KR100289785B1

KR100289785B1 - 동력조향시스템용유압펌프

Info

Publication number: KR100289785B1
Application number: KR1019980023873A
Authority: KR
Inventors: 유끼오 우찌다; 데쯔야 이시이; 아쯔시 이시즈까; 마사떼루 야마무로
Original assignee: 도오다 고오이찌로; 가부시끼가이샤 유니시아 젝스
Priority date: 1997-06-25
Filing date: 1998-06-24
Publication date: 2001-05-15
Also published as: JP3656205B2; JPH1113653A; US6139285A; DE19827922A1; KR19990007286A; DE19827922C2

Abstract

유압 펌프는 압력실과, 압력실과 연통 가능한 배출 통로와, 송출 포트와, 압력실과 송출 포트를 유체 연통 가능하게 연결하는 토출 경로와, 토출 경로 내에 배치된 오리피스를 포함한다. 제1 유동 조절 밸브는 오리피스의 상류와 하류의 유체 압력 사이의 차이에 응답하여 압력실과 배출 통로 사이의 유체 연통을 가변 조절하기 위해 제공된다. 제2 유동 조절 밸브는 토출 경로 내에 배치되고, 토출 경로를 통과하는 유체의 에너지에 응답하여 오리피스의 개구 면적을 가변 조절하도록 작동된다. 제2 유동 조절 밸브는 압력실 내의 유체 압력에 노출된 가동 스풀과, 오리피스의 개구 면적을 증가시키는 일방향으로 스풀을 편의시키는 스프링과, 스프링을 수용하는 스프링 챔버를 한정하도록 스풀과 협동하는 스프링 보유기를 포함한다.

Description

동력 조향 시스템용 유압 펌프 {HYDRAULIC PUMP FOR POWER STEERING SYSTEM}

본 발명은 자동차의 동력 조향 시스템용 유압 펌프에 관한 것이다.

매체로서 유압 유체를 사용함으로써 수동 조향시 발생된 토크를 보조하기 위한 동력 조향 시스템에서, 모터 차량에 설치된 유압 펌프는 동력 조향 시스템에 유압 유체를 공급하기 위한 동력원으로서 사용된다. 동력 조향 시스템이 저차속 또는 정지 시에, 즉 내연 기관(엔진)의 저속 회전 시에 충분한 조향 조력을 제공하는 것이 바람직하다. 한편, 주행면과 타이어의 접촉에 의해 발생된 저항이 고차속시, 즉 엔진의 고속 회전 시에 저차속에서보다 작아 고차속시에 조향이 충분히 안정적이기 때문에, 동력 조향 시스템은 고차속시에 상당히 큰 조향 조력을 제공하는 것이 요구되지 않는다. 따라서, 엔진의 회전 속도가 증가함에 따라 동력 출력을 증가시키는 유압 펌프는 동력 조향 시스템에 대한 동력원으로서는 본질적으로 적절하지 않은 것으로 알려져 있다.

엔진의 아이들 또는 저속 회전 시에 양호한 동력 조향 작동에 적합한 동력 조향 시스템의 액츄에이터에 예정된 양의 유압 유체가 공급되게 하고 예정된 양의 유체를 엔진의 회전 고속시에 동력 조향 작동에 적합한 양까지 감소시키는 조절 밸브를 갖는 유압 펌프가 제안되었다.

이러한 종류의 유압 펌프는 일본 특허 공개 평5-96477호에 개시되어 있다. 이 펌프는 압력실과, 압력실과 연통 가능한 배출 통로와, 압력실 내의 유압 유체를 동력 조향 시스템의 액츄에이터에 송출하기 위한 토출 통로와, 토출 통로 내에 배치된 조절 오리피스와, 조절 오리피스의 상류의 유체 압력과 하류의 유체 압력 사이의 차이에 응답하여 배출 통로와 압력실 사이의 유체 연통을 조절하기 위한 제1 유동 조절 밸브를 포함한다. 조절 오리피스는 서로 평행하게 배열된 주 교축 통로와 보조 교축 통로를 포함한다. 제2 유동 조절 밸브는 토출 통로(8)와 활주 가능한 베인을 수용하는 회전자의 슬롯에서 유체 압력 사이의 차이에 응답하여 보조 교축 통로의 개구 면적을 조절하기 위해 제공된다. 제2 유동 조절 밸브는 보조 교축 통로와 교차하고 슬롯 및 토출 통로와 연통하는 스풀 보어 내의 스풀과, 보조 교축 통로의 개구 면적을 증가시키기 위하여 스풀을 편의시키는 스프링을 포함한다.

종래의 공지된 펌프는 압력실 내의 유체가 조절 오리피스의 주 교축 통로 및 보조 교축 통로를 통과하는 조절된 유체 유동과, 조절 오리피스의 상류 및 하류의 유체 압력 사이의 차이에 응답하여 개방된 토출 통로를 경유하여 압력실로부터 저장 탱크로 주입되는 잉여의 유체 유동으로 분리되게 한다. 주 교축 통로 및 보조 교축 통로를 통과하는 조절된 유체 유동은 액츄에이터로 주입되어 엔진의 저속 회전에 요구되는 조향 조력을 제공한다. 한편, 엔진의 회전 속도가 소정치를 초과하면, 압력실 내의 토출 통로의 유체 연통은 증가하고 조절된 유체 유동은 보조 교축 통로를 통과하는 보조 유체 유동을 제한함으로써 주 교축 통로를 통과하는 주 유체 유동으로 제한된다. 따라서, 액츄에이터로 송출된 유체 유동은 감소된다.

