KR101821827B1 - 일체화된 체크밸브를 가지는 비례 포핏밸브 - Google Patents

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Abstract

포핏밸브조립체는 제1축방향 단부와 제2축방향 단부를 가지는 본체를 포함한다. 제1축방향 단부는 밸브시트와 밀봉 결합에 적합한 테이퍼된 표면을 포함한다. 제2축방향 단부는 계량 오리피스를 규정한다. 본체는 제1축방향 EKSQ에서 개구를 포함하고 또한 계량 오리피스와 유체 연통하는 통로를 규정한다. 통로는 체크밸브시트를 포함한다. 체크밸브시트는 통로에 배치된다. 체크밸브는 체크밸브시트와 밀봉적으로 결합하기에 적합하다.

Description

일체화된 체크밸브를 가지는 비례 포핏밸브{PROPORTIONAL POPPET VALVE WITH INTEGRAL CHECK VALVE}
본 발명은 일체화된 체크밸브를 가지는 비례 포핏밸브에 관한 것이다.
비포장도로 농업과 건설장비(예컨대 차륜식 짐싣는 기계(wheel loader)와, 스키드 로더(skid steers)와, 콤바인(combines) 등)를 포함하는 다양한 응용에 밸브조립체들이 사용된다. 몇몇 응용에서, 밸브조립체들은 버킷(buckets) 또는 붐(boom)과 같은 도구에 제공되는 유량을 제어하는데 사용된다. 연장된 시간 동안에 부하(예컨대, 연장된 붐, 버킷 내 부하)를 기구들이 유지할 수 있도록 어느 정도의 부하를 유지할 수 있는 밸브 조립체를 가지는 것이 필요하다.
본 발명은 연장된 시간 동안에 부하를 유지할 수 있는 밸브조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 설명의 특징은 포핏(poppet) 밸브조립체에 관한 것이다. 포핏 밸브조립체는 제1축단부와 제2축단부를 가지는 본체를 포함한다. 제1축단부는 밸브 시트(valve seat)와 밀봉결합(sealing engagement)에 적합한 테이퍼된 표면(tapered surface)를 포함한다. 제2축단부는 계량 오리피스(metering orifice)를 규정한다. 본체는, 제1축단부에서 개구(opening)를 포함하고 또한 계량 오리피스와 유체 연통하는 통로를 규정한다. 통로는 체크밸브 시트(check valve seat)를 포함한다. 체크밸브는 통로 내에 배치된다. 체크밸브는 체크밸브 시트와 밀봉되게 결합하기에 적합하다.
본 발명의 다른 특징은 밸브조립체에 관한 것이다. 밸브조립체는 메인단 밸브조립체(main stage valve assembly)를 포함한다. 메인단 밸브조립체는, 제1유체통로와, 제2유체통로와, 밸브구멍(valve bore) 및 부하유지 공동(load holding cavity)를 규정하는 하우징을 포함한다. 밸브구멍은 밸브시트를 포함한다. 밸브구멍은 제1 및 제2유체통로와 유체 연통한다. 밸브시트는 제1유체통로와 제2유체통로 사이에 배치된다. 부하유지 공동은 제2유체통로와 선택적 유체 연통을 한다. 메인단 밸브조립체는 밸브구멍 내에 배치되는 포핏밸브조립체를 포함한다. 포핏밸브조립체는 밸브시트와 결합하기에 적합한 포핏밸브를 포함한다. 포핏밸브는 본체를 통한 통로를 규정하는 본체를 가진다. 통로는 체크밸브 시트를 포함하고 그리고 제1유체통로와 부하유지 공동 간에 유체 연통을 제공한다. 체크밸브가 포핏밸브의 통로에 배치된다. 체크밸브는 부하유지 공동에서 제1유체통로로의 방향에서 통로를 통한 누설을 줄이기에 적합하다.
본 발명이 또 다른 특징으로 밸브조립체에 관한 것이다. 밸브조립체는 파일럿단(pilot stage) 밸브조립체와, 파일럿단 밸브조립체와 유체 연통하는 중간단(middle stage) 밸브조립체와, 중간단 밸브조립체와 유체 연통하는 메인단 밸브조립체를 포함한다. 메인단 밸브조립체는 유입 유체통로와, 유출 유체통로와, 밸브구멍과 부하유지 공동을 규정하는 하우징을 포함한다. 밸브구멍은 밸브시트를 포함한다. 밸브구멍은 유입 및 유출 유체통로들과 유체 연통한다. 밸브시트는 유입 유체통로와 유출 유체통로 사이에서 밸브구멍 내에 배치된다. 중간단 밸브조립체는 부하유지 공동과 유출 유체통로 간에 유체 연통을 제공한다. 메인단 밸브조립체는 밸브구멍 내에 배치되는 포핏밸브조립체를 더 포함한다. 포핏밸브조립체는 밸브시트와 결합에 적합한 포핏밸브를 포함한다. 포핏밸브는 본체를 통한 한 통로를 규정하는 본체를 가진다. 통로는 체크밸브시트를 포함하고 그리고 유입 유체통로와 부하유지 공동 간에 유체 연통을 제공한다. 체크밸브가 포핏밸브의 통로 내에 배치된다. 체크밸브는 부하유지 공동에서 유입 유체통로로의 방향에서 통로를 통한 누설을 줄이기에 적합하다.
