KR960015707B1

KR960015707B1 - 서보 보조 시스템용 가변 보조 증분 제어장치

Info

Publication number: KR960015707B1
Application number: KR1019930700976A
Authority: KR
Inventors: 제이. 슈위탈라 데이비드
Original assignee: 오러 시스템즈, 인코포레이티드; 안소니 티. 카쉬오
Priority date: 1991-07-30
Filing date: 1992-07-29
Publication date: 1996-11-20
Also published as: KR930702191A

Abstract

내용없음

Description

서보 보조 시스템용 가변 보조 증분 제어장치

전형적인 유압 동력 전달 시스템은 고압 유압 유체를 유압밸브로 공급하는 펌프를 포함한다. 밸브는 유압 액튜에이터에 공급되는 작동 유압 유체의 유체압력을 제어한다. 그후, 유압 액튜에이터는 자체에 공급되는 유압 유체의 압력에 비례하는 출력을 전개한다. 이러한 구성요소는 시스템의 고압측을 형성한다. 액튜에이터의 출력은 부하에 작용하도록 사용될 수 있다. 따라서, 부하에 작용하는 결과적으로 생기는 힘은 밸브 오리피스의 단면적에 의해 결정된다. 유압 유체는 시스템의 저압측에 있는 저유조로 복귀되며, 이곳으로 부터 다시 펌핑될 수 있다.

유압 액튜에이터는 부하에 작용하는 유일한 힘을 제공하거나 부하에 작용하는 기계적 힘에 부가되는 보조력을 제공할 수 있다. 후자에 해당하는 종류의 흔히 유압 서보 보조 시스템으로 알려진 동력 전달 시스템에 있어서, 유압 액튜에이터에 의해 전게되는 힘은 동력이나 보조 증분을 제공하도록 부하에 작용하는 감지식기계력에 상응하는 크기로 전개된다.

본원의 모출원으로 그 전체 내용이 본원에 참고로 포함되는 미합중국 특허출원 제07/738,195호에서는, 유압 동력 전달 시스템의 고압측에서 작동 유체의 압력을 능동적으로 제어하기 위한 장치가 개시되어 있다. 개시된 시스템은 소정의 유압 작동 프로파일 또는 보조 증분 프로파일을 실현하도록 작동되는 유체의 정압 및 외부 또는 내부 영향에 의한 압력 변동이 실제 시간에서 취소되도록 작동하는 유체의 동압을 제어하기 위해 작동될 수 있다.

이후에 개시되는 본 발명은 모든 종류의 유압 동력 전달 시스템으로 작동될 수있음을 알게 될 것이다. 당업자가 본 발명의 폭과 범위를 보다 상세히 이해할 수 있도록, 다양한 종류의 유압 시스템에 본 발명이 적용될 수 있음을 입증하는 본 발명의 독특한 특징 및 한정을 이후에 설명하기로 한다.

유압 서보 보조 시스템에서, 펌프는 저유조로 부터 유압 유체를 인출하며, 상기 유압 유체를 고압 공급라인을 통해 유압 서보 보조 밸브로 펌핑한다. 통상, 기계장치가 부하에 작용하는 것과 같이, 서보 보조 밸브는 부하에 현재 작용하고 있는 기계력을 감지하거나 탐지한다. 서보 밸브는 작동의 크기에 따라 감지된 기계력에 반응하여 작동되며, 이러한 작동은 기계력에 상응하는 크기의 서보 밸브 오리피스의 단면적을 결정한다. 서브 보조 밸브가 작동됨에 따라, 부하에 대응되는 유압 액튜에이터내에 유압이 형성된다. 유압 액튜에이터내의 고압유체는 부하에 작용하는 기계력에 부가되는 유압을 제공한다.

액튜에이터내의 유압 유체의 압력 및 이에 따라 제공되는 유압의 크기는 서보 보조 밸브 오리피스의 단면적을 변화시키는 서보 밸브의 작동의 결과로서 생긴 시스템의 고압측의 정압 및 압력의 증가에 의해 결정된다. 시스템의 저압측에서, 유체는 서보 보조 밸브 및 액튜에이터로 부터 저압측 복귀라인을 통해 저유조로 복귀된다.

따라서, 유압 서보 보조 시스템은 부하의 기계적 작동에 힘의 증분을 제공한다는 것을 쉽게 알 수 있다. 서보 보조 증분은 상기로 부터 고압 공급라인에서의 유압 유체 압력 및 서보 보조 밸브 오리피스의 단면적의 함수가 된다는 것을 알 수 있으며, 이것은 상기 시스템의 변수가 유압 액튜에이터를 통해 부하에 작용하는 유압 유체의 압력을 제공하기 때문이다.

모터 차량의 동력 조종 시스템은 전술한 유압 서보 보조 시스템의 특정한 일례이다. 차량의 조종 타이어의 작동, 즉 전술한 부하는 최초에 조종기어를 통해 제공되며, 상기 조종기어는 조종컬럼을 통해 조종기어에 기계력이 부여되는 동안 조종기어에 보조력을 제공하는 유압 서보 보조 시스템에 조종 휠로 부터 타이어로 전달하고자 하는 운전자의 입력을 접속해준다. 모터 차량의 서보 보조 동력 조종 시스템은 공지된 것이지만, 작동환경에 의해 부과되는 상기 시스템상의 인자 및 제한을 통하여 특히 펌프 및 서보 보조 밸브의 설계에 독특한 일군의 특징 및 제한성을 부여하는 정밀한 고성능 시스템이 생성된다.

따라서, 통상의 독자의 편의를 위해서 이러한 구성요소의 일반적인 성질을 설명하기로 한다.

통상, 조종 휠은 조종컬럼을 통해 조종기어에 연결되고, 조종기어는 다시 타이로드에 연결되며, 각각의 타이로드 차량 부양 시스템의 조종가능한 각각의 스핀들/허브 조립체를 조종기어에 연결시킨다. 스핀들/허브 조립체는 공지된 바와 같이 규정된 원호에 걸쳐 킹 핀의 축 둘레로 회전하도록 장착된다. 조종 타이어는 스핀들/허브의 회전으로 타이어를 조종할 수 있도록 각각의 스핀들/허브 조립체에 장착된다. 조종기어의 기능은 조종컬럼의 회전을 타이로드의 선형운동으로 전환한다.

그 단순성, 밀집된 크기 및 작용의 직접성 때문에 랙과 피니온 형태의 조종기어가 가장 널리 사용된다. 이러한 형태의 조종기어에서, 피니온은 신장된 랙에 맞물려서 피니온의 회전을 랙의 선형변이로 전환시킨다. 가장 간단한 형태로서, 피니온은 조종컬럼의 일단부에 구비되며, 타이로드는 랙에 부착된다.

다른 형태의 모터 차량용 조종기어는 재순환 볼 조종기어와 워엄 및 롤러 조종기어를 포함한다. 유압 서보 보조 시스템의 구성은, 특히 서보 보조 밸브의 구성면에서, 사용되는 조종기어의 형태에 따라 달라진다.

이후의 설명에서는, 단순화 및 편의를 위하여 랙과 피니온 형태의 조종기어 및 이러한 조종기어에 의해 부과되는 서보 보조 시스템의 특정한 구성상의 제한만을 언급하기로 하는데, 이것은 이러한 구성이 가창 보편적으로 사용되기 때문이다. 그러나, 이러한 설명은 본 발명의 용도 또는 범위를 제한하려는 것은 아니다.

