KR100316669B1 - 파워스티어링밸브와그제조방법 - Google Patents

Abstract

밸브가 입력축(2)상에 저널된 슬리브(4)를 포함하고, 이 슬리브가 피동부재를 경유하여 입력축에 연결된 토션바(8)를 가지며, 이 밸브가 압력매체로부터 영향을 받는 파워 스티어링 기어용 유압밸브를 평형맞춤하는 방법. 이 방법은 첫 번째로 밸런스 하우징(222)내에 밸브를 삽입하는 단계, 두 번째로 슬리브에 대해 입력축(2)의 중립위치를 결정하는 단계, 세 번째로 입력축과 토션바(8)의 회전 연결에 의해 중립위치를 고정하는 단계로 구성된다. 중립위치를 결정하는데 이용된 압력매체는 공기등의 가스매체이다. 입력축(2)와 토션바(8)의 회전 연결은 접착제 (11), 솔더링, 브레이징 또는 용접과 같은 접착공정에 의해 이루어진다. 입력축(2)의 보어와 토션바(8)의 고정단부 사이의 경계면은 지지구역(12)과 접착구역(13)을 가진다. 접착구역(13)에서의 직경상의 간극은 지지구역(12)에서보다 커서 환형공동(100)이 접착 매개체(11)를 위해 제공된다.

Description

파워 스티어링 밸브와 그 제조방법{POWER STEERING VALVE AND MANUFACTURE THEREOF}

공지된 로터리 밸브는 스티어링 기어 조립체로부터 위쪽방향으로 뻗어 있고 스티어링휠축에 가요성 커플링에 의해서 연결되는 입력축을 일반적으로 채용한다. 이러한 목적으로 입력축의 연장단부에는 외부에 스플라인 가공되어 있다.

이 스티어링 기어 조립체는 입력축과 입력축상에 지지되는 슬리브 부재를 담고 있는 밸브하우징을 구비한다. 밸브 작동 마찰을 줄이기 위해서 일부 제조자들은 니들롤러 베어링을 경유하여 입력축상에 슬리브 부재를 지지시키는데, 이 니들롤러 베어링은 입력축의 외경과 슬리브의 내경 사이에서 작은 방사상 간극을 유지하도록 작용된다. 그렇지만 대다수의 제조자들은 입력축의 외경상에 직접 슬리브 부재를 저널시킨다. 본 명세서에서는 이러한 두가지 타입의 지지 모두를 "저널"로 언급하고 있다. 입력축은 슬리브를 통해 연장되고, 랙 및 피니언 스티어링 기어에 있어서, 피니언과 같은 스티어링 기어 피동부재에 대해 저널된다. "일체형"스티어링 기어박스에 있어서, 이 피동부재는 통상적으로 리써큘레이팅 볼 너트 조립체의 워엄부분이다.

덜 일반적인 다른 유압구동 밸브에서는 일체형 배열로 제조되는 슬리브 및 피니언에 의해 이완없는 구동이 용이하지만, 이 슬리브는 일반적으로 피니언으로부터 방사상으로 연장되는 구동핀에 의해 이완없는 방식으로 구동되도록 배열된다. 입력축의 하향 연장 단부에는 입력축과 피니언 사이에서 제한된 상대 회전을 할 수 있도록 피니언과 헐거운 끼워맞춤 방식으로 스플라인 가공되어 있어서, 입력축과 슬리브 사이에서도 역시 제한된 상대회전을 할 수 있다.

입력축과 슬리브 부재 양쪽 모두는 이들 요소의 상대적인 각도상 회전이 가능한 중앙 개방형 4방향 밸브를 구성하는 그 결부면 상에 형성된 외부 및 내부방향으로 면하는 길이방향 챔버를 각각 가진다.

슬리브는 밸브 하우징 내에서 작동되며, 또한 종래기술의 공지된 방식으로 좌우의 보조실린더 안팎으로, 그리고 외부유압펌프 안팎으로 압력하의 오일을 인도하게 하는 복수의 원주상의 홈 및 시일을 구비한다. 입력축과 슬리브는 피니언쪽으로 하단부에 고정된 토션바에 의해 중립위치를 향해 일반적으로 편향된다. 그러므로 슬리브의 상기 이완없는 구동은 슬리브와 토션바가 이경우의 피동부재, 즉 피니언을 경유하여 회전가능하게 연결된다는 것을 의미한다. 토션바는 피니언으로부터, 이후로부터는 토션바의 "고정단부"라고 언급되는 토션바의 상단부에서 입력축에 고정된다.

이러한 로터리 밸브의 일반적인 작동방법은 파워 스티어링 설계의 종래기술로 공지되므로 본 명세서에서는 더 이상 상세하게 설명하지 않는다. 이 작동의 설명은 로터리 밸브 개념을 개시하는 "최초의" 특허인 미특허 3,022,772 (지글러 (Zeigler)에게 허여됨)에서 찾아볼 수 있다.

좌우로 돌아가는 유압의 보조 특성이 가능한한 가깝게 일치되는 것은 대다수의 스티어링 기어의 작동에 필요요건이며, 또한 이 작동의 균형은 수반되는 다양한 요소에 부여된 유한 공차에 의해서 단지 밸브의 조립시에 성립될 수 있다. 이 균형을 확보하기 위해 밸브요소의 중립위치를 결정하는 것에는 큰 정밀도가 요구된다. 게다가, 일단 이 위치가 결정되면, 이것은 스티어링 기어의 사용연한 동안은 계속 존속된다.

대부분의 파워 스티어링 기어에 있어서 입력축 및 슬리브 요소의 이론상의 이상적인 중립위치는 슬리브에 대해서 어느 한 방향으로 입력축에 적용된 동일한 입력토크 또는 동일한 각도상 회전이 밸브작동시 좌우 보조 실린더에 공급되는 유입유체의 차압의 동일한 크기를 야기하는 위치로서 정의될 수 있다. 중립위치를 결정 및 고정하는 작동은 "평형맞춤" 작동으로 언급되며 일반적으로 토션바에 대해 입력축의 각도상 배치의 조정을 수반하는 한편 슬리브에 대한 입력축의 각도상 회전 또는 입력축(일시적으로 토션바와 연결되는)에 적용되는 입력토크가 밸브입구압력에 대항하여 측정된다.

그렇지만 "센터-테이크-오프" 스티어링 기어로 공지된 파워 스티어링 기어의 제한된 소정 부류에 있어서, 균형맞춤시 목적되는 중립위치는 반드시 상기된 위치인 것은 아니다. 이들 스티어링 기어는 주로 엔드-로케이티드 유압실린더를 채용하며, 좌우측 보조 실린더 사이의 차동작동지역을 야기한다. 이들 센터 테이크-오프 스티어링 기어에 있어서 입력축과 슬리브 요소의 중립위치는 이 차동작동지역에 의해 다른 방법으로 발생하는 불균형을 부분적으로 균형잡기 위해서 작은 소정각도만큼 종종 이동된다.

가장 일반적인 본 실행에 따라서 토션바의 고정단부는 핀에 의해 입력축에 고정되는데, 이 핀은 "평형맞춤"장치에서 수행되는 조립작동시 토션바의 고정단부와 입력축을 관통하여 드릴 가공되어 리이밍 가공된 직경방향으로 배치된 구멍을 통해 압입되어 있다.

이런 평형맞춤장치는 많은 다양한 형식을 가지지만 일반적으로 입력축의 상단부를 통해 돌출되는 토션바의 단부와 피동부재(즉 피니언 또는 워엄)는 모두 회전가능하게 클램프되어서 토션바가 비편향 상태로 있도록 한다. 입력축은 피동부재, 나아가서 슬리브에 대해서 입력축에 극히 미세한 각도상 변위를 줄 수 있는 버니어 구동 메카니즘으로 클램프된다. 요구되는 유량 및 온도에서 밸브로의 오일 공급후에, 입력축은 입구압력이 소정 체크포인트 압력에 상응할때까지 단일 방향으로 회전적으로 변위되고 이 변위의 대응크기는 기록된다. 그런 다음 입력축은 측정된 압력이 소정 체크포인트 압력과 다시 일치할 때까지 맞은 편 방향으로 회전되고 변위크기는 유사하게 기록된다. 그런 다음 이들 두 개의 각도상 변위의 평균 (중간 지점)이 계산되어 입력축은 이 위치로 회전되어 클램프된다. 그런후에 상기 구멍은 드릴링 가공 및 리이밍 가공되어 핀이 압입된다. 핀을 삽입하기 위해필요한 힘은 리이밍 가공된 구멍과 핀 사이에 있는 억지 끼워맞춤의 측정으로서 종종모니터되며, 또한 "푸시-아웃"테스트는 핀상의 소정력에 이르기까지의 핀이 유지에 대해 검사하기 위해 수행된다.

