KR19990008272A

KR19990008272A - 파워 스티어링 기어밸브

Info

Publication number: KR19990008272A
Application number: KR1019970707798A
Authority: KR
Inventors: 토마스앤드류도날드
Original assignee: 박스터 존; 에이이 비숍 엔드 어쏘우시에이티스 피티와이. 리미티드; 바그너 스테판; 유니서치리미티드
Priority date: 1995-05-05
Filing date: 1996-05-03
Publication date: 1999-01-25
Also published as: CN1202859A; EP0820398A4; JPH11504882A; KR100351207B1; BR9608711A; DE69631757D1; DE69635016D1; CA2220041A1; DE69635016T2; US5878780A; EP0820398A1; EP0824437B1; WO1996034789A1; BR9608710A; CA2220054C; ES2214537T3; KR19990008295A; EP0824437A4; EP0824437A1; JP3798812B2

Abstract

유압파워스티어링 기어용 로터리밸브는 홈으로 구비된 입력샤프트에 저어널된 슬롯을 가진 슬리브를 가지고 있고 이 슬리브 슬롯과 입력샤프트홈의 상호작용이 축선상으로 뻗은 오리피스를 형성한다. 이 오리피스는 네트워크로서 구멍가공되어 평행하게 배열된 제1(29) 및 제2(30)유압 휘트스톤 브리지를 형성하고, 각각의 브리지는 밸브의 각각의 입·출구 포트에 입구 및 리턴 오리피스를 각각이 연통시키는 2개의 림브로 구성된다. 제1브리지의 림브는 그 림브에 있는 각각의 입구 및 리턴 오리피스의 상호연결지점에서 실린더포트(4,5)들중 각각의 하나에 유압적으로 연통한다. 제2브리지 림브는 실린더 포트에 유압적으로 연통하지 않는다. 제1및 제2브리지로부터의 유체유동은 각각의 제1 및 제2 리턴 경로를 경유하여 리턴포트에 유압적으로 연통된다. 제2리턴 경로는 높은 종횡비를 가진 유동단면을 지닌 환형규제부(71)를 가진다.

Description

파워 스티어링 기어밸브

이러한 로터리 밸브는 랜드에 의해 분리되는 복수의 끝이 막히고 축선상으로 뻗은 홈을 외주부에 가지고 있는 입력 샤프트를 통상적으로 포함하고 있다. 입력 샤프트상에 저어널된 것은 입력 샤프트상에 랜드와 원주상으로 일치되어 축선상으로 뻗어 끝이 막힌 슬롯의 열을 보어 안에 가지고 있는 슬리브이다. 입력 샤프트 홈과 슬리브 슬롯 사이의 접촉면은 입력샤프트와 슬리브 사이에 상대회전이 발생할 때 개폐하는 축선상으로 뻗은 오리피스를 한정한다. 이 입력샤프트 홈의 측면은 특정 오리피스 구조를 제공하도록 형상화되어 있어 미터링 에지 외형부로서 언급된다. 이 오리피스는 병렬식으로 작용하는 유압 휘트스톤 브리지의 세트를 형성하도록 네트워크로서 구멍나 있다. 이 유압 휘트스톤 브리지는 작동에 있어서 종래의 전기적 휘트스톤 브리지와 유사하다.

슬리브와 입력샤프트에 드릴가공된 통로는 슬리브의 둘레에 있는 원주상 홈과 함께, 입력샤프트에 있는 홈과 슬리브에 있는 슬롯 사이의 오일을 연통시키고 스티어링 기어에 포함된 좌·우측 유압조력 실린더 챔버와 유압펌프 사이의 오일을 연통시키는 작용을 한다.

입력샤프트에 포함된 토션바는 어떠한 동력 조력도 요구되지 않을 때 중립위치 쪽으로 입력샤프트와 슬리브를 가압하는 작용을 한다. 입력토크가 드라이버에 의해 스티어링 휠에 적용될 때, 토션바는 굽혀져 중립위치로 부터의 입력샤프트와 슬리브의 상대회전을 야기한다. 밸브작동각은 유압 휘트스톤 브리지의 세트를 언밸런스시키고 좌·우측 실린더 챔버 사이에 차압이 발생되도록 한다. 로터리 밸브의 부스트 특성, 즉 상기된 입력토크와 차압 사이의 함수적 관계는 미터링 에지 외형부의 외형에 의해 주어진 스티어링 기어 적용에 대해 주로 결정된다.

통상적으로 로터리 밸브에 있는 오리피스의 네트워크는 2, 3 또는 4개의 휘트스톤 브리지를 채용하여 각각 4, 6 또는 8개의 입력샤프트 홈과 슬리브 슬롯을 필요로 한다. 각각의 휘트스톤 브리지는 이후로 부터는 림브로 언급되는 좌·우측 오일유로로 구성되고, 각각의 좌우측 림브는 상·하부분으로 또한 구성된다. 각각의 좌·우측 림브의 상·하부분은 이후에 밸브의 좌·우측 실린더포트로 언급되는 좌·우 실린더 챔버에 연결 지점에서 각각 만난다.

로터리밸브의 중립위치에서, 유압펌프로 부터의 오일은 밸브 입력포트에서 각각의 휘트스톤 브리지로 나누어져서 들어간다. 이 지점에서 유동은 입구오리피스를 각각 담고 있는 상부 좌·우측 림브로 또한 나누어져서 들어간다. 이러한 입구 오리피스를 통하여 미터링된 후, 오일은 각각의 실린더 포트에 연통되어 하부 림부에 상호 연결된다. 실린더 챔버에서의 피스톤의 운동에 의해 유입되는 인터실린더 유량에 따라, 오일은 하부 좌·우 림브를 통하여 계속 유동하여 각각의 림브에 있는 리턴 오리피스를 통하여 미터링하고 로터리밸브의 리턴포트의 상류로 가까이로 재결합한다.

각각 휘트스톤 브리지로 구성된 2개의 입구 오리피스와 2개의 리턴 오리피스의 네트워크는 그들의 중립위치로부터 입력샤프트와 슬리브의 주어진 상대 각도변위를 위해 각각의 휘트스톤 브리지상의 서로 마주하는 오리피스가 동시적으로 폐쇄 또는 개방되도록 로터리밸브에 구멍이 만들어져 있다. 예를들면, 좌측입구 오리피스와 우측 리턴 오리피스 양자는 우측 입구 오리피스와 좌측 리턴 오리피스 양자가 개방(오일유동 규제에서의 감소)되는 동안 폐쇄(오일유동규제에서의 증가)된다. 고전적 휘트스톤 브리지 이론에 따라, 각각의 휘트스톤 브리지를 통해 주어진 오일유동을 위해 차압이 좌·우측 실린더 포트 사이에 전개되어 밸브작동각의 각각의 값에 대한 필요한 레벨의 동력 조력을 제공한다.

이러한 통상적인 로터리밸브의 작동의 일반 방법은 파워 스티어링 디자인의 종래기술에 잘 공지되어 있고 로터리밸브 개념을 설명하는 최초의 특허로 통상 취급되는 미국특허 3,022,772(자이글러)에 보다 상세하게 설명되어 있다. 이 포맷의 로터리밸브는 밸브내의 모든 휘트스톤 브리지가 실린더 포트에 직접적인 유압연통을 포함하고 있기 때문에 이후에 직접모드 밸브로 언급된다.

요즘, 로터리밸브는 방화벽이 장착된 랙과 피니언 스티어링 기어에 규칙적으로 포함되어 밸브로부터 나오는 쉿소리와 같은 소음이 운전자에게 자극을 준다. 이 소음은 특히 주차시와 같이 밸브의 고압작동시에 슬리브 슬롯의 인접에지와 미터링 에지 외형부에 의해 한정되는 오리피스에 오일이 유동함에 따라 유압오일의 공동화를 초래하는데, 여기에서 8-10MPa 또는 그 이상의 차압이 발생될 수 있다. 해당 미터링 외형부가 축선길이대 방사 깊이의 높은 종횡비를 가지고 있어 하나의 미터링 에지 외형부의 전축선 길이에 따른 일정 깊이의 박판으로서 유동하도록 오일을 규제하면 그리고 오일의 유동이 병렬로 작용하도록 구멍이 만들어진 여러 미터링 에지 외형부 사이에 공평하게 나누어져 하나의 오리피스를 통하여 흐를 수 있는 오일의 유동을 효과적으로 감소시킨다면 오리피스가 공동화되기 쉽다는 것은 파워 스티어링 밸브의 분야에서는 잘 공지되어 있다. 입력샤프트의 외경과 교차하는 미터링 에지 외형부가 거의 접하여 있어 도 4 내지 도 8의 각도로 통상적으로 경사진 얕은 홈으로 구성된다면 공동화가 쉽게 발생되지 않는 것은 또한 잘 공지되어 있다.

이러한 얕은 홈은 지난 20년에 걸쳐 소음 억제용 로터리밸브에 널리 사용되어 왔다. 필요한 깊이와 성형 정밀도를 성취하기 위해, 이들 홈은 특정 색인 가능 또는 캠타입 연삭기계로 연삭되어 긴 전체 사이클 시간, 상당히 비싼 자본설비, 그리고 이에 따른 높은 전체 제조비용을 초래한다.

로터리밸브의 디자인을 위해 증가적으로 받아드려지고 있는 다른 요건은 선형 부스트 특성을 위한 필요이다. 차량이 코너링하는 동안 선형 관계가 운전자의 입력포트와 그리고 코너링 조정과 연관된 차압 사이에 존재한다. 이것은 동력조력에서 개량 센세이션을 야기하고 이러한 중대 상황에서 스티어링 감을 최대화한다. 선형 부스트 특성을 위한 요건과 연관하여, 최대 주차토크(주차압력)가 도달되기 전에 선형지역을 최대화시키는 것은 또한 매우 바람직하다. 이것은 주차를 위해 사용되는 고차압과 연관된 매우 가파른 경사의 구역에 대한 선형 부스트 특성의 빠른 변이 또는 전환을 필요로 한다. 코너링시 로터리밸브의 선형부스트 특성의 주어진 경사와 정도에 대해 주차시 운전자에 의해 작용되도록 요구되는 토크가 최소화된다.

홈 타입 미터링 에지 외형부는 이 홈이 미국특허 5,267,588(비숍 등)에서 개시된 바와 같이 스콜로서, 또는 미국특허 4,460,016(하가 등)에서 개시된 바와 같이 일련의 편평한 턱으로서 디자인된다면 저소음 선형부스트 특성을 약간 제한된 정도로 발생시킬 수 있다. 하지만 이들 양 경우에서, 선형 부스트 구역의 정도는 비교적 작고 부스트 특성의 가파른 주차구역으로의 변이는 지연되어 주차토크를 최소화시키는 것에 의해 최적화되지 않는다.

파워 스티어링 밸브에서의 밸브소음을 억제하기 위한 당해분야에 잘 공지된 기술은 다른 방식의 공동화 오리피스에 배압을 적용하여 유압오일의 증가압 이상으로 오리피스내의 압력을 올려 공동화의 징후를 방지하는 것이다. 홈타입 미터링 에지 외형부는 소음억제의 변경적인 방식이 채용되면 입력샤프트에 대해 필연적으로 사용될 필요가 없다. 매우 가파르고 보다 축선상으로 짧은 미터링 에지 외형부는 배압이 없을 경우에 과도하게 시끄럽게 되는 외형부로서 실제 사용될 수 있다. 이러한 가파른 그리고 보다 복잡한 형상의 미터링 에지 외형부는 코인닝, 롤 임프린팅 또는 통상적인 하빙 방법에 의해 제조될 수 있고, 적절히 디자인된다면 상기된 바람직한 선형 부스트 특성을 빠른 전환으로 발생시킬 수 있다.

