KR100228459B1 - 동력 조향 장치용 유량 제어 장치 - Google Patents

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도오다 고오이찌로
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Abstract

동력 조향 장치는 유체 펌프, 조향 기어, 유체 펌프를 조향 기어에 연결시키는 고압 통로, 및 고압 통로의 일부를 형성하는 제1 챔버를 갖는 유량 제어 밸브를 포함한다. 계량 오리피스는 제1 챔버와 조향 기어 사이의 고압 통로 내에 배치된다. 피이드백 통로는 계량 오리피스의 하류의 고압 통로 내에 발생된 피이드백 압력을 유량 제어 밸브의 제2 챔버로 분배한다. 배출 포트는 제1 챔버와 연통한다. 가동 밸브 스풀은 밸브 보어 내에 배치되고 일단부는 제1 챔버에 노출되고 타단부는 제2 챔버에 노출된다. 밸브 스프링은 외부 액츄에이터에 결합된 슬라이드와 함께 제2 챔버 내에 배치된다. 밸브 스프링의 일단부는 밸브 스풀의 타단부 상에 고정되고 그 타단부는 슬라이드 상에 고정된다. 액츄에이터는 슬라이드를 배치시키는 제어 신호에 응답하여 밸브 스프링이 밸브 스풀을 압박하는 힘을 가변시킨다. 제어 유닛은 회전 조종에 응답하여 제어 신호를 발생시킨다.

Description

동력 조향 장치용 유량 제어 장치 {FLOW CONTROLLING APPARATUS FOR POWER STEERING SYSTEM}
본 발명은 자동차용 유압 동력 조향 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 펌프 내의 기생(parasitic) 마력 손실을 줄여 펌프를 구동하기 위한 에너지를 절약하는 동력 조향 장치에 이용되는 유압 유체 펌프의 개선에 관한 것이다.
자동차용 유압 동력 조향 장치는 유압 유체원으로서 차량 엔진에 의해 구동되는 펌프를 채용한다. 펌프 구동에 필요한 마력은 유량과 펌프의 배출압에 비례한다. 펌프의 변위는 엔진이 저속으로 작동할 때의 조향 조종 중에 조향 기어의 필요 유량을 공급할 정도로 충분히 커야 한다.
펌프 속도가 차량 속도와 함께 증가할 때, 유량 송출은 증가한다. 그러나 펌프의 마력 소모는 펌프의 배출 포트에서의 유량 및 압력 모두에 비례하기 때문에, 펌프의 자유-흐름(free-flow) 마력을 줄이는 적절한 방법은 배출압을 줄이는 것이다. 이것은 유량 제어 밸브에 의해 유량을 줄이는 것이 마력 손실을 줄이는 종래 기술의 장치에서 채용된 개념과 대조된다.
1992년 5월 12일에 오따끼(Otaki) 등에게 특허 허여된 미국 특허 출원 제5,112,199호는 엔진이 고속으로 작동할 때 유량을 줄이는 유량 제어 밸브를 갖는 펌프를 기재하고 있다. 유량 제어 밸브로 인해, 필요 유량을 훨씬 초과한 유압 유체의 용적은 펌프의 작업 챔버로부터 펌프 유입구로 복귀된다. 유사한 펌프는 1992년 3월 24일에 오오따끼(Ohtaki) 등에게 특허 허여된 미국 특허 출원 제5,098,259호에 기재되어 있다.
1979년 1월 23일에 더피(Duffy)에게 특허 허여된 미국 특허 출원 제4,135,436호에 기재된 동력 조향 펌프 유량 및 압력 제어 밸브는 펌프 배출압을 줄일 수 있는 개념을 채용하고 있다. 이러한 종래 기술에 따라, 펌프 배출 포트와 동력 조향 기어 유입구 사이의 위치에 가변 오리피스를 이용함으로서 펌프의 배출압을 줄일 수 있게 된다. 가변 오리피스는 유량 제어 밸브 스풀에 의해 지탱되는 오리피스 핀을 포함한다. 핀의 위치는 오리피스의 상류 압력 변화에 반응하여 스풀에 대해 변경된다. 이러한 배치로 인해, 필요 토크의 증가에 응답하여 압력이 증가될 때, 오리피스 핀은 유량 제어 오리피스의 효율적인 크기를 증가시키기 위해 조절되어 고압 작동 중에 유량이 더 높은 수준으로 증가할 수 있게 된다. 반대로, 압력은 오리피스 핀이 밸브 스풀에 대해 높은 제한 위치로 복귀되면서 유량이 줄어들 때 줄어들게 된다.
