KR100242255B1 - 다중경사 보상기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보상기는 2개의 압력챔버(2,3), 챔버가 서로 연통될 수 있는 밸브(6)를 갖춘 피스톤(4), 지지수단(8,81) 그리고 반작용 수단으로 이루어져 있는 통상의 몸체로 구성되어 있다.

후자는 입력압력(Po)의 함수로서 출력압력(P1)의 평가법이 2개의 이상의 경사를 갖추는 방식으로 제1피스톤내에서 미끄러지는 제2피스톤(5), 변형가능부재(8), 잠금수단(10,11)으로 구성되어 있다.

Description

다중경사 보상기

제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 장치의 단면 개략도.

제2도는 본 발명의 제2실시예에 따른 장치의 단면 개략도.

제3도는 본 발명에 따른 장치에서 입력압력(Po)의 함수로써 출력압력(P1)의 값을 도시한 다이어그램.

본 발명은 입력압력의 함수로써 출력압력을 변화시키기 위한 유압회로에 특히 사용될 수 있는 장치에 관한 것이고, 그리고 이것은

- 제1압력챔버는 입력압력을 받고 제2압력챔버는 출력압력을 받는, 유체로 채워진 적어도 2개의 압력챔버로 나누어진 보어를 형성하는 긴 몸체,

- 보어내에서 미끄러지고 제1 및 제2챔버의 경계를 정하는 작용을 하며 제1 및 제2챔버의 압력에 각각 노출된 제1 및 제2압력 섹션을 갖춘 제1피스톤,

- 제1피스톤에 의해 갖추어져 있고 긴 몸체에 체결된 요소와 협력하여 보어에서 제1피스톤의 위치의 함수로서 상기 요소에 의해 개폐되며, 제1 및 제2챔버사이의 자유체적변화에 의해 제1 및 제2챔버에서 유체압력의 평형상태를 허용하도록 한계값보다 낮은 입력압력의 임의의 값에서 계속 개방되는 밸브,

- 탄성력에 따라 압력의 상기 한계값이 결정되는 탄성력을 제1피스톤에 발휘하여 밸브가 계속 개방되는 개방위치쪽으로 상기 피스톤을 계속 가압하는 지지수단,

- 상기 피스톤을 개방위치로부터 먼방향으로 계속 움직이도록 그리고 제1챔버로부터 제2챔버쪽으로 한계값보다 높은 입력압력값에서 임의의 체적 변화에 적어도 부분적인 저항을 제공하도록 탄성력의 작용에 대하여 입력압력으로 증가하는 힘을 제1피스톤상에 발휘하기 위한 반작용 수단,으로 구성되어 있고, 상기 반작용 수단은:

제1피스톤에 대하여 밀봉적으로 미끄러지고 제1챔버의 압력에 적어도 노출된 압력섹션을 갖춘 제2피스톤; 적어도 입력압력의 함수로써 변형가능부재를 변형시키는 힘을 수용하도록 그리고 입력압력의 증가의 작용을 통해 상대적인 끝위치쪽으로 변형을 통해 2개의 피스톤의 상대변위를 허용하도록 적어도 제2피스톤에 대하여 지지된 변형가능부재; 그리고 피스톤이 상대적인 끝위치에 도달했을 때 피스톤의 부가적인 임의의 상대변위를 방지할 수 있는 잠금수단; 으로 구성되어 있다.

이러한 타입의 장치는 보상기(compensator) 라는 이름으로 알려져 있고 모우터 차량용 유압브레이크 회로에서 오랫동안 사용되어 왔다.

더욱 상세하게는 보상기는 후륜 브레이크 액츄에이터의 상류의 유압회로에 배치되어 상당한 제동압력하에서 전륜 액츄에이터에 이송되는 압력의 단지 일부분을 후륜액츄에이터로 전달하여 후륜의 부적절한 잠금을 방지한다.

