KR100217526B1

KR100217526B1 - 유체 유동 제어 밸브

Info

Publication number: KR100217526B1
Application number: KR1019970021302A
Authority: KR
Inventors: 유끼오 우찌다; 사찌꼬 노죠
Original assignee: 도오다 고오이찌로; 가부시키가이샤 유니시아 젝스
Priority date: 1996-05-28
Filing date: 1997-05-28
Publication date: 1999-09-01
Also published as: EP0810396A2; US5785075A; KR970074477A; EP0810396A3

Abstract

유량 제어 밸브 장치는 유입 통로로부터 배출 통로로의 작동 유체의 흐름을 가변적으로 제한하기 위해 배출 통로의 상류에 유체식으로 배치된 제어 오리피스와, 스풀 챔버 내에 활주 가능하게 수용되고 제1 및 제2 압력 챔버를 형성하는 밸브 스풀과, 밸브 스풀을 제1 압력 챔버를 향해 편의시키기 위해 제2 압력 챔버 내에 배치된 제어 스프링 및 배출 통로 내의 압력 변화에 응답하여 밸브 스풀에 결합된 제어 스프링의 설정 스프링 편의를 가변적으로 조절하기 위한 스프링 편의 조절 장치를 포함한다.

Description

유체 유동 제어 밸브

제1도는 본 발명의 유도 제어 밸브 장치의 실시예 1를 도시하는 종단면도.

제2도는 가동 스프링 시트 부재가 펌프 출구의 고압 하에 있는 제2압력 챔버에 밀접 위치된 조건 하에서, 실시예 1의 유동 제어 밸브를 도시하는 종단면도.

제3도는 펌프 출구 압력과 제어 오리피스의 개구 면적 사이의 관계를 도시하는 그래프.

제4도는 실시예의 유동 제어 밸브 장치의 유동 제어 특성을 도시하는 그래프.

제5도는 본 발명의 유동 제어 밸브 장치의 실시예 2를 도시하는 종단면도.

제6도는 가동 슬리브가 제1압력 챔버의 고압 하에 있는 제2압력 챔버에 밀접위치된 조건 하에서, 실시예 2의 유동 제어 밸브를 도시하는 종단면도.

제7도는 본 발명의 유동 제어 밸브 장치의 실시예 3를 도시하는 종단면도.

제8도는 외측 스풀이 제1압력 챔버 및 제2압력 챔버 모두의 고압 하에 있는 제1압력 챔버에 밀접 위치되는 조건 하에서, 실시예 3의 유동 제어 밸브를 도시하는 종단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

5 : 스풀 챔버 8 : 출구 통로

9 : 제어 오리피스 14 : 밸브 스풀

15 : 제1압력 챔버 16 : 제2압력 챔버

17 : 제어 스프링 19 : 드레인 통로

20 : 입구 통로 43, 54, 71, 99 : 복귀 스프링

60 : 주 오리피스 62 : 보조 오리피스

[발명의목적]

[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]

본 발명은 자동차 엔진과 같은 원동력과 구동 연결을 갖는 유압 펌프에 의해 발생된 가압 작동 유체의 유동률을 적절하게 제어하고, 유압 동력 조향 장치와 같은 유압 작동기로 작동 유체의 제어된 유동을 공급하기 위한 유동 제어 밸브에 관한 것이다.

조향 휘일의 회전에 조력하도록 운전자의 조향력(운전자에 의해 조향 축에 수동으로 인가된 조향 토크)을 배증시키기 위해 유체 압력원으로부터의 오일 유압을 사용하는 통상적인 유압 동력 조향 장치에서, 엔진 구동 오일 펌프가 유압원으로 자주 사용된다. 유압 동력 조향 장치에서, 운전자는 조향력의 일부를 공급하고, 동력 조향 장치의 동력 지원부가 필요한 남은 조향력을 제공한다. 공지된 바와 같이, 최대 조향력은 차량이 이동하지 않을 때, 또는 주차중, 또는 저속 주행중 차륜이 회전될 때 필요하다. 달리 말해서, 대부분의 동력 지원은 낮은 엔진 회전수에서 필요하다. 반대로 차량이 고속 주행중에는 엔진 구동 동력 조향 지원 펌프가 또한 고속으로 작동된다. 그러나 저속 주행중 또는 아이들링 중에 비해 예를 들어 고속 또는 순항 속도에서의 고속 주행중에는 동력 조향 유니트(또는 유압 작동기)에 인가된 부하는 작다. 달리 말해서 조향 링크 및 도로상의 조향되는 차륜의 타이어의 기계적-유압 저항력(또는 조향되는 차륜에서의 조향 저항)이 작다. 즉 엔진의 고속으로 작동하고 펌프가 고속일 때, 조향 안정성 면에서는 동력 지원이 거의 필요치 않거나, 필요가 없다. 높은 엔진 회전 속에서 높은 펌프 체적의 보상을 위해, 동력 조향 장치는 통상적으로 펌프 및 조향 기어 고압 호스 사이에 유체 접속된 유체 유동 제어 밸브를 사용한다. 요구되는 동력 지원을 제공하기 위해 종래의 유동 제어 밸브는 아이들링 중 또는 엔진이 저속 주행중에 최대 요구 유량으로 펌프 유동을 증가시키고, 엔진 속도가 아이들로부터 증가하여 소정의 엔진 속도에 도달할 때에 펌프 유동을 오리피스 제한을 통해 제어된 유량으로 제한하고 펌프 유동률에서 요구 유동률을 감하여 얻어지는 남은 오일을 저장조로 복귀시키도록 설계된다. 근래에 펌프 동력 요구를 감소시키고, 동력 조향 장치의 고압 호스에 공급되는 작동 유체의 유동률을 효과적으로 감소시키고 남은 작동 유체의 유동률을 동력 지원이 거의 필요치 않거나 필요치 않은 중립, 직진 작동중 증가시켜 에너지 절약을 만족시킬 수 있는 다른 종류의 동력 조향 시스템이 제안되고 개발되었다. 유압 동력 조향 장치에 적합한 한 유체 유동 밸브가 일본 특개평6-8840호에 개시되어 있다. 일본 특개평6-8840호에 개시된 유체 유동 밸브는 펌프의 출구 포트와, 동력 실린더와 회전 밸브를 내장하는 동력 조향 조립체의 고압 호스 사이에 유체 배치된 적어도 2개의 스풀 밸브를 사용한다. 전술한 스풀 밸브 중 제1밸브는 파일럿 작동형 감압 밸브와 같은 기능을 갖고, 제1 및 제2압력 챔버를 한정하기 위해 원통형 스풀 챔버에 활주가능하게 수용된 슬라이딩 스풀을 갖는다. 제1챔버는 그것을 통해 펌프 출구부터 가압된 작동 유체가 제1밸브 내로 도입되는 유입 포트와, 이를 통한 유동률이 제1밸브의 스풀의 축방향 위치에 따라 제한되는 유동 제한형 드레인 포트를 갖춘다. 복귀 스프링이 제2압력 챔버에 작동 배치된다. 제2압력 챔버는 펌프 출구와 연결된 토출 통로와 오리피스를 통해 연통하는 파일럿 포트를 갖춘다. 그러므로 제1밸브의 스풀의 축방향 위치는 제1밸브의 스풀의 양 단부 면의 압력 차와 제2챔버의 복귀 스프링의 편의력에 따라 결정된다. 반면 제2밸브는 토출 통로의 압력에 민감한 바이패스 밸브로서의 역할을 한다. 바이패스 밸브(제2스풀 밸브)는 또한 스풀 챔버와 스풀 챔버를 제1 및 제2압력 챔버로 분할하기 위해 그 안에 활주 가능하게 수용되는 슬라이딩 스풀을 포함한다. 바이패스 밸브의 제1압력 챔버는 오리피스를 통해 토출 통로에 연결되고, 반면 바이패스 밸브의 제2압력 챔버는 2개의 포트, 즉 제1스풀 밸브의 파일럿 포트에 연결된 한 포트와 복귀 라인(또는 저장조)에 연결된 다른 포트를 갖춘다. 복귀 스프링이 또한 바이패스 밸브의 제2압력 챔버에 배치된다. 일본 특개평6-8840호에 개시된 종래의 제어 밸브의 경우, 펌프 유출 포트에 연결된 토출 통로의 압력이 조향 휘일이 중립이고 동력 조향 유니트가 작용하지 않는 상태로 떨어질 때, 바이패스 밸브의 스풀은 그 스프링 로드 위치를 향해 이동하고, 그러므로 제1스풀 밸브의 제2챔버의 파일럿 포트는 바이패스 밸브의 제2챔버에 노출된 2개의 포트를 통해 오리피스를 경유해 저압측(저장조)과 연통한다. 이는 제1밸브의 스풀이 강제로 스프링 로드 위치와 대향 위치를 향해 이동하게 하고, 제1밸브의 드레인 포트의 복귀 통로 개방의 크기를 최대로 유지한다. 즉 제1밸브의 드레인 포트는 완전 개방으로 유지된다. 그 결과 동력 조향 고압 호스에 공급되는 작동 유체의 양은 효과적으로 감소된다. 이 방식으로 제1스풀 밸브와 바이패스 밸브는 서로 협동하여 요구되는 유동을 동력 조향 유니트에 공급하고 잔여 유동을 저장조로 복귀시킨다. 그러나 종래의 유동 제어 밸브에서 제한 오리피스는 토출 통로와, 가압 작동 유체의 토출 통로 및 제1스풀 밸브의 제2압력 챔버의 파일럿 포트 사이의 연결 라인과, 파일럿 포트와 바이패스 밸브 사이의 연결 라인에, 각 스풀의 축방향 운동을 위한 각 스풀의 양 단부면 상의 원하는 압력차를 발생시키기 위해 유체 배치된다. 제1밸브의 제2압력 챔버가 바이패스 밸브(제2스풀 밸브)에 의해 저압측(저장조)과 연통할 때, 펌프로부터의 가압 작동 유체는 필연적으로 제한 오리피스를 경유해 바이패스 밸브를 통해 저장조로 드레인된다. 다시 말해서 동력 조향 유니트가 동력 조향 유니트가 작동하지 않고, 조향 휘일은 중립 위치로 유지되고 조향되는 차륜이 앞으로 똑바르게 되어 있고, 따라서 동력 조향 유니트에 인가된 부하(기계적 유압 저항력)가 극히 낮을 때에도, 펌프로부터 작동 유체의 일부분은 소정의 유동 저항을 갖는 제한 오리피스 또는 계량 장치를 항상 통과하여야 하고 압력 강하(또는 오리피스 제한)을 겪는다. 이는 펌프 작업 부하의 낭비를 초개하고 에너지 절약은 만족스럽게 이루어지지 않는다. 또한 종래의 유동 제어 밸브 장치는 작동기에 인가된 부하(유압)와 상관 관계에 있는 토출 압력(즉 펌프 유출구의 압력)에 따라 펌프로부터 작동기(동력 조향 유니트)로의 가압 작동 유체의 유동률을 제어하는 기능을 갖는다. 작동기에 인가된 부하가 작을 때(토출 통로의 압력이 낮을 때), 작동기에 공급된 작동 유체의 유동은 오리피스에 의해 우발적으로 제한될 수 있다. 도로상의 조향되는 휘일의 타이어의 저항력(조향되는 휘일에서의 조향 저항)이 예를 들어 빙판, 눈 또는 젖은 도로상과 같이 이른바 낮은 μ의 도로에서 주행중이고 그러므로 작동기에 인가된 부하가 작은 경우와 같이 작은 특정 조건하에서, 조향 휘일이 크게 회전되면, 오리피스 제한(압력 강하)으로부터 발생하는 유동률의 부족이라는 다른 문제가 있다. 이를 피하기 위해 펌프의 토출 압력은 작동기에 인가된 부하가 낮을 때에도 작동 유체의 최소 필요 유동률을 보장하기 위해 오리피스에 의해 초래된 압력 강하를 고려하여 어느 정도 높은 압력 수준으로 설정되어야 한다. 이는 에너지 절약 효과를 반감시킨다.

