KR20190057287A - 상용차의 공조 시스템용 압력 조절 밸브 - Google Patents

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크노르-브렘제 시스테메 퓌어 누츠파조이게 게엠베하
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Abstract

본 발명은 상용차의 공조 시스템용 압력 조절 밸브(A)에 관한 것으로, 하우징(75), 적어도 하나의 압축 공기 접속부(53, 54) 및 적어도 하나의 제 1 압력 조절 챔버(65)를 포함하고, 상기 챔버 내로 압축 공기 접속부(53, 54)가 개방되고, 이 경우 압력 조절 챔버(65)는 가변 체적을 갖고, 상기 가변 체적은 하우징(75)의 적어도 하나의 벽 섹션 및 하우징(75) 내에서 이동 가능하게 안내되는 압력 조절 피스톤(62)의 제 1 공압 작용면(78)에 의해 제한되고, 이 경우 추가로 제 1 조절 채널(64)이 제공되고, 상기 조절 채널은 압력 조절 피스톤(62)의 적어도 하나의 제 1 위치에서 압력 조절 챔버(65)에 연결되지 않고, 압력 조절 피스톤(62)의 적어도 하나의 제 2 위치에서 압력 조절 챔버(65)에 연결되고, 이 경우 압력 조절 피스톤(62)은 추가로 핀(79)을 갖고, 상기 핀은 압력 조절 피스톤(63)의 제 1 공압 작용면(78)으로부터 상승하고, 상기 핀의 단부에 제 2 공압 작용면(80)이 위치하고, 이 경우 핀(79)은 공압 밀봉 방식으로 벽 섹션을 통해 이동 가능하게 안내된다.

Description

상용차의 공조 시스템용 압력 조절 밸브
본 발명은 압력 조절 피스톤의 공압 작용면으로부터 상승하고 단부에 제 2 공압 작용면이 위치한 핀을 가진 압력 조절 피스톤을 포함하는 상용차의 공조 시스템용 압력 조절 밸브에 관한 것이다.
선행 기술에 상용차의 공조 시스템을 위한 복수의 압력 조절 밸브는 이미 공개되어 있다. 그러나 이러한 압력 조절 밸브들은 높은 시스템 복잡성과 서로에 대해 이동되는 밀봉될 여러 밸브 부재들을 포함한다.
예를 들어 DE 42 34 626 A1호는, 특히 도 2에서, 압력 제어식 밸브, 상용차의 에어 서스펜션 시스템용 압력 조절 밸브를 제시한다.
또한, DE 10 2005 057 004 B3호는 상용차용 압축 공기 처리 장치(10)용 압력 조절 밸브(20)를 제시한다.
추가의 일반적인 압력 제한 밸브 장치들은 DE 40 12 576 A1호, DE 10 2008 063 819 A1호, DE 10 2008 053 994 A1호, EP 1 364 849 A2호 및 DE 43 44 416 A1호에 공개되어 있다.
또한, EP 2 444 291 A1호는 공압식 또는 전기 공압식 차량 브레이크 시스템의 상용 브레이크 밸브를 제시한다.
본 발명의 과제는 전술한 방식의 상용차의 공조 시스템용 압력 조절 밸브를 바람직하게, 특히 구조적 구성이 간단해지도록 및 따라서 더 적은 부분들이 필요하도록 바람직하게 개선하는 것이다.
상기 과제는 본 발명에 따라 청구항 제 1 항의 특징들을 포함하는 압력 조절 밸브에 의해 해결된다. 이에 따라 하우징, 적어도 하나의 압축 공기 접속부 및 적어도 하나의 제 1 압력 조절 챔버를 포함하는 상용차의 공조 시스템용 압력 조절 밸브가 제공되고, 상기 제 1 압력 조절 챔버 내로 압축 공기 접속부가 개방되고, 이 경우 압력 조절 챔버는 가변 체적을 갖고, 상기 가변 체적은 하우징의 적어도 하나의 벽 섹션 및 하우징 내에서 이동 가능하게 안내되는 압력 조절 피스톤의 제 1 공압 작용면에 의해 제한되고, 이 경우 추가로 제 1 조절 채널이 제공되고, 상기 조절 채널은 압력 조절 피스톤의 적어도 하나의 제 1 위치에서 압력 조절 챔버에 연결되지 않고, 압력 조절 피스톤의 적어도 하나의 제 2 위치에서 압력 조절 챔버에 연결되고, 상기 압력 조절 피스톤은 추가로 핀을 갖고, 상기 핀은 압력 조절 피스톤의 제 1 공압 작용면으로부터 상승하고, 상기 핀의 단부에 제 2 공압 작용면이 위치하며, 이 경우 핀은 공압 밀봉 방식으로 벽 섹션을 통해 이동 가능하게 안내된다.
본 발명은, 하우징 챔버와 제 2 조절 채널을 통해 압력 조절 챔버를 배출 밸브 챔버에 연결하는 제 1 조절 채널을 압력 조절 밸브 하우징 내에 배치하고, 압력 조절 피스톤의 핀을 공압 밀봉 방식으로 중앙에 배치된 하우징의 벽 섹션을 통해 안내하는 기본 사상에 기초한다. 제 1 조절 채널의 하우징 측 배치에 의해, 이동 밸브 부재들(예를 들어 압력 조절 피스톤)을 상기 조절 채널을 통해 안내하는 것이 생략될 수 있다. 이로 인해 압력 조절 피스톤 또는 핀의 패킹이 상당히 간단해지고, 적어도 하나의 밀봉 장치는 생략될 수 있다. 또한, 하우징의 벽 섹션을 통해 핀을 이동 가능하게 안내함으로써 핀의 단부면에 압력 조절 피스톤의 추가의 제 2 공압 작용면이 제공될 수 있고, 상기 작용면은 배출 밸브 챔버에 작용 연결된다. 제 1 공압 작용면에 의해 압력 조절 챔버에 작용 연결되고 제 2 공압 작용면에 의해 상응하게 배출 밸브 챔버에 연결된 압력 조절 피스톤의 이러한 구조적 구성으로 인해 압력 조절 밸브의 충분히 큰 히스테리시스가 제공될 수 있다. 이로써 압력 조절 밸브의 각각의 작동 상태에서 규정된 확실한 압력 조절이 보장될 수 있다.