서보 보조 동력 조종 시스템에 있어서는, 유압펌프는 일반적으로 엔진의 크랭크축으로 부터 벨트에 의해 구동되는 통상적인 베인 형태의 펌프이다.

따라서, 베인에 의해 이동되는 유압 유체의 부피는 엔진의 속도가 증가함에 따라 증가한다. 베인을 통해 이동되는 유체의 부피에 의해 엔진속도가 달라짐으로써 통상적으로 엔진속도에 따라 또한 달라지는 유압 시스템의 고압측에서의 유체압력이 발생된다. 그러나, 동력 조종 보조 시스템은 일반적으로 미확정적으로 변하는 펌프 베인의 작동속도 전체에 걸쳐 시스템의 고압측에서의 정상상태 또는 정압을 필요로 한다. 따라서,이러한 시스템은 일정한 부피의 출력흐름을 필요로 한다.

반대로, 일정한 출력흐름은 유압 유체가 서보 보조 시스템이 고압측 및 저압측을 통해 연속적으로 재순환되는 것을 필요로 하며, 이때 시스템에 의한 어떠한 유효작업이 수행되지 않을 때에도 서보 보조 밸브 오리피스에 걸쳐 압력강하가 발생된다. 그후, 조종랙의 상응하는 작동 없이 서보 보조 밸브 오리피스의 단면적이 감소되는 것과 같은 흐름 경로상의 제한은 펌프 출력에 있어서 과도한 고압을 발생시킨다. 따라서, 서보 보조 조종에 사용되는 전형적인 펌프는 출력 흐름 조절 및 출력 압력 조절을 모두 포함한다. 이러한 2가지 기능은 펌프 출력부에 있는 유량 제어 밸브 및 압력 전환 밸브에 의해 달성된다.

유량 제어 밸브는 스프링에 의해 편향되며, 스프링의 편향과 반대방향으로 벤튜리관에 들어가는 유압 유체과 스프링의 편향을 지원하는 벤튜리관을 나오는 유체압력에 의해 작동된다. 벤튜리관은 유체를 수용하도록 펌프 베인 출력부에 위치된다. 공지된 원리된 따라, 벤튜리관을 나오는 유체압력은 그 유량이 증가될 수록 감소된다. 유량 제어 밸브에 작용하는 순수한 힘은 유체가 벤투리관에 들어가기전에 펌프 베인의 출력부로 부터 펌프 입력부 또는 저유조에 있는 시스템의 저압축으로 과도한 유량의 복귀시키도록 유량 제어 밸브를 작동한다.

압력 전환 밸브는 벤튜리관을 나오는 유체의 과도한 압력에 반응하여 탈착되는 스프링 편향식 체크 볼이다. 압력 전환 밸브가 개방될때, 벤튜리관을 나오는 유체가 시스템의 저압측으로 복귀되며, 이에 의해 펌프출력부에서의 유량 및 이에 따른 압력이 감소된다. 상기 2개의 밸브는 서로 협력하여 작용될 수 있어서 비교적 안정된 출력 흐름이 유지된다.

조종 기어 서보 보조 밸브는 제1의 밸브부재, 제2의 밸브부재 및 비틀림 바아의 3가지 주요 구성요소를 가진다. 비틀림 바아는 제1 및 제2의 밸브부재를 상호 연결시키며, 각각의 밸브부재 사이의 상대적인 각도변이의 축을 제공한다. 제1 및 제2의 밸브부재는 하나의 밸브부재가 다른 밸브부재내에 반경방향으로 배치됨에 따라 동축상으로 배치된다. 하나의 밸브부재는 조종컬럼에 연결되며, 이어서 제2의 밸브부재는 피니온에연결된다. 따라서, 비틀림 바아는 조종컬럼과 피니온 사이의 유일한 기계접속을 제공한다.

통상, 제1 및 제2의 밸브부재는 서로에 대해 정상상태의 위치에 있게 되는데, 이러한 위치는 비틀림 바아에 비틀림력이 전혀 없는 상태의 위치로 정의된다. 정상상태의 위치에서, 유체흐름은 시스템의 고압측 및 저압측 사이에 있는 밸브 오리피스를 통해 연속적으로 된다. 밸브 오리피스는 제1의 밸브부재내의 입력 개구부 및 밸브부재 사이의 통로내로의 입력 개구부로서 형성된다. 통로는 2개의 브랜치로 분기되며, 각각의 브랜치는 각각의 입력 개구부를 통해 제2의 밸브부재를 빠져 나오게 된다. 서보 보조 밸브는 또한 2개의 채널을 포함하며, 각각의 채널은 밸브 오리피스 통로의 하나의 브랜치를 유압 액튜에이터로서 기능하는 이중 작용 피스톤의 양측에 있는 각가의 챔버로 연통시킨다. 정상상태의 위치에서, 각각의 채널은 밸브 오리피스 통로로 동일하게 개방된다. 유체는 챔버와 연통하는 채널을 통해서만 챔버로 도입되거나 양측 챔버로부터 제거된다. 피스톤은 조종 랙에 접속된다.

조종 휠에서의 조종입력은 비틀림 바아 때문에 제1 및 제2의 밸브부재 사이에 상대적 각도변이를 생성한다. 이러한 상대적인 각도변이는 통로의 하나의 브랜치가 제2의 밸브부재내의 각각의 출력 개구부에 잇는 말단부에 한정되고 제1의 밸브부재내의 입력 개구부에 대해 보다 많이 개방되도록 해준다. 반대로, 통로의 다른 브랜치는 제1의 밸브부재내의 입력 개구부로 부터의 흐름으로 한정되고 제2의 밸브부재에 있는 각각의출력 개구부에 따른 말단부에서 보다 더 개방된다. 따라서, 서보 보조 오리피스의 유효 단면적은 보조 밸브의 출력 개구부에 따른 말단부에 한정된 통로의 브랜치내에 압력을 형성시킬 수 있는 상대적 각도변이가 증가하는 동안 감소되는 반면, 다른 브랜치의 압력은 이 브랜치가 시스템의 저압측에 보다 많이 연통되어 있는 출력 개구부로 보다 많이 개방될 때 감소된다. 따라서, 유체압력은 시스템의 고압측내에서 형성된다.

이러한 통로의 각각의 브랜치에서의 압력 불균형은 브랜치를 각각의 챔버에 연통시키는 채널을 통하여 액튜에이터 피스톤의 양측에 있는 챔버로 이송된다.

피스톤이 고압챔버로 부터 이동됨에 따라, 고압챔버는 고압통로와 연통된 채널로 부터 고압유체를 수용하도록 확장되며, 저압챔버는 유체를 채널을 통해 통로의 저압 브랜치로 밀어내도록 수축된다. 따라서, 피스톤은 통로의 각각의 브랜치내의 압력차를 조종 랙에 작용하는 힘으로 전환시킨다.

조종 랙에 작용하는 최초의 힘은 조종 휠에서의 조종입력에 의해 전개되고 비틀림 바아 및 피니온을 통해 결합된다. 서보 보조 밸브 부재가 전술한 바와 같이 이동될 때, 유압 액튜에이터에 의해 전개되는 힘은 기계력을 보조한다.

그후, 이러한 보조력은 비틀림 바아에 작용하는 비틀림력을 감소시킴으로써, 서보 보조 밸브를 그 정상 상태의 위치로 복귀시킨다.

