KR101688130B1 - 직접 구동 서보밸브 - Google Patents

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Abstract

개선된 서보밸브(20)는 넓게, 연장축(y-y)을 갖는 몸체(21), 몸체 축에 대해 실질적으로 수직인 축(x-x)을 갖는 실린더(43)를 형성하는 몸체의 일부분; 실린더 내에 이동가능하게 장착되며, 스풀과 실린더 사이에 형성된 다수의 포트 사이에서 유체 흐름을 선택적으로 측량하기 위해 실린더 축을 따라 어느 방향에서 오프-눌(off-null) 이동하도록 구성된 밸브 스풀(44); 몸체 축을 중심으로 회전가능하게 몸체에 장착된 회전자(58); 몸체와 회전자 사이에서 작용하며, 회전자가 몸체에 대해 필요한 각도 방향으로 회전하도록 선택적으로 작동될 수 있는 모터(69); 및 회전자와 밸브 스풀 사이에서 작용하는 퀼형 이송 부재(64)를 포함한다.

Description

직접 구동 서보밸브{DIRECT-DRIVE SERVOVALVE}
본 발명은 대체로 전기유압식 서보밸브의 분야에 관한 것이며, 특히 전기모터 구동식 회전자가 밸브 스풀에 직접 연결되어 있는 개선된 직접구동 서보밸브에 관한 것이다.
전기유압식 서보밸브는 잘 알려져 있다. 이들은 단일 스테이지를 가지거나, 또는 다중 스테이지를 갖는 것으로서 생각될 수 있다. 양쪽 형태에서, 밸브 스풀은 실린더를 따라 제어된 운동을 하도록 실린더 내에 활주가능하게 장착되어 있다. 밸브 스풀이 실린더 내에서 중앙 위치 또는 눌(null) 위치에 있을 때, 밸스 스풀의 다양한 랜드가 제어 출구와 소통하는 포트를 덮어서 밸브를 통한 흐름을 방지하게 된다. 스풀 운동 오프-눌(off-null)의 방향 및 크기는 밸브를 통과하는 흐름을 제어한다. 단일-스테이지 서보밸브의 다양한 형태가 대표적으로 미국 특허 제4591,549호, 제5,362,680호, 제4,641,812호, 및 제5,146,126호에 나타나 있고 설명되어 있으며, 이 특허들의 전체 내용은 본원에 참고로 포함되어 있다.
단일-스테이지 또는 직접구동 밸브는 대체로 모터 또는 밸브 스풀과 직접 결합하는 몇가지 다른 기구를 가지며, 상기 기구는 스풀이 오프-눌 이동하도록 초래한다. 다중-스테이지 밸브는 제2 스테이지에서 밸브 스풀의 운동을 제어하는 파일럿 스테이지(pilot stage)를 가질 수 있다. 파일럿 스테이지는 전기 섹션이 될 수 있고, 제2 스테이지는 유압 섹션이 될 수 있다. 2-스테이지 전기유압식 서보밸브의 한가지 예는 미국 특허 제3,228,423호에 나타나 있고 설명되어 있으며, 이 특허의 전체 내용은 본원에 참고로 포함되어 있다.
본 발명의 일반적 목적은 개선된 직접구동 서보밸브를 제공하는 데 있다.
단지 설명하기 위한 것이며 제한하지 않는 개시된 실시예의 대응 부품, 부분 또는 표면을 삽입어구로 참고하면, 개선된 직접구동 서보밸브가 제공되며, 그 중에 제1 실시예(20)가 도시되어 설명되어 있다.
개선된 서보밸브는 넓게, 연장축(y-y)을 갖는 몸체(21)로서, 상기 몸체의 일부분이 몸체 축(y-y)에 대해 실질적으로 수직인 축(x-x)을 갖는 챔버(43)를 형성하는, 상기 몸체; 챔버 내에 이동가능하게 장착된 밸브 부재(44)로서, 상기 밸브 부재와 챔버 사이에 형성된 다수의 포트 사이에서 유체 흐름을 선택적으로 측량하기 위해 챔버 축을 따라 어느 방향에서 오프-눌(off-null) 이동하도록 구성된 상기 밸브 부재; 몸체 축을 중심으로 회전가능하게 몸체에 장착된 회전자(58); 몸체와 회전자 사이에서 작용하며, 상기 회전자가 몸체에 대해 필요한 각도 방향으로 회전하도록 선택적으로 작동될 수 있는 모터(69); 및 하나의 각도 방향에서 회전자와 몸체 사이의 상대 회전이 밸브 부재가 챔버 축을 따라 일방향으로 오프-눌 이동하도록 만들어서 밸브를 통해 제1 흐름의 측량을 가능하게 하고 그리고 대향한 각도 방향에서 회전자와 몸체 사이의 상대 회전이 밸브 부재가 챔버 축을 따라 대향 방향으로 오프-눌 이동하도록 만들어서 밸브를 통해 제2 흐름의 측량을 가능하게 하도록 회전자와 밸브 부재 사이에 작용하는 이송 부재를 포함하고; 그리고 회전자는 챔버를 둘러싸고 있다.