보다 덜 일반적인 다른 평형맞춤장치에서는 입구압력보다는 오히려 밸브의 좌우 원통형 포트 사이의 차압이 체크 포인트 압력을 맞추기 위한 기준으로서 이용된다. 대부분의 파워 스티어링 밸브에 있어서 1MPa의 역치 이상의 차압이 입구압력에 매우 가깝게 상응하기 때문에 단위 효과는 사실상 일치된다.

어떤 경우에서도 이런 장치로서 이용되는 방법론과 관련하여 수많은 단점들이 있다. 첫째로 드릴링 작업 및 라이밍 작업은 핀의 차후의 억지끼워맞춤을 위해 고 정밀도와 양질의 표면 마무리의 구멍을 제공하는 것이 필요하므로 시간이 걸린다. 둘째로, 구멍에 대하여 핀을 맞추는 것은 정확한 끼워맞춤을 위해 중요하다. 평형맞춤시 정확한 중립위치를 결정함에 있어서, 입력축과 토션바의 정밀한 각도상 배치는 드릴링 작업 또는 리어밍 작업에 의해 적용되는 절삭력에 의해서 혹은 심지어 핀 삽입을 위해 필요한 매우 큰 힘에 의해서 방해받는 일이 종종 있다. 그러므로 완성된 스티어링 기어 또는 밸브의 정밀검사에서 유압작동이 더 이상 균형잡혀있지 않고 밸브조립체는 전체적으로 재가공되거나 파기할 것이 요구되기도 한다. 나아가서 압력 및 각도상 회전 (또는 어떤 경우에서는 또한 입력토크 임) 모두를 위한 전자감지장치를 포함하는 이런 정밀한 평형맞춤장치에서, 금속절단작업이 이런 기계에 아주 근접하여 수행된다는 것은 기존방법의 바람직스럽지 못한 특성이다.

기존의 유압 평형맞춤방법의 세 번째 결점은 평형맞춤시 원천적으로 유압유체에 의해 밸브요소가 오염된다는 것이다. 이것은 요소들이 비교적 깨끗하고 건조되어 있어야 하는 토션바에 대한 입력축의 잠재하는 보다 정밀하고 저렴한 연결방법을 불가능하게 한다.

파워 스티어링 기어용 유압밸브를 평형맞춤하는 다른 방법, 즉 평형맞춤 매체로써 공기를 이용하는 방법은 도요타 모터 코포레이션(Toyota Motor Corpora- tion)의 출원인으로 일본특허공보 No(A) 56-108355에 개시되어 있다. 공기 평형맞춤의 이 방법은 밸브요소가 파워 스티어링 기어의 밸브 하우징 내에 사전조립되는 "스풀" 타입 유압밸브 만으로 제한된다. 공기 평형맞춤의 이 방법은 유압유체를 밀봉하기 위한 슬리브의 외부에 원주상 시일을 필수적으로 포함하는 로터리 및 피스톤 타입밸브와 같은, "스풀" 타입 이외의 밸브에서는 수행될 수 없다. 로터리 또는 피스톤 타입밸브가 파워 스티어링 기어의 밸브 하우징 내에 조립될 때, 원주상 시일의 배열이 충분한 기밀밀봉을 제공하지 않기 때문에 공기는 평형맞춤 매체로써 이용될 수 없다.

일본 특허공보 No(A) 56-108355에 개시된 바와 같은 공기 평형맞춤의 방법이 가지는 또 다른 결점은 토션바와 입력축을 연결하기 위한 드릴링 작업과 핀 끼워맞춤작업이 공지된 유체 평형맞춤의 결점과 같은 결점, 즉 드릴링 가공, 리이밍 가공 및 핀 끼워맞춤작업이 시간소비적이고 및 토션바와 입력축의 각도상 배치를 방해하는 결과를 초래할 수 있다는 결점을 가진다는 것이다.

평형맞춤의 또 다른 방법은 제임스 엔 커비 프로덕트 피티와이 리미티드(James N Kirby Products Pty Limited)의 출원인으로 국제특허출원 No. PCT/AU92/ 00580에 개시되어 있다. 이 평형맞춤 방법은 유압보다는 기계적으로 성취된다. 이 방법은 밸브요소가 오일오염으로부터 자유롭게 되어 입력축에 토션바를 고정하기 위해 접착제를 사용하는 것을 허용하지만 이들 밸브요소들이 연결되는 방법에 대한 상세한 배열은 설명되지 않는다.

본 발명은 자동차용 파워 스티어링 기어에 관한 것으로, 특히 그러한 기어에 사용되는 유압구동밸브의 평형을 맞추는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 로터리 밸브와 관련하여 설명되었지만, 본 발명이 예를들어 피스톤 밸브와 같은 덜 일반적인 스타일의 또다른 밸브에도 동등하게 적용 가능하다는 것이 예견된다.

종래기술의 밸브 및 본 발명은 다음 도면을 참조하여 설명되고 있다.

도 1은 종래기술의 스티어링기어 밸브조립체의 단면도,

도 2는 본 발명의 제2특성에 따르는 밸브조립체에서 입력축과 토션바 연결의바람직한 제1실시예의 부분단면도,

도 3은 본 발명의 제1특성에 따르는 평형맞춤장치의 사시도,

도 4는 도 3에 도시된 평형맞춤장치의 일부를 형성하는 밸런스 하우징의 단면도,

도 5는 도 4에 도시된 밸런스 하우징의 평단면도,

도 6은 밸런스 하우징의 아암을 가지는 연결부분에서 도 3에 도시된 평형맞춤장치상에 장착된 선형 액추에이터의 평면도,

도 7은 도 3의 평형맞춤장치의 본드 어플리케이팅 머신부분의 디스펜싱 노즐과 가열코일의 세부 정면도,

도 8은 부착이 적용됐을 때 도 7의 디스펜싱 노즐과 가열코일의 세부단면도,

도 9는 입력축과 토션바를 통해 직경상으로 배치된 구멍을 통해 끼워지는 롤핀 압력이 추가된 도 2와 유사한 밸브조립체의 바람직한 실시예의 부분 단면도,

도 10은 본 발명의 제2특성에 따르는 밸브조립체에서 입력축과 토션바 연결의 바람직한 제2실시예의 부분 단면도,

도 11은 본 발명의 제2특성에 따르는 밸브조립체에서 입력축과 토션바 연결의 바람직한 제3실시예의 부분 단면도,

도 12는 본 발명의 제2특성에 따르는 밸브조립체에서 입력축과 토션바 연결의 바람직한 제4실시예의 부분 단면도,

도 13은 블래더 밀봉장치를 포함하는, 도 4에 도시된 실시예에 대한 변경 실시예에서 밸런스 하우징의 단면도,

도 14는 밀봉링 배열을 포함하는, 도 4에 도시된 실시예에 대한 변경 실시예에서 밸런스 하우징의 단면도,

도 15는 프로브 밀봉장치를 포함하는, 도 4에 도시된 실시예에 대한 변경 실시예에서 밸런스 하우징의 단면도,

도 16은 도 12에 도시된 바와 같은 밸브조립체의 입력축과 토션바의 연결을 형성하도록 플라스틱을 주입시키는데 사용하는 플라스틱주입 몰딩노즐의 실시예의 단면도, 그리고

도 17은 본 발명의 제2특성에 따르는 밸브조립체에서 입력축과 토션바 연결의 바람직한 제5실시예의 부분 단면도,

본 발명의 제1특성에 따라서, 압력매체에 영향을 받는 파워스티어링 기어용 유압밸브이며 입력축상에 저널되어, 피동부재를 경유하여 토션바를 연결시켜 가지고 있는 슬리브를 포함하고 있는 상기 유압밸브의 평형맞춤방법으로써,

밸런스 하우징 내에 밸브를 삽입하는 단계,

슬리브에 대해 입력축의 중립위치를 결정하는 단계, 그리고

입력축과 토션바의 회전 연결에 의해 중립위치를 고정하는 단계로 구성되는 상기 방법에 있어서, 이 중립위치를 결정하는데 이용되는 압력매체는 가스 매체이고 이 가스 매체를 밀봉하기 위해 적용되는 임시밀봉수단은 이 중립위치의 결정시 슬리브의 외면에 접촉상태에 있는 것을 특징으로 하는 방법이 개시된다.