[발명이 이루고자 하는 기술적과제]

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 종래의 기술의 결점을 방지하는 유체 유동 제어 밸브를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 파워 스티어링 유니트 등의 유압 작동기가 작동하지 않아 요구되는 작동 유체 압력이 낮을 때 에너지 절감 효과를 적절히 수행하여 유압 펌프의 소모적인 에너지 손실을 억제하는 유동 제어 밸브를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 작동기에 인가되는 부하(작동기의 압력면에 인가되는 유압)가 낮은 경우에도 유압 작동기(파워 스티어링 유니트)에 작동 유체의 적정 유량을 효과적으로 공급하는 유동 제어 밸브를 제공하는 것이다.

[발명의 구성 및 작용]

본 발명의 상기 및 다른 목적들을 성취하기 위하여, 유체 유동 제어 밸브 장치는 스풀 챔버와, 유압 작동기의 입구 포트에 유동 가능하게 연결되도록 된 유출 통로와, 펌프 유출구에 유동 가능하게 연결되도록 된 입구 통로와, 저장조에 유동 가능하게 연결되도록 된 출구 통로와, 입구 통로로부터 유출 통로로의 작동 유체의 유동을 가변적으로 제한하도록 유출 통로의 상류 측에 유동 가능하게 배치된 제어 오리피스와, 스풀 챔버 내에 활주가능하게 수납되며 스풀 챔버의 내주벽과 협동하여 제1압력 챔버 및 제2압력 챔버를 형성하는 밸브 스풀과, 제1압력 챔버를 향해 밸브 스풀을 편의시키도록 제2압력 챔버 내에 배치된 제어 스프링과, 유출 통로 내의 압력 변화에 응답하여 밸브 스풀과 관련된 제어 스프링의 설정된 편의력을 가변적으로 조절하는 스프링 편의력 조절 수단을 포함하며, 입구 통로를 제어 오리피스를 통해 유출 통로와 연통시키고 밸브 스풀의 일단부와 관련하여 출구 통로 개구의 크기를 제어하도록 입구 통로 및 출구 통로는 제1압력 챔버로 개방되어 있으며, 유출 통로 내의 압력은 제2압력 챔버 내로 도입되고, 제어 스프링은 입구 통로로부터 제어 오리피스를 통해 유출 통로로 작동 유체의 요구 유량을 공급하고 나머지 작동 유체를 출구 통로로 귀환시키도록 밸브 스풀 및 제어 오리피스와 협동하며, 제어 오리피스는 주 고정 오리피스와, 주 고정 오리피스에 평행하게 배열된 부 오리피스로 구성되고, 부 오리피스는 부 오리피스의 개구 크기를 가변적으로 계량하도록 제1압력 챔버 내의 압력에 응답한다.

[실시예 1]

제1도를 참조하면, 본 발명의 유체 유동 제어 밸브는 자동차용 유압식 파워 스티어링 장치를 통해 유동하는 파워 스티어링 유체(작동 유체)를 위한 유동 제어 밸브의 경우에 있어서 예시되어 있다. 제1도에서 알 수 있는 바와 같이, 제어 밸브 하우징(1)은 펌프 본체(2)와 일체로 형성된다. 밸브 하우징(1) 내에 원통형 밸브 스풀 챔버(5)가 형성된다. 스풀 챔버(5)의 하나의 개방 단부는 O 링 등의 밀봉링(3)을 갖는 플러그(4)에 의해 유체 밀봉 방식으로 밀봉된다. 커넥터(7)는 스풀 챔버(5)의 다른 개방 단부에서 나사 연결된다. 커넥터(7)에는 밀봉 시일을 제공하도록 외주 상에 밀봉링이 설치되어서, 오일 누설을 방지한다. 활주 밸브 스풀(14)은 스풀 챔버(5) 내에 활주가능하게 수납되며, 스풀 챔버(5)의 내주벽과 관련하여 제1압력 챔버(15) 및 제2압력 챔버(16)를 형성한다. 스풀(14)은 제2압력 챔버(16) 내에 작동 가능하게 배치된 제어 스프링(17)의 편의력에 의하여 제1압력 챔버(15)를 향해(제1도에서 볼 때 좌측을 향해) 영구적으로 편의된다. 스풀이 가장 좌측 위치로 이동된 상태에서, [랜드(18)를 포함하는] 밸브 스풀 좌측 단부는 (도시되지 않은) 저장조에 연결된 출구 통로(또는 귀환 통로)(19)의 개구를 최소치(예컨대 0)로 감소시키도록 작용한다. 입구 통로(20)는 펌프로부터 제1압력 챔버(15) 내로 방출된 가압 작동 유체를 공급하도록 제1압력 챔버(15)에 유동 가능하게 연결된다. 전술된 커넥터(7)의 좌측의 큰 직경 부분에는 직경이 크고 축방향으로 연장되는 유출 통로(8)가 형성되어 파워 스티어링 유니트, 즉 유압 작동기와 연통한다. 한편, 커넥터(7)의 우측의 작은 직경 부분에는 유출 통로(8)가 제1압력 챔버(15)와 연통하게 하는 축방향으로 연장되고 직경이 작은 단차형 보어(stepped bore, 51)가 형성된다. 원통형의 중공 단차형 보조 스풀 밸브(52). 저압 챔버(53)는 보조 스풀 밸브(52)의 작은 직경 부분의 외주와 단차형 보어(51)의 내주벽 사이에 형성된다. 복귀 스프링(54)은 보조 스풀 밸브(52)를 제1압력 챔버(15)를 향해 편의시키도록 저압 챔버(53) 내에 배치된다. 보조 스풀 밸브(52)의 가장 우측 이동은 커넥터(7)에 고정된 스토퍼 핀(55)에 의해 제한된다. 커넥터(7)에는 외주상에서 2개의 원주 방향으로 연장된 환상 홈(11, 65)이 형성된다. 커넥터(7)는 원주 방향으로 연장되는 환상 홈(59)을 갖는 단차형 보어(51)의 내주벽에 형성된다. 커넥터(7)에는 홈(11)을 유출 통로(8)와 연통시키도록 환상 홈(11)의 바닥 면으로 개방된 경사 관통 개구(12)가 형성된다. 커넥터(7)에는 입구 통로(20)에 노출되고 제1압력 챔버(15)와 대면한 절결부(63)가 형성된다. 또한, 커넥터(7)에는 저압 챔버(53)가 환상 홈(65)과 연통되게 하는 반경 방향 보어(64)가 형성된다. 또한, 저압 챔버(53)는 [밸브 하우징(1)에 형성된]경사 보어(66), 압력 감응식 오리피스(67) 및 유체 통로(68)를 통해 출구 통로(19)와 연통한다. 통로(68)의 좌측 개방 단부는 플러그(69)에 의해 단단히 밀봉되는 반면에, 통로(68)의 우측 개방 단부는 출구 통로(19)로 개방된다. 통로(68)는 출구 통로(19)를 통과하는 방식으로 밸브 하우징(1) 내에서 보어가 형성된다. 보조 스풀 밸브(52)에는 제1압력 챔버(15)를 연통시키는 축방향 유체 통로(56)가 형성된다. 축방향 통로(56)는 반경 방향 관통 개구(58)를 통해 내부 환상 홈(59)과 연통한다. 커넥터(7)의 유출 통로(8)와 대면한 보조 스풀 밸브(52)의 우측 단부에는 축방향 통로(56)를 연통시키는 축방향으로 연장된 유동 제한 주 오리피스(60)가 형성된다. 보조 스풀 밸브(52)의 우측 단부의 외주면(61)은 유출 통로(8)를 향해 테어퍼진다. 테이퍼진 외주면(61) 및 커넥터(7)의 내부 환상 홈(59)의 견부는 가변 오리피스로서 기능하는 부 오리피스 통로(62)를 형성한다. 제1도에서 알 수 있는 바와 같이, 부 오리피스 통로(62)는 주 오리피스(60)와 평행하게 배열된다. 주 오리피스(60) 및 부 오리피스(62)는 유출 통로(8) 내로 도입되는 유체 유량을 제어 또는 계량하는 제어 오리피스(9)를 구성한다. 밸브 하우징(1)에는 축방향으로 연장된 스풀 챔버(5)에 대해 평행하게 연장되는 다른 유체 통로(21)가 형성된다. 유체 통로(21)의 일단부(우측 단부)는 폐쇄 단부로서 형성되고, 통로(21)의 타단부(좌측 단부)는 조립시 플러그(22)에 의해 단단히 밀봉되는 개방 단부이다. 통로(21)의 좌측은 압력 감응식 오리피스(23) 및 경사 보어(24)를 통해 커넥터(7)의 외부 환상 홈(11)과 연통하는 반면에, 통로(21)의 우측은 하우징(1)에 형성된 반경 방향 통로(25)를 통해 제2압력 챔버(16)와 연토한다. 반경 방향 통로(25)는 제2압력 챔버(16)를 통과하는 방식으로 반경 방향으로 보어가 형성된다. 반경 방향 통로(25)의 상부 개방 단부는 플러그(26)에 의해 단단히 폐쇄된다.

활주 스풀(14)은 외주에서 원주 방향으로 연장되는 환상 홈(27)이 출구 통로 또는 귀환 통로(19)와 대면하는 상태로 있게 된다. 스풀(14)에는 환상 홈(27)의 바닥 면으로 개방된 반경 방향 관통 개구(28)가 형성된다. 또한, 스풀(14) 내부에는 제2압력 챔버(16)를 향해 연장되고 반경 방향 관통 개구(28)와 연통하는 축방향 보어(29)가 형성된다. 압력 해제 밸브(34)는 스풀(14)의 축방향 보어(29) 내에 마련된다. 압력 해제 밸브(34)는 체크-볼 밸브(30), 볼 밸브 가압기(pusher, 31), 체크 스프링(32) 및 축방향으로 연장되는 중앙 보어를 갖는 원통형 중공 플러그(33)로 구성된다. 알 수 있는 바와 같이, 유출 통로(8) 내의 제어된 압력이 과도하지 않은 정상 압력 레벨일 때, 볼 밸브(30)는 스프링(32)의 편의력에 의해 플러그(33)의 좌측 밸브 시트를 향해 편의되어서, 플러그(33)의 중심 보어의 좌측 개방 단부가 통상 상태에서 폐쇄되고 제2압력 챔버(16)와 출구 통로(19) 사이의 유체 연통이 폐색된다. 유출 통로(8) 내의 압력이 크게 상승하여 소정치에 도달한 경우에, 해제 밸브의 볼 밸브(30)는 좌측을 향해 축방향으로 이동하여, 유출 통로(8)의 출구 통로(귀환 통로, 19) 사이의 중간 통로를 개방하게 하며, 이에 의해 유출 통로 내의 제어된 압력을 안전한 값으로 제한하고 파워 스티어링 유니트 시일, 호스 등에 대한 손상을 방지하도록 한다. 참조 부호 35는 오일 필터를 나타낸다.

