KR19980080430A

KR19980080430A - 유압식 토오크 증폭장치 및 이것을 조립해 넣은 차량용 파워스테어링 시스템

Info

Publication number: KR19980080430A
Application number: KR1019980009311A
Authority: KR
Inventors: 야마구치마사요시
Original assignee: 레슬리제이카스퍼; 이턴코오포레이숀
Priority date: 1997-03-25
Filing date: 1998-03-18
Publication date: 1998-11-25
Also published as: JP3027343B2; US6029560A; CN1102120C; JPH10264836A; KR100544972B1; CN1199685A

Abstract

별개의 복귀유도관을 불필요하게 한 콤팩트하고 염가의 유압식 토오크 증폭장치 및 이것을 탑재한 파워스테어링 시스템을 제공한다.

파워스테어링 시스템(10)은 유압식 토오크 증폭장치(12), 트랜스미션 케이싱(14)내의 감속기어장치(16) 및 차륜과 관련된 스테어링 린크장치(20)를 포함한다. 토오크 증폭장치는 하우징(22)내에 설치된 제어밸브부(24), 토오크 증폭장치부(32), 고토오크 구동축(58) 및 출력축(54)을 가진다. 토오크 증폭장치의 출력축은, 감속기어장치의 입력축이 되어 있다. 토오크 증폭장치는, 하우징(22)에 설치된 고압입구(78) 및 출력축(54)에 설치된 저압출구(61)를 가지며, 입구(78) 및 출구(61)는 트랜스미션 케이싱내의 캐비티(53)에 통하고 있다.

Description

유압식 토오크 증폭장치 및 이것을 조립해 넣은 차량용 파워스테어링 시스템

본 발명은 유압식 토오크 증폭장치(일반적으로 「토오크 제네레이터」라고 불리는 경우가 있다) 및 이것을 조립해 넣은 차량용 파워스테어링 시스템에 관한 것이다.

유압식 토오크 증폭장치는 건설용차량 및 예를들면 이앙기와 같은 농업용차량의 파워스테어링 시스템이나 선박의 동력조타 시스템, 또는 큰 토오크를 사용하는 게이트나 밸브의 개폐시스템에 이용되고 있다. 이러한 유압식 토오크 증폭장치는 전형적인 예로는 유압원에 통하는 압유입구 포오트 및 리저버로 통하는 복귀유출구 포오트를 가진 하우징과, 내톱니부재, 내톱니부재에 대하여 유선운동이 자유롭게 내톱니부재내에 설치된 외톱니부재 및 내톱니부재와 외톱니부재와의 사이에 형성되는 용적실을 가진 토오크 증폭장치부와, 입구포오트 및 출구포오트와 토오크 증폭장치부와의 사이의 작동유의 흐름을 제어하는 제어밸브부 또는 전환밸브 조립체와, 제어밸브부와 연휴한 입력축과, 토오크 증폭장치부에 의하여 생긴 동력의 출력축을 포함한다.

차량용 파워스테어링 시스템에서는 이러한 토오크 증폭장치는 차륜과 관련된 스테어링 린크장치의 스테어링 액튜에이터로서 이용되고 있다. 토오크 증폭장치와 스테어링 린크장치와의 사이에는 대표적으로는 입력기어 및 이것과 맞물리는 출력기어로 된 감속기어장치가 동력전달관계를 이루고 배치되는데, 이것은 통상 작동유 리저버로서 도움이 되는 트랜스미션 케이싱내의 캐비티내에 위치하고 있다. 감속기어장치의 입력기어의 입력축은 케이싱을 관통하여 윗쪽으로 뻗어서, 토오크 증폭장치의 아래쪽으로 뻗은 출력축과 결합되고 있다.

또, 토오크 증폭장치의 하우징의 입구포오트 및 출구포오트는 각각 펌프를 구비한 압유도관 및 이것과는 별개의 복귀유도관에 의하여 외부로부터 트랜스미션 케이싱의 캐비티내에 통하고 있으며, 그리하여 제어밸브부를 중립위치에서 스테어링 조작위치로 작동시키면, 펌프로부터 토출된 압유는 압유도관을 지나 하우징의 입구포오트에 유입하여, 제어밸브부 및 토오크 증폭유니트부를 경유하여 하우징의 출구포오트에 이르러, 복귀유도관을 지나 리저버로 되돌아가도록 되어 있다. 그리고 압유라인과 복귀유라인과의 사이에는 릴리프밸브가 설치되어, 예를들면 차륜이 장애물에 부딪쳐서 움직이지 않게 되는 각종의 스테어링 조건에 따라 압력이 빠져나가게 되어 있다.

