KR100361111B1 - 차량의동력지원조향장치를위한로터리슬라이드밸브 - Google Patents

차량의동력지원조향장치를위한로터리슬라이드밸브 Download PDF

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Abstract

차량의 보조동력조향을 위한 로타리 슬라이드밸브(1)는 밸브하우싱(2)의 밸브구멍(5) 내에 밸브 입구부(23)와 결부된 로타리 슬라이드(4)를 포함하고 있다. 밸브슬라이드(4)의 축방향에 따른 구멍(6)에는 제어부시(7)가 있어서, 일정한 범위내 각도로 회전이 되도록 들어 있다. 제어부시(7)는 밸브-출구부(18)와 선회고정으로 결부되어 있다. 로타리 슬라이드(4)와 밸브-출구부(18) 사이에는 센터링구(31)가 있어서 2개의 서로 회전가능한 부품을 포함하며 최소한 양 부품사이에 끼어 있는 하나의 볼(37)을 포함한다. 센터링구(31)의 일부는 역동프란쟈(32)와 고정이되고 로타리 슬라이드(4)와 회전이 안되나 축방향으로는 슬라이딩이 가능하도록 결합이 되어 있다. 센터링구(31)의 다른 부분은 지정된 위치에서 밸브-출구부(18)와 회전이 안되고 슬라이딩이 안되도록 결합이 되어 있다. 볼(37)은 양부품의 홈(35,36)속에서 지지되어 있다. 이러한 로타리 슬라이드밸브에 있어서 센터링구(31)는 그의 센터하중과 그의 정확한 중심위치에 대하여 로타리 슬라이드(4)와 제어부시(7) 사이의 유압중심 조정과는 독립적으로 조정 가능하다.

Description

차량의 동력 지원 조향 장치를 위한 로터리 슬라이드 밸브
본 발명은 특허청구범위 제1항의 상위 개념에 따른 차량의 동력 지원 조향장치(power-assisted steering system)를 위한 로터리 슬라이드 밸브에 관한 것이다. 상기 로터리 슬라이드 밸브는 동심으로 서로 움직이게 되어 있으며 백래쉬 커플링(backlash coupling)의 회전 경로에 대하여 서로에 대해 최대 한도로 회전 가능한 제 1 및 제 2 밸브 요소를 포함한다. 이때 밸브 입구 부분과 연결되어 있는 제 1 밸브 요소는 반경 방향으로 연장되어 있는 로터리 슬라이드로 구성되어 있다. 제 2 밸브 요소는 밸브 출구 부분과 상대 회전이 안되도록 고정 결합되어 반경 방향으로 내부에 위치한 제어 부시 역할을 하며, 로터리 슬라이드 축 방향 구멍내에 들어 있다. 제 1 및 제 2 밸브 요소는 최소한 부분적으로 이들의 축 방향 길이에 있어서 한계가 있는 한편, 서보 모터의 2개의 작동실로의 그리고 작동실로부터의 압력 매체를 제어하기 위하여 상호 공동 작용하는 길이 방향 제어 슬롯을 가지고 있다. 토션 바(tortion bar)는 경사진 위치로부터 제 1 및 제 2 밸브 요소를 이의 중립 위치로 복귀시키는데 사용된다.
이러한 형태의 로터리 슬라이드 밸브는 DE-A1-43 10 396의 주제이다. 상기 로터리 슬라이드 밸브는 이것이 로터리 슬라이드 내부에서 제어 부시의 특수한 배치에 의하여 전체 밸브의 외부 크기가 현저히 작게 유지될 수 있다는 장점을 갖는다. 이러한 로터리 슬라이드 밸브의 센터링(centering)은 토션 바에 의해서만 수행된다. 토션 바는 상기 토션 바에 의한 로터리 슬라이드 밸브의 중심부에서 반작용이 매우 작다는 특징을 갖는 것이 공지되어 있다.