1995년 12월 5일에 스즈끼(Suzuki) 등에게 특허 허여된 미국 특허 출원 제5,471,838호에 기재된 동력 조향 장치는 펌프 구동에 필요한 마력을 줄일 수 있다. 이러한 공지된 동력 조향 장치에 따라, 펌프 배출 포트와 조향 기어 유입구 사이의 공급 통로는 일련의 2 개의 오리피스, 즉 계량 오리피스와 계량 오리피스의 상류에 있는 제어 오리피스를 갖추고 있다. 계량 오리피스 횡단 간의 압력 차이에 반응하는 유량 제어 밸브는 소정의 유량이 초과될 때 유압 유체의 초과 용적을 펌프 유입구로 복귀시킨다. 제어 오리피스 횡단 간의 압력 차이에 반응하는 바이패스 밸브는 제어 오리피스 횡단 간의 압력 차이가 소정값을 초과할 때 유량 제어 밸브 내의 스프링 챔버 내의 압력을 방출한다. 이러한 상황은 펌프가 소정 속도값 보다 더 큰 고속으로 회전할 때 발생한다. 유량 제어 밸브가 계량 오리피스 횡단 간의 압력 차이를 거의 일정하게 유지하기 때문에, 스프링 챔버 내의 압력 방출은 펌프 배출압을 줄여 펌프 구동에 필요한 마력을 줄일 수 있게 된다. 조향 조종 중에, 바이패스 유량 제어 밸브는 유량을 조향 기어 유입구로 복귀시킨다. 조향 휘일의 회전은 조향 기어 유입구 상에 작용하는 하중압을 증가시킨다. 증가된 하중압에 반응하여, 바이패스 제어 밸브는 스프링 챔버 내의 압력 방출을 제한한다.
1995년 12월 12일에 하가(Haga)등에게 특허 허여된 미국 특허 출원 제5,474,145호는 일본 특허 출원 평7-81593호에 대응하고 펌프와 유량 제어 밸브 및 바이패스 제어 밸브를 포함하는 유압 동력 조향 장치를 기재하고 있다. 계량 오리피스는 펌프 배출 포트와 조향 기어 유입구 사이의 공급 통로 내에 배치된다. 계량 오리피스 횡단 간의 압력 차이 또는 압력 강하에 반응하는 유량 제어 밸브는 유압 유체의 초과 용적을 펌프 유입구로 복귀시킨다. 유량 제어 밸브의 스프링 챔버는 제어 오리피스를 갖춘 피이드백 통로를 통해 계량 오리피스의 하류부에서 공급 통로에 연결된다. 바이패스 제어 밸브는 스프링 챔버와 유체 저장소 사이에 유동적으로 배치되고 스프링 챔버 내의 압력을 제어한다. 바이패스 제어 밸브는 스풀과 하중압 수용 포트와 안내 포트를 갖는다. 하중압 수용 포트는 제어 오리피스의 상류에서 피이드백 통로에 연결되거나 계량 오리피스와 조향 기어 유입구 사이의 부분에서 공급 통로에 연결된다. 안내 포트는 제어 오리피스의 하류에서 피이드백 통로에 연결된다. 스풀의 일단부는 하중압 수용 포트에서 하중압에 노출된 직경이 늘어난 압력 작용 구역을 갖는다. 타단부에서, 스풀은 안내 포트에서 안내 압력에 노출된 직경이 줄어든 압력 작용 구역을 갖는다. 바이패스 제어 밸브는 스풀을 하중압 수용 포트를 향해 편의시키는 스프링을 갖는다.
하중압은 조작자에 의한 조향 조종 중에 증가한다. 하중압이 증가할 때, 바이패스 제어 밸브는 스프링 챔버 내의 압력 방출을 차단하여 스프링 챔버 내의 압력을 증가시킨다. 스프링 챔버 내의 압력 증가에 반응하여, 제어 밸브는 바이패스 통로를 폐쇄하여 계량 오리피스의 상류의 공급 통로로부터 펌프 유입구로의 유압 유체의 유량을 0으로 줄인다. 이로 인해 공급 통로를 거쳐 조향 기어 입력측으로의 유량이 증가된다.
1996년 11월 26일에 하가 등에게 특허 허여된 미국 특허 출원 제5,577,573호는 펌프의 일체형 부품으로서 제어 밸브와 바이패스 제어 밸브를 기재하고 있다. 필요 유량이 더 작아지면 작아질수록 차량 속도가 더 커지도록 하기 위해, 가변 오리피스는 계량 오리피스로서 고정 오리피스 대신에 배치된다. 차량 속도가 증가할 때, 솔레노이드 작동식 로드는 점차적으로 가변 오리피스를 폐쇄하여 점차적으로 조향 기어 유입구로의 유량을 제한한다.
하중압에 반응하는 바이패스 제어 밸브를 이용한 공지된 장치에 따라, 조향 기어 유입구로의 최소 유량이 낮다면, 신속한 회전 조종시에 바이패스 제어 밸브를 작동시키기에 충분한 높은 하중압이 발생할 때 까지 상당한 시간이 소요된다. 이것은 동력 실린더에 의한 유압 유체의 용적 소모로부터 기인한다. 이러한 지체로 인해 원하지 않은 느린 동력 보조 생성에 이르게 된다. 따라서, 최소 유량은 전술된 지체를 최소화하기에 충분히 높은 수준으로 조절된다. 다시 말해, 최소 유량은 높은 이러한 수준 이하로 조절될 수 없다.
이러한 공지된 장치에 따라, 조향 휘일이 정지 상태 또는 중립 상태에 있을 때, 바이패스 제어 밸브는 유량이 안내 포트를 거쳐 배수구를 향하도록 한다. 이러한 상태 하에서, 펌프로부터 배출된 유압 유체는 계량 오리피스를 통과하고 그후 안내 포트에 도달하기 전에 제어 오리피스를 통과해야 한다.