이 임시 밀봉수단은 슬리브 내의 적어도 하나의 입구포트를 통한 가스매체의 흐름을 허용하고 슬리브 내의 적어도 하나의 원통형 포트를 통한 흐름을 막도록 배치된다.

이 임시밀봉수단은 적어도 하나의 입구포트가 위치된 입구홈의 각각의 측면상의 축선상의 한 위치에서 슬리브와 접촉하는 제1 및 제2밀봉부분을 포함한다.

적어도 하나의 원통형 포트는 입구홈에 축선상으로 인접한 원통형 홈내에 위치된다. 밀봉부분들중 하나는 원통형 홈의 양측면과 접촉하여 원통형홈을 밀봉하여서 적어도 하나의 원통형 포트를 통한 가스매체의 흐름을 막는다.

밸런스 하우징은 임시 밀봉수단의 제1 및 제2밀봉부분 사이에 위치되어 입구홈에 인접하게 놓여지도록 배치된 환형중앙부분을 가진다. 가스매체가 입구홈으로 유동적으로 송출되어 중앙부분에 있는 보어를 통해, 입구홈에 위치된 적어도 하나의 입구포트에 도입되는 것은 바람직하다.

본 발명의 제1특성의 바람직한 제1실시예에서 적어도 하나의 밀봉부분은 유압 또는 공압으로 팽창가능한 블래더이다. 이 블래더는 평형맞춤시 환형형상이며 가압되어지도록 적용되고, 이에 의하여 내향팽창되며 슬리브에 대항하여 밀봉한다.

본 발명의 제1특성의 바람직한 제2실시예에서 적어도 하나의 밀봉부분은 탄성변형가능한 밀봉링이다. 이 밀봉링은 가압수단에 의해 가압되며 슬리브에 대항하여 밀봉하도록 적용된다. 이 가압수단은 유압, 공압 또는 기계적으로 구동되는 액추에이터 메카니즘을 포함한다.

본 발명의 제1특성의 바람직한 제3실시예에서 임시밀봉수단은 평형맞춤시 적어도 하나의 원통형 포트에 방사상으로 내향으로 대항하여 부하를 주어 적어도 하나의 원통형 포트를 밀봉하도록 배치된 적어도 하나의 원통형 프로브를 포함하고 있다. 또한 임시밀봉수단이 평형맞춤시 적어도 하나의 입구 포트에 방사상으로 내향으로 대항하여 부하를 주어 적어도 하나의 입구포트를 통한 가스매체의 흐름을 허용하도록 배치된 적어도 하나의 입구 프로브를 포함한다는 것은 바람직하다.

본 발명의 임시밀봉수단은 유압밸브의 요소가 아니다.

유압밸브는 단지 밸브의 작동시 유입유체의 밀봉을 위해 원주상의 시일을 포함한다. 이들 시일은 평형맞춤시 밸브에 끼워맞춰지지 않는다.

중립위치는 슬리브에 대해 입력축의 작은 각도상 회전변위를 위한 압력매체에서 발생되는 압력을 측정함에 의해 결정되거나, 입력축과 토션바를 계속 일시적으로 고정하고 피동부재에 대해서 입력축에 적용되는 입력토크용 압력매체에서 발생되는 압력을 측정함에 의해 결정된다.

본 발명의 방법에 의한 평형맞춤시 압력매체로서 공급되는 가스매체는 소정의 일정압력으로 조절되고, 그런 다음에 밸런스 하우징의 입구로 들어가기 전에 고정된 기준 오리피스를 통과한다. 입력축과 슬리브의 상대 각도상 변위는 밸브에 의해 발생되는 제한의 크기를 변경하여 고정된 기준 오리피스와 밸런스 하우징 사이의 상호 연결부에서 발생되는 가스압력을 변경한다. 밸런스 하우징으로의 가스입구압력은 밸런스 하우징으로의 입구에서 측정되고 중립위치를 결정하기 위한 체크압력과 비교되지만 밸브의 좌우측 원통형 포트 사이의 가스매체의 차압 역시 이용될 수 있다.

가스압력매체는 공기이고, 여과후 종래의 공장압축공기 공급원으로부터 손쉽게 공급될 수 있다. 선택적으로 질소 혹은 다른 적절한 가스매체 또는 가스혼합체가 사용될 수 있다.

입력축과 토션바는 토션바에 입력축을 고정하기 전에 서로에 대해 축선방향으로 변위된다.

입력축은 접착제, 솔더링, 브레이징, 용접(예를들어 "전자빔"용접) 또는 다른 접착매개체와 같은 접착공정에 의해 토션바에 연결되거나 또는 플라스틱이나 에폭시 아교에 의해 기계적으로 고정된다.

접착 매개체는 주입되여 가열된다. 가열은 접착 매개체가 주입되어 가속경화된 후에 발생한다. 선택적으로 가열은 그 적용을 보조하기 위해 접착 또는 키결합 매개체의 주입시에 이루어진다. 여전히 선택적으로 솔더링, 브레이징 또는 용접의 경우에 열은 접착매개체의 용해 및 분포를 용이하게 하기 위해서 적용될 수 있다. 접착공정이 "전자빔"용접인 경우에 입력축과 토션바 이들 자체가 직접 가열되어 연결되기 때문에 입력축과 토션바는 그 연결을 위한 추가의 접착매개체를 필요로 하지 않는다. 이 경우의 접착매개체는 모재이다.

입력축과 토션바 사이의 접착 혹은 기계적인 키결합 매개체가 충분한 강도를 가질 때 밸브는 밸런스 하우징으로부터 해제될 수 있는데 이 충분한 강도는 그러한 해제시 발휘된 힘이 중립위치의 고정을 교란하지 않을 정도이다.

입력축과 토션바 사이의 접착이 적절한 강도에 도달한 후에 이들이 함께 접착되어 핀이 압입 끼워맞춤되는 곳에 또는 근처에 직경상으로 배치된 구멍이 이들 양요소를 관통해 기계가공되는 것은 바람직하다. 구멍기계가공작업(예를들어 드릴링 작업 또는 드릴링 작업/리이밍 작업)에 의해 부과된 절삭력, 또는 핀의 압입에 의해 발휘된 부하가 접착매체에 의해 저항되기 때문에 입력축 및 토션바의 정밀한 각도상 배치의 상기 언급된 교란은 일어나지 않는다. 이러한 상황에서 핀은 이차적인 안전장치이며 접착매체가 평형맞춤시 부적절하게 적용되어 작용시 그로인해파손되는 드문 상황에서만 기능한다. 핀이 이차적인 안전장치이며 입력축과 토션바의 정밀한 각도상 배치가 접착매체에 의해 사실상 유지되기 때문에, 핀의 압력끼워맞춤에서의 큰 정도의 공차를 확보하는 것은 더 이상 필수적이지 않다. 따라서 보다 낮은 가격과 보다 용이한 핀장치에는 롤핀, 예를들어 Unbrako에 의해 시판되는 "Sel-Lok"핀과 같은 것이 바람직하게 채용될 수 있다.

방사상의 간극은 입력축과 토션바 사이에 존재하고 주입된 접착매개체 또는 기계적인 키결합 매개체는 사용중인 밸브로부터 유입유체가 누출되지 않게 막는 밀봉을 제공하도록 이 환형공동을 채운다.

본 발명의 제2특성에 따라서, 밸브가 입력축상에 저널된 슬리브를 포함하고, 이 슬리브가 피동부재를 경유하여 입력축에 연결된 토션바를 가지며, 이 입력축은 보어를 가지며 이 토션바가 피동부재로부터 이격되어 있고 입력축의 보어 내에 위치되어 사이에 경계면을 형성하는 고정단부를 가지며, 제위치에서 접착매개체에 의해 토션바의 고정단부와 접착되는 입력축의 보어가 슬리브에 대해 입력축의 중립위치와 상응하는 파워 스티어링 기어용 유압밸브에 있어서, 입력축의 보어와 토션바의 고정단부 사이의 경계면은 적어도 하나의 접착구역과 적어도 하나의 지지구역을 가지고, 접착매개체는 접착구역에 존재하며, 또한 입력축의 보어와 토션바의 고정단부 사이의 직경상의 간극은 지지구역에서 보다는 접착구역에서 더 커서 이 접착매개체가 환형공동에 제공되는 것을 특징으로 하는 파워스티어링 기어용 유압밸브가 개시된다.