서보 보조 증분은 비틀림 바아의 비틀림 경직도에 의해 결정된다. 비틀림 바아가 보다 적게 경직되어짐에따라 서보 밸브 부재의 상대적 각도변이의 크기는 조종입력의 시작시에 바아가 비틀림적으로 보다 더 경직되는 경우보다 크게 된다. 전술한 바와 같이, 밸브부재 사이의 상대적 각도변이의 크기를 증가시키기 위하여, 말단부에서 보다 한정되는 밸브 통로의 브랜치내에 전개되는 보조압력의 상응하는 증가가 있게 된다. 따라서 조종 랙에 작용하는 유압 서보 보조는 비틀림 바아의 경직도가 감소함에 따라 증가되며, 그 역이 역시 성립된다.

서보 보조량, 또는 서보 힘 증분은 조종 휠에서의 "주행감각"을 유지하도록 선정된다. 통상, 과도한 보조 또는 높은 증분은 주행감각를 감소시키고, 불충분한 보조 또는 낮은 증분은 수용할 수 없을 정도로 높은 조종작력을 발생시킨다. 전형적인 모터 차량에서, 요구되는 조종작력은 차량이 정지하고 있을 때 최대로 되고, 차량속도가 증가함에 따라 감소된다. 이러한 효과는 차량속도의 증가에 따라 타이어의 구름 및 마찰저항이 감소하는데 기인한 것이다.

전술한 서보 보조 시스템은 차량이 정지하고 있거나 매우 낮은 속도에 있을 때 필요로 하는 조종작력의 양을 감소시키는데 유용하다. 그러나 차량의 속도가 증가함에 따라, 조종 랙에 작용하는 상기 시스템에 의해 전개되는 서보 증분이 일정하게 된다. 이것은 결과적으로 보다 높은 속도에 있는 시스템에 의해 제공되는 과도한 보조를 생성하며, 이에 의해 상기 속도에서 주행감각을 저하시키게 된다. 그러나, 주행감각은 차량의운전자가 다양한 주행상황에 대응하기 위해 필요로 하는, 특히 급작스러운 회피 기동을 필요로 하는 조종제어의 정도가 증가하는 보다 높은 차량속도에서 보다 더욱 중요하다. 높은 속도에서 주행감각을 유지하기 위하여, 차량속도의 증가에 따라 시스템의 서보 증분을 감소시키는 몇몇 형태의 선행기술장치가 개발되어 있다.

흔히 전자식 가변 오리피스(EVO) 시스템으로 일컬어지는 제1의 선행기술장치는 엔진 구동식 유압펌프로부터 배출되는 유압 유체의 유속을 변경한다. EVO 시스템은 벤튜리관을 나오는 흐름을 제한하는 것을 포함한다.

이러한 제한은 벤튜리관의 방출 오리피스의 외부에서 이 오리피스와 동축상으로 배치되는 핀의 형태로 될 수 있다. 차량속도가 증가함에 따라, 핀은 점차적으로 방출 오리피스내로 삽입되며, 이에 의해 방출 오리피스의 유효 단면적을 감소시키게 된다. 이 핀은 전자식 속도 감지 액튜에이터에 의해 작동된다.

벤튜리관의 방출 오리피스내로 삽입되는 핀의 작용에 의하여, 벤튜리관을 나오는 흐름의 압력이 또한 감소되며, 이에 의해 유량 제어 밸브의 작동을 증대시키게 된다. 핀의 존재에 의거하여 유량 제어 밸브가 전술한 바와 같이 부가적인 흐름을 벤튜리관에 들어가기 이전에 펌프 베인의 출력부로 부터 시스템의 저압측으로 다시 전향시키기 때문에, 이에 상응하게 펌프를 나와서 서보 보조 밸브로 공급되는 흐름이 감소된다. 서보 보조 밸브가 이동될 때 감소된 흐름은 밸브 오리피스 통로의 한정된 브랜치내에서 감소된 압력축적이 생기도록 한다. 따라서, 감소된 압력축적은 유압 액튜에이터에 의해 전개되는 서보 보조력, 즉 시스템의 서보 증분을 감소시킨다.

EVO 시스템의 단점 및 제한점은 보조 증분이 제한된 보조압력의 범위에 걸쳐서만 변화될 수 있다는 점이다. 예를 들면, 낮은 보조압력에서 펌프의 출력 흐름은 서보 보조 밸브 통로의 한정된 브랜치내에서 효과적으로 압력을 형성하기에는 불충분하게 되며, 이에 따라 조종 랙에 작용하는 충분한 서보력으로 서보 밸브를 그 정상 상태의 위치로 복귀시킬 수 없게된다. 또 다른 단점 및 제한점은 감소된 유속에서의 EVO 시스템은 물체를 피하기 위해 교통레인으로부터 벗어났다가 다시 복귀하는 것과 같은 빠르게 이어지는 급작스러운 일시적 기동에 효과적으로 응할 수 없다는 점이다. 이와 같이 응답성이 부족한 것은 역시 기동자에게 초기 보조를 제공할 만큼 보조압력이 빠르게 형성되는 것을 수행할 수 없는 감소된 밸브를 통한 흐름에 기인한다. 결과적으로 운전자는 보조의 지연 또는 조종 휠의 진동을 감지하게 된다.

제2의 선행기술장치는 서보 보조 밸브에 결합된 반응실은 사용한다.

반응실은 차량의 속도가 증가함에 따라 증가되는 양의 유압 유체를 수용한다.

반응실내의 유체는 스프링 편향에 대향하여 작용한다. 스프링 편향을 극복하게 되면, 차량속도의 증가에 따라 증가적으로 서보 보조 밸브의 제1 및 제2의 밸브부재 사이의 상대적 각도변이의 최대 크기를 제한하도록 작동되는 기계적 그리핑 장치 또는 클러칭 장치를 작동시킨다. 이러한 기계적 작용은 전형적으로 반응실의 작용에 의해 멈춤쇠내로 강압되는 강철 볼을 수용하는 V형 멈춤쇠에 의해 달성된다. 결과적으로, 제1 및제2의 밸브부재는 함께 완전하게 체결되어 시스템으로 부터 서보 보조를 완전하게 제거할 수 있게 된다.

제2의 선행기술장치는 전술한 EVO 시스템과 동일한 문제점을 보이지는 않는다. 그러나, 제2의 선행기술 장치의 단점 및 제한점은 이러한 장치가 서보 보조 밸브의 기게적 복잡성 및 반응실과 클러치 액튜에이터의 제작을 수행하는데 필요한 정밀한 제조과정의 수를 현저하게 증가시킨다는 점이다. 극도로 비용 경쟁적인 자동차 산업에 있어어서, 이러한 형태의 장치는 특정한 고급의 차량에서만 한정적으로 유용하다는 것을 알수 있다. EVO 시스템이 오히려 차량의 광범위한 가격 범위의 스펙트럼에 보다 더 적합할 수 있다.

그럼에도 불구하고 제3의 형태의 선행기술장치도 역시 차량속도의 증가에 응하여 유압 유체를 수용하는 반응실을 사용한다. 그러나, 서보 밸브의 상대적 각도변이를 제한하는 대신에, 조종컬럼 자체에 작용하는 저항력 또는 마찰력을 도입하기 위해 반응실이 사용되며, 이에 따라 모터 차량의 운전자는 보다 더 큰 조종작력을 감지하게 된다.