종래 공지된 펌프에서, 제2 유동 조절 밸브의 스풀을 편의시키는 스프링은 보조 교축 밸브를 통과하는 유체 유동에 노출된다. 유체 유동이 스프링에 충격을 가하고 스프링을 진동시키는 소위 카르만 와류(Karman vortex)를 야기시키는 것과 유사하다. 이것은 스풀 보어 내의 스풀의 원활한 이동을 교란시켜, 제2 유동 조절 밸브의 불안정한 유동 조절 특성을 야기시킨다.

본 발명의 목적은 안정된 유동 특성을 갖는 유압 유체를 제공할 수 있는 동력 조향 시스템용 유압 펌프를 제공하는 것이다.

도1은 구동 샤프트의 축을 따라 취한 본 발명에 따른 유압 펌프의 종단면도.

도2는 도1의 선 2-2를 따라 취한 단면도.

도3은 작동 위치에서 유동 조절 밸브를 도시하는 도1의 주요부의 부분 확대도.

도4 및 도5는 도3에 유사하지만, 도3의 위치와는 작동 위치가 상이한 유동 조절 밸브를 도시하는 부분 확대도.

도6은 덮개 내의 펌프 유닛을 도시하는, 도1의 선 6-6을 따라 취한 단면도.

도7은 단부판의 일 단부면을 도시하는, 도1의 선 7-7을 따라 취한 단면도.

도8은 단부판의 대향 단부면을 도시하는, 도1의 선 8-8을 따라 취한 단면도.

〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉

1 : 하우징

3 : 펌프 유닛

5 : 베인

6 : 회전자

7 : 캠 링

8, 9 : 단부판

10 : 펌핑 챔버

11 : 압력실

12 : 축방향 보어

13 : 밀봉 챔버

15 : 흡입 경로

16 : 토출 경로

20 : 배출 포트

21 : 오리피스

22 : 송출 포트

23, 30 : 유동 조절 밸브

24, 27, 32 : 스프링

25 : 보유기

31 : 스풀

본 발명의 특징에 따르면, 하우징과, 하우징 내의 압력실과, 압력실과 연통 가능한 배출 통로와, 송출 포트와, 압력실과 송출 포트를 유체 연통 가능하게 연결하는 토출 경로와, 토출 경로에 배치된 오리피스와, 오리피스의 상류의 유체 압력과 오리피스의 하류의 유체 압력 사이의 차이에 응답하여 압력실과 배출 통로 사이의 유체 연통을 가변 조절하도록 작동하는 제1 유동 조절 밸브와, 토출 경로 내에 배치되고 토출 경로를 통과하는 유체의 에너지에 응답하여 오리피스의 개구 면적을 가변 조절하도록 작동하는 제2 유동 조절 밸브를 포함하며, 제2 유동 조절 밸브는 압력실 내의 유체 압력이 가해지는 베어링면을 갖는 가동 스풀, 오리피스의 개구 면적을 증가시키는 일방향으로 스풀을 편의시키는 스프링 및 스프링을 지지하고 스풀과 협동하여 스프링을 수용하는 스프링 챔버를 한정하는 가동 스프링 보유기를 구비하는 유압 펌프가 제공된다.

이제, 도1 내지 도8을 참조하여 본 발명에 따른 유압 펌프의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

도1에 도시된 바와 같이, 유압 펌프는 하우징(1)과, 공동(4)을 한정하도록 하우징(1)과 협동하는 덮개(2)와, 공동(4) 내에 배치된 펌프 유닛(3)을 포함한다. 하우징(1)은 알루미늄 합금과 같은 적절한 금속으로 제작된다. 덮개(2)도 적절한 금속으로 제작된다.