미국특허 4,335,749(왈터)는 각각의 브리지의 좌·우측 림브의 하부에 여분(제2)의 오리피스를 포함하는 다이렉트 모드밸브를 나타내고 있다. 이 오리피스는 림브를 통한 유동을 근거로 하여 소정된 배압을 폐쇄 상류입구 오리피스에 적용하는 곳에 일정 오리피스 구역이 도달될 때까지 밸브 개방 각도를 증가시켜 점진적으로 폐쇄한다. 이러한 밸브 포맷은 브리지당 6개의 오리피스를 두고 3개의 브리지가 밸브에 채용되면 9개의 입력샤프트 홈과 9개의 슬리브 슬롯을 필요로 한다. 4개의 브리지가 채용되면(통상적인 8개의 홈/슬롯 로터리밸브의 경우에서와 같이) 12개의 입력샤프트 홈과 12개의 슬리브 슬롯이 필요된다. 그러므로 이 포맷은 비표준형이고 여분의 제조비용을 필요로 한다.

하지만, 10MPa 차압을 발생시키는 오리피스에서의 공동화 소음의 제거가 1MPa 또는 그 이상의 하류의 배압을 필요로 하는 것을 실험으로 알수 있다. 이러한 고레벨의 배압이 미국특허 4,335,749(왈터)에 개시된 방법론에 따라 리턴 오리피스에 의해 발생되면, 이 배압은 실린더 챔버에서 상이하게 적용되는 부가적인 압력 없이 1MPa 만큼 유압펌프에 의해 공급되도록 필요되는 입구압력을 상승시킨다. 이것은 다이렉트 모드밸브 배열이 모든 브리지에서 실린더 포트 연결부를 갖고 있고 배압 발생을 위해 사용되는 리턴 오리피스가 이러한 연결부의 하류에 있기 때문이다. 밸브입구 압력에서의 1MPa 증가는 발생하는 동력조력에 의해 전체적으로 낭비되고 그리고 유압모터의 작동압을 간단히 상승시킨다. 후자의 상황은 유압시스템에서의 에너지 손실이 비례적으로 증가되기 때문에 매우 바람직하지 않다. 또한, 펌프소음, 누설 및 포텐셜 유압라인 고장 모두는 펌프 릴리프 밸브 세팅이 증가된 밸브작동압, 예를들면 이경우에 10MPa 내지 11MPa를 수용하도록 필연적으로 증가되기 때문에 큰 문제가 된다.

이러한 이유로 파워 스티어링 밸브의 작동압력 범위를 통한 공동화 소음을 제거하는데 필요되는 1MPa 또는 그이상에 못미쳐, 상기 종래기술에 따른 리턴 오리피스에 의해 적용될 수 있는 배압의 실제 레벨이 약 300∼400kPa로 제한된다.

이후에 바이패스 모드밸브로 언급되는 다른 종래의 로터리 밸브는 상기된 종래의 다이렉트 모드밸브와는 상당히 다르다. 바이패스 모드밸브는 휘트스톤 브리지의 평행 배열을 또한 포함하고 있지만 이 경우에 모든 브리지가 입구 오리피스와 리턴 오리피스 사이의 실린더 포트에 대한 유압 연결부를 포함하는 것은 아니다. 실린더 연결부를 채용한 브리지는 이후에 제1브리지로 언급되고 제2브리지로 언급되는 실린더 연결부를 채용하지 않는다. 후자의 경우에, 좌·우측 림브는 하나 또는 그 이상의 입구 오리피스 및 리턴 오리피스를 담고 있지만 어떠한 삽입된 실린더 포트 연결부도 가지고 있지 않다. 이러한 방식으로, 일정 밸브 작동각도를 위해, 유압오일은 실린더의 연결부를 포함하는 제1브리지를 적어도 부분적으로 바이패스시킨다.

이러한 바이패스 밸브는 속도에 민감한 파워 스티어링 적용을 위해 먼저 전방에 놓여진다. 예를들면, 미국특허 4,570,735(두피) 및 4,570,736(왈도르프)와 일본특허 04-031175(스즈키등)에 설명된 배열은 제2브리지로의 입구에 위치하여 차량속도의 작용으로서 조절되는 전자조절가변 오리피스를 갖춘 바이패스 모드밸브를 포함한다. 일본특허 02-306878(스즈키)와 미국특허 5,092,418(스즈키등)에 제시된 다른 배열은 제2브리지로 부터의 리턴라인에 위치하는 전자조절 가변 오리피스를 사용한다. 이러한 속도민감 적용에서, 제2브리지를 통한 유압오일의 바이패스의 각도가 차량속도의 작용으로서 부스트 특성을 제어하는데 사용된다.

바이패스 모드밸브는 홈가공된 미터링 에지 외형부를 채용한 밸브에 대한 부스트 특성인 신속한 전환을 발생시키고 선형성을 향상시키도록 비속도 민감 포맷에 또한 이용되어 왔다. 예를들면, 일본특허 04-031176, 05-042880 및 06-278623(스즈키 등)와 그리고 미국특허 4,470,432(케르버고레트)는 전자조절가변 오리피스가 제2브리지의 상류 또는 하류에 고정된 드릴구멍 타입 오리피스인 것을 제외하고는 상기된 속도민감 적용과 매우 유사한 오리피스 네트워크를 제시하고 있다. 종래 미터링 에지가 제2브리지의 오리피스에 사용되는 상황에서, 이러한 배열은 2가지 이유로 소음이 나는 경향이 있다. 첫째로, 고정된 오리피스의 매우 낮은 종횡비는 상대적으로 높은 오일유동에 대한 공동화의 근원이 된다. 둘째로, 이 배열에서, 높은 밸브작동압력에 대해, 모든 펌프유동은 단지 2단계의 압력 강하를 통하여 리턴포트에 연통되는데, 이 규제는 2차 오리피스와 고정 오리피스(또는 그 반대)를 관련하여 폐쇄시킴으로써 제공된다.

미국특허 4,577,660 (하가)는 신속한 전환을 갖은 선형 부스트 특성을 발생시키도록 의도된 8개의 슬롯 바이패스 밸브를 제시하고 있다. 이 경우에, 2차 입구 오리피스는 중복되어 실제 중심에서 폐쇄되며, 그들의 급작스러운 중심에서 벗어난 개방은 부스트 특성에서 필요되는 불연속을 발생시키도록 의도된다. 하지만 이러한 배열은 중심상에 폐쇄된 밸브의 부분을 가지고 중심상의 배압 보다 높게 나타나게 되어 무용의 에너지가 되게 한다.

일본특허 04-292265(스즈키 등)는 10개의 입력샤프트 홈을 채용하여 10개의 슬리브 슬롯에 상응하는 비교적 복잡한 바이패스 모드밸브를 제시하고 있다. 추가의 오리피스는 각각의 제2브리지 림브의 하부에 위치되고 이것이 폐쇄될 때 앞서 언급된 고정 오리피스에 유사한 유동재분배기능을 제공한다. 이러한 밸브배열은 입력샤프트 홈과 슬리브 슬롯과 그리고 이러한 슬롯/홈을 유압적으로 연통시키도록 하는 해당 상호연결포트(예를들면 드릴구멍)의 많은 양으로 인하여 비싸다. 더욱이, 10개의 입력샤프트 홈과 10개의 슬리브 슬롯은 통상적으로 19.0∼22.0㎜ 범위에서 표준 입력샤프트 외경(또는 이에 상응하는 슬리브 내경)을 이용하여 포장하기가 어렵고 이 상호연결 포트를 수용하도록 충분히 내부슬롯/홈 이격을 여전히 유지하고 있다.

하지만 제1 및 제2브리지 사이의 바이패스 모드밸브에서의 오일유동의 전환은 이 밸브가 실린더에서 큰 차압을 발생시킬 때 필연적으로 제2브리지만이 오일유동을 보내는 것을 의미한다. 이것은 얕은 홈이 종래기술에 따라 미터링에지로서 채용되어도 제2브리지에 있는 개개의 오리피스가 공동화소음을 발생시키는 경향이 있다. 일본특허 05-310136 (스즈키등)은 바이패스 모드밸브의 리턴포트에서 위치된 전자조절가변 오리피스를 채용함으로써 이 문제를 감소시키는 것을 제한하였는데, 이 가변 오리피스는 밸브로의 민감 입구압력의 작용으로서 규제를 발생(이에 따라 배압을 발생)시키도록 제어된다. 상기된 이유로, 이 배열은 에너지를 낭비하게 되고 그리고 더욱이 이경우에 파워 스티어링 시스템에 두드러진 비용을 추가하게 된다.

그럼에도 불구하고, 바이패스 모드밸브는 각각의 오리피스에 의해 발생된 공동화소음을 억제하도록 제2브리지 네트워크내에 적용된 배압이, 유압펌프에 의해 공급되었을 때, 실린더에서 적용된 주어진 차압을 위해 밸브로의 전체 입구압력을 상승시키지 않는다는 점에서 다이렉트 모드밸브 보다 나은 주요장점을 제공한다. 따라서 이러한 배압은 에너지 관점에서 낭비적이지 않으며 실제 실린더의 동력조력의 부분을 발생시키는데 사용된다. 그러므로, 보다 높은 펌프 릴리프 밸브 설치물을 사용할 필요가 없고 앞서 큰 레벨로 언급된 배압(예를들면 1MPa)이 밸브작용에 관한 어떠한 주요단점 없이 공동화 소음을 제거하는데 이론적으로 이용될 수 있다.

본 발명의 제1 및 제2관점은 바이패스 모드밸브의 상기된 장점을 이용하는데 주의를 돌려 입력샤프트 홈과 슬리브 슬롯의 수를 필연적으로 증가시킴 없이 로터리 밸브에서 저레벨의 공동화 소음을 제공하는 것이다. 다른 목적은 이러한 저레벨의 공동화 소음이 앞서 언급된 보다 가파른 경사 다양성의 미터링 에지 외형부를 이용하는 것을 이루도록 한다. 이러한 미터링 에지 외형부는 코인닝, 롤 임프린팅 또는 하빙에 의해 발생될 수 있고 연마되어야 하는 얕은 홈에 비교되는 두드러진 코스트 절감을 제공할 뿐만 아니라 부스트 특성의 디자인에 있어서 특히 신속한 전환을 갖는 선형부스트 특성의 제공에서 많은 융통성을 갖는다. 또한, 이러한 가파른 경사 미터링 에지 외형부는 비교가능한 낮은 홈 보다 축선상으로 짧게 되도록 설계되어 전체 로터리밸브 포장이 단축되도록 한다.