이와 관련해서 또한, 제 1 공압 작용면과 제 2 공압 작용면은 압력 조절 피스톤의 같은 쪽에 배치되는 것이 고려될 수 있다. 제 1 및 제 2 공압 작용면의 이러한 배치에 의해 압력 조절 챔버 및 배출 밸브 챔버는 벽 섹션을 통해서만 공통의 하우징 내에 나란히, 매우 공간 절약 방식으로 배치될 수 있고, 상기 벽 섹션을 통해 핀이 안내된다.
또한, 제 1 공압 작용면과 제 2 공압 작용면은 동일한 배향(orientation)을 갖는 것이 제공될 수 있다. 상기 배향은 실질적으로 공면(共面)에서 이루어질 수 있다. 이로 인해 압력 조절 피스톤의 제 1 및 제 2 공압 작용면으로 규정된 압축력 분배가 달성된다.
또한, 압력 조절 피스톤의 제 2 공압 작용면이 배출 밸브 챔버 내로 돌출하는 것이 제공될 수 있다. 이러한 구조적 배치는 특히, 압력 조절 피스톤 및 릴리프 밸브 피스톤을 실질적으로 서로 동축으로 하우징 내에 배치하는 가능성을 제공하여, 압력 조절 밸브와 릴리프 밸브의 매우 콤팩트한 하우징이 얻어진다. 또한, 내부로 돌출함으로써 핀의 길이가 연장되므로, 벽 섹션의 밀봉부와 핀 사이의 마모가 현저히 감소하는데, 그 이유는 핀의 제 2 공압 작용면의 날카로운 주위 에지들은 상기 핀의 축방향 이동 시 벽 섹션의 밀봉부와 접촉하지 않기 때문이다. 연장된 핀의 추가 장점은, 축방향 이동 중에 관련 벽 섹션 내에서 핀 또는 압력 조절 피스톤의 더 정확한 축방향 안내이다.
또한, 압력 조절 피스톤이 방사방향 외부면을 갖고, 상기 외부면에 환기 채널 또는 배기 채널과 안내면이 배치되는 것이 고려될 수 있다. 환기 채널 또는 배기 채널은 압력 조절 밸브의 확실한 기능 수행을 위해 필수적이다. 왜냐하면, 압력 조절 피스톤이 제 1 위치에 있을 때, 상기 채널들은 배출 밸브 챔버의 확실한 배기를 보장하기 때문이다. 그러나 이러한 배기 기능은 압력 조절 피스톤의 제 1 위치에서만 발생하는데, 그 이유는 압력 조절 피스톤의 밀봉부는 충분히 큰 축방향 이동부터 환기 채널 및 배기 채널과 제 1 조절 채널 사이의 연결부를 밀봉하기 때문이다. 압력 조절 피스톤의 안내면으로 인해, 안내면과 관련 벽 섹션의 공차가 적절하게 실현된 경우 관련 벽 섹션 내에서 압력 조절 피스톤의 정밀한 축방향 안내가 구현될 수 있다.
또한, 공압식 패킹은 밀봉링에 의해, 특히 O링 또는 가황된 밀봉링에 의해 형성되는 것이 고려될 수 있다. 고무계 O링은 모든 종류의 압축 공기 밸브에서 작용면 쌍이 서로에 대해 이동되는 경우에 신뢰적이고 충분히 입증된 패킹 가능성을 형성한다. 예를 들어 압력 조절 피스톤의 외부 재킷면에 이러한 밀봉링을 가황함으로써, 압력 조절 피스톤의 기능 안전성 및 제조의 단순화가 더 높아질 수 있는데, 그 이유는 이러한 경우에 밀봉링과 압력 조절 피스톤 사이의 연결은 이를 위해 제공된 그루우브에 의해 구현되는 것이 아니라, 2개의 부품의 견고한 연결에 의해 구현된다.
또한, 하우징에 의해 형성된 압력 조절 챔버의 벽과 압력 조절 피스톤 사이에 다체형 밀봉부가 제공되는 것이 고려될 수 있다. 특히, 예를 들어 압력 조절 피스톤이 축방향 이동에 의해 제 1 위치로부터 제 2 위치로 이동되면, 위치 변경 시마다 압력 조절 피스톤의 밀봉부는 압력 조절 챔버의 하우징 벽 내로 통하는 제 1 조절 채널의 개구 위로 미끄러진다. 벽 섹션 내에 배치된, 제 1 조절 채널의 개구 위로 규칙적으로 미끄러지는 것은 압력 조절 피스톤의 밀봉부의 마모를 증가시킨다. 따라서 밀봉부는 부여된 메인 기능, 즉 압력 조절 피스톤과 하우징의 관련 벽 섹션의 패킹 외에, 추가로 마모 저항 증가의 보조 기능을 수행해야 한다. 메인 기능과 보조 기능의 조합에 대해 압력 조절 밸브의 작동 안전성의 증가와 관련해서, 압력 조절 피스톤과 벽 섹션의 패킹을 다체형 밀봉부에 의해 구현하는 것이 특히 바람직할 수 있다.
