KR100204625B1

KR100204625B1 - 동력 조향 시스템의 유동 제어 장치

Info

Publication number: KR100204625B1
Application number: KR1019960027873A
Authority: KR
Inventors: 유끼오 우찌다; 노리히로 사이따
Original assignee: 도오다 고오이찌로; 가부시끼가이샤 유니시아 젝스
Priority date: 1995-07-12
Filing date: 1996-07-11
Publication date: 1999-06-15
Also published as: DE69616181D1; US5819778A; EP0753449A1; EP0753449B1; KR970006045A; DE69616181T2

Abstract

유체 펌프 및 유압 작동기를 갖는 동력 조향 시스템에는 스풀 수용 구멍을 제1및 제2압력 챔버로 구획하는 방식으로 이 구멍에 활주식으로 수납된 스풀 유니트를 압축하는 유동 제어 장치가 사용된다. 스풀 유니트는 스풀 수용 구멍에 활주식으로 수납된 중공 원통형 외부 스풀을 포함한다. 외부 스풀은 제2 압력 챔버에 노출된 바닥부를 갖는다. 이 바닥부에는 구멍이 관통 형상되어 있다. 원통형 내부 스풀은 외부 스풀에 합체된다. 내부 스풀은 외부 스풀의 대부분에 걸쳐 활주식으로 수납된 대직경부와 외부 스풀 바닥부의 구멍에 활주식으로 수납된 소직경부를 포함한다.

내부 스풀은 제1압력 챔버 쪽으로 편향되는 제어 스프링에 맞물린다. 스프링 부재는 외부 및 내부 스풀을 각각 제2및 제1압력 챔버 쪽으로 편향시키는 데 사용된다.

Description

동력 조향 및 시스템의 유동 제어 장치

본 발명이 배관 시스템의 유동을 조절하는 유동 제어 장치에 관한 것이고, 더 자세하게는 자동차의 동력 조향 시스템에 사용되는 유동 제어 장치에 관한 것이다. 더 자세하게는 본 발명은 유압 동력원으로부터 동력 조향 시스템의 유압 작동기로 공급되는 가압된 유압 유체의 유동을 조절하는 유동 제어 장치에 관한 것이다. 설명의 편의를 위해, 동력 조향 시스템(power steering system)은 이하에서 PSS로 약칭된다.

자동차 동력 조향 시스템에서, 유압 동력원으로부터 유압 작동기로 공급되는 가압된 유압 유체의 유동을 조절하는 유동 제어 장치가 통상적으로 채용된다. 통상적으로, 유압 동력원은 차량의 엔진에 의해 구동되는 유체 펌프이다. 이경우, 그러나 펌프로부터 토출되는 유체는 엔진의 회전 속도에 따라, 즉 차량의 주행 상태에 따라 변화한다.

공지된 바와 같이, 차량이 엔진 속도가 상대적으로 낮은 저속 주행 또는 아이들링 상태일 때 더 큰 동력 지원이 조향 휘일에 필요하고, 반면 차량이 엔진 속도가 비교적 높은 고속 주행일 때는 작은 동력 지원만이 필요하다.

그러므로 엔진이 저속 작동할 때, 유동 제어 장치는 모든 유체 유동을 유압 작동이로 지향시킨다. 반면 엔진이 고속 작동할 때, 제어 장치는 여분의 유체를 저장 탱크로 복귀시킴으로써 유체 유동을 제한하거나 감소시킨다.

최근의 동력 조향 시스템(PSSs)에서, 조향 휘일이 동력 지원이 필요치 않은 중립 위치일 때, 유압 작동기로의 유체 운동은 저장 탱크로의 여분의 액체 유동을 증가시킴으로써 감소되는 형태가 있다. 이 시스템에서 유체 덤프의 작동 부하가 감소되어 에너지를 절약한다.

본 발명의 목적을 명확히 하기 위해 일본 특허 공개 공보 제6-8840호에 개시된, 상기 에너지 절약형 동력 조향 시스템에 사용된 종래의 유동 제어 장치가 이하에 설명된다.

위 공보의 유동 제어 장치는 구멍을 제1 및 제2 압력 챔버로 분할하기 위해 스풀 수용 구멍에 활주가능하게 수용된 스풀을 포함한다. 제1 압력 챔버에는 도입 통로 및 토출 통로 모두가 개방되어 있다. 도입 통로는 유체 펌프의 출구 포트에 연결되고, 토출 통로는 유압 작동기에 연결된다. 토출 통로는 그안에 장착된 제어 오리피스를 갖는다. 유체 펌프의 저압측에 이어지는 배출 통로가 또한 제1 압력 챔버에 연결된다. 그것을 통해 제2 압력 챔버가 제어 오리피스 하류의 토출 통로에 연결되는 통로가 있다. 그러므로 토출 통로의 압력이 제2 압력 챔버에 인가된다. 또한 제2 압력 챔버에, 스풀을 제1 압력 챔버를 향해 바이어스하는 스피링이 배치된다. 스풀의 이동에 의해 적절한 양의 유압 유체가 도입 통로로부터 제1 압력 챔버를 통해 토출 통로로 안내된다. 토출 통로로 지향되는 유체의 필요량을 얻기 위해 여분의 유체가 스풀에 의해 선택적으로 개폐되는 배출 통로로 안내된다. 토출 통로내의 압력에 따라 작동되는 바이패스 밸브가 제공된다. 조향 휘일이 중립 위치에 오면, 토출 통로의 압력이 낮아지고, 바이패스 밸브가 작동하여 제2 압력 챔버를 저압측과 연결하여 스풀이 배출 통로의 개방 면적을 증가시키게 한다. 이에 의해 PSS의 유압 작동기로의 유체 유동이 감소된다.

그러므로, 이 공보의 유동 제어 장치에서 그것을 통해 제2압력 챔버가 저압측에 연결되어 스풀을 배출 통로의 유체 유동을 감소시키는 방향으로 이동시킬 수 있는 바이패스 밸브가 사용된다.

전술한 바와 같이, 토출 통로의 압력은 제2 압력 챔버에 인가된다. 더 자세하게는 제2 압력 챔버에는 제어 오리피스의 영향을 받은 압력이 인가된다. 그러므로 제2의압력 챔버가 저압측과 연통되게 될 때, 제어 오리피스를 통과한 유압 유체는 불가피하게 저압측으로 배출된다. 따라서 PSS의 유압 작동기가 정지 또는 비작동 위치일 때에도 유압 유체의 일부분은 강제로 제어 오리피스를 통해 유동한다. 이는 유체 펌프가 유압 유체를 제어 오리피스를 통해 통과시키는 데 필요한 부하에 대응하는 정도로 더 세게 작동하게 한다. 즉, 유체 펌프는 쓸모없는 작동을 하도록 강제되어 효과적인 에너지 절약이 이루어지지 않는다.

그러므로 본 발명의 목적은 전술한 단점이 없는 PSS 유동 제어 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면 유압 작동기가 단지 소량의 유압만이 필요한 그 비작동 위치일 때 유체 펌프의 낭비적 에너지 소모를 억압하거나 적어도 최소화하는 기능을 하는 유동 제어 장치가 제공된다.

본 발명에 의하면 유체 펌프와 유압 작동기를 갖는 동력 조향 시스템에 사용되기 위한 유동 제어 장치가 제공된다. 유동 제어 장치는 스풀 수용 구멍을 한정하는 수단과, 구멍의 내부를 제1 압력 챔버 및 제2 압력 챔버로 분할하기 위해 스풀 수용 구멍에 활주가능하게 수용되는 스풀 유니트와, 제1 압력 챔버로부터 유압 작동기로 연장되는 토출 통로를 한정하는 수단과, 토출 통로에 제어 오리피스를 한정하는 수단과, 제1 압력 챔버로부터 유체 펌프의 도입측으로 연장되고 스풀 유니트가 이동될 때 그 개방 면적이 변화되는 유입 개구를 갖는 배출 통로를 한정하는 수단과, 스풀 유니트를 제1 압력 챔버를 향해 바이어스하고 제2 압력 챔버에 장착된 제어 스프링과, 제어 오리피스 하류의 토출 통로와 제2 압력 챔버 사이의 유체 연통을 제공하는 수단을 포함하고, 스풀 유니트는 스풀 수용 구멍에 활주가능하게 수용되고, 관통 형성된 개구를 갖고 제2 압력 챔버에 노출된 저부를 갖는 중공 원통형 외부 스풀과, 외부 스풀의 주요부에 활주가능하게 수용되는 소직경부를 포함하고 제 1압력 챔버를 향해 바이어스되는 제어 스프링과 결합되는 원통형 내부 스풀과, 외부 및 내부 스풀을 제 2 및 제 1 압력 챔버를 향해 바이어스하는 제 1 바이어스 수단을 포함한다.

본 발명의 다른 목적과 장점들을 첨부 도면과 관련된 이하의 설명으로부터 명백히 알 수 있을 것이다.

도1은 본 발명의 제1실시예를 유동 제어 장치의 단면도.

도2는 제1도와 유사하나, 다른 상태를 도시한 단면도.

도3은 제1 실시예의 특징을 도시한 그래프.

도4는 본 발명의 제2실시예를 유동 제어 장치의 단면도.

도5는 제2의 실시예의 유동 제어 장치의 우측 절반을 도시하나, 도4의 상태와 다른 상태를 도시한 단면도.

도6 및 도7은 제2 실시예의 특징을 도시한 그래프.

도8은 본 발명의 제3 실시예의 유동 제어 장치의 단면도.

도9는 도8의 선 IX -IX를 따라 취한 단면도.

도10은 도8과 유사하나 다른 상태를 도시한 단면도.

도11은 도8과 유사하나 또 다른 상태를 도시한 단면도.

도12는 본 발명의 제4 실시예의 유동 제어 장치의 단면도.

도13은 하나의 상태를 도시하는 제4 실시예의 유동 제어 장치의 부분 단면도.

도14 내지 도17은 도13과 유사하나 다른 상태들을 도시한 단면도.

도18은 제4 실시예의 특징을 도시한 그래프.

* 도면의 주요 부호에 대한 주요 설명

1 : 하우징 2 : 펌프 몸체

9 : 제어 오리피스 10 : 내부 통로

15 : 제1 압력 챔버 16 : 제2 압력 챔버

20 : 도입 통로 50 : 스풀 유니트

51 : 내부 스풀 52 : 외부 스풀

도1 내지 도3, 특히 도1을 보면, 본 발명의 제 1 실시예인 유동 제어 장치(100)가 도시되어 있다.