다양한 추가적 특징들은 다음에 오는 상세한 설명에 주어지게 된다. 이들 특징들은 개별적인 특징들에 관련되고 또한 특징들의 조합에 관련될 수 있다. 상기의 일반적이 설명과 다음에 오는 상세한 설명은 예시적이고 또한 단지 설명적이며 또한 기술된 실시예들이 기반으로 하는 광범위한 개념들을 제한하는 것이 아니라는 것을 이해해야만 한다.
본 발명에 따른 밸브조립체는 오랜 시간 동안에 부하를 견딜 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 원리에 따른 실시예의 특징을 가지는 밸브조립체를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 도 1의 밸브조립체에 사용하기에 적합한 메인단 밸브조립체의 부분 단면도.
도 3은 도 2의 메인단 밸브조립체와 사용하기 적합한 포핏밸브의 등각투영도.
도 4는 도 3의 포핏밸브의 측면도.
도 5는 도 4의 선 5-5을 따라 취한 포핏밸브의 단면도.
도 6은 도 3의 포핏밸브의 오리피스의 확대 부분도.
도 7은 도 2의 메인단 밸브조립체와 사용하기에 적합한 포핏밸브조립체의 단면도.
첨도도면에 도시되어 있는 본 발명의 예시적인 특징에 대해 상세히 참조가 이루어진다. 가능하다면, 도면 전체를 통해 동일하거나 또는 같은 구조를 언급하는데 동일 참조번호들을 사용하게 된다.
도 1을 참조하면, 밸브조립체(10)가 도시되어 있다. 본 발명의 한 특징에서, 밸브조립체(10)는 세 개의 단들: 파일럿단 밸브조립체(12)와, 중간단 밸브조립체(14)와, 제1메인단 밸브조립체(16a)를 포함한다.
본 발명의 한 특징에서, 파일럿단 밸브조립체(12)는 파일럿단 스풀밸브(spool valve)(18)와 하우징(20)을 포함하는 비례밸브(proportional valve)이다. 파일럿단 스풀밸브(18)가 하우징(20)의 구멍 내에서 축방향으로 활주가능하도록 파일럿단 스풀밸브(18)가 하우징(20)의 구멍 내에 배치된다.
파일럿단 밸브조립체(12)는 다수의 센터링 스프링(centering spring)(22)을 더 포함한다. 다수의 센터링 스프링(22)은 하우징(20)의 구멍 내에 파일럿단 스풀밸브(18)이 중심에 오도록 조정하기에 적합하다.
본 발명의 한 특징에서, 파일럿단 밸브조립체(12)는 4-방향(four-way) 밸브이다. 파일럿단 밸브조립체(12)는 유체 유입포트(24)와, 유체 회수포트(return port)(26)와, 제1제어포트(28)와 제2제어포트(30)를 포함한다. 본 발명의 다른 특징에서, 파일럿단 밸브조립체(12)는 3-위치(three-position) 밸브이다. 파일럿단 밸브조립체(12)는 중립위치(PPN)와, 제1위치(PP1)와 제2위치(PP2)를 포함한다.
중립위치(PPN)에서, 제1 및 제2제어포트(28, 30)들은 유체 회수포트(26)와 유체 연통한다. 제1위치(PP1)에서, 제1제어포트(28)는 유체 유입포트(24)와 유체 연통하는 한편 제2제어포트(30)는 유체 회수포트(26)와 유체 연통한다. 제2위치(PP2)에서, 제1제어포트는 유체 회수포트(26)와 유체 연통하는 한편 제2제어포트(30)는 유체 유입포트(24)와 유체 연통한다.
비례밸브에 따라, 하우징(20)의 구멍 내에 파일럿단 스풀밸브(18)의 축방향 위치는 파일럿단 밸브조립체(12)를 통과하는 유체의 양을 제어한다. 파일럿단 밸브조립체(12)는 중립위치(PPN)와 제1 및 제2위치들(PP1, PP2)들 사이에서 하우징(20)의 구멍 내 파일럿단 스풀밸브(18)을 축방향으로 이동시키기에 적합한 전자 액추에이터(32)를 포함한다. 본 발명의 한 실시예에서, 전자 액추에이터(32)는 음성 코일(voice coil)이다.
전자 액추에이터(32)는 마이크로프로세서(36)로부터 수신한 전자신호(34)(도 1에서 파선으로 도시)에 응해 작동한다. 본 발명의 한 특징에서, 마이크로프로세서(36)는 다양한 입력신호들에 응해 전자신호(34)를 제공한다.
파일럿단 밸브조립체(12)의 제1 및 제2제어포트(28, 30)는 중간단 밸브조립체(14)와 유체 연통한다. 본 발명의 한 특징에서, 중간단 밸브조립체(14)는 3-위치, 4-방향 비례밸브이다. 본 발명의 다른 특징에서, 중간단 밸브조립체(14)는 2-위치, 2-방향 비례밸브이다.
중간단 밸브조립체(14)는 중간단 스풀밸브(40)와 하우징(42)을 포함한다. 중간단 스풀밸브(40)가 하우징(42)의 구멍 내에서 축방향으로 활주가능하도록 중간단 스풀밸브(40)가 하우징(42)의 구멍 내에 배치된다.
중간단 스풀밸브(40)는 제1축방향 단부(44)와 대향하게 배치되는 제2축방향 단부(46)를 포함한다. 제1스프링(48a)은 중간단 스풀밸브(40)의 제1축방향 단부(44) 상에 작용하는 한편 제2스프링(48b)은 제2축방향 단부(46) 상에 작용한다. 제1 및 제2스프링(48a, 48b)들은 하우징(42)의 구멍 내에 중간단 스풀밸브(40)이 중심에 오도록 조정하기에 적합하다.