본 발명의 제1면은 펌프로부터 유압유체를 수용하도록 입구포트를 가진 밸브 하우징, 펌프에 유압유체를 복귀시키는 리턴포트, 그리고 파워 스티어링 기어의 좌·우측 실린더 챔버에 유압유체를 연통시키는 실린더 포트로 구성된 유압 파워 스티어링 기어용 로터리밸브로서, 랜드에 의해 분리되는 복수의 축선상으로 뻗은 홈을 외주부에 가진 입력샤프트; 상기 입력샤프트상에 저어널되어 있고 상기 입력샤프트상의 랜드와 원주상에 정렬된 축선상으로 뻗은 슬롯의 열을 그 보어내에 가진 슬리브; 밸브내의 유체유동을 제어하는 축선상으로 뻗은 오리피스를 형성하는 상호작용 입력샤프트 홈과 슬리브 슬롯 사이의 접촉면; 상대회전이 입력샤프트와 슬리브 사이에서 발생할 때 중립위치에서 개폐하고 평행하게 배열된 하나 또는 그 이상의 제1 그리고 하나 또는 그 이상의 제2유압 휘스톤 브리지를 형성하도록 네트워크로서 구멍이 가공된 오리피스; 입구포트와 리턴포트를 유압적으로 연통시키는 2개의 림브로 구성된 각각의 상기 브리지; 리턴포트에 유압적으로 연통하는 리턴 오리피스와 그리고 입구포트에 유압적으로 연통하는 입구 오리피스를 가지고 있어, 그 브리지에 있는 각각의 입구 및 리턴 오리피스에 의해 제공된 규제에 따라 각각의 브리지를 통한 유체유동의 양을 기변시키는 각각의 상기 림브; 자체에 있는 각각의 입구 및 리턴 오리피스의 상호연결 지점에서 실린더 포트들중 하나에 유압적 연통을 제공하는 수단을 포함하고 있는 제1브리지의 림브; 실린더 포트에 유압적 연통을 제공하는 수단을 포함하지 않은 제2브리지의 림브로 또한 구성된 상기 밸브에 있어서, 상기 제2브리지의 각각의 림브에 있는 리턴 오리피스는 상기 리턴 오리피스와 합체된 제2리턴 홈의 에지상의 미터링 에지 외형부에 의해 형성되고, 상기 미터링 에지 외형부는 상기 림브에 있는 상류 입구 오리피스가 상기 중립위치로부터 모든 밸브작동각에 대해 폐쇄함에 따라 상기 리턴 오리피스가 유압유동에 규제를 제공하는 정도로 로터리 밸브가 중립위치에 있을 때 인접한 슬리브 보어 랜드를 원주상으로 겹치게 하고, 상기 리턴 오리피스는 상기 상류 입구 오리피스에 배압을 적용시키며, 상기 배압은 상기 입구 오리피스에서의 공동화 소음의 발생을 상당히 억제하기에 충분한 것을 특징으로 하는 로터리밸브에서 이루어진다.

상기 림브에서의 상류입구 오리피스가 상기 중립위치로부터 모든 밸브 작동각을 폐쇄함에 따라 상기 리턴 오리피스에 의해 일정 규제 부위가 제공되는 것은 바람직하다.

국소적으로 감소된 미터링 에지 깊이의 구역이 상호작용 입력 샤프트 미터링 에지 외형부의 중복구역에 그리고 슬리브 보어 랜드에 인접하여, 즉 인접한 슬리브 랜드 내측에 방사상으로 놓인 구역에 놓이도록 상기 리턴 오리피스에 채용된 입력 샤프트 미터링 에지 외형부가 단면으로 형성되는 것은 바람직하다. 상기 리턴 오리피스에 의해 제공된 상기 일정 규제 부위는 유압오일 유동이 인접한 슬리브 에지를 지나 리턴 오리피스로 들어감에 따라 공동화 소음 또는 난규를 상당히 억제하는 작용을 하는 유압 쓰로트를 구성하는 것으로서 간주될 수 있다.

공동화 및 다른 유동소음이 제2리턴 오리피스의 하류에서 배압을 상승시킴으로써 더 감소되는 것은 바람직하다.

제1브리지로 부터의 유체유동이 제1리턴경로를 경유하여 리턴포트에 유압적으로 연통되고 제2브리지로 부터의 유체유동이 존재하는 제2리턴경로를 경유하여 리턴포트에 유압적으로 연통되는 것을 바람직하다.

제1 및 제2실시예에서, 제2리턴경로가 입력샤프트의 보어를 관통하는 것은 바람직하다.

제1실시예에서, 제2리턴홈을 입력샤프트 보어에 유압적으로 연통시키는 방사상 구멍의 직경 감소되어 제2리턴 오리피스의 하류의 제2리턴 홈에서의 배압을 발생시키는 것은 바람직하다.

소음문제를 야기함 없이 배압을 적용하는 방사상 홈의 능력은 원추형 또는 테이퍼 가공된 통로가 이들 구멍상에 채용되면 더 향상될 수 있다. 이것은 이들 구멍을 가공하는데 사용되는 드릴에 대한 단계적 형성을 경유하여 또는 레이저 침식에 의해 쉽게 그리고 저렴하게 성취될 수 있다.

제1실시예의 경우에서, 제1리턴 경로가 입력샤프트의 보어를 관통하는 것은 또한 바람직하다. 하지만 입력샤프트 보어로 제1리턴 홈을 유압적으로 연통시키는 방사상 구멍은 어떠한 규제도 발생되지 않는 경우에 직경에 있어서 충분히 크다.

제2실시예에서, 그리고 또한 이후에 언급되는 제5의 실시예에서, 제2리턴경로에 존재하는 규제부는 기하학적으로 바람직하게 환형이다. 이 환형 규제부가 공동화 소음의 발생을 억제하도록 높은 종횡비를 갖는 유동단면을 갖는 것은 바람직하다. 제2실시예에서, 단지 제2리턴경로가 입력샤프트의 보어를 관통하는 것은 바람직하다. 상기 방사상 구멍을 경유하여 입력샤프트 보어에 들어온 오일은 토션바상의 직경상으로 확대된 부분을 사용하여 규제된다. 이 확대된 부분은 입력샤프트 보어에 관하여 작은 방사상 보어를 갖도록 배열되어 있어, 밸브하우징의 리턴포트 쪽으로 이 보어내에서 축선상으로 유동함에 따라 유압오일에 대한 환형규제를 야기한다.

이 실시예에 따라, 제1브리지로 부터의 유압오일은 리턴포트에 직접 배출되어 입력샤프트 보어를 통한 유동이 필요 없게 하여서 부가적인 규제를 받지 않는다. 이것은 채널형태로 제1리턴 오리피스와 합체된 입력샤프트 홈을 축선상으로 뻗게하여 제1브리지에 잇는 유압오일유동이 이들 홈으로부터 이들 채널을 통하여 직접 축선상으로 빠져 나가게 함으로써 성취된다.

토션바의 직경상으로 확대된 부분은 제조시 토션바의 부분으로서 일체적으로 가공될 수 있다. 하지만, 이 토션바의 감소된 직경부분의 작용 길이를 최대로 하여 주어진 작용 직경과 토션 스프링률을 위해 토션바에 의해 보장된 최대 응력을 낮추도록 하기 위해, 토션바의 직경상으로 확대된 부분은 별개의 순차 작동으로서 토션바의 금속부분 주위에 플라스틱 성형된 환형부시로서 바람직하게 형성된다. 이 플라스틱 재료는 유압오일에 화학적으로 내성이 있어야 하고 바람직하게 Delrin^R또는 Lurathane^R과 같은 공학 플라스틱이다.

환형부시가 입력샤프트에 있는 제2리턴 방사상 구멍을 중첩시킬 정도로 부가적으로 축선상으로 뻗도록 만들어지면, 이 부시에 대한 유연한 플라스틱 재료의 이용은 입력샤프트 보어내로 방사상으로 유동함에 따라 제2리턴 오일에 의해 발생된 유체 난류소음을 감소시키는데 조력하여 이 보어 축선상 아래로의 연속유동에 수직으로 필연적으로 되도록 한다.

제3실시예에서, 제2리턴경로가 입력샤프트의 보어를 관통하는 것은 바람직하다. 축선상으로 뻗은 제2리턴 채널은 제2리턴 홈과 원주상으로 정렬된 슬리브 보어에 형성된다. 이 채널은 슬리브 보어의 축선상의 말단으로 뻗어 리턴포트에 유압유체를 연통시키도록 배열되어 있다. 채널의 방사상 깊이는 작아 입력샤프트의 인접한 외경과 상호작용하여 제2리턴홈 하류의 제2리턴경로에서의 높은 종횡비 규제를 형성한다. 적어도 하나의 제2리턴 채널이 슬리브 보어의 양 축선상 말단으로 뻗어 있는 것은 바람직하다.

축선상으로 뻗은 제1리턴 채널이 슬리브 보어에 형성되어 제1리턴 홈과 원주상으로 정렬되도록 배열되어 있다. 이 부가적인 채널은 슬리브 보어의 축선상의 말단으로 뻗어 리턴포트에 유압유체를 연통시키도록 배열되어 있다. 제1리턴 채널의 방사상 깊이가 상기된 낮은 제2리턴 채널 보다 큰 것은 바람직한데 그 이유는 어떠한 규제도 제1리턴 경로에서 발생될 필요가 없기 때문이다. 적어도 하나의 제1리턴 채널이 슬리브 보어의 양 축선상 말단으로 뻗어 있는 것은 바람직하다.

제조의 용이성을 위해, 모든 제1 및 제2리턴 채널이 슬리브 보어의 양 축선상 말단으로 뻗어 모든 채널이 단일 다수톱니 브로칭 공구로 형성되게 하는 것은 바람직하다.

제4실시예에서, 제2리턴경로가 입력샤프트의 보어를 관통하지 않는 것은 바람직하다. 제2리턴 홈은 인접한 슬리브 보어와 상호작용하여 형성된 얕은 고종횡비 채널로서 축선상으로 뻗어 있다. 이들 채널은 슬리브 보어의 축선상의 말단으로 뻗어 제2리턴 경로에서의 규제를 제공한다. 제1리턴 홈이 방사상으로 깊은 채널로서 유사하게 축선상으로 뻗어 비교적 규제되지 않은 제1리턴경로를 용이하게 하는 것은 바람직하다.

제5실시예에서, 제2리턴경로가 입력샤프트의 보어를 관통하지 않는 것은 바람직하다. 제2리턴 홈은 입력샤프트 외주부의 감소된 직경부분과 슬리브 보어의 상호작용에 의해 형성된 환형공동과 연통하도록 적어도 하나의 방향으로 축선상으로 뻗어 있다. 이 환형 공동은 제2리턴 오일유동을 모으는 매니폴드로서 작용하여 환형 규제부를 경유하여 리턴포트로 연통된다. 이 환형규제는 입력샤프트의 상기 감소된 직경부와 슬리브 보어의 방사상 안쪽으로 뻗은 부분의 내경 사이에 존재하는 소정된 작은 방사상 틈새에 의해 바람직하게 발생된다. 바람직하게 슬리브 보어의 방사상 안쪽으로 뻗은 부분이 슬리브 보어의 축선상의 말단에 대하여 밀봉하도록 슬리브 스커트 내측에 억지 끼워 맞춤된 정밀하게 내측으로 그리고 외측으로 크기화된 환형 판금컵으로서 형성된다. 바람직하게 소정된 방사상 틈새는 공동화 소음의 발생을 억제하도록 환형규제가 높은 종횡비를 갖게 한다. 제1리턴경로가 제1실시예를 참조하여 설명된 것과 유사한 방식으로 입력샤프트의 보어를 관통하여 도중에 리턴포트로 환형규제부를 바이패스시키는 것은 바람직하다. 8개의 입력샤프트 홈을 로터리밸브가 낮은 것은 바람직하다. 8개의 슬리브 슬롯을 로터리밸브가 갖는 것은 바람직하다.

