KR20200123800A - 밸브 블록을 갖춘 유압 댐퍼 - Google Patents

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KR20200123800A
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오토 복 헬스케어 프로덕츠 게엠베하
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Abstract

본 발명은 하우징 (10), 상기 하우징 (10)에 배열되거나 형성된 챔버 (20), 및 하우징 내에 움직일 수 있게 장착되고 상기 챔버 (20)를 굴절 챔버 (21)와 신장 챔버 (22)로 나누는 피스톤 (30)을 구비하되, 여기서, 유압 유체를 위한 채널 (41, 42)이 상기 굴절 챔버 (21)와 신장 챔버 (22) 각각으로부터 하우징 (10)으로 이어져 굴곡 챔버 (21)와 신장 챔버 (22) 사이의 유체 연결을 생성하며, 여기서, 적어도 하나의 밸브 (51, 52, 53, 54)가 상기 유체 연결에 배열되고, 상기 채널 (41, 42)은 상기 하우징 (10)으로부터 상기 적어도 하나의 밸브 (51, 52, 53, 54)가 배열되고 상기 채널 (41, 42)과 유체적으로 결합되는 밸브 블록 (60)으로 이어지며, 상기 밸브 블록 (60)은 하우징 (10)에 연결된다.

Description

밸브 블록을 갖춘 유압 댐퍼
본 발명은 하우징, 상기 하우징 내에 배열되고 형성된 챔버, 상기 하우징 내에 움직일 수 있게 장착되고 상기 챔버를 굴곡 챔버와 신장 챔버로 분리하는 피스톤을 구비한 유압 액추에이터에 대한 것으로서, 유압 유체를 위한 채널이 상기 굴곡 챔버와 신장 챔버 각각으로부터 상기 하우징으로 이어져 굴곡 챔버와 신장 챔버 사이의 유체 커넥션(fluidic connection)을 생성하고, 여기서, 적어도 하나의 밸브가 상기 유체 커넥션에 배열된다.
유압 액추에이터는 특히 보조기들, 인공 기관들, 또는 휠체어와 같은 교정 장치들에 사용된다. 이들은 수동 액추에이터로서 구성되고 순수 댐퍼 또는 정지부로 작동될 수 있으며; 대안으로서, 활성 액추에이터는 하우징이 피스톤 로드 (piston rod) 또는 구동 요소에 대해 변위 될 수 있도록 에너지 저장부 또는 구동부와 결합된 것으로 공지된다. 유압 액추에이터는 선형 액추에이터 또는 회전 액추에이터로서 구성될 수 있다. 유압 액추에이터는 유압 유체, 특히 오일로 채워진 유압 챔버를 갖는다. 하우징 내의 챔버는 피스톤에 의해 신장 챔버와 굴곡 챔버로 분리되고, 그 체적은 변경될 수 있다. 한 방향 또는 다른 방향으로, 피스톤이 이동되면, 선형 유압 시스템의 경우 변위되면, 회전 유압 시스템의 경우 선회되면, 챔버들 중 하나의 압력 레벨이 증가되고 대향되는 챔버의 압력 레벨은 감소된다. 움직임을 가능하게 하기 위해, 굴곡 챔버와 신장 챔버 사이에 유체 커넥션이 존재한다. 하우징의 유압 채널로서 또는 외부 라인을 통해 구성될 수 있는 유체 커넥션에서, 유압 유체의 체적 교환이 챔버들 사이에서 일어난다. 스로틀 밸브 (throttle valve) 또는 제어 밸브가 유체 커넥션에 배열될 수 있으며, 밸브를 통해 신장 챔버에서 굴곡 챔버로 그리고 다시 반대로 유동 저항이 변경될 수 있다. 이동 저항은 유동 저항의 설정을 통해 제공되어, 예를 들어, 유압 액추에이터가 인공 조인트 또는 보조기 조인트에서 댐퍼로서 구성될 때, 굴곡 저항 및/또는 신장 저항이 변경될 수 있다.
하우징 내에 배열되고 밸브가 삽입되어야 하는 다수의 채널을 가진 유압 댐퍼의 복잡한 구조가 문제이다.
본 발명의 목적은 단순화된 방식으로 생산될 수 있는 안정된 유압 액추에이터를 위한 해법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따라, 이러한 목적은 주 청구항의 특징을 가진 유압 액추에이터에 의해 또한 추가 독립 청구항의 특징을 가진 밸브 블록 및 스크류에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 구현 예 및 추가 개발은 종속 청구항, 설명 및 또한 도면에서 주어진다.