이 환형공동은 일정한 방사상 깊이로 이루어져 있다.

제1실시예에서 토션바의 고정단부의 직경은 지지구역에서보다 접착구역에서 더 작다. 이 실시예에서 접착구역에서의 토션바의 고정단부의 직경은 지지구역에서의 직경에 비해 줄어든다.

제2실시예에서 입력축의 보어의 직경은 지지구역에서보다 접착구역에서 더 크다. 이 실시예에서 접착구역에서의 입력축의 보어의 직경은 지지구역에서의 직경에 비해 늘어난다.

환형공동은 쓰이고 있는 밸브로부터 오일이 누출되지 않게 막는 밀봉을 제공하도록 접착 매개체에 의해 완전히 채워진다.

또 다른 실시예에서 홈은 접착구역과 인접한 지지구역에서의 토션바의 고정단부내에 존재하며, 이접합구역은 과잉된 접착 매개체를 유지하기 위해 적용된다.

접착매개체는 접착제, 솔더, 브레이즈 또는 용접재료이다. 선택적으로 접착 매개체는 플라스틱이나 에폭시아교와 같은 기계적인 키결합 매개체일 수 있다.

파워스티어링 기어는 피동부재인 피니언을 가지는 랙 및 피니언 타입, 또는 피동부재로서 워엄을 가지는 일체형 타입중 어느 하나이다. 본 유압밸브는 로터리 밸브이지만, 피스톤 밸브와 같은 다른 타입의 밸브도 또한 본 발명에 따라 평형이 맞춰질 수 있다.

도 1은 로터리 타입의 전형적인 종래기술의 밸브를 개략적으로 도시하고 있다. 밸브(1)는 하우징(3)내에 담겨있고, 입력축(2)상에 저널된 슬리브(4)를 가지는 입력축(2)을 포함하고 있다. 입력축(2)과 슬리브(4)가 보조실린더(도시되지 않음)와 유압펌프 안팎으로 오일을 인도하도록 작동하는 방식은 종래기술에 잘 공지되어 있으며 여기서는 더 이상 설명하지 않는다. 입력축(2)의 하단부는 부시(6)를 경유해 토션바(8)의 하단부 상에 저널되며, 피니언(5)으로부터 축선방향으로 돌출된다. 피니언(5)으로부터 방사상으로 돌출되는 슬리브 구동핀(7)은 슬리브(4)와 피니언(5)사이에서 이완없는 연결을 제공하도록 슬리브(4)에 있는 구멍에 맞물린다. 토션바(8)는 스웨이징과 같은 편의적인 방식으로 피니언(5)에 고정 연결된다.

토션바(8)와 입력축(2)은 억지끼워맞춤된 핀(9)에 의해 연결된다. O링은 밸브(1)내에서 유체오일을 밀봉하도록 토션바(8)상의 홈(10)에 설치되어 그로 인해 입력축(2)과 토션바(8) 사이의 그 원통형 경계면에서 오일이 누출되지 않는다.

일반적으로 토션바(8)와 입력축(2)의 연결에 앞서, 입력축(2)은 슬리브(4)에 대해 회전가능하게 방향잡혀야만 하며 그로 인해 밸브(1)의 유체중립위치가 결정된다. 이 작동은 유체오일이 종래기술에서 잘 이해되고 본 발명의 "배경기술"에서 이미 설명되어 있는 방식으로 스티어링 기어에 공급되는 평형맞춤장치에서 수행된다.

일단 유체중립위치가 결정되면, 입력축(2)과 토션바(8)를 통해 직경상으로 배치되는 구멍이 드릴링 가공 및 리이밍 가공으로 형성되고 핀(9)은 그 구멍내에 억지끼워맞춤되는 한편, 입력축(2)과 토션바(8)는 각각 유지된다.

도 2는 입력축(2)이 토션바(8)와 연결되는 구역을 보여주는 본 발명의 제2특성의 제1실시예의 일부를 도시한다. 이 실시예에서 토션바(8)의 고정상단부와 입력축(2)을 서로 연결하는 종래기술의 핀(9)은 각각의 부분사이의 그 원통형 경계면에서 접착제에 의해 위치된다. 하나의 적절한 접착제는 공학 접착제 648로써 Loctite

라는 상표로 시판되고 있다. 지지구역(12)으로써 토션바(8)의 고정단부의 최대 외경은 고정작동시 접착체의 주입을 용이하게 하기 위해서 접착구역(13) 상에서의 감소된 직경으로 줄어든다는 것을 주목하라. 지지구역(12)은 입력축(2)의 보어내에서 폐쇄 헐거운 끼워맞춤을 일반적으로 가지며, 밸브내부공동(14) 내로의 접착제의 흐름을 막는 것을 목적으로 한다. 접착구역(13)내의 인위적으로 생성된 방사상간극은 일반적으로 0.02∼0.06mm정도로 제어되며, 접착제(11)가 위치하는 환형공동(100)을 형성한다.

도 10은 접착구역(13)상의 제어된 방사상간극을 다시 제공하는, 입력축(2)의 보어직경의 증가에 의해 고정작동시 접착제의 주입이 용이하게 되는 제2실시예를 도시한다. 선택적으로 도시되지 않은 또 다른 실시예에서, 토션바(8)는 도 2의 실시예과 유사한 방식으로 토션바의 고정단부에서, 보다 작은 직경으로 줄어듬을 또한 (즉, 동시에) 가질 수 있다.

이런 접착제를 사용할 때, 종래기술의 (도 1에 도시된 바와 같은)밸브의 O링과 홈(10)은 제거될 수 있다. 본 발명의 이 실시예에서 사용된 접착제는 입력축 (2)과 토션바(8)의 고정단부 사이의 환형공동(100)을 채우거나 전체적으로 둘러싼다는 점에서 입력축과 고정단부의 밀봉으로써 또한 작용하고, 따라서 입력축(2)과 토션바(8)의 (일반적으로) 원통형 경계면에서 밸브 내부의 공동(14)으로부터 오일의 누출을 막는다.

도 11은 도 2에 도시된 실시예와 유사한 제3실시예를 도시하는데, 토션바(8)의 고정단부상에 서로 가깝게 이격된 두 개의 환형돌기(57,58)를 또한 포함하며, 그 결과로써 지지구역(12)내에서 그들 사이에 원주상의 홈(59)이 존재하게 된다. 환형돌기(57)는 댐과 같이 작용해서 고정작동시 주입된 접착제의 흐름을 저지시킨다. 환형돌기(57)에 의해 제공되는 이러한 저지는 주입된 접착제가 접착구역(13)상에서 입력축(2)과 토션바(8) 사이의 환형공동(100)을 채우는 것을 확보한다. 홈 (59)은 과잉된 접착제의 저장소로써 제공된다. 고정작동이 입력축(2)과 토션바(8)사이에서 접착제를 위한 소정된 체적의 주입을 수반하는 것이 바람직하지만, 홈(59)은 입력축(2)과 토션바(8)사이의 간극이 허용 공차 내에서 감소되는 경우에, 임의의 과잉된 접착체가 돌기(57)를 넘쳐 흘러서 주입시 홈(59)내에 안전하게 유지되는 것을 확보하도록 제공된다.

도 12는 입력축/토션바 연결의 제4실시예를 도시하고 있으며, 여기에서 토션바(8)의 고정단부와 입력축의 인접한 보어는 각각 외부적으로 및 내부적으로 접착구역(13)상에서 스플라인 가공되어 있어서, 접착제 또는 플라스틱이 입력축(2)과 토션바(8)사이에서 함께 접착되거나 기계적으로 고정되도록 주입될 수 있다.

도 17은 사전-용제-도포 솔더링(혹은 브레이징)재료의 링(400)이 입력축(2)의 카운터 보어구역(401)에 위치하는 입력축/토션바 연결부에 대한, 즉 솔더링(혹은 브레이징)에 의한 접착 직전의 상기 연결부에 대한 제5실시예를 도시한다. 유도가열코일(평형맞춤장치에 대해 후술되는)은 접착구역(13)상의 환형공동(100)에 솔더 혹은 브레이즈 재료가 분포되도록 링(400)을 가열하여 용해시킨다.

