KR940009287B1 - Electronic proportional dissipating pressure valve for a hydraulic shock absorber - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 일반적인 현가장치를 사용한 차량의 차체가 쏠리는 현상을 나타낸 개략도로서,1 is a schematic diagram showing a phenomenon in which the vehicle body of the vehicle using a common suspension device is tilted.
a도는 급제동시 관성력에 의한 다이브(Dive)현상을 나타내며,a shows the dive due to the inertia during braking,
b도는 급발진시 관성력에 의한 스쿼트(Squart)현상을 나타내고,b shows the squat phenomenon by the inertia force during sudden start,
c도는 급커브시 원심력에 의한 롤링(Rolling)현상을 나타낸다.Figure c shows the rolling phenomenon due to the centrifugal force during sharp curve.
제2도는 종래 능동제어식 현가장치의 전체 계통도.2 is a schematic diagram of a conventional active controlled suspension.
제3도는 종래 능동제어식 현가장치의 부분 계통도.3 is a partial schematic diagram of a conventional active controlled suspension.
제4도는 종래 능동제어식 현가장치에서 파일로트식 전자비례감압밸브의 입력전류와 오일공급포트의 압력과의 관계를 나타낸 그래프.4 is a graph showing the relationship between the input current of the pilot type electromagnetic proportional pressure reducing valve and the pressure of the oil supply port in the conventional active control suspension.
제5도는 종래 능동제어식 현가장치에서 사용하고 있는 파일로트식 전자비례감압밸브의 개략도.5 is a schematic diagram of a pilot type electromagnetic proportional pressure reducing valve used in a conventional active control suspension.
제6도는 종래 능동제어식 현가장치에서 사용하고 있는 파일로트식 전자비례감압밸브의 실제 구조를 나타낸 단면도.6 is a cross-sectional view showing the actual structure of a pilot type electromagnetic proportional pressure reducing valve used in a conventional active control suspension.
제7도는 본 발명에 의한 차량의 능동제어식 현가장치용 유압장치를 위한 직동식 전자비례감압밸브의 개략도.7 is a schematic diagram of a direct acting electromagnetic proportional pressure reducing valve for a hydraulic system for an active controlled suspension of a vehicle according to the present invention.
제8도는 본 발명에 의한 직동식 전자비례감압밸브의 실제 구조를 나타낸 단면도.8 is a cross-sectional view showing the actual structure of the direct acting electromagnetic proportional pressure reducing valve according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
20 : 비례솔레노이드부 21 : 코일20: proportional solenoid part 21: coil
22 : 플런저 23 : 푸시로드22: Plunger 23: Push Rod
30 : 몸체부 31 : 밸브동체30 body portion 31 valve body
32 : 스풀 40 : 댐핑부32: spool 40: damping part
41 : 댐핑챔버 42 : 댐핑 피스턴41: damping chamber 42: damping piston
43 : 댐핑 오리피스 44 : 푸시로드43: damping orifice 44: push rod
본 발명은 차량의 능동제어식 현가장치용 유압장치를 위한 전자비례감압밸브에 관한 것으로, 특히 밸브자체를 제어하기 위한 유압 동력손실이 없고 구조가 간단하여 소형화에 유리하며 오일의 오염에 민감한 오리피스가 거의 사용되지 않아 고장율을 낮출 수 있도록 한 차량의 능동제어식 현가장치용 유압장치를 위한 직동식 전자비례감압밸브에 관한 것이다.The present invention relates to an electromagnetic proportional pressure reducing valve for a hydraulic device for an active control suspension of a vehicle. In particular, there is no hydraulic power loss for controlling the valve itself. The present invention relates to a direct acting solenoid pressure reducing valve for a hydraulic system for an active control suspension of a vehicle, which is not used to lower a failure rate.
일반적인 자동차의 현가장치는, 코일스프링과 쇼크업소버(Shock Absorber)로 구성되어 주행시 노면의 굴곡에 의하여 바퀴가 진동할때 이 진동이 그대로 차체에 전달되지 않도록 차단시켜 주는 기능을 갖는 것이다.Suspension device of a typical vehicle is composed of a coil spring and a shock absorber (Shock Absorber) has a function to block the vibration is not transmitted to the vehicle body as the wheel vibrates due to the curvature of the road surface when driving.
이러한 일반적인 현가장치가 적용된 차량의 승차감과 조정 안정성은 현가장치의 링크구조, 타이어의 무게 및 탄성, 차체의 무게는 물론, 코일스프링의 탄성계수, 쇼크업소버의 진동감쇠계수에 의하여 결정된다.The ride comfort and adjustment stability of the vehicle to which the general suspension system is applied are determined by the link structure of the suspension system, the weight and elasticity of the tire, the weight of the vehicle body, as well as the elastic coefficient of the coil spring and the vibration damping coefficient of the shock absorber.
일반적으로 코일스프링의 탄성계수는 차체의 무게가 주어졌을때 현가장치의 요구되는 고유진동수에 맞춰 결정할 수 있다.In general, the elastic modulus of the coil spring can be determined according to the required natural frequency of the suspension system given the weight of the body.
그러나 쇼크업소버에 있어서는 진동감쇠계수를 높게 하면 관성력이나 원심력의 동적인 변화에 의한 차체의 제1도와 같은 쏠림은 줄어드나 승차감이 나빠지고, 반대로 진동감쇠계수를 낮게 하면 승차감은 좋아지나 외력의 동적인 변화에 의한 차체의 쏠림이 커져 조정안정성이 나빠지기 때문에 차량 설계자에 의해 그 진동감쇠계수가 주관적으로 판단되는 적합한 타협점에서 결정되고 있어 승차감과 조정안정성을 동시에 충족시킬 수 있는 최적한 상태로 설정하는 것이 매우 어려운 실정이다.However, in the shock absorber, when the vibration damping coefficient is increased, the tilting of the vehicle body due to the dynamic change of the inertia or centrifugal force is reduced, but the riding comfort is worsened. As the body stability caused by the change is increased and the stability of adjustment is worsened, the vibration damping coefficient is determined by the vehicle designer at an appropriate compromise point that is subjectively judged. Therefore, it is necessary to set the optimum state to satisfy the riding comfort and adjustment stability at the same time. It is very difficult.
