KR100469530B1 - 파워스티어링기구의유압제어방법및장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 펌프에 의해 로터리 슬라이드 밸브(rotary slide valve)를 거쳐 파워 실린더의 좌우측 압력실에 압력 오일을 공급하는 파워 스티어링 기구의 유압 제어 방법을 개시하고 있으며, 여기에서 상기 로터리 슬라이드 밸브의 입력축과 제어 슬리브 사이에 반동 피스톤이 연결되며, 이 반동 피스톤은 축방향으로 이동 가능하지만 회전 불가능하게 상기 입력축 상에 지지되고 탄성 회전 커플링에 의해 상기 제어 슬리브에 결합되며, 상기 반동 피스톤에서 뻗어 나온 유압 매체 환류 라인에는 속도에 의존하여 제어 유닛에 의해 제어되는 반동 압력 조절용 유압 반동 장치가 배치되어 있으며, 유압 변화는 검출되고 나서 속도에 의존하여 작동되는 유압 반동 장치에 대한 제어 매개 변수로서 제어 매개 변수에 추가로 이용된다.

Description

파워 스티어링 기구의 유압 제어 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING HYDRAULIC PRESSURE IN A SERVO STEERING APPARATUS}
본 발명은 펌프에 의해 로터리 슬라이드 밸브(rotary slide valve)를 거쳐 파워 실린더의 좌우측 압력실에 압력 오일을 공급하기 위한 파워 스티어링 기구(power steering mechanism)의 유압을 제어하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 로터리 슬라이드 밸브의 입력축과 제어 슬리브 사이에 반동 피스톤이 연결되며, 이 반동 피스톤은 축방향으로 이동 가능하지만 회전 불가능하게 상기 입력축 상에 지지되고 탄성 회전 커플링에 의해 상기 제어 슬리브에 결합되며, 상기 반동피스톤에서 뻗어 나온 유압 매체 환류 라인에는 속도에 의존하여 제어 유닛에 의해 제어되는 반동 압력 조절용 유압 반동 장치가 배치되어 있는 파워 스티어링 기구의 유압 제어 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.
이러한 형태의 파워 스티어링 기구는 예컨대 DE 42 42 441 C1으로부터 공지되어 있다. 이 기구의 경우, 하우징의 반동 피스톤의 영역에 배치되고 직접 또는 간접으로 유압 매체 공급원으로 귀환되는 유압 매체 환류 라인에는, 속도에 의존하여 유압에 의해 제어되는 반동 장치가 배치되어 있다. 이러한 장치로는 공지의 방식대로 속도에 의존하여 제어 유닛에 의해 작동되는 솔레노이드 밸브가 사용된다. 저속의 경우, 예컨대 주차의 경우, 이러한 속도에 의존하는 솔레노이드 밸브에 의해 환류 압력이 상승되며, 이에 따라 반동 피스톤에 대한 반동 하에 수동 스티어링 모멘트가 감소된다.
이러한 공지의 방법 또는 시스템의 단점은 상승된 환류 압력이 래크의 패킹에도 역시 작용하게 됨으로써 바람직하지 않게 래크의 복원력을 상승시킨다는 점이다. 이러한 단점으로 인해 개별적으로 차량을 조정할 필요가 있으며, 이에 따라 원칙적으로 래크 추진력의 수준은 동일한 것이 바람직하다.
상승된 환류 압력에 대한 또 다른 단점은 오일 온도의 불가피한 상승에 있다. 끝으로, 압력의 증가에 따라 소음 문제가 보다 심화된다.
이러한 선행 기술로부터 출발한 본 발명의 목적은 불필요한 오일 온도의 상승이 방지되는 동시에, 래크 추진력이 가능한 한 균일하게 되도록 서두에 기재한 형태의 파워 스티어링 기구의 유압 제어 방법을 개선하는 것이다. 또한, 이 방법에 대응하는 파워 스티어링 기구를 제공하는 것이다.
이러한 방법상의 목적은 유압 변화를 검출하고 이 변화를 속도에 의존하여 작동되는 유압 반동 장치에 대한 제어 매개 변수에 부가하여 제어 매개 변수로서 이용함으로써 달성된다.
이러한 목적을 달성하기 위한 수단에 있어서, 이미 이용되고 있는 제어 매개변수인 속도에 추가해서 매개 변수로서의 유압 변화를 감시하는 방식으로 간단하게 제어 방식을 변화시키는 것이 적합하다. 적합하게는 시스템 압력의 변화가 감시된다.