제3의 형태의 선행기술장치는 매우 간단하고 비용도 저렴하다. 그러나, 이 장치의 중대한 단점 및 제한점은 조종컬럼에 작용하는 저항력을 도입함으로써, 운전자가 감지하는 조종감각이 부자연스럽게 된다는 점과 조종 시스템에서의 정교성이 부족하게 된다는 점이다. 이러한 장치는 차량 비용의 스펙트럼이 극히 낮은 하급 차량에서만 한정적으로 유용하다는 것을 알 수 있다.

발명의 요약

따라서, 본 발명의 목적은 유압 서보 보조 시스템용 가변 중분 제어장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 특히 종래의 모터 차량 서보 보조 시스템에 사용하기 적합한 상기 가변 증분제어장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 대량으로 생산될 수 있고 전술한 선행기술창치에 비해 가격 및 성능상에서 경쟁력이 있는 상기 가변 중분 제어장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일반적인 특징에 따라, 서보 보조 시스템용 가변 증분 제어장치는 밸브와 액튜에이터를 포함한다. 밸브는 작동부재와 가변 유량 오리피스를 구비한다. 작동부재의 위치는 가변 유량 오리피스의 단면적을 결정한다. 가변 유량 오리피스 유압 서보 보조 시스템의 고압측 및 저압측 사이로 유압 유체를 연통시킨다. 오리피스를 통해서 적은 양의 유체가 흐르게 되므로, 결과적으로 고압측은 가변 유량 오리피스의 단면적의 함수로서 결정되는 작동압력을 가진다.

서보 보조 시스템의 환경중에 있는 가변 조건들의 현상태에 응답하는 액튜에이터는 작동부재를 작동시켜서 가변 오리피스의 단면적이 대략 가변 조건들의 현상태의 산출에 의거하여 존재하는 미리 선정된 값으로 작동압력을 설정하는 크기가 되는 위치로 작동부재를 위치시킨다. 따라서, 서보 보조 시스템에 의해 전개되는 보조압력은 가변 유량 오리피스의 단면적의 함수가 된다.

본 발명의 일 특징에 있어서, 차량속도의 함수로서 전자신호가 전개된다.

예를 들면, 차량속도의 증가에 따라 출력신호가 상응하게 증가될 수 있다.

이러한 신호는 전자기계적 액튜에이터가 작동부재를 이동시켜 증가된 신호수준에 상응하게 밸브 오리피스를 보다 더 커지게 되도록 한다. 가변 오리피스를 통한 유량이 증가함에 따라 보조 시스템의 고압측의 압력은 상응하게 감소하게 된다.

서보 보조 밸브 통로의 한정된 브랜치내에 전개되는 서보 보조 압력의 양, 즉 보조 증분은 차량속도의 증가와 함께 가변 오리피스를 통한 유량이 증가됨에 따라 상응하게 감소된다. 물론, 이러한 결과는 상기 요소들의 다른 양극성 및 편향에 의해 달성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 상기 요소들에 위치 제어 루프가 부가될 수 있다. 위치 제어 루프는 전자기계적 액튜에이터 또는 밸브부재의 현재 위치를 감지하는 위치 감지기를 포함한다. 감지기는 전술한 차량속도를 지시하는 신호 또는 다른 가변 조건의 현상태의 함수로서 전개되는 임의의 다른 신호와 결합된 신호를 전개한다.

본 발명의 중요한 특징은 가변 보조 증본 제어장치가 서보 보조 시스템의 고압측내에서의 실시간의 유압유체 압력을 제어하도록 작용한다는 것이다.

이것은 유압펌프의 전체적인 가용 조절 유량중 소량의 고압측으로 부터 저압측으로 흘려보냄으로써, 달성된다. 이것은 펌프의 전체 출력유량을 감소시켜 전술한 단점 및 제한점을 생기게하는 선행기술의 EVO 시스템과 대조적인 장점이 된다.

본 발명의 특정 일실시예의 또 다른 중요한 특징은 이동가능한 밸브부재의 폐쇄 루프 위치설정이다. 폐쇄루프 위치설정은 선행기술 보다 우월한 많은 장점을 가진다. 예를 들면, 폐쇄 루프 위치설정은 제어되는 밸브 오리피스 면적의 정확도 및 궁극적으로 시스템의 성능 수준을 크게 향상시킨다. 폐쇄 루프 위치설정의해는 운행 한계내에서 무한적이므로 무한적으로 가변적인 보조 증분을 생성한다. 또한, 폐쇄 루프 위치설정은 기계적 복잡성, 정밀도 제작 또는 과도한 비용을 필요로 하지 않으면서 고도로 정교한 성능수준을 달성한다.

폐쇄 루푸 위치설정의 다른 장점은 진동 및 동요가 없고, 설비의 정향성이 필요없고, 주위 온도에 무관하게 되며, 유체의 점성도 변화 및 구성품의 노화가 없게 된다는 점이다.

본원 발명의 이러한 목적 및 다른 목적과, 장점 및 특징은 첨부도면 및 특허청구의 범위와 연관지어 이후의 대표적인 적합한 실시예의 설명을 고찰함으로써 당업자에게 쉽게 이해되어질 것이다.

대표적인 적합한 실시예의 설명

제1도를 참조하면, 본 발명의 원리에 따라 구성된 능동 유압 제어 시스템(12)를 포함하는 유압 유체 동력전달 시스템(10)이 도시되어 있다. 동력 전달 시스템(10)은 유압 펌프(14), 저유조(16), 고압 공급 라인(18), 유압 유체 부하(20) 및 복귀라인(22)를 포함한다. 펌프(14)는 저유조(16)으로 부터 고압 공급 라인(18)을 거쳐 당 기술분야에 공지되어 있는 바와 같이 통상 유압밸브 및 액튜에이터를 통해 고압의 유체가 유용한 작업을 수행하는 부하(20)으로 유압 유체를 공급한다. 유체가 부하(20)에서 상기 작업을 수행한 후, 유압 유체는 저압 복귀 라인(22)를 거쳐 저유조(14)로 복귀된다.

능동 유압 제어 시스템(12)는 감지기(24), 밸브(26), 제어기(28) 및 액튜에이터(30)을 포함한다. 본 발명의 일반적인 특징에 따라, 제어기(28)은 감지기(24)에 의해 감지되는 압력과 미리 정한 압력 사이의 압력차를 결정한다.

이러한 압력차에 응답하여, 액튜에이터(30)은 제1도에 가장 잘 도시된 바와 같이 고압 공급 라인(18)과 저유조(16) 사이로 유압 유체를 연통시키는 가변 유량 오리피스를 구비한 밸브(26)을 구동하여 압력차를 제거한다. 일반적으로, 제어기(28), 밸브(26) 및 액튜에이터(30)는 가변 유량 오리피스를 통한 유압 유체의 유량이 양으로 또는 음으로 되는 압력차에 각각 응답하여 증가 또는 감소되도록 배열된다. 예를 들면, 공급라인(18)내의 순간 압력이 과도하게 되면, 액튜에이터(30)은 제어기(28)에 의해 밸브(26)을 개방하도록 지시를 받게 되며, 이에 따라 오리피스를 통한 유량은 고압의 유체의 과도한 에너지를 흘려버리도록 효과적으로 증가된다.

