KR19980081792A - 유량제어밸브 - Google Patents

Abstract

(과제) 종래의 압력보증기능을 구비한 유량제어밸브를 베이스에, 액체누출이 없고 동시에, 압력센서를 불필요로 하는 경제적인 유량제어밸브를 제공한다.

(해결수단) 제1 포트(3)와 제2 포트(4)를 설치한 하우징(2)과, 축방향으로 미끄럼운동 자유로이 상기 하우징(2)에 수용한 피스톤(5)과, 상기 피스톤(5)의 한쪽의 단부에 형성된 밸브체(6)와, 피스톤(5)의 다른편의 단부와 하우징(2) 사이에 형성되는 제1 액실(13)과 상기 밸브체(6)와 하우징(2) 사이에 형성되는 제2 액실(14)과, 피스톤(5)의 축방향의 변위와 연동하여 제1 포트(3)와 제1 액실(13)을 연통, 차단하는, 피스톤(5)의 외주에 가변오리피스부를 형성하고, 상기 가변오리피스부와 연통하고, 동시에 제1 액실(13)과 제2 액실(14)을 고정오리피스(15)를 경유하여 연통하는 연락로(12)를 피스톤(5)의 내부에 배치하고, 상기 밸브체(6)와 밸브시트(7)로 구성되는 개폐밸브(8)를 상시 밸브폐쇄방향으로 가압하는 가압수단(9)을 갖고 있으며, 상기 가압수단(9)에 대향하는 방향으로 피스톤(5)의 변위를 제어하는 전자가압수단(11)을 배치한다.

Description

유량제어밸브

(발명이 속하는 기술분야)

본 발명은, 유량제어밸브에 관한 것이며, 특히 액압의 승강압속도(엄밀히는 유량)을 제어하는 제어밸브에 관한 것이다. 상세히는, 앤티로크 브레이크 장치 등의 액압제어장치에 적합하고, 유량제어밸브의 비작동시에 있어서 밸브폐쇄시의 작동액의 누출을 방지하면서 밸브개방시의 유량의 연속적 제어를 가능하게 하는 것이다.

(종래의 기술)

앤티로크 브레이크 장치에는 액압제어요소로서 거의 예외없이 전자기밸브가 사용되고 있다. 그런데 전자기밸브는 감압지령 또는 가압지령의 지속시간이 일정하더라도, 그때의 전압, 온도, 입력액압, 출력액압 등에 의하여 감압량 또는 가압량(통과액량)이 다르고 자신의 통과액량의 변동을 검출하여 피드백하는 기능은 없다. 따라서, 통과액량의 변동을 별도 검출하여 보정하지 않는한 정확한 액압제어를 기대하기 어렵다.

더구나, 액압전달경로내에 센서류를 설치하고, 이 센서류로부터의 신호에 의거하여 변동요인에 의한 영향을 보정하는 것은 용이하게 고려되지만 이 방법은 고가인 센서류를 필요로 하므로 불경제이다. 이외, 일지령에 대한 감압량, 승압량을 작게 할수록 규칙자세한 제어는 가능하지만, 전자기밸브는 일지령에서의 제어량을 작게 하면 상기 변동요인 때문에, 어떤 경우에는 완전히 승강압하지 않는다라는 상태가 있고, 이 때문에 일지령으로 제어할 수 있는 승강압량에도 저절로 한계가 있다.

이와 같은 사정에서, 종래의 브레이크 액압 제어밸브에는 제어면에서 도달할 수 있는 즉응성, 제어거칠음 등에 한계가 있었다.

이 문제를 해결하기 위한 종래기술로서, 도 8에 도시하는 일본 특개평 3-90462호 공보에 기재되는 기술이 제안되어 있다. 이 유량제어밸브(100)에서는, 하우징(101)내에 피스톤(102)을 미끄럼운동 자유로이 배치하고, 이 피스톤(102)의 양단부와 하우징(101) 사이에 각각 제1 액실(A)과 제2 액실(B)을 설치하여 있다. 피스톤(102)에는, 고정오리피스(102A)를 갖는 액통로(102B)를 축방향으로 설치함과 동시에, 이 액통로(102B)와 연통하는 환상홈(102C)을 주면에 설치하고 있다.

또, 피스톤(102)은 스프링(103) 및 전자석(104)에 의하여 축방향으로 가압하고 있다. 더욱 더, 상기 하우징(101)에는 환상홈(102C)을 통하여 상기 액통로(102B)와 연통하는 입력포트(101A)를 설치함과 동시에, 상기 제2 액실(B)과 연통하는 출력포트(101B)을 설치하고 있다. 더우기 일본 특개평 3-90462호 공보에서는 환상홈(102C)과 제2 액실(B) 사이에 배출구가 설치되어 있지만, 본 발명의 설명에는 필요가 없으므로 기재를 생략한다.