하우징(42) 구멍 내에서 중간단 스풀밸브(40)의 축방향 위치는 제1 및 제2축방향 단부(44, 46)들 중 하나에 작용하는 유압에 의해 제어된다. 본 발명의 한 특징에서, 파일럿단 밸브조립체(12)의 제1제어포트(28)는 중간단 스풀밸브(40)의 제1축방향 단부(44)와 유체 연통하는 한편 파일럿단 밸브조립체(12)의 제2제어포트(30)는 제2축방향 단부(46)와 유체 연통한다.
중간단 밸브조립체(14)는 위치센서(50)를 더 포함한다. 본 발명의 한 특징에서, 위치센서(50)는 선형 가변 변위 트랜스튜서(linear variable displacement transducer:LVDT)이다. 위치센서(50)는 하우징(42)의 구멍 내에서 중간단 스풀밸브(40)의 위치를 감지한다. 위치센서(50)는. 위치센서(50)로부터 위치데이터를 사용하여 파일럿단 밸브조립체(12)의 전자 액추에이터(32)를 작동시키는 마이크로프로세서(36)로 신호(52)를 전송한다. 중간단 밸브조립체(14)의 위치들은 후속하여 상세히 설명하게 될 것이다.
본 발명의 한 특징에서, 중간단 밸브조립체(14)는 제1메인단 밸브조립체(16a)와 선택적 유체 연통을 한다. 본 발명의 다른 특징에서, 중간단 밸브조립체(14)는 제1메인단 밸브조립체(16a)와 제2메인단 밸브조립체(16b)와 선택적 유체 연통을 하는데, 여기서 제2메인단 밸브조립체(16b)는 실질적으로 제1메인단 밸브조립체(16a)와 유사하다. 설명을 쉽게 할 목적으로, 제2메인단 밸브조립체(16b)가 제1메인단 밸브조립체(16a)와 실질적으로 구조적으로 유사하기 때문에 제2메인단 밸브조립체(16b)는 여기에서 개별적으로 설명하지 않을 것이다.
도 1과 2를 참조하여, 제1메인단 밸브조립체(16a)를 설명하게 된다. 제1메인단 밸브조립체(16a)는 밸브하우징(60)가 포핏밸브조립체(62)를 포함한다.
밸브하우징(60)은 중심 축선(66)을 가지는 밸브구멍(64)을 규정한다. 밸브구멍(64)은 포핏밸브조립체(62)를 수용하기에 적합하다. 포핏밸브조립체(62)는 밸브구멍(64) 내에서 중심 축선(66)을 따라 축방향으로 이동하기에 적합하다.
밸브구멍(64)은 제1단부(68)와 대향하게 배치되는 제2단부(70)를 포함한다. 밸브구멍(64)은 제1공동(72)과, 제2공동(74)과 그리고 부하유지 공동(76)을 규정한다. 제1공동(72)은 밸브구멍(64)의 제1단부(68)에 배치된다. 제2공동(74)은 제1 및 제2단부(68, 70)들 사이에 배치된다. 부하유지 공동(76)은 제2단부(70)에 배치된다.
밸브하우징(60)은 밸브구멍(64)의 제1공동(72)과 유체 연통하는 제1유체통로(78)와, 밸브구멍(64)의 제2공동(74)과 유체 연통하는 제2유체통로(80)와 그리고 밸브구멍(64)의 부하유지 공동(76)과 유체 연통하는 제3유체통로(82)를 더 규정한다. 제4유체통로(84)는 제2유체통로(80)와 유체 연통하고 또한 중간단 밸브조립체(14)를 통해 제3유체통로(82)와 선택적으로 유체 연통한다. 본 발명의 한 특징에서, 제1유체통로(78)는 유입 유체통로인 한편 제2유체통로(80)는 유출 유체통로이다.
밸브구멍(64)은 밸브시트(86)를 포함한다. 밸브시트(86)는 밸브구멍(64)의 제1단부(68)에 배치된다. 본 발명의 한 특징에서, 밸브시트(86)는 제1유체통로(78)와 밸브구멍(64)와의 교차점에 배치된다.
밸브구멍(64)의 밸브시트(86)는 포핏밸브(60)와 선택적 밀봉 결합에 적합하다. 본 발명의 한 특징에서, 밸브시트(86)는, 밸브시트(86)에서 제2단부(70)로 중심 축선(66)을 따른 간격이 증가함에 따라 감소하는 내측 직경을 밸브시트(86)가 포함하도록 테이퍼된다(tapered). 본 발명의 다른 특징에서, 밸브시트(86)는 일반적으로 절두-원뿔형(frusto-conical)이다.
포핏밸브조립체(62)는 포핏밸브(90)와, 체크밸브(92)를 포함한다. 본 발명의 한 특징에서, 체크밸브(92)는 포핏밸브(90) 내에 배치된다.
도 3 내지 6을 참조하면, 포핏밸브(90)가 도시되어 있다. 포핏밸브(90)는 본체(94)를 포함하고, 본체는 본체(94)의 중심을 통해 연장하는 중심 축선(96)을 가진다. 본체(94)는 제1축방향 단부(98)와 대향하게 배치되는 제2축방향 단부(100)를 포함한다. 본 발명의 한 특징에서, 제1축방향 단부(98)는 제2축방향 단부(100)의 외측 직경(D2)보다 작은 외측 직경(D1)을 가진다.