도면에서 참조 부호 1은 펌프 몸체(2)와 일체인 하우징을 나타낸다. 잘 도시되지는 않았지만 펌프 몸체(2)는 관련된 자동차 내연기관에 의해 구동되는 유체 펌프의 몸체부이다. 하우징(1)은 한 단부가 폐쇄된 스풀 수용 구멍(5)을 그안에 한정한다.

구멍(5)의 다른 개방 단부에는 그 사이에 밀봉 압축된 O 링(6)을 갖는 커넥터(7)가 나사 체결된다.

커넥터(7)에는 PSS의 (도시되지 않은) 유압 작동기에 연결된 배출 통로(8)가 형성된다. 통로(8)는 커넥터(7)에 형성되는 내부 통로(10)와 제어 오리피스(9)를 통해 스풀 수용 구멍(5)에 연결된다. 도시된 바와 같이 내부 통로(10)가 형성되는 커넥터(7)의 내부 부분은 직경이 감소된다. 커넥터(7)은 그 주위의 환형 홈(11)과 홈(11)으로 개방된 외부 단부와 배출 통로(8)로 개방된 내부 단자를 갖는 반경방향 연장 통로(12)를 갖는다. 커넥터(7)의 얇은 내부에는 내부 통로(10)와 연결된 직경방향 연장 슬롯(13)이 형성된다.

스풀 수용 구멍(5)내에는 내부 스풀(51)과 외부 스풀(52)을 포함하는 스풀 유니트(50)가 활주 가능하게 장착된다. 스풀 유니트(50)의 존재에 의해, 스풀 수용 구멍 (5)은 1 압력 챔버(15) 및 제 2 압력 챔버(16)로 분할된다. 제 2 압력 챔버(16)로 가압되는 제어 스프링(17)의 힘에 의해, 스풀 유니트(50)는 제1 압력 챔버(15)를 향해 항상 바이어스된다. 통상적 조건하에서 스풀 유니트(50)의 랜드부(18)[더 자세하게는 외부 스풀(52)의 랜드부]는 (도시되지 않은) 저장 탱크에 연결되는 배출 통로(19)를 폐쇄한다. 유체 펌프로부터의 토출 유체를 안내하는 도입 통로(20)가 제 1 압력 챔버(15)로 개방된다.

참조 부호 21은 스풀 수용 구멍(5)와 평행하게 연장되는 하우징(1)에 형성된 막힌 통로를 나타낸다. 즉, 통로(21)를 막기 위해 플러그(22)가 그 개방 단부에 끼워진다. 막힌 통로(21)의 한 단부는 하우징에 형성된 통로(24)와 오리피스(23)을 통해 상기 환형 홈(11)에 연결된다. 막힌 통로(21)의 다른 단부는 통로(25)를 통해 제2 압력 챔버(16)에 연결된다. 도시된 바와 같이 통로(25)는 제2 압력 챔버(16)를 가로질러 연장되고, 플러그(26)로 폐쇄된 개방 단부를 갖는다.

전술한 바와 같이, 스풀 유니트(50)는 내부 및 외부 스풀(51, 52)을 포함하고, 외부 스풀(52)은 통상적으로 바닥을 갖는 원통형이다. 외부 스풀(52)은 그 바닥부(52b)에 관통 구멍(53)을 갖는다. 내부 스풀(51)은 외부 스풀(52)의 원통부(52a)에 활주가능하게 수용되는 대직경부(51a)와 외부 스풀(52)의 관통 구멍(53)에 활주가능하게 수용되는 소직경부(51b)을 갖는다. 외부 스풀(52)의 원통부(52a)는 제 1 압력 챔버(15)에 노출되고, 외부 노출(52)의 저부(52b)는 제 2 압력 챔버(16)에 노출된다.

외부 스풀(52)에는 배출 통로(19)와 연결된 환형 홈(54)가 그 주위에 형성된다. 외부 스풀(52)은 또한 그 축방향 단부들이 환형 홈(54)에 노출된 직경방향 연장 슬롯(55)를 갖는다. 외부 스풀(52)의 원통부(52b)의 내부면과 내부 스풀(51)의 소직경부(51b)의 외부면 사이에는 직경방향 연장 슬롯(55)을 통해 배출 통로(19)로 연결된 저압 챔버(56)가 한정된다.

내부 스풀(51)에는 저압 챔버(56)와 연결된 직경방향 슬롯(57)과 슬롯(57)에 연결된 축방향 연장 단형성 관통 구멍(58)이 모두 형성된다. 제 1 압력 챔버(15)와 대면하는 구멍(58)의 단부는 플러그(59)에 의해 폐쇄된다.

구멍(58) 내에는 볼(30)과, 플런저(31)와, 체크 스프링(32)을 포함하는 릴리프 밸브(34)가 배치된다. 즉, 체크 스피링(32)은 플러그(59) 및 플런저(31) 사이에 배열되어 볼(30)을 구멍(58)의 단형성부에 대해 가압한다. 릴리프 밸브(34)의 작동에 의해, 과잉의 유체가 오리피스(23)을 통해 제 2 압력 챔버(16)로 안내될 때 일어나는 토출 통로(8)의 바람직한 못한 과잉 입력은 억압된다.

참조부호 35는 단형성 관통 구멍(58)의 한 단부에 배열되고 제 2 압력 챔버(16)에 노출된 필터를 나타낸다. 참조부호 60은 제어 스프링(17)의 한 단부를 지지하기 위해 내부 스풀(51)에 배치된 스프링 시트를 나타낸다. 스프링 시트(60)는 제 2 압력 챔버(16)를 향한 외부 스풀(52)의 이동을 제한하는 정지부의 역할을 한다. 참조부호 61은 저압 챔버(56)내에 배열되고 내부 스풀(51) 및 외부 스풀(52)사이에 가압되는 스프링을 나타낸다. 스프링(61)에 의해 내부 스풀(51)은 제1 압력 챔버(15)를 향해 바이어스되고, 반면 외부 스풀(52)은 제 2 압력 챔버(16)를 향해 바이어스된다.

작동시 유체 펌프로부터의 가압 유체가 도입 통로(20)를 통해 제 1 압력 챔버(15)로 안내된 후, 슬롯(13)과 내부 통로(10)와 커넥터(7)에 형성된 제어 오리피스(9)를 통해 배출 통로(8)로 안내된다.

통상적 조건에서, 저부(52b)가 스프링 시트(60)와 접촉하는 위치를 취하는 스프링(61)에 의해 외부 스풀(52)은 제어 스프링(17)에 의해 제1 압력 챔버(15)를 향해 바이어스 된다. 이 상태에서 랜드부(18)는 배출 통로(19)를 폐쇄하여 제 1압력 쳄버(15)에 공급된 가압 유체는 전부 제어 오리피스(9)를 통해 PSS의 (도시되지 않은) 유압 작동기로 안내되게 한다. 한편 유체 펌프의 작동 속도의 증가 때문에 펌프로부터의 유체 토출이 증가하여 제1 압력 챔버(15)로 안내된 가압 유체가 증가될 때, 스풀 유니트(50)는 제어 스프링(17)의 힘에 대항하여 도면(도1)의 우측으로 이동하기 시작한다. 제 1 압력 챔버(15)로 유압이 소정 높이로 상승하면, 스풀 유니트(50)는 배출 통로(19)를 개방하여 여분의 유체를 배출 통로(19)를 통해 저장 탱크로 토출하는 위치로 된다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예(100)에서, 스풀 유니트(50)는 내부 스풀(51)과 외부 스풀(52)을 포함하고, 스프링(61)의 사용에 의해 내부 스풀(51)은 제1 압력 챔버(15)를 향해 바이어스되고, 외부 스풀(52)은 제2 압력 챔버(16)를 향해 바이어스되며, 제어 스프링(17)은 내부 스프링(51)에 인가된다.

따라서 제1 및 제2 압력 챔버(15, 16)가 비교적 저압일 때, 외부 스풀(52)은 스프링(61)의 힘 때문에 제2 압력 챔버(16)를 향해 바이어스되어 그 저부(52b)가 제1도에 도시된 바와 같이 정지부(60)(즉 스프링 시트)와 접촉하는 위치를 취한다. 이 상태에서 제어 스프링(17)을 길이(L1)을 갖도록 압축함으로써, 스풀 유니트(50)는 스프링(17)의 힘과 제어 오리피스(9)의 전방부 및 후방부 사이의 압력차에 따라 이동되면서 유체 제어를 수행한다.

한편 제1 및 제2 압력 챔버(15, 16)가 비교적 고압일 때, 외부 스풀(52)은 스프링(61)의 힘에 대한 제2 압력 챔버(16)의 힘에 의해 제1 압력 챔버(15)를 향해 바이어스되어 그 원통부(52a)가 도2에 도시된 바와 같이, 플러그(59)의 플랜지부(59a)와 접촉하는 위치를 취한다. 외부 스풀(52)의 이동에 의해 스풀 유니트(50) 및 배출 통로(19)사이의 상대 위치는 변화되어, 스풀 유니트(50)는 제어 스프링(17)의 힘과, 제2 압력 챔버(16)의 압력과, 스프링(61)의 힘과, 제1 압력 챔버(15)의 압력에 따라 결정되는 바이어스력에 따라 이동하면서 유체 제어를 수행한다.

즉 제1 압력 챔버(15)의 압력이 비교적 낮을 때, 즉 유체 펌프의 내부 압력이 낮을 때 외부 스풀(52)은 스프링(61)에 의해 제2 압력 챔버(16)를 향해 바이어스 된다. 그러므로 스플 유니트(50)는 제어 스프링(17)의 힘과 제어 오리피스(9)의 전방부 및 후방부 사이의 압력차에 따라 이동하고, 그러므로 제어 오리피스(9)를 통해 유체 유동은 도3의 곡선의 일부분 A-B로 도시된 것과 같은 특징을 갖는다.

제1 압력 챔버(15)의 압력이 증가할 때, 제어 오리피스(9)를 통과하는 유체는 증가한다. 따라서 토출 통로(8)의 압력이 인가되는 제2 압력 챔버(16)의 압력은 증가한다.