본 발명의 제2면은 펌프로부터 유압유체를 수용하도록 입구포트를 가진 밸브하우징, 펌프에 유압유체를 복귀시키는 리턴포트, 그리고 파워 스티어링 기어의 좌·우측 실린더 챔버에 유압유체를 연통시키는 실린더 포트로 구성된 유압 파워 스티어링 기어용 로터리밸브로서, 랜드에 의해 분리되는 복수의 축선상으로 뻗은 홈을 외주부에 가진 입력샤프트; 상기 입력샤프트상에 저어널되어 피동부재에 회전적으로 고정되어 있고 상기 입력샤프트상의 랜드와 원주상에 정렬된 축선상으로 뻗은 슬롯의 열을 그 보어내에 가진 슬리브; 밸브내의 유체유동을 제어하는 축선상으로 뻗은 오리피스를 형성하는 상호작용 입력샤프트 홈과 슬리브 슬롯 사이의 접촉면; 상대회전이 입력샤프트와 슬리브 사이에서 발생할 때 중립위치에서 개폐하는 오리피스; 입력샤프트와 피동부재를 유연하게 연결시키는 입력샤프트의 보어에 위치하여 슬리브와 입력샤프트를 중립위치로 가압하도록 배열된 토션바; 평행하게 배열된 하나 또는 2이상의 제1 그리고 하나 또는 그 이상의 제2유압 휘스톤 브리지를 형성하도록 네트워크로서 구멍이 가공된 오리피스, 각각의 상기 브리지; 리턴포트에 유압적으로 연통하는 리턴 오리피스와 그리고 입구포트에 유압적으로 연통하는 입구 오리피스를 가지고 있어, 그 브리지에 있는 각각의 입구 및 리턴 오리피스에 의해 제공된 규제에 따라 각각의 브리지를 통한 유체유동의 양을 가변시키는 각각의 상기 림브; 자체에 있는 각각의 입구 및 리턴 오리피스의 상호연결 지점에서 실린더 포트들중 하나에 유압적 연통을 제공하는 수단을 포함하고 있는 제1브리지의 림브; 실린더 포트에 유압적 연통을 제공하는 수단을 포함하지 않은 제2브리지의 림브로 또한 구성된 상기 밸브에 있어서, 상기 제1브리지로 부터의 유체유동은 제1리턴경로를 경유하여 리턴포트에 유압적으로 연통되고 제2브리지로 부터의 유체유동은 제2리턴경로를 경유하여 리턴포트에 유압적으로 연통되며, 환형규제가 제2리턴경로에 존재하는 것을 특징으로 하는 로터리밸브에서 이루어진다.

제2리턴경로에 존재하는 환형규제가 높은 종횡비를 갖는 유동단면을 갖는 것은 바람직하다.

이 종횡비가 10이상인 것이 바람직하다.

제1 또는 제2리턴경로중 하나가 입력샤프트의 보어를 관통하는 것은 바람직하다.

제1실시예에서 제2리턴경로는 입력샤프트의 보어를 관통하고 환형규제부가 보어내에 형성된 것은 바람직하다.

입력샤프트의 보어에 형성된 환형규제부가 토션바의 직경상으로 확대된 부분과 입력샤프트 보어 사이에 존재하는 작은 방사상 틈새에 의해 발생된 것은 바람직하다.

입력샤프트 홈의 축선상 연장부가 제1리턴 오리피스와 합체됨에 따라 형성된 채널을 경유하여 제1브리지로 부터의 유체유동이 리턴포트에 직접 연통되는 것은 바람직하다. 유체유동이 입력샤프트 보어를 통하여 연통되지 않기 때문에, 상기된 환형규제를 받지 않는다.

여러 바람직한 실시예가 토션바의 직경상으로 확대된 부분의 기하학적 구조에 대해 가능하고 본 발명의 제1면을 참조하여 이미 기술되었다.

제2실시예에서, 제2리턴포트가 입력샤프트의 보어를 관통하고 환형규제부가 입력샤프트/슬리브 접촉면에서 형성된 것은 바람직하다. 제2리턴 홈은 입력샤프트 외주부의 감소된 직경부분과 슬리브 보어에 상호작용에 의해 형성된 환형공동과 연통하도록 적어도 하나의 방향으로 축선상으로 뻗어 있다. 환형공동은 제2리턴 오일유동을 모으도록 매니폴드로서 작용하여 환형규제부를 경유하여 리턴포트에 연통된다. 이 환형규제는 입력샤프트의 상기 감소된 직경부분과 슬리브 보어의 방사상 안쪽으로 뻗은 부분의 내경부 사이에 있는 소정된 작은 방사상 틈새에 의해 바람직하게 발생된다. 바람직하게 슬리브 보어의 방사상 안쪽으로 뻗은 부분은 슬리브 보어의 축선상의 말단에 대하여 밀봉하도록 슬리브 스커트 내측에 억지 끼워맞춤된 정밀하게 내측으로 그리고 외측으로 크기화된 환형 판금 컵으로서 형성된다. 바람직하게 소정된 방사상 틈새는 환형규제부가 공동화 소음의 발생을 억제하도록 높은 종횡비를 갖고 있다. 제1리턴 경로가 본 발명의 제1면의 제1실시예를 참조하여 설명된 것과 유사한 방식으로 입력샤프트의 보어를 관통하여 도중에 환형규제부를 리턴포트에 바이패스시키는 것은 또한 바람직하다.

본 발명의 제2면의 제1 및 제2실시예 양자의 경우에, 제2브리지로 부터의 유체유동은 관련 환형규제부를 축선상으로 관통하여 이 규제부를 상류의 모든 제2오리피스에 배압을 적용시킨다. 이 규제부 부위는 일정하고 모든 밸브작동 각도에 대한 제2 오리피스에서의 공동화 소음의 발생을 억제하기에 충분한 배압을 제공하도록 배열되어 있다.

로터리밸브가 8개의 입력샤프트 홈을 갖는 것은 바람직하다.

로터리밸브가 8개의 슬리브 슬롯을 갖는 것은 바람직하다.

본 발명은 차량의 유압 파워 스티어링 기어에 사용되는 로터리 밸브에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 부스트 특성의 디자인에 있어서 융통성을 제공하는 저소음 로터리 밸브를 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 및 제2면이 보다 쉽게 이해되기 위해 여러 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 예에 의해 이제 설명된다.

도 1은 본 발명의 제1면의 제1실시예를 따른 파워 스티어링 기어의 밸브 하우징에 설치된 로터리밸브에 대한 도 2에서 평면 I-I상의 축선상의 단면도,

도 2는 도 1에 있는 평면 II-II상의 로터리밸브의 입력샤프트 및 주위 슬리브 구성요소에 대한 단면도,

도 3은 제1 및 제2브리지에 있는 오리피스를 나타내도록 도 2에 도시된 단면도의 상반부의 확대도,

도 4는 하나의 제1 및 하나의 제2브리지에 상응하게 평행으로, 도 3에 도시된 오리피스의 네트워크에 대한 유압 흐름도, 즉 전체 로터리밸브 유압회로도,

도 5는 제1입구 오리피스의 상세도,

도 6은 제1리턴 오리피스의 상세도,

도 7은 제2입구 오리피스의 상세도,

도 8은 제2리턴 오리피스의 상세도,

도 9는 로터리밸브의 각도상의 부스트 특성을 나타내는 그래프,

도 10은 밸브작동 각도의 작용으로서 로터리밸브에 있는 제1 및 제2브리지 사이의 유동분배를 나타내는 그래프,

도 11은 차압의 작용으로서 로터리밸브에 있는 제1 및 제2브리지 사이의 유동분배를 나타내는 그래프,

도 12는 부스트 특성의 코너링 및 주차구역에서의 밸브작동의 이해에 조력하기 위해 도 4에 도시된 유압 흐름도의 간략한 설명도,

도 13은 밸브작동 각도의 작용으로서 로터리밸브에 있는 오리피스(34b, 46) 각각에 의해 전개되는 배압(Pb, Pr)을 나타내는 그래프,

도 14는 차압의 작용으로서 로터리밸브에 있는 오리피스(34b, 46) 각각에 의해 전개되는 배압(Pb, Pr)을 나타내는 그래프,

도 15a 내지 d는 방사상구멍(25)으로의 입구에 대한 다양한 실시예를 나타내는 도 3에 있는 구역(G)의 상세 단편도,

도 16은 본 발명의 제1면의 제2실시예에 따른 파워 스티어링 기어의 밸브하우징에 설치된 로터리밸브에 대해 도 18에 있는 평면 XVI-XVI상에 도시한 축선상의 단면도,

도 17은 본 발명의 제1면의 제2실시예에 따른 파워 스티어링 기어의 밸브하우징에 설치된 로터리밸브에 대해 도 18에 있는 평면 XVII-XVII상에 도시한 축선상의 단면도,

도 18은 본 발명의 제1면의 제2실시예에 따른 로터리밸브의 입력샤프트와 주위 슬리브 구성요소에 대한 도 16 및 도 17에 있는 평면 XVIII-XVIII상에 도시한 단면도,

도 19a 내지 d는 토션바의 직경상으로 확대된 부분의 여러 실시예를 도시하는 도 16 및 도 26에 있는 구역(E)의 확대 단편도,

도 20은 도 19c에 있는 평면 XX-XX상의 단면도,

도 21은 도 1에 도시된 본 발명의 제1면의 제1실시예의 변경 설명도로서, 토션바가 주위 플라스틱 성형부를 포함하고 있는 도면,

도 22는 본 발명의 제1면의 제3실시예에 따른 파워 스티어링 기어의 밸브하우징에 설치된 로터리밸브에 대해 도 24에 있는 평면 XVII-XVII상에 도시한 축선상의 단면도,

도 23은 본 발명의 제1면의 제3실시예에 따른 파워 스티어링 기어의 밸브하우징에 설치된 로터리밸브에 대해 도 24에 있는 평면 XVIII-XVIII상에 도시한 축선상의 단면도,

도 24는 본 발명 제1면의 제3실시예를 따른 로터리밸브의 입력샤프트와 주위 슬리브 구성요소에 대한 도 22 및 도 23에 있는 평면 XXIV-XXIV상에 도시한 단면도,

도 25는 본 발명의 제2면의 제1 및 제2실시예에 따른 제2리턴 오리피스의 상세도,

도 26은 본 발명의 제2면의 제1실시예를 따른 파워 스티어링 기어의 밸브하우징에 설치된 로터리밸브에 대해 도 28에 있는 평면 XXVI-XXVI상에 도시한 축선상의 단면도,

도 27은 본 발명의 제2면의 제1실시예를 따른 파워 스티어링 기어의 밸브하우징에 설치된 로터리밸브에 대해 도 28에 있는 평면 XXVII-XXVII상에 도시한 축선상의 단면도,

도 28은 본 발명의 제2면의 제1실시예를 따른 로터리밸브의 입력샤프트와 주위 슬리브 구성요소에 대해 도 26 및 도 27에 있는 평면 XXVIII-XXVIII상에 도시한 단면도,

도 29는 제2리턴경로를 도시하기 위한, 본 발명의 제1면의 제5실시예에 따른 파워 스티어링 기어의 밸브 하우징에 설치된 로터리밸브의 축선상의 단면도,

도 30은 제2리턴경로의 상세를 도시하는 도 29의 일부분의 확대 단편도,

도 31은 제1리턴경로를 도시하기 위한, 본 발명의 제1면의 제5실시예에 따른 파워 스티어링 기어의 밸브 하우징에 설치된 로터리밸브의 축선상의 단면도,

도 32는 제1리턴경로의 상세를 도시하는 도 31의 일부분의 확대 단편도,

도 33은 제2리턴경로를 도시하기 위한 본 발명의 제2면의 제2실시예에 따른 파워 스티어링 기어의 밸브 하우징에 설치된 로터리밸브의 축선상의 단면도,

도 34는 제2리턴경로의 상세를 도시하는 도 33의 일부분의 확대 단면도,

도 35는 제1리턴경로의 상세를 도시하기 위한 본 발명의 제2면의 제2실시예에 따른 파워 스티어링 기어의 밸브 하우징에 설치된 로터리밸브의 축선상의 단면도,

도 36은 제1리턴경로의 상세를 도시하는 도 35의 일부분의 확대 단편도,

도 1 내지 도 15 및 도 21은 본 발명의 제1면의 제1실시예에 관한 것이다. 도 1을 참조하면, 밸브하우징(1)은 펌프입구 및 리턴포트(2, 3) 각각과 그리고 좌·우측 실린더포트(5, 4)로 구비된다. 밸브하우징(1)이 부착되는 스피어링 기어 하우징(6)은 기계적 스티어링 요소, 예를들면 니들롤러베어링(8)에 의해 저어널되고 시일(9)로 구비된 피니언(7)형태의 피동부재를 가지고 있다. 3개의 메인로터리밸브 요소는 입력샤프트(10), 이 입력샤프트에 저어널된 슬리브(11), 그리고 토션바(12)로 구성된다. 토션바(12)는 한끝이 핀(13)에 의해 입력샤프트(10)에 고정되고 다른 한끝이 형철(14)에 의해 피니언(7)에 고정된다. 토션바(12)는 중복부분(15)에서 입력샤프트(10)에 저어널을 제공한다. 슬리브(11)는 피니언(7)으로부터 방사상으로 뻗은 핀(17)을 맞물림하는 구멍(16)을 안에 가지고 있는 환형 연장부를 가진다.