전술된 이유로 인해, 펌프의 배출압은 조향 휘일이 중립 상태에 있을 때 만족스럽게 낮은 수준으로 낮아질 수 없다.
본 발명은 조향 휘일이 변경되지 않은 동력 조향 장치의 정상 기능으로 중립 상태에 있을 때 엔진 구동 펌프의 배출압을 만족스럽게 낮은 수준으로 줄여 에너지 절약을 위해 펌프 구동에 필요한 마력을 줄이기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 유량 제어 밸브를 상이한 작동 단계 사이에서 전환되도록 압박하여 바이패스 제어 밸브로 인해 야기된 전술된 문제점을 피하기 위해 바이패스 제어 밸브를 이용하지 않는 유량 제어 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 계량 오리피스와 조향 기어 유입구 사이의 부분에서 압력 송출 통로 내에서 발생하는 하중압에 반응 작동되는 바이패스 제어 밸브를 이용하지 않는 유량 제어 장치를 제공한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 유량 제어 장치는 유량 제어 밸브의 밸브 스풀이 압박되게 하는 스프링력을 가변시키는 액츄에이터를 이용한다. 정상 상태 하에서, 액츄에이터는 스풀이 계량 오리피스의 상류쪽의 분배 포트와 배출 포트 사이에서의 비제한 흐름 연통을 개방 가능하게 하는 스프링력을 최소화하여 펌프 구동에 필요한 마력을 줄인다. 회전 조종의 개시시에 또는 그 개시 바로 후에, 액츄에이터는 스프링력을 증가시켜, 펌프의 배출압의 증가가 높은 필요 유량을 따르기에 충분히 큰 유량을 보증할 수 있도록 한다.
본 발명의 하나의 태양에 따라,
밸브 보어가 형성되어 있는 밸브 하우징과,
상기 밸브 보어 내에 배치되고, 상기 밸브 보어 내에 제1 챔버와 제2 챔버를 형성하고, 일단부는 상기 제1 챔버에 노출되고 타단부는 상기 제2 챔버에 노출되는 가동 밸브 스풀과,
상기 제1 챔버와 연통하는 고압 포트와,
상기 밸브 스풀의 상기 일단부와 인접한 상기 밸브 보어와 연통하는 배출 포트와,
분배 포트와,
그 사이의 흐름 연통을 안정시키기 위해 상기 분배 포트와 상기 제1 챔버 사이에 배치된 제1 오리피스와,
피이드백 압력을 상기 제2 챔버에 분배하는 피이드백 통로와,
상기 제2 챔버 내에 배치되고 일단부가 상기 밸브 스풀 상에 고정되는 스프링과,
상기 제2 챔버 내에 수용되고 상기 스프링의 타단부와 결합하는 슬라이드와,
상기 슬라이드의 배치를 위해 상기 슬라이드와 결합하여 상기 스프링이 상기 밸브 스풀을 상기 제1 챔버를 향해 압박하는 스프링력을 가변시키는 액츄에이터를 포함하는 동력 조향 장치용 유량 제어 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 태양에 따라,
자동차의 조종할 수 있는 휘일에 연결되도록 되고, 조향 휘일을 포함하는 조향 기어와,
유체 펌프와,
밸브 보어가 형성되어 있는 밸브 하우징과,
상기 밸브 보어 내에 배치되고, 상기 밸브 보어 내에 제1 챔버와 제2 챔버를 형성하고, 일단부는 상기 제1 챔버에 노출되고 타단부는 상기 제2 챔버에 노출되는 가동 밸브 스풀과,
상기 제1 챔버와 연통하는 고압 포트와,
상기 밸브 스풀의 상기 일단부와 인접한 상기 밸브 보어와 연통하는 배출 포트와,
상기 조향 기어에 연결되는 분배 포트와,
그 사이의 흐름 연통을 안정시키기 위해 상기 분배 포트와 상기 제1 챔버 사이에 배치된 제1 오리피스와,
피이드백 압력을 상기 제2 챔버에 분배하는 피이드백 통로와,
상기 제2 챔버 내에 배치되고 일단부가 상기 밸브 스풀 상에 고정되는 스프링과,
상기 제2 챔버 내에 수용되고 상기 스프링의 타단부와 결합하는 슬라이드와,
제어 신호에 반응하여 상기 슬라이드의 배치를 위해 상기 슬라이드와 결합하여 상기 스프링이 상기 밸브 스풀을 상기 제1 챔버를 향해 압박하는 스프링력을 가변시키는 액츄에이터와,
상기 조향 휘일의 회전 조종에 반응하여 상기 제어 신호를 발생시키는 제어 유닛을 포함하는 자동차용 동력 조향 장치가 제공된다.
도1은 장치 요소가 밸브와는 별도로 개략적으로 도시된 자동차의 동력 조향 장치용 유량 제어 밸브의 단면도.
도2는 펌프 배출압과 펌프에 의해 송출된 유량 사이의 괸계를 도시한 도면.