액튜에이터(30)에 지시를 내리기 위하여, 제어기(28)은 유량 제어회로(32)와 위치 제어 회로(34)를 포함한다. 유량 제어 회로(34)는 감지압력의 전자신호 및 미리 정한 압력의 전자신호에 반응하여 각각의 상기 감지압력의 신호 및 미리 정한 압력의 신호의 함수로서의 제1지시신호를 전개한다. 위치 제어 회로(34)는 제1지시신호 및 감지된 액튜에이터 위치 전자신호에 반응하여 각각의 제1지시신호 및 액튜에이터의 위치신호의 함수로서의 제2지시신호를 전개한다. 제2지시신호는 액튜에이터(30)에 가해져서 능동 압력 제어를 수행하도록 밸브(26)을 작동시킨다. 압력 감지기(24)는 유압 유체 압력을 변환하여 감지된 압력신호를 전개한다.

보다 구체적으로 설명한다면, 유량 제어 회로(32)는 감산기(38) 및 하이패스 필터(40)를 포함한다. 감산기(38)은 미리 정한 압력의 신호와 감지압력의 신호 사이의 차이로서 오차신호를 전개한다. 하이패스 필터(40)은 오차신호로부터 제1의 여과된 전자신호를 전개한다. 전술한 제1지시신호는 제1의 여과된 신호에 선형적으로 상응화된다. 본 발명의 특정 일실시예에서, 하이패스 필터(40)은 동력 전달 시스템(10)에서의 유압응답의 원하는 대역 폭을 넘는 컷 오프주파수를 가진다.

유량 제어 회로(32)는 진폭 복조기(42), 로우패스 필터(44) 및 가산기(46)을 또한 포함한다. 복조기(42)는 제1의 여과된 신호로 부터 진폭 정보를 추출하도록 복조된 신호를 전개한다. 로우패스 필터(44)는 복조된 신호로부터 제2의 여과된 신호를 전개한다. 가산기(46)는 제1의 여과된 신호 및 제2의 여과된 신호의 합으로서 전술한 제1지시신호를 전개한다. 로우패스 필터(44)는 복조된 신호로부터 고주파 잡음을 제거하도록 선정되는 컷 오프 주파수를 가진다.

또한 제2도를 참조하면, 유량 제어 회로(32)에 의해 전개되는 제1지시신호가 시간의 함수로 그려질 때 유효 단면적에 미치는 효과를 입증하기 위한 밸브(26)의 가변 유량 오리피스의 유효 단면적 도식도가 도시되어 있다.

하이패스 필터(40)으로부터의 제1의 여과된 신호는 가산기(46)에서 로우패스 필터(44)로 부터의 제2의 여과된 신호에 가산되며, 이에 따라 제1지시신호는 별개의 2개 성분을 가지게 된다. 이들 성분은 동적 신호 성분 및 정적(편향) 신호 성분이다. 액튜에이터(30)이 공지된 구성의 선형 전자기 액튜에이터인 경우, 이러한 신호 성분들은 밸브(26)의 가변 유량 오리피스의 유효 단면적에 선형적인 영향을 미친다. 따라서, 동적 성분은 밸브(26)의 동적 변이(48)에 관련되고, 정적 성분은 밸브(26)의 정적 변이(50)에 관련되며, 이때 변이는 제2도에 가장 잘 도시된 바와 같이 가변 유량 오리피스의 유효 단면적의 변화에 관련된다.

보다 구체적으로 말하자면, 동적 변이(48)은 가변 유량 오리피스 단면적 총변화에 관련되며, 정적 변이(50)은 완전 폐쇄 조건으로 부터 측정된 것과 같은 정적 오리피스 단면적에 관련된다. 복조기(42)를 포함하지 않았다면, 밸브(26)은 본 발명에 따라 능동 압력 제어를 제공하기 위해 폐쇄된 위치 부근에서 진동되는 오리피스 단면적을 가졌을 것이다.

그러나, 복조기(42)를 포함함으로써, 변이(50)으로서 도시된 정적 또는 편향 변이에 동적 변이(48)이 부가된다. 이러한 형태에서, 밸브(26)은 입력 신호가 거의 없을 때에는 단지 폐쇄되기만 한다. 정적 변이(50)은 제1의 여과된 신호에 선형적으로 비례하므로, 밸브(26)은 필요한 경우에 개방되고 활성화되지 않았을 경우에 폐쇄된 채 유지될 수 있다. 또한, 밸브(26)은 공급 라인(18)내의 유압 유체를 감소시킬 수만 있고 증가시킬 수는 없다. 따라서, 본 발명의 특정 일실시예서는 시스템(10)에 연속적으로 작용할 수 있도록 밸브(26)을 개방한채 유지하는 것이 바람직하다. 복조기(42)는 이러한 결과를 달성하기 유압 동력 전달 시스템(10)에서 밸브(26)의 유효 단면적을 증가시킨다.

전술한 본 발명의 실시예에서는, 감산기(38)에 가해지는 미리 정한 압력 신호는 고압 공급 라인(18)내의 원하는 미리 정한 동압에 상응하도록 유도된다.

또한, 제2의 미리 정한 압력신호를 가산기(46)에 가할 수 있음을 생각할 수 있다. 이러한 제2의 미리 정한 압력신호는 전술한 바와 같이 오리피스 단면적을 제어함으로써 고압 공급 라인(18)내의 정압을 제어하게 되어, 따라서, 미리 정한 정압에 상응하게 전개된다. 이후에 보다 상세히 설명하는 몇몇 적용에에서는 부하(20)의 변동시의 조건 및 환경의 함수로서 정압을 변조하는 것이 매우 바람직하다.

제어기(28)에 관한 설명에 연이이서 설명하면, 위치 제어 회로(34)는 감산기(52) 및 보상기(54)를 포함한다. 감산기(52)는 전술한 제2지시신호와 감지된 위치신호 사이의 차이로서의 제2오차신호를 전개한다. 보상기(54)는 제2오차신호로부터 제3의 여가된 신호를 전개한다. 제2지시신호는 제3의 여과된 신호와 선형적으로 상응하게 된다. 위치 감지기(56)은 액튜에이터(30)의 위치를 감지된 위치신호로 변환한다. 위치 제어 회로(34)는 제3의 여과된 신호로 부터 제2지시신호를 전개하기 위해 필요에 따라 전력 증폭기(58)을 또한 포함할 수도 있다.

보상기(54)는 위치 제어 루프에서 공지된 바와 같은 PID 보상과정을 수행한다. PID 보상과정을 비례함수, 적분함수, 미분함수 또는 이들의 조합으로 될 수 있다. 이러한 선정은 액튜에이터(30)과 밸브(26)의 선택에 의해 결정된다.

또한 제3도 및 제4도를 참조하면, 모터 차량용 동력 조종 보조 시스템(60)에서 생각할 수 있는 하나의 용도에 대한 전술한 능동 압력 제어 시스템(12)의 유용성이 설명되어 있다. 조종 보조 시스템(60)은 유압 동력 전달 시스템(10)에 대해 설명한 바와 유사하게 펌프(14), 저유조(16), 고압 공급 라인(18) 및 복귀 라인(22)를 포함한다. 그러나, 동력 조종 시스템(60)에서는, 부하(20)이 공지된 바와 같이 조종기어(64)에 작용하는 유압 서보 보조(64)로 된다.