제2 압력 챔버(16)의 압력이 스프링(61)의 힘을 극복하는 수준으로 증가될 때, 외부 스풀(52)은 제1 압력 챔버(15)를 향해 이동하고 스프링(61)의 힘은 제2 압력 챔버(16)의 압력과 평형되어 배출 통로(19)의 개방 면적을 감소시킨다. 배출 통로(19)의 개방 면적에 감소에 의해 제어 오리피스(9)의 전방부 및 후방부 사이의 입력차는 따라서 증가한다. 그러므로 압력차를 일정 수준으로 유지하기 위해, 스풀 유니트(50)는 제어 스프링(17)의 힘에 대항하여 제2 압력 챔버(16)를 향해 이동하고, 제어 스프링(17)의 힘에 의해 정해지는 위치에서 유체 제어를 수행한다. 따라서 제어 오리피스(9)를 통한 유체 운동은 도3의 곡선의 일부분 B-C에 도시된 것과 같은 특성을 갖는다.

제1 및 제2 압력 챔버(15, 16)의 압력이 소정 수준으로 증가할 때, 외부 스풀(52)은 제1 압력 챔버(15)를 향해 이동하고 스프링(61)을 완전히 압축하는 제1도의 가장 좌측위치를 취한다. 이 상태에서 스풀 유니트(50)는 제어 스프링(17)의 힘 및 제어 오리피스(9)의 전방부 및 후방부 사이의 압력차에 따라 이동되면서 유체 제어를 수행한다.

따라서, 중앙 오리피스(9)를 통과하는 유량은 도3의 특정 곡선 C-D로 나타낸 특성을 갖는다. C-D로 나타낸 유량은 PSS의 유압 작동기에 사용된 최대 유량임을 알 수 있다.

유압 작동기가 비작동 상태에 있는 경우, 즉 핸들이 중립 상태에 있는 경우, 토출통로(8)내의 작동 압력이 저하됨에 따라 제2 압력 챔버(16)내의 압력도 또한 저하된다. 따라서, 제어 오리피스(9)의 전면과 배면 사이에 다른 압력을 일정하게 유지시키기 위하여, 스풀 유니트(50)가 제어 스프링(17)의 힘에 대향한 제2 압력 챔버쪽으로 이동되고, 이에 따라 배출 통로(19)의 개방 면적이 증가된다. 도입 통로(20)로부터 제1 압력 챔버(15) 내부로 안내되는 유체는 배출 통로(19)로 더 많이 안내되고, 유체 펌프의 내부 압력이 저하됨에 따라 유체 펌프의 작동 부하도 또한 저하된다.

비작동 상태의 유압 작동기에 있어서, 토출 통로(8)내의 작동 압력이 저하되는 경우, 제2 압력 챔버(16)의 압력도 저하된다. 따라서, 제2 압력 챔버(16)의 압력이 사용된 외부 스풀(52)은 스프링(61)의 힘으로 인해 제2 압력 챔버(16)쪽으로 이동되고 하부(52b)가 스프링 시트(60)와 접촉하는 위치에서 정지된다.

또한, 스풀 유니트(50)가 제1 압력 챔버(15)내의 압력, 제2 압력 챔버(16)내의 압력 및 제어 스프링(17)의 힘에 의해 결정된 위치에 있는 경우, 배출 통로(19)의 개방 면적은 외부 스풀(52)을 제2 압력 챔버(16)쪽으로 이동시킨 간격에 대응한 각도에 의해 증가된다.

또한, 유압 작동기가 작동 유체를 가압시킬 필요가 없는 비작동 상태에 있는 경우, 제1 압력 챔버(15)로 안내된 작동 유체는 외부 통로(52)의 이동에 의해 개방 면적이 증가된 배출 통로(19)를 통해 유체 펌프 및 저장 탱크의 흡입 측부(도시되지 않음)로 되돌아간다. 제1 압력 챔버(15)에 도입 통로(20)를 통과하는 작동 유체를 공급하는 유체 펌프는 저하된 토출 압력을 가짐에 따라 펌프의 작동 부하가 저하됨으로써 에너지 절약을 효과적으로 수행한다.

스풀 유니트(50)와 이에 따르는 내부 및 외부 스풀(51, 52)들이 집중적으로 배치되기 때문에, 제1 실시예의 유동 제어 장치(100)는 알맞은 크기로 빽빽하게 구성될 수 있다.

다음으로, 제1실시예의 변경예가 개시될 것이다.

상기에서 스프링(61)이 저압 챔버(56)에 장착되는 배치를 개시하였지만, 스프링(60)은 내부 및 외부 스풀(51, 52)을 반대 방향으로 편의시키는 한, 외부 스풀(52)의 원통형부(52a)와 플러그(59)의 플랜지부(59a) 사이에 배치된다.

도4 내지 도7을 참조하면, 특히 도4에는 본 발명의 제2 실시예인 유동 제어 장치(200)가 도시되어 있다.

도4에 있어서, 하우징(201)은 펌프 본체(202)와 일체식으로 되어 있다. 도면에는 도시되지 않았지만, 펌프 본체(202)는 관련된 자동차 내연 기관에 의해 구동된 유체 펌프의 본체부이다. 구멍(205)의 다른 개방된 단부에는 밀봉식으로 가압된 O링(206)을 갖는 커넥터(207)가 나사 체결된다.

커넥터(207)에는 정렬되어 연결된 토출 통로(208) 및 계단식 구멍(235)이 모두 형성된다. 토출 통로(208)는 PSS의 유압 작동기(도시되지 않음)에 연결되고, 계단식 구멍(235)은 도시된 것처럼, 스풀 수용 구멍(205)에 연결된다. 계단식 구멍(235) 내부에는 계단식 외부면을 갖는 중공 보조 스풀(236)이 활주가능하게 수납된다. 보조스풀(236)은 보조 스풀(236)의 외부면과 계단식 구멍(235)의 내벽 사이에 한정된 중간 압력 챔버(237)내에 배치된 스프링(238)에 의해 제1 압력 챔버(235)쪽으로 편의된다. 정지핀(239)은 제1 압력 챔버(215)쪽에서 대한 보조 스풀(236)의 초과 이동을 억제하도록 커넥터(207)에 고정된다.

보조 스풀(236)의 내부에는 제1 압력 챔버로 안내된 통로(240)를 구성한다. 통로(240)에는 보조 스풀(236)의 대칭 확대부(236a)내에 형성된 얇은 경사 통로(241)를 통해 중간 압력 챔버(237)가 연통된다. 또한, 통로(240)에는 대칭 연장한 슬롯(242)을 통해 계단식 구멍(235)의 내벽상에 제공된 환형 홈(243)이 연통된다. 보조 스풀(236)은 토출 통로(208)와 대면한 한쪽 단부에 주 오리피스(244)를 갖는다. 보조 스풀(236)의 단부는 도시된 것처렴, 테이퍼진 외부면(245)을 갖는다. 페이퍼진 외부면(245)은 환형 홈(243)의 한쪽 뱅크부 내부에 보조 오리피스(246)를 구성한다. 즉, 보조 오리피스(246)은 주 오리피스(244)와 평행하게 배치되는 데, 이들은 모두 토출 통로(208)쪽으로 유도된 유량을 제어하는 제어 오리피스(209)를 구성한다.

코넥터(207)에는 홈(211)과 토출 통로(208)사이를 연장한 환형 홈(211) 및 경사진 통로(212)가 형성된다. 제2 압력 챔버(216)와 대면한 부분에 있어서, 커넥터(207)에는 후술될 도입 통로(220)에 노출된 환형 홈(247)이 더 형성된다. 환형 홈(247)에 노출된 계단식 구멍(235)의 환형 내부면에는 안내 부재(248)가 제공된다. 안내 부재(248)와 계단식 구멍(235)의 환형 내부면 사이에는 제한 통로(249)가 한정된다.

스폴 수용 구멍(205)의 내부에는 내부 스폴(251) 및 외부 스폴(252)을 포함한 스풀 유니트(250)가 활주가능하게 장착된다. 스풀 유니트(250)가 있기 때문에, 스풀 수용 구멍(205)은 제1 및 제2 압력 챔버(215, 216)로 분할된다. 제2 압력 챔버(216)내에 장착된 중앙 스프링(217)의 힘으로 인하여, 스풀 유니트(250)는 제1 압력 챔버(215)쪽으로 일정하게 편의된다. 표준 상태하에서, 스풀 유니트(250)의 랜드부[21, 특히 외부 스풀(252)의 랜드부] 저장 탱크(도시되지 않음)로 안내된 배출 통로(219)를 페쇄시킨다. 제1 압력 챔버(215)에서는 토출된 유체를 유체 펌프로부터 안내시키는 도입 통로(220)가 개방된다.

차단 통로(221)는 하우징(201)내에 형성되어 스풀 수용 구멍(205)과 평행하게 연장한다. 즉, 통로(221)를 차단시키기 위하여, 플러그(222)는 통로의 개방 단부에끼워진다. 차단 통로(221)의 한쪽 단부는 하우징내에 형성된 오리피스(223) 및 통로(224)를 통해 상술한 환형 홈(211)에 연결된다. 차단 통로(221)의 다른쪽 단부는 통로(225)를 통해 제2 압력 챔버(216)에 연결된다. 도시된 것처럼, 통로(225)는 제2 압력 챔버(216)를 횡방향으로 연장하고 플러그(226)으로 폐쇄된 개방 단부를 갖는다.

내부 및 외부 스풀(251, 252)를 포함한 스풀 유니트(250)는 하부를 갖는 원통형 형상을 이룬다. 스풀 유니트(250)는 하부(252b)에 관통 구멍(253)을 갖는다. 내부 스풀(252b)은 외부 스풀(252)의 원통형부(252a)내에 활주가능하게 수납된 대직경부(251a)및 외부 스풀(252)의 관통 구멍(253)내에 활주가능하게 수납된 소직경부(251b)를 포함한다. 외부 스풀(252)의 원통형부(252a)는 제1압력 챔버(215)로 노출되고, 외부 스풀(252)의 하부(252b)는 제2 압력 챔버(216)으로 노출된다.

외부 스풀(252)에는 배출 통로(219)에 연결된 환형 홈(254)이 주위에 형성된다. 외부 스풀(252)에는 축 단부가 환형 홈(254)에 노출된 대칭 연장 슬롯(255)을 더 갖는다. 외부 스풀(252)의 원통형부(252a)의 내부면과 내부 스풀(251)의 소직경부(251b)의 외부면 사이에는 대칭 연장 슬롯(255)을 통해 배출 경로(219)에 연결된 저압 챔버(219)가 한정된다.

내부 스풀(251)에는 저압 챔버(256)에 연결된 대칭 연장 슬롯(257) 및 슬롯(257)에 연결된 축방향으로 연장한 계단식 관통 구멍(258)이 모두 형성된다. 제1 압력 챔버(215)와 대면한 구멍(258)의 단부는 플러그(259)가 폐쇄된다.

