KR20070062320A

KR20070062320A - 유압 맥동 제어가 가능한 차속감응형 파워스티어링용솔레노이드 밸브

Info

Publication number: KR20070062320A
Application number: KR1020050122136A
Authority: KR
Inventors: 박상돈
Original assignee: 기아자동차주식회사
Priority date: 2005-12-12
Filing date: 2005-12-12
Publication date: 2007-06-15

Abstract

본 발명은 유압 맥동 제어가 가능한 차속감응형 파워스티어링용 솔레노이드 밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전자석을 이용하여 스풀의 디테일한 움직임을 제어할 수 있게 하여 좌, 우 조타력의 차일을 줄일 수 있고, 조타시 구간별(회전각도별) 조타력의 차이를 줄일 수 있게 한 유압 맥동 제어가 가능한 차속감응형 파워스티어링용 솔레노이드 밸브에 관한 것이며, 몸체내부에 스풀이 스프링에 의해 상하 이동하게 지지되고, 스풀에 형성된 유로와 몸체에 형성된 유로가 서로 연통될 수 있게 설치되며, 스풀의 상부로 플런져가 설치되는 솔레노이드 밸브에 있어서, 커버 내부에 회전가능하게 고정되고, 하단 중앙에 회전축(23)이 형성되며, 회전축(23)에 나사부(24)가 형성되고, 원통형 몸체 외측벽에는 다수개의 자성체(22)가 길이방향으로 형성되는 플런져(21); 플런져(21) 주위에 이격되어 둘러싸도록 설치되는 전자석(27); 전자석(27)의 후방에 소정의 간격으로 형성되는 다수개의 코일(28); 플런져의 회전축(23)에 형성된 나사부(24)와 맞물리도록 상단에 홀이 형성되고, 그 내경에 스풀나사산(26)이 형성되는 스풀(25);로 구성되는 것을 특징으로 한다.

스풀, 플런져, 자성체, 나사식

Description

유압 맥동 제어가 가능한 차속감응형 파워스티어링용 솔레노이드 밸브{A solenoid valve for power steering}

도 1은 차속감응형 파워 스티어링용 솔레노이드 밸브가 적용된 상태를 도시한 도면.

도 2는 기어와 압력대 토크의 특성을 도시한 그래프

도 3은 회전각도에 대한 실제 조타력에 대한 그래프

도 4는 종래의 솔레노이드 밸브를 도시한 단면도.

도 5는 본 발명의 유압 맥동 제어가 가능한 차속감응형 파워스티어링용 솔레노이드 밸브를 도시한 단면도.

도 6은 본 발명의 유압 맥동 제어가 가능한 차속감응형 파워스티어링용 솔레노이드 밸브에 사용하는 플런져를 도시한 사시도.

도 7은 도 5의 a-a선의 단면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 >

1 : 피니언 2 : 밸브 슬리브

3 : 커플링 시스템 4 : 컷오프 밸브

5 : 입력축 6 : 전자제어장치(ECU)

7 : 솔레노이드밸브 8 : 플런져(Plunger)

9 : 코일 10 : 몸체

11 : 스풀 12 : 스프링

13 : 작동자 14 : 피씨에스공급 유압구

15 : PCS(Positive Centring Spring) 16 : 유로

20 : 솔레노이드밸브 21 : 플런져

22 : 자성체 23 : 회전축

24 : 나사부 25 : 스풀

26 : 스풀나사산 27 : 전자석

28 : 코일

본 발명은 유압 맥동 제어가 가능한 차속감응형 파워스티어링용 솔레노이드 밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전자석을 이용하여 스풀의 디테일한 움직임을 제어할 수 있게 하여 좌, 우 조타력의 차일을 줄일 수 있고, 조타시 구간별(회전각도별) 조타력의 차이를 줄일 수 있게 한 유압 맥동 제어가 가능한 차속감응형 파워스티어링용 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.

종래의 파워스티어링에서 도 1에 도시된 바와 같이, 저속시 전자제어장치(6)에서 솔레노이드 밸브(7) 측으로 1[A]를 공급하여 PCS(Positive Centring Spring)(15)측의 유로를 차단하여 펌프에서 공급된 유압을 실린더로 공급해 100% 파워 어시스트에 사용하여 핸들을 가볍게 만든다. 고속시에는 전자제어장치(6)에서 솔레노이드밸브(7)측으로 0[A]를공급하여 PCS(15)측의 유로를 개방하여 펌프에서 공급된 유압을 PCS(15)측에 가하여 스프링을 밀게 되므로 프릭션을 증대하여 핸들이 무거워지게 한다.

