KR0161060B1 - 전환밸브와 이를 가진 유량제어밸브 조립체 - Google Patents

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KR0161060B1
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고이치 하시다
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구라우치 노리타카
스미토모 덴키 고교 가부시키가이샤
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Abstract

고압, 저점성유체가 사용되는 경우뿐만 아니라, 높은 액체밀봉과 양호한 유량조정성을 나타내는 유량조절밸브에 관한 것이다. 이것은 입·출구포트가 형성된 하우징과 하우징에 삽입되는 스풀로 이루어진다. 스풀의 양단에 유압을 가하기 위한 제 1, 2 유체챔버는 오리피스를 가진 유체통로를 통해 상호 연결한다. 밸브부의 개구부는 스풀의 이동에 의해 조절되어, 스풀의 양단에 적용된 압력창 의해 생성된 스풀구동력이 가압수단과 평형을 이루고, 이에 의해 유체가 오리피스를 통해 조절되어 흐른다. 이 유량조절밸브 조립체는 탄성원형 시일을 가지고 있다. 스풀의 원형시일을 향해 움직일 때, 스풀외주상의 랜드부는 시일에 접촉하도록 적용되고, 이에 의해 유체통로는 패쇄된다. 이 패쇄된 상태에서, 유체누출은 제로로 감소된다. 또한, 유량이 매우 낮을 때라도 유량을 제어하는 것이 가능하다.

Description

전환밸브와 이를 가진 유량제어밸브 조립체
제1도는 본발명에 따른 유량제어밸브 조립체의 실시예의 단면도.
제2(a)도는 가압력이 제로된 상태를 도시한 제1도의 1점쇄선에 둘러싸인 부분의 확대도.
제2(b)도는 가압력이 작은 상태를 도시한 도면.
제2(c)도는 가압력이 큰 상태를 도시한 도면.
제3도는 다른 실시예의 단면도.
제4도는 종래의 유량제어밸브 조립체를 도시한 도면, 그리고
제5도는 다른 종래의 유량제어밸브 조립체를 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 101 : 하우징 2 : 입구포트
3, 103 : 출구포트 4, 104 : 스풀
5, 105 : 제 1유체챔버 6, 106 : 제 2유체챔버
7, 107 : 오리피스 8, 108 : 유체통로
9, 109 : 밸브부 10, 110 : 가압수단
11, 111 : 탄성원형시일 115 : 제 3유체챔버
본발명은 자동브레이크 시스템과 같이 넓은 범위의 유량에서 고압, 저점성 유압유체의 흐름을 정교하게 제어하는 것이 요구되는 유압시스템에 사용디는 전환밸브, 및 전환밸브를 포함하는 유량제어밸브 조립체에 관한 것이다.
제4도는 입구포트(2)와 출구포트(3)가 형성되어 있는 하우징(1)과 액체밀봉적으로 미끄럼가능하게 하우징(1)에 장착된 스풀(4)을 가진 종래의 유량제어밸브 조립체를 도시하고 있다. 스풀(4)의 양단에 유압을 미치는 제 1유체챔버(5)와 제 2유체챔버(6)는 오리피스(7)를 가진 유체통로(8)를 통해 상호 연통한다.
밸브부(9)는 상호 반대위치로 되어 있는 스풀의 외부표면상에 형성된 랜드부와 하우징(1)의 내부표면상에 형성된 랜드부에 의해 형성되어 있다. 밸브내의 유체통로는 밸브부(9)에 의해 개폐된다. 스풀은 가압수단(10)의 가압력에 의해 조절된다.
이러한 제어밸브 조립체에 있어서, 스풀(4)은 제 1 및 제 2유체챔버(5, 6) 사이의 압력차에 의해 스풀에 적용된 힘의 방향과 반대방향으로 가압수단(10)에 의해 가압된다.
이 스풀(4)은 그 양단에서 압력이 상호 평형을 이루는 지점을 향해 이동하려고 한다.
