KR20080054989A

KR20080054989A - 댐핑 밸브를 갖춘 유압 동력 조향 장치

Info

Publication number: KR20080054989A
Application number: KR1020060127774A
Authority: KR
Inventors: 이상혁
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-12-14
Filing date: 2006-12-14
Publication date: 2008-06-19

Abstract

본 발명은 댐핑 밸브를 갖춘 유압 동력 조향 장치에 관한 것으로, 외력에 의한 역 입력 하중이 들어 올 때 차량 속도에 따라서 유로 크기를 최적으로 가변 시켜 유로 조절을 통한 충격과 진동을 저감시켜 주는 작용을 하면서도, 역방향 유체 흐름에 대해 인위적으로 유로를 막을 때 발생되는 현상을 방지함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 댐핑 밸브(10)가 그 내부를 관통하는 메인 유로(11a)에 원추 형상으로 이어지는 서브 유로(11b)를 형성해, 기어박스(2)의 실린더 하우징으로 결합되면서 유압라인(5,6)이 연결되는 댐퍼 플러그(11)와, 메인 유로(11a)상에 스프링(14)으로 탄발 지지되는 이동 플레이트(13)를 지지하도록 메인 유로(11a)의 입구부위에 결합된 디스크 시트(12), 상기 댐퍼 플러그(11)의 체결부위에 대한 기밀을 위한 오링(15) 및 ECU(30)를 통해 공급되는 전류 크기에 따라 서브 유로(11b)의 입구 부위 간격을 조절해 오일 유입 면적을 가변시키는 가변부재(16)로 구성되어진 것을 특징으로 한다.

Description

댐핑 밸브를 갖춘 유압 동력 조향 장치{Damping valve for hydraulic power steering system}

도 1(가),(나)는 본 발명에 따른 댐핑 밸브를 구비한 유압 동력 조향 장치의 구성도

도 2(가)내지 (다)는 본 발명에 따른 댐핑 밸브의 차속에 따른 작동 상태도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 로타리 밸브 2 : 기어 박스

3 : 랙 바

5,6 : 유압 라인 10 : 댐핑 밸브

11 : 댐퍼 플러그 11a : 메인 유로

11b : 서브 유로 12 : 디스크 시트

13 : 이동 플레이트 14 : 스프링

15 : 오링 16 : 가변부재

17 : 이동 디스크 17a : 유량 홀

18 : 연결스프링 19 : 전자석 링

20 : 차속 센서 30 : ECU

본 발명은 유압 조향 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 댐핑 밸브를 갖춘 유압 동력 조향 장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 동력 조향 장치는 운전자가 차륜의 진행방향을 임의로 바꿀 수 있도록 장착되는 장치로서, 유압을 이용하여 운전자의 조작력을 배력해 차륜의 방향을 변화시켜 운전자의 의도에 따라 차량의 방향을 바꾸도록 된 것이다.

이러한 유압 식 동력 조향 장치는 조향 휠 하측에 마련되는 조향 축과 이에 연결되어 유압이 순환하는 로터리밸브를 구비하고, 공급되는 유압에 따라 조향 휠의 회전력이 축 방향으로 변환하는 기어박스를 이용하여, 기어박스의 랙바를 통한 축 방향 이동력으로 차륜에 연결된 타이로드를 이동시켜 주도록 구성되어진다.

그리고, 유압의 순환을 위해 기어박스의 내부에서 피스톤에 의해 구획된 좌·우측 공간이 형성된 실린더와 밸브간에 유압 라인이 설치되는데, 이러한 유압 라인은 밸브를 통해 실린더의 일측으로 유압이 공급될 때 이와는 반대로 타측에서는 유압이 배출되어진다.

또한, 이러한 유압 라인에는 유압의 이동방향에 따라 유로를 조절하여, 실린더 내에서 축 방향 이동되는 랙바로부터 운전자측으로 전달되는 진동과, 랙바로 전달하는 유압의 진동을 흡수하여 조향감을 향상시키도록 댐핑 밸브가 설치된다.

