KR100577503B1

KR100577503B1 - 유체 유동 제어 밸브

Info

Publication number: KR100577503B1
Application number: KR1020030090641A
Authority: KR
Inventors: 김태곤; 김회문; 오원철; 정재연; 오석형; 조인성; 백일현
Original assignee: 영신정공 주식회사
Priority date: 2003-12-12
Filing date: 2003-12-12
Publication date: 2006-05-10
Anticipated expiration: 2023-12-12
Also published as: KR20050058685A

Abstract

본 발명은 유체 유동 제어 밸브에 관한 것으로서, 특히 자동차의 엔진과 같은 원동력과 구동 연결을 갖는 유압 펌프에 의해 발생된 가압 작동 유체의 유동률을 적절하게 제어하고 유압 동력 조향장치와 같은 유압 작동기로 작동 유체의 제어된 유동을 공급하기 위한 유체 유동 제어 밸브에 관한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 유체 유동 제어 밸브는 펌프로부터 가압 유체가 유입되는 유입통로와 상기 가압 유체의 일부가 오일 탱크로 되돌아가는 리턴통로와 상기 유입통로 및 리턴통로에 연통되도록 형성되고 각종의 부품들이 설치되도록 일단이 개방된 챔버가 구비된 하우징과, 상기 하우징의 챔버에 삽입되도록 설치되어 유입통로로 유입되는 가압 유체의 압력에 따라 직선 구동되어 리턴통로를 개방 또는 폐쇄시키고 챔버를 유입통로 측의 제1압력실과 후방의 제2압력실로 나누는 스풀과, 일단은 상기 스풀에 걸리고 타단은 하우징의 챔버에 걸리도록 설치되어 스풀을 챔버의 바깥 방향으로 미는 탄성력을 제공하는 스프링과, 상기 챔버의 입구에 설치되어 고정되고 내부에 유체 통로가 형성되어 있으며 상기 유체 통로로 각각 연통되는 제1오리피스와 제2오리피스가 형성되고 상기 제1압력실을 유입통로 측의 유입압력실과 하우징에 형성된 바이패스 통로를 통하여 제2압력실에 연통되는 토출압력실로 나누도록 형성되고 토출압력실에 유체 통로가 연통되도록 통로가 형성된 커넥터와, 상기 커넥터의 내부에 축방향을 따라 직선 이동 가능하게 설치되며 내부에는 상기 커넥터의 유체 통로를 형성하는 유체 통로가 형성되고 상기 유체 통로를 상기 커넥터의 제1, 2 오리피스에 각각 연통되도록 하는 통로가 형성되며 유체압력에 의해 이동됨에 따라 제2오리피스와 연통되는 통로의 면적이 작아지도록 형성된 밸브와, 일단은 상기 커넥터의 내측에 걸리고 타단은 상기 밸브에 걸리도록 설치되어 밸브를 유압이 작용하는 반대방향으로 미는 탄성력을 제공하는 스프링과, 상기 밸브의 이탈을 방지하도록 상기 커넥터에 설치된 스톱퍼로 구성된다.

조향장치, 유압펌프, 유체유동제어밸브, 스풀

Description

유체 유동 제어 밸브 {FLUID-FLOW CONTROL VALVE}

도 1은 본 발명에 의한 유체 유동 제어 밸브의 구성부품들의 일부가 분해된 상태의 분해 사시도,

도 2는 본 발명에 의한 유체 유동 제어 밸브의 단면도로서, 엔진의 회전수가 최저일 때의 상태를 나타내는 도면,

도 3은 본 발명에 의한 유체 유동 제어 밸브의 단면도로서, 엔진의 회전수가 도 2에 도시된 상태보다는 증대되어 스풀이 약간 이동되기 시작한 상태의 도면,

도 4는 본 발명에 의한 유체 유동 제어 밸브의 단면도로서, 엔진의 회전수가 도 3에 도시된 상태보다는 증대되어 스풀이 더욱 이동하여 리턴통로가 개방되기 직전인 상태의 도면,