도1 및 도6에 도시된 바와 같이, 펌프 유닛(3)은 회전식 베인 형태의 것이며, 캠 링(7), 캠 링(7)의 내부에 배치된 원통형 회전자(6), 및 캠 링(7)에 고착된 두 개의 단부판(8, 9)을 포함한다. 회전자(6)는 톱니와 같은 상호 맞물림 결합부(40)에 의해 구동 샤프트에 고정식으로 연결되고 구동 샤프트(38)에 의해 회전식으로 구동된다. 복수개의 베인(5)은 회전자에 장착된다. 캠 링(7)은 베인(5)이 직접 접촉 상태에서 활주 가능한 내주연 캠면을 갖는다. 캠 링(7)은 내주연 캠면을 형성하고 교번적으로 배열된 흡입 램프와 토출 램프를 갖는다. 베인(5)은 흡입 모드 작동시 흡입 램프 상에서 활주하는 반면에, 베인(5)은 토출 모드 작동시 토출 램프 상에서 활주한다. 베인(5)은 도6에 도시된 바와 같이 방사상으로 연장하고 회전자(6)에서 서로 주연방향으로 이격된 상태로 배열되어 있는 베인 슬롯(6a)에서 방사상으로 왕복 가능하게 안내된다. 베인 슬롯(6a)은 베인 슬롯(6a)에서 베인(5)의 왕복 구동을 야기시키는 유체 압력을 유도하기 위해 도1에 도시된 유도 홈(8c, 9c)을 포함하는 유체 압력 유도 경로와 유체 연통 가능하게 연결된다. 유도 홈(8c, 9c)은 펌프 유닛(3)과 정합하는 각각의 단부판(8, 9)의 일 단부면에 각각 형성된다. 도7에 도시된 바와 같이, 4개의 유도 홈(9c)은 아치형으로 형성되고 단부판(9)에서 서로 주연 방향으로 이격되고, 인접한 두 개는 교축 홈(9d)을 통해 서로 연통된다. 대향된 두개의 유도 홈(9c)의 두 세트는 캠 링(7)의 흡입 램프 및 토출 램프에 대응하여 배치된다. 흡입 램프에 대응하는 두 세트 중 하나는 유체를 압력실(11)로부터 회전자(6)의 회전시 유도 홈(9c)과 연결되는 베인 슬롯(6a)으로 유도하도록 구성되어, 각각의 베인(5)은 베인(5)이 흡입 램프를 따라 이동함에 따라 베인 슬롯(6a)으로부터 방사상 외부로 이동하도록 힘을 받게 한다. 토출 램프에 대응하는 다른 세트는 회전자(6)의 회전시 유도 홈(9c)과 연결되는 베인 슬롯(6a) 내의 유체를 교축 홈(9d)을 경유해서 인접하는 유도 홈(9c)으로 유도시켜 베인(5)이 토출 램프를 따라 이동함에 따라 각각의 베인(5)이 방사상 내부로 이동할 수 있게 한다.

베인(5)과, 회전자(6)의 외주연면과, 캠 링(7)의 내주연 캠면과, 단부판(8, 9)은 펌핑 챔버(10)를 한정하도록 협동한다. 펌핑 챔버(10)의 부피는 회전자(6)가 베인(5)과 함께 회전함에 따라 변한다. 토출 모드의 작동 하에서, 회전자(6) 상의 인접하는 베인(5)은 토출 램프를 따라 이동하여 그들 사이에서 펌핑 챔버(10)의 부피 감소를 야기시킨다. 감소된 부피를 갖는 펌핑 챔버(10)는 도1에 도시된 바와 같이 단부판(8, 9)에 개별적으로 형성된 방사상으로 외부로 연장하는 통로(8a, 9a)를 경유하여 덮개(2)에 의해 한정된 일반적으로 환형인 압력실(11) 및 펌프 유닛(3)의 외주연과 연통한다. 통로(8a, 9a)의 제공으로 부피 감소 펌핑 챔버(10)로부터 토출된 유체는 압력실(11)로 도입된다. 압력실(11)은 하우징(1)에 형성된 토출 경로(16)와 연통되어 부피 감소 펌핑 챔버(10)와 도시되어 있지 않은 동력 조향 시스템의 액츄에이터를 유체 연결한다.

다른 한편, 흡입 모드의 작동 하에서, 회전자(6) 상의 인접하는 베인(5)은 흡입 램프를 따라 이동하여 그들 사이에서 펌핑 챔버(10)의 부피 증가를 야기시킨다. 증가된 부피를 갖는 부피 증가 펌핑 챔버(10)는 도7 및 도8에 도시된 바와 같이 단부판(9)에 형성된 유입 포트(9e)를 통해 도1에 도시된 바와 같이 하우징(1)에 형성된 흡입 경로(15)와 연통한다.

하우징(1)은 구동 샤프트(38)를 수용하는 축방향 보어(12)를 갖는다. 구동 샤프트(38)는 하우징(1)의 보어(12) 내에서 부싱(39)에 의해 회전식으로 지지된 본체부와, 본체부보다 직경이 작고 펌프 유닛(3)의 회전자(6)와 맞물린 소경부(reduced-diameter portion)와, 회전자(6)로부터 펌프 유닛(3)의 단부판(8)의 보어(8b)로 연장하는 테이퍼 단부를 포함한다. 소경부는 단부판(8)의 보어(8b) 및 하우징(1)의 축방향 보어(12)와 동축인 단부판(9)의 보어(9b)를 통해 연장한다. 테이퍼 단부는 단부판(8)의 보어(8b)에 유격을 갖고 끼워 맞춤된다. 축방향 보어(12)는 도2에 도시된 바와 같이 홈(14)을 경유하여 하우징(1)의 일 단부에 배치된 밀봉 챔버(13)와 연통한다. 펌프 유닛(3)으로부터 축방향 보어(12)로 누출하는 유체는 홈(14)을 경유하여 밀봉 챔버(13)로 이송된다. 밀봉 링(48)은 밀봉 챔버(13) 내에 배치된다.

도2에 도시된 바와 같이, 흡입 경로(15)는 펌프 유닛(3)의 단부판(9)의 대향 단부면과 정합하는 하우징(1)의 단부면으로 개방된다. 흡입 경로(15)는 하우징(1)의 환형 단부면 상에서 두 개의 실질적인 주연방향으로 연장하는 두 개의 분기부(15a, 15b)와, 이 분기부(15a, 15b)와 개별적으로 연결된 아치형 흡입 포트(18a, 18b)를 포함한다. 흡입 포트(18a, 18b)는 단부판(9)의 흡입 포트(9e)와 정렬되어 펌프 유닛(3)의 부피 증가 펌핑 챔버(10)와 흡입 경로(15)를 연통시킨다. 흡입 경로(15)는, 도1에 도시된 바와 같이, 하우징(1) 내의 축방향 보어(12)에 실질적으로 평행하게 연장하는 감소된 압력 통로(19)를 경유하여 밀봉 챔버(13)와 연통한다.

