KR20080083366A - 유동 분할기 - Google Patents

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KR20080083366A
KR20080083366A KR1020087021162A KR20087021162A KR20080083366A KR 20080083366 A KR20080083366 A KR 20080083366A KR 1020087021162 A KR1020087021162 A KR 1020087021162A KR 20087021162 A KR20087021162 A KR 20087021162A KR 20080083366 A KR20080083366 A KR 20080083366A
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다케하루 마츠자키
시게토 나카지마
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가부시키가이샤 도요다 지도숏키
니시나 고교(주)
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Abstract

유동 분할기는 공급 유동 통로 (17) 에서 온 유체를 우선 유동 통로 (17) 와 잉여 유동 통로 (19) 로 분배하기 위한 스풀 (52) 을 포함한다. 제 1 잉여 제한부 (24) 와 제 2 잉여 제한부 (27) 는 상기 스풀의 이동에 따라 유량을 변화시키고 제 1, 제 2 잉여 공급로에서 잉여 유동 통로로의 유량을 각각 제한한다. 제 2 잉여 제한부 (27) 는 두 단계 이상으로 유량을 제한하도록 형성된다. 상기 스풀은 제 2 잉여 제한부에 대응하는 위치에 있는 단면적 변화부를 포함한다. 따라서, 회로 구조는 복잡해지는 것이 방지되고, 스풀을 가압하는 유체력은 억제된다.

Description

유동 분할기{FLOW DIVIDER}
본 발명은, 펌프에서 온 유체를 미리 정해진 유량으로 우선 유동 회로에 공급하고, 또한 유체를 지류 유동을 통해 잉여 유동 회로에도 공급하는 유량 전환형 유동 분할기에 관한 것이다.
종래 기술에서는, 알려진 밸브들은 펌프에서 온 압유를 미리 정해진 유량으로 우선 유동 회로에 공급하고 남은 오일은 잉여 유동 회로에 공급한다. 예를 들면, 일본 특허 공개 공보 No. 60-159407 에는, 펌프에서 공급된 유체를 우선 유동 회로의 기능을 하는 파일롯 회로와 잉여 유동 회로의 기능을 하는 보조 회로에 유체를 분배하는 밸브가 기재되어 있다. 이 밸브는 스풀 구멍과 스풀 구멍에 수용되는 스풀을 포함한다. 유체실로서의 기능을 하는 상기 스풀 구멍은 파일롯 회로, 보조 회로 그리고 공급 유동 통로와 연통한다. 펌프에서 공급되는 유체는 공급 유동 통로를 거쳐서 상기 스풀 구멍으로 흘러간다. 공급 유동 통로는 스풀 구멍과 연통하는 세 개의 개구를 갖는다. 이것은 유체를 공급 유동 통로로부터 잉여 유동 회로와 우선 유동 회로의 두 개의 시스템에 분배한다. 우선 유동 회로로 가는 유동을 제한하기 위한 우선 제한부와 잉여 유동 회로로 가는 유동을 제한하기 위한 잉여 제한부가 스풀과 스풀 구멍의 벽면 사이에서 형성되어 있다.
상기 공보의 밸브에서, 우선 유동 회로에 들어가 스풀을 그의 축선 방향으로 가압하는 유체에 의해 발생하는 유력은 보조 회로에 들어가 스풀을 그의 축선 방향으로 가압하는 유체의 유력과 평형을 이룬다. 하지만, 스풀과 스풀 구멍의 벽면 사이에 형성된 우선 제한부가 큰 압력 강하를 야기하면, 상기 유력은 불평형 상태가 된다. 이 때문에 우선 제한부에서 보조 제한부 방향, 즉 파일롯 회로로 향하는 방향 (상기 공보의 도 2 에 화살표 "97" 로 표시된 방향) 으로 작용하는 힘이 커지게 된다. 따라서, 밸브에는 유력에 의해 발생되는 스풀 가압을 상쇄하는 힘을 스풀의 한 단부에 가하기 위해, 파일롯 포트, 체크 밸브 및 오리피스를 포함하는 회로가 형성되어 있다.
하지만, 상기 공보의 밸브에서는, 유력으로 스풀 가압력을 최적으로 상쇄시키기 위해서는 더욱 복잡한 회로 구조가 필요하게 된다.
본 발명의 목적은 회로 구조가 복잡해지는 것을 방지하고 스풀 가압력으로서 작용하는 유력을 억제할 수 있는 유동 분할기를 제공하는데에 있다.
