KR960013321B1 - 동일 플런저를 사용하여 차동 트립 압력을 가진 대시 제어밸브 - Google Patents

동일 플런저를 사용하여 차동 트립 압력을 가진 대시 제어밸브 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

동일 플런저를 사용하여 차동 트립 압력을 가진 대시 제어밸브
본 발명은 유압 제동 시스템용 제어밸브에 관한 것이다. 트랙터-트레일러 결합 차량용 공기 브레이크 시스템은 트랙터-트레일러 결합차량에 있는 주차/비상 브레이크를 제어하기 위하여 운전자에 의해 작동되고 대시에 장착된 제어밸브를 필요로 한다. 이러한 차량은 주차/비상 시스템을 통상 갖추고 있는데 여기에서, 템던 스프링 브레이크 액츄에이터는 상기 제어밸브에 의해서 제어되는 풀림(hold-off) 압력에 의하여 풀린 상태로 유지된다. 그러므로 만약 풀림 압력이 방출되면 주차/비상 브레이크는 자동적으로 적용된다.
제어밸브는 차량 운전자에 의해 작동되는 한쌍의 밸브 풀런저를 포함한다. 플린저들 중의 하나는 트레일러 주차/비상 시스템과의 연결을 제어하며, 만약 트랙터가 트레일러가 없는 방식으로 작동된다면 이 시스템과의 연결을 막을 수 있다. 또 다른 하나의 플런저는 트랙터 및 트레일러 양자에 있는 주차/비상 브레이크들을 작동시켜 시스템주차능력을 제공하며, 즉 이러한 플런저의 작동은 트랙터 및 트레일러 양자에 있는 주차/비사 브레이크들을 동시에 작용시키는 것이다. 이러한 종래의 기술 밸브가 미국 특허 제4,330,157호에서 개시되어 있다.
연방 규정은 시스템에서 압력레벨이 소정의 안전 작동레벨 이하로 강하되는 경우에 제어밸브가 트립(trip)하는 것을, 즉 제어밸브가 제어하는 주차/비상 브레이크들을 제어밸브가 자동적으로 작동시키는 것을 요구하고 있다. 산업 관행은 트랙터의 주차/비상 브레이크가 작동되기 전에(즉 고압 레벨에서) 트레일러 브레이크가 작동되도록 하는 것을 더 교시하고 있다. 예컨대 트레일러에 대한 적용은 공급압력이 35psi 내지 45psi 범위에서 일정 압력 이하로 강하할때마다 발생하도록 통상 설계되며, 전체적인 차량에 대한 자동 주차/비상 적용은 압력이 20 내지 30psi 범위에서 일정 압력 레벨로 강하할때 발생한다.
종래의 기술 제어밸브에서 사용된 플런저들이 동일한 것으로 보일지라도 플런저 및 플런저와 결합된 스프링은 트립 압력들 사이에서의 차이를 유지하기 위하여 다소 달라야 한다. 따라서 2개의 상이한 플런저를 위한 가공이 필요하고, 이에따라 밸브가 제조될때 상이한 구성요소가 고려되어야 하며 그리고 수선공은 밸브가 수선될때 플런저가 바꾸어지지 않도록 매우 조심해야 한다. 본 발명은 플런저양자가 동일하고 플런저에 사용되는 스프링이 또한 동일한 2개의 플런저 브레이크 제어밸브를 제공하고 있다. 트립압력에서의 차이는 밸브 하우징에서 변경에 의하여 이하에서 설명하는 바와같이 초래되어진다. 따라서, 트랙터에 대한 주차 브레이크는 트레일러 주차 브레이크가 적용되는 포인트 이하의 소정의 압력차이에서 항상 적용되며 있으며, 그리고 플런저들과 스프링들은 동일하므로 호환 가능하다.
본 발명의 이들 및 다른 장점은 첨부 도면을 참조하여 다음의 설명으로부터 맹백해지게 되며, 첨부된 유일한 도면은 본 발명의 교시에 따라서 이루어진 제어밸브의 단면도이다.
도면을 참조하면, 10으로 통상 나타낸 제어밸브는 플런저(14, 16)를 미끄럼식으로 수용하는 밸브하우징(12)을 포함하고 있다.