즉, 이러한 종래의 현가장치에서는 주행시 차체에 관성력이나 원심력과 같은 외력이 작용하면 각 바퀴에 작용하는 하중의 변화에 의해 코일스프링들이 변형되어 제1도와 같이 외력이 작용하는 방향으로 차체가 쏠리게 된다.That is, in such a conventional suspension device, when an external force such as an inertia force or a centrifugal force is applied to the vehicle body while driving, the coil springs are deformed by a change in the load applied to each wheel, and the vehicle body is oriented in the direction in which the external force acts as shown in FIG.
그리고 승차감 자체가 노면조건과 주행속도, 타이어의 무게 및 탄성등에 따라 달라지는 단점이 있었다.In addition, the riding comfort itself has a disadvantage that varies depending on the road conditions, running speed, tire weight and elasticity.
제1a도는 차량의 급제동시 전방으로 향하는 관성력에 의하여 차체가 앞으로 쏠리는 다이브(Dive)현상을 나타내는 것이고, 제1b도는 급발진시 후방으로 향하는 관성력에 의하여 차체가 뒤로 쏠리는 스쿼트(Squart)현상을 나타내는 것이며, 제1c도는 급커브시 바깥쪽으로 향하는 원심력에 의하여 차체가 바깥쪽으로 쏠리는 롤링(rolling)현상을 나타내는 것이다.FIG. 1a illustrates a dive phenomenon in which the vehicle body is moved forward by inertia force toward the front during sudden braking of the vehicle, and FIG. 1b illustrates a squat phenomenon in which the vehicle body is moved backward by the inertia force toward the rear during sudden start, FIG. 1c illustrates a rolling phenomenon in which the vehicle body is pulled outward by a centrifugal force directed outward during a sharp curve.
이러한 종래 일반적인 현가장치에서의 문제점을 해결하기 위하여 최근에는 능동제어식 현가장치가 안출되었다.In order to solve this problem in the conventional general suspension, an active control suspension has recently been devised.
제2도는 이러한 능동제어식 현가장치의 일례로서 전체 계통을 나타낸 것이고, 제3도는 4바퀴중 하나의 바퀴에 대해서만 도시한 것이다.FIG. 2 shows the whole system as an example of such an active controlled suspension, and FIG. 3 shows only one wheel of four wheels.
이러한 능동제어식 현가장치는, 제2도에 도시한 바와 같이, 각 바퀴(W)는 코일스프링(S)과 함께 유압실린더(1)로 현가하고, 상기 유압실린더(1)의 상단에는 댐핑밸브(2)와 보조 어큐뮬레이터(sub Accumulator)(3)를 순차 연결 설치하며, 상기 유압실린더(1)의 상단과 댐핑밸브(2) 사이에는 파일로트식(Pilot Operated type) 전자비례감압밸브(4)를 통하여 오일펌프(9)에 연결되는 오일공급라인(L)을 연결하여서 된 것이다.In the active control suspension, as shown in FIG. 2, each wheel W is suspended with a hydraulic cylinder 1 together with a coil spring S, and a damping valve is disposed at an upper end of the hydraulic cylinder 1. 2) and a sub accumulator (3) are installed in sequence, and a pilot operated type electromagnetic proportional pressure reducing valve (4) is provided between the upper end of the hydraulic cylinder (1) and the damping valve (2). By connecting the oil supply line (L) connected to the oil pump (9) through.
상기 유압실린더(1)는 차체에 고정설치하고, 그 피스턴로드(1b)를 바퀴(W)에 지지하는 것이다.The hydraulic cylinder 1 is fixed to the vehicle body and supports the piston rod 1b to the wheels W. As shown in FIG.
보조 어큐뮬레이터(3)의 내부에는 가스챔버(3a)가 형성된다.The gas chamber 3a is formed inside the auxiliary accumulator 3.
제2도 및 제3도에서 (C)는 오일쿨러이고, (F)는 오일필터이다.In FIGS. 2 and 3, (C) is an oil cooler and (F) is an oil filter.
상기 파일로트식 전자비례감압밸브(4)는, 오일 공급포트(P1)를 주 어큐뮬레이터(Am)와 압력릴리프밸브(Vr)를 통하여 오일펌프(9)에 연결하고, 오일귀환포트(P3)를 오일탱크(T)에 연결함과 아울러 오일배출포트(P2)를 유압실린더(1)의 상단에 연결하는 것이다.The pilot electromagnetic proportional pressure reducing valve 4 connects the oil supply port P 1 to the oil pump 9 through the main accumulator Am and the pressure relief valve Vr, and the oil return port P 3. ) Is connected to the oil tank (T) as well as to connect the oil discharge port (P 2 ) to the top of the hydraulic cylinder (1).
각 바퀴(W)에 상응하는 파일로트식 전자비례감압밸브(4)들의 오일공급포트(P1)와 오일배출포트(P2)들은 각각 오일펌프(9)와 오일탱크(T)에 병렬로 연결된다.The oil supply port (P 1 ) and oil discharge port (P 2 ) of the pilot type electromagnetic proportional pressure reducing valves 4 corresponding to each wheel (W) are parallel to the oil pump (9) and the oil tank (T), respectively. Connected.
상기 파일로트식 전자비례감압밸브(4)는 각 바퀴(W)마다 설치되어 현가장치용 전자제어장치(ECU)에 의하여 제어된다.The pilot electromagnetic proportional pressure reducing valve (4) is installed for each wheel (W) and controlled by the suspension electronic control unit (ECU).