본 발명의 한 태양은 펌프에서 공급된 유체를 우선 유동 회로와 잉여 유동 회로에 분배하는 유동 분할기이다. 이 유동 분할기는 펌프에 연결 가능한 펌프 포트, 우선 유동 회로에 연결 가능한 우선 유동 포트, 잉여 유동 회로에 연결가능한 잉여 유동 포트, 펌프 포트와 연통하는 공급 유동 통로, 우선 유동 포트와 연통하는 우선 유동 포트, 잉여 유동 포트와 연통하는 잉여 유동 통로, 그리고 벽면에 의해 형성되고 공급 유동 통로, 우선 유동 통로 및 잉여 유동 통로와 연통하는 스풀 구멍을 포함하는 하우징 (housing) 에 의해 제공된다. 축 방향으로 이동 가능하게 스풀 구멍 내부에 배치된 스풀은 공급 유동 통로에서 온 유체를 우선 유동 통로와 잉여 유동 통로에 분배한다. 스풀과 스풀 구멍의 벽면에 의해 형성되는 잉여 제한부는 공급 유동 통로에서 잉여 유동 통로로 가는 유체의 유량을 제한한다. 이 공급 유동 통로는 서로에서 분기되어 스풀 구멍과 연통하는 제 1 공급로와 제 2 공급로를 포함한다. 상기 잉여 제한부는 스풀의 이동에 따라 유량을 변화시키는 가변 제한부이고, 제 1 공급로에서 잉여 유동 통로로의 유량을 제한하는 제 1 잉여 제한부와 제 2 공급로에서 잉여 유동 통로로의 유량을 제한하는 제 2 잉여 제한부를 포함한다. 이 제 2 잉여 제한부는 두 단계 이상으로 유량을 제 한하도록 형성된다. 상기 스풀은 제 2 잉여 제한부에 대응하는 위치에 있는 단면적 변화부를 포함한다.
본 발명의 다른 태양들과 이점들은 본 발명의 원리의 예를 나타내는 첨부된 도면들과 관련한 다음의 설명에서 명백해 질 것이다.
본 발명은, 목적과 이점들과 함께 첨부된 도면들과 함께 현재의 바람직한 실시 형태들의 다음 설명의 참조에 의해서 가장 잘 이해될 수 있다.
본 발명에 따르면, 회로 구조가 복잡해지는 것을 방지하고 스풀 가압력으로서 작용하는 유력을 억제할 수 있는 유동 분할기를 제공할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 형태는 다음 도면들의 참조와 함께 이하에서 지금 설명될 것이다. 본 발명의 유량 전환형 유동 분할기는 펌프로부터 공급된 유체가 미리 정해진 유량으로 우선 유동 회로에 공급되고 또한 잉여 유동 회로에도 분배되는 분야에서 널리 사용될 수 있다. 상기 유량 전환형 유동 분할기 (1) 는, 예를 들면 펌프로부터 공급된 유체를 우선 유동 회로의 기능을 하는 유압 동력 조향 장치와 잉여 유동 회로의 기능을 하는 부하 회로에 분배하기 위해서 지게차에 적용될 수 있다. 상기 유량 전환형 유동 분할기 (1) 는 이러한 적용에만 한정될 필요는 없다. 예를 들면, 본 발명은 우선 유동 회로와 잉여 회로 같은 다른 유압 회로들을 사용하는 지게차에도 적용될 수 있다. 본 발명은 또한 지게차 이외에 다른 장비의 유압 회로들을 제어하는데도 사용될 수 있다.
도 1 은 유량 전환형 유동 분할기 (1) 의 단면도이다. 상기 유량 전환형 유동 분할기 (1) 는 지게차의 유압 회로 (100) 의 부분으로서의 역할을 한다. 상기 유동 분할기 (1) 는 유압 펌프 (101) 로부터 우선 유동 회로의 기능을 하는 유압 동력 조향 장치 (102) 와 잉여 유동 회로의 기능을 하는 부하 회로 (103) 로 공급되는 작동 유체의 기능을 하는 압유를 분배한다. 도 1 에서 나타내어진 유량 전환형 유동 분할기 (1) 는 하우징 (11) 과 이 하우징 (11) 에 결합된 유동 분류 밸브 (12) 를 포함한다. 도 1 은 유량 전환형 유동 분할기 (1) 가 동력 조향 장치 (102) 와 부하 회로 (103) 가 비활성화되어있는, 즉 작업자에 의해 작동하지 않는 중립 상태에 있는 것을 보여준다.
도 1 에서 나타나듯이, 펌프 포트 (14), 우선 유동 포트 (15) 그리고 잉여 유동 포트 (16) 와 같은 다수의 포트들은 외부에 개방되어 하우징 (11) 에 형성된다. 펌프 포트 (14) 는 지게차에 압유를 공급하는 유압 펌프 (101) 의 하류 단부에 연결되어있다. 같은 방식으로, 우선 유동 포트 (15) 와 잉여 유동 포트 (16) 는 지게차의 동력 조향 장치 (102) 와 부하 회로 (103) 에 각각 연결되어있다. 상기 부하 회로 (103) 는 짐들을 들어올리는 것에 관련된 유압 작동기의 작동의 제어를 위한 회로로서의 기능을 한다. 도 1 에서, 이점 쇄선으로 표시된 잉여 유동 포트 (16) 는 도 1 에 나타나는 단면 위의 위치에서 개방하도록 형성된다. 다음의 설명에서, 펌프 포트 (14) 는 유압 회로 (100) 의 상류 부분에 위치하고, 우선 유동 포트 (15) 와 잉여 유동 포트 (16) 는 유압 회로 (100) 의 하류 부분에 위치한다.