상기한 바와 같이 본 발명의 중요한 특징은 플런저(14, 16)가 실질적으로 동일하여 호환 가능하다는 점이다. 플런저(14, 16)는 미국 특허 제4,691,737호에서 보다 완전한 개시되어 있으며 본 발명의 이해를 돕기 위하여 여기서는 필요한 경우에 상세히 개시될 것이다. 제어밸브(14, 16)는 하우징(12)내에서 구획형성된 보어(18, 20)내에서 미끄럼식으로 수용된다.
하우징(12)은 제1공급포오트(22) 및 제2공급포오트(24)를 포함하고 있다. 공급포오트(22, 24)는 차량 압축공기 제동장치의 대응유압 공급회로와 연결되어 있다. 공급포오트(22, 24)는 제2공급포오트(24)에서 압력레벨이 제1공급포오트(22)에서의 압력레벨보다 소정량이상으로 더 높지 않는한 제1공급포오트(22)를 출구통로(28)로 연통시키도록 포오트(22, 24) 사이에서의 압력차이에 반응하는 압력반응셔틀(26)의 양단부에 연통되어있다. 셔틀은 상기한 미국 특허 제4,330,157호에서 상세히 개시되어 있다. 출구통로(28)는 보어(18, 20)의 입구부(30, 32)와 연통되어 있다.
플런저(14, 16) 각각은 입구부(30, 32) 각각에서 미끄럼식 및 밀봉식으로 수용되는 부분(34, 36)을 포함하고 있다. 플런저(14, 16) 각각은 방사형 돌출부(38, 40)를 더 포함하고 있다. 방사형 돌출부(38, 40)는 플런저(14, 16) 각각의 상에서 유압 반응표면(42, 44)을 구획형성하며, 그리고 방사형 돌출부(38, 40)는 원주상으로 뻗어서 방사형으로 돌출하여 아래쪽으로 뻗어있는(도면 참조) 탄성중합체 밸브요소(46, 48)를 또한 갖추고 있다. 밸브요소(46, 48)의 각각은 방사형으로 뻗어있는 표면(50, 52)을 구획 형성하고 있다.
상기한 바와같이 본 발명의 중요한 특징은 플런저(14, 16)의 일부 압력 제어기능들이 상이한 압력레벨에서 작용할지라도 밸브 플런저(14, 16)는 실질적으로 동일하여 호환 가능하다는 점이다. 이러한 상이한 압력레벨들을 방사형 돌출표면(50, 52)에 의해서 얻어진다. 이러한 표면(50, 52)는 보어(18, 20) 각각 상에서 구획형성되어 원주상으로 뻗어있는 밸브시트면(54, 56)과 밀봉식으로 맞물림하는데 적합하게 되어 있다. 비록 플런저(14, 16)가 실질적으로 동일할지라도 밸브 시트면(54, 56)은 다른 내부 직경을 가지며, 따라서, 방사형으로 오프셋된 원주상 평면에서 대응 표면(50, 52)과 맞물림 하게 된다.
상기한 미국 특허 제4,691,737호에서 설명된 바와같이, 표면(50, 52)이 그들의 대응 밸브시트(534, 56)와 맞물림하도록 도시한 도면 아래쪽으로 플런저(14, 16)가 밀어질때, 대응 O-링 시일(58, 60)은 보어(20)의 대직 경부분내로 이동되어, 입구부(30, 32)로부터 플런저(14, 16)내의 통로(62, 64)를 통하여 대응 유압 반응면(42, 44) 각각에 대하여 작용할 수 있는 보어(18, 20)의 부분내로 압력이 연통하도록 한다. 프런저(14, 16)가 호환 가능하기 때문에 유압 반응면(42, 44)이 동일할지라도, 표면(50, 52)이 그들에 상응하는 밸브시트(54, 56)와 밀봉적으로 맞물림되어 유지되는 하향위치에 플런저를 유지시키는 유압으로 인한 힘은 유압 반응면(42, 44)과 그리고 대응 밸브시트(54, 56)에 의해서 한정된 개구부의 직경과의 사이에서의 차이에 상응하는 유효면적에 상응한다. 밸브시트(56)의 직경이 밸브시트(54)의 직경보다 더 크기 때문에 플런저(14)와 연결된 불균형 면적은 플런저(16)와 연결된 대응면적보다 더 작게 될 것이다.