챔버는 실린더가 될 수 있다. 밸브 부재는 밸브 스풀 또는 시어 플레이트(shear plate)가 될 수 있다.
스풀은 실질적으로 평행한 벽들(66, 66)에 의해 한정된 슬롯(70)을 가지며, 상기 이송 부재는 회전자에 장착되고 상기 슬롯 벽들과 결합된 둥근 모서리 단부(65)를 갖는다.
상기 둥근 모서리 단부는 회전자가 몸체에 대해 회전할 때 실질적으로 마찰없는 롤링 접촉하며 슬롯 벽들과 결합할 수 있다.
둥근 모서리 단부는 슬롯 벽들과 결합하도록 바이어스(bias)되는 부분(71, 71)을 가질 수 있다.
모터는 회전자와 몸체 중 하나에 장착된 코일(52)을 포함하고, 회전자와 몸체 중 다른 하나에 장착된 다수의 자석(63, 63)을 포함할 수 있다.
회전자는 모터의 전기자가 될 수 있다.
개선된 서보밸브는 회전자와 몸체 사이에 작용하는 적어도 하나의 베어링(62, 62)을 추가로 포함할 수 있다.
개선된 서보밸브는 4방향 밸브가 될 수 있다.
다른 양태로서, 제공되어 있는 직접구동 서보밸브는, 몸체의 일부분이 밀봉된 챔버를 형성하는, 상기 몸체; 상기 밀봉된 챔버와 유체 소통하는 제1 포트 및 제2 포트; 밀봉된 챔버 내에 이동가능하게 장착된 밸브 부재로서, 제1 포트와 제2 포트 사이에서 유체 흐름을 선택적으로 측량하기 위해 제1 방향을 따라 오프-눌 이동하도록 구성된 상기 밸브 부재; 몸체에 장착된 고정자와 밀봉된 챔버를 둘러싸는 회전자를 갖는 전기 모터; 한 방향에서 회전자와 몸체 사이의 상대 회전이 밸브 부재가 오프-눌 이동하도록 만들어서 밸브를 통해 제1 흐름의 측량을 가능하게 하도록 회전자와 밸브 부재 사이에 작용하는 이송 부재를 포함한다.
고정자는 밀봉된 챔버 외부에 배치될 수 있다.
밸브 부재는 이동가능하게 장착되며, 제1 포트와 제2 포트 사이에서 유체 흐름을 선택적으로 측량하기 위해 제2 방향을 따라 오프-눌 이동하도록 구성되고, 이송 부재는 제2 방향에서 회전자와 몸체 사이의 상대 회전이 밸브 부재가 오프-눌 이동하도록 만들어서 밸브를 통해 제2 흐름의 측량을 가능하게 하도록 회전자와 밸브 부재 사이에 작용하도록 구성될 수 있다.
모터는 회전 모터 또는 리니어 모터가 될 수 있다. 모터는 토크 모터 또는 토로이드형(torroidal) 모터가 될 수 있다.
밸브 부재는 밸브 스풀이 될 수 있고, 몸체는 실린더를 포함할 수 있다. 밸브 스풀이 실린더 내에서 이동가능하게 장착될 수 있다.
밸브 부재는 시어 플레이트가 될 수 있다.
밸브 스풀은 실질적으로 평행한 벽들에 의해 한정된 슬롯을 가지며, 퀼형(quill-like) 부재는 회전자에 장착될 수 있고 슬롯 벽들과 결합된 둥근 모서리 단부를 가질 수 있다.
상기 둥근 모서리 단부는 회전자가 몸체에 대해 회전할 때 실질적으로 마찰없는 롤링 접촉하며 슬롯 벽들과 결합할 수 있다.
둥근 모서리 단부는 슬롯 벽들과 결합하도록 바이어스되는 부분을 가질 수 있다.