이러한 종래형 차량용 파워스테어링 시스템에서는 특히 토오크 증폭장치의 출력축에 라디얼하중이 가해지는 경우가 있는데, 이것에 기인하여 오페레이터가 스테어링 조작을 스무즈하게 행할 수 없거나, 또는 스테어링조작을 할 수 없게 된다(스테어링 스틱 또는 로크현상)등의 조작상의 문제가 생기는 일이 있었다. 따라서 적정한 스테어링조작이 가능하도록 하기 위해서는 특히 토오크 증폭장치의 출력축에 대한 라디얼하중을 지탱하여야 하고, 그러기 위해서는 토오크 증폭장치의 출력축과 감속기어장치의 입력축과의 결합부를 축받이에 의하여 지지할 필요가 있으며, 이 때문에 구성부품이 많아짐과 동시에, 손작업이 필요한 구조로되어 코스트고를 초래하고 있었다. 토오크 증폭장치를 조립해 넣은 파워스테어링 시스템을 이용하는 차량, 예를들면 이앙기에 관하여 될 수 있는대로 염가의 시스템구성이 강하게 요망되고 있다. 그래서 결합부에 충분한 여유를 갖게 함으로써 축받이 수단을 생략하여 코스트를 경감하는 것이 시도되었으나, 이에 의하여 스테어링때에 덜그럭거리는 조작상의 문제점이 생기고 있었다. 또한, 그 기술분야에서는 유압식 토오크 증폭장치 자체에 관해서도 구성부품수를 삭감하여 염가로 그리고 콤팩트하게, 더욱이 고신뢰도를 가지고 구성하는 것은 설계상의 중요한 검토사항으로 되어 있다.

본 발명의 목적은 이러한 과제를 해결하는데 있고, 염가로 신뢰도가 높은 차량용 파워스테어링 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 하나의 목적은 염가로 콤팩트한 유압식 토오크 증폭장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 토오크 증폭장치를 조립해 넣은 차량용의 개량형 파워스테어링 시스템의 전체구조도.

도 2는 본 발명의 토오크 증폭장치의 제어밸브부의 분해사시도로서, 제어밸브부를 구성하는 스풀과 슬리브의 구조적 특징도.

도 3은 제어밸브부의 중립위치 및 스테어링 조작위치에 있어서의 스풀과 슬리브의 작동유통로의 상태를 도시한 전개도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 파워스테어링 시스템 12 : 토오크 증폭장치

14 : 트랜스미션 케이싱 16 : 감속기어장치

18 : 차륜 20 : 스테어링 린크장치

22 : 하우징 24 : 제어밸브부

28 : 입력축 또는 스풀 30 : 슬리브

32 : 토오크 증폭장치부 또는 지로우터 기구부

34 : 부착판

42 : 내톱니가 부착된 톱니형부재 또는 링

44 : 외톱니가 부착된 톱니형부재 또는 스타

46 : 용적실 48 : 전동축

53 : 케이싱내 캐비티 또는 드레인 탱크 54 : 출력축

58 : 구동축 62 : 출구통로

64 : 입력기어 70 : 출력기어

74 : 압유라인 78 : 입구 포오트

80 : 펌프

본 발명은 유압원에 통하는 고압입구 및 리저버에 통하는 저압출구와, 고정된 내톱니 부착의 제1톱니형부재, 제1톱니형부재에 대하여 유성운동이 자유롭게 제1톱니형 부재내에 설치된 외톱니 부착의 제2톱니형부재 및 상기 내톱니와 외톱니와의 사이에 형성되어, 유압의 작용으로 동력이 생기도록 직경을 확대·축소할 수 있는 복수의 용적실을 포함하는 토오크 증폭장치부와, 그 토오크 증폭장치부에 인접하여 하우징내에 지지되고 있어서, 압유를 토오크 증폭장치부의 용적실에 대하여 차단하거나, 또는 이것을 바이패스시키는 제1의 작동유 유로를 형성하는 상태의 중립위치와, 압유를 용적실에 공급하여 동력을 발생시키도록 하는 제2의 작동유 유로를 형성하는 조작위치와의 사이에서 동작할 수 있는 제어밸브부를 가지며, 제어밸브부가 하우징으로부터 바깥쪽으로 뻗는 입력축을 구성하는 회전부재 및 이것과 상대적 각 변위가 자유로운 크고 작은 관계를 이루고 있어서, 이것에 종동하여 회전하도록 된 종동부재로 구성되고, 제어밸브부는 회전부재에 조작 토오크를 가하면, 이에 응동하여 회전부재와 종동부재가 서로 상대적으로 각 변위하여 상기 중립위치로부터 상기 조작위치로 전환되어, 다시 서로 반대쪽의 단부가 각각 종동부재의 단부와 제2톱니형부재에 토오크 전달관계로 연결된 유전이 자유로운 전동축이 회전부내에 설치되고, 그 한끝이 토오크 증폭장치부의 제2톱니형부재에, 다른 한끝이 출력축에 각각 동력전달관계를 이루고 연결된 구동축이 설치되어 있는 유압식 토오크 증폭장치에 관한 것이다.

본 발명의 특징에 의하면, 상기 고압입구 및 저압출구는 각각 상기 하우징 및 상기 출력축에 설치되고, 제어밸브부의 상기 조작위치에서는 상기 제1의 작동유 유로는 하우징의 상기 입구로부터 제어밸브부를 거쳐 토오크 증폭장치부의 용적실에 이르는 고압쪽통로, 용적실로부터 제어밸브부를 거쳐 전동축의 둘레의 공간으로 통하는 저압쪽통로, 이와 연통하여 전동축내에 설치된 연통로 및 구동축을 관통하여 형성되고 있어서, 전동축의 연통로와 출력축의 상기 출구를 유체연통시키는 통로를 포함한다.