플런저(14, 16)를 대응밸브시트(54, 56)와 밀봉적으로 맞물림하는 상태로 유지하려는 힘은 상기한 유압 반작용력의 함수일 뿐만 아니라 대응 리턴스프링(66, 68)에 의하여 플런저(14, 16)상에 미치는 스프링력의 함수이다.
상기한 바와같이, 본 발명의 중요한 특징은 리턴스프링(66, 68)이 동일하여 호환 가능한 점이다. 그러나 대응 플런저(14, 16) 상에서 스프링(66, 68)에 의해 발휘된 힘은 동일하지 않다. 그 이유는 스프링(66, 68)이 코일식 스프링으로 인하여 대응 플런저상에 발휘된 힘은 표면(50, 52)과 그 대응 밸브시트(54, 56)를 밀봉식으로 맞물림시키는 위치로 플런저(14, 16)가 이동될때 스프링이 굴절되는 거리의 함수이기 때문이다. 스프링(66, 68) 각각은 대응 스프링 공동부(70, 72)내에서 수용된다. 공동부(70, 72)의 깊이는 동일하지 않으며, 공동부(72)는 공동부(70)보다 약간 더 깊다.
스프링(66, 68)이 그 대응 공동부의 끝(74, 76)과 플런저(14, 16)상에 있는 그 대응 표면과의 사이에서 위치하기 때문에, 표면(50, 52)이 그 밸브시트(54, 56)와 밀봉식 맞물림하게 될때 스프링(66, 68)이 편향되는 양은 동일하지 않을 것이다. 스프링 공동부(70)의 깊이가 스프링 공동부(72)의 깊이보다 작아서 스프링(66)이 스프링(68)보다 다소 더 압축되기 때문에, 스프링(66)에 의해 발휘된 힘은 스프링(68)에 의해 플런저(16)상에 발휘된 힘보다 다소 더 크게 될 것이다.
하우징(12)은 트레일러 주차/비상 시스템에 연결된 출구포오트(78) 및 트랙터 주차/비상 시스템에 연결된 또다른 출구포오트(80)를 포함하고 있다. 출구포오트(78)는 보어(18)와 연통되어 있고, 그리고 출구포오트(80)는 보어(20)와 연통되어 있다. 보어(20)는 배기통로(84) 및 일방향 체크 밸브(86)를 통하여 주위 대기에 연통된 배기포오트(82)에 또한 연통되어 있다. 보어(18)는 배기통로(88)를 통하여 배기포오트(82)와 연통되어 있다.
상기 미국 특허 제4,330,157호에서 보다 완전히 설명된 바와같이 체크밸브(86)는 보어(20)로부터 배기포오트(82)로 배기되는 고압 공기가 보어(18)에 연통되도록 하고 이에 의해 도시된 위치쪽으로 플런저(14)를 상향으로 가압시켜, 플런저(16)가 당겨질때마다 트레일러 브레이크 작용을 수행하게 한다. 그러나, 플런저(14)가 예시된 위치쪽으로 이동될때 고압공기는 체크밸브(86)로 인하여 플런저(16)를 작동시키기 위해 채널(84)를 통하여 복귀하는 유동을 할수가 없게된다.
도시한 위치에서, 예시된 최상부 위치에 있는 플런저(16)는 출구포오트(80)에 연통되어 있는 보어(20)를 배기포오트(82)에 연통시킨다. 유사하게 플런저(14)는 출구포오트(78)로부터 보어(18)를 통하여 배기통로(88) 및 배기포오트(82)로의 연통을 허용한다. 따라서 트레일러 및 트랙터 비상/주차 브레이크 양자는 상기된 풀림 압력이 배기포오트(82)로 배기되어, 플런저(14, 16) 양자가 그 최상부 위치에 있기 때문에 작동될 것이다.