도 5는 본 발명에 의한 유체 유동 제어 밸브의 단면도로서, 엔진의 회전수가 도 4에 도시된 상태보다 증대되어 리턴통로가 일부 개방된 상태를 나타내는 도면,

도 6은 본 발명에 의한 유체 유동 제어 밸브의 단면도로서, 엔진의 회전수가 도 5에 도시된 상태보다 증대되어 리턴통로가 더욱 개방되고 커넥터의 밸브가 이동하여 제2오리피스의 단면적이 작아지기 시작하는 상태를 나타내는 도면,

도 7은 본 발명에 의한 유체 유동 제어 밸브의 단면도로서, 엔진의 회전수가 도 6에 도시된 상태보다 더욱 증대되어 스풀과 밸브가 더 이동하여 리턴통로가 더욱 개방되고 제2오리피스가 폐쇄되기 시작하는 상태를 나타내는 도면,

도 8은 본 발명에 의한 유체 유동 제어 밸브의 단면도로서, 엔진의 회전수가 도 7에 도시된 상태보다 증대되어 스풀과 밸브가 최대로 이동된 상태를 나타내는 도면,

도 9는 본 발명에 의한 유체 유동 밸브에서 엔진 회전수에 따라 제어된 작동 유체의 토출 유량의 변화를 나타내는 그래프,

도 10은 본 발명에 의한 유체 유동 밸브에서 엔진 회전수에 따라 밸브로 유입되는 유체통로인 오리피스의 단면적의 변화를 나타내는 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

1 : 하우징 2 : 리턴통로

3 : 유입통로 4 : 바이패스

10, 20, 커넥터 30 : 밸브

50 : 스풀

본 발명은 유체 유동 제어 밸브에 관한 것으로서, 특히 자동차의 엔진과 같은 원동력과 구동 연결을 갖는 유압 펌프에 의해 발생된 가압 작동 유체의 유동률 을 적절하게 제어하고 유압 동력 조향장치와 같은 유압 작동기로 작동 유체의 제어된 유동을 공급하기 위한 유체 유동 제어 밸브에 관한 것이다.

자동차에는 많은 부품들이 결합되어 이루어지는 현대의 대표적인 운송수단으로서, 많은 장치들과 자동차를 이루는 많은 부품들이 소요된다. 이러한 자동차는 통상적으로 운전자가 자동차의 진행방향을 조정하기 위하여 스티어링 휠을 회전시키게 되고, 스티어링 휠에 연결된 바퀴가 회전되어 진행방향이 조정되면서 달리도록 되어 있다. 이러한 자동차의 주행 방향을 조정하게 되는 조정장치를 조향장치라 하는데, 조향장치는 전술한 스티어링 휠(steering wheel), 스티어링 샤프트(steering shaft), 스티어링 기어(steering gear), 피트먼 암(pitman arm), 드래그 링크(drag link), 타이 로드(tie rod), 스티어링 암(steering arm)으로 구성된다. 이러한 조향장치 중에서 운전자가 더욱 용이하게 스티어링 휠을 회전시킬 수 있도록 운전자가 제공하는 스티어링 휠의 회전력에 조력하기 위한 유압을 공급하는 펌프를 구비한 동력 조향장치가 있는 바, 펌프는 엔진과 구동 연결되어 있고, 엔진의 회전에 따라 작동하여 유체를 가압하여 공급하게 된다. 이러한 펌프로부터 공급되는 가압 유체를 제어하기 위한 제어 밸브가 설치되어 있는데, 이 제어 밸브는 엔진의 회전수에 따라 유량이 제어되도록 하는 역할을 수행한다.

이러한 제어 밸브는 엔진의 저속 회전 시에 공급되는 유량이 최대화 되도록 하고, 엔진의 고속 회전 시에는 그 보다 낮은 상태에서 제어되도록 하는 특성을 가져야 한다.

