KR950012266B1 - 유량 제어 밸브 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

유량 제어 밸브 장치

제1도는 본 발명의 유량 제어 밸브 장치의 한 실시예를 나타낸 개략 단면도.

제2도는 본 발명의 특징인 플러그 커넥터(plug connector)에 설치된 튜브형 부재(部材) 주위의 압력유체의 흐름을 설명하기 위한 도.

제3a, b 및 c도는 제2도에 나타낸 튜브형 부재의 변형예를 나타낸 도.

제4도는 종래 장치의 개략 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 유량 제어 밸브장치 2 : 밸브 하우징(housing, 틀)

3 : 밸브공(孔) 4 : 펌프 P로부터의 압유(壓油)공급통로

5 : 탱크 T로의 압유 환류 통로 6 : 밸브 스풀(valve spool)

7 : 세트 스프링 8 : 유체 기기로의 압유공급통로

9 : 플러그커넥터 10 : 소직경(小直徑)개구

11 : 조징 로드(rod)부 12 : 미터링 구멍(metering orifice)

14 : 통로공 15 : 저압실

16 : 고압실 20 : 튜브형 부재

21 : 소공 22 : 내부통로

23 : 슬릿(slit)

본 발명은 자동차용 파워 스티어링 시스템 등에 사용하기 적당한 유량 제어 밸브 장치의 개량에 관한 것이다. 예를 들어, 유압식 파워 스티어링 시스템에 있어서, 유압발생원의 구실을 하는 오일 펌프는 자동차 엔진에 의해 구동되므로, 펌프로부터의 압유의 방출량은 엔진 속도에 비례해서 증감된다.

따라서, 이와 같은 펌프는 펌프 방출량이 소량일 때라도 유체 시스템으로서, 파워 스티어링 시스템의 작동을 방해하지 않을 충분한 유량을 공급할 수 있는 용량이 요구된다. 그러나, 이러한 용량을 가진 펌프는 각 부분에서 여러 가지 문제점을 감당하기 위해 엔진의 고속영역에서는 불필요하게 많은 유량을 공급한다. 게다가, 종래의 시스템에 있어서, 공급 유량을 일정하게 제어하기 위한 유량 제어 밸브 장치는 일반적으로 펌프와 파워 스티어링 사이의 유압 경로에 설치되어 불필요한 압유를 탱크로 되돌려 보낸다.

이러한 종류의 유량 제어 밸브 장치로서는, 제4도에 나타낸 것과 같은 구성을 갖는 장치가 공지되어져 있다.

이 장치는 간단히 설명하면 다음과 같다.

참고 부호 1로 표시한 유량 제어 밸브 장치는 펌프본체와 일체 또는 일체적으로 형성된 밸브 하우징 2과, 그 하우징 2의 일부에 한끝이 열려있는 밸브공 3, 그 밸브공 3의 축방향의 중앙부에 일정한 간격을 두고 개구된 펌프 P로부터 압유를 공급하는 압유 공급 통로 4와 탱크T로 압유를 환류하기 위한 압유 환류 통로 5, 상술한 밸브공 3에 미끄러져 움직이도록 설치된, 두 개의 통로 4와 5를 선택적으로 연통, 차단하는 밸브스풀 6, 그 스풀 6을 밸브공 3의 개구단측에 대해 비스듬히 상기 통로 4와 5를 차단하기 위한 세트 스프링 7과 밸브공 3의 개구단에 맞물려 있고, 그 내부에 펌프로부터의 압류공급통로 4와 연통해서 압유를 파워 스티어링 PS에 공급하는 압유 공급통로 8를 갖는 플러그 커넥터 9로 구성되어 있다.

소직경 개구 10는 커넥터 9의 압유공급통로 4에 근접한 부분에 형성되며, 소직경 개구 10를 관통해서 늘어져 있고, 그 말단에 대직경두부를 가진 조정 로드부 11는 스풀 6과 동축으로 일체적으로 설치되어 있고, 거기에 펌프 P로부터의 압유 공급 유량에 따라 스풀 6을 스프링 7의 바이어스력(biasing force)에 대항해서 이동시키고, 통로 4를 탱크T로의 통로 5에 선택적으로 연통하도록 미터링 구멍 12이 형성되어 있다.