따라서, 밸브부(9)의 개방각도는 자동조절되어, 상기 압력차가 가압수단(10)의 힘과 평형을 유지하도록 한다. 그결과, 유압유체는 오리피스(7)의 단면적과 압력차에 의해 결정되는 비율로 제 2유체챔버(6)에서 출구포트(3)까지 흐른다.
보다 정확한 유량제어가 요구되면, 제5도에 도시된 바와같이, 밸브부(9)는 스풀의 외주 주위에 제공된 탄성원형시일(11) 및 시일(11)과 접촉하도록 되어 있고 스풀의 외주면상에 형성된 쇼울더에 의해 형성될 수 있다. 이러한 배열은 본발명의 출원인에 의해 출원된 일본공개공보 제3-223578호에 개시되어 있다.
제4도의 유량제어밸브 조립체에는 한가지 문제점이 있는데, 즉 하우징의 내부표면상의 랜드부와 스풀의 외부표면상의 랜드부 사이에 필연적으로 형성되는 틈의 각도 때문에 어떠한 각도에서 유체누설이 불가피하게 일어난다. 이러한 누설은 유량에 있어서의 에러를 초래한다 그래서, 이러한 타입의 밸브는 저점성, 고압의 유체유량을 높은 정확도로 제어하는데 사용되는 유압시스템에 사용하기가 적당치 않다.
제5도에 도시된 유량제어밸브 조립체는 스풀쇼울더가 탄성원형시일(11)과 기밀하게 접촉되어 있으므로 유체의 누설이 없다. 그러나 스풀(4)의 외주와 하우징(1)의 내주 사이에 간격(12)(유압유체의 통로의 일부분이다.)이 너무 넓으면, 시일(11)이 틈에 끼어서 상하게 될 수가 있다. 따라서 틈(12)은 좁아야만 한다. 그러나 틈(12)이 좁으면 많은 유량이 흐를 수 없다 이러한 제어밸브 조립체는 사용이 제한된다.
본발명의 목적은 이러한 문제를 해결할 수 있는 유량제어밸브 조립체를 제공하는데 있다.
본발명에 따르면, 내주면상에 랜드부가 형성되고 입구 및 출구포트를 가진 하우징과, 하우징에 미끄럼가능하게 액체밀봉적으로 장착되며 외주면상에 랜드부가 형성되어 있는 스풀을 포함하고 있고, 또한 하우징 내주와 스풀외주상에 형성된 상기 랜드부가 입구포트로부터 출구포트까지 뻗어 있는 유체통로를 개폐하도록 상호 반대위치로 되도록 적용되는 전환밸브에 있어서: 상기 하우징은 탄성재료로 만들어진 원형시일이 액체밀봉적으로 장착된 하우징내에 형성된 시일챔버를 내부표면에 가지고 있고, 상기 랜드부는 원형시일과 엣지를 따라 접촉하도록 되어 있는 스풀외주상에 형성되어 있어서, 이에 의해, 스풀외주상에 있는 랜드부가 원형시일에 접촉할 때까지 원형시일을 향해 스풀이 이동할 때 유체통로를 패쇄하는 것을 특징으로 하는 전환밸브가 제공된다.
본 발명은 또한, 입구포트와 출구포트를 가지며 내주표면상에 랜드부가 형성되어 있는 하우징과 하우징내에 액체밀봉적으로 미끄럼가능하게 장착되며 외주표면상에 랜드부가 형성되어 있는 스풀을 포함하며, 상기 랜드부가 입구포트로부터 오리피스를 통해 출구포트까지 뻗어 있는 유체통로를 개폐하도록 상호 반대위치로 되도록 적용된 스풀외주와 하우징 내주상에 형성되어 있는 본발명에 따른 유량제어밸브 조립체에 있어서, 스풀은 탄성재료로 만들어진 원형시일이 액체밀봉적으로 장착된 스풀외주에 형성된 시일챔버를 외주표면에 가지고 있고, 원형시일은 하우징내주상에 형성된 랜드부의 엣지와 접촉하도록 되어 있어서, 이에 의해 스풀외주상의 랜드부와 하우징 내주상의 랜드부 사이의 미끄럼 접촉의 길이가 최대가 될 때까지 스풀이 움직일 때, 유체통로를 패쇄하는 것을 특징으로 한다.