제어 밸브는 통상 펌프와 일체로 형성되고, 펌프에 형성된 하우징에 제어 밸 브의 구성 부품들이 삽입되도록 되어 있다. 제어 밸브의 하우징에는 펌프로부터 가압 유체가 유입되는 유입통로와 제어된 유량이 빠져나가 오일 탱크로 유입되는 리턴통로가 형성되어 있고, 리턴통로는 스프링에 의해 탄성력을 제공받는 스풀에 의해 제어되도록 되어 있으며, 상기 유입통로로 유입된 가압 유체는 엔진 회전수가 증대됨에 따라 일부가 상기한 리턴통로를 통하여 되돌아가고 일부는 작동 유체로서 토출통로를 통하여 토출된다. 그리고, 토출통로로 토출되는 가압 유체는 밸브의 움직임에 따라 그 통로인 오리피스의 단면적이 변화되어 유량이 제어된다.

대부분의 제어 밸브는 상기한 구성을 구비하고 있는 바, 종래기술는 국내 특허 등록 제217526호를 예를 들 수 있다.

상기한 특허는 펌프로부터 유입되어 작동 유체로 토출되는 가압 유체의 유량을 스풀의 이동과 커넥터 어셈블리의 밸브의 이동에 의해 제어하도록 구성되어 있다. 즉, 저속일 때에는 유입되는 가압 유체의 대부분이 작동 유체로서 토출되도록 스풀이 리턴통로를 막고, 밸브가 원위치에 위치하여 토출통로가 최대로 개방되도록 작동하고, 고속에서는 스풀이 리턴통로를 개방하도록 스프링을 압축하면서 이동하는 동시에 밸브가 역시 스프링을 압축하면서 토출통로가 작아지도록 하는 방식으로 토출되는 작동 유체의 유량을 조절하게 하고 있다.

그러나, 종래의 제어 밸브는 상술한 제어 밸브의 응답 특성을 나타내기 위하여 많은 부품들이 사용될 뿐만 아니라 여러 통로를 하우징에 형성하여야 하기 때문에 구성이 복잡하고 제작 단가가 증대되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 단순한 구성으로 제어 밸브의 응답 특성을 정확하게 나타낼 수 있는 유체 유동 제어 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 유체 유동 제어 밸브는 펌프로부터 가압 유체가 유입되는 유입통로와 상기 가압 유체의 일부가 오일 탱크로 되돌아가는 리턴통로와 상기 유입통로 및 리턴통로에 연통되도록 형성되고 각종의 부품들이 설치되도록 일단이 개방된 챔버가 구비된 하우징과, 상기 하우징의 챔버에 삽입되도록 설치되어 유입통로로 유입되는 가압 유체의 압력에 따라 직선 구동되어 리턴통로를 개방 또는 폐쇄시키고 챔버를 유입통로 측의 제1압력실과 후방의 제2압력실로 나누는 스풀과, 일단은 상기 스풀에 걸리고 타단은 하우징의 챔버에 걸리도록 설치되어 스풀을 챔버의 바깥 방향으로 미는 탄성력을 제공하는 스프링과, 상기 챔버의 입구에 설치되어 고정되고 내부에 유체 통로가 형성되어 있으며 상기 유체 통로로 각각 연통되는 제1오리피스와 제2오리피스가 형성되고 상기 제1압력실을 유입통로 측의 유입압력실과 하우징에 형성된 바이패스 통로를 통하여 제2압력실에 연통되는 토출압력실로 나누도록 형성되고 토출압력실에 유체 통로가 연통되도록 통로가 형성된 커넥터와, 상기 커넥터의 내부에 축방향을 따라 직선 이동 가능하게 설치되며 내부에는 상기 커넥터의 유체 통로를 형성하는 유체 통로가 형성되고 상기 유체 통로를 상기 커넥터의 제1, 2 오리피스에 각각 연통되도록 하는 통로가 형성되며 유체압력에 의해 이동됨에 따라 제2오리피스와 연통되는 통로의 면적이 작아지도록 형성된 밸브와, 일단은 상기 커넥터의 내측에 걸리고 타단은 상기 밸브에 걸리도록 설치되어 밸브를 유압이 작용하는 반대방향으로 미는 탄성력을 제공하는 스프링과, 상기 밸브의 이탈을 방지하도록 상기 커넥터에 설치된 스톱퍼를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 밸브는 전면이 개방된 원통형으로 형성되고, 상기 커넥터의 내부에 축방향을 따라 이동 가능하게 설치되되, 전단부에는 일정길이 외경이 축소되도록 단턱이 형성되고, 그 단턱에 일단이 걸리도록 형성되며, 후단면에는 제1오리피스와 연통되는 구멍이 형성되고, 중앙의 외경에는 제2오리피스와 연통되도록 환형 홈과 상기 환형 홈과 내측 유체 통로와 연통되는 구멍이 형성되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 실시 예를 참조된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