상기 오리피스(102A)의 통과유량은 제1 액실(A), 제2 액실(B)과 연통하는 고정오리피스(102A)의 양측의 차압에 의하여 정해지고, 이 차압은 상기 스프링(103) 및 전자석(14)에 의한 피스톤(102)에 대한 가압력에 의하여 정해진다.

또, 입력포트(101A)와 환상홈(102C)의 교점에, 양자의 교차상태에 의한 통로면적(개도)이 변화하는 가변오리피스가 형성되지만, 상기 차압은 이 가변오리피스의 개도의 영향을 받는다. 즉, 피스톤(102)이 우로 움직여서 가변오리피스의 개도가 크게 되면, 고정오리피스(102A)의 우방의 제1 액실(A)의 내압이 올라가서 피스톤(102)은 좌방으로 되돌아가려 하고, 역으로 전자석(104)의 힘으로 피스톤(102)이 좌로 움직여서 가변오리피스의 개도가 작아지면, 고정오리피스(102A)의 통과액량보다도 가변오리피스의 통과액량이 작아져서 피스톤(102)는 스프링(103)의 힘으로 우로 움직이려고 한다(이후, 이 현상을 자동평형상태라 칭한다).

따라서, 제1 액실(A)의 액압을 Pa, 제2 액실(B)의 액압을 Pb, 스프링(103)의 가압력을 f, 전자석(104)에 의한 가압력을 F, 피스톤(102)의 단면적을 A라 하면, 상기 자동평형상태에 있어서 피스톤(102)을 제어하는 힘(f-F)은 다음식(1)에 의하여 구해진다.

(Pa－Pb)A＝f－F···(1)

이 식(1)에 표시하는 바와 같이, 이 유량제어밸브에서는 고정오리피스(102A) 양측의 차압(Pa－Pb)은 입력포트(101A) 및 출력포트(101B)의 액압과는 무관하게 가압력(f, F)과 단면적(A)만에 의하여 정하고, 이 차압의 제곱근에 비례하는 유량이 고정오리피스(102A)을 통과한다. 즉, 이 유량제어밸브는 입력액압 및 출력액액과는 무관계로 유량을 제어가능으로 하는 기능(압력보상기능)을 갖는다.

그러나 상기 종래의 유량제어밸브로서는, 압력보상기능을 얻기 위하여 피스톤(102)의 환상홈(102C)과 하우징(101)의 입력포트(101A)에 의하여 개폐밸브를 구성하고 있기 때문에, 상기 개폐밸브를 밸브폐쇄한 상태일지라도, 도 8의 X로 도시하는 피스톤(102)의 미끄럼 움직임면을 통하여 입력포트(101A)와 출력포트(101B) 사이의 극히 약간의 작동액의 누출을 피할 수가 없다.

이와 같은 작동액의 누출이 있으면, 앤티로크 브레이크 장치에 있어서 감압밸브 등과 같이 밸브폐쇄시에 있어서 약간의 작동액의 누출도 방지하고 싶은 용도에는 적합하지 않다.

그래서, 도 9에 도시하는 일본 특개평 6-83457호 공보에는, 비작동시의 밸브폐쇄시에 작동액의 누출이 발생하지 않는 유량제어밸브가 제안되고 있다. 이 유량제어밸브(200)는 입력포트(213) 및 출력포트(216)을 설치한 하우징(211)의 내부에 거의 액밀상태로 축방향으로 미끄럼운동이 자유로운 피스톤(212)을 수용하고 있다. 또 피스톤(212)의 한쪽의 단부와 하우징(211) 사이에 제1 액실(A)을 형성함과 동시에, 피스톤(212)의 다른쪽의 단부와 하우징(211) 사이에 출력포트(216)와 연통하는 제2 액실(B)을 형성하고 있다.

상기 피스톤(212)에는, 고정오리피스(215)를 통하여 상기 제1 액실(A) 및 제2 액실(B)을 상호 연통시키는 액통로(212A)를 축방향으로 관통하여 설치하고 있다. 또, 피스톤(212)의 제1 액실(A)측의 단부에는 후술하는 개폐밸브(214)를 밸브개방하기 위한 누름봉부(212B)를 돌출설치하고 있다. 더욱더 피스톤(212)의 제2 액실(B)측의 단부에는 피스톤구동자(212C)를 돌출설치하고 있다.

