KR100450432B1 - 동력조향장치 - Google Patents

Abstract

제어밸브의 폐지(閉止) 등에 의해서도 릴리프밸브가 계속 작동하는 일이 없도록 하고, 이로써 작동유의 온도상승을 저감하고, 늘어붙는 현상 등이 일어나지 않도록 한다.

미터링 오리피스의 전후 차압에 응동하여 전환되는 전환밸브를 배설하고, 이 전환밸브에 의하여 전후 차압이 낮은 경우에는 유량제어밸브의 스프링실을 저압측으로 개방시키도록 하였다.

Description

동력조향장치

본 발명은 최대 조향시 등에 유압이 필요 이상으로 상승하는 것을 방지하는 기능을 구비한 동력조향장치에 관한 것이다.

자동차 등에 사용되는 유압식의 동력조향장치에 있어서는 최대 조향시에 핸들을 계속 유지하거나, 차륜이 도랑에 빠진 상태에서 무리하게 조향하면, 동력조향장치의 유압이 이상(異常)으로 상승하여, 오일누설이나 시일의 파손 등을 초래한다. 그러므로, 동력조향장치용의 펌프에는 일반적으로, 유압이 필요 이상으로 상승하는 것을 방지하는 릴리프밸브가 설치되어 있다.

그러나, 상기 릴리프밸브는 그 기능상 높은 압력에서 작동하는 것이므로, 상기한 바와 같은 최대 조향시에 핸들을 계속 유지하거나, 차륜이 도랑에 빠진 상태에서 무리하게 계속 조향하거나 하면, 제8도에 나타낸 바와 같이 펌프의 고압상태가 지속되고, 이로써 작동유의 온도도 상승하여, 동력조향장치용의 펌프가 늘어붙을 우려가 있고, 또 고압에서의 펌프작동은 엔진에 부담을 주어, 연비(燃費)가 악화되는 문제가 있다.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 청구항 1의 발명은, 펌프와 파워실린더의 양 유실(油室)과 레저버에 각각 접속하는 유로에 가변스로틀을 각각 배설한 제어밸브와, 상기 펌프의 토출통로내에 배설된 오리피스의 전후 차압에 따라서 바이패스통로를 개폐하여 상기 제어밸브에 공급하는 유량을 소정 유량으로 제어하는 유량제어밸브를 구비한 동력조향장치에 있어서, 상기 오리피스의 전후 차압에 응동하여 전환되어 전후 차압이 낮은 경우에는 상기 유량제어밸브의 스프링실을 저압측으로 개방시키는 전환밸브를 구비한 것이다.

또, 청구항 2의 발명은, 상기 전환밸브에, 상기 오리피스를 통과한 작동유가 도입되는 제1의 환상홈과, 항상 저압측에 연통된 제2의 환상홈을 구비하고, 이들 제1 및 제2의 환상홈의 어느 한 쪽이 전환밸브의 전환위치에 따라서 상기 유량제어밸브의 스프링실에 접속되도록 한 것이다.

상기 구성에 의하여, 통상의 조향시에 있어서는, 핸들조향방향에 따라서 제어밸브가 스로틀제어되고, 파워실린더의 한쪽의 실린더실의 압력이 상승되어, 파워어시스트가 개시된다. 이 상태에 있어서는, 유량제어밸브에 의하여 유량제어된 작동유가 오리피스를 통과하여 제어밸브에 공급되므로, 오리피스 전후의 차압은 비교적 크고, 이 차압에 의하여 차압감응전환밸브가 전환되어, 차압감응전환밸브의 제1의 환상홈을 통하여 유량제어밸브의 스프링실과 오리피스의 하류측이 연통되므로, 통상의 유량제어작용이 행해진다.