모터는 회전자와 몸체 중 하나에 장착된 코일을 포함하고, 회전자와 몸체 중 다른 하나에 장착된 다수의 자석을 포함할 수 있다.
회전자는 모터의 전기자(armature)가 될 수 있다.
직접구동 서보밸브는 회전자와 몸체 사이에 작용하는 적어도 하나의 베어링을 추가로 포함할 수 있다. 서보밸브는 4방향 밸브가 될 수 있다.
서보밸브는 고정자에 의하여 회전자에 가해진 힘과 이송 부재에 의하여 밸브 부재에 가해진 힘 사이에 기계적 확대율(mechanical advantage)을 제공하도록 구성 및 배열될 수 있다.
서보밸브는 모터 자속이 밀봉된 챔버의 경계를 가로질러 통과하도록 구성 및 배열될 수 있다.
이에 따라서, 본 발명의 일반적 목적은 개선된 직접구동 서보밸브를 제공하는데 있다.
상기 장점 및 다른 장점들은 앞의 설명 및 계속 진행중인 설명, 도면 및 첨부된 청구범위로부터 명백하게 될 것이다.
도 1은 개선된 직접구동 서보밸브의 제1 형태의 등측도.
도 2는 도 1에 도시된 서보밸브의 바닥 평면도.
도 3은 도 1에 도시된 서보밸브의 상단 평면도.
도 4는 도 1에 도시된 서보밸브 몸체의 부분적인 길이방향 단면도로서, 몸체쌍이 서로에 대해 분해된 관계를 도시한다.
도 5는 도 3의 선 5-5를 전체적으로 취한 부분적인 길이방향 수직 단면도로서, 퀼이 회전자에 장착되어 있으며 밸브 스풀과 작동적으로 결합되어 있는 것을 도시하고 있다.
도 6은 도 5의 선 6-6을 전체적으로 취한 부분적인 횡단방향 수평 단면도로서, 밸브 스풀이 밸브를 통한 흐름을 방지하기 위해 실린더에 대해 센터링 또는 눌 위치에 있는 것을 도시한다.
도 7은 도 6의 선 7-7을 전체적으로 취한 부분적인 길이방향 수직 단면도로서, 다시 밸브 스풀이 실린더에 대해 센터링 또는 눌 위치에 있는 것을 도시한다.
도 8은 도 6과 전체적으로 유사한 부분적인 횡단방향 수평 단면도로서, 회전자가 도 6에 도시된 위치로부터 시계반대방향으로 약 19°회전되어 있는 것을 도시하고, 이러한 운동이 밸브를 통한 흐름이 가능하도록 밸브 스풀의 오프-눌에 따른 운동을 생성한다.
도 9는 도 8의 선 9-9를 전체적으로 취한 부분적인 길이방향 수직 단면도로서, 회전자가 도 8에 도시된 위치로 회전되었을 때 오프-눌 위치로 이동되어 있는 것을 도시한다.
서두에서, 유사한 참고부호는 여러 개의 도면 전체를 통해 일관성 있게 동일한 구조적 요소, 부분 또는 표면을 식별하도록 의도되어 있고, 그러한 요소들, 부분들 또는 표면들은 전체 명세서에서 더 상세히 설명되고, 이러한 상세한 설명은 통합 부분이라는 것을 이해해야 한다. 별도로 지적되지 않는 한, 도면은 명세서와 함께 읽도록(예로서, 크로스해칭(cross-hatching), 부품들의 배열, 비례, 도(degree), 등) 의도되어 있고, 그리고 본 발명의 전체 설명의 일부분으로 간주된다. 아래 설명에서 사용한 바와 같이, 용어들, "수평", "수직", "좌", "우", "상향", "하향" 뿐만 아니라 그들의 형용사 및 부사(예로서, "수평의", "우측의", 및 "상향의" 등)는 단순히 독자가 특별한 도면을 바라볼 때 예시된 구조물의 방향을 언급하는 것이다. 유사하게, 용어들, "내향" 및 "외향"은 대체로 적절한 대로 연장축, 또는 회전축에 대한 표면의 방향을 언급하는 것이다.
이제 도면을 참고하면, 개시된 실시예는 넓게 개선된 직접구동 서보밸브를 제공하며, 그 중 제1 실시예가 전체적으로 20으로 지칭되어 있다.