상기 제1 액실(A)에는 피스톤(212)을 축방향 오른쪽 방향으로 가압하는 초기위치유지용의 스프링(218)을 축장하고 있다. 한편, 하우징(211)의 제2 액실(B)측에는 가압수단을 구성하는 전자석(220)을 배치하고 있다. 이 전자석(220)에는 상기 피스톤구동자(212C)를 삽입하고 있고, 전류가 인가되면 그 전류에 따라 피스톤(212)을 도면중 축방향 왼쪽방향으로 가압한다. 전자석(220)에 인가하는 전류가 영이고, 전자석(220)이 피스톤(212)에 대하여 가압력을 작용하지 않을 때는 피스톤(212)은 상기 스프링(218)의 가압력에 의하여 도 9에 도시하는 초기위치에 유지된다.

상기 제1 포트(213)와 제1 액실(A) 사이에는 이 제1 포트(213)와 제1 액실(A)을 연통, 차단하는 개폐밸브(214)를 개설하고 있다. 이 개폐밸브(214)는 착좌용 스프링(214A), 구상체로 이루어지는 밸브체(214B), 및 피스톤(212)의 단부와 대향하여 제1 액실(A)에 개구하는 밸브시트부(214C)를 구비한 포핏밸브이다. 포핏밸브의 구조상, 제1 포트(213)로부터 제2 포트(216)에의 액체누출은 저지된다.

상기 밸브체(214B)는 착좌용 스프링(214A)에 의하여 도면중 좌측에서 우측으로 향하여 밸브시이트부(214C)에 탄성적으로 압압되어 있고, 이 밸브폐쇄상태에서는 제 포트(213)와 제1 액실(A) 사이는 차단된다. 또, 피스톤(212)이 도면중 좌방향으로 변위하면, 밸브체(214B)는 누름봉부(212B)에 눌러서 착좌용 스프링(214A)의 가압력에 맞서서 도면중 좌측으로 이동하여 밸브개방하고, 제1 포트(213)와 제1 액실(A)이 연통한다. 더우기, 일본 특개평 6-83457호 공보에서는, 제1 액실(A)과 제2 액실(B)을 바이패스하는 액로내에 릴리프밸브가 설치되어 있지만, 본 발명의 설명에는 필요가 없으므로 기재를 생략한다.

이 유량제어밸브에 있어서, 개폐밸브(214)의 시일부분의 유효단면적을 α, 피스톤(212)의 단면적을 A, 제1 포트(213)의 액압을 Pi, 제1 액실(A)의 액압을 Pa, 제2 액실(B) 및 제2 포트(216)의 액압을 Pb, 스프링(218)의 가압력을 f, 전자석(220)의 가압력을 F라 하면(개폐밸브의 밸브체(214B)를 유지하기 위한 착좌용 스프링(214A)에 의한 미약한 가압력은 무시한다), 피스톤(212)이 축방향 왼쪽방향을 향하여 변위하여 개폐밸브(214)가 밸브개방하는 것은 다음 (2)식이 성립할 때이다.

Pi×α＜F－f＋Pb×A－Pa×(A－α)···(2)

통상, Pi＞Pa≥Pb의 관계가 있으므로 전자석(220)에 통전하고 있지 않는 상태에서 Pi×α의 작용력에 나은 힘은 피스톤(212)에 발생하지 않으므로 이론상, 제1 포트(213)로부터 제2 포트(216)에의 작동액은 완전히 차단된다. 또, 통전에 의하여 밸브개방하면 도 8에 도시하는 유량제어밸브(100)와 꼭같이, 고정오리피스(215)을 통하여 피스톤(212)은 자동평형상태로 되지만, 이 유량제어밸브(200)에서는 Pi×α의 작용력이 존재하기 때문에 제1 포트(213) 및 제2 포트(216)에 연락하는 군데에 Pi, Pb를 계측하는 압력센서를 설치하여, 전자력의 제어에 피드백하지 않으면 소망의 유량을 얻을 수 없다.

(발명이 해결하려고 하는 과제)

예를 들면 종래의 유량제어밸브(100)에서는 하우징내를 미끄럼운동 자유로이 움직이는 피스톤에 입력포트와 출력포트의 액압차에 의하여 유량을 제한하는 고정오리피스를 설치하고, 동시에, 피스톤 외주에 설치하는 가변오리피스의 자동평형상태를 이용하여, 압력보상기능을 갖을 수 있었지만, 피스톤 미끄럼움직임면에서의 액체누출을 방지할 수 없었다.

또, 상기 문제를 해소하기 위하여 다른 유량제어밸브(200)에서는 포핏밸브를 설치하여 입력포트로부터 출력포트에의 액체누출을 방지할 수 있더라도, 포핏밸브에 작용하는 입력포트액압의 영향을 제거하기 위하여 입출력포트의 액압차를 검출하는 압력센서를 설치하여, 전자밸브의 제어에 피드백하여야 하고, 시스템 전체로서 고가로 되는 결점이 있었다.

