KR20010020205A - 유압보조동력에 의한 동력조향장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유압동력보조장치를 가진 자동차 동력조향계통에 관한 것으로 조향기구의 입력요소에 연결되어 있는 스티어링휠(16)과 스티어링샤프트(15)를 포함한다. 조향기구(2)의 출력요소는 조향대상 차량의 휠(11)에 연결되어 있다. 보력장치의 서보모터의 2개 작동실(12, 13)은 스티어링샤프트(15)가 입력요소에 대하여 회전할 때 서보펌프(19)의 스티어링밸브를 거쳐서 유압유체의 압력을 받을 수 있다. 2개 센서(23, 24)는 스티어링샤프트(15)나 또는 조향기구(2)의 출력요소에 부착되어 있어서 회전각도 및/또는 토크를 검출한다. 조향대상 휠(11)과 조향기구(2)는 스티어링 휠(16)이 조향운동후 풀릴 때 유압공급장치를 사용하여 원위치로 돌린다. 유압동력공급량과 방향 및 조향대상휠의 리세팅은 범용 전기제어 전자밸브(18)로 제어된다.

Description

유압보조동력에 의한 동력조향장치{Power steering with hydraulic power assistance}

이러한 유형의 보조동력장치는 EPO 440 638 B1에 공지되어 있다. 이에대하여 추가로 유압동력 보조장치들로서 완전한 보조동력조향을 위하여 전동모터가 배설되어 있어서 여러 매개변수에 따라서 스티어링휠에서 검출 가능한 반동력에 영향을 주게되어 있다. 이밖에도 전동모터는 또한 스티어링밸브를 정확히 그의 중심에 오도록 할 수 있다. 끝으로 전동모터에 의하여 스티어링휠을 푼다음 스티어링밸브가 그의 중립위치를 거쳐서 스티어링 방향전환에 상당한 조향위치로 조정된다.

본 발명은 청구항 1의 상위개념에 따르는 차량의 유압보조동력에 의한 보조동력 조향에 대한 것이다. 이와 동시에 스티어링휠(steering wheel)을 구비한 스티어링샤프트(steering shaft)는 토숀스프링(torsion spring)에 의하여 조향기구(steering gear)의 입력요소와 결부되어 있다. 조향기구의 출력요소는 차량의 조향대상 휠들과 결부되어 있다. 동력보강장치의 서보모터의 2개 작동실은 스티어링샤프트의 입력요소에 대하여 스티어링샤프트가 상대비틀림 운동을 할 때 서보펌프의 스티어링밸브에 의하여 압력매체의 압력을 받는다.

조향각도를 검출하기위한 센서(sensor)가 조향기구의 출력요소에 부착되어있다. 이러한 센서는 스티어링샤프트의 회전각도 센서내에도 통합가능하다. 리세팅장치는 조향과정후 스티어링휠을 풀어서 스티어링샤프트의 리세팅과 조향대상휠에 유압공급을 하기위하여 사용된다.

본 발명을 다음 도 1과 2에 도시되어 있는 2개의 실시예를 들어 보다 자세히 설명한다 :

도 1 차량의 제 1실시예에 대한 조향장치 계통도

도 2 차량의 제 2실시예에 대한 조향장치 계통도

본 발명에 있어서 전동모터를 사용하지 않고도 간단한 방법으로 정확한 밸브수단 센터링과 유압스티어링축 리세팅과 같은 공지된 보조동력조향시 존재하는 긍정적 특성을 구현하기 위한 과제를 기본으로 하고 있다.

본 과제는 청구항 1에서 특정지은 보조동력조향에 의하여 유압보조동력의 크기와 방향은 물론이고 조향대상휠의 리세팅도 공동의 전자제어 전자석 밸브에 의하여 제어됨으로서 해결이 된다. 전자석밸브는 고유의 보조동력조향장치내에 통합되어 있을 수 있으며 또는 외부의 임의의 위치에 있을 수 있다. 유압보조동력의 보조동력은 서보펌프에 의해서만 공급된다. 전동모터는 불필요하다.