그러나, 이러한 댐핑 밸브는 역방향 유체 흐름에 대해서는 인위적으로 메인 유로는 막고, 별도의 작은 홀(오리피스)을 이용하여 역 입력 하중에 의한 시미(shimmy)나 킥-백(kick-back)을 저감해, 외력에 의한 역입력 하중이 들어올 때 유로를 조절하여 충격 및 진동을 저감시켜 주는 장치이지만, 역방향 유체 흐름에 대해서는 인위적으로 유로를 막기 때문에 캐치-업(Catch-Up)이 발생되고, 저속 복원성능 저하와 더불어 조향 에포트(Effort)가 증대하게 되는 현상이 있게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 외력에 의한 역 입력 하중이 들어 올 때 차량 속도에 따라서 유로 크기를 최적으로 조절해, 유로 조절을 통한 충격과 진동을 저감시켜 주는 작용을 하면서도, 역방향 유체 흐름에 대해 인위적으로 유로를 막을 때 발생되는 현상을 방지함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 유로 크기를 전자석으로 가변 시키게 되므로 간단한 구조와 더불어 장착이 쉽고 튜닝(Tuning)도 용이해 차종에 관계없이 장착이 가능함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 유압 동력 조향 장치가 조향 휠의 조작 시 조향 컬럼을 통해 작동되어, 그 내부로 유압을 순환시키면서 차륜을 조작하는 타이로드를 이동시키는 랙 바를 구비한 기어박스와;

상기 기어박스의 실린더 하우징내로 유압을 순환시키도록 유압 라인이 연결된 로타리 밸브;

그 내부를 관통하는 메인 유로에 원추 형상으로 이어지는 서브 유로를 형성 해, 기어박스의 실린더 하우징으로 결합되면서 유압라인이 연결되는 댐퍼 플러그와, 메인 유로상에 스프링으로 탄발 지지되는 이동 플레이트를 지지하도록 메인 유로의 입구부위에 결합된 디스크 시트, 상기 댐퍼 플러그의 체결부위에 대한 기밀을 위한 오링 및 ECU를 통해 공급되는 전류 크기에 따라 서브 유로의 입구 부위 간격을 조절해 오일 유입 면적을 가변시키는 가변부재로 이루어진 댐핑 밸브 및;

차속 센서에서 측정된 차속에 따라 댐핑 밸브의 유압 흐름 통로가 가변되도록 댐핑 밸브로 공급되는 전류를 제어하는 ECU;

로 구성되어진 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 가변부재는 댐퍼 플러그에 결합된 디스크 시트를 매개로 지지되면서 서브 유로에 일치하는 위치에서 관통된 유량 홀을 형성한 이동 디스크와, 상기 이동 디스크를 전자력을 매개로 서브 유로 쪽에서 멀어지도록 당겨 서브 유로로부터 이격 시켜주는 전자석 링 및 양단이 이동 디스크에서 전자석 링 사이에 각각 고정되어져 전자석 링의 자기력 해제 시, 당겨진 이동 디스크를 초기 상태로 복귀시키는 연결스프링으로 구성되어진 것을 특징으로 하는 한다.

또한, 상기 이동 디스크의 유량 홀은 서브 유로의 직경에 비해 작은 직경의 구멍이 등 간격으로 다수로 형성되어진다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1(가),(나)는 본 발명에 따른 댐핑 밸브를 구비한 유압 조향 장치의 구성 도를 도시한 것인바, 본 발명의 유압 동력 조향 장치는 조향 휠의 조작 시 조향 컬럼을 통해 작동되어, 그 내부로 유압을 순환시키면서 차륜을 조작하는 타이로드를 이동시키는 랙 바(3)를 구비한 기어박스(2)와, 상기 기어박스(2)의 실린더 하우징내로 유압을 순환시키도록 유압 라인(5,6)이 연결된 로타리 밸브(1), 차속에 따라 유압의 흐름 통로를 가변시키면서 역방향 유압의 차단 시 일어나는 현상을 방지하는 댐핑 밸브(10) 및 차속 센서(20)에서 측정된 차속에 따라 댐핑 밸브(10)의 유압 흐름 통로가 가변되도록 댐핑 밸브(10)로 공급되는 전류를 제어하는 ECU(30)로 구성되어진다.