현재 적용중인 스티어링 기어의 조타특성은 도 2와 같이 좌, 우 조타력의 편차가 크며(Max 8kgf.cm²) 조탁시 사용압력의 노이즈가 심해 차속감응형 파워스티어링(EPS SYSTEM)에서 차량속도에 맞는 정확한 조타력의 설정이 불가능하다. 이로 인하여 저속시 또는 주정차시에 노면 상태에 따른 진동이 압력이 높은 곳에서 공진하여 맥동이 발생하고 이는 곧 핸들의 진동으로 나타난다.

도 3은 실제 조타력을 측정한 그래프로서 회전각도에 대한 조타 그래프가 전체적으로는 균일하게 나타나나 세부적으로 보면 불규칙한 높 낮이를 보여준다. 심하게는 회전각도에 대한 조타력이 각도별로 달라질 수 있다.

이때 사용하는 종래의 솔레노이드 밸브는 도 4에 도시된 바와 같이, 몸체(10)의 내부로 스풀(spool)(11)이 상하 이동가능하게 설치되고, 스풀(11)에는 유로(16)가 형성되어 몸체(10)에 형성된 PCS공급유압구(14)를 통하여 PCS로 보내진다.

스풀(11)의 상단에는 작동자(13)가 플런져(8)에 고정되어 맞닿아 있고, 플런져(8)의 주위에는 코일(9)이 감겨있어 전자제어장치(6)와 연결된다.

이러한 종래 솔레노이드밸브(7)는 저속시 전자제어장에서 솔레노이드밸브 측으로 1[A]를 공급하고, 이에 의한 자기력에 의해 플런져(8)는 동일축 앞쪽에 위치 한 스풀과 스프링을 밀어 스풀의 유로를 몸체측의 유로와 어긋나게 하여 유량을 차단시킨다.

고속시에는 전자제어장치에서 솔레노이드 밸브측으로 0[A]를 공급하고, 자기력이 발생하지 않으므로 스프링력에 의해 플런져와 스풀은 반대편으로 밀려 스풀의 유로와 몸체의 유로가 맞추어 연통되므로 유량을 통과시킨다.

이때 플런져의 이동량을 결정하는 것은 전자제어장치로 부터 받은 값에 의하여 전류치 0~1 Am 범위이다.

이러한 종래의 솔레노이드밸브는 급변하는 차속에 대해 전자제어장치에서 공급되는 전류값 또한 0 ~ 1 [A] 사이에서 지속적으로 변동된다. 유로를 결정하는 스풀은 스프링력과 플런져 양쪽에서 힘을 받고 있는 상태이므로 전류값에 대한 플런져의 응답성은 구소상 오차가 클 수 밖에 없다. 사실상 미세하게 진동하면서 변화하는 전류값에 응답하고 있기 때문에 조타력 특성에 노이즈가 발생하는 것이다.

결국 플런져의 아나로그적 불규칙 운동이 계속적인 유로의 크기를 변동시킴에 따라 PCV밸브측으로 공급되는 유압이 불규칙하고 그로 인해 조타력에 대한 특성 또한 불규칙적으로 나타난다.

따라서 조타특성을 안정되게 하려면 플런져의 불필요한 움직임을 최소화 해야 하는데, 현재의 시스템으로는 공급되는 유량의 변동폭을 작게 제어할 수가 없음이 단점이라 할 수 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 플런 져의 불필요한 움직임을 최소화하고, 속도에 맞는 최적의 유로를 열어줌으로써 노이즈가 없는 조타력 특성을 갖게 하는 유압 맥동 제어가 가능한 차속감응형 파워스티어링용 솔레노이드 밸브를 제공하고자 하는 목적이 있다.

본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여 몸체내부에 스풀이 스프링에 의해 상하 이동하게 지지되고, 스풀에 형성된 유로와 몸체에 형성된 유로가 서로 연통될 수 있게 설치되며, 스풀의 상부로 플런져가 설치되는 솔레노이드 밸브에 있어서, 커버 내부에 회전가능하게 고정되고, 하단 중앙에 회전축이 형성되며, 회전축에 나사부가 형성되고, 원통형 몸체 외측벽에는 다수개의 자성체가 길이방향으로 형성되는 플런져; 플런져 주위에 이격되어 둘러싸도록 설치되는 전자석; 전자석의 후방에 소정의 간격으로 형성되는 다수개의 코일; 플런져의 회전축에 형성된 나사부와 맞물리도록 상단에 홀이 형성되고, 그 내경에 스풀나사산이 형성되는 스풀;로 구성되는 것을 특징으로 하며, 플런져의 자성체는 N극으로 형성하고, 코일에 A/D컨버터에 의해 디지털 시그널로 변환된 전류값을 공급하여 전자석의 N, S극이 결정되며, 플런져의 다수개의 자성체는 소정의 간격을 두고 형성하는 것을 특징으로 하는 유압 맥동 제어가 가능한 차속감응형 파워스티어링용 솔레노이드 밸브를 제공한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석하여서는 되지 않고, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방 법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명의 솔레노이드 밸브(20)는 도 5에 도시되어 있듯이, 플런져(21)가 커버 내부에 회전가능하게 고정되고, 플런져(21) 주위에 이격되어 전자석(27)과 코일(28)이 설치되어 구성된다.