전통적으로 보상기는 입력압력의 함수로써 뿐만이 아니고 제1피스톤에 지지수단에 의해 적용된 부하의 함수로서 출력압력을 변화시킬수 있게하여 이러한 부하는 차례로 차량의 후륜에 의해 지지된 부하에 의존한다.

한편, 주어진 부하에서 종래의 보상기는 입력압력의 2개의 아핀 함수(affine functions)에 따라서 말하자면 직선의 2부분에 의해 나타나는 법칙에 따라서 단지 출력압력의 값을 나타낸다.

3개의 다른 영역에 따라 출력압력의 평가를 허용하는 보상기가 역시 존재할지라도 현재 이들 보상기는 구조적으로 복잡하여 제조에 있어서 오히려 문제점을 야기하고 또한 고가이다.

앞서 언급한 특성에 따라서 이러한 보상기의 일예는 영국공개특허 제2,060,102호에 나타나 있다.

상기 공보에 개시된 보상기에서 정밀하게 가공되고 조립된 조인트 및 단품 부품의 수는 상당히 많은데 이것은 오히려 문제를 야기하고 고가의 제조원가가 든다.

이와 관련하여 본 발명의 목적은 2개이상의 경사를 가진 하나의 법칙에 따라 출력압력의 값을 산출하는 한편 구조가 비교적 간단한 보상기를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 위해서 본 발명의 장치는 제1피스톤이 적어도 부분적으로 환형이며 제2피스톤이 제1피스톤의 상기 환형부분내에서 미끄러지는 중요한 특성을 가지고 있다.

이러한 특징에 의해서 다중경사 보상기를 산출할수 있는데 여기에서 몸체는 단지 하나의 보어로 관통되어 있고 단지 하나의 피스톤이 중공이며, 이것은 가공문제를 제한하며 필요한 부품수를 감소시킨다.

본 발명의 제1가능실시예(제1도)에서 지지수단은 변형가능부재로 구성된 반작용 디스크로 구성되어 있다.

이 경우에 제2피스톤은 표면에 의해 변형가능부재와 접촉하여야 하고, 상기 피스톤의 압력섹션에 대한 비율은 제1피스톤의 제1 및 제2압력섹션의 비율보다 큰것이 바람직하다.

더욱이, 잠금수단은 예를들어 제2피스톤에 체결된 횡단핀과 제1피스톤에 형성되고 핀이 통과하는 방사형 구멍의 스톱표면으로 구성되어 있다.

바람직하게 밸브는 제1피스톤에 감싸여있고 상기 피스톤을 통과하는 오리피스의 내부엣지에 대하여 스피링에 의해 밀리는 볼로 기본적으로 구성되어 있고 상기 밸브와 협력하는 요소는 몸체에 체결되고 볼을 뒤로 밀기 위해서 오리피스를 통과할 수 있는 핑거이다.

본 발명의 제2가능실시예(제2도)에서 밸브는 예를들면 제1피스톤의 외부 방사상 연장부에 의해 형성된 환형 엣지로 구성되고, 상기 밸브와 협력하는 요소는 상기 환형엣지를 위한 시이트를 형성하는 시일이다.

이 경우에 장치는 제1 및 제2챔버에 동일한 압력챔버를 나타내도록 제2피스톤을 유리하게 만들수 있고, 잠금수단을 위해 제2피스톤의 적어도 하나의 축선방향면으로 구성되는데 이러한 면은 제1피스톤의 외부쪽으로 향해 있다.

본 발명의 제2실시예에서 변형가능부재는 예를들어 스프링인데, 이것은 이들 피스톤의 상대적인 끝위치 방향으로 제1피스톤에 대한 제2피스톤의 상대변위에 대항하는 방향으로 제2피스톤을 민다.

본 발명의 다른 특징 및 장점은 첨부도면을 참조하여 제한없이 예시된 아래 설명으로 부터 명백하게 나타날 것이다.

제1 및 제2도에서 명확하고 간단히 하기 위해서 동일부재는 동일번호를 부여하였다.