가동 스프링 시트 부재(37)의 우측 플랫 단면(41)은 플러그(4)의 내주연과 합체된 조절 압력 챔버(36)를 한정한다. 가동 스프링 시트 부재(37)의 좌측 원통 중공부는 스풀(14; 정확하게 플러그(33))의 우측 단부와 합체된 제2압력 챔버(16)를 한정한다. 가동 스프링 시트 부재(37)는 제2압력 챔버(16)와 조절 압력 챔버(36) 사이에 배열되고 원통형 중공부(38)와 비교적 큰 직경 플랜지부(39)로 이루어진다. 원통형 중공부(28)는 제2압력 챔버(16)의 내주연 벽에 활주가능하게 결합된다. 원통형 중공부(38)와 일체로 형성된 단차형 단부면(40)은 제2압력 챔버(16)에 대면하고 유체 유동 조절 스프링(17)용 스프링 시트로 작용한다. 다른 한편으로, 플랜지부(29)는 조절 압력 챔버(36)의 내주연 벽에 활주가능하게 결합된다. 플랜지부(39)의 플랫 단부면(41)은 조절 압력 챔버(36)에 대면하고 단차 단부면(40)의 직경보다 큰 직경을 갖는다. 제2압력 챔버(16)가 관통하여 조절 압력 챔버(36)와 소통하는 축상 중심 관통 구멍(42)이 가동 스프링 시트 부재(37)에 형성되어서, 챔버(16) 내의 압력을 관통 구멍(42)을 통해서 챔버(36)로 안내한다. 복귀 스프링 챔버(44)는 플랜지부(39)의 좌측 환상 단부 면과 밸브 하우징(1)의 견부 사이에 한정된다. 복귀 스프링(43)은 복귀 스프링 챔버(44)에 배열되어서 가동 스프링 시트 부재(37)를 조절 압력 챔버(36)를 향해 편향시킨다. 복귀 스프링 부재(44)는 압력 감지 오리피스(45)와 경사 보어(46)를 통해서 출구 통로(19)와 소통한다. 가동 스프링 시트 부재(37)의 축상 극좌 구동은 원통형 중공부(38)의 극좌 단부와 제2압력 챔버(16)의 내주여녀 벽에 형성된 단차부(47) 사이에 인접함으로써 제한된다. 구동 스프링 시트 부재(37)의 축상 최우측 구동은 플랜지부(39)가 내적으로 형성된 작은 융기부(48)와 플러그(4)의 내벽 면 사이에 인접함으로써 제한된다.

상술한 배열과 함께, 펌프 배출구로부터 방출된 가압 유동 유체는 입구 통로(20)와, 제1압력 챔버(15)와 보조 스풀의 축상 보어(56)와 주 오리피스(60) 및 보조 오리피스(62)로 이루어진 제어 오리피스(9)를 통해서 출구 통로(18)로 방출된다. 개략적으로 말하면, 파워 조향 유니트가 비교적 저속으로 구동하는 펌프와 수직으로 작동할 때 밸브 스풀(14)은 조절 스프링(17)의 편향에 의해서 제1압력 챔버(15)를 향해 편향되어, 출구 통로(19)는 주로 랜드(18; land)에 의해서 폐쇄되고, 제1압력 챔버(15) 내 대부분의 작동 유체는 제어 오리피스(9)를 통해서 파워 조향 유니트(도시되어 있지 않음)와 같은 유압 작동기로 주입된다. 펌프 속도가 증가할 때, 펌프로 부터 가압된 작동 유체의 방출량은 점차 증가한다. 제1압력 챔버(15)로 유입하는 작동 유체의 양이 펌프의 방출량 증가와 함께 증가할 때, 제어 오리피스(9)를 가로 지른 압력 강하 차이는 증가한다. 이후, 제1압력 챔버(15)로 유입하는 작동 유체는 압력 강하를 나타내는 제어 오리피스(9)를 통과한 후, 출구 통로(18)로 유입된다. 제어 오리피스(9)는 차등 압력 발생 장치뿐만 아니라 측정 오리피스로서 작용하고, 결과적으로, 스풀(14)은 제어 오리피스(9)를 가로지른 압력차에 응답하여 우측 방향(제1도 참조)으로 축상 이동한다. 유체 유동 제어 오리피스(9)의 우향 이동이 복귀 통로 구멍 크기를 증가시켜서, 잔존 작동 유체가 출구 통로(19)를 통해 저장소에 효과적으로 복귀되고 결과적으로 엔진 고속 동안 조향 안정성을 확신한다. 본 발명의 유동 조절 밸브 장치에서, 조절 스프링(17)은 스풀(14)의 축사 위치 조절에 기여하고, 영구적으로 복귀 스프링(43)을 외주연에 갖추고 2개의 압력 수용 표면 즉 제2압력 챔버(16)에 대면하는 단차 단부면(40) 및 조절 압력 챔버(36)에 대면하고 단차 단부면(40)의 직경보다 큰 직경을 갖는 플랫 단부면(41)을 갖춘 가동 스프링 시트 부재(37)에 인접한다는 것을 주목해야 한다. 조절 압력 챔버(36)의 압력(유체 통로(12, 24, 23, 31 및 25)를 통해서 출구 통로(8)와 소통하는 제2압력 챔버(16) 내의 압력에 등가임)이 낮을 때, 가동 스프링 시트 부재(37)는 복귀 스프링(43) 최우측 위치 편향에 의하여 유지된다. 최우측 위치에서, 작은 융기부(48a)가 플러그(4)의 내벽 표면에 인접하여서 제2압력 챔버(16)의 부피 성능이 최대로 증가하고 조절 압력 챔버(36)의 부피 성능이 최소로 감소하여 그 결과 조절 스프링(17)의 축상 길이는 설정된 길이(L1)로 된다(제1도 참조). 스풀(14)과 가동 스풀이 시트 부재(37) 사이에 배열된 조절 스프링(17)의 세트 스프링 편향은 작게 된다. 역으로, 조절 압력 챔버(36) 내의 압력이 높을 때, 가동 스프링 시트 부재(37)는 원통형 중공부(38)의 극좌 단부가 하우징(1)의 단차부(47)에 인접하는 자체의 극좌 위치를 향하여 스프링(43)의 편향에 대항해서 변위하고 제2압력 챔버(16)의 부피 성능은 최소로 감소되고 조절 압력 챔버(36)의 부피 성능은 최대로 증가하며 그 결과 조절 스프링(17)의 세트 스프링 편향은 설정된 길이(L1)보다 짧은 길이(L2; 제2도 참조)에 기인하여 커진다.

이제, 제3도 및 제4도를 참조하면, 제어 오리피스 개방 면적에 대한 펌프 배출 압력 특성과 조절된 유동 속도에 대한 펌프 배출 압력 특성이 도시되어 있다. 실시예의 유체 유동 조절 밸브 장치의 작동은 제3도 및 제4도의 특성에 따라서 이후에 상세히 기재될 것이다.

예를 들어, 유압 작동기(파워 조향 유니트)가 중립에서 조향 바퀴에 작용하지 않으면, 출구 통로(8) 내의 압력은 낮고 조절 압력 챔버(36) 내의 압력은 낮은 수준에 유지된다. 가동 스프링 시트 부재(37)는 우단 위치에 유지되고 그 결과 조절 스프링(17)의 세트 스프링 편향은 상당히 약해진다. 유압 작동기의 비작동 상태 하에서, 출구 통로(8) 내의 압력이 낮은 경우에, 펌프로부터 입구 통로(20)로 방출된 작동 유체의 압력(즉, 펌프 배출 압력)은 낮게 된다. 그러므로, 제1압력 챔버(15) 내의 압력은 출구 통로(19) 내의 압력과 실질적으로 동일하다. 보조 스풀 밸브(52)는 제1도에 도시된 바와 같이 스프링(54)의 편향에 의해서 우단 위치를 향해 이동하고, 보조 오리피스(62)의 개방 면적은 최대값에 유지되고, 달리 말하면, 제어 오리피스 구멍 크기는 제3도의 단선(a-b)에 의해 예시된 바와 같이 최대까지 증대한다. 이 조건하에서, 스풀(14)의 축상 위치는 상대적으로 작은 세트 스프링 편향의 조절 스프링(37)에 의해 조절된다. 제어 오리피스 구멍의 최대 크기와 함께, 제어 오리피스(9)를 관통하는 작동 유체의 유속은 제4도의 단선(A-B)에 예시된 바와 같이 조절된다. 펌프 배출구 내의 압력이 상대적으로 낮은 경우에, 출구 통로(8) 내의 압력이 낮고 펌프의 방출 측 내의 압력이 낮으며 부가적으로 오리피스 구조(오리피스 제한)가 최대 오리피스 개방 면적에서 가장 낮기 때문에, 제어 오리피스(9)를 관통하여 출구 통로(8)로 유동하는 작동 유체의 유속은 설정된 제1유속에 유지된다.

출구 통로(8) 내의 압력이 증가하고 조절 압력 챔버(36) 내의 압력이 점진적으로 증가하기 때문에, 가동 스프링 시트 부재(37)는 조절 압력 챔버(36) 내의 압력 상승에 의하여 복귀 스프링(43)의 편향에 대향하여 제2압력 챔버(16)를 향해 이동한다. 그 결과 조절 스프링(17)이 조절 압력 챔버(36) 내의 압력 상승에 따라 점차적으로 수축하여 증대된 세트 스프링 편향을 나타낸다. 동시에 출구 통로(8) 내의 압력이 상승할 때, 펌프로부터 입구 통로(20)로 방출된 작동 유체의 압력(즉, 펌프 배출 압력)은 높게 된다. 제1압력 챔버(15)에 대면하는 보조 스풀 밸브(52)의 압력 수용 표면 상 압력 및 저압 챔버(53)에 대면하는 보조 스풀 밸브(52)의 압력 수용 표면 상 압력 사이의 압력차는 크게 된다. 그 결과, 보조 스풀 밸브(52)는 스프링(54)의 편향에 대항하여 좌향으로 변위한다. 보조 스풀 밸브(52)의 좌향 이동은 보조 오리피스 개방 면적으로 점차적으로 감소시켜서 선형 형태의 가변 보조 오리피스(62) 효과(오리피스 수축)를 증대시킨다. 전체적으로, 제어 오리피스 개방 면적은 점차 최소까지 감소된다. 제3도의 단선(b-c)은 오리피스 개방 면적의 선형 감속을 명백하게 나타낸다. 상술된 보조 스풀 밸브(52)의 일시적 변위 상태에서, 활주 스풀(14)은 조절 스프링(17)의 약간 큰 스프링 편향 및 구멍 크기가 어느 정도 계측된 제어 오리피스(9)를 가로지른 압력차에 따라서 조절된다. 결과적으로 제어 오리피스(9)를 관통하는 작동 유체의 유속은 제4도의 단선(B-C)으로 예시된 바와 같이 변한다.

출구 통로(8) 내의 압력이 더 증가하여 소정 지점에 도달하여 제어 압력 챔버(36) 내의 압력도 소정 압력 수준에 도달하면 곧바로, 원통형 중공부(38)의 최좌측 단부가 제2압력 챔버(16)의 외주연 벽에 형성된 (단차부로서 가능하는) 계단식 부분(47)에 인접할 때까지 가동 스프링-시트 부재(37)가 최좌측 위치 쪽으로 이동한다. 가동 스프링-시트 부재(37)가 최좌측 위치에 유지됨으로써 제어 스프링(17)의 축방향 길이가 길이(L2, 제2도)로 감소되어서 설정된 제어 스프링(17)의 스프링 편의력을 가장 큰 값으로 변경시키게 된다. 앞에서 설명한 것처럼 펌프 출구로부터 입구 통로(20)로 배출된 작동 유체의 압력이 소정 지점에 도달하면, 보조 오리피스 개구가 완전히 폐쇄되어서 제어 오리피스(9)의 개구 크기가 주 오리피스(60)의 개구 크기와 같아지게 된다. 즉, 제어 오리피스 개구의 크기는 제3도의 선 c-d로 표시된 것처럼 최소 크기로 감소된다. 따라서, 소정 지점보다 높은 출구 통로(8) 내의 압력 하에서 스풀(14)은 최소 개구 크기로 조정된 제어 오리피스에 걸친 압력차와 설정 압력이 가장 큰 설정치로 유지되는 제어 스프링(17)의 편의력에 반응하여 유체 유동 제어 작동을 수행한다. 이러한 출구 통로(8) 내의 압력 하에서 제어 오리피스(9)를 통해서 유동하는 작동 유체의 유속은 제4도의 선 C-D로 표시된 것처럼 소정의 제2유속(소정의 최대 유속)으로 유지된다. 이 실시예의 유동 제어 밸브의 소정 최대 유속은 가동 스프링-시트 부재(37)의 축방향 위치에 따라 결정되는 것을 알 수 있다. 유동 제어 밸브의 최대 유속은 정지된 위치 또는 인접한 위치(즉, 계단식 부분(47))를 원통형 중공부(38)의 최좌측 단부에 대하여 변경시킴으로써 조정할 수 있다는 것을 알 수 있다.