제1축방향 단부(98)는 제1단부표면(102)과 제1원주표면(104)을 포함한다. 제1원주표면(104)은 원통형이다. 본 발명의 한 특징에서, 제1원주표면(104)은 테이퍼된 표면(106)을 포함한다. 테이퍼된 표면(106)은 밸브구멍(64)의 밸브시트(86)와 선택적 밀봉결합에 적합하다. 테이퍼된 표면(106)은 제1단부표면(102)에 인접하게 배치된다. 테이퍼된 표면(106)은 절두-원뿔 형상이고 또한 제1단부표면(102)에서 테이퍼된 표면(106)으로 축방향 간격이 증가함에 따라 증가하는 외측 직경을 가진다.
본 발명의 한 특징에서, 제1축방향 단부(98)는 원주홈(108)을 규정한다. 도 1 내지 6에 도시된 실시예에서, 원주홈(108)은 제1단부표면(102)과 테이퍼된 표면(106) 사이에 배치된다. 본 발명의 한 특징에서, 원주홈(108)은 포핏밸브(90)의 제조 공정 동안에 테이퍼된 표면(106)의 마광성(grindability)를 개선한다.
본 발명의 다른 특징에서, 제1축방향 단부(98)는 공동(112)을 더 규정한다. 공동(112)은 제1단부표면(102)에서 개구(114)를 포함한다.
제2축방향 단부(100)는 제2단부표면(116)과 제2원주표면(118)을 포함한다. 본 발명의 한 특징에서, 제2단부표면(116)은 스프링 가이드(120)을 포함한다. 스프링 가이드(120)는 일반적으로 원통형이고 또한 제2단부표면(116) 상의 중앙위치에서 외측으로 연장한다. 스프링 가이드(120)가 스프링(122)의 내측 직경부 내에 끼워지도록 스프링 가이드(120)의 외측 직경은 스프링(122)의 내측 직경보다 작도록 그 크기가 이루어진다(도 2에 잘 도시됨). 본 발명의 한 특징에서, 스프링(122)은 코일 스프링이다.
제2원주표면(118)은 원통형이다. 본 발명의 한 특징에서, 제2원주표면(118)은 다수의 홈(123)들을 규정한다. 도시한 실시예에서, 제2원주표면(118)에 의해 규정된 세 개의 홈(123)들이 있다. 홈(123)들은 제2원주표면(118) 둘레로 연장하고 또한 밸브구멍(64) 내 포핏밸브(90)의 압력균형을 맞추기에 적합하다.
제2원주표면(118)은 제2원주표면(118)에서부터 반경방향으로 본체(94) 내로 연장하는 구멍(124)을 규정한다. 제2원주표면(118)은 구멍(124)에서부터 제2단부표면(116)으로의 축방향으로 외측으로 연장하는 계량 슬롯(metering slot)(126)을 더 규정한다.
포핏밸브(90)의 본체(94)는 통로(128)를 규정한다. 통로(128)는 제1유체통로(78)와 부하유지 공동(76) 간에 유체 연통을 제공하기에 적합하다. 뒤에서 상세히 기술하는 바와 같이, 통로(128)를 통한 흐름과 중간단 밸브조립체(14)를 통한 흐름은 하우징(60)의 밸브구멍(64) 내 포핏밸브조립체(62)의 축방향 위치를 협동적으로 결정한다.
통로(128)는 제1 및 제2단부표면(102, 116)을 통해 세로방향으로 연장한다. 본 발명의 한 특징에서, 통로(128)는 본체(94)의 중심 축선(96)에 대해 평행하다. 본 발명의 다른 특징에서, 통로(128)는 본체(94)의 중심 축선(96)으로부터 오프셋된다. 본 발명의 다른 특징에서, 통로(128)는 본체(94)의 중심 축선(96)과 정렬된다.
통로(128)는 제1부분(130)과 제2부분(132)을 포함한다. 제1부분(130)은 제1단부표면(102)에 의해 규정되는 개구(133)를 포함하고 또한 제1축방향 단부(98)의 공동(112)에서부터 제1세로방향으로 포핏밸브(90)의 본체(94) 내로 연장하는 한편 제2부분은 제2단부표면(116)으로부터 대향하는 제2세로방향으로 본체(94) 내로 연장한다. 본 발명의 한 특징에서, 제1 및 제2부분(130, 132)들은 정렬된다.
제1부분(130)은 제2부분(132)의 내측 직경보다 작은 내측 직경을 포함한다. 통로(128)의 제1 및 제2부분(130, 132)들은 협동적으로 체크밸브시트(134)를 규정한다. 체크밸브시트(134)는 체크밸브(92)와 선택적 밀봉 결합에 적합하고, 이는 통로(128)를 통한 일방 흐름을 제공하기에 적합하다. 본 발명의 한 특징에서, 체크밸브시트(134)는, 제2단부표면(116)으로부터 간격이 증가함에 따라 감소하는 내측 직경을 가지는 절두-원뿔형 표면을 포함한다. 본 발명의 다른 특징에서, 체크밸브시트(134)는 통로(128)를 통해 연장하는 축선에 대해 수직이다.
통로(128)의 제1부분(130)은 공동(112)과 유체 연통한다. 통로(128)의 제2부분(132)은 계량 슬롯(126)과 유체 연통한다. 본 발명의 한 특징에서, 계량 슬롯(126)과 통로(128)의 제2부분(132) 간의 유체 연통은, 제2원주표면(118)에서 통로(128)의 제2부분(132)으로 연장하는 구멍(124)을 통해 이루어진다.
