KR20060107920A - 파워 스티어링 장치 - Google Patents

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KR20060107920A
KR20060107920A KR1020060032138A KR20060032138A KR20060107920A KR 20060107920 A KR20060107920 A KR 20060107920A KR 1020060032138 A KR1020060032138 A KR 1020060032138A KR 20060032138 A KR20060032138 A KR 20060032138A KR 20060107920 A KR20060107920 A KR 20060107920A
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KR
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flow path
flow
flow paths
steering
power steering
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KR1020060032138A
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Inventor
미쯔오 사사끼
도오루 다까하시
Original Assignee
가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
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Abstract

파워 스티어링 장치는 유압 파워 실린더, 모터에 의해 구동되고 좌우 유로에 의해 파워 실린더의 좌우 압력 챔버와 연결된 가역 펌프를 포함한다. 제1 및 제2 유로는 제1 및 제2 유로의 압력 손실이 사실상 서로 동일해지도록 배열된다.
스티어링 장치, 압력 손실, 스티어링 필, 파워 실린더, 가역 펌프

Description

파워 스티어링 장치{POWER STEERING APPARATUS}
도1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 파워 스티어링 장치를 나타내는 개략도.
도2는 도1의 파워 스티어링 장치의 주요부를 나타내는 개략도.
도3은 제1 실시형태를 도시하기 위한 조향각 및 스티어링 토크 사이의 관계를 나타내는 그래프.
도4는 제2 실시형태에 관한 파워 스티어링 장치의 주요부를 나타내는 개략도.
도5는 제3 실시형태에 관한 파워 스티어링 장치의 주요부를 나타내는 개략도.
도6은 제4 실시형태에 관한 파워 스티어링 장치의 주요부를 나타내는 개략도.
도7은 제5 실시형태에 관한 파워 스티어링 장치의 주요부를 나타내는 개략도.
도8은 제6 실시형태에 관한 파워 스티어링 장치의 주요부를 나타내는 개략도.
도9는 제7 실시형태에 관한 파워 스티어링 장치의 주요부를 나타내는 개략 도.
도10은 제7 실시형태에 관한 제1 실시예에서 구동 신호 변경 프로세스를 나타내는 플로우차트.
도11은 제7 실시형태에 관한 제2 실시예에서 구동 신호 변경 프로세스를 나타내는 플로우차트.
도12는 제8 실시형태에 관한 파워 스티어링 장치의 주요부를 나타내는 개략도.
도13은 제9 실시형태에 관한 파워 스티어링 장치의 주요부를 나타내는 개략도.
도14는 제10 실시형태에 관한 파워 스티어링 장치의 주요부를 나타내는 개략도.
도15는 제11 실시형태에 관한 파워 스티어링 장치의 주요부를 나타내는 개략도.
도16은 제12 실시형태에 관한 파워 스티어링 장치의 주요부를 나타내는 개략도.
도17은 제13 실시형태에 관한 파워 스티어링 장치의 주요부를 나타내는 개략도.
도18은 도17의 시스템에 의해 행해진 오일 순환 제어 프로세스를 나타내는 플로우차트.
도19는 제14 실시형태에 관한 파워 스티어링 장치의 주요부를 나타내는 개략 도.
도20은 제15 실시형태에 관한 파워 스티어링 장치의 주요부를 나타내는 개략도.
도21은 제15 실시형태에 관한 제1 실시예에서 유동 제한부 제어 프로세스를 나타내는 플로우차트.
도22는 제15 실시형태에 관한 제2 실시예에서 파워 스티어링 장치의 주요부를 나타내는 개략도.
도23은 제15 실시형태에 관한 제3 실시예에서 파워 스티어링 장치의 주요부를 나타내는 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 조향 핸들
2: 조향축
5: 래크축
11: 스티어링 토크 센서
12: 페일 세이프 밸브
본 발명은 파워 스티어링 장치에 관한 것이다.
일본 특허 가공고 제2004-306721호는 유압 파워 실린더, 가역 펌프 및 펌프 를 선택적으로 전방 또는 후방으로 구동하여 파워 실린더의 좌우 압력 챔버에 선택적으로 유압 압력을 공급하는 모터를 포함한다.
상기한 형태의 파워 스티어링 시스템에 있어서, 좌우의 보조 스티어링 토크가 다르면 스티어링 필(steering feel)은 부자연스럽다. 일반적으로, 파워 실린더의 좌우 압력 챔버를 가역 펌프와 좌우 대칭으로 연결하기 위한 좌우 파이프를 대칭으로 배열하는 것은 어렵다.
본 발명의 목적은 배열의 자유도를 저하하지 않으면서 스티어링 필의 열화를 방지하기 위한 파워 스티어링 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 파워 스티어링 장치는 스티어링 기구를 보조하기 위해 제1 및 제2 유체 압력 챔버를 포함하는 유압 파워 실린더와, 유압 압력을 파워 실린더에 제공하기 위해 제1 및 제2 출구를 포함하는 가역 펌프와, 파워 실린더의 제1 압력 챔버와 가역 펌프의 제1 출구를 연결하는 제1 유로와, 파워 실린더의 제2 압력 챔버와 가역 펌프의 제2 출구를 연결하는 제2 유로와, 전진 및 후진 방향 중 하나로 가역 펌프를 구동하는 모터와, 스티어링 기구의 스티어링 하중을 확인하기 위한 스티어링 하중 검지부와, 스티어링 하중에 따라 모터를 제어하기 위해 모터 구동 신호를 전달하는 모터 제어부를 포함한다. 모터 제어부는, 가역 펌프로부터 압력 손실이 더 큰 제1 및 제2 유로 중 하나로 배출된 펌프 배출 압력을 증가시키기 위해, 모터 구동 신호를 변경하도록 구성된다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 파워 스티어링 장치는 스티어링 기구를 보조 하기 위해 제1 및 제2 유체 압력 챔버를 포함하는 유압 파워 실린더와, 유압 압력을 파워 실린더에 제공하기 위해 제1 및 제2 출구를 포함하는 가역 펌프와, 파워 실린더의 제1 압력 챔버와 가역 펌프의 제1 출구를 연결하는 제1 유로와, 파워 실린더의 제2 압력 챔버와 가역 펌프의 제2 출구를 연결하는 제2 유로와, 전진 및 후진 방향 중 하나로 가역 펌프를 구동하는 모터와, 스티어링 기구의 스티어링 하중을 확인하기 위한 스티어링 하중 검지부와, 스티어링 하중에 따라 모터를 제어하기 위해 모터 구동 신호를 전달하는 모터 제어부를 포함한다. 제1 및 제2 유로는, 제1 유로의 오일 온도가 제2 유로의 오일 온도와 사실상 동일해지도록 배열된다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 파워 스티어링 장치는 스티어링 기구를 보조하기 위해 제1 및 제2 유체 압력 챔버를 포함하는 유압 파워 실린더와, 유압 압력을 파워 실린더에 제공하기 위해 제1 및 제2 출구를 포함하는 가역 펌프와, 파워 실린더의 제1 압력 챔버와 가역 펌프의 제1 출구를 연결하는 제1 유로와, 파워 실린더의 제2 압력 챔버와 가역 펌프의 제2 출구를 연결하는 제2 유로와, 전진 및 후진 방향 중 하나로 가역 펌프를 구동하는 모터와, 스티어링 기구의 스티어링 하중을 확인하기 위한 스티어링 하중 검지부와, 스티어링 하중에 따라 모터를 제어하기 위해 모터 구동 신호를 전달하는 모터 제어부를 포함한다. 제1 및 제2 유로 중 하나는, 더 뜨거운 유로의 오일 온도를 제1 및 제2 유로 중 다른 하나의 오일 온도보다 높게 만드는 경향이 있는 환경에 배치되는 더 뜨거운 유로이며, 더 뜨거운 유로의 압력 손실은 제1 및 제2 유로 중 다른 하나의 압력 손실보다 크다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 파워 스티어링 장치는 스티어링 기구를 보조하기 위해 제1 및 제2 유체 압력 챔버를 포함하는 유압 파워 실린더와, 유압 압력을 파워 실린더에 제공하기 위해 제1 및 제2 출구를 포함하는 가역 펌프와, 파워 실린더의 제1 압력 챔버와 가역 펌프의 제1 출구를 연결하는 제1 유로와, 파워 실린더의 제2 압력 챔버와 가역 펌프의 제2 출구를 연결하는 제2 유로와, 전진 및 후진 방향 중 하나로 가역 펌프를 구동하는 모터와, 스티어링 기구의 스티어링 하중을 확인하기 위한 스티어링 하중 검지부와, 스티어링 하중에 따라 모터를 제어하기 위해 모터 구동 신호를 전달하는 모터 제어부를 포함한다. 제1 및 제2 유로 중 하나는 유로의 온도 조건에 따라 그 내부의 압력 손실을 변경하도록 배열된다.