유압 작동기(파워 스티어링 유니트)가 앞에서 설명한 작동 상태로부터 상기 유압 작동기가 중립 상태에 유지된 조향 휘일과 협동 작용하지 않고 조향된 차륜이 직진 상태로 유지되게 되는 비작동 상태로 이동되는 경우에는 출구 통로(8) 내의 압력이 떨어진다. 출구 통로(8) 내의 압력이 떨어진 경우에는, 이 실시예의 유동 제어 밸브 장치가 스풀(14)을 스프링 편의력에 대하여 제2압력 챔버(16) 쪽으로 이동시키고 드레인 통로 개구의 크기를 증가시킴으로써 제어 오리피스(9)에 걸친 압력차를 일정하게 유지하는 기능을 한다. 이는 많은 양의 작동 유체가 제1압력 챔버(15)에 도입되어 드레인 통로(19)를 통해서 유동하게 해준다. 그 결과, 펌프 출구 내의 압력은 신속하게 떨어지며, 이로써 펌프의 작동 부하가 효과적으로 감소된다. 이와 동시에, 제어 압력 챔버(36)가 하우징(1)에 형성된 복수 개의 통로를 거쳐 출구 통로(8)에 연통하기 때문에 출구 통로(8) 내의 압력 강하에 기인하여 제어 압력 챔버(36)내의 압력도 낮아진다. 이는 상승된 부분(48)이 플러그(4)의 내측 벽 표면에 인접할 때까지 복귀 스프링(43)의 편향에 의해 가동 스프링-시트 부재(37)를 이의 최우측 위치로 강제 이동시키게 된다. 가동 스프링-시트 부재(37)의 우향 이동이 2개의 부재(4, 37)들 사이의 접촉에 의해 정지되면, 제어 스프링(17)의 길이가 제1도에 도시된 것처럼 큰 길이(L1)로 설정된다. 밸브 스풀(14)은 제어 오리피스(9)에 걸쳐 있는 압력차(즉, 제1압력 챔버(15)내의 압력과 제2압력 챔버(16) 내의 압력 사이의 압력차)와 제어 스프링(17)의 편의력 사이에서 균형을 이룬다. 가동 스프링-시트 부재(37)의 축방향 우향 변위량에 기초한 제어 스프링(17)의 편의력 감소에 기인하여 스풀(14)은 제2압력 챔버(16) 쪽으로 더 이동하여 드레인 통로 개구의 크기를 증가시키게 된다. 제1압력 챔버(15) 안에 공급된 작동 유체는 유압 작동기가 비작동 상태에 있고 따라서 작동 유체의 유속이 거의 필요하지 않거나 조금만 필요할 때 증가된 개구 면적을 갖는 드레인 통로(19)를 통해서 펌프 입구 포트(도시 생략) 또는 저장조로 신속하고 효과적으로 복귀할 수 있다. 상기에 설명한 것처럼 유압 유니트가 예를 들어 중립에 유지된 조향 휘일과 협동 작용하지 않는 경우에 입구 통로(20)를 통해서 제1압력 챔버(15) 안에 도입된 많은 작동 유체는 거의 제한을 받지 않으면서 충분히 개방된 드레인 통로(19)를 거쳐 저장조에 매끄럽고 신속하게 복귀하며, 그 결과 펌프의 출구 포트 측의 압력이 신속하게 강하하고 펌프의 작동 부하가 효과적으로 감소된다. 이는 만족스러운 정도로 에너지를 절약할 수 있게 해준다.

상기에 설명한 것처럼 유압 작동기가 작동하지 않으면 가동 스프링-시트 부재(37)가 (가동 스프링-시트 부재(37)의 외주연 상에 느슨하게 끼워진) 복귀 스프링(43)의 편의력과 제어 압력 챔버(36) 내의 압력 사이에서 균형을 이루게 된다. 가동 스프링-시트 부재(37)는 스풀(14) 상에 작용하는 제어 스프링(17)의 설정된 스프링 편의력을 가변식으로 조정하도록 제어 압력 챔버(36) 내에서의 압력 강하에 반응한다. 또한, 가동 스프링-시트 부재(37)의 축방향 이동을 일으키기 위하여 제2압력 챔버(16) 내의 압력은 제어 압력 챔버(36) 안으로 배출되고, 또한 제2압력 챔버(16)와 제어 압력 챔버(36)에 각각 면하는 2개의 압력 수용 표면 영역(40, 41) 사이에는 특정의 차이가 존재한다. 실시예 1의 유동 제어 밸브 장치는 제어 스프링(17)을 거쳐 스풀(14)에 합체된 가동 스프링-시트 부재(37)의 축방향 이동을 위하여 펌프로부터 배출된 작동 유체의 일부가 제어 오리피스(9)를 통과하지 않도록 구성되어 있다. 즉, 펌프의 배출 압력은 종래 기술에 비해 비교적 낮은 수준으로 설정될 수 있다. 이는 펌프의 에너지 소모를 억제하여 만족스러운 에너지 절약을 이룰 수 있게 해준다. 또한, 도시된 실시예에서는 제어 오리피스가 주 오리피스(60, 고정 오리피스)와 보조 오리피스(62, 가변 오리피스)로 이루어지고, 보조 오리피스(62)는 제1압력 챔버(15) 내의 압력 증가에 따라 제어 오리피스 개구의 크기를 감소시키도록 제1 압력 챔버(15) 내의 압력 또는 (유압 작동기에 인가된 부하 또는 출구 통로(8) 내의 압력과 관련하여 입구 통로(20) 안으로 배출된 압력에 반응한다. 제3도에 도시된 것처럼 제어 오리피스(9)는 이 오리피스(9)의 개구 영역이 가장 큰 값으로 조정되고 출구 통로(8) 내의 압력이 낮을 때 오리피스 제한이 최소값으로 효과적으로 감소하도록 구성되어 있다. 이는 유압 작동기에 필요한 적절한 유속을 허용한다.

실시예 1에서, 제어 압력 챔버(36)는 제1도 및 제2도에 도시된 것처럼 스풀 챔버와 동축으로 정렬되어 있다. 반경 방향 섹션에서 밸브 하우징(1) 및 유동 제어 밸브 조립체는 작은 크기를 취할 수 있다. 실시예 1에서는 제2압력 챔버(16)와 제어 압력 챔버(36)를 상호 연통시키는 연통로(축향 관통 개구(42))가 가동 스프링-시트 부재(37)에 형성되어 있으나, 상기 연통로는 2개의 챔버(16, 36) 사이의 유체 연통을 위하여 밸브 하우징(1)에 형성될 수도 있다.

[실시예 2]

제5도 및 제6도에 실시예 2의 유체 유동 제어 밸브 장치가 도시되어 있다. 실시예 2의 유동 제어 밸브는 실시예 1의 것과 유사하다. 따라서, 실시예 1 및 실시예 2를 비교하기 위하여, 제1도 및 제2도에 도시된 실시예 1의 밸브 장치의 요소들을 나타내는 데 사용된 것과 동일한 부호를 제5도 및 제6도에 도시된 실시예 2의 장치에서 대응 요소들에 사용하였다. 실시예 2의 장치에 대하여 제5도 및 제6도를 참조하여 상세하게 설명한다. 실시예 1의 장치에 사용된 것과 동일한 요소들에 대한 설명은 생략한다.

앞에서 설명한 것처럼 실시예 1의 밸브 장치에서 스프링-시트 부재(37)와 이 부재(37) 상에 놓인 복귀 스프링(43) 및 제어 압력 챔버(36)는 제어 스프링(17)의 설정된 스프링 편의력(설정된 스프링 하중)을 적절하게 제어 또는 조정하도록 서로 협동한다. 한편, 실시예 2의 밸브 장치에서 제어 스프링(17)의 설정된 스프링 하중을 조정하는 것은 주로 3개의 요소, 즉 밸브 스풀(14)과 하우징(1)에 형성된 축방향 구멍 사이에 활주식으로 배치된 가동 슬리브(80)와, 저압 챔버(72) 및 가동 슬리브(80)위 일단에 부착되고 저압 챔버(72) 내에 배치된 복귀 스프링(71)에 의해 이루어진다. 실시예 1의 장치가 가동 스프링-시트 부재(37)를 사용하는 것을 되어 있으나, 실시예 2의 장치는 제어 스프링(17)의 일단이 놓이게 되는 고정 스프링-시트 부재(70)를 사용한다. 가동 슬리브(80)를 사용함으로써 스풀(14)의 랜드는 제1압력 챔버(15)로부터 가동 슬리브(80) 내에 천공된 반경 방향 관통 개구(73)를 거쳐 드레인 통로(19)로의 작동 유체의 유동을 허용하거나 정지시키거나 또는 적절하게 제어한다. 펌프로부터 배출된 작동 유체 유동은 입구 통로(20)로부터 가동 슬리브(80)에 형성된 실질적으로 반원형인 개구(절결부, 74)를 거쳐 제1압력 챔버(15) 쪽으로 향한다. 제5도 및 제6도에 도시된 바와 같이, 스프링 시트 부재(70)는 제2압력 챔버(16) 내에 제공되고 하우징(1)에 대해 고정적이다. 실질적인 원통형 중공 가동 슬리브(37)는 스풀 챔버를 한정하는 축방향 구멍 내에 미끄럼 가능하게 배치된다. 가동 슬리브(80)의 한 단부(좌측 단부)는 제1압력 챔버(15)에 대면하고, 반면에 슬리브(80)의 다른 단부(우측 단부)는 제2압력 챔버 측에서 하우징의 축방향 구멍의 내주벽과 고정 스프링-시트 부재(70)의 외주벽 사이에 한정된 저압 챔버(72)에 대면한다. 복귀 스프링(71)은 축방향에서 좌측의 제1압력 챔버(15)를 향해 슬리브(80)를 편의시키기 위해 저압 챔버(72)에서 작동식으로 배치되고 슬리브(80)의 우측 단부의 단부 면에 부착된다. 가동 슬리브(80)에는 드레인 포트(19)와 연통된 반경 방향 관통 구멍(73)이 형성되고, 그 좌측 슬리브 단부(80a)에는 입구 통로(20)와 지속적으로 연통된 실질적인 반원형 개구(74)가 형성되고, 반경 방향 통로(25)와 연통하는 관통 구멍(75)이 형성된다. 2개의 관통 구멍(73, 75)은 슬리브(80)의 원통형 슬리브 본체에 형성되고, 가동 슬리브(80)가 슬리브(80)의 좌측 단부가 커넥터(7)의 우측 단부에 인접하는 최좌측 위치에 보유될 때, 관통 구멍(73)은 실질적으로 반경 방향으로 연장된 드레인 통로(19)와 정렬되고, 관통 구멍(75)은 반경 방향 통로(25)와 정렬된다. 통로(76)는 드레인 통로(19)를 통과하는 방식으로 하우징(1) 내에 또한 형성된다. 통로(76)의 우측 단부는 밀폐된 단부이고, 통로(76)의 좌측 단부는 플러그(77)에 의해 빡빡하게 밀폐된 개방 단부이다. 통로(76)의 우측 단부는 하우징 내에 형성된 압력 민감 오리피스(78)와 반경 방향 통로(79)를 통해 저압 챔버(72)와 연통된다. 반경 방향 통로(79)는 축방향 구멍(스풀 챔버)과 저압 챔버(72)를 통해 관통되는 방식으로 하우징(1) 내에서 구멍이 내어진다. 반경 방향 통로(79)의 상부 개방 단부는 플러그(81)에 의해 기밀 밀봉된다.

