KR20010022460A - 닫힌 중앙 유압 파워스티어링 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 닫힌 중앙 유압파워스티어링 시스템에 관한 것이다. 재충전가능한 유압축압기는 제어장치에 의해 미리 설정된 의도값에 따라 모터 압력을 제어하는 제어가능한 압력 감소 밸브를 통하여 서보모터에 연결된다. 연결은 필요한 경우 모터와 비교적 압력이 적은 저장기사이에 이루어질 수 있다.

Description

닫힌 중앙 유압 파워스티어링 시스템{HYDRAULIC POWER STEERING WITH A CLOSED CENTRE}
정기간행물 O+P "욀하이드롤릭 운트 뉴마틱"[유압과 압축공기] 40(1996) 번호 6 페이지 409에 따르면, 유압 축압기가 적절히 크기이면, 닫힌 중앙 유압 파워스티어링 시스템은 최대힘을 이용할 수 있다.
또한 유압 스티어링 시스템은 조종가능한 차량 휠의 스티어링 조절이 부양력에 의해 보조될때에만 에너지를 소비한다. 반대로 유압에너지는 안정상태 스티어링 상황인 경우에는 필요하지 않다.
EP 0 427 029 A1에서 알려진 상술한 형태의 파워스티어링 시스템에서, 제어밸브 배치는 압력 축압기에 서보모터의 각 측면을 연결하는 위치로 스프링 힘과 반대로 제어가능한 전자석에 의해 그리고 유압 저장기에 서보모터의 각 측면을 연결하는 위치로 스프링 힘에 의해 촉발된 부분적으로 작동하는 제어밸브에 의해 형성된다.
상기 종류의 시스템에서 부양력의 민감한 제어는 어려울 수 있다.
본 발명의 목적은 상술한 특정한 형태의 개선된 파워스티어링 시스템을 제공하고 적절한 경우 부양기(booster)에 의해 발생된 부양력이 최대 민감성으로 다양해질 수 있게 하는 것이다.
본 발명은
- 스티어링 핸들, 특히 스티어링 핸드휠
- 스티어링 조절을 위해 측면에 양성으로 연결된 조종가능한 차량휠
- 조종가능한 차량 휠 또는 조종가능한 스티어링 핸들에 양성으로 연결된 이중 작용 유체 정역학적 서보모터
- 유압 축압기
- 상대적으로 압력이 없는 유압 저장기
- 서보모터의 양측을 유압 저장기에 연결가능하게 하는 제어배치, 각각의 경우 서보모터의 한 측면을 압력 축압기에 연결.
- 스티어링 핸들과 조종가능한 차량휠사이에 전송되는 힘 또는 모멘트를 탐지하는 센서 그리고
- 출력측상에서 센서에 연결되고 서보모터가 스티어링 핸들상에서 인식가능한 수동힘을 감소시키기 위해 부양력을 발생시키는 방법으로 스티어링핸들과 조종가능한 차량휠 사이에 전송되는 힘또는 모멘트의 작용으로 제어밸브 배치를 가동시키는 전기제어장치를 가지는 차량에 설치된 닫힌 중앙 유압 파워스티어링 시스템에 관한 것이다.
도 1은 회로도로써 나타낸 본 발명에 따른 스티어링 시스템을 도시한다.
도 2는 본 발명에서 사용된 압력 감소값에 대한 기능적 회로도이다.
도 3은 한편으로, 적용되는 수동력의 작용으로 유압 부양력에 따르고 다른 한편으로는 수동력의 작용으로 압력감소 밸브에서 전기제어 전류를 보여주는 그래프이다.
* 부호설명
1: 핸드휠 2: 피니어
3: 랙 4: 조립체
5,6: 연결라인 7.8: 압력감소밸브
9,10, 14: 비귀환밸브 11: 축압기
12: 저장기 13: 펌프
15: 제어장치 16: 토크 센서
17: 센서 18: 압력센서
19: 제 1 스프링 20: 스프링
상기 목적은 제어밸브 배치가 제어장치에 의해 제어가능한 모터 압력 의도값을 가지는 두 평행한 제어가능한 상상 압력 감소밸브를 가지는 본 발명에 따라 달성된다.