그런데, 핸들이 최대 조향되거나, 차륜이 도랑에 빠진 상태에서 무리하게 핸들을 한 방향으로 조향한 경우에는, 제어밸브가 폐지(閉止)되어 작동유가 막힌 상태로 되므로, 오리피스를 작동유가 흐르지 않게 되어, 오리피스 전후의 차압이 감소한다. 따라서, 차압감응전환밸브가 전환되고, 차압감응전환밸브의 제2의 환상홈을 통하여 유량제어밸브의 스프링실이 저압측으로 개방된다. 이로써, 유량제어밸브의 스프링실의 압력이 저하되고, 바이패스밸브는 바이패스통로를 보다 크게 개구하는 방향으로 변위되어, 작동유를 언로드하여 압력을 저하시키도록 작용한다.

다음에, 본 발명의 실시예에 대하여 도면에 따라서 설명한다.

제1도는 유압식의 동력조향장치의 전체 구성을 나타내고, 이 동력조향장치는 주로, 자동차엔진에 의하여 구동되는 펌프(10)와, 레저버(11)와, 스티어링조작을 파워어시스트하는 파워실린더(12)와, 핸들(13)의 회전조작에 의하여 작동하여 상기 펌프(10)로부터 파워실린더(12)에 공급되는 작동유를 스로틀제어하는 로터리식의 제어밸브(14)에 의하여 구성되어 있다.

상기 펌프(10)의 펌프하우징(15)에는, 제2도에 나타낸 바와 같이 밸브수납공(16)이 형성되고, 이 밸브수납공(16)에 펌프(10)의 토출포트에 연통하는 공급통로(17)와 펌프(10)의 흡입포트에 연통하는 바이패스통로(18)가 밸브수납공(16)의 축선방향으로 이간하여 개구되어 있다.

상기 밸브수납공(16)의 일단에는 유니온(20)이 액밀(液密)되게 나사결합되고, 이 유니온(20)의 일단에 상기 제어밸브(14)에 접속되는 송출구(21)가 개구되어 있다. 유니온(20)내에는 상기 공급통로(17)와 송출구(21)와를 연통하는 송출로(22)가 형성되고, 이 송출로(22)에 차압감응전환밸브(23)가 일정량 슬라이드가능하게 수납되어 있다. 차압감응전환밸브(23)내에는 미터링 오리피스(24)가 형성되고, 이 미터링 오리피스(24)를 통하여 상기한 바와 같이 공급통로(17)와 송출구(21)가 연통된다. 또, 차압감응전환밸브(23)의 외주에는, 2개의 환상홈(25),(26)이 차압감응전환밸브(23)의 슬라이드방향으로 소정량 이간하여 형성되고, 제1의 환상홈(25)은 세공(細孔)(27)을 통하여 상기 미터링 오리피스(24)의 하류측에 연통되고, 제2의환상홈(26)은 퇴피로(28)를 통하여 상기 바이패스통로(18)에 연통되어 있다. 상기 차압감응전환밸브(23)는 스프링(29)의 탄발력(彈發力)에 의하여 공급통로(17)측으로 힘이 가해지고 있다.

또, 밸브수납공(16)에는 유량제어용의 타이패스밸브(30)가 슬라이드가능하게 끼워지고, 이 바이패스밸브(30)는 그 일단측에 형성한 스프링실(31)에 끼운 스프링(32)의 탄발력에 의하여 공급통로(17)와 바이패스통로(18)와의 연통을 차단하는 방향으로 힘이 가해지고 있다. 그리고, 상기 밸브수납공(16)의 스프링실(31)에 상기 미터링 오리피스(24) 통과 후의 작동유체를 도입하는 연통로(33)가 상기 펌프하우징(15)에 형성되어 있다. 이로써, 바이패스밸브(30)의 양 끝면에 미터링 오리피스(24) 전후의 차압이 작용하고, 이 차압에 따라서 바이패스밸브(30)가 축방향으로 이동하여, 상기 차압을 일정하게 하도록 바이패스통로(18)의 개도(開度)를 조정하도록 되어 있다. 상기한 구성의 미터링 오리피스(24), 바이패스밸브(30) 및 스프링(32)에 의하여, 유량제어밸브(34)를 구성하고 있다.