도 6을 참조하면, 포핏밸브(90)는 오리피스(136)를 더 규정한다. 오리피스(136)는 제2단부표면(116)과 계량 슬롯(126)의 축방향 단부(138)를 통해 연장한다. 오리피스(136)의 내측 직경은, 포핏밸브조립체(62)가 (도 1과 2에 도시된 바와 같이) 자리을 잡는 위치에 있으면 계량 슬롯(126)과 부하유지 공동(76) 간에 제한된 유체 연통을 제공하기에 적합하다.
도 7을 참조하여, 포핏밸브조립체(62)의 조립을 설명한다. 체크밸브(92)가 통로(128)의 제2부분(132) 내에 배치된다. 그런 다음 플러그 조립체(137)가 통로(128)의 제2부분(132) 내로 삽입된다. 플러그 조립체(137)는 스프링(138)과 플러그(140)를 포함한다.
스프링(138)은 제1단부(142)와 대향하게 배치되는 제2단부(144)를 포함한다. 스프링(138)의 제1단부(142)는 플러그(140) 상의 스프링시트(146)와 결합하는 한편 제2단부(144)는 체크밸브(92)와 결합한다. 플러그(140)와 체크밸브(92) 사이에 스프링(138)의 배치는 체크밸브(92)를 체크밸브시트(134) 내로 바어어스시킨다.
플러그 조립체(137)의 플러그(140)는 제1축방향 부분(148)과 제2축방향 부분(150)을 포함한다. 제1축방향 부분(148)은 스프링시트(146)를 포함하고 또한 외측 원주표면(152) 상에 다수의 외부 나사산을 규정한다. 제1축방향 부분(148)의 외부 나사산들은 통로(128)에 제2부분(132)에 의해 규정되는 다수의 내부 나사산들과 결합에 적합하다.
제2축방향 부분(150)은 제1축방향 부분(148)에서부터 외측으로 연장한다. 제2축방향 부분(150)의 외측 직경은 제1축방향 부분(148)의 외측 직경보다 작고 또한 스프링(138)의 내측 직경보다 작다. 제2축방향 부분(150)은 체크밸브(92)가 체크밸브시트(134)에서부터 너무 큰 간격으로 이동하는 것을 방지하기에 적합하다.
스프링(138)이 플러그(140)의 제2축방향 부분(150)을 원주방향으로 둘러싸다록 플러그(140)가 통로(128) 내로 삽입된다. 플러그(140)는 통로(128)의 제2부분(132) 내측에 고정된다.
도 2를 참조하여, 제1메인단 밸브조립체(16a)의 조립을 기술한다. 포핏밸브조립체(62)가 하우징(60)의 밸브구멍(64) 내로 삽입되어, 포핏밸브(90)의 제1축방향 단부(98)가 하우징(60)의 밸브구멍(64)의 제1단부(68)에 배치되고 또한 포핏밸브(90)의 제2축방향 단부(100)가 밸브구멍(64)의 제2단부(70)에 배치된다.
밸브구멍(64)에 포핏밸브조립체(62)가 배치되면, 스프링(122)이 밸브구멍(64)의 제2단부(70) 내로 삽입된다. 스프링(122)이 삽입되어, 스프링(122)의 제1단부(154)가 포핏밸브(90)의 제2축방향 단부(100)의 제2단부표면(116)과 인접하게 되는 한편 스프링(122)의 내측 직경은 포핏밸브(90)의 제2축방향 단부(100)의 스프링 가이드(120)를 원주방향으로 둘러싼다.
그런 다음 단부 플러그(end plug)(160)가 하우징의 밸브구멍(64)의 제2단부(70)에 삽입된다. 단부 플러그(160)는 축방향 단부(162)를 포함한다. 축방향 단부(162)는 스프링 공동(164)을 규정한다 스프링 공동(164)은 스프링(122)의 제2단부(166)를 수용하기에 적합하다.
본 발명의 한 특징에서, 단부 플러그(160)는 다수의 외부 나사산들을 포함한다. 외부 나사산들은 밸브구멍(64)의 제2단부(70)에 의해 규정되는 다수의 내측 나사산들과 나사 결합하기에 적합하다. 단부 플러그(160)가 밸브구멍(64)의 제2단부(70) 내측으로 나사삽입되면, 스프링(122)은 포핏밸브(90)의 제2축방향 단부(100)와 단부 플러그(160) 사이에서 압축된다. 포핏밸브(90)의 제2축방향 단부(100)와 포핏밸브(90) 사이에서 이 스프링(122)의 압축은 포핏밸브(90)를 밸브시트(86)로 바이어스시킨다.
도 1을 참조하면, 중간단 밸브조립체(14)는 중립위치(PMN)와, 제1위치(PM1)와 제2위치(PM2)를 포함한다. 중립위치(PMN)에서, 중간단 밸브조립체(14)는 포핏밸브조립체(16)의 부하유지 공동(76)과 포핏밸브조립체(16)의 제2유체통로(80) 간의 유체 연통을 선택적으로 차단하기에 적합하다. 부하유지 공동(76)과 제2유체통로(80) 간의 유체 연통이 차단되면, 포핏밸브조립체(62)는, 테이퍼된 표면(106)이 밸브시트(86)에 대해 안착하게 되는 시트위치(seated position)에서 유압적으로 잠겨진다. 밸브시트(86)에 대해 테이퍼된 표면(106)이 안착되면, 제1유체통로(78)와 제2유체통로(80) 간의 유체 연통이 차단된다.