즉, 전자제어장치(ECU)가 파일로트식 전자비례감압밸브(4)를 동작시켜 유압실린더(1)로 공급되는 오일의 압력을 증가시키기면 차체의 높이가 높아지고, 반대로 유압실린더(1)로 공급되는 오일의 압력을 감소시키면 차체의 높이가 낮아지는 것이다.That is, when the ECU controls the pilot type electromagnetic proportional pressure reducing valve 4 to increase the pressure of the oil supplied to the hydraulic cylinder 1, the height of the vehicle body increases, and conversely, the hydraulic cylinder 1 Reducing the pressure of the oil supplied lowers the height of the body.
여기서 차체의 하중 전체를 유압실린더만으로 현가할 경우 동력이 과다하게 요구되므로 기존의 코일스프링을 겸용하여 코일스프링이 차체 하중의 50~70%를 분담하고, 그 나머지만을 유압실린더가 분담하도록 하고 있다.In this case, if the entire load of the vehicle body is suspended only by the hydraulic cylinder, excessive power is required, so that the coil spring shares 50 to 70% of the body load by using the existing coil spring, and the hydraulic cylinder shares only the rest.
유압실린더(1)의 현가력, 즉 유압실린더(1)내의 오일의 압력은 각종 센서를 이용하여 차체의 자세 및 진동상태를 감지하는 전자제어장치(ECU)로부터 파일로트식 전자비례감압밸브(4)에 입력되는 전기적인 신호에 의하여 결정된다.The suspension force of the hydraulic cylinder 1, that is, the pressure of the oil in the hydraulic cylinder 1, is pilot-type electromagnetic proportional pressure reducing valve 4 from an electronic control unit (ECU) which detects posture and vibration state of the vehicle body using various sensors. It is determined by the electrical signal input to).
따라서 이러한 능동제어식 현가장치에 있어서는 전기적인 신호로 각 바퀴(W)와 차체간의 높이를 독립적인 유압실린더에 의하여 독립적으로 제어할 수 있으므로 차체의 롤(Roll)각도나 피치(Pirch)각도, 수형 차고(車高)등을 임의로 설정할 수 있게 되는 장점이 있다.Therefore, in such an active control suspension, the height between each wheel (W) and the vehicle body can be independently controlled by an independent hydraulic cylinder with an electric signal, so that the roll angle, pitch angle, and male garage of the vehicle body can be controlled independently. (車 高) has the advantage that can be set arbitrarily.
또한, 도시한 바와 같이 각 바퀴(W)위의 차체에 부착된 가속도 센서(Sa)로 차체 운동의 수직방향 절대 가속도를 측정하여 전기적인 적분처리에 의해 (-)극성의 속도신호로 변환한 후, 이 신호에 비례하는 진동감쇠신호를 파일로트식 전자비례감압밸브(4)에 입력시키면 노면조건이나 주행조건, 타이어의 무게나 탄성등에 의해 영향을 받지 않는 일관된 진동감쇠특성을 얻을 수 있게 된다.In addition, as shown in the figure, by measuring the absolute absolute acceleration of the body movement with the acceleration sensor (Sa) attached to the vehicle body on each wheel (W), it is converted into a negative polarity speed signal by an electrical integration process. When the vibration damping signal proportional to this signal is inputted to the pilot type electromagnetic proportional pressure reducing valve 4, a consistent vibration damping characteristic is not affected by the road surface conditions, the driving conditions, the weight of the tire, or the elasticity.
단, 파일로트식 전자비례감압밸브(4)를 이용하여 유압실린더(1)의 압력을 조절함으로써 높은 주파수 대역까지 차체의 자세나 진동을 제어하기 위해서는 유압펌프(9)로부터 매우 높은 유량이 공급되어야 하는데, 엔진 출력이나 연비 등을 고려할때 현가장치에서 소비할 수 있는 동력에는 한계가 있기 때문에 실용성이 없다.However, in order to control the attitude or vibration of the vehicle body up to a high frequency band by adjusting the pressure of the hydraulic cylinder 1 using the pilot type electromagnetic proportional pressure reducing valve 4, a very high flow rate must be supplied from the hydraulic pump 9. However, considering the engine power and fuel economy, there is no practical use because there is a limit to the power that can be consumed in the suspension system.
따라서 제2도와 같은 능동제어식 현가장치에 있어서는 파일로트식 전자비례감압밸브(4)가 유압실린더(1)의 압력을 제어할 수 있는 주파수 응답대역을 약 1~2Hz정도가 되도록 유압펌프(9)의 용량을 설정하고 이것보다 높은 주파수의 진동은 기존 쇼크업소버와 같은 원리의 댐핑밸브(2)에 의해 감쇠되도록 하고 있다.Therefore, in the active control suspension as shown in FIG. 2, the hydraulic pump 9 has a frequency response band of about 1 to 2 Hz in which the pilot type electromagnetic proportional pressure reducing valve 4 can control the pressure of the hydraulic cylinder 1. The vibration of the frequency higher than this is set by the damping valve 2 of the same principle as the conventional shock absorber.
즉, 바퀴(W)와 연결된 피스톤 로드(1b)가 높은 속도로 윗방향으로 움직이도록 바퀴(W)로부터 힘을 받으면 유압실린더(1)내의 오일이 댐핑밸브(2)를 거쳐 보조 어큐뮬레이터(3)의 가스챔버(3a)를 압축하면서 보조 어큐뮬레이터(3)로 유입된다.That is, when the piston rod 1b connected to the wheel W receives the force from the wheel W to move upward at a high speed, the oil in the hydraulic cylinder 1 passes through the damping valve 2 to the auxiliary accumulator 3. The gas chamber 3a is introduced into the auxiliary accumulator 3 while compressing the gas chamber 3a.
