KR20070020817A - 차량용 스티어링 장치의 액티브 센터 필 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 스티어링 장치의 액티브 센터 필 장치에 관한 것으로, 그 기술적인 요지는, 차량용 유압제어밸브기구에 있어서, 밸브바디의 상단면에 이와 일체로 형성되며 서로 직교하는 반경방향 측으로 다수개의 고정홈이 형성된 플랜지와, 입력축의 중단 외주면에 상기 플랜지의 고정홈과 대응되는 갯수로 함몰형성되는 V홈과, 조립시 상기 밸브바디의 고정홈과 입력축의 V홈이 일치된 상태에서 이 홈들에 끼워져 지지되는 센터핀과, 상기 센터핀의 외측 후방에 설치되어 이를 탄성 지지하는 플런져 및, 일정두께를 갖는 링형상으로서 원주방향으로는 상기 플런져가 끼워져 지지될 수 있도록 외주측에서 내주측으로 설치공이 연통토록 형성되며, 그 상·하 단부에는 조립후 밸브 하우징 내경과 밀착되어 유입된 유압의 누설을 방지할 수 있도록 오일씰이 마련된 플런져 하우징을 포함하여 구성되는 것을 요지로 한다.

이와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명인 액티브 센터 필 장치에 의하면, 기존의 스프링이 아닌 유압으로서 반력을 제어함으로써, 반력의 제어가 향상되고, 스티어링 휠의 중립상태에서 무게감을 부여하여 중립감(On-Center feel)을 향상시킬 수 있으며, 회전변위에 대한 저항력이 강해 스티어링 휠의 센터링 유도가 원활하게 이루어 진다.

액티브 센터 필 장치(ACF), 유압제어밸브기구, 플런져, 플런져하우징

Description

차량용 스티어링 장치의 액티브 센터 필 장치{Active center feel device of steering appratus for car}

도 1은 종래 액티브 센터 필 장치를 갖는 유압제어밸브기구의 분리 사시도.

도 2는 본 발명의 액티브 센터 필 장치가 적용된 차량용 스티어링 장치의 유압제어밸브기구의 분리 사시도.

도 3은 본 발명의 액티브 센터 필 장치가 적용된 유압제어밸브기구의 결합 단면도.

도 4는 도 3의 A-A선 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 액티브 센터 필 장치의 작동 상태를 나타낸 작동 상태 단면도.

<도면의 주요부위에 대한 부호 설명>

110...입력축 114...V홈

120...밸브바디 122...플랜지

124...고정홈 140...센터핀

150...플런져 160...플런져 하우징

162...설치공 164...오일씰

166...실린더 180...밸브 하우징

본 발명은 차량용 스티어링 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 차륜 조향저항에 대응하기 위해 마련되는 액티브 센터 필 장치의 구조를 개선하여, 스티어링 휠의 센터링의 유도를 가일층 향상시키며, 스티어링 휠의 중립상태에서 중립감(On-Center feel)을 향상시킬 수 있도록 한 차량용 스티어링 장치의 액티브 센터 필 장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 스티어링 장치는 크게, 스티어링 휠의 하부에 연결되어 회전력을 전달할 수 있도록 스티어링 샤프트를 포함한 조향기구부와, 이 스티어링 샤프트의 회전력을 수평운동으로 전환시켜 차량의 바퀴를 조향하는 기어박스와, 상기 조향기구부와 기어박스 사이를 연결하는 링크기구부로 이루어져 있다.

이때, 상기 기어박스의 일측에는 기어박스 측으로 공급되는 유압의 흐름을 제어하여 조향 배력을 발생시킬 수 있도록 유압제어밸브기구가 마련되어 있는데, 이와 같은 유압제어밸브기구는 스티어링 샤프트와 연결되는 중공의 입력축과, 이 입력축 내측에 내설된 상태에서 입력축 하단의 피니언과 연결되어 동력을 전달하는 토션바와, 입력축의 외측에 설치되어 이와의 상대적인 각도 변위에 따라 유로를 조절하는 밸브바디를 포함하고 있으며, 이와 같은 유압제어밸브기구는 유량제어밸브와 연결되어 유압을 공급받도록 이루어져 있다.

한편, 위와 같이 구성된 유압제어밸브기구의 상기 입력축과 밸브바디의 사이에는 스티어링 휠의 센터링(스티어링 휠의 중심위치 복귀)이 자연스럽게 유도되록함과 동시에 차량의 직진주행성 보장을 하기 위한 수단으로서 액티브 센터 필 장치(Active Center feel appratus;이하 "ACF"라 약칭 함.)가 설치되어 있다.

