KR0142728B1 - Power steering device of a vehicle - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 동력 조향장치에 관한 것으로, 조향핸들의 회전방향에 연동하여 밸브유닛(1)에서 오일펌프로부터 공급되는 오일을 동력실린더(5)의 좌우 실린더(5a, 5b)에 선택적으로 공급하거나 배출하여 조향력을 경감 또는 증대시키는 자동차의 동력 조향장치에 있어서, 상기 밸브유닛(1)과 동력실린더(5)를 연통시키는 2개의 관로(8, 9)상에 차량의 고속주행시 상기 관로(8, 9)로 흐르는 오일의 방향을 조향핸들의 회전방향과 반대방향으로 전환시키는 방향전환밸브(10)가 구비됨으로써 조향핸들의 조향력을 무겁게 하여 안전운행에 기여할 수 있도록 하는 것이다.The present invention relates to a power steering apparatus of an automobile, and selectively supplies oil supplied from an oil pump in the valve unit (1) to the left and right cylinders (5a, 5b) of the power cylinder (5) in association with the rotation direction of the steering wheel. In a vehicle power steering apparatus for reducing or increasing steering force by discharging or discharging, the pipeline 8 during high-speed driving of the vehicle on two pipelines 8 and 9 communicating the valve unit 1 and the power cylinder 5. , 9) is provided with a direction switching valve 10 for converting the direction of the oil flowing in the direction opposite to the direction of rotation of the steering wheel to increase the steering force of the steering handle to contribute to safe operation.

Description

자동차의 동력 조향장치Power steering of a vehicle

제 1 도는 본 발명에 적용되는 밸브유닛의 구성도,1 is a block diagram of a valve unit applied to the present invention,

제 2 도는 본 발명에 적용되는 밸브의 단면도,2 is a cross-sectional view of a valve applied to the present invention,

제 3 도는 본 발명에 적용되는 밸브의 작동상태 단면도,3 is a cross-sectional view of the operating state of the valve applied to the present invention,

제 4 도는 종래 동력 조향장치의 밸브유닛 구성도이다.4 is a configuration diagram of a valve unit of a conventional power steering device.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 방향전환밸브 11 : 바디10: direction switching valve 11: body

lla,l1b,11c,11d : 둘레턱 l1e : 실린더lla, l1b, 11c, 11d: circumferential jaw l1e: cylinder

11f : 바이패스 통로 12 : 밸브스풀11f: bypass passage 12: valve spool

12a, l2b : 랜드 13 : 연결봉12a, l2b: land 13: connecting rod

14 : 탄발부재 15, 16, 17, 18 : 포트14: bullet member 15, 16, 17, 18: port

본 발명은 자동차의 동력 조향장치에 관한 것으로서, 특히 고속 주행시 조향핸들의 조향력을 무겁게 함으로써 안전운행에 기여하게되는 자동차의 동력 조향장치에 관한것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power steering apparatus for automobiles, and more particularly, to a power steering apparatus for automobiles that contributes to safe driving by weighting the steering force of the steering wheel at high speed.

자동차에 있어서, 조향장치는 조향핸들을 회전시키면 그 조향력이 조향축과 조향기어 그리고 다수의 링키지를 거쳐 조향륜을 선회시켜 차량의 조향이 이루어지도록 하는 것이다.In automobiles, the steering device rotates the steering wheel so that the steering force rotates the steering wheel through the steering shaft, the steering gear, and a plurality of linkages so that the steering of the vehicle is achieved.

이러한 조향장치에는 기계식과 동력식 조향장치가 있는데, 기계식 조향장치는 운전자가 조향핸들을 조작하는 힘에 의하여 조향이 이루어지게 되는 것으로 핸들조작에 큰힘이 소요되는 단점이 있어 요즈음에는 유압을 이용하는 동력식 조향장치가 널리 사용되고 있다.These steering devices include mechanical and motorized steering devices, which are steered by the driver operating the steering wheel, which requires a great deal of effort to handle the steering wheel. Steering devices are widely used.