로터리 슬라이드 밸브의 작동시 시스템 압력이 증가되는 효과를 이용하여 시스템 압력을 감시한다. 이에 반하여, 스티어링 기구의 반동 상태에서는 로터리 슬라이드 밸브가 중립 위치에 있으며, 시스템 압력은 제어 유닛에 의해 설정된 각각의 반동 압력으로 떨어진다.
그러나, 속도에 의존하여 제어되는 반동 압력은 기본적으로 로터리 슬라이드 밸브의 작동 모멘트를 속도에 따라 변경하는 데에만 필요할 뿐이다. 속도에 의존하여 제어되는 유압 반동 장치, 예컨대 솔레노이드 밸브는 로터리 슬라이드 밸브의 작동 중에만 반동 압력을 형성하도록 제어될 수 있다.
따라서, 본 발명은 검출된 시스템 압력이 반동 압력과 동일하거나 떨어지는 경우에 속도에 의존하여 제어되는 유압 반동 장치가 비작동 상태가 되도록 할 것을 제안하고 있다. 즉, 설정된 시간 단위에 걸쳐 시스템 압력이 검출된다. 시스템 압력치가 떨어진 것으로 밝혀지면, 속도에 의해 제어되는 유압 반동 장치를 비작동 상태로 만들며, 이를 위해 본 발명은 유압 반동 장치를 바이패스하거나, 전기 유압요소인 경우 전류를 차단하는 구성을 취하고 있다.
이와 반대로, 검출된 시스템 압력이 상승하게 되면, 속도에 의존하여 제어되는 유압 반동 장치가 작동된다.
본 발명에 따르면, 시스템 압력의 검출을 위해 압력 센서가 사용된다. 압력센서는 시스템 압력의 검출을 위해 대응하는 유압 라인에 설치되어 제어 유닛에 접속되는 것이 적합하다.
선택적으로는, 본 발명에 따르면 시스템 압력을 전달하는 라인과 반동 압력을 전달하는 라인 사이에 배치된 압력비 조절 밸브가 사용되는 것이 바람직하다. 압력비 조절 밸브는 시스템 압력에 의해 제어되는 것이 적합하다.
본 발명에 따른 방법에 의해, 실제로 로터리 슬라이드 밸브의 작동 모멘트를 변경시킬 필요가 있는 경우에만 상승된 반동 압력이 생기도록 속도에 의존하여 제어되는 유압 반동 장치를 시스템 압력에 의거하여 간단하게 작동시킬 수 있다.
본 발명의 장치상의 목적은 펌프에 의해 로터리 슬라이드 밸브를 거쳐 파워 실린더의 좌우측 압력실에 압력 오일을 공급하는 파워 스티어링 기구로서, 이 로터리 슬라이드 밸브의 입력축과 제어 슬리브 사이에 반동 피스톤이 연결되며, 이 반동 피스톤은 축방향으로 이동 가능하지만 회전 불가능하게 상기 입력축 상에 지지되고 탄성 회전 커플링에 의해 상기 제어 슬리브에 결합되며, 상기 반동 피스톤에서 뻗어나온 유압 매체 환류 라인에는 속도에 의존하여 제어 유닛에 의해 제어되는 반동 압력 조절용 유압 반동 장치가 배치되어 있는 파워 스티어링 기구에 있어서, 속도에 의존하여 제어되는 유압 반동 장치를 작동시키기 위해 유압 변화를 검출하는 장치가 설치되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 기구에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 파워 스티어링 기구는 전술한 방법과 연계하여 간단하고 적절하게 사용될 수 있다. 유압 변화를 검출하기 위한 장치로서 시스템 압력의 변화를 검출하기 위한 장치가 사용되는 것이 적합하다.
이러한 장치로서는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력비 조절 밸브가 사용되며, 이 압력비 조절 밸브는 시스템 압력을 전달하는 라인과 반동 압력을 전달하는 라인 사이에 배치되고 압력 해제 상태의 환류에 접속되는 것이 적합하다. 이러한 압력비 조절 밸브는 시스템 압력에 의해 제어되며, 이에 따라 로터리 슬라이드 밸브가 중립 상태에 있는 경우에는 시스템 압력이 반동 압력과 상응하기 때문에 압력비 조절 밸브가 개방된다. 따라서 유압 오일이 탱크에 무압력 상태로 환류될 수 있다. 그러나, 로터리 슬라이드 밸브가 작동되면, 시스템 압력이 상승하여 오일의 탱크로의 직접적인 환류가 압력비 조절 밸브에 의해 폐쇄된다. 이에 의해, 오일을 속도에 의존하여 조절되는 솔레노이드 밸브를 거쳐 강제로 흐르게 됨으로써 반동압력 상승에 의해 스티어링 작용이 지원된다.