도3은 조향 휘일이 회전되는 각과 회전 조종 중에 소정의 펌프 유량 사이의 관계를 도시한 도면.
도4는 도3에 도시된 제어 방법의 바람직한 실행을 나타낸 순서도.
도5는 제2 실시예의 부분 단면도.
도6은 조향 휘일이 회전되는 각과 회전 조종 중에 소정의 펌프 유량 사이의 변경된 관계를 도시한 도면.
도7은 도6에 도시된 제어 방법의 바람직한 실행을 나타낸 순서도.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
1 : 밸브 하우징
2 : 펌프 본체
4 : 액츄에이터
5 : 밸브 보어
14 : 밸브 스풀
22 : 플러그
32 : 밸브 스프링
80 : 조향 기어
92 : 펌프
도1에서, 도면 부호 80은 자동차용 동력 조향 기어를 나타낸다. 기어(80)는 차량의 조종할 수 있는 휘일(82)에 연결되는 유체 모터를 포함한다. 차량의 회전 조종 중에, 조향 기어의 필요 유량은 증가된다. 직진 구동 중에, 조향 기어(80)의 필요 유량은 최소값으로 된다.
토크 반응 제어 밸브(84)는 조향 기어(80)와 드라이버 제어식 조향 휘일(86)에 연결된다. 토크가 조향 휘일(86)에 인가될 때, 밸브(80)의 협동 밸브 요소의 상대적 변위가 발생하여 공급 통로(88)로부터 저장소 또는 탱크와 연통하는 배출 통로(90)로의 고압하의 유압 유체 또는 오일의 분배를 제어한다.
제어 밸브 조립체는 도면부호 34로 나타낸다. 그 조립체는 차량 엔진에 의해 구동되는 펌프(92)의 펌프 본체(2)의 일체형 부품으로 형성된 밸브 하우징(1)을 포함한다. 밸브 하우징(1)에는 밸브 보어(5)가 형성되어 있다. 다중 랜드 밸브 스풀(14)은 밸브 보어(5) 내의 미끄럼 운동을 위해 배치되고 밸브 스프링(17)에 의해 도1에 도시된 좌측 방향으로 압박된다. 밸브 스풀(14)은 밸브 보어(5)의 내벽과 미끄럼 관계로 결합하는 2 개의 이격된 밸브 랜드(18A, 18B)를 포함한다. 랜드(18A, 18B)는 홈(27)에 의해 이격된다. 배출 포트(19)는 홈(27)이 항상 머물러있는 구역에서 밸브 보어(5)와 연통한다. 이러한 배출 포트(19)는 펌프(92)의 유입측 또는 탱크와 연통한다. 펌프(92)의 배출측과 연통하는 고압 포트(20)는 또한 도1에 도시된 밸브 랜드(18B)의 좌측 측면 상의 구역에서 밸브 보어(5)와 연통한다. 밸브 스풀(14)은 이러한 구역을 항상 덮고 있지 않다. 원통형 오리피스 요소(7)는 밸브 보어(5)의 좌측 단부에 수용되고 외부 나사선에 의해 적소에 유지된다.
O-링(6)은 오리피스 요소(7)를 둘러싸고 있고 오리피스 요소(7)의 직경 확장부는 밸브 하우징(1)의 인접 벽과 결합하는 멈춤부를 형성한다. 오리피스 요소 연장부(13)는 내부에 통로(10)를 형성한다. 오리피스 요소 연장부(13)의 단부는 밸브 랜드(18B)로부터 이격되어 있다. 오리피스 요소 연장부(13)의 외벽은 밸브 보어(5)의 인접 벽으로부터 이격되어 있다. 오리피스 요소(7)와 연장부(13) 및 밸브 스풀(5)은 밸브 보어(5) 내에 제1 챔버(15)를 형성하기 위해 서로 협력한다. 통로(10)는 제1 챔버(15)와 연통하고, 차례로 고압 포트(20)와 연통한다. 밸브 랜드(18B)는 고압 포트(20)와 배출 포트(19) 사이에 제어된 연통을 수립한다.
오리피스 요소(7)의 내부에는 분배 포트(8)와 토크 응답 밸브(84)용 송출 통로(88)에 유체를 공급하고 차례로 조향 기어(80)로의 압력 분배를 제어하는 계량 오리피스(9)가 형성되어 있다. 분배 포트(8)는 송출 통로(88)와 연통한다. 계량 오리피스(9)는 분배 포트(8)와 연장부(13)의 통로(10) 사이에 배치된다.
밸브 스풀(14)은 공동 형태이고 밸브 스프링(32)에 의해 밸브 시트(33)에 대해 유지되는 압력 경감 볼 요소(30)를 수용한다. 밸브 스프링(32)의 일단부는 블라인드 보어(29)의 폐쇄 단부벽 상에 고정된다. 밸브 스프링(32)의 타단부는 미끄럼 운동을 위해 블라인드 보어(29) 내에 배치되는 스프링 리테이너(32) 상에 고정된다. 플러그 형태의 밸브 시트(33)는 블라인드 보어(29)의 개방단 내에 수용되고 외부 나사선에 의해 적소에 유지된다. 밸브 시트(33)의 내부에는 필터(35)를 갖춘 통로가 형성되어 있다. O-링은 밸브 시트(33)를 둘러싸고 밸브 시트(33)는 밸브 스풀(14)의 인접 단부벽과 결합한다.