본 발명은 각각의 모터 연결에서 조절된 모터 압력의 의도값이 미리설정되고 마찬가지로 밸브 배치가 각각의 모터연결에서 압력의 의도된/작용값 이탈의 작용으로 자동으로 이루어지는 전자 제어 장치에 의해 간접적으로 제어밸브 배치를 작용하는 제어개념에 기초를 두고 있다.
상기 제어장치는 따라서 파라미터의 기능으로 작용하는 의도된 밸브 발생기로 작용한다.
본 발명에서는, 각각의 모터 압력 의도값이 역시 각각의 경우 조절되는 부양력의 의도값의 측정, 부양력의 의도된/작용값 이탈의 작용으로 자동으로 이루어지는 압력감소 밸브작업을 구성하는 것이 바람직하다.
한편 이것은 부양력이 지체없이 요구된 바대로 제어되고 한편으로는 작동상태에서 급속한 변화가 일어나는 경우라도 부양력 제어시 과도한 작용이 기대되지 않는 다는 것을 의미한다.
본 발명의 특히 유리한 점은 마찰되는 실(seals)을 가지는 유압제어수단이 스티어링 핸들 또는 스티어링 핸드휠과 이에따라 조종된 차량 휠사이의 양성 연결에서 기계적 구동 트레인에 배치되지 않는다는 것이다.
따라서, 본 발명은 연속적인 스티어링 변화를 가지는 스티어링 운동에서 스티어링 시스템이 낮은 이력현상을 가진다.
또한 본 발명의 바람직한 특징에 대해서는 바람직한 실시예로써 청구범위와 이에 따르는 도면의 설명이 이루어진다.
도면에서는,
도 1에 따르면, 상세히 도시되지 않는 차량은 예제로 도시되고 상기 스티어링 조절을 위해 더 상세히 도시되지는 않은 조종 가능한 차량휠에 기계적으로 양성으로 연결된 스티어링 핸트휠(1)을 가지고, 랙(3)에 피니언(2)을 통하여 도시되지는 않으나 상술한 조종가능한 차량 휠에 트랙 로드를 통하여 전송된 운동이 구동연결된다.
상기 랙(3)은 이중 작동 유압 피스톤/실린더 조립체(4)의 피스톤로드의 부분을 형성하고 그 두 측면은 각각의 경우 분리되어 연결 라인(5,6)을 통하여 압력감소 밸브에 연결된다.
이들의 각각은 압력감소 밸브를 가지고 있는데 즉, 압력감소밸브(7,8)가 피스톤/실린더 조립체(4)의 각측면에 연결될 수 있고 한편으로는 중간 비귀환 밸브(9,10)를 통하여 유압 축압기(11) 또는 비교적 압력이 없는 유압 저장기(12)에 연결될 수 있고 또는 압력 축압기(11) 및 유압 저장기(12)에 대해 상기 측면을 차단할 수 있으므로 압력이 감소된다.
압력 감소밸브(7,8)는 하기에 상세히 설명하듯이 압력 의도값으로 제어가능하다. 압력 축압기(11)는 유압 저장기(12)로 흡입 측면에서 연결되는 펌브(13)에 의한 12 바(bar)의 고압 축적기 압력에서 일정하게 유지되거나 채워질 수 있다. 압력감소는 비귀환밸브(14)에 의해 차단된 저장기(12)를 향하여 펌프(13)를 통하여 차단된다.
컴퓨터 지원 전자 제어장치(15)는 입력측에서 스티어링 핸드휠(1)에 적용되는 수동힘을 탐지하는 토크센서(16)에 연결되고 랙과 피니언 스티어링을 도시하는 예에서 스티어링 핸드휠(1)과 피니언(2)사이에 배치된다.
또한, 제어장치(15)는 입력측에서 예를들어 차량의 속도를 이송하는 센서(17)와 같은 다양한 센서에 연결될 수 있다.
또한 상기 제어장치(15)의 입력측은 압력 축압기(11)의 축압기 압력을 탐지하는 압력 센서(18)에 연결된다.