이와 관련해서 특히, 다체형 밀봉부는 적어도 하나의 외부링과 내부링을 포함하는 것이 제공될 수 있다. 마모의 증가를 저지하는 동시에 그럼에도 다체형 밀봉부의 복잡성이 불필요하게 높아지지 않도록 하기 위해, 이와 관련해서 2개의 부분으로 이루어진 밀봉부는 매우 양호한 절충안을 제공한다. 즉, 예를 들어 2개의 부분으로 이루어진 밀봉부의 외부 링은 다체형 밀봉부의 내부 링보다 더 내마모성의 재료로 형성될 수 있다. 후자는 이러한 배치에서 그것의 탄성으로 인해 주로 해당 벽 섹션에 대한 외부 밀봉링의 충분한 압착력을 담당한다.
또한, 외부링은 경질 밀봉링이고, 내부링은 고무류의 밀봉링인 것이 제공될 수 있고, 특히 이 경우 경질 밀봉링은 테플론링 및/또는 플라스틱링이고, 특히 이 경우 내부링은 O링, 예를 들어 실리콘 0링 또는 고무 O링이다. 테플론링 및/또는 플라스틱링의 사용은 바람직한 밀봉 작용 또는 마모 저항 외에 추가로 외부링의 표면과 하우징의 관련 벽 섹션 사이의 마찰의 감소를 달성할 수 있다. 실리콘 O링 또는 고무 O링은 그 탄성 특성으로 인해 주로, 하우징의 해당 벽 섹션에 대해 밀봉 작용을 구현하기에 충분히 큰 압착력으로 외부 링을 가압하는데 이용된다.
또한, 이와 관련해서, 압력 조절 피스톤이 방사방향 그루우브를 갖고, 상기 그루우브 내에 다체형 밀봉부가 안내되는 것이 고려될 수 있다. 압력 조절 피스톤의 재킷면에 방사방향 그루우브를 제공함으로써 다체형 밀봉부는, 특히 벽 섹션 내에 배치된, 제 1 조절 채널의 개구 위로 미끄러지는 동안, 벽 섹션에 확실하게 접촉하여 압력 조절 밸브의 작동 안전성을 높이는데 기여할 수 있다.
또한, 방사방향 그루우브는 그루우브 바닥에 공압식 연결부를 가지므로, 압력 조절 챔버와 방사방향 그루우브 사이에 공압식 연결이 형성될 수 있는 것이 제공될 수 있다. 그루우브 바닥과 압력 조절 챔버 사이의 공압식 연결로 인해 압력 조절 피스톤의 밀봉부에 압축 공기가 가해질 수 있으므로, 결과적으로 벽 섹션에 대한 밀봉부의 더 높은 압착력으로 인해 밀봉 작용이 추가로 높아지고, 이는 압력 조절 밸브의 기능 안전성에 추가의 긍정적인 영향을 미친다.
특히, 공압식 연결부는, 압력 조절 밸브의 조립된 작동 가능한 상태에서 다체형 밀봉부가 압력 조절 챔버의 압력에 의해 방사방향 외측으로 가압될 수 있도록 배치된다. 이러한 공압식 연결부는 밀봉 작용의 개선 외에 특히, 다체형 밀봉부의 탄성 내부링이 탄성 고무 재료 또는 실리콘 재료의 불가피한 노후화로 인해 시간이 지날수록 외부 링에 완전한 압착력이 가해질 수 없는 경우에, 바람직한 것으로 입증되었다.
또한, 압력 조절 피스톤은 일체형으로 형성되는 것이 고려될 수 있다. 감소한 부품 개수 외에 일체형으로 형성된 압력 조절 피스톤은 더 간단하고 저렴하게 제조될 수 있고, 또한 더 높은 기계적 강성을 갖는다.
본 발명의 다른 세부사항 및 장점들은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명된다.
도 1은 공통의 하우징 내에 본 발명에 따른 압력 조절 밸브와 본 발명에 따른 릴리프 밸브를 배치한 실시예를 개략적으로 도시한 횡단면도.
도 2는 압력 조절 밸브의 본 발명에 따른 압력 조절 피스톤의 제 1 실시예를 개략적으로 도시한 투시도.
도 3은 압력 조절 밸브의 압력 조절 피스톤의 제 1 실시예를 개략적으로 도시한 횡단면도.
도 4는 압력 조절 밸브의 본 발명에 따른 압력 조절 피스톤의 제 2 실시예를 개략적으로 도시한 횡단면도.
도 5는 본 발명에 따른 공조 시스템의 제 1 실시예에서 도 1에 따른 압력 조절 밸브와 릴리프 밸브의 공압식 회로 장치를 도시한 도면.
도 1은 공통의 하우징(75; 도 5 참조) 내에 본 발명에 따른 압력 조절 밸브(A)와 본 발명에 따른 릴리프 밸브(C)의 배치의 실시예의 개략적인 횡단면도를 도시한다.
상용차의 공조 시스템용 압력 조절 밸브(A)는 하우징(75) 외에 압축 공기 접속부(53, 54)를 갖는다. 압축 공기 접속부(53, 54)는 이 경우 방사방향 보어로서 하우징(75) 내에 제공될 수 있다.
또한, 압력 조절 밸브는 제 1 압력 조절 챔버(65)를 포함하고, 상기 챔버 내로 압축 공기 접속부(53, 54)가 개방된다. 압력 조절 챔버(65)는 실질적으로 링형 챔버로서 하우징(75) 내에 형성되고, 상기 챔버의 중심축은 하우징(75)의 중심축에 대해 동축으로 정렬된다.