본 발명에 따른 유압 액추에이터는 하우징, 상기 하우징 내에 배열되거나 또는 형성된 챔버, 상기 하우징 내에 움직일 수 있게 장착되고 상기 챔버를 굴곡 챔버와 신장 챔버로 분리하는 피스톤을 구비하며, 여기서, 유압 유체를 위한 채널이 상기 굴곡 챔버와 신장 챔버 각각으로부터 하우징으로 이어져 굴곡 챔버와 신장 챔버 사이의 유체 커넥션을 생성하며, 적어도 하나의 밸브가 상기 유체 커넥션에 배열되며, 상기 채널이 하우징으로부터, 상기 적어도 하나의 밸브가 배열되며 상기 채널과 유동성있게 결합되는 밸브 블록으로 이어지며, 여기서, 상기 밸브 블록은 상기 하우징에 연결된다.
하우징에 형성되거나 배열되고 신장 챔버 또는 굴곡 챔버로 개방되는 채널은 피스톤이 챔버 내부로 이동할 때 굴곡 챔버로부터 신장 챔버로 그리고 그 반대로 유압 유체가 안내되도록 유체 커넥션의 일부를 형성한다. 채널은 하우징으로부터 채널이 마찬가지로 배열되거나 형성된 밸브 블록으로 이어지며, 여기서, 적어도 하나의 밸브가 밸브 블록에 배열되거나 형성되는 이러한 유동 채널에 배열된다. 하우징으로 연결되는 밸브 블록 내에 적어도 하나의 밸브를 배열함으로써, 유압 액추에이터의 제조는 더 적은 채널이 하우징 벽에 혼입되고 특히 더 작은 채널이 혼입될 수 있고, 채널보다 더 큰 공간을 차지하는 어떤 밸브도 이러한 채널 내에 수용될 필요 없기 때문에 단순화된다. 결과적으로, 하우징 내의, 특히 하우징 벽 내의 하중 분배는 균등해지고, 하우징의 응력은 줄어들며, 더 좁은 하우징 벽과 전체적으로 더 좁은 하우징을 제조할 수 있으며, 이는 논의되는 장치, 예를 들어, 보조기, 인공기관 또는 휠체어의 형태의 교정 장치에 더 쉽게 수용될 수 있다. 유압 액추에이터는 구조의 결과로서 기계적으로 더 견고해지고, 종래의 구조에 비해 증가된 강도를 갖는다.
개별 구성요소로서 밸브 블록을 제작하고 하우징에 이를 배열함으로써, 모듈식 제작이 달성될 수 있다. 더욱이, 밸브 블록에서 또는 밸브 블록의 변화는 더욱 쉽게 구현될 수 있다. 수정이 더 쉽게 실현될 수 있고, 다양한 생산 시리즈를 조립할 수 있도록 다중 하우징 베이스 바디가 다중 밸브 블록과 결합될 수 있는 모듈식 시스템이 구축될 수 있다.
밸브 블록은 바람직하게 변형 및 장착을 용이하게 하기 위해 하우징에 분리 가능하게 고정된다. 더욱이, 하우징으로의 밸브 블록의 분리 가능한 고정은 유지 보수를 용이하게 하고 수리 가능성을 향상시킨다.
본 발명의 추가 개발에서, 적어도 2개의 제어 밸브 및 적어도 2개의 역류방지 밸브가 밸브 블록에 배열되어, 밸브 블록 내의 채널의 별 구조 (star architecture)의 맥락에서, 원하는 만큼 유동 방향에 영향을 미칠 수 있고 또한 신장 및 굴곡의 경우 모두에서의 조절 가능한 유동 저항을 제공할 수 있다.
본 발명의 추가 개발은 보상 체적 (compensation volume)이 밸브 블록 및/또는 하우징 내에 배열되며, 특히 유압 액추에이터가 피스톤 및 피스톤 로드를 가진 선형 유압 시스템으로서 구성될 때 바람직하다. 피스톤 로드를 이용하여, 유압 유체로 채워질 수 있는 체적은 챔버 내의 피스톤의 위치에 따라 변한다. 피스톤 및 피스톤 로드가 챔버로 구동될 때 유압 시스템 내에 초과 유압 유체를 유지할 수 있도록, 보상 체적은 바람직하게 밸브 블록 내에 배열되어, 하우징 체적을 최소화하고, 가능하면, 밸브 블록 내에 모든 기계적 시스템, 조절 장치 및 선택적으로, 피스톤 로드가 챔버로부터 이동될 때, 유압 유체가 다시 눌려지도록 보상 체적 내의 유압 유체의 압력을 제공하기 위한 압력 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 구현 예에서, 보상 체적 또는 추가 보상 체적이 하우징 내에, 예를 들어, 챔버의 일부로서, 배열된다.
본 발명의 구현 예에서, 유동 채널은 밸브 블록에 배열되고, 모든 유동 채널이 서로 유동성있게 결합될 수 있다. 모든 유동 채널의 유체 연결은 유체를 안내하는 모든 채널이 만나는 중심점 또는 유동 중심점을 생성한다. 유동 채널의 미티 포인트 (meeting point)는 다수의 유동 채널을 감소시킬 수 있게 하며, 이는 모든 밸브가 서로 결합될 수 있기 때문이다. 더욱이, 제어 밸브와 역류방지 밸브의 적절한 배열을 통해, 모든 필요한 저항 수정은 단순한 방법으로 수행될 수 있다.