출력측에서는 상기 제어 장치(15)가 한편으로 연결라인(5,6) 또는 피스톤/실린더 조립체(4)의 두 측면에서 각각의 압력 의도값을 제어하는 압력 감소밸브(7,8)에 연결된다.
또한 제어장치(15)의 출력측은 상세히 도시되지는 않으나 예를들어 펌프(13)를 위한 전기모터와 같은 구동장치에 연결된다.
도 1에서 도시된 배치는 다음과 같이 기능한다.:
유압 서보모터가 각각의 경우 스티어링 핸드휠(1)상의 수동힘에 따르는 부양력을 발생시킴으로써 작동하는 피스톤/실린더 조립체(4)는 수동힘의 증가를 배가하고 수동힘의 감소를 더 감소시키며 각각의 스티어링 조작과 제어된 크기를 보조하며, 여기서 특히 센서(17)에 의해 탐지된 이송속도의 기능으로 사용된다.
만약 예를들어 스티어링 핸드휠이 운전자에 의해 도 1에서 오른쪽으로 랙(3)을 배치하도록 회전방향으로 이동하고 동시에 수동힘이 토크센서(16)에 의해 제어장치(15)와 통신하는 초과값에 도달한다면, 상기 제어장치(15)는 비교적 높은 값으로 압력감소밸브에서 압력 의도값을 맞출 것이다. 반면 상기 압력감소밸브에서의 압력 의도값은 정상적으로 맞춰진 낮은값을 유지하거나 낮은 값으로 맞춰진다.
결과적으로, 압력 감소밸브(7)에서의 압력 의도값은 도 1의 우측에 있는 피스톤/실린더 조립체(4)의 측면에서 또는 연결라인(6)에서 압력 실제값을 초과한다.
반면 압력감소밸브(8)에서의 압력 의도값은 피스톤/실린더 조립체(4)의 좌측에서 또는 연결라인(6)에서의 실제값 이하로 떨어진다.
압력 감소밸브는 압력센서(18)가 높은 압력 초기값이하로 떨어어지는 것을 알리자마자 제어장치(15)에 의해 켜진 펌프(13)에 의해 정격으로 다시 채워진 압력 축압기(11) 및 피스톤/실린더 조립체(4)의 좌측사이를 연결하게 된다.
반대로 피스톤/실린더 조립체(4)의 우측면은 저장기(12)에 연결된다. 결과적으로 피스톤/실린더 조립체(4)에서 압력차가 일어나고, 도 1에서 우측으로 랙(3)을 움직이게 된다.
압력감소밸브(7,8)에서 실제적/의도값 이탈이 사라지자마자, 각각의 암력 감소밸브(7,8)는 각각의 연결된 피스톤/실린더 조립체(4) 또는 각각의 연결라인(5,6)의 측면은 압력 축압기(11)와 저장기(12)에 대하여 차단되는 닫힌 위치가 된다.
피스톤/실린더 조립체(4)의 피스톤 도는 랙(3)을 배치하는 경우, 조절된 압력 의도값이 변하지 않는한 압력감소밸브(7,8)에서의 의도된/실제 값 이탈은 변하지 않는다.; 따라서, 압력감소밸브(7,8)는 각각의 의도된/실제 값 이탈을 위하여 조절된다.
제어장치(15)가 압력감소밸브(7,8)에서 압력 의도값을 미리 결정하기 때문에 피스톤/실린더 조립체(4)에 의해 발생되는 부양력은 양과 방향이 미리 결정되고, 압력 감소밸브(7,8) 각각의 부양력을 달성하고 유지하는데 필요한 제어행정을 자동적으로 실행한다.
제어장치의 실수가 있을 때에도 차량의 조종능력을 보장하도록, 편의 설비가 있다. 압력감소밸브(7,8)의 제어수단(7',8')을 위한 전기 제어 전류가 차단될 때,
피스톤/실린더 조립체(4)의 양측면이 유압저장기(12)에 항상 연결되어 있게됨에 따라, 상기 압력 감소 밸브가 각각의 경우 최소압력 의도값을 위한 상태가 되므로 상기 압력 감소밸브가 꺼지게 된다.