본 발명은 고정오리피스, 가변오리피스, 포핏밸브 등의 구성요소를 단일하우징에 한데 모아 단번에 이들 문제를 해결하려고 하는 것이다.

도 1은 본 발명의 유량제어밸브가 제1 위치에 있을 때의 개략도이다.

도 2는 본 발명의 유량제어밸브가 제2 위치에 있을 때의 개략도이다.

도 3은 본 발명의 유량제어밸브가 제3 위치에 있을 때의 개략도이다.

도 4는 본 발명의 유량제어밸브에 릴리프밸브를 설치하였을 때의 개략도이다.

도 5는 본 발명의 유량제어밸브에 별도 고정오리피스와 릴리프밸브를 설치하였을 경우의 개략도이다.

도 6은 주지의 앤티로크 브레이크 시스템에 본 발명의 유량제어밸브를 배치한 개념도이다.

도 7은 앤티로크 브레이크 제어중의 제동액압의 가상변동패턴이다.

도 8은 종래의 유량제어밸브(100)의 단면도이다.

도 9는 종래의 유량제어밸브(200)의 단면도이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1 : 유량제어밸브 2 : 하우징 3 : 제1 포트

4 : 제2 포트 5 : 피스톤 5A : 환상홈

5B : 크로스구멍 5C : 견부 6 : 밸브체

7 : 밸브시트 8 : 개폐밸브 9 : 스프링

10 : 구동자 11 : 전자석 12 : 액통로

13 : 제1 액실 13A : 게이트 14 : 제2 액실

15 : 고정오리피스 16 : 릴리프밸브 17 : 연락로

18 : 바이패스 액통로

(과제를 해결하기 위한 수단)

제1 포트와 제2 포트를 설치한 하우징과, 축방향으로 액밀 동시에 미끄럼운동이 자유로이 상기 하우징에 수용한 피스톤과, 상기 피스톤의 한쪽의 단부에 형성된 밸브체와, 피스톤의 다른 한쪽의 단부와 하우징 사이에 형성되는 제1 액실과, 상기 제1 액실로부터 피스톤 내부의 액통로를 경유하여 피스톤의 외주에 설치하는 환상홈에 의하여 상기 제1 액실과 제1 포트와의 연통을 피스톤의 축방향위치에 의하여 단속하는 가변오리피스부를 형성한다.

더욱더 상기 밸브체와 하우징 사이에 형성되는 제2 액실과, 상기 밸브체에 대치하여 상기 제2 액실을 개폐하는 밸브시트에 의하여, 피스톤의 축방향의 변위와 연동하여 제2 포트와 제2 액실을 연통, 차단하는 개폐밸브를 구성함과 동시에, 제1 액실로부터 피스톤 내부 또는 별도 설치하는 연락로를 통하여 고정오리피스를 경유하여 제2 액실에 이르는 경로를 설치한다.

그리고 피스톤에 대하여 개폐밸브가 밸브폐쇄하는 방향으로 가압하는 스프링과 개폐밸브를 밸브개방하는 방향으로 가압하는 전자가압수단을 설치하여 상기 고정오리피스를 통과하는 작동액에 의하여 발생하는 제1 액실과 제2 액실과의 차압에 따라 상기 피스톤에 작용하는 액압은 상기 가변오리피스를 차단하는 방향으로 작용하여, 상기 전자가압수단에 의하 가압력이 없는 경우, 상기 개폐밸브 및 상기 가변오리피스가 어느것이나 차단된 제1 위치에 있고, 상기 전자가압수단에의 전류치를 제1의 소정치로 한 경우, 상기 개폐밸브가 연통되고, 동시에 상기 가변오리피스가 차단된 제2 위치에 있고, 상기 전자가압수단에의 전류치를 제1 소정치보다 큰 제2의 소정치로 한 경우, 상기 개폐밸브 및 상기 가변오리피스의 어느것도 연통하여 제1 액실과 제2 액실의 차압의 제곱근에 비례하는 유량이 고정오리피스를 통과하는 제3 위치를 설정한다.

이 제3 위치에 있으면서, 제1 액실과 제2 액실을 연통하는 바이패스 액통로를 상기 액통로 내지 연락로와 병열로 설치함과 동시에, 상기 바이패스 액통로를 차단하는 위치에 고정오리피스를 통하는 제1 액실과 제2 액실과의 차압이 소정치 이상으로 되면 밸브개방하는 릴리프밸브를 배치하면 후술하는 대유량제어상태를 달성할 수 있다.