즉, 그 구멍 12 하류측의 압력은 커넥터 9의 지름방향에 형성된 통로공 13a과 이것에 접속된 고리모양 리세스(recess) 13b를 관통하는 밸브 하우징 2에 형성된 통로 공 14에 의해 스풀 6의 스프링 7측의 끝부분에 형성된 저압실15로 도입된다.

한편, 구멍 12 상류측의 압력은 공급 통로 4로부터 밸브공 3내에서 스풀 6의 조정 로드부 11가 돌출되어 설치된 끝면(端面)과 상기 구멍 12을 형성하는 소직경 개구 10사이에 형성된 고압실 16로 도입된다.

그 결과, 스풀 6은 압유의 공급 유량에 따라 구멍 12 전후에서 생긴 차압에 의해 서로 다른 방향으로 움직이고, 탱크 T로 환류되는 양을 조정하여 공급통로 8로의 공급유량을 일정하게 유지하도록 작동한다.

참고 부호 17은 커넥터 9의 내부끝으로부터 고압실 16을 형성하기 위해 돌출되어 설치된 스풀 6의 고압측으로의 이동량을 일정위치에서 위치규제하기 위한 스타퍼실린더(stopper cylinder)이다.

참고 부호 17a는 스타퍼 실린더 17내로 압유를 도입하기위한 공부이고 : 6a는 스풀(6)의 양통로 4와 5를 차단하기 위한 랜드부 6a에 인접해서 형성된, 환류 통로5에 접속된 고리모양 리세스이다.

상술한 것을 제외하고 이들을 포함한 기타 구성이나 작동등은 종래부터 주지되어 있으며, 상세한 설명은 생략한다.

상술한 유량 제어 밸브 장치에 있어서, 미터링 구멍 12이 유량제어를 실행키위한 스풀 6을 이동시키기 위해 압유 공급통로에 설치되어야만 하므로, 구멍 12의 존재에 의해 유도된 압력 손실을 피할 수 없다.

즉, 스풀 6의 단면적을 A, 미터링 구멍 12 전후의 압력을 P₁,P₂, 스프링 상수를 k, 스프링 7의 편향량을 x, 세트시의 편향량을 δ라고하면, 하기의 방정식이 얻어진다.

더욱이, 하기 방정식에 의해 나타낸 압력차는 스풀 6을 움직이기 위해 필요하다 :

구멍 12의 통로들처럼 각각의 부분들이 상기 상태에 따라 설정되어야 하므로, 압력 손실의 발생을 피할 수 없다. 그러나, 최근에 에너지 절약에 대한 강한 요구가 제기되고, 상술한 미터링 구멍 12에 의해 발생되는 압력 손실을 최소화할 수 있는 밸브 구성이 계속해서 요망되어 왔다.

또한, 이 형태의 유량 제어 밸브장치는 단순한 구성, 가벼운 무게 및 낮은 제조단가가 요구되며, 각 부분의 가공도 손쉽게 하기위한 어떤 대책이 또한 필요하여 이들 상태들을 고려해야만 한다.

본 발명의 목적은 전체 장치의 구성을 단순화하고, 각부분의 가공성을 향상시킨 유량 제어 밸브 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 종래의 장치와 비교해서, 압력유체 공급 시스템에 있어서 압력 손실 감소에 의해, 압력차와 함께 유량 제어를 실행하기 위한 스풀을 작동시키기 위해 필요한 미터링 구멍에 있어서의 압력 강하폭을 억제할 수 있는 유량 제어 밸브 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해, 스풀이 가동적으로 들어가는 밸브공을 가진 하우징, 스풀과 플러그 커넥터 사이의 펌프로부터 압력 유체가 도입되기 위한 고압실을 형성하기위해 스풀의 한 끝부분에 마주보고 설치된 플러그 커넥터, 고압실 맞은편의 플러그 커넥터의 한 부분에 형성되는 소직경 개구, 유체시스템으로 압력 유체를 공급하기 위해 플러그커넥터에 형성되는 소직경 개구와 접속된 공급통로, 소직경개구를 관통해서 플러그커넥터에서 한 끝부분으로부터 공급통로로 늘어져 있는 조정 로드부를 갖는 스풀, 소직경개구와 조정 로드사이에 형성되는 미터링 구멍, 스풀의 다른 끝부분에 형성되고, 구멍에서 보다 낮은 압력을 갖는 저압실에 대해 미터링 구멍의 하류측 압력을 도입하기 위해 형성되는 압력 도입 통로, 플러그 커넥터내의 공급통로의 한 부분에 고정된 튜브형 부재, 그곳에서 튜브형 부재는 스풀의 움직임을 조절하기 위한 스타퍼로서 작용하기 위해, 고압실쪽으로 스풀의 움직임을 조절하기위해, 스풀의 조정로드부의 말단과 결합하며, 여기에서 공급 통로와 연통하는 소공부가 튜브형 부재내에 형성되고, 그리고, 소공부 및 스풀의 다른 끝부분으로 늘어져 있는 압력 도입 통로와 연통하는 튜브형 부재의 내부 통로를 갖춘 유량 제어 밸브장치가 제공된다.