구멍(258) 내부에는 볼(228), 플런저(229) 및 체크 스프링(230)을 포함한 해제 밸브(232)가 제공된다. 즉 체크 스프링(230)은 구멍(258)의 계단부에 대향하게 볼(228)을 가압하도록 플러그(259)와 플런저(229)사이에 배치된다. 해제 밸브(232)의 해제 작동으로 인하여, 유체가 오리피스(223)을 통해 제2 압력 챔버(216)로 안내될 때 발생하는 바람직하지 못한 초과 압력은 토출 통로(208)내에서 가압된다.

필터(233)는 계단식 관통 구멍(258)의 한쪽 단부에 배치되고 제2 압력 챔버(216)로 노출된다. 스프링 시트(251)는 제어 스프링(217)의 한쪽 단부를 지지하도록 내부 스풀(251)상에 배치된다. 스프링 시트(260)는 제2 압력 챔버(216)를 향한 외부 스풀(252)의 이동을 제한하도록 정지부로서 작용한다. 스프링(261)은 저압 챔버(256)내에 배치되고 내부 및 외부 스풀(251, 252)들 사이에 가압된다. 스프링(261)으로 인해, 내부 스풀(251)은 제1 압력 챔버(251)쪽으로 편의하지만, 외부 스풀(252)은 제2 압력 챔버(216)쪽으로 편의된다.

작동 시에, 유체 펌프로부터 가압된 유체는 도입 통로(220)을 통해 제1 압력 챔버(215) 내부로 안내되고 나서, 환형 홈(247), 제한 통로(249), 보조 스풀(236)의 통로(240) 및 제어 오리피스(209, 즉 주 오리피스(244) 및 보조 오리피스(246))를 통해 토출 통로(208)로 안내된다.

표준 상태하에서, 하부(252b)가 스프링 시트(260)와 접촉하는 상태에 있는 스프링(261)으로 인해, 외부 스풀(252)은 제어 스프링(217)으로 인해 제1 압력 챔버(215)쪽으로 편의된다. 이러한 상태에서, 랜드부(218)는 배출 통로(219)를 폐쇄시킴에 따라서, 제1 압력 챔버(215)로 공급된 가압된 유체가 제어 오리피스(209, 즉 주 오리피스(244) 및 보조 오리피스(246)를 통해 PSS의 유압 작동기(도시되지 않음)로 완전히 안내된다. 유체 펌프의 작동 속도가 증가되기 때문에, 펌프로부터 유체 토출이 증가됨에 따라 제1 압력 챔버(215)로 안내된 가압된 유체가 증가될 때, 스풀 유니트(250)는 제어 스프링(217)의 힘에 의해 대향하여 도면(도4)의 우측으로 이동하기 시작한다. 제1압력 챔버(215)내의 유압이 특정 단계로 증가될 때, 스풀 유니트(250)는 토출 통로(219)를 개방시킴으로서, 잉여 유체를 배출 통로(219)를 통해 저장 탱크(도시되지 않음)로 토출시킨다.

상술된 것처럼, 본 발명의 제2 실시예(200)에 있어서, 스풀 유니트(250)는 내부 및 외부 스풀(251, 252)을 포함하여, 스프링(261)을 사용하기 때문에, 내부 스풀(251)은 제1 압력 챔버(215)쪽으로 편의되고 외부 스풀(252)은 제2 압력 챔버(216)쪽으로 편의되고, 제어 스프링(217)은 내부 스풀(251)에 사용된다.

따라서, 제1 및 제2 압력 챔버(215, 216)모두가 낮아지는 경우, 외부 스폴(252)은 스프링(261)의 힘으로 인해 제1 압력 챔버(216)쪽으로 편의됨에 따라 도4에 도시된 것처럼, 스폴의 하부(252b)가 정지부(260, 즉 스프링 시트)와 접촉하는 위치에 있게 된다. 이러한 상태에서, 길이 L1을 갖는 각도로 제어 스프링(217)을 가압함으로써, 스프링(217)의 힘 및 스풀 유니트(250)는 유체 제어를 수행한다.

제1 및 제2 압력 챔버(215, 216) 모두가 높아지는 경우, 외부 스풀(252)은 스프링(261)의 힘에 대향한 제2 압력 챔버(216)의 힘으로 인해 제1 압력 챔버(215)쪽으로 편의됨에 따라 도4에 도시된 것처럼, 스풀의 원통형부(252a)가 플러그(219)의 플랜지부(259a)와 접촉하는 위치에 있게 된다. 외부 스풀(252)의 이동에 있어서, 스풀 유니트(250)와 배출 통로(219) 사이의 관련 위치가 변화되고, 따라서 스풀 유니트(25)는 도5에 도시된 것처럼, 길이 L2를 갖는 각도로 제어 스프링(217)을 더 포함한다.

따라서, 스풀 유니트(250)는 제어 스프링(217)의 힘, 제2 압력 챔버(216)내의 압력, 스프링(261)의 힘 및 제1 압력 챔버(215)내의 압력에 의해 결정된 편의력에 따라 이동되는 동안 유체 제어를 수행한다.

유체 펌프가 고속으로 작동함에 따라 도입 통로(220)로 안내된 유체의 양이 증가하는 경우, 제한 통로(249)의 전면과 배면 위치 사이에 압력차가 발생한다. 이로써, 제한 통로(249)의 유체 흐름의 압력이 보조 스풀(236)의 대칭 확대부(236a)로 인가됨으로써 스프링(238)에 대향한 도4의 좌측으로 보조 스풀(236)을 이동시킨다. 이러한 이동에 있어서, 보조 오리피스(246)의 개방 면적이 감소됨으로써 유량을 슬롯(242) 및 보조 오리피스(246)를 통해 통로(240)에서 배출 통로(208)까지 제한한다. 따라서, 제어 오리피스(209)를 통과하는 유량은 도7의 특성 곡선 D-E(또는 d-e)로 나타낸 것처럼, 대체로 감소된다.

유체 펌프의 작동 속도가 증가하는 경우, 보조 스풀(236)은 도4의 좌측에서 보조 오리피스(246)를 폐쇄시키는 위치로 이동된다. 이러한 상태에서는, 주 오리피스(244)만이 제어 오리피스(209)를 통과하는 유량은 도7의 곡선 E-F(또는 e-f)으로 나타낸 특성을 갖는다.

제한 통로(249)의 전면 및 배면 위치 사이의 압력이 거의 동일한 경우, 보조 스풀(236)은 스프링(238)의 힘으로 인해 우측으로 이동된다. 우축 이동은 보조 스풀(236)의 우축 단부가 정지부 핀(239)과 접촉할 때 정지된다.

상술된 것처럼, 제2 실시예의 유동 제어 장치(200)는 도6 및 도7의 그래프에 도시된 방식으로 작동된다. 즉, 차량이 저속 이동 또는 정지 상태에 있는 경우, 시스템이 큰 보조 동력을 얻도록 상당량의 작동 유체가 PSS의 유압 작동기에 공급된다. 반면에, 차량이 고속 이동 상태에 있는 경우, 시스템이 작은 보조 동력을 얻도록 소량의 작동 유체가 유압 작동기에 공급된다.

유압 작동기가 비작동 상태에 있는 경우 즉, 핸들이 중립 상태에 있는 경우, 토출 통로(208)내의 작동 압력이 저하됨에 따라 제2 압력 챔버(216)내의 압력도 또한 저하된다. 따라서, 제어 오리피스(209)의 전면 및 배면부 사이의 압력차를 일정하게 유지시키기 위하여, 스풀 유니트(250)는 제어 스프링(217)의 힘에 대향한 제2 압력 챔버[216, 토출 통로(208)의 압력이 사용됨]쪽으로 이동됨으로써 배출 통로(219)의 개방 면적을 증가시킨다. 이로써, 도입 통로(220)로부터 제1 압력 챔버(215)로 안내된 많은 양의 유체가 배출 통로(219)로 안내됨으로써, 유체 펌프의 내부 압력이 저하되고, 따라서 유체 펌프의 작동 부하가 또한 저하된다.

비작동 상태에 있는 유압 작동기에 있어서, 토출 통로(208)내의 작동 압력이 저하되는 경우, 제2 압력 챔버(216)내의 압력도 또한 저하된다. 따라서, 스프링(216)의 힘으로 인해, 제2 압력 챔버(216)의 압력이 사용된 외부 스풀(252)은 제2 압력 챔버(216)쪽으로 이동되고 그것의 하부(252b)가 스프링 시트(260)와 접촉하는 위치에서 정지된다.

따라서, 스풀 유니트(250)가 제1 압력 챔버(215)내의 압력, 제2 압력 챔버(216)내의 압력 및 제어 스프링(217)의 힘에 의해 결정된 위치에 있는 경우, 외부 스풀(252)이 제2 압력 챔버(216)쪽으로 이동된 간격에 대응한 각도에 의해, 배출 통로(2190의 개방 면적이 증가된다.

따라서, 유압 작동기가 가압된 작동 유체가 전혀 없는 비작동 상태에 있는 경우, 제1 압력 챔버(215)로 안내된 작동 유체는 개방 면적이 외부 스풀(25)의 이동으로 인해 증가된 배출 통로(219)를 통해 유체 펌프 및 저장 탱크의 도입 측부(도시되지 않음)로 되돌아간다. 따라서, 제1 압력 챔버(215)에 도입 통로(220)를 통과하는 작동 유체를 공급하는 유체 펌프는 저하된 토출 압력을 가짐에 따라 펌프의 작동 부하가 저하됨으로써 에너지 절약을 효과적으로 수행한다.

도8 내지 도12를 참조하면, 특히 도8에는 본 발명의 제3 실시예인 유동 제어 장치(300)가 도시되어 있다. 상술로 명백해지는 것처럼, 본 실시예의 유동 제어 장치(300)에서는 베인 펌프가 구체화된다.

도8에 있어서, 참조 부호 301 및 302는 베인 펌프의 본체 및 커버이다. 본체(301)와 커버(302) 사이에는 펌프 유니트(304)가 장착된 원통형 공간(303)이 한정된다. 펌프 유니트(304)는 회전자(306), 캠 링(307) 및 측판(308, 309)을 포함한다. 복수의 베인(305)들은 캠 링(307)의 내벽과 활주가능하게 접촉한 선단부를 구비한 회전자(306)에 의해 회수가능하게 운반된다. 따라서, 펌프실(310)은 캠 링(307), 회전자(306) 및 인접한 두개의 베인(305)에 의해 한정된다. 회전자가 관련 엔진에 의해 회전될 때, 펌프실(310)의 부피는 확대된 부분이 흡입 섹션을 구성하도록 그리고 축소된 부분이 토출 섹션을 구성하도록 변화한다. 토출 섹션과 대면한 개개의 부분에 있어서, 측판(308, 309)에는 펌프실[310, 특히 펌프실(310)의 투출 섹션]로부터 가압된 유체가 원통형 공간(303) 주위에 한정된 방사상으로 연장한 절단부(308a, 309a)가 형성된다.