전제에서와 같은 탄성원형시일이 스풀의 외주상에 형성된 랜드부의 엣지와 접촉하도록 적용되면, 시일은 하우징의 내주에 형성된 시일챔버내에 액체밀봉적으로 삽입된다.
후자에서와 같이 시일이 하우징 내주상에 형성된 랜드부의 엣지와 접촉하도록 적용되면, 시일은 스풀외주내에 형성된 시일챔버내에 액체밀봉적으로 삽입된다.
상호 미끄럼접촉되도록 적용되어 있는 하우징 내주상의 랜드부의 스풀 외주상의 랜드부를 포함하는 밸브부내 틈이 필연적으로 형성된다. 그러나 하우징이나 스풀상에 형성된 랜드부의 엣지가 원형시일과 밀봉접촉되기 때문에, 유체통로를 원형시일에 의해 패쇄하고 어떠한 유체누설도 없이 밸브를 완전히 패쇄하는 것이 가능하다.
하우징 내주상에 형성된 시일챔버내에 원형시일이 삽입되면 시일내측에 충분한 단면적을 갖는 유체통로가 형성되고, 스풀외주에 형성된 시일챔버내에 원형시일이 삽입되면 시일주위에 충분한 단면적을 갖는 유체통로가 형성된다. 양자 모두에 있어서, 제5도에 도시된 바와같은 유사한 틈(12)이 형성되지 않는다. 이러한 배열은 시일이 틈에 끼이는 것을 방지하는 동시에 큰 유체흐름이 통과하는 것을 허용한다.
스풀가압력이 극히 작을 때는 유량은 시일과 스풀 사이의 개구부의 변화각도에 따라 매우 협소한 범위내에서 조절된다. 가압력이 적당히 작을 때는 유량은 스풀외주상의 랜드부와 하우징 내주상의 랜드부 사이의 미끄럼 변화길이로 조절된다(또는 밸브부내의 틈의 폭).
가압력이 어느정도 클때는 유량은 메인유체통로의 개구각도가 변하는데 따라 제어된다 따라서, 유량은 넓은 범위내에서 조절된다.
따라서 본발명에 따르면, 밸브가 패쇄된 동안의 액체밀봉이 보장된다. 유량이 적을 때는 확실한 유량이 조절된다. 스풀 간격이 증가할 때, 스풀의 한쪽끝이 배치되어 있는 유체챔버는 포트와 직접 연통하게 된다. 그래서, 유체의 유량을 충분히 증가시키는 것이 가능하다. 또한 밸브부의 틈이 극히 협소하기 때문에, 원형시일이 절대로 손상되지 않는다. 이러한 유량제어밸브 조립체는 성능이 좋고 신로성이 높다.
본발명의 다른 특징 및 목적은 첨부된 도면을 참조하여 이루어진 하기 설명으로부터 명백해질 것이다.
제1도는 본발명에 따른 전환밸브를 포함하는 유량제어밸브 조립체의 1실시예를 도시한다.
유량제어밸브 조립체는 입구포트(2) 및 출구포트(3)가 형성되어 있는 하우징(1)과 스풀(4)을 가지고 있다. 번호 5와 6은 입구포트로 인도하는 제 1유체챔버와 출구포트(3)를 향해 유체를 배출하는 제 2유체챔버를 각각 지시한다. 제 1 및 제 2유체챔버는 오리피스(7)를 가진 유체통로(8)를 통해 상호연통된다.