제1위치(PM1)에서, 중간단 밸브조립체(14)는 부하유지 공동(76)과 제1메인단 밸브조립체(16a)의 제2유체통로(80) 간에 유체 연통을 제공하기에 적합하다. 이 위치에서, 포핏밸브조립체(62)는 밸브구멍(64) 내에서 축방향으로 이동할 수 있다. 만일 통로(128)를 통한 흐름이 중간단 밸브조립체(14)를 통한 흐름보다 적다면, 포핏밸브조립체(62)의 테이퍼된 표면(106)은 밸브시트(86)에서부터 떨어지는 제1축방향으로 이동하여, 테이퍼된 표면(106)과 밸브시트(86) 간에 틈새(clearance)를 생성하게 된다. 이 틈새가 증가하면, 제1유체통로(78)와 제2유체통로(80) 간에 연통되는 유량이 증가한다. 만일 통로(128)를 통한 흐름이 중간단 밸브조립체(14)를 통한 흐름과 동일하다면, 포핏밸브조립체(64)의 축방향 위치가 일정한 축방향 위치에서 유지된다. 만일 통로(128)를 통한 흐름이 중간단 밸브조립체(14)을 통한 흐름보다 크다면, 포핏밸브조립체(62)가 밸브시트(86)를 향하는 방향으로 이동하여, 테이퍼된 표면(106)과 밸브시트(86) 간의 틈새가 감소하도록 한다. 이 틈새가 감소하면, 제1유체통로(78)와 제2유체통로(80) 간에 연통되는 유량이 감소한다.
통로(128)를 통한 흐름량은, 계량 오리피스(126)와 그리고 밸브구멍(64)의 제2단부(7) 내 요홈(168) 사이에 생성되는 개구의 크기에 주로 지배된다. 계량 오리피스(126)와 요홈(168) 간의 개구가 증가하면, 통로(128)를 통한 유량이 증가한다. 안착된 위치상태에서, 포핏밸브(90)의 계량 오리피스(126)는 밸브구멍(64)에 의해 완벽히 커버된다. 이 상황에서, 계량 오리피스(126)와 요홈(168) 간의 개구가 존재할 때까지 유체가 통로(128)를 통해 흘러 오리피스(136)를 통해 부하유지 공동(76) 내로 흐른다.
본 발명의 한 특징에서, 중간단 밸브조립체(14)는 비례밸브조립체이다. 따라서, 중간단 밸브조립체(14)를 통해 흐르는 유량이 하우징(42)의 구멍 내에서 중간단 스풀밸브의 축방향 위치에 비례하게 된다. 중간단 스풀밸브(40)가 제1위치(PM1)에 가까이 이동하면, 중간단 밸브조립체(14)를 통과하는 유량이 증가한다.
제2위치(PM2)에서, 중간단 밸브조립체(14)는 부하유지 공동과 제2메인단 밸브조립체(16b)의 제2유체통로 간에 유체 연통하는 한편 부하유지 공동(76)과 제1메인단 밸브조립체(16a)의 제2유체통로(80) 간의 유체 연통은 차단된다. 제2메인단 밸브조립체(16b)가 제1메인단 밸브조립체(16a)와 구조적으로 유사하기 때문에, 제2위치(PM2)에서 중간단 밸브조립체(14)의 동작은 제1위치(PM1)에서 중간단 밸브조립체(14)의 동작과 유사하다.
도 1 내지 7을 참조하여, 밸브조립체(10)의 동작을 설명한다. 입력신호와 위치센서(50)로부터의 신호(52)에 응해, 마이크로컨트롤러(36)는 파일럿단 밸브조립체(12)의 전자 액추에이터(32)에 전자신호(34)를 전송한다. 본 시나리오에서, 파일럿단 밸브조립체(12)는 제2위치(PP2)로 작동한다. 제2위치(PP2)에서, 파일럿단 밸브조립체(12)의 제2제어포트(30)는 유체 유입포트(24)와 유체 연통하는 한편 제1제어포트(28)는 유체 회수포트(26)와 유체 연통한다.
파일럿단 밸브조립체(12)가 제2위치(PP2)에 있는 동안에, 유체는 파일럿단 밸브조립체(12)를 통과해 중간단 스풀밸브(40)의 제2축방향 단부(46)로 흐르는 한편 중간단 스풀밸브(40)의 제1축방향 단부(44)에 작용하는 소정의 유체가 배수된다. 중간단 스풀밸브(400의 제2축방향 단부(46)에 작용하는 유체는 중간단 밸브조립체(14)가 제1위치(PM1)를 향해 변위하도록 한다.
중간단 밸브조립체(14)가 제1위치(PM1)를 향해 변위하면, 포핏밸브조립체(16)의 부하유지 공동(76)은 제2유체통로(80)와 유체 연통한다. 포핏밸브조립체(16)의 부하유지 공동(76)이 제2유체통로(80)와 유체 연통하면, 포핏밸브(90)의 테이퍼된 표면(106)이 밸브구멍(62)의 밸브시트(86)와 결합해제 또는 안착해제가 되도록 포핏밸브(90)의 제1단부표면(102)에 작용하는 유압이 포핏밸브(90)를 중심축선(66)을 따라 이동시킨다. 포핏밸브(90)가 밸브시트(86)로부터 안착해제되면, 제1유체통로(78)와 제2유체통로(80) 간에 유체 연통이 이루어진다.