본 발명에 따르면, 플러그커넥터의 지름 방향으로 삽입 고정된 투브형 부재는 스풀의 움직임을 조정해서 위치결정하기 위한 스타퍼수단으로 사용되며, 소공부를 통해서 튜브형 부재와 연통하는 내부 통로에서의 압력은 튜브형부재를 통한 압력 유체 유동에 의해 저하되며, 종래 장치들에 비해 압력 강하폭이 큰 압력을 스풀의 다른 끝부분의 저압실로 도입된다.

또한, 미터링 구멍에서의 압력 강하폭이 종래의 장치와 비교해서 억제될 수 있으므로 압력 유체 공급 시스템에서의 압력 손실을 감소시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고로 해서 상세히 설명한다.

제1도와 제2도는 본 발명에 따른 유량 제어 밸브장치의 실시예를 나타낸 도이다. 제1도 및 제2도에 있어서, 제4도에서처럼 참고부호는 같은 부분에 붙였고, 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에 따르면, 플러그 커넥터 9는 밸브공 3내에서 스풀 6의 한 끝부분에서 압유가 도입되는 고압실을 형성하는 소직경 개구 10와 이것에 접속된 파워 스티어링 PS로 압유를 공급하기 위한 공급통로를 가지며, 밸브공 3의 개구단에 설치되어 있다.

상기 플러그 커넥터 9에 있어서, 공급통로 8와 연통하고 있는 소공 21을 갖는 파이프 부재에 의해 구성된 튜브형 부재 20는 커넥터의 지름 방향으로 삽입되고, 공급통로 8에 인접한 곳에 고정되는데, 그곳에서 튜브형 부재 20는 고압실 16쪽으로 스풀 6의 움직임을 조절하기 위해 소직경 개구 10를 통과해서 스풀 6의 끝부분으로부터 늘어진 조정로드부 11의 말단부와 결합할 수 있다.

튜브형 부재 20내의 내부통로 22는 소직경 개구 10와 조정로드부 11로 구성되는 미터링 구멍 12의 하류측의 압력을 스풀 6의 다른 끝부분의 저압실 15로 도입하기위한 압력 도입통로로 사용되는 고리모양 리세스의 한부분에 접속된다.

이와 같은 구성과 함께, 플러그 커넥터 9의 내부단으로부터 돌출되어 스풀 6의 움직임을 조절하는 종래의 스타퍼실린더 대신에, 플러그커넥터 9의 지름 방향으로 삽입 고정된 튜브형 부재 20가 스풀 6의 움직임을 조절해서 위치결정하기위한 스파터 수단으로 사용된다. 또한, 구성이 간단하고, 튜브형 부재 20에 의한 위치결정은 임의의 위치 설정도 가능하다.

본 발명의 장치는 종래의 장치에 비해 각 부분의 가공성 면에서 우수할 뿐 아니라, 경량이며 제조단가도 낮출 수 있다. 또한, 본 발명에 의해서, 소공 21을 관통해서 튜브형부재 20와 연통된 내부 통로 22에 있어서의 압력을 튜브형부재 20를 관통한 압유의 유동에 의한 분무 효과나 컬럼에 의한 유선(有線)의 박리 현상에 의해 감소시킬 수 있다.

