KR20170136638A - 다방향 밸브 및 이러한 다방향 밸브를 포함하는 액츄에이터 - Google Patents

다방향 밸브 및 이러한 다방향 밸브를 포함하는 액츄에이터 Download PDF

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앤더스 회그룬드
얼반 칼슨
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프리밸브 에이비
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Abstract

제 1 양태에 따르면 본 발명은 다방향 밸브에 관한 것으로, 이 다방향 밸브는, 제어 압력 채널(5), 제 1 개구(12)와 제어 압력 채널(5) 사이에 연장되어 있는 제 1 제어 유체 채널(11), 제 2 개구(14)와 제어 압력 채널(5) 사이에 연장되어 있는 제 2 제어 유체 채널(13), 제 1 제어 유체 채널(11) 및 제 2 제어 유체 채널에 배치되는 밸브 본체(15), 및 구동 부재(7)와 전기자(8)를 갖는 전기 제어식 장치(6)를 포함하한다. 전기자는 구동 부재(7)의 영향을 받으면서 비작용 위치와 작용 위치 사이에서 앞뒤로 변위 가능하고, 다방향 밸브(1)는, 비작용 위치에서 작용 위치로 가는 전기자(8)의 운동에 의해 밸브 본체(15)를, 제 1 제어 유체 채널(11)이 폐쇄되고 제 2 제어 유체 채널(13)은 개방되는 작용 위치로 변위시키도록 구성되어 있고, 전기 제어식 장치(6)는, 전기자(8)에 연결되어 있는 구동체(17) 및 전기자(8)와 구동체(17) 사이에 배치되어 있는 스프링 부재(18)를 더 포함한다. 다방향 밸브는, 구동체(17)는 밸브 본체(15)에 접촉하도록 구성되어 있고, 전기자(8)가 작용 위치에 있을 때 스프링 부재(18)는 압축 상태로 있게 되는 것을 특징으로 한다. 제 2 양태에 따르면, 본 발명은 이러한 다방향 밸브를 포함하는 액츄에이터에 관한 것이다.

Description

다방향 밸브 및 이러한 다방향 밸브를 포함하는 액츄에이터
본 발명은 일반적으로, 적어도 하나의 조절가능 제어 압력을 장비, 기계, 장치 등에 전달하도록 구성된 다방향 밸브에 관한 것이다. 본 발명은 구체적으로, 대상의 축방향 변위에 적절한 액츄에이터에 사용되는 다방향 밸브에 관한 것이다.
본 발명의 다방향 밸브는, 제어 압력 채널, 제 1 개구와 상기 제어 압력 채널 사이에 연장되어 있는 제 1 제어 유체 채널, 제 2 개구와 상기 제어 압력 채널 사이에 연장되어 있는 제 2 제어 유체 채널, 제 1 제어 유체 채널 및 제 2 제어 유체 채널에 배치되는 밸브 본체, 및 구동 부재와 전기자를 갖는 전기 제어식 장치를 포함한다. 전기자는 상기 구동 부재의 영향을 받으면서 비작용 위치와 작용 위치 사이에서 앞뒤로 변위 가능하고, 다방향 밸브는, 비작용 위치에서 작용 위치로 가는 전기자의 운동에 의해 상기 밸브 본체를, 제 1 제어 유체 채널이 폐쇄되고 제 2 제어 유체 채널은 개방되는 작용 위치로 변위시키도록 구성되어 있고, 상기 전기 제어식 장치는, 전기자에 연결되어 있는 구동체 및 전기자와 상기 구동체 사이에 배치되어 있는 스프링 부재를 더 포함한다.
제 2 양태에 따르면, 본 발명은 대상의 축방향 변위를 위한 액츄에이터에 관한 것이다. 이 액츄에이터는 구체적으로 내연 기관용 가스 교환 밸브 액츄에이터로서 사용되며, 액츄에이터는 내연 기관의 실린더에 대한 공기의 공급 및 배출을 각각 제어하는 하나 이상의 입구 밸브 또는 출구 밸브를 구동시킨다. 따라서, 본 발명의 액츄에이터는 엔진 벨브를 구동시키는데에 특히 적합하고 또한 내연 기관에서 하나 이상의 캠 축에 대한 필요성을 없애준다.
전기 제어식 장치에 의해 변위되는 밸브 본체를 갖는 다방향 밸브가 여러 용도로 알려져 있다. 다방향 밸브의 제 1 상태에서 제 1 개구가 제어 압력 채녈과 유체 연통하고 다방향 밸브의 제 2 상태에서는 제 2 개구가 그 제어 압력 채녈과 유체 연통하게 된다. 이렇게 해서 2개의 다른 제어 압력 레벨 사이의 교번이 가능하게 된다.