본 발명의 장치는 입력압력(Po) 및 설정 힘(F)의 함수로서 출력압력(P1)을 변화시키는 것이 가능하도록 되어 있다.

본 장치는 어깨부가 있거나 또는 없는 보어(1a)로 형성된 그리고 유체로 채워진 2개의 챔버(2,3)로 나누어진 긴 몸체(1)로 구성되며, 제1챔버(2)는 입력압력(Po)을 받고 제2챔버(3)는 출력압력(P1)을 받는다.

최소한 부분적으로 환형인 제1피스톤(4)은 보어(1a)에서 미끄럼 가능하게 장착되고 제2피스톤(5)은 제1피스톤(4)의 환형부분내에 미끄럼가능하게 장착되어 있다.

제1피스톤(4)은 각각의 챔버(2,3)에 제1 및 제2압력섹션(S4a, S4b)으로 구성되고 제2피스톤(5)은 제1챔버(2)의 적어도 압력에 노출되는 압력섹션(S5a)으로 구성되어 있다.

제1피스톤(4)은 몸체(1)에 체결된 요소(7)와 협력하는 밸브(6)를 갖추고 있고 보어(1a)에서 제1피스톤(4)의 위치의 함수로서 상기 밸브의 개폐를 결정한다.

제1도에 도시된 바와같이 상기 밸브는 상기 피스톤을 통과하는 오리피스의 내부엣지에 대하여 스프링(15)에 의해 밀리며 피스톤(4) 내에 감싸여진 볼(14)로 구성될 수 있고 상기 밸브와 협력하는 요소는 몸체(1)에 체결된 핑거(7)로 구성되고 오리피스를 통과하여 시이트로 부터 볼(14)을 민다.

제2도에 도시된 바와같이 밸브(6)는 제1피스톤(4)의 방사상 바깥쪽으로의 연장에 의해 형성된 환형 엣지로 역시 구성될수 있고, 상기 밸브와 협력하는 요소는 상기 환형엣지를 위한 시이트를 형성하는 시일이다.

어느 실시예든간에 밸브(6)는 입력압력(Po)의 낮은 값에서 그리고 입력압력의 한계 값(Po, 1) 까지 계속 개방된다.

제1챔버(2)에서 나타나는 유체는 그러므로 제2챔버(3)에서 나타나는 유체와 초기에는 자유로이 연통하고 입력압력(Po)에서의 임의의 증가는 제1챔버(2)로부터 제2챔버(3)쪽으로 유체의 자유체적변화를 통해 출력압력(P1)에서의 동일한 증가에 의해 달성된다.

제1피스톤(4)은 연속개방위치방향으로 제1 및 제2도에서 오른쪽으로 가압되고 여기에서 밸브는 아래에서 상세히 기술되는 바와같이 지지수단(8,80,81)에 의해 탄성력을 제1피스톤으로 전달함으로서 계속 개방된다.

하지만, 제1피스톤(4)은 본 피스톤을 계속 개방위치로부터 멀리 움직이게 하고 그리고 입력압력(Po)이 한계값(Po,1) 보다 높자마자 제1챔버로부터 제2챔버로 임의의 체적변화에 적어도 부분적 저항을 제공하도록 하는 반작용 수단에 의해 반대방향으로 역시 가압된다.

제2피스톤(5), 변형가능부재(8 또는 9) 그리고 잠금수단(10,11)으로 구성된 이들 반작용 수단은 예시된 각 실시예를 참고로 상세히 개시될 것이다.

제1도에 예시된 본 발명의 제1실시예에서, 제2피스톤(5)은 원통형이고 강성체이며 제1피스톤(4) 내에서 밀봉적으로 미끄러지고, 제1피스톤은 원통형이고 중공이며 보어(1a)의 어깨부가 없는 부분에서 밀봉적으로 미끄러진다.

제1챔버(2)는 제1피스톤(4) 내에 그리고 오리피스(4a)를 통해서 형성되어 있고 상기 피스톤에서 환형공간(4b)은 입력압력(Po)에서 유체원과 연통되어 있다.