이제 도 2를 참조하면, 입력샤프트(10)는 외경부(20)상에 랜드(81)에 의해 분리된 축선상으로 뻗은 끝이 막힌 8개의 홈(18a 내지 18c), 즉 18a로 나타내어진 타입의 4개의 홈, 18b로 나타내어진 타입의 2개의 홈, 그리고 18c로 나타내어진 타입의 2개의 홈을 가진다. 슬리브(11)는 그 보어(21)안에 랜드(82)에 의해 분리된 축선상으로 뻗은 끝이 막힌 8개의 슬롯(19a 내지 19b), 즉 19a로 나타내어진 타입의 4개의 슬롯과 19b로 나타내어진 타입의 4개의 슬롯, 의 열을 가진다. 슬롯(19a 내지 19b)는 입력샤프트(10)상에 있는 랜드(81)와 원주상으로 정렬되어 있다. 유사한 홈(18a 내지 18c)이 슬리브(11)의 보어(21)상에 있는 랜드(82)와 원주상으로 정렬되어 있다. 미터링 에지 외형부는 모든 8개의 홈(18a 내지 18c)을 근거로 하여 형성되고 상대회전이 입력샤프트(10)와 슬리브(11) 사이에서 발생할 때 개폐하는 16개의 축선상으로 뻗은 오리피스를 형성하도록 슬롯(19a 내지 19b)의 각각의 인접에지와 상호접촉한다.

슬리브(11)는 고압시일(23)에 의해 분리된 3개의 축선상으로 이격된 원주상홈(22a 내지 22c)으로 외주부에 또한 구비된다(도 1참조). 입력샤프트(10)에 있는 방사상구멍(24, 25)은 입력샤프트(10)의 보어(26)에 홈(18b, 18c) 각각을 유압적으로 연통시키므로 리턴오일은 리턴포트(3)를 경유하여 펌프저장소(도시되지 않음)로 되돌아 유동할 수 있다.

슬리브(11)에 있는 방사상 구멍(27)은 입구포트(12)를 경유하여 유압펌프(도시되지 않음)로부터 공급하기 위해 입력샤프트(10)의 나머지 4개의 홈(18a)를 중앙원주상홈(22b)에 유압적으로 연통시킨다.

슬리브(11)에 있는 방사상 구멍(28)은 슬리브(11)의 인접슬롯(19a)쌍을 원주상홈(22a, 22c)에 유압적으로 연통시켜 좌·우측 실린더 포트(5, 4) 각각을 경유하여 좌·우측 실린더 챔버(도시되지 않음)에 연통시킨다.

로터리밸브에 있는 상기된 16개의 축선상으로 뻗은 오리피스는 네트워크로서 구멍이 가공되어 4개의 휘트스톤브리지의 세트, 즉 밸브의 구역(29)에 위치된 2개의 제1브리지와 구역(36)에 있는 2개의 제2브리지를 형성한다. 동일 타입의 직경상으로 마주한 브리지의 평행작용은 제로의 단위측력이 밸브에서의 압력분배로 인하여 입력샤프트상에 발생되어 입력샤프트/슬리브 저어널 접촉면에서의 마찰을 최소화하는 것을 보장한다. 이 2개의 제1브리지(29)는 방사상구멍(28)을 경유하여 실린더 포트(4, 5)로의 유압적 연통을 포함하는 것으로 도시되어 있는데 이것은 2개의 제2브리지(30)에 없는 특징이다.

4개의 스타일의 미터링 에지 외형부(이후에 미터링 에지로 언급됨)는 입력샤프트(10)상에 채용되어 로터리밸브에서 4개 타입의 오리피스, 즉 이후에 제1입구 및 제2리턴 오리피스 각각으로 언급되는 제1브리지에 있는 입구 및 리턴 오리피스, 그리고 이후에 제2입구 및 제2리턴 오리피스 각각으로 언급되는 제2브리지에 있는 립구 및 리턴 오리피스를 형성한다.

도 3은 큰 스케일로 도 2의 상반부를 도시하여 단일 제1브리지(29)와 단일 제2브리지(30)를 나타내고 있다. 제1입구 오리피스(31a, 31b)는 입력샤프트홈(18a)와 슬리브 슬롯(19a)을 상호작용 작용시키는 접촉면에서 형성된다. 제1리턴 오리피스(32a, 32b)는 입력샤프트홈(18b)과 슬리브 슬롯(19a)을 상호작용시키는 접촉면에서 형성된다. 제2입구 오리피스(33a, 33b)는 입력샤프트 홈(18a)과 슬리브 슬롯(19b)을 상호작용시키는 접촉면에서 형성된다. 제2리턴 오리피스(34a, 34b)는 입력샤프트 홈(18c)과 슬리브 슬롯(19b)을 상호작용시키는 접촉면에서 형성된다.

오리피스의 네트워크에 대한 유압적 흐름도가 도 4에 도시되어 있다. 도 2로부터 알수 있는 바와 같이, 도 3에 있는 로터리밸브의 하반부가 상반부에 대하여 축선상 대칭이고 이들 상·하반부는 병렬로 작용한다. 도 4에 나타내어진 펌프공급량(Q)은 총펌프공급량의 반이다.

로터리밸브의 작동방식이 입력샤프트홈의 측면에 채용된 미터링 에지 외형부를 참조하여 이제 설명될 것이다. 이들 미터링 에지 외형부는 인접 슬리브 에지와 상호작용하여 밸브작동 각도(θ)의 함수로서 필요되는 규제변화 특성을 발생시킨다.

제1입구 오리피스(31a, 31b)는 홈(18a)의 한측면상에 형성된 제1입구 미터링 에지(35)에 의해 형성된다(도 5참조). 제1리턴 오리피스(32a, 32b)는 홈(18b)의 양측면상에 형성된 제1리턴 미터링 에지(36)에 의해 형성된다(도 6참조). 제2입구 오리피스(33a, 33b)는 제1입구 미터링 에지(35)와 마주하는 홈(18a)의 한측면상에 형성된 제2입구 미터링 에지(37)에 의해 형성된다(도 7참조). 제2리턴 오리피스(34a, 34b)는 홈(18c)의 양측면상에 형성된 제2리턴 미터링 에지(38)에 의해 형성된다(도 8참조).

도 5 내지 도 8은 θ=0도로 지적된 로터리밸브의 중립위치에서 4개의 타입의 오리피스의 기하학적 형상을 도시하고 있다. 다음의 설명에서, 포지티브 밸브작동 각도(θ)와 수치적으로 같은 슬리브(11)에 관한 입력샤프트(10)의 시계방향회전이 발생하는 것으로 간주된다(도 3의 굵은 화살표를 참조). 따라서, 각각의 타입의 오리피스의 각각의 쌍은 중립위치로부터 폐쇄되는 하나의 오리피스와 개방되는 다른 하나의 오리피스로 이루어져 있다. 예를 들어, 도 6을 참조하면, 제1리턴 오리피스(32a)는 폐쇄되고 슬리브 슬롯(19a)의 에지(39)가 위치(40)에 도달할 때 θ=1.5도에서 결국 폐쇄된다. 한편, 제1리턴 오리피스(32b)는 그 중립위치로부터 더 개방되고 θ=1.5도의 밸브작용 각도를 위해서 에지(39)가 위치(41)에 도달한다. 설명을 명료하게 하기 위해 입력샤프트(10)와 슬리브(11)의 상대각도 회전은 고정된 입력샤프트 미터링 에지에 대하여 에지(39)의 측면운동으로서 개략적으로 도시되어 있다.

도 9는 X축상의 밸브작동 각도(θ)의 함수로서 Y축상의 차압(△P)이 좌표위치 결정되는 것으로 표현되는 로터리밸브의 각도상의 부스트 특성을 도시한다. 로터리밸브의 기본 지문인 부스트 특성을 근거로한 상기 입력토크는 토션바(12)의 비틀림 강도에 의해 가로좌표를 곱함으로써 X축을 입력토크 단위로 전환시키는 것에 의해 얻어진다. 예를 들면, 2Nm/deg의 토션바 강도에 대해, θ=4도의 밸브작동 각도는 4×2=8Nm의 입력토크에 상응한다.

도 9에 있는 부스트 특성은 3개의 구역, 즉 약 1.5도 까지의 밸브작동 각도에 상응하는 중심구동, 특히 고속도로 상태하의 고속중심구동과 연관된 저경사의 중심구역(42); 약 1.5도 내지 4도의 밸브작동 각도에 상응하는 험로상에서 차량코너링시 필요되는 조력압력과 연관된 중간경사의 코너링구역; 그리고 약 4도를 넘는 밸브작동 각도에 상응하는, 고정주차에 필요되는 매우 큰 조력압력과 연관된 고경사의 주차구역(44)으로 이루어진 것으로서 간주된다. 이 부스트 특성은 앞서 언급된 증가 스타일, 즉 신속한 전환(지점(45)에서와 같이)에 의해 주차구역(44)이 뒤따르게 되는 선형코너링구역(43)이다.

도 10은 밸브작동 각도(θ)의 함수로서 제1브리지(29)와 제2브리지 사이의 유량분배를 도시한다. 도 11은 차압(△P)의 함수로서 좌표위치결정된 유량분배를 도시한다.

도 4를 다시 참조하면, 로터리밸브의 중립위치에서 제2브리지(30)와 연속한 부가적인 오리피스(46)에 더하여 제2브리지(30)에 있는 오리피스(이후에 상세하게 설명될 것이다)에 의해 제공된 전체유량 규제는 3번의 제1브리지(29)에 의해 제공된 규제이다. 그러므로 유량(Q)은 제1브리지(29)를 관통한 유량(Q)의 약 75%, 즉 도 10에서 Qp/Q=0.75를 초래하는 규제로 반비례로 분배된다. 또한 제1입구 오리피스(31a, 31b)가 중립위치에서 기하학적으로 같기 때문에 유량(Qp)은 제1좌측 림브(47)에서의 유량(Qpl)과 제1우측 림브(48)에서의 유량(Qpr) 사이에서 공평하게 나누어져서 실린더(49)에서 제로 차압(△P)을 발생시킨다.