압력 조절 챔버(65)는 또한 가변 체적을 갖는다. 압력 조절 챔버의 체적은 하우징(75)의 벽 섹션 및 하우징(75) 내에서 이동 가능하게 안내되는 압력 조절 피스톤(62)의 제 1 공압 작용면(78)에 의해 제한된다. 하우징(75)의 전술한 벽 섹션은 도 1에 따라, 내부에 압력 조절 피스톤[62 및 핀(79)]의 방사방향 외부면이 안내되는 벽 섹션으로서 간주될 수 있다.
따라서 압력 조절 피스톤(62)은 또한 핀(79)을 포함하고, 상기 핀은 압력 조절 피스톤(62)의 제 1 공압 작용면(78)으로부터 상승한다. 또한, 압력 조절 피스톤(62)은 일체형으로 형성된다. 핀(79; 도 2 참조)의 단부에 제 2 공압 작용면(80)이 형성된다. 또한, 제 1 공압 작용면(78)과 제 2 공압 작용면(80)은 압력 조절 피스톤(62)의 같은 쪽에 배치된다. 도 1에 따라 또한, 제 1 공압 작용면(78)과 제 2 공압 작용면(80)은 동일한 배향을 갖는다. 이들 공압 작용면은 실질적으로 공면(共面)에 배치된다.
또한, 핀(79)은 공압 밀봉 방식으로 벽 섹션을 통해 이동 가능하게 안내된다. 벽 섹션의 내부에서 핀(79)은 하우징 섹션 내에 배치된 밀봉 링(67)을 이용해서 공압식으로 밀봉된다. 밀봉 링(67)에 의한 공압식 패킹은 도 1에 따라 O링에 의해 형성된다.
또한, 하우징(75)으로 형성된 압력 조절 챔버(65)의 벽과 압력 조절 피스톤(62) 사이에 다체형 밀봉부(63)가 제공된다. 이러한 다체형 밀봉부는 실질적으로 내부링(63b)과 외부링(63a)으로 이루어진다. 다체형 밀봉부는 그러나 2개 이상의 밀봉링을 포함할 수도 있다. 물론 공압식 패킹은 가황된 밀봉링 또는 다른 통상적인 밀봉부들에 의해 형성될 수도 있다. 이는 또한, 여기에서 설명된 다른 모든 밀봉부에도 적용된다.
압력 조절 밸브(A)는 또한 하우징(75) 내에서 이동 가능하게 안내되는 스프링 수용 포트(74)를 갖는다. 압력 조절 밸브(A)의 조립된 상태에서 압력 조절 피스톤(62)을 향한 스프링 수용 포트(74)의 단부는, 다시 스프링 수용 포트(74)를 향하는 압력 조절 피스톤(62)의 단부에 평면으로 접촉한다.
스프링 수용 포트(74) 내에 스프링(60)이 배치된다. 스프링(60)의 제 1 단부는 스프링 수용 포트(74)의 개방 단부의 영역에서 스프링 플레이트(73)에 의해 축방향 및 방사방향으로 지지된다. 스프링(60)은 또한 상기 스프링의 제 2 단부까지 스프링 수용 포트(74) 내에서 연장되고, 상기 제 2 단부는 스프링 수용 포트(74) 내에 제공된 수용부에 축방향 및 방사방향으로 지지된다.
스프링 플레이트(73) 상의 중간 위치에서 상기 스프링 플레이트는 또한 조절 스크루(72)에 연결된다. 조절 스크루(72)는 하우징 인서트 내로 중앙에서 나사 고정되고, 상기 하우징 인서트는 고정링에 의해 하우징(75) 내에 축방향으로 고정된다.
하우징 인서트 내에 추가로 스프링 챔버(81)가 제공되고, 상기 스프링 챔버는 하우징 인서트의 내부 구조 및 스프링 수용 포트(74)의 개방 단부에 의해 제한된다. 또한, 하우징 인서트는 내부 링면을 갖고, 상기 링면에 스프링 수용 포트(74)의 개방 단부가 부딪힐 수 있다.
압력 조절 밸브(A)는 또한 배기 접속부(59)를 포함하고, 상기 배기 접속부는 보어 형태로 방사방향으로 및 하우징(75)의 중심축에 대해 실질적으로 수직으로 상기 하우징의 외측면에서부터 스프링 수용 포트(74)를 수용하기 위한 하우징 보어까지 연장된다.
스프링(60)은 이 실시예에서 나선형 스프링으로서 구현된다. 스프링(60)의 형성은 그러나 나선형 스프링의 형태에 제한되지 않고, 이와 관련해서 당업자에게 잘 알려진 모든 탄성 부재들에 의해 구현될 수 있다.
압력 제한 밸브(A)에 추가로 제 1 조절 채널(64)이 제공된다. 제 1 조절 채널(64)은 하우징(75) 내에 배치되고, 개구에 의해 벽 섹션 내로 통하고, 상기 벽 섹션 내에서 압력 조절 피스톤(62)은 이동 가능하게 안내된다. 조절 채널(64)도 하우징(75)의 중심축에 대해 실질적으로 수직으로 연장되고, 또한 하우징 챔버(55) 내로 통한다.
하우징 챔버(55; 도 1 참조)는 압력 조절 밸브(A)와 릴리프 밸브(C) 사이의 구조적 인터페이스이다. 이 실시예에서 압력 조절 밸브(A)와 릴리프 밸브(C)는 공통의 하우징(75)을 공유한다. 이러한 구조적 구성은 물론, 압력 조절 밸브(A)와 릴리프 밸브(C)를 서로 연결하는 여러 가능성들 중 하나일 뿐이다. 하우징 챔버(55)로부터 릴리프 밸브(C)의 배출 밸브 챔버(66)까지 제 2 조절 채널(56)이 연장된다.