개선된 서보밸브는 전체적으로 21로 지칭된 조립된 몸체를 갖는 것으로서 도시되어 있다. 도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 조립된 몸체는 하부 또는 베이스 부분(22), 중간 또는 중심 부분(23), 및 상부 또는 상단 부분(24)을 포함한다.
도 1 내지 도 3에 가장 잘 도시된 바와 같이, 몸체 베이스 부분(22)은 개별적으로 25로 지칭된, 원형으로 이격된 4개의 이어(ear)를 가지고 있는 것으로서 도시되어 있다. 이러한 이어들 각각은 장착 홀(26)을 구비하며, 상기 장착 홀에 의하여 개선된 서보밸브가 다른 구조물(도시되지 않음)에 작동적으로 장착될 수 있다. 개별적으로 28, 29로 각각 지칭된, 원형으로 이격된 다른 이어들은 각자 중간 부분 및 상단 부분으로부터 외향으로 연장한다. 이러한 이어들은 개별적으로 30으로 지칭된, 체결구를 받아 수용하기 위한 홀(도시되지 않음)을 가지며, 상기 홀에 의하여 베이스가 조립될 수 있다. 다양한 이어들이 도 1 내지 도 3에 30으로 지칭되어 있지만 다른 도면에는 지칭되어 있지 않다.
도 2에 가장 잘 도시된 바와 같이, 몸체 베이스 부분은 압력(Ps)을 공급하기 위한 작동용 접속부, 유체 복귀부(R), 및 2개의 제어포트(C1, C2)를 가진다. 따라서, 이들이 4개의 유체 접속부이기 때문에, 이 밸브는 4방향 서보밸브이다. 그러나, 실시예는 4방향 밸브로 제한하지 않으며 필요한 대로 3방향 밸브, 또는 일부 다른 형태를 용이하게 채택할 수 있음을 명백히 이해할 것이다.
이제 도 4를 참고하면, 몸체 베이스 부분(22)은 평평한 바닥 표면(31)을 갖는 특정하게 구성된 수직-세장형 부재인 것으로서 도시되어 있다. 개별적으로 32로 지칭된 복수의 환형 홈은 다양한 유체 입구 및 출구를 둘러싸기 위해 그 바닥 표면(31)으로부터 몸체 베이스 부분 내로 상향으로 연장한다. 이러한 홈은 O-링(도시되지 않음)을 수용하도록 구성되고, 상기 O-링에 의하여 몸체 베이스 부분이 다른 구조물(도시되지 않음)에 밀봉 장착될 수 있다. 몸체 베이스 부분은 순서대로, 베이스 표면(31)의 외측 가장자리로부터 상향으로 연장하는 외향 수직 원통형 표면(34), 표면(34)의 상부 가장자리로부터 내향으로 연장하는 상향 환형 수평 표면(35), 외향 수직 원통형 표면(36), 상향 수평 환형 표면(38), 내향 수직 원통형 표면(39), 특정하게 구성된 상향 바닥 표면(40), 이로부터 상향으로 상승하는 외향 수직 원통형 표면(41), 및 이로부터 축방향 상향으로 상승하는 메사형(mesa-like) 부분(37)을 포함한다. 베이스 부분은 최상부의 평평한 수평 표면(42)을 가진다. 이러한 메사형 부분은 전체적으로 43으로 지칭된, 수평 관통보어를 구비하고, 이 관통보어는 전체적으로 44로 지칭된(도 5 내지 도 9), 밸브 부재의 활주 운동을 받아 수용하기 위한 챔버를 형성한다. 이 실시예에서, 관통보어는 챔버가 실린더가 되도록 원형 단면을 가진다. 그러나, 관통보어는 비원형 단면을 가질 수 있으며, 이에 의하여 챔버가 직각 프리즘과 같은 비원통형 또는 기타 유사 형상을 가지게 된다. 밸브 부재는 이 실시예에서 원통형 밸브 스풀이다. 그러나, 밸브 부재는 시어 플레이트를 형성하는 직각 프리즘과 같이, 대안 형상을 가질 수 있다. 따라서, 조립된 베이스, 및 그 구성부품들 각각은 수직의 길이방향 축(y-y)을 가지고 있는 것으로서 도시되고, 실린더는 수평의 길이방향 축(x-x)을 가지고 있는 것으로서 도시된다. 도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 환형 홈(45)은 O-링(도시되지 않음)을 받아 수용하기 위해 표면(36)으로부터 몸체 베이스 부분 내로 수평으로 연장하고, 이에 의하여 몸체 중간 부분은 몸체 베이스 부분에 밀봉 장착될 수 있다.