상기와 같은 조향장치중에 본 발명은 동력 조향장치에 관한 것으로 본 발명에 따른 동력 조향장치는 차량이 저속일 때에는 조타력을 가볍게 하고, 차량이 고속으로 주행할 때에는 조타력을 크게하여 조향조작에 있어서의 편리함과 안정성을 함께 부여하기 위한 것이다.Among the steering apparatuses described above, the present invention relates to a power steering apparatus. The power steering apparatus according to the present invention reduces the steering force when the vehicle is low speed and increases the steering force when the vehicle is traveling at high speed. To give convenience and stability together.

한편, 동력 조향장치로는 엔진의 회전수를 감지하여 그 엔진 회전수에 따라 조타력이 증감하는 방식과, 엔진 회전수에는 관계없이 차속에 의해서만 조타력이 증감하는 속도감응식 동력 조향장치가 있는데, 최근에는 고급차량일수록 후자인 속도 감응을 채택하고 있다.On the other hand, the power steering system detects the rotational speed of the engine and the steering power increases or decreases according to the engine rotational speed, and the speed-sensitive power steering system in which the steering power increases or decreases only by the vehicle speed regardless of the engine speed. In recent years, the higher speed vehicles have adopted the latter speed response.

이와 같은 동력 조향장치에 적용되는 밸브유닛과 동력실린더의 종래 구성을 살펴보면, 첨부된 도면 제 4 도에서 도시한 바와 같이 밸브유닛(1)은 하우징(1b) 내부로 조향축(도시되어 있지 않음)과 연결되는 회전축(2)이 내장되고, 이의 회전축(2)에는 오일펌프로부터 유입되는 오일을 회전축(2)의 회전방향에 따라 동의실린더(5)로 공급함과 동시에 배출하는 밸브(15)가장착된다.Looking at the conventional configuration of the valve unit and the power cylinder applied to such a power steering device, as shown in FIG. 4 of the accompanying drawings, the valve unit 1 has a steering shaft (not shown) inside the housing 1b. And a rotary shaft (2) connected to the rotary shaft (2), and a valve (15) for supplying and discharging the oil flowing from the oil pump to the copper cylinder (5) in accordance with the rotation direction of the rotary shaft (2). do.

그리고, 상기 회전축(2)의 하단부에는 피니언(3a)이 결합되며, 상기 피니언(3a)은 상기 동력실린더(5)를 관통하는 랙(4)과 치합된다.And, the pinion (3a) is coupled to the lower end of the rotating shaft (2), the pinion (3a) is meshed with the rack (4) through the power cylinder (5).

또한, 상기 랙(4)은 일측부로 피스톤(6)이 형성되어 이의 피스톤(6) 양측에 선택적으로 오일을 공급받는 구조로 이루어진다.In addition, the rack 4 has a structure in which a piston 6 is formed at one side thereof to selectively supply oil to both sides of the piston 6.

이에따라 조향핸들의 조작으로 인하여 회전축(2)이 회전하면 그 하측의 피니언(3a)이 이에 치합되어 있는 랙(4)을 구동시키되, 회전축(4)의 회전에따라 회전하는 밸브(la)의 작용으로 오일이 동의실린더(5)의 내부에 위치한 피스톤(6)의 일측부로 전달되어 이의 유압작용으로 랙(4)의 구동을 도와줌으로써 조향력이 가볍게 되는 것이다.Accordingly, when the rotation shaft 2 rotates due to the steering wheel's operation, the lower pinion 3a drives the rack 4 engaged with the steering shaft, and the action of the valve la rotates according to the rotation of the rotation shaft 4. The oil is delivered to one side of the piston (6) located in the interior of the cylinder (5) to assist the driving of the rack (4) by its hydraulic action is to reduce the steering force.

