KR100371734B1 - 동력 조향장치 - Google Patents

Abstract

앞 탠덤 바퀴 자동차의 제1,2 앞바퀴부를 조향하는 동력 조향장치는 주 펌프, 보조 펌프, 제어밸브, 제1 파워 실린더, 제2 파워 실린더를 포함한다. 주 펌프는 자동차 엔진에 의해 구동된다. 보조 펌프는 엔진 이외의 구동수단에 의해 구동된다. 제어밸브는 조향 휠의 동작에 따라 펌프로부터 공급된 유압의 경로를 개폐한다. 제1 파워 실린더는 제어밸브에 의해 개폐된 유압으로 얻어진 보조 조향력으로 제1 앞바퀴부의 조향을 제어한다. 제2 파워 실린더는 제어밸브에 의해 개폐된 유압으로 얻어진 보조 조향력으로 제2 앞바퀴부의 조향을 제어한다. 상기 장치는 더 나아가 펌프 개폐수단과 엑추에이터 개폐수단을 포함한다. 펌프 개폐수단은 주 펌프와 보조 펌프 사이의 개폐동작을 수행하고, 유압을 제어밸브에 공급한다. 엑추에이터 개폐수단은 제1 파워 실린더와 제2 파워 실린더 사이의 유로를 개폐함으로써 제어밸브로부터의 유압을 선택적으로 공급한다.

Description

동력 조향장치{power steering device}

본 발명은 소위 앞 탠덤 바퀴 자동차라 불리는 자동차의 몸체 전면에 제1 앞바퀴부와 제2 앞바퀴부(이하 "바퀴부"라 칭함)를 구비한 자동차에 사용되는 동력 조향장치에 관한 것이다.

대형 트레일러와 트럭과 같은 대형 자동차 중에서, 소위 앞 탠덤 바퀴 자동차는 제1 앞바퀴부와 제2 앞바퀴부가 자동차 몸체의 전면에 세로로 나란히 정렬되어 있음은 잘 알려져 있다. 상기 앞 탠덤 바퀴 자동차는 일반적으로 조향 휠의 조향 작동에 의해 제1,2 앞바퀴부의 조향을 제어할 수 있도록 제1,2 앞바퀴부의 조향 연결 메커니즘에 보조 조향력을 인가하는 동력 조향장치를 구비한다. 종래의 앞 탠덤 바퀴 자동차의 동력 조향장치의 실례는 일본 특허 공개번호 55-148652와 55-145065에 나타나 있다.

종래에는 상기와 같은 형태의 동력 조향장치는, 예를 들면 제1 전(前) 조향 연결 메커니즘을 통해 제1 앞바퀴부를 조향하는 통합형 동력 조향장치부(파워 실린더를 포함하는)와 제2 전 조향 연결 메커니즘을 통해 제2 앞바퀴부를 조향하는 파워 실린더로 구성된다.

자동차 엔진에 의해 구동되는 펌프의 유압은 조향 휠의 조향 작동에 따라 유로를 개폐하는 제어밸브를 통해 선택적으로 파워 실린더로 공급된다. 이때, 보조 조향력은 제1,2 앞바퀴부를 요구상태에 맞게 조향하기 위하여 상기한 방법으로 각각의 조향 연결 메커니즘에 전달된다.

제1,2 앞바퀴부를 조향하기 위한 조향 연결 메커니즘은 조향 휠의 조향작동에 따라 서로 연동되어 작동할 수 있도록 기계적으로 연결됨은 자명하다.

이상에서 상술한 종래의 동력 조향장치에 있어서, 제1,2 앞바퀴부는 단일 엔진구동 펌프로부터 발생된 유압이 제공된 대응하는 파워 실린더에 의해 제어되고 조향된다. 이것은 다음과 같은 불편한 점을 야기한다.

엔진구동 펌프에 문제가 발생하거나, 유압 파이프 또는 이와 유사한 펌프의 연장부에 손실이 가해졌거나, 또는 유압이 각각의 상기 파워 실린더에 공급되지 않는 경우, 제1,2 앞바퀴부는 조향 휠을 통해 수동으로 조향되어야 한다. 이러한 수동 조향작동은 큰 조향력을 요구하고 빠른 조향동작은 수행될 수 없다. 또한 이것은 운전자에게 큰 부하을 주게 된다.

상기와 같은 이유로, 종래의 어떤 동력 조향장치는, 예를 들어 차축(axle)의 회전에 의해 구동되는 보조 펌프가 엔진구동 펌프와 별도로 제공된다. 유압은 보조 펌프로부터 제2 앞바퀴부를 조향하는 제2 파워 실린더로 공급되는데, 이는 보조 조향력이 조향력을 경감시키는데 도움이 되도록 하기 위한 것이다. 상기 동력 조향장치는 일본 특허 공개번호 54-9839에 개시되어 있다.