우선 참조된 도면, 도 1은 본 발명에 의한 유체 유동 제어 밸브의 구성부품들의 일부가 분해된 상태의 분해 사시도, 도 2는 본 발명에 의한 유체 유동 제어 밸브의 단면도로서, 엔진의 회전수가 최저일 때의 상태를 나타내는 도면, 도 3은 본 발명에 의한 유체 유동 제어 밸브의 단면도로서, 엔진의 회전수가 도 2에 도시된 상태보다는 증대되어 스풀이 약간 이동되기 시작한 상태의 도면, 도 4는 본 발명에 의한 유체 유동 제어 밸브의 단면도로서, 엔진의 회전수가 도 3에 도시된 상태보다는 증대되어 스풀이 더욱 이동하여 리턴통로가 개방되기 직전인 상태의 도면, 도 5는 본 발명에 의한 유체 유동 제어 밸브의 단면도로서, 엔진의 회전수가 도 4에 도시된 상태보다 증대되어 리턴통로가 일부 개방된 상태를 나타내는 도면, 도 6은 본 발명에 의한 유체 유동 제어 밸브의 단면도로서, 엔진의 회전수가 도 5에 도시된 상태보다 증대되어 리턴통로가 더욱 개방되고 커넥터의 밸브가 이동하여 제2오리피스의 단면적이 작아지기 시작하는 상태를 나타내는 도면, 도 7은 본 발명에 의한 유체 유동 제어 밸브의 단면도로서, 엔진의 회전수가 도 6에 도시된 상태보다 더욱 증대되어 스풀과 밸브가 더 이동하여 리턴통로가 더욱 개방되고 제2오리피스가 폐쇄되기 시작하는 상태를 나타내는 도면, 도 8은 본 발명에 의한 유체 유동 제어 밸브의 단면도로서, 엔진의 회전수가 도 7에 도시된 상태보다 증대되어 스풀과 밸브가 최대로 이동된 상태를 나타내는 도면, 도 9는 본 발명에 의한 유체 유동 밸브에서 엔진 회전수에 따라 제어된 작동 유체의 토출 유량의 변화를 나타내는 그래프, 도 10은 본 발명에 의한 유체 유동 밸브에서 엔진 회전수에 따라 밸브로 유입되는 유체통로인 오리피스의 단면적의 변화를 나타내는 그래프이다.

본 발명에 의한 유체 유동 제어 밸브는 전술한 바와 같이 펌프로부터 유입되는 가압 유체를 도 9 및 도 10에 나타난 엔진 회전수에 따른 응답 특성을 가지도록 구성된다. 즉, 엔진 회전수에 따라 토출 유량이 저압일 때 급격히 증대된 다음 일정기간 그 최대 토출량을 유지한 다음, 엔진 회전수가 더 고속으로 되면 토출 유량이 반대로 줄어든 다음 다시 일정 토출량을 유지하도록 하는 응답 특성을 갖도록 구성된다. 이것은 자동차의 주행시 저속일 때 조향에는 많은 힘이 필요하고 고속일 때에는 저속일 때보다 그 힘이 덜 필요하기 때문이다.