예컨대, 슬라이드 밸브형의 밸브 본체를 갖는 다방향 밸브를 개시하는 US 2007/193639를 참조할 수 있다. 그러나, 이러한 종류의 다방향 밸브는, 제어 유체가 밸브 본체를 지나 원치 않게 누출되어, 장비, 기계, 장치 등을 구동시키거나 그에 주어지는 제어 압력의 레벨이 부정확하게 되기 때문에, 20 ∼ 25 Bar와 같은 높은 제어 유체 압력을 갖는 용례에서는 적합하지 않다.
누출의 문제를 해결하려는 시도가 DE 3621559에 개시되어 있는데, 이 문헌에는 시트 밸브형의 밸브 본체를 갖는 다방향 밸브가 기재되어 있다. 시트 밸브형의 밸브 본체를 갖는 공지된 다방향 밸브의 큰 단점은, 솔레노이드의 전기자와 밸브 본체의 전체 질량이 상태 변화와 관련한 긴 시간 동안 밸브 시트에 되튀게 되며, 그래서 상태 변화가 부정확하게 되고 상태 누출의 드래프트(draught)/변화가 일어나고, 이로 인해, 장비, 기계, 장치 등을 구동시키거나 그에 주어지는 제어 압력의 레벨이 부정확하게 된다.
US 4611631에는, 제어 압력 채널 및 2개의 제어 유체 채널, 전기자를 포함하는 구동 유닛에 의해 구동되는 밸브 본체, 및 전기자를 앞뒤로 변위시키도록 구성된 구동 부재를 포함하는 다방향 밸브가 개시되어 있다. 구동 유닛은 전기자에 연결되어 있는 구동체 및 전기자와 구동체 사이에 배치되는 스프링 부재를 포함한다. 시일/안내 부재가 밸브 본체와 구동체 사이에 배치된다. 이 다방향 밸브는 매우 크고 무거운 밸브 본체를 포함하는데, 이러한 밸브 본체는 각각의 사점(dead center)으로 변위된 후에 정지할 때가지 긴 시간이 걸릴 것이다. 구동체와 스프링의 목적은, 전기자 행정의 길이와 밸브 본체 행정의 길이 사이의 허용 공차 편차를 보상하기 위한 것 뿐이다.
본 발명의 목표는, 대상의 축방향 변위를 위한 액츄에이터에 사용되기에 적합한 이전에 공지된 다방향 밸브의 위에서 언급한 단점 및 결점을 피하고 또한 개선된 다방향 밸브를 제공하는 것이다. 본 발명의 기본적인 목적은, 밸브 본체의 개별적인 상태 변화를 가지며 그래서 다방향 밸브가 사용되는 장비, 기계, 장치 등의 정확성을 증가시키는, 처음에 규정된 유형의 개선된 다방향 밸브를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 밸브 본체가 더 짧은 행정 길이를 갖게 해주고 그래서 더 컴팩트한 설계, 더 빠르고 더 개별적인 상태 변화 및 전기 제어식 장치의 더 낮은 에너지 소비를 가능하게 하는 다방향 밸브를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 밸브 본체 대해 더 낮은 허용 공차 요건을 갖는 다방향 밸브를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 적어도 기본적인 목적은, 독립 청구항에 기재되어 있는 특징적 사항을 갖는, 서두에서 규정된 다방향 밸브 및 액츄에이터로 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시 형태는 종속 청구항에 더 기재되어 있다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 서두에서 규정된 유형의 다방향 밸브가 제공되는데, 구동체는 밸브 본체에 접촉하도록 구성되어 있고, 전기자가 작용 위치에 있을 때 스프링 부재는 압축 상태로 있게 된다. 본 발명의 제 2 양태에 따르면, 대상의 축방향 변위를 위한 액츄에이터가 제공되며, 이 액츄에이터는 본 발명의 다방향 밸브를 포함한다.
따라서, 본 발명은, 다방향 밸브가 비작용 상태에서 작용 상태로 전환될 때 제 1 제어 유체 채널을 폐쇄하는 부품(즉, 전기자와 밸브 본체)의 질량을 줄이면 전환 시간이 비례적으로 감소될 것이라는 지견에 기초하고 있다. 또한, 다방향 밸브가 작용 상태에서 비작용 상태로 전환할 때의 전환 시간 역시 감소할 것이다.
구동체와 밸브 본체 사이에 중간 요소를 갖지 않는다 점이 일 이점이다. 중간 요소는, 변위되고 또한 변위 후에는 특히 신속하게 정지되는 중량을 증가시킨다. 구동체가 제 1 제어 유체 채널에 배치됨으로써, 전기자와 구둥 부재가 변위될 때 구동 부재는 제 1 제어 유체 채널에 존재하는 압력에 저항할 필요가 없다.