밸브 스풀(14)의 내부에는 홈(27)을 통해 블라인드 단부식 보어(29)와 배출 포트(19) 사이에 흐름 연통을 수립하는 방사상 포트(28)가 형성되어 있다. 도시되어 있지 않지만, 스프링 리테이너(31)의 내부에는 볼 요소(30)가 밸브 시트(33)로부터 분리될 때 밸브 시트(33)의 통로와 방사상 포트(28) 사이에 흐름 연통을 수립하기 위한 통로 수단이 형성되어 있다.
솔레노이드 작동식 액츄에이터 형태의 액츄에이터(4)는 도1에 도시된 밸브 보어(5)의 우측단에 수용되고 외부 나사선에 의해 적소에 유지된다. O-링(3)은 액츄에이터(4)를 둘러싸고 액츄에이터(4)는 밸브 하우징(1)의 인접 벽과 결합한다.
액츄에이터(4)와 밸브 스풀(14)은 밸브 보어(5) 내에 제2 챔버 또는 스프링 챔버(16)를 형성하기 위해 서로 협력한다. 슬라이드(36)는 그에 고정된 액츄에이터(4)의 코어(41)를 갖고 미끄럼 운동을 위해 제2 챔버(16) 내에 수용된다. 슬라이드(36)는 디스크(38)와 스프링 리테이너로서의 역할을 하는 원통형 연장부(37)를 포함한다. 밸브 스프링(17)의 일단부는 랜드(18A)의 벽 상에 고정되고 그 타단부는 원통형 연장부(37)의 내벽 상에 고정된다. 디스크(38)의 내부에는 적어도 하나의 주변 축방향 홈(40)과 원통형 연장부(37)의 내부와 연통하는 적어도 하나의 관통 통로(39)가 형성되어 있다. 슬라이드(36)는 원통형 연장부(37)의 단부벽(43)이 밸브 하우징(1) 상의 멈춤부(44)와 결합할 때 까지 액츄에이터(4)의 인접 벽과 결합하는 도시된 위치로부터 이동할 수 있다.
피이드백 압력은 유량 제한부, 즉 제어 오리피스(23) 형태의 댐퍼를 갖춘 피이드백 통로를 거쳐 밸브 스풀(14)의 우측 측면으로 분배된다. 피이드백 통로는 홈(11)으로부터 분배 포트(8)까지 오리피스 요소(7)의 내향으로 드릴 가공된 방사상 보어(12)를 포함한다. 이러한 홈(11)은 밸브 하우징(1) 내에 형성된 경사 보어(24)와 연통한다. 경사 보어(24)는 오리피스(23)를 통해 밸브 보어(5)와 평행하게 펌프 본체(2)를 관통 연장하는 보어(21)와 연통한다. 보어(21)의 개방단은 플러그(22)에 의해 폐쇄된다. 보어(25)는 펌프 본체(2) 안의 밸브 하우징(1)의 내향으로 드릴 가공되고 밸브 보어(5)와 교차한다. 이러한 보어(25)는 밸브 보어(5)의 제2 챔버(16)와 연통하고 또한 보어(21)와 연통한다. 보어(25)의 개방단은 단부 플러그(26)에 의해 폐쇄된다.
도면부호 70은 액츄에이터(4)의 제어 유닛을 나타낸다. 제어 유닛(70)은 조향각 센서(60)의 센서 신호를 기초로 한 회전 조종의 정보를 입력하고 출력을 발생시킨다. 제어 유닛(70)은 보통의 중앙 처리 유닛(CPU)으로서 판독 메모리(ROM), 임의 접근 메모리(RAM) 및 입출력 인터페이스(I/O)를 포함한다. 조향각 센서는 1982년 8월 3일에 세꼬(Seko) 등에게 특허 허여된 미국 특허 출원 제4,342,279호 또는 1994년 10월 4일에 다께모또(Takemoto) 등에게 특허 허여된 미국 특허 출원 제5,353,004호에 기재된 센서의 형태로 존재한다.
제1 실시예에 따른 설계 접근은 차량 조향 장치에서 조작자가 조향 휘일(86)의 회전에 의해 조향 기어(80)를 조종할 때는 큰 유량이 요구되고 다른 상태 하에서는 최소 유량이 요구되는 것으로 생각된다. 이러한 실시예에 따라, 정상 작동 중에, 액츄에이터(4)의 솔레노이드는 작동되지 않게 되어 밸브 스프링(17)이 최소 스프링력으로 밸브 스풀(14)을 압박하게 된다. 조작자가 조향 휘일(86)의 회전에 의해 조향 기어(80)를 조종할 때, 액츄에이터(4)의 솔레노이드는 작동되어 도1에 도시된 대로 원통형 연장부(37)의 단부(43)가 멈춤부(44)와 결합할 때 까지 슬라이드(36)를 좌측으로 이동시킨다. 이로 인해 밸브 스프링(17)은 최대 스프링력으로 밸브 스풀(14)을 압박하게 된다. 밸브 스프링(17)에 의한 최소 스프링력으로, 밸브 스풀(14)의 랜드(18B)는 송출 통로(88)를 통한 유량을 최소 유량값(Qmin)으로 조절하기 위해 펌프(92)의 분배 포트(20)와 배출 포트(19) 사이의 흐름 연통을 조절한다. 최대 스프링력으로, 밸브 스풀(14)의 랜드(18B)는 송출 통로(88)를 통한 유량을 최대 유량값(Qmax)으로 조절하기 위해 펌프(92)의 분배 포트(20)와 배출 포트(19) 사이의 흐름 연통을 조절한다.