다른 시나리오에서, 파일럿단 밸브조립체(12)가 중립위치(PPM)에 위치된다. 중립위치(PPM)에서, 중간단 밸브스풀(40)의 제1 및 제2축방향 단부(44, 46)들 각각으로부터 유체가 배수되어, 중간단 밸브조립체(14)가 중립위치(PPM)에 배치된다. 앞서 제공되었듯이, 중간단 밸브조립체(14)가 중립위치(PPM)에 있으면, 포핏밸브조립체(62)는 안착된 위치에서 유압적으로 잠기어져, 제1 및 제2유체통로(78, 80)들 간의 유체 연통을 차단하게 된다.
포핏밸브(90)의 본체(94) 내에 일체적으로 배치되는 체크밸브(92)는 제2유체통로(78)와 부하유지 공동(76) 간에 일방 유체 연통이 이루어지게 한다. 본 발명의 한 특징에서, 체크밸브(92)는 부하유지 공동(76)에서 제1유체통로(78)로의 방향으로 유체가 연통하는 것을 방지한다. 체크밸브(92)는 통로(128)를 통한 누설을 방지하기에 적합하다. 부하유지 공동(76)에서 제1유체통로(78)로의 방향으로 흐르는 누설은, 중간단 밸브조립체(14)가 중립위치(PPM)에 있는 동안에 포핏밸브조립체(62)가 밸브시트(86)로부터 부적절하게 안착해제되게 할 수 있다.
본 명세서의 범위와 사상을 이탈하는 일이 없이 다양한 수정안들과 또한 대안들이 본 기술분야의 당업자에게 자명할 것이고, 또한 본 발명의 범위는 여기에서 주어진 설시적인 실시예들에 제한되지 않는다는 것을 이해하여야만 한다.

Claims (20)

  1. 포핏밸브조립체에 있어서,
    밸브시트와 밀봉 결합에 적용되는 테이퍼된 표면을 가지는 제1축방향 단부와, 축방향에 연장되는 계량 슬롯이 구성되어 있는 원주면을 포함한 제2축방향 단부를 포함하는 본체와; 상기 제 2축방향 단부는 본체의 중심 축선을 따라 있는 단면으로부터 외부에 연장하는 스프링 가이드를 포함하며, 상기 본체는 상기 제1축방향 단부에 개구를 포함하고 또한 상기 계량 슬롯과 유체 연통하는 통로가 구성되어 있으며,상기 통로는 체크밸브시트를 포함하며,
    상기 통로에 배치되고, 상기 체크밸브시트와 밀봉적으로 결합하는 체크밸브와; 및
    상기 본체가 배치된 밸브구멍이 구성되어 있는 밸브하우징를 포함하는 데,
    상기 밸브하우징에는 밸브시트가 구성되어 있고, 상기 계량 슬롯은 상기 본체가 상기 밸브시트로부터 오프셋될 때 상기 밸브하우징과 협동하여 본체의 상기 제2축방향 단부에 계량 개구를 구성하고, 상기 계량 개구는 상기 본체가 상기 밸브시트에 자리잡을때 완전히 폐쇄되고, 또한 상기 계량 개구는 상기 본체가 상기 밸브시트로부터 오프셋될 때 유체가 통과되는 것을 허용하며, 상기 본체에는 상기 계량 슬롯의 일단으로부터 상기 본체의 제2축방향 단부의 단면에 연장되는 고정 오리피스가 형성되어 있으며, 상기 체크밸브는 상기 체크밸브시트로부터 상기 계량 슬롯 및 상기 고정 오리피스로 향한 통로를 경유한 유체를 허용하기 위해 상기 계량 오리피스 및 상기 고정 오리피스로부터의 상기 체크밸브시트로 향한 통로를 경유한 유체를 저지하기 위해 구성된 것을 특징으로 하는 포핏밸브조립체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 통로는 상기 본체의 중심축으로부터 오프셋되는 것을 특징으로 하는 포핏밸브조립체.
  6. 제1항에 있어서, 상기 체크밸브는 스프링에 의해 체크밸브시트와 결합하도록 바이어스되는 것을 특징으로 하는 포핏밸브조립체.
  7. 제1항에 있어서, 상기 테이퍼된 표면은 절두-원뿔형인 것을 특징으로 하는 포핏밸브조립체.
  8. 메인단 밸브조립체를 포함하는 밸브조립체으로서,상기 메인단 밸브조립체는 하우징과 포핏밸브조립체를 포함하는데,
    상기 하우징은,
    제1유체통로와,
    제2유체통로와,
    상기 제 1 및 제1유체통로와 유체 연통하고, 상기 제1 및 제2유체통로 사이에 배치되는 밸브시트를 갖는 밸브구멍과,
    상기 제2유체통로와 선택적 유체 연통을 하는 부하유지 공동을 구비하며;
    상기 포핏밸브조립체는, 상기 밸브구멍내에 배치되며 포핏밸브와 체크밸브조립체를 포함하는데,
    상기 포핏밸브는,
    상기 밸브시트와 결합하도록 적용되며 통로가 구성되어있는 본체를 포함하며, 상기 통로는 체크밸브시트를 포함하고,
    상기통로는 상기 제1유체통로와 상기 부하유지 공동과 유체 연통하도록 구성되며;
    상기 체크밸브조립체는,
    상기 포핏밸브의 통로에 배치되고, 체크밸브(92), 플러그(140) 및 스프링(138)을 포함하는데, 상기 플러그(140)는 플러그로부터 체크밸브(92)까지 연장되도록 스프링이 주위에 배치되는 축방향 부분을 포함하고, 상기 체크밸브는 상기 부하유지 공동에서 상기 제1유체통로의 방향을 통로를 통한 누설을 줄이도록 구성된 것을 특징으로 하는 밸브조립체.