본 발명의 일 바람직한 실시 형태에 따르면, 상기 전기자는 자유 단부에서, 상기 구동체와 스프링 부재를 내장하는 공동부를 포함한다.
일 바람직한 실시 형태에 따르면, 밸브 본체는, 상기 제 1 제어 유체 채널에 배치되는 제 1 밸브 본체 및 상기 제 2 제어 유체 채널에 배치되는 제 2 밸브 본체를 포함하고, 상기 다방향 밸브는, 비작용 위치에서 작용 위치로 가는 전기자의 운동에 의해 상기 제 1 밸브 본체를 제 1 제어 유체 채널이 폐쇄되는 작용 위치로 변위시키고 또한 상기 제 2 밸브 본체를 상기 제 2 제어 유체 채널이 개방되는 작용 위치로 변위시키도록 구성되어 있다.
본 발명의 추가 이점 및 특징은 다른 종속 청구항 및 바람직한 실시 형태에 대한 이하의 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
본 발명의 위에서 언급한 또한 다른 특징적 사항과 이점은, 첨부 도면을 참조하는 바람직한 실시 형태에 대한 이하의 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다
도 1은 본 발명의 다방향 밸브, 액츄에이터 및 가스 교환 밸브를 개략적으로 도시한다.
도 2는 제 1 실시 형태에 따른 다방향 밸브를 개략적으로 도시하며, 다방향 밸브는 비작용 상태에 있다.
도 3은 도 2에 따른 다방향 밸브를 개략적으로 도시하며, 다방향 밸브는 작용 상태에 있다.
도 4는 제 2 실시 형태에 따른 다방향 밸브를 개략적으로 도시하며, 다방향 밸브는 작용 상태에 있다.
도 5는 제 3 실시 형태에 따른 다방향 밸브를 개략적으로 도시하며, 다방향 밸브는 작용 상태에 있다.있다.
도 6은 제 4 실시 형태에 따른 다방향 밸브를 개략적으로 도시하며, 다방향 밸브는 작용 상태에 있다.
본 발명은 대상(3)의 축방향 변위를 제공하기 위해 액츄에이터(2)에 사용되기에 적합한 다방향 벨브(1), 및 이러한 다방향 밸브(1)를 포함하는 액츄에이터(2)에 관한 것이다.
처음에 도 1을 참조하는데, 이 도는 본 발명의 다발향 밸브(1)의 제 1 실시 형태, 액츄에이터(2) 및 내연 기관의 가스 교환 밸브(3)를 개략적으로 나타낸다. 유닛들의 상호 크기는 척도에 따른 것은 아니다. 다방향 밸브(1)가 액츄에이터(2) 외부에 위치되어 있는 것으로 나타나 있지만, 다방향 밸브(1)는 완전히 또는 부분적으로 액츄에이터(2) 내부에 있는 것이 바람직하다.
다방향 밸브(1)는 조절가능 제어 압력을 액츄에이터(2)(또는 다른 적절한 장비, 기계, 장치 등)에 전달하도록 구성되어 있고, 액츄에이터(2)는 대상(3)(예컨대, 엔진 밸브)의 변위를 일으키게 된다. 다방향 밸브(1)는 파일럿 밸브라고도 한다. 액츄에이터(2)는 바람직하게는 가스 또는 가스 혼합물로 구동되는 소위 공압식 액츄에이터라고도 한다.
이제, 비작용 상태와 작용 상태에 각각 있는 다방향 밸브(1)의 제 1 실시 형태를 나타내는 도 2 및 3을 참조하여, 다방향 밸브(1)의 본질적인 특징을 설명할 것이다.
다방향 밸브(1)는 전기적으로 제어되고, 밸브 하우징(4) 및 이 밸브 하우징(4)으로부터 연장되어 있고 액츄에이터(2)에 연결되도록 구성되어 있는 제어 압력 채널(5)을 포함한다. 다방향 밸브(1)는 조절가능 제어 압력(CP)을 상기 제어 압력 채널(5)을 통해 전달하도록 구성되어 있다. 다방향 밸브(1)가 제 1 상태에 있을 때, 제 1 제어 압력이 제어 압력 채널(5)에 전달되고, 다방향 밸브(1)가 제 2 상태에 있을 때는 제 2 제어 압력이 제어 압력 채널(5)에 전달된다. 그리하여, 2개의 다른 제어 압력 레벨 사이의 교번이 얻어지게 된다. 전기적으로 제어된다는 것은, 다방향 밸브(1)가 전기 제어식 장치(6)를 포함한다는 것을 의미한다. 이 전기 제어식 장치는 바람직하게는 솔레노이드와 같은 전자석 장치 또는 피에조 전기유닛과 같은 전기 기계 장치로 구성된다. 전기 제어식 장치는 구동 부재(7) 및 전기자(8)를 포함하고, 이 전기자(8)는 구동 부재(7)의 영향을 받으면서 비작용 위치(도 2)와 작용 위치(도 3) 사이에서 앞뒤로 변위 가능하다. 전기 제어식 장치(6)의 구동 부재(7)는 활성화되어 있지 않으면, 전기자(8)는 비작용 위치에 있고, 구동 부재(7)가 활성화되면, 전기자(8)는 작용 위치로 변위 된다. 전자기 장치의 실시 형태에서, 구동 부재(7)는 코일로 구성되고 전기자(8)는 전류가 코일(7)에 흐를 때 발생되는 자기장의 영향을 받으면서 그 코일에 대해 변위 가능하다. 따라서 전기자(8)는 자성 재료로 제조된다. 전기 기계 장치(미도시)의 실시 형태에서, 구동 부재(7)는 예컨대 압전 부재로 구성되고 전기자(8)는 그 압전 부재에 의해 변위 가능한데, 압전 부재는 전류를 받으면 형상이 변화되어 전기자(8)를 기계적으로 변위시키기 때문이다. 이하, 전자기 장치(6)를 포함하는 다방향 밸브를 설명할 것인데, 이에 한정되지 않는다.