그러나, 상기한 종래의 동력 조향장치는 조향 휠의 조향작동에 따라 유압을 보조 펌프로부터 제2 파워 실린더로 공급하기 위해 앞 유로를 개폐하는 제2 제어밸브를 필요로 한다. 또한, 상기 보조 펌프와 제어밸브를 작동시키는 장치가 필요한데, 이는 예를 들어 자동차의 운전 중 주 파워 실린더의 출력이 불충분한 경우와 조향 휠의 조향 부하가 증가하는 경우에 정상상태에 요구되는 힘을 초과하는 조향력이 요구되기 때문이다.

따라서, 상기와 같은 장치에 있어서, 2 개의 유압순환 시스템이 요구되며, 이는 전체 장치를 구성하는데 부품 수의 증가를 야기한다. 이에 따라 상기 장치는 복잡해지고 그 비용이 증가하게 된다. 상기 장치에 있어서, 각각의 유압순환 시스템의 제어밸브는 자동차의 직선 주행 상태가 중립 위치에 부합하도록 정렬되어야 한다. 이는 조립작업 효율에 문제점을 야기한다.

이상에서 상술한 종래 장치에 있어서, 상술한 제2 제어밸브는 제1 제어밸브와 조향 휠의 입력축의 축 방향으로 동력 조향 몸체부 내에 나란히 놓여야 한다. 이는 전체 장치의 크기, 특히 동력 조향 몸체부를 필연적으로 증가시키게 된다. 또한 동력 조향 몸체부의 크기 증가는 자동차 내에 장착할 공간에 있어서 문제를 야기한다. 상기 문제점들을 해결하기 위한 대안이 추구된다.

따라서, 본 발명의 주목적은 자동차의 엔진구동 펌프가 어떤 문제로 인해 멈추게 되거나 또는 펌프의 유압공급 파이프가 손실되었을 경우라도 앞 탠덤 바퀴 자동차의 제1,2 앞바퀴부의 조향을 제어할 수 있는 간단한 동력 조향장치를 제공하는것이다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 제1,2 앞바퀴부의 조향을 제어하는 전체 장치를 구성하는 부품 수를 최소화하는 동력 조향장치를 제공함으로써, 구조를 단순화하고, 전체 장치의 크기를 줄일 수 있으며, 또한 비용을 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 동력 조향장치의 개략도로서, 앞 탠덤 바퀴 자동차의 제1,2 앞바퀴부의 조향을 제어할 때 전체 시스템의 개요를 나타낸 것이다.

도 2a 와 2b는 도 1의 펌프 개폐수단의 확대도로서, 도 2a는 정상작동 상태를 나타낸 것이고, 도 2b는 주 펌프에 문제가 발생했을 때의 상태를 나타낸 것이다.

도 3은 도 1의 유로개폐 제어밸브와 제1 앞바퀴부의 조향을 제어하기 위한 제1 파워 실린더로 구성된 통합형 동력 조향 몸체부의 주요부를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 4a와 4b는 도 1의 엑추에이터 개폐수단을 나타낸 단면도로서, 도 4a는 정상작동 상태를 나타낸 것이고, 도 4b는 주 펌프에 문제가 발생했을 때의 상태를 나타낸 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 동력 조향장치가 적용된 앞 탠덤 바퀴 자동차의 조향 시스템의 구성 요소를 나타낸 개략도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2 : 제1 앞바퀴부 3 : 제2 앞바퀴부

4 : 조향 휠 6 : 제1 파워 실린더

10 : 주 펌프 11 : 보조 펌프

15 : 제어밸브 27 : 제2 파워 실린더

30 : 펌프 개폐수단 40 : 엑추에이터 개폐수단

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면 자동차의 엔진에 의해 구동되는 주 펌프와, 엔진 이외의 구동수단에 의해 구동되는 보조 펌프와, 조향 휠의 조향작동에 따라 펌프로부터 생성된 유압의 유로를 개폐하는 제어밸브와, 제어밸브의 개폐에 의한 유압으로 얻어진 보조 조향력으로 제1 앞바퀴부의 조향을 제어하는 제1 파워 실린더와, 제어밸브의 개폐에 의한 유압으로 얻어진 보조 조향력으로 제2 앞바퀴부의 조향을 제어하는 제2 파워 실린더로 구성되고, 더 나아가 유압을 제어밸브로 공급하기 위해 주 펌프와 보조 펌프 사이의 개폐동작을 수행하기 위한 펌프 개폐수단과, 제1,2 파워 실린더 사이의 유로를 개폐함으로써 유압을 제어밸브로부터의 제1,2 파워 실린더로 선택적으로 공급하기 위한 액추에이터 개폐수단을 포함하여 구성된 앞 탠덤 바퀴 자동차의 제1,2 앞바퀴부를 조향하는 동력 조향장치를 제공한다.