  9. 제8항에 있어서, 상기 통로는 상기 제1유체통로와 유체 연통하는 제1부분과 상기 제2유체통로와 유체 연통하는 제2부분을 포함하고, 상기 제1부분은 상기 제2부분의 내측 직경보다 작은 내측 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 밸브조립체.
  10. 제8항에 있어서, 상기 통로는 상기 포핏밸브의 본체의 중심 축선으로부터 오프셋되는 것을 특징으로 하는 밸브조립체.
  11. 제8항에 있어서, 상기 포핏밸브의 상기 본체는 제1축방향 단부와 그리고 대향하게 배치되는 제2축방향 단부를 포함하고, 상기 제1축방향 단부는 밸브시트와 결합하며, 상기 제2축방향 단부는 상기 통로와 유체 연통하는 계량 오리피스를 구성하는 것을 특징으로 하는 밸브조립체.
  12. 제8항에 있어서, 상기 포핏밸브조립체와 유체 연통하는 중간단 밸브조립체를 더 포함하고, 상기 중간단 밸브조립체는 상기 부하유지 공동과 상기 제2유체통로 간에 유체 연통을 제공하는 것을 특징으로 하는 밸브조립체.
  13. 제12항에 있어서, 상기 중간단 밸브조립체는 4-방향, 3-위치 비례밸브인 것을 특징으로 하는 밸브조립체.
  14. 제8항에 있어서, 상기 제1유체통로는 유입 유체통로이고, 상기 제2유체통로는 유출 유체통로인 것을 특징으로 하는 밸브조립체.
  15. 밸브조립체에 있어서,
    상기 밸브조립체는 파일럿단 밸브조립체와;
    상기 파일럿단 밸브조립체와 유체 연통하는 중간단 밸브조립체와;
    상기 중간단 밸브조립체와 유체 연통하는 메인단 밸브조립체를 포함하는데, 상기 메인단 밸브조립체는, 하우징과 포핏밸브조립체를 포함하며,
    상기 하우징은,
    유입 유체통로와,
    유출 유체통로와,
    상기 유입 및 유출 유체통로와 유체 연통하고, 상기 유입 및 유출 유체통로 사이에 배치되는 밸브시트를 갖는 밸브구멍과,
    상기 유출 유체통로와 선택적 유체 연통을 하는 부하유지 공동을 구비하는데, 상기 중간단 밸브조립체는 상기 부하유지 공동과 상기 유출 유체통로간에 유체 연통을 제공하며;
    상기 포핏밸브조립체는, 상기 밸브구멍내에 배치되며 포핏밸브와 체크밸브조립체를 포함하는데,
    상기 포핏밸브는,
    상기 밸브시트와 결합하도록 적용되며, 상기 포핏밸브는 상기 유입 유체통로와 부하유지 공동사이에 유체 연통을 제공하기 위한 통로가 구성된 본체를 가지며, 상기통로는 체크밸브시트를 포함하고, 상기 통로는 상기 본체의 제1단으로부터 상기 본체의 반대 측단까지 상기 본체를 통과해서 축선을 따라 연장되고, 상기 축선은 상기 본체의 중심 축선으로부터 오프셋되며;
    상기 체크밸브조립체는,
    상기 포핏밸브의 통로에 배치되고, 체크밸브(92), 플러그(140) 및 스프링(138)을 포함하는데, 상기 플러그(140)는 플러그로부터 체크밸브(92)까지 연장되도록 스프링이 주위에 배치되는 축방향 부분을 포함하고, 상기 체크밸브는 상기 부하유지 공동에서 상기 유입 유체통로의 방향으로 통로를 통한 누설을 줄이도록 구성된 것을 특징으로 하는 밸브조립체.
  16. 제15항에 있어서, 상기 파일럿단 밸브조립체는 전자 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브조립체.
  17. 제16항에 있어서, 상기 전자 액추에이터는 음성 코일인 것을 특징으로 하는 밸브조립체.
  18. 제15항에 있어서, 상기 파일럿단 밸브조립체는 상기 중간단 밸브조립체의 중간단 스풀밸브의 적어도 한 단부에 유체를 제공하여 상기 중간단 밸브조립체를 작동시키는 것을 특징으로 하는 밸브조립체.
  19. 제15항에 있어서, 상기 포핏밸브의 본체는 제1축방향 단부와 그리고 대향하게 배치되는 제2축방향 단부를 포함하고, 상기 제1축방향 단부는 상기 밸브시트와 결합하며, 상기 제2축방향 단부는 상기 통로와 유체 연통하는 계량 오리피스를 규정하는 것을 특징으로 하는 밸브조립체.
  20. 제15항에 있어서, 상기 통로는 상기 본체의 중심 축선으로부터 오프셋되는 것을 특징으로 하는 밸브조립체.
KR1020127005185A 2009-08-05 2010-08-03 일체화된 체크밸브를 가지는 비례 포핏밸브 KR101821827B1 (ko)

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