핀(10)은 제2피스톤(5)을 통과하고 몸체(1)에 나사체결된 링(16)에 의해 힘을 받는 스프링(12)에 의해 몸체(1)에서 내부 어깨부(1b)에 대하여 가압된다.

핀(10)은 피스톤(4,5)의 상대적인 변위를 허용하는 방식으로 제1피스톤(4)에 형성된 방사상 구멍(13)을 통과하고 이러한 변위는 구멍(13)의 주변을 형성하는 스톱표면(11)과 접촉되는 핀(10)의 능력에 의해 제한된다.

제1챔버(2) 외부에 위치한 제2피스톤(5)의 축선방향면은 강성 컵(81)에 잡혀있는 반작용 디스크(8)에 대하여 지지되고 그 표면의 나머지 부분은 제2챔버(3)로부터 이격된 제1피스톤(4)의 축선방향 환형면에 대하여 지지된다.

컵(81)이 설정힘(F)을 수용할지라도 그 강도는 한계값(Po, 1)을 변화시키는 반작용 디스크(8)는 예를들면 변형가능하고 비압축성인 부재와 같이 작용하는 탄성재질로 만들어 지지수단으로서 작용한다.

제1도에 예시된 장치의 작용은 제1도 및 제3도의 실시예 그리고 아래의 설명에서 이해될 수 있다.

최소 힘(F)으로 그리고 유효 입력압력(Po) 및 유효 출력압력(P1)의 초기 0 값에서, 밸브(6)는 계속 개방되어 Po의 임의의 증가가 P1의 동일한 증가에 의해 달성되고 P1은 Po와 같게 된다.

P1과 Po의 동등함은 Po 및 P1의 전반적인 낮은 값 범위에서 유지된다.

그럼에도 불구하고 챔버(2,3)에서 압력의 상승은 섹션(S4a)에서 상기 압력을 받고 있는 제1피스톤상에서 그리고 섹션(S5a)에서 상기 압력을 받고 있는 제2피스톤상에서 왼쪽에서 발휘된 힘을 증가시킴으로서 달성된다.

지지수단(8,12,81)에 의해 발휘된 힘에 대항하여 발휘된 이러한 힘은 제1피스톤(4)을 뒤로 밀려 입력압력의 한계값(Po, 1)에서 밸브(6)의 연속개방을 종료한다.

반작용 디스크(8)의 매체를 통해 제1 및 제2피스톤에 의해 서로에 발휘된 힘의 평형상태로 결과적인 평형상태가 이루어진다.

제2피스톤(5)이 압력섹션(S5a)과 동일한 면적으로 디스크에 대하여 지지되면서 Po. S5a=P. S5a로 되는데, P는 반작용 디스크(8)에서의 압력이다.

부가하여 밸브(6)의 섹션이 무시되면 P1. S4b=P. S4a이며, 이것은 P1=Po. S4a/S4b를 의미한다.

마지막으로 S4a가 S4b보다 작으므로 법칙 P1=f(Po)의 경사는 제3도에 도시된 바와 같이 한계값(Po. 1)을 넘어 1보다 작다.

이러한 상황은 스톱표면(11)이 핀(10)에 대해 지지되는 제2한계값(Po, 2)에 압력(Po)이 도달할때까지 계속된다.

피스톤(4,5)의 상대운동이 방해받으므로 상기 피스톤들은 제1도에 도시된 실시예에서 입력압력(Po)을 받는 표면을 갖고 있지 않는 단품으로 구성된 것과 같이 작용하고 그리고 압력(P1)의 임의의 결과적인 상승은 불가능하게 된다.

제2도에 도시된 본 발명의 제2실시예에서 피스톤(5)은 역시 원통형이고 강성이며, 제1피스톤(4)의 환형부분내에서 밀봉적으로 미끄러진다.

제1피스톤(4)은 보어에서 시일(17)에 의해 차례로 밀봉적으로 미끄러지고 그리고 외부 축선방향면(81)에서 설정 힘(F)을 받는다.