토출 경로(16)도 단부판(9)의 대향 단부면과 정합하는 하우징(1)의 단부면으로 개방된다. 토출 경로(16)는 오리피스(21)를 경유하여 펌프 유닛(3)의 압력실(11)을 동력 조향 시스템의 액츄에이터에 유체 연통 가능하게 연결된 송출 포트(22)와 연통시킨다. 토출 경로(16)는 축방향 보어(12)에 실질적으로 평행하게 배열된 유도 통로(16a)와 연통 통로(16b)를 포함한다. 오리피스(21)는 유도 통로(16a)와 축방향 보어(12)에 실질적으로 수직인 연통 통로(16b) 사이에 배치된다. 유도 통로(16a)와 연통 통로(16b)는 오리피스(21)의 상류 및 하류에 배치되고 오리피스(21)를 경유하여 서로 연통된다. 특히, 도3에 상세히 도시되어 있는 바와 같이, 유도 통로(16a)는 단부판(9)에 형성된 배출 포트(20)를 경유하여 압력실(11)과 부피 감소 펌핑 챔버(10)와 연통하는 반면에, 연통 통로(16b)는 송출 포트(22)와 유체 연통식으로 연결된다.

유동 조절 밸브(23)는 토출 경로(16)의 유도 통로(16a) 내에 배치되어, 토출 경로(16)를 통과하는 유체의 에너지에 응답하여 오리피스(21)의 개구 면적을 가변 조절하도록 작동된다. 유동 조절 밸브(23)는 압력실(11) 내의 유체 압력이 가해지는 베어링면(23c)을 갖는 가동 스풀(23a)과, 오리피스(21)의 개구 면적을 증가시키도록 일방향으로 스풀(23a)을 편의시키는 스프링(24)을 포함한다. 유동 조절 밸브(23)는 또한 스프링(24)을 지지하고 스프링(24)과 연통하는 스프링 챔버를 한정하도록 스풀(23a)과 협동하는 가동 스프링 보유기(25)와, 일방향에 대향하는 방향으로 스프링 보유기(25) 상에 작용하는 스프링(24)의 편의력에 대항하여 스프링 보유기(25)를 편의시키는 제2 스프링(27)을 포함한다.

특히, 도3에 상세히 도시한 바와 같이, 스풀(23a)은 유도 통로(16a) 내에 활주식으로 배치되고 폐쇄 단부를 갖는 중공 원통형 형상으로 형성된다. 스풀(23a)은 스프링 챔버의 일부를 형성하는 스프링 장착 보어(23b)를 한정하도록 협동하는 원통형 측벽과 디스크형 바닥 벽을 포함한다. 베어링면(23c)은 스풀(23a)의 바닥 벽의 외부면 상에 위치되고 단부판(9)의 배출 포트(20)에 노출된다. 스프링 챔버 내의 스프링(24)은 스풀(23a)의 바닥벽의 내부면 상에 보유된 일단부와, 스프링 보유기(25)의 스프링 장착부(25a)에 의해 보유된 대향 단부를 갖는다. 스프링(24)은 오리피스(21)의 최대 개구 면적을 허용하도록 스풀(23a) 상에 작용하는 소정의 편의력을 갖는다.

스프링 보유기(25)는 스프링 챔버의 일부를 형성하도록 스풀(23a)의 스프링 장착 보어(23b)와 동축인 스프링 장착 보어(25c)를 스프링 장착부(25a)에서 갖는다. 스프링 장착부(25a)는 스프링 장착 보어(25c)의 바닥에 스프링(24)의 대향 단부를 보유한다. 스프링 장착부(25a)는 스프링 보유기(25)와 일체식으로 형성된 중공 원통형 플랜지의 형태로 이루어진다. 플랜지는 스프링 장착 보어(25c)를 한정하도록 협동하는 스프링 보유기(25)의 샤프트형 본체부로부터 방사상 외부로 연장하는 디스크 형상부 및 디스크 형상부의 외주연으로부터 축방향으로 연장하는 주연부를 포함한다. 스프링 장착부(25a)는 스프링 장착부(25a)에 대해 스풀(23a)의 원활한 활주 이동에 적합한 소정 공차로 스풀(23a)의 스프링 장착 보어(23b)에 끼워 맞춤된다. 스프링 장착부(25a)는 원통형 플랜지의 주연 외부면에 의해 한정된 스풀(23a)의 활주 이동을 허용하기 위한 안내부를 갖는다. 스풀(23a)은 압력실(11)로부터 토출 경로(16)의 유도 통로(16a)로 유동하는 유체의 에너지와 유체의 에너지에 대항하여 작용하는 스프링(24)의 편의력 사이의 균형에 응답하여 스프링 장착부(25a)의 안내부 상에서 활주 가능하다. 오리피스(21)의 개구 면적은 스풀(23a)의 활주 이동에 의해 가변 조절된다.