본 발명에 의한 유체 유동 제어 밸브는 상술한 응답특성을 나타내기 위하여 구성되어 있는 바, 하우징(1)에 형성된 챔버에 도 1에 도시된 바와 같이 스프링(60), 스풀(50), 그리고 밸브(30)가 설치되는 전방부재(10)와 후방부재(20)로 이루어진 커넥터(10,20)가 순서대로 끼워지게 되고, 커넥터(10,20)는 챔버의 입구에 고정되도록 설치된다. 챔버는 하우징(1)에 형성되는 바, 하우징(1)은 펌프의 하우징과 일체로 형성되도록 제작되는 것이 일반적이다.

상기 스풀(50)을 챔버의 입구방향으로 미는 힘을 제공하는 스프링(60)의 일단은 챔버의 내측 끝단에 걸리고 타단은 스풀(50)의 일측에 걸리도록 설치되고, 스풀(50)은 챔버 내부에 밀착하면서 축 방향을 따라 직선으로 이동할 수 있도록 설치된다. 이렇게 스풀(50)이 축 방향을 따라 직선 이동 가능하게 설치되는 것에 대하여, 커넥터(10,20)는 챔버의 입구에 고정되도록 설치된다. 커넥터(10,20)는 두 개의 부재가 일체로 형성되어 이루어지고, 커넥터의 전방부재(10)는 조향장치에 연통되는 연결부가 되고, 후방부재(20)는 전방부재(10)에 고정된 일체형이며, 동시에 나사부(21)가 하우징에 고정되는 역할을 하는 하며, 내부에 밸브(30)가 설치되어 밸브(30)와 함께 토출구(11)를 통하여 토출되는 유량을 조절하도록 구성된다.

상기한 스풀(50)과 커넥터(10,20)가 조립된 상태가 도 2 내지 도 8에 도시되어 있는 바, 도 2는 엔진 회전수(N)가 저속일 때의 상태를 나타내고 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 하우징(1)에는 펌프로부터 가압 유체가 유입되는 유입통로(3)와 그 유체가 스풀(50)의 이동에 따라 유압펌프의 흡입포트로 되돌아갈 수 있도록 리턴통로(2)가 형성되어 있다. 또한, 하우징 챔버는 스풀(50)이 끼워지는 제2직경부와 상기 제2직경부보다 큰 직경을 갖고 커넥터(10,20)가 끼워져 고정되는 제1직경부가 형성되어 있으며, 스풀(50)은 제2직경부에는 리턴통로(2)가 연통되고 커넥터(10,20)의 제1직경부에는 유입통로(3)가 연통되도록 되어 있다. 그리고, 스풀(50)은 상기 제2직경부에 끼워짐으로써 챔버를 펌프로부터 가압유체가 유입되는 제1압력실(6)과 토출되는 토출구(11)와 연통되는 하우징(1)에 형성된 바이패스(4,5)를 통하여 연통되는 제2압력실(7)로 나누게 된다. 또한, 커넥터의 후방부재(20)의 외면에는 원주 방향을 따라 나사부(21)가 형성되어 있고, 그 나사부(21)는 커넥터(10,20)를 하우징(1)에 고정시켜 주며, 제1압력실(6)을 유입압력실(6a)과 토출압력실(8)로 나누게 된다.

상기 커넥터(10,20)는 중앙에 유체 통로가 형성되도록 형성되어 챔버의 입구에 고정 설치되어 있는 바, 커넥터의 전방부재(10)는 하우징(1)으로부터 일정부분 돌출되도록 설치되고, 커넥터의 후방부재(20) 중앙에는 유체가 흐르는 통로가 형성되어 있고, 그 유체가 흐르는 통로에 밸브(30)가 축 방향을 따라 직선으로 이동 가능하게 설치되며, 후단면은 밸브(30)가 삽입될 수 있도록 개방되어 있고, 그로부터 약간 떨어져 약 180도 정도의 절개된 슬롯(26) 두 개가 마주 보도록 형성되어 있고, 그 두 개의 슬롯(26) 사이에 관통되는 구멍(23)이 형성되어 그 구멍(23)에 스톱퍼 핀(70)이 끼워지도록 되어 있다. 두 개의 슬롯(26)으로부터 일정 거리 떨어져 제1압력실(6)과 연통되는 제2오리피스가 형성되어 있다.