도2는 동력 조향 펌프의 펌프 유량을 도시한 개략적인 도면이다. A와 B 사이의 저압에서, 최소 유량값(Qmin)을 얻게 된다. C와 D 사이의 고압에서, 최대 유량값(Qmax)을 얻게 된다.
도3은 제1 실시예에 채용된 제어 방법을 도시한다. 조향 휘일의 중립 위치 또는 고정 위치 주위에 윈도우(window)가 존재한다. 조향각(SA)이 윈도우 내에 있을 때, 최소 유량값(Qmin)은 소정의 유량(Q)으로 설정되고 액츄에이터(4)의 솔레노이드의 전류(EC)는 Q=Qmin의 함수로서 소정 방식으로 설정된다. 이러한 실시예에서, EC는 이러한 상태 하에서 0이고 따라서 액츄에이터(4)의 솔레노이드는 작동되지 않게 된다. 조작자가 조향 기어(80)를 조종하기 위해 윈도우 위의 조향 휘일(86)을 회전시킬 때, 최대 유량값(Qmax)은 소정의 유량(Q)으로 설정되고 Q=Qmax를 위해 전류(EC)가 설정된다.이러한 실시예에서, 액츄에이터(4)의 솔레노이드는 작동된다.
도4는 본 발명의 바람직한 실행을 도시한 순서도이다. 도4의 단계(112)에서, 제어 유닛(70)은 조향각 센서(60)에 의해 발생된 센서 신호로부터 조향각(SA)의 정보를 입력한다. 질문 단계(114)에서, 제어 유닛(70)은 조향각(SA)이 중립 위치 주위의 윈도우 내에 있는지를 판단한다. YES인 경우, 제어 유닛(70)은 단계(116)에서 최소 유량값(Qmin)을 소정 유량(Q)으로 설정한다. 그 질문의 결과가 NO라면, 제어 유닛(70)은 단계(118)에서 최대 유량값(Qmax)을 소정 유량(Q)으로 설정한다. 단계(116 또는 118) 이후에, 제어 루우틴은 단계(120)로 진행한다. 단계(120)에서, 제어 유닛(70)은 소정 유량(Q)의 함수로서 판단된 방식으로 전류(EC)를 판단한다. 이러한 예에서, Q=Qmin이면 EC는 0이고, 반면에 Q=Qmax이면 EC는 액츄에이터(4)의 솔레노이드를 작동시키기에 충분히 높은 전류값이다. 단계(122)에서, 제어 유닛(70)은 시작점(100)으로 복귀하기 전에 판단된 EC를 액츄에이터(4)의 드라이버 회로로 출력시킨다.
제1 실시예에서, 액츄에이터(4)는 온-오프 형태로 존재한다. 따라서, 조향각(SA)이 윈도우의 외부에 있을 때 측정된 유량(Q)은 일정하다.
도5 내지 도7은 제2 실시예를 도시한다. 이러한 제2 실시예에 따라, 조향각(SA)이 윈도우의 외부에 있을 때, 소정 유량(Q)은 차속(VSP)의 함수로서 결정된다. 도5는 유량 제어 밸브의 부분 단면도이다. 이러한 유량 제어 밸브는 온-오프 형태의 솔레노이드 작동식 액츄에이터(4) 대신에 비례형 솔레노이드 작동식 액츄에이터(4A)를 이용하는 것과 차속 센서(62)가 제공된 것을 제외하고는 제1 실시예의 대응 부분과 실제로 동일하다. 비례형 액츄에이터(4A)로 인해, 슬라이드(36)는 도시된 위치와 원통형 연장부(37)의 단부(43)가 멈춤부(44)와 결합하는 한계 위치 사이에서 다양한 중간 위치를 취할 수 있다. 이것은 밸브 스프링(17)에 의해 밸브 스풀(14)에 인가된 스프링력이 최대값과 최소값 사이에서 다양한 중간값을 취할 수 있다는 것을 의미한다.