스프링 보유기(25)는 제1 스프링 장착부(25a)로부터 축방향으로 이격되고 제2 스프링(27)의 일단부를 보유하는 제2 스프링 장착부(25b)를 갖는다. 스프링 보유기(25)에는 오리피스(21)에 노출되어 있는 주연 홈(28)이 제1 및 제2 스프링 장착부(25a, 25b) 사이에서 형성된다. 제2 스프링 장착부(25b)는 하우징(1)과 협동하여 제2 스프링(27)을 수용하는 제2 스프링 챔버를 한정한다. 제2 스프링 챔버는 토출 경로(16)를 통과하는 유체 유동에 노출되는 것으로부터 방지된다. 특히, 제2 스프링 장착부(25b)는 스프링 보유기(25)와 일체로 형성되고 스프링 보유기(25)의 축형 본체부로부터 방사상 외부로 연장하는 칼라(collar)의 형태로 이루어진다. 하우징(1)은 제2 스프링 챔버의 일부를 형성하는 스프링 장착 구멍(26)을 갖고 그 바닥에는 제2 스프링(27)의 대향 단부가 보유된다. 제2 스프링 장착부(25b)는 하우징(1)의 스프링 장착 구멍(26)에 활주식으로 장착된다. 제2 스프링 장착부(25b)는 제2 스프링 챔버에 노출된 하나의 축방향 단부면을 갖고, 제2 스프링(27)의 일단부는 그 위에 보유된다. 제2 스프링 장착부(25b)도 제2 스프링 챔버를 토출 경로(16)의 유도 통로(16a)와 그의 주연면 상에서 연통시키는 축방향 홈(29)을 갖는다.

제2 스프링(27)은 스풀(23a)이 단부판(9)의 배출 포트(20)를 향하는 상태에서 스프링 보유기(25)를 편의시킨다. 즉, 제2 스프링(27)은 오리피스(21)의 개구 면적을 증가시키는 방향으로 스풀(23a)을 편의시킨다. 이 실시예에서, 제2 스프링(27)은 스프링 보유기(25) 상에 반대 방향으로 작용하는 스프링(24)의 편의력보다 큰 편의력을 갖는다. 스프링 보유기(25)는 압력실(11)로부터 토출 경로(16)로 토출된 유체의 에너지와 유체 에너지에 대항하여 작용하는 제2 스프링(27)의 편의력 사이의 균형에 응답하여 하우징(1)에 대해 이동 가능하다.

상술된 구조에서, 스풀(23a)은 압력실(11)로부터 토출 경로(16)로 토출된 유체의 에너지와 유체 에너지에 대항하여 작용하는 스프링(24, 27) 각각의 편의력 사이의 균형에 응답하여 오리피스(21)에 대해 이동 가능하다. 스풀(23a)은 도3 내지 도5에 도시된 바와 같이 제1 위치와, 제2 위치와, 제3 위치를 갖는다. 제1 위치에서, 스풀(23a)은 토출 경로(16)를 통과하여 송출 포트(22)로 유동하는 유체의 양을 최대화시키도록 오리피스(21)의 최대 개구 면적을 허용한다. 특히, 압력실(11)에서 유체는 배출 포트(20)와, 유도 통로(16a)와, 스프링 보유기(25)의 주연 홈(28)과, 오리피스(21)와, 연통 통로(16b)를 경유하여 송출 포트(22)로 유동한다. 스풀(23a)은 단부판(9)의 단부면과 함께 바닥벽의 외주연에서 접촉하도록 스프링의 소정 편의력에 의해 밀린다. 스풀(23a) 상에 작용하는 스프링(24)의 편의력은 압력실(11) 내의 유체 압력, 즉 배출 포트(20)를 경유하여 스풀(23a)의 베어링면(23c) 상에 작용되는 부피 감소 펌핑 챔버(10) 내의 유체 압력을 극복한다. 제2 위치에서, 스풀(23a)은 배출 포트(20)를 경유하여 펌핑 챔버(10)로부터 토출된 유체에 의해 오리피스(21)의 개구 면적이 최대보다는 작은 중간 정도의 면적으로 제한되도록 스프링(24)의 소정 편의력에 대항하여 스프링 보유기(25) 상에서 밀리면서 미끄러진다. 토출 경로(16)를 통하여 송출 포트(22)로 유동하는 유체의 양은 오리피스(21)의 제한된 개구 면적으로 감소된다. 압력실(11) 내의 유체 압력은 스풀(23a)의 바닥벽이 스프링 보유기(25)의 제1 스프링 장착부(25a)의 말단부에 닿아서 이를 밀도록 스풀(23a) 상에 작용하는 스프링(24)의 편의력을 초과한다. 배출 포트(20)와 토출 경로(16)의 유도 통로(16a) 사이의 유체 연통이 허용된다. 제3 위치에서, 스풀(23a)은 압력실(11) 내의 유체 압력에 의해 제2 스프링(27)의 편의력에 대항하여 이동하도록 스프링 보유기(25)와 함께 힘을 받아 오리피스(21)의 개구 면적을 중간보다 작은 최소 면적으로 제한한다. 오리피스(21)를 경유하여 송출 포트(22)로 유동하는 유체의 양은 더 감소된다. 이 상태에서, 압력실(11) 내의 유체 압력은 제2 스프링(27)의 편의력을 초과하여 스풀(23a)과 함께 스프링 보유기(25)를 스프링 장착 구멍(26)의 바닥을 향해 밀게 된다. 따라서, 스풀(23a)은 스프링(24)의 소정 편의력에 대항하여 제1 위치로부터 제2 위치로 그리고 제2 스프링(27)의 편의력에 대항하여 제2 위치로부터 제3 위치로 이동 가능하다.