선택적으로는, 본 발명은 유압 변화를 검출하기 위한 장치를 압력 센서로 할 것을 제시하고 있다. 이러한 압력 센서는 시스템 압력 라인에 배치되어 제어 유닛에 접속되는 것이 적합하다. 이 경우, 제어 유닛은 속도에 의존하여 제어되는 유압 반동 장치, 예컨대 솔레노이드 밸브를 속도 및 시스템 압력 변화에 기초하여 조절한다.
본 발명에 의해, 공지의 파워 스티어링 밸브를 간단히 개조함으로써 필요한 경우에만 반동 압력을 변경시키는 신규한 형태의 파워 스티어링 밸브가 제공된다.
첨부 도면을 참조로 하여 이하의 설명으로부터 본 발명의 또 다른 장점 및 특징을 알 수 있을 것이다.
도 1 및 2에 도시된 파워 스티어링 기구들은 기본 구성에 있어서 동일하다. 양자는 도면 부호 1내지 25에 의해 표시된 후술하는 동일한 요소를 구비한다.
파워 스티어링 밸브(1)는 토션 바아(4)에 의해 서로 결합되어 소정 회전 각도에 걸쳐 서로에 대해 선회될 수 있는 입력축(2) 및 출력축(3)을 포함한다. 이 출력축(3)에는 밸브 슬리브(5)가 견고하게 결합되며, 따라서 밸브 슬리브(5)도 마찬가지로 입력축(2)에 대해 선회될 수 있다. 이들 요소는 하우징(6) 내에 배치되며, 이 경우에 도시된 실시예에서 스프링에 의해 힘을 받는 반동 피스톤(7)이 상기 입력축(2)에 대해 회전 불가능하지만 축방향으로는 변위 가능하게 배치되어 있다.
유압은 공급 라인(8)을 거쳐 시스템에 작용된다. 유압은 제어 충격량에 따라 스티어링 구동 장치(16)를 작동시키기 위해 밸브 슬리브와 입력축에 형성된 제어 홈 또는 제어 구멍을 통해 제어 라인(9, 10)으로 공급된다. 2개의 환류 라인(11, 12) 중 하나는 반동 피스톤(7)의 전면측에, 다른 하나는 그 후면측에 형성된다. 유압 매체는 탱크(13)로부터 펌프(14)에 의해 순환 경로로 펌핑되어 탱크(13)로 귀환한다. 제어 유닛(15)은 속도 신호(25)에 기초하여 환류 라인(12)에 배치된 솔레노이드 밸브(22)를 제어한다.
주차의 경우 또는 저속의 경우, 유압 매체의 환류 압력은 상기 반동 피스톤(7)에 의한 수동 스티어링 모멘트의 감소를 위해 속도에 의존하여 제어되는 솔레노이드 밸브(22)에 의해 상승된다.
도면에는 기능을 설명하는 단면도(23)와, 스티어링 구동 장치(16)의 개략도가 도시되어 있다. 즉, 예컨대 도면에 도시된 스티어링 충격량이 좌측으로 작용하는 동안 입력축과 밸브 슬리브 사이에 상대적인 선회가 일어나면, 제어 홈은 스티어링 구동 장치(16)의 좌측 압력실에 유압이 전달되는 방식으로 개방된다 것을 도시하고 있다. 이러한 과정은 공급 라인(8)과 제어 라인(10)을 거쳐 수행된다.
스티어링 밸브(16)는 양측에 배치된 피스톤 로드(18, 19)를 가진 피스톤(17)을 구비하며, 피스톤(17)은 스티어링 구동 장치의 용적을 2개의 압력실(20, 21)로 분할한다. 압력이 어느 쪽으로 전달되는가의 여부에 따라 피스톤 로드의 이동이 결정된다. 도시된 실시예에서는, 피스톤 로드가 도면에서 보았을 때 우측으로 이동한다. 따라서, 환류 라인(11) 또는 환류 라인(12)을 통해 안내되는 압력 오일의 환류는 우측 압력실(21)과 제어 라인(9)을 거쳐 수행된다. 전술한 바와 같이, 저속에서는 속도에 의존하여 제어되는 솔레노이드 밸브에 의해 환류 압력이 상승된다. 그러나, 이러한 상승된 환류 압력은 래크의 패킹에 작용하게 됨으로써 바람직하지 않게 래크의 복원력을 상승시키는 결과를 가져오게 된다. 복원력의 상승은 스티어링 형태에 따라 통상치의 50%까지 달할 수 있다. 또한, 오일의 온도도 상승되고 소음도 증대된다.