플런져(21)는 하단 중앙에 회전축(23)을 형성하고, 회전축(23)에는 나사부(24)를 형성한다. 플런져(21)의 원통형 몸체 외측벽에는 다수개의 자성체(22)를 길이방향으로 형성하고, 다수개의 자성체(22)는 소정의 간격을 두고 형성한다.

플런져의 회전축(23)에 형성된 나사부(24)와 맞물리도록 스풀(25)의 상단에 홀을 형성하고, 그 내경에 스풀나사산(26)을 형성한다.

스풀(25)은 스프링에 의해 상하 이동하게 지지되어 있고, 그 상단부가 플런져(21)의 회전축(23)가 체결되어 있으므로 플런져(21)의 회전에 의하여 스풀(25)과의 체결정도가 달라지게 된다. 이때 플런져(21)는 상하 이동이 되지 않으므로 스풀(25)이 체결정도에 따라 상 하 이동한다.

스풀(25)이 상하 이동하면서 스풀에 형성된 유로와 몸체(10)에 형성된 유로의 연통 정도가 조절된다.

플런져(21)를 자장에 의해 회전하도록 하고, 그 회전축에 스풀과 나사식으로 연결함으로써 스풀의 불필요한 작동을 줄이고, 속도에 맞는 최적의 유로를 열어줌으로써 노이즈가 없는 조타력 특성을 얻을 수 있다.

작동 방식은 플런져 외경을 따라 N극의 자성체를 형성한 후 코일부에 전자석 을 형성하고 그 배면에 코일을 감아 전자제어장치에서 들어오는 전류를 A/D 컨버터를 이용하여 디지털 시그널로 바꾼다음 변환된 전류값을 코일부에 공급한다.

이로 인해 전자석(27)의 N,S극이 결정되고, 전자석의 원리에 의해 회전하며, 플런져의 회전축과 스풀을 나사식으로 연결함으로써 회전량에 따라 스풀의 직진 운동량을 제어하여 유로를 열거나 닫히게 한다.

이상과 같이 본 발명은 전자석을 이용한 스풀의 디테일한 움직임을 제어함으로써 좌, 우 조타력의 차이를 줄일수 있으며, 조타시 구간별(회전각도별) 조타력의 차이를 줄일 수 있는 효과가 있다. 그리고 스풀에 의한 유압변동이 작아짐으로써 맥동에 의한 핸들 떨림을 막을 수 있는 효과가 있다.

Claims

몸체내부에 스풀이 스프링에 의해 상하 이동하게 지지되고, 스풀에 형성된 유로와 몸체에 형성된 유로가 서로 연통될 수 있게 설치되며, 스풀의 상부로 플런져가 설치되는 솔레노이드 밸브에 있어서,

커버 내부에 회전가능하게 고정되고, 하단 중앙에 회전축(23)이 형성되며, 회전축(23)에 나사부(24)가 형성되고, 원통형 몸체 외측벽에는 다수개의 자성체(22)가 길이방향으로 형성되는 플런져(21);

플런져(21) 주위에 이격되어 둘러싸도록 설치되는 전자석(27);

전자석(27)의 후방에 소정의 간격으로 형성되는 다수개의 코일(28);

플런져의 회전축(23)에 형성된 나사부(24)와 맞물리도록 상단에 홀이 형성되고, 그 내경에 스풀나사산(26)이 형성되는 스풀(25);로 구성되는 것을 특징으로 하는 유압 맥동 제어가 가능한 차속감응형 파워스티어링용 솔레노이드 밸브.
제 1 항에 있어서, 플런져(21)의 자성체(22)는 N극으로 형성하고, 코일(28)에 A/D컨버터에 의해 디지털 시그널로 변환된 전류값을 공급하여 전자석(27)의 N, S극이 결정되는 것을 특징으로 하는 유압 맥동 제어가 가능한 차속감응형 파워스티어링용 솔레노이드 밸브.
제 1 항에 있어서, 플런져(21)의 다수개의 자성체(22)는 소정의 간격을 두고 형성하는 것을 특징으로 하는 유압 맥동 제어가 가능한 차속감응형 파워스티어링용 솔레노이드 밸브.