이와 관련해서, 예를 들어 또한, 압력 조절 밸브(A)와 릴리프 밸브(C)를 별도의 하우징 내에 배치하는 것과 2개의 밸브를 하우징 챔버(55) 및 제 2 공압 작용면(80)을 통해 상응하게 릴리프 밸브(C)의 배출 밸브 챔버(66)에 연결하는 것이 가능하다(도 5 참조).
도 1에서, 압력 조절 피스톤(62)의 제 2 공압 작용면(80)은 배출 밸브 챔버(66) 내로 돌출하는 것을 알 수 있다. 핀(79)은 또한, 릴리프 밸브 피스톤(68)의 대응하는 개구 내로 돌출하고, 상기 릴리프 밸브 피스톤은 하우징(75) 내에 중앙에 배치된 축방향 수용 보어 외에 배출 밸브 챔버(66)를 제한한다. 릴리프 밸브 피스톤(68)은 하우징(75)의, 중앙에 배치된 축방향 수용 보어 내에서 이동 가능하게 안내된다. 또한, 릴리프 밸브 피스톤(68)은 밀봉링(69)에 의해 배출 밸브 챔버(66)에 대해 밀봉된다.
핀(79)으로부터 떨어져 있는 릴리프 밸브 피스톤(68)의 단부는 중앙에 배치된 축방향 수용 보어의 단부에 있는 대응하는 하우징 돌출부와 함께 밸브 시트(71)를 형성한다. 밸브 시트(71)의 패킹을 위해 또한 밀봉 디스크(70)가 제공되고, 상기 밀봉 디스크는 릴리프 밸브 피스톤(68)의 전술한 단부에서 대응하는 성형부 내에 배치된다.
릴리프 밸브 피스톤(68)의 내부에 또한 스프링(61)이 배치되고, 상기 스프링은 적어도 부분적으로 릴리프 밸브 피스톤(68) 내에서, 상기 스프링을 제한하고 축방향 및 방사방향으로 지지하는 추가 하우징 인서트까지 연장된다.
또한, 릴리프 밸브(C)의 영역에서 하우징(75)은 방사방향으로 배치된 유입 접속부(57)를 갖는다(도 5 참조). 유입 접속부(57)는 하우징(75)의 외측면으로부터 방사방향으로 상기 하우징의 중심선에 대해 실질적으로 수직으로 축방향으로 배치된 중앙 수용 보어까지 연장되고, 상기 수용 보어 내에서 릴리프 밸브 피스톤(68)은 이동 가능하게 안내된다.
또한, 릴리프 밸브(C)의 영역에서 하우징(75)은 방사방향으로 배치된 배출 접속부(58)를 갖는다.
도 2는 또한 압력 조절 밸브(A; 도 5 참조)의 본 발명에 따른 압력 조절 피스톤(62)의 제 1 실시예의 개략적인 투시도를 도시한다.
전술한 바와 같이, 압력 조절 피스톤(62)은 다체형 밀봉부(63)와 핀(79)을 포함하고, 상기 핀은 압력 조절 피스톤(62)의 제 1 공압 작용면(78)으로부터 상승하고, 상기 핀의 단부에 제 2 공압 작용면(80)이 위치한다.
압력 조절 피스톤(62)은 또한 방사방향 외부면을 갖고, 상기 외부면에 배기 채널들(76)이 배치된다. 배기 채널들(76)은 방사방향 외부면에 균일한 각도로 분포된다. 또한, 배기 채널들(76)은 각각 스프링 수용 포트(74)를 향한 압력 조절 피스톤(62)의 단부로부터 대략 다체형 밀봉부(63)까지 축방향으로 연장된다.
압력 조절 피스톤(62)의 방사방향 외부면에 추가로 안내면(77)이 배치된다. 안내면(77)도 방사방향 외부면에 균일한 각도로 분포되고, 배기 채널들(76)에 인접하게 배치된다. 안내면(77)은 실질적으로 배기 채널들(76)처럼 축방향으로 연장된다.
도 3은 도 1 및 도 2에 따른 압력 조절 피스톤(62)의 제 1 실시예의 개략적인 횡단면도를 도시한다.
압력 조절 피스톤(62)은 다체형 밀봉부(63)를 갖고, 상기 밀봉부는 외부링(63a)과 내부링(63b)을 포함한다. 압력 조절 피스톤(62)은 또한 방사방향 그루우브를 포함하고, 상기 그루우브 내에 다체형 밀봉부(63)가 안내된다. 다체형 밀봉부(63)는 또한 2개 이상의 밀봉링으로도 이루어질 수 있다.
또한 외부링(63a)은 경질 밀봉링이다. 경질 밀봉링은 테플론링 또는 플라스틱링으로서 형성된다. 대안으로서 경질 밀봉링은 테플론 코팅된 플라스틱링으로서 형성될 수도 있다. 이와 관련해서 당업자에게 공개된 다른 경질 밀봉링 재료들 또는 이들의 조합이 사용될 수도 있다.
내부링(63b)은 그와 달리 고무류의 밀봉링이다. 이에 대해서, 내부링(63b)은 O링인 것이 고려될 수 있다. 내부링(63b)의 재료들은 실리콘 또는 고무일 수 있다. 이와 관련해서 당업자에게 공개된 다른 탄성 재료들이 사용될 수도 있다.
도 4는 압력 조절 밸브(A; 도 5 참조)의 본 발명에 따른 압력 조절 피스톤(12)의 제 2 실시예의 개략적인 횡단면도를 도시한다.
압력 조절 피스톤(12)은 하기에 제시된 구조적 차이점을 제외하고 도 1, 도 2 및 도 3에 도시된 압력 조절 피스톤(12)과 실질적으로 동일한 구조적 특징들을 갖는다.