도1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 파워 스티어링 장치 또는 시스템이 구비된 차량의 일부를 개략적으로 나타낸다. 스티어링 기구는 차량의 운전자에 의해 작동되는 조향 핸들(1) 및 조향 핸들(1)과 연결된 조향축(2)을 포함한다. 스티어링 토크 센서(11)는 조향축(2)의 하부에 제공되며, 운전자의 스티어링 토크를 검지하도록 배치된다. 토크 센서(11)는 조향 부하 검지부의 주요 부품 역할을 할 수 있다. 래크 및 피니언 기구(3)는 운전자에 의해 조향 핸들(1)에 입력된 운전자의 조향 작업량에 따라 래크축(5)을 축방향으로 이동시키도록 배치된다.
래크축(5)의 양쪽 단부는 각각 타이 로드(6)를 통해 차량의 조향가능 핸들(7)과 연결된다. 래크축(5)이 축방향으로 이동하면, 스티어링 기구는 핸들(7)을 조종하여 래크축(5)의 이동량에 따라 원하는 조향각을 산출한다. 유압 파워 실린더(4)는 래크축(5)의 축방향 추진력에 도움을 주어, 운전자의 조향 작업을 돕도록 정렬된다.
파워 실린더(4)는 제1 압력 챔버(41), 제2 압력 챔버(42) 및 실린더 튜브의 내부를 제1 및 제2 압력 챔버(41 및 42)로 나누고 래크축(5)을 유압으로 이동시키는 피스톤(43)을 포함한다. 제1 유로(91)는 제1 압력 챔버(41)와 연결되고, 제2 유로(92)는 제2 압력 챔버(42)와 연결된다.
모터(8)에 의해 구동된 가역 펌프(9)는 각각 제1 및 제2 유로(91 및 92)에 연결되는 제1 및 제2 펌프 출구를 포함한다. 정규 개방형 페일 세이프 밸브(12)는 각각 제1 및 제2 유로(91 및 92)로부터 분기하여 연결 통로를 형성하는 제1 및 제2 분기로(93 및 94)를 통해 제1 및 제2 유로(91 및 92) 사이에 연결된다. 시스템 이상의 경우, 페일 세이프 밸브(12)는 제1 및 제2 분기로(93 및 94)로 구성된 연결 통로를 개방하여, 그것을 통해 파워 실린더(4)의 제1 및 제2 압력 챔버(41 및 42)를 연결한다.
제어부(10)는 토크 센서 신호를 수용하도록 토크 센서(11)와 연결되고, 토크 센서 신호에 따라 요구되는 보조력을 산출하도록 구성된다. 제어부(10)는 이러한 보조력에 대응하는 타겟 모터 전류를 산출하고, 타겟으로부터 실제 모터 전류의 편차에 기초하여 PID 제어 동작에 따라 전류 지령(모터 구동 신호)을 생성한다. PID 제어 시스템에 있어서, 제어량은 비례항, 적분항 및 미분항의 합과 동일하게 설정된다. 비례항은 편차가 증가할수록 증가하는 성분이다. 적분항은 입력값의 합에 따라 출력된는 성분이며, 미분항은 입력의 변화(응답성)의 시간률에 따라 출력된 성분이다.
시스템 시작시, 페일 세이프 밸브(12)는 지령 신호에 의해 제1 및 제2 분기로(93 및 94) 사이의 연결을 차단시킨 상태에 놓인다. 이러한 정상 상태에서, 스티어링 토크가 도1에 도시된 바와 같이 래크축(5)을 우측으로 이동시키도록 입력되면, 제어부(10)는, 제2 압력 챔버(42)로부터 오일을 빨아들여서 제1 압력 챔버(41)로 공급하는 방향(이 실시예에서는 정방향)으로 모터 제어 신호를 생성하여 모터(8)를 제어하고, 제1 및 제2 압력 챔버(41 및 42) 사이의 압력차를 생성하여 운전자의 스티어링 토크에 도움을 준다. 반면, 스티어링 토크가 래크축(5)을 좌측으로 이동시키도록 입력되면, 제어부(10)는 반대 방향으로 모터 제어 신호를 생성하여 모터(8)를 제어하여, 같은 식으로 운전자의 스티어링 토크에 도움을 준다.
제어부(10)가 시스템에 이상이 있다고 판단하면, 제어부(10)는 모터(8)로의 구동 신호를 정지하고, 페일 세이프 밸브(12)에의 전류 공급을 차단하여 제1 및 제2 분기로(93 및 94)를 연결한다. 운전자가 이러한 페일 세이프 상태에서 조향 핸들(1)을 돌리면, 피스톤(43)은 파워 실린더(4)에서 이동하여 오일 페일 세이프 밸브(12)를 통해 제1 및 제2 압력 챔버(41 및 42) 사이에서 자유롭게 흐를 수 있어서, 운전자는 파워 보조없이 수동 스티어링 모드에서 챠량을 조종할 수 있다.
도2는 도1의 파워 스티어링 시스템의 주요부를 개략적으로 도시한다. 제1 유로(91)의 압력 손실과 제2 유로(92)의 압력 손실은 사실상 서로 동일하게 설정된다. 이 실시예에서, 제1 및 제2 유로(91 및 92)의 길이는 사실상 서로 동일하다.
일반적으로, 배관시 압력 손실은, 오일이 소정의 유량으로 소정의 압력하에서 파이프의 입구로 공급될 때 작동 오일의 점성, 배관시 굴곡부에 기인한 운동량 의 손실 등의 영향으로 인해, 파이프의 출구에서 발생된 압력 저하를 의미한다. 일반적으로, 압력 저하(손실)는 다음의 식으로 표현된다.
파이프에서의 압력 손실 ΔP1(kgf/㎠):
Figure 112006024615424-PAT00001
굴곡부에서의 압력 손실 ΔP2(kgf/㎠):
Figure 112006024615424-PAT00002
실린더 플러그부에서의 압력 손실 ΔP3(kgf/㎠):
Figure 112006024615424-PAT00003
전체 압력 손실 ΔP:
Figure 112006024615424-PAT00004
이들 식에서, υ는 오일의 동점성(cSt(40℃에서))이며, γ는 오일의 밀도(g/㎤(15℃에서))이며, L1은 파이프의 길이(mm)이며, r은 파이프의 내직경(mm)이며, Q는 유량(㎤/s)이며, ξb, ηb는 파이프 및 플러그의 손실 계수이며, m1은 90°굴곡부의 수(엘보우)이며, Φ는 플러그의 내직경(mm)이다. 실리더 플러그부는 파이프와 실린더 사이의 연결부에 제공된 부분이다.
따라서, 제1 유로(91)의 ΔP와 제2 유로(92)의 ΔP를 사실상 서로 동일하게 함으로써, 제1 및 제2 유로(91 및 92)의 압력 손실을 사실상 서로 동일하게 하는 것이 가능하다. 제1 실시형태의 이러한 실시예에 있어서, 제1 및 제2 유로(91 및 92)는 파이프 길이가 사실상 동일하다. 또한, 제1 유로(91)의 굴곡부의 수는 제2 유로(92)의 굴곡부의 수 횟수와 동일하다. 이 경우, 굴곡부는 제1 및 제2 유 로(91, 92)의 압력 손실을 사실상 서로 동일하게 하는 교정부의 역할을 한다. 이 실시예에 있어서, 압력 손실은 하기 식으로 표현된다.
Figure 112006024615424-PAT00005
이 식에서, λ는 파이프의 마찰 계수이며, l은 파이프 길이이며, d는 파이프 내직경이며, V는 평균 유속(m/s)이며, g는 중력 가속도(9.81m/s2)이며, m은 굴곡부의 수이며, ξ는 굴곡부 마찰 계수이다.
도3은 조향각과 스티어링 토크 사이의 관계를 나타낸다. 일반적으로, 파워 스티어링 시스템은 보조 토크를 생성하도록 조율 또는 조정되어 스티어링 토크가 3~5Nm의 범위내에 있도록 한다. 이 경우, 일반 운전자는 좌측 조향 작업시의 조향력과 우측 조향 작업시의 조향력의 차가 0.5Nm 이상이면 부자연스러운 느낌을 갖는 경향이 있다. 따라서, 이 실시예에서는, 제1 및 제2 유로(91 및 92)의 압력 손실이 0.5Nm 이하로 되도록, 제1 및 제2 유로(91 및 92)가 설계된다. 따라서, 이러한 파워 스티어링 시스템은 부자연스러운 스티어링 필을 유발하지 않으면서 안정적인 파워 보조를 제공할 수 있다.
제1 및 제2 유로(91 및 92)의 파이프 길이 및 굴곡부의 수가 동일함에도 불구하고 좌우 스티어링 토크차가 0.5Nm 보다 훨씬 크면, 더 큰 보조 토크를 수용하는 제1 및 제2 유로(91 및 92) 중 하나의 굴곡부의 수를 임의로 증가시킨다(이 경우, 굴곡부는 교정부 역할을 한다). 이러한 식으로, 제1 및 제2 유로(91 및 92)의 굴곡부의 수를 조정함으로써 부자연스러운 스티어링 필을 회피하는 것이 가능하다.