나중에 자세히 설명되는 바와 같이, 실시예 2의 장치는 실질적으로 실시예 1의 장치와 동일한 유동 조절 작동(제3도 및 제4도의 특징 부분을 참조)을 수행한다.

실시예 2의 장치에서, 가압 작동 유체는 펌프 출구로부터 입구 통로(20)를 통해 제1압력 챔버(15)로 도입되고, 그 다음에 개구(74)와 보조 스풀 밸브(52)의 축방향 통로(56)과 제어 오리피스(9)를 통해 출구 통로(8)로 공급된다. 동력 조향 유니트가 일반적으로 저속으로 펌프 가동되어 작동될 때, 가동 슬리브(80)는 슬리브(80)의 좌측 단부(80a)가 커넥터(7)의 우측 단부에 인접하도록 복귀 스프링(71)에 의해 최좌측 위치(스프링 부하된 위치)에 보유된다. 또한, 밸브 스풀(14)은 조절 스프링(17)의 편의력에 의헤 제1압력 챔버(15)를 향해 가압된다. 결과적으로, 드레인 통로(19)와 연통하는 관통 개구(73)가 랜드(18)에 의해 밀폐되어 제1압력 챔버(15)의 모든 작동 유체가 제어 오리피스(9)를 통해 작동기(도시되지 않음)로 공급된다. 그 이후에, 펌프 속도가 증가되어 유입된 작동 유체의 양이 증가함에 따라, 제어 오리피스(9)에 걸친 강하 차이가 증가된다. 제어 오리피스(9)의 상류 및 하류에서 증가된 압력 차이점으로 인해, 스풀(14)은 우측 방향으로 이동된다. 스풀(14)의 우측 이동은 조절 스프링(17)의 소정 길이(L1)(제5도 참조) 수축되도록 함으로써 관통 개구(73)의 크기 및 드레인 통로 개구의 크기를 증가시킨다. 따라서, 잔류 작동 유체는 관통 개구(73)와 드레인 통로(19)를 통해 효과적으로 저장소로 귀환된다. 전술한 바와 같이, 실시예 2의 장치는 가동 슬리브(80)를 이용하고, 슬리브(80)가 압력 완화 밸브 유니트(34)에 일체로 접속된 슬라이딩 스풀(14)을 내부에서 미끄럼 가능하게 수용하게 되고, 조절 스프링(17)이 스풀(14) 및 고정 스프링 시트 부재(70) 사이에 배치된다. 가동 슬리브(80)는 좌측 단부(80a)가 제1압력 챔버(15)에 대면하고 우측 단부(80b)가 저압 챔버(72)에 대면하도록 그리고 우측 단부(80b)가 일반적으로 제1압력 챔버(15)를 향해 슬리브를 편의시키는 나선형 압축 코일 스프링과 같은 복귀 스프링(71)의 단부와 맞물리도록 설계된다. 이상으로 알 수 있는 바와 같이, 슬리브(80)는 복귀 스프링(71)의 편의력과 슬리브(80)의 좌측 환형 단부면 상에 가해진 압력과 슬리브(80)의 우측 환형 단부면 상에 가해진 압력 사이의 차이점 사이에서 축방향으로 균형을 이룬다. 제1압력 챔버(15)의 압력이 낮을 때, 슬리브(80)는 그 좌측 환형 단부 면이 커넥터(7)와 인접하는 최좌측 위치에서 스프링(71)의 편의력에 의해 정지된다. 따라서, 관통 개구(73)는 드레인 통로(19)의 입구 개구와 전체적으로 정렬되어지고, 반면에 개구(74)는 입구 통로(20)와 지속적으로 연통된다. 따라서, 스풀(14)의 좌측 압력 수용면 상에 가해진 압력이 낮아지게 된다. 반대로, 제1압력 챔버의 압력이 높을 때, 스프링(71)이 최대 가압 상태(제6도 참조)로 이동될 때까지, 가동 슬리브(80)는 슬리브(80)의 양 단부의 환형 압력 표면 사이에 높은 압력차로 인해 복귀 스프링(71)의 편의력에 대항하여 제2압력 챔버(16)를 향해 이동된다. 슬리브(80)의 최대 우측 이동은 슬리브(80)의 반경 방향 관통 개구(73)와 스풀(14)의 랜드(18) 사이의 상대 위치를 변화시킨다. 실지로, 슬리브가 고압하에서 최우측 위치로 이동될 때, 관통 개구(73)의 크기는 감소된다. 감소된 관통 개구(73)의 크기는 오리피스 효과를 유발하고, 스풀(14)의 좌측 평단면 상에 가해진 압력은 현저히 상승된다. 이러한 것은 스풀(14)이 조절 스프링(17)을 길이(L1)보다 더 짧은 길이(L2)(제6도 참조)로 더욱 가압시킬 수 있게 된다. 마지막으로, 스풀(14)은 제1압력 챔버(15) 내의 압력[정확하게는 스풀(14)의 좌측 압력 표면 상에 가해진 압력]과 조절 스프링(17)의 편의력의 총합과 제1압력 챔버(15) 내의 압력[정확하게는 스풀(14)의 우측 압력 표면 상에 가해진 압력] 사이에서 균형을 이루게 된다. 스풀(14)의 균형된 또는 조절된 축방향 위치는 소정의 유체 유동 조절 조작에 도움이 된다.

제5도에 도시된 바와 같이, 제1압력 챔버(15) 내의 압력이 낮을 때, 가동 슬리브(80)는 커넥터(7)에 너무 인접하여 관통 구멍(73)이 드레인 통로(19)의 개구와 거의 정렬된다. 따라서, 제1압력 챔버(15) 내의 압력은 드레인 통로(19) 내의 압력과 거의 동일하게 된다. 보조 스풀 밸브(52)는 제5도에 도시된 바와 같이 스프링(54)의 편의력에 의해 최우측 위치로 이동한다. 보조 오리피스(62)의 개구 크기는 사실상 최대치로 유지된다. 이러한 경우, 제어 오리피스(9)의 개구 크기는 제3도의 선 a-b에 의해 도시된 바와 같이 최대치로 유지된다. 즉, 작동 유체가 출구 통로(8)로부터 그 내부로 공그보디는 작동기가 작용하지 않아 출구 통로(8) 내의 압력이 낮게 될 때, 펌프 출구 압력이 출구 통로 내의 압력(예컨대, 유압 작동기의 오일 입구에 연결된 조향 기어와 고압 호스 내의 압력)과 관계되므로 상기 펌프 출구 압력은 낮게 된다. 따라서, 스풀(14)은 소정의 설정 길이(L1)를 갖는 제어 스프링(17)의 스프링 편의력과 제어 오리피스(9)에 걸친 압력차 사이에서 평형을 이룬다. 그 결과, 제어 오리피스(9)를 통과하는 작동 유체의 유동률은 제4도의 선 A-B에 의해 도시된 유동률 특성에 따라 제어된다.

출구 통로(8) 내의 압력이 유압 작동기(파워 스티어링 유니트)에 인가된 부하 증가(기계-유압적 저항력의 증가)로 인해 상승할 때, 상기 펌프 출구 압력은 고압 연결 도관(예컨대, 조향 기어 고압 호스) 내의 압력 상승으로 인해 또한 증가하게 된다. 이는 제1압력 챔버(15) 내의 압력 증가를 초래하여, 가동 슬리브(80)를 제어 스프링(17)의 편의력에 대항하여 제2압력 챔버(16) 쪽으로 강제적으로 이동하게 한다. 슬리브(80)의 우향 이동은 관통 구멍(73)의 크기를 감소시킨다. 그 결과, 제어 오리피스(9)에 걸친 압력차는 증가한다. 스풀(14)은 제어 오리피스(9)에 걸친 압력차를 일정하게 유지시키도록 기능한다. 스풀(14)은 상기 스풀의 압력면에 작용하는 압력의 차이를 이용하여 압력차의 변화에 응답하게 되고 제어 스프링(17)의 편의력과 상기 압력차 사이에서 평형된다. 고압 하에서, 스풀(14)은 스프링(17)을 압축하면서 제어 스프링(17)의 편의력에 대항하여 우측으로 이동한다. 동시에, 보조 스풀 밸브(52)는 스프링(54)의 편의력에 대항하여 종방향 우측으로 이동한다. 보조 스풀 밸브(54)의 종방향 우측으로의 이동은 가변 보조 오리피스(62)의 영향을 거의 선형적으로 증가시키도록 보조 오리피스 개구의 크기를 점차 감소시킨다. 이러한 방법으로, 제어 오리피스 개구의 크기는 제3도의 선 b-c에 의해 도시된 바와 같이 최소치로 점차 감소된다. 보조 스풀 밸브(52)의 이러한 순간 이동 상태에 있어서, 스풀(14)은 제어 오리피스(9)에 걸친 압력차와 다소 큰 제어 스프링(17)의 편의력에 따라 제어되며, 그 결과 오리피스(9)를 통과하는 작동 유체의 유동률은 제4도의 선 B-C에 부합되게 변화한다. 이어서, 출구 통로(8) 내의 압력이 소정 지점에 도달하여 제1압력 챔버(15) 내의 압력이 소정의 압력 수준에 도달하는 바로 그 때, 가동 슬리브(80)는 나선형 압축 코일 스프링과 같은 복귀 스프링(71)이 최대 압축 상태에 있는 최우측 위치로 이동한다(제6도 참조). 펌프 출구 압력이 소정 지점의 압력보다 더 크기 때문에, 보조 오리피스 개구는 완전히 밀폐되어 제어 오리피스(9)의 개구 크기는 주 오리피스(60)의 개구 크기와 사실상 동일하게 된다. 즉, 제어 오리피스의 개구 크기는 제3도의 선 c-d에 의해 도시된 바와 같이 최소 크기로 감소된다. 따라서, 소정 지점의 압력보다 더 큰 출구 통로(8) 내의 압력 하에서, 스풀(14)은 최소 개구 크기로 조절된 제어 오리피스(9)에 걸친 압력차와 그 설정 압력이 최대 설정치로 유지되는 제어 스프링(17)의 편의력에 따라 유체 유동 제어 작동을 수행한다. 출구 통로(8) 내의 이러한 고압 하에서, 제어 오리피스(9)를 통과하는 작동 유체의 유동률은 제4도의 선 C-D에 의해 도시된 바와 같이(작동기의 입구 내로 공급된 작동 유체의 최대 유동률에 대응하는) 소정의 제2유동률로 유지된다.