도시된 실시예에서, 밸브 스풀은 실린더 내에 직접 장착된다. 그러나, 기술에 숙련된 자는 부싱(도시되지 않음)이 베이스 관통보어 내에 제공되어 밸브 스풀이 부싱 내에 장착될 수 있음을 용이하게 인식할 것이다. (예로서 미국 특허 제2,767,689호, 제2,920,650호 및 제3,103,739호를 참고하기 바란다. 이 특허의 전체 개시내용이 본원에 참고로 포함되어 있고, 몸체 내에 제공된 부싱에 장착되어 있는 밸브 스풀을 대표적으로 예시하고 있다).
여전히 기본적으로 도 4를 참고하면, 몸체 중간 부분(23)은 몸체 베이스 부분 상부 표면(35)과 마주보며 결합하도록 구성된 하향 환형 수평 바닥 표면(46)을 갖는 특정하게 구성된 수직 세장형 환형 부재인 것으로 도시되고, 몸체 하부 부분 표면(36)과 마주보기 위해 베이스 표면(46)의 내부 가장자리로부터 상향으로 상승하는 내향 수직 원통형 표면(48)을 갖는 것으로서 도시된다. 베이스 중간 부분 표면(48)은 몸체 표면(36)보다 위로 연장한다. 몸체 중간 부분은 전체적으로 52로 지칭된(도 5, 도 7 및 도 9), 환형 코일을 받아서 수용하기 위해, 상향 환형 수평 표면(49) 및 외향 수직 원통형 표면(50)에 의해 형성된 상향 및 외향 환형 노치를 가진다. 또한 몸체 중간 부분은 상단부(51)를 가진다.
몸체 상부 부분(24)은 코일(52)을 보호하듯이 둘러싸며 덮고 있는 커버의 성질을 갖는 것으로서 도시된다. 이러한 몸체 상부 부분은 최하부 환형 수평 표면(53)을 가지며, 상기 최하부 환형 수평 표면은 중간 부분 표면(49)과, 이로부터 상향으로 계속 이어지는 원통부(54), 및 중심의 축방향 관통보어(56)에서 끝나는 인턴형(in-turned) 상측부(55)와 결합하도록 구성되어 있다. 전술한 바와 같이, 몸체 상부 부분(24)은 몸체 중간 부분에 장착되어서 코일(52)을 둘러싸고 보호하듯이 수용하는 커버의 성질을 가진다.
도 6 및 도 8에 가장 잘 도시된 바와 같이, 회전자(58)는 베이스 수직축(y-y)에 대해 회전하기 위한 조립된 베이스에 회전가능하게 장착된다. 이러한 회전자는 몸체 중간 부분 표면들(48, 50) 사이에 한정된 박벽 웹(thin-walled web)에 대해 이격되어 마주보는 관계로 배열된 외향 수직 원통형 표면(59), 대향한 내향 수직 원통형 표면(60), 환형 수평 상부 표면(61), 및 환형 수평 하부 표면(62)을 가지는 특정하게 구성된 C-형 디스크형 부재인 것으로서 도시되어 있다. 환형 홈은 베어링(62)을 받아서 수용하기 위해 그 상부 표면(61)으로부터 회전자 내로 하향으로 연장하고, 베어링에 의하여 회전자가 베이스 상단부에 저널되어 있다. 다른 홈은 다시 62로 지칭된, 다른 베어링을 받아서 수용하기 위해 표면(38)으로부터 베이스 하부 부품 내로 하향 연장하고, 베어링에 의하여 회전자가 베이스 하부에 저널되어 있다. 분할된(segmented) 한 쌍의 환형 영구자석(개별적으로 63으로 지칭됨)은 회전자의 외측 주변에 제공된 리세스 내에 장착되어서 자화될 때 코일(52)과 상호작용하게 된다. 전체적으로 64로 지칭된, 퀼형 부재가 회전자에 작동적으로 장착되어 있다. 이 부재는 밸브 스풀(44)에 제공된 마주보는 2개의 평행한 평면 벽(개별적으로 66으로 지칭됨) 사이에 수용된 둥근 원위 단부(65)를 가진다.