이에 따라서 다른 로터리 슬라이드 밸브의 경우 토션 바 외에 추가로 특히 로터리 슬라이드 밸브의 직접 중심부에 아주 정확한 중심을 잡을 수 있는 센터링 장치를 설치하도록 제안되어 왔다. 이러한 추가적인 센터링 장치는 예를 들면 DE-C1 42 01 311에 공지되어 있다. 이러한 실시예에서, 추가적인 센터링 장치는 축방향으로 추가적인 구조 공간을 필요로 한다. 그러나, 주요 단점은 이러한 중앙 센터링이 개별적인 부품 제작 후에 더 이상 조정이 안된다는 점이다. 이것으로 인하여, 중앙 센터링 차이 및 토크 차이가 크게 생겨날 수 있다. 센터 스프링은 한편으로 회전부에 다른 한편으로 고정부에 지지되어 있으므로, 로터리 슬라이드 밸브의 감도에 영향을 주는 추가적인 마찰이 발생한다.
따라서, 본 발명의 과제는 조정이 가능하고 제 1 및 제 2 밸브 요소들 사이에 어떠한 추가적인 마찰을 발생시키지 않는 추가적인 중앙 센터링 장치를 구비한 로터리 슬라이드 밸브를 설치하는 것이 기초가 된다.
이러한 과제는 특허청구범위 제1항에 제시된 로터리 슬라이드 밸브에 의하여 해결된다. 본 발명의 유리한 실시예는 종속항에 기재되어 있다, 본 발명에 따른 로터리 슬라이드 밸브의 조립 방법이 특허청구범위 제8항에 기재되어 있다.
상기 해결방안은 스프링 하중 센터링 장치가 이러한 유형의 로터리 슬라이드 밸브의 로터리 슬라이드와 밸브 출구 부분 사이에 설치되어 있는 것이며, 상기 센터링 장치는 서로에 대하여 회전될 수 있는 제 1 및 제 2 부품, 및 상기 제 1 및 제 2 부품 사이에 배치되어 있는 적어도 1개의 볼을 포함한다. 이 때, 제 1 부품은 반작용 피스톤과 고정 결합되고 로터리 슬라이드와 상대적인 회전을 방지하도록 고정 결합되나, 축방향으로 슬라이딩되도록 결합되어 있다. 제 2 부품은 소정의 위치에서 밸브 출구부와 선회도 안되고 축방향 슬라이딩도 안되도록 결합되어 있다. 상기 볼은 제 1 및 제 2 부품의 홈에 지지되어 있다.
로터리 슬라이드 및 밸브 출구 부분 사이에 센터링 장치를 배치함으로써, 센터링 장치의 일부는 밸브 출구 부분에 대한 소정의 위치에 고정될 수 있다. 이것으로 인하여, 센터링 장치는 개별적인 부품의 제작 후에 센터링 위치 및 센터링 하중에 대하여 용이하게 조정될 수 있다. 외부에 배치된 로터리 슬라이드 및 밸브 출구 부분 사이에 센터링 장치를 배치함으로써, 반작용 피스톤에 작용하는 스프링을 로터리 슬라이드에 지지하는 것이 또한 가능하다. 반작용 피스톤은 로터리 슬라이드와 함께 회전하므로, 어떠한 마찰도 없도록 스프링이 부착되어 있는 두 위치 사이에 어떠한 상대 운동도 발생하지 않는다.
밸브 출구 부분과 결합되어 있는 센터링 장치의 제 2 부품은 이의 정면에 V-형 홈을 갖는 용이하게 제작된 링 피스(ring piece)로 적절히 구성되어 있다. 링 피스 및 밸브 출구 부분은 소정의 위치에서 함께 구멍이 뚫리고 링 피스는 핀에 의하여 밸브 출구 부분과 고정 연결된다. 조립을 간소화하고 로터리 슬라이드 밸브 작동 중에 위치를 고정하기 위하여, 볼이 플라스틱 케이지 내부에 들어 있다. 그 일단부는 반작용 피스톤에 그리고 타단부는 로터리 슬라이드에 배치된 "스토퍼" 예를 들면 스냅 링에 지지되어 있는 스프링은 판 스프링(plate spring) 유형의 스프링으로 적절히 구성된다. 이에 의해 길이가 매우 짧을 때 정확히 조정된 센터링 하중 및 매우 짧은 구조 길이의 구현이 가능하다.
