KR100221581B1 - 자동차 유압식 동력조향장치의 보조유압장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 유압식 조향장치의 보조 유압장치에 관한 것으로 유압실린더에 공급되는 유압을 차단하지 않고 고압으로 공급하여 조향보조기능을 둔화시키는 것을 기술적 과제로 하여 속도 감지센서(2)와, 오일 리저버 탱크(4)와, 이 오일 리저버 탱크(4)의 오일을 일정 압력으로 펌핑하기 위한 오일 펌핑수단(6)과, 상기 속도 감지 센서(2)로부터 전달되는 신호로서 상기 오일 펌핑수단(6)의 오일 펌핑을 제어하기 위한 제어수단(E.C.U)(8)과, 상기 펌핑수단(6)으로부터 펌핑되는 오일을 파워 스티어링 장치(A)의 파워 실린더(14) 오일 입, 출구(16)(18)에 공급 하기 위한 유로(10)(12)로서 이루어지는 자동차 유압식 조향장치의 유압 보조 장치를 제공하게 된다.

Description

자동차 유압식 동력조향장치의 보조유압장치

본 발명은 자동차 유압식 동력 조향장치의 보조 유압장치에 관한 것으로 상세하게는 주행속도를 감지하여 일정 속도(고속) 이상에서는 주행속도에 맞추어 유압실린더에 보조 유압을 공급하여 실린더 좌, 우측의 유압을 평형시키도록 하는 자동차 유압식 동력 조향장치의 보조 유압장치에 관한것이다.

주지하는 바와 같이 유압작동수단을 조향보조력의 발생원으로 하는 유압식 동력조향장치(HYDRAULIC POWER STEERING APPARATUS)는 다음과 같은 구성을 취하고 있다. 즉, 도2에서 보듯이 조향차륜에 연결된 출력축(105)이 피니언 기어와 랙바(107)로 연결되어 휠에 작동적으로 연결되는 입력축(101)이 토션바(102)를 통하여 동축상에 연결되어 조향 휠에 조향 토오크가 가해지는 경우 토션바(102)의 비틀림에 따라 입력축과 출력축간에 상대각 변위가 발생하도록 되어 있다.

이와 같은 동력조향장치는 입력축 및 출력축의 어느 한쪽과 연동하여 회전하는 원통형의 케이싱과, 이것의 내부에 동축적으로 설치되어 나머지 하나의 축과 연동하여 회전하는 밸브체 및 고압오일의 유로(104)와 저압 오일의 유로(103)로 이루어진 유압제어밸브(108)를 갖추고 있다. 이 유압제어밸브(108)의 작동에 의하여 상기 유압 작동수단의 공급유압을 파워 실린더(200)의 좌, 우측에 공급하므로서 조향토오크의 방향 및 크기에 따라서 제어하여 조향보조력을 얻는다.

한편, 동력조향장치에 있어서는 핸들에 가해지는 조향토오크와 유압작동기가 발생하는 조향 보조력간의 대응관계는 토션바의 비틀림 특성으로 결정된다. 따라서 상기 토션바가 정지시 또는 저속 주행시에 작용하는 큰 반력을 기준으로 선정되어 있는 경우, 고속 주행시 핸들에 약한 반력이 작용하게 되어 직진 안정성이 악화를 초래하고, 반대로, 상기 토션바가 고속 주행시를 기준으로 하여 선정되어 있는 경우에는 정지시 및 저속 주행시에 충분한 조향 보조력을 얻을 수 없게 된다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여 상기 입력축과 출력축과의 연결부분에 유압제어 밸브와는 별도로 유압반력장치(106)를 설치한 동력 조향장치가 개발된 바 있다.

즉, 도3에서 보는 바와 같이 유압반력장치는 압력축(101)의 하단부와 출력축(105)의 상단부와 수개의 플런져로 구성되어 있는 바, 출력축(105)과 하우징의 내주면과의 사이에는 원환상 공간으로 이루어진 반력실(110)이 형성되어 있고, 출력축(105) 내부에는 입력축(101)의 일부가 움직일 수 있게 끼워져 있으며, 그 외주면에는 원주방향에 등간격으로 배치된 다수의 오목부(112)가 형성되어 있다.

또한, 출력축(105)에는 상기 각 오목부(112)에 대응하는 위치에 반경방향으로 관통된 관통구멍(113)이 원주방향으로 배치되어 있으며, 이들 관통구멍(113)에는 플런저(111)가 미끄럼 운동 가능하게 끼워진다.

그리고 각각의 플런져는 그 내측단부에 반구형의 블록부를 구비하고 있으며, 이 볼록부는 입력축(101)의 오목부(112)에 위치하고 있는 것이다.

이와 같이 플런져의 볼록부가 입력축의 오목부에 끼워져 조향핸들에 반력을 제공할 수 있는 바, 이러한 유압 반력장치를 이용해서 차량속도에 비례하는 유압반력을 동력조향장치에 작용시켜서, 입력축과 출력축의 상대각변위에 따른 유압제어밸브의 제어동작을 고속주행시에는 강한 힘으로, 저속 주행시에는 약한 힘으로 구속하게 된다.