그러나 상기와 같은 조향장치에 있어서는 고속주행시에도 보조 유압이 조향을 돕게 되어 조향력이 경감됨으로써 미소한 힘으로도 조향핸들이 과도하게 회전할 수 있게 되어 조향 안정성을 저해하게 되는 문제점이 있었다.However, in the steering apparatus as described above, the auxiliary hydraulic pressure assists the steering even at high speeds, so that the steering force is reduced, so that the steering wheel can be excessively rotated even with a small force, thereby deteriorating steering stability.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 고속 주행시 조향핸들의 조향력을 크게 함으로써 안전운행에 기여하게 되는 자동차의 동력 조향장치를 제공하는데에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a power steering apparatus for a vehicle, which contributes to safe driving by increasing the steering force of the steering wheel during high speed driving.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 조향핸들의 회전방향에 연동하여 밸브유닛에서 오일펌프로부터 공급되는 오일을 동력실린더의 좌우 실린더에 선택적으로 공급하거나 배출하여 조향력을 경감 또는 증대시키는 동력 조향장치에 있어서, 상기 밸브 유닛과 동력실린더를 연통시키는 2개의 관로상에 차량의 고속 주행시 상기 2개의 관로로 흐르는 오일의 방향을 전환시킬 수 있는 방향전환밸브가 구비되는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a power steering device for reducing or increasing the steering force by selectively supplying or discharging the oil supplied from the oil pump in the valve unit to the left and right cylinders of the power cylinder in conjunction with the rotation direction of the steering wheel In the above, the two valves in communication with the valve unit and the power cylinder is characterized in that it is provided with a direction switching valve that can change the direction of the oil flowing in the two pipelines during high-speed driving of the vehicle.

이하, 첨부된 도면을 창조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제 1 도는 본 발명에 의한 동력 조향장치의 구성도로서, 종래기술을 도시한 제 4 도와 동일한 부위에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하며 설명한다.1 is a configuration diagram of a power steering apparatus according to the present invention, and the same reference numerals will be used to describe the same parts as those in FIG.

도시된 바와 같이 하우징(1b) 내부에 조향축(도시되어 있지 않음)과 연결되는 회전축(2)이 내장되고, 이 회전축(2)에 오일펌프와 연통된 오일 공급라인(7)로부터 유입되는 오일을 회전축(2)의 회전방향에 따라 유동시키는 밸브(1a)가 장착되어 이루어지는 밸브유닛(1)과, 상기 회전축(2)의 하단부에 취부되는 피니언축(3)과, 이 피니언축(3)의 선단에 형성되는 피니언(3a)과, 이 피니언(3a)에 치합되는 랙(4)과, 상기 피니언(3a)과 랙(4)이 내장됨과 어울러 상기 팩(4)의 축상에 구비된 피스톤(6)이 내장됨으로써 좌우의 실린더(5a, 5b)로 양분되는 동력실린더(5)로 이루어진 자동차의 동력 조향장치에 있어서, 본 발명은 상기 좌우 실린더(5a, 5b)와 밸브유닛(1)을 연결하는 관로(8, 9)상에 차속센서(40)의 신호에 따라 전자제어유닛(30)에 의해 제어되는 액튜에이터(20)와 연결된 방향전환밸브(10)가 구비되는 것을 특징으로 하는 바, 상기 방향 전환밸브(10)는 제 2 도에 도시된 바와 같이, 바디(11)의 일측에 등간격으로 제 1, 2, 3, 4 포트(15,16,17,18)가 형성되며, 이 포트(15∼18)들은 바디(11)의 내부에서 이들 사이로 제 1, 2, 3, 4 둘레턱(11a,l1b,l1c,11d)을 갖는 실린더 (11e)와 연통된다.As shown therein is a rotary shaft (2) connected to a steering shaft (not shown) inside the housing (1b), the oil flowing from the oil supply line (7) in communication with the oil pump to the rotary shaft (2) The valve unit 1, to which the valve 1a for flowing the gas in the rotational direction of the rotary shaft 2 is mounted, the pinion shaft 3 attached to the lower end of the rotary shaft 2, and the pinion shaft 3; A pinion (3a) formed at the tip of the rack, a rack (4) meshing with the pinion (3a), and the pinion (3a) and the rack (4) is fitted on the shaft of the pack (4) In the power steering apparatus of a motor vehicle comprising a power cylinder 5 which is divided into left and right cylinders 5a and 5b by having a piston 6 embedded therein, the present invention relates to the right and left cylinders 5a and 5b and the valve unit 1. Connected to the actuator 20 controlled by the electronic control unit 30 according to the signal of the vehicle speed sensor 40 on the pipes 8 and 9 connecting the Characterized in that the directional valve 10 is provided, the directional valve 10 is shown in Figure 2, the first side of the body 11, at equal intervals in the first, 2, 3, 4 Ports 15, 16, 17, and 18 are formed, and the ports 15 to 18 are formed in the body 11 between the first, second, third and fourth circumferential jaws 11a, l1b, l1c and 11d. It communicates with the cylinder 11e which has.