본 발명의 바람직한 1실시예에서는 제어밸브부의 상기 중립위치에서는 제2의 작동유 유로는 하우징의 상기 입구로부터 토오크 증폭장치부의 용적실로의 통로를 바이패스하여 제어밸브부를 거쳐 전동축의 둘레의 공간으로 통하는 통로, 이와 연통하여 전동축에 설치된 상기 연통로 및 구동축을 관통하여 형성되어 있어서, 전동축의 연통로와 출력축의 상기 출구를 유체 연통시키는 상기 통로를 포함한다.

바람직한 실시예에서는 상기 구동축의 길이방향 치수의 대부분은 상기 출력축에 설치된 속이 빈 부내안에 수납되어 있어서, 구동축의 한끝은 토오크 증폭장치부의 제2톱니형부재에, 다른 한끝은 상기 출력축의 속이 빈 내부의 일부에 스프라인 연결되어 있다.

또한, 본 발명은 하우징내에 지지되어 있어서, 스테어링 조작토오크의 입력수단을 포함하여, 중립위치와 좌 또는 우의 스테어링 조작위치와의 사이에서 동작할 수 있는 제어밸브부, 이와 연휴하여 제어밸브부의 스테어링 조작위치에서 증폭토오크가 생기도록 작동할 수 있는 토오크 증폭장치부 및 토오크 증폭장치부에서 생긴 증폭토오크를 출력수단에 전달하는 구동축을 가진 형식의 유압식 토오크 증폭장치와, 작동유 리저버로서 도움이 되는 트랜스미션 케이싱의 캐비티내에 배치되어 있어서, 토오크 증폭장치의 상기 출력수단 및 차륜용 스테어링 린크장치의 입력수단에 각각 연결된 입력수단 및 출력수단을 가진 감속기어장치를 포함하는 차량용 파워스테어링 시스템에 관한 것이다.

본 발명의 특징에 의하면, 유압식 토오크 증폭장치는 트랜스미션 케이싱에 대하여 전체적으로 세운 상태로 고정적으로 부착되고, 토오크 증폭장치의 상기 출력수단은 트랜스미션 케이싱을 관통하여 상기 캐비티내에 위치하고 있어서, 감속기어장치의 상기 입력수단으로 되어 있고, 토오크 증폭장치의 상기 하우징은 펌프가 설치된 유압라인을 통하여 트랜스미션 케이싱내의 작동유 리저버로 통하는 압유입구를 가지며, 토오크 증폭장치의 상기 출력수단은 상기 리저버에 통하는 복귀유 출구를 가지며, 적어도 제어밸브부의 상기 스테어링 조작위치에서 토오크 증폭장치의 하우징의 상기 입구와 출력수단의 상기 출구를 연통시키는 복귀유 라인이 토오크 증폭장치내에 형성된다.

바람직하기는 유압식 토오크 증폭장치의 토오크 증폭장치부는 고정된 내톱니 부착의 제1의 톱니형부재, 제1톱니형부재에 대하여 유성운동이 자유롭게 제1톱니형부재내에 설치된 외톱니 부착의 제2톱니형부재 및 상기 내톱니와 외톱니의 사이에 형성되고, 유압의 작용으로 동력이 생기도록 확대·축소할 수 있는 복수의 용적실을 포함하고, 상기 제어밸브부는 상기 토오크 증폭장치부에 인접하여 하우징내에 지지되어 있어서, 유압을 토오크 증폭장치부의 용적실에 대하여 차단하거나 또는 이것을 바이패스시키는 제1의 작동유 유로를 형성하는 상태의 중립위치와, 압유를 용적실에 공급하여 동력을 발생시키는 제2의 작동유 유로를 형성하는 조작위치와의 사이에서 동작할 수 있고, 상기 제어밸브부는 하우징으로부터 바깥쪽으로 뻗고있으며, 토오크 증폭장치의 상기 입력수단을 구성하는 회전부재 및 이것과 상대적 각도변위가 자유로운 안에 넣을 수 있는 관계를 이루고 있어서, 이에 종동하여 회전하도록된 종동부재로 구성되고, 제어밸브부는 회전부재에 조작토오크를 가하면, 이에 응동하여 회전부재와 종동부재가 서로 상대적으로 각도 변위하여 상기 중립위치에서 상기 조작위치로 전환되고, 또한 서로 반대쪽의 단부가 각각 종동부재의 단부와 제2외톱니부재에 토오크 전달관계로 연결된 유전이 자유로운 전동축이 회전부재내에 설치되고, 상기 구동축의 일단은 토오크 증폭장치부의 제2의 외톱니부재에, 타단은 토오크 증폭장치의 상기 출력수단에 각각 동력전달관계를 이루어 연결되며, 상기 제어밸브부의 상기 조작위치에서는 상기 제1의 작동유 유로는 하우징의 상기 입구로부터 제어밸브부를 거쳐 토오크 증폭장치부의 용적실에 이르는 압유공급라인과, 용적실로부터 제어밸브부를 거쳐 전동축의 둘레의 공간으로 통하는 통로, 이것과 연통하여 전동축내에 설치된 연통로 및 구동축을 관통하여 형성되고 있어서, 전동축의 유통로와 토오크 증폭장치의 상기 출력수단의 상기 출구를 유체 연통시키는 통로로 이루어지는 상기 복귀유 라인을 포함한다.