그러나 이와 같은 종래 알려진 보조 조향장치는 일정 고속의 주행시에 속도를 감지하여 유로를 개폐하는 솔레노이드로서 실린더내의 유압을 조절하여 랙바의 이동을 기계적인 이동으로만 한정하므로서 조향장치의 회전을 무겁게 하는 간접적인 안정성 확보에 불과하여 고속의 주행중 항상 일정한 조향 회전력을 발생하여 세분된 속도에 비례하는 조향 회전력을 얻을 수는 없었다.

따라서 본 발명은 유압에 의한 동력 조향장치의 보조 조향방식에 고속 주행에서의 조향 안정성을 확보하기 위한 종래의 유로 차단의 간접 방식을 탈피하여 유압 실린더에 공급되는 유압을 고속 상황에서 균형 있고 강력하게 가압 작용시켜 좌, 우측 실린더 챔버내의 유압 상황이 일정하게 균형을 유지하도록 하므로서 종래 유압을 차단하여 기계적 조향성을 꾀하는 방식에 비하여 오히려 적극적으로 유압을 콘트롤 하여 속도에 맞는 보조 조향이 이루어질 수 있는 보조 조향 장치는 제공하게 되는 바 이는 궁극적으로 조향의 안전성을 꾀할 수 있는 적극적인 유압에 의한 동력 조향방식의 보조 조향장치를 제공하게 되는 것이다.

본 발명은 동력 조향장치에 있어서 유압에 의한 보조 조향장치의 종래 방식이 고속 주행시에 조향 장치의 유압 공급을 일시적으로 차단하므로서 결과적으로 기계적 조향으로 고속 주행시의 조향 안정성을 얻고자 하는 방식이 갖는 문제점을 개선하여 보다 세분된 속도 범위에서 조향 회전을 예민하게 제어 가능하게 하도록 유압을 공급하므로서 고속 주행상의 세분된 조향 안정성을 제공하는 새로운 유압 보조장치를 제공하게 되는 것이다.

본 발명은 궁극적으로 유압 구동수단에 의한 유압식 보조 조향장치의 고속 상황에서 일어나던 조향 불안정성을 별도의 보조 유압 제어장치로서 가능하게 함과 동시에 탈착 가능하게 하여 보조 유압의 제어가 필요한 자동차에서 조립 사용이 가능하게 하는 데에도 그 목적이 있다.

제1도는 종래 유압식 동력 보조 조향장치의 개략도.

제2도는 유압 제어 장치의 단면도.

제3도는 제2도의 A-A선 단면도.

제4도는 본 발명 유압식 동력 보조 조향장치의 개략도.

제5도는 본 발명에 적용된 속도 감응식 유압 보조장치의 구조도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 속도 감지센서 4 : 오일 리저버 탱크

6 : 오일 펌프 8 : 전자제어수단

10, 12 : 오일 공급 유로 14 : 유압 실린더

16 : 좌측 오일 입구 18 : 우측 오일 입구

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 기존의 유압식 동력 보조 조향장치에 유압 실린더의 입.출력측과 고통으로 연결될 수 있는 별도의 속도 감응형의 유압제어수단을 부가하여 고속 주행 상황에서 조향휠이 유압에 의하여 안정성을 확보하게 되는 유압식 동력 보조 조향장치를 제공하게 된다.

즉, 자동차 유압식 동력 보조 조향장치에, 속도감지센서와, 오일탱크와, 오일펌프와, 전자제어수단을 구비하는 유압 보조장치를 포함하여 일정 속도 이상에서 유압실린더의 좌, 우측 유압을 동일하게 유지토록 하는 자동차 유압식 동력 조향장치의 보조 유압 작동장치로서 달성된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면과 함께 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

첨부 도면중 도4는 본 발명 유압식 동력 보조 조향장치의 개략도로서 이에 따르면, 본 발명은 크게 기존의 유압식 동력 보조조향장치(A)와, 유압 보조장치(B)를 결합한 구조로서, 일체형 혹은 탈착식의 조립이 가능하다.

먼저 기존의 유압식 동력 보조 조향장치(A)를 간략히 살펴 보면 스티어링 핸들에 연결되는 입력축과, 이 입력축의 회전을 출력축에 전달하는 토션바와, 입력축과 출력축과의 회전 각도차에 따라 유로가 절환되는 유로 절환 밸브와, 출력축에 연결된 파워 실린더와, 오일 펌프로부터 토출되는 작동유를 유로 전환밸브를 통하여 파워 실린더에 공급하는 고압 유로와, 파워 실린더로부터 유로 절환밸브를 오일 펌프로부터 작동유를 복귀시키는 저압 유로를 구비하여서 된다.

이와 같은 파워 스티어링 장치(A)에는 입력축과 출력축사이에 개재되어 양자의 상대 회전을 규제하는 규제력을 부여하는 반력 피스톤과, 고압 유로로부터 분기하여 반력 피스톤에 연통된 제어유로와, 제어유로에 개재되어 유압을 예정된 최고 압력이하로 제어하는 압력 제어 밸브와, 압력 제어 밸브의 하부에 설치되어 차속에 딸 유량을 제어하는 유량 제어 밸브와, 유량 제어밸브의 하부를 상기 저압 유로에 연통된 유로사이에 개재된 오리피스와, 이 오리피스의 상부에 발생한 파일 로트압을 상기 압력 제어밸브에 전달하는 파일로트 유로를 구비하여서 된다.