도 6 내지 도 9에 가장 잘 도시된 바와 같이, 밸브 스풀(44)은 보통의 방법으로 그 길이방향 크기를 따라 다수의 랜드(land) 및 홈을 가지며, 도 7에 도시된 눌 위치로부터 실린더 내에서 필요한 대로 좌측으로 또는 우측으로 선택적으로 제어가능하게 시프트되도록 구성되어 있다. 눌 위치에서, 밸브 스풀의 각자의 랜드는 밸브를 통한 흐름을 방지하기 위해 제어 개구(C1, C2)와 소통하는 적절한 포트를 덮는다.
코일에는 적절한 크기 및 극성의 전류가 공급되어 선택적으로 에너지를 받으며 회전자가 시계방향 또는 시계반대방향으로 베이스 축(y-y)을 중심으로 회전하도록 만든다. 회전자의 운동 방향은 공급된 전류의 극성에 의해 결정된다. 각도의(angular) 회전자 운동의 크기는 공급된 전류의 크기에 의해 결정된다. 도 8에서, 회전자는 도 6에 도시된 위치로부터 시계반대방향으로 대략 19°로 이동되어 있는 것으로서 도시되어 있다. 이러한 일이 발생할 때, 퀼은 실린더 내에서 하나의 축방향으로 밸브 스풀을 이동시킨다. 이것이 도 9에 도시되어 있으며, 즉 밸브 스풀이 출구(C1, C2)를 노출시키기 위해 오프-눌 및 우측으로 이동되어 있는 것을 도시한다. 따라서, 스풀의 이러한 변위된 상태는 유체가 밸브를 통해 흘러갈 수 있게 한다. 공급된 전류의 극성이 바뀌면, 스풀이 시계방향 오프-눌로 이동되어서 실린더에 대해 반대방향으로 스풀이 변위하게 된다.
따라서, 개선된 서보밸브는 넓게: 연장축(y-y)을 갖는 몸체(21)로서, 상기 몸체의 일부분이 몸체 축(y-y)에 대해 실질적으로 수직인 축(x-x)을 갖는 챔버(43)를 형성하는, 상기 몸체; 상기 챔버 내에 이동가능하게 장착된 밸브 부재(44)로서, 상기 밸브 부재와 챔버 사이에 형성된 다수의 포트 사이에서 유체 흐름을 선택적으로 측량하기 위해 실린더 축을 따라 어느 방향에서 오프-눌 이동하도록 구성된 상기 밸브 부재; 몸체 축을 중심으로 회전가능하게 상기 몸체에 장착된 회전자(58); 몸체와 회전자 사이에서 작용하며, 상기 회전자가 몸체에 대해 필요한 각도 방향으로 회전하도록 선택적으로 작동될 수 있는 모터(69); 및 하나의 각도 방향에서 회전자와 몸체 사이의 상대 회전이 밸브 부재가 실린더 축을 따라 일방향으로 오프-눌 이동하도록 만들어서 밸브를 통해 제1 흐름의 측량이 가능하게 하고 그리고 대향한 각도 방향에서 회전자와 몸체 사이의 상대 회전이 밸브 부재가 챔버 축을 따라 대향 방향으로 오프-눌 이동하도록 만들어서 밸브를 통해 제2 흐름의 측량이 가능하도록 회전자와 밸브 부재 사이에 작용하는 퀼형 부재(64)를 포함하고; 회전자는 챔버를 둘러싸고 있다.
회전자와 코일 및 영구자석은 모터(69)를 형성하며, 이 모터는 선택적으로 작동되며 회전자가 적절한 각도 방향으로 밸브 부재를 오프-눌로 선택적으로 변위하기 위해 몸체에 대해 적절한 크기로 회전하도록 제어할 수 있다.
본 발명은 많은 변경 및 수정이 만들어질 수 있음을 명백히 고려하고 있다.
예를 들어, 다양한 부품들의 사이즈, 형상 및 형태는 첨부된 청구범위에 포함될 수 있는 것을 제외하고, 제한하는 것으로 간주되지 않는다. 구조물의 재료도 역시 제한하는 것으로 간주되지 않는다. 전술한 바와 같이, 밸브 스풀은 베이스에 활주가능하게 직접 장착될 수 있으며, 또는 베이스에 제공된 관통보어 내로 삽입된 부싱 내에 활주가능하게 장착될 수 있다. 퀼은 회전자와 함께 이동하도록 회전자에 고정된 하나의 가장자리 단부를 가지며, 둥근 헤드를 구비한 원위 가장자리 단부를 가진다. 하나의 실시예에서, 헤드는 분할되어 있어서, 둥근 헤드 부분은 둥근 헤드가 장착되어 있는 밸브 스풀의 벽과 마찰없는 롤링 접촉을 유지하기 위해 서로 바이어스되는 2개의 부분으로 이루어진다. 자석 및 코링의 위치는 필요한 대로 변경될 수 있다. 필요하면, 코일이 소기(de-energized)될 때 눌 위치를 향해 스풀을 강제로 물러가게 가압하기 위해 센터링 스프링이 스풀 단부 챔버에 배치될 수 있다.