본 실시형태에 관한 파워 스티어링 시스템은 모터(8)에 의해 전방 또는 후방으로 구동된 가역 펌프(9)를 이용한다. 이러한 형태의 파워 스티어링 시스템은 다음의 점에서 로터리 밸브를 이용하는 종래 파워 스티어링 시스템과 다르다. 로터리 밸브형 파워 스티어링 시스템에 있어서, 펌프는 항상 엔진에 의해 구동되고, 그것의 오일 압력은 항상 비틀림 바아 근방에 제공된 로터리 밸브에 제공된다. 비틀림 바아는 래크 및 피니언 기어 기구 근방에 배치되고, 로터리 밸브가 스티어링 토크에 따라 개구 각도를 변경하면 요구되는 보조 토크가 파워 실린더에 제공된다. 따라서, 로터리 밸브는 단일 유로에 의한 펌프의 압력원과 연결되어, 압력원으로부터 공급된 유압 압력은 좌측 스티어링 및 우측 스티어링 사이에서 그렇게 많이 다르지 않다.
제1 실시형태의 파워 스티어링 시스템의 경우, 반대로, 펌프는 요구에 따라 모터에 의해 구동되므로, 압력원은 엔진 부하를 저감할 수 있다. 또한, 유압 압력은 단일 압력원으로부터 직접적으로 두개의 다른 부분에 공급된다(즉, 제1 및 제2 압력 챔버(41 및 42)). 모터(8) 및 가역 펌프(9)를 설치하기 위한 위치의 선택이 제한되면, 두개의 유로는 길어지고 좌측 및 우측 조향 작업사이의 스티어링 필에 차이가 생기는 경향이 있다. 제1 실시형태에 따른 정렬은 좌측 및 우측 스티어링 필을 개선할 수 있다. 제1 실시형태에 있어서, 파워 실린더를 좌우 절반으로 양단하는 가상의 좌우 대칭면에 대하여 제1 및 제2 유로(91 및 92)가 비대칭인 비대칭 배열을 이용하는 것은 가능하다.
도4는 본 발명의 제2 실시형태에 관한 파워 스티어링 시스템의 주요부를 나 타낸다. 이 시스템은 기본적으로 제1 실시형태의 파워 스티어링 시스템과 동일하며, 다음의 설명은 중복 설명을 피하기 위해 다른 점을 위주로 한다. 제1 실시형태에 있어서, 각각의 제1 및 제2 유로(91 및 92)는 단일 균질 파이프 혹은 튜브이다. 제2 실시형태의 경우, 각각의 제1 및 제2 유로(91 및 92)는, 이 실시예에서는 강철 파이브인 강체 파이프로 제조되고 가역 펌프(9)에 연결된 상류 세그먼트(91a 또는 92a), 이 실시예에서는 고무 호스인 가요성 튜브로 제조된 중간 세그먼트(91b 또는 92b), 및 강철 파이프인 강체 파이프로 제조되고 파워 실린더(4)에 연결된 하류 세그먼트(91c 또는 92c)로 구성된다.
제1 및 제2 유로(91 및 92)는 그들 사이의 압력 손실을 동일하게 하여 스티어링 필을 개선하도록 동일한 재료로 제조된다. 이 실시예에서, 제1 유로(91)의 3개의 세그먼트(91a, 91b 및 91c)의 재료는 각각 제2 유로(92)의 세개의 세그먼트(92a, 92b 및 92c)의 재료와 동일하다.
도5는 제3 실시형태에 관한 파워 스티어링 시스템의 주요부를 나타낸다. 이 시스템은 기본적으로 제1 실시형태의 파워 스티어링 시스템과 동일하며, 다음의 설명은 중복 설명을 피하기 위해 다른 점을 위주로 한다. 제3 실시형태에서는, 압력 손실을 동일하게 하기 위해 제1 및 제2 유로(91 및 92) 사이에서 굴곡부 또는 구부림의 수가 서로 다르다. 도5의 실시예에서, 제1 유로(91)는 제2 유로(92) 더 짧고, 제1 유로(91)에 형성된 굴곡부의 수는 제2 유로(92)의 굴곡부의 수보다 크다. 이러한 실시예에 있어서, 더 짧은 제1 유로(91)는 4회 구부림(90°엘보우)을 포함하는 반면, 더 긴 제2 유로(92)는 2회 구부림(90°엘보우)을 포함한다. 굴곡부의 수는 더 짧은 제1 유로(91)에서 4회이고 더 긴 제2 유로(92)의 경우 2회이다.
제1 유로(91)의 경우, 유로 길이에 기인한 압력 손실은 더 작지만, 굴곡부로 인한 압력 손실은 더 크다. 제2 유로(92)의 경우, 반면, 유로 길이로 인한 압력 손실은 크지만 굴곡부로 인한 압력 손실은 더 작다. 따라서, 유로 길이에 따라 적어도 하나의 유로의 굴곡부의 수를 조정함으로써 제1 및 제2 유로(91 및 92) 사이의 압력 손실을 동일하게 하는 것이 가능하다. 굴곡부의 수는 도시된 실시예의 횟수에 제한되는 것은 아니다.
도6은 제4 실시형태에 따른 파워 스티어링 시스템의 주요부를 나타낸다. 이 시스템은 기본적으로 제1 실시형태의 파워 스티어링 시스템과 동일하며, 다음의 설명은 중복 설명을 피하기 위해 다른 점을 위주로 한다. 도6에 도시된 실시예에 있어서, 제1 유로(91)는 더 얇고 더 짧은 반면, 제2 유로(92)는 더 두껍고 더 길다.
따라서, 제1 및 제2 유로(91 및 92) 중 더 긴 유로(도6의 경우 92)의 내부 단면 크기 또는 내직경은 더 짧은 유로(도6에서 91)보다 크게 설정된다.
더 짧은 제1 유로(91)에 있어서, 파이프 길이에 기인한 압력 손실은 더 작지만 더 작은 파이프 단면 크기에 기인한 압력 손실은 더 크다. 더 긴 제2 유로(92)에 있어서, 파이프 길이로 인한 압력 손실은 더 크지만 더 큰 파이프 단면 크기에 기인한 압력 손실은 더 작다. 따라서, 유로의 개구 크기 및/또는 유로 길이를 조정함으로써, 제1 및 제2 유로(91 및 92) 사이의 압력 손실을 동일하게 하고 스티어링 필을 개선하는 것은 가능하다.
도7은 제5 실시형태에 따른 파워 스티어링 시스템의 주요부를 나타낸다. 이 시스템은 기본적으로 제1 실시형태의 파워 스티어링 시스템과 동일하며, 다음의 설명은 중복 설명을 피하기 위해 다른 점을 위주로 한다. 이 실시형태에서는, 유동 제한부(또는 오리피스)가 제1 및 제2 유로(91 및 92) 중 더 짧은 유로에 제공된다. 도7의 실시예에 있어서, 제1 유로(91)는 제2 유로(92) 더 짧고, 유동 제한부(91d)(교정부의 주요 부품 역할을 할 수 있다)는 더 짧은 제1 유로(91)에 제공된다.
더 짧은 제1 유로(91)에 있어서, 유로 길이에 기인한 압력 손실은 보다 작지만, 압력 손실은 유동 제한부(91d)에 의해 증가한다. 더 긴 제2 유로(92)에 있어서, 유로 길이에 기인한 압력 손실은 보다 크지만, 제2 유로(92)에는 유동 제한부가 없다. 따라서, 적어도 하나의 유동 제한부를 이용하여 제1 및 제2 유로(91 및 92) 사이의 압력 손실을 동일하게 하는 것이 가능하다.
도8은 제6 실시형태에 따른 파워 스티어링 시스템의 주요부를 나타낸다. 이 시스템은 기본적으로 제1 실시형태의 파워 스티어링 시스템과 동일하며, 다음의 설명은 중복 설명을 피하기 위해 다른 점을 위주로 한다. 로드 단면 크기는 스티어링 필을 개선하도록 파워 실린더(4)의 제1 및 제2 압력 챔버(41 및 42) 사이에서 서로 다르다. 도8에 도시된 실시예에 있어서, 제1 유로(91)는 더 짧고 제2 유로(92)는 더 길고, 제1 압력 챔버(41)내에서 연장하는 제1 래크축(5a)은 파워 실린더(4)의 제2 압력 챔버(42)내에서 연장하는 제2 래크축(5b) 보다 굵다. 이 실시예에 있어서, 제1 래크축(5a)의 로드 직경은, 제2 래크축(5b)의 표준 직경에 비해 크게 제조되고, 제1 압력 챔버(41)에서 피스톤(43)의 압력 수용 면적은 감소된다. 제1 압력 챔버(41)에서 유압 압력을 수용하기 위한 피스톤(43)의 면적(A1)은 제2 압력 챔버(42)에서 유압 압력을 수용하기 위한 피스톤(43)의 면적(A2) 보다 작아진다(A1<A2).