하우징 (11) 은 유압 펌프 (101) 에서 온 압유가 관류하게 되는 통로를 형성하는 공급 유동 통로 (17), 우선 유동 통로 (18) 그리고 잉여 유동 통로 (19) 를 포함한다. 공급 유동 통로 (17) 는 펌프 포트 (14) 와 연통하는 상류 단부와 유동 분류 밸브 (12) 와 연통하는 하류 단부를 갖는다. 우선 유동 통로 (18) 는 유동 분류 밸브 (12) 와 연통하는 단부와 우선 유동 통로 (15) 와 연통하는 하류 단부를 갖는다. 우선 유동 포트 (15) 는 도 1 의 평면 아래의 위치에서 우선 유동 통로 (18) 와 연통한다. 잉여 유동 통로 (19) 는 유동 분류 밸브 (12) 와 연통하는 상류 단부와 잉여 유동 포트 (16) 와 연통하는 하류 단부를 갖는다.
유동 분류 밸브 (12)는 스풀 (21), 스풀 구멍 (22), 잉여 제한부 (23) 그리고 우선 제한부 (26) 를 포함한다. 상기 유동 분류 밸브 (12) 는 공급 유동 통로 (17) 에서 온 압유를 우선 유동 통로 (18) 와 잉여 유동 통로 (19) 에 분배한다. 도 1 - 도 3 에 나타내어진 화살표들은 펌프 포트 (14) 로부터 공급되는 압유의 흐름 방향을 나타낸다.
유동 분류 밸브 (12) 의 스풀 구멍 (22) 은 공급 유동 통로 (17), 우선 유동 통로 (18) 그리고 잉여 공급 통로 (19) 와 연통된다. 스풀 (21) 은 스풀 구멍 (22) 내부에 움직일 수 있도록 배치된다. 상기 스풀 (21) 은 공급 유동 통로 (17) 에서 온 압유가 우선 유동 통로 (18) 와 잉여 유동 통로 (19) 에 분배되는 것을 조절하기 위해 스풀 구멍 (22) 내부에서 스풀 축선 (L) 방향으로 움직인다. 또한 공급 유동 통로 (17) 는 스풀 구멍 (22) 과 연통하는 제 1 공급로 (17a) 와 제 2 공급로 (17b) 를 포함한다. 따라서, 공급 유동 통로 (17) 는 두 개의 시 스템으로 나누어지는데, 즉 압유를 잉여 공급 통로 (19) 에 각각 공급하는 제 1 공급로 (17a) 와 제 2 공급로 (17b) 로 나누어진다. 잉여 유동 통로 (19) 의 상류 단부는 스풀 (21) 의 축선 (L) 방향으로 제 1 공급로 (17a) 와 제 2 공급로 (17b) 사이에서 스풀 구멍 (22) 과 연통된다. 또한, 우선 유동 통로 (18) 의 상류 단부는 스풀 구멍 (22) 의 하류 단부와 연통된다. 스풀 (21) 은 제 2 공급로 (17b) 의 하류에 있는 고정 제한부 (34) 와 상기 고정 제한부 (34) 의 하류에 있는 스프링 실 (30) 을 포함한다. 제 2 공급로 (17b) 는 고정 제한부 (34) 와 스프링 실 (30) 을 거쳐서 우선 유동 통로 (18) 와 연통된다.
상기 유동 분류 밸브 (12) 의 잉여 제한부 (23) 와 우선 제한부 (26) 는 모두 스풀 (21) 과 스풀 구멍 (22) 의 벽면에 의해 형성된다. 잉여 제한부 (23) 는 공급 유동 통로 (17) 에서 잉여 유동 통로 (19) 로의 압유의 유량을 제한한다. 우선 제한부 (26) 는 공급 유동 통로 (17) 에서 우선 유동 통로 (18) 로의 압유의 유량을 제한한다.
잉여 제한부 (23) 는 스풀 구멍 (22) 내부의 스풀 (21) 의 움직임에 따라 공급 유동 통로 (17) 에서 잉여 유동 통로 (19) 로의 압유의 유량을 변화시키는 가변 제한부이다. 상기 잉여 제한부 (23) 는 제 1 잉여 제한부 (24) 와 제 2 잉여 제한부 (25) 를 포함한다. 제 1 잉여 제한부 (24) 는 제 1 공급로 (17a) 에서 잉여 공급 통로 (19) 로의 압유의 유량을 제한한다. 제 2 잉여 제한부 (25) 는 제 2 공급로 (17b) 에서 잉여 유동 통로 (19) 로의 압유의 유량을 제한한다. 제 1, 2 잉여 제한부 (24, 25) 는 스풀 (21) 의 움직임에 따라 관류하는 압유의 유 량을 동시에 제한한다.