그리고 상기 실린더(l1e)의 포트(15∼18) 반대측에는 실린더(l1e)의 양측단을 연통시킨는 바이패스 통로(11f)가 형성되며, 상기 실린더(11e)에 밸브스풀(12)이 내장되되 이 밸브스풀(12)에는 초기상태에서 상기 제1둘레턱(11a)과 제3둘레턱(11c)에 위치하는 제1, 2랜드(12a, l2b)가 각각 형성된다.On the opposite side of the ports (15 to 18) of the cylinder (11e), a bypass passage (11f) is formed, which communicates with both ends of the cylinder (11e), and a valve spool (12) is built in the cylinder (11e). The valve spool 12 is formed with first and second lands 12a and 1b respectively positioned at the first and second perimeters 11a and 11c in the initial state.

또한, 상기 제1랜드(12a)는 그의 선단이 연결봉(13)으로 상기 액튜에이터(20)와 연결되며, 제2랜드(12b)는 탄발부재(14)에 의하여 실린더(l1e)의 내벽에 탄지된다.In addition, the front end of the first land 12a is connected to the actuator 20 by a connecting rod 13, and the second land 12b is supported on the inner wall of the cylinder l1e by the elastic member 14. .

한편, 상기 제1, 3포트(15, 17)는 관로(8, 9)로써 밸브유닛(1)과 연통되며, 제2, 4포트(16, 18)는 동력 실린더(5)의 좌우측 실린더(5a, 5b)와 연통된다.Meanwhile, the first and third ports 15 and 17 communicate with the valve unit 1 through conduits 8 and 9, and the second and fourth ports 16 and 18 communicate with the left and right cylinders of the power cylinder 5. 5a, 5b).

이와 같이 이루어진 본 발명에 따른 자동차의 동력 조향장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the power steering device of the vehicle according to the invention made as described above are as follows.