도 1에서부터 도 5까지는 본 발명의 실시예에 따른 동력 조향장치를 나타낸다.

도 1에서부터 도 5까지에 따르면, 참조부호 1은 앞 탠덤 바퀴 자동차의 동력 조향장치를 나타낸다. 도 1과 도5에 도시된 바와 같이, 상기 동력 조향장치(1)는제1,2 앞바퀴부(2,3)를 조향하는데 필요한 보조 조향력을 제1,2 전(前) 조향 연결 시스템(드래그 링크(2a,3a)와 너클 암(2b,3b)만이 도5에 도시됨)에 조향 휠(4)의 작동에 따라 인가한다. 도 1과 도5에 트럭의 전체 구성이 도시되진 않았지만, 제1,2 앞바퀴부(2,3)는 트럭의 몸체 전면(차대틀의 전면부)에 길이방향으로 정렬된다.

통합형 동력 조향 몸체부(5)는 종래에도 널리 알려져 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 조향 휠(4)로부터 연장된 조향축(4a)에 연결된 입력축(스터브 축; stub shaft)(7)은 상기 동력입력축의 안쪽 끝단부가 상기 동력 조향 몸체부(5)에 대항하게 되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 몸체부(5)는 제1 앞바퀴부(2)를 조향하는 제1 파워 실린더(6)를 가진다. 상기와 같은 경우, 동력 조향 몸체부(5)는 볼 스크류형 동력 조향 몸체부이다.

섹터 기어(8)는 제1 파워 실린더(6)의 출력축으로서 작동된다. 피트맨 암(pitman arm)(9)은 드래그 링크(2a)와 너클 암(2b)을 통해 상기 섹터 기어(8)의 회전을 제1 앞바퀴부로 전달한다.

엔진구동 주 펌프(10)는 자동차 엔진(도시 생략)에 의해 구동된다. 보조 펌프(11)는 엔진 이외의 구동원, 예를 들면 차축의 회전 또는 전기 모터에 의해 구동된다. 상기 펌프(10,11)는 탱크(12,13)로부터 유류(작동유)를 공급받아 필요한 유압으로 배출한다. 상기 펌프(10,11)로부터의 유압(hydraulic pressure)은 펌프개폐수단(30)(후술할 것임)을 통해 몸체부(5)에 구비된 유로개폐 제어밸브(15)로 공급된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 종래에 볼 스크류형 동력 조향 장치부로 널리 알려진 기계적인 구성이 동력 조향 몸체부(5) 내에 설치된다. 이하 설명은 다음과 같다. 도 3에 따르면, 조향 몸체(16)는 상술한 동력 조향 몸체부(5)를 형성한다. 또한 밸브 하우징(17)은 상기 조향 몸체(16)의 개구부를 덮는 밸브 커버로서 존재한다. 피스톤(18)은 상기 조향 몸체(16)와 밸브 하우징(17)으로 형성된 내부면에 위치한다. 상기 피스톤(18)은 조향 휠(도시 생략)의 조향동작에 따라 축방향으로 전후 운동을 하고 상기 섹터 기어(8)와 맞물리는 랙 이빨(rack teeth)을 가지고 있다. 2개의 유압 챔버(좌,우 챔버)(6a,6b)는 상기 피스톤(18)의 전후에 위치한다. 상기 좌,우 챔버(6a,6b)는 상기 제1 파워 실린더(6)를 구성한다.

상기 피스톤(18)이 작동할 때, 피스톤(18)의 측면에 형성된 이빨은 상기 섹터 기어(8)의 축(shaft)을 회전시키기 위해 섹터 기어(8)와 맞물린다. 상기 회전은 조향 메커니즘을 구성하는 피트맨 암(9)(도 5에 도시)을 통해 제1 앞바퀴부로 전달되고, 이에 따라 조향작동을 수행하게 된다.

조향 휠(4)의 조향동작에 의해 회전하는 입력축(7)은 상기 밸브 하우징(17)을 관통하여 연장되고 지지된다. 웜축(20)은 상기 웜축과 동축관계에 있는 입력축(7)의 말단부에 위치한다. 상기 웜축(20)은 상기 피스톤(18)의 내부에 대항하는 끝단을 가지고 볼 스크류 메커니즘(19)을 통해 상기 피스톤(18)에 연결된다.

토션바(21)는 상기 입력축 및 웜축(7,20) 내에 상기 축과 동축관계로 위치하고, 상기 토션바의 양 끝단은 상기 입력축 및 웜축(7,20)에 각각 일체형으로 연결된다. 상기 토션바(21)의 비틀림에 의해, 상기 입력축(7)과 웜축(20)은 서로 상대적으로 회전하고, 이에 따라 회전 제어밸브(15)가 작동한다.