제 1 공급로 (17a) 와 연통하는 제 1 잉여 오목부 (41) 와 제 2 공급로 (17b) 와 연통하는 제 2 잉여 오목부 (42) 가 스풀 (21) 의 외부 표면에 형성되어 있다. 다시 말하면, 스풀 (21) 은 제 1 잉여오목부 (41) 와 제 2 잉여 오목부 (42) 사이에 있는 제 1 턱 부분 (50) 과 제 2 공급로 (17b) 와 대응하는 제 2 턱 부분 (52) 을 포함한다. 제 1 잉여 오목부 (41) 와 제 2 잉여 오목부 (42) 와 연통하는 잉여 유동 통로 형성 홈 (43) 이 스풀 구멍 (22) 의 벽면에 형성되어 있다. 이 잉여 유동 통로 형성 홈 (43) 은 잉여 유동 통로 (19) 의 일부분을 형성한다. 제 1 잉여 제한부 (24) 는 제 1 잉여 오목부 (41) 와 잉여 유동 통로 형성 홈 (43) 사이에 규정된다. 제 1 잉여 오목부 (41) 는 스풀 축선 (L) 에 수직인 표면들을 포함하는데, 그 표면들 중 하나는 상류의 제 1 수압부 (21a) 의 기능을 하고, 다른 표면은 하류의 제 2 수압부 (21b) 의 기능을 한다. 또한, 제 2 잉여 오목부 (42) 는 스풀 축선 (L) 에 수직인 표면들을 포함하는 그 표면들 중 하나는 하류의 제 3 수압부 (21c) 의 기능을 하고, 다른 표면은 상류의 제 4 수압부 (21d) 의 기능을 한다. 스풀 (21) 은 제 2 잉여 제한부 형성부 (51) 를 포함하며, 이 형성부는 단면적 변화부의 기능을 하고 또한 제 2 잉여 제한부 (25) 를 형성한다 .
도 2 에서, 상부 절반은 유동 분할기 (1) 의 확대 부분 단면도이다. 제 2 잉여 제한부 (25) 는 스풀 (21) 의 단면적의 변화에 따라 두 단계로 유량을 제한한다. 즉, 스풀 (21) 의 제 2 잉여 제한부 형성부 (51) 는 스풀 (21) 의 직경 이 제 2 공급로 (17b) 로부터 공급 유동 통로 (19) 쪽으로 가면서 줄어들도록 형성된 두 개의 단차부를 갖는다. 이러한 방식으로, 제 2 잉여 제한부 (25) 는 스풀 (21) 에 의해 형성되고 두 단계로 유량을 제한한다. 보다 구체적으로는, 스풀 (21) 의 제 2 잉여 제한부 형성부 (51) 는 제 1 단차부 (27) 와 이 제 1 단차부 (27) 보다 잉여 유동 통로 (19) 에 더 가깝게 배치된 제 2 단차부 (28) 를 증가시킨다. 다시 말하면, 제 1 단차부 (27) 는 제 2 단차부 (28) 보다 제 2 공급로 (17b) 에 가깝게 위치한다. 제 2 단차부 (28) 의 직경은 제 1 단차부 (27) 의 직경보다 작다. 스풀 축선 (L) 에 수직인 제 2 단차부 (28) 의 표면은 제 4 수압부 (21d) 의 기능을 한다. 스풀 축 (L) 에 수직인 제 1 단차부 (27) 의 표면은 제 5 수압부 (21e) 의 기능을 한다.
도 3 은 도 1 의 위치에서 변한 상태의 스풀 (21) 을 보여주는 부분 단면도이다. 도 1 과 도 2 는 개방량이 큰 상태에 있는 잉여 제한부 (23) 와, 개방량이 작은 상태에 있는 우선 제한부 (26) 를 나타낸다. 도 3 은 개방량이 작은 상태에 있는 잉여 제한부 (23) 와, 개방량이 큰 상태에 있는 우선 제한부 (26) 를 나타낸다. 스풀 구멍 (22) 과 연통하는 제 2 공급로 (17b) 의 하류 단부는 하류 단 개구 (29) 라고 한다. 도 1 - 도 3 에서 보여진 것처럼, 제 2 단차부 (28) 는 스풀 축선 (L) 에 대하여 제 2 공급로 (17b) 의 하류 단 개구 (29) 와 항상 분리되어 있다. 또한 스풀 (21) 이 이동하더라도, 제 1 단차부 (27) 는 제 2 공급로 (17b) 의 하류 단 개구 (29) 와 항상 반대편에 있다. 즉, 스풀 축선 (L) 방향으로 제 1 단차부 (27) 와 제 2 단차부 (28) 사이의 거리 (W) 는 스풀 (21) 의 이동량보다 더 크도록 설정된다. 이러한 구성의 제 1 단차부 (27) 와 제 2 단차부 (28) 는 스풀 (21) 의 위치와 상관없이 제 2 공급로 (17b) 에서 잉여 유동 통로 (19) 로의 압유의 유량을 두 단계로 제한한다.