만약 제어장치(15)가 오작동하면 상기 제어수단(7',8')이 자동으로 전류없이 켜지면, 상기 차량은 파워지원이 없어도 스티어링을 계속한다.
본 발명에 따른 시스템은 적절한 경우, 고정기의 기능을 수행할 수 있다. 도시되지는 않았으나, 만약 제어장치가 운행개시전 보안장치로부터 자격있는 운전자신호를 받지 못하게 되면, 두 압력 감소밸브(7,8)에서 압력 의도값이 동시에 매우 높은 최대값으로 조절된다.
이것의 결과는 압력감소밸브(7,8)가 피스톤/실린더 조립체(4)의 양측면을 일정하게 압력 축압기(11)에 연결하고 피스톤/실린더 조립체(4)의 양측면사이의 유압매체의 배치는 비귀환값(9,10)에 의해 차단되어 결과적으로 조립체(4)는 유압적으로 차단된다. 따라서 차량은 조향할 수 없게된다.
도 2는 오직 압력 감소밸브(7)만이 보여지는 압력감소밸브(7,8)의 더욱 기능적인 도면을 도시한다. 기능적인 측면에서 상기 압력 감소밸브(7)는 연결라인(5)이 유압저장기(12)에 연결되는 위치, 연결라인(5)이 압력 축압기(11) 그리고 저장기(12)에 대해 차단되는 위치와 연결라인(5)이 압력축압기(11)와 교통하는 위치사이를 바꿀 수 있는 3/3상 밸브와 일치한다.
슬라이드식으로 도시된 밸브몸체는 저장기(12)에 연결라인(5)을 연결하는 밸브위치의 방향에서 제 1 스프링(19)의 힘과 연결라인(5)에서 유압에 의해 가동된다.
다른 스프링은 제어수단(7')에 의해 제어되는 방법으로 다양한 스프링 인장력으로 압력 축압기(11)에 연결라인(5)을 연결하는 위치로 밸브몸체를 가압한다.
결과적으로, 연결라인(5)내의 각각의 밸브위치 연결라인내의 유압에 의해 결정되고 한편으로는 스프링(20)의 인장력에 의해 결정된다.
라인(5)내의 압력이 스프링(20)의 인장력과 관련하여 충분히 상승하면 밸브몸체는 도 2에서 도시된 위치로 조절된다. 만약 한편으로, 라인(5)내의 유압힘과 스프링(19)의 스프링 인장력과 다른 한편으로 스프링(20)의 스프링 인장력이 동등하다면, 밸브는 중간 차단위치에 있게된다.
만약 반대로, 스프링(20)의 스프링 힘이 우세하다면 상기 밸브는 라인(50를 압력 축압기(11)에 연결하는 위치에 있게된다.
제어수단(7')이 예를들어 작동자석과 같은 자기잠금과 관계없이 설계되는 것이 바람직하다. 제어수단(7')을 위한 전기제어전류가 차단되면 스프링이 연결라인(5)내의 유압과는 관계없이 도 2에서 도시된 위치로 밸브몸체를 조절함에 따라 스프링(20)의 재이완이 일어난다.
도 3에는 한편으로는 각각의 경우 스티어링 핸드휠(1)에서 허용가능한 수동힘 M의 기능으로 피스톤/실린더 조립체(4)의 측면에서의 압력 P가 도시된다.
이 경우 곡선 K0는 차량 정지(이송속도=0km/h)를 가져오는 비율을 나타내고 반면, 곡선 K60및 K100은 각각 이송속도를 위한 비율을 나타낸다.
만약 한 방향에서 수동힘 M이 스티어링 핸드휠(1)에 허용가능하며 피스톤/실린더 조립체(4)의 측면에서의 압력 P는 (예를들어 오른쪽에서) 곡선 K0에서 K100까지 에 따라 변한다. 반면 피스톤/실린더 조립체(4)의 다른 측면에서의 압력은 무시할 수 있을 정도로 낮다.