본 발명의 추가 개발은 밸브 블록의 모든 유동 채널이 보어 (bore)와 유동성있게 결합되는 것을 제공한다. 보어를 통해, 모든 유동 채널의 유체 커넥션은 단순하게 그리고 신뢰할만한 방식으로 보장된다.
본 발명의 구현 예에서, 유동 채널을 서로 연결하는 연결 채널을 가진 나사가 보어에 삽입된다. 나사 내의 연결 채널은 바람직하게 굴곡 챔버와 신장 챔버의 채널로 이어지고 또한 보상 체적으로 이어지는 유동 채널과 연결된다. 밸브 블록이 나사를 통해 하우징에 고정되어, 나사는 밸브 블록의 하우징으로의 기계적 연결을 생성할뿐만 아니라 신장 챔버와 굴곡 챔버 사이 그리고 또한 밸브와 보상 체적 사이의 유압 연결을 수립할 수 있다. 나사는 모든 유동 채널의 별모양 지점 또는 미팅 포인트 (meeting point)일 수 있으며 또는 밸브 블록 내에 배열되거나 또는 형성된 모든 채널이 서로 유동성있게 결합되는 미팅 포인트를 형성할 수 있다. 채널은 밸브 블록으로의 유입구로부터 밸브 블록으로부터의 유출구로의 경로 상에서 나눠지거나 합쳐질 수 있으며, 마찬가지로 하나의 유동 방향의 통로를 차단하지만 다른 유동 방향의 통로를 허용하는 정지 밸브가 하나 또는 다중 채널에 제공될 수 있다. 대안으로서, 나사는 유동 채널, 예를 들어, 저압 채널을 통해 미팅 포인트 또는 별모양 지점으로 연결될 수 있다. 하우징과 밸브 블록 사이의 기계적 및 유압 연결로서 나사를 구성함으로써, 유압 액추에이터의 밸브 블록 및 하우징 모두의 전체 크기는 하우징 및 또한 밸브 블록의 복잡성이 감소되기 때문에, 더 작게 만들어질 수 있다.
밸브 블록에서, 굴곡 챔버와 신장 챔버 각각으로부터 채널을 위한 연결부를 형성할 수 있으며, 여기서, 이러한 연결부는 밸브 블록이 하우징에 장착될 때 굴곡 챔버 또는 신장 챔버로부터 각각의 채널로 상응하게 배열되는 채널 또는 보어로서 구성될 수 있다. 연결부는 2개의 유동 채널로 나뉘고, 그 중 하나는 조절 가능한 스로틀 밸브로 제공되고 다른 하나는 역류방지 밸브로 제공된다. 따라서, 적어도 4개의 유동 채널이 밸브 블록 내에 배열되며, 그 중 둘은 각각의 경우 연결부로 모여지고 신장 챔버 또는 굴곡 챔버로 이어지는 채널로 이어진다. 따라서, 유동 채널들은 각각의 연결부로부터 쌍으로 분기되며, 유동 채널들에는 서보 밸브 (servo valves) 및 역류방지 밸브가 배열되고 공동 유동 지점 또는 별모양 지점으로 이어지며, 여기서 유동 채널에 상응하는 연결 채널을 가진 나사가 배열될 수 있다.
스로틀 밸브는, 유입 방향으로, 유동 채널의 연결 지점 또는 유동 채널이 만나는 별모양 지점의 상류에 위치되어, 연결 지점 또는 별모양 지점이 스로틀 밸브를 통해 이미 통과한 유압 유체에만 영향을 받는다. 이로 인해, 완전히 개방되지 않은 스로틀 밸브의 경우, 감소된 압력만이 연결 지점에서 우세하고 유동은 고압 측에서 저압 측으로 일어날 수 있다.
하우징 내의 기계적 장애를 최소화하기 위해, 정확히 2개의 채널, 즉, 신장 챔버로부터의 하나와 굴곡 챔버로부터의 하나가 하우징으로부터 이어지는 본 발명의 변형이 제공된다. 원칙적으로, 채널은 밸브 블록이 쉽게 체결될 수 있는 하우징의 원하는 임의의 지점으로부터 이어질 수 있으며, 바람직하게, 밸브 블록이 하우징의 말단면에 배열되고, 이는 특히 피스톤 및 실린더가 둥근 형태일 때 말단면과 밸브 블록의 매끄러운 면 접촉으로 인해 여기서 단순한 장착이 달성될 수 있기 때문이다.
유압 액추에이터는 바람직하게 실린더형 챔버 및 길이방향으로 변위 가능한 방식으로 챔버에 장착된 피스톤 및 하우징으로부터 가이드되는 피스톤을 가진 선형 유압 액추에이터로서 구성된다.