토션바(8)와 입력축(2)의 보어사이의 양호한 접착이 이루어지기 위해서, 양쪽 부분은 접착매게제의 적용전에 상대적으로 깨끗하고 건조되어 있어야만 한다. 토션바(8)에 대한 입력축(2)의 고정에 앞서 중립위치를 결정하는 종래적인 방법은 이것이 유체오일과 함께 이들 각각의 부분의 오염을 야기시키기 때문에 이용될 수 없다. 본 발명의 제1특성에 따라서, 공기는 슬리브(4)에 대하여 입력축(2)의 중립위치를 결정하기 위해서 압력매체로서 이용된다. 공기는 그 부분을 깨끗하고 건조된 상태로 두어 접착 또는 또 다른 접착수단이 그들을 연결하도록 이용될 수 있게 한다.

도 3은 본 발명에 따르는 평형맞춤장치의 하나의 실시예를 도시하고 있다. 이 평형맞춤장치는 회전가능하게 장착되는 외부링부재(21)와 원통형 내부 베이스 부재(20)를 가지는 로터리 테이블(19)을 포함하고 있다. 링부재(21)는 베이스 부재(20)에 대해 수평면에서 증분(분할)회전을 적용시켜서, 각각의 밸런스 하우징 (22)은 다양한 작동이 일어나는 여섯 개의 스테이션중 하나로 가져와질 수 있다. 이 스테이션들은 이하, 스테이션 A 내지 F로 언급된다. 평행맞춤장치는 계속적인 과정에서 스테이션 A 내지 F를 통하여 밸런스 하우징을 지나가게 함으로써 밸런스 밸브에 적용된다. 그렇지만 평형맞춤장치의 작동은 하나의 밸브가 여러개의 스테이션을 실행하기 때문에 설명의 편의를 위해서 하나의 밸브의 진행과정에 대해 설명된다.

슬리브(4), 입력축(2), 토션바(8) 및 피니언(5)을 포함하는 언밸런스 밸브는 로딩스테이션(A)에서 평형맞춤장치내에 적재되는데, 이 언밸런스 밸브는 도 3에 도시되지 않았다. 도시되지 않은 로딩 메카니즘은 로보트팔 또는 당해기술의 공지된 몇 개의 다른 자동 메카니즘이다.

도 4는 로딩스테이션(A)에서 밸런스 하우징(22)내에 적재되는 언밸런스 밸브를 도시한다. 밸런스 하우징(22)은 양단부에 상부콜릿(24)과 하부콜릿(25)이 위치되어 있는 보어(23)를 포함한다. 하부콜릿(25)은 캠(16)을 포함하는 캠 메카니즘에 의해 보어(23)내에서 축선방향으로 이동가능하다. 하부콜릿(25)은 미끄럼키/키홈배열(17)에 의해 보어(23)내에서 회전되지 않는다. 언밸런스 밸브의 로딩에 앞서, 캠(16), 캠종동부(51) 및 서보모터(18)에 의해 구동되는 상태에서 U방향으로의하부 콜릿(25)의 상향이동에 기인하여, 도 4에는 도시되지 않은 상향위치에서 언밸런스 밸브를 수용하도록 하부콜릿(25)은 개방되어 준비된다. 로딩시에 언밸런스 밸브는 리딩 단부로서의 피니언(5)을 가지는 보어(23)내에 삽입된다. 피니언(5)은 공압식 실린더(26)의 작동하에서 하부콜릿(25)에 의해 클램프되며, 또한 언밸런스 밸브는 U방향의 반대방향으로 보어(23)내로 잡아당겨진다. 회전하는 상부 콜릿 캐리어(50)와 아암(28)이 일체가 되어 상부콜릿(24)은 도 5에 도시된 바와 같이 위치 (27)에 입력축(2)을 클램프한다.

도 4에 도시된 바와 같이 아암(28)은 콜릿(24)으로부터 상향 및 방사상으로 돌출되어 있고, 또한 이들은 상부 콜릿 캐리어(50)의 일부로서 Y축선에 대해 회전가능하다. 밸런스 하우징(22)은 보어(23)내에서 회전가능하게 고정유지되는 슬리브(4)의 원주상의 입구홈(15)에 공기가 공급되도록 하는 공기입구포트(29)를 가진다. 입구홈(15)의 밀봉으로는 유리 또는 브론즈 충전 테프론으로 일반적으로 제조되는 스탠다드 슬리브 원주상 시일(101)이 사용된다. 선택적으로 특히 이들 스탠다드 슬리브 시일(101)이 보어(23)에 알맞게 합치(밀봉이 야기)되지 않는 저온 작동 환경에서 평형맞춤이 수행된다면, 밸런싱은 시일(101)없이 작동되는 것이고, 또한 유압 또는 공압으로 구동되는 팽창블래더 또는 다른 보다 정교한 밀봉장치가 채용될 수 있다.

도 13, 14 및 도 15는 원주상의 시일(101) 없이, 언밸런스 밸브가 공기를 이용하여 평형을 맞추도록 하는 다양한 밸런스 하우징/밀봉장치를 도시한다.

도 13은 밸런스 하우징(122)이 평형맞춤시에 슬리브(4)의 외면에 대항하여접촉 및 밀봉되는 임시 밀봉수단(160)을 포함하는 실시예를 도시한다. 임시 밀봉수단(160)은 인접 원통형 홈(80,81) 구역에서 입구홈(15)의 축선방향으로 어느 한쪽면에 슬리브(4)를 접촉시키는 탄성중합체로 된 각각의 환형 팽창 블래더 (170,171)형상의 제1 및 제2밀봉부분을 각각 포함한다. 블래더(170,171)는 각각의 원통형 홈(80,81)의 양면을 접촉하도록 축선방향으로 충분히 넓으며, 이에 의해서 이들 원통형 홈을 밀봉하여 이들 원통형 홈에 위치되는 원통형 포트를 밀봉한다. 밸브의 평형맞춤 이전에, 블래더(170,171)는 소스(도시되지 않음)로부터 튜브(175)를 경유하고 유체입구(172,173)를 통하여 압축유체의 도입에 의해 내향 팽창된다. 블래더(170,171)는 밸런스 하우징(122)내에 수용되고 환형중앙부분(188)에 의해 간격을 두고 있으며 슬리브(4)의 입구홈(15)에 인접하여 놓여 있다. 블래더 (170,171)에 의한 원통형 홈(80,81)의 밀봉은 평형맞춤시 공기가 입구홈(15)으로 흐르는 것을 방해하여 공기가 이 입구홈내에 위치되는 입구포트를 통하게 하는 것을 방해한다. 공기는 공기리시버(165)로부터 밸브 평형맞춤을 위해 공급되고, 펌프/압축기(166)에 의해 충진되며, 레귤레이터(167)에 의해 소정의 일정압력으로 조절된다. 레귤레이터(167)는 통상의 엔지니어링 실행에 따라서 공기 필터 및 드라이어를 또한 포함한다. 공기 리시버(165)로부터 흡입된 공기는 고정된 기준 오리피스(168)를 통과하여 밸브 밸런스 하우징(122)의 입구(129)를 통과한다. 입구 (129)에서의 압력은 압력 변환기(164)에 의해 측정된다. 중앙부분(188)에서 방사상의 보어(169)는 공기를 입구홈(15)에서 입구(129)로 연통한다. 밸런싱 후에 블래더(170,171)는 감압되어서 슬리브(4)의 외면으로부터 이들 블래더를 언로드시키고 밸브를 제거시킨다.

블래더(170,171)는 공기의 작용으로 팽창되고 슬리브의 외부의 기하학적 형상에 따르며, 이 블래더를 충진시키는 공기는 실제의 공기 평형맞춤 작동을 위해 공기가 흡입되는 상기 공기 리시버(165)로부터 공급될 수 있다.