압력 조절 피스톤(12)의 방사방향 그루우브는 그루우브 바닥에 공압식 연결부를 갖는다. 공압식 연결부는, 압력 조절 밸브(A)의 조립되어 작동 가능한 상태에서 다체형 밀봉부(63)가 압력 조절 챔버(65)의 압력에 의해 방사방향 외측으로 가압될 수 있도록 배치된다. 그루우브 바닥과 압력 조절 챔버(65) 사이의 공압식 연결은 예를 들어 하나의 압력 조절 피스톤 보어(82)에 의해 구현될 수 있다. 복수의 압력 조절 피스톤 보어(82) 또는 다른 형상도 고려될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 공조 시스템의 실시예에서 도 1에 따른 압력 조절 밸브(A) 및 릴리프 밸브(C)의 공압식 회로 장치를 도시한다.
도 5에 따른 공조 시스템은 압력 조절 밸브(A)와 릴리프 밸브(C)를 갖는다. 또한, 공조 시스템은 (예를 들어 공기 건조기 카트리지 형태의) 공기 건조기(B) 및 체크 밸브(D)를 포함한다.
또한, 공조 시스템은 압축기 접속부(1)를 포함하고, 상기 접속부에 의해 도 5에 도시되지 않은 압축기로부터 압축 공기가 공급된다. 공조 시스템의 제 1 배출 접속부(21)도 공조 시스템에 제공된다. 공조 시스템의 제 1 배출 접속부(21)는 상용차에서 일반적인 압축 공기 소비 장치, 예를 들어 다중 회로 보호 밸브에 연결된다.
압축기 접속부(1)는 공기 건조기(B)의 유입 라인(51)을 통해 상기 건조기에 연결된다. 공기 건조기(B)의 하류측으로 상기 건조기의 배출구는 배출 라인(52)을 통해 공조 시스템의 제 1 배출 접속부(21)에 연결된다. 체크 밸브(D)는 공기 건조기(B)의 배출구의 하류측으로 상기 건조기의 배출 라인(52) 내에 배치된다.
공기 건조기(B)의 유입 라인(51)은 상류측으로 상기 건조기로부터 분기되고, 이로써 릴리프 밸브(C)의 유입 접속부(57)는 공기 건조기(B)의 유입 라인(51)에 연결된다. 릴리프 밸브(C)의 배출 접속부(58)를 통해 상기 밸브는 또한 공조 시스템의 메인 배기 접속부(3)에 연결된다.
공기 건조기(B)의 하류측으로 상기 건조기의 배출구와 체크 밸브(D) 사이에서 또한 제 2 배출 또는 유입 접속부(22)가 분기된다.
또한, 공기 건조기(B)의 배출 라인(52)이 체크 밸브(D)의 하류측으로 분기되므로, 압력 조절 밸브(A)의 압축 공기 접속부(53, 54)는 공기 건조기(B)의 배출 라인(52)에 연결된다. 또한, 압력 조절 밸브(A)는 배기 접속부(59)를 갖고, 상기 접속부는 공조 시스템의 다른 배기 접속부에 연결된다.
전술한 바와 같이, 압력 조절 밸브(A)는 제 1 조절 채널(64; 도 1 참조)을 갖고, 상기 조절 채널에 의해 하우징 챔버(55)는 압력 조절 챔버(65; 도 1 참조)에 연결될 수 있다. 하우징 챔버(55)는 또한 제 2 조절 채널(56)에 의해 릴리프 밸브(C)의 배출 밸브 챔버(66)에 연결된다(도 1 참조). 하우징 챔버(55)로부터 또한 압축기 제어 접속부(4)가 분기할 수 있고, 상기 접속부에 의해 하우징 챔버(55)는 도 5에 도시되지 않은 압축기의 제어 입력부에 연결될 수 있다.
압력 조절 밸브(A)의 기능은 다음과 같이 설명될 수 있다:
먼저, 압축기 접속부(1)에 의해 유입 라인(51)을 통해 공기 건조기(B; 도 5 참조)로 압축 공기가 유동하고, 상기 공기 건조기를 관류한 후에, 체크 밸브(D)를 통해 유동하고, 공조 시스템의 제 1 배출 접속부(21)를 통해 상기 시스템으로부터 배출된다. 배출 접속부(21)의 하류측으로 상용차에서 일반적인 압축 공기 소비 장치에 압축 공기가 공급된다. 또한, 압력 조절 밸브(A)의 압축 공기 접속부(53, 54) 및 릴리프 밸브(C)의 유입 접속부(57)에 압축 공기가 가해진다.
압력 조절 밸브(A)의 압축 공기 접속부(53, 54)에 발생하는 압축 공기는 또한 압력 조절 챔버(65) 내로 유입되고, 상기 챔버에도 압축 공기가 가해진다. 압력 조절 챔버(65) 내부의 압력이 더 높아지면, 제 1 위치로부터 제 2 위치로 압력 조절 피스톤(62)의 축방향 이동이 이루어진다. 제 1 위치로부터 제 2 위치로 압력 조절 피스톤(65)의 이행 동안 압력 조절 피스톤(62)의 다체형 밀봉부(63)는 제 1 조절 채널(64)의 개구 위로 미끄러진다. 따라서 제 1 조절 채널(64)은 압력 조절 피스톤(62)의 제 2 위치에서 압력 조절 챔버(65)에 연결된다. 이로써 압력 조절 밸브(A)의 소위 차단 압력이 달성된다.