도 10을 참조하면, 제1브리지(29)로의 유량의 75%의 전환은 부스트 특성의 중심구역(42)에서 다소 일정하게 유지되고 주로 상대적으로 규제적인 제2리턴 오리피스(34a, 34b)의 결과이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 제2리턴 오리피스(34a, 34b)는 슬리브 보어(1)의 랜드(82)와 제2리턴 미터링 에지(38)의 원주상 중복에 의해 형성된 스로트(50)로 인하여 일정 규제 면적을 제공한다. 하지만, 상대적으로 규제되지 않은 제1입구 오리피스(31a, 31b)와 제1리턴 오리피스(32a, 32b)로 인하여 그리고 모든 브리지 림브(47, 48, 51 및 52)가 중심구역(42)에서 유동하도록 개방되는 사실로 인하여, 로터리밸브에 의해 발생된 입구압력(P)은 이를 상태에서 낮기 때문에 중심구동에서의 낮은 에너지 손실을 제공한다.

중심구역(42)에서 밸브작동 각도를 증가시키기 위해, 제1입구 오리피스(31b)과 제1리턴 오리피스(32a)가 점진적으로 폐쇄되는 한편, 제1입구 오리피스(31a)와 제1리턴 오리피스(32b)가 점진적으로 개방되어, 제1림브유량(Qpl, Qpr)이 대략 같게되는 상기된 조건을 유지하기 때문에, 부스트 특성의 중심구역(42)에서 저경사를 발생시킨다.

하지만, 밸브작동 각도가 1.5도에 접근함에 따라, 제1리턴 오리피스(32a)는 도 6에 있는 슬리브 에지위치(40)에 의해 나타내어진 바와 같이 완전히 폐쇄되어 제1우측 리브(48) 밑으로 모든 제1유량(Qp)을 전환시킨다. 동시적으로, 밸브작동 각도를 증가시키기 위해 점진적으로 또한 폐쇄되는 제2리턴 오리피스(34a)는 도 8에 있는 슬롯 에지 위치(53)에 의해 나타내어진 바와 같이 완전히 또한 폐쇄되어 모든 제2유량(Qs)을 제2우측 림브(52) 아래로 전환시킨다. 이제, 도 5, 도 6 및 도 7로부터 알수 있는 바와 같이, 오리피스(31a, 32b 및 33a)를 개방하는 것은 1.5도 또는 그 이상의 밸브작동 각도에서 비교적 작은 유량 규제를 제공하기 때문에, 오리피스의 네트워크의 작동방법을 이해시키기 위해, 이들은 무시될 수 있다. 그러므로, 15도의 밸브작동 각도 이상에서는 도 4에 도시된 네트워크는 도 12에 도시된 배열을 간소화한 것으로 간주된다. 우측 실린더 포트(4)는 입구포트(2)에 효과적으로 직접 유압적 연통하여 펌프공급부에 연통하고 있다. 좌측실린더 포트(5)는 리턴 포트(3)에 효과적으로 직접 유압적연통하여 펌프 저장소에 연통하고 있다.

이러한 상황에서, 모든 펌프공급압력(그리고 이에 의한 입구압력(9))은 실린더(49)에 적용되고(즉 P=△P) 그리고 4개의 나머지 오리피스(31b, 33b, 34b 및 46)의 규제에 의해 결정된다. 오리피스(31b, 33b)의 기하학적 형상은 밸브작동 각도가 1.5도를 넘어서 증가함에 따라 제1입구 오리피스(31b)가 제2입구 오리피스(33b) 보다 신속한 속도로 폐쇄되어 제1유동(Qp)을 제2브리지로 전환시켜 상응하게 Qs를 증가시키도록 되어 있다. 따라서, 코너링 구역(43)에서, 도 10 및 도 11에서 명백한 바와 같이, 유량비(Qp/Q)는 15도의 밸브작동 각도에서 점진적으로 약 0.75로부터 감소되어 결국 4도의 밸브작동 각도에서 제로에 이르게 되어 제1입구 오리피스(31b)가 완전히 폐쇄된다. 따라서, 오리피스(31b, 33b)의 기하학적 형상은 코너링구역(43)에서의 부스특 특성의 형상을 주로 결정하는데 이경우에는 선형 부스트 특성을 결정한다. 코너링 구역(43)에서, 차압(p)이 형성되어 오리피스(31b) 전역에 직접 작용됨에 따라, 유량은 상기된 기구에 따라 오리피스(31b)로부터 멀리 동시적으로 점진적으로 전환된다. 예를들어, 도 11을 참조하면, 차압(P)이 1MPa에 도달할 때 그 중심값의 약 절반으로 Qp가 떨어지는 것을 알수 있다. 이 작용은 당해분야에 공지되어 있는 바와 같이, 주어진 오리피스에서 발생되는 밸브공동화 소음이 주어진 고정된 압력강하에 대한 오리피스를 통과하는 유동 비율로 감소하기 때문에 실제로 어떠한 공동화 소음도 오리피스(31b)가 발생시키지 않도록 배열되어 있다.

이제, 오리피스(34b 또는 46)가 없는 경우에, 오리피스(33b)를 통한 제2유량(Qs)에 있어서의 상응하는 증가는 이 오리피스가 공동화 소음을 발생시키도록 한다. 소음에 있어서의 이러한 증가는 제2유량(Qs)에서의 증가에 의해 야기될 뿐만아니라 밸브작동 각도 증가에 대한 오리피스(33b)의 증가규제에 의해 야기된다. 하지만, 예를들어 이 실시예(도 10 및 도 11참조)에 의해 예시된 4개의 인자에 의해 제2유량(Qs)에서의 증가는 오리피스(34b, 46) 각각에 의해 야기된 배압(Pb, Pr)을 상당히 증가시킨다. 도시된 실시예에 있어서, Pb 및 Pr은 제2유량(Qs)이 최대값에 도달될 때 1MPa 및 200kPa 각각에 도달하도록 배열되어 있다. 배압(Pb 및 Pr)에서의 상승은 도 13 및 도 14에서 그래프로 나타내어져 있다.

오리피스(31b)가 코너링 구역(43)의 끝에서 완전히 일단 폐쇄되면, 모든 펌프 유량은 연이어 오리피스(33b, 34b, 46)를 통과한다. 그 때문에 배압(Pb, Pr)은 4 도 내지 4, 5도의 밸브작동 각도에 걸쳐 있는 주차구역(44)에서 일정하게 유지되고 그리고 여기에서 차압은 2MPa 내지 8MPa로 상응하게 상승한다. 코너링 구역(43)과 주차구역(44) 사이의 신속한 전환(45)은 구역(60)(도 7참조)에서와 같이 미터링 에지(37)의 비교적 가파른 폐쇄각도에 더하여 제2브리지(30)로의 그리고 오리피스(33b)으로의 유량의 전체 전환에 의해 도움을 받는다.

이러한 방식으로 연이어 오리피스(34b, 46)에 의해 전개된 배압(즉 Pr+Pb)은 코너링구역(43)시 잠재적으로 동공화되는 오리피스(33b) 전역에 발생된 압력에서의 증가, 즉 2MPa의 최대차압(P) 까지의 증가가 뒤따른다. 이때 2MPa중 1.2MPa는 오리피스(34B, 46)의 배압이라고 생각한다(도 13 및 도 14참조). 이 배압은 차압이 8MPa로 상승할 때 나머지 주차구역(44)에 대한 1.2MPa에서 일정하게 유지된다. 방출 오리피스(33b)에서 발생된 1.2MPa 배압은 주차구역에 사용되는 8MPa의 최대차압 까지도 이 오리피스로부터의 모든 공동화소음을 억제하기에 충분하다.

도 8을 참조하면, 오리피스(34b)가 중립위치에서 슬롯에지위치(61)에 상응하는 4.5도의 최대밸브 작동각도까지 모든 밸브작동 각도에 대해 슬리브 보어(21)의 인접한 랜드(82)와 원주상으로 중복하는 미터링 에지(38)에 의해 발생되는 것을 알수 있다. 방사상으로 배치된 스로트(또는 유량에 대한 최소단면 면적의 지점)(50)는 입력샤프트(10)와 슬리브(11) 사이의 어떠한 상대회전도 입력샤프트(10)와 피니언(7)의 접촉면에서의 기계적 멈춤이 방지하는 로터리밸브의 안전 각도를 맞추는 경우에 밸브작동각도의 범위를 통하여 그리고 7도를 넘어 유동하는 오일에 일정한 규제부위를 오리피스(34b)가 제공하는 것을 보장하는 작용을 한다.

슬리브 보어(21)의 랜드(82)와 결합하여 스로트(50)를 형성하는 국소적으로 감소된 미터링 에지 깊이의 구역(62)을 포함하는 미터링 에지(38)의 형상은 슬리브 슬롯에지(63)를 지나감에 따라 정상 난류 오일유동에 원만하게 또한 조력한다. 밸브소음으로서 이 난류유동 문제가 필연적으로 야기하지 않는 보다 낮게 요구되는 적용에 대해, 미터링 에지(38)는 보다 단순한 편평한 바닥형상부(64)로 (즉 일정한 미터링 에지 깊이로) 만들어질 수 있어 오리피스(34b)에 대해 대략 일정한 규제 면적을 제공한다.

잔여 공동화 소음이 슬리브 슬롯에지(63)에서 발생되면, 배압은 하류의 고정된 오리피스(46)의 존재에 의해 오리피스(34b)에 적용될 수 있다. 본 발명의 제1면의 제1실시예에서 입력샤프트(10)(도 3참조)에 있는 제2리턴구멍(25)은 제1리턴구멍(24)에 비교되게 감소된 직경으로 되어 있어 최대 제2유량(Qs)에서 200kPa의 배압을 발생시킨다(도 13 및 도 14참조). 이 구멍에서의 난류발생은 원추형(도 15a), 오목원추형(도 15b), 축선대칭 볼록 테이퍼형(도 15c) 또는 오목화된 축선대칭 볼록 테이퍼형(도 15d)으로된 구멍(25)으로의 입구가 채용되면 감소될 수 있다. 이러한 입구형상과 그리고 수많은 다른 형상이 단계화된 드릴 배열에 의해 쉽게 가공되어 구멍(25)으로의 유입유동을 원활하게 한다.

오리피스(34b, 46)는 오리피스(33b)의 하류의 단계화된 압력감소를 연이어 제공하여 어떠한 공동화 소음의 발생없이 제2입구 오리피스에 큰 배압이 적용되도록 한다. 예를들면, 8MPa의 최대 주차 차압에서, 오리피스(33b)에 의해 발생된 압력강하는 1MPa이고 오리피스(46)에 의해 발생된 압력강하는 200kPa이다. 본 발명의 주요 특징은 제1리턴 오리피스(32a)의 폐쇄구역에 상응하는 1.5도 이상의 모든 밸브작동 각도에 대해 (즉, 코너링 구역(43)과 주차구역(44) 전역에 걸쳐) 실린더(49)에 직접 바이패스 모드밸브배열이 배압(Pb+Pr)을 적용시킨다는 것이다. 이것은 제1입구오리피스(31b)가 폐쇄되어 배압(Pb+Pr)이 1.2MPa의 최대 값에 도달하는 4도 이상의 밸브작동 각도에 상응하는 주차구역(44)에서 특히 장점을 갖고 있다. 비교적 높은 배압은 열로서 에너지를 낭비하기 보다 실린더(49)에 있는 피스톤상에 힘을 발생시키는데 사용된다.