(발명의 실시의 형태)

본 발명은 스티어링, 서스펜션, 트랙션컨트롤, 앤티로크 브레이크 등의 차재의 액압장치에 관한 유량제어에 알맞는 유량제어밸브이지만, 도 6과 같이 앤티로크 브레이크 시스템 장치의 감압밸브로서 사용된 경우를 예로서 설명한다.

도 6은 주지의 용적확장형의 앤티로크 브레이크 시스템 장치를 도시하고, 주지의 ON/OFF의 상개형 전자기밸브(300)를 가압밸브로 하여 본 발명의 유량제어밸브(1)를 감압밸브로서 앤티로크 브레이크 시스템중에서 배치한 개념도를 도시하고 있다. 제어실(301)은 데프스트 피스톤(302)을 미끄럼운동 자유롭게 수납하여 있고, 상기 데프스트 피스톤(302)에 의하여 제1 액실부(301A)와 제2 액실부(301B)을 액밀하게 2계통으로 분리하고 있다.

상기 제1 액실부(301A)에는 마스터실린더(303)로부터 차륜브레이크(304)에 이르는 액압을 연통, 차단하는 차단밸브(305)를 설치한다. 상기 차단밸브(305)는 제어실(301)의 환상견(301C)에 데프스트 피스톤(302)이 당접한 위치에서 데프스트 피스톤(302)의 선단에 설치한 누름봉부(302A)에 의하여 밸브개방하고 있다.

한편, 펌프(307)로부터 토출되는 고압의 작동액을 축압하는 어큐뮬레이터(308)가 가압밸브로 되는 상개형 전자기밸브(300)를 통하여 제2 액실부(301B)에 접속되어 있다. 또 감압밸브로 되는 유량제어밸브(1)는 제1 포트(3)를 제2 액실부(301B)에 접속함과 동시에, 제2 포트(4)를 리저어버(309)와 접속하여 있고, 상기 리저어버(309)의 작동액을 펌프(307)로 가압하여 어큐뮬레이터(308)에 축압하고 있다.

앤티로크 브레이크 시스템이 작동하고 있지 않는 통상시에는, 제어실(301)의 제2 액실부(301B)는 가압밸브로 되는 상개형 전자기밸브(300)을 통하여 어큐뮬레이터(308)로부터의 고압으로 데프스트 피스톤(302)을 도면중 상방의 환상견(301C)에 당접하는 위치까지 밀어올리고 있고, 차단밸브(305)는 밸브개방하고 감압밸브로 되는 유량제어밸브(1)는 밸브폐쇄하고 있기 때문에, 브레이크 페달(310)의 발을 들여 놓는 양에 따라, 마스터실린더(303)로부터 작동액이 차륜브레이크(304)에 공급된다.

이 상태에서 유량제어밸브(1) 대신에 도 8의 종래의 유량제어밸브(100)을 사용하면, 어큐뮬레이터(308)에 접속하고 있는 입력포트(101A)로부터 피스톤(102)과 하우징(101) 사이의 미끄럼움직임면을 통하여, 출력포트(101B)에 작동액이 누출되어 리저어버(309)에 괴는 작동액을 펌프(307)를 구동하여 다시, 제어실(301)의 제2 액실부(301B)로 환류할 필요가 있다. 더욱더 극단인 경우, 제2 액실부(301B)가 저압으로 되고 마스터실린더(303)의 작동액압에 의하여, 차단밸브(305)가 밸브폐쇄하여 제동불능으로 될 염려도 있다.

앤티로크 브레이크 제어시에는, 차륜의 로크 징후를 검출하는 전자제어장치(도시하지 않음)의 지령에 의거하여 상개형의 전자기밸브(300)를 밸브폐쇄하고, 유량제어밸브(1)를 작동시켜 감압함으로서, 제어실(301)의 제2 액실부(301B)의 작동액을 리저어버(309)에 배출시켜 데프스트 피스톤(302)을 도면중 하방으로 이동시켜 차단밸브(305)를 밸브폐쇄하고, 더욱더 데프스트 피스톤(302)이 하방으로 이동하면, 제1 액실부(301A)의 용적을 확장하고, 차륜브레이크(304)의 액압을 감압시켜 차륜로크를 회피하는 것으로 된다.

이하, 본 발명의 유량제어밸브(1)의 내부구조에 대하여 첨부하는 도면에 의거하여 도 6의 앤티로크 브레이크 시스템 장치에 적용한 경우를 상정하여 설명한다.