여기서, 상기 댐핑 밸브(10)는 그 내부를 관통하는 메인 유로(11a)에 원추 형상으로 이어지는 서브 유로(11b)를 형성해, 기어박스(2)의 실린더 하우징으로 결합되면서 유압라인(5,6)이 연결되는 댐퍼 플러그(11)와, 메인 유로(11a)상에 스프링(14)으로 탄발 지지되는 이동 플레이트(13)를 지지하도록 메인 유로(11a)의 입구부위에 결합된 디스크 시트(12), 상기 댐퍼 플러그(11)의 체결부위에 대한 기밀을 위한 오링(15) 및 ECU(30)를 통해 공급되는 전류 크기에 따라 서브 유로(11b)의 입구 부위 간격을 조절해 오일 유입 면적을 가변시키는 가변부재(16)로 구성되어진다.

또한, 상기 가변부재(16)는 댐퍼 플러그(11)에 결합된 디스크 시트(12)를 매개로 지지되면서 서브 유로(11b)에 일치하는 위치에서 관통된 유량 홀(17a)을 형성한 이동 디스크(17)와, 상기 이동 디스크(17)를 전자력을 매개로 서브 유로(11b)쪽에서 멀어지도록 당겨 서브 유로(11b)로부터 이격시켜주는 전자석 링(19) 및 양단 이 이동 디스크(17)에서 전자석 링(19)사이에 각각 고정되어져 전자석 링(19)의 자기력 해제 시, 당겨진 이동 디스크(17)를 초기 상태로 복귀시키는 연결스프링(18)으로 구성되어진다.

그리고, 상기 이동 디스크(17)의 유량 홀(17a)은 도 1(나)에 도시된 바와 같이, 등 간격으로 소정 크기의 다수 구멍으로 형성되며, 그 구멍 직경은 서브 유로(11b)의 직경에 비해 작게 형성되고, 그 직경 크기는 동력 조향 장치의 사양에 따라 발생되는 유압을 고려하여 산출되어진다.

또한, 상기 전자석 링(19)은 차속 센서(20)에서 측정된 차속을 통해 제어하는 ECU(30)의 공급 전류 제어에 따라, 발생되는 자기력의 크기가 변하게 된다.

이하 본 발명의 작동을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명의 댐핑 밸브를 구비한 유압 조향 장치는 조향 시, 로타리 밸브(1)와 기어박스(2)간을 연결하는 유압 라인(5,6)을 통해 유압이 순환되면서 조향이 이루어지고, 이는 일반적인 동력 조향 장치의 작동이므로 그 설명을 생략하고, 댐핑 밸브(10)가 갖는 작용인 차속에 따라 유압의 흐름 통로를 가변 시키면서 역방향 유압의 차단 시 일어나는 현상을 방지하는 작용에 대해 설명한다.

본 발명의 댐핑 밸브(10)는 차속 센서(20)에서 측정된 차속을 통해 제어하는 ECU(30)의 공급 전류 제어에 따라, 발생되는 자기력의 크기가 변하면서 댐핑 밸브(10)의 유압 흐름 통로가 가변되는 특징이 있게 된다.

즉, 차속이 40Km/h이하인 경우에서는 도 2(가)에 도시된 바와 같이 댐핑 밸 브(10)의 유로가 최대로 형성되어야 함에 따라, ECU(30)가 산출한 전류 제어에 따라 공급되는 전류도 최대 크기인 1A로 가변부재(16)쪽에 공급되고, 이로 인해 상기 가변부재(16)는 전자석 링(19)에서 발생된 자기력도 최대 크기로 형성되어진다.

이와 같이 전자석 링(19)에서 발생된 자기력은 연결스프링(18)에 고정된 이동 디스크(17)를 잡아당겨 끌어오게 되고, 이로 인해 상기 이동 디스크(17)는 연결스프링(18)을 압축하면서 뒤로 밀려나 댐퍼 플러그(11)의 서브 유로(11b)를 최대로 열어(a 간격)주게 된다.