도6은 도2와 유사한 도면이고 제2 실시예에 채용된 제어 방법을 도시하고 있다. 조향 휘일의 중립 위치 또는 고정 위치 주위에 윈도우가 존재한다. 조향각(SA)이 윈도우 내에 있을 때, 최소 유량값(Qmin)은 소정의 유량(Q)으로 설정되고 액츄에이터(4A)의 솔레노이드의 전류(EC)는 Q=Qmin의 함수로서 소정 방식으로 설정된다. 이러한 실시예에서, EC는 이러한 상태 하에서 0이고 따라서 액츄에이터(4A)의 솔레노이드는 작동되지 않게 된다. 조작자가 조향 기어(80)를 조종하기 위해 윈도우 위의 조향 휘일을 회전시킬 때, 소정의 유량(Q)은 차속(VSP)의 함수로서 결정된다. 일예로, 차속(VSP)이 낮을 때, 최대 유량값(Qmax)은 소정의 유량(Q)으로 설정된다. 차속(VSP)이 높을 때, 유량값(Qint1)은 소정의 유량(Q)으로 설정된다. 이러한 유량값(Qint1)은 최대 유량값(Qmax) 보다 더 작지만 최소 유량값(Qmin) 보다는 더 크다. 차속(VSP)이 기준값 보다 더 큰 중간 차속값일 때, 유량값(Qint2)은 소정의 유량(Q)으로 설정된다. 차속(VSP)이 기준값 보다 더 작은 중간 차속일 때, 유량값(Qint3)은 소정의 유량(Q)으로 설정된다. 유량값(Qint2)은 유량값(Qint1) 보다는 더 크지만 최대 유량값(Qmax) 보다 더 작은 유량값(Qint3) 보다는 더 작다.
도7은 도4의 대응 부분과 유사한 순서도이고 본 발명의 바람직한 실행을 도시한다. 도7의 단계(112A)에서, 제어 유닛(70)은 조향각 센서(60)에 의해 발생된 센서 신호로부터 조향각(SA)의 정보와 차속 센서(62)의 센서 신호로부터 차속(VSP)의 정보를 입력한다. 검색 단계(114)에서, 제어 유닛(70)은 조향각(SA)이 중립 위치 주위의 윈도우 내에 있는지를 판단한다. YES인 경우, 제어 유닛(70)은 단계(116)에서 최소 유량값(Qmin)을 소정 유량(Q)으로 설정한다. 그 질문의 결과가 NO라면, 제어 유닛(70)은 단계(118A)에서 도6의 룩-업(look-up) 작동의 실행에 의해 차속(VSP)의 함수로서 소정 유량(Q)을 결정한다. 단계(116 또는 118A) 이후에, 제어 루우틴은 단계(120)로 진행한다. 단계(120)에서, 제어 유닛(70)은 소정 유량(Q)의 함수로서 판단된 방식으로 전류(EC)를 판단한다. 단계(122)에서, 제어 유닛(70)은 시작점(100)으로 복귀하기 전에 판단된 EC를 액츄에이터(4A)의 드라이버 회로로 출력시킨다.
선행 기재로부터, 신속한 회전 조종 중에 필요 유량이 증가하게 된다는 것을 알 수 있을 것이다. 이러한 경우에, 밸브 랜드(18B)는 조향각(SA)이 윈도우를 한정하는 한계치 중 하나를 초과한 직후에 배출 포트(19)를 폐쇄하여 어떠한 지체 없이 증가된 필요 유량을 제공한다. 이것은 최소 유량이 만족스럽게 낮은 수준으로 줄어든다는 것을 의미한다. 이로 인해 차례로 펌프 구동에 필요한 마력이 줄어들게 된다.
전술된 실시예에서, 제어 유닛이 높은 필요 유량에 있는지의 결정 여부는 조향각에 달려 있다. 높은 필요 유량에 있지 않을 때 최소 유량이 측정되고, 한편 높은 필요 유량에 있을 때 더 크거나 최대 유량이 측정된다.
원한다면, 제어 유닛은 적어도 하나의 조향각, 조작자가 조향 휘일을 회전시키는 속도, 조작자가 조향 휘일을 회전시키는 토크, 조향 휘일의 중립 위치 탐지 스위치의 상태, 및 차량 변속기에 수립된 기어 위치와 관계시킬 수도 있다.