유압 작동기(파워 스티어링 유니트)가 중립 상태에 있는 조향 휘일과 함께 작동하지 않는 경우에, 출구 통로(8) 내의 압력은 떨어지게 되고 이에 따라 제2압력 챔버(16) 내의 압력도 떨어지게 된다. 이 결과 스풀(14)이 제어 스프링의 편의력에 대항하여 제2압력 챔버(16)를 향해 이동하여서 제어 오리피스(9)를 가로지르는 압력차를 유지한다. 스풀(14)이 축방향 우측으로 이동하게 되면 관통 구멍(73)의 크기가 커지게 된다. 이렇게 되면 제1압력 챔버(15) 내의 대량의 작동 유체가 개방 크기가 커진 관통 구멍을 통하여 출구 통로(19)로 보내지게 된다. 이 결과, 펌프 출구 압력은 효율적으로 신속하게 낮아지게 되고 이에 따라 펌프의 작동 부하도 효율적으로 감소하게 된다. 이와 동시에, 작동기의 비작동 상태에서 출구 통로(8) 내의 압력이 낮아지고 이에 따라 스풀(14)이 작동하게 되어서 출구 통로(19)와 연통하는 관통 구멍(73)의 크기가 증가하는 경우에, 제1압력 챔버(15) 내의 압력은 필연적으로 낮아진다. 제1압력 챔버(15) 내의 압력 강하로 인해 가동 슬리브(80)가 스프링(71)의 편의력에 의해 좌측 방향 이동하게 된다. 이어서 스풀(14)은 제어 스프링(17)의 편의력과 그리고 제어 오리피스(9)를 가로지르는 압력차(제1압력 챔버와 제2압력 챔버 간의 압력차)와 평형을 이루게 된다. 스풀(14)의 평형 위치에서 가동 슬리브(80)가 좌측으로 이동하게 되면 스풀(14)에 대한 관통 구멍(73)의 상대 위치가 약간 변동한다. 이렇게 되면 관통 구멍(73)의 개방 면적이 더 커지게 된다. 이와 같은 방식에 있어서, 유압 작동기가 작동하지 않고 또한 작동 유체의 유량이 거의 또는 전혀 요구되지 않는 경우, 제1압력 챔버(15) 안으로 도입되는 작동 유체는 개방 면적이 완전히 증가한(제한이 거의 없음) 관통 구멍(73)을 관통하고, 출구 통로(19)를 경유하여서 저장실로 서서히 복귀한다. 이 결과 펌프 내의 출구 포트 쪽의 압력 강하가 서서히 이루어지게 되고 펌프의 작동 부하가 효율적으로 감소하게 되며 또한 에너지를 만족스럽게 절약할 수 있게 된다. 이상에서 설명한 바와 같이, 실시예 2의 유체 유동 제어 밸브 장치에 있어서 가동 슬리브(80)는 복귀 스프링(71)의 편의력과 제1압력 챔버(15) 내의 압력 사이에서 평형을 이룬다. 슬리브(80)가 축방향 이동은 스풀(14)에 대한 관통 구멍(73)의 복귀하는 상대 위치를 변동시켜서 복귀하는 통로의 개방 크기를 조절 또는 조정한다. 실시예 2의 유체 유동 제어 밸브 장치는 펌프로부터 토출되는 작동 유체가 가동 슬리브(80)의 축방향 이동을 위하여 제어 오리피스(9)를 결코 통과하지 못하도록 구성되어서 가변 관통 구멍(73)을 거쳐서 스풀(14)과 결합된다. 따라서, 펌프의 토출 압력을 종래 기술에 비해 비교적 낮은 수준으로 설정할 수 있게 되고 이에 따라 펌프의 에너지가 불필요하게 소비되는 것을 억제할 수 있게 되어 만족스러운 에너지 절약이 보장된다. 실시예 2에서는 고정형 스프링 장착 부재(70)가 밸브 하우징(1)으로부터 분리된 구성 부품으로 제조되었으나 스프링 장착 부재(70)는 하우징(1)과 일체가 되게 형성시킬 수도 있다.

[실시예 3]

제7도 및 제8도를 참고하면, 이들 도면에서는 실시예 3에 따른 유체 유동 제어 밸브 장치가 도시되어 있다. 실시예 3의 유체 유동 제어 밸브 장치는 실시예 1의 유체 유동 제어 밸브 장치와 유사하다. 따라서 실시예 1와 실시예 3을 비교할 목적으로 제1도 및 제2도에 도시된 실시예 1에 따른 밸브 장치의 부재들을 나타내는 데 사용된 도면 부호와 동일한 도면 부호를 제7도 및 제8도에 도시된 실시예 3에 따른 장치에서의 상응하는 부재에도 적용한다. 간단히 설명하면, 실시예 3의 밸브 장치와 실시예 1의 밸브 장치가 다른 점은 실시예 3의 밸브 장치에 채택되는 활주 스풀형 밸브(90)는 내부 스풀(91)과 외부 스풀(92)로 이루어진다는 점이다. 제7도에 도시된 바와 같이, 스풀(90)은 스풀 챔버(5) 내에 활주가능하게 수용되어서 제1압력 챔버(15)와 제2압력 챔버(16)를 한정한다. 랜드(8)(정확히 말하자면 외부 스풀(92)의 좌측 랜드 부분)은 제1압력 챔버(15)로부터 출구 통로(19)까지 유동하는 작동 유체의 유동을 정지시키거나 혹은 적절히 조절한다. 외부 스풀(92)은 원통형 부분(92a)과 축방향 관통 구멍(93)이 형성되어 있는 실질적으로 원통형인 바닥 부분(29b)을 구비한다. 바닥 부분(92b)의 실질적으로 환형인 압력 수용 표면(우측 단부면)은 원통형 부분(92a)의 압력 수용 표면(좌측 단부면)보다 약간 크게 형성된다. 내부 스풀(91)은 대직경부(91a)와 소직경부(91b)를 구비한다. 대직경부(91a)는 외부 스풀의 원통형 부분(92a) 내에 활주가능하게 삽입 장착되고, 반면에 소직경부(91b)는 축방향 관통 구멍(93) 내에 활주가능하게 삽입 장착된다. 외부 스풀(92)의 원통형 부분(92a)은 제1압력 챔버(15)와 대면하고, 반면에 바닥 부분(92b)은 제2압력 챔버(16)와 대면한다. 외부 스풀(92)에는 환형 홈(27)과 이 환형 홈(27)의 바닥으로 개방되는 반경 방향 관통 구멍(28)이 형성된다. 외부 스풀(92)의 원통형 부분(92a)의 내부 주변 벽과 내부 스풀(91)의 소직경부(91b)의 외부 주변 벽 사이에는 저압 챔버(94)가 반경 방향 관통 구멍(28)을 관통하여 출구 통로(19)와 연통하도록 하는 방식으로 형성된다. 내부 스풀(91)에 저압 챔버(94)와 연통하는 반경 방향 반경 방향 관통 구멍(96)이 형성된다. 또한 내부 스풀(91)에 반경 방향 관통 구멍(96)과 연통하는 축방향으로 연장되는 계단형 구멍(29)이 형성된다. 축방향 계단형 구멍(29)의 좌측 개방 단부는 플러그(97)로 기밀 밀봉된다. 내부 스풀(91)에는 압력 릴리프 밸브(34)가 설치된다. 도면 부호 91c는 볼 밸브 시트부를 나타내는 것이다. 스프링 시트 부재(98)는 제어 스프링(17)을 지지하기 위하여 내부 스풀(91)의 외부 주변부에 장착된다. 스프링 시트 부재(98)는 또한 외부 스풀(92)의 최대 좌측 방향 이동을 제한하는 스토퍼 부재 역할도 한다. 나선형 압축 코일 스프링과 같은 스프링(99)이 저압 챔버(94) 내에 작동 가능하게 배치되어 내부 스풀(91)을 제1압력 챔버(15) 쪽으로 편의시키고 이와 동시에 외부 스풀(92)을 제2압력 챔버(16) (또는 스프링 시트 부재(98)) 쪽으로 편의시킨다. 외부 스풀(92)의 좌측 방향 상대 변위는 내부 스풀(91)에 고정된 플러그(97)의 프랜지형 부분(97a)에 의하여 제한된다.