도1을 다시 참조하면, 유동 조절 밸브(30)는 하우징(1) 내에 배치된다. 유동 조절 밸브(30)는 오리피스(21)의 상류의 유체 압력과 오리피스(21)의 하류의 유체 압력 사이의 차이에 응답하여 압력실(11)과 흡입 경로(15)와 연통하는 배출 통로(34) 사이의 유체 연통을 가변 조절하도록 작동한다. 유동 조절 밸브(30)는 하우징(1)의 축방향 보어(12)에 실질적으로 평행하게 연장하는 스풀 보어(17) 내에 활주식으로 배치된 스풀(31)과, 펌프 유닛(3)의 단부판(9)을 향해 스풀(31)을 편의시키는 스프링(32)을 포함한다. 스풀(31)은 스풀 보어(17)를 펌프 유닛(3)의 단부판(9)에 인접하는 하우징(1)의 일 측면 상에 배치된 제1 스풀 챔버(17a)와, 하우징(1)의 대향측 상에 위치된 제2 스풀 챔버(17b)로 나눈다. 배출 통로(34)는 스풀 보어(17)로 개방하는 일단부와 흡입 경로(15)로 개방하는 타단부를 갖는다. 제1 스풀 챔버(17a)는 압력실(11) 내의 유체를 제1 스풀 챔버(17a)로 도입시키도록 압력실(11)에 개방하는 포트(35)를 경유하여 펌프 유닛(3)의 압력실(11)과 연통한다. 제2 스풀 챔버(17b)는 토출 경로(16) 내의 유체 압력이 유도되는 연통 통로(37)를 경유하여 송출 포트(22)와 유체 연통 가능하게 연결된다. 스풀(31)은 도1에 도시된 정상 위치를 갖고, 정상 위치에서 스풀(31)은 스프링(32)에 의해 배출 통로(34)를 폐쇄시키고 랜드(33)에 의해 압력실(11)과 배출 통로(34) 사이에 유체 연통을 제한하도록 밀리게 된다. 스풀(31)은 또한 스풀(31)이 스프링(32)의 편의력에 대항하여 도1에 도시된 바와 같이 우측으로 이동되어 압력실(11)과 배출 통로(34) 사이에 유체 연통을 허용하도록 배출 통로(34)를 개방시킨다.

덮개(2)에는 엔진 회전 속도, 즉 공연비를 조절하도록 펌프 유닛(3)의 부하를 검출하기 위해 작동하는 압력 스위치(41)가 장착되어 있다. 압력 스위치(41)는 덮개(2)에 형성된 장착 보어 내에 배치된다. 장착 보어는 덮개(2)에 형성된 방사상 통로(44)와 축방향 통로(45)를 경유하여 단부판(9)의 보어(9b)와 연통한다. 압력 스위치(41)는 고정 접촉자(41a)와 가동 접촉자(41b)를 포함한다. 가동 접촉자(41b)는 압력실(11)과 연통하는 통로(42)에 노출된 일단부를 갖는다. 이 배열로 압력 스위치(41)는 압력실(11) 내의 유체 압력에 응답하여 작동 가능하다.

하우징(1)과 덮개(2)는 도시되어 있지 않은 볼트와 같은 적절한 체결 부재에 의해 서로 결합된다. 밀폐 링(46)은 덮개(2)와 정합하는 하우징(1)의 단부면에 장착된다. 밀폐 링(46)은 압력실(11) 내의 유체가 압력실로부터 누출되는 것을 방지한다. 밀폐 링(47)은 덮개(2)와 단부판(8) 사이에 배치되고 단부판(8)의 보어(8b)로부터 압력실(11)을 격리시킨다.

유압 펌프의 작동은 하기에 설명될 것이다.

구동 샤프트(38)가 도시되어 있지 않은 풀리와 같은 적절한 부재를 경유하여 회전될 때, 구동 샤프트(38)와 연결된 회전자(6)는 회전 구동된다. 회전자(6)의 회전 동안, 유압 유체는 흡입 경로(15)와, 흡입 포트(18a, 18b)와, 유입 포트(9e)를 경유하여 펌프 유닛(3)의 부피 증가 펌핑 챔버(10)로 도입되고, 펌프 유닛(3)의 부피 감소 펌핑 챔버(10)의 유체는 압력실(11)로 토출된다. 압력실(11) 내의 유체는 유동 조절 밸브(30)의 제1 스풀 챔버(17a)로 유입되고 동시에 토출 경로(16)와, 오리피스(21)와, 송출 포트(22)로 유동한다. 송출 포트(22)를 경유하여 동력 조향 시스템의 액츄에이터로 주입된 유체는 구동 샤프트(38)의 회전 속도에 응답하여 협동하는 유동 조절 밸브(23, 30)에 의해 가변 조절된다.