압축 공기는 압력 조절 챔버(65)로부터 제 1 조절 채널(64), 하우징 챔버(55) 및 제 2 조절 채널(56)을 통해 배출 밸브 챔버(66) 내로 유입될 수 있다. 거기에서 가압된 배출 밸브 챔버(66)는 릴리프 밸브 피스톤(68)에 압력 조절 챔버(65) 내부에 존재하는 것과 실질적으로 동일한 압력을 가한다.
릴리프 밸브 피스톤(68)에 가하는 압축 공기가 이에 대해 반대 방향으로 작용하는 스프링(61)의 힘을 초과하면, 릴리프 밸브 피스톤(68)은 축방향으로 이동된다. 그 결과 밸브 시트(71)가 개방되고, 이로써 릴리프 밸브(C)의 유입 접속부(57)와 배출 접속부(58)는 서로 연결된다. 유입 접속부(57)와 배출 접속부(58)의 연결로 인해, 공기 건조기(B)의 유입 라인(51)은 배출 접속부(58)에 연결된, 공조 시스템의 메인 배기 접속부(3)를 통해 배기된다. 이로 인해 압축기 접속부(1)를 통해 공급된 전체 압축 공기는 전술한 바와 같이 메인 배기 접속부(3)를 통해 배기되고, 공조 시스템의 환기는 중단된다. 하우징 챔버(55)가 추가로 압축기 제어 접속부(4)에 연결되면, 상기 접속부에도 차단 압력이 가해진다. 차단 압력은 예를 들어 압축기의 제어 유닛에 직접 제어 압력으로서 전달될 수 있거나, 압력 센서에 의해 전기 제어 신호로 변환될 수 있다. 제어 압력 또는 전기 제어 신호에 응답해서 압축기의 작동은, 공조 시스템에 다시 압축 공기가 공급되어야 할 때까지 조절되거나 감소한 출력으로 계속될 수 있다.
유입 라인(51)의 배기와 압축기의 일시적인 작동 중단 또는 출력 감소로 인해 공기 건조기(B)의 배출 라인(52) 내부와 제 1 배출 접속부(21) 내부의 압력도 감소한다. 압력 조절 밸브의 압축 공기 접속부(53, 54)는 배출 라인(52)에 연결되기 때문에, 결과적으로 압력 조절 밸브(A)의 압력 조절 챔버(65) 내부 및 제 1 조절 채널(64), 하우징 챔버(55), 제 2 조절 채널(56) 및 배출 밸브 챔버(66) 내부의 압력도 감소한다.
압력 조절 챔버(65) 내부의 압력이 연속해서 감소하면, 압력 조절 피스톤(62)은 스프링(60)의 더 큰 힘으로 인해 제 2 위치로부터 다시 제 1 위치로 이동된다. 이 경우 압력 조절 피스톤(62)의 다체형 밀봉부(63)는 다시 제 1 조절 채널(64) 위로 미끄러진다. 제 1 조절 채널(64)은 따라서 압력 조절 피스톤(62)의 제 1 위치에서 압력 조절 챔버(65)에 연결되지 않는다. 이로써 압력 조절 밸브(A)의 소위 접속 압력이 달성된다.
압력 조절 피스톤(65)의 다체형 밀봉부(63)가 제 1 조절 채널(64) 위로 미끄러지는 즉시, 배출 밸브 챔버(66)는 제 2 조절 채널(56), 하우징 챔버(55), 제 1 조절 채널(64), 압력 조절 피스톤(65)의 배기 채널들(76) 및 여기에 연결된 압력 조절 밸브(A)의 배기 접속부(59)를 통해 배기된다.
이러한 배기로 인해 스프링(61)의 힘이 배출 밸브 챔버(66) 내의 가압력을 초과할 정도로 배출 밸브 챔버(66) 내부의 압력이 감소하면, 릴리프 밸브 피스톤은, 밸브 시트(71)가 폐쇄될 때까지 뒤로 이동한다. 릴리프 밸브(A)의 유입 접속부(57)와 배출 접속부(58)는 이제 다시 서로 분리되므로, 공조 시스템 내에서 추가 압력 강하는 발생할 수 없다. 또한, 압축기 제어 접속부(4)도 배기되고, 이로써 압축기의 작동이 예를 들어 재개될 수 있다.
요약하면, 압력 조절 밸브(A)의 전술한 기능에 따라 공조 시스템의 제 1 배출 접속부(21)에 압력 조절 밸브(A)의 접속 압력과 차단 압력 사이의 범위의 배출 압력만이 인가할 수 있다.
전술한 바와 같이 압력 조절 피스톤(62)은 제 2 공압 작용면(80)을 가진 핀(79)을 가지며, 상기 핀은 공압 밀봉 방식으로 배출 밸브 챔버 내로 돌출한다(도 1 참조). 물론 핀(79)은 반드시 배출 밸브 챔버(66) 내로 돌출하지 않아도 된다. 적절한 기능 수행을 위해, (예를 들어, 압력 제어 밸브(A) 및 릴리프 밸브(C)가 공통의 하우징(75)을 갖지 않는 경우, 별도의 접속부를 통해) 핀(79)의 제 2 공압 작용면(80)이 배출 밸브 챔버(66)에 연결되기만 하면 된다.
핀(79)을 통해 압력 조절 챔버(65) 및 배출 밸브 챔버(66)에 압력 조절 피스톤(62)이 연결됨으로써 압력 조절 밸브(A)의 히스테리시스는 커지고, 이로써 상기 밸브의 조절 특성도 상당히 개선된다. 또한, 압력 조절 밸브(A)와 릴리프 밸브(C)의 개방 특성 또는 폐쇄 특성은 제 1 및 제 2 조절 채널(64, 65)의 직경비 및 하우징 챔버(55)의 직경에 의해 조절될 수 있다.
