는 탄성부재와;
    상기 바디에 연결되게 형성되되 펌프 측에서 토출된 유체가 상기 스풀을 가압한 후 상기 배출챔버 측으로 유입되게 형성된 흡입유로와;
    상기 바디에 형성되어 상기 흡입유로에 유입된 유체를 파워스티어링장치의 작동장치 측으로 토출시키는 배출유로와;
    상기 바디에 형성되되 상기 배출챔버에 저장되는 유체 중 일부를 상기 바이패스챔버로 바이패스시키는 제 1 바이패스유로와;
    상기 바이패스챔버에 저장된 오일이 소정 압력 이상일 경우 초과된 오일의 양만큼을 오일탱크로 회수하는 회수유로와;
    상기 바디에 형성되되 상기 배출챔버에 급격한 압력변화가 발생될 경우 상기 제 1 바이패스유로와 별도로 상기 배출챔버에 저장된 유체를 상기 바이패스챔버로 유동시키는 제 2 바이패스유로와;
    상기 제 2 바이패스유로에 설치되어 소정 압력 이상에서만 상기 유체가 이동 되게 상기 제 2 바이패스유로를 개폐하는 개폐수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 파워스티어링장치의 유량조절밸브.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1, 2 바이패스유로의 입구단은 모두 상기 배출챔버와 연통되게 형성되되, 유체의 이동과정에서 합지되게 형성되어 상기 바이패스챔버로 배출되는 출구단은 하나만 형성된 것을 특징으로 하는 파워스티어링장치의 유량조절밸브.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 개폐수단은 릴리프밸브인 것을 특징으로 하는 파워스티어링장치의 유량조절밸브.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101338421B1 (ko) * 2007-10-02 2013-12-10 현대자동차주식회사 압력감응형 펌프

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