이때 댐핑밸브(2)에서는 오일의 유량에 비례하는 압력차가 발생되므로 유압실린더(1)내의 압력이 상승하여 피스톤(1a)의 상승속도에 비례하는 저항력(진동감쇠력)이 피스톤(1a)에 발생하게 된다.At this time, since the pressure difference is generated in the damping valve 2 in proportion to the flow rate of the oil, the pressure in the hydraulic cylinder 1 is increased so that a resistance force (vibration damping force) proportional to the ascending speed of the piston 1a is generated in the piston 1a. do.
반대로 피스톤(1a)이 아랫방향으로 움직일 경우에도 같은 원리로 피스톤(1a)의 하강속도에 비례하는 진동감쇠력이 발생된다.On the contrary, even when the piston 1a moves downward, vibration damping force proportional to the descending speed of the piston 1a is generated.
여기서 상기 오일공급라인(L)의 도중에는 주 어큐뮬레이터(Am)를 설치하여 유압펌프(9)로부터 파일로트식 전자비례감압밸브(4)에 공급되는 오일의 압력을 리플(Ripple)이 없이 일정하게 유지시켜 주고 짧은 기간이나마 순간적으로 높은 유량을 공급해줄 수 있게 된다.Here, the main accumulator Am is installed in the middle of the oil supply line L to maintain a constant pressure of oil supplied from the hydraulic pump 9 to the pilot type electromagnetic proportional pressure reducing valve 4 without ripple. It can provide high flow rate in a short period of time.
그리고 상기 압력릴리프밸브(Vr)는 유압실린더(1)나 주 어큐뮬레이터(Am)에서 펌프로부터 송급되는 유량을 전량 소비하지 않을때 나머지 유량을 오일탱크(T)로 바이패스시킴으로써 오일공급라인(L)의 압력이 압력릴리프밸브(Vr)로 설정한 최고 압력 이상으로 상승되는 것을 방지하게 된다.And the pressure relief valve (Vr) is the oil supply line (L) by bypassing the remaining flow rate to the oil tank (T) when the hydraulic cylinder (1) or the main accumulator (Am) does not consume the entire flow rate supplied from the pump This prevents the pressure of the valve from rising above the maximum pressure set by the pressure relief valve (Vr).
상기 파일로트식 전자비례감압밸브(4)의 각 포트에서의 압력관계는 제4도와 같이, 전기적인 신호, 즉, 전류신호(I)가 비례솔레노이드(5)에 입력되면 오일배출포트(P2)의 압력(Pa)을 전류 입력신호에 비례하는 크기로 설정해 주게 된다.The pressure relationship at each port of the pilot electromagnetic proportional pressure reducing valve 4 is as shown in FIG. 4, when the electrical signal, that is, the current signal I is input to the proportional solenoid 5, the oil discharge port P 2. ), The pressure Pa is set to a size proportional to the current input signal.
이 압력설정 가능범위는 오일공급포트(P1)로 공급되는 오일의 압력(Pp)과 오일귀환포트(P3)의 압력(Pt)에 의하여 결정된다.This pressure settable range is determined by the pressure Pp of the oil supplied to the oil supply port P 1 and the pressure Pt of the oil return port P 3 .
상술한 종래의 능동제어식 현가장치에서는 파일로트식 전자비례감압밸브를 사용하고 있는 바, 그 구체적인 구조는 크게 나누어 비례솔레노이드(5)와, 밸브몸체부(6) 및 파일로트부(8)로 구성된다.The conventional active control suspension described above uses a pilot type electromagnetic proportional pressure reducing valve, and its specific structure is largely divided into a proportional solenoid 5, a valve body portion 6 and a pilot portion 8. do.
상기 비례솔레노이드(5)는 코일(5a)과 플런저(5b)로 이루어지며 입력전류 신호에 비례하는 자력을 발생하여 파일로트부(8)의 포펫(8d)에 일정한 힘(Fm)을 가하도록 되어 있다.The proportional solenoid 5 is composed of a coil 5a and a plunger 5b and generates a magnetic force proportional to an input current signal to apply a constant force Fm to the poppet 8d of the pilot part 8. have.
몸체부(6)는 오일공급포트(P1)과 이 오일배출포트(P2) 및 오일귀환포트(P3)를 가지는 밸브동체(6a)와, 상기 각 포트(P1)(P2)(P3)들을 선택적으로 연결시키는 스풀(7)로 이루어진다.The body portion 6 includes a valve body 6a having an oil supply port P 1 , an oil discharge port P 2 and an oil return port P 3 , and each of the ports P 1 and P 2 . It consists of a spool 7 which selectively connects (P 3 ).
상기 파일로트부(8)는, 파일로트챔버(8a)와, 파일로트 오리피스(8b) 및 드레인 오리피스(8c) 및 비례솔레노이드(5)의 플런저(5b)에 연결된 포펫(8d)를 가진다.The pilot section 8 has a pilot chamber 8a, a pilot orifice 8b and a drain orifice 8c and a poppet 8d connected to the plunger 5b of the proportional solenoid 5.
상기 밸브동체(6a)에는 파일로트 챔버(8a)와의 사이에 댐핑 오리피스(6b)가 형성되며, 스풀(7)의 선단에는 댐핑 오리피스(7a)가 형성된다.A damping orifice 6b is formed in the valve body 6a between the pilot chamber 8a and a damping orifice 7a is formed at the tip of the spool 7.
일정한 압력의 오일을 공급받은 오일공급포트(P1)로부터 파일로트 오리피스(8b)를 통해 파일로트부(8)로 공급된 오일이 수압(受壓) 단면적이 Ap인 포펫(8d)을 밀고 오일귀환포트(P3)로 빠져나가는 유로에 있어서 포펫(8d)에 비례솔레노이드(5)로 자력(Fm)을 가하면 파일로트 챔버(8a)에는 파일로트 압력(Pc)가 힘의 평형관계식으로부터 Fm/Ap의 크기로 형성된다.The oil supplied from the oil supply port P 1 receiving the oil of constant pressure to the pilot portion 8 through the pilot orifice 8b pushes the poppet 8d having a hydraulic pressure cross section Ap and the oil When the magnetic force Fm is applied to the poppet 8d with the proportional solenoid 5 in the flow path exiting to the return port P 3 , the pilot pressure Pc is applied to the pilot chamber 8a from the equilibrium equation of the force. It is formed in the size of Ap.