개시된 실시 형태에 따른 전기자(8)는, 전기자(8)가 비작용 위치에 있을 때 제 1 스탑면(10a)에 접촉하게 되는 제 1 가장자리/플랜지(9a), 및 전기자(8)가 작용 위치에 있을 때 제 2 스탑면(10b)에 접촉하게 되는 제 2 가장자리/플랜지(9b)를 가지고 있는데, 즉 다방향 밸브(1)는 잘 규정된 비작용 위치와 작용 위치를 각각 제공하기 위해 전기자(8)에 대한 기계적 사점(dead center) 스탑을 포함한다. 전기자(8)의 되튐을 방지하고 소음과 마모를 최소화하여 전기자(8)를 멈추기 위해, 고무 댐퍼(미도시)가 바람직하게 전기자(8)의 제 1 가장자리(9a)와 제 1 스탑면(10a) 사이의 계면 및/또는 제 2 가장자리(9b)와 제 2 스탑면(10b) 사이의 계면에 배치되어 있다. 또한, 다방향 밸브(1)가 무전류 또는 비활성화 상태일 때 전기자(8)를 복귀시키기 위해 스프링 부재(미도시)가 그 전기자(8)를 비작용 위치의 방향으로 편향시키게 된다. 스프링 부재는 바람직하게는 전기자(8)의 제 2 가장자리(9b)와 제 2 스탑면(10b) 사이에 배치되고, 전기자(8)가 작용 위치에 있을 때 스프링 부재는 바닥을 치게 된다. 그러나, 다방향 밸브(1)가 도면에 나타나 있는 바와 같이 배향되면, 전기자(8)는 중력에 의해 비작용 위치를 취하게 된다, 다방향 밸브(1)는, 제 1 개구(12)와 제어 압력 채널(5) 사이에 연장되어 있는 제 1 제어 유체 채널(11), 및 제 2 개구(14)와 제어 압력 채널(5) 사이에 연장되어 있는 제 2 제어 유체 채널(13)을 더 포함한다.
바람직하게는, 제 1 제어 유체 채널(11)은 제어 유체 출구 채널로 구성되고, 제 1 개구(12)는 제어 유체 출구로 구성된다. 제 1 개구(12)는 압력 유체 싱크(LP)에 연결된다. 바람직하게는, 제 2 제어 유체 채널(13)은 제어 유체 입구 채널로 구성되고, 제 2 개구(14)는 제어 유체 입구로 구성된다. 제 2 개구(14)는 압력 유체 소스(HP)에 연결된다. 압력 유체는 바람직하게는 공기와 같은 가스 또는 가스 혼합물이다,
압력 유체 소스는 내연 기관에 속하는 압축기일 수 있고, 부속 탱크를 갖거거나 갖지 않을 수 있고 또는 압력 탱크만 가질 수도 있다. 압력 유체 싱크는 압력 유체 소스에서 발생된 압려 보다 낮은 압력을 갖는 어떤 지점이라도 될 수 있고(예컨대, 압축기에 이어져 있는 도관), 압력 유체 싱크(LP)는 예컨대 4 내지 6 Bar의 압력을 가지며, 압력 유체 소스(HP)는 예컨대 15 내지 25 Bar의 압력을 갖는다,
다방향 밸브(1)는 밸브 본체(15)를 포함하는데, 이 밸브 본체는 밸브 하우징(4) 안에 배치되는데, 더 정확하게는, 제 1 제어 유체 채널(11) 및 제 2 제어 유체 채널(13)에 배치된다. 제 1 제어 유체 채널(11)에 배치되어 있다는 표현은, 밸브 본체(15)가 밸브 본체(15)의 위치를 지나는 제 1 유체 제어 채널(11) 내의 제어유체의 유동을 제어하도록 구성되어 있음을 의미하는데, 즉 제 1 제어 압력 채널(11)을 개폐하도록 배치되어 있다. 이는 제 2 제어 유체 채널(13)에 대해서도 마찬가지다. 밸브 본체(15)는 바람직하게는 내산성 강으로 만들어지며, 그래서 내마모성이 더 크거나 더 작은 다른 재료도 가능하다.