상기한 구성의 차압감응전환밸브(23)는 미터링 오리피스(24) 전후의 차압에 의하여 작동되고, 그 차압이 스프링(29)의 바이어스보다 작은 동안에는 스프링(29)의 탄발력에 의하여 슬라이드끝에 유지되고, 이 상태에 있어서는 차압감응전환밸브(23)의 제2의 환상홈(26)이 연통로(33)에 개구되어 있다. 그런데, 미터링 오리피스(24) 전후의 차압이 스프링(29)의 바이어스보다 커지면, 차압감응전환밸브(23)가 스프링(29)에 항거하여 일정량 슬라이드되고, 차압감응전환밸브(23)의 제1의 환상홈(25)이 연통로(33)에 개구되도록 된다.

상기 제어밸브(14)는 제1도에 간략하게 도시한 바와 같이, 펌프(10)와 파워실린더(12)의 양 유실과 레저버(11)에 각각 접속하는 4개의 유로 L1, L2, L3, L4에 센터오픈형의 가변스로틀 V1, V2, V3, V4을 배설한 구성으로 이루어지는 공지의 것이며, 가변스로틀 V1, V2, V3, V4은 핸들(13)이 최대 조향된 상태에 있어서는 모두 폐지되도록 이루어진다.

그리고, 제1도, 제2도중 (40)은 상기 바이패스밸브(30)의 스프링실(31)의 압력이 설정압 이상으로 되었을 때에 작동하여 압력을 저압측 (바이패스통로 18)에 퇴피시키는 릴리프밸브이다.

다음에, 전술한 구성에 있어서의 작동을 주로 하여 제3도∼제5도의 개략도에 따라서 설명한다.

제3도에 나타낸 상태 (제2도에 나타낸 상태)에 있어서, 자동차 엔진에 의하여 펌프(10)가 구동되면, 작동유가 펌프(10)의 토출포트로부터 공급통로(17)에 토출된다. 공급통로(17)에 토출된 작동유는 미터링 오리피스(24)를 거쳐 송출구(21)로부터 제어밸브(14)에 공급되고, 제어밸브(14)의 가변스로틀 V1∼V4을 통하여 레저버(11)에 배출된다.

이 상태에 있어서는, 미터링 오리피스(24)에 의한 스로틀효과에 의하여, 미터링 오리피스(24) 전후의 차압은 비교적 크고, 이 차압에 의하여 차압감응전환밸브(23)가 스프링(29)에 항거하여 슬라이드되고, 제4도에 나타낸 바와 같이 차압감응전환밸브(23)의 제1의 환상홈(25)이 연통로(33)에 개구하는 위치로 전환된다. 따라서, 유량제어밸브(34)의 바이패스밸브(30)의 양끝에는 미터링 오리피스(24)의 전후의 차압이 작용되고, 이 차압을 일정하게 유지하도록 바이패스통로(18)의 개도가 조정되므로, 미터링 오리피스(24)를 통하여 제어밸브(14)에 소정 유량의 작동유가 공급되어, 통상의 유량제어작용이 실행된다.

핸들(13)이 회전조작되면, 핸들조작방향에 따라서 제어밸브(14)의 한쪽의 가변스로틀 V1, V3 또는 V2, V4이 축소제어되는 동시에, 다른 쪽의 가변스로틀 V2, V4 또는 V1, V3이 확대제어되고, 이로써 파워실린더(12)의 한쪽의 실린더실의 압력이 상승되어, 파워어시스트가 개시된다.

그런데, 스티어링시와 같이 핸들(13)을 최대 조향하는 것과 같은 경우에는, 제어밸브(14)가 최대 회전각 작동되어 펌프(10)의 압력이 급격히 상승한다. 그리고, 펌프(10)의 압력이 릴리프밸브(40)로 설정된 압력 이상으로 되면, 릴리프밸브(40)가 작동되어 그 이상의 압력의 상승이 방지된다.