실시예에 있어서, 유체통로(8)는 스풀(4) 내에 형성되어 있지만, 오리피스를 가진 이러한 통로는 하우징(1) 내에 형성될 수도 있다. 밸브부(9)는 상호 반대위치로 되는 스풀(4)의 외부표면상에 형성된 랜드부와 하우징(1)의 내부표면상에 형성된 랜드부에 의해 형성된다 밸브내의 유체통로는 밸브부(9)에 의해 개폐된다.
제 2유체챔버(6)로부터 나온 유체는 밸브부(9)를 통해 출구포트(3)까지 흐른다.
스풀(4)은 가압부재(10)에 의해 도면에서와 같이 하방으로 가압되어 있다. 실시예에서, 가압수단은 전류를 가하는 것을 조절함으로써 전자적으로 가변하는 가압력을 갖는 전자석이다.
탄성재료의 원형시일(11)은 제 2유체챔버(6) 내에 제공되어 있다. 스풀(4)은 그 엣지를 따라 시일(11)과 접촉하도록 적용되어 있다.
가압수단(10)의 가압력(F)이 제로일 때, 스풀(4)은 제 2유체챔버(6)를 향해서 이동하는 제일 끝단까지 밀려져서, 원형시일(11)과 접촉을 유지한다. 이 상태에서 입구포트(2) 및 출구포트(3) 사이의 유체흐름은 스풀의 외주 주위에 형성된 틈을 통해 약간 새는 것을 제외하고는 제로이다.
전자석이 여자될 때, 스풀(4)이 그 가압력(F)에 의해 움직여서, 제 2유체챔버(6)에서 출구포트(3)까지 뻗어 있는 유체통로의 개구 각도가 자동적으로 조절된다.
가압력(F)이 극히 작을 때는 이러한 개구의 조절은 원형시일(11)과 스풀(4) 사이에서 이루어진다. 힘(F)이 적당히 작을 때는 개구는 스풀외주상의 랜드부와 하우징내주상의 랜드부 사이의 접촉길이(L1)(제2b도)의 변화로 조절된다. 힘(F)이 어느 정도 클때는 이러한 조절이 출구포트(3)의 개구량(L2)(제2c도)에 의해 이루어진다.
따라서, 유체통로의 개구각도는 제 1 및 제 2유체챔버(5, 6) 사이의 유압차가 가압력(F)과 평형을 이루는 값으로 자동조절된다. 따라서, 압력차와 오리피스(7)의 단면적에 의해 결정되는 조절유량은 가압력(F)에 비례한다.
밸브부(9)에서의 접촉길이(A)(제2a도)는 제4도의 제어밸브에서 접촉길이에 해당하는 것보다 실제적으로 더 짧게 이루어질 수 있다. 이것은 제4도의 배열에 있어서, 다소 긴 접촉길이(A)가 유체누설을 방지하는데 사용되기 때문으로, 본발명의 배열에 있어서는 원형시일(11)이 유체누설을 방지하는 역할을 해서 길이(A)가 그렇게 길 필요가 없다.
밸브부에 있어서 접촉길이가 최소이기 때문에, 밸브부에 시일(11)에 끼일 가능성이 없다.
밸브가 일정 유량제어밸브일 경우, 오리피스(7) 는 제1도에 도시된 바와같이 일정 단면적을 가질 것이다. 또한, 가압수단(10)은 그 가압력이 일정한 스프링 같은 타입일 수 있다.
제3도는 본발명의 다른 실시예를 도시한다.
본 실시예의 밸브조립체는 입·출구포트(102, 103), 스풀(104), 제 1유체챔버(105), 그리고 출구포트(103)로 인도하는 제 2유체챔버(106)로 형성된 하우징(101)을 가지고 있다.
제 1 및 제 2유체챔버(105, 106)는 오리피스(107)를 가진 유체통로(108)를 통해 상호연통한다.
이 오리피스(107)는 하우징(101)과 밸브몸체(112)에 의해 형성되고, 그 단면적이 가변한다. 그 단면적은 밸브몸체(112)가 코일(113)을 통해 흐르는 전류에 의해 생성된 전자력과 스프링(114)의 힘이 평형을 이루는 곳으로 이동함에 따라 가변한다.