유동 분할기 (1) 의 작동은 지금 설명될 것이다. 이 유동 분할기 (1) 는 유압 펌프 (101) 로부터의 압유를 미리 정해진 유량에서 동력 조향 장치 (102) 와 부하 회로 (103) 에 분배한다. 상기 압유의 분배는 유동 분류 밸브 (12) 의 작동에 의해서 수행된다. 상기 유동 분류 밸브 (12) 는 스프링 실 (30) 을 포함하는 우측 단부와 스프링 (31) 및 파일롯 실 (32) 을 포함하는 좌측 단부를 갖는다. 파일롯 통로 (33) 는 우선 제한부 (26) 의 하류에 있는 압유를 파일롯 실 (32) 로 안내하기 위해 스풀 (21) 을 통하여 형성된다. 이 스풀 (21) 은 압유의 유량을 더 제한하기 위해 우선 제한부 (26) 의 하류의 고정 제한부 (34) 를 포함한다. 고정 제한부 (34) 를 거쳐서 유도된 압유는 스프링 실 (30) 로 유입되어 우선 유동 통로 (18) 안으로 유입된다. 파일롯 실 (32) 은 고정 제한부 (34) 의 상류에 있고 스프링 실 (30) 은 고정 제한부 (34) 의 하류에 있다. 따라서, 파일롯 실 (32) 의 유압은 스프링 실 (30) 의 유압보다 크다. 스프링 실 (30) 의 유압과 파일롯 실 (32) 의 유압의 차는 스풀 (21) 을 스프링 실 (30) 또는 도 1 에서 오른쪽으로 가압하는 가압력을 발생시킨다. 상기 스풀 (21) 은 스프링 실 (30) 과 파일롯 실 (32) 사이의 압력 차에 의해 발생되는 가압력이 반대 방향으로 작용하는 스프링 (31) 의 가압력과 평형을 이루는 위치에서 평형적인 상태에 유지 된다.
상기 평형 상태는 동력 조향 장치 (102) 의 작동 또는 부하 회로 (103) 가 스프링 실 (30) 또는 파일롯 실 (32) 의 유압을 변동시킬 때 깨진다. 이러한 경우 스풀 (21) 이 이동하여 균형 상태로 복귀한다. 스풀 (21) 의 이동은 잉여 제한부 (23) 와 우선 제한부 (26) 의 개방량을 변화시킨다. 이리하여, 미리 정해진 유량의 압유가 우선 유동 통로 (18) 에 공급되고 잉여 유동 통로 (19) 로 향하는 압유의 유량이 변하게 된다. 동력 조향 장치 (102) 의 부하 상태가 변하면 우선 유동 통로 (18) 를 통해서 스프링 실 (30) 의 유압이 변하게 된다. 또한 부하 회로 (103) 의 부하 상태가 변하면 잉여 유동 통로 (19), 잉여 제한부 (23), 제 2 공급로 (17b), 우선 제한부 (26) 그리고 파일롯 통로 (33) 를 통해서 파일롯 실 (32) 의 유압이 변하게 된다. 미리 정해진 유량에서 우선 유동 통로 (18) 로의 압유의 공급은 스풀 (21) 에 형성된 오리피스의 기능을 하는 고정 제한부 (34) 에 의해 조정된다.
잉여 제한부의 작동은 이제 설명될 것이다. 도 2 의 하부 절반은 도 2 의 상부 절반의 단면도에 대응하고 스풀 (21) 에 작용하는 유체력의 분포를 보여준다. 유체력의 분포표에서, X 축 방향의 길이는 유체력의 크기를 나타낸다. 또한 Y 축 방향의 길이는 스풀 (21) 의 반경 방향으로의 유체력의 분포를 나타낸다. 제 1 ~ 제 5 유체 분포 (a) ~ (e) 는 스풀 (21) 의 축 방향에 수직인 제 1 ~ 제 5 수압부 (21a - 21e) 에 대응된다. 스풀 축선 (L) 의 방향, 또는 X 축 방향에서의 유체력은 원주 방향으로 제 1 ~ 제 5 수압부 (21a - 21e) 에 작용한다.
