KR100475921B1 - 유압 조향시스템의 유체흐름 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유압식 파워스티어링 시스템에서 유체흐름 제어장치가 유체의 흐름 방향 및 속도에 적절한 제한을 가할 수 있도록 함으로써, 원활한 파워스티어링 작동상태를 확보하면서도 시미와 킥백을 효과적으로 억제하고 차량의 조종안정성이 향상될 수 있도록 한다.

Description

유압 조향시스템의 유체흐름 제어장치{fluid flow control device of hydraulic steering system}

본 발명은 차량의 유압식 파워스티어링 시스템에 사용되는 유체의 흐름을 제어하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 시미(shimmy), 킥백(kick back) 현상을 저감시키고, 조종안정성을 향상시킬 수 있도록 하는 유체흐름 제어장치에 관한 것이다.

도 1에는 종래 기술에 의한 일반적인 유압식 파워스티어링 시스템의 주요 구성이 도시되어 있다.

운전자의 스티어링휠 회전력을 전달받아 회전됨에 의해 랙(100)을 직선 운동시키는 피니언샤프트(102)와, 오일리저버(104)의 오일을 펌핑하는 파워스티어링펌프(106)와, 상기 파워스티어링펌프(106)로부터의 유압을 동력실린더(108)에 전달하는 상태를 조절하는 컨트롤밸브(110) 등으로 구성되어 있다.

상기와 같은 유압식 파워스티어링 시스템은 운전자가 스티어링휠로 조타력을 제공하면, 상기 컨트롤밸브(110)의 토션바(112)가 그 조타력을 피니언샤프트(102)로 전달하여 상기 랙(100)이 직선 운동하도록 하고, 바퀴로부터 전달되는 반력과 운전자의 조타력에 의해 상기 토션바(112)가 비틀어지면, 상기 토션바(112)의 상측과 일체로 회동되는 피니언밸브샤프트(114)가 토션바(112)의 하측과 일체로 회동되는 밸브(116)에 대해 상대적인 회동각을 형성하면서 상기 파워스티어링펌프(106)로부터의 유압을 상기 동력실린더(108)의 양측에 전달하는 상태를 전환하도록 되어 있다.

그런데, 상기한 바와 같이 구성되어 작동되는 파워스티어링 시스템은 상기 컨트롤밸브(110)로부터 제공된 유체의 흐름 방향이나 속도에 대한 제어가 이루어지지 않는 상태이므로, 휠측에서 작용하는 진동이나 충격이 유체를 통해 역입력으로 스티어링 시스템으로 작용하여 킥백이나 시미 등과 같은 현상을 유발하는 경우에, 이를 통제할 수 없는 실정이다.

물론, 종래에 서스펜션 지오메트리의 적절한 구성으로 시미나 킥백을 억제하도록 하는 방법이 시도되고 있으나, 그 효과에는 한계가 있는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 유압식 파워스티어링 시스템에서 유체의 흐름 방향 및 속도에 적절한 제한을 가할 수 있도록 하여 원활한 파워스티어링 작동상태를 확보하면서 시미와 킥백을 효과적으로 억제하고 차량의 조종안정성이 향상될 수 있도록 한 유압 조향시스템의 유체흐름 제어장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 유압 조향시스템의 유체흐름 제어장치는 컨트롤밸브로부터 유압을 공급 받도록 형성된 제1포트와, 컨트롤밸브로부터의 유압을 동력실린더로 공급하도록 형성된 제2포트를 구비한 밸브하우징과;

상기 제1포트로부터 제공되는 유압에 의해 직선 슬라이딩 가능하도록 상기 밸브하우징내에 설치된 플런저와;

상기 플런저를 상기 제1포트를 향하여 탄지하는 스프링과;

상기 플런저의 상기 제1포트를 향한 이동범위를 제한하는 스토퍼와;

상기 플런저의 상기 제1포트를 향한 단부에 설치되어 상기 밸브하우징의 내벽면과 함께 유체의 미소틈새를 형성하는 스프링플레이트로구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 유압 조향시스템의 유체흐름 제어장치의 구조를 도시한 것으로서, 본 장치는 종래의 유압 조향시스템에서 컨트롤밸브로부터 동력실린더의 양측에 연결되는 유압파이프상에 각각 설치되는바, 그 중 하나의 구조가 도시되어 있다.