이하, 본 발명은 도면에 제시되어 있는 바람직한 실시예에 의하여 보다 상세히 설명될 것이며, 그 내용은 다음과 같다:
제 1 도는 개략적으로 도시된 관련 조향 기어를 구비한 본 발명에 따른 로터리 슬라이드 밸브의 횡단면도이며,
제 2 도는 제 1 도의 화살표 II에 따른 센터링 장치의 평면도이며,
제 3도는 제 1 도의 확대된 크기로 화살표 III의 상세도이다.
로터리 슬라이드 밸브(1)는 동력 지원 조향 장치(3)의 밸브 하우징(2)에 포함되어 있다.
상기 로터리 슬라이드 밸브(1)는 로터리 슬라이드(4)의 형태로 제 1 밸브 요소를 포함하며, 이것은 밸브 하우징(2)의 밸브 구멍(5)에서 회전가능하게 안내된다. 로터리 슬라이드(4)는 축방향 구멍(6)을 가지며 이 안에 제어 부시(7)의 형태로 제 2 밸브 요소가 회전가능하게 안내된다. 따라서, 로터리 슬라이드(4)는 반경 방향에서 외부로 배치되는 한편, 제어 부시(7)는 반경 방향에서 내부로 배치된다.
로터리 슬라이드(4)는 이의 외측 표면에 환형 홈(8, 10, 11)을 구비하며, 여기에 서보 펌프(12), 또는 서보 모터(15)의 2개의 작동실(13 및 14)이 연결되어 있다. 상기 환형 홈(8, 10, 11)은 실 링(seal ring)(16)에 의하여 밸브 구멍(5)과 밀폐되어 있다. 로터리 슬라이드(4)는 롤러 베어링(17)에 의하여 밸브 하우징내에서그리고 롤러 베어링(19)에 의하여 밸브 출구 부분(18)상에서 지지되어 있다. 로터리 슬라이드(4)는 이의 축방향 구멍(6)에 도시되지 않은 길이 방향 제어 슬롯을 구비하며, 이것은 이들이 축방향 길이에 있어서 한계가 있으며, 제어 부시(7)의 외부 표면에 배치된 길이 방향 제어 슬롯(21)과 함께 공동으로 작용한다. 길이 방향 제어 슬롯(21)의 일부는 제어 부시(7)의 양 단부의 방향으로 밀폐되어 있다. 길이 방향 제어 슬롯(21)의 일부는 제어 부시(7)의 일단부의 방향으로 개방되어 있고 압력 매체 컨테이너(22)와 연결되어 있으며, 이에 의하여 서보 펌프(12)는 압력 매체를 흡입한다.
로터리 슬라이드(4)는 조향 축 커넥터로 구현되는 밸브 입구 부분(23)과 고정 연결되어 있다. 예를 들면, 조향 축 커넥터는 여기에 도시되지 않은 조향 축과 역시 도시되지 않은 유니버설 조인트에 의하여 연결되어 있다. 또한, 로터리 슬라이드(4)는 백래쉬 커플링(24)에 의하여 밸브 출구 부분(18)과 연결되어 있다. 백래쉬 커플링(24)은 예를 들면 로터리 슬라이드(4)상에서 내치(interior teeth)로 그리고 밸브 출구 부분(18)상에서 외치(exterior teeth)로 구성되어 있다. 밸브 출구 부분(18)은 동시에 동력 지원 조향 장치(3)의 기계적 부분을 위한 입구부를 구성하며 피니온(25)과 연결되어 있다. 상기 피니온(25)은 조향 하우징(26)에서 회전가능 하게 지지되고 조향 하우징(26)내에서 축방향을 따라서 슬라이딩이 가능하도록 되어 있는 래크(27)와 함께 작용한다.