이 파일로트 압력(Pc)이 몸체부(6)의 스풀(7) 오른쪽 단면에 작용하여 스풀(7)이 중립위치로부터 왼쪽으로 밀리면 오일공급포트(P1)로부터 오일이 오일배출포트(P2)를 거쳐 유압실린더(1)로 공급되면서 오일배출포트(P2)의 압력(Pa)이 상승하기 시작하는데, 스풀(7)의 왼쪽 단면에는 오일배출포트(P2)의 압력(Pa)이 작용하도록 압력감지 유로(7b)가 형성되어 있으므로 압력(Pa)가 증가할수록 왼쪽으로 밀린 스풀(7)은 다시 오른쪽으로 점차 복귀되어 압력(Pa)가 압력(Pc)와 완전히 같아지는 위치에서 스풀(7)은 정지한다.When the pilot pressure Pc acts on the right end surface of the spool 7 of the body part 6 and the spool 7 is pushed to the left from the neutral position, oil flows from the oil supply port P 1 to the oil discharge port P 2. The pressure Pa of the oil discharge port P 2 starts to increase as it is supplied to the hydraulic cylinder 1 through). On the left end of the spool 7, the pressure Pa of the oil discharge port P 2 is increased. Since the pressure sensing flow path 7b is formed to act, the spool 7 pushed to the left as the pressure Pa increases gradually returns to the right again, and the spool (at the position where the pressure Pa is completely equal to the pressure Pc) 7) stops.
이와 반대로 비례솔레노이드(5)에 가해지는 전류를 감소시켜 포펫(8d)에 가해지는 힘을 줄여주면 파일로트 압력(Pc)가 감소되어 몸체부(6)의 스풀(7)이 중립위치로부터 오른쪽으로 밀리고 오일배출포트(P2)에서 오일귀환포트(P3)로 오일이 빠져 나간다.On the contrary, if the current applied to the proportional solenoid 5 is reduced to reduce the force applied to the poppet 8d, the pilot pressure Pc is reduced, so that the spool 7 of the body 6 moves from the neutral position to the right. It is pushed out and the oil is drained from the oil discharge port (P 2 ) to the oil return port (P 3 ).
따라서 압력(Pa)는 감소하기 시작하여 스풀(7)은 다시 왼쪽으로 이동하여 압력(Pa)이 압력(Pc)과 같아지는 새로운 평형상태를 유지하는 위치에서 정지하게 된다.Therefore, the pressure Pa starts to decrease and the spool 7 moves to the left again and stops at the position where it maintains a new equilibrium state where the pressure Pa is equal to the pressure Pc.
이러한 파일로트식 전자비례감압밸브(4)는 파일로트부(8)의 포펫(8d)의 수압 단면적과 비례솔레노이드(5)의 최대 자력용량을 적절히 선정함으로써 주 스풀(7)의 오른쪽 단면에 설정할 수 있는 압력(Pc)의 최대치를 결정할 수 있으므로 압력제어 가능 범위가 높아야 하거나 비례솔레노이드(5)의 전력소비가 최소화된 감압밸브가 요구되는 경우에 적합하다.The pilot electromagnetic proportional pressure reducing valve 4 is set on the right end surface of the main spool 7 by appropriately selecting the hydraulic cross-sectional area of the poppet 8d of the pilot portion 8 and the maximum magnetic force capacity of the proportional solenoid 5. Since the maximum value of the pressure Pc can be determined, it is suitable for the case where a pressure controllable range must be high or a pressure reducing valve with a minimum power consumption of the proportional solenoid 5 is required.
그러나 파일로트부(8)에서 고압의 오일이 파일로트 오리피스(8b)와 포펫(8d)을 거쳐 오일귀환포트(P3)로 항시 바이패스되므로 밸브자체의 동작을 위한 동력손실이 발생되는 단점이 있으며, 파일로트 오리피스(8b)외에도 감압밸브의 동적인 응답특성을 좋게 해주기 위해 사용되는 댐핑 오리피스(6a)(7a), 드레인 오리피스(8c)등 많은 오리피스가 사용되기 때문에 오일에 불순물이 포함되면 이들 오리피스(6a)(7a)(8b)(8c)가 막힘으로 인한 고장을 일으키기 쉽다는 문제점이 있었다.However, since the high pressure oil in the pilot part 8 is always bypassed through the pilot orifice 8b and the poppet 8d to the oil return port P 3 , a power loss for the operation of the valve itself occurs. In addition to the pilot orifice 8b, many orifices such as damping orifices 6a and 7a and drain orifices 8c are used to improve the dynamic response characteristics of the pressure reducing valve. There was a problem that orifices 6a, 7a, 8b and 8c are liable to cause a failure due to clogging.
본 발명의 목적은, 밸브 자체를 제어하기 위한 유압 동력손실이 없고 구조가 간단하여 소형화에 유리하며 오일의 오염에 민감한 오리피스가 거의 사용되지 않아 고장율을 낮출 수 있도록 한 차량의 능동제어식 현가장치용 유압장치를 위한 직동식 전자비례감압밸브를 제공하려는 것이다.An object of the present invention, there is no hydraulic power loss for controlling the valve itself, and the structure is simple, which is advantageous in miniaturization, and the hydraulic pressure for the active control suspension of the vehicle, which can reduce the failure rate because the orifice sensitive to oil contamination is rarely used. To provide a direct acting proportional pressure reducing valve for the device.