도 1에 도시된 실시예에서는, 시스템 압력 공급 라인(8)에 압력 센서(27)가 배치되어 제어 라인(26)을 통해 제어 유닛(15)에 압력 신호(28)가 전송된다. 따라서, 제어 유닛에는 속도 신호와 시스템 압력 신호가 전송된다. 압력 신호는 정해진 시간 간격에 걸쳐 검출된다. 설정된 시간 간격에 걸쳐 압력치가 떨어질 경우 솔레노이드 전류는 0으로 설정되며, 압력치가 상승하는 경우 솔레노이드 전류는 종래와 마찬가지로 차량 속도에 의존하게 된다. 따라서, 실제로 속도에 의존하여 로터리 슬라이드 밸브의 작동 모멘트를 변경시킬 필요가 있는 경우에만 속도에 의존한 압력 변경이 수행된다. 이러한 작동 자체는 시스템 압력을 상승시키 때문에, 전술한 솔레노이드 밸브 작용이 유효하게 된다. 중립 상태에서는, 시스템 압력이 제어 유닛에 의해 설정된 반동 압력으로 떨어지기 때문에, 솔레노이드 밸브의 작용은 솔레노이드 밸브가 무전류 상태로 되는 것에 의해 정지된다.
서두에 기재한 형태의 스티어링 밸브에서의 문제점을 또 다르게 해결하는 것이 도 2에 도시되어 있다.
이 실시예에서는, 시스템 압력을 안내하는 압력 라인(29)과 반동 압력을 안내하는 압력 라인(30) 사이에 시스템 압력에 의해 제어되는 압력비 조절 밸브가 배치된다. 이러한 조절 밸브는 탱크(33)로의 환류 라인(32)을 구비한다. 이때의 탱크(33)는 물론 탱크(13)에 해당할 수 있으며, 단지 명료성을 위해 별개의 요소로 도시되어 있을 뿐이다.
로터리 슬라이드 밸브가 작동되는 동안 주차 및 서행하는 경우, 로터리 슬라이드 밸브의 작동에 의해 시스템 압력이 상승하여 오일의 탱크로의 직접적인 환류가 폐쇄된다. 이에 의해, 오일이 속도에 의존하여 조절되는 솔레노이드 밸브를 거쳐 강제로 흐르게 됨으로써 공지된 바와 같이 전류 증폭 곡선 및 속도에 상응하게 환류가 차단되며, 이것이 스티어링 모멘트의 제어에 이용된다.
스티어링 밸브가 중립인 상태에서 주차 또는 서행하는 경우 반동실에 축적된 반동 압력은 동일한 크기를 가진다. 이에 따라, 반동 압력 및 이에 상응하게 설정된 면적비에 의해 압력비 조절 밸브가 개방되어 오일이 무압력 상태로 탱크로 환류된다. 따라서, 솔레노이드 밸브는 바이패스된다.
도 2에 도시된 구성은 비용적인 측면에서 극히 유리하다.