따라서, 압력 손실이 보다 작은 유로(91 또는 92)와 연결된 압력 챔버에서 피스톤(43)의 압력 수용 면적은 로드 직경을 증가시킴으로써 반대편의 압력 수용 면적보다 감소된다. 더 짧은 제1 유로(91)에 있어서, 유로 길이에 기인한 압력 손실은 보다 작지만, 압력 수용 면적(A1)은 피스톤(42)의 추진력을 저감하도록 감소된다. 반면, 더 긴 제2 유로(92)에 있어서, 유로 길이에 기인한 압력 손실은 보다 크지만, 압력 수용 면적(A2)은 제2 압력 챔버(42)에 생성된 추진력을 증가시키도록 A1 보다 커진다. 이러한 식으로, 피스톤(43)의 좌우측의 압력 수용 면적을 조정함으로써 스티어링 필을 개선하는 것이 가능하다.
도9는 제7 실시형태에 따른 파워 스티어링 시스템의 주요부를 나타낸다. 이 시스템은 기본적으로 제1 실시형태의 파워 스티어링 시스템과 동일하며, 다음의 설명은 중복 설명을 피하기 위해 다른 점을 위주로 한다. 이 실시형태에서, 제어부(10)는 제1 및 제2 유로(91 및 92) 사이에서 압력 손실의 차를 보상하기 위해 구동 모터(8)에 대한 모터 구동 신호를 변경한다. 도9에 도시된 실시예에 있어서, 제1 유로(91)는 제2 유로(92) 보다 짧고, 제어부(10)는 제1 및 제2 유로(91 및 92)의 압력 손실의 차에 따라 모터 구동 신호를 변경한다. 이 실시형태에서, 제어부(10)는 교정부의 주요 부품 역할을 한다. 제7 실시형태는 기구 구조에서의 교정을 이용하는 제1 내지 제6 실시형태와 달리 제어 프로세스의 교정을 이용한다.
도10은 제7 실시형태에 따른 제1 실시예를 나타낸다. 제어부(10)는 토크 센서(11)로부터 공급된 토크 신호(T)에 따라 타겟 모터 전류를 산출한다. 제1 실시예에서, 제어부(10)는 토크 신호(T)를 변경하도록 구성된다.
도10은 구동 신호 교정 프로세스를 플로우챠트의 형태로 나타낸다. 도10에 도시된 실시예에 있어서, 압력 손실은 우측이 더 크고 좌측이 더 작다. 단계(101)에서, 제어부(10)는 토크 센서(11)로부터 토크 신호(T)를 받아서 스티어링 토크를 검지한다. 단계(102)에서, 제어부(10)는 토크 신호(T)에 대하여 여과 작업을 수행하여 제어 토크 신호(Tf)를 생성한다. 단계(103)에서, 제어부(10)는 제어 토크 신호(Tf)의 조향 방향을 체크한다. 우측 조향 방향의 경우 제어부(10)는 단계(103)로부터 단계(105)로 이행하고(유압 압력을 제1 압력 챔버(41)에 제공하기 위함), 좌측 조향 방향의 경우 단계(104)로 이행한다(유압 압력을 제2 압력 챔버(42)에 공급하기 위함). 단계(104)에서, 제어부(10)는 제어 토크 신호(Tf)를 변경하지 않고 출력한다. 단계(105)에서, 제어부(10)는 제어 토크 신호(Tf)와 교정 계수(A)를 곱하여 얻어진 값을 산출한다(A>1.0). 단계(104 또는 105)로부터 도달된 단계(106)에서, 제어부(10)는 단계(104 또는 105)에서 결정된 제어 토크 신호(Tf)로부터 타겟 모터 전류(모터 구동 신호)를 산출하여, 파워 보조 제어를 수행한다. 이와 같이, 이 실시예의 파워 스티어링 시스템은 제어 토크 신호(Tf)를 변경함으로써 스티어링 필을 개선할 수 있다.
도11은 제7 실시형태에 따른 제2 실시예를 나타낸다. 도11에 도시된 실시예에서, 압력 손실은 우측에서 보다 크고 좌측에서 보다 작다. 모터(8)를 제어할 때, 제어부(10)는 타겟 모터 전류 및 실제 모터 전류 사이의 편차에 기초하여 PID 제어 동작에 따라 모터 구동 신호를 생성한다. 더 큰 압력 손실을 갖는 제2 유로(92)를 통해 오일 압력이 제2 압력 챔버(92)에 공급되면, 제어부(10)는 압력의 지연을 교정하기 위한 교정항을 이용한다. 이 실시예에서, 제어부(10)는 지연을 보상하기 위해 편차 게인을 변경함으로써 미분항을 변경하도록 구성된다.
도11은 구동 신호 변경 프로세스를 플로우챠트의 형태로 나타낸다. 단계(201)에서, 제어부(10)는 토크 센서(11)로부터 토크 신호(T)를 받아서 스티어링 토크를 검지한다. 단계(202)에서, 제어부(10)는 토크 신호의 조향 방향을 체크한다. 제어부(10)는 우측 조향 방향의 경우 단계(202)로부터 단계(204)로 이행하고(유압 압력을 제1 압력 챔버(41)로 공급하기 위함), 좌측 조향 방향의 경우 단계(203)로 이행한다(유압 압력을 제2 압력 챔버(42)로 공급하기 위함). 단계(203)에서, 제어부(10)는 토크 신호(T)에 대하여 여과 작업을 행하여, 제어 토크 신호(Tf)를 생성한다. 단계(204)에서, 제어부(10)는 토크 신호(T)에 대하여 여과 작업을 수행하고 미분항의 편차 게인을 증가시켜서 제어 토크 신호(Tf)를 생성한다. 단계(203 또는 204)로부터 도달된 단계(205)에서, 제어부(10)는 단계(203 또는 204)에서 결정된 제어 토크 신호(Tf)로부터 타겟 모터 전류(모터 구동 신호)를 산출하여, 파워 보조 제어를 수행한다.
이러한 식으로, 이 실시예의 파워 스티어링 시스템은 압력 손실이 더 큰 측에서 미분항을 증가시킴으로써 스티어링 필을 증가시킬 수 있어서, 응답 지연을 방지할 수 있다. 따라서, 제어부(10)는 압력 손실이 더 큰 측에서 펌프 배출 압력을 증가시키기 위해 모터 구동 신호를 변경하도록 구성된다. 제1 유로는 더 짧고 압력 손실이 더 작기 때문에, 제어부(10)는 모터 구동 신호를 변경하지 않고 산출한다. 반면, 제2 유로(92)는 더 길어서 압력 손실이 더 크기 때문에, 제어부(10)는 모터 구동 신호를 더 큰 값으로 변경한다. 이러한 식으로, 좌측 및 우측 스티어링 작업의 스티어링 토크를 동일하게 하여 스티어링 필을 개선할 수 있다.
도12는 제8 실시형내에 따른 파워 스티어링 시스템의 주요부를 나타낸다. 이 시스템은 기본적으로 제1 실시형태의 파워 스티어링 시스템과 동일하며, 다음의 설명은 중복 설명을 피하기 위해 다른 점을 위주로 한다. 이 실시형태에서, 제1 및 제2 유로(91 및 92)는 가열원(30)으로부터 가능한 멀리 배치되므로, 가열원(30)으로부터 제1 및 제2 유로(91 및 92)에 미치는 영향은 없다.
유압 오일의 압력 손실은 파라미터로서 오일의 동점성을 포함하고, 동점성은 온도에 의존하여 크게 변화된다. 따라서, 가열원(30)으로부터 제1 및 제2 유로(91 및 92) 중 하나에만 영향을 미치면, 오일의 동점성은 열적으로 영향을 받은 유로에서만 보다 저하하게 되고, 누설 증가와 다른 요소로 인해 오일이 충분한 압력을 생성하는 것이 불가능하게 되는 경향이 있다. 일반적으로, 파워 스티어링 시스템은 엔진과 같은 다양한 가열원 및 배기 파이프와 함께 차량의 엔진실에 설치된다. 따라서, 이 실시형태에서 좌측 및 우측의 제1 및 제2 유로(91 및 92)는, 제1 유로(91)와 가열원(30) 사이의 거리를 증가시키고 제2 유로(92)와 가열원(30) 사이의 거리를 증가시키고 제1 및 제2 유로(91 및 92)의 압력 손실을 동일하게 하도록 우측 및 좌측 상의 제1 및 제2 유로(91 및 92)의 온도 환경이나 열적 환경을 동일하 게 하도록 배열된다. 이 실시예에서, 제1 및 제2 유로(91 및 92)는, 도12에 도시된 바와 같이, 파워 실린더(4)를 양단하는 가상의 좌우 대칭면에 대해 비대칭이다.