이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 전류신호가 입력되는 코일과, 플런저 및 푸시로드를 가지며 전류신호에 따라 비례적으로 자력을 발생시키는 비례솔레노이드부와, 오일공급포트와 오일배출포트와 오일귀환포트를 가지는 밸브동체와 이 밸브동체내에서 비례솔레노이드의 플런저에 연결되어 왕복이동하면서 상기 포트를 개폐하는 스풀을 가지는 몸체부 및 상기 밸브동체의 선단부측에 형성되는 댐핑챔버와, 상기 댐핑챔버내에서 왕복이동되며 댐핑 오리피스가 형성된 댐핑 피스턴 및 이 댐핑 피스턴을 스풀에 연결하는 푸시로드를 가지는 댐핑부를 구비하여서 되는 차량의 능동제어식 현가장치용 유압장치를 위한 전자비례감압밸브를 제공하는 것에 의하여 달성된다.In order to achieve the object of the present invention, a proportional solenoid portion having a coil to which a current signal is input, a plunger and a push rod and generating magnetic force in proportion to the current signal, an oil supply port, an oil discharge port, and an oil return port. A damping chamber formed at the front end of the valve body and a body having a valve body having a valve body and a spool connected to the plunger of the proportional solenoid in the valve body to open and close the port while reciprocating, and reciprocating in the damping chamber. It is achieved by providing an electromagnetic proportional pressure reducing valve for a hydraulic system for an active controlled suspension of a vehicle, which is provided with a damping portion which is moved and has a damping orifice with a damping orifice and a push rod connecting the damping piston to a spool.
이하 본 발명에 의한 차량의 능동제어식 현가장치용 유압장치를 위한 직동식 전자비례감압밸브를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라서 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Hereinafter, a direct acting electromagnetic proportional pressure reducing valve for a hydraulic device for an active control suspension of a vehicle according to the present invention will be described in detail according to an embodiment shown in the accompanying drawings.
제7도는 본 발명에 의한 차량의 능동제어식 현가장치용 유압장치를 위한 직동식 전자비례감압밸브의 개략도이며, 제8도는 실제적인 구조를 보인 단면도이다.7 is a schematic diagram of a direct acting electromagnetic proportional pressure reducing valve for the hydraulic system for an active control suspension of a vehicle according to the present invention, and FIG. 8 is a sectional view showing an actual structure.
이하의 설명에서 종래와 같은 부분에 대하여는 제2도를 참고하여 설명한다.In the following description, the same parts as in the related art will be described with reference to FIG. 2.
제7도에 도시한 바와 같이, 본 발명의 직동식 전자비례감압밸브(10)는, 비례솔레노이드(20)와, 몸체부(30) 및 댐핑부(40)로 이루어진다.As shown in FIG. 7, the direct acting electromagnetic proportional pressure reducing valve 10 of the present invention comprises a proportional solenoid 20, a body portion 30 and a damping portion 40. As shown in FIG.
상기 비례솔레노이드(10)는, 제2도에 도시한 바와 같은 전자제어장치(ECU)에서 보내오는 전류신호(I)에 따라 비례적으로 자력(Fm)을 발생시키는 것으로, 전류신호(I)가 입력되는 코일(21)과, 플런저(22) 및 푸시로드(23)로 이루어진다.The proportional solenoid 10 generates a magnetic force Fm in proportion to the current signal I sent from the electronic control unit ECU as shown in FIG. It consists of an input coil 21, a plunger 22 and a push rod 23.
상기 몸체부(30)는 오일공급포트(P1)와 오일배출포트(P2) 및 오일귀환포트(P3)를 가지는 밸브동체(31)와, 이 밸브동체(31)내에서 비례솔레노이드(20)의 푸시로드(23)에 연결되어 왕복이동되면서 상기 포트(P1)(P2)(P3)간을 연결시키는 스풀(32)로 이루어진다.The body portion 30 includes a valve body 31 having an oil supply port P 1 , an oil discharge port P 2 , and an oil return port P 3 , and a proportional solenoid within the valve body 31. The spool 32 is connected to the push rod 23 of the 20 and reciprocates and connects the ports P 1 , P 2 , and P 3 .
상기 댐핑부(40)는 상기 밸브동체(31)의 선단부측에 형성되는 댐핑챔버(41)와, 상기 댐핑챔버(41)내에서 왕복이동되며 댐핑 오리피스(43)가 형성된 댐핑 피스턴(42) 및 이 댐핑 피스턴(42)은 스풀(32)에 연결하는 푸시로드(44)로 이루어진다.The damping part 40 includes a damping chamber 41 formed at the front end side of the valve body 31, a damping piston 42 reciprocating in the damping chamber 41 and having a damping orifice 43. This damping piston 42 consists of a push rod 44 which connects to the spool 32.
이와 같이 구성된 본 발명의 직동식 전자비례감압밸브(10)는 그 오일공급포트(P1)를 주 어큐뮬레이터(Am)와 압력릴리프밸브(Vr)를 통하여 오일펌프(9)에 연결하고, 그 오일배출포트(P2)를 각 바퀴(W)를 코일스프링(S)과 함께 현가하는 유압실린더(1)의 상단에 연결하며, 오일귀환포트(P3)를 오일탱크(T)에 연결하는 것이다.The direct acting electromagnetic proportional pressure reducing valve 10 of the present invention configured as described above connects the oil supply port P 1 to the oil pump 9 through the main accumulator Am and the pressure relief valve Vr, and the oil The discharge port (P 2 ) is to connect each wheel (W) with the coil spring (S) to the upper end of the hydraulic cylinder (1) and the oil return port (P 3 ) to the oil tank (T). .
상기 직동식 전자비례감압밸브(10)의 비례솔레노이드부(20)의 코일(21)은 각종 센서를 이용하여 차체의 자세 및 진동을 감지하여 현가제어신호를 발생시키는 전자제어장치(ECU) 에 연결한다.The coil 21 of the proportional solenoid portion 20 of the direct acting electromagnetic proportional pressure reducing valve 10 is connected to an electronic control unit (ECU) for generating a suspension control signal by detecting posture and vibration of the vehicle body using various sensors. do.