로터리 슬라이드(4)는 이밖에도 토션 바(28)에 의하여 밸브 출구 부분(18)과 연결되어 있다. 이것의 일부에 대해 밸브 출구 부분(18)은 그 쪽에서 핀(30)에 의하여 제어 부시(7)와 상대적인 회전이 방지되도록 고정 연결되어 있으며, 이의 다른 단부는 밸브 출구 부분(18)의 축방향 구멍에 수용되어 있다.
로터리 슬라이드(4) 및 제어 부시(7) 사이의 제한된 회전은 이러한 다른 결한에 의하여 가능하다. 서보 펌프(12)에 의해 운반되는 압력 매체는 제 1 및 제 2 밸브 요소 사이의 상기 회전에 의하여 서보 모터(15)의 각 작동실(13 또는 14)로 공급되고 이에 대응하는 다른 작동실(14 또는 13)로부터 압력 매체 컨테이너(22)로 각각 환류된다.
로터리 슬라이드(4) 및 밸브 출구 부분(18) 사이에는 센터링 장치(31)가 배치되어 있으며, 이것은 서로 회전가능한 2개의 부품을 포함한다. 제 1 부품은 반작용 피스톤(32)과 고정 연결되어 있거나 또는 이와 일체형으로 구성되어 있다. 반작용 피스톤(32)은 일체형으로 구성되어 있거나 또는 수 개의 개별적인 부품으로 조립되어 있다. 센터링 장치(31)의 제 2 부품은 링 피스(33)로 구현되며 상대 회전 및 슬라이딩을 방지하기 위하여 밸브 출구 부분(18)과 고정 결합된다. 도시되어 있는 바람직한 실시예에서, 링 피스(33)는 밸브 출구 부분(18)에 핀(34)으로 고정되어 있다.
서로를 향하여 V-형으로 경사진 경사면을 갖는 각각 적어도 1개의 홈(35 또는 36)은 센터링 장치(31)의 양 부품들의 표면을 향하는 정면 즉 반작용 피스톤(32)과 링 피스(33)에 구성되어 있다. 플라스틱 케이지(38)에 지지되어 있는 롤링 몸체 특히 볼(37)은 양 홈(35 및 36) 사이에 삽입되어 있다. 센터링 장치(31)의 제 1 및 제 2 부품은 판 스프링의 유형에 따른 형 스프링으로 구현되는스프링(40)에 의하여 함께 밀려진다. 상기 스프링(40)은 반작용 피스톤(32)에 작용하며 로터리 슬라이드(4)에 배치된 스토퍼(41)에 지지된다. 상기 스토퍼(41)는 예를 들면 스냅 링으로 구성된다.
로터리 슬라이드(4)는 이의 외주면에 길이 방향 그루브(42)를 그리고 반작용 피스톤(32)은 이의 내주면에 길이 방향 그루브(43)를 가지며, 이것은 길이 방향 그루브(42 및 43) 사이에 위치한 볼(44)과 함께 로터리 슬라이드(4)와 반작용 피스톤(32) 사이의 길이 방향 가이드를 형성한다. 이러한 길이 방향 가이드에 의하여 반작용 피스톤(32)은 상대 회전을 방지하기 위하여 로터리 슬라이드(4)와 고정 결합되어 있다. 그러나, 반작용 피스톤(32)은 로터리 슬라이드(4)에 대하여 축방향으로 거의 마찰없이 슬라이딩될 수 있다.