차량이 이동될때, 플런저(14, 16) 양자는 도시한 도면 하향으로 밀어져서, 그 대응 표면(50, 52)이 대응 밸브시트(54, 56)와 맞물림하게 한다. 따라서 통로(28)로부터의 공급 압력은 통로(62, 64)를 통하여 보어(18, 20)내로 연통된다. 물론 보어(18, 20)에 연통된 이러한 공급 압력은 또한 출구포오트(78, 80)를 통하여 연동되어서, 풀림 압력을 스프링 브레이크로 공급하게 하여 트랙터 및 트레일러 양자에 있는 브레이크들을 해제하고 이에 의해 차량이 이동하도록 한다.
상기한 바와같이 차량이 주차될때 풀런저(16)는 도시한 도면 사향으로 당겨지게 되고, 이에 의해 출구포오트(80)를 배기포오트(82)쪽으로 통하게 하며, 그리고 이러한 것은 또한 플런저(14)를 자동적으로 이동하게 하여서 출구포오트(78)를 배기포오트(82)와 연통시키게 한다. 따라서 트랙터 및 트레일러 양자의 주차/비상 브레이크들은 플런저(16)의 작동에 의해 동시에 작동된다. 물론, 플런저(16)가 하향위치로 밀어진채로 유지되어 있으면 트레일러 브레이크만이 플런저(14)의 작동에 의해 작동되고 트랙터 브레이크는 해제상태로 유지되게 된다.
중요한 안전 특징은 보어(18, 20)내의 압력이 소정의 트립 압력이하로 하강할때마다 플런저(14, 16)가 도면에서 예시된 위치쪽으로 자동적으로 튀어올라와서 압력 손실로 인한 주차/비상 브레이크의 자동적 적용을 달성하게 한다. 그러나 차량 복원성 및 안전성 이유로 트레일러 브레이크가 적용된 후에(즉 낮은 걸림압력에서) 트랙터 브레이크가 적용되는 것이 필요하다.
상기한 바와같이, 유압이 플런저(14)상에 작용하여 시트(54)에 대하여 밸브 표면(50)을 유지시키는 유효면은 플런저(16)의 대응면보다 다소 작으며, 그리고 스프링(66)에 의하여 플런저(14)상에 발휘된 힘은 스프링(68)에 의하여 플런저(16)상에 발휘된 힘보다 다소 더 크다. 따라서 플런저(14, 16)가 실질적으로 동일하여 호환성이 있을지라도 플런저(14)는 플런저(16)보다 더 높은 압력 레벨에서 튀어올라올 것이다. 보통의 밸브 스프링 및 밸브플런저를 사용하는 장점은 공수 절감결과때문에 그리고 단일 플런저 구성요소만이 목록 작성될 필요가 있기 때문에, 종래 조립체보다 더 경제적으로 제조될 수 있는 조립체를 야기한다.
더욱이 밸브를 조립하는 작업자가 플런저를 육안으로 거의 동일하게 보아서, 바꾸어 조립될 수 있는 2개의 플런저를 주시할 필요가 없기 때문에, 밸브(10)는 동일성능의 종래 밸브보다 조립하기에 더 용이하다. 현장에서 밸브를 수리하는 것은 밸브를 수리하는 수선공이 플런저를 바꿈으로써 밸브 성능을 저하시킬 수 없기 때문에 또한 단순화된다.
더욱이 호환가능한 플런저 및 스프링과 그리고 밸브시트 직경 및 스프링 공동부 깊이에서의 차이는 트레일러 브레이크가 트레일러 브레이크 소정압력 아래의 소정 압력차이에서 적용되는 것을 항상 보장한다. 이것은 트립압력범위에 대한 충분한 허용 오차가 사용되도록 하여, 제조 불합격품이 더 감소되는 결과를 낳게한다.