이 상태에 있어서는, 펌프(10)로부터 토출된 고압의 작동유가 펌프(10)내에서 내부 순환되게 되고, 제어밸브(14)로부터 레저버(11)를 거쳐 펌프(10)에 돌아오는 통상의 순환작용이 행해지지 않게 된다. 따라서, 제어밸브(14)로부터 레저버(11)의 배출도중에 있어서의 공지의 냉각작용이 행해지지 않게 되어, 작동유의 온도가 상승하게 된다.

그러나, 본 실시예에 있어서는, 상기 제어밸브(14)의 최대 회전각 작동에 의하여, 가변스로틀 V1, V3 또는 V2, V4이 폐지되고, 펌프(10)로부터 공급된 작동유는 제어밸브(14)에서 막혀서, 미터링 오리피스(24)를 작동유가 흐르지 않게 된다. 그러므로, 미터링 오리피스(24) 전후의 차압이 감소하고, 차압감응전환밸브(23)는스프링(29)의 탄발력에 의하여 슬라이드끝에 복귀되어, 제5도에 나타낸 바와 같이 차압감응전환밸브(23)의 제2의 환상홈(26)이 연통로(33)에 개구하는 위치로 전환된다. 이 상태에 있어서는, 유량제어밸브(34)의 스프링실(31)이 연통로(33), 제2의 환상홈(26) 및 퇴피로(28)를 통하여 저압측 (바이패스통로(18))에 개방되어, 유량제어밸브(34)의 스프링실(31)의 압력이 저하된다. 그 결과, 바이패스밸브(30)는 바이패스통로(18)를 보다 크게 개구하는 방향으로 변위되고, 상기한 바와 같이 제어밸브(14)에서 막힌 작동유를 바이패스통로(18)로부터 언로드한다. 즉, 펌프(10)의 압력 - 유량특성은 제6도에 나타낸 바와 같이, 릴리프압이 지속되지 않고, 압력은 급격히 감소된다.

그리고, 이러한 상태로부터 핸들(13)을 반대방향으로 조작하면, 제어밸브(14)의 가변스로틀 V1, V2, V3, V4이 열리고, 미터링 오리피스(24)를 작동유가 흐르므로, 다시 미터링 오리피스(24)의 전후에 스프링(29)에 의한 바이어스보다 큰 차압이 발생하여, 차압감응전환밸브(23)가 작동되어 제1의 환상홈(25)이 연통로(33)에 개구되고, 다시 통상의 유량제어작용이 행해지게 된다.

이와 같이 최대 조향시에 핸들(13)을 계속 유지하거나, 또는 또 차륜이 도랑에 빠진 상태에서 무리하게 계속 조향하거나 해도, 펌프(10)의 고압상태가 지속되는 일이 없으므로, 펌프(10)가 늘어붙을 우려가 없어지고, 또 엔진의 부담도 경감할 수 있게 된다.

다음에, 본 발명의 다른 실시예에 대하여 제7도에 따라서 설명한다.

이 실시예에 기재한 것은, 앞의 실시예에 있어서의 퇴피로(28)내에 릴리프밸브(50)를 배설하고, 차압감응전환밸브(23)를 통하여 유량제어밸브(34)의 스프링실(31)을 저압측으로 개방할 때에, 그 스프링실(31)의 압력을 릴리프밸브(50)로 설정된 임의의 값으로 유지할 수 있도록 한 것이다.

제7도에 있어서, 차압감응전환밸브(23)의 제2의 환상홈(26)과 바이패스통로(18)를 연통하는 퇴피로(28)내에는, 제2의 환상홈(26)측으로부터 바이패스통로(18)측으로의 유통만을 허용하는 릴리프밸브(50)가 배치되어 있다. 이 릴리프밸브(50)는 펌프(10)에 허용되는 최대 압력보다 낮은 소정 압력으로 설정되어 있다.