1 압축기 접속부
3 공조 시스템의 메인 배기 접속부
4 공조 시스템의 압축기 제어 접속부
21 공조 시스템의 제 1 배출 접속부
22 공조 시스템의 제 2 배출 또는 유입 접속부
51 공기 건조기의 유입 라인
52 공기 건조기의 배출 라인
53 압축 공기 접속부
54 압축 공기 접속부
55 하우징 챔버
56 제 2 조절 채널
57 릴리프 밸브의 유입 접속부
58 릴리프 밸브의 배출 접속부
59 압력 조절 밸브의 배기 접속부
60 압력 조절 밸브의 스프링
61 릴리프 밸브의 스프링
62 압력 조절 피스톤
63 다체형 밀봉부
63a 다체형 밀봉부의 외부링
63b 다체형 밀봉부의 내부링
64 제 1 조절 채널
65 압력 조절 챔버
66 배출 밸브 챔버
67 밀봉링
68 릴리프 밸브 피스톤
69 릴리프 밸브 피스톤의 밀봉링
70 릴리프 밸브 피스톤의 밀봉 디스크
71 릴리프 밸브의 밸브 시트
72 압력 조절 밸브의 조절 스크루
73 압력 조절 밸브의 스프링 플레이트
74 압력 조절 밸브의 스프링 수용 포트
75 하우징
76 환기 채널 또는 배기 채널
77 안내면
78 제 1 공압 작용면
79 핀
80 제 2 공압 작용면
81 압력 조절 밸브의 스프링 챔버
82 압력 조절 피스톤 보어
A 압력 조절 밸브
B 공기 건조기
C 릴리프 밸브
D 체크 밸브

Claims (13)

  1. 상용차의 공조 시스템용 압력 조절 밸브(A)로서,
    하우징(75),
    적어도 하나의 압축 공기 접속부(53, 54) 및 적어도 하나의 제 1 압력 조절 챔버(65)
    를 포함하고, 상기 제 1 압력 조절 챔버 내로 상기 압축 공기 접속부(53, 54)가 개방되고, 상기 제 1 압력 조절 챔버(65)는 가변 체적을 갖고, 상기 가변 체적은 상기 하우징(75)의 적어도 하나의 벽 섹션 및 상기 하우징(75) 내에서 이동 가능하게 안내되는 압력 조절 피스톤(62)의 제 1 공압 작용면(78)에 의해 제한되고, 추가로 제 1 조절 채널(64)이 제공되고,
    상기 제 1 조절 채널은 상기 압력 조절 피스톤(62)의 적어도 하나의 제 1 위치에서 상기 제 1 압력 조절 챔버(65)에 연결되지 않고, 상기 압력 조절 피스톤(62)의 적어도 하나의 제 2 위치에서 상기 압력 조절 챔버(65)에 연결되고, 상기 압력 조절 피스톤(62)은 추가로 핀(79)을 갖고, 상기 핀은 상기 압력 조절 피스톤(62)의 상기 제 1 공압 작용면(78)으로부터 상승하고, 상기 핀의 단부에 제 2 공압 작용면(80)이 위치하고, 상기 핀(79)은 공압 밀봉 방식으로 벽 섹션을 통해 이동 가능하게 안내되는 것인 압력 조절 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 공압 작용면(78)과 상기 제 2 공압 작용면(80)은 상기 압력 조절 피스톤(62)의 같은 쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 압력 조절 밸브.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 공압 작용면(78)과 상기 제 2 공압 작용면(80)은 동일한 배향(orientation)을 갖는 것을 특징으로 하는 압력 조절 밸브.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압력 조절 피스톤(62)의 상기 제 2 공압 작용면(80)은 배출 밸브 챔버(66) 내로 돌출하는 것을 특징으로 하는 압력 조절 밸브.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압력 조절 피스톤(62)은 방사방향 외부면을 갖고, 상기 외부면에 환기 채널 또는 배기 채널(76)과 안내면(77)이 배치되는 것을 특징으로 하는 압력 조절 밸브.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 밀봉링(67), 특히 O링 또는 가황된 밀봉링에 의해 공압식 패킹이 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 조절 밸브.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징(75)에 의해 형성된 상기 제 1 압력 조절 챔버(65)의 벽과 상기 압력 조절 피스톤(62) 사이에 다체형 밀봉부(63)가 제공되는 것을 특징으로 하는 압력 조절 밸브.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 다체형 밀봉부는 적어도 하나의 외부링(63a)과 내부링(63b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 조절 밸브.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 외부링(63a)은 경질 밀봉링이고, 상기 내부링(63b)은 고무류의 밀봉링이고, 특히 상기 경질 밀봉링은 테플론링 및/또는 플라스틱링이고, 특히 상기 내부링(63b)은 O링, 예를 들어 실리콘 0링 또는 고무 O링인 것을 특징으로 하는 압력 조절 밸브.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압력 조절 피스톤(62)은 방사방향 그루우브(groove)를 갖고, 다체형 밀봉부는 상기 그루우브 내에서 안내되는 것을 특징으로 하는 압력 조절 밸브.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 방사방향 그루우브는 그루우브 바닥에 공압식 연결부를 가지므로, 상기 제 1 압력 조절 챔버(65)와 방사방향 그루우브 사이에 공압식 연결이 형성될 수 있는 것을 특징으로 하는 압력 조절 밸브.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 공압식 연결부는, 상기 압력 조절 밸브(A)의 조립된 작동 가능한 상태에서 상기 다체형 밀봉부(63)가 상기 제 1 압력 조절 챔버(65)의 압력에 의해 방사방향 외측으로 가압될 수 있도록 배치되는 것을 특징으로 하는 압력 조절 밸브.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압력 조절 피스톤(62)은 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 조절 밸브.
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