실시예 1의 장치와 동일한 방식으로, 가압된 작동 유체는 펌프 출구로부터 입구 통로(20), 제1압력 챔버(15), 커넥터(7)의 절결부(63), 보조 스풀 밸브(52)의 축방향 구멍(56), 그리고 제어 오리피스(9)를 통해서 출구 통로(8) 안으로 도입된다. 파워 스티어링 유니트가 펌프의 저속 작동과 함께 정상적으로 작동하는 경우, 외부 스풀(92)은 제1압력 챔버(15)를 향해 편의되고 이와 함께 바닥 부분(92b)은 스프링 시트 부재(98)와 맞닿게 된다. 이 결과, 스풀 보조 조립체(90)는 제어 스프링(17)의 편의력에 의해 제1압력 챔버(15) 쪽으로 가압되고 이에 따라 외부 스풀(92)의 (랜드를 포함한) 원통형 부분의 개구가 완전히 폐쇄된다. 이러한 상태 하에서 제1압력 챔버(15) 내의 거의 모든 작동 유체는 제어 오리피스(9)를 통해서 (도시되지 않은) 작동기로 공급된다. 그 후에, 펌프의 속도가 증가하고 이에 따라 인입되는 작동 유체의 양이 증가함에 따라 제어 오리피스(9)를 가로지르는 압력 강하 차가 증가한다. 제어 오리피스(9)를 가로지르는 압력 강하가 증가한 것에 기인하여 스풀(90)은 제7도에 도시된 바와 같이 우측으로 이동하게 된다. 스풀(90)이 우측으로 이동하게 되면 제어 스프링(17)은 소정의 길이 L1(제7도 참조)로 수축되고, 이 결과 나머지 작동 유체는 개방 크기가 커진 복귀 통로의 출구 통로(19)를 통하여 저장실로 효율적으로 복귀하게 된다. 이상에서 설명한 바와 같이, 실시예 3의 장치는 서로에 대해서 활주가능하게 삽입 장착된 내부 스풀(91)과 외부 스풀(92)로 구성되는 활주 스풀 보조 조립체(90)를 사용한다. 또한, 내부 스풀(91)을 제1압력 챔버(15)을 향해 편의시키고 외부 스풀(92)을 제2압력 챔버(16)를 향해 편의시키기 위하여 내부 스풀(91)과 외부 스풀(92) 사이에 스프링(99)이 설치된다. 따라서, 제1압력 챔버 내의 압력과 제2압력 챔버 내의 압력이 모두 낮으면 외부 스풀(92)은 스프링(99)의 편의력에 의해 제2압력 챔버(16) 쪽으로 편의되고 이에 따라 바닥 부분(92b)이 스프링 시트 부재(98)와 맞닿게 되는 스프링 편의 위치에 유지된다. 스풀 보조 조립체(90)는 제어 스프링(17)의 편의력과 제어 오리피스(9)를 가로지르는 압력차 사이에서 균형이 잡혀서, 제어 스프링(17)의 길이는 소정의 설정 길이(L1, 제7도)와 같게 된다. 한편, 제1압력 챔버(15)의 저압 하에서, 제어 오리피스(9)의 개구의 크기는 제3도의 a-b의 선에 의해서 지시되는 바와 같이 최대로 유지된다. 결국, 제어 오리피스(9)를 통해서 지나가는 작동 유체는 제4도의 A-B의 선에 의해서 설명된 유동 특성에 따라서 제어된다. 반면에, 제1압력 챔버(15)의 압력과 제2압력 챔버(16)의 압력은 모두 높으며, 외부 스풀(92)은 제2압력 챔버(16)의 압력에 의해서 상기 외부 스풀(92)의 최대 좌향 변위 위치까지 도달할 때까지 스프링의 편의력에 대해서 제1압력 챔버(15) 쪽으로 이동하는데, 상기 최대 좌향 변위 위치에서 원통형 부분(92a)의 좌단부는 내부 스풀(91)에 고정된 플러그(97)의 플랜지부(97a)에 접한다(제8도). 내부 스풀(91)에 대한 외부 스풀(92)의 좌향 변위 위치는 스풀 보조 조립체(90)의 랜드(18)와 드레인 통로의 개구 사이의 상대 위치가 변하도록 한다. 사실상, 드레인 통로 개구의 크기는 계속 감소되며, 따라서 제어 스프링(17)은 제어 스프링(17)의 길이가 길이(L1)보다 짧은 길이(L2)에 달할 때까지 계속 수축한다. 스풀 보조 조립체(90)는 제1합[즉, 제어 스프링(17)의 편의력과 제2압력 챔버(16)에서의 압력과의 합으로 스풀(90)의 우측 압력면에 작용됨.]가 제2합[즉, 제어 스프링(99)의 편의력과 제1압력 챔버(15)에서의 아력과의 합으로 스풀(90)의 좌측 압력면에 작용됨] 사이에 균형을 이룬다. 스풀(90)의 균형이 잡힌 또는 제어된 축방향 위치는 수정의 유체 유동 작업을 일으킨다. 출구 통로(8)의 압력이 유압 작동기(파워 스티어링 유니트)에 가해진 하중의 상승으로 인해서 점차적으로 상승할 때, 이것은 제1압력 챔버의 압력이 상승하도록 한다. 결국 제2압력 챔버(16)에서의 압력도 상승한다. 이러한 조건에서, 외부 스풀(92)은 스프링(99)의 편의력에 대해서 제1스풀 챔버 쪽으로 이동하며, 따라서 드레인 통로 개구의 크기는 점차적으로 감소된다. 결국 제3도의 b-c 선에 의해서 지시되는 특성에서 알 수 있는 바와 같이, 제어 오리피스(9)에 걸친 압력차는 점차적으로 감소된다. 증가된 압력을 보상하기 위해서, 스풀 보조 조립체(90)는 스프링(17)의 편의력에 대해서 제2압력 챔버 쪽으로 이동한다. 스풀 보조 조립체(90)는 제어 오리피스(9)에 걸친 압력차와, 스프링(99)의 편의력과 제어 스프링(17)의 편의력이 서로에 대해서 균형을 이루는 적절한 균형 위치에서 유동 제어 작업을 수행한다. 출구 통로(8)의 압력이 상승함에 따라서, 제어 오리피스(9)의 개구 영역은 제3도의 b-c선에 의해서 지시되는 특성에 따라서 변환한다. 압력 상승 하에서, 스풀(90)의 축방향 이동은 재어 스프링(17)의 어느 정도 큰 편의력 및 개구의 크기가 점차적으로 감소하는 제어 오리피스(9)에 걸친 압력차에 의존해서 제어된다. 보조 스풀 밸브(52)의 이러한 일시적인 변위 상태에서, 제어 오리피스(9)를 통해서 통과하는 작동 유체의 유속은 제4도의 B-C 선에 의해서 지시되는 특성에 따라서 제어된다. 그후, 출구 통로(8)의 압력이 소정 지점에 달하고 따라서 제1 및 제2압력 챔버(15, 16)의 압력 수준이 소정의 압력 수준에 달하자마자, 외부 스풀(92)은 스프링(99)이 최대 가압된 상태에 있는 채로 내부 스풀(91)에 대해서 그 최대 상대 변위 위치에 유지된다. 이러한 조건하에서, 내부 및 외부 스풀(91, 92)은 서로에 대해서 함께 이동하고, 외부 스풀(92)은 최대 상대 변위 위치에 유지된다. 제어 오리피스(9)는 제3도의 b-c 선에 의해 지시되는 바와 같이, 최소 개구 크기로 유지된다. 제1압력 챔버에서 고압과, 랜드(18)를 구비한 외부 스풀(92)의 축방향 위치와, 제어 오리피스(9)에 걸친 압력차 사이의 상호 관계로부터, 제어 오리피스(9)를 통해서 지나가는 작동 유체의 유속은 제4도의 B-C선에 의해서 지시되는 특성에 따라서 제어된다. 일반적으로, 유압 작동기가 작동하면, 즉 조향 휘일의 조작을 반복 수행하면, 실시예의 제어 밸브 장치로부터의 출력 유속은 제4도의 C-D의 유속 특성으로 조절된다. 유압 작동기가 작동을 하지 않을 때 예를 들어 조향 휘일이 중립에 있는 상태에서, 출구 통로(8)의 압력이 떨어지고 따라서 구멍(9)에 걸친 압력차는 변화하며 제2압력 챔버(16)의 압력은 급격하게 감소한다. 구멍(9)에 걸친 압력차를 보상하기 위해서, 고 출구 통로(8)와 연통하는 제2압력 챔버(16)의 압력 강하로 인해서, 스풀은 제어 스프링(17)의 편의력에 대해서 제2압력 챔버(16)로 이동한다. 스풀(90)의 축방향 우측 이동은 드레인 통로 개구의 크기를 증가시켜서 제1압력 챔버(15) 내의 양의 작동 유체를 드레인 통로(19)를 거쳐서 저장소로 향하게 한다. 결국, 펌프 출구 압력은 효과적으로 급격하게 강하되고 따라서 펌프의 하중은 효과적으로 감소될 수 있다. 동시에, 외부 스풀(92)은 스프링(99)의 편의력에 의해서, 출구 통로(8)의 압력 강하에 기한 제2압력 챔버(16)의 압력 강하로 인해서, 제2압력 챔버(16)로 이동한다. 외부 스풀(92)의 우향 이동은 환형 저부(92a)와 스프링 장착 부재(98) 사이의 접합에 의해서 정지된다. 그후, 스풀(90)은 제어 스프링(17)의 편의력과 제어 오리피스(9)에 걸친 압력차 사이에 균형이 잡힌다. 스풀(90)의 균형 위치에서, 외부 스풀(92)의 우향 변위는 드레인 통로 개구의 크기를 좀더 크게 한다. 이러한 방식으로, 유압 작동기가 작동을 하지 않고 작동 유체의 유속이 거의 필요 없게될 때, 제1압력 챔버(15)로 도입된 작동 유체는 완전히 증가된 개구 영역(거의 제한 없이)을 갖는 드레인 통로(19)를 통해서 저장소로 매끄럽게 복귀된다. 이것은 펌프의 출구 포트 측의 매끄러운 압력 강하를 발생시키며 펌프의 하중을 효과적으로 저감시키고 에너지 절약을 만족스럽게 달성한다. 실시예 3의 유동 제어 밸브 장치의 경우에, 외부 스풀(92)은 외부 스풀에 부착된 복귀 스프링(99)의 편의력과, 환형 저부(92b)의 우측 압력 수납면상에 가해진 압력[제2압력 챔버(16)의 압력]과, 원통형 부분(92a)의 좌측 압력 수납면 상에 가해진 압력[제1압력 챔버(15)의 압력] 사이에 균형이 형성되어서, 드레인 통로 개구의 크기를 변형시킨다. 실시예 1 및 실시예 2와 동일한 방식으로, 작동기가 비작동 상태에서 변속되면, 실시예 3의 장치는 잔류 작동 유체를 제1압력 챔버(15)에서 불필요한 구멍 구조 없이도 저장소로 빠르고 매끄럽게 작동시킨다. 따라서, 펌프의 배출 압력은 종래 기술과 비교했을 때 상대적으로 낮은 수준으로 설정될 수 있으며, 따라서 펌프의 소비성 쓸모없는 에너지 소비를 억제하고 만족스러운 에너지 저감을 보장한다. 실시예 3에서, 스풀 보조 조립체(90)가 서로에 대해서 동축상에서 활주식으로 끼워맞춤된 내부 및 외부 스풀(91, 92)로 구성되기 때문에, 밸브 하우징(1) 및 유동 제어 밸브 조립체가 방사상 단면으로 작은 크기로 된다. 비록 편의 부재, 즉 복귀 스프링(99)이 동일한 편의 효과를 제공하기 위해서 제1 및 제2스풀(91, 92) 사이에 형성된 저압 챔버(94)에 배열되더라도, 이 스프링은 외부 스풀(92)의 원통형 부분(92a)의 좌측 단부와 내부 스풀 측에 고정된 플랜지부(97a)사이에 배열될 수 있다.

전술한 것은 본 발명에서 수행되는 적합한 실시예에 대한 설명이지만, 본 발명은 여기에서 도시되고 설명된 특별한 실시예에 제한되지 않으며, 하기의 청구 범위에서 한정된 바와 같은 본 발명의 범위 또는 정신에서 벗어남이 없이 다양한 변형과 개조가 만들어 질 수 있음이 이해되어야 한다.