이러한 식으로, 제1 및 제2 유로(91 및 92)는 온도 조건 및 오일 온도가 사실상 동일하게 된다. 따라서, 파워 스티어링 시스템은 제1 및 제2 유로 사이의 압력 손실을 동일화하여 스티어링 필을 개선할 수 있다.
도13은 제9 실시형태에 따른 파워 스티어링 시스템의 주요부를 나타낸다. 이 시스템은 기본적으로 제1 실시형태의 파워 스티어링 시스템과 동일하며, 다음의 설명은 중복 설명을 피하기 위해 다른 점을 위주로 한다. 이 실시형태에서, 제1 및 제2 유로(91 및 92)는 양 유로가 사실상 같은 정도로 가열원(30)의 영향을 받도록 둘 다 가열원(30)에 근접하여 배치된다. 도13의 실시예에 있어서, 과잉의 열전달을 방지하도록 가열원(30)과 제1 및 제2 유로(91 및 92) 사이에 차폐판(31)이 또한 제공된다.
도13의 실시예에서, 제1 및 제2 유로(91 및 92) 중 하나는, 92'로 도시된 바와 같이, 두개의 장애물(40) 사이에 배치될 수 있지만, 두개의 유로(91 및 92)는 장애물(40) 사이에 배치될 수 없다. 따라서, 제1 및 제2 유로(91 및 92)는 모두 가열원(30)의 같은 쪽에 배치되고 온도 조건은 압력 손실을 동일하게 하기 위해 두개의 유로사이에서 사실상 동일하게 된다. 이 실시예에서는, 필수적이지는 않지만 차폐판(31)이 개재된다.
도14는 제10 실시형태에 따른 파워 스티어링 시스템의 주요부를 나타낸다. 이 시스템은 기본적으로 제1 실시형태의 파워 스티어링 시스템과 동일하며, 다음의 설명은 중복 설명을 피하기 위해 다른 점을 위주로 한다. 도14에 도시된 실시예에서, 제1 유로(91)는 가열원(30) 가까이에 배치되고, 제2 유로(92)는 장애물(40) 사이에 배치된다. 또한, 오일 냉각 수단 역할을 하는 액체 냉각형 냉각 장치(50)가 제공된다. 냉각 장치(50)는 방열기(51) 및 열 교환기(52)를 포함하고, 제1 유로(91)의 유체를 냉각하도록 배열된다. 차폐판(31)은 가열원(30)과 제1 유로(91) 사이에 개제된다.
도13에 도시된 배열과 달리, 도14의 실시예에서 제2 유로(92)는 장애물(40) 사이에서 연장하고, 제1 유로(91)만이 가열원(30) 근처에 배치된다. 그러나, 냉각 장치(50)는 더 따뜻한 환경에 있는 제1 유로(91)의 오일을 냉각함으로써 제1 및 제2 유로의 오일 온도를 동일하게 하도록 작용한다. 가장 짧은 배관 설계를 달성하는 것이 가능하다. 필수는 아니지만, 차폐판(31)은 가열원(30)으로부터 제1 유로(91)로의 과잉의 열 전달을 방지한다. 냉각 장치(50)는 교정부의 주요 부품 역할을 할 수 있다.
도15는 제11 실시형태에 따른 파워 스티어링 시스템의 주요부를 나타낸다. 이 시스템은 기본적으로 제1 실시형태의 파워 스티어링 시스템과 동일하며, 다음의 설명은 중복 설명을 피하기 위해 다른 점을 위주로 한다. 도14의 실시예와 같이, 15에 도시된 실시예에서, 제1 유로(91)는 가열원(30) 근처에 배치되고 제2 유로(92)는 두개의 장애물(40) 사이에 배치된다. 도14와 달리 도15의 실시예에는, 더 시원한 환경에 있는 제2 유로(92)의 오일 온도를 증가시키기 위한 오일 가열 수단 역할을 하는 가열 장치 또는 히터(60)가 제공된다. 가열 장치(60)는 제어 부(10)에 의해 제어된다. 차폐판(31)은 가열원(30) 및 제1 유로(91) 사이에 개재된다. 가열 장치(60)는 제1 및 제2 유로(91 및 92)에서의 오일의 온도 및 동점성을 동일하게 하고, 스티어링 필을 향상할 수 있다. 차량의 엔진실에 장애물(40)의 형태로 있는 다양한 구성 부품 사이의 좁은 공간에 두개의 유닛(51 및 52)으로 구성된 도14의 냉각 장치(50)를 설치하는 것은 종종 어렵다. 그러한 경우, 가열 장치는 더 시원한 환경에 있는 제2 유로(92) 주위에 밀집되게 배치될 수 있다. 가열 장치(60)는 교정부의 주요 부품 역할을 할 수 있고, 최단의 배관 배열을 이루도록 하는 것이 가능하다. 차폐판(31)은 가열원(30) 및 제1 유로(91) 사이에 개재된다. 제어부(10)는 다양한 식으로 가열 장치(60)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(10)는 엔진 속도와 같은 엔진 조작 파라미터로부터 제1 유로(91)의 온도 조건을 측정하고, 측정된 온도 조건에 따라 가열 장치(60)를 제어한다. 이와 달리, 제어부(10)는 제1 유로(91)의 온도를 검지하기 위해 제공된 온도 센서로부터 신호를 받고, 타겟값으로서 온도 센서에 의해 검지된 온도를 이용하여 PID 제어 규칙에 따라 가열 장치(60)와 함께 제2 유로(92)의 온도를 제어한다.
도16은 제12 실시형태에 따른 파워 스티어링 시스템의 주요부를 나타낸다. 이 시스템은 기본적으로 제1 실시형태의 파워 스티어링 시스템과 동일하며, 다음의 설명은 중복 설명을 피하기 위해 다른 점을 위주로 한다. 도16에 도시된 실시예에 있어서, 제2 유로(92)는 가열원(30) 근처에 배치된 부분을 갖고, 제1 및 제2 유로(91 및 92) 사이에 열을 전달하기 위한 수단 역할을 하는 열 교환기(70)가 제1 및 제2 유로(91 및 92) 사이에 제공된다. 이 실시예에서, 차폐판(31)은 가열 원(30)으로부터 제2 유로(92)로의 과잉 열 전달을 방지하기 위해 가열원(30) 및 제2 유로(92) 사이에 배치된다.
제1 및 제2 유로(91 및 92)가 동일하지 않은 열적 분위기에 노출되더라도, 열 교환기(70)는 제1 및 제2 유로(91 및 92)에서의 오일의 온도 조건을 동일하게 할 수 있다. 열 교환기(70)는 교정부의 부품 역할을 한다. 열 교환기(70) 대신에(혹은 열 교환기(70)에 부가하여), 열 전달 수단으로서, 유로 사이에서 열을 전도하도록 제1 및 제2 유로(91 및 92)를 연결하는 높은 열 전달율을 갖는 열 전도성 부재를 제공하는 것이 가능하다.
도16에 도시된 실시예에서, 열 교환기(70)는 가역 펌프(9) 근처에 배치되고, 제2 유로(92)의 굴곡부의 수는 제1 유로(91)의 굴곡부의 수보다 많고, 가열원(30)은 파워 실린더(4) 근방의 제2 유로(92)의 하류부 근처에 배치된다. 상기한 바와 같이, 압력 손실은 파이프 길이가 길어지고, 굴곡부의 수가 많아지면 증가한다. 따라서, 이 실시예에서, 열 전달 장치로서 열 교환기(70)는 가역 펌프(9)에 근접하고 가열원(30)으로부터 비교적 먼 위치에 배치된다. 파워 실린더(4) 근처의 위치에서, 온도는 비교적 높게 설정된다. 이러한 식으로, 이 실시형태는 배치의 자유도를 증가시키고 제1 및 제2 유로(91 및 92)의 압력 손실을 사실상 서로 동일하게 할 수 있다.
도17은 제13 실시형태에 따른 파워 스티어링 시스템을 나타낸다. 이 시스템은 기본적으로 제1 실시형태의 파워 스티어링 시스템과 동일하며, 다음의 설명은 중복 설명을 피하기 위해 다른 점을 위주로 한다. 도17의 실시예에서, 제1 및 제2 유로(91 및 92)의 유로 길이 및 굴곡부의 수가 동일하지만, 제1 유로(91)는 가열원(30) 근처에 배치된다. 차폐판(31)은 가열원(30) 및 제1 유로(91) 사이에 배치된다. 가열원(30)에는, 가열원(30)의 온도를 검지하고 온도 신호를 제어부(10)에 보내는 온도 센서(32)가 제공된다.