번호 109는 상호 미끄럼 접촉 초래되는 스풀외주상의 랜드부와 하우징 내주상의 랜드부를 포함하는 밸브부를 가리킨다. 입구포트(102)와 제 1유체챔버(105) 사이의 유체통로는 밸브부(109)에의해 개폐된다.
스풀(104)은 본 실시예에서 일정한 힘을 가진 스프링인 가압수단(110)에 의해 상방으로 가압된다.
탄성원형시일(111)은 시일의 직경보다 큰 직경을 가진 제 3유체챔버(115) 내에서 스풀(104)에 고정되어, 하우징(101)의 내주상의 랜드부의 엣지와 접촉하게 된다.
본 실시예에서, 원형시일(111)은 스풀(104)에 고정되고, 스프링(110)은 일정 가압력을 가진다. 유량은 가변오리피스를 통해 조절된다. 그 기능과 효과는 제 1실시예와 동일하기 때문에 상세한 설명을 생략한다.
가압력이 변하건 안 변하건, 그리고 오리피스 단면적이 변하건 안 변하건 간에 원형시일의 장착위치는 사용되는 유체의 양과 요구되는 유량의 범위를 고려하여 자유롭게 결정될 수 있다. 가압력과 오리피스 단면적이 모두 변하는 경우, 이들중 하나는 2개의 단계 사이에서 가변할 수 있고 반면에 다른 하나는 복수의 단계 또는 단계없이 가변한다.
본발명에 따른 전환밸브는 유량제어밸브 뿐만아니라 유량직접 전환밸브 또는 압력제어밸브에도 적용가능하다. 특히 높은 액체밀봉(닫힌경우)과 높은 유량(열린경우)이 요구되는 곳에 적당하다. 본발명에 따른 유량제어밸브 조립체는 실시예의 특정형태에 제한되지 않을 뿐만 아니라, 일본공개공보 3-234987호에서 본발명의 출원인에 의해 제안된 형태에도 제한되지 않는다.

Claims (6)

  1. 내주면상에 랜드부가 형성되고 입구포트 및 출구포트를 가진 하우징과, 상기 하우징에 미끄럼가능하게 액체밀봉적으로 장차되며 외주면상에 랜드부가 형성되어 있는 스풀을 포함하고 있고, 여기에서 하우징 내주와 스풀외주상에 형성된 상기 랜드부는 상기 입구포트로부터 상기 출구포트까지 뻗어 있는 유체통롤르 개폐하기 위해 상호 반대위치로 되도록 적용되는 전환밸브에 있어서: 상기 하우징은 탄성재료로 만들어진 원형시일이 액체밀봉적으로 장착된 하우징내에 형성된 시일챔버를 내부표면에 가지고 있고, 스풀외주상에 형성되어 있는 상기 랜드부는 상기 원형시일과 접촉하도록 되어 있어, 이에 의해 스풀 외주상에 있는 상기 랜드부가 상기 원형시일에 접촉할 때까지 상기 원형시일을 향해 상기 스풀이 이동할 때, 유체통롤르 패쇄하는 것을 특징으로 하는 전환밸브.
  2. 내주면상에 랜드부가 형성되고 입구포트 및 출구포트를 가진 하우징과, 상기 하우징에 미끄럼가능하게 액체밀봉적으로 장착되며 외주면상에 랜드부가 형성되어 있는 스풀과, 상기 스풀상에 유압을 가하도록 상기 스풀의 양단에 제공되며 오리피스를 갖는 유체통로를 통해 연통된 제1유체챔버 및 제2유체챔버를 포함하며, 여기에서 하우징 내주와 스풀외주상에 형성된 상기 랜드부는 상기 입구포트로부터 상기 출구포트까지 상기 오리피스를 통하여 뻗어 있는 유체통로를 개폐하기 위해 상호 반대위치로 되도록 적용되는 전환밸브에 있어서: 상기 스풀은 개폐하기 위해 상호 반대위치로 되도록 적용되는 전환밸브에 있어서: 상기 스풀은 탄성재료로 만들어진 원형시일이 액체밀봉적으로 장착된 시일챔버를 스풀외주면에 가지고 있고, 상기 원형시일은 하우징 내주상에 형성되어 있는 상기 랜드부와 접촉하도록 되어 있어서, 이에 의해, 스풀외주상의 랜드부와 하우징내주상의 랜드부 사이의 미끄럼 접촉의 길이가 최대가 될 때까지 스풀이 움직일 때 상기 유체통로를 패쇄하는 것을 특징으로 하는 전환밸브.