여타의 연결구성은 상술한 종래의 현가장치에서와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.Since the other connection configuration is the same as in the conventional suspension device described above, a description thereof will be omitted.
이하 본 발명의 직동식 전자비례감압밸브(10)가 적용된 능동제어식 현가장치의 작동을 설명한다.Hereinafter, the operation of the active control type suspension device to which the direct acting electromagnetic proportional pressure reducing valve 10 of the present invention will be described.
직동식 전자비례감압밸브(10)의 비례솔레노이드(20)의 코일(21)에 전자제어장치(ECU)의 제어신호, 즉 전류신호(I)가 입력되면 그 전류신호(I)의 크기에 비례하여 플런저(22)에 자력이 발생되며, 이에따라 푸시로드(23)를 통하여 연결된 스풀(32)이 이동되어 오일공급포트(P1)와 오일배출포트(P2) 또는 오일공급포트(P1)와 오일귀환포트(P3)를 연결시킴으로써 오일배출포트(P1)에서 유압실린더(1)의 상부로 공급되는 오일의 압력이 조절되어 유압실린더(1)의 압력을 변화시켜 준다.When the control signal of the electronic control unit ECU, that is, the current signal I, is input to the coil 21 of the proportional solenoid 20 of the direct acting solenoid pressure reducing valve 10, it is proportional to the magnitude of the current signal I. The magnetic force is generated in the plunger 22, accordingly the spool 32 connected through the push rod 23 is moved to the oil supply port (P 1 ) and oil discharge port (P 2 ) or oil supply port (P 1 ) By connecting the oil return port (P 3 ) and the pressure of the oil supplied from the oil discharge port (P 1 ) to the upper portion of the hydraulic cylinder (1) to change the pressure of the hydraulic cylinder (1).
여기서 상기 스풀(32)의 왼쪽 단면에는 오일배출포트(P2)의 압력(Pa)이 작용하고, 오른쪽 단면에는 비례솔레노이드(20)의 자력이 직접 작용하여 압력을 설정하게 된다.Here, the pressure Pa of the oil discharge port P 2 acts on the left end face of the spool 32, and the magnetic force of the proportional solenoid 20 directly acts on the right end face to set the pressure.
상기 스풀(32)의 왼쪽 단면에는 오일배출포트(P2)의 압력 Pc를 직접 전달하지 않고 단면적이 작은 푸시로드(44)를 설치하여 그 단면에 작용시키므로 비례솔레노이드의 최대자력과 평형을 이루는 압력 Pa의 최대치를 상대적으로 높임으로써 제어가능한 압력범위를 높일 수 있게 하였다.The left end of the spool 32 is provided with a push rod 44 having a small cross-sectional area without direct delivery of the pressure Pc of the oil discharge port P 2 and acting on the end of the spool 32 so as to balance the maximum magnetic force of the proportional solenoid. By increasing the maximum value of Pa relatively, it is possible to increase the controllable pressure range.
또한 푸시로드(44)에 댐핑 오리피스(43)가 형성된 댐핑 피스턴(42)를 설치하였으므로 밸브 전체의 응답성에 영향을 주는 푸시로드(44)가 오일배출포트(P2)의 압력(Pa)를 받아 스풀(32)을 밀어줄때 나타나는 동적인 응답의 댐핑 특성을 향상시킴으로써 밸브 전체의 응답성이 좋아지게 하였다.In addition, since the damping piston 42 having the damping orifice 43 is installed in the push rod 44, the push rod 44 which affects the responsiveness of the entire valve receives the pressure Pa of the oil discharge port P 2 . By improving the damping characteristics of the dynamic response that appears when the spool 32 is pushed, the overall responsiveness of the valve is improved.
즉, 직동식 전자비례감압밸브(10)의 비례솔레노이드(20)의 코일(21)에 전류신호(I)가 입력되면 이에 비례하는 자력(Fm)이 스풀(32)의 오른쪽 단면에 가해져서 스풀(32)이 중립위치로부터 왼쪽으로 이동되면서 오일공급포트(P1)로부터 고압의 오일이 오일배출포트(P2)를 거쳐 유압실린더(1)의 상단으로 유입되면서 오일배출포트(P2)의 압력(Pa)이 상승하기 시작한다.That is, when the current signal I is input to the coil 21 of the proportional solenoid 20 of the direct acting electromagnetic proportional pressure reducing valve 10, a magnetic force Fm proportional to this is applied to the right end surface of the spool 32 and thus the spool. 32 is of the oil-supply port (P 1) oil discharge port (P 2) as introduced into the upper end of the hydraulic cylinder (1) of the high pressure oil through the oil discharge port (P 2) from the as to the left from the neutral position The pressure Pa starts to rise.
이 오일배출포트(P2)의 압력(Pa)는 댐핑 피스턴(42)의 양쪽 단면에 작용하게 되며 이 댐핑 피스턴(42)의 왼쪽 단면과 오른쪽 단면에는 면적차(A1-A2; 여기서 A2는 A1보다 푸시로드(44)의 단면적만큼 작다)가 있으므로 스풀(32)을 다시 중립위치로 복원시키려는 반력이 댐핑 피스턴(42)에 작용하게 되고 이 반력은 푸시로드(44)를 통하여 스풀(32)에 전달된다.The pressure Pa of the oil discharge port P 2 acts on both end faces of the damping piston 42 and the area difference A 1 -A 2 ; 2 is smaller than the cross-sectional area of the push rod 44 than A 1 ), so that a reaction force acting on the damping piston 42 to restore the spool 32 back to the neutral position is applied to the spool through the push rod 44. Is passed to 32.