도 2 와 도 3 을 참조하면, 유동 통로는 제 1 잉여 제한부 (24) 의 상류인 제 1 수압부 (21a) 부근에서는 제한받지 않는다. 따라서, 흐름목 (vena contracta) 이 없다. 제 1 유체 분포 (a) 는 화살표 (A) 방향으로, 즉 X 축의 음의 방향으로 제 1 수압부 (21a) 에 작용한다. 제 1 잉여 제한부 (24) 에 대응하는 제 2 수압부 (21b) 근방에서 흐름목이 생길 수 있다. 도 3 의 상태에서 보여지듯이, 흐름목은 스풀 (21) 이 움직여 압유의 유량을 제한할 때, 즉 제 1 잉여 제한부에서 압력 강하가 클 때 발생한다. 이러한 흐름목이 발생하면 제 1 유체력 분포 (a) 보다 작은 유체력의 제 2 유체력 분포 (b) 는 도 2 에서의 화살표 (B) 방향, 즉 X 축의 양의 방향으로 제 2 수압부에 작용한다. 제 1 수압부 (21a) 에 작용하는 유체력의 크기를 Fa 이라 표현하고 제 2 수압부 (21b) 에 작용하는 유체력의 크기를 Fb 라 표현할 때, 아래의 식 (1) 의 관계가 성립된다. 따라서, 식 (1) 의 관계에 의해서, 제 1 수압부 (21a) 와 제 2 수압부 (21b) 는 스풀 (21) 을 화살표 (A) 방향으로 또는 X 축의 음의 방향으로 가압하는 유체력을 발생시킨다.
Fa > Fb ...(1)
상기에서 설명되었듯이, 제 2 잉여 제한부 (25) 는 제 1 잉여 제한부 (24) 가 스풀 (21) 의 이동에 따라 유량을 제한할 때 압유의 유량을 제한하기 위해 스풀 (21) 에 배치되어 있다. 따라서 도 3 의 상태에서 보여지듯이, 제 1 잉여 제한부 (24) 가 압유의 유량을 제한할 때, 제 2 잉여 제한부 (25) 또한 유량을 제한한다. 다시 말하면, 제 2 잉여 오목부 (42) 와 잉여 유동 통로 형성 홈 (43) 에서의 유압은 제 1 잉여 오목부 (41) 와 하류 단 개구 (29) 에서의 유압보다 작다. 제한된 유량의 제 3 유체력 분포 (c) 는 제 1 잉여 제한부 (24) 와 제 2 잉여 제한부 (25) 의 하류에 있는 제 3 수압부 (21c) 에 화살표 (A) 방향으로 작용된다. 이런 상태에서, 제 2 잉여 제한부 (25) 에 대응하는 제 2 단차부 (28) 의 근방에서 흐름목이 발생한다. 따라서, 제 3 유체 분포 (c) 보다 작은 제 4 유체 분포 (d) 는 화살표 (B) 방향으로 작용한다. 상기 유량은 제 2 잉여 제한부 (25) 의 제 1 단차부 (27) 에서 제한된다. 상기 압유의 유량은 제 2 잉여 제한부 (25) 의 제 1 단차부 (27) 에서 제한된다. 하지만, 개방량은 여전히 충분히 넓고 실제로 흐름목은 없다. 따라서, 흐름목에 크게 영향받지 않는 제 5 유체 분포 (e) 는 제 1 단차부 (27) 에 대응하는 제 5 수압부 (21e) 에 화살표 (B) 방향으로 작용한다. 즉, 제 5 수압부 (21e) 는 잉여 유동 통로 (19) 에서 제 2 잉여 제한부 (25) 방향으로 작용하는 유체력 (Fe) 을 받는다. 제 3 , 제 4, 제 5 수압부 (21c, 21d 그리고 21e) 에 작용하는 유체력을 각각 Fc, Fd 그리고 Fe 로 표시할 때, 식 (2) 의 관계가 성립된다. 따라서, 식 (2) 의 관계에 의해서, 제 3 ~ 제 5 수압부 (21c - 21e) 는 스풀 (21) 을 화살표 (B) 방향으로 또는 X 축의 양의 방향으로 가압하도록 작용한다.
Fc < Fd + Fe (2)
이러한 방법으로, 스풀 (21) 의 제 1 수압부 (21a) 와 제 2 수압부 (21b) 에는 유체력이 화살표 (A) 방향으로 작용하고, 스풀 (21) 의 제 3 ~ 제 5 수압부 (21c - 21e) 에는 유체력이 화살표 (B) 방향으로 작용한다. 따라서, 제 1 수압부 (21a) 와 제 2 수압부 (21b) 에 의해 스풀 (21) 에 작용하는 유체력과 제 3 ~ 제 5 수압부 (21c - 21e) 에 의해 스풀 (21) 에 작용하는 유체력은 서로를 상쇄시킨다. 즉, 공급 유동 통로 (17) 에서 제 1 잉여 제한부 (24) 를 거쳐 잉여 유동 통로 (19) 로 흐르는 압유에 의해 생성되어 스풀 (21) 을 가압하는 유체력은, 공급 유동 통로 (17) 에서 제 2 잉여 제한부 (25) 를 거쳐 잉여 유동 통로 (19) 로 흐르는 압유에 의해 생성되어 스풀 (21) 을 가압하는 유체력에 의해 상쇄된다. 따라서, 공급 유동 통로 (17) 에서 잉여 유동 통로 (19) 로 공급되는 압유에 의해 스풀 (21) 에 작용하는 유체력은 감소된다.