다방향 밸브(1)는, 비작용 위치에서 작용 위치로 가는 전기자(8)의 운동에 의해 밸브 본체(15)를 작용 위치(제 1 제어 유체 채널(11)이 폐쇄되고 제 2 제어 유체 채널(13)은 개방됨)로 변위시키도록 구성되어 있다. 따라서, 밸브 본체(15)가 비작용 위치에 있을 때 제 1 제어 유체 채널(11)은 개방되고 제 2 제어 유체 채널(13)은 폐쇄되고, 밸브 본체(15)가 작용 위치에 있을 때는 제 1 제어 유체 채널(11)은 폐쇄되고 제 2 제어 유체 채널(13)이 개방된다.
개시된 실시 형태에서, 밸브 본체(15)는 스프링(16)에 의해 비작용 위치의 방향으로 편향되고, 그 비작용 위치에서는 제 2 제어 유체 채널(13)은 폐쇄되고 제 1 제어 유체 채널(11)은 개방된다. 그러나, 다방향 밸브(1)가 도면에 나타나 있는 바와 같이 배향되면, 밸브 본체(15)는 중력 때문에 비작용 위치를 취할 수 있다.
본 발명에서 중요한 것은, 전기 제어식 장치(6)가 전기자(8)에 연결되어 있는 구동체(17) 및 전기자(8)와 구동체(17) 사이에 배치되어 있는 스프링 부재(18)를 포함한다는 것이다. 전기자(8)가 작용 위치에 있을 때 구동체(17)는 밸브 본체(15)에 접촉하고 스프링 부재(18)는 압축 상태에 있게 된다. 스프링 부재(18)는 구동체(17)와 전기자(8) 사이의 상호 축방향 변위를 가능하게 해주고, 동시에 구동체(17)는 전기자(8)로부터 멀어지는 방향으로 편향된다.
전기자(8)가 비작용 위치에 있으면, 구동체(17)는 밸브 본체(15)로부터 떨어져 있게 된다. 개시되지 않은 실시 형태에 따르면, 전기가(8)가 비작용 위치에 있을 때 전기자(8)는 밸브 본체(15)의 방향으로 편향되는데, 즉 구동체(17)는 밸브 본체(15)를 그의 작용 위치 방향으로 변위시킴이 없이 밸브 본체(15)와 접촉하게 된다.
전기자(8)가 비작용 위치에 있으면, 스프링 부재(18)는 전기자(8)가 작용 위치에 있을 때의 압축 상태에 대해서 팽창하게 되지만, 스프링 부재(18)는 완전히 무부하 상태로 팽창될 필요는 없다. 스프링 부재(18)는 바람직하게는 헬리컬 스프링으로 구성된다. 가장 바람직한 실시 형태에 따르면, 전기자(8)가 비작용 상태에 있을 때 스프링 부재(8)는 편향되고, 스프링 부재(8)는 팽창 상태에 있게 된다. 편향도는, 스프링 부재(18)의 압축 없이 구동체(17)와 밸브 본체(15) 사이의 접촉시 밸브 본체(15)를 직접 변위시키기 시작하도록 바람직하게 충분 높아야 하며, 밸브 본체(15)가 작용 위치에 있으면, 스프링 부재(15)는 압축되기 시작한다. 다시 말해, 밸브 본체(15)가 비작용 위치로부터 작용 위치로 변위될 때 전기자(8) 및 구동체(17)는 "솔리드" 유닛의 효과를 갖게 되며, 밸브 본체(15)가 작용 위치를 취하면, 구동체(17)는 전기자(8)로부터 분리되고 스프링 부재(18)가 압축된다. 구동체(17)에 의해 구동되는 밸브 본체(15)가 작용 위치(제 1 제어 유체 채널(12)이 폐쇄됨)에 도달하면, 전기자(8)의 제 2 가장자리(9b)가 제 2 스탑면(10b)에 직접 또는 간접적으로 접촉할 때가지 전기자(8)는 계속 이동하게 되며, 스프링(18)은 타이트하게 되거나 압축된다. 전기자(8)는 밸브 본체(15)에 접촉하지 않을 것이고 스프링 부재(18)는 바닥을 치지 않는다.