압력 감지기(24), 밸브(26), 및 액튜에이터(30)은 제4도에 가장 잘 도시된 바와 같이 고압 공급 라인(18) 및 복귀 라인(22)에 연결하기 위해 모듈(66)내에 조립될 수 잇다. 제어기(28)은 모듈(66)으로 부터 멀리 이격된 회로 카드(68)상에 설치될 수 있다. 이러한 특정 적용예에서, 밸브(26)은 모듈(66)의 하우징으로 형성된 밸브체(70) 및 스풀(72)를 구비하는 스풀 밸브로 되는 것이 적합하다. 밸브체(70)은 그 일단부에서 폐쇄되는 원통형 구멍(74), 공급 라인(18)로 부터의 유압 유체를 구멍(74)로 연통시키는 주입 개구부(76) 및 구멍(74)로 부터의 유압 유체를 복귀 라인(22)를 통해 저유조(16)으로 연통시키는 배출 개구부(78)을 구비한다. 스풀(72)는 축방향으로 활주가능하게 맞물려 구멍(74)내에 수용되며, 링형의 채널(80)을 구비한다. 채널(80), 주입 개구부(76) 및 배출 개구부(78)은 전행정에 걸쳐 스풀(72)가 이동하는 동안 주입개구부(76)이 링형 채널(80)을 통해 구멍(74)에 연통하도록 서로에 대해 각각 배치된다. 링형 채널(80)은 배출 개구부(78)을 통해 변동되며, 이에 의해 채널(80)을 통과하는 유압 유체를 변경하도록 채널(80)의 단면적이 효과적으로 변조된다.

제4도의 실시예에서, 액튜에이터(30)은 선형 전자기 액튜에이터(81)이다.

액튜에이터(81)은 제어기(28)로 부터의 제2지시신호가 가해지는 코어(82) 및 코일(84)를 구비한다. 현재 설명하고 있는 본 발명의 실시예에서는 코일(84)가 또한 모듈(66)내의 스풀(72)에 직접 결합된다. 선형 액튜에이터(81)에서, 코일(84)에 작용하는 힘은 코일(84)에 전류를 유도하는 제2지시신호의 진폭에 선형적으로 비례한다. 스풀 (72) 및 코일(84)는 베어링/시일(85)상에 축방향을 따라 활주가능하다. 스풀 밸브 및 액튜에이터(81)은 제2도와 관련하여 전술한 제1지시신호의 성분이 스풀을 선형적으로 변이시켜 전술한 변이곡선을 형성할 수 있도록 선형적으로 거동하기 때문에 선정된 것이다. 선형 액튜에이터(81)은 미합중국 특허 제4,912,343호 및 제5,099,158호, 1991. 12. 13에 출원되어 계류중인 공유 미합중국 출원 제007/807,123호 및 1992. 3. 23에 출원되어 계류중인 공유 미합중국 출원 제 07/855,771호에 개시된 어떤 형태의 것이라도 무방하다.

인용된 상기 출원 제 07/807,123호에 개시된 바와 같이, 코어(82)는 전자기장코일(l12) 및 자기 플럭스재의 케이스(114)를 포함한다. 전자기장 코일(112)내의 직류 전류는 케이스내에서 자기 플럭스를 전개하며, 이동가능한 코일 (84)가 배치되어 있는 공간을 가로질러 반경방향으로 전개된다. 전자기장 코일(112)에 의해 전개되는 자기 플럭스는 전자기장 코일(l12) 대신에 상기에서 인용한 특허 제4,912,343호, 특허 제 5,099,158호 및 출원 제 07/855,771호에 개시된 바와 같이 원통형의 반경방향으로 분극된 영구자석에 의해 전개될 수도 있다.

조종 보조 시스템(60)에 능동 유압 제어 시스템(12)를 적용함에 있어서, 미리 정한 제1압력신호는 전술한 바와 같이 원하는 동압에 상응하게 된다.

또한, 미리 정한 제2압력신호는 조종 보조 시스템(60)내에 정압 또는 편향압력을 제공하여 가변 유압 보조에 민감한 속도를 실현할 수 있도록 차량 주행속도에 따라 달라질 수 있다. 조종 능력은 일반적으로 차량이 정지하고 있을 때와 주차중 저속의 상태로 있을 때 가장 크게 되므로 주행속도의 증가에 따라 보조를 감소시키는 것이 박람직하다. 이렇게 되면. 조종 노력은 차량속도의 증가에 따라 감소된다. 충분히 높은 속도에서는 보조가 거의 또는 전혀 필요없게 된다. 제2신호 또는 정압신호는 이러한 편향을 쉽게 감안할 수 있다.

정압신호는 또한 조종 휠의 각도, 조종 휠의 각도의 변화율 또는 조종 응답에 영향을 미치는 다른 조건등과 같은 하나 이상의 다른 가변 조건의 현상태의 함수로서 전개될 수도 있다.

몇몇 적용예에서 동압의 일시적인 과도압력은 최소화될 수 있거나 고려할만한 정도가 되지 못하므로, 고압 공급 라인(18)내에 유압 유체의 능동 압력 감지를 제공하는 것이 필요할 수도 있다. 그러나, 전술한 바와 같은 서보 보조 시스템의 가변 보조 증분 제어를 제공하는 것이 여전히 바람직하다. 예를 들면, 제2압력신호 또는 정압신호는 유압 부하(20)에 작용하는 가변 보조 압력에 제공되는 외부 가변 조건의 현상태에 따라 달라질 수 있다고 전술한 바 있다. 시스템(10)으로 부터 동적 유량 제어 회로(32)를 제거하면 정압신호가 위치 제어 회로로의 유일한 입력이 된다는 것을 제l도로부터 명확히 알 수 있다. 조종 보조 시스템(60)과 연관하여 전술한 일례에서, 정압 신호는 가변 보조 달성할 수 있도록 주행속도에 따라 변할 수 있다.

제5도를 참조하면, 이러한 가변 보조는 제1도의 유압 동력 전달 시스템(10) 또는 특히 전술한 제3도의 모터 차량용 서보 보조 시스템(60)에 사용되는 폐쇄 루프 보조 증분 제어장치(100)으로부터 달성될 수 있다. 증분 제어장치(100)은 전술한 위치 제어 회로와 동일하다. 상기에서도 제안한 바와 같이, 제1도의 정압 수준의 신호는 감산기(52)의 플러스(+) 입력에 대한 유일한 성분으로 사용될 수 있으며, 이러한 경우 상기 신호는 보조 증분 신호로 또한 부를 수 있다.

전술한 바와 같이, 보조 증분 신호는 당업계에서 공지된 대로 주행속도, 조종 휠의 각도, 조종 휠의 각도의 변화율 또는 이들의 임의의 조합의 함수로서 전개될 수 있다. 제6도에서, 그래프(102)는 종좌표상에 도시된 보조 증분 신호의 진폭 대 횡좌표상에 도시된 차량속도의 관계를 나타내는 일례이다. 제6도로서 또는 다른 가변 조건의 함수로서 도시된 신호를 전개하는 것은 당업자의 이해 범위내에 있는 사항이다. 많은 차량에 있어서, 이러한 신호는 차량 또는 엔진 제어 컴퓨터 시스템에 의해 이미 제공될 수 있는 것이다. 보조 증분 신호의 양극성 및 진폭의 액튜에이터가 밸브(26)의 가동 밸브부재를 변이시켜서 서보 보조 수준의 감소에 따라 가변 유량 오리피스의 단면적이 증가되도록 선정된다.