상기 유체흐름 제어장치는 크게 밸브하우징(1)과, 그 내부에서 직선 슬라이딩함에 의해 유체의 흐름을 제어하는 플런저(3) 등으로 이루어져 있다.

즉, 컨트롤밸브로부터 유압을 공급 받도록 형성된 제1포트(5)와, 컨트롤밸브로부터의 유압을 동력실린더로 공급하도록 형성된 제2포트(7)를 구비한 밸브하우징(1)과, 상기 제1포트(5)로부터 제공되는 유압에 의해 직선 슬라이딩 가능하도록 상기 밸브하우징(1) 내에 설치된 플런저(3)와, 상기 플런저(3)를 상기 제1포트(5)를 향하여 탄지하는 스프링(9)과, 상기 플런저(3)의 상기 제1포트(5)를 향한 이동범위를 제한하는 스토퍼(11)와, 상기 플런저(3)의 상기 제1포트(5)를 향한 단부에 설치되어 상기 밸브하우징(1)의 내벽면과 함께 유체의 미소틈새(13)를 형성하는 스프링플레이트(15)로 구성되어 있다.

상기 밸브하우징(1)에는 상기 플런저(3)를 기준으로 상기 제1포트(5)의 반대방향에 오일리저버와 연통되는 미세관(17)을 형성하여, 플런저(3)의 작동중에 상기 밸브하우징(1)과 플런저(3)의 틈새를 통해 상기 스프링(9)이 설치되어 있는 공간에 모이게 되는 유체를 오일리저버로 배출할 수 있도록 하여, 상기 플런저(3)의 작동 안정성 및 신뢰성을 확보하도록 하기 위한 것이다.

물론, 상기 플런저(3)와 밸브하우징(1) 사이의 슬라이딩면에는 유체의 누유를 방지하기 위한 씰링(19)이 설치되어 있는바, 상기 미세관(17)은 상기 씰링(19)에도 불구하고 누유되는 유체를 적절히 배출시키기 위한 수단이 된다.

상기 스토퍼(11)는 상기 밸브하우징(1)에 형성된 스토퍼단(21)과, 상기 플런저(3)의 외측에 끼워진 스토퍼링(23)으로 구성하였는데, 상기 플런저(3)가 제1포트(5) 방향으로 이동될 수 있는 최대 범위는 상기 플런저(3)에 일체로 설치된 스프링플레이트(15)의 가장자리가 밸브하우징(1)의 벽면과 도 5에 도시된 바와 같은 상기 미소틈새(13)를 형성할 수 있는 위치까지이다.

한편, 상기 스프링플레이트(15)는 도 4에 도시된 바와 같이 그 평면형상이 ‘S’자형으로 형성되어, 그 중앙부위가 상기 플런저(3)에 코킹되어 플런저(3)에 일체로 결합되고,상기 플런저(3)에는 상기 ‘S’자형 스프링플레이트(15)의 양측 날개부(25)가 상기 제2포트(7)측으로부터의 유압에 노출되도록 절개부(27)가 형성된 구조이다.

즉, 상기 스프링플레이트(15)는 상기 제1포트(5)측으로부터 유압이 제공되면 상기 플런저(3)에 의해 지지되어 쉽게 변형되지 않는 상태로서, 플런저(3)가 상기 스프링(9)을 압축시키면서 이동하도록 하고, 유압이 제2포트(7)측으로부터 작용하면, 양측 날개부(25)가 그 유압에 의해 변형되면서 유로를 개방하도록 되어 있는 구조이다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명 유압 조향시스템의 유체흐름 제어장치는 운전자의 조향 조작이 이루어짐에 의해 컨트롤밸브에서 파워스티어링펌프로부터의 유압을 동력실린더측으로 제공하는 경우에는, 상기 컨트롤밸브로부터 제1포트(5)측으로 공급되는 유압에 의해 상기 플런저(3)는 스프링(9)을 압축시키면서 이동하여 상기 제1포트(5)를 제2포트(7)에 연통시킴으로써, 유압이 신속히 동력실린더로 제공되도록 하여 원하는 조향 보조력이 발생될 수 있도록 한다.

물론, 상기 유압이 제공되는 동력실린더의 반대편 실린더로부터는 유체가 리턴되어야하는 바, 상기와 동일한 구성을 가지고 반대편 실린더측에 연결된 유압파이프상에 설치된 다른 유체흐름 제어장치를 통해 컨트롤밸브로 회수되어 오일리저버로 보내지게 된다.