상기 커넥터의 전방부재(10)에서 일정 거리 떨어져 원통형 모양으로 나사부(21)가 형성된다.

상기 두 개의 슬롯(26)과 구멍(34)은 제1오리피스를 형성하고, 유입 압력실(6a)과 연통되는 구멍(24)은 밸브의 구멍(36)과 함께 제2오리피스를 형성하게 된다. 즉, 유입통로(3)를 통하여 유입되는 유체는 제1, 2오리피스를 통하여 밸브(30)의 유체통로(31,33)로 유입되도록 되어 있다. 상기 제2오리피스의 구멍(24)로부터 챔버에 끼워지는 나사부(21)가 형성되어 있고, 커넥터(10,20)의 유체통로(31,33)와 토출압력실(8)을 연통하도록 하는 구멍(25)이 형성되어 있다.

상기 커넥터의 후방부재(20)에는 밸브(30)가 끼워져 축방향을 따라 직선으로 이동할 수 있도록 설치되는 바, 전단면이 개방되어 있는 원통형의 모양으로 형성되고, 후단면에는 제1오리피스의 구멍(34)를 통하여 유입되는 가압 유체가 밸브(30) 내부의 유체 통로(31,33)로 유입되도록 되어 있으며, 밸브(30)가 스톱퍼 핀(70)에 걸려 있는 위치에서 상기 제2오리피스는 상기 커넥터의 후방부재(20)의 구멍(24)에 연통되는 환형 홈(35)과 그 환형 홈(35)을 유체 통로(33)에 연통시키는 구멍(36)으로 이루어져 있고, 밸브(30) 전방은 일정길이가 외부 직경이 축소되어 단턱이 형성됨으로써 스프링(40)의 타단이 걸리도록 되어 있다. 제3오리피스(37)는 도 8에 도시된 바와 같이 밸브(30)가 밀려 밸브(30)의 전단면이 커넥터(10,20)에 걸리게 되는 상태에서 스프링(40) 실이 밀폐되어 쇼크가 발생하는 것을 방지하기 위하여 형성된 것이다.

유체통로(31)와 토출압력실(8)을 연통하도록 하는 역할을 수행하게 된다.

상기 스풀(50)은 외면에 환형 홈(51)이 형성되어 있고, 그 환형 홈(51)에는 스풀(50)의 내부와 연통되도록, 2개의 구멍(52)이 직각방향으로 교차하여 관통되어 있으며, 엔진 저속 회전시 유입통로(3)와 리턴통로(2) 사이의 챔버에 위치하게 되어 그 사이를 밀폐하는 랜딩부(59)가 형성되어 있고, 그 반대쪽에는 스프링(60)이 걸리도록 되어 있다. 스풀(50)의 내부(53)에는 릴리프 밸브 장치가 설치되어 있는 바, 기존의 릴리프 밸브와 마찬가지로 스프링(55), 푸셔(54), 볼 밸브(56), 그리고 플러그(57)로 구성되고, 플러그(57)에는 오일 필터(58)가 끼워져 있다. 즉, 급격하게 토출 압력이 증가하게 되면, 제2압력실(7)도 그에 따라 급격히 압력이 상승하게 되기 때문에 급격한 압력의 상승은 스프링(55)을 압축시키면서 플러그(57)의 중앙 오리피스를 지나 볼 밸브(56)와 푸셔(54)를 눌려 그 제2압력실(7)의 유체가 구멍(52)과 환형 홈(51)을 통과하여 리턴통로(2)로 흐르게 됨으로써 급격한 토출압력의 상승을 제어하여 기기의 손상을 방지한다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 의한 유체 유동 제어밸브의 작동을 설명하면 다음과 같다. 도 2 내지 도 8은 엔진의 회전수(N)가 증대됨에 따라 나타나게 되는 상태를 순차적으로 도시하고 있다.