특히, 회전자(6)가 저속으로 회전할 때, 유동 조절 밸브(30)의 스풀(31)은 도1에 도시된 정상 위치에 배치되고, 압력실(11)과 배출 통로(34) 사이의 유체 연통은 억제된다. 압력실(11)로부터 유동하는 유체의 모든 양은 토출 경로(16)와 최대 개구 면적을 갖는 오리피스(21)를 경유하여 동력 조향 시스템의 액츄에이터로 송출되게 된다. 회전자(6)의 회전 속도가 상승함에 따라, 압력실(11)로부터 토출된 유체의 양은 증가하고 토출 경로(16)와 오리피스(21)로 유동하는 동안 유동 조절 밸브(30)의 제1 스풀 챔버(17a)로 유입하여 스풀(31)이 스프링(32)에 대항하도록 힘을 작용한다. 스풀(31)은 정상 위치로부터 압력실(11)과 배출 통로(34) 사이의 유체 연통이 오리피스(21)의 상류 및 하류의 유체 압력 사이의 차이에 응답하여 형성되는 작동 위치로 변위된다. 따라서, 스풀(31)은 스프링(32)이 소정 길이를 갖는 압축 상태로 될 때까지 스프링(32)의 편의력에 대항하여 이동하고 배출 통로(34)가 개방된다. 제1 스풀 챔버(17a) 내의 유체는 배출 통로(34)로부터 토출되어 흡입 경로(15) 및 도시되어 있지 않은 저장소로 다시 주입된다. 이것은 토출 경로(16)와 오리피스(21)를 경유하여 동력 조향 시스템의 액츄에이터로 송출된 유체가 소정량까지 감소되게 한다. 회전자(6)의 회전 속도가 더 증가되면, 스풀(31)은 압력실(11)과 배출 통로(34) 사이의 유체 연통이 최대가 되는 작동 위치로 이동된다. 유동 조절 밸브(23)는 압력실(11)과 배출 통로(34) 사이에서 최대 유체 연통을 허용하는 유동 조절 밸브(30)에 응답하여 오리피스(21)의 최대 개구 면적을 감소시키도록 작동한다. 특히, 압력실(11)로부터 토출 경로(16)로 유동하는 유체는 유체 에너지가 스풀(23a)을 스프링(24, 27)의 편의력에 대항하여 이동시켜 오리피스(21)의 최대 개구 면적을 감소시키도록 유동 조절 밸브(23)의 스풀(23a)에 가해진다. 즉, 압력실(11) 내의 유체 압력은 배출 포트(20)를 경유하여 토출 경로(16)의 유도 통로(16a) 내의 스풀(23a)의 베어링면(23c) 상에 작용된다. 토출 경로(16)를 통과하는 유체 에너지가 증가함에 따라, 스풀(23a)은 스풀(23a) 상에 작용하는 개별적인 스프링(24, 27)의 편의력에 대항하여 도3에 도시된 제1 위치로부터 도4 및 도5에 도시된 제2 및 제3 위치로 변위되도록 강제된다. 오리피스(21)의 개구 면적은 감소하여, 오리피스(21)를 통과하는 연통 통로(16b)로 유동하는 유체의 양은 감소된다. 유체의 감소량은 송출 포트(22)를 경유하여 동력 조향 시스템의 액츄에이터로 주입된다.

이 실시예에서, 스풀(23a)은 직렬로 배열된 스프링(24)과 스프링(24)의 편의력보다 큰 편의력을 갖는 제2 스프링(27)에 연결되어, 유동 조절 밸브(23)의 스풀(23a)은 스프링(24, 27)의 편의력이 스풀(23a)을 대응하는 위치들로 변위되게 작동시키는 두 단계로 이동 가능하게 된다. 제1 단계에서, 스풀(23a)은 스풀(23a)의 바닥벽이 스프링 보유기(25)의 원통형 플랜지(25a)의 말단부와 접촉할 때까지 스프링(24)의 편의력에 대항하여 도3에 도시된 위치로부터 도4에 도시된 위치로 변위된다. 제1 단계에 후속하는 제2 단계에서, 스풀(23a)은 도4에 도시된 위치로부터 도5에 도시된 위치로 이동된다.

상술된 배열로 스풀(23a)과 스프링 보유기(25)에 의해 한정된 스프링 챔버 내에 수용된 스프링(24)은 토출 경로(16)를 통과하는 유체로부터 격리된다. 즉, 스프링(24)은 유도 통로(16a)를 통해 오리피스(21)로 유동하는 유체에 의해 충격을 받는 것으로부터 방지된다. 또한, 제2 스프링(27)이 유도 통로(16a)를 통과하는 유체에 노출됨이 없이 하우징(1)과 스프링 보유기(25)에 의해 한정된 제2 스프링 챔버 내에 배치되기 때문에, 제2 스프링(27)은 유체에 의해 충격을 받는 것으로부터 방지된다. 스프링(24, 27)은 토출 경로(16)를 통과하는 유체 유동에 의해 진동되는 것으로부터 방지된다. 따라서, 유동 조절 밸브(23)의 스풀(23a)은 토출 경로(16)에서 유체 유동에 의해 영향을 받지 않고 원활하고 신뢰성있게 이동할 수 있다. 유동 조절 밸브(23)는 오리피스(21)의 개구 면적을 가변 조절하도록 작동되어, 유체의 유동량의 안정적인 특성이 얻어질 수 있는 유압 펌프의 성능을 개선하도록 작용한다.

동력 조향 시스템용 유압 펌프는 상술된 실시예의 회전식 베인 형태에 한정되지 않고 플런저, 피스톤 등과 같은 다양한 다른 형태를 포함할 수 있다.