이때 댐핑 피스턴(42)이 왼쪽으로 이동하려면 댐핑 피스턴(42)을 중심으로 하여 댐핑챔버(41)의 왼쪽 챔버에 있는 오일이 댐핑 오리피스(43)를 통하여 오른쪽 챔버로 흘러들어가 채워야 하므로 댐핑 피스턴(42)의 이동속도에 비례하는 유량이 댐핑 오리피스(43)를 통과하면서 발생되는 압력차가 댐핑 피스턴(42)의 양면에 발생하게 된다.In this case, in order for the damping piston 42 to move to the left side, the oil in the left chamber of the damping chamber 41 should flow into the right chamber through the damping orifice 43 and fill the damping piston 42. The pressure difference generated while the flow rate proportional to the moving speed of the damping orifice 43 passes through both sides of the damping piston 42.
이 관계를 수식으로 설명하면,If you describe this relationship as a formula,
스풀(32)에 작용하는 힘의 평형 방정식으로부터From the equilibrium equation of the force acting on the spool 32
Fm=Pa A1-Pb A2……………………………………………………(1)Fm = Pa A 1 -Pb A 2 . … … … … … … … … … … … … … … … … … … … (One)
이고, 댐핑 오리피스(44)에서의 연속 방정식으로부터From the continuous equation at the damping orifice 44
Qd=C(Pa-Pb)=A2(dX/dt) ………………………………………… (2)Qd = C (Pa-Pb) = A 2 (dX / dt). … … … … … … … … … … … … … … … (2)
의 식을 얻을 수 있는데, 여기서 C는 댐핑 오리피스(43)를 통과하는 흐름이 층류(層流 ; Laminar Flow)라고 가정하였을때 댐핑 오리피스(43)가 갖는 유효유량계수에 해당된다. 다시 (2)식으로부터Where C corresponds to the effective flow coefficient of the damping orifice 43 assuming that the flow through the damping orifice 43 is a laminar flow. Again from equation (2)
Pb=Pa-(A2/C)(dX/dt) ……………………………………………… (3)Pb = Pa- (A 2 / C) (dX / dt). … … … … … … … … … … … … … … … … … (3)
의 관계식을 유도하여 (1)식에 대입하면 최종적으로By deriving the relation of and substituting it into (1), finally
Fm=Pa(A1-A2) +(A2 2/C)(dX/dt) ……………………………… (4)Fm = Pa (A 1 -A 2 ) + (A 2 2 / C) (dX / dt). … … … … … … … … … … … (4)
의 식을 얻는다.Get the formula.
즉, 스풀(32)에 자력(Fm)이 가해지면 푸시로드(44)의 단면적에 해당하는 면적인 (A1-A2)에 오일배출포트(P2)의 압력(Pa)가 작용하여 발생되는 반력과 댐핑 피스턴(42)의 이동속도에 비례하는 반력이 발생되는 것을 알 수 있다.That is, when magnetic force Fm is applied to the spool 32, the pressure Pa of the oil discharge port P 2 acts on the area A 1 -A 2 corresponding to the cross-sectional area of the push rod 44. It can be seen that the reaction force and the reaction force in proportion to the movement speed of the damping piston 42 is generated.
이 작동원리 및 수식들은 오일배출포트(P2)의 압력을 낮추기 위하여 입력전류(I)를 낮춤 즉, 자력(Fm)을 낮춤으로써 오일이 오일귀환포트(P3)로 빠져나갈 때에도 그대로 성립된다.These operating principles and equations hold true even when the oil exits to the oil return port (P 3 ) by lowering the input current (I), that is, lowering the magnetic force (Fm), to lower the pressure of the oil discharge port (P 2 ). .
따라서 본 발명에 의하면 파일로트를 사용하고 있지 않으므로 밸브 자체를 제어하기 위한 유압 동력손실이 없고 구조가 간단하여 소형화에 유리하며 오일의 오염에 민감한 오리피스를 거의 사용하고 있지 않으므로 고장율을 크게 줄일 수 있게 되는 것이다.Therefore, according to the present invention, since no pilot is used, there is no hydraulic power loss for controlling the valve itself, and the structure is simple, which is advantageous in miniaturization, and since the orifice sensitive to oil contamination is rarely used, the failure rate can be greatly reduced. will be.
또한 스풀의 왼쪽 단부에 댐핑챔버와 댐핑 피스턴으로 되는 댐핑부를 설치하였으므로 종래 일반적인 직동식 전자비례감압밸브에서의 문제점으로 나타나는 동적인 응답특성을 개선할 수 있어 구조적으로 복잡하고 대형화되는 파일로트식 전자비례감압밸브만으로 제한되어 오던 능동제어식 현가장치에 직동식 전자비례감압밸브를 적용할 수 있도록 효과가 있는 것이다.In addition, a damping part consisting of a damping chamber and a damping piston is installed at the left end of the spool, thereby improving the dynamic response characteristic which is a problem in the conventional direct acting electromagnetic proportional pressure reducing valve. It is effective to apply the direct acting electromagnetic proportional pressure reducing valve to the active control suspension which has been limited to the pressure reducing valve alone.
본 발명은 상술한 실시예로서만 국한되는 것은 아니며 당업자라면 본 발명의 사상 및 범위내에서 다양하게 변형할 수 있는 것이다.The present invention is not limited only to the above-described embodiments, and those skilled in the art can make various modifications within the spirit and scope of the present invention.
Claims (1)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1019920025232A KR940009287B1 (en) | 1992-12-23 | 1992-12-23 | Electronic proportional dissipating pressure valve for a hydraulic shock absorber |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019920025232A KR940009287B1 (en) | 1992-12-23 | 1992-12-23 | Electronic proportional dissipating pressure valve for a hydraulic shock absorber |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR940013906A KR940013906A (en) | 1994-07-16 |
| KR940009287B1 true KR940009287B1 (en) | 1994-10-06 |
Family
ID=19346404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (1)
| Country | Link |
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| KR (1) | KR940009287B1 (en) |
-
1992
- 1992-12-23 KR KR1019920025232A patent/KR940009287B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR940013906A (en) | 1994-07-16 |
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