바람직한 실시예에서는 상기 출력수단은 감속기어장치의 입력기어장치의 입력기어를 지지한 아래쪽 연장부를 가지며, 그 연장부는 트랜스미션 케이싱의 캐비티의 바닥부에 설치된 축받이에 의하여 회전이 자유롭게 지지되어 있다.

(실시예)

도 1을 참조하면, 본 발명의 유압식 토오크 증폭장치 또는 토오크 제네레이터를 탑재한, 예를들면 이앙기용의 파워스테어링 시스템이 전체를 부호 10으로 표시되어 있다. 도시한 바와 같이, 파워스테어링 시스텝(10)은 주요 구성요소로서 차례로 기계적 동력 또는 토오크 전달관계에 있는 토오크 증폭장치(12), 트랜스미션 케이싱(14)내에 배치된 감속기어장치(16) 및 1쌍의 차륜(18)과 관련된 스테어링 린크장치(20)를 포함한다.

유압식 토오크 증폭장치(12)는 하우징(22)의 길이방향 중앙보어내에 설치된 전체를 부호 24로 표시한 제어밸브부 또는 전환밸브 조립체를 가진다. 제어밸브부(24)는, 윗쪽의 일단(26)이 스테어링휠(도시생략)에 연결되어 있어서, 입력축으로서의 역할을 가진 회전이 자유로운 중공 통형상의 스풀 또는 안쪽 회전부재(28)와, 스풀의 회전에 종동하여 상대적으로 각도 변위를 하도록 안에 넣을 수 있는 관계로 조합된 통형상 슬리브 또는 바깥쪽 종동부재(30)를 포함한다(도 2의 분해사시도 참조). 도 2에서 알 수 있듯이, 스풀(28)의 외주면에는 축방향으로 뻗은 복수의 홈과 원주방향으로 뻗은 홈을 가지며, 슬리브(30)의 둘레벽에는 원주방향으로 정렬한 복수의 조를 이루는 다수의 관통구멍(88, 89, 90)이 설치되고, 슬리브 안쪽의 스풀(28)의 외주면에는 슬리브의 구멍과 선택적으로 유체가 연통이 자유롭게 겹쳐 토오크 증폭장치내에 3개의 유로를 형성하는 복수의 원주방향홈(80, 82) 및 이들과 각각 연통하는 축방향홈(84, 86)이 설치되어 있다. 이러한 제어밸브부의 구조 및 작용에 관한 보다 상세한 설명은 도 3과 관련하여 후술한다.

도 1에서 알 수 있듯이, 하우징에 인접하여 제어밸브부(24)와 작동유 연락관계를 이루어 토오크 증폭장치부 또는 지로우터 기구부(32)가 설치되어 있다. 도시한 바와 같이 토오크 증폭장치부(32)는 부착판(34)을 관통하는 복수개의 볼트 또는 캡스크류(36)에 의하여 포오트 플레이트 또는 스페이서 플레이트(38)를 끼우고 하우징(22)의 하단부에 고정되고, 부착판(34)은 트랜스미션 케이싱(14)이 윗면에 심어넣어 볼트(40)에 의하여 단단히 고정되어 있다. 토오크 증폭장치부 또는 지로우터 기구부(32)는 당업자에는 주지되어 있듯이, 고정된 바깥쪽의 내톱니부재 또는 링(42)과, 고정 내톱니부재내에서 편심적으로 유성운동이 자유롭게(즉, 자전·공전이 자유롭게)설치된 안쪽의 외톱니부재 또는 스타(44)로 이루어진다. 서로 맞물린 관계에 있는 링(42)의 내톱니(대표적으로는 톱니수가 7개)와 외톱니(대표적으로는 톱니수가 6개)와의 사이에는 유압을 이용하여 모우터 작용이 생기도록 용적이 변화하는 서로 독립된 복수의 유압실(「용적실」이라고도 한다)(46)이 형성되어 있다. 이러한 지로우터 기구의 구조 및 작용은 당업자에는 주지되어 있는 것이므로, 특별한 설명을 요하지 않으리라고 생각된다.