본 발명의 유리하면서도 적합한 유형들은 제 종속항에서 다루고 있다. 경우에 따라 고장이 발생할 때 위험을 배제하기 위하여 스티어링샤프트와 조향기구 입력요소사이에 단락밸브가 들어 있다. 이 위치에 공지된 보조동력조향의 경우에 있어서는 조향밸브가 자리잡고 있다. 단락밸브는 중앙이 닫힌 로터리스풀 밸브(rotary spool valve)로 구성되어 있음으로 이러한 중립위치에서 서보모터의 양 작동실간의 여하한 연결도 불가능하다. 최초 고장이 발생하면 단락밸브가 열려진 위치에서 전환됨으로 서보모터의 양 작동실은 서로 통한다. 조향에너지는 이 경우에 전적으로 스티어링휠의 기계적 조작에 의하여 발생한다.

전자석밸브는 예컨대 차량주행속도, 조향속도, 편요(yawing)속도, 차량부하, 차량 가속도등과 같은 최소한 하나의 매개변수에 따라 간단한 유형과 방법으로 전자장치에 의하여 제어가능하다.

전자장치와 이에 상당한 센서의 당해 프로그래밍에 의하여 전자석밸브는 신호로 제어가능하며 차량의 그 때의 위치와 소요향후위치에 관한 정보를 제공한다.이에 따라서 자동조향에 대한 옵션은 보조동력조항에 포함되어 있다.

스티어링하우징(1)내에서 조향기구(2)가 볼 레이스(ball race)에 의하여 웜기어스핀들(worm gear spindle) 및 기어(6)에 의하여 섹터 샤프트(sector shaft)와 구동되도록 결합되어 있는 작동 피스톤(3)을 포함한다. 이와동시에 웜기어스핀들(5)은 조향기구(2)의 입력요소와 섹터샤프트(7)는 조향기구(2)의 출력요소를 구성한다.

섹터샤프트(7)로부터 피트만암(pitman arm)(8)과 타이로드(tie rod)를 거쳐서 최소한 차량의 2개 조향대상휠과 연결되어 있다.

하우징(1)은 작동피스톤(3)에 의하여 서로 분리되어 있는 2개의 실린더작동실(12 및 13)을 형성한다. 웜기어스핀들(5)은 조향기구(2)의 입력요소로서 토숀스프링(14)에 의하여 스티어링휠(16)을 수용하는 스티어링샤프트(15)와 연결되어 있다. 웜기어스핀들(15)은 너클 조인트(knuckle joint)(17)에 의하여 분할되어 있을 수 있다.

양 작동실(12) 및 (13)은 전자석밸브(18), 예컨대 비례밸브가 서보펌프(19)와 용기(20)로부터 송출하는 압력매체에 의한 압력을 받는다. 서보펌프(19)는 차량엔진(21)이나 또는 전동모터로 구동된다.

전자석밸브(18)는 중앙이 열리거나 닫혀 있을 수 있다. 중앙이 닫힌 유형에 있어서는 추가로 서보펌프(19)에 도시되어 있지 않은 압력매체 어큐뮬레이터(accumulator)가 배설되어 있다.

전자석밸브(18)는 전자장치(22)에 의하여 제어된다. 전자장치(22)는 스티어링샤프트(15)에 부착되어 있어서 회전각도 및/또는 토크를 검출하기 위하여 최소한 제 1센서(23)로부터 신호를 얻는다. 조향각도를 검출하기 위한 제 2센서(24)는 조향기구(2)의 섹터샤프트(7)가 출력요소에 배열되어 있어서 당해 신호를 전자장치(22)에 전달한다. 같은 효과로서 당해 센서는 조향기구(2)의 입력요소에도 배열가능하다. 차량의 각 상태에 대한 매개변수를 재생하는 여러신호들은 예컨대 전자속도계(25)와 편요(yawing)속도센서(26)를 전자장치(22)에 전달한다.

도 1에 따르는 실시예에서는 안전상의 이유로 스티어링샤프트(15)와 조향기구(2)사이에 웜기어스핀들(5)와 단락밸브(27)가 사용되고 있다. 단락밸브(27)는 로터리 스풀 밸브로서 중앙이 닫힌 상태로 되어 있다. 이것은 도 1에서 부호에 의하여 개략적으로 나타내었다.