구동체(17)의 질량이 전기자(8)의 질량 보다 훨씬 작기 때문에(바람직하게는, 1/30 미만, 가장 바람직하게는 1/40 미만), 구동체(17)와 밸브 본체(15)가 정착하는데에 걸리는 시간, 즉 밸브 본체(15)가 작용 위치에서 정지되어 있고 제 1 제어 유체 채널(11)은 폐쇄될 때의 시간이 상당히 감소된다. 따라서, 밸브 본체(15)에 직접 작용하는 전기자(8)를 갖는 대신에, 밸브 본체(15)를 구동시키기 위해 구동체(17)와 스프링(18)을 사용함으로써, 제 1 되튐에서 정지까지 걸리는 시간이 구동체(17)와 전기자(8) 사이의 중량 관계에 비례하여 감소된다.
제 1 되튐에서 정지까지 걸리는 시간은, 본 발명 및 위에서 언급한 중량 관계에 근거하여, 밸브 본체(15)에 직접 작용하는 동일한 전기자(8)를 갖는 용례에서 제 1 되튐에서 정지까지의 시간의 1/50 ∼ 1/30 이다. 또한, 되튐/진폭의 높이는, 본 발명 및 위에서 언급한 중량 관계에 근거하여, 상당히 감소되어, 밸브 본체(15)에 직접 작용하는 동일한 전기자(8)를 갖는 용례에서 되튐 높이의 1/10 ∼ 1/5의 되튐 높이를 갖는다. 또한, 되튐 주피수는 상당히 증가된다. 모두 개별적인 상태 변화를 동반하며, 이와 관련하여 상태 누출의 변화는 무시 가능하거나 완전히 제거되고, 그래서, 제어 압력 채널(5)에서는 인지 가능한 부정적인 효과가 발생하지 않을 것이다.
다방향 밸브(1)가 작용 상태에서 비작용 상태로 변하려고 하는 것과 관련하여, 다음과 같은 일이 일어날 것이다. 전기 제어식 장치(6)가 비활성화되면, 즉 구동 부재(7)에 대한 전력이 오프되면, 전기자(8)는 작용 위치로부터 비작용 위치로 변위하기 시작할 것이다. 전기자가 정지 상태로부터 가속하는 중에, 그리고 구동 부재(8)의 영향이 없어지면, 구동체(17)는 스프링 부재(18)의 팽창 중에 밸브 본체(15)를 작용 위치로 유지시킨다. 구동체(17)가 작용 위치로부터 비작용 위치로 변위하기 시작할 때, 전기자(8)는 큰 속도를 얻게 되는데, 이때, 정지 상태로부터 구동체(17)의 가속도는 전기자(8)의 초기 기속도 보다 훨씬 더 높다. 그리고 이에 따라, 밸브 본체(5)는 작용 위치로부터 비작용 위치로 훨씬 더 빨리 복귀할 수 있다. 따라서, 이와 관련하여, 개별적인 상태 변화 및 상태 누출의 변화는 무시 가능하거나 완전히 제거되고, 그래서, 제어 압력 채널(5)에서는 인지 가능한 부정적인 효과가 발생하지 않을 것이다.
도 2 및 3에 개시되어 있는 바와 같은 일 바람직한 실시 형태에서, 밸브 본체(15)는 제 1 제어 유체 채널(11)에 배치되는 제 1 밸브 본체(19) 및 제 2 제어 유체 채널(13)에 배치되는 제 2 밸브 본체(20)를 포함한다. 개시된 실시 형태에서 제 1 밸브 본체(19)는 제 2 밸브 본체(20)로부터 분리되어 있다. 그리하여 다방향 밸브(1)는, 비작용 위치에서 작용 위치로 가는 전기자(8)의 운동에 의해 제 1 밸브 본체(19)를 작용 위치(제 1 제어 유체 채널(11)이 폐쇄됨)로 변위시키고 또한 제 2 밸브 본체(20)를 작용 위치(제 2 제어 유체 채널(13)이 개방)로 변위시키도록 구성되어 있다. 보다 구체적으로, 구동체(17)는 제 1 밸브 본체(19)에 작용하고 이 밸브 본체는 제 2 밸브 본체(20)에 작용하게 된다. 이 실시 형태에서(밸브 본체(15)는 서로 분리되어 있는 2개의 밸브 본체(19, 20)로 구성되어 있음), 구동체(17)는, 전기자(8)가 비작용 위치에 있을 때 (가장 근접한) 제 1 밸브 본체(19)가 구동체(17) 및 제 2 밸브 본체(20)와 접촉하지 않도록 (가장 멀리 있는) 제 2 밸브 본체(20)로부터 떨어져 위치되는 것이 바람직하다. 다방향 밸브의 배향에 따라, 제 1 밸브 본체(19)는 구동체(17) 또는 제 2 밸브 본체(20)에 접촉해 있을 수 있고 또는 구동체(17)와 제 2 밸브 본체(20) 사이에 느슨하게 있을 수 있다. 이리하여, 제 2 밸브 본체(20)가 부딪혀 빌브 본체의 상태 변화를 촉진시키기 전에, 전기자(8)와 구동체(17)는 속도 및 운동량을 얻을 시간을 갖게 된다.