Claims

하우징과,

하우징 내의 압력실과,

압력실과 연통 가능한 배출 통로와,

송출 포트와,

압력실을 송출 포트와 유체 연통 가능하게 연결하는 토출 경로와,

토출 경로에 배치된 오리피스와,

오리피스의 상류의 유체 압력과 오리피스의 하류의 유체 압력 사이의 차이에 응답하여 압력실과 배출 통로 사이의 유체 연통을 가변 조절하도록 작동하는 제1 유동 조절 밸브와,

토출 경로 내에 배치되고 토출 경로를 통과하는 유체의 에너지에 응답하여 오리피스의 개구 면적을 가변 조절하도록 작동하는 제2 유동 조절 밸브를 포함하며,

상기 제2 유동 조절 밸브는 압력실 내의 유체 압력이 가해지는 베어링면을 갖는 가동 스풀과, 오리피스의 개구 면적을 증가시키는 일방향으로 스풀을 편의시키는 스프링과, 스프링을 지지하고 스풀과 협동하여 스프링을 수용하는 스프링 챔버를 한정하는 가동 스프링 보유기를 구비하는 것을 특징으로 하는 유압 펌프.
제1항에 있어서, 제2 유동 조절 밸브는 상기 일방향에 대향하는 방향으로 스프링 보유기 상에 작용하는 스프링의 편의력에 대항해서 스프링 보유기를 편의시키는 제2 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 펌프.
제2항에 있어서, 제2 스프링은 스프링의 편의력보다 큰 편의력을 갖는 것을 특징으로 하는 유압 펌프.
제3항에 있어서, 스프링은 오리피스의 최대 개구 면적을 허용하도록 소정 편의력을 갖는 것을 특징으로 하는 유압 펌프.
제4항에 있어서, 스풀은 오리피스의 개구 면적이 최대인 제1 위치와, 오리피스의 개구 면적이 최대보다 작은 중간인 제2 위치와, 오리피스의 개구 면적이 최소인 제3 위치를 갖고, 상기 스풀은 스프링의 소정의 편의력에 대항하여 제1 위치로부터 제2 위치로 이동 가능하고 제2 스프링의 편의력에 대항하여 제2 위치로부터 제3 위치로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 유압 펌프.
제5항에 있어서, 제2 유동 조절 밸브는 압력실과 배출 통로 사이에서 최대 유체 연통을 허용하는 제1 유동 조절 밸브에 응답하여 오리피스의 최대 개구 면적을 감소시키도록 작동하는 것을 특징으로 하는 유압 펌프.
제1항에 있어서, 토출 경로는 오리피스의 상류의 제1 통로와 오리피스의 하류의 제2 통로를 포함하고, 제1 및 제2 통로는 오리피스를 경유하여 서로 연통하고, 상기 제2 유동 조절 밸브는 제1 통로 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 유압 펌프.
제2항에 있어서, 스풀은 스프링 챔버의 일부를 형성하는 스프링 장착 보어를 갖는 것을 특징으로 하는 유압 펌프.
제8항에 있어서, 스프링 보유기는 스프링의 일단부를 보유하는 제1 스프링 장착부를 갖고, 상기 제1 스프링 장착부는 스프링 챔버의 일부를 형성하도록 스풀의 스프링 장착 보어와 동축인 스프링 장착 보어를 갖고, 상기 제1 스프링 장착부는 스풀과 끼워 맞춤되는 것을 특징으로 하는 유압 펌프.
제9항에 있어서, 스프링 보유기의 제1 스프링 장착부는 스프링 보유기에 대해 스풀의 활주 이동을 허용하는 안내부를 갖는 것을 특징으로 하는 유압 펌프.
제10항에 있어서, 스풀은 스프링의 대향 단부가 보유되는 폐쇄 단부를 갖는 중공 원통형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유압 펌프.
제11항에 있어서, 스프링 보유기의 제1 스프링 장착부는 디스크 형상부와 디스크 형상부와 결합된 주연부를 포함하여 스프링 장착 보어를 한정하는 중공 원통형 플랜지를 포함하고, 상기 주연부는 안내부를 한정하는 주연 외부면을 갖는 것을 특징으로 하는 유압 펌프.
제12항에 있어서, 스프링 보유기는 제1 스프링 장착부로부터 축방향으로 이격되고 제2 스프링의 일단부를 보유하는 제2 스프링 장착부를 갖는 것을 특징으로 하는 유압 펌프.
제13항에 있어서, 스프링 보유기의 제2 스프링 장착부는 제2 스프링을 수용하는 제2 스프링 챔버를 한정하도록 하우징과 협동하는 것을 특징으로 하는 유압 펌프.
제14항에 있어서, 스프링 보유기의 제2 스프링 장착부는 스프링 보유기와 일체로 형성된 칼라를 포함하고, 상기 칼라는 제2 스프링의 일단부를 보유하고 제2 스프링 챔버에 노출된 하나의 축방향 단부면을 갖는 것을 특징으로 하는 유압 펌프.
제13항에 있어서, 스프링 보유기는 오리피스에 노출된 주연 홈을 제1 및 제2 스프링 장착부 사이에서 갖는 것을 특징으로 하는 유압 펌프.
제14항에 있어서, 하우징은 제2 스프링 챔버의 일부를 형성하는 스프링 장착 구멍을 갖고, 상기 스프링 장착 구멍은 제2 스프링의 대향 단부를 보유하는 바닥을 갖는 것을 특징으로 하는 유압 펌프.