스티어링샤프트(15)와 웜기어스핀들(5)간에 상태비틀림회전을 할 때에 토숀스프링(14)은 발생 조향토크에 따라 뒤틀리는데 단락밸브(27)는 450N이 채안되는 작동하중에서 열수 있다. 이러한 조작하중은 유럽연합 지침에 따라서 보조동력 조향장치가 고장이 날 때 허용한다. 이러한 단락밸브(27)는 "표준" 보조동력조향의 로타리 스풀밸브와 유사하게 기계적으로 조작하게 됨으로 대단히 안전하다, 단락밸브(27)를 열어서 작동실(12)와 (13)이 서로 통하게 됨으로 조향기구(2)의 작동실(12)와 (13)내에는 하등의 압력이 조성 될수 없다. 조향기구(2)는 이 경우 전적으로 스티어링휠의 수동력에 의하여 조정된다.

전자장치(22)의 당해 프로그래밍에 의하여 자동조향에 대한 보조동력 조향장치의 설계가 가능하다. 차량외부의 도시되어 있지 않은 스티어링장치는 전자장치(22)로 신호전달이 가능하다. 스티어링장치는 예컨대 유도케이블로 거리에서 장치 가능하다. 비디오가이드나 인공위성제어도 가능하다. 당해 신호들은 차량의 현재위치와 원하는 향후위치에 대한 정보를 제공한다. 전자장치(22)에 의하여 그다음엔 표준 -실제치-편차가 검출되며, 이에 따라서 보정된 제어명령이 전자밸브(18)로 다시 전달된다. 운전자는 스티어링휠(16)을 잡음으로서 자동조향기능을 무력화 할 수 있다.

도 2에 따르는 제 2 실시예에 있어서 단락밸브는 전자석밸브(18)내에 통합되어 있다. 단락밸브는 이 경우 전자석밸브(18)와 공동으로 전자방식에 의하여 제어가능하다.

이 실시예에서 제 1센서는 회전각도센서(28)로 구성되어 있다. 추가 회전각도센서(29)는 스티어링하우징(1)의 하단에서 웜기어스핀들(5)와 결합 부착되어 있다. 이러한 추가 회전각도센서(29)에 의하여 섹터샤프트(7)에 위치한 제 2센서(24)의 각도분석능력이 개선가능하다.

실시예 2의 기타 구성요소들은 실시예 1의 그것들과 일치하며 동일한 참조기호로 표시하여 놓았다.

스티어링휠(16)의 조향운동은 스티어링샤프트(15)의 회전각도센서(28)에 의하여 검출된다. 조향운동은 스티어링샤프트(15)에 의하여, 즉 이 경우 조작토크에 의하여 비틀리는 토숀스프링(14)에 의하여 계속 전달된다. 토숀스프링(14)은 그의 타단부에서 웜기어스핀들과 고정결합이 되어 있다.

토숀스프링(14)의 비틀림은 섹터샤프트(7)의 제 2센서(24)에 대한 상부 회전각도센서(28)의 관계위치를 변동시킨다. 이러한 상대적 각도변경은 전자장치(22)에 의하여 평가된다. 전자장치(22)는 그다음 펌프(19)로부터 오일유동을 전자석밸브(18)로 적정방향에 따라서 당해 작동실(12) 또는 (13)에 이르도록 한다. 섹터샤프트(7)의 제 2센서는 다만 90°정도의 총전향각도를 가짐으로 센서의 분석은 비교적 부정확하며 그에 대하여 변속기어를 직렬로 해야 한다. 그러한 고가의 변속기어의 부위에서 웜기어스핀들(5)과 함께 회전하는 회전각도센서(29)로 대체한다.

양 회전각도센서들(28) 및 (29)는 물론 섹터샤프트(7)의 제 1 및 제 2센서(23, 24)와 전자장치(22)가 용장성(冗長性)을 가지도록 설계되어 있다. 센서와 전자장치부분의 용장도에 의하여 고장을 식별하고 조향기구(2)의 유압지원을 전자밸브(18)에 통합되어 있는 전자제어 단락밸브에 의하여 차단할 수 있다.