도 14는 밸런스 하우징(222)이 평형맞춤시에 슬리브(4)의 외면에 대항하여 접촉 및 밀봉되는 임시밀봉수단(260)을 포함하는 실시예를 도시한다. 임시밀봉수단(260)은 인접 원통형 홈(80,81) 구역에서 입구홈(15)의 축선방향으로 어느 한쪽면에 슬리브(4)를 접촉시키는 두 개의 밀봉링(270,271) 형상의 제1 및 제2밀봉부분을 포함한다. 밀봉링(270,271)은 폴리우레탄이나 또 다른 적절한 탄성중합체 재료로 만들어지며 밸런스 하우징(222)의 내벽(287)에 대항하여 위치된다. 밀봉링 (270,271)은 각각의 원통형 홈(80,81)의 양쪽면을 접촉하도록 충분히 넓으며, 이에 의해서 이들 원통형 홈을 밀봉하여 이들 원통형 홈내에 위치한 원통형 포트를 밀봉한다. 압축링(290,291)은 각각 밀봉링(270,271)에 축선방향으로 인접하여 위치되고, 두 개의 액추에이터 메카니즘(285,286)과 연결된다. 환형중앙부분(288)은 밀봉링(270,271) 사이에서 벽(287)으로부터 내측으로 연장되며, 슬리브(4)의 입구홈 (15)에 인접하여 놓여 있다. 밸브의 평형맞춤 전에, 도시되지 않은 소스로부터 바람직하게 유압 또는 공압으로 작동되는 액추에이터 메카니즘(285,286)은 구동되어 각각 화살표(R,S)방향으로 축선방향으로 압축링(290,291)을 압박한다. 밀봉링 (270,271)이 벽(287)과 중앙부분(288)에 의해 압박되기 때문에, 압축링(290,291)의 움직임은 밀봉링(270,271)의 밀봉표면이 슬리브(4)의 외면에 대항하여 내측으로 부풀려서 탄력적으로 밀봉하도록 한다. 밀봉링(270,271)에 의한 원통형 홈(80,81)의 밀봉은 평형맞춤시 입구홈(15)내로 공기가 흐르는 것을 방해해서 이 입구홈 내에 위치한 입구포트를 통해 흐르는 것을 방지한다. 공기는 도 13에 도시된 실시예와 유사한 방법으로 공기리시버(165)로부터 밸브평형맞춤을 위해 공급된다. 평형맞춤후에, 액추에이터 메카니즘(285,286)은 대향방향으로 구동되어 압축링(290,291)이 더 이상 밀봉링(270,271)을 압축하지 않게 되고, 이로 인해 슬리브(4)의 외면으로부터 이들 밀봉링을 개봉시키며 밸브를 제거하게 한다.

도 15는 밸런스 하우징(322)이 평형맞춤시 슬리브(4)의 외면에 대항하여 접촉 및 밀봉되는 임시밀봉수단(360)을 포함하는 또 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예는 홈 그 자체를 원주상에서 밀봉하는 것보다는 슬리브(4)의 외면상에서 원통형 홈(80,81)과 입구홈(15) 내에 위치된 포트를 임시밀봉수단(360)이 직접 밀봉한다는 점에서 도 13 및 도 14에 도시된 밀봉장치와는 다르다. 임시밀봉수단(360)은 복수의 입구프로브(375)와 원통형 프로브(370)(참조의 편의상 그중 하나만이 도 15에 도시된다.)를 가지고 있다. 입구프로브(375)는 지지부재(376)상에 이동가능하게 장착되어서, 밸런스 하우징(322)의 내측 및 외측방향으로, 화살표(M)로 도시된 방향으로, 바람직하게 유압 및 공압으로 (자세하게 도시되지 않음)구동될 수 있다. 마찬가지로 원통형 프로브(370)는 지지부재(372)에 이동가능하게 장착되며, 밸런스 하우징(322)의 내측 및 외측방향으로 화살표(N)로 도시된 방향으로 구동될 수 있다.

밸런스 하우징(322)내로 밸브를 삽입하기 전에, 입구프로브(375) 및 원통형프로브(370)는 밸브가 밸런스 하우징(322)으로 들어가도록 외측방향으로 끌어당겨진 위치에 있다. 일단 밸브가 삽입되면, 입구프로브(375) 및 원통형 프로브(370)는 내향으로 이동되도록 구동되고 입구포트(95) 및 원통형 포트(96) 각각에 대항하여 밀봉한다. 참조의 편의상 하나의 입구프로브(375)와 하나의 원통형 프로브 (370)만이 도 15에 도시되었지만, 그런 복수의 프로브가 요구된다. 예를 들어 8슬롯 로터리 밸브에서 입구홈(15)내에는 네 개의 입구포트가 있고 각각의 원통형 홈 (80,81)내에는 네 개의 원통형포트(96)가 있다. 6슬롯 로터리 밸브에서는 입구홈 (15)내에 세 개의 입구포트(95)가 있고 각각의 원통형 홈내에 세 개의 원통형 포트 (96)가 있다. 작동시에 각각의 입구프로브(375)와 각각의 원통형 프로브(370)는 내측으로 이동해서 입구포트와 원통형 포트를 각각 밀봉하도록 동시에 구동된다. 입구프로브(375) 및 원통형 프로브(370)는 입구포트(95) 및 원통형 포트(96) 각각에 대항하여 효과적으로 밀봉되도록 탄성중합체 재료로 만들어진 팁을 가진다. 일단 프로브가 도 15에 도시된 바와 같이 밀봉위치에 있으면, 밸브의 공기평형맞춤은 작용될 수 있다. 공기는 도 13에 도시된 실시예와 유사한 방법으로 공기 리시버 (165)로부터 입구프로브(375)내에 위치된 입구보어(379)를 통해 입구포트(95)로 공급된다. 공기는 동일한 압력으로 모든 입구 프로브(375)에 공급되야만 하므로, 이 공기는 환형 공기분배 매니폴드(366)를 경유하여 모든 입구프로브(375)로 송출된다. 각각의 입구프로브(375)는 휨 가능한 튜브(367)에 의해 공기분배 매니폴드 (366)에 유동성 있게 연결된다.

일단 밸브의 평형이 맞춰지면 입구프로브(375) 및 원통형 프로브(370)는 잡아당겨져서 입구포트(95) 및 원통형 포트(96)는 개봉되며 밸런스 하우징(322)으로부터 밸브가 제거된다.

밸런스 하우징의 상기 설명된 실시예중 어느 하나가 사용될 때, 공기 평형맞춤의 방법은 밸런스 하우징(22)을 도시하는 도 3 및 도 4의 실시예를 참조하여 더 설명된다.

일단 언밸런스 밸브의 로딩이 로딩스테이션(A)에서 이루어졌다면 로터리 테이블(19)의 링부재(21)는 분할회전되어 밸런스 하우징(22)이 체킹스테이션(B)으로 이동한다. 여기서, 언밸런스 밸브는 도시되지 않은 탐지수단에 의해 밸런스 하우징(22)의 보어(23)내에 정확하게 안착되었는지 검사되고, 아암(28)과 상부 콜릿 (24)은 Y축선에 대해 방향이 잡혀져서 스테이션(C)에서의 다음 작동을 위해 정확한 위치에 있게 된다. 링부재(21)는 분할회전되어서 밸런스 하우징(22)이 스테이션 (C)으로 이동되게 한다.

스테이션(C)에서 이루어지는 작동은 슬리브(4)와 연관하여 입력축(2)의 유체중립위치를 결정한다. 스테이션(C)에서 일어나는 제1작동은 아암(28)과 선형 액추에이터(30)를 맞물리게 하는 것이다. 밸런스 하우징(22)과 연결되는 여과된 공급공기는 소정의 일정압력으로 조절되며 공기입구포트(29)내로 흡입되기 전에 도 3에 도시되지는 않았지만 도 13에 도시된 실시예에 상세히 설명된 오리피스와 유사한 고정된 기준 오리피스를 통과한다.

도 3에 도시된 바와 같이 선형 액추에이터(30)는 두 개의 피봇지지(31)에 의해 베이스부재(20)상에 지지되고, X축선에 대해 피봇된다. 선형 액추에이터(30)는공압식 맞물림 액추에이터(32)의 연장에 의해 도시되지 않은 맞물리지 않은 위치로부터 맞물린 위치까지 X축선에 대해 회전가능하게 압박된다. 도 6에 도시된 맞물린 위치에서 아암(28)의 자유단은 블록(35)에서 V형상 갭(33)내에 이동가능하게 구속되고, 블록(35)은 선형 액추에이터(30)의 회전가능한 나사가공된 부재(36)에 이동가능하게 장착된다. 서보모터(34)에 의한 나사가공된 부재(36)의 회전은 맞물린 위치에 있을 때 Y축선에 대해 아암(28)과 상부 콜릿(24)을 회전시키는 블록(35)의 선형이동을 야기한다.