종래의 장치에서 보다 압력 강하폭이 큰 압력이 스풀 6의 다른 끝부분의 저압실로 도입될 수 있으므로, 미터링구멍 12에서의 압력 강하폭은 종래의 장치와 비교해서 상대적으로 억제될 수 있다. 그 결과, 압력 유체 공급시스템에서의 압력 손실은 감소될 수 있다.

즉, 미터링 구멍 12에 의해 압력이 저하된 공급통로 8에서의 압력이 P₂이더라도, 소공21을 가진 튜브형부재 20가 사용되므로, 내부 통로 22내의 압력은 하기와 같이 된다 :

상기에서, ΔP는 상술한 분무효과나 컬럼에 의한 유선박리현상에 의한 압력강하치이다. 강하된 압력 P₃가 스풀 6을 움직이도록 저압실에 도입되므로, 종래장치에서 미터링 구멍 12에 의한 압력강하가 동일하다면 스풀 6은 ΔP·A/K의 양만큼 더 많이 움직일 수 있다.

즉, 미터링 구멍 12에서의 강하치는 상대적으로 감소될 수 있고, 압력 손실은 동일유량의 압유가 파워 스티어링 PS에 도입된다면 종래 장치와 비교해서 감소될 수 있다. 또한, 에너지 절약이 가능하며, 오일 온도 상승, 펌프의 발열에 의한 고무 등의 열화(劣化)나 미끄러져 움직이는 부품의 마모 등을 방지할 수 있다.

상술한 실시예에서, 제2도에 나타낸 것처럼, 소공 21은 튜브형 부재 20의 유동과 반대측의 중앙부에 형성된다.

그러나, 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제3a도에 나타낸것처럼, 소공은 유동에 수직인 방향에서 형성될 수도 있다. 즉, 유동에 대한 소공 21의 방향은 다양한 상태에 따라 임의로 설정할 수 있다. 또한, 상기 실시예에서, 튜브형 부재 20는 파이프 부재에 의해 구성되며, 소공은 튜브형 부재 20의 한 부분에서 형성된다.

그러나, 제3b도나 3c도에 나타낸 것처럼, 스프링 핀에 의해 구성된 튜브형 부재 20를 소공부처럼 임의의 방향에 형성된 슬릿 23을 사용하기위해 이용할 수 있다. 즉, 소공 21이나 슬릿 23은 내부 통로 22의 압력이 이들 소공부의 존재하에 튜브형 부재 20주위의 유체흐름의 영향에 의해 저하되도록 하는 것이 아니다.

본 발명은 상기 실시예의 구조에 한정되는 것이 아니다. 그러나, 유량 제어 밸브 장치 1의 각 부분의 모양 및 구조는 다양하게 임의로 수정 및 변경될 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 유량 제어 밸브 장치 1는 상술한 파워 스티어링 뿐만 아니라 동일한 효과를 얻기위해 다양한 압력 유체를 사용하는 각종 유체 시스템에도 사용될 수 있다.

상술한 것처럼, 본 발명에 따른 유량 제어 밸브 장치는 밸브공내에서 스풀의 한 끝부분에서 압력유체가 도입되는 고압실을 형성하는 소직경 개구와 이것에 접속된 유체 시스템으로 압력 유체를 공급하기 위한 공급 통로를 가지며, 밸브공의 개구단에 설치된 플러그 커넥터를 구비하고 있다.

공급 통로와 연통된 소공부를 갖는 튜브형 부재는 커넥터의 지름방향으로 삽입되고, 공급 통로에 인접한 곳에 고정되는데, 그곳에서 튜브형 부재는 고압실쪽으로 스풀의 움직임을 조절하기 위해 소직경 개구를 통과해서 스풀의 끝부분으로부터 늘어진 조정로드부의 말단부와 결합한다.

튜브형 부재의 내부통로는 소직경 개구와 조정 로드부로 구성되는 미터링 구멍의 하류측의 압력을 스풀의 다른 끝부분의 저압실로 도입하기 위한 압력 도입 통로의 한 부분에 접속된다.

또한, 이러한 단순한 구성에도 불구하고, 커넥터의 지름방향으로 삽입 고정된 튜브형 부재는 스풀의 움직임을 조절해서 위치 결정하기 위한 스타퍼 수단으로 사용될 수 있다.