본 발명은 마찬가지로 유압 액추에이터에 체결되기 위한 밸브 블록에 대한 것이며, 여기서, 적어도 하나의 밸브는 밸브 블록에 배열되고 하우징으로부터 채널과 유동성있게 결합될 수 있으며, 밸브 블록은 하우징에 연결될 수 있다.
본 발명의 추가 개발에서, 밸브 블록은 상기 설명된 바와 같이 구성된다.
본 발명은 또한 밸브 블록 내의 유동 채널과 함께 연결되는 연결 채널을 가진 나사에 대한 것이다.
본 발명의 대표적인 구현 예는 첨부된 도면들을 참고하여 아래에서 더 자세히 설명될 것이다.
도 1은 장착된 밸브 블록을 갖춘 댐퍼 형태의 유압 액추에이터의 개략도이다.
도 2는 굴곡 움직임의 경우의 본 발명의 변형의 개략도이다.
도 3은 신장 움직임의 경우의 본 발명의 구현 예를 나타낸다.
도 4는 연결 나사의 사시도이다.
도 5는 도 4에 따른 연결 나사의 단면도이다.
도 6은 보조기에서의 적용 실시 예를 나타낸다.
도 7은 인공 기관의 적용 실시 예를 나타낸다.
도 1은 하우징 (10)을 가진 유압 액추에이터 (100)를 개략도로 나타며며, 상기 하우징 (10) 내에는 피스톤 (30)이 길이방향으로 변위 가능하게 장착된 실린더형 챔버 (20)가 형성된다. 피스톤 (30)은 챔버 (20) 내에 장착되어 피스톤 로드 (35)의 길이방향 신장을 따라 변위될 수 있으며 챔버 (20)를 굴곡 챔버 (21)와 신장 챔버 (22)로 나눈다. 피스톤 (30)은 피스톤 (30)과 피스톤 로드 (35)가 챔버 (20)로 구동될 때 굴곡 챔버 (21)의 체적을 감소시킨다. 피스톤 로드 (35)와 피스톤 (30)이 챔버 (20)로부터 이동되면, 신장 챔버 (22)의 체적은 감소된다. 신장 또는 굴곡은 서로 연결되는 구성요소에 유압 액추에이터 (100)가 체결될 때 일어난다. 예를 들어, 피스톤 로드 (35)가 교정 장치 또는 인공 기관 조인트의 상부 파트에 배열되고, 하우징 (10)이 하부 파트에, 예를 들어, 이후 인공 기관 무릎 조인트 또는 교정용 무릎 조인트에 의해 함께 연결되는 상부 다리 파트와 하부 다리 파트에 배열된 경우, 굴곡은 피스톤 로드 (35)가 안쪽으로 이동할 때 일어나고 신장은 피스톤 로드가 바깥쪽으로 이동할 때 일어난다. 피스톤 (30)은 챔버 (20)의 내측벽에 밀봉되어, 피스톤 (30)이 챔버 내측으로 이동될 때, 챔버 (20)에 존재하는 유압 유체는 굴곡 움직임의 경우 굴곡 챔버 (21)로부터 신장 챔버 (22)로 유동하고 신장 움직임의 경우 신장 챔버 (22)로부터 굴곡 챔버 (21)로 유동해야 한다. 유압 유체를 위한 채널 (41, 42)은 굴곡 챔버 (21)에서 그리고 신장 챔버 (22) 모두에 제공되고, 이를 통해 각각의 챔버 (21, 22)로부터의 채널 유압 유체는 안으로 유동하고 밖으로 유동할 수 있다. 유동 방향은 피스톤 (30)의 움직임에 따른다. 나타낸 대표적인 구현 예에서, 정확하게 하나의 채널 (41, 42)은 굴곡 챔버 (21) 또는 신장 챔버 (22)로부터 하우징 (10)으로 이어진다. 하우징 (10)에 체결되는 것은 개별 구성요소로 구성된 밸브 블록 (60)이다. 밸브 블록 (60)은 점선 테두리로 개략적으로 나타낸다. 밸브 블록 (60) 내부에 채널들 (41, 42)과 함께 굴곡 챔버 (21)와 신장 챔버 (22) 사이의 유체 커넥션을 형성하는 유동 채널 (63, 64, 65, 66, 67)이 형성된다. 도 1에 따른 대표적인 구현 예에서, 2개의 유동 채널 쌍 (63, 64, 65, 66)은 밸브 블록 (60)과 하우징 (10) 사이의 접점에 형성되고, 유동 채널 쌍은 2개의 섹션 (section)으로 분리되는 채널 (41, 42)에 상응하게 위치된다. 도 1에 따른 대표적인 구현 예에서, 굴곡 챔버 (21) 또는 신장 챔버 (22)의 채널 (41, 42)은 2개의 채널 섹션에 걸쳐 하우징 (10) 내에서 나눠져서, 이들 섹션은, 밸브 블록이 하우징 (10)에 고정될 때, 유동 채널 (63, 64 또는 65, 66)에 상응하는 밸브 블록 (60) 내에 위치된다. 나타낸 하우징 (10)의 구현 예에서, 오직 정확히 하나의 채널 (41 ,42)은 굴절 챔버 (21) 또는 신장 챔버 (22)로부터 하우징 (10)에서 이어져, 하우징 (10) 자체는 각각의 채널 (41, 42)을 형성하기 위한 최소한의 재료 손실만으로 적재된다. 결과적으로, 오직 적은 수의 채널 (41, 42), 즉, 추가로 매우 짧게 구성될 수 있는, 2개의 채널만이 형성되어야 하기 때문에, 하우징 (10) 내의 응력은 감소된다.
