KR100816390B1 - 차량용 파워스티어링 시스템의 유압제어밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 그 구성부품의 구조를 개선하여 부품 제조원가를 줄일 수 있도록 된, 차량용 파워스티어링 시스템에 설치되는 유압제어밸브에 관한 것으로, 3개의 원주홈(101,102,103)을 원주방향으로 형성한 밸브샤프트(1)와, 내부는 2개의 내부원주홈(200)을 형성하고 외면 일측에는 다월핀(8)을 안내하는 안내공(202)을 형성한 밸브바디(2)와, 이 밸브바디(2)를 지지하며 그 직선운동에 복원력을 갖게 하는 스프링(205)과, 이 스프링(205)을 고정 지지하는 스냅링(206)을 구비한 것에 특징이 있다.

Description

차량용 파워스티어링 시스템의 유압제어밸브 {OIL PRESSURE CONTROL VALVE OF POWER STEERING SYSTEM FOR VEHICLE}

도 1은 종래 차량용 파워스티어링 시스템에서 유압제어밸브의 전체적인 구성을 보인 종단면도.

도 2는 종래 유압제어밸브에 구비되는 밸브샤프트와 밸브바디의 구조를 보인 사시도.

도 3은 종래 차량용 파워스티어링 시스템에서 유압제어밸브의 작용을 설명한 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 차량용 파워스티어링 시스템에서 유압제어밸브의 구성을 보인 종단면도.

도 5는 본 발명에 따른 차량용 파워스티어링 시스템의 유압제어밸브에 구비되는 밸브샤프트와 밸브바디의 구조를 보인 사시도.

도 6은 본 발명에 따른 차량용 파워스티어링 시스템에서 유압제어밸브의 작용을 설명한 부분단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1:밸브샤프트 2:밸브바디

3:토션바 4:하우징

5:슬리브 6:피니언축

7:출력축 8:다월핀

9:회전중심축 10:유입포트

11:중공부 12,16,17:통로홈

12a:공급유로 12b:복귀유로

12c:제1복귀공 12d:제2복귀공

13:공급주연홈 14:좌현주연홈

14a,15a:연통공 15:우현주연홈

18,204:유입공 100,101,102,103:원주홈

104,203:유로공 200:내부원주홈

201:통로홈 202:안내공

205:스프링 206:스냅링

본 발명은 자동차의 핸들을 가볍게 조작시키기 위한 파워스티어링 시스템에 설치되는 유압제어밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 구성부품의 구조를 개선하여 부품 제조원가를 줄일 수 있는 유압제어밸브에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 파워스티어링 시스템에는 조향저항(바퀴와 지면 사이)에 대한 조향 보조력을 발생시키는 파워실린더와 이 파워실린더에 작동하는 유체의 흐름방향을 제어하는 유압제어밸브를 구비하는데, 이 차량용 파워스티어링 시스템에 설치되는 유압제어밸브는 종래에도 다양한 구조의 기술들이 알려져 있다.

도 1은 종래 차량용 파워스티어링 시스템에 설치되는 유압제어밸브의 전체적인 구성을 보인 종단면도이고, 도 2는 종래 유압제어밸브에 구비되는 밸브샤프트와 밸브바디의 구조를 보인 사시도이다.

이들을 참조하여 종래 차량용 파워스티어링 시스템에 설치되는 유압제어밸브의 구성 및 작용을 설명하면 다음과 같다.

종래의 차량용 파워스티어링 시스템에 설치되는 유압제어밸브는 일측은 핸들과 함께 회전하도록 핸들측의 조향축(미도시)에 연결되고 다른 일측은 피니언축(6)에 연장 형성된 출력축(7)에 설치된 스톱퍼에 의해 그 회전각이 제한을 받는 밸브샤프트(1)와, 이 밸브샤프트(1) 내측 중공부(11)에는 일단부는 출력축(7)에 스플라인식으로 결합되고 다른 일단부는 다월핀(DOWEL PIN:8)에 의해 조향축에 키이 묻힘되어 회전력을 전달하는 동시에 소정 각도만큼 비틀림이 가능한 토션바(3)가 설치된다.