차량이 저속일때에는 제 2 도에서와 같이 제1포트(15)와 제2포트(16)가 연통됨과 아울러 제3포트(17)와 제4포트(18)가 연통된 상태가 유지되는 바, 우측으로 조향시 상기 일측의 관로(8)를 통해 유입되는 오일이 상기 제1, 2포트(15, 16)를 거쳐 제 1 도상에서 좌측의 실린더(5a)로 들어가 피스톤(6)을 우측으로 밀어냄과 동시에 우측의 실린더(5b)에 있던 오일은 상기 제3, 4포트(17, 18)를 거쳐 다른 일측의 관로(9)를 통해 배출되도록 되는 한편, 좌측으로 조향시에는 일측의 관로(9)를 통해 유입된 오일이 상기 제3, 4포트(17, 18)를 거쳐 제 1 도상에서 우측의 실린더(5b)로 들어가 피스톤(6)을 좌측으로 밀어냄과 동시에 좌측의 실린더(5b)에 있던 오일은 상기 제1, 2포트(15, 16)를 거쳐 다른 일측의 관로(8)를 통해 배출됨으로써 결국 조향핸들의 회전방향으로 피스톤(6)이 이동하면서 오일의 공급 또는 배출이 선택적으로 이루어져 조향조작이 가볍게 행해진다.When the vehicle is at a low speed, as shown in FIG. 2, the first port 15 and the second port 16 communicate with each other, and the third port 17 and the fourth port 18 communicate with each other. When steering to the right, the oil flowing through the one-way pipe 8 passes through the first and second ports 15 and 16 into the cylinder 5a on the left side in the first phase and pushes the piston 6 to the right. At the same time, the oil in the cylinder 5b on the right side is discharged through the pipe 9 on the other side via the third and fourth ports 17 and 18. Oil flows through the third and fourth ports (17 and 18) into the cylinder (5b) on the right side in the first phase and pushes the piston (6) to the left and simultaneously to the cylinder (5b) on the left side. The old oil is discharged through the first and second ports 15 and 16 through the other side conduit 8 so that the piston 6 moves in the direction of rotation of the steering wheel. As it is performed selectively supply or discharge of the oil consists of a light steering operation.

이와 같은 상태로 차량이 주행하면서 차속이 증가하여 일정차속에 이르게 되면 이를 차속센서(40)에서 감지하여 전자제어유닛(30)을 보내게 되고, 전자제어유닛(30)에서는 액튜에이터(20)를 작동시켜 상기 밸브스풀(12)을 제 2 도상에서 우측으로 밀게 된다.If the vehicle speed is increased while the vehicle is driving in such a state and reaches a certain vehicle speed, the vehicle speed sensor 40 detects this and sends the electronic control unit 30, and the electronic control unit 30 operates the actuator 20. The valve spool 12 is pushed to the right in the second phase.

그러면 제 3 도에서와 같이 제1포트(15)는 바이패스 통로(11f)를 경유하여 제4포트(18)와 연통되고 제2포트(16)는 제3포트(17)와 연통되는 바, 우측으로 조향시에는 일측의 관로(8)로부터 유입되는 오일은 제1포트(15)와 제4포트(18)를 거쳐 제1도상에서 우측의 실린더(5b)로 들어가 피스톤(6)을 좌측으로 밀어냄과 동시에 좌측의 실린더(5a)에 있던 오일은 상기 제2, 3포트(16, 17)를 거쳐 다른 일측의 관로(9)를 통해 배출되는 한편, 좌측으로 조향시에는 일측의 관로(9)로부터 유입되는 오일은 제2, 3포트(16,17)를 거쳐 좌측의 실린더(5a)로 들어가 피스톤(6)을 우측으로 밀어냄과 동시에 우측의 실린더(5b)에 있던 오일은 제1, 4포트(15, 18)를 거쳐 다른 일측의 관로(8)를 통해 배출됨으로써 밸브유닛(1)으로 부터의 유체가 조행핸들의 회전방향과 반대방향으로 피스톤(6)이 이동하도록 공급되는 바, 이에 따라 조향핸들의 조작력을 증대시킴으로써 조향조작이 무겁게 행해지도록 하게 된다.Then, as shown in FIG. 3, the first port 15 communicates with the fourth port 18 via the bypass passage 11f and the second port 16 communicates with the third port 17. When steering to the right, the oil flowing from the pipe 8 on one side passes through the first port 15 and the fourth port 18 and enters the cylinder 5b on the right side in FIG. At the same time as it is pushed out, the oil in the left cylinder 5a is discharged through the second and third ports 16 and 17 through the other conduit 9, and when steering to the left, the one conduit 9 The oil flowing from) enters the left cylinder 5a via the second and third ports 16 and 17, pushes the piston 6 to the right, and the oil in the right cylinder 5b is The piston 6 moves in the direction opposite to the direction of rotation of the steering wheel by discharging it through the four ports 15 and 18 and through the other conduit 8. To the bar, so that to be supplied by increasing the operating force of the steering wheel is to be performed is heavy steering operation.