입력샤프트 미터링 에지(35, 36, 37, 38)는 당해분야에 잘 공지된 코이닝 또는 롤 임프린팅 공정을 사용하여 쉽게 제조될 수 있다. 이러한 상대적으로 가파른(입력샤프트(10)의 인접랜드(81)에 대한 높은 경사) 미터링 에지는 부스트 특성 즉 스티어링 작용력 레벨의 효과적인 제어를 가능하게 하고, 본 발명에 따른 55dBA 미만으로 로터리밸브에서의 소음레벨을 감소시키는 가능성을 갖는다. 도 16, 도 17, 도 18, 도 19a 내지 도 19d 및 도 20은 고정된 오리피스(46)가 감소된 직경 방사상구멍(25)에 의해 형성되기 보다는 입력샤프트(10)의 보어(26)내의 축선상의 오일유동에 대한 규제에 의해 형성되어 있는 본 발명의 제1면의 제2실시예를 도시한다. 제2실시예에 있는 제2리터구멍(70)은 규제되도록 의도된 것이 아니라 제2브리지(30)로부터 입력샤프트(10)의 보어(26)로 유압오일을 연통시키는 작용을 하도록 의도된 것이어서 오일유동은 보어(26)를 따라 축선상으로 유동하는 것에 수직으로 향한다(도 16참조). 하지만, 리턴포트(3)에 도달함에 앞서, 이 유동은 토션바(73)의 직경상으로 확장된 부분(72)과 그리고 입력샤프트 보어926)의 확경부분(74)의 상호작용에 의해 형성된 환형규제부(71)를 관통하여야 한다. 이 환형규제부(71)는 본 발명의 제1실시예를 참조하여 앞서 설명된 2개의 고정된 오리피스(46)를 구성하고 있다. 제2실시예에 따라, 제1브리지(29)로 부터의 유압오일은 리턴포트(3)에 직접 연통되어(도 17참조), 입력샤프트(10)의 보어(26)를 통하여 유동하는 것이 필요되지 않아 황형규제(71)를 받지 않도록 한다. 이것은 축선상으로 배치된 채널(75)을 형성하도록 제1리턴 오리피스(32a, 32b)와 결합된 입력샤프트(10)의 축선상으로 뻗은 홈(18b)에 의해 성취된다. 이 제2실시예에 따라 2개가 필요되는 채널(75)은 밀링 또는 플런지 그라인딩과 같은 종래의 가공기술에 의해 쉽게 제조될 수 있다. 이 2개의 채널(75)들중 적어도 하나가 슬리브(11)의 입력측(도 17에서의 우측)상의 공동으로부터 누설오일을 빼내기 위하여 주유동방향엘 반대방향으로 축선상으로 뻗어 있어야 한다.

도 19a 내지 19d는 토션바(73)의 직경상으로 확대된 부분(72)에 대한 여러 실시예를 도시하고 있다.

도 19a는 입력샤프트(10)의 보어(26)의 확경부분(74)과 상호작용에 의해 환형규제부(71)를 형성하는 것을 나타내기 위해 토션바(73)의 확경부분(72)을 상세하게 도시하고 있다. 제2브리지(23)로부터의 리턴오일유동의 통상의 방향이 큰 화살표에 의해 도시되어 있고 알수 있는 바와 같이 환형규제부(71)는 오리피스(46)를 구성하고 있어 앞서 언급된 200kPa의 배압(Pb)을 발생시킨다. 환형규제부(71)의 큰 원주상길이(통상적으로 20 내지 30mm)로 인하여, 어떤 적용에서의 유동소음은 본 발명의 제1실시예에 채용된 감소된 직경의 방사상구멍(25)에 의해 발생된 유동소음 보다 작게 된다.

도 19b에서 도시된 바와 같이, 규제부(71)는 또는 계단화될 수 있는데, 즉 직경상으로 확대된 부분(72)은 축선상으로 분리되어 원주상으로 배치된 랜드로 구성된다. 이 단계화는 규제부(71)에 의해 발생된 배압이 일련의 별개의 단계들로 즉, 도 19b의 경우에서는 3개의 단계로 발생되는 것을 의미한다. 도 19a에서 도시된 토션바(73)의 확경부분(72)의 단순원통형상과 비교되는 이 배열의 주요 장점은 단계화된 규제부(71)에 의해 발생된 배압이 오일점성의 작용으로서 그리고 이로 인한 오일온도 작용으로서 덜 가변될 것이다. 이것은 배압발생의 대부분이 원주상으로 배치된 랜드와 결합된 날카로운 에지 주위에서 발생하기 때문이다.

토션바(73)가 최대 내구력 제한까지 응력을 받는 적용에서, 확경부분(72)은 도 19c에서 도시된 바와 같은 별개의 순차 작동으로서 다른 종래의 토션바 주위에 플라스틱 성형될 수 있다. 이 실시예에서 확경부분(72)의 외경은 79에서 같이 홈이 만들어져 있어 (도 20참조) 보어(26)의 확경부분(74)내로 간섭 끼워맞춤되고, 이에 의해 환형규제부(71)의 방사상 깊이 정밀도를 보장한다. 이 실시예에서, 플라스틱 성형된 확경부분(72)은 도 19b에 도시된 것과 유사한 단계화된 규제를 발생시키도록 또한 배열될 수 있다.

도 19d는 확경부분(72)이 제2리턴구멍(70)과 중복하도록 축선상으로 뻗어 있는 다른 실시예를 도시한다. 이 유동은 이 유동을 구멍(70)에 있는 방사상 방향으로부터 보어(26)에 있는 축선방향으로 방향전환시키도록 원추형 부분(76)을 채용함으로써 또한 원할해진다. 토션바(73)를 에워싸는 플라스틱 재료의 이용은 구멍(70)을 통한 방사상 오일유동이 토션바(73)상에 부딪칠 때 발생된 난류소음의 감쇠에 조력하는 것으로 또한 알게 되었다.

이 목적을 위해서, 본 발명의 제1면의 제1실시예에 따라 토션바(12) 주위에 플라스틱 몰드(77)를 채용하는 것은 또한 가능하다. 후자의 경우에 확경부분(72)은 부가적인 배압발생능력을 제공하여 감소된 직경의 방사상 드릴 구멍(25)을 증대시킨다. 이러한 배열은 선택적인 원추부분(78)이 본 발명의 제1면의 제2실시예에 있는 원추부분(76)과 같은 작용을 하고 있는 도 21에 도시되어 있다.

도 22, 도 23 및 도 24는 본 발명의 제1면의 제3실시예를 도시하고 있는데, 여기에서 고정된 오리피스(46)가 입력샤프트(10)의 보어(26) 외측의 축선상의 오일유동에 대한 규제에 의해 발생되고, 게다가 제2리턴경로가 보어(26)를 통과하지 않는다. 축선상으로 뻗은 제1리턴 채널(90)과 제2리턴채널(91)은 슬리브 보어(21)에서 바람직하게 브로칭 가공되고 제1리턴홈(18b)과 제2리턴홈(18c) 각각과 각각 원주상으로 정렬되어(그리고 유압적으로 연통하여), 입력샤프트(10)의 보어(26)으로의 유압적 연통에 대한 필요없이 유압유체를 리턴포트(3)에 연통시킨다. 제2리턴채널(91)의 방사상 깊이는 그 폭과 비교하여 작아 인접한 입력샤프트 외경(20)과 상호작용에 의해 제2리턴경로에서 높은 종횡비 규제부(46)를 야기한다. 제1리턴채널(90)의 방사상 깊이는 제2리턴채널(91)의 깊이에 비교하여 상대적으로 크고, 따라서 전자는 제1리턴경로에서 최소의 규제를 발생시킨다.

본 발명의 제1면의 제4실시예에서(별개의 도면으로서 도시되지 않음), 제2리턴홈(18c)은 인접한 슬리브 보어(21)와의 상호작용에 의해 형성된 얕은 고종횡비 채널로서 축선상으로 연장될 수 있다. 제2리턴홈(18c)의 채널형 연장부는 당해분야에 잘 공지된 밀링 또는 그라인링 작동에 의해 쉽게 성취될 수 있고 그리고 제2리턴경로에서의 필요 규제부(46)를 형성하기 위하여 방사상 깊이가 작게 필요되는 것을 제외하고는 다른 상기 실시예를 참조하여 도 17에 도시된 채널(75)과 유사한 것으로 나타난다. 제1리턴홈(18b)은 방사상으로 보다 깊은 채널로서 유사하게 축선상으로 연장될 수 있어 비교적 규제되지 않는 리턴포트(3)로의 제1리턴경로를 용이하게 한다.

본 발명의 제1면의 제3 및 제4실시예 양자는 제1 및 제2리턴경로 양자가 채널과 어울어지면 어떠한 드릴구멍도 입력샤프트에서 필요되지 않은 장점을 제공한다. 이 특징은 이 구성요소의 제조를 단순화시켜 제조비용을 감소시킨다.

도 29, 도 30, 도 31 및 도 32는 본 발명의 제1면의 제5실시예를 도시하고 있으며, 여기에서 고정된 오리피스(46)에 앞서 언급된 것이 입력샤프트(10)와 슬리브(11)의 접촉면에서 형성된 환형규제부(100)에 의해 발생된다. 제2리턴홈(18c)은 슬리브(11)의 보어(82)와 입력샤프트(10)의 외주부의 감소된 직경부분(102)의 상호작용에 의해 형성된 환형공동(101)과 연통하도록 축선상으로 뻗어 있다. 환형공동은 제2리턴 유량을 모아 환형 규제부(100)를 경유하여 리턴포트(3)에 연통되도록 매니폴드로서 작용한다. 환형규제부(100)는 슬리브 보어(82)의 축선상의 말단에 대하여 밀봉하도록 슬리브 스커트(105)내측에 억지끼워맞춤되어 방사상 안쪽으로 뻗어 있는 환형의 프레스가공된 금속컵(104)의 내경(103)과 입력샤프트(10)의 감소된 직경부분(102) 사이에 존재하는 소정된 작은 방사상 틈새에 의해 바람직하게 형성된다. 도 31 및 도 32에서 알수 있는 바와 같이, 제1리턴경로는 제1실시예를 참조하여 설명된 것과 유사한 방식으로 입력샤프트(10)의 보어(26)를 관통하므로 환형규제(100)를 받지 않는다.

본 발명의 제2면에 따라, 제2리턴오일 유동에 대한 환형규제가 본 발명의 제1면에 설명된 제2리턴 오리피스(34a, 34b)의 기능의 주요부로서 대체한다. 이 실시예의 제2리턴 오리피스는 본 발명의 제1면에 따라 언급된 일정규제부위(스로트(50)에 의해 제공됨)를 제공할 필요가 없어 이러한 기능이 환형규제에 의해 전체적으로 제공되지 않는다. 본 발명의 제2면의 양 실시예에 따라, 제2리턴 오리피스(34a, 34b)는 매우 단순한 미터링 에지(83)에 의해 기능이 제어되는 15도 폐쇄된 오리피스이다(도 25참조). 제1입력 오리피스(31a, 31b), 제1리턴 오리피스(32a, 32b) 및 제2입구 오리피스(33a, 33b)는 본 발명의 제1면으로부터 변화되지 않은 상태로 있다(도 5, 도 6 및 도 7참조). 제1리턴 오리피스(32a, 32b)와 제2리턴 오리피스(34a, 34b)는 본 발명의 제2면의 3개의 실시예에서 기하학적으로 동일하여, 본 발명의 제1면을 참조하여 설명된 실시예로부터 상당히 구별된다.