서보 보조 증분 제어장치의 작동은 종좌표상의 유압 서보 보조(62)내의 보조 압력에 대한 횡좌표상의 배경기술로 인용하여 전술한 바와 같은 전형적인 동력 조종 서보 보조 밸브의 밸브 각도 사이의 관계를 도시한 제7도의 그래프(104)를 참조하여 이해될 수 있다. 곡선(106)은 밸브(26)의 밸브 오리피스가 최소치의 상태에 있어서 서보 보조 시스템(60)의 고압측으로 부터 서보 보조 시스템(60)의 저압측으로 흐르는 유체를 전혀 허용하지 않거나 상대적으로 소량의 유체만을 허용하는 경우의 보조 압력을 도시하고 있다. 곡선(18)은 밸브(26)의 밸브 오리피스가 최대치의 상태에 있어서 서보 보조 시스템(60)의 고압측으로 부터 서보 보조 시스템(60)의 저압축으로 흐르는 유체를 미리 정한 최대의 양으로 허용한 경우 보조 압력을 도시하고 있다. 곡선(106) 및 곡선(108)은 밸브(26)의 밸브 오리피스의 단면적에 종속되는 곡선군(110)에 대한 상한 및 하한을 정의하고 있다.

서보 보조 밸브의 밸브 각도가 증가함에 따라 유압 서보 보조(62)내의 서보 보조 밸브의 단면적이 보다 작게 되기 때문에, 서보 보조 시스템(60)의 고압측의 압력은 펌프(14)의 출력 흐름에 의거하여 형성된다. 이러한 관계는 다음의 식으로 표현될 수 있다.

P(A₁) =Q²/K²A₁ ²(1)

여기서, P는 서보 보조 시스템(60)의 고압측의 압력이고, Q는 펌프(14)의 출력압력이고, A₁은 서보 시스템(60)의 서보 보조 밸브의 단면적이며, K는 유압 유체의 점성도 상수이다. P는 A₁의 감소에 따라 증가하고 A₁은 서보 보조내의 서보 보조 밸브의 밸브 각도의 증가에 따라 감소하므로, 이후로 A₂로 표시하는 밸브(26)의 단면적이 폐쇄상태 또는 최소치에 있을 때 곡선(106)의 형태가 얻어진다.

밸브(26)이 개방될 때, 그 오리피스의 단면적(A₂)은 증가한다. 이후로 A_T로 표시하는 총면적은 다음의 식으로 표현될 수 있다.

A_T=A₁+A₂(2)

A₂가 증가함에 따라 서보 보조 시스템(60)의 고압측내의 보조 압력은 식(1) 및 식(2)에 의해 다음과 같이 감소된다.

P(A_T) =Q²/K²(A₁+A₂)²(3)

식(3)에 대한 식(1)의 비율을 취하고, Q가 모터 차량 보조 시스템(60)에서 일정하다고 가정하면, 상기 비율은 다음과 같다.

P(A₁)/P(A_T) =A₁/(A₁+A₂) (4)

따라서, 식(4)는 곡선균(110)에서 할 수 있듯이 보조 압력(P)는 밸브(26)의 단면적(A₂)의 함수로서 제어될 수 있음을 알려준다. 압력(P)는 곡선(106)에 도시된 최대치와 곡선(108)에 도시된 최소치 사이에서 무한적으로 변할 수 있고 명확성을 위해 도시된 제7도의 분리된 곡선(110)으로 한정되지 않음은 당업자에게 명확한 사실이 다.

전술한 실시예에서 액튜에이터(30)은 출력측의 힘이 입력측 전류에 비례하는 선형 액튜에이터(81)로 설명되었다. 그러나, 다른 형태의 비선형 액튜에이터도 액튜에이터(30)으로서 사용될 수 있다.

제8도를 참조하면, 제4도의 선형 액튜에이터(81) 대신 액튜에이터(30)으로 사용될 수 있는 비례 솔레노이드 액튜에이터(116)이 도시되어 있다. 비례 솔레노이드 액튜에이터(116)은 대략 원통형의 자기 플럭스 유도재 케이스(118), 대략 원통형의 자기 플럭스 유도재 코어(120), 전기 전류 전도 코일(124) 및 편향 스프링(126)을 포함한다. 공지되어 있는 바와 같이, 코일(124)내의 전류는 케이스(18) 및 코오(120)을 통해 이들 사이의 공간을 가로지르는 자기 플럭스를 축방향을 따라 전개한다. 공간내의 플럭스는 코어(120)을 축방향을 따라 케이스(118)을 향해 변이시킨다. 편향 스프링(126)은 코어(120)을 케이스(118)로 부터 떨어지게 편향시킨다. 코어(120)은 제8도에 가장 잘 도시된 바와 같이 축방향으로 활주가능하게 맞물려서 비자기재의 단부 캡(128)에 장착된다.

스풀(72)는 코어(120)과 일체로 형성될 수 있으며, 베어링/시일(85)에 의해 지지된다.

제9도를 참조하면, 보조 증분 신호는 직접 액튜에이터(30)에 가해될 수 있음을 알 수 있다. 이 실시예에서, 보조 증분 신호는 오픈 루프 형태로 밸브(26)의 오리피스 단면적을 결정하는데 사용된다. 전술한 모든 형태의 액튜에이터(30) 및 밸브(26)의 실시예가 또한 사용될 수 있다.

지금까지 유압 서보 보조 시스템용의 신규한 폐쇄 루프 가변 보조 증분 제어장치를 설명하였다. 당업자는 개시된 본 발명의 개념을 벗어나지 않은 채 전술한 본 발명의 실시예를 다양하게 사용하거나 변경할 수 있을 것이다.

본 발명은 대체로 유압 서보 보조 시스템에 관한 것이며, 특히 상기 시스템용의 가변 증분 제어장치에 관한 것이다.

제1도는 유압 유체 동력 전달 시스템 또는 유압 유체 서보 보조 시스템용의 능동 유압 제어 시스템의 블록선도이며,

제2도는 제1도의 유량 제어 회로의 일부분의 작동을 도식적으로 도시한 도면이며,

제3도는 제1도의 압력 제어 시스템에 포함된 모터 차량용 유압 보조 조종 시스템을 개략적으로 도기한 도면이며,

제4도는 제3도의 일부분을 그 특정한 일실시예로 보다 상세히 도시한 도면이며,

제5도는 유압 유체 서보 보조 시스템용의 폐쇄 루프 가변 보조 증분 제어장치의 블록선도이며,

제6도는 제5도의 가변 보조 증분 제어장치로 보조 증분을 입력하는 것을 도식적으로 도시한 도면이며,

제7도는 제5도의 가변 보조 증분 제어장치의 작동을 도식적으로 도시한 도면이며,

제8도는 제3도의 일부분을 다른 실시예로 보다 상세히 도시한 도면이며,

제9도는 유압 유체 서보 보조 시스템용의 개방 루프 가변 보조 증분 제어장치의 블록선도이다.