상기 제어밸브(15)는 로터(15a)와 슬리브(15b)로 구성된다. 상기 로터(15a)는 상기 입력축(7)과 함께 회전하도록 입력축(7)의 내부 끝단에 위치하고, 상기 로터의 외부면에 다수의 밸브 홈을 가진다. 상기 슬리브(15b)는 상기 웜축(20)에 일체형으로 형성되고 상기 슬리브의 내부면에 다수의 밸브 홈을 가진다. 상기 제어밸브(15)는 유압회로를 개폐하기 위해 상기 로터(15a)와 슬리브(15b)의 상대적인 회전에 의해 작동된다. 이때 보조 조향력을 바퀴부에 공급하는 상기 피스톤(18)을 조향 방향으로 움직이도록 하기 위해, 상기 제어밸브(15)는 조향 휠(4)의 작동에 따라 압유을 펌프(10,11)로부터 제1 파워 실린더(6)의 좌우 챔버(6a,6b)로 선택적으로 공급한다.

상기 회전 제어밸브(15)의 실제적인 구조 및 작동상태와, 조향 작동시 상기 피스톤(18)의 이동과, 제1 앞바퀴부를 요구 방향으로 조향하기 위해 섹터 기어(8)가 피스톤(18)의 이동에 의해 회전함은 널리 알려져 있는바, 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 구동레바(25)는 차대틀의 측면부에 축방향으로 지지되는 일단부를 갖는다. 상기 구동레바(25)는 커넥팅 로드(26)에 의해 피트맨 암(9)에 연결되고, 상기 피트맨 암(9)의 작동에 연동하여 스윙한다.

상기 구동레바(25)의 타단부는 상기 드래그 링크(3a)와 너클 암(3b)을 통해 제2 앞바퀴부에 연결된다.

상기 제1,2 앞바퀴부는 위치적인 관계에 부합하여 최적의 비율로 서로 연동되어 조향된다. 도시되진 않았으나, 제1 앞바퀴부의 좌우 바퀴와 제2 앞바퀴부의 좌우 바퀴는 서로 연동되도록 타이 로드 암(도시 생략)과 타이 로드(도시 생략)를 통해 서로 연결되어 있음은 자명하다.

제2 파워 실린더(27)의 일단은 상기 구동레바(25)의 타단부에 연결되고, 상기 파워 실린더(27)의 타단부는 차대틀의 측면부에 연결된다.

상기 제2 파워 실린더(27)는 제1,2 실린더(28,29)를 갖는다. 상기 제1 실린더(28)는 주 펌프(10)의 유압에 의해 작동된다. 상기 제2 실린더(29)는 보조 펌프(11)의 유압에 의해 작동된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 참조부호 27a는 제2 파워 실린더(27)의 피스톤 로드를 나타내고, 28a와 28b는 제1 실린더(28)의 좌,우 챔버를 나타내고, 29a와 29b는 제2 실린더(29)의 좌,우 챔버를 나타낸다.

본 발명에 따라, 상술한 앞 탠덤 바퀴 자동차의 동력 조향장치는 자동차 엔진에 의해 구동되는 주 펌프(10)와, 엔진 이외의 다른 구동수단에 의해 구동되는 보조 펌프(11)를 갖는다. 또한 상기 동력 조향장치는 제어밸브(15)와, 제1,2 파워 실린더(6,27)를 갖는다. 상기 제어밸브(15)는 조향 휠(4)의 조향작동에 따라 펌프(10,11)로부터의 유압의 경로를 개폐한다. 상기 제1 파워 실린더(6)는 제어밸브(15)의 개폐에 의한 유압으로 얻어진 보조 조향력으로 제1 앞바퀴부(2)의 조향을 제어한다. 상기 제2 파워 실린더(27)는 상기 제어밸브(15)의 개폐에 의한 유압으로 얻어진 보조 조향력으로 제2 앞바퀴부(3)의 조향을 제어한다.

펌프 개폐수단(30)은 주 펌프(10)와 보조 펌프(11) 사이의 개폐동작을 수행하고, 유압을 제어밸브(15)로 공급한다. 엑추에이터 개폐수단(40)은 제1,2 파워 실린더(6,27) 사이의 유로를 개폐함으로써 유압을 제어밸브(15)로부터 공급한다.

상기 펌프 개폐수단(30)은 주 펌프(10)와 보조 펌프(11), 제어밸브(15) 사이에 위치한다. 상기 펌프 개폐수단(30)이 어느 한 펌프(주 펌프(10))를 제어밸브(15)에 연결하면, 다른 펌프(보조 펌프(11))는 상응하는 탱크에 연결되어 단락된다.