도 1은, 본 발명의 유량제어밸브(1)가 제1 위치에 있을 때의 개략도이다. 하우징(2)에는 제1 포트(3)와 제2 포트(4)가 설치된다. 그리고, 상술의 도 6에 도시하는 앤티로크 브레이크 시스템 개념도에 비추어 보면, 제1 포트(3)는 제2 액실부(301B)에, 제2 포트(4)는 리저어버(309)에 접속하는 것으로 된다. 하우징(2)의 내부에는, 피스톤(5)이 축방향으로 미끄럼운동 자유로이 수납된다. 상기 피스톤(5)의 한쪽의 단부에는, 선단이 구성의 밸브체(6)가 형성되어 하우징(2)과 일체로 되어 있는 밸브시이트(7)에 당접하여 개폐밸브(8)를 구성한다. 상기 피스톤(3)의 다른쪽의 단부에는, 전자석(11)의 구동자(10)가 형성되어 피스톤(5)의 견부(5C)와 제1 액실(13)의 게이트(13A)와의 사이에 상기 개폐밸브(8)를 밸브폐쇄하는 방향으로 가압하는 스프링(9)이 축장된다.

또 하우징(2)에 대하여 액밀이고 동시에, 구동자(10)를 둘러쌓는 위치에 전자가압수단으로서의 전자석(11)이 배치되고, 앤티로크 제어시에는, 차륜의 로크 징후를 검출하는 전자제어장치(도시하지 않음)의 지령에 의거하여 전자석(11)을 구동하고, 개폐밸브(8)를 밸브개방한다. 이 전자석(11)에 흡인력(F)이 발생하지 않는 도 1의 제1 위치의 상태에서는, 이론상, 제2 포트(4)측에의 액체누출은 개폐밸브(8)에 의하여 저지된다.

도 2는 본 발명의 유량제어밸브(1)가 제2 위치에 있을 때의 개략도이다. 상기 전자석(11)으로의 전류치가 제1의 소정치에 도달하면, 전자석(11)의 흡인력이 스프링(9)의 가압력을 넘어 구동자(10)를 도면중 하방으로 움직이고, 개폐밸브(8)는 밸브개방하지만 피스톤(5)의 외주에 설치한 환상홈(5A)은 제1 포트(3)에 대하여 닫혀 있고 가변오리피스는 형성되어 있지 않다. 이 밸브개방시의 전자석(11)의 흡인력을 F, 스프링(9)의 가압력을 f, 밸브체(6)의 유효단면적을 α, 제2 포트(B)의 액압을 Pa, 제2 포트(4)의 리저어버(309)에 접속되어 있으므로 액압은 영이므로, 전자석(11)의 흡인력은 다음의 (3)식에 의하여 구해진다.

F≥α×Pa＋f···(3)

또, 하우징(2)과 피스톤(5)의 미끄럼움직임면(X)란, 정밀히 끼워맞춤하여 있다 하더라도 약간의 액체누출은 방지할 수 없으므로, 앤티로크 브레이크 제어중에서는 다음의 스텝에의 대기하는 유지상태로서 사용한다.

도 3은 본 발명의 유량제어밸브(1)가 제3 위치에 있을 때의 개략도이다. 환상홈(5A)은 크로스구멍(5B)에 의하여 피스톤(5)의 내부의 액통로(12)와 연통하고 있다. 구동자(10)의 외주를 하우징(2)으로 둘러쌓는 공간을 제1 액실(13)로 하고, 밸브체(6)를 둘러싸는 공간을 제2 액실(14)로서 구성하고 쌍방의 액실에 연통하는 고정오리피스(15)가 피스톤(5)에 천공되어 있다.

제1 포트(3)와 환상홈(5A)의 교점에는 양자의 교차상태에 의한 통로면적(개도)이 변화하는 가변오리피스가 형성된다. 이 가변오리피스에는, 도 8에 도시하는 종래의 유량제어밸브(100)와 꼭같이 자동평형작용이 작용한다. 또, 고정오리피스(15)를 통하여 생기는 제1 액실(13)이 작용한다. 또, 고정오리피스(15)를 통하여 생기는 제1 액실(13)과 제2 액실의 차압의 제곱근에 비례하는 유량이 제2 포트측에 유출하고 , 종래의 유량제어밸브(100)와 꼭같이 상술의 (1)식에 따르는 압력보상기능을 갖는다. 즉, 제1포트(3)와 제2 포트(4)의 액압과는 무관계로 유량의 제어가 가능하게 된다.

도 4는 본 발명의 유량제어밸브(1)에 릴리프밸브(16)를 설치하였을 때의 개략도이다. 액통로(12)의 종단의 시이트부(16A)에 구상의 릴리프밸브(16)를 릴리프스프링(16B)으로 착좌시킨다. 제1 액실(13)과 제2 액실(14)의 차압이 소정치를 넘으면, 릴리프밸브(16)는 밸브개방하고 바이패스 액통로(18) 지나 대유량이 제2 포트(4)측으로 유출한다. 이 릴리프기능은 제3 위치의 유량제어상태보다도 급격한 감압이 소망되는 때 유효하다.