지금까지 기술된 본 발명에 따른 로터리 슬라이드는 이의 기계적 센터링에 더하여 유압식 반작용과 함께 간단한 방법으로 제공될 수 있다. 유압식 반작용 효과는 반작용 피스톤(32)에 인접하고 스프링(40)을 포함하는 공간(45)으로 라인(46)을 통해 조향 하중에 따른 서보 압력이 공급될 수 있다는 점에서 발생한다. 필요한 경우, 이러한 서보 압력은 주행 속도의 함수로 변화될 수 있다. 이것은 예를 들면 서보 펌프(12)에 의하여 운반되는 압력 매체가 주행 속도에 따라 조정될 수 있는 스로틀(47)에 의하여 라인(46)에 공급되는 것으로 달성된다. 낮은 주행 속도에서는 , 스로틀(47)은 거의 닫혀 있으므로 공간(45)에는 단지 비교적 낮은 반작용 압력이 우세하다: 로터리 슬라이드 밸브를 이동시키기 위해 조향 휠에 단지 비교적 작은 손 힘만이 필요하다. 그러나, 높은 주행 속도에서는 스로틀(47)은 이와 반대로 보다 더 개방되므로 충분한 서보 압력이 공간(45)에 작용한다. 반작용 피스톤(32)에 대한 이렇게 증가된 반작용 하중은 운전자가 조향 휠에 보다 증가된 힘을 사용함으로써 극복된다: 따라서, 운전자는 양호한 " 조향감 "을 유지한다.
이미 언급된 바와 같이, 본 발명으로 센터링 하중 및 정확한 중심 위치에 대하여 센터링 장치를 용이하게 조정할 수 있는 설계의 제공이 가능하다. 센터링 장치(31)는 로터리 슬라이드 밸브(1)의 이어지는 조립 방법으로 설치된다: 우선, 로터리 슬라이드(4) 및 제어 부시(7)는 이들의 유압 중심 위치에서 토션 바(28)에 의하여 서로간에 고정된다. 그 다음, 스프링(40) 및 반작용 피스톤(32)은 로터리 슬라이드(4)상으로 밀리고, 플라스틱 케이지(38)에 유지되어 있는 볼(37)은 반작용피스톤(32)의 V-형 홈(35)내로 삽입된다. 그 다음, 링 피스(33)의 V-형 홈(36)은 볼(37)과 정렬되며 소정의 힘으로 스프링(40)에 대하여 눌린다. 이러한 소정의 위치에서 센터링 하중의 크기와 기계적 중심 위치는 매우 정확하며, 링 피스(33)는 밸브 출구 부분(18)과 고정 결합되어 있다. 이러한 결합은 링 피스(33) 및 밸브 출구 부분(18)은 이미 정해진 위치에서 함께 구멍이 뚫리며 핀(34)에 의하여 서로 고정 결합됨으로써 적절히 달성된다.

Claims (9)

  1. 밸브 입구 부분(23)에 회전되지 않도록 연결된 제 1 밸브 요소와, 밸브 출구 부분(18)에 회전되지 않도록 연결된 제 2 밸브 요소를 구비하며,
    - 여기서 상기 제 1 밸브 요소는 반경 방향으로 외부에 위치한 로터리 슬라이드(4)로서 축방향 구멍(6)을 포함하고 토션 바 및 백래쉬 커플링(24)에 의하여 밸브 출구 부분(18)에 연결되며,
    - 여기서 상기 제 2 밸브 요소는 반경 방향으로 내부에 위치한 제어 부시(7)로서 로터리 슬라이드(4)의 축방향 구멍(6)에 안내되며,
    - 여기서 상기 제 1 및 제 2 밸브 요소는 동심으로 서로 움직일 수 있고 백래쉬 커플링(24)의 회전 경로에 대해 최대한 서로에 대해 회전가능하도록 밸브 하우징(2)에 배치되며,
    - 여기서 로터리 슬라이드(4)는 그 내부에 길이 방향 제어 슬롯(21)을 가지며, 제어 부시(7)는 그 외부에 길이 방향 제어 슬롯(21)을 가지며, 이것 중 최소한 일부는 이의 축 방향 길이에 있어서 한계가 있으며 그리고 이것은 서보 모터(15)의 2개의 작동실(13,14)로의 그리고 작동실로부터의 압력 매체를 제어하기 위하여 상호 공동 작용하며,
    - 여기서 로터리 슬라이드(4) 및 밸브 출구 부분(18) 사이에 센터링 장치가 배치되어 있는,
    차량의 동력 지원 조향 장치를 위한 로터리 슬라이드 밸브에 있어서,
    - 상기 센터링 장치(31)는 서로에 대하여 회전할 수 있는 제 1 및 제 2 부품, 및 상기 제 1 및 제 2 부품 사이에 배치되어 있는 적어도 1개의 볼(37)을 포함하며,
    - 여기서 제 1 부품은 반작용 피스톤(32)과 고정 결합되고 로터리 슬라이드(4)에 대해서는 회전이 안되나 축방향으로 슬라이딩되도록 결합되어 있으며,