이로써 상기한 바와 같이, 핸들(13)이 최대 조향되거나, 차륜이 도랑에 빠진 상태에서 무리하게 핸들을 한 방향으로 조향한 것과 같은 경우에, 제어밸브(14)의 가변스로틀 V1∼V4이 폐지되어도, 스프링실(31)은 릴리프밸브(50)로 설정된 압력으로 유지된다.

상기한 실시예에 있어서는, 차압감응전환밸브(23)를 유량제어밸브(34)와 동축상에 배치한 예에 대하여 설명하였으나, 그 배치장소는 특히 한정되는 것은 아니며, 요는 차압감응전환밸브(23)의 전환에 의하여 스프링실(31)을 저압측으로 전환하거나, 미터링 오리피스(24)의 하류측으로 전환하는 것에 특징이 있다.

또, 상기한 실시예에 있어서는, 차압감응전환밸브(23)를 유량제어용의 미터링 오리피스(24)의 전후 차압에 응동하여 작동시키도록 하였으나, 미터링 오리피스(24)와는 별개의 오리피스로 행하는 것도 가능하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 오리피스의 전후 차압에 응동하여 전환되는 전환밸브를 배설하고, 이 전환밸브에 의하여 오리피스의 전후 차압이 낮은 경우에는 유량제어밸브의 스프링실을 저압측으로 개방시키도록 한 구성이므로, 최대 조향상태가 계속되어도 릴리프밸브에 의한 릴리프상태가 지속되는 일이 없고, 온도상승을 방지할 수 있게 된다. 따라서, 펌프가 늘어붙는 현상을 방지할 수 있는 동시에, 엔진의 부하를 감소할 수 있게 되어, 연비를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

제1도는 본 발명의 실시예를 나타낸 동력조향장치의 유압계통도.

제2도는 동력조향장치의 유량제어부의 상세를 나타낸 제1도의 B부의 상세단면도.

제3도는 제2도의 유량제어부를 개략적으로 나타낸 개략도.

제4도 및 제5도는 본 발명의 실시예의 작동을 나타낸 제3도에 상응하는 개략도.

제6도는 본 발명의 실시예에 있어서의 펌프의 압력 - 유량특성을 나타낸 도면.

제7도는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 제3도에 상응하는 유량제어부의 개략도.

제8도는 종래에 있어서의 펌프의 압력 - 유량특성을 나타낸 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(10) : 펌프, (11) : 레저버, (12) : 파워실린더, (14) : 제어밸브, (17) : 공급 통로, (18) : 바이패스통로, (23) : 차압감응전환밸브, (24) : 미터링 오리피스, (25) : 제1 환상(環狀)홈, (26) : 제2 환상홈, (30) : 바이패스밸브, (31) : 스프링실, (34) : 유량제어밸브.

Claims (2)

1. 펌프와 파워실린더의 양 유실(油室)과 레저버에 각각 접속하는 유로에 가변스로틀을 각각 배설한 제어밸브와, 상기 펌프의 토출통로내에 배설된 오리피스의 전후 차압에 따라서 바이패스통로를 개폐하여 상기 제어밸브에 공급하는 유량을 제어하는 유량제어밸브를 구비한 동력조향장치에 있어서, 상기 오리피스의 전후 차압에 응동하여 전환되어 전후 차압이 낮은 경우에는 상기 유량제어밸브의 스프링실을 바이패스통로로 개방시키는 전환밸브를 구비한 것을 특징으로 하는 동력조향장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 전환밸브는, 상기 오리피스를 통과한 작동유가 도입되는 제1의 환상홈과, 항상 저압측에 연통된 제2의 환상홈을 구비하고, 이들 제1 및 제2의 환상홈의 어느 한쪽이 전환밸브의 전환위치에 따라서 상기 유량제어밸브의 스프링실에 접속되도록 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 동력조향장치.