밸브 블록 (60) 내에서, 유동 채널 (63, 64, 65, 66)은 모든 유동 채널 (63, 64, 65, 66)이 밸브 블록 (60) 내에서 하나로 합쳐져 서로 유체 커넥션을 설정하는 보어 (68, bore) 또는 별모양 지점으로 이어진다. 밸브 블록 (60) 내에 또한 체적 변동을 보상하기 위해 필요한 보상 체적 (70)이 형성된다. 보상 체적 (70)은 유동 채널 (67)을 통해 유동 채널 (63, 64, 65, 66, 67)의 보어 (68) 또는 별모양 지점과 유동성있게 결합된다.
밸브 블록 (60)의 접점으로부터 보어 (68) 또는 유체 별모양 지점으로, 제어 밸브 (51, 52)와 역류방지 밸브 (53, 54)는 개별 유동 채널 (63, 64, 65, 66)에 배열된다. 굴곡 챔버 (21)로부터, 제1 유동 채널 (63)은 제1 스프링-적재된 역류방지 밸브 (53)가 장착된 제2 유동 채널 (64)과 마찬가지로, 제1 제어 밸브 (51)를 통해 공동 보어 (68)로 이어진다. 제1 역류방지 밸브 (53)는 공동 보어 (68)를 향한 방향으로 또한 신장 챔버 (22)로 굴곡 챔버 (21)로부터의 유체 통로를 차단한다. 따라서, 굴곡의 경우 또는 굴곡 챔버 (21) 내의 체적을 감소시키기 위해 피스톤 (30)이 챔버 (20)로 구동될 때, 유압 유체가 공동 보어 (68) 또는 별모양 지점을 통해 보상 체적 (70)으로 또는 거울 이미지로 배열된 제어 밸브 (52, 54)로 안내되기 전에 전체 유압 유체는 제1 제어 밸브 (51)를 통과해야 한다. 제2 제어 밸브 (52)와 제2 역류방지 밸브 (54)는 유동 채널 (65, 66)을 통해 신장 챔버 (22)로 이어지는 채널 (42)로 연결된다. 공동 보어 (68) 또는 유체 별모양 지점 (68)으로부터, 유동 채널은 제2 제어 밸브 (52)를 통해 신장 챔버 (22)로 이어지며, 제2 스프링-적재된 역류방지 밸브 (54)가 배열되는 추가 유동 채널 (66)은 신장 챔버 (22) 또는 신장 챔버 (22)로 채널 (42)을 이어주는 하우징 (10) 내측의 채널로 이어진다. 2개의 역류방지 밸브 (53, 54)는 연결 채널을 통해 서로 그리고 공동 보어 (68)와 결합된다. 대안으로, 역류방지 밸브 (53, 54)와 연관된 밸브 블록 (60) 내측의 유동 채널 (64, 66)은 공동 보어 (68) 또는 유체 별모양 지점으로 개별적으로 안내된다. 역류방지 밸브 (53, 54)는 공동 유압 별모양 지점 (68)으로의 고압 라인 (high-pressure line)을 차단하고 고압 측의 제어 밸브 (51, 52)가 통하는 경우에만 별모양 지점 (68)으로부터 저압 챔버 (low-pressure chamber)로의 유동을 허용한다.
공동 보어 (68)는 실린더형 보어일 필요는 없다; 중요한 요인은 모든 저압 라인이 만나는 지점 또는 유체 공간이 형성되는 것이다.
고압 라인은 유압 유체가 각각의 챔버로부터 직접 밀려지는 라인 또는 유동 채널이다; 저압 라인은 유동 방향으로 볼 때 제어 밸브 (51, 52) 또는 역류방지 밸브 (53, 54) 이후에 위치된 채널이며, 별모양 지점 (68), 보상 체적 (70) 또는 유압 유체가 유동하는 특정 저압 챔버 중 어느 하나로 이어진다.