이는 도 1, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 상기 펌프개폐 수단(30)은 주 펌프(10)로부터의 유압을 안내압(pilot pressure)으로 인가 받으면서 개폐 동작을 수행하는 스풀밸브(31)로 이루어져 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 개폐 수단(30)은 펌프 개폐밸브를 사용할 수 있다.

상기 스풀밸브(31)는 몸체부(30a)에 형성된 밸브 홀(30b)에 미끄러지는 스풀(32)을 가진다. 상기 주 펌프(10)로부터의 유압은 몸체부(30a)에 형성된 안내 경로(33)를 통해 상기 스풀(32)의 우측단(도 2a,2b에 도시)으로 인가된다. 드레인(drain)(탱크압)은 상기 스풀밸브(31)의 타측단으로 인가되고, 상기 스풀밸브(31)의 타측단에 스풀(32)을 일면으로 편향지게 하는 압축코일 스프링(34)이 제공된다.

도 2a 및 도 2b에 따르면, 연결 포트(PM)는 주 펌프(10)로부터 연장되고, 연결 포트(PS)는 보조 펌프(11)로부터 연장되고, 연결 포트(TM)는 탱크(12)로 연장되고, 연결 포트(TS)는 탱크(13)로 연장된다. 공급 포트(IN)는 유압을 펌프(10,11)로부터 제어밸브(15)로 공급한다. 귀환 포트(OUT)는 귀환유를 제어밸브(15)로부터 상 상응하는 탱크로 귀환시킨다.

도 2a에 도시된 정상작동 상태에서는, 상기 주 펌프(10)로부터의 유압은 스풀(32)을 좌측으로 이동시킨다. 이때, 상기 연결 포트(PM)는 스풀(32)에 형성된 동심 홈(35)을 통해 공급 포트(IN)로 연결된다. 탱크(12)로 연장된 연결 포트(TM)는 스풀(32)에 형성된 동심 홈(37)을 통해 귀환 포트(OUT)에 연결된다. 참조부호 37a는 배수 경로부를 나타낸다. 상기와 같은 상태에서, 보조 펌프(11)로부터의 경로는 단락될 수 있도록 포트(PS)로부터 연장되어 스풀(32)에 있는 경로(36)를 통해 상기 탱크(13)로 귀환하는 포트(TS)에 연결된다.

도 2b는 주 펌프(10)에 어떤 이유로 문제가 발생했거나, 또는 유압을 공급하지 않을 때의 작동상태를 보여준다. 이와 같은 경우, 상기 스풀(32)은 도 2b에 도시된 바와 같이 우측으로 이동하고, 보조 펌프(11)로부터 연장된 포트(PS)는 스풀(32)의 동심 홈(35)을 통해 제어밸브(15)로 연장되는 포트(IN)에 연결된다. 상기 귀환 포트(OUT)는 동심 홈(37)을 통해 탱크(13)로 연장되는 포트(TS)에 연결된다.

상기와 같은 상태에서, 주 펌프(10)로부터 연장된 포트(PM)와 탱크(12)로 연장되는 포트(TS)는 연결이 끊어진다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상술한 펌프 개폐수단(30)을 구성하는 스풀밸브(31)는, 제1 앞바퀴부(2)를 조향하기 위한 제1 파워 실린더(6)를 구비한 동력 조향 몸체부(5) 내에 밸브 하우징(17)의 원주 방향에 있는 부분을 이용함으로서 설치된다. 상기 통합형 동력 조향 몸체부(5)에 있어서, 펌프 개폐수단(30)은 사용되지 않는 공간이 있는 밸브 하우징(17)의 주위 공간을 효과적으로 사용함으로써, 상기와 같은 구조로 설치될 수 있다. 따라서, 동력 조향장치를 구성하는 전체 부품 수를 감소시킬 수 있고 각 부위의 파이프를 제거할 수 있어, 전체 장치의 크기를 줄일 수 있고 비용 절감을 달성할 수 있다.

도 1,도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 엑추에이터 개폐수단(40)은 제어밸브(15)와 제1,2 파워 실린더(6,27) 사이에 위치한다.

주 엑추에이터(50)에서 작동하는 제1 파워 실린더(6)와 제2 파워 실린더(27)의 제1 실린더(28)가 제어밸브(15)에 연결될 때, 보조 엑추에이터(51)에서 작동하는 제2 파워 실린더(27)의 제2 실린더(29)의 좌우 챔버(29a,29b)가 서로 연결됨으로써, 상기 제1 파워 실린더와 제2 파워 실린더의 제1 실린더는 단락된다.