그리고 상기의 상태에서 다시 차속이 저속상태로 되면 전자제어유닛(30)에서는 액튜에이터(20)를 제어하여 밸브스풀(12)을 다시 초기의 상태로 이동시켜 정상적인 오일의 공급이 이루어지게 하여 조향핸들의 조작력을 가볍게 한다.When the vehicle speed is lowered again in the above state, the electronic control unit 30 controls the actuator 20 to move the valve spool 12 back to the initial state so that normal oil is supplied to the steering wheel. Lighten the operating force.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 고속 주행시 동력실린더로의 오일의 공급이 저속주행시와는 반대로 조향핸들의 회전방향과 반대방향으로 피스톤이 이동하도록 이루어짐으로써 조향핸들의 조작력을 무겁게 하여 조향 안정성의 향상으로 안전운행에 기여할 수 있게 되는 것이다.As described above, according to the present invention, the supply of oil to the power cylinder at high speed is made to move the piston in a direction opposite to the direction of rotation of the steering wheel, as opposed to at low speed, thereby increasing the steering force of the steering wheel to improve steering stability. This will contribute to safe operation.

Claims (1)

조향핸들의 회전방향에 연동하여 밸브유닛(1)에서 오일펌프로부터 공급되는 오일을 동력실린더(5)의 좌우 실린더(5a, 5b)에 선택적으로 공급하거나 배출하여 조향력을 경감 또는 증대시키는 자동차의 동력 조향장치에 있어서, 상기 밸브유닛(1)과 동력실린더(5)를 연통시키는 2개의 관로(8, 9)상에 차량의 고속 주행시 상기 관로(8, 9)로 흐르는 오일의 방향을 저속 주행시와는 반대방향으로 전환하는 방향전환밸브(10)가 배치되되, 이 방향전환밸브(10)는 일측에 등간격으로 제1, 2, 3, 4포트(15, 16, 17, 18)가 형성되어 있으며 이 포트(15, 16, 17, 18)들은 각각의 포트(15, 16, 17, 18)들 사이에 형성된 제1, 2, 3, 4둘레턱(11a, 11b, 11c, 11d)을 갖는 실린더(11e)로 연통되고 상기 실린더(11e)의 양측단을 연통시키는 바이패스 통로(11f)가 형성되는 바디(11)와, 상기 제1둘레턱(11a)과 제3둘레턱(11c)에 위치하는 제1, 2랜드(12a, 12b)를 보유하며 상기 제1랜드(12a)는 그 선단에 연결봉(13)이 형성되고 제2랜드(12b)는 탄발부재(14)에 의하여 탄지되는 밸브스풀(12)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차의 동력 조향장치.The power of the automobile which reduces or increases the steering force by selectively supplying or discharging the oil supplied from the oil pump in the valve unit 1 to the left and right cylinders 5a and 5b of the power cylinder 5 in association with the rotation direction of the steering wheel. In the steering apparatus, when the vehicle travels at high speeds on the two pipes 8 and 9 communicating the valve unit 1 and the power cylinder 5, the direction of oil flowing into the pipes 8 and 9 is adjusted at low speed. Is the direction switching valve 10 is arranged to switch in the opposite direction, the direction switching valve 10 is the first, second, third, four ports (15, 16, 17, 18) are formed at equal intervals on one side These ports 15, 16, 17, 18 have first, second, third, and fourth circumferences 11a, 11b, 11c, 11d formed between the respective ports 15, 16, 17, and 18. The body 11 which communicates with the cylinder 11e, and the bypass passage 11f which communicates the both ends of the cylinder 11e is formed, and the said 1st circumference 11a and the 3rd two It holds the first and second lands (12a, 12b) located on the jaw (11c), the first land (12a) has a connecting rod 13 is formed at the front end and the second land (12b) is an elastic member 14 Power steering device for a vehicle, characterized in that consisting of a valve spool 12 which is carried by.