회전자를 몸체에 대해 회전시키기 위해, 토로이드형 모터, 토크 모터 또는 기타 유사한 모터와 같은, 대안의 모터 형식이 사용될 수 있다.
따라서, 개선된 직접구동 서보밸브의 현재의 양호한 형태가 도시되고 설명되어 있고 그글의 여러 변경이 설명되었지만, 기술에 숙련된 자는 아래 첨구범위에 의해 한정되고 차별화된 대로, 본 발명의 정신을 벗어나지 않고 다양한 추가의 변경 및 수정이 가능하다는 것을 용이하게 인식할 것이다.

Claims (26)

  1. 직접구동 서보밸브(20)에 있어서,
    연장축(y-y)을 갖는 몸체(21)로서, 상기 몸체의 일부분(22)이 상기 몸체 축(y-y)에 대해 수직(x-x)인 축을 갖는 밸브 챔버(43)를 형성하는, 몸체(21);
    상기 밸브 챔버(43) 내에 이동가능하게 장착된 밸브 부재(44)로서, 상기 밸브 부재(44)와 밸브 챔버(43) 사이에 형성된 다수의 포트(Ps, R, C1, C2) 사이에서 유체 흐름을 선택적으로 측량하기 위해 상기 밸브 챔버 축(x-x)을 따라 어느 방향으로 오프-눌(off-null) 이동하도록 구성된 밸브 부재(44);
    상기 몸체 축(y-y)을 중심으로 회전가능하게 상기 몸체 내에 장착된 회전자(58) 및 고정자를 구비하는 전기 모터(69)이되, 상기 전기 모터는 상기 회전자가 상기 몸체에 대해 필요한 각도 방향으로 회전하도록 선택적으로 작동될 수 있는, 전기 모터(69); 및
    일 각도 방향으로 상기 회전자와 몸체 사이의 상대 회전이 상기 밸브 부재가 상기 밸브 챔버 축을 따라 일 방향으로 오프-눌 이동하도록 만들어서 상기 밸브를 통해 제1 흐름이 가능하고 그리고 일 각도 방향과 반대인 각도 방향으로 상기 회전자와 몸체 사이의 상대 회전이 상기 밸브 부재가 상기 밸브 챔버 축을 따라 일 방향과 반대인 방향으로 오프-눌 이동하도록 만들어서 상기 밸브를 통해 제2 흐름이 가능하도록 상기 회전자(58)와 밸브 부재(44) 사이에 작용하는 이송 부재(64)를 포함하고,
    상기 회전자(58)는 상기 밸브 챔버(43)를 둘러싸는, 직접구동 서보밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 챔버(43)는 실린더인, 직접구동 서보밸브.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 밸브 부재(44)는 밸브 스풀인, 직접구동 서보밸브.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 밸브 부재(44)는 시어 플레이트(shear plate)인, 직접구동 서보밸브.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 밸브 부재는 평행한 벽들(66, 66)에 의해 한정된 슬롯(70)을 가지며, 상기 이송 부재(64)는 상기 회전자에 장착되고 상기 슬롯 벽들(66, 66)과 결합된 둥근 모서리 단부(65)를 갖는, 직접구동 서보밸브.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 둥근 모서리 단부(65)는 상기 회전자가 상기 몸체에 대해 회전할 때 마찰없는 롤링 접촉하며 상기 슬롯 벽들(66, 66)과 결합하는, 직접구동 서보밸브.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 둥근 모서리 단부(65)는 상기 슬롯 벽들과 결합하도록 바이어스되는 부분들(71, 71)을 갖는, 직접구동 서보밸브.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 모터(69)는 상기 회전자와 몸체 중 하나에 장착된 코일(52)을 포함하고, 상기 회전자와 몸체 중 다른 하나에 장착된 다수의 자석(63, 63)을 포함하는, 직접구동 서보밸브.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 회전자(58)는 상기 모터(69)의 전기자인, 직접구동 서보밸브.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 회전자(58)와 몸체(21) 사이에서 작용하는 적어도 하나의 베어링(62)을 추가로 포함하는, 직접구동 서보밸브.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 서보밸브는 4방향 밸브인, 직접구동 서보밸브.