펌프 본체(301)는 한쪽 단부가 폐쇄된 스풀 수용 구멍(314)을 더 갖는다. 측판(309)에는 토출실(311) 및 토출 통로(312)가 연결된 제어 오리피스(315)가 제공된다.

스풀 수용 구멍(314) 내부에는 내부 스풀(351) 및 외부 스풀(352)을 포함하는 스풀 유니트(350)가 활주가능하게 장착된다. 스풀 유니트(350)가 있기 때문에, 스풀 수용 구멍(314)은 제1 및 제2 압력 챔버(316, 317)로 분할된다. 제2 압력 챔버(317)내에 장착된 제어 스프링(318)의 힘으로 인해, 스풀 유니트(350)는 제1 압력 챔버쪽으로 일정하게 편의된다. 표준 상태에 있어서, 스풀 유니트(350)의 랜드부[319, 특히 외부 스풀(352)의 랜드부]는 저장 탱크(도시되지 않음)로 안내된 배출 통로(320)를 폐쇄시킨다.

제1 압력 챔버(316)는 토출실(311)로 노출되어서 펌프(304)로부터 토출된 유체를 안내하는 유도 통로(321)를 구성한다.

스풀 유니트(350)의 외부 스풀(352)은 일반적으로 바닥부가 있는 원통형이다. 외부 스풀(352)은 바닥 부분(352b)에 관통 구멍(353)을 구비한다.

내부 스풀(351)은 외부 스풀(352)의 원통형 부분(35a)에 활주 가능하게 수용되는 대직경부(351a)와 외부 스풀(352)의 관통 구멍(353)에 활주 가능하게 수용되는 소직경부(351b)를 포함한다. 외부 스풀(352)의 원통형 부분(352a)은 제1 압력 챔버(316)에 노출되고, 외부 노출(352)의 바닥 부분(352b)은 제2 압력 챔버(317)에 노출된다.

외부 스풀(352)의 둘레에는 배출 통로(320)와 연결된 환형 홈(354)이 형성된다. 외부 스풀(352)는 또한 축 단부가 환형 홈(354)에 노출되는 반경 방향으로 연장되는 완충 오리피스(355)도 구비한다. 외부 스풀(352)의 실린더 부분(352a)의 내면과 내부 스풀(351)의 소직경부(351b)의 외면 사이에는 완충 오리피스(355)를 통하여 배출 통로(320)에 연결되는 저압 챔버(356)가 형성된다.

참조 부호 357은 제어 스프링(318)의 한 단부를 지지하기 위하여 내부 스풀(351) 상에 배치된 스프링 시트이다. 스프링 시트(357)는 외부 스풀(352)이 제2 압력 챔버(317)쪽으로 향하는 이동을 제한하는 정지부 기능을 한다.

참조 부호 358은 저압 챔버(356) 내에 배열되며 내부 스풀(351)과 외부 스풀(352) 사이에서 압축되는 스프링이다. 스프링(358)에 의해서 내부 스풀(351)은 제1 압력 챔버(316)를 향해 편의되며 외부 스풀(352)은 제2 압력 챔버(317)를 향해 편의된다.

도9에 도시된 바와 같이, 펌프 본체(301)에는 통로(322)를 통하여 토출 통로(312)에 연결된 출구 개구(323)가 형성된다. 즉, 출구 개구(323)로부터 나온 제어된 유체는 PSS의 유압 작동기로 공급된다. 또한, 펌프 본체(301)에는 바닥부에서 저압 통로(313)에 연결된 계단형 구멍(324)이 형성된다. 계단형 구멍(324)의 개방 단부는 사이에 밀봉 링(325)을 게재시킨 플러그(326)에 의해 폐쇄된다. 계단형 구멍(324)의 개방측은 펌프 본체(301) 내에 형성된 경사 통로(327)와 압력 감지 오리피스(328)를 통하여 토출 통로(312)와 연통된다. 펌프 본체(301)는 또한 계단형 구멍(324)의 개방측을 제2 압력 챔버(317)와 연결시키는 압력 감지 통로(329)도 구비한다. 따라서, 토출 통로(312) 내의 압력은 계단형 구멍(324)의 개방측을 통하여 제2 압력 챔버(317)로 인가될 수 있게 된다.

계단형 구멍(324) 내에는 볼(330), 플런저(331), 체크 스프링(332)을 포함하는 릴리프 밸브가 배치된다. 볼(330)은 체크 스프링(332)의 힘에 의해서 계단형 구멍(324)내에 고정된 중공 플러그 부재(333)의 한 단부에 대해서 가압된다. 이러한 릴리프 밸브(334)의 해제 작동에 의하면 경사 통로(312)를 통해서 발생되곤 하는 토출 통로(312)내의 바람직하지 않은 초과 압력이 억제되게 된다.

참조 부호 335는 중공 플러그 부재(333)의 한 단부에 배열된 필터이다. 참조 부호 336은 회전자(306)를 회전시키는 구동축이고, 참조 부호 337(도8 참조)과 참조 부호 338은 구동축(336)을 지지하기 위한 베어링이다. 참조 부호 339(도8 참도)는 밀봉 부재이다.

도8로부터 알 수 있는 바와 같이, 작동시에 회전자(306)는 구동축(336)에 의해 회전하게 된다. 이러한 회전 상태하에서 작동 유체가 저압 챔버(313)로부터 펌프실(310)로 이르게 되고 이어서 펌프에 의해 가압된 작동 유체는 토출실(311)로 토출된다. 이에 후속하여 가압된 작동 유체는 도입 통로(321)룰 통하여 제1 압력 챔버(3160 안으로 이르게 되고, 이어서 제어 오리피스(315), 토출 통로(312), 통로(322), 출구 개구(323)를 통하여서 PSS의 (도시되지 않은)유압 작동기로 이르게 된다.

도8에 도시된 바와 같은 정상 상태에서, 바닥 부분(352b)이 스프링 시트(357)와 접촉하게 되는 위치를 취하는 스프링(358)에 의해 외부 스풀(352)은 제어 스프링(318)으로 인해서 제1 압력 챔버(316)쪽으로 가압된다. 이러한 상태하에서, 랜드부(319)[보다 상세하게는, 외부 스풀(352)의 랜드부]는 배출 통로(320)를 폐쇄하게 되므로 제1 압력 챔버(316)로 공급된 가압 유체는 제어 오리피스(315)를 통해서 PSS의 유압 작동기로 완전히 도입된다. 반면에, 펌프의 작동 속도 증가에 따라서 펌프로부터 토출되는 유체가 증가하게 되고 이에 따라서 제1 압력 챔버(316)로 도입되는 가압 유체가 증가하게 되면 스풀 유니트(350)는 제어 스프링(318)의 힘에 대항해서 도8에서 우측으로 이동하게 된다. 제1 압력 챔버(316) 내의 유압이 소정 수준으로까지 증가한 때에 스플 유니트(350)는 도10에 도시된 바와 같은 위치로 이동하여서 배출 통로(320)를 개방하게 되고 이에 따라서 배출 통로(320)를 통해서 (도시되지 않은) 저장 탱크 안으로 초과 유체가 토출된다.

앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예(300)에 있어서, 스풀 유티드(350)는 내부 스풀(351)과 외부 스플(352)를 포함하며, 그리고 스프링(358)을 사용함에 따라서 내부 스풀(351)은 제1 압력 챔버(316)쪽으로 편의되고 외부 스풀(352)은 제2 압력 챔버(317)쪽으로 편의도면 제어 스프링(318)이 내부 스풀(351)로 가해지게 된다.

따라서, 제1 압력 챔버(316)와 제2 압력 챔버(317)가 모두 비교적 저압인 경우, 외부 스풀(352)은 스프링(358)의 힘에 의해서 제2 압력 챔버(317)를 향해서 편의되어서 도10에 도시된 바와 같이 바닥 부분(352b)이 정지부(357)(즉, 스프링 시트)와 접촉하게 되는 위치를 취하게 된다. 제어 스프링(318)을 길이 L1정도로 압축하는 이러한 상태하에서, 스풀 유니트(350)는 스프링(318)의 힘과 제어 오리피스(315)의 전방 부분과 후방 부분 사이의 압력차에 따라서 움직이게 되고, 이에 따라 유체 제어가 이루어지게 된다.

제1 압력 챔버(316)와 제2 압력 챔버(317)가 모두 비교적 고압인 경우, 외부 스풀(352)은 제1 압력 챔버(317)의 힘에 의해서 스프링(358)의 힘에 대항하여 제1 압력 챔버(316)를 향해 편의되어서 도11에 도시된 바와 같이 원통형 부분(352a)의 단 한 단부가 내부 스풀(351)의 플랜지 부분(359)과 접촉하게 되는 위치를 취하게 된다. 외부 스풀(352)이 움직임에 따라서 스풀 유니트(350)와 배출 유니트(320)간의 상대 위치는 변화하게 되고, 이에 따라서 스풀 유니트(350)는 제어 스프링(318)의 힘, 스프링(358)의 힘 및 제1 압력 챔버(316)의 압력에 의하여 결정된 편의력에 따라서 움직이면서 유체 제어를 수행되게 된다.

즉, 제1 압력 챔버(316)의 압력이 비교적 저압인 경우 즉, 베인 펌프의 내부 압력이 저압인 경우, 외부 스풀(352)은 스프링(358)에 의해서 제2 압력 챔버(317)를 향해서 편의된다. 따라서, 스풀 유니트(350)는 제어 스프링(358)의 힘과 그리고 제어 오리피스(315)의 전방 부분과 후방 부분 사이의 압력차에 따라서 움직이게 되고, 이에 따라서 제어 오리피스(315)를 통과하는 유체의 유동은 도3의 곡선의 A-B 부분으로 나타난 바와 같은 특성을 갖는다.