도 2와 3은 엔진이 구동되어 저속 상태에서의 제어밸브의 단면을 도시한 도면으로서, 도 9와 도 10의 그래프에서 ① 이하의 영역에서의 동작을 나타낸다. 즉, 펌프로부터 유입통로(3)를 통과하여 유입된 유체의 전량은 제1압력실(6)의 유입압력실(6a)로 이동된 다음 제1오리피스의 구멍(36)과 밸브(30)의 구멍(34)을 통하여 유체 통로(33)로 유입되는 동시에 제2오리피스의 구멍(24)과 환형 홈(35) 그리고 구멍(36)을 통하여 유체 통로(33)로 유입된다. 그 유체들은 모두 커넥터의 전방부재(10)의 토출구(11)를 통하여 토출되어 이동된다. 도 3은 도 2에 비해 엔진의 회전수(N)가 약간 증가한 상태로서, 그 증가한 유체에 의한 압력에 의하여 스풀(50)이 스프링(60)의 탄성력을 극복하면서 내측으로 약간 움직인 상태를 나타낸다.

도 4는 도 9와과 도 10의 그래프에서 ① 부근에서의 제어밸브의 상태를 나타내는 단면도로서, 유입압력실(6a)로 유입된 유체는 전량이 토출구(11)를 통하여 토출되는 상태이며, 스풀(50)이 더욱 내측으로 이동하여 리턴통로(2)가 열리기 직전의 상태이다. 따라서, 이때까지는 토출되는 유량이 점진적으로 계속 증대된다. 이러한 상태까지는 도 10에 도시된 바와 같이 유체가 통과하는 오리피스의 단면적은 일정하게 유지되는 것을 알 수 있다.

도 5는 도 9와 도 10에서 ①과 ② 사이의 상태에서의 제어 밸브의 단면도를 나타내는 도면으로서, 엔진 회전수(N)가 더욱 증가하여 펌프로부터 유입되는 가압 유체의 압력이 증대되면, 스풀(50)이 더욱 챔버 내측으로 밀리게 되고, 리턴통로(2)의 일부가 개방된 상태가 된다. 물론, 이때에도 도 10에 도시된 바와 같이 밸브(30) 내부의 유체 통로(31,33)로 유체를 안내하는 오리피스의 단면적은 밸브(30)가 이동되지 않은 상태이기 때문에 일정한 단면적을 유지하고 있다. 리턴통로(2)의 일부가 개방되어 유입통로(3)로 유입된 유체의 일부는 리턴통로(2)를 통하여 오일 탱크 등으로 리턴하도록 되어 있기 때문에 리턴통로(2)로 배출되는 유체 외의 나머지만이 토출구(11)를 통하여 배출하게 되어 결국, 도 9에 도시된 그래프처럼 토출되는 유량은 일정하게 유지된다. 이 상태가 토출되는 유량의 최대치를 나타내게 된다.

도 6은 엔진의 회전수(N)가 더욱 증가하여 유입통로(3)를 통하여 유입되는 유체의 압력이 증가됨으로써 리턴통로(2)를 통하여 리턴되는 유량이 증대되고, 더불어 밸브(30)가 스프링(40)을 압축하면서 토출구(11) 방향으로 밀리면서 제2오리피스를 통하여 유입되는 유량이 줄어들기 시작한 상태를 나타낸다. 즉, 도 10에 도시된 바와 같이 제2오리피스의 단면적이 줄어들어 전체적인 오리피스의 단면적은 줄어들고, 그에 따라 도 9에 도시된 바와 같이 토출되는 유량(Q)은 일정하게 감소하게 된다.(②와 ③ 사이).