제2 파워 실린더(27)의 제2 실린더(29)(보조 엑추에이터(51))가 제어밸브(15)에 연결될 때, 제1 파워 실린더(6)와 제2 파워 실린더(27)의 제1 실린더(28)의 좌우 챔버(28a,28b)가 서로 연결됨으로써, 상기 제2 파워 실린더의 제2 실린더는 단락된다.

이하, 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 4a와 4b에 따르면, 참조부호 40a는 몸체부를 나타내고, 40b는 밸브 홀을 나타낸다. 스풀밸브(41)을 구성하는 스풀(42)은 밸브 홀(40b)에 미끄러질 수 있게 위치한다.

상기 주 펌프(10)로부터 유압은 스풀(42)의 일측단에 안내압으로 인가된다. 압축 코일 스프링(43)은 상기 스풀(42)의 타측단에 위치하고, 드레인(탱크압)은 상기 스풀의 타측단에 인가된다.

상기 제어밸브(15)로부터의 유압의 유로가 조향 휠(4)의 조향동작에 따라 개폐될 때, 포트(C1,C2)중의 어느 하나는 유입 경로로 작동하고 나머지 하나는 귀환 경로로 작동한다. 포트(C1i,C2i)는 주 엑추에이터(50)에서 작동하는 통합형 (제1) 파워 실린더(6) 통해 제2 파워 실린더(27)의 제1 실린더(28)의 좌우 챔버(28a,28b)와 제1 파워 실린더의 좌우 챔버(6a,6b)에 유압을 공급하거나 또는 귀환하기 위한 포트로 작동된다.

포트(C1c,C2c)는 보조 엑추에이터(51)를 구성하는 제2 파워 실린더(27)의 제2 실린더(29)의 좌우 챔버(29a,29b)에 연결된다.

정상작동 상태에서 상기 엑추에이터 개폐수단(40)으로 작동하는 엑추에이터 개폐밸브가 도 4a에 도시되어 있다. 상기와 같은 상태에서, 상기 제어밸브(15)로부터의 유압이 주 엑추에이터(50)에 공급, 귀환될 수 있도록 동심 홈(44,45)은 스풀(42)에 형성된다. 도 4b에 도시되어 있는 상태에서, 보조 엑추에이터(51)가 상기 제어밸브(15)에 연결된다.

도 4a, 4b에 도시된 바와 같이, 전달 유로(46,47)가 상기 스풀(42)에 형성된다. 도 4a에 도시된 상태에서, 보조 엑추에이터(51)의 포트(C1c,C2c)는 단락되기 위해 서로 연결된다. 도 4b에 도시된 상태에서, 주 엑추에이터(50)의 포트(C1i,C2i)는 단락되도록 서로 연결된다.

상기와 같은 방법으로, 제어밸브(15)에 연결되지 않는 측에 있는 엑추에이터는 다음과 같은 이유로 단락된다. 대응하는 실린더의 좌우 챔버가 서로 연결되고, 부하가 제1,2 앞바퀴부에 연결된 피스톤 로드에 전달되지 않음으로 인해 피스톤 운동은 정지하지 않게 된다.

도 4a는 주 펌프(10)로부터 유압이 공급되는 정상작동 상태를 도시한 것이다. 상기와 같은 상태에서, 유압은 주 엑추에이터(50)에서 작동하는 제1 파워 실린더(6)와 제2 파워 실린더(27)의 제1 실린더(28)에 공급되고, 이는 제1,2 앞바퀴부(2,3)가 요구 방향으로 조향 제어될 수 있게 한다.

도 4b는 주 펌프(10)로부터의 유압 공급이 정지된 상태를 도시하고 있다. 상기와 같은 상태에서, 주 엑추에이터(50) 측은 단락된다. 따라서, 유압은 제2 앞바퀴부(3)를 조향하기 위해 보조 엑추에이터(51)에서 작동하는 제2 파워 실린더(27)의 실린더(29)로 공급된다. 동시에, 조향 휠의 작동이 수행되고, 이에 따라 제1 앞바퀴부(2)도 조향된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 엑추에이터 개폐수단(40)을 구성하는 스풀밸브(41)는, 펌프 개폐수단(30)을 구성하는 스풀밸브(31)와 같은 방법으로 밸브 하우징(17)의 원주부를 이용함으로써 제1 앞바퀴부(2)를 조향하기 위한 제1 파워 실린더(6)를 갖는 동력 조향 몸체부(5) 내에 위치한다. 상기 통합형 동력 조향 몸체부(5)에 있어서, 엑추에이터 개폐수단(40)은 사용되지 않는 공간이 있는 밸브 하우징(17)의 주위 공간을 효과적으로 사용함으로써 상기와 같은 구조로 설치될 수 있다. 따라서, 동력 조향장치를 구성하는 전체 부품 수를 감소시킬 수 있고 각 부위의 파이프를 제거할 수 있고, 이에 따라 전체 장치의 크기를 줄일 수 있고 비용 절감을 달성할 수 있다.