제 1압력 챔버(316)의 압력이 증가할 때 제어 오리피스(315)를 통과하는 유체는 증가한다. 따라서, 토출 통로(312)내의 압력이 가해지는 제2 압력 챔버(317) 내의 압력이 증가하게 된다. 제2 압력 챔버(317)내의 압력이 스프링(358)의 힘을 견뎌내는 정도까지 증가하면, 외부 스풀(352)은 완충 오리피스(352)의 영향을 받아서 제1 압력 챔버(316)를 향해 이동하게 되고, 결국은 스프링(358)의 힘과 제2 압력 챔버(317)내의 압력에 의해 결정된 위치를 취하게 되며, 이에 따라 배출 통로(320)의 개방 면적이 감소하게 된다. 배출 통로(320)의 개방 면적이 감소하게 되면, 제어 오리피스(315)의 전방 부분과 후방 부분 사이의 입력차는 그에 상응하여 증가하게 된다. 따라서, 압력차를 일정한 수준으로 유지하기 위해서, 스풀 유니트(350)의 힘과 그리고 제어 스프링(318)의 힘에 의해서 결정된 위치에서 유체 제어를 수행한다. 따라서, 제어 오리피스(315)를 통과하는 유체 유동은 도3의 곡선의 B-C부분에 의해 나타난 바와 같은 특성을 가진다.

제1 압력 챔버(316)와 제2 압력 챔버(317)내의 압력이 소정 수준까지 증가한 때에 외부 스풀(352)이 제1 압력 챔버(316)를 향해서 이동하여서 스프링(358)을 완전히 압축하는 도8의 가장 좌측의 위치르르 취한다. 이러한 상태하에서, 스풀 유니트(350)는 제어 스프링(318)의 힘과 그리고 제어 오리피스(315)의 전방 부분과 후방 부분 사이의 압력차에 따라서 움직이면서 유체 제어를 수행하게 된다. 따라서, 제어 오리피스(315)를 통과하는 유체 유동은 도3의 곡선의 C-D 부분으로 나타난 바와 같은 특성을 갖는다. 여기서 주목해야 할 점은 C-D 부분에 의하여 나타난 유체 유동은 PSS의 유압 작동기에 가해지는 최대 유량이라는 점이다.

반면에, 유압 작동기가 비작동 상태에 있을 때, 즉, 스티어링 휘일이 중립 위치에 있을 때, 배출 통로(312)내의 작동 압력은 낮아지며 이에 따라 제2 압력 챔버(317)내의 압력 또한 낮아지게 된다. 따라서, 제어 오리피스(315)의 전방 부분과 후방 부분 사이의 압력차를 일정하게 유지하기 위해서 스풀 유니트(350)는 제어 스프링(318)의 힘에 대항해서 제2 압력 챔버(317)를 향해서 이동하여서 배출 통로(320)의 개방 면적을 증가시키게 된다. 이러한 것에 의해, 도입 통로(321)로부터 제1 압력 챔버(316)로 이르게 되는 보다 많은 양의 유체가 배출 통로(320)로 이르게 되고, 이에 따라 베인 펌프 내의 내부 압력이 낮아져서 베인 펌프의 작동 부하도 낮아진다.

유압 작동기가 비작동 상태에서 배출 통로(312)내의 작동 압력이 낮아지면 제2 압력 챔버(317)내의 압력 또한 낮아지게 된다. 따라서, 제2 압력 챔버(317)의 압력이 가해지는 외부 스풀(352)은 스프링(358)의 힘에 의해서 제2 압력 챔버(317)를 향해서 이동하여서 하부 부분(352b)이 스프링 시트(357)와 접촉하게 되는 위치에서 정지한다.

따라서, 스풀 유티트(350)가 제1 압력 챔버(316)내의 압력과 제2 압력 챔버(317)내의 압력과 그리고 제어 스프링(318)의 힘에 의해서 결정되는 위치를 취할 때, 배출통로(32)의 개방 면적은 외부 스풀(352)이 제2 압력 챔버(317)를 향해서 이동한 거리에 대응하는 정도로 증가하게 된다.

따라서, 유압 작동기가 가압 작동 유체를 필요로 하지 않는 비작동 상태에 있을 때, 제1 압력 챔버(316)에 이르는 작동 유체는 개방 면적이 외부 스풀(352)에 의하여 증가되어 있는 배출 통로(320)를 통하여서 베인 펌프의 도입 측(도시되지 않음)과 저장 탱크로 복귀하게 된다. 이에 따라 도입 통로(312)를 통하여서 제1 압력 챔버(316)에 작동 유체를 공급하는 베인 펌프의 토출 압력이 낮아져서 베인 펌프의 작동 주하가 낮아지고 이에 의해 에너지가 효율적으로 절약되게 한다.

외부 스풀(352)이 제1 압력 챔버(316)와 제2 압력 챔버(317)의 압력에 의해 내부 스풀(351)에 대해 상대 운동을 할 때, 작동 유체는 저압 챔버(356)와 배출 통로(320)사이의 완충 오리피스(355)를 통해서 유동하게 된다. 따라서, 외부 스풀(352)의 운동이 완화된다. 따라서, 도입 통로(321) 및/또는 토출 통로(312)가 급격한 압력 변화에 직면하게 되더라도 스풀 유니트(350)의 바람직하지 않은 공진 현상은 방지된다.

도12 내지 도18, 특히 도12를 참조하면, 이들 도면에는 본 발명의 제4 실시예인 유동 유동 제어 장치(400)가 도시되어 있다. 본 실시예의 유동 제어 장치(400)는 또한 베인 펌프에 일체로 결합되어 있다. 이 베인 펌프는 제3 실시예의 유동 제어 장치(400)는 또한 베인 펌프에 일체로 결합되어 있다. 이 베인 펌프는 제3 실시예의 유동 제어 장치(300)를 수용하는 베인 펌프와 실질적으로 동일하므로 이하에서는 이 베인 퍼프에 대한 상세한 설명을 생략하면 동일 부재에 대해서 동일한 참조 부호를 사용한다.

제3 실시예(300)의 경우와 유사하게, 펌프 본체(301)는 한 단부가 폐쇄된 스풀 수용 구멍(314)를 구비한다.

스풀 수용 구멍(314) 내에는 내부 스풀(417)과 외부 스풀(418)을 포함하는 스풀 유니트(419)가 활주 가능하게 장착된다. 내부 스풀(417)과 외부 스풀(418)은 축방향으로 상대 운동할 수 있도록 조립된다. 스풀 유니트(419)가 존재하게 됨에 따라 스풀 수용 구멍(314)은 제1 및 제2 압력 챔버(420, 421) 안에 위치하게 된다. 도입 통로(422)는 토출실(311)로부터 제1 압력 챔버(420)로 연장되고, 배출 통로(423)는 제1 압력 챔버(420)로부터 연장된다. 통로(424)는 토출 통로(312)로부터 제2 압력 챔버(421)로 연장된다. 제2 압력 챔버(421) 내에는 스풀 유니트(419)를 제1 압력 챔버(420)를 향해서 일정하게 편의시키는 제어 스프링(425)이 장착된다. 정상 상태하에서, 스풀 유니트(419)의 랜드부(426)[보다 상세하게는, 외부 스풀(418)의 랜드부]는 (도시되지 않은) 정장 탱크에 연결된 배출 통로(423)를 폐쇄한다. 도12로부터 알 수 있는 바와 같이, 토출 유체를 토출실(311)로부터 제1 압력 챔버(420)로 보내는 도입 통로(422)는 제어 오리피스(315)를 통해서 토출 통로(312)에 연결된다.

도13으로부터 알 수 있는 바와 같이, 스풀 유니트(419)의 외부 스풀(418)은 일반적으로 바닥 부분(418b)을 구비하는 원통형 형상으로 되어 있다. 바닥 부분(418b)에는 관통 구멍(427)이 형성된다.

내부 스풀(417)은 외부 스풀(418)의 원통형 부분(418a) 내에 활주 가능하게 수용되는 대직경부(417a)와 외부 스풀(418)의 관통 구멍(427) 내에 활주 가능하게 수용되는 소직경부(417b)를 포함한다. 외부 스풀(418)의 원통형 부분(418a)은 제1 압력 챔버(420)에 노출되며, 외부 스풀(418)의 바닥 부분(418b)은 제2 압력 챔버(421)에 노출된다.

외부 스풀(418)의 둘레에는 배출 통로(423)와 연결되는 환형 홈(428)이 형성된다. 외부 스풀(418)은 또한 환형 홈(428)에 연결된 반경 방향으로 연장되는 완충 오리피스(429)도 구비한다. 외부 스풀(418)의 원통형 부분(418a)의 내부면과 내부 스풀(417)의 소직경부(417b)의 외부면 사이에는 완충 오리피스(429)를 통해서 배출 통로(423)에 연결된 저압 챔버(430)가 한정된다.

침조 부호 431은 제어 스프링(425)의 한 단부를 지지하기 위하여 내부 스풀(417)의 소직경부(417a)의 한 단부에 연결된 스프링 시트이다. 스프링 시트(431)는 외부 스풀(418)이 제2 압력 챔버(421)를 향하는 움직임을 제한하기 위한 정지부 기능을 한다. 스프링 시트(431)를 소직경부(417a)에 고정하기 위해서 체결 볼트(432)가 사용된다.

참조 부호 433은 내부 스풀(417)의 소직경부(417a) 상에 배치된 슬리브이다. 슬리브(433)의 한 단부는 스프링 시트(431)에 맞닿으면 타 단부는 소직경부(417a)상에 활주 가능하게 배치되는 가동 정지부(437)와 맞닿는다. 도시된 바와 같이, 슬리브(433)의 타 단부는 저압 챔버(430) 내에 위치된다.

참조 부호 434는 내부 스풀(417)과 외부 스풀(418) 사이에 배치된 유니트이다. 스프링 유니트(434)는 저압 챔버(430)내에 장착되며 도시된 바와 같이 동축으로 배열된 대직경부(435)와 소직경부(436)를 포함한다. 스프링 유니트(434)에 의해서 내부 스풀(417)은 제1 압력 챔버(420)를 향해서 가압되며 외부 스풀(418)은 제2 압력 챔버(421)를 향해서 가압된다.

대직경 스프링(435)은 내부 스풀(417)의 대직경부(417a)의 한 단부(417c)와 외부 스풀(418)의 바닥 부분(418b)의 한 단부(418c)의 한 단부(417c)와 상기 가동 정치부(437) 사이에서 압축된다.