이를, 상기 도 2의 동일한 도면을 참조로 하여 살펴보면, 동력실린더로부터 제2포트(7)를 통해 리턴되는 유체의 유압이 상기 플런저(3)의 절개부(27)를 통해 상기 스프링플레이트(15)의 양측 날개부(25)에 작용하면, 상기 양측 날개부(25)는 상기 유압에 의해 변형되면서 유로를 형성하여, 유체가 컨트롤밸브측으로 리턴될 수 있도록 하는 것이다.

한편, 상기한 바와 같은 운전자의 조향 조작이 없는 경우에는 유체가 상기 미소틈새(13)를 통해서만 흐르기 때문에 동력실린더 내의 피스톤이 움직이기 어려운 상태가 되고, 이는 타이어로부터의 역입력이 스티어링 시스템에 작용하는 것을 억제하는 효과를 내어 킥백이나 시미현상이 제거되도록 하게 된다.

이는 상기 타이어로부터의 역입력에 의한 유압은 그 유량이 크지 않고 반복적인 성질이 있으며, 플런저(3)에 장착되어 있는 스프링플레이트가 상기와 같은 타이어측으로부터의 역입력에 대해서는 잘 변형되지 않고, 변형되더라도 작은 유로만을 형성할 수 있도록 변형됨으로써, 급격한 역입력의 작용을 효과적으로 억제하도록 하기 때문이다.

또한, 상기한 바와 같이 타이어로부터의 역입력이 급격히 작용하는 것이 억제됨에 의해, 역입력에 대한 서스펜션의 급격한 지오메트리 변화도 억제되므로, 차량의 조종안정성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

따라서, 이상과 같은 본 발명에 의하면, 유압식 파워스티어링 시스템에서 유체흐름 제어장치가 유체의 흐름 방향 및 속도에 적절한 제한을 가할 수 있도록 함으로써, 원활한 파워스티어링 작동상태를 확보하면서도 시미와 킥백을 효과적으로 억제하고 차량의 조종안정성이 향상될 수 있도록 한다.

도 1은 종래 기술에 의한 유압 조향시스템의 요부를 개략적으로 설명한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 유압 조향시스템의 유체흐름 제어장치를 도시한 구조도,

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도,

도 4는 도 2의 Ⅳ지점 관측도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1; 밸브하우징3; 플런저

5; 제1포트7; 제2포트

9; 스프링11; 스토퍼

13; 미소틈새15; 스프링플레이트

17; 미세관19; 씰링

25; 양측 날개부27; 절개부

Claims (5)

1. 컨트롤밸브로부터 유압을 공급 받도록 형성된 제1포트와, 컨트롤밸브로부터의 유압을 동력실린더로 공급하도록 형성된 제2포트를 구비한 밸브하우징과;

   상기 제1포트로부터 제공되는 유압에 의해 직선 슬라이딩 가능하도록 상기 밸브하우징내에 설치된 플런저와;

   상기 플런저를 상기 제1포트를 향하여 탄지하는 스프링과;

   상기 플런저의 상기 제1포트를 향한 이동범위를 제한하는 스토퍼와;

   상기 플런저의 상기 제1포트를 향한 단부에 설치되어 상기 밸브하우징의 내벽면과 함께 유체의 미소틈새를 형성하는 스프링플레이트로

   구성된 것을 특징으로 하는 유압 조향시스템의 유체흐름 제어장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 밸브하우징에는 상기 플런저를 기준으로 상기 제1포트의 반대방향에 오일리저버와 연통되는 미세관이 형성된 것

   을 특징으로 하는 유압 조향시스템의 유체흐름 제어장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 스토퍼는 상기 밸브하우징에 형성된 스토퍼단과, 상기 플런저의 외측에 끼워진 스토퍼링으로 구성된 것

   을 특징으로 하는 유압 조향시스템의 유체흐름 제어장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 플런저와 밸브하우징 사이의 슬라이딩면에는 유체의 누유를 방지하기 위한 씰링이 설치된 것

   을 특징으로 하는 유압 조향시스템의 유체흐름 제어장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 스프링플레이트는 그 평면형상이 ‘S’자형으로 형성되어, 그 중앙부위가 상기 플런저에 코킹되고;

   상기 플런저에는 상기 ‘S’자형 스프링플레이트의 양측 날개부가 상기 제2포트측으로부터의 유압에 노출되도록 절개부가 형성된 것

   을 특징으로 하는 유압 조향시스템의 유체흐름 제어장치.