이상 설명한 본 발명에 의하면, 조향 휘일이 중립 상태에 있을 때 엔진 구동 펌프의 배출압을 만족스럽게 낮은 수준으로 줄여서 에너지 절약을 위해 펌프 구동에 필요한 마력을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (14)

  1. 밸브 보어가 형성되어 있는 밸브 하우징과,
    상기 밸브 보어 내에 배치되고, 상기 밸브 보어 내에 제1 챔버와 제2 챔버를 형성하고, 일단부는 상기 제1 챔버에 노출되고 타단부는 상기 제2 챔버에 노출되는 가동 밸브 스풀과,
    상기 제1 챔버와 연통하는 고압 포트와,
    상기 밸브 스풀의 상기 일단부와 인접한 상기 밸브 보어와 연통하는 배출 포트와,
    분배 포트와,
    그 사이의 흐름 연통을 안정시키기 위해 상기 분배 포트와 상기 제1 챔버 사이에 배치된 제1 오리피스와,
    피이드백 압력을 상기 제2 챔버에 분배하는 피이드백 통로와,
    상기 제2 챔버 내에 배치되고 일단부가 상기 밸브 스풀 상에 고정되는 스프링과,
    상기 제2 챔버 내에 수용되고 상기 스프링의 타단부와 결합하는 슬라이드와,
    상기 슬라이드의 배치를 위해 상기 슬라이드와 결합하여 상기 스프링이 상기 밸브 스풀을 상기 제1 챔버를 향해 압박하는 스프링력을 가변시키는 액츄에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 조향 장치용 유량 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 제어 유닛을 더 포함하고, 상기 제어 유닛은 회전 조종의 정보를 판단하고, 상기 판단된 회전 조종의 정보에 응답하여 제어 신호를 발생시키고, 상기 제어 신호를 상기 액츄에이터에 인가하여 상기 액츄에이터가 상기 슬라이드를 배치시키도록 하는 것을 특징으로 하는 유량 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 액츄에이터는 온-오프 형태의 솔레노이드 작동식 액츄에이터인 것을 특징으로 하는 유량 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제어 유닛은 조향각의 정보를 입력하는 것을 특징으로 하는 유량 제어 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 제어 유닛은 적어도 하나의 조향각, 조작자가 조향 휘일을 회전시키는 속도, 조작자가 조향 휘일을 회전시키는 토크, 조향 휘일의 중립 위치 탐지 스위치의 상태, 및 변속기에 수립된 기어 위치의 정보를 입력하는 것을 특징으로 하는 유량 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서, 제어 유닛을 더 포함하고, 상기 제어 유닛은 회전 조종과 차속의 정보를 판단하고, 상기 판단된 회전 조종과 차속의 정보에 응답하여 제어 신호를 발생시키고, 상기 제어 신호를 상기 액츄에이터에 인가하여 상기 액츄에이터가 상기 슬라이드를 배치시키도록 하는 것을 특징으로 하는 유량 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 액츄에이터는 비례형 솔레노이드 작동식 액츄에이터인 것을 특징으로 하는 유량 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제어 유닛은 조향각과 차속의 정보를 입력하는 것을 특징으로 하는 유량 제어 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제어 유닛은 적어도 하나의 조향각, 조작자가 조향 휘일을 회전시키는 속도, 조작자가 조향 휘일을 회전시키는 토크, 조향 휘일의 중립 위치 탐지 스위치의 상태, 및 변속기에 수립된 기어 위치의 정보를 입력하는 것을 특징으로 하는 유량 제어 장치.
  10. 자동차의 조종할 수 있는 휘일에 연결되고 조향 휘일을 포함하는 조향 기어와,
    유체 펌프와,
    밸브 보어가 형성되어 있는 밸브 하우징과,
    상기 밸브 보어 내에 배치되고, 상기 밸브 보어 내에 제1 챔버와 제2 챔버를 형성하고, 일단부는 상기 제1 챔버에 노출되고 타단부는 상기 제2 챔버에 노출되는 가동 밸브 스풀과,
    상기 제1 챔버와 연통하는 고압 포트와,
    상기 밸브 스풀의 상기 일단부와 인접한 상기 밸브 보어와 연통하는 배출 포트와,
    상기 조향 기어에 연결되는 분배 포트와,
    그 사이의 흐름 연통을 안정시키기 위해 상기 분배 포트와 상기 제1 챔버 사이에 배치된 제1 오리피스와,
    피이드백 압력을 상기 제2 챔버에 분배하는 피이드백 통로와,
    상기 제2 챔버 내에 배치되고 일단부가 상기 밸브 스풀 상에 고정되는 스프링과,
    상기 제2 챔버 내에 수용되고 상기 스프링의 타단부와 결합하는 슬라이드와,
    제어 신호에 반응하여 상기 슬라이드의 배치를 위해 상기 슬라이드와 결합하여 상기 스프링이 상기 밸브 스풀을 상기 제1 챔버를 향해 압박하는 스프링력을 가변시키는 액츄에이터와,
    상기 조향 휘일의 회전 조종에 응답하여 상기 제어 신호를 발생시키는 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 동력 조향 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제어 유닛은 동력 보조를 위한 필요 유량의 존재 여부를 판단하고, 상기 제어 유닛이 동력 보조를 위한 필요 유량이 존재한다고 판단할 때 최소 유량 보다 더 큰 유량을 지시하는 상기 제어 신호를 발생시키고, 상기 제어 유닛이 동력 보조를 위한 필요 유량이 존재하지 않는다고 판단할 때 최소 유량을 지시하는 상기 제어 신호를 발생시키고, 상기 제어 신호를 상기 액츄에이터에 인가시키는 것을 특징으로 하는 동력 조향 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 액츄에이터는 상기 제어 신호가 최소 유량을 지시할 때 최소 스프링력으로 상기 스프링이 상기 밸브 스풀을 압박하도록 하기 위해 상기 슬라이드를 배치하는 것을 특징으로 하는 동력 조향 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제어 유닛은 조향각의 정보를 입력하고, 조향각의 상기 입력 정보에 응답하여 동력 보조를 위한 필요 유량의 존재 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 동력 조향 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 제어 유닛은 적어도 하나의 조향각, 조작자가 조향 휘일을 회전시키는 속도, 조작자가 조향 휘일을 회전시키는 토크, 조향 휘일의 중립 위치 탐지 스위치의 상태, 및 차량 변속기에 수립된 기어 위치의 정보를 입력하고, 상기 입력 정보에 응답하여 동력 보조를 위한 필요 유량의 존재 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 동력 조향 장치.
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