도 2는 밸브 블록 (60)이 오직 2개의 채널 접점을 통해 하우징 (10)과 결합되는 본 발명의 변형을 나타낸다. 장착된 상태에서, 제1 채널 (41)은 제1 연결부 (61)와 대향으로 위치하고 배열되고, 제2 채널 (42)은 제2 연결부 (62)와 대향으로 위치하고 배열되어, 유압 유체는 굴곡 챔버 (21)로부터 신장 챔버 (22)로 유동할 수 있다. 나타낸 대표적인 구현 예에서, 채널 (41, 42)은 하우징 (10) 밖을 향해 방사상으로 신장된다. 대안으로, 채널 (41, 42)이 하우징 (10)의 말단면 (11, 12)에서 가이드되고 피스톤 (30)의 움직임 방향에 적어도 부분적으로 평행하게 진행되는 것이 가능하고 제공된다. 밸브 블록 (60)은 이때 하우징 (10)으로 나사 결합되거나 또는 말단면에서 고정된다. 대안으로, 밸브 블록 (60)이 측면에서 하우징 (10)으로 체결된 경우, 이는 유압 액추에이터의 전체 길이를 감소시켜, 이러한 변형은 설치 공간이 거의 없는 경우 선택된다. 밸브 블록 (60) 내에, 각각의 연결부 (61, 62)는 2개의 유동 채널 (63, 64, 65, 66)로 나뉜다. 피스톤 (30)은 피스톤 로드 (35)를 통해 화살표로 표시된 방향으로 좌측으로 이동되어, 굴곡 챔버 (21)는 더 작게 되고 굴곡 챔버 (21)의 유압 유체는 압력 하에 놓인다. 유압 유체는 채널 (41)을 통해 제1 연결부 (61)로, 거기로부터, 2개의 유동 채널 (63, 64)로 굴곡 챔버 (21) 밖으로 유동한다. 제1 정지 밸브 (53)로 인해, 어떤 유압 유체도 상부 유동 채널 (64)을 통해 흐르지 않을 것이다. 그러므로 유압 유체는 보어 (68) 또는 공동 유체 별모양 지점을 향한 방향으로 제1 제어 밸브 (51)를 통해 안내된다. 보어 (68)로부터, 제1 제어 밸브 (51)를 통해 통과한 후 조절된 (throttled) 유압 유체는, 밸브 위치에 따라, 제어 밸브 (52)를 통해, 역류방지 밸브 (54)를 통해, 또는 제2 제어 밸브 (52)를 통해 지나가고 또한 제2 역류방지 밸브 (54)를 통해 지나간다. 각 밸브 (52, 54)를 통과한 후, 유압 유체는 채널 (65, 66)을 통해 제2 연결부 (62)로 그리고 그로부터 채널 (42)을 통해 신장 챔버 (22)로 안내된다. 굴곡 움직임의 경우, 즉, 피스톤 (30)이 좌측으로 변위될 때, 피스톤 로드 (35)는 신장 챔버 (22)로 들어가고, 이용 가능한 챔버 체적이 들어가는 피스톤 로드 (35)의 체적에 의해 감소되어, 굴곡 챔버 (21)로부터 유압 유체의 일부는 유동 채널 (67)을 통해 보상 체적 (70)으로 유동한다. 굴곡 방향의 댐핑 저항 (damping resistance)은 제1 제어 밸브 (51)를 통해 더불어 제2 역류방지 밸브 (54)의 스프링 하중을 통해 그리고 또한 제2 제어 밸브 (52)를 통해 조절될 수 있다.
도 3에 나타낸, 반대 움직임의 경우, 피스톤 로드 (35)는 신장 챔버 (22) 밖으로 당겨지고, 피스톤 (30)은 우측으로 이동된다. 따라서, 힘은 신장 챔버 (22) 내층의 유압 유체에 가해지고, 압력 하의 유압 유체는 채널 (42)을 통해 제2 연결부 (62)로 그리고 거기로 부터, 유동 채널 (65, 66)로 지나간다. 제2 역류방지 밸브 (54)는 유동 채널 (66)을 통한 통로를 차단하여, 유압 유체는 제2 제어 밸브 (52)와 유동 채널 (65)을 통해 보어 (68)로 신장 챔버 (22) 밖으로 유동한다. 거기로부터, 제1 역류방지 밸브 (53) 및 제1 제어 밸브 (51)를 통해, 채널 (63, 64)을 통해, 제1 연결부 (61)로 그리고 굴곡 챔버 (21)로 통해 지나간다. 부족한 유압 유체의 체적은 압력 하에 보상 체적 (70)으로부터 제공된다.