반대방향에서의 수동힘의 경우에는 피스톤실린더 조립체(4)의 다른측면에서(예를들어 왼쪽측면에서)의 압력은 상술한 곡선에 따라 제어되고 반면, 제 1측면에서의 압력은 무시할 수 있을 정도로 낮다.
곡선K0, K60및 K100은 각각의 경우, 제어수단(7',8')에서 전기적 제어전류를 나타낸다. 매우 낮은 수동힘 M의 경우에는 제어전류가 흐르지 않는다.
수동힘 M이 한 방향 또는 다른 방향에서 초기값을 초과하자마자 각각의 경우 한 제어수단(7',8')에서의 전기적 제어전류는 수동힘 M의 양을 증가시키는 각각의 압력 감소밸브(7,8)에서 압력의도값을 증가시키기 위하여 급속하게 증가된다.
도한 수동힘 M의 양이 증가할 때, 곡선 K0, K60및 K100에 유사한 전기적 전류의 제어가 일어난다.
유체 정역학적 서보모터가 피스톤/실린더 조립체로써 설계된 도면에서 도시된 실시예에서와는 반대로 회전 유체정역학적 모터가 역시 제공될 수 있다.
래크 및 피니언 스티어링의 경우에는 상기 형태의 모터가 피니언(2)의 샤프트에 배치되고 간단한 래크 및 피니언 메커니즘의 부분을 형성하는 것이 바람직할 수 있다.

Claims (7)

  1. - 스티어링 핸들, 특히 스티어링 핸드휠
    - 스티어링 조절을 위해 측면에 양성으로 연결된 조종가능한 차량휠
    - 조종가능한 차량 휠 또는 조종가능한 스티어링 핸들에 양성으로 연결된 이중 작용 유체 정역학적 서보모터
    - 유압 축압기
    - 상대적으로 압력이 없는 유압 저장기
    - 서보모터의 양측을 유압 저장기에 연결가능하게 하는 제어배치, 각각의 경우 서보모터의 한 측면을 압력 축압기에 연결.
    - 스티어링 핸들과 조종가능한 차량휠사이에 전송되는 힘 또는 모멘트를 탐지하는 센서 그리고
    - 출력측상에서 센서에 연결되고 서보모터가 스티어링 핸들상에서 인식가능한 수동힘을 감소시키기 위해 부양력을 발생시키는 방법으로 스티어링핸들과 조종가능한 차량휠 사이에 전송되는 힘또는 모멘트의 작용으로 제어밸브 배치를 가동시키는 전기제어장치를 가지는 유압 파워스티어링 시스템에 있어서,
    상기 제어 밸브 배치가 제어장치(15)에의해 제어가능한 모터 압력 의도값을 가지는 두 평행한 제어가능한 삼상 압력 감소 밸브(7,8)를 가지는 것을 특징으로 하는 유압 파워스티어링 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 압력감소밸브(7,8)가 부분적으로 작업밸브로 설계되는 것을 특징으로 하는 유압 파워스티어링 시스템.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 압력 축압기(11)로 귀환흐름을 막는 비귀환밸브(9,10)가 각각 압력 감소밸브(7,8) 및 압력 축압기(11)사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 유압 파워스티어링 시스템.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어장치가 고정자로써 사용될 수 있는 작동상태로 켜지고 서보모터가 유압적으로 차단될 수 있는 것을 특징으로 하는 유압 파워스티어링 시스템.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 제어장치(15)가 파라미터 기능으로 다양한 모터 압력을 위한 의도값을 미리 설정하는 것을 특징으로 하는 유압 파워스티어링 시스템.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 압력 감소밸브(7,8)가 모터연결(5,6)에 압력 축압기(11)를 연결하는 위치로 각각의 모터 연결(5,6)에서 압력과 반대로 제어장치(15)에 의해 다양한 스프링 힘(20)으로 가압되는 것을 특징으로 하는 유압 파워스티어링 시스템.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 유압 축압기(11)를 제어장치(15)에 의해 작동되는 전기 충전 펌프(13)로 사용하는 것을 특징으로 하는 유압 파워스티어링 시스템.
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