  12. 직접구동 서보밸브(20)에 있어서,
    몸체(21)로서, 상기 몸체의 일부분(22)은 밀봉된 챔버(43)를 형성하는, 몸체(21);
    상기 밀봉된 챔버(43)와 유체 소통하는 제1 포트 및 제2 포트;
    상기 밀봉된 챔버(43) 내에 이동가능하게 장착된 밸브 부재(44)로서, 상기 제1 포트와 제2 포트 사이에서 유체 흐름을 선택적으로 측량하기 위해 제1 방향을 따라 오프-눌 이동하도록 구성된 밸브 부재(44);
    상기 몸체에 장착되며 상기 밀봉된 챔버 외부에 배치되어 있는 고정자와 상기 밀봉된 챔버 내에 배열된 회전자(58)를 갖는 전기 모터(69);
    일 방향으로 상기 회전자와 상기 몸체 사이의 상대 회전이 상기 밸브 부재가 오프-눌 이동하도록 만들어서 상기 밸브를 통해 제1 흐름의 측량이 가능하도록 상기 회전자와 상기 밸브 부재 사이에 작용하는 이송 부재(64)를 포함하는, 직접구동 서보밸브.
  13. 삭제
  14. 제12항에 있어서,
    상기 밸브 부재(44)는 이동가능하게 장착되며, 상기 제1 포트와 제2 포트 사이에서 유체 흐름을 선택적으로 측량하기 위해 제2 방향을 따라 오프-눌 이동하도록 구성되고; 상기 이송 부재(64)는 제2 방향에서 상기 회전자와 상기 몸체 사이의 상대 회전이 상기 밸브 부재가 오프-눌 이동하도록 만들어서 상기 밸브를 통해 제2 흐름의 측량이 가능하도록 상기 회전자와 상기 밸브 부재 사이에 작용하는, 직접구동 서보밸브.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 모터(69)는 회전 모터인, 직접구동 서보밸브.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 밸브 부재(44)는 밸브 스풀이고, 상기 몸체는 실린더(43)를 포함하고, 상기 밸브 스풀(44)이 상기 실린더 내에서 이동가능하게 장착되어 있는, 직접구동 서보밸브.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 밸브 부재(44)는 시어 플레이트인, 직접구동 서보밸브.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 밸브 부재는 평행한 벽들(66, 66)에 의해 한정된 슬롯(70)을 가지며, 상기 이송 부재(64)는 상기 회전자(58)에 장착되고 상기 슬롯 벽들(66, 66)과 결합된 둥근 모서리 단부(65)를 갖는, 직접구동 서보밸브.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 둥근 모서리 단부(65)는 상기 회전자(58)가 상기 몸체에 대해 회전할 때 마찰없는 롤링 접촉하며 상기 슬롯 벽들(66, 66)과 결합하는, 직접구동 서보밸브.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 둥근 모서리 단부(65)는 상기 슬롯 벽들과 결합하도록 바이어스되는 부분들(71, 71)을 갖는, 직접구동 서보밸브.
  21. 제12항에 있어서,
    상기 모터(69)는 상기 회전자와 고정자 중 하나에 장착된 코일(52)을 포함하고, 상기 회전자와 고정자 중 다른 하나에 장착된 다수의 자석(63, 63)을 포함하는, 직접구동 서보밸브.
  22. 제12항에 있어서,
    상기 회전자(58)는 상기 모터(69)의 전기자인, 직접구동 서보밸브.
  23. 제12항에 있어서,
    상기 회전자와 몸체 사이에서 작용하는 적어도 하나의 베어링(62)을 추가로 포함하는, 직접구동 서보밸브.
  24. 제12항에 있어서,
    상기 서보밸브는 4방향 밸브인, 직접구동 서보밸브.
  25. 제12항에 있어서,
    상기 서보밸브는 상기 고정자에 의하여 상기 회전자에 가해진 힘과 상기 이송 부재에 의하여 상기 밸브 부재에 가해진 힘 사이에 기계적 확대율(mechanical advantage)을 제공하도록 구성 및 배열되어 있는, 직접구동 서보밸브.
  26. 제12항에 있어서,
    모터 자속이 상기 밀봉된 챔버(43)의 경계를 가로질러 통과하는, 직접구동 서보밸브.
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