  3. 내주표면상에 랜드부가 형성되고 입구포트 및 출구포틀르 가진 하우징과, 상기 하우징내에 미끄럼가능하게 액체밀봉적으로 장착되며 외주면상에 랜드부가 형성되어 있는 스풀과 상기 스풀상에 유압을 미치도록 상기 스풀의 양단에 제공되며 오리피스를 가진 유체통로를 통해 상호연통하는 제 1유체챔버와 제 2유체챔버로 구성되며, 여기에서, 상기 랜드부는 하우징 내주상에 형성되며, 스풀외주는 상기 입구포트에서 상기 출구포트까지 뻗는 유체통로를 개폐하기 위한 밸브부와 상기 플런저를 가압하기 위한 가압수단을 형성하기 위해 상호 반대위치로 되도록 적용되어지는 전환밸브를 포함하는 유량제어밸브 조립체에 있어서, 상기 전환밸브는 상기 하우징이 환형시일이 액체밀봉적으로 장착된 시일챔버를 그 내주면에 가지고, 스풀외주면에 형성된 상기 랜드부가 상기 환형시일과 접촉하도록 된 전환밸브이거나 또는, 상기 스풀이 환형시일이 액체밀봉적으로 장착된 시일챔버를 그 외주면에 가지고, 상기 환형시일이 하우징내주면에 형성된 상기 랜드부와 접촉하도록된 전환밸브이며, 여기에서 상기 전환밸브의 상기 밸브부에서의 개구각도는 상기 스풀의 운동에 의해 자동으로 조절되어 상기 제 1과 제 2유체챔버 사이의 유압차에 의해 생성된 스풀구동력이 상기 스풀구동력에 반작용하는 상기 가압수단의 가압력과 균형을 이루도록 하며, 이에 의해 유체는 상기 유체 압력차와 상기 오리피스 단면적에 의해 결정되는 유량으로 상기 오리피스를 통해 상기 출구포트로 흐르는 것을 특징으로 하는 유량제어밸브 조립체.
  4. 제3항에 있어서, 상기 가압수단은 그 가압력이 가변하고 전자적으로 조절되는 전자석인 것을 특징으로 하는 유량제어밸브 조립체.
  5. 제3항에 있어서, 밸브몸체를 더 포함하고, 여기에서 상기 오리피스는 반대방향으로부터 상기 밸브몸체에 적용되는 전자적으로 조절되는 전자식의 자력과 스프링력하에 상기 밸브몸체를 이동시킴으로써 가변하는 단면적을 가지는 것을 특징으로 하는 유량제어밸브 조립체.
  6. 제3항에 있어서, 가압력이 가변하고 전자적으로 조절되는 전자석으로의 가압수단과 반대방향으로부터 밸브몸체에 적용되는 전자적으로 조절되는 전자식 자력과 스프링력하에 상기 밸브몸체를 이동시킴으로써 가변하는 단면적을 가지는 오리피스를 가지고 있으며, 이에 의해 상기 스풀과 상기 오리피스의 단면적상에 발휘되는 가압력은 모두 가변적인 것을 특징으로 하는 유량제어밸브 조립체.
KR1019940011521A 1993-05-27 1994-05-26 전환밸브와 이를 가진 유량제어밸브 조립체 KR0161060B1 (ko)

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