스풀(28)의 안에는 토오크 증폭장치부와 제어밸브부를 동력전달관계에 연결하는 전동축(48)이 헐거운 회전이 자유롭게 설치되어 있다. 보다 자세히 설명하면, 전동축의 일단은 스타(44)의 중앙구멍에 스프라인 연결되고, 타단은 두 갈래로 되어 있어서, 도 2를 함께 참조하면 잘 알 수 있듯이, 스풀(28)과 슬리브(30)의 양쪽을 관통하는 정지핀(50)을 받아넣고 있다. 그리고, 정지핀을 슬리브의 구멍에 꼭맞게 관통함과 동시에 전동축이 두갈래 단부에 꼭맞게 끼워져 있으나, 스풀의 핀 삽통구멍은 후술하는 제어밸브부의 중립위치에서 핀에 대하여, 대표적으로는 좌우 각 12도 까지 상대변위 가능하게 슬롯형상으로 되어 있다. 그리하여 스풀을 좌 또는 우로 회전시키면, 스타 및 전동축이 동일방향으로 회전하며, 그래서 슬리브가 스풀에 종동하여 회전하도록 되어 있다. 또 도시한 바와 같이, 슬리브(30)의 단부의 직경방향 반대쪽의 절결 및 스풀(28)의 단부의 개구를 관통하여 복수매의 판스프링(52)이 설치되고, 이들 판스프링에 의하여 통상의 상태에서는 슬리브와 스풀은 제어밸브부의 중립위치에 대응하는 소정의 상대적 위치관계를 유지하도록 가압된다.

도 1에서 알 수 있듯이, 토오크 증폭장치(12)는 그 길이방향축선에 일치하여, 입력축(26)을 정렬시키고 있어서, 실질적으로 트랜스미션 케이싱(14)의 내부 캐비티 또는 빈곳(53)내에 위치한 출력축(54)을 가지고 있다. 출력축(54)은 축받이(56)에 의하여 부착판(34)의 중앙관통구멍내에 회전이 자유롭게 지지되어 있다. 바람직하기는 출력축(54)은 스프라인이 설치된 속이 빈 내부(55)를 가진다. 일단이 출력축의 스프라인 부착 중공내 단부(58)에, 타단이 토오크 증폭장치부(32)의 스타(44)의 중앙구멍에 각각 스프라인 연결되어 있어서, 스타의 자전운동 또는 동력토오크를 출력축에 전달하는 구동축(58)이 부착판(34)을 관통하여 설치되어 있다. 환언하면, 입력축과 출력축의 회전비는 1:1이고, 그리하여 큰 토오크를 출력축(54)에 전달할 수 있다. 도시한 바와 같이, 구동축(58)의 대부분은 출력축(54)내에 수납되고, 그것에 의하여 토오크 증폭장치의 전길이가 최소한으로 억제되어 있는 것은 주목되어야 할 것이다.

본 발명의 중요한 특징에 의하면, 후술에서 명백히 되는 목적 때문에, 구동축(58)은 바람직하기는 축방향으로 관통된 통로(60)를 구비하고, 출력축(54)은 구동축의 통로(60)와 연통하고 있어서, 바람직하기는 가로방향으로 관통되어 뻗어서 부호 61의 곳에서 양단이 케이싱 캐비티(53)내로 개구한 출구통로(62)를 가진다. 이러한 출력축의 출구통로(62)는, 토오크 증폭장치내에 형성되는 복귀유라인의 출구가 된다.

또, 본 발명의 다른 중요한 특징에 의하면, 토오크 증폭장치(12)의 출력축(54)은 아래쪽으로 돌출하고 있어서, 기어(64)를 지지한 연장축부(66)를 가지고 있다. 연장축부(66)는 케이싱내부 캐비티(53)의 바닥면에 설치된 축받이(68)에 의하여 회전이 자유롭게 지지되어 있다. 기어(64)는 스테어링 린크장치(20)에 연결되어 있어서, 트랜스미션 케이싱내에서 회전이 자유롭게 지지된 감속기어장치의 출력측기어(70)와 맞물리고, 그리하여 출력축의 회전방향 및 회전량에 따라 차륜(18)의 스테어링이 달성되도록 되어 있다. 토오크 증폭장치의 출력축(54)이 감속기어장치(16)의 입력축이 되어 있는 것은 주목되어야 할 것이다. 따라서, 토오크 증폭장치의 출력축과 감속기어장치의 입력축을 겸용하는 단일한 동력전달 가능한 연결축을 토오크 증폭장치와 감속기어장치의 사이에 설치함으로써, 종래형의 파워스테어링 시스템보다도 부품수를 줄임과 동시에 조립을 단순화 할 수 있고, 그것에 의하여 코스트의 경감이 달성된다. 또, 본 발명의 구성에서는 토오크 증폭장치의 연장부(66)를 포함한 출력축(54)은 케이싱 내부 캐비티(53)의 바닥부에 설치한 축받이(68) 및 비교적 근접하여 배치된 부착판(34)내의 축받이(56)로 지지할 수 있으므로, 그 지지구조가 단순하게 됨가 동시에, 라디얼 하중에 의한 스테어링의 로크나 걸림등의 사고가 방지되게 된다.

본 발명의 파워스테어링 시스템(10)에서는 종래의 대개의 파워스테어링 시스템과 마찬가지로, 트랜스미션 케이싱(14)의 내부 캐비티(53)가 리저버 또는 드레인 탱크로서 이용된다. 이 때문에, 단일의 유공급라인(74)이 사용된다. 유공급라인의 일단은 색션필터(76)를 구비하고 있어서, 캐비티(53)내에 위치하고, 타단은 토오크 증폭장치의 하우징에 설치된 입구포오트(78)에 연결되어 있다, 유공급라인(74)에는 캐비티(53)내에 수용되어 있는 작동유를 가압하여 입구포오트(78)로 보내 넣기위한 펌프(80)가 설치되어 있다. 그리하여 트랜스미션 케이싱(14)내의 캐비티(53)는 리저버 또는 복귀유탱크와 압유원의 양쪽의 역할을 한다. 이 복귀유를 수용한 캐비티는 펌프(80)가 설치된 유공급라인(74)을 통하여 토오크 증폭장치의 하우징(22)의 입구포오트(78)에 통해 있어서, 토오크 증폭장치의 유압원으로서 사용된다.