Claims

스풀 챔버와, 유압식 작동기의 입구 포트에 유체 접속되도록 이루어진 출구 통로와, 펌프 출구에 유체 접속되도록 이루어진 입구 통로와, 저장실에 유체 접속되도록 이루어진 드레인 통로와, 상기 출구 통로의 상류에 유체식으로 배치되고 상기 입구 통로부터 상기 출구 통로까지의 작동 유체의 유동을 가변적으로 제한하기 위한 제어 오리피스와, 상기 스풀 챔버 내에 활주가능하게 수용되며 상기 스풀 챔버의 내주벽과 협동해서 제1압력 챕버와 제2압력 챔버를 한정하고, 상기 제1압력 챔버로는 상기 입구 통로 및 상기 드레인 통로가 개방되어 상기 입구 통로를 상기 제어 오리피스를 거쳐 상기 출구 통로와 연통시키고 상기 밸브 스풀의 일 단부와 함께 드레인 통로의 개도를 제어하며 상기 제2압력 챔버 내로는 상기 출구 통로 내의 압력이 도입되는 구성의 밸브 스풀과, 상기 제2압력 챔버 내에 배치되어 상기 밸브 스풀을 상기 제1압력 챔버를 향해 편의시키고, 상기 밸브 스풀 및 상기 제어 오리피스와 협동해서 상기 입구 통로로부터 상기 제어 오리피스를 거쳐 상기 출구 통로로의 작동 유체의 필요한 유동량을 공급하고 나머지 작동 유체를 상기 드레인 통로로 복귀시키고, 상기 제어 오리피스는 주 고정 오리피스와 상기 주 고정 오리피스에 대해 평행하게 배열된 부 오리피스로 이루어지고, 상기 부 오리피스는 상기 부 오리피스의 개도를 가변적으로 계량하도록 상기 제1 압력 챔버 내의 압력에 응답하는 구성의 제어 스프링과, 상기 출구 통로 내의 압력 변동에 응답해서 상기 밸브 스풀과 결합된 상기 제어 스프링의 세트 스프링 편의력(set spring-bias)을 가변적으로 조정하기 위한 스프링 편의력 조정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 유동 제어 밸브 장치.
제1항에 있어서, 상기 스프링 편의력 조정 수단은 적어도 축방향 가동 스풀형 부재와, 상기 축방향 가동 스풀형 부재에 부착된 복원 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 유동 제어 밸브 장치.
제1항에 있어서, 상기 부 오리피스는 상기 보조 스풀 밸브의 개도를 변동시키기 위해서, 상기 입구 통로 내의 압력과 상기 드레인 통로 내의 압력간의 차압에 대해 응답하는 보조 스풀 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 유동 제어 밸브 장치.
제1항에 있어서, 상기 스프링 편의력 조정 수단은 상기 제2압력 챔버를 연통시키는 제어 압력 챔버와, 상기 제어 압력 챔버와 상기 제2압력 챔버 사이에 배치되어 가동 스프링 시트 부재의 제1압력면이 상기 제2압력 챔버에 대면하고 가동 스프링 시트 부재의 제2압력면이 상기 제1압력면보다 큰 압력 수용면을 갖는 상기 제어 압력 챔버에 대면하도록 이루어진 가동 스프링 시트 부재와, 상기 가동 스프링 시트 부재에 부착되고 상기 가동 스프링 시트 부재를 상기 제어 압력 챔버를 향해 편의시키기 위한 복원 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 유동 제어 밸브 장치.
제1항에 있어서, 상기 스프링 편의력 조정 수단은 상기 밸브 스풀의 외주연부와 상기 스풀 챔버의 내주벽 사이에 활주가능하게 배치되고, 상기 입구 통로의 개구를 상기 드레인 통로의 개구와 연통시키기 위한 관통 개구를 구비한 원통형 중공 가동 슬리브와, 상기 제1압력 챔버에 대면에 상기 가동 슬리브의 제1압력면 및 상기 제1압력 챔버의 반대측에 형성된 저압 챔버에 대면한 상기 가동 슬리브의 제2압력면과, 상기 가동 슬리브에 부착되어 상기 가동 슬리브를 상기 제1압력 챔버를 향해 편의시키기 위한 복원 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 유동 제어 밸브 장치.
제1항에 있어서, 상기 밸브 스풀은 원통부와 축방향 관통 개구가 형성된 저부를 구비한 외부 스풀과, 상기 외부 스풀의 상기 원통부의 내주벽 상에 활주가능하게 끼워맞춤되는 대직경부 및 상기 관통 개구 내에 끼워 맞춤된 소직경부를 구비한 내부 스풀을 포함하고, 상기 외부 스풀의 상기 저부는 상기 제2압력 챔버에 대면하고, 상기 제어 스프링은 상기 내부 스풀 상에 작용하고, 상기 스프링 편의력 조정 수단은 상기 외부 스풀의 상기 원통부의 내주벽과 상기 내부 스풀의 상기 소직경부의 외주벽 사이에 한정되고 있는 적어도 하나의 저압 챔버와, 상기 내부 스풀과 상기 외부 스풀 사이에 배치되고 상기 내부 스풀을 상기 제1압력 챔버를 향해 편의시키고 상기 외부 스풀을 상기 제2압력 챔버를 향해 편의시키기 위한 복원 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 유동 제어 밸브 장치.
제6항에 있어서, 상기 내부 스풀 챔버와 상기 외부 스풀 챔버 사이에 배치된 상기 복원 스프링은 상기 저압 챔버 내에 수용되는 것을 특징으로 하는 유체 유동 제어 밸브 장치.
스풀 챔버와, 유압식 작동기의 입구 포트에 유체 접속되도록 이루어진 출구 통로와, 펌프 출구에 유체 접속되도록 이루어진 입구 통로와, 저장실에 유체 접속되도록 이루어진 드레인 통로와, 상기 출구 통로의 상류에 유체식 배치되어 상기 입구 통로부터 상기 출구 통로로의 작동 유체의 유동을 가변적으로 제한하기 위한 제어 오리피스와, 상기 스풀 챔버 내에 활주가능하게 수용되고, 상기 스풀 챔버의 내주벽과 협동해서 제1압력 챔버와 제2압력 챔버를 한정하고, 상기 제1압력 챔버로는 상기 입구 통로 및 상기 드레인 통로가 개방되어 상기 입구 통로를 상기 제어 오리피스를 거쳐 상기 출구 통로와 연통시키고 상기 밸브 스풀의 일 단부와 함께 드레인 통로의 개도를 제어하며, 상기 제2압력 챔버 내로는 상기 출구 통로 내의 압력이 도입되는 구성의 밸브 스풀과, 상기 제2압력 챔버 내에 배치되어 상기 밸브 스풀을 상기 제1압력 챔버를 향해 편의시키고, 상기 밸브 스풀 및 상기 제어 오리피스와 협동해서 상기 입구 통로부터 상기 제어 오리피스를 거쳐 상기 출구 통로로의 작동 유체의 필요한 유동량을 공급하고 나머지 작동 유체를 상기 드레인 통로로 복귀시키며, 상기 제어 오리피스는 주 고정 오리피스와 상기 주 고정 오리피스에 대해 평행하게 배열된 부 오리피스로 이루어지고, 상기 부 오리피스는 상기 부 오리피스의 개도를 가변적으로 계량하도록 상기 제1압력 챔버 내의 압력에 응답하는 구성의 제어 스프링과, 상기 출구 통로 내의 압력의 변동에 응답해서 상기 밸브 스풀과 결합된 상기 제어 스프링의 세트 스프링 편의력을 가변적으로 조정하기 위한 스프링 편의력 조정 수단을 포함하고, 상기 스프링 편의력 조정 수단은 상기 제2압력 챔버를 연통시키는 제어 압력 챔버와, 상기 제어 압력 챔버와 상기 제2압력 챔버 사이에 배치되어 가동 스프링 시트 부재의 제1압력면이 상기 제2압력 챔버에 대면하고, 가동 스프링 시트 부재의 제2압력면이 상기 제1압력면보다 큰 압력 수용면을 갖는 상기 제2압력 챔버에 대면하는 구성의 가동 스프링 시트 부재와, 상기 가동 스프링 시트 부재를 상기 제어 압력 챔버를 향해 편의시키기 위한 복원 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 유동 제어 밸브 장치.
스풀 챔버와, 유압 작동기의 입구 포트에 유체 접속되는 출구 통로와, 펌프 출구에 유체 접속되는 입구 통로와, 저장소에 유체 접속되는 드레인 통로와, 상기 입구 통로로부터 상기 출구 통로로의 작동 유체의 흐름을 가변적으로 제한하기 위해 상기 출구 통로의 상류에 유체식으로 배치되고, 주로 고정된다. 오리피스와 보조 오리피스의 개구 크기를 가변적으로 계측하기 위해 상기 제1압력 챔버 내의 압력에 응답하는 보조 오리피스로 구성되는 제어 오리피스와, 상기 스풀 챔버 내에 활주가능하게 수용되고, 상기 입구 통로와 상기 드레인 통로가 상기 제어 오리피스를 통해 상기 입구 통로를 상기 출구 통로에 연통시키고 상기 밸브 스풀의 일 단부와 함께 드레인 통로 개구의 크기를 제어하기 위해 개방하는 제1압력 챔버와 상기 출구 통로가 그 안으로 유입되는 제2압력 챔버를 상기 스풀 챔버의 내주벽과 협력하여 형성하는 밸브 스풀과, 상기 밸브 스풀을 상기 제1압력 챔버를 향해 편의시키기 위해 상기 제2압력 챔버 내에 배치되고, 상기 입구 통로로부터 상기 제어 오리피스를 거쳐 상기 출구 통로로 작동 유체의 소정의 유량을 공급하고 잔류 작동 유체를 상기 드레인 통로로 복귀시키기 위해 상기 밸스 스풀과 상기 제어 오리피스와 협력하는 제어 스프링과, 상기 출구 통로 내의 압력 변화에 응답하여 상기 밸브 스풀에 결합된 상기 제어 스프링의 설정 스프링 편의를 가변적으로 조절하기 위한 수단으로 구성되고, 상기 스프링 편의 조절 수단은 상기 밸브 스풀의 외주부와 상기 스풀 챔버의 내주벽 사이에 활주가능하게 배치되고 상기 입구 통로의 개구를 상기 드레인 통로의 개구에 연통시키기 위한 관통 개구를 구비한 원통 공동형 가동 슬리브와, 상기 제1압력 챔버에 대향하는 상기 가동 슬리브의 제1압력면과 상기 제1압력 챔버의 반대편에 형성된 저압 챔버에 대향하는 상기 가동 슬리브의 제2압력면과, 상기 가동 슬리브를 상기 제1압력 챔버를 향해 편의시키기 위해 상기 가동 슬리브에 부착된 복귀 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 유동 제어 밸브 장치.
스풀 챔버와, 유동 작동기의 입구 포트에 유체 접속되는 출구 통로와, 펌프 출구에 유체 접속되는 입구 통로와, 저장소에 유체 접속되는 드레인 통로와, 상기 입구 통로로부터 상기 출구 통로로의 작동 유체의 흐름을 가변적으로 제한하기 위해 상기 출구 통로의 상류에 유체식으로 배치되고, 주로 고정된 오리피스와 보조 오리피스의 개구 크기를 가변적으로 계측하기 위해 상기 제1 압력 챔버 내의 압력에 응답하는 보조 오리피스로 구성되는 제어 오리피스와, 상기 스풀 챔버 내에 활주 가능하게 수용되고, 상기 입구 통로와 상기 드레인 통로가 상기 제어 오리피스를 통해 상기 입구 통로를 상기 출구 통로에 연통시키고 상기 밸브 스풀의 일 단부와 함께 드레인 통로 개구의 크기를 제어하기 위해 개방하는 제1압력 챔버와 상기 출구 통로가 그 안으로 유입되는 제2압력 챔버를 상기 스풀 챔버의 내주벽과 협력하여 형성하는 밸브 스풀과, 상기 밸브 스풀을 상기 제1압력 챔버를 향해 편의시키기 위해 상기 제2압력 챔버 내에 배치되고, 상기 입구 통로로부터 상기 제어 오리피스를 거쳐 상기 출구 통로로 작동 유체의 소정의 유량을 공급하고 잔류 작동 유체를 상기 드레인 통로로 복귀시키기 위해 상기 밸브 스풀과 상기 제어 오리피스와 협력하는 제어 스프링과, 상기 출구 통로 내의 압력 변화에 응답하여 상기 밸브 스풀에 결합된 상기 제어 스프링의 설정 스프링 편의를 가변적으로 조절하기 위한 수단으로 구성되고, 상기 밸브 스풀은 원통형 부분과 축방향 관통 개구가 형성되어 있는 기부를 구비한 외부 스풀과, 상기 외부 스풀의 상기 원통형 부분의 내주벽 상에 활주가능하게 끼워맞춰지는 대직경부와 상기 축방향 관통 개구 상에 활주가능하게 끼워맞춰지는 소직경부를 구비한 내부 스풀을 포함하고, 상기 외부 스풀의 상기 기부는 상기 제2압력 챔버와 대향하고, 상기 제어 스프링은 상기 내부 스풀 상에서 작용하며, 상기 스프링 편의 조절 수단은 상기 외부 스풀의 상기 원통형 부분의 내주벽과 상기 내부 스풀의 상기 소직경부의 외주벽 사이에 형성된 저압 챔버와, 상기 내부 스풀을 상기 제1압력 챔버를 향해 편의시키고 상기 외부 스풀을 상기 제2압력 챔버를 향해 편의시키기 위해 상기 내부 및 외부 스풀 사이에 배치된 복귀 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 유동 제어 밸브 장치.
스풀 챔버와, 유압 작동기의 입구 포트에 유체 접속되는 출구 통로와, 펌프 출구에 유체 접속되는 입구통로와, 저장소에 유체 접속되는 드레인 통로와, 상기 입구 통로로부터 상기 출구 통로로의 작동 유체의 흐름을 가변적으로 제한하기 위해 상기 출구 통로의 상류에 유체식으로 배치되고, 주로 고정된 오리피스와 보조 오리피스의 개구 크기를 가변적으로 계측하기 위해 상기 제1압력 챔버내의 압력에 응답하는 보조 오리피스로 구성되는 제어 오리피스와, 상기 스풀 챔버 내에 활주가능하게 수용되고, 상기 입구 통로와 상기 드레인 통로가 상기 제어 오리피스를 통해 상기 입구 통로를 상기 출구 통로에 연통시키고 상기 밸브 스풀의 일 단부와 함께 드레인 통로 개구의 크기를 제어하기 위해 개방하는 제1압력 챔버와 상기 출구 통로가 그 안으로 유입되는 제2압력 챔버를 상기 스풀 챔버의 내주벽과 협력하여 형성하는 밸브 스풀과, 상기 밸스 스풀을 상기 제1압력 챔버를 향해 편의시키기 위해 상기 제2압력 챔버 내에 배치되고, 상기 입구 통로로부터 상기 제어 오리피스를 거쳐 상기 출구 통로로 작동 유체의 소정의 유량을 공급하고 잔류 작동 유체를 상기 드레인 통로로 복귀시키기 위해 상기 밸브 스풀과 상기 제어 오리피스와 협력하는 제어 스프링과, 상기 출구 통로 내의 압력 증가에 따라 상기 드레인 통로로 재유동하는 잔류 작동 유체의 유동율을 감소시키기 위해 상기 출구 통로 내의 압력에 응답하는 부하 감지 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 유동 제어 밸브 장치.