전동모터를 사용하지 않고도 간단한 방법으로 정확한 밸브의 조심(調心)및 유압식 조향축 리세팅과 같은 공지의 보조동력조향에 있어서의 바람직한 특성을 구현함으로 유망하다.

Claims (13)

1. 차량의 유압식 보조동력공급을 받는 보조동력조향에 있어서는 다음의 제특징을 가지며;

   - 스티어링휠(16)에 부친 스티어링샤프트(15)는 토숀스프링(14)에 의하여 조향기구(2)의 입력요소와 결합되어 있으며,

   - 조향기구(2)의 출력요소는 차량의 조향할 휠(11)과 결합되어 있으며

   - 차량보조력장치 서보모터의 2개 작동실(12, 13)은 입력요소에 대하여 스티어링샤프트(15)가 상대비틀림 회전운동을 할 때 서보펌프(19)의 조향밸브에 의하여 압력매체의 압력을 받으며

   - 회전각도 및/또는 토크를 검출하기 위한 최소한 한개의 센서(23)는 스티어링샤프트(15)에 부착되어 있으며,

   - 조향각도를 검출하기 위한 센서(24)는 조향기구(2)의 일부 특히 출력 또는 입력요소에 배설되어 있으며 유압보조동력장치의 크기와 방향은 조향할 휠(11)의 위치복귀와 더불어 공동의 전자제어 전자석밸브(18)에 의하여 제어되는 것을 특징으로 하는 보조동력조향장치.
2. 제 1항에 있어서,

   스티어링샤프트(15)와 조향기구(2)의 입력요소사이에는 단락밸브(27)가 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 보조동력조향장치.
3. 제 2항에 있어서,

   단락밸브(27)는 중앙이 닫힌 로타리 스풀밸브로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 보조동력조향장치.
4. 제 3항에 있어서,

   단락밸브(27)가 열려진 위치에서 서보모터의 양 작동실(12, 13)은 서로 통해 있는 것을 특징으로 하는 보조동력조향장치.
5. 제 2항 내지 4항중의 어느 한 항에 있어서,

   단락밸브(27)는 안전밸브로서 기계적으로 작동이 가능하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 보조동력조향장치.
6. 제 1항 내지 5항중의 어느 한 항에 있어서,

   전자밸브(18)는 차량주행속도, 조향속도, 편요(yawing)속도, 차량의 부하등과 같은 적어도 하나의 매개변수에 따라서 전자장치(22)에 의하여 제어가능 한것을 특징으로 하는 보조동력조향장치.
7. 제 1항 내지 6항중의 어느 한 항에 있어서,

   전자석밸브(18)는 신호에 따라서 전자장치(22)에 의하여 차량의 현재위치와 원하는 향후위치에 대한 정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 보조동력조향장치.
8. 제 7항에 있어서,

   차량외부에 배설되어 있는 스티어링장치로부터의 신호는 차량의 전자장치(22)에 전달되는 것을 특징으로 하는 보조동력조향장치.
9. 제 1항 내지 8항중의 어느 한 항에 있어서,

   전자석밸브(18)는 중앙이 닫힌 밸브이며 서보펌프에 추가로 압력매체 어큐뮬레이터가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 보조동력조향장치.
10. 제 2항에 있어서,

    전자석밸브(18)내 단락밸브는 전자적으로 제어 가능하도록 통합되어 있는 것을 특징으로 하는 보조동력조향장치.
11. 제 10항에 있어서,

    회전각도 및/또는 토크를 검출하기 위한 스티어링샤프트(15)에 부착된 센서(23)에 추가로 조향기구(2)의 입력요소의 또다른 이러한 유형의 센서가 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 보조동력조향장치.
12. 제 1항 내지 11항중의 어느 한 항에 있어서,

    센서(23, 24, 28, 29)와 전자장치(22)는 용장성을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 보조동력조향장치.
13. 제 1항 내지 12항중의 어느 한 항에 있어서,

    전자밸브(18)는 비례밸브인것을 특징으로 하는 보조동력조향장치.