도 5에 본 발명의 유량제어밸브(1)에 별도 고정오리피스(15)와 릴리프밸브(16)를 설치할 때의 타의 실시예를 도시한다.

고정오리피스(15)는 도 1, 2, 3, 4에 도시하는 바와 같이 제1 액실(13)로부터 피스톤(5)의 내부의 액통로(12)를 경유하여 제2 액실(14)에 이르는 사이에 설치하더라도, 도 5에 도시하는 바와 같이 별도 설치하는 하우징(2)내(또는 하우징 외부)의 연락로(17)로부터 제2 액실(14)에 이르는 사이에 설치하더라도 동등의 기능을 발휘한다.

릴리프밸브(16)는 도 4에 도시하는 바와 같이 제1 액실(13)과 제2 액실(14)을 연락하는 액통로(12)와 병열로 설치하는 바이패스 액통로(18)를 차단하는 위치에 배치하더라도, 도 5에 도시하는 바와 같이 별도 설치하는 하우징(2)내(또는 하우징 외부)의 연락로(17)로부터 제2 액실(14)에 이르는 사이에 병열로 설치하는 바이패스 액통로(18)를 차단하는 위치에 배치하더라도 동등의 기능을 발휘한다.

다음에 본 발명의 유량제어밸브(1)를 도 6에 도시하는 앤티로크 브레이크 시스템 개념도를 사용한 경우의 앤티로크 브레이크 제어중의 제동액압의 변동패턴과 대비하여, 작용을 설명한다.

도 7에 앤티로크 브레이크 제어중의 제동액압의 가상변동패턴을 도시한다. a∼b 사이는 제동이 개시되고 브레이크페달(310)의 발을 들여놓는 양에 따라 제어실(301)의 제1 액실부(301A)를 경유하여 차륜브레이크(304)에 작동액이 공급된다. 그 사이, 전자기밸브(300)는 밸브개방하여 어큐뮬레이터(308)의 고압을 제2 액실부(301B)에 압송하고, 유량제어밸브(1)는 제1 위치에 있고 제2 액실부(301B)로부터 리저어버(309)에의 유출을 저지하고 있다.

b에 이르러, 차륜의 로크 징후를 전자제어장치(도시하지 않음)가 검출하여 전자기밸브(300)를 밸브폐쇄함과 동시에 유량제어밸브(1)를 제3 위치에 제어하도록 지령한다. 그래서 b∼c 사이는 제2 액실부(301B)의 작동액이 리저어버(309)로 배출되고, 차단밸브(305)가 밸브폐쇄하여 제1 액실부(301A)의 용적이 확대한다. 제3 위치의 초기단계에서는 유량제어밸브(1)의 제1 액실(13)과 제2 액실(14)의 차압이 소정치를 넘으므로 릴리프밸브(16)는 밸브개방하고, 대유량의 작동랙이 리저어버(309)로 배출되므로, 차륜브레이크(304)의 액압은 c까지 급격히 감압한다.

c∼d 사이는 가변오리피스의 자동평형작용이 활동하고, 고정오리피스(15)를 통하여 생기는 제1 액실(13)과 제2 액실(14)의 차압의 평방근(제곱근)에 비례하는 유량이 리저어버(309)에 제1 포트(4)를 경유하여 배출된다. d에 이르러, 차륜로크 회복의 징후를 전자제어장치가 검출하고, 유량제어밸브(1)를 제2 위치에 제어하기 위하여 지령하는 것으로 제2 포트(4)로부터 리저어버(309)로의 배출은 정지하고, 차륜브레이크(304)의 액압은 일정하게 유지된다. d∼e 사이는 차륜로크의 징후가 있으면 재빠르게 감압으로 이동할 수 있는 대기상태에 있다.

e에 이르러, 차륜이 완전히 점착력을 회복한 것을 전자제어장치가 검출하여 유량제어밸브(1)를 제2 위치로 유지한 채로 전자기밸브(300)를 밸브개방하도록 지령한다. 그 결과, e∼f 사이는 제2 액실부(301B)에 고압이 도입되어 누름봉부(302A)에 의하여 차단밸브(305)를 밸브개방할 때까지는 제1 액실부(301A)의 용적이 축소되고 다시 차륜브레이크(304)의 액압은 가압된다.

f에 이르러 c∼d 사이와 꼭같은 감압지령에 의거한 감압을 이루고, g에 이르러 e∼f 사이의 가압지령을 번갈아 반복하면서 h에 이르러 차량이 정지할 때까지는 통상 브레이크페달(310)은 ON 상태이다. h∼i 사이는 인위적으로 브레이크페달(310)을 늦추는 조작범위이다.