이어서 도 1을 참조하면, 스풀(28)과 슬리브(30)로 구성되는 제어밸브부(24)는 압유가 지로우터 기구부 또는 토오크 증폭장치부(32)의 용적실(44)을 바이패스하도록 하고, 그리하여 토오크 증폭장치부의 용적실의 내부압력이 동일하게 되며, 그리하여 동력을 생기게 하지 않는 제1의 작동유 유로를 형성하는 중립위치와, 압유를 용적실에 공급함과 동시에, 용적실 사이에 내부압력차를 생기게 하여, 동력을 발생시키도록 하는 제2의 작동유 유로를 형성하는 좌 또는 우스테어링 조작위치와의 사이에서 동작할 수 있도록 되어 있다. 그리고, 제어밸브부 또는 전환밸브 조립체의 구조 및 작용은 본질적으로는 종래의 것과 동일하여, 당업자에는 주지되어 있는 것이므로, 개략적으로 설명함에 그친다.

도 3은 스풀(28)과 슬리브(30)로 구성되는 제어밸브부의 전환가능한 유로를 설명하기 위하여 이들의 일부를 평면에 전개하여 도시한 약도이다. 스풀과 슬리브는 도 3에서 보아 상하방향으로 상대변위한다. 스풀(28)은 그 외주면에 서로 스풀의 축방향으로 간격을 두고 설치된 원주방향홈(80, 82)을 가지며, 원주방향홈(82)에는 관통구멍(92)이 설치되어 있다. 원주방향홈(80, 82)에는 각각 복수의 축방향홈(84, 86)이 연통하고 있다. 슬리브(30)의 원통벽이 관통구멍의 조(88, 89)(관통구멍(89)은 도 3에 도시되지 않음)는 스풀의 원주방향홈(80, 82)과 상시 겹쳐져서, 즉 연통하고 있으나, 토오크 증폭장치부의 용적실(44)로 통하는 관통구멍의 조(90)는 슬리브와 스풀의 상대적 각도변위에 의하여 축방향홈(84, 86) 및 이들 사이의 랜드부(94)와 선택적으로 겹쳐져서, 제어밸브부의 중립위치, 좌스테어링 조작위치 및 우스테어링 위치를 정하도록 되어 있다. 그리고, 슬리브는 전형적으로는 6개의 관통구멍(88), 12개의 관통구멍(90), 6개의 관통구멍(89)을 가진다.

도 3에 실선으로 표시한 제어밸브의 중립위치에서는 슬리브의 관통구멍(90)은 랜드부(94)위에 위치하나, 이 폭보다도 직경방향 치수가 크므로, 스풀의 축방향홈(84)과 축방향홈(86)을 연통시켜, 토오크 증폭장치부의 용적실을 바이패스하고 있다. 이러한 중립위치에서, 예를들면 스테어링휠, 그래서 스풀을 오른쪽으로 회전시키면, 상대적으로 관통구멍(90)은 상상선으로 표시한 위치에 윗쪽으로 이동한다(그리고, 이 경우 스풀을 왼쪽으로 회전시키면, 관통구멍은 상대적으로 아래쪽으로 변위한다), 제어밸브부의 이러한 우스테어링 조작위치에서는 스풀의 고압측 원주방향홈(80)과 연통하고 있는 축방향홈(84)이 하나 건너의 관통구멍(90)중 소정의 것을 거쳐 토오크 증폭장치부의 용적실로 통한다. 다음에, 용적실은 나머지의 하나 건너의 관통구멍(90)중 소정의 것을 거쳐 스풀의 저압측 축방향홈(86) 및 관통구멍(92)이 설치된 원주방향홈(82)으로 통한다.

본 발명의 파워스테어링 시스템에 있어서의 작동유의 흐름을 제어밸브부를 중립위치로 한 상태에서 설명한다. 제어밸브부가 좌 또는 우스테어링 조작위치에 있을때라도 토오크 증폭장치부의 용적실로부터의 복귀유경로는 중립위치에 있어서의 작동유의 유로와 동일하다. 그리고, 이하의 설명에서는 입구포오트와 출구포오트가 상시 연통하여 동력손실이 적은 이른바 「오픈센터」타입으로서 설명한다. 그러나, 본 발명의 특징은 제어밸브부의 중립상태에 있어서, 입구포오트와 출구포오트가 차단되고, 입구포오트에 상시 고압이 작용하여, 더욱 신속한 스테어링 응답이 얻어지는 「클로우즈드센터」타입에도 그대로 적용할 수 있는 것은 당업자에게는 이해될 것이다.