한편, 밸브샤프트(1)의 외주부에 장착되며 바퀴측의 출력축(7)과 함께 회전되도록 출력축(7)과 결합되는 원통상의 밸브바디(2)가 설치되며, 이 밸브바디(2)의 양단부 내측 공간에는 브로칭으로 가공된 통로홈(12)에 유압이 발생할 수 있도록 슬리브(5)가 압압 끼워지며, 밸브바디(2)와 밸브샤프트(1)의 외측에는 이들을 회동가능하게 지지하는 동시에 밀폐구조를 이루도록 이들의 외곽을 감싸며 오일탱크로의 유입 포트가 형성된 하우징(4)이 설치된다.

또한, 밸브샤프트(1)의 외주면에는 축방향으로 길게 형성되고 외주면에 등간격을 이루도록 형성되는 다수의 통로홈(12)이 형성되며, 이때 통로홈(12)은 유체의 공급을 안내하는 공급유로(12a)와 유체의 복귀를 안내하는 복귀유로(12b)로 서로 번갈아 형성되며, 이 통로홈(12)의 복귀유로(12b)에는 밸브샤프트(1)의 내측 중공부(11)와 연통되는 제1복귀공(12c)이 형성되어 있다. 또, 통로홈(12)과 일정거리 이격된 밸브샤프트(1)의 일측에는 제1복귀공(12c)을 통해 중공부(11)로 유입된 유체가 오일탱크 쪽으로 복귀될 수 있도록 중공부(11)와 외면이 연통되는 다수의 제2복귀공(12d)이 형성되어 있다.

그리고, 밸브바디(2)의 외주면에는 이 외주면을 따라 골이 패도록 형성된 공급주연홈(13), 좌현주연홈(14), 우현주연홈(15)이 형성되어 있다. 이들 주연홈은 밸브바디(2)의 회전중심축(9)을 따라 서로 축방향으로 이격되어 있다. 이때 공급주연홈(13)은 오일펌프에서 공급되는 유로와 연결되게 구성하고, 좌현주연홈(14)과 우현주연홈(15)은 각각 파워실린더의 좌,우측공간과 연결된 유로와 연통되게 한다. 또한, 밸브바디(2)의 내주면에는 축방향으로 길게 형성되며 상호 등간격을 이루도록 형성되는 다수의 통로홈(16,17)이 형성되는데 이들 통로홈(16,17)에는 좌현주연홈(14) 및 우현주연홈(15)과 연통되는 연통공(14a,15a:도 3 참조)이 형성되는데, 이 연통공(14a,15a)은 좌현주연홈(14)과 우현주연홈(15)에 번갈아 형성되어 일측 통로홈의 연통공이 좌현주연홈(14)에 연통될 경우 그 양측의 연통공은 우현주연홈(15)과 연통되게 형성된다. 또한, 공급주연홈(13)과 연통되어 오일펌프에서 공급되는 유체가 유입되는 유입공(18:도 3 참조)이 형성되어 있다.

아울러, 도 3을 참조하여 이러한 종래 차량용 파워스티어링 시스템에 설치되는 유압제어밸브의 작용을 설명한다.

이와 같이 형성된 종래의 차량용 파워스티어링 시스템에 설치되는 유압제어밸브는 핸들의 회전시 타이어의 노면저항으로 밸브샤프트(1)가 토션바(3)의 비틀림으로 소정의 각도만큼 회전하게 되면 밸브샤프트(1)의 통로홈(12) 중에서 공급유로(12a)는 유입공(18)과 파워실린더의 우측공간이 연통된 밸브바디(2)의 일측 통로홈(16) 및 연통공(14a)을 연통시켜 파워실린더의 우측공간으로 유입되어 조향 보조력을 발생한다.

이와 동시에 파워실린더 내의 작동유체는 파워실린더의 좌측공간과 연통된 밸브바디(2)의 타측 통로홈(17) 및 연통공(15a)과 연통되고 밸브샤프트(1)의 통로홈(12) 중에서 제1복귀공(12c)이 형성된 복귀유로(12b)를 통해서 작동유체가 밸브샤프트(1)의 중공부(11)로 유입되게 된다. 그리고 이 중공부(11)로 유입된 유체는 중공부(11)와 제2복귀공(12d)을 통해 오일탱크로 복귀되어 계속 순환하게 되어 조향이 이루어지도록 하며 좌회전시는 반대로 작동하게 된다.