일단 선형 액추에이터(30)가 아암(28)과 맞물린 위치에 있으면, 다음 단계는 슬리브(4)에 대해 입력축(2)의 중립위치를 결정하는 것이다. 나사가공된 부재(36)를 따라서 블록(35)의 선형이동이 아암(28)의 회전을 초래해서 상부 콜릿 캐리어 (50)에 소재하는 상부 콜릿(24)의 회전을 또한 초래하기 때문에 슬리브(4)에 대해 입력축(2)의 각도상 변위를 또한 야기시킨다. 슬리브(4) 하부콜릿(25)에 의해 유지되는 피니언(5)과 강성적으로 연결되기 때문에 슬리브(4)가 고정적으로 유지되는 동안 입력축(2)은 상부콜릿(24)과 클램프된 관계로 회전가능하게 이동한다.

선형 액추에이터(30)는 슬리브(4)에 대해 입력축(2)의 각도상 변위를 측정하는 엔코더를 포함하는 제어수단(도시되지 않음)에 연결된다. 이 제어수단은 도 3에 도시되지는 않았지만 도 13에 도시된 실시예에 상세하게 설명된 것과 유사한 공기공급에 있어서 압력변환기에 또한 연결되어서 공기입구(29)에서 공기압을 측정할 수 있다. 선형 액추에이터(30)에 의한 아암(28)의 회전의 결과로서 슬리브(4)에 대한 입력축(2)의 각도상 변위는 다양한 측정 공기압을 야기한다. 중립위치는측정기압의 소정의 체크압력에 상응할때까지 일방향으로 입력축(2)을 변위시킴으로써 결정되고 입력축(2)의 각도상 변위의 이 크기는 기록된다. 그런 다음에 입력축 (2)은 측정된 압력이 소정된 체크압력과 다시 같아질때까지 반대방향으로 회전되고 이 반대방향에서 입력축(2)의 각도상 변위의 크기는 유사하게 기록된다. 이들 두 개의 각도상 변위의 평균 또는 중간지점이 계산되어 입력축(2)은 이 평균위치로 회전이동되며, 이 평균위치가 중립위치이다. 밸런스 하우징(22)이 본딩 스테이션(D)으로 분할이동되기 전에 이 중립위치를 유지하기 위해서, 상부 콜릿(24)은 상부 콜릿 캐리어(50)의 디스크 부분(52)상에 공압식 브레이크 캘리퍼(53)의 클램핑 작동에 의해 회전가능하게 유지된다.

캠(16)을 포함하는 상기된 캠 메카니즘은 요동 메카니즘으로서 또한 작용한다. 이 요동 메카니즘은 중립위치의 결정에 수반하여 그리고 밸런스 하우징(22)이 스테이션(D)으로 분할이동되기 전에 작동된다. 캠(16)은 Y축선을 따르는 단축선왕복운동을 하부콜릿(25)으로 전달해서 입력축(2)을 제외하는 모든 밸브요소에 전달한다. 이 왕복축선운동은 토션바(8)의 고정단부와 입력축(2)사이에 존재하는 잔류 마찰토크를 극복해서 토션바(8)가 입력축(2)에 토션바(8)의 단부를 고정시키기 전의 비편향 상태에 있도록 한다.

도 3에 도시된 바와 같이 본드 어플리케이팅 머신(37)은 본딩스테이션(D)에 위치된다. 이 스테이션에서는 입력축(2)에 대해 비편향 상태에서 토션바(8)의 고정단부를 접착하도록 작용한다. 고정은 접착제를 적용시킴으로써 이루어지는 한편 입력축(2)은 슬리브(4)에 대해 중립위치에서 유지된다. 본드 어플리케이팅 머신(37)은 수직방향으로 미끄럼 가능한 캐리지(39)를 가지는 수직의 지지부재(38)를 포함된다. 디스펜싱노즐(40) 및 저주파유도 가열코일(41)은 캐리지(39)상에 동축방향으로 장착된다. 노즐(40)은 노즐(40)의 아래에서 캐리지(39)에 고정된 가열코일(41)을 가지는 캐리지(39)에 대해 수직방향으로 미끄럼 가능하다. 공급선(42)은 접착제 공급원(도시되지 않음)으로부터 노즐(40)로 접착제를 송출한다.

밸런스 하우징(22)이 본딩 스테이션(D)으로 옮겨질 때, 입력축(2) 및 토션바 (8)는 노즐(40) 및 가열코일(41)과 함께 동축선상에 정렬된다 (도 7). 접착제가 적용되기 위해서 캐리지(39)가 하향이동되어 가열코일(41)은 그 자유단 근처에서 입력축(2)을 에워싸고 노즐(40)은 가열코일(41)과 함께 밀봉접합되도록 아래로 내려와서 노즐(40)의 개구가 이 자유단에서 입력축(2) 및 토션바(8)의 원통형 경계면을 에워싼다 (도 8). 그런 다음에 접착제가 삽입되어서 입력축(2) 및 토션바(8) 사이의 원통형 경계면 사이 및 주위, 즉 접착구역(13)내향으로 전개된다. 그리고나서 노즐(40)은 위로 끌어당겨지고 가열코일(41)이 잠시동안 작동되어 입력축(2)의 상단부, 토션바(8)의 고정단부 및 접착제 부근을 가열한다. 가열은 접착제의 경화를 보조한다. 그런후에 코일(41)역시 위로 끌어당겨진다. 이제 밸런스 하우징(22)은 경화 스테이션(E)으로 분할이동될 수 있다.

경화 스테이션(E)에서 밸런스 하우징은 작용되지 않고, 그 단일 목적은 여러 요소에서 잔열에 의해 접착제의 또다른 경화를 할 수 있게 한다. 그런 다음 밸런스 하우징(22)이 언로딩 스테이션(F)으로 분할이동되어 이 언로딩 스테이션에서 상부 콜릿(24)은 해제되고 하부콜릿(25)은 상승하여 균형잡힌 밸브를 해제하며, 그후로보트팔이나 자동 메카니즘(도시되지 않음)에 의해 평형맞춤장치로부터 균형잡힌 밸브가 제거된다.

일단 평형맞춤장치로부터 제거되면, 균형잡힌 밸브는 접착제의 또 다른 경화를 위해 옆에 위치된다.

접착제가 충분한 강도에 도달했을 때, 균형잡힌 밸브(1)는 직경방향으로 배치된 구멍이 입력축(2) 및 토션바(8)가 함께 접착되는 곳에서 또는 근처에서 입력축(2) 및 토션바(8)의 고정단부를 통해 틀에 맞게 만들어지는 분리작업 스테이션으로 이동된다. 도 9에 도시된 바와 같이 핀(55)은 그 다음에 압입끼워맞춤될 수 있다. 핀(55)은 롤핀이고 종래의 핀(9)의 경우에 요구되는 바와 같이 동일 정도의 억지끼워맞춤될 필요는 없다. 주로 핀(55)은 안전장치이며 밸브의 작동시 접착이 떨어지는 드문 상황에서만 기능하게 된다.

도시되지 않은 또 다른 실시예에서, 수행되는 단계와 이 방법을 수행하기 위한 장치에 있어서 본 발명의 방법은 다양해서, 상이한 형상을 가지는 평형맞춤장치를 야기할 수 있다.

예를들어 도시되지 않은 실시예에서 입력축(2)과 토션바(8)의 고정단부 사이의 접착제는 솔더, 브레이즈 또는 용접이음("전자빔"용접에 의해 얻어지는 것과 같은)에 의해 대체될 수 있다.

도 12를 참조하여 상기된 바와 같이 입력축(2)과 토션바(8)의 고정단부 사이의 접착제가 플라스틱과 같은 기계적인 고정매개체로 대체되는 실시예에서, 평형맞춤장치의 상기 실시예에서 본딩 스테이션(D)은 플라스틱 주입 몰딩 스테이션으로대체된다. 이러한 몰딩 스테이션은 도 16에 도시된 바와 같은 일실시예에서 입력축(2)의 자유단 상에 설비되도록 적용되는 주입노즐(97)을 포함할 수 있다. 노즐 (97)은 보어(98)를 가지고 이 보어를 통하여 플라스틱은 입력축(2)과 토션바(8)의 고정단부 사이의 공동으로 송출된다. 개략적으로 도시된 바와 같이 플라스틱은 전형적인 나사 피더(99)에 의해 노즐(97)로 공급된다.