이와 같은 ACF구조에 대해서는 국내 특허출원 제1998-0047204호를 비롯해 다수의 기술들이 알려져 있는 바, 그 중 대표적인 ACF구조가 도 1에 나타나 있다.

즉, 도 1은 상기와 같은 ACF구조가 적용된 기어박스의 유압제어밸브기구의 분리상태를 나타낸 분해 사시도 로서, 이에 도시된 바와 같이, 스티어링 샤프트와 연결되는 입력축(10)의 하부측 외주면에는 압력 형성을 위한 다수개의 슬롯(11)함몰 형성되어 있고, 슬롯(11)이 형성된 상기 입력축(10)의 외부에는 중공의 밸브바디(20)가 설치되는데, 이 밸브바디(20)의 내주면에는 상기 슬롯(11)과 대응되도록 다수개의 요홈(21)이 형성되어 있으며, 밸브바디(20) 상부측에는 슬리브가 이와 일체로 연장형성된 상태에서 이 슬리브상에는 안내홈(22)이 서로 대칭되는 반경방향 양측으로 형성되어 있다.

안내홈(22)이 형성된 슬리브 내측에는 상기 안내홈(22)과 마주하도록 중심측으로 함몰된 V형 홈(31)을 그 외주연에 갖는 센터슬리브(30)가 설치되는데, 이 센터슬리브(30)의 일단은 입력축(10)의 외주연에 형성된 단턱(12)에 의해 지지된다.

계속해서, V형 홈(31)과 안내홈과 일치된 상태에서의 슬리브상의 안내홈(22)내부에는 원기둥형상의 센터핀(40)이 각각 설치되고, 이 센터핀(40)이 설치된 상태 에서의 반경방향 외측에는 센터핀(40)을 입력축방향으로 가압하여 V형 홈(32) 상에 밀착되도록 함으로써 밸브바디(20)와 입력축(10) 사이의 회전변위에 대한 반력을 발생할 수 있도록 일측이 절개된 링형 스프링(60)이 설치되며, 링형 스프링(60)이 설치된 센터슬리브(30)의 상측에는 이 센터슬리브(30)의 이탈을 방지하기 위해 스토퍼(50)가 설치된다.

따라서, 이와 같은 구성으로 이루어진 종래 ACF구조를 갖는 유압제어밸브기구는, 스티어링 휠 회전에 따른 밸브바디(20)와 입력축(10) 사이에 소정폭의 비틀림이 발생했을 때 V형 홈(32)상에서 센터핀(40)이 링형 스프링(60)의 탄성에 의해 가압됨으로써, 회전변위에 저항하는 반력이 발생되어 스티어링 휠의 센터링을 유도하며, 차량의 직진주행상태에서는 스티어링 휠에 무게감을 부여하여 직진주행성을 보장하게 된다.

그러나, 이와 같은 종래 유압제어밸브기구의 ACF의 경우, 앞서 그 구성에서 언급한 바와 같이 반력을 발생시키위한 센터핀(40)이 단순 링형 스프링(60)에 의해 감합된 상태에서 반경방향으로 입력축의 V형 홈(32)에 가압되어 있기 때문에, 시간이 지날수록 링형 스프링의 탄성이 저하되었을 경우에는 센터핀의 반력 저하가 우려되며, 이로 인해 타이어의 접지저항에 의한 밸브바디(20)와 입력축(10)간에 회전변위량의 정확한 제어가 곤란하게 된다.

이로써, 조향저항에 따른 입력축(10)과 밸브바디(20) 사이의 회전변위 발생시 스티어링 휠의 센터링의 유도가 원활히 이루어지지 못하며, 스티어링 휠의 중립 상태에서 중립감(On-Center feel)이 저하될 뿐 아니라, 스티어링 휠을 돌렸을 때 그 주행상태에 알맞는 배력을 발생시키지 못해 조향감이 떨어진다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 ACF구조의 문제를 감안하여 이를 개선시키고자 안출한 것으로서, 유압을 이용하여 입력축 측으로 가압되는 센터핀의 가압력을 제어 함으로써, 스티어링 휠의 중립상태에서 중립감(On-Center feel)을 향상시키며, 스티어링 휠의 센터링을 가일층 원활하게 유도할 수 있을 뿐 아니라, 타이어의 접지저항에 의한 밸브바디와 입력축간에 회전변위량을 정확하게 제어할 수 있는 차량용 스티어링 장치의 액티브 센터 필 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액티브 센터 필 장치는, 차량용 유압제어밸브기구에 있어서, 밸브바디의 상단면에 이와 일체로 형성되며 서로 직교하는 반경방향 측으로 다수개의 고정홈이 형성된 플랜지와, 입력축의 중단 외주면에 상기 플랜지의 고정홈과 대응되는 갯수로 함몰형성되는 V홈과, 조립시 상기 밸브바디의 고정홈과 입력축의 V홈이 일치된 상태에서 이 홈들에 끼워져 지지되는 센터핀과, 상기 센터핀의 외측 후방에 설치되어 이를 탄성 지지하는 플런져 및, 일정두께를 갖는 링형상으로서 원주방향으로는 상기 플런져가 끼워져 지지될 수 있도록 외주측에서 내주측으로 설치공이 연통토록 형성되며, 그 상·하 단부에는 조립후 밸브 하우징 내경과 밀착되어 유입된 유압의 누설을 방지할 수 있도록 오일씰이 마련된 플런져 하우징으로 이루어지는 것을 구성의 요지로 한다.