유동 분할기 (1) 는 아래와 같은 이점들을 갖는다.
(1) 공급 유동 통로 (17) 부터의 유압은 제 1 잉여 제한부 (24) 를 거쳐 잉여 유동 통로 (19) 로 공급되고 또한 제 2 잉여 제한부 (25) 를 거쳐 잉여 유동 통로 (19) 로 공급된다. 유체력은 제 1 잉여 제한부와 관련된 제 1 수압부 (21a) 와 제 2 수압부 (21b) 및 제 2 잉여 제한부 (25) 에 관련된 제 3 ~ 제 5 수압부들 (21c - 21e) 각각에 작용된다. 스풀 (21) 이 왼쪽으로 이동하여 제 1 잉여 제한부 (24) 와 제 2 잉여 제한부 (25) 를 포함하는 잉여 제한부 (23) 에서 압력 강하가 증가될 때, 제 1 잉여 제한부 (24) 와 제 2 잉여 제한부 (25) 각각에서 흐름목이 발생한다. 그 결과, 스풀 (21) 을 축선 (L) 방향으로 가압하는 유체력은 변하여 스풀 (21) 의 평형 상태가 변하게 된다.
하지만, 제 2 잉여 제한부 (25) 는 제 1 잉여 제한부 (24) 와 다르고, 스풀 (21) 의 단면적 변화부의 기능을 하는 제 2 잉여 제한부 형성부 (51) 에 따라 압유의 유량을 단계적으로 제한하는 구조를 갖는다. 따라서, 제 2 잉여 제한부 (25) 는, 흐름목이 단지 제 2 잉여 제한부 (25) 의 제 4 수압부 (21d) 에만 영향을 준다는 점에서, 스풀 (21) 의 반경 방향으로 흐름목에 전적으로 영향을 받는 제 1 잉여 제한부 (24) 의 제 2 수압부 (21b) 와 다르다. 그 결과, 흐름목에 크게 영향을 받지 않는 제 2 잉여 제한부의 제 5 수압부 (21e) 는 스풀 (21) 을 왼쪽으로 이동하게 하는 유체력 (Fa) 을 억제하기 위해 반대 방향으로 힘 (Fe) 을 생성한다.
따라서, 유체력 (Fa) 에 의해 스풀 (21) 에 작용하는 가압력은 상쇄되고, 스풀이 축선 (L) 방향으로 움직이는 것은 억제된다. 잉여 제한부 (23) 의 간단한 구성으로, 제 1 잉여 제한부 (24) 와 제 2 잉여 제한부 (25) 의 개방량을 동시에 줄이는 유체력이 잉여 제한부 (23) 에서 변할 때 스풀 (21) 이 한 방향으로 움직이는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 잉여 제한부 (23) 에서의 압력강하가 크다면, 유체력 (Fa) 에 의해 생성되는 스풀 (21) 의 가압력은 억제된다. 또한, 유동 분할기의 회로 구조가 복잡해지는 것을 방지한다.
(2) 유동 분할기 (1) 에서, 제 2 잉여 제한부 (25) 는 스풀 (21) 의 직경이 제 1 단차부 (27) 와 제 2 단차부 (28) 에 의한 단계적으로 감소되는 간단한 구조에 의해 형성된다. 따라서, 흐름목이 제 2 단차부 (28) 에서 발생하더라도 제 1 단차부 (27) 는 실질적으로 영향을 받지 않는다. 이리하여, 유체력에 의해 생성되는 스풀 (21) 의 가압력을 상쇄시키기 위해 압유의 유량을 두 단계로 제한하는 제 2 잉여 제한부의 구조가 간단하게 된다.
(3) 제 2 단차부 (28) 는 항상 제 2 공급로의 하류 단 개구 (29) 와 떨어진 곳에 위치한다. 또한 스풀 (21) 은 제 1 단차부 (27) 가 항상 제 2 공급로 (17b) 의 하류 단 개구 (29) 의 반대편에 있는 상태에서 이동 가능하다. 따라서, 제 2 잉여 제한부 (25) 의 제 2 단차부 (28) 에서 흐름목이 발생하더라도, 스풀 (21) 은 흐름목이 제 1 단차부 (27) 에 크게 영향을 미치지 않는 상태를 유지하면서 잉여 제한부 (23) 의 개방량을 변화시키기 위해 이동될 수 있다. 따라서, 잉여 제한부 (23) 에서의 압력 강하가 크다고 하더라도 스풀의 큰 이동 범위에서 유체력에 의해 생성되는 스풀 (21) 의 가압력이 억제된다.
본 발명은 정신이나 범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 다른 특정한 형태로 실시될 수 있는 것은 당업자들에게 명백할 것이다. 특히, 본 발명은 다음과 같은 형태로 실시될 수 있는 것이 이해되어야 한다.