펌프(80)에 의하여 트랜스미션 케이싱(14)내의 기름탱크(53)로부터 빨아올려져서 고압상태로 토출된 작동유는 공급라인(74)을 거쳐 토오크 증폭장치(12)의 하우징 입구 포오트(78)로 들어간다. 압유는 하우징에 설치된 반경방향 유통로(79), 하우징 중앙보어내의 원주방향홈(79')을 거쳐 슬리브(30)의 관통구멍(88)을 지나, 스풀(28)의 원주방향홈(80), 축방향홈(84)으로 흐른다. 이어서, 작동유는 슬리브의 관통구멍(90)을 거쳐 스풀축방향홈(86)으로 흐르며, 토오크 증폭장치부의 용적실로의 통로를 바이패스한다. 다음에 작동유는 스풀원주방향홈(82) 및 관통구멍(92)을 거쳐, 전동축의 둘레의 하우징내 공간(93)으로 흘러들어간다. 다음에, 작동유는 전동축의 스타측 단부 근방의 측면 및 단면을 절삭가공하여 형성한 통로(95)를 지나, 구동축의 연통로(60) 및 출력축의 출구통로(62)를 거쳐 기름탱크(53)내로 복귀한다. 작동유는 케이싱내 캐비티(53)내에서 출력축의 개구(61)와 대략 동일한 레벨을 유지하고, 이 안에 담그어져 있는 감속기어장치의 윤활유로서도 사용된다.

본 발명의 구성에 의하면, 토오크 증폭장치의 구성요소(48, 58, 54)등의 기계가공을 하는 것만으로 토오크 증폭장치 내부에 복귀유라인을 형성할 수 있으므로, 종래 필요하였던 별개의 복귀유도관 및 관련기기가 불필요하게 되어, 코스트를 줄일 수 있다. 이러한 본 발명의 특징은 예를들면 일본국 실개평 1-145575호 및 특개평 2-171388호에 기재되어 있는 것과 같은 3포오트형 유압식 토오크 증폭장치에도 적용할 수 있고, 3포오트중 출구포오트 또는 드레인 포오트를 생략하여 2 포오트형으로 구성할 수 있는 것은 당업자에게는 이해될 것이다.