도시되지 않은 다른 실시예에서 상기된 평형맞춤장치는 수행되는 작동과 작업스테이션의 갯수에서 차이가 있을 수 있다. 예를들어 하나의 변형예에서 상기 실시예의 로딩스테이션(A)과 언로딩스테이션(F)은 평형맞춤된 밸브가 제거된 후 밸런스 하우징(22) 내로 언밸런스 밸브의 로딩이 이루어지는 단일 스테이션으로 합병될 수 있다.

도시되지 않은 또 다른 실시예에서 경화스테이션(E)은 다양한 작동의 순환시간과 접착제의 경화시간에 의존할 필요가 없을 수도 있다.

선택적으로 공정의 긴 순환 시간을 소비하여, 스테이션들(A 내지 F)(또는 그것들의 부분집합)은 단일의 다중기능 스테이션으로 합병될 수 있다.

도시되지 않은 또 다른 실시예에서 밸런스 하우징/밀봉장치는 도 13, 14 및 15에 도시된 것들과는 형상 및 형태에 있어서 상이한 밀봉장치를 포함한다. 블래더, 링시일 및 프로브와 같은 다양한 밀봉요소의 조합이 밸런스 하우징/밀봉장치의 도시되지 않은 단일 실시예에 사용될 수 있다는 것 또한 이해되어야만 한다.

본 명세서에 개시된 평형맞춤 방법은 중립위치의 결정시 입력축이 회전가능하게 고정 유지되고 피동부재(이에 따라 또한 슬리브)가 회전되는 "역전"평형맞춤장치 형식에 동일하게 적용될 수 있다는 것 또한 당해기술의 숙련자에 의해 식별되어질 수 있다. 이런 평형맞춤장치에서 밸런스 하우징 및 밸런스 하우징과 결합된 임시밀봉수단은 회전가능하게 플로트되어서 그결과 피동부재가 회전되는 것으로써 슬리브의 외면상의 밀봉이 방해받지 않게 된다. 또한 이러한 형상의 평형맞춤장치에서 다시 슬리브의 외면상의 밀봉이 방해받지 않게 되도록 밸런스 하우징이 추가적으로 축선방향으로 플로트될 수 있다면 입력축을 제외하는 모든 밸브요소에 적용되는 상기 축선방향 왕복운동은 수용될 수 있다. 선택적으로 축선방향의 왕복운동은 입력축에 적용되고 키배열이 채용되어 이 요소의 회전운동이 일어나지 않는 것을 확보한다.

공기등의 가스식 매체에 의해 밸브를 평형맞춤하는 것이 본 실시예에 도시된 것과는 역전방향으로 밸브를 통해 공기가 지나감으로써 또한 성취될 수 있다는 것과 또한 이해될 수 있다. 이것은 슬리브내 포트를 통해 밸브로부터 공기 현존을 야기한다.

본 발명의 정신과 범주를 벗어남없이 도면을 참조하여 설명되어진 바와 같은 본 발명의 방법과 장치로 다양한 변형과 수정이 가능하다는 것이 당해기술의 숙련자에게 명백해진다.

Claims (20)

1. 압력매체에 영향을 받는 파워스티어링 기어용 유압밸브이며, 입력축상에 저널되어, 피동부재를 경유하여 토션바를 연결시켜 가지고 있는 슬리브를 포함하고 있는 상기 유압밸브의 평형맞춤방법으로서,

   밸런스 하우징 내에 밸브를 삽입하는 단계,

   슬리브에 대해 입력축의 중립위치를 결정하는 단계, 그리고

   입력축과 토션바의 회전 연결에 의해 중립위치를 고정하는 단계로 구성되는 상기 방법에 있어서, 상기 중립위치를 결정하는데 이용되는 압력매체는 가스 매체이고 상기 가스 매체를 밀봉하기 위해 적용되는 임시밀봉수단은 상기 중립위치의 결정시 슬리브의 외면에 접촉상태에 있는 것을 특징으로 하는 방법
2. 제 1 항에 있어서, 상기 임시 밀봉수단은 슬리브 내의 적어도 하나의 입구포트를 통한 가스매체의 흐름을 허용하고 슬리브 내의 적어도 하나의 원통형 포트를 통한 가스매체의 흐름을 막도록 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 임시밀봉수단은 적어도 하나의 입구포트가 위치된 입구홈의 각각의 측면상의 축선상의 한 위치에서 슬리브와 접촉하는 제1 및 제2밀봉부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 원통형 포트는 입구홈에 축선상으로 인접한 원통형 홈내에 위치되고, 상기 밀봉부분들중 하나는 원통형 홈의 양측면과 접촉하여, 원통형홈을 밀봉하여서 적어도 하나의 원통형 포트를 통한 가스매체의 흐름을 막는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 밸런스 하우징은 임시 밀봉수단의 제1 및 제2밀봉부분 사이에 위치되어 입구홈에 인접하게 놓여지도록 배치된 환형중앙부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 가스매체는 입구홈에 유동적으로 송출되어 중앙부분에 있는 보어를 통해, 입구홈에 위치된 적어도 하나의 입구포트에 도입되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 가스매체는 입구홈 내에 위치된 적어도 하나의 입구포트를 경유하여 밸런스 하우징의 환형중앙부분에 있는 보어에 유동적으로 송출되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 3 항에 있어서, 상기 제1 및 제2밀봉부분중 적어도 하나는, 밸브 평형맞춤시 유압 또는 공압으로 가압되며 이에 의해 슬리브의 외면에 대항하여 접촉 및 밀봉되도록 내향 팽창되는, 내향 팽창가능한 환형 블래더인 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 3 항에 있어서, 상기 제1 및 제2밀봉부분 중 적어도 하나는 밀봉링을 탄성변형시키도록 배치되어 그 밀봉링의 내주면이 슬리브의 외면에 대항하여 접촉 및 밀봉되게 하는 밀봉링 가압수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 가압수단은 기계식, 유압식, 공압식 또는 이들의 조합식이며 또한 방사상 내측으로 밀봉링의 외주면에 부하를 주도록 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 9 항에 있어서, 상기 가압수단은 기계식, 유압식, 공압식 또는 이들의 조합식이며, 또한 축선상으로 밀봉링을 압축하도록 배치되고, 상기 밀봉링은 밸런스 하우징의 보어부분에 의해 그 외주면 상에 압박되어 상기 밀봉링의 축선상의 압축이 그 내주면의 직경의 감소를 초래하는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제 1 항에 있어서, 상기 밸런스 하우징은 압력매체가 밸브를 통해 흘러가도록 포트가 있으며 또한 서로에 대해 회전가능하게 하도록 입력축과 토션바를 유지하도록 맞추어져 있는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 임시밀봉수단은 유압밸브의 요소가 아닌 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제 1 항에 있어서, 상기 유압밸브는 밸브의 작동시 단지 유입유체의 밀봉을 위한 원주상의 시일을 포함하고 상기 원주상의 시일은 평형맞춤시 밸브에 끼워맞춰지지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제 1 항에 있어서, 상기 임시밀봉수단은 밸런스 하우징내에 포함되는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제 1 항에 있어서, 상기 중립위치는 슬리브에 대해 입력축의 작은 각도상 회전변위를 위한 가스매체에서 발생되는 압력을 측정함에 의해 결정되거나 피동부재에 대해서 입력축에 적용되는 입력토크를 위한 가스매체에서 발생되는 압력을 측정함에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제 1 항에 있어서, 평형맞춤시 공급된 상기 가스매체는 소정의 일정압력으로 조절되며, 그 다음에 밸런스 하우징에 대한 입구로 들어가기 전에 고정된 기준 오리피스를 통과하는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 가스압력매체의 상기 압력은 밸런스 하우징에 대한 입구에서 측정되어 체크압력과 비교되어서 중립위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제 1 항에 있어서, 상기 가스매체는 여과된 압축공기 공급원으로부터 공급되는 공기인 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제 1 항에 있어서, 평형맞춤시 가스 매체는 밸브로 도입되거나 슬리브에 있는 포트를 통해 밸브로부터 배출되는 것을 특징으로 하는 방법.

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