이하에서는 첨부도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

첨부된 도면 도 2는 본 발명에 따른 액티브 센터 필 장치가 적용된 유압제어밸브기구의 분리 상태를 나타낸 도면이며, 도 3은 도 2에 따른 결합단면도 이다.

이에 도시된 바와 같이, 차량의 조향축(미도시)과 연결되어 회전력을 전달받는 입력축(110)의 중단 외주면에는 유압흐름의 방향 및 압력 형성을 위한 슬롯(111)이 형성되며, 입력축(110)의 중단 외주에 끼워지는 밸브바디(120)의 내주면에는 상기 슬롯(111)과 마주하여 유입된 유체가 압력을 형성할 수 있는 다수개의 요홈(121)이 형성된다.

그리고, 상기 밸브바디(120)의 상단면에는 플랜지(122)가 이와 일체로 연장 형성되는데, 이 플랜지(122)에는 서로 직교하는 반경방향 측으로 다수개의 고정홈(124)이 형성되며, 입력축(110)의 중단 외주면에는 상기 플랜지(122)의 고정홈(124)과 대응되는 갯수로 반원기둥형상 또는 "V"형상을 갖는 V홈(114)이 함몰 형성되어, 조립시에는 밸브바디(120) 내측으로 입력축(110)을 끼웠을 때 상기 고정홈(124)과 플랜지에 형성된 V홈(114)이 일치되도록 한다.

상기와 같이 고정홈(124)과 V홈(114)이 일치되도록 조립된 상태에서의 상기 홈들 내측에는 입력축(110)과 밸브바디(120) 사이에 차륜 접지저항에 따른 비틀림이 발생했을 때 반력을 발생시킬 수 있도록 센터핀(140)이 끼워지는데, 이 센터핀(140)은 구형상의 볼 또는 원기둥체 형상의 봉 중 어느것을 적용해도 무방하다.

계속해서, 상기 센터핀(140)의 경방향 외주에는 이 센터핀(140)이 입력축의 경 중심방향으로 탄성가압될 수 있도록 플런져(150)가 설치되며, 이 플런져(150)는 플런져 하우징(160)에 형성된 설치공(162)에 끼워져 센터핀(140)을 지지하게 된다.

이때, 상기 플런져 하우징(160)은 일정두께의 ㄷ형 단면을 갖는 링형상으로서 원주방향으로는 상기 플런져(150)가 끼워져 지지될 수 있도록 외주측에서 내주측으로 전술한 설치공(162)이 연통토록 형성되어 있으며, 그 상·하 단부에는 조립후 밸브 하우징(180) 내경과 밀착되어 실린더를 형성할 수 있도록 오일씰(164)이 일체로 형성된다.

즉, 이와 같은 플런져 하우징(160)은 도 3의 조립단면을 통해 알 수 있는 바와 같이, 조립시 플런져(150)가 끼워진 상태에서 그 내단이 밸프바디(120) 상단에 형성된 플랜지(122)에 압입되도록 끼워져 고정되고, 외주 그 상·하 단부에 형성된 오일씰(164)은 입력축(110) 및 밸브바디(120)를 감싸기위해 이들 외측에 끼워지는 밸브 하우징(180)의 내경에 긴밀히 밀착됨으로써 조립후 설치공(162)에 끼워진 플런져 후방에 유압이 유입될 수 있도록 일정 체적을 갖는 실린더(166)를 형성하게 된다. 이때, 상기 밸브 하우징(180)에는 유압이 유입될 수 있는 통공(미도시)이 형성되어 있음은 물론 유입되는 유압은 유량제어밸브(미도시)를 통해 제어되는 것은 물론이다.