바람직하게는 제 1 밸브 본체(19) 및 제 2 밸브 본체(20)는 각각 구형으로 되어 있다. 일 대안적인 실시 형태에 따르면, 제 1 밸브 본체(19) 및/또는 제 2 밸브 본체(20)는 절두 원추형일 수 있다. 다른 대안적인 실시 형태에 따르면, 제 1 밸브 본체(19) 및/또는 제 2 밸브 본체(20)는, 둥근 단부를 갖는 로드 처럼, 반구형 단부를 갖는 장방형의 기본 형상을 가질 수 있다. 구형 밸브 본체의 이점은, 이 구형 밸브 본체는 모든 방향으로 자유롭게 회전할 수 있고 또한 실제로 밸브 본체가 그의 대응하는 시트에 접촉할 때 마다 구형체는 새로운 위치를 취하게 된다는 것이다. 이리하여, 밸브 본체 및 시트는 고르게 하중을 받고 마모될 것이다. 매우 높은 질의 구형 밸브 본체는 비구형 밸브 본체에 비해 제조 비용이 비교적 저렴하다.
이제, 다방향 밸브(1)의 제 2 실시 형태를 나타내는 도 4를 참조한다. 다른 실시 형태와의 차이점만 설명할 것이다.
이 실시 형태에서, 밸브 본체(15)는 조합형 부재로 구성되어 있다. 밸브 본체(15)의 제 1 밸브 본체(19) 및 제 2 밸브 본체(20)는 서로에 연결되어 있고 함께 변위 가능하다. 개시되지 않은 실시 형태에서, 제 1 밸브 본체(19) 및 제 2 밸브 본체(20)는 8-자 형태 처럼 서로에 직접 연결된다. 도 4에 개시된 실시 형태에서, 제 1 밸브 본체(19) 및 제 2 밸브 본체(20)는, 아령 처럼 중간 로드(21)에 의해 서로에 간접적으로 연결되어 있다. 이들 실시 형태에서(밸브 본체(15)는 일체형으로되어 있음), 전기자(8)가 비작용 위치에 있을 때 구동체(17)가 밸브 본체(15)로 떨어져 있는 것이 바람직하다. 이리하여, 전기자(8)와 구동체(17)는, 밸브 본체(15)에 부딪혀 이 밸브 본체의 상태 변화를 촉진시키기 전에, 속도 및 운동량을 얻을 시간을 갖게 된다.
바람직하게는 전기자(8)는 그의 자유 단부에서 공동부(22)를 포함하는데, 이 공동부는 구동체(17)와 스프링 부재(18)를 내장한다. 공동부(22)는, 도 2 및 3에 개시되어 있는 바와 같이 예컨대 전기자(8)에 있는 보어이거나, 도 4에 개시되어 있는 바와 같이, 전기자(8)에 부착되고 그의 일부분을 형성하는 슬리브(23)에 의해 제공될 수 있다. 공동부(22)는, 전기자(8)가 비작용 위치에 있을 때 구동체(17)가 공동부(22)에 유지되도록 설계되어 있다.
일 대안적인 실시 형태에 따르면(다방향 밸브(1)의 제 3 실시 형태를 개시하는 도 5 참조), 예컨대 최외측 스프링의 권회부(turn)을 전기자(8)의 핀(24) 및 구동체(17)의 스프링(25)에 누름으로써, 스프링 부재(18)는 전기자(8)에 연결되어 있고 구동체(17)는 스프링 부재(18)에 연결되어 있다. 다른 대안적인 실시 형태에 따르면(다방향 밸브(1)의 제 4 실시 형태를 개시하는 도 6 참조), 구동체(17)는 전기자(8)의 보어(26)에 신축자재하게 배치되는 로드로 구성된다. 스프링 부재(18)는 보어(26)의 바닥에 배치된다. 다른 등가적인 방안도 가능하다.
본 발명의 가능한 변형예
본 발명은 전술한 또한 도면에 나타나 있는 실시 형테에 한정되지 않고, 이는 주로 실례적이고 예시적인 것이다. 본 특허 출원은 여기서 설명된 바람직한 실시 형태의 모든 조정예와 변형예를 포함하며, 그래서 본 발명은 청구 범위의 기재 사항으로 규정되며, 장치는 첨부된 청구 범위 내에서 모든 방식으로 수정될 수 있다.