도 26, 도 27 및 도 28은 본 발명의 제2면의 제1실시예의 도면이다. 본 발명의 제1면의 제2실시예의 경우에서와 같이, 제2리턴 경로의 배압은 토션바(73)의 확경부분(72)에 의해 형성된 환형규제부(71)에 의해 그리고 입력샤프트 보어(26)의 직경상으로 크기화된 구역(74)과 상호작용하여 발생된다. 도 26 및 도 27은 실제로 도 16과 도 17 각각과 동일하다. 도 28은 제2리턴 오리피스(34a, 34b)의 상이한 기하학적 형상을 제외하고는 도 18과 유사하다. 본 발명의 제2면의 이 실시예의 모든 다른 면을 본 발명의 제1면의 제2실시예를 참조하여 이미 설명된 도 19 및 도 20에 따라 되는 것으로 간주된다.

도 33, 도 34, 도 35 및 도 36은 본 발명의 제2면의 제2실시예를 도시하며 여기에서 제2리턴경로의 배압은 입력샤프트(10)와 슬리브(11)의 접촉면에서 형성된 환형규제부(100)에 의해 발생된다. 제2리턴홈(18c)의 슬리브(11)의 보어(82)와 입력샤프트(10)의 외주부의 감소된 직경부(102)에 의해 형성된 환형공동(101)과 연통하도록 축선상으로 뻗어 있다. 이 환형공동은 제2리턴 유량을 모으도록 매니폴드로서 작용하고, 이것은 환형규제부(100)를 경유하여 리턴포트(3)로 연통된다. 환형규제부(100)는 슬리브 보어(82)의 축선상의 축선상의 말단에 대하여 밀봉하도록 슬리브 스커트(105) 내측에 억지 끼워맞춤된 방사상으로 내측으로 뻗은 환형의 프레스 가공된 금속컵의 내경(103)과 입력샤프트(10)의 감소된 직경부분(102) 사이에 존재하는 소정된 작은 방사상 틈새에 의해 바람직하게 형성된다. 도 35와 도 36에 도시된 바와 같이, 제1리턴 경로는 본 발명의 제1면의 제1실시예를 참조하여 설명된 것과 유사한 방식으로 입력샤프트(10)의 보어(26)를 관통하여, 환형규제(100)를 받지 않는다.

이들의 제1 및 제2실시예에 따라, 제2리턴 오리피스(34a, 34b)에 의한 어떠한 배압발생이 없을 경우에, 제2입력샤프트 오리피스(33a, 33b)가 폐쇄되면, 이들 후자의 오리피스에서의 공동화 소음을 억제하는 모드배압이 환형규제부(71, 100) 각각에 의해 필연적으로 제공되어야 한다. 따라서 이들 환형규제부들은 본 발명의 제1면의 각각의 제2 및 제5실시예에 따라 오리피스(46)에 의해 공급되는 것이 필요되는 200kPa와는 대조적으로 1.2MPa 또는 그이상 까지 배압을 공급하여야 한다.

이런 상황에서 환형규제부(71, 100)에서의 소음발생은 규제부의 단면에 면적비를 의미하는 본 명세서의 전문용어인 높은 종횡비에 의해 최소화되고, 이 비는 수치적으로 표현될 수 있다. 제1실시예의 경우에서, 보다 상세하게는 이 종횡비는 규제부의 방사상 깊이(환경부분(72)의 외경과 직경상으로 크기화된 구역(74) 사이의 방사상 틈새)에 의해 나누어지는 환형규제부(71)의 원주길이(즉 대략 πD 여기에서 D는 확경부분(72)의 직경이다)이다.

제2 실시예의 경우에, 종횡비는 규제부의 방사상 깊이(즉 감소된 직경부분(102)과 내경부분(103) 사이의 방사상 틈새)에 의해 나누어지는 환형 규제부(100)의 원주길이(즉, 대략 πD는 여기에서 D는 감소된 직경부분(102)의 직경이다)이다.

이들 실시예의 규제부(71,100)가 공동화 소음을 발생시키지 않도록 하기 위해, 50이상의 종횡비가 필요되는 것으로 알게되었다. 하지만, 보다낮은 레벨의 배압이 이들 환형규제부에 의해 전개되는것이 필요될 수 있는 적용을 위해 10 정도의 종횡비가 실시될 수 있다.

도 19b에 도시된 규제부(71)의 단계화는 이 규제부의 점성민감성을 상당히 감소시키는 작용을 하기때문에 제1실시예에서 특정장점을 제공할 것이며, 이것은 배압의 보다 큰양을 발생시키도록 비교적 작은 단면으로 되어 있다.

수많은 변경과 수정이 본발명의 정신 또는 범주로 부터 벗어남없이 본발명에 만들어 질 수 있는 것은 당해분야 종사자에 의해 인정될 것이다.

Claims

펌프로부터 유압유체를 수용하도록 입구포트를 가진 밸브하우징, 펌프에 유압유체를 복귀시키는 리턴포트, 그리고 파워스티어링 기어의 좌·우측 실린더 챔버에 유압유체를 연통시키는 실린더 포트로 구성된 유압파워스티어링 기어용 로터리밸브로서, 랜드에 의해 분리되는 복수의 축선상으로 뻗은 홈을 외주부에 가진 입력샤프트; 상기 입력샤프트 상에 저어널 되어 피동부재에 회전가능하게 고정되어있고 상기 입력샤프트상의 랜드와 원주상에 정렬된 축선상으로 뻗은 슬롯의 열을 그 보어내에 가진 슬리브; 밸브내의 유체유동을 제어하는 축선상으로 뻗은 오리피스를 형성하는 상호 작용 입력샤프트 홈과 슬리브 슬롯사이의 접촉면; 상대회전이 입력샤프트와 슬리브 사이에서 발생할때 중립위치에서 개폐하는 오리피스; 입력샤프트와 피동부재를 유순하게 연결시키는 입력샤프트 보어에 위치하여 슬리브와 입력샤프트를 중립위치로 가압하도록 배열된 토션바; 평행하게 배열된 하나 또는 그이상의 제1 그리고 하나 또는 그 이상의 제2 유압휘스톤 브리지를 형성하도록 네트워크로서 구멍이 가공된 오리피스; 입구포트와 리턴포트를 유압적으로 연통시키는 2개의 리브로 구성된 각각의 상기 브리지; 리턴 포트에 유압적으로 연통하는 리턴 오리피스와 그리고 입구포트에 유압적으로 연통하는 입구 오리피스를 가지고 있어, 그 브리지에 있는 각각의 입구 및 리턴 오리피스에 의해 제공된 규제에 따라 각각의 브리지를 통한 유체 유동의 양을 가변시키는 각각의 상기 림브; 자체에 있는 각각의 입구 및 리턴 오리피스의 상호연결 지점에서 실린더 포트들중 하나에 유압적 연통을 제공하는 수단을 포함하고 있는 제1 브리지의 림브; 실린더 포트에 유압적 연통을 제공하는 수단을 포함하지 않은 제2브리지의 림브로 또한 구성된 상기 밸브에 있어서,

상기 제1브리지로부터의 유체유동은 제1 리턴 경로를 경유하여 리턴포트에 유압적으로 연통되고 제2브리지로부터의 유체유동이 제2리턴 경로를 경유하여 리턴포트에 유압적으로 연통되며, 환형규제부가 제2리턴 경로에 존재하고, 상기 환형규제부가 높은 종횡비를 갖는 유동에 대한 일정 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 로터리 밸브.
제 1 항에 있어서, 상기 환형 규제부는 10보다 큰 종횡비를 갖는 유동에 대한 단면비를 갖는 것을 특징으로 하는 로터리 밸브.
제 1 항에 있어서, 제 1 또는 제 2 리턴경로중 하나 또는 입력샤프트의 보어를 관통하는 것을 특징으로 하는 로터리 밸브.
제 3 항에 있어서, 제2 리턴 경로가 입력샤프트의 보어를 관통하고 환형규제부가 이 보어내에 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리 밸브.
제 4 항에 있어서, 입력샤프트의 보어에 형성된 환형규제부가 토션바의 확경부분과 입력샤프트 보어사이에 존재하는 작은 방사상 틈새에 의해 형성되어 상기 리턴 포트쪽으로 보어내의 축선상의 유동을 규제하는것을 특징으로 하는 로터리 밸브.
제 4 항에 있어서, 제1브리지로부터의 유체유동은 입력샤프트 홈의 축선상의 연장부가 제1리턴 오리피스와 결합됨에 따라 형성되는 채널을 경유하여 리턴포트에 직접 연통되어 유체유동이 환형규제를 받지않게 하는 것을 특징으로 하는 로터리 밸브.
제 5 항에 있어서, 토션바의 상기 확경부분이 상기 토션바 주위에 플라스틱 성형된 환형부시로서 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리 밸브.
제 7 항에 있어서, 상기 플라스틱 성형된 환형부가 Derin^R또는 Lurathane^R과 같은 유체오일에 화학적으로 저항하는 공학적 플라스틱으로 만들어진 것을 특징으로 하는 로터리 밸브.
제 7 항에 있어서, 상기 플라스틱 성형된 환형부시가 상기 입력샤프트에 있는 제2리턴 방사상 구멍과 중복하도록 축선상으로 뻗어있는 것을 특징으로 하는 로터리 밸브.
제 3 항에 있어서, 제2 리턴 경로가 입력샤프트의 보어를 관통하지 않고 그리고 환형규제가 입력샤프트/슬리브 접촉면에서 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리 밸브.
제 10 항에 있어서, 제2 리턴홈은 슬리브 보어와 입력샤프트 외주부의 감소된 직경부분의 상호작용에 의해 형성된 환형공동과 연통하도록 적어도 하나의 방향으로 축선상으로 뻗어있고, 상기 환형공동은 제2리턴 오일유동을 모으도록 매니폴드로서 작용하여 환형규제부를 경유하여 리턴포트에 연통되는 것을 특징으로 하는 로터리 밸브.
제 11 항에 있어서, 상기 환형규제부는 입력샤프트의 상기 감소된 직경부와 슬리브 보어의 방사상 안쪽으로 뻗은 부분의 내경사이에 존재하는 소정된 작은 방사상 틈새에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리 밸브.
제 12 항에 있어서, 슬리브 보어의 상기 방사상 안쪽으로 뻗은부분은 슬리브보어의 축선상의 말단에 대하여 밀봉하도록 슬리브 스커트 내측에 억지끼워맞춤된 정확하게 내측으로 그리고 외측으로 크기화된 환형의 프레스 가공된 금속컵으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리 밸브.
제 10 항에 있어서, 상기 제1 리턴경로는 입력샤프트의 보어를 관통하여 도중에 리턴 포트에 환형규제부를 바이패스시키는 것을 특징으로 하는 로터리 밸브.
제 1 항에 있어서, 제2브리지로부터의 유체유동은 상기 환형규제부를 축선상으로 관통하여 상기 규제부의 상류의 모든 제2 오리피스에 배압을 적용하여서, 모든 밸브 작동 각도에 대한 상기 제2 오리피스에 공동화 소음발생을 억제하기에 충분한 배압을 제공하는 것을 특징으로 하는 로터리 밸브.
제 1 항에 있어서, 상기 로터리밸브는 8개의 입력샤프트 홈을 가진 것을 특징으로 하는 로터리 밸브.
제 1 항에 있어서, 상기 로터리밸브는 8개의 슬리브 슬롯을 가진 것을 특징으로 하는 로터리 밸브.