(1) 바람직한 실시 형태에서, 제 2 잉여 제한부 (25) 는 압유의 유량을 두 단계로 제한한다. 하지만 본 발명은 이러한 구성에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제 2 잉여 제한부는 유량을 세 단계 이상으로 제한하도록 구성될 수 있다.
(2) 바람직한 실시 형태에서, 제 2 잉여 제한부 (25) 는 계단 모양을 갖고 제 1 단차부 (27) 와 제 2 단차부 (28) 를 포함한다. 하지만 본 발명은 이러한 형태에 한정되지 않는다. 유량을 두 단계로 제한하는 제 2 잉여 제한부를 형성하기 위해 다양한 형태들이 선택될 수 있다. 예를 들면, 제 1 단차부 (27) 는 경사질 수도 있고 나머지 제 2 단차부 (28) 와 결합될 수도 있다.
(3) 제1 잉여 제한부 (24) 를 규정하는 스풀 (21) 의 일부분의 형태는 바람직한 실시 형태의 경우에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제 2 잉여 제한부 형성 부 (51) 를 형성하기 위해 스풀 (21) 에 노치가 부분적으로 형성될 수 있다. 이 노치는 스풀 (21) 의 전체 원둘레에 걸쳐 계단형일 필요는 없고 스풀 (21) 의 일부분을 깍아내어 형성될 수 있다.
본 예들과 실시 형태들은 실례가 되고 제한적이지 않은 것으로 여겨지고, 본 발명은 여기에 주어진 세부 사항들에 한정되지 않고 첨부된 청구항 범위와 등가물 내에서 수정될 수 있다.
도 1 은 잉여 제한부의 개방량이 크고 우선 제한부의 개방량은 작은 상태에 있는 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따른 유동 분할기를 보여주는 단면도이다.
도 2 는 도 1 에서 나타낸 유동 분할기의 확대 부분 단면도이다.
도 3 은 잉여 제한부의 개방량이 작고 우선 제한부의 개방량은 큰 도 1 에 나타낸 유동 분할기의 확장된 부분 단면도이다.

Claims (3)

  1. 펌프에서 공급된 유체를 우선 유동 회로와 잉여 유동 회로에 분배하는 유동 분할기로서:
    펌프에 연통 가능한 펌프 포트, 우선 유동 회로에 연통 가능한 우선 유동 포트, 잉여 유동 회로에 연통 가능한 잉여 유동 포트, 펌프 포트와 연통하는 공급 유동 통로, 우선 유동 포트와 연통하는 우선 유동 통로, 잉여 유동 포트와 연통하는 잉여 유동 통로 그리고 벽면에 의해 형성되고 공급 유동통로, 우선 유동 통로 및 잉여 유동 통로와 연통하는 스풀 구멍을 포함하는 하우징;
    공급 유동 통로에서 온 유체를 우선 유동 통로와 잉여 유동 통로에 분배하기 위해 축 방향으로 이동 가능하게 스풀 구멍 내부에 배치된 스풀;
    공급 유동 통로에서 잉여 유동 통로로 가는 유체의 유량을 제한하기 위해 스풀과 스풀 구멍의 벽면에 의해 형성되는 잉여 제한부를 포함하는 유동 분할기에 있어서,
    상기 공급 유동 통로는 서로에서 분기 되어 스풀 구멍과 연통하는 제 1 공급로와 제 2 공급로를 포함하고,
    상기 잉여 제한부는 스풀의 이동에 따라 유량을 변화시키는 가변 제한부이고, 제 1 공급로에서 잉여 유동 통로로의 유량을 제한하는 제 1 잉여 제한부와 제 2 공급로에서 잉여 유동 통로로의 유량을 제한하는 제 2 잉여 제한부를 포함하고, 제 2 잉여 제한부는 두 단계 이상으로 유량을 제한하도록 형성되어 있으며, 그리고
    상기 스풀은 제 2 잉여 제한부에 대응하는 위치에 있는 단면적 변화부를 포함하고,
    제 2 잉여 제한부는 제 1 단차부 및 이 1 단차부보다 잉여 유동 통로에 더 근접해서 배치된 제 2 단차부를 포함하고, 제 2 단차부에 대응하는 부분에서의 스풀의 단면적은 제 1 단차부에 대응하는 부분에서의 스풀의 단면적보다 작으며,
    제 1 단차부와 제 2 단차부는 공급 유동 통로에서 잉여 유동 통로로 가는 유체의 유량을 각각 제한하는 것을 특징으로 하는 유동 분할기.
  2. 제 1 항에 있어서, 제 2 공급로는 스풀 구멍과 연통하는 개구를 갖고, 스풀은 제 2 단차부가 제 2 공급로의 개구로부터 떨어져 있고 또한 제 1 단차부가 개구를 향하는 범위에서 이동 가능한 것을 특징으로 하는 유동 분할기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 단면적 변화부는 잉여 유동 통로에서 제 2 잉여 제한부 방향으로 작용하는 유체력을 받는 수압을 받는 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동 분할기.
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