도 4는 나사 (80) 형태의 보어 (68) 또는 유체 별모양 지점의 가능한 구조를 나타내고, 여기에, 유동 채널 (63, 64, 65, 66, 67)을 연결하기 위한 4개의 연결 채널이 형성된다. 연결 채널 (83, 84, 85)은 볼 수 있으며, 제2 역류방지 밸브 (54)로부터 남아있는 유동 채널 (63, 64, 65, 67)로 유동 채널 (66)을 연결하는 4개의 연결 채널은 나타나지 않는다. 마찬가지로 역류방지 밸브 (53, 54) 하류의 유동 채널 (66, 64)이 공동 채널을 형성하기 위해 결합된 경우 오직 3개의 연결 채널 (83, 84, 85)만이 제공될 수 있다. 연결 채널 (83, 84, 85)의 T-형태의 교차가 얻어진다. 연결 채널은 나사 샤프트의 길이방향 범위에 대해 방사상으로 형성된다. 나타낸 대표적인 구현 예에서, 연결 채널 (83, 84, 85)은 나사 샤프트 내의 중간에서 만난다. 또한, 나사 샤프트의 길이방향 범위에 형성된 연결 채널 (87)은 보상 체적 (70)으로 이어지거나, 또는 보상 체적 (70)으로 이어지는 유동 채널 (67)로 이어진다. 따라서, 나사 (80)를 이용하여, 한편으로 모든 유동 채널 (63, 64, 65, 66, 67)들 사이의 유체 커넥션이 형성되고 다른 한편으로 밸브 블록 (60)과 하우징 (10) 사이의 기계적 연결이 형성된다. 나사 (80)는 적어도 2개의 저압 채널의 연결을 형성하고 선형 유압 시스템의 다중 구성요소의 기계적 연결을 동시에 제공할 수 있다. 나사 (80)는 유체 별모양 지점 또는 연결 지점일 필요는 없지만 별모양 지점별모양 지점 보어 (68)로 저압 채널을 통해 연결될 수 있다.
하우징 (10) 에서 또는 안의 밸브 블록 (60)의 기계적 고정과 나사 (80)의 모든 채널의 유체 커넥션의 결합을 통해 유압 액추에이터의 전체 크기가 더 작아진다. 더욱이, 하우징 (10)과 거기에 위치한 피스톤 (30)을 갖는 실린더의 복잡성이 크게 감소된다. 오직 2개의 채널 (41, 42)만이 하우징 (10) 밖으로 이어지고 유압 유체를 밸브 블록 (60)으로 안내하며, 상기 밸브 블록에 제어 밸브 (51, 52), 역류방지 밸브 (53, 54) 및 보상 체적 (70)이 배열된다.
도 5는 나사 (80)의 단면을 나타낸다. 나사 샤프트의 길이방향 범위의 연결 채널 (87)의 구조와 나사 (80)의 길이방향 범위에 대해 방사상으로 지향된, 연결 채널 (83)의 수직 방향이 나타난다.
도 6은 보조기로의 유압 액추에이터 (100)의 연결의 응용 실시 예를 나타낸다. 나타낸 대표적인 구현 예에서, 보조기는 하부 허벅지의 모든 조인트에 연결된다. 유압 액추에이터 (100)는 체결 스트랩을 통해 상부 다리에 체결된, 상부 다리 파트 (2)에 대해 원위의 체결 지점에 고정된다. 상부 다리 파트 (2)는 허리 스트랩 또는 힙 소켓 (hip socket)으로 관절 방식으로 근위에 연결되고, 발 지지부를 가진, 하부 다리 파트 (3)에 대한 선회 축 (4)을 통한 관절 방식으로 말단으로 연결된다. 하부 파트 (3)는 신장 방향 및 굽힘 방향으로 상부 다리 파트 (2)에 대해 선회 축 (4)을 중심으로 선회될 수 있다. 유압 액추에이터 (100)는 상부 다리 파트 (2)와 하부 다리 파트 (3) 모두에 장착된다. 하우징 (10)으로부터 돌출된 피스톤 로드 (35)는 하부 다리 파트 (3)에 체결된다. 상부 다리 파트 (2)와 하부 다리 파트 (3) 사이의 선회 움직임은 유압 액추에이터 (100)에 의해 보조되거나 댐핑된다.
대안 응용 실시 예가 도 7에 나타내며, 여기서, 유압 액추에이터 (100)는 상부 다리 소켓 형태의 인공기관 상부 파트 (5)와 하부 다리 파트 (7) 사이에 배열된다. 상부 파트 (5)와 하부 파트 (7)는 선회 축 (6)을 중심으로 선회할 수 있도록 인공기관 무릎 조인트에서 서로 연결된다. 베어링 시트 (bearing seat)를 가진 하우징 (10)은 아암 (arm)의 상부 파트 (5)에 체결되고, 반면 보이지 않는 피스톤 로드는 하부 다리 파트 (7)에 장착된다. 굽힘 및 신장시, 유압 액추에이터 (100)는 선형 힘이 가해지고 피스톤 로드는 구동되거나 하우징 (10)의 밖으로 당겨진다.