Claims (4)

  1. 한쌍의 밸브조립체로 구성되는 유압 시스템용 제어밸브로서, 각각의 상기 밸브조립체가 밸브플런저(14 또는 16)를 포함하고 있고, 각각의 상기 밸브플런저(14, 16)가 하우징(12)의 대응보어(18, 20)내에 미끄럼식으로 수용되고, 각각의 상기 보어(18, 20)가 대응 플런저(14 또는 16)에 의한 맞물림을 위한 밸브 시트면(54, 56)을 구획형성하고, 각각의 상기 플런저(14, 16)가 대응 밸브 시트면(54, 56)과 밀봉식으로 맞물림하는 맞물림 상태쪽으로 그리고 그 맞물림 상태로 부터 이격시키는 쪽으로 이동가능하고, 한쌍의 스프링(66, 68)이 대응하는 플런저(14, 16)를 상기 맞물림 상태로부터 이격시키도록 가압하고, 각각의 상기 플런저(14, 16)가 대응스프링(66, 68)에 대향하여 유압 반응면(42, 44)을 가지고 있어 대응 보어(18, 20)에서 압력레벨이 소정의 트립압력 이상으로 유지되는 동안 각각의 플런저(14 또는 16)가 대응 스프링(66, 68)력에 대항하여 대응 밸브 시트면(54, 56)과 밀봉식 맞물림 상태로 유지되도록 되어 있고, 상기 플런저(14, 16)의 유압 반응면(42, 44)은 플런저(14, 16)가 호환 가능하게 되도록 동일하며, 상기 대응 밸브 시트면(54, 56)과 그리고 대응 스프링(66, 68)중 적어도 한쪽은 플런저(14, 16)의 유압 반응면(42, 44)과 협력하여 유압 반응면(42, 44)이 동일할지라도 밸브 조립체의 트립압력 사이에서 차이를 제공하는 것을 특징으로 하는 유압 시스템용 제어밸브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스프링(66, 68)은 동일하여서 스프링(66, 68)이 호환 가능한 것을 특징으로 하는 제어밸브.
  3. 제2항에 있어서, 상기 스프링(66, 68)의 각각은 스프링 공동부(70, 72)에서 장착되며, 상기 스프링(66, 68)의 각각은 한쌍의 양단부를 가지며, 스프링(66, 68)의 각각의 한쪽단부는 대응 스프링 공동부(70, 72)의 한당부와 맞물림하고 스프링(66, 68)의 다른 한쪽단부는 대응 밸브플런저(14 또는 16)와 맞물림하여서, 대응 스프링(66, 68)에 의하여 대응 플런저(14 또는 16)상에 발휘된 힘이 플런저(14 또는 16)와 스프링 공동부(70, 72)의 단부의 사이의 간격의 함수이며, 각각의 스프링(66, 68)에 의하여 대응 플런저(14 또는 16)상에 발휘된 힘이 다른 스프링(66, 68)에 의하여 대응 플런저(14 또는 16)상에 발휘된 힘과 동일하지 않도록 상기 간격들은 동일하지 않는 것을 특징으로 하는 제어밸브.
  4. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 시트면(54, 56)의 각각은 대응 플런저(14 또는 16)가 맞물림된 상태에 있을때에 대응 플런저(14 또는 16)의 유압 반응면(42, 44)과 협력하여, 상기 보어(18, 20)내의 유압에 반응하는 불균형면을 구획형성하고, 플런저(14, 16)가 맞물림된 상태로 있을때에 상기 보어(18, 20)내의 유압에 의하여 상기 플런저(14, 16)상에 발휘된 힘은 불균형면적의 함수이며, 상기 플런저(14, 16)가 맞물림 상태에 있고 각각의 보어(18, 20)가 동일한 압력레벨까지 가압될때에 상기 플런저(14, 16)의 유압반응면(42, 44)이 플런저(14, 16)를 상호로 교환시킬 수 있도록 동일함에도 불구하고 상기 플런저(14, 16)들중 하나에 작용하는 유압에 의한 힘이 다른 하나의 플런저에 작용하는 유압에 의한 힘과 동일하게 되지 않도록 상기 밸브시트면(54, 56)들의 크기는 동일하지 않는 것을 특징으로 하는 제어밸브.
KR1019900700420A 1988-06-27 1988-10-19 동일 플런저를 사용하여 차동 트립 압력을 가진 대시 제어밸브 KR960013321B1 (ko)

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US211,653 1988-06-27
US211.653 1988-06-27
US07/211,653 US4844553A (en) 1988-06-27 1988-06-27 Dash control valve with differential trip
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