즉, 종래에 사용되지 않던 동력 조향 몸체부(5)의 부분을 효과적으로 사용함으로써, 장치의 크기를 줄일 수 있다. 또, 전체 장치를 구성하는 부품 수를 줄임으로써, 제조 비용과 조립 비용을 포함한 비용을 줄일 수 있다.

따라서, 상술한 구조를 가진 동력 조향장치(1)에 있어서, 심지어 하나의 유압 공급원(주 펌프(10), 유압 공급 유로, 및 그 유사물)이 주 펌프(10)의 문제나 공급 유로가 파손되어 문제가 야기될 때, 다른 유압 공급원(보조 펌프(11))으로부터 공급된 유압이 상기 펌프 개폐수단(30)을 통하여 공급된다면 제1 앞바퀴부(2) 또는 제2 앞바퀴부(3) 중 어느 하나는 조향 휠의 요구에 따라 합당하게 제어될 수 있다.

상술한 동력 조향장치(1)에 있어서, 2개의 펌프(10,11)와, 1개의 유로개폐 제어밸브(15)와, 주 엑추에이터(제1 파워 실린더(6)와 제2 파워 실린더(27)의 제1 실린더(28))와, 제1,2 앞바퀴부의 조향을 제어하는데 요구되는 보조 조향력을 얻을 수 있는 보조 엑추에이터(제2 파워 실린더(27)의 제2 실린더(29))로 구성된 2개의 동력 보조 시스템은, 간단한 개폐 밸브로 구성된 펌프 개폐수단(30)과 엑추에이터 개폐수단(40)에 의해 쉽게 개폐될 수 있고 사용될 수 있다. 상기 동력 조향장치(1)는 적은 수의 부품으로 구성된 간단한 구조로 비용 절감을 가능하게 한다. 유로개폐 제어밸브(15)가 1개이기 때문에, 종래에 2개의 제어밸브가 나란히 위치하도록 요구되던 중립상태에서의 거추장스런 배열이 필요 없게 되었다.

본 발명은 상술한 실시예에 설명된 구조에 제약되지 않으며, 각 부분의 형상, 또는 이와 같은 부분에 적당한 변경과 수정이 가능함은 자명하다.

예를 들면, 상술한 바와 같이 제1 앞바퀴부(2)의 조향을 제어하는 상기 동력 조향장치(1)를 작동시키는 유압공급원은 자동차 엔진에 의해 구동되는 주 펌프(10)로 구성될 수 있고, 보조 파워 실린더에 공급되는 유압은 자동차의 차축 회전 또는 전기 모터에 의해 구동되는 보조 펌프(11)로 발생될 수 있다. 그러나, 본 발명은 여기에 제약되지 않는다. 특히, 보조 파워 실린더(제2 파워 실린더(27)의 제2 실린더(29))의 유압공급원으로 작동하는 보조 펌프(11)가 상술한 대로 전기 모터에 의해 구동되는 전기구동 펌프나 차축구동 펌프임로 제약되지 않으며, 엔진 이외의 적당한 구동수단에 의해 구동될 수 있는 한 어떠한 형태로도 구현될 수 있다.

상술한 실시예에 있어서, 동력 조향 몸체부(5)는 볼 스크류형이다. 그러나, 본 발명은 이에 제약을 두지 않으며, 상기 동력 조향 몸체부(5)가 랙-피니언형이나 다른 형태의 동력 조향 구조를 가질 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 동력 조향장치에 따르면, 엔진구동 주 펌프에 문제가 있거나, 또는 유압공급 파이프와 이와 같은 펌프로부터의 연장부에 손실이 있을 경우, 보조 펌프가 펌프 개폐수단에 의해 제어밸브에 연결되고, 보조 펌프에서 제어밸브로 공급되는 유압은 엑추에이터 개폐수단의 작동에 의해 보조 엑추에이터(제2 파워 실린더의 제2 실린더)에 공급된다. 상기 보조 엑추에이터가 이와 같은 방법으로 작동할 때, 보조 조향력은 제2 앞바퀴부의 조향을 제어하기 위해 제2 앞바퀴부에 인가된다. 상기와 같은 경우, 제1 앞바퀴부는 조향 휠의 조향작동과 제2 앞바퀴부의 회전작동에 따라 제어되고, 이에 요구 조향 작동은 수행된다.