Claims

작동부재와 가변 유량 오리피스를 구비하고, 상기 작동부재의 위치에 의해 상기 오리피스의 단면적을 결정하고, 상기 오리피스에 의해 서보 보조 시스템의 고압측과 상기 서보 보조 시스템의 저압측 사이로 유압 유체를 연통하며, 상기 단면적의 함수로서 결정되는 작동 압력을 상기 고압측에 부여하는 밸브와; 상기 서보 보조 시스템의 환경내의 가변 조건의 현상태에 응답하여 상기 오리피스의 상기 단면적이 상기 가변 조건의 현상태의 산술에 의거하여 존재하는 미리 선정된 값으로 상기 작동 압력을 대략 설정할 수 있는 크기가 되는 위치로 상기 이동가능한 작동부재를 작동하는 액튜에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 서보 보조 시스템용 가변 보조 증분 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 액튜에이터는 전자기 액튜에이터인 것을 특징으로 하는 제어장치.
제2항에 있어서, 상기 전자기 액튜에이터는 선형 전자기장 코일 액튜에이터인 것을 특징으로 하는 제어장치.
제3항에 있어서, 상기 전자기장 코일 액튜에이터는 제1면과 상기 제1면에 배치된 연속채널을 구비하여 제1벽부, 상기 제1벽부로부터 이격된 제2벽부 및 바닥벽부를 형성하는 자기 플럭스 유도재의 코어와; 상기 제1벽부와 같은 공간에 걸쳐 상기 제1벽부와 절연되게 배치되고, 상기 제1면 및 바다벽부로부터 이격되고, 자체내의 전기 전류가 상기 코어내에 및 기체와 상기 제1면 사이의 지역에 있는 상기 제1벽부 및 상기 제2벽부 사이에 자기 플럭스를 전개하도록 배열되는 제1전기 전류 전도 코일과; 상기 작동부재에 장착되고 자체내에 유도된 상기 가변 조건의 현상태의 함수로서 전개되는 전기 신호가 상기 액튜에이터로 하여금 상기 작동부재를 상기 위치로 작동하도록 상기 채널내에 배치되는 제2전기 전류 전도 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어장치.
제2항에 있어서, 상기 전자기 액튜에이터는 비례 솔레노이드인 것을 특징으로 하는 제어장치.
제5항에 있어서, 상기 비레 슬레노이드는 동축상의 구멍을 가진 폐쇄 단부와 개방 단부를 구비하는 대략 원통형의 자기플럭스 전도재 케이스와; 상기 케이스내에 반경방향으로 이격된 관계로 상기 개방 단부와 상기 폐쇄 단부 사이에서 축방향을 따라 이동가능하게 배치되며, 자체로부터 축방향을 따라 돌출되어 상기 구멍을 통해 활주가능하게 수용되로 상기 작동부재를 운반하는 신장된 로드를 구비하는 대략 원통형의 자기플럭스 전도재 코어와; 상기 개방단부에서 상기 코어를 편향하는 스프링력을 가지는 스프링과, 상기 케이스내에 동축상으로 동일한 공간에 걸쳐 전기적으로 절연되게 배치되고, 상기 가변 조건의 현상태의 함수로서 전개되는 자체내의 전기 전류가 상기 액튜에이터로 하여금 상기 작동부재를 상기 위치로 작동도록 상기 코어를 또한 수용하는 전기 전류 전도 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 밸브는 스풀 밸브인 것을 특징으로 하는 제어장치.
작동부재 및 가변 유량 오리피스를 구비하고, 상기 작동 부재의 위치에 의해 상기 오리피스의 단면적을 결정하고, 상기 오리피스에 의해 서보 보조 시스템의 고압측과 상기 서보 보조 시스템의 저압측 사이에 유압 유체를 연통하며, 상기 단면적의 함수로서 결정되는 작동 압력을 상기 고압측에 부여하는 밸브와; 위치 지시 신호에 응답하여 상기 이동가능한 부재를 작동하는 액튜에이터와 ; 상기 서보 보조 시스템의 환경내의 조건의 현상태의 함수로서 전개되는 보조 증분 신호 및 감지된 액튜에이터의 위치 전기 신호에 응답하여 상기 보조 증분 신호 및 상기 감지된 액튜에이터의 위치 신호의 함수로서 상기 위치 지시 신호를 전개하고, 상기 위치 지시 신호를 상기 액튜에이터에 가하여 상기 가변 오리피스의 상기 단면적이 상기 가변 조건의 현상태의 산출에 의거하여 존재하는 미리 선정된 값으로 상기 작동압력을 대략 설정할 수 있는 크기가 되는 위치로 상기 이동가능한 작동부재를 작동하는 위치 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 서보 보조 시스템용 가변 보조 증분 제어장치.
제8항에 있어서, 상기 액튜에이터는 전자기 액튜에이터인 것을 특징으로 하는 제어장치.
제9항에 있어서, 상기 전자기 액튜에이터는 선형 전자기장 코일 액튜에이터인 것을 특징으로 하는 제어장치.
제10항에 있어서, 상기 전자기장 코일 액튜에이터는 제1면과 상기 제1면에 배치된 연속채널을 구비하여 제1벽부, 상기 제1벽부로 부터 이격된 제2벽부 및 바닥벽부를 형성하는 자기 플럭스 유도재의 코어와; 상기 제1벽부와 같은 공간에 걸쳐 상기 제1벽부와 절연되게 배치되고, 상기 제1면 및 바닥면부로 부터 이격되고, 자체내의 전기 전류가 상기 코어내에 및 자체와 상기 제1면 사이의 지역에 있는 상기 제1벽부 및 상기 제2벽부 사이에 자기 플럭스를 전개하도록 배열되는 제1전기 전류 전도 코일과; 상기 작동부재에 장착되고 자체내에 유도된 상기 가변 조건의 현상태의 함수로서 전개되는 전기 신호가 상기 액튜에이터로 하여금 상기 작동부재를 상기 위치로 작동하도록 상기 채널내에 배치되는 제2전기 전류 전도 코일을 포함하는것을 특징으로 하는 제어장치.
제9항에 있어서, 상기 전자기 액튜에이터는 비례 솔레노이드인 것을 특징으로 하는 제어장치.
제12항에 있어서, 상기 솔레노이드는 동축상의 구멍을 가진 폐쇄 단부와 개방 단부를 구비하는 대략 원통형의 자기플럭스 전도재 케이스와; 상기 케이스내에 반경방향으로 이격된 관계로 상기 개방 단부와 상기 폐쇄 단부 사이에서 축방향을 미리 이동가능하게 배치되며, 자체로부터 축방향을 따라 돌출되어 상기 구멍을 통해 활주가능하게 수용되고 상기 작동부재를 운반하는 신장된 로드를 구비하는 대략 원통형의 자기플러스 전도재 코어와; 상기 개방단부에서 상기 코어를 편향하는 스프링력을 가지는 스프링과; 상기 케이스내에 동축상으로 동일한 공간에 걸쳐 전기적으로 절연되게 배치되고, 상기 가변조건의 현상태의 함수로서 전개되는 자체내의 전기 전류가 상기 액튜에이터로 하여금 상기 작동부재를 상기 위치로 작동하도록 상기 코어를 또한 수용하는 전기 전류 전도 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어장치.
제8항에 있어서, 상기 밸브는 스풀 밸브인 것을 특징으로 하는 제어장치.
제8항에 있어서, 상기 위치 제어기는 상기 액튜에이터의 위치 신호를 전개하는 위치 감지기; 및 상기 증분 신호와 상기 액튜에이터의 위치신호 사이의 차이를 구하는 감산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어장치.
제15항에 있어서, 상기 제어기는 상기 감산기 및 산기 액튜에이터에 전기적으로 직렬연결되는 PID 보상기를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 제어장치.
제16항에 있어서, 상기 제어기는 상기 보상기와 상기 액튜에이터 사이에 전기적으로 직렬연결되는 전력 증폭기를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 제어장치.