그러나, 위와 같이 작동되는 종래의 차량용 유압제어밸브는 고압 사양에서 슬리브가 압입력을 초과하는 압력의 발생시 슬리브가 이탈되어 조향 보조력을 상실할 수 있는 문제점이 있다. 그리고, 밸브바디 내측에 형성되는 통로홈은 축길이방향으로 홈이 형성되어 있어서 가공시 선반작업 후 별도의 브로칭 작업을 하게 되어 제작공정이 까다롭고, 밸브샤프트는 전체를 선반작업으로 하고 다시 외측에 축길이방향으로 형성된 통로홈을 가공하고 이 통로홈의 모서리부분 가공시에는 별도로 정밀연마작업을 해야 하기 때문에 제작공정이 어렵다고 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 차량용 파워스티어링 시스템에 설치되는 유압제어밸브의 구성부품의 구조를 개선하여, 부품 제조원가를 줄일 수 있는 유압제어밸브를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 차량용 파워스티어링 시스템에 구비되는 유압제어밸브는, 복수개의 통로홈을 원주방향으로 형성한 밸브샤프트와, 내부는 복수개의 통로홈을 형성하고 외면 일측에는 다월핀이 끼워지는 안내공을 형성한 밸브바디와, 이 밸브바디의 직선운동에 대해 복원성을 갖게 하는 스프링과, 이 스프링을 고정 지지하는 스냅링을 구비함으로써 달성된다.

이하에서는 본 발명에 따른 차량용 파워스티어링 시스템에 구비되는 유압제어밸브에 대해 도 4 내지 도 6을 참조하여 구성 및 작용을 설명한다.

본 발명에 따른 차량용 파워스티어링 시스템에 구비되는 유압제어밸브를 설명하는 데 있어 종래와 유사한 작용 및 구조를 가진 부재에 대해서는 동일한 참조부호로 표시하고 그 상세한 설명은 생략한다.

밸브샤프트(1)는 외주면에 원주방향으로 3개의 원주홈을 형성하되, 바깥쪽 원주홈(101,103)에는 중공부(11)로 작동유체가 유입되도록 유로공(104)을 형성하고, 외면 일방에는 이 밸브샤프트(1)가 좌,우회전시 밸브바디(2)를 상,하로 움직이게 하는 다월핀(8)을 형성한다.

그리고, 밸브바디(2)는 내주면에 원주방향으로 2개의 내부원주홈(200)을 형성하고, 외주면에는 상기 밸브샤프트(1)에 형성된 다월핀(8)을 안내하는 안내공(202)을 형성하며, 이 밸브바디(2)의 외주면에 형성된 통로홈(201) 중 하나는 파워실린더의 우측(CR:도 3 참조)과 연통되게 하고 다른 하나는 좌측(CL:도 3 참조)과 연통되게 유로를 형성하며, 내부원주홈(200) 사이의 랜드면에는 오일펌프에서 작동유체가 유입되도록 유입공(204)이 형성된다.

한편, 밸브샤프트(1)의 외주면에 형성된 원주홈(100)과 밸브바디(2)에 형성된 통로홈(201)의 상호간격은 밸브바디(2)가 중립(핸들이 중립 혹은 직진상태)에 있을 때는 양쪽이 개폐되어 파워실린더 양쪽의 작용압력이 같아 작동유체가 밸브샤프트(1)에 형성된 유로공(104)을 통해 오일탱크로 복귀되고, 밸브바디(2)가 상승(하강)시는 밸브샤프트(1)의 원주홈(100)과 밸브바디(2)의 내부원주홈(200)이 한쪽은 열리고 다른 한쪽은 닫히도록 그 간격을 형성한다.

또한, 밸브바디(2)의 외면 일측에 형성되어 다월핀(8)이 끼워지는 안내공(202)은, 핸들이 오른쪽으로 최대로 회전시 밸브바디(2)는 최초위치에서 축길이방향으로 최고위치로 직선운동하여 위치하고, 반대의 경우 최저위치에 위치하도록 그 안내공(202)의 길이와 경사각(수평면에 대해 약 30도의 각도)을 정하여 형성한다.