    - 여기서 제 2 부품은 회전이 안되며 또한 축방향으로 슬라이딩도 안되도록 소정의 위치에서 밸브 출구 부분(18)과 결합되어 있으며,
    - 여기서 상기 볼(37)은 제 1 및 제 2 부품의 홈(35, 36)에 지지되어 있고,
    - 반작용 피스톤(32)에 스프링(40)이 작용하며, 상기 스프링은 일측이 반작용 피스톤(32)에 지지되며 타측은 로터리 슬라이드(4)에 배치된 스토퍼(4)에 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 차량의 동력 지원 조향 장치를 위한 로터리 슬라이드 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 부품은 소정의 위치에서 밸브 출구 부분(18)과 고정 결합되어 있는 링 피스(33)인 것을 특징으로 하는 차량의 동력 지원 조항 장치를 위한 로터리 슬라이드 밸브.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 링 피스(33)는 밸브 출구 부분(18)과 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 차량의 동력 지원 조향 장치를 위한 로터리 슬라이드 밸브.
  4. 제 2 항에 있어서,
    제 1 및 제 2 부품에 있는 홈(35, 36)은 V-형으로 서로를 향하여 경사져 있는 경사면으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 차량의 동력 지원 조향 장치를 위한 로터리 슬라이드 밸브.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 볼(37)은 플라스틱 케이지(38)에 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 차량의 동력 지원 조향 장치를 위한 로터리 슬라이드 밸브.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 스프링(40)은 판 스프링으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 차량의 동력 지원 조향 장치를 위한 로터리 슬라이드 밸브.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 로터리 슬라이드(4)의 외주면과 반작용 피스톤(32)의 내주면에 길이 방향 그루브(42, 43)가 배치되어 있으며, 상기 길이 방향 그루브는 이것들 사이에 놓인 볼(44)과 함께 로터리 슬라이드(4) 및 반작용 피스톤(32) 사이의 길이 방향 가이드를 형성하는 것을 특징으로 하는 차량의 동력 지원 조향 장치를 위한 로터리 슬라이드 밸브.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 하나의 항에 따른 로터리 슬라이드 밸브를 조립하는 방법에 있어서, 다음의 단계 즉:
    - 상기 밸브 입구 부분(23)을 구비한 상기 로터리 슬라이드(4), 그리고 상기 밸브 출구 부분(18)을 구비한 상기 제어 부시(7)가 이들의 유압 중심 위치에서 상기 토션 바(28)에 의하여 함께 고정 결합되는 단계;
    - 상기 스프링(40)과 그 다음 반작용 피스톤(32)이 로터리 슬라이드(4)로 밀리는 단계;
    - 그 다음 상기 플라스틱 케이지(38)에 있는 볼(37)이 반작용 피스톤(32)의 V-형 홈(35)에 삽입되는 단계;
    - 링 피스(33)가 이의 V-형 홈(36)을 지나 볼(37)과 정렬되며, 소정의 하중으로 스프링(40)을 향하여 눌려지는 단계;
    - 링 피스(33) 및 밸브 출구 부분(18)은 이러한 소정의 위치에서 함께 고정 결합되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리 슬라이드 밸브를 조립하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 링 피스(33) 및 상기 밸브 출구 부분(18)은 소정의 위치에서 함께 구멍이 뚫리고 핀(34)에 의하여 함께 고정 결합되는 것을 특징으로 하는 로터리 슬라이드 밸브를 조립하는 방법.
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