한편, 도 4는 조립단면을 나타낸 첨부도면 도 3의 A-A선 단면을 나타낸 것으로서, 장치조립 후 센터핀(140)은 밸브바디(120)의 고정홈(124)상에 끼워진 상태에서 양 측면부가 플랜지(122)에 의해 지지되며 반경 방향 즉, 입력축(110)의 중심방향으로는 그 후방에 설치된 플런져(150)에 의해 지지되어 있는 것을 알 수 있다. 이때, 상기 플런져(150)는 그 후방에서 플런져 하우징(160)의 오일씰(164)이 밸브 하우징(180)과 접촉해서 형성된 실린더(166)내 유압에 의해 센터핀(140)측으로 가압되어 상기 센터핀(140)을 V홈(114) 상에 밀착시키게 된다.

즉, 센터핀(140)을 V홈(114) 방향으로 가압하는 가압력은 실린더(166)내로 유입되는 유압이 플런져(150)를 입력축(110)의 센터방향으로 미는 힘에 해당한다.

따라서, 상기와 같은 조립구성을 갖는 본 발명의 액티브 센터필 장치는, 스티어링 휠의 동작이 없는 상태 즉, 차량의 직진 주행상황에서는 도 4에서와 같이 센터핀(140)이 플런져(150)에 의해 지지된 상태에서 입력축(110)의 V홈(114)의 정위치에 가압되어 있음으로써, 직진주행상태에서의 스티어링 휠에 무게감을 부여하여 직진 주행성을 보장하게 된다.

이와는 달리 운전자가 스티어링 휠을 좌측방향 내지 우측방향으로 회전시키면, 타이어에 접지저항이 작용하고 있기 때문에 도 5에서와 같이 밸브바디(120)와 입력축(110)과의 사이에 비틀림에 의한 회전변위가 발생하게 된다.

이와 같이 회전변위가 발생하면 센터핀(140)은 V홈(114)의 경사면을 따라 이동하여 그 후방의 플런져(150)측으로 밀리게 되고, 이를 지지하는 플런져(150) 역 시 밸브 하우징(180)측으로 밀려 실린더(166)내의 압을 상승시키게 된다.

따라서, 상기와 같이 실린더(166)내에 압이 상승하면 그 만큼 플런져(150) 및 이에 지지되는 센터핀(140)을 원위치로 복원하려는 복원력이 생기게 되는 바, 이러한 복원력은 입력축(110)과 밸브바디(120) 사이의 회전변위에 저항하는 반력으로 작용하게 된다.

이로써, 조타 후 스티어링 휠의 센터링이 유도되고 운전자는 안정적인 조향감을 느끼게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명인 액티브 센터 필 장치에 의하면, 기존의 스프링이 아닌 유압으로서 반력을 제어함으로써, 반력의 제어가 향상되고, 스티어링 휠의 중립상태에서 무게감을 부여하여 중립감(On-Center feel)을 향상시킬 수 있으며, 회전변위에 대한 저항력이 강해 스티어링 휠의 센터링 유도가 원활하게 이루어 진다.

Claims (1)

1. 차량의 조향축과 연결되어 회전력을 전달받으며 그 중단 외주면에는 유압흐름의 방향 및 압력 형성을 위한 슬롯이 가공된 입력축과, 상기 입력축의 중단 외주에 끼워지며 그 내주면에는 상기 슬롯과 마주하는 다수개의 요홈이 형성된 밸브바디를 포함하여 이루어진 차량용 유압제어밸브기구에 있어서,

   상기 밸브바디(120)의 상단면에 이와 일체로 형성되며 서로 직교하는 반경방향 측으로 다수개의 고정홈(124)이 형성된 플랜지(122);

   입력축(110)의 중단 외주면에 상기 플랜지(122)의 고정홈(124)과 대응되는 갯수로 함몰형성되는 V홈(114);

   조립시 상기 밸브바디(120)의 고정홈(124)과 입력축(110)의 V홈(114)이 일치된 상태에서 이 홈들에 끼워져 지지되는 센터핀(140);

   상기 센터핀(140)의 외측 후방에 설치되어 이를 탄성 지지하는 플런져(150); 및,

   일정두께를 갖는 링형상으로서 원주방향으로는 상기 플런져(150)가 끼워져 지지될 수 있도록 외주측에서 내주측으로 설치공(162)이 연통토록 형성되며, 그 상·하 단부에는 조립후 밸브 하우징 내경과 밀착되어 유입된 유압의 누설을 방지할 수 있도록 오일씰(164)이 마련된 플런져 하우징(160);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 장치의 액티브 센터 필 장치.

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