도12로부터 알 수 있는 바와 같이, 내부 스풀(417)의 캠 스프링(307)과 접촉하게 되는 가장 좌측의 위치를 취할 때, 가동 정지부(437)는 슬리브(433)의 타 단부와 접촉하면서 외부 스풀(418)의 단부(418c)로부터 멀리 유지되는 위치를 취하게 된다. 따라서, 가동 정지부(437)가 도12에 도시된 바와 같은 위치를 취할 때에는 대직경부(435)만이 외부 스풀(418)을 제2 압력 챔버(421)를 향해 편의시킨다. 즉, 이러한 경우에 소직경부(436)는 외부 스풀(418)을 편의시키는 작동을 하지 않는다.

이하에서 보다 상세하게 설명하겠지만, 제1 압력 챔버(420)의 제2 압력 챔버(421)내의 압력으로 인하여 내부 스풀(417)과 외부 스풀(418)이 서로에 대해서 이동하여서 가동 정지부(437)가 외부 스풀(418)의 단부(418c)와 접촉하게 되는 위치를 취할 때, 소직경부(436)가 외부 스풀(418)을 편의시키기 시작한다. 따라서, 스프링 유니트(434)는 스프링 상수가 다른 2개의 스풀(417) 및 스풀(418)을 가동 정지부(437)의 단부(418c)와의 접촉 여부에 따라서 편의시킬 수 있게 된다.

도12로부터 알 수 있는 바와 같이, 작동시에, 회전자(306)는 구동 축 (336)에 의해 회전하게 된다. 이러한 회전하에서, 작동 유체는 저압 통로(313)로부터 펌프실(310)안으로 보내지게 되고, 이어서 펌프에 의해 가압된 작동 유체가 토출 통로(311)로 토출된다.

토출실(311)로 토출된 가압 작동 유체는 제어 오리피스(315)을 통해서 토출 통로(312)와 PSS의 유압 작동기(도시되지 않음)로 이르게 된다.

도12에 도시된 바와 같은 정상 상태하에서, 바닥 부분(418b)이 스프링 시트(431)와 접촉하게 되는 위치를 취하는 스프링 유니트(431)에 의해서 외부 스풀(418)은 제어 스프링(425)의 힘에 따라서 제1 압력 챔버(420)를 향해서 편의된다. 이러한 상태하에서, 스풀 유니트(419)의 랜드부(426)[보다 상세하게는, 외부 스풀(418)의 랜드부]가 배출 통로(423)를 폐쇄시키므로 제1 압력 챔버(420)로 공급되는 가압 유체는 모두가 제어 오리피스(415)를 통해서 PSS의 유압 작동기로 보내진다. 한편, 베인 펌프의 작동 속도가 증가함에 따라서 펌프로부터 토출되는 유체가 증가하고 이에 따라 제1 압력 챔버(420)로 공급되는 가압 유체가 증가할 때에, 스풀 유니트(419)는 제어 스프링(425)의 힘에 대항해서 도12에서 우축 방향으로 이동하기 시작한다. 제1 압력 챔버(420)로 공급되는 가압 유체가 증가할 때에, 스풀 유니트(419)는 제어 스프링(425)의 힘에 대항해서 도12에서 우측 방향으로 이동하기 시작한다. 제1 압력 챔버(420) 내의 유압이 소정의 수준으로 증가할 때에, 스풀 유니트(419)는 도13에 도시된 바와 같은 위치에 이르게 되어서 배출 통로(423)를 개방하게 되고 이에 따라 초과 유체가 배출 통로(423)를 통해서 (도시되지 않은) 저장 탱크 안으로 토출되게 된다.

상기에 설명한 것처럼 본 발명의 제4 실시예에서 스풀 유니트(419)는 내부 스풀(417) 및 외부 스풀(418)을 포함하며, 스프링 유니트(434)를 사용함으로써 내부 스풀(417)은 제1압력 챔버(420) 쪽으로 편향되고 외부 스풀(418)은 제2압력 챔버(421)쪽으로 편향되며, 제어 스프링(425)는 내부 스풀(417)에 작용된다.

따라서, 스풀 유니트(419)는 하나의 위치를 취하고 제1 및 제2 압력 챔버(420, 421)의 압력에 따라 변하는 축방향 길이를 갖도록 강제 이동된다. 이 상태를 유지함으로써 스풀 유니트(419)는 제어 스프링(425)의 힘 및 제2 압력 챔버(421)의 압력의 합과 제1 압력 챔버(420)의 압력 사이의 차에 따라 이동되어서 유체 제어를 수행하게 된다.

즉, 제1 및 제2 압력 챔버(420, 421) 양자가 비교적 저압인 상태에 있으면 외부 스풀(418)은 스프링 유니트(434)의 힘에 기인하여 제2 압력 챔버(421)쪽으로 편향되며, 도13에 도시된 것처럼 그 바닥부(418b)가 스프링 시트(431)에 접촉하게 되는 위치를 취한다. 이 상태에서 제어 스프링(425)을 길이 L1을 갖는 정도로 압축함으써 스풀 유니트(419)는 제어 스프링(425)의 비교적 낮은 편향력과 제어 오리피스(415)의 전방부와 후방부 사이의 압력차에 따라 이동되어서 제18도의 특성 곡선 중 부분 A-B로 도시된 방식으로 유체 제어를 수행하게 된다. 부분 A-B로 도시된 유체 유동은 PSS에 동력 보조가 필요하지 않을 때 요구되는 유동이다.

이 상태, 즉 제13도에 도시된 상태에서 대직경 스프링(435)은 제1 및 제2 스풀(417, 418)을 서로 반대 방향으로 편향시킨다. 그러나, 소직경 스프링(436)은 상기에설명한 것과 같은 이유로 두개의 스풀(417, 418)을 편향시키는 작용을 하지 않는다. 따라서, 스프링 유니트(434)는 [대직경 스프링(435)에 의한 스프링 상수인] 최소의 스프링 상수로 내부 및 외부 스풀(417, 418)을 편향시킨다.

PSS의 작동에 기인하여 제1 압력 챔버(420)의 압력이 증가하여 제어 오리피스(315)를 통한 유체 유동이 증가하면, 배출 통로(312)의 압력 및 그에 따라 제2 압력 챔버(421)의 압력이 증가된다. 제 2 압력 챔버(421)의 압력이 스프링 유니트(434)의 힘을 이겨내는 정도로 증가되면, 배출 통로(312)의 압력 및 그에 따라 제2 압력 챔버(421)의 압력이 증가된다. 제2 압력 챔버(421)의 압력이 스프링 유니트(434)의 힘을 이겨내는 정도로 증가되면, 외부 스풀(418)은 스풀 유니트(434)의 힘 및 제2 압력 챔버(421)의 압력에 의해 결정되는 위치를 취하게 된다. 이러한 작용 동안에 스풀 유니트(419)는 배출 통로(423)의 개구 면적을 점진적으로 감소시킨다. 이러한 상태에서, 제어 오리피스(315)의 전방부와 후방부 사이의 압력차가 증가하게 된다.

따라서, 압력차를 일정 수준으로 유지하기 위하여 스풀 유니트(419)는 제어 스프링(425)의 힘에 대하여 제2 압력 챔버(421)쪽으로 이동하여 제어 오리피스(315)의 전방부와 후방부 사이의 압력차와 스프링 유니트(434)의 힘과 제어 스프링(425)의 힘에 의해 결정된 도14에 도시된 위치에서 유체 제어를 수행한다. 따라서, 제어 오리피스(315)를 통한 유체 유동이 도18에 도시된 곡선 중 부분 B-C로 도시된 것과 같은 특성을 갖게 된다. 이 경우에는 스프링 유니트(434)의 대직경 스프링(435) 만이 내부 및 외부 스풀(417, 418)을 서로 반대 방향으로 편향시키는 작용을 한다.

제1 및 제2 압력 챔버(420, 421)의 압력이 증가하면 두개의 스풀(417, 418)이 서로를 향하여 이동하고, 두개의 압력 챔버(420, 421)의 압력이 소정 수준에 도달하면 두개의 스풀(417, 418)은 도15에 도시된 것처럼 가동 정지부(437)가 외부 스풀(418)의 단부(418c)에 접촉하게 되는 위치를 취한다. 이때에, 스풀 유니트(419)는 제어 스프링(425)의 힘 및 제어 오리피스(315)의 전방부와 후방부 사이의 압력차에 의해 결정된 편향력에 따라 이동된다. 이 경우에, 스프링 유니트(419)는 제1 단계에서 가장 큰 편향력을 생성하도록 압축된다. 따라서, 제어 오리피스(315)를 통한 유체 유동은 도18에 도시된 곡선 중 부분 C-D로 도시된 특성을 갖게 된다. 부분 C-D로 도시된 유체 유동은 자동차가 고속으로 주행할 때 조향력을 보조하기 위한 PSS의 유압 작동기에 공급되는 유동이다.

제1 및 제2 압력 챔버(420, 421)의 압력이 제1 단계에서의 상기 최대 편향력을 이겨내는 정도로 더 증가되면 외부 스풀(418)은 스프링 유니트(434)의 제2 단계에서 대직경 및 소직경 스프링(435, 436)인 힘인] 편향력에 대하여 서로를 향하여 더 이동된다. 이러한 작동 동안에, 스풀 유니트(419)는 그 축방향 길이가 점진적으로 감소되면서 제1 압력 챔버(421)쪽으로 더 이동된다 (도16). 이러한 상태에서, 제어 스프링(425)도 점진적으로 압축된다. 따라서, 스풀 유니트(419)는 더 압축된 제어 스프링(425) 및 제어 오리피스(415)의 전방부 와 후방부 사이의 압력차에 의해 결정된 편향력에 따라 이동된다. 따라서, 제어 오리피스(415)를 통한 유체 유동은 도18의 곡선 중 부분 D-E로 도시된 것과 같은 특성을 갖는다. 도16으로부터 알 수 있는 것처럼 이 경우에는 대직경 및 소직경 스프링(435, 436)모두가 압축되는 데, 즉 스프링 유니트(419)가 제 2단계에서 편향력을 생성하도록 압축된다.

제1 및 제2 압력 챔버(420, 421)의 압력이 더 증가되어 소정의 높은 수준에 도달하면 외부 스풀(418)과 내부 스풀(417)이 스프링 유니트(434)를 압축시키면서 서로를 향하여 더 이동되며, 최종적으로 스풀 유니트(419)는 도17에 도시된 것처럼 외부 스풀(418)의 원통형 부분(418a)의 선단이 내부 스풀(417)의 플랜지 부분(417d)에 대하여 인접하여 접촉하게 되는 위치를 취하게 된다. 이 상태에서, 스풀 유니트(419)는 최단 축방향 길이를 취하고 제어 스프링(425)이 길이 L2를 갖게 되는 정도로 이를 완전히 압축하게 되는 도면의 최우측 위치를 취한다. 따라서, 스풀 유니트(419)는 제어 오리피스(415)의 전방부와 후방부 사이의 압력차에 따라 이동하는 동안에 유체 제어를 수행한다. 따라서, 제어 오리피스(315)를 통한 유체 유동은 도18의 곡선 중 부분 E-F로 도시된 것과 같은 특성을 갖게 된다. 부분 E-F로 도시된 유체 유동은 자동차가 저속으로 주행할 때 조향력을 보조하기 위한 PSS의 유압 작동기에 공급되는 최대 유동이다.