도 6의 감압밸브로서 본 발명의 유량제어밸브(1)를 사용하면 도 7과 같이 감압측의 제어가 치밀하게 되고, 가압밸브로서 일본 특개평 3-90462호 공보에 기재되는 상개의 종래의 유량제어밸브(100)를 사용하면 가압측의 제어도 치밀하게 할 수가 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 관한 유량제어밸브는 승강압할 때마다, 가동피스톤중의 고정오리피스 전후에 차압을 생기게 하여 이 차압을 전자가압수단의 출력과 밸런스시켜 유량이 자동적으로 전기지령에 대응하도록 한 것이므로, 제어되는 액압의 승강압속도로부터 입출력액압의 영향을 배제할 수가 있다.

또, 이 유량제어밸브에서는, 제1 포트(입력) 및 제2 포트(출력)의 연락을 컨트롤하는 개폐밸브의 밸브폐쇄시에 있어서 작동액의 누출을 완전히 차단하였으므로 신뢰성이 높은 제어를 할 수가 있다.

그리고, 피스톤이 초기위치에 있고, 전자력이 없이 유량이 영으로 되는 완전히 차단되어 있는 제1 위치와, 입력액압과 무관계하게 출력액압을 유지하는 제2 위치와, 가변오리피스의 자동평형상태에 추종하여 출력액압이 제어되는 제3 위치의 어느 것에도 설정할 수 있고, 더욱더 바이패스 액통로를 차단하고 있는 릴리프밸브를 배치하여 고정오리피스의 제약을 넘는 대유량의 승강압기능을 갖게 할 수도 있기 때문에, 소망의 제어패턴을 선택할 수 있는 간편한 응답성이 좋은 치밀한 제어를 실현할 수 있다.

Claims (3)

1. 제1 포트와 제2 포트를 설치한 하우징과, 축방향으로 액밀 동시에 미끄럼운동이 자유로이 상기 하우징에 수용한 피스톤과, 상기 피스톤의 한쪽의 단부에 형성된 밸브체와, 피스톤의 다른 한쪽의 단부와 하우징 사이에 형성되는 제1 액실과, 상기 제1 액실로부터 피스톤 내부의 액통로를 경유하여 피스톤의 외주에 설치하는 환상홈에 의하여 상기 제1 액실과 제1 포트의 연통을 피스톤의 축방향위치에 의하여 단속하는 가변오리피스부를 형성하고, 상기 밸브체와 하우징 사이에 형성되는 제2 액실과, 상기 밸브체에 대치하여 상기 제2 액실을 개폐하는 밸브시트에 의하여, 피스톤의 축방향의 변위와 연동하여 제2 포트와 제2 액실을 연통, 차단하는 개폐밸브를 구성함과 동시에, 제1 액실로부터 고정오리피스를 경유하여 피스톤 내부 또는 별도 설치하는 연락로를 통하여 제2 액실에 이르는 경로를 설치하고,

   상기 고정오리피스를 통과하는 작동액에 의하여 발생하는 제1 액실과 제2 액실과의 차압에 의해 상기 피스톤에 작용하는 힘은 상기 가변오리피스를 차단하는 방향으로 작용하고, 상기 전자가압수단에 의한 가압력의 제어에 의하여 상기 개폐밸브 및 상기 가변오리피스가 어느것이나 차단된 제1 위치와, 상기 개폐밸브가 연통되고, 동시에 상기 가변오리피스가 차단된 제2 위치와, 상기 개폐밸브 및 상기 가변오리피스의 어느것도 연통하여 소망의 유량이 얻어지는 제3 위치를 갖는 것을 특징으로 하는 유량제어밸브.
2. 제 1 항에 있어서, 제1 액실과 제2 액실을 연통하는 바이패스 액통로를 상기 액통로 내지 연락로와 병열로 설치함과 동시에, 상기 바이패스 액통로에 고정오리피스를 통하는 제1 액실과 제2 액실과의 차압이 소정치 이상으로 되면 밸브개방하는 릴리프밸브를 배치하고 있는 것을 특징으로 하는 유량제어밸브.
3. 제 1 항, 또는 제 2 항에 있어서, 상기 피스톤을 축방향으로 가압하는 가압수단이 개폐밸브를 밸브폐쇄하는 방향으로 가압하는 스프링과 개폐밸브를 밸브개방하는 방향으로 가압하는 전자가압수단으로 이루어지고, 상기 피스톤을 상기 제1 위치, 제2 위치 및 제3 위치로 임의로 제어가능한 것을 특징으로 하는 유량제어밸브.