상기 피스톤(4)은 몸체(1)에 대하여 지지되고 설정 힘(F)과 동일방향으로 상기 피스톤에 힘을 발휘하는 스프링(80)에 의해 오른쪽으로 부가적으로 가압된다.

제1피스톤(4)은 링(18)에 의해 유지된 시일(7)의 면에서 받고 있는 힘의 함수로서 움직일수 있다.

Po의 낮은 값에 상응하는 정지위치에서, 제1피스톤은 피스톤(4)에 형성된 4a와 4c와 같은 오리피스를 통해서 제1챔버(2)로부터 제2챔버(3)로 유체의 자유체적 변화를 허용한다.

제2피스톤(5)은 제1피스톤(4)에 대하여 지지된 스프링(9)에 의해 피스톤(4) 내에서 뒤로 밀린다.

제3실시예에 따른 장치의 작용은 아래와 같다.

밸브(6)는 최초에 개방되고 출력압력(P1)은 입력압력이 제1한계값(Po, 1)에 도달할때까지 입력압력(Po)에 따른다.

이때에, 입력압력(Po)은 제1피스톤(4)의 제1섹션(S4a)에 힘을 발휘하는데 이 힘은 제1피스톤을 바깥쪽으로 뒤로 밀려 스프링(80)을 압축한다.

입력압력(Po)이 제1한계값(Po, 1)에 도달하는 지점에서 밸브(6)는 완전히 폐쇄되며 제1챔버로부터 제2챔버로의 임의의 체적변화는 단지 제2피스톤(5)의 변위에 의해 이루어질 수 있다.

하지만 이러한 변화가 스프링(9)의 저항을 만나므로 출력압력(P1)은 지점(P1, 1)을 넘어서 입력압력(Po)보다 덜 신속하게 전개된다.

입력압력(Po)이 제2한계값(Po, 2)에 도달할때, 피스톤(5)의 축선방향면(10)은 고정된 오목부(11)와 접촉하며; 제2피스톤의 오른쪽으로의 더 운동은 방지되며 출력압력은 최종값(P1, 2)에서 유지된다.

제1 및 제2도에 예시된 실시예에서와 같이, 2개 경사 이상을 갖춘 한편 단지 하나의 보어와 단지 하나의 중공피스톤만 형성된 몸체를 사용하는 보상기를 산출할 수 있는 본 발명의 일반적인 개념은 여러가지 방식으로 수행할 수 있다.

그럼에도 불구하고, 제1실시예는 단순성과 경사량(P1. 2-P1. 1)/(Po, 2-Po, 1)이 섹션의 비율에 의해 독점적으로 결정된다는 사실로 인해 상당히 우수하다.

더욱이, 제1실시예 장치의 보어(1a)에 어깨부를 형성함으로서 제1피스톤(4)은 환형공간(4b)의 각각의 면에서 다른 환형 섹션을 갖추고 있고, 조정된 장치로 제3도에서 지점(Po, 2)을 넘어 0이 아닌 경사의 제3 부분으로 도시된 압력에 대하여 동작을 얻을 수 있다.

Claims (8)