본 발명의 동력 조향장치에 따르면, 2개의 펌프와, 1개의 유로개폐 제어밸브와, 주 엑추에이터(상기 제1 파워 실린더와 상기 제2 파워 실린더의 제1 실린더)와, 제1,2 앞바퀴부의 조향에 요구되는 보조 조향력을 생성하는 보조 엑추에이터(상기 제2 파워 실린더의 제2 실린더)로 구성된 2개의 파워 보조 시스템은, 간단한 개폐밸브로 구성된 펌프 개폐수단과 엑추에이터 개폐수단에 의해 쉽게 개폐되고 사용될 수 있다. 상기 동력 조향장치는 적은 수의 구성요소와 간단한 구조를 가지고 있어 비용 절감을 달성할 수 있다는 점에서 유리하다.

본 발명에 따르면, 엔진구동 주 펌프가 정상적으로 작동할 때, 주 펌프로부터의 유압은 펌프 개폐수단에 의해 유로개폐 제어밸브로 공급된다. 조향 휠의 조향작동에 따라, 유압은 제어밸브로부터 주 엑추에이터(상기 제1 파워 실린더와 상기 제2 파워실린더의 제2 실린더)로 공급되고, 이에 따라 제1,2 앞바퀴부는 요구되는 보조 조향력의 도움을 받아 조향이 제어된다.

상기와 같은 경우, 엔진 이외의 메커니즘(예를 들면, 차축 회전이나 전기 모터)에 이해 구동되는 보조 펌프로부터의 유압은 펌프 개폐수단에 의해 탱크로 단락된다. 따라서 상기 보조 펌프는 소위 무부하 작동상태에 놓여지게 된다. 이는 에너지 효율 측면에서 바람직하다.

본 발명에 따르면, 하나의 엑추에이터가 엑추에이터 개폐수단에 의해 제어밸브에 연결될 때, 다른 엑추에이터의 좌우 챔버는 서로 연결된다. 따라서 상기 엑추에이터 개폐수단에 의해 단절된 측은 단락되고 제2 앞바퀴부가 조향될 때, 소위 유압 잠김 상태는 발생하지 않는다.

Claims (6)

1. 앞 탠덤 바퀴 자동차의 제1,2 앞바퀴부(2,3)를 조향하는 동력 조향장치에 있어서:

   자동차 엔진에 의해 구동되는 주 펌프(10);

   상기 엔진 이외의 다른 구동수단에 의해 구동되는 보조 펌프(11);

   조향 휠(4)의 조향작동에 따라 상기 펌프(10,11)로부터 공급된 유압의 유로를 개폐하는 제어밸브(15);

   상기 제어밸브(15)에 의해 개폐된 유압에 의해 얻어지는 보조 조향력으로 상기 제1 앞바퀴부의 조향을 제어하는 제1 파워 실린더(6);

   상기 제어밸브(15)에 의해 개폐된 유압에 의해 얻어지는 보조 조향력으로 상기 제2 앞바퀴부의 조향을 제어하는 제2 파워 실린더(27);

   상기 제어밸브(15)로 유압을 공급하기 위해 상기 주 펌프(10)와 보조 펌프(11) 사이의 개폐동작을 수행하는 펌프 개폐수단(30),

   상기 제어밸브(15)로부터의 유압을 상기 제1,2 파워 실린더(6,27) 사이의 유로 개폐에 의해 선택적으로 공급하는 엑추에이터 개폐수단(40)으로 구성됨을 특징으로 하는 동력 조향장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 개폐수단(30)은, 상기 펌프(10,11)중의 하나를 상기 제어밸브(15)로 연결하고 상기 펌프(10,11)중의 다른 하나를 탱크(13,12)중의 하나로 단락시키기 위해, 상기 주 펌프(10)와 보조 펌프(11)로 구성된 펌프 시스템과 상기 제어밸브(15) 사이에 위치되는 동력 조향장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제2 파워 실린더(27)는, 상기 주 펌프(10)로부터의 유압에 의해 주 엑추에이터(50)로서 상기 제1 파워 실린더(6)와 함께 작동하는 제1 실린더(28)와, 상기 보조 펌프(11)로부터의 유압에 의해 보조 엑추에이터(51)로서 작동하는 제2 실린더(29)로 구성된 동력 조향장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 엑추에이터 개폐수단(40)은, 상기 제어밸브(15)가 상기 엑추에이터(50,51)중 어느 하나에 연결될 때 상기 엑추에이터(50,51)의 다른 하나를 구성하는 실린더의 좌우 챔버를 단락시키기 위해, 상기 주 엑추에이터(50)와 보조 엑추에이터(51) 그리고 상기 제어밸브(15) 사이에 위치되는 동력 조향장치.
5. 제 1 항에 있어서.

   상기 펌프 개폐수단(30)과 상기 엑추에이터 개폐수단(40)은 상기 주 펌프(10)로부터의 유압을 안내압으로 인가 받으면서 개폐하는 동력 조향장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 보조 펌프(11)는 구동원으로 자동차의 차축 회전에 의해 구동되는 동력 조향장치.