10: 하우징, 11: 말단면, 12: 말단면, 20: 챔버, 21: 굴곡 챔버,
22: 신장 챔버, 30: 피스톤, 35: 피스톤 로드, 41: 채널, 42: 채널,
51: 제1 제어 밸브, 52: 제2 제어 밸브, 53: 제1 역류방지 밸브,
54: 제2 역류방지 밸브, 60: 밸브 블록, 61: 제1 연결부,
62: 제2 연결부, 63: 유동 채널, 64: 유동 채널, 65: 유동 채널,
66: 유동 채널, 67: 유동 채널, 68: 보어, 70: 보상 체적,
80: 나사, 83: 연결 채널, 84: 연결 채널, 85: 연결 채널, 87: 연결 채널,
100: 유압 액추에이터

Claims (13)

  1. 하우징 (10), 상기 하우징 (10)에 배열되거나 형성된 챔버 (20), 및 하우징 내에 움직일 수 있게 장착되고 상기 챔버 (20)를 굴절 챔버 (21)와 신장 챔버 (22)로 나누는 피스톤 (30)을 구비하되, 유압 유체를 위한 채널 (41, 42)이 상기 굴절 챔버 (21)와 신장 챔버 (22) 각각으로부터 하우징 (10)으로 이어져 굴곡 챔버 (21)와 신장 챔버 (22) 사이의 유체 커넥션(fluidic connection)을 생성하며, 여기서, 적어도 하나의 밸브 (51, 52, 53, 54)가 상기 유체 커넥션에 배열되는 유압 액추에이터로서,
    상기 채널 (41, 42)은 상기 하우징 (10)으로부터 밸브 블록 (60)으로 이어지며, 상기 밸브 블록 (60)에서 적어도 하나의 밸브 (51, 52, 53, 54)가 배열되고 상기 채널 (41, 42)과 유동성있게 결합되며, 상기 밸브 블록 (60)은 하우징 (10)에 연결되는 것을 특징으로 하는, 유압 액추에이터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 밸브 블록 (60)은 하우징 (10)에 분리 가능하게 체결되는 것을 특징으로 하는, 유압 액추에이터.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    적어도 2개의 제어 밸브 (51, 52) 및 적어도 2개의 역류방지 밸브 (53, 54)가 상기 밸브 블록 (60)에 배열되는 것을 특징으로 하는, 유압 액추에이터.
  4. 전술한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    보상 체적 (70)이 상기 밸브 블록 (60) 또는 하우징 (10)에 배열되는 것을 특징으로 하는, 유압 액추에이터.
  5. 전술한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    유동 채널 (63, 64, 65, 66, 67)이 상기 밸브 블록 (60)에 배열되고, 모든 유동 채널이 서로 유동성있게 결합된 것을 특징으로 하는, 유압 액추에이터.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 밸브 블록 (60) 내의 모든 유동 채널 (63, 64, 65, 66, 67)은 보어 (68, bore)와 유동성있게 결합되는 것을 특징으로 하는, 유압 액추에이터.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 유동 채널 (63, 64, 65, 66, 67)을 서로 연결하는 연결 채널 (83, 84, 85, 87)을 가진 나사 (80)가 상기 보어 (68) 내에 삽입되는 것을 특징으로 하는, 유압 액추에이터.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 나사 (80)는 하우징 (10)으로 밸브 블록 (60)을 고정하는 것을 특징으로 하는, 유압 액추에이터.
  9. 청구항 5 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 굴곡 챔버 (21)와 신장 챔버 (22)로부터의 채널 (41, 42)을 위한 연결부 (61, 62)는 밸브 블록 (60) 내에 형성되고 상기 연결부 (61, 62)는 2개의 유동 채널 (63, 64; 65, 66)로 나눠지고, 상기 2개의 채널 중 하나는 조절 가능한 스로틀 밸브 (51, 52)가 제공되고 다른 하나는 역류방지 밸브 (53, 54)가 제공되는 것을 특징으로 하는, 유압 액추에이터.
  10. 청구항 5 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
    스로틀 밸브 (51, 52)는 유동 채널 (63, 64, 65, 66, 67)의 결합 지점의, 유입 방향에서, 상류에 위치되는 것을 특징으로 하는, 유압 액추에이터.
  11. 전술한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    정확히 2개의 채널 (41, 42)이 하우징 (10)으로부터 이어지는 것을 특징으로 하는, 유압 액추에이터.
  12. 전술한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브 블록 (60)은 하우징 (10)의 말단면 (11, 12)에 배열되는 것을 특징으로 하는, 유압 액추에이터.
  13. 전술한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유압 액추에이터는 실린더형 챔버 (20)와 실린더형 챔버 내에 길이방향으로 변위 가능한 방식으로 장착된 피스톤 (30), 및 상기 하우징 (10)으로부터 가이드되는 피스톤 로드 (35)를 가진 선형 유압 액추에이터로서 구성되는 것을 특징으로 하는, 유압 액추에이터.
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