제어부(10)는, 가열원의 온도가 높고 제1 및 제2 유로(91 및 92)의 온도 차이가 커질 때 페일 세이프 밸브(12)를 개방하고 가역 펌프(9)를 구동하여 제1 및 제2 유로(91 및 92)의 온도 조건을 동일하게 하기 위해 제1 및 제2 유로(91 및 92) 사이에서 오일을 순환시키도록 구성된다. 페일 세이프 밸브(12)는 교정부의 한 부품 역할을 할 수 있다. 따라서, 이러한 실시형태의 파워 스티어링 시스템은 유체를 순환시켜서 제1 및 제2 유로(91 및 92) 사이의 온도 조건을 동일하게 하고, 오일 온도가 한쪽에서만 높아지는 것을 방지할 수 있다.
도18은 도17에 도시된 제어부(10)에 의해 수행된 유체 순환 제어 프로세스를 나타낸다. 단계(301)에서, 제어부(10)는 온도 센서(32)로부터 공급된 온도에 대한 정보를 판독한다. 단계(302)에서, 제어부(10)는 온도 센서(32)에 의해 검지된 실제 온도가 제1 유로(91)에 열적 영향을 미치는 소정의 온도 이상인가를 검사한다. 실제 온도가 소정의 온도 이상이면, 제어부(10)는 제1 유로(91)가 가열원(30)에 의해 열적으로 영향을 받는다는 가정하에 단계(304)로 이행한다. 검지된 실제 온도가 소정의 온도보다 낮으면, 제어부(10)는 단계(303)로 이행한다. 단계(303)에서, 제어부(10)는 정상 모드로 파워 보조 제어를 수행한다.
단계(304)에서, 제어부(10)는 스티어링 토크의 절대값이 비조향 상태를 나타 내는 소정의 토크값보다 작거나 같은가를 검사하고, 동시에 차량은 정지 상태로 된다. 조향 작업이 진행중이거나 차량이 이동중이면, 제어부(10)는 단계(303)로 이행하여 정상 파워 보조 제어를 수행한다. 반면, 스티어링 토크의 절대값이 낮고 차량이 정지 상태로 유지되면, 제어부(10)는 페일 세이프 밸브(12)를 개방하도록 지령 신호를 생성하여 단계(305)에서 밸브(12)를 개방한다. 그런 다음, 단계(306)에서, 제어부(10)는 모터(8)에 대하여 구동 신호를 생성하여 모터(8)를 구동한다. 다음 단계(307)에서, 제어부(10)는 단계(306)에서 모터 구동 조작의 시작으로부터 소정의 시간 간격이 소요되었는지 체크한다. 소정의 시간 간격의 만료시, 제어부(10)는 단계(308)로 이행한다. 이와 달리, 제어부(10)는 도18의 프로세스를 끝내고, 모터 구동 조작을 계속함으로써 다음 제어 사이클을 반복한다. 단계(308)에서, 제어부(10)는 오일의 교반을 종료하도록 모터 구동을 정지하고 페일 세이프 밸브(12)를 폐쇄한 다음, 도18의 프로세스를 종료한다.
차량이 이동하지 않고, 조향 핸들이 조작되지 않으면, 파워 스티어링 시스템은 안전성을 해치지 않으면서 파워 보조를 정지할 수 있다. 따라서, 차량이 휴지 상태로 유지되고 스티어링 기구가 작동되지 않으면, 제어부(10)는 페일 세이프 밸브(12)를 개방하여, 제1 및 제2 유로(91 및 92) 사이에서 제1 및 제2 분기로(93 및 94)와 함께 순환로를 형성하고, 제1 및 제2 유로(91 및 92) 사이의 순환로를 통해 오일이 흐르도록 모터(8)를 구동한다. 따라서, 파워 스티어링 시스템은 제1 및 제2 유로(91 및 92)의 오일 온도를 동일하게 할 수 있다. 페일 세이프 밸브(12)는 고장의 경우 수동 조향의 가능성을 확보하도록 파워 실린더(4) 근처에 연결된다. 따라서, 시스템은 제1 및 제2 유로(91 및 92)에서 대부분의 오일을 순환시킬 수 있다. 제13 실시형태에서 또한, 제1 및 제2 유로(91 및 92)가 파워 실린더를 좌우 절반으로 양단하는 가상의 좌우 대칭면에 대해 비대칭인 비대칭 배열을 이용할 수 있다.
도19는 제14 실시형태에 따른 파워 스티어링 시스템의 주요부를 나타낸다. 이 시스템은 기본적으로 제1 실시형태의 파워 스티어링 시스템과 동일하며, 다음의 설명은 중복 설명을 피하기 위해 다른 점을 위주로 한다. 도19의 실시예에서, 제1 유로(91)는 가열원(30) 근처에 배치되고, 제2 유로(92)는 두개의 장애물(40) 사이에 배치된다. 이 실시형태에서, 더 따뜻하거나 뜨거운 환경에 있는 제1 유로(91)에는 열절연 부재(71)(교정부의 부품 역할을 함)가 제공된다. 차폐판(31)은 가열원(30) 및 제1 유로(91) 사이에 배치된다. 이 실시예에서, 제1 유로(91)는 관형상을 갖는 열 절연체(71)에 의해 둘러싸인다.
따라서, 이 실시형태에서, 열 절연체의 열절연 부재(71)는 더 따뜻하거나 뜨거운 환경에 배치된 제1 유로(91)에 대하여 제공된다.
도20은 제15 실시형태에 따른 파워 스티어링 시스템의 주요부를 나타낸다. 이 시스템은 기본적으로 제1 실시형태의 파워 스티어링 시스템과 동일하며, 다음의 설명은 중복 설명을 피하기 위해 다른 점을 위주로 한다. 도20의 실시예에서, 제1 유로(91)는 가열원(30) 근처에 배치되고, 제어부(10)의 제어하에 유로의 개구 크기를 변화시킬 수 있는 가변 유동 제한부(14)를 갖는다. 수온 센서(13)는 가역 펌프(9)의 오일 온도 또는 근처의 가열원의 온도를 검지 또는 측정하는 수단 역할을 한다. 이 실시예에서, 제1 및 제2 유로(91 및 92)는, 가열원(30)으로부터의 영향이 약할 때 유로(91 및 92)의 압력 손실이 사실상 서로 같아지도록 설계된다. 차폐판(31)은 가열원(30) 및 제1 유로(91) 사이에 배치된다. 가변 유동 제한부(액츄에이터)(14)은 다양한 식으로 제어될 수 있다. 다음은 3개의 실시예이다. 제15 실시형태에 따른 제1 실시예에서, 가변 유동 제한부(14)의 개구 정도 또는 스로틀 정도는, 이 실시예에서 수온 센서(13)으로 검지되는 엔진 냉각 온도에 따라 제어된다. 근처의 가열원(30)의 열은 엔진이 가열된 후 제1 유로(91)에만 영향을 미치게 된다. 따라서, 제어부(10)는 엔진 냉각 온도로 표현되는 엔진 온도에 따라 가변 유동 제한부(14)를 제어한다.
도21은 제어부(10)에 의해 수행된 가변 유동 제한부 제어 프로세스를 나타내는 플로우챠트이다. 단계(401)에서, 제어부(10)는 엔진 냉각 온도 또는 엔진 냉각수 온도(또는 작동 오일 온도 또는 인접한 가열원의 온도)를 판독한다. 단계(402)에서, 제어부(10)는 온도에 따라 가변 유동 제한부(14)의 제어량을 산출한다. 단계(403)에서, 제어부(10)는 제어량을 나타내는 제어 신호를 가변 유동 제한부(14)로 보내어 가변 유동 제한부(14)의 개구 정도를 제어한다. 제어부(10)는 엔진 냉매 온도가 높아지면 압력 손실을 증가시키도록 스로틀 정도를 증가시키고, 엔진 냉매 온도가 낮아지면 압력 손실을 저감하도록 스로틀 정도를 감소시킨다.
도22는 제15 실시형태에 따른 제2 실시예에서 파워 스티어링 시스템의 주요부를 나타낸다. 제1 유로(91)에 인접하여 위치된 가열원(30)으로부터의 영향에 의해, 가열원(30)에 인접한 작동 오일은 따뜻해진다. 따라서, 오일 온도 센서(15)에 의해 검지된 오일 온도를 감시함으로써, 제어부(10)는 가변 유동 제한부(14)의 스로틀 정도를 제어한다. 제어부(10)는 오일 온도가 높아지면 압력 손실을 증가시키도록 스로틀 정도를 증가시키고, 오일 온도가 낮아지면 압력 손실을 저감하도록 스로틀 정도를 감소시킨다. 이 실시예의 오일 온도 센서(15)는 제1 유로(91)의 가변 유동 제한부(14)에 제공된다.
도23은 제15 실시형태에 따른 제3 실시예에서 파워 스티어링 시스템의 주요부를 나타낸다. 근처의 가열원(30)의 열은 엔진이 가열된 후 제1 유로(91)에만 영향을 미치게 된다. 엔진 온도는 엔진 배기 가스 온도와 연관되고, 엔진 배기 가스 온도는 연소 효율과 관련된다. 따라서, 제3 실시예에서, 제어부(10)는, 예컨대 엔진의 연료 주입량을 제어하여 공기와 연료의 혼합비를 제어하는데 이용되는 산소 센서 또는 O2 센서(16)에 의해 검지된 산소량을 감시하고, 산소량에 따라 가변 유동 제한부(14)의 스로틀 정도를 제어한다.