상기한 유압 보조장치(B)는 첨부 도면 도5에서 도시하는 바와 같이 속도 감지센서(2)와, 오일 리저버 탱크(4)와, 이 오일 리저버 탱크(4)의 오일을 일정 압력으로 펌핑하기 위한 오일 펌핑수단(6)과, 상기 속도 감지 센서(2)로부터 전달되는 신호로서 상기 오일 펌핑수단(6)의 오일 펌핑을 제어하기 위한 제어수단(E.C.U)(8)과, 상기 펌핑수단(6)으로부터 펌핑되는 오일을 상기 파워 스티어링 장치(A)의 파워 실린더(14) 오일 입, 출구(16)(18)에 공급 하기 위한 유로(10)(12)로서 이루어진다.

이와 같이 이루어진 상기 보조 유압장치(B)를 상기 파워 스트리어링장치(A)에 조립하는 상태는 도4에서 보는 바와 같다. 즉, 본 발명은 상기한 보조 유압장치(B)를 별도로 제작하여 이를 기존의 파워 스티어링 장치(A)에서 탈착할 수 있게 실시하게 된다.

바람직하게는 오일펌프(6)의 오일 펌프량은 차속에 비례한 오일압력으로 할 수 있다.

이와같이 이루어진 본 발명은 주행중의 차속을 감지하여 전자 제어수단(8)에서 정한 기준 속도를 오보하는 경우에 오일 펌프(6)을 구동하도록 하게 되며 오일펌프(6)가 구동되면 오일 리저버 탱크(4)는 오일을 일정 유압으로 출력시킨다.

이와 같이 차속에 비례하는 유압이 일정한 고속 주행상태에서 파워 실린더(14)의 좌, 우측 유로(16)(18)에 가해지므로 좌, 우측 실린더 내부는 일정한 고압 상태로 인하여 좌, 우로의 조향 작동시 조향 휠의 유압에 의한 조향 작동을 둔화시키게 된다.

더 자세히 말해서 고속주행을 하면서 좌회전 또는 후회전하고자 하는 경우, 유압제어밸브(108)에서 유압을 유압실린더(200)의 좌측 또는 우측으로 공급하는 바, 이와 같이 공급되는 유압의 형태를 전자제어수단(8)에서 인식하게 되고, 상기 전자제어수단(8)은 여기에 상응하여 오일펌프(6)에서 유로(10)(12)를 통해 유압실린더(200)의 좌측 또는 우측으로 적절히 보조유압을 공급하게 되는 것이다.

이와 같이 유로(10)(12)를 통해 공급되는 유압은 조향을 위한 기본적인 유압의 크기에 반비례한 조향의 제어방법으로 결국 차속에 비례하여 점점 고속으로 될수록 조향 휠의 회전력을 무겁게 변화시키게 되는 것이다.

따라서 본 발명은 종래와 같이 솔레노이드를 통한 차속 검출로서 제어밸브의 유로를 차단하여 파워 실린더 내부의 유압을 떨어뜨려 조향작동을 둔화시키는 경우의 단순한 조향 휠의 조향 안정 능력에 비하여 보다 세분화된 조향 성능을 제공하게되는 효과가 있다.

특히 본 발명은 이와 같은 고속 주행의 조향 성능 강화장치를 별도 제작한 뒤 탈부착이 가능하게 하므로써 그동안 고속 주행시 조향 불안정을 초래하던 조향장치의 차량에 본 발명의 유압 보조장치를 간단히 설치 운용하므로서 조향 성능을 개선할 수 있게 되는 효과를 거두게 되는 것이다.

Claims (1)

1. 좌회전 또는 우회전을 함에 따라 유압실린더(200)의 좌측 또는 우측으로 유압을 공급하여 보조 조향력을 제공하는 자동차용 유압식 동력 보조조향장치에 있어서, 속도 감지센서(2)와, 오일 리저버 탱크(4)와, 이 오일 리저버 탱크(4)의 오일을 일정 압력으로 펌핑하기 위한 오일 펌핑수단(6)과, 상기 속도 감지 센서(2)로부터 전달되는 신호로서 상기 오일 펌핑수단(6)의 오일 펌핑을 제어하기 위한 제어수단(E.C.U)(8)과, 상기 펌핑수단(6)으로부터 펌핑되는 오일을 파워 스티어링 장치(A)의 파워 실린더(14) 오일 입, 출구(16)(18)에 공급 하기 위한 유로(10)(12)로 구성하여 고속주행시에 한하여 좌회전 또는 우회전을 할 때, 조향 보조력에 반대되는 유압을 유압실린더(200)의 좌측 또는 우측에 공급하도록 하여서 됨을 특징으로 하는 자동차 유압식 동력 조향장치의 보조 유압장치.