1. 적어도 입력압력의 함수로써 출력압력을 변화시키기 위한 장치로서, - 제1압력챔버(2)는 입력압력(Po)을 받고 제2압력챔버(3)는 출력압력(P1)을 받는, 유체로 채워진 적어도 2개의 압력챔버로 나누어진 보어(1a)를 형성하는 긴 몸체(1), - 보어내에서 미끄러지고 제1 및 제2챔버의 경계를 정하는 작용을 하며 제1 및 제2챔버의 압력에 각각 노출된 제1 및 제2압력 섹션(S4a, S4b)을 갖춘 제1피스톤(4), - 제1피스톤에 의해 갖추어져 있고 긴 몸체에 체결된 요소(7)와 협력하여 보어에서 제1피스톤의 위치의 함수로서 상기 요소에 의해 개폐되며, 제1 및 제2챔버사이의 자유체적변화에 의해 제1 및 제2챔버에서 유체압력의 평형상태를 허용하도록 한계값보다 낮은 입력압력의 임의의 값에서 계속 개방되는 밸브(6), - 탄성력에 따라 압력의 상기 한계값이 결정되는 탄성력을 제1피스톤에 발휘하여 밸브가 계속 개방되는 개방위치쪽으로 상기 피스톤을 계속 가압하는 지지수단(8,80,81), - 제1피스톤을 개방위치로부터 먼방향으로 계속 움직이도록 그리고 제1챔버로부터 제2챔버쪽으로 한계값보다 높은 입력압력값에서 임의의 체적 변화에 적어도 부분적인 저항을 제공하도록 탄성력의 작용에 대하여 입력압력으로 증가하는 힘을 제1피스톤상에 발휘하기 위한 반작용 수단,으로 구성되어 있고, 상기 반작용 수단은: 제1피스톤에 대하여 밀봉적으로 미끄러지고 제1챔버의 압력에 적어도 노출된 압력섹션(S5a)을 갖춘 제2피스톤(5); 적어도 입력압력의 함수로써 변형가능부재를 변형시키는 힘을 수용하도록 그리고 입력압력의 증가의 작용을 통해 상대적인 끝위치쪽으로 변형을 통해 2개의 피스톤의 상대변위를 허용하도록 적어도 제2피스톤에 대하여 지지된 변형가능부재(8,9); 그리고 피스톤이 상대적인 끝위치에 도달했을 때 피스톤의 부가적인 임의의 상대변위를 방지할 수 있는 잠금수단(10,11); 으로 구성된 출력압력을 변화시키는 장치에 있어서, 제1피스톤(4)은 적어도 부분적으로 환형이며 제2피스톤(5)은 제1피스톤의 상기 환형부분내에서 미끄러지는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 지지수단은 변형가능부재로 구성된 반작용 디스크(8)로 이루어진 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제2항에 있어서, 제2피스톤은 표면에 의해 변형가능부재와 접촉하며, 피스톤의 압력섹션(S5a)에 대한 비율은 제1피스톤의 제1 및 제2압력섹션의 비율(S4a/S4b)보다 큰을 특징으로 하는 장치.
4. 제2항 또는 제3항의 어느한항에 있어서, 잠금수단은 제2피스톤(5)에 체결된 횡단핀(10)과, 핀(10)이 통과하고 제1피스톤(4)에 형성된 방사상 구멍(13)의 스톱표면(11)으로 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제1항 내지 제3항중 어느한항에 있어서, 밸브(6)는 제1피스톤(4)에 감싸여 있고 상기 피스톤을 통과하는 오리피스의 내부 엣지에 대하여 스프링(15)에 의해 밀리는 볼(14)로 기본적으로 구성되어 있고, 상기 밸브와 협력하는 상기 요소(7)는 몸체에 체결되고 그리고 볼을 뒤로 밀기 위해서 오리피스를 통과할 수 있는 핑거인 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제1항에 있어서, 밸브(6)는 제1피스톤(4)의 외부 방사상 연장부에 의해 형성된 환형 엣지로 구성되고, 상기 밸브와 협력하는 요소(7)는 상기 환형 엣지를 위한 시이트를 형성하는 시일인 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제6항에 있어서, 제2피스톤(5)은 제1 및 제2챔버에 동일 압력섹션(S5a)을 나타내고 상기 잠금수단은 제2피스톤의 적어도 하나의 축선방향면(10)으로 구성되고 상기 면은 제1피스톤의 외부쪽으로 선회된 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 변형가능부재(9)는 스프링인데, 이것은 제1 및 제2피스톤의 상대적인 끝 위치방향으로 제1피스톤에 관련하여 제2피스톤의 상대변위에 대항하는 방향으로 제2피스톤(5)을 뒤로 미는 것을 특징으로 하는 장치.