제어부(10)는 산소량이 적고 연소 온도가 낮다고 가정되면 압력 손실을 증가시키도록 스로틀 정도를 증가시킨다. 제어부(10)는 산소량이 많고 연소 온도가 높다고 가정되면 압력 손실을 저감하도록 스로틀 정도를 감소시킨다. 이들 실시예에서 이용된 센서 대신에 다양한 다른 센서를 이용할 수 있다. 예를 들어, 가변 유동 제한부(14)가 제어되는 것에 따른 파라미터로서, 엔진 오일의 온도, 자동 전송시 오일의 온도, 하이브리드 차량에서 원동기로서의 모터의 검지 또는 측정된 온도, 인버터를 냉각하기 위한 냉매 또는 냉각수의 온도 중 적어도 하나를 이용할 수 있다.
따라서, 제15 실시형태에 따른 파워 스티어링 시스템에서, 제1 및 제2 유로(91 및 92)는, 오일 온도가 높아지도록 하는 경향이 있는 더 뜨거운 환경에 위치된 부분을 갖는 유로(91)에서 압력 손실이 보다 커지도록 배열된다. 가변 유동 제한부 또는 오리피스는 더 뜨거운 환경의 유로(91)에 배치되고, 그 유로의 오일 온도가 높아질수록 유로의 개구 면적을 감소시키도록 배열된다. 가변 유동 제한부의 개구 정도는 배기 가스 온도 센서, 엔진 냉매 온도 센서 및 오일 온도 센서 중 적어도 하나에 의해 검지된 온도에 따라 제어될 수 있다. 제어부(10)는, 오일 온도나 대기의 온도와 같은 제1 및 제2 유로(91 및 92)의 열적 분위기에 영향을 미치는 온도 조건에 따라, 제1 및 제2 유로(91 및 92)의 적어도 하나의 압력 손실을 변화시키도록 구성된다. 따라서, 파워 스티어링 시스템은 양쪽 유로의 압력 손실을 사실상 서로 같게 하여 스티어링 필을 향상할 수 있다.
본 출원은 2005년 4월 11일에 출원된 종래 일본 특허 출원 제2005-113337호에 기초한 것이다. 이러한 일본 특허 출원 제2005-113337호의 전체 내용이 참고로 여기 수록된다.
본 발명의 특정 실시형태에 대해 참고로 상기 기술되었지만, 본 발명은 상기한 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 상기한 실시형태의 수정 및 변경은 상기 가르침의 관점에서 이 기술분야에 숙련된 자들에게 가능할 것이다. 본 발명의 범주는 다음의 청구범위를 참조하여 한정된다.
본 발명에 따르면, 배열의 자유도를 저하하지 않으면서 스티어링 필의 열화를 방지할 수 있는 파워 스티어링 장치를 제공할 수 있다.

Claims (43)

  1. 파워 스티어링 장치이며,
    스티어링 기구를 보조하기 위해 제1 및 제2 유체 압력 챔버를 포함하는 유압 파워 실린더와,
    유압 압력을 파워 실린더에 제공하기 위해 제1 및 제2 출구를 포함하는 가역 펌프와,
    파워 실린더의 제1 압력 챔버와 가역 펌프의 제1 출구를 연결하는 제1 유로와,
    파워 실린더의 제2 압력 챔버와 가역 펌프의 제2 출구를 연결하는 제2 유로와,
    전진 및 후진 방향 중 하나로 가역 펌프를 구동하는 모터와,
    스티어링 기구의 스티어링 하중을 확인하기 위한 스티어링 하중 검지부와,
    스티어링 하중에 따라 모터를 제어하는 모터 제어부를 포함하고,
    제1 및 제2 유로는 상호 압력 손실이 사실상 동일하도록 된 파워 스티어링 장치.
  2. 제1항에 있어서, 제1 유로의 압력 손실과 제2 유로의 압력 손실과의 차는 스티어링 토크에 대해서 0.5N·m 이하인 파워 스티어링 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 파워 스티어링 장치는 제1 및 제2 유로(91, 92)의 압력 손실을 사실상 서로 동일하게 하는 교정부를 더 포함하는 파워 스티어링 장치.
  4. 제3항에 있어서, 교정부는 제1 및 제2 유로 중 적어도 하나에 형성된 굴곡부를 포함하고, 제1 및 제2 유로 중 하나는 다른 하나 보다 더 긴 유로이며, 제1 및 제2 유로 중 다른 하나는 더 긴 유로보다 더 짧은 유로이며, 더 긴 유로의 굴곡부의 수는 더 짧은 유로의 굴곡부의 수보다 적은 파워 스티어링 장치.
  5. 제3항에 있어서, 모터 제어부는 스티어링 하중에 따라 모터를 구동하기 위해 모터 구동 신호를 생성하도록 구성되며, 교정부는 다른 유로보다 압력 손실이 더 큰 제1 및 제2 유로 중 하나에 대해 펌프 배출 압력을 증가시키기 위해 모터 구동 신호를 변경하도록 구성된 파워 스티어링 장치.
  6. 제3항에 있어서, 교정부는 가변 유동 제한부를 포함하고, 가변 유동 제한부는 제1 및 제2 유로 중 하나에 배치되고 제1 및 제2 유로의 압력 손실을 동일하게 하기 위해 온도 조건에 따라 가변 유동 제한부의 개구 면적을 변경하도록 배열된 파워 스티어링 장치.
  7. 제6항에 있어서, 제1 및 제2 유로 중 하나는 가열원을 포함하는 주위에 배치 된 열 영향식 유로이며 그 내부의 작동 유체의 온도가 제1 및 제2 유로 중 다른 하나에서보다 높아지는 경향이 있고, 가변 유동 제한부는 열 영향식 유로에 배치되는 파워 스티어링 장치.
  8. 제6항에 있어서, 파워 스티어링 장치는 작동 유체의 동점성에 영향을 미치는 온도 조건을 검지하기 위한 온도 조건 센서를 추가로 포함하고, 가변 유동 제한부는 온도 조건 센서로 검지된 온도 조건에 따라 개구 면적을 변화시키도록 배열되는 파워 스티어링 장치.
  9. 제3항에 있어서, 교정부는 작동 유체의 동점성에 영향을 미치는 작업 조건에 따라 제1 및 제2 유로 중 적어도 하나의 압력 손실을 변화시키도록 구성되는 파워 스티어링 장치.
  10. 제3항에 있어서, 교정부는 제1 및 제2 유로의 온도 조건을 동일화하도록 구성되는 파워 스티어링 장치.
  11. 제10항에 있어서, 교정부는 제1 및 제2 유로 중 하나의 오일 온도를 감소시켜 제1 및 제2 유로에서 오일 온도를 동일하게 하기 위한 냉각 장치를 포함하는 파워 스티어링 장치.
  12. 제10항에 있어서, 교정부는 제1 및 제2 유로 중 하나의 오일 온도를 증가시켜 제1 및 제2 유로에서 오일 온도를 동일하게 하기 위한 가열 장치를 포함하는 파워 스티어링 장치.
  13. 제10항에 있어서, 교정부는 제1 및 제2 유로 사이에 배치되고 제1 및 제2 유로의 하나로부터 다른 하나로 열에너지를 전도하도록 배열된 열전도 장치를 포함하는 파워 스티어링 장치.
  14. 제13항에 있어서, 열전도 장치는 제1 및 제2 유로 사이에 배치된 열 교환기인 파워 스티어링 장치.
  15. 제10항에 있어서, 교정부는 제1 및 제2 유로를 연결하는 연결 통로에 배치된 조절 밸브와, 제어 밸브를 개방하고 제1 및 제2 유로 사이의 연결 통로를 통해 작동 유체를 순환시키도록 모터를 구동하는 순환 지령부를 포함하는 파워 스티어링 장치.
  16. 제9항에 있어서, 교정부는 가열원에 근접하는 제1 및 제2 유로 중 하나에 대해 제공된 열절연 부재를 포함하는 파워 스티어링 장치.
  17. 제3항에 있어서, 교정부는, 제1 및 제2 유로 중 하나이며 다른 하나보다 짧 은 더 짧은 유로에 배치된 유동 제한부를 포함하는 파워 스티어링 장치.
  18. 제1항에 있어서, 제1 및 제2 유로는 길이가 사실상 동일한 파워 스티어링 장치.
  19. 제1항에 있어서, 제1 유로의 굴곡부의 수는 제2 유로의 굴곡부의 수와 동일한 파워 스티어링 장치.
  20. 제1항에 있어서, 제1 및 제2 유로는 재료가 동일한 파워 스티어링 장치.
  21. 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 및 제2 유로는 파워 실린더를 좌우 절반으로 양단하는 가상의 좌우 대칭면에 대하여 비대칭인 파워 스티어링 장치.