종래의 장치에 있어서, 커넥터의 내부단에서 사용된 스타퍼 실린더와 같은, 가공성에 있어서의 문제가 있는 구성부분들이 생략될 수 있으므로, 구성이 단순화될 수 있고, 전 장치의 무게와 제조가격을 낮출 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 소공부를 통과해서 투브형 부재와 연통된 내부 통로내에서의 압력이 튜브형 부재를 관통하는 압력 유체 유동에 의해 저하될 수 있으므로, 종래 장치에서 보다 압력 강하폭이 큰 압력이 스풀의 다른끝부분의 저압실로 도입될 수 있다.

그리고, 미터링 구멍에서의 압력 강하폭은 종래의 장치와 비교해서 억제될 수 있고, 압력 유체 공급시스템에서의 압력 손실을 감소시킬 수 있다. 즉, 본 발명에 의해 여러 가지의 우수한 실질적 효과를 얻을 수 있다.

Claims (6)

1. 스풀(6)이 가동적으로 들어가는 밸브공(3)을 갖는 하우징(2) ; 상기 스풀(6)과 플러그 커넥터(9) 사이의 펌프(P)로부터 압유가 도입되기 위한 고압실(16)을 형성하도록 상기 스풀(6)의 한 끝부분에 마주보고 설치된 플러그 커넥터(9), 상기 고압실(16) 맞은편의 상기 플러그 커넥터(9)의 한 부분에 형성된 소직경 개구(10), 유체 시스템으로 압유를 공급하기 위해 상기 플러그 커넥터(9)에 형성되는, 소직경 개구(10)와 접속되고 공급통로(8), 상기 소직경 개구(10)를 관통해서 상기 플러그 커넥터(9)내에서 상기 한 끝부분으로부터 상기 공급통로(8)로 늘어져 있는 조정 로드부(11)를 갖는 상기 스풀(6), 상기 소직경 개구(10)와 상기 조정 로드(11) 사이에 형성되는 미터링 구멍(12), 상기 스풀(6)의 다른 끝부분에 형성되고 상기 미터링구멍(12)에서 보다 낮은 압력을 갖는 저압실(15)에 대해 상기 미터링구멍(12)의 하류측 압력을 도입하기위해 형성되는 압력 도입 통로(13b); 로 구성되는 유량제어밸브장치에 있어서, 스풀(6)의 움직임을 조절하기 위한 스타퍼로 사용되기위해 상기 고압실(16)쪽으로 상기 스풀(6)의 움직임을 조절하도록 상기 스풀(6)의 상기 조정 로드부(11)의 말단부와 결합한, 상기 플러그커넥터(9)내의 공급통로(8) 한 부분에 고정되데, 공급통로(8)와 연통된 소공부(21),(23)는 상기 튜브형부재(20)에 형성되며, 상기 투브형 부재(20)의 내부 통로(22)는 상기 소공부(21),(23)와 상기 스풀(6)의 다른 끝부분까지 연장된 상기 압력도입 통로(13b)와 연통되게 구성된 것을 특징으로 하는 유량제어밸브장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 스풀(6)이 스프링(7)에 의해 상기 고압실(1)쪽으로 기운 것을 특징으로 하는 유량제어밸브장치
3. 제1항에 있어서, 상기 튜브형 부재(20)가 평판 부재로서 실린더 모양으로 구부러져서 형성되며, 상기 실린더의 형성에 따라 생긴 슬릿(23)이 상기 소공부(21),(23)로 형성된 것을 특징으로 하는 유량제어밸브장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 튜브형 부재(20)가 상기 내부 통로(22)와 상기 압력 도입통로(13b)가 연통되도록 통로공(13a)에 인접해서 형성된 것을 특징으로 하는 유량제어밸브장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 통로공(13a)이 각각 마주보고 형성된 두 개의 공으로 구성된 것을 특징으로하는 유량제어밸브장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 통로공(13a)의 두공을 서로 연통시키도록 통로(13b)가 상기 플러그 커넥터(9)의 외부 원주 표면에 형성된 것을 특징으로 하는 유량제어밸브장치.

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