한편, PSS의 유압 작동기가 비작동 상태에 있을 때, 즉 조향 휠이 중립 위치에 있으면 배출 통로(312)의 작동 압력이 낮아져서 제2 압력 챔버(421)의 압력도 낮아지게 된다. 따라서, 제어 오리피스(315)의 전방부와 후방부 사이의 압력차를 일정하게 유지하기 위하여 스풀 유니트(419)는 제어 스프링(425)의 힘에 대하여 제2 압력 챔버(421)쪽으로 이동되어 배출 통로(423)의 개구 면적을 증가시키게 된다. 이러한 상태에서, 도입 통로(422)로부터 제1 압력 챔버(422) 안에 공급된 많은 양의 작동 유체가 배출 통로(423)에 공급되어서 베인 펌프의 내압이 낮아지게 되고 베인 펌프의 부하도 낮아지게 된다.

유압 작동기기 비작동 상태에 있는 상태에서 배출 통로(312)의 작동 압력이 낮아지면 제2 압력 챔버(421)의 압력도 낮아진다. 따라서, 제2 압력 챔버(421)의 압력이 작용하게 되는 외부 스풀(418)은 스프링 유니트(434)의 힘에 기인하여 제2 압력 챔버(421)쪽으로 이동되며 그 하단부(418a)가 스프링 시트(431)에 접촉하게 되는 위치에서 정지한다.

따라서, 스풀 유니트(419)가 제1 압력 챔버(420)의 압력과 제2 압력 챔버(421)의 압력 및 제어 스프링(425)의 힘에 의해 결정된 위치를 취하면, 배출 통로(423)의 개구 면적은 외부 스풀(418)이 제2 압력 챔버 쪽으로 이동한 거리에 대응한 정도로 증가된다.

따라서, 유압 작동기가 비작동 상태에 있을 때 제1 압력 챔버(420)에 공급된 작동 유체는 외부 스풀(418)의 이동에 기인하여 개구 면적이 증가되어 있을 배출 통로(423)를 통해서 베인 펌프의 도입측(도시 생략) 및 저장 탱크에 많은 양으로 복귀한다. 따라서, 도입 통로(422)를 통해서 작동 유체를 제1 압력 챔버(420)에 공급하는 베인 펌프는 낮아진 배출 압력을 가지며, 따라서 베인 펌프의 부하가 낮아져서 에너지를 효율적으로 절약할 수 있다.

외부 스풀(418)이 제1 및 제2 압력 챔버(420, 421)의 압력에 의해 내부 스풀(417)에 대하여 이동하게 되면 작동 유체가 저압 챔버(430)와 배출 통로(423) 사이의 감쇠 오리피스(429)를 통해서 강제 유동하게 된다. 따라서, 외부 스풀(418)의 이동이 효과적으로 감쇠한다. 또한, 도입 통로(422) 및/또는 배출 통로(312)의 압력이 빠르게 변화하더라도 스풀 유니트(419)의 불필요한 공명 현상을 방지할 수 있다.

전술한 구성에 의해 본 발명은 유압 작동기가 비작동 상태에 있을 때, 도입 통로를 통해서 작동 유체를 제1 압력 챔버에 공급하는 베인 펌프의 작동 부하가 낮아지고 이에 의해 에너지가 효율적으로 절약되고, 외부 스풀의 내부 스풀에 대한 이동시 작동 유체가 감쇠 오리피스를 통해 강제 유동하므로 외부 스풀의 이동이 효과적으로 감쇠되어 도입 통로 및/또는 토출 통로가 급격한 압력 변화에 직면하더라도 스풀 유니트의 공진 형상이 방지되는 등의 효과가 있다.

Claims

유체 펌프와 유압 작동기를 갖는 동력 조향 시스템에서 사용하기 위한 유동 제어 장치에 있어서, 상기 유동 제어 장치가, 스풀 수용 구멍을 형성하는 수단과, 스풀 수용 구멍의 내부를 제1 및 제2 압력 챔버로 양분하도록 이 구멍에 활주식으로 수납된 스풀 유니트와, 제1 압력 챔버로부터 유압 작동기로 연장되는 배출 통로를 형성하는 수단과, 배출 통로에 제어 오리피스를 형성하는 수단과, 유체 펌프로부터 제1 압력 챔버로 연장되는 도입 통로를 형성하는 수단과, 제1 압력 챔버로부터 유체 펌프의 도입측으로 연장되고 스풀 유니트가 이동할 때 개구 면적이 변하는 입구 개구를 갖는 배출 통로를 형성하는 수단과, 스풀 유니트를 제1 압력 챔버 쪽으로 편향시키도록 상기 제2 압력 챔버에 장착된 제어 스프링과, 제어 오리피스의 배출 통로 하류와 제2 압력 챔버 사이를 유체 연통시키는 수단을 포함하며, 상기 스풀 유니트가, 스풀 수용 구멍에 활주식으로 수납되며 제2 압력 챔버에 대하여 노출되고 자체를 관통하는 개구를 갖춘 바닥부를 갖는 중공 원통형 외부 스풀과, 외부 스풀의 대부분에 활주식으로 수납된 대직경부와 외부 스풀 바닥부의 개구에 활주식으로 수납된 소직경부를 갖추고 제1 압력 챔버 쪽으로 편향되도록 상기 제어 스프링에 맞물린 원통형 내부 스풀과, 외부 및 내부 스풀을 각각 제1 및 제2 압력 챔버 쪽으로 편향시키는 제1 편향 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동 제어 장치.
제1항에 있어서, 외부 및 내부 스풀이 입구 개구를 통해서 배출 통로에 유체 연통하는 저압 챔버를 그 사이에 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 유동 제어 장치.
제2항에 있어서, 제1 편향 수단이 저압 챔버에 장착되어 외부 스풀과 내부 스풀 사이에서 압축되는 스프링인 것을 특징으로 하는 유동 제어 장치.
제3항에 있어서, 제2 압력 챔버의 압력이 소정의 높은 수준으로 상승될 때 이 제2 압력 챔버를 저압 챔버에 연결하는 해제 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유동 제어 장치.
제4항에 있어서, 해제 수단이, 제2 압력 챔버와의 연통을 위한 제한된 통로를 갖는 차단 구멍을 내부 스풀에 형성하는 수단과, 차단 구멍과 저압 챔버를 연통시키는 수단과, 폐쇄 위치를 취할 때 상기 제한된 통로를 폐쇄하는 방식으로 차단 구멍에 가동식으로 장착된 볼과, 볼을 폐쇄 위치로 편향시키는 제2 편향 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는유동 제어 장치.
제5항에 있어서, 상기 제2 편향 수단이, 볼을 고정 유지하기 위해 차단 구멍에 가동식으로 수납된 플런처와, 플런저를 볼이 페쇄 위치를 취하게 되는 방향으로 편향시키기 위해 차단 구멍에 장착된 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동 제어 장치.
제6항에 있어서, 상기 유동 제어 장치가, 배출 통로에 연결되는 환형 홈을 외부스풀 주위에 형성하는 수단과, 환형 홈에 대하여 노출되는 축방향 단부를 갖고 저압 챔버에 연결되는 반경방향 연장 슬롯을 외부 스풀에 형성하는 수단과, 차단 구멍이 저압 챔버에 연통하게 되는 반경방향 연장 슬롯을 내부 스폴에 형성하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동 제어 장치.
제1항에 있어서, 제어 오리피스가, 제1 압력 챔버와 배출 통로가 연통하게 되는 고정식 주 오리피스와, 제1압력 챔버와 배출 통로가 연통하게 되는 주 오리피스와, 제1 압력 챔버의 압력에 따라 부 오리피스의 개구 면적을 변화시키는 부 오리피스 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동 제어 장치.
제8항에 있어서, 상기 부 오리피스 제어 수단이, 제1 압력 챔버에 노출된 일단부와 배출 통로에 노출된 타단부를 갖는 부 스풀 수용 구멍을 형성하는 수단과, 부 스풀 숭요 구멍에 활주식으로 수납되고 제1 압력 챔버의 압력이 소정 수준으로 증가할 때 부 오리피스의 개구면적을 감소시키는 방향으로 이동되는 부 스풀을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동 제어 장치.
제9항에 있어서,부 스풀이 오리피스를 통해서 제1 압력 챔버에 노출되는 일단부와 고정식 부 오리피스를 통해서 배출 통로에 노출된 타단부를 갖는 축방향 연장 구멍을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 유동 제어 장치.
제10항에 있어서, 부 오리피스가 부 스풀 수용 구멍의 계단식 내측 벽과 부 스풀의 테이퍼식 외측 벽 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 유동 제어 장치.
제2항에 있어서, 저압 챔버가 외부 스풀에 형성된 감쇠 오리피스를 통해서 배출 통로에 연통되는 것을 특징으로 하는 유동 제어 장치.
제2항에 있어서, 제1 편향 수단이, 저압 챔버에 장착되어 외부 스풀과 내부 스풀 사이에서 일정하게 압축되어 외부 및 내부 스풀을 각각 제2 및 제1 압력 쪽으로 일정하게 편향시키는 제1 스프링과, 저압 챔버에 장착하고 외부 및 내부 스풀이 서로를 향하여 소정 수준 이상으로 이동할 때에만 이들 스풀을 제2 및 제1 압력 챔버 쪽으로 편향시키는 제2 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동 제어 장치.
제13항에 있어서, 외부 및 내부 스풀이 서로를 향하여 소정 수준 이상으로 이동할 수 때에 제2 스프링이 내부 스풀의 수직 벽에 대하여 인접한 일단부와 스프링 시트를 통해서 외부 스풀의 수직 벽에 대하여 인접한 타단부를 갖는 것을 특징으로 하는 유동 제어 장치.
제14항에 있어서, 상기 유동 제어 장치가, 내부 스풀의 소직경부 상에 밀착 배치되고 스프링 시트가 인접할 수 있게 되는 하나의 축방향 단부를 갖는 슬리브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유동 제어 장치.