그리고, 스프링(205)은 밸브바디(2)의 양측 내부에 설치하여 상승(하강)되었던 밸브바디(2)가 최초위치로 복원되도록 탄성력이 조절되어 설치되며, 이 스프링(205)의 위치를 지지하고 그 탄성력을 용이하게 보정하는 스냅링(206)을 설치한다.

위와 같이 구성된 본 발명의 차량용 파워스티어링 시스템에 구비되는 유압제어밸브는, 핸들이 중립시에는 밸브샤프트(1)에 형성된 양쪽 원주홈(101,102)과 유로공(104)을 통하여 중공부(11)와 연통되는 오일탱크로 작동유체가 복귀되고, 핸들을 오른쪽(왼쪽)으로 회전하게 되면 밸브바디(2)의 외면에 형성된 안내공(202)에 의해 밸브바디(2)가 축길이방향으로 직선운동하여 상승(하강)하게 되며, 한쪽 내부원주홈(200)은 열고 다른쪽은 닫히게 되며, 열린 쪽은 유로공(203)과 밸브바디(2)의 외면에 형성된 통로홈(201)과 연통되는 파워실린더로 작동유체를 보내게 되어 조향 보조력을 발생시키고, 그와 동시에 파워실린더의 반대편 작동유체는 밸브바디(2)의 통로홈(201) 및 유로공(203)과 밸브샤프트(1)의 원주홈(100)에 형성된 유로공(104)과 중공부(11)를 통해 오일탱크로 복귀되는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 차량용 파워스티어링 시스템에 구비된 유압제어밸브는 구성부품의 구조를 개선하여 그 부품 제작공정을 간단히 하고 품질을 향상시키며 제조원가를 절감시킬 수 있게 된다.

Claims (4)

1. 자동차의 핸들을 가볍게 조작시키기 위한 파워스티어링 시스템에 구비되는 유압제어밸브에 있어서,

   외주면에 복수개의 원주홈(100)을 원주방향으로 형성하고, 외면 일방에 다월핀(8)을 형성한 밸브샤프트(1)와;

   내주면에는 원주방향으로 복수개의 내부원주홈(200)을 형성하고, 외면 일방에는 상기 다월핀(8)을 안내하는 안내공(202)이 형성된 밸브바디(2);를 구비한 것을 특징으로 하는 차량용 파워스티어링 시스템의 유압제어밸브.
2. 제1항에 있어서, 상기 밸브바디(2)의 양측 내면에 장착되어 상기 밸브바디(2)의 상하운동에 대하여 복원력을 발생하는 스프링(205)과,

   이 스프링(205)의 위치를 지지하고 그 탄성력을 용이하게 보정하는 스냅링(206)을 함께 구비한 것을 특징으로 하는 차량용 파워스티어링 시스템의 유압제어밸브.
3. 제1항에 있어서, 상기 안내공(202)은, 핸들이 오른쪽으로 최대로 회전시 밸브바디(2)가 최초위치에서 축길이방향으로 최고위치로 직선운동하여 위치하고 반대의 경우에는 최저위치에 위치하도록, 상기 안내공(202)의 길이와 경사각을 정하여 형성한 것을 특징으로 하는 차량용 파워스티어링 시스템의 유압제어밸브.
4. 제1항에 있어서, 상기 밸브샤프트(1)는 외주면에 원주방향으로 3개의 원주홈을 형성하고, 바깥쪽 원주홈(101,103)에는 중공부(11)로 작동유체가 유입되도록 유로공(104)을 형성하되, 상기 밸브샤프트(1)의 외주면에 형성된 원주홈(100)과 상기 밸브바디(2)에 형성된 통로홈(201)의 상호간격은 상기 밸브바디(2)가 중립(핸들이 중립 혹은 직진상태)에 있을 때는 양쪽이 개폐되어 파워실린더 양쪽의 작용압력이 같아 작동유체가 상기 밸브샤프트(1)에 형성된 유로공(104)을 통해 오일탱크로 복귀되고, 상기 밸브바디(2)가 상승(하강)시는 상기 밸브샤프트(1)의 원주홈(100)과 상기 밸브바디(2)의 내부원주홈(200)이 한쪽은 열리고 다른 한쪽은 닫히도록 그 간격을 형성한 것을 특징으로 하는 차량용 파워스티어링 시스템의 유압제어밸브.

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