이에 따라 정 방향 시 댐퍼 플러그(11)의 서브 유로(11b)쪽에서 메인 유로(11a)쪽으로 흐르는 유량은, 메인 유로(11a)를 통해 주 흐름을 형성하면서 동시에 서브 유로(11b)쪽으로도 보조 흐름을 형성하게 되고, 이로 인해 상기 댐퍼 플러그(11)를 통한 유량 흐름도 최대로 형성되어 외력에 의한 역 입력 하중 유입에 대한 충격 및 진동을 저감시켜주게 된다.

또한, 역 방향 시에도 정 방향 시와 동일하게 최대 유량 흐름을 형성하는데, 이는 가변부재(16)쪽에 최대 크기인 1A 전류가 공급된 상태이므로 댐퍼 플러그(11)의 유량 흐름이 메인 유로(11a)와 서브 유로(11b)를 통해 흐르므로, 외력에 의한 역 입력 하중 유입에 대한 충격 및 진동을 저감시켜 역 방향 시에도 정 방향 시와 동일하게 구현되어진다.

이때, 상기 댐퍼 플러그(11)의 유량 흐름은 메인 유로(11a)에서 서브 유로(11b)쪽으로 흐르게 된다.

한편, 차속이 증가되는 경우 ECU(30)는 가변부재(16)쪽으로 공급되는 전류 크기를 줄여주게 되는데, 예를 들어 차속이 40Km/h ~ 80Km/h 중속 범위인 경우는 도 2(나)에 도시된 바와 같이 ECU(30)는 약 0.5A의 전류를 전자석 링(19)으로 공급해 이에 상응하는 자기력을 형성하게 되고, 이로 인해 1A의 전류일 때에 비해 상대적으로 작은 자기력 크기에 따라 전자석 링(19)쪽으로 이동 디스크(17)의 당겨짐이 작아져, 상기 이동 디스크(17)와 댐핑 밸브(10)의 간격이 a에서 b로 좁아지게 된다.

이와 같이 가변부재(16)가 형성하는 댐퍼 플러그(11)의 열림 간격이 a에서 b로 좁아지더라도, 댐퍼 플러그(11)의 서브 유로(11b)를 통한 흐름이 형성되는데 즉, 정 방향 시 댐퍼 플러그(11)의 서브 유로(11b)쪽에서 메인 유로(11a)쪽으로 흐르는 유량은, 메인 유로(11a)를 통해 주 흐름을 형성하면서 동시에 서브 유로(11b)쪽으로도 보조 흐름을 형성하고, 또한 역 방향 시에도 메인 유로(11a)와 서브 유로(11b)를 통해 흐르게 된다.

이러한 댐퍼 플러그(11)의 메인 유로(11a)와 서브 유로(11b)를 통한 유량 흐름 형성에 따라, 외력에 의한 역 입력 하중 유입 시 차속이 40Km/h ~ 80Km/h 중속 범위인 경우에 맞추어 충격 및 진동을 저감 성능을 구현하게 된다.

한편, 차속이 80Km/h를 초과하는 고속 범위인 경우에는 도 2(다)에 도시된 바와 같이 가변부재(16)를 통한 간격이 형성되지 않게 되는데 이는, 80Km/h를 초과하는 고속 시에는 ECU(30)가 전자석 링(19)쪽으로 전류를 공급하지 않아 이동 디스크(17)와 댐핑 밸브(10)의 간격이 없는 밀착(c) 상태로서, 이때는 이동 디스크(17)에 형성된 다수의 유량 홀(17a)을 통해 유량이 흐르면서 댐핑 성능을 구현하게 된 다.

즉, 정 방향 시 댐퍼 플러그(11)의 서브 유로(11b)쪽에서 메인 유로(11a)쪽으로 흐르는 유량은 메인 유로(11a)를 통해 주 흐름을 형성하면서, 동시에 서브 유로(11b)쪽으로 흐르는 유량은 이동 디스크(17)의 유량 홀(17a)을 통해 흐르는 보조 흐름을 형성하고, 또한 역 방향 시에도 동일하게 메인 유로(11a)와 서브 유로(11b)를 통해 흐르게 된다.