Claims

유압원으로 통하는 고압입구 및 리저버로 통하는 저압출구와, 고정된 내톱니 부착의 제1의 톱니형부재, 제1톱니형부재에 대하여 유성운동이 자유롭게 제1톱니형부재내에 설치된 외톱니 부착의 제2의 톱니형부재 및 상기 내톱니와 외톱니와의 사이에 형성되고, 유압의 작용으로 동력이 생기도록 확대·축소할 수 있는 복수의 용적실을 포함한 토오크 증폭장치부와, 그 토오크 증폭장치부에 인접하여 하우징내에 지지되고 있어서, 압유를 토오크 증폭장치부의 용적실에 대하여 차단하거나, 또는 이것을 바이패스시키는 제1의 작동유 유로를 형성하는 상태의 중립위치와, 압유를 용적실에 공급하여 동력을 발생시키도록 하는 제2의 작동유 유로를 형성하는 조작위치와의 사이에서 동작할 수 있는 제어밸브부를 가지며, 제어밸브부가 하우징으로부터 바깥쪽으로 뻗는 입력축을 구성하는 회전부재 및 이것과 상대적 각도 변위가 자유로운 안에 넣을 수 있는 관계를 이루고 있어서, 이것에 종동하여 회전하도록 된 종동부재로 구성되고, 제어밸브부는 회전부재에 조작토오크를 더하면, 이에 응동하여 회전부재와 종동부재가 서로 상대적으로 각도 변위하여 상기 중립위치에서 상기 조작위치로 전환되고, 또한 서로 반대쪽의 단부가 각각 종동부재의 단부와 제2톱니형부재에 토오크 전달관계로 연결된 유전이 자유로운 전동축이 회전부재내에 설치되어, 그 일단이 토오크 증폭유니트부의 제2톱니형부재에, 타단이 출력축에 각각 동력전달관계를 이루고 연결된 구동축이 설치되어 있는 유압식 토오크 증폭장치에 있어서, 상기 고압입구 및 저압출구는 각각 상기 하우징 및 상기 출력축에 설치되고, 제어밸브부의 상기 조작위치에서는 상기 제1의 작동유 유로는 하우징의 상기 입구로부터 제어밸브부를 거쳐 토오크 증폭장치부의 용적실에 이르는 고압쪽통로, 용적실로부터 제어밸브부를 거쳐 전동축의 둘레의 공간으로 통하는 저압쪽통로, 이것과 연통하여 전동축내에 설치된 연통로 및 구동축을 관통하여 형성되어 있어서, 전동축의 연통로와 출력축의 상기 출구를 유체유통시키는 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압식 토오크 증폭장치.
제1항에 있어서, 제어밸브부의 상기 중립위치에서는 제2의 작동유 유로는 하우징의 상기 입구로부터 토오크 증폭유니트부의 용적실로의 통로를 바이패스하여 제어밸브부를 거쳐 전동축의 둘레의 공간으로 통하는 통로, 이것과 연통하여 전동축에 설치된 상기 연통로 및 구동축을 관통하여 형성되고 있어서, 전동축의 연통로와 출력축의 상기 출구를 유체연통시키는 상기 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압식 토오크 증폭장치.
제1항에 있어서, 상기 구동축의 길이방향 치수의 대부분은 상기 출력축에 설치된 속이 빈 내부내에 수납되고, 구동축의 일단은 토오크 증폭장치부의 제2톱니형부재에, 타단은 상기 출력축의 속이 빈 내부의 일부에 스프라인 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 유압식 토오크 증폭장치.
하우징내에 지지되어 있고, 스테어링 조작토오크의 입력수단을 포함하며, 중립위치와 좌 또는 우스테어링 조작위치와의 사이에서 동작할 수 있는 제어밸브부, 이것과 연휴하여 제어밸브부의 스테어링 조작위치에서 증폭토오크가 생기도록 작동시킬 수 있는 토오크 증폭장치부 및 토오크 증폭장치부에서 생긴 증폭토오크를 출력수단에 전달하는 구동축을 가진 형식의 유압식 토오크 증폭장치와, 작동유 리저버로서 작용하는 트랜스미션 케이싱의 캐비티내에 배치되어 있어서, 토오크 증폭장치의 상기 출력수단 및 차륜용 스테어링 린크장치의 입력수단에 각각 연결된 입력수단 및 출력수단을 가진 감속기어장치를 포함한 차량용 파워스테어링 시스템에 있어서, 토오크 증폭장치는 트랜스미션 케이싱에 대하여 전체적으로 세운 상태에서 고정적으로 부착되고, 토오크 증폭장치의 상기 출력수단은 트랜스미션 케이싱을 관통하여 상기 캐비티내에 위치하고 있어서, 감속기어장치의 상기 입력수단으로 되어 있고, 토오크 증폭장치의 상기 하우징은 펌프가 설치된 압유라인을 통하여 트랜스미션 케이싱내의 작동유 리저버로 통하는 압유입구를 가지며, 토오크 증폭장치의 상기 출력수단은 상기 리저버로 통하는 복귀유출구를 가지며, 적어도 제어밸브부의 상기 스테어링 조작위치에서 토오크 증폭장치의 하우징의 상기 입구와 출력수단의 상기 출구를 연통시키는 복귀유라인이 토오크 증폭장치내에 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 파워스테어링 시스템.
제4항에 있어서, 유압식 토오크 증폭장치의 토오크 증폭장치부는 고정된 내톱니 부착의 제1의 톱니형부재, 제1톱니형부재에 대하여 유성운동이 자유롭게 제1톱니형부재내에 설치된 외톱니 부착의 제2의 톱니형부재 및 상기 내톱니와 외톱니와의 사이에 형성되고, 유압의 작용으로 동력이 생기도록 확대·축소할 수 있는 복수의 용적실을 포함하며, 상기 제어밸브부는 상기 토오크 증폭장치부에 인접하여 하우징내에 지지되고 있어서, 압유를 토오크 증폭장치부의 용적실에 대하여 차단하거나 또는 이것을 바이패스시키는 제1의 작동유 유로를 형성하는 상태의 중립위치와, 압유를 용적실에 공급하여 동력을 발생시키도록 하는 제2의 작동유 유로를 형성하는 조작위치와의 사이에서 동작할 수 있고, 상기 제어밸브부는 하우징으로부터 바깥쪽으로 뻗어있어서, 토오크 증폭장치의 상기 입력수단을 구성하는 회전부재 및 이것과 상대적 각도 변위가 자유로운 안에 넣을 수 있는 관계를 이루고 있어서, 이것에 종동하여 회전하도록 된 종동부재로 구성되고, 제어밸브부는 회전부재에 조작토오크를 더하면, 이것에 응동하여 회전부재와 종동부재가 서로 상대적으로 각도 변위하여 상기 중립위치에서 상기 조작위치로 전환되고, 또한 서로 반대쪽의 단부가 각각 종동부재의 단부와 제2외톱니부재에 토오크 전달관계로 연결된 유전이 자유로운 전동축이 회전부재내에 설치되고, 상기 구동축의 일단은 토오크 증폭장치부의 제2의 외톱니부재에, 타단은 토오크 증폭장치의 상기 출력수단에 각각 동력전달관계를 이루어 연결되고, 상기 제어밸브부의 상기 조작위치에서는 상기 제1의 작동유 유로는 하우징의 상기 입구로부터 제어밸브부를 거쳐 토오크 증폭장치부의 용적실에 이르는 압유공급라인과, 용적실로부터 제어밸브부를 거쳐 전동축의 둘레의 공간으로 통하는 통로, 이것과 연통하여 전동축내에 설치된 연통로 및 구동축을 관통하여 형성되고 있어서, 전동축의 연통로와 토오크 증폭장치의 상기 출력수단의 상기 출구를 유체 연통시키는 통로로 된 상기 복귀유라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 파워스테어링 시스템.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 출력수단은 감속기어장치의 입력기어를 지지한 아래쪽 연장부를 가지며, 그 연장부는 트랜스미션 케이싱의 캐비티의 바닥부에 설치된 축받이에 의하여 회전이 자유롭게 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 파워스테어링 시스템.