위쪽, 아래쪽, 상측, 하측 등과 같은 용어에 대한 모든 정보는, 참조 번호가 정확하게 읽혀질 수 있도록 도면이 배향되고 또한 장치가 도면에 따라 배향된 상태에서 이해되고 읽혀져야 한다. 따라서, 유사한 항목은 나타나 있는 실시 형태에서의 상호 관계만 나타내고, 본 발명에 따른 장치에 다른 구성/설계가 제공되면, 그 관계는 변할 수 있는 것이다.
일 특정 실시 형태의 특징적 사항이 다른 실시 형태의 특징적 사항과 결합될 수 있다는 것이 명시적으로 언급되어 있지 않더라도, 이는 가능하면 자명한 것으로 생각되어야 한다.

Claims (13)

  1. 대상의 축방향 변위를 위한 액츄에이터에 사용되는 다방향 밸브로서, 제어 압력 채널(5)을 포함하고, 조절가능 제어 압력을 상기 제어 압력 채널(5)을 통해 전달하도록 구성되어 있고, 상기 다방향 밸브(1)는,
    제 1 개구(12)와 상기 제어 압력 채널(5) 사이에 연장되어 있는 제 1 제어 유체 채널(11),
    제 2 개구(14)와 상기 제어 압력 채널(5) 사이에 연장되어 있는 제 2 제어 유체 채널(13),
    상기 제 1 제어 유체 채널(11) 및 제 2 제어 유체 채널(13)에 배치되는 밸브 본체(15), 및
    구동 부재(7)와 전기자(8)를 갖는 전기 제어식 장치(6)를 포함하고,
    상기 전기자(8)는 상기 구동 부재(7)의 영향을 받으면서 비작용 위치와 작용 위치 사이에서 앞뒤로 변위 가능하고, 상기 다방향 밸브(1)는, 비작용 위치에서 작용 위치로 가는 전기자(8)의 운동에 의해 상기 밸브 본체(15)를, 제 1 제어 유체 채널(11)이 폐쇄되고 제 2 제어 유체 채널(13)은 개방되는 작용 위치로 변위시키도록 구성되어 있고, 상기 전기 제어식 장치(6)는, 상기 전기자(8)에 연결되어 있는 구동체(17) 및 전기자(8)와 상기 구동체(17) 사이에 배치되어 있는 스프링 부재(18)를 더 포함하며,
    상기 구동체(17)는 상기 제 1 제어 유체 채널(11)에 배치되고, 상기 구동체(17)는 밸브 본체(15)에 접촉하도록 구성되어 있고, 상기 전기자(8)가 작용 위치에 있을 때 스프링 부재(18)는 압축 상태로 있게 되는, 다방향 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브 본체(15)는, 제 2 제어 유체 채널(13)이 폐쇄되고 제 1 제어 유체 채널(11)은 개방되는 비작용 위치의 방향으로 편향되는, 다방향 밸브.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 제어 유체 채널(11)은 제어 유체 출구 채널로 구성되고, 상기 제 1 개구(12)는 제어 유체 출구로 구성되는, 다방향 밸브.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 제어 유체 채널(13)은 제어 유체 입구 채널로 구성되고, 상기 제 2 개구(14)는 제어 유체 입구로 구성되는, 다방향 밸브.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 개구(14)는 제어 유체 소스(HP)에 연결되고, 상기 제 1 개구(12)는 제어 유체 싱크(LP)에 연결되는, 다방향 밸브.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기자(8)는 자유 단부에서, 상기 구동체(17)와 스프링 부재(18)를 내장하는 공동부(22)를 포함하는, 다방향 밸브.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스프링 부재(18)는 헬리컬 스프링으로 구성되어 있는, 다방향 밸브.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브 본체(15)는, 상기 제 1 제어 유체 채널(11)에 배치되는 제 1 밸브 본체(19) 및 상기 제 2 제어 유체 채널(13)에 배치되는 제 2 밸브 본체(20)를 포함하고, 상기 다방향 밸브(1)는, 비작용 위치에서 작용 위치로 가는 전기자(8)의 운동에 의해 상기 제 1 밸브 본체(19)를 제 1 제어 유체 채널(11)이 폐쇄되는 작용 위치로 변위시키고 또한 상기 제 2 밸브 본체(20)를 상기 제 2 제어 유체 채널(13)이 개방되는 작용 위치로 변위시키도록 구성되어 있는, 다방향 밸브.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 밸브 본체(19)는 구형인, 다방향 밸브.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 밸브 본체(20)는 구형인, 다방향 밸브.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 제어식 장치(6)는 전자석 장치로 구성되어 있는, 다방향 밸브.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 전자석 장치(6)의 구동 부재(7)는 코일로 구성되어 있는, 다방향 밸브.
  13. 대상의 축방향 변위를 위한 액츄에이터로서, 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 다방향 밸브(1)를 포함하는 액츄에이터.
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