이와 같이 댐핑 밸브(10)의 유량 흐름 면적이 전류 공급에 따른 자기력을 통해 멀어지거나 밀착되는 가변부재(16)를 이용하고, 상기 가변부재(16)를 통한 댐핑 밸브(10)의 유량 흐름 조절이 차속에 따라 가변 되고, 이를 통해 차속에 관계없이 외력에 의해 유입되는 역 입력 하중에 대한 충격 및 진동 저감 성능을 최적으로 구현하게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 차량 속도에 따라서 댐핑 밸브의 흐름 통로 면적을 최적으로 조절하여 댐핑 밸브를 통한 유량 흐름이 정 방향 시와 역 방향 시에도 항상 형성됨에 따라, 역방향 흐름을 강제로 차단할 때 발생되는 현상을 방지하면서 차속에 관계없이 역 입력 하중에 대한 충격 및 진동 저감 성능을 최적으로 구현할 수 있는 효과가 있게 된다.

또한, 본 발명은 유로 크기가 공급되는 전류의 크기에 따라 자기력을 형성하는 전자석을 이용해 가변시키게 되므로 간단한 구조와 더불어, 장착이 쉽고 튜 닝(Tuning)도 용이해 차종에 관계없이 사용할 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims

조향 휠의 조작 시 조향 컬럼을 통해 작동되어, 그 내부로 유압을 순환시키면서 차륜을 조작하는 타이로드를 이동시키는 랙 바(3)를 구비한 기어박스(2)와;

상기 기어박스(2)의 실린더 하우징내로 유압을 순환시키도록 유압 라인(5,6)이 연결된 로타리 밸브(1);

그 내부를 관통하는 메인 유로(11a)에 원추 형상으로 이어지는 서브 유로(11b)를 형성해, 기어박스(2)의 실린더 하우징으로 결합되면서 유압라인(5,6)이 연결되는 댐퍼 플러그(11)와, 메인 유로(11a)상에 스프링(14)으로 탄발 지지되는 이동 플레이트(13)를 지지하도록 메인 유로(11a)의 입구부위에 결합된 디스크 시트(12), 상기 댐퍼 플러그(11)의 체결부위에 대한 기밀을 위한 오링(15) 및 ECU(30)를 통해 공급되는 전류 크기에 따라 서브 유로(11b)의 입구 부위 간격을 조절해 오일 유입 면적을 가변시키는 가변부재(16)로 이루어진 댐핑 밸브(10) 및;

차속 센서(20)에서 측정된 차속에 따라 댐핑 밸브(10)의 유압 흐름 통로가 가변되도록 댐핑 밸브(10)로 공급되는 전류를 제어하는 ECU(30);

로 구성되어진 댐핑 밸브를 갖춘 유압 동력 조향 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 가변부재(16)는 댐퍼 플러그(11)에 결합된 디스크 시트(12)를 매개로 지지되면서 서브 유로(11b)에 일치하는 위치에서 관통된 유량 홀(17a)을 형성한 이동 디스크(17)와, 상기 이동 디스크(17)를 전자력을 매개로 서브 유로(11b)쪽에서 멀어지도록 당겨 서브 유로(11b)로부터 이격시켜주는 전자석 링(19) 및 양단이 이동 디스크(17)에서 전자석 링(19)사이에 각각 고정되어져 전자석 링(19)의 자기력 해제 시, 당겨진 이동 디스크(17)를 초기 상태로 복귀시키는 연결스프링(18)으로 구성되어진 것을 특징으로 하는 댐핑 밸브를 갖춘 유압 동력 조향 장치.
청구항 2에 있어서, 상기 이동 디스크(17)의 유량 홀(17a)은 서브 유로(11b)의 직경에 비해 작은 직경의 구멍이 등 간격으로 다수로 형성되는 것을 특징으로 하는 댐핑 밸브를 갖춘 유압 동력 조향 장치.