도 7은 도 9의 그래프에서 ③부근에 이른 상태를 나타내는 제어밸브의 단면도로서, 밸브(30)가 압력에 의해 더욱 이동하여 제2오리피스는 닫히기 때문에 제2오리피스를 통과하는 유량은 제로가 되고, 제1오리피스의 구멍(34)만을 통해서만이 유체가 유입되기 시작하는 상태이며, 스풀(50) 또한 더욱 내측으로 이동하여 리턴되는 유량이 증가됨을 알 수 있다. 이와 같은 상태에서 더욱 엔진 회전수(N)가 증가하게 되면, 도 8과 같이 밸브(30)의 더욱 전방으로 이동하고, 제2오리피스를 통한 유량은 도 7의 상태와 마찬가지로 제로가 되며 모든 토출유량은 제1오리피스(34)만을 통과하게 된다. 또한, 도 10에 도시된 바와 같이 ③ 이상의 영역에서는 유체통로(33)로 유입되는 오리피스의 단면적은 제1오리피스의 단면적과 같게 일정하게 유지된다.

이와 같이, 본 발명에 의한 유체 유동 제어 밸브는 간단한 모양으로 형성된 밸브가 스톱퍼 핀에 의해 걸리도록 설치되고, 내부에 제1, 2오리피스에 연통되는 구멍을 갖도록 형성되어 엔진 회전수에 따라 제1, 2오리피스를 통하여 유입되는 유량을 조절함으로써 유체 유동을 제어할 수 있는 효과를 제공한다.

본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양하게 변형 실시될 수 있다.

Claims

펌프로부터 가압 유체가 유입되는 유입통로와 상기 가압 유체의 일부가 오일 탱크로 되돌아가는 리턴통로와 상기 유입통로 및 리턴통로에 연통되도록 형성되고 각종의 부품들이 설치되도록 일단이 개방된 챔버가 구비된 하우징과, 상기 하우징의 챔버에 삽입되도록 설치되어 유입통로로 유입되는 가압 유체의 압력에 따라 직선 구동되어 리턴통로를 개방 또는 폐쇄시키고 챔버를 유입통로 측의 제1압력실과 후방의 제2압력실로 나누는 스풀과, 일단은 상기 스풀에 걸리고 타단은 하우징의 챔버에 걸리도록 설치되어 스풀을 챔버의 바깥 방향으로 미는 탄성력을 제공하는 스프링과, 상기 챔버의 입구에 설치고정되고 내부에 유체 통로가 형성되어 있으며 상기 유체 통로로 각각 연통되는 제1오리피스와 제2오리피스가 형성되고 상기 제1압력실을 유입통로 측의 유입압력실과 하우징에 형성된 바이패스 통로를 통하여 제2압력실에 연통되는 토출압력실로 나누도록 형성되고 토출압력실에 유체 통로가 연통되도록 통로가 형성된 커넥터와, 상기 커넥터의 내부에 축방향을 따라 직선 이동 가능하게 설치되며 내부에는 상기 커넥터의 유체 통로를 형성하는 유체 통로가 형성되고 상기 유체 통로를 상기 커넥터의 제1, 2 오리피스에 각각 연통되도록 하는 통로가 형성되며 유체압력에 의해 이동됨에 따라 제2오리피스와 연통되는 통로의 면적이 작아지도록 형성된 밸브와, 일단은 상기 커넥터의 내측에 걸리고 타단은 상기 밸브에 걸리도록 설치되어 밸브를 유압이 작용하는 반대방향으로 미는 탄성력을 제공하는 스프링과, 상기 밸브의 이탈을 방지하도록 상기 밸브가 조립된 상태에서 상기 커넥터의 후방에 형성된 구멍에 양단이 끼워져 설치된 스톱퍼 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 유동 제어 밸브.
제1항에 있어서,

상기 밸브는 전면이 개방된 원통형으로 형성되고, 상기 커넥터의 내부에 축방향을 따라 이동 가능하게 설치되되, 전단부에는 일정길이 외경이 축소되도록 단턱이 형성되고, 그 단턱에 상기 밸브를 미는 상기 스프링의 일단이 걸리도록 형성되며, 후단면에는 상기 커넥터의 유체통로와 연통되는 구멍이 형성되고, 중앙의 외경에는 상기 유체통로와 연통되도록 환형 홈과 상기 환형 홈과 유체 통로와 연통되는 구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 유체 유동 제어 밸브.
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