  22. 제1항에 있어서, 제1 및 제2 유로 중 더 긴 유로인 더 긴 유로에서의 굴곡부의 수는, 제1 및 제2 유로 중 더 짧은 유로인 더 짧은 유로에서의 굴곡부의 수보다 적은 파워 스티어링 장치.
  23. 제1항에 있어서, 제1 및 제2 유로 중 더 긴 유로인 더 긴 유로의 단면 크기는, 제1 및 제2 유로 중 더 짧은 유로인 더 짧은 유로의 단면 크기 보다 큰 파워 스티어링 장치.
  24. 제1항에 있어서, 유동 제한부는 제1 및 제2 유로 중 더 짧은 유로인 더 짧은 유로에 제공되는 파워 스티어링 장치.
  25. 제1항에 있어서, 유압 파워 실린더는, 실린더 튜브와, 실린더 튜브에 슬라이드 가능하게 수용되고 제1 및 제2 압력 챔버를 분리하도록 배열된 피스톤과, 피스톤으로부터 제1 압력 챔버로 연장하는 제1 로드와, 피스톤으로부터 제2 압력 챔버로 연장하는 제2 로드를 포함하고, 제1 및 제2 유로 중 하나는 다른 유로보다 압력 손실이 적은 저손실 유로이며, 제1 및 제2 로드 중 하나는 다른 하나보다 단면이 크고 더 굵은 로드이며, 저손실 유로는 더 굵은 로드가 연장하는 압력 챔버에 연결되는 파워 스티어링 장치.
  26. 파워 스티어링 장치이며,
    스티어링 기구를 보조하도록 제1 및 제2 압력 챔버를 포함하는 유압 파워 실린더와,
    유압을 파워 실린더에 제공하도록 제1 및 제2 출구를 포함하는 가역 펌프와,
    파워 실린더의 제1 압력 챔버와 가역 펌프의 제1 출구를 연결하는 제1 유로와,
    파워 실린더의 제2 압력 챔버와 가역 펌프의 제2 출구를 연결하는 제2 유로 와,
    전진 및 후진 방향 중 하나로 가역 펌프를 구동하는 모터와,
    스티어링 기구의 스티어링 하중을 확인하기 위한 스티어링 하중 검지부와,
    스티어링 하중에 따라 모터를 제어하는 모터 제어부를 포함하고,
    모터 제어부는, 가역 펌프로부터 제1 및 제2 유로 중 다른 하나보다 압력 손실이 큰 것으로 배출된 펌프 배출 압력을 증가시키기 위해 모터 구동 신호를 변경하도록 구성되는 파워 스티어링 장치.
  27. 스티어링 기구를 보조하도록 제1 및 제2 압력 챔버를 포함하는 유압 파워 실린더와,
    유압을 파워 실린더에 제공하도록 제1 및 제2 출구를 포함하는 가역 펌프와,
    파워 실린더의 제1 압력 챔버와 가역 펌프의 제1 출구를 연결하는 제1 유로와,
    파워 실린더의 제2 압력 챔버와 가역 펌프의 제2 출구를 연결하는 제2 유로와,
    전진 및 후진 방향 중 하나로 가역 펌프를 구동하는 모터와,
    스티어링 기구의 스티어링 하중을 확인하기 위한 스티어링 하중 검지부와,
    스티어링 하중에 따라 모터를 제어하는 모터 제어부를 포함하고,
    제1 및 제2 유로는 제1 유로의 오일 온도가 제2 유로의 오일 온도와 사실상 동일해지도록 배열되는 장치.
  28. 제27항에 있어서, 제1 및 제2 유로는 제1 유로의 열적 환경과 제2 유로의 열적 환경이 서로 대략 동일해지도록 배열되는 장치.
  29. 제28항에 있어서, 제1 및 제2 유로는 차량의 엔진실에서 가열원 근처에 배치되는 장치.
  30. 제27항에 있어서, 파워 스티어링 장치는 제1 및 제2 유로의 적어도 하나의 오일 온도를 조정하여 제1 및 제2 유로의 온도 조건을 동일하게 하는 온도 조정 장치를 포함하는 장치.
  31. 제30항에 있어서, 온도 조정 장치는 제1 및 제2 유로 중 하나를 냉각하여 제1 및 제2 유로의 온도 조건을 동일하게 하는 냉각 장치를 포함하는 장치.
  32. 제30항에 있어서, 온도 조정 장치는 제1 및 제2 유로 중 하나를 가열하여 제1 및 제2 유로의 온도 조건을 동일하게 하는 가열 장치를 포함하는 장치.
  33. 제30항에 있어서, 온도 조정 장치는 제1 및 제2 유로 중 하나로부터 다른 하나로 열을 전도하여 제1 및 제2 유로의 온도 조건을 동일하게 하기 위한 열전도 장치를 포함하는 장치.
  34. 제33항에 있어서, 열전도 장치는 제1 및 제2 유로 사이에 제공된 열 교환기인 장치.
  35. 제33항에 있어서, 열전도 장치는 제1 및 제2 유로를 연결하는 연결 유로에 배치되고 제1 및 제2 유로 사이에서 작동 유체를 순환시켜서 제1 및 제2 유로의 온도 조건을 동일하게 하기 위해 연결 통로를 개방하도록 배열된 연결 밸브를 포함하는 장치.
  36. 제35항에 있어서, 파워 스티어링 장치는 제1 및 제2 유로 중 적어도 하나의 온도 조건에 따라 연결 밸브를 개방하고 모터를 구동하기 위한 순환 지령부를 추가로 포함하는 장치.
  37. 제36항에 있어서, 파워 스티어링 장치는 제1 및 제2 유로에서 오일 온도의 차가 소정값 이상이면 연결 밸브를 개방하고 모터를 구동하는 순환 지령부를 추가로 포함하는 장치.
  38. 제30항에 있어서, 제1 및 제2 유로는 차량의 엔진실에 배치되고, 온도 조정 장치는 엔진실의 가열원에 근접하는 제1 및 제2 유로 중 하나에 제공되는 열절연 부재를 포함하는 장치.
  39. 제27항에 있어서, 장치는 차량의 엔진실에 배치된 가열원을 포함하는 차량이며, 제1 및 제2 유로는 엔진실에 배치되어 제1 및 제2 유로 중 적어도 하나가 가열원에 의해 열적으로 영향을 받는 장치.
  40. 스티어링 기구를 보조하도록 제1 및 제2 압력 챔버를 포함하는 유압 파워 실린더와,
    유압을 파워 실린더에 제공하도록 제1 및 제2 출구를 포함하는 가역 펌프와,
    파워 실린더의 제1 압력 챔버와 가역 펌프의 제1 출구를 연결하는 제1 유로와,
    파워 실린더의 제2 압력 챔버와 가역 펌프의 제2 출구를 연결하는 제2 유로와,
    전진 및 후진 방향 중 하나로 가역 펌프를 구동하는 모터와,
    스티어링 기구의 스티어링 하중을 확인하기 위한 스티어링 하중 검지부와,
    스티어링 하중에 따라 모터를 제어하는 모터 제어부를 포함하고,
    제1 및 제2 유로 중 하나는 더 뜨거운 유로의 오일 온도가 제1 및 제2 유로의 다른 하나의 오일 온도보다 높게 되는 경향이 있는 환경에 배치되고, 더 뜨거운 유로의 압력 손실은 제1 및 제2 유로의 다른 하나의 압력 손실보다 큰 장치.
  41. 제40항에 있어서, 파워 스티어링 장치는, 더 뜨거운 유로에 배치되고, 더 뜨 거운 유로의 오일 온도의 증가와 함께 개구 크기를 저감하도록 배열된 가변 유동 제한부를 추가로 포함하는 장치.
  42. 제41항에 있어서, 파워 스티어링 장치는, 더 뜨거운 유로의 오일 온도를 나타내는 파라미터에 따라 가변 유동 제한부의 개구 정도를 제어하기 위한 스로틀 제어부를 추가로 포함하는 장치.
  43. 스티어링 기구를 보조하도록 제1 및 제2 압력 챔버를 포함하는 유압 파워 실린더와,
    유압을 파워 실린더에 제공하도록 제1 및 제2 출구를 포함하는 가역 펌프와,
    파워 실린더의 제1 압력 챔버와 가역 펌프의 제1 출구를 연결하는 제1 유로와,
    파워 실린더의 제2 압력 챔버와 가역 펌프의 제2 출구를 연결하는 제2 유로와,
    전진 및 후진 방향 중 하나로 가역 펌프를 구동하는 모터와,
    스티어링 기구의 스티어링 하중을 확인하기 위한 스티어링 하중 검지부와,
    스티어링 하중에 따라 모터를 제어하는 모터 제어부를 포함하고,
    제1 및 제2 유로 중 하나는 유로의 온도 조건에 따라 유로의 압력 손실을 변화시키도록 배열되는 장치.
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