본 발명에 따른 방법에 의해, 실제로 로터리 슬라이드 밸브의 작동 모멘트를 변경시킬 필요가 있는 경우에만 상승된 반동 압력이 생기도록 속도에 의존하여 제어되는 유압 반동 장치를 시스템 압력에 기초하여 간단하게 작동시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 장치에 의해 공지의 파워 스티어링 밸브를 간단히 개조함으로써 필요한 경우에만 반동 압력을 변경시키는 신규한 형태의 파워 스티어링 밸브가 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 로터리 슬라이드 밸브(rotary slide valve)
2 : 입력축
5 : 밸브 슬리브
7 : 반동 피스톤
14: 펌프
15 : 제어 슬리브
20, 21 : 압력실
27 : 압력 센서
31 : 압력비 조절 밸브

Claims (19)

  1. 펌프(14)에 의해 로터리 슬라이드 밸브(1)를 거쳐 파워 스티어링 실린더의 좌우측 압력실(20, 21)에 압력 오일을 공급하는 파워 스티어링 기구의 유압을 제어하는 방법으로서, 상기 로터리 슬라이드 밸브의 입력축(2)과 제어 슬리브(5) 사이에 반동 피스톤(7)이 연결되며, 이 반동 피스톤(7)은 축방향으로 이동 가능하지만 회전 불가능하게 상기 입력축 상에 지지되고 탄성 회전 커플링에 의해 상기 제어 슬리브(5)에 결합되며, 상기 반동 피스톤에서 뻗어 나온 유압 매체 환류 라인에는 속도에 의존하여 제어 유닛에 의해 제어되는 반동 압력 조절용 유압 반동 장치가 배치되고, 상기 유압의 변화가 검출되고, 이 유압의 변화는 속도에 의존하여 제어되는 유압 반동 장치에 대한 제어 매개 변수로서 속도 매개 변수에 추가로 이용되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 기구의 유압 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 시스템 압력이 반동 압력과 동일하거나 떨어진 경우, 속도에 의존하여 제어되는 유압 반동 장치가 비작동 상태로 되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 기구의 유압 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서, 속도에 의존하여 제어되는 유압 반동 장치는 압력 오일의 바이패스에 의해 비작동 상태로 되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 기구의 유압 제어 방법.
  4. 제2항에 있어서, 속도에 의존하여 제어되는 전기 유압 반동 장치를 사용할 경우, 이 반동 장치는 전류 공급의 차단에 의해 비작동 상태로 되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 기구의 유압 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서, 시스템 압력의 상승시, 속도에 의존하여 제어되는 유압 반동 장치가 작동하는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 기구의 유압 제어 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 유압의 변화는 압력 센서(27)에 의해 검출되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 기구의 유압 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 압력 센서의 검출치는 속도에 의존하여 제어되는 유압반동 장치의 제어 유닛에 전달되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 기구의 유압제어 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 유압의 변화를 검출하는 데에 압력비 조절 밸브(31)가 이용되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 기구의 유압 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 압력비 조절 밸브(31)는 시스템 압력을 안내하는 라인과 상기 반동 압력을 안내하는 라인 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 기구의 유압 제어 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 압력비 조절 밸브(31)는 시스템 압력에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 기구의 유압 제어 방법.
  11. 펌프(14)에 의해 로터리 슬라이드 밸브(1)를 거쳐 파워 실린더의 좌우측 압력실(20, 21)에 압력 오일을 공급하는 파워 스티어링 기구로서, 상기 로터리 슬라이드 밸브의 입력축(2)과 제어 슬리브(5) 사이에 반동 피스톤(7)이 연결되며, 이 반동 피스톤(7)은 축방향으로 이동 가능하지만 회전 불가능하고 탄성 회전 커플링에 의해 상기 제어 슬리브(5)에 결합되며, 반동 피스톤에서 뻗어 나온 유압 매체 환류 라인에는 속도에 의존하여 제어 유닛에 의해 제어되는 반동 압력 조절용 유압 반동 장치가 배치되고, 상기 속도에 의존하여 제어되는 유압 반동 장치를 작동시키기 위해 유압의 변화를 검출하는 장치가 마련되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 기구.
  12. 제11항에 있어서, 시스템 압력의 변화를 검출하기 위한 장치가 설치되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 기구.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 유압의 변화를 검출하기 위한 장치는 압력비 조절 밸브(31)인 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 기구.
  14. 제13항에 있어서, 상기 압력비 조절 밸브(31)는 시스템 압력을 안내하는 라인과 상기 반동 압력을 안내하는 라인 사이에 배치되며, 압력이 해제된 유압 매체 환류에 접속되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 기구.
  15. 제13항에 있어서, 상기 압력비 조절 밸브(31)는 시스템 압력에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 기구.
  16. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 유압의 변화를 검출하기 위한 장치는 압력 센서(27)인 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 기구.
  17. 제16항에 있어서, 상기 압력 센서는 시스템 압력 라인(26)에 배치되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 기구.
  18. 제16항에 있어서, 상기 압력 센서(27)는 제어 유닛(15)에 접속되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 기구.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제어 유닛(15)은 속도와 시스템 압력 변화에 기초하여 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 기구.
KR1019960049405A 1995-10-31 1996-10-29 파워스티어링기구의유압제어방법및장치 KR100469530B1 (ko)

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DE19540501.3 1995-10-31
DE19540501A DE19540501C1 (de) 1995-10-31 1995-10-31 Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Hydraulikdruckes in einer Servolenkvorrichtung

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