KR930009120B1 - 유량제어밸브 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

유량제어밸브

제 1 도, 제 2 도는 본 발명의 제어밸브의 제 1 의 실시예의 각 상태를 표시한 종단측면도.

제 3 도는 제 2 의 실시예를 표시한 종단측면도.

제 4 도는 제 3 의 실시예를 표시한 종단측면도.

제 5 도는 종래예를 표시한 종단측면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 슬리이브 12 : 스푸울

13 : 입구포오트 14 : 출구포오트

15 : 환형상홈 16 : 외주홈

17 : 환형상시일 18 : 액류로

19 : 오리피스 20 : 압압스프링

26 : 전자석

본 발명은 특히 지점도의 작동유체로 작동하고, 또한 고압, 소유량의 액압시스템, 예를들면 자동차의 브레이크장치등에 적용하는 유량제어밸브에 관한 것이다.

제 5 도는 종래의 일반적인 유량제어밸브를 표시한 것으로서, (1)은 슬리이브, (2)는 슬리이브(1)내에 접동자재하게 삽입한 스푸울이다.

상기 슬리이브(1)의 상부가까이의 한쪽에는 입구포오트(3)를 형성하고, 하단부에는 출구포오트(4)를 하고, 입구포오트(3)을 형성한 부분의 슬리이브 내주에는 전체 둘레에 거친 환형상홈(5)이 형성되어 있다.

또, 스푸울(2)의 외주에도 전체둘레에 걸친 외주홈(6)을 형성하여 이 외주홈(6)과 스푸울(2)내의 액류로(7)를 통하게 하는 복수의 연통로(8)가 있다.

상기 액류로(7)의 상단부는 개방되어서 슬리이브(1)내의 상부실 A로 통하고, 하단부는 오리피스(9)를 개재해서 슬리이브(1)내의 하부실 B에 연통되어 있다.

또, 상기 슬리이브(1)의 하부실 B내에는 부세수단으로서 압압스프링(10)을 장착하고, 이 스프링(10)에 의해 스푸울(2)에 상향의 힘을 부여한다.

상기와 같은 종래의 유량제어밸브에 있어서는 스푸울(2)의 양단부의 액압차가 소정치보다 작을 경우는 스프링(10)에 의해 스푸울(2)이 밀려 올라가, 환형상홈(5)과 외주홈(6)이 연통되므로서 액체는 입구포오트(3)→환형상홈(5)→외주홈(6)→연통로→액류로→오리피스(9)로 흘려서 슬리이브(1)의 하부실 B을 통과하여 출구포오트(4)로부터 나가게 된다.

지금, 입구포오트(3)로부터 슬리이브(1)의 상부실 A에 유입하는 액체의 압력이 상승해서 스푸울(2) 양단부의 압력차가 커지면, 그 차압에 의해 스푸울(2)이 스프링(10)을 압축해서 하강하고, 외주홈(6)의 위치가 환형상홈(5)의 아래쪽으로 이동해서 엇갈린 상태가 되어 입구포오트(3)와 상부실 A사이를 차단한다.

상기한 바와같이 액체의 유입이 차단되고, 상부실 A내의 액이 오리피스(9)를 통과해서 흘러나오면, 스프링(10)의 작용으로 스푸울(2)이 밀려올라가, 재차 환형상홈(5)과 외주홈(6)이 연통한다.

상기 작용의 반복에 의해 스푸울(2)의 양단면의 차압은 스프링(10)에 의한 부세력을 스푸울단면적으로 나눈 힘과 동등하게 되며, 그 차압으로 결정되는 오리피스부의 통과유량도 일정치로 정해진다.

상기한 바와같은 종래의 유량제어밸브를 자동차의 브레이크장치에 사용하였을 경우, 그 작동계가 저점도, 고압의 계통으로 되어 있기 때문에 슬리이브의 환형상홈(5)과 스푸울의 외부홈(6)과의 엇갈린 부분의 틈새로 부터의 액누설을 무시할 수 없는 정도가 되며, 그 때문에 스푸울(2)이 균형상태가 될때까지가 환형상홈(5)과 외주홈(6)의 엇갈림이 커져서 스푸울(2)의 위치를 정할수 없게 되어, 보다긴 스트로우크를 가진 부세수단이 필요하게 된다.

또, 액누설 때문에, 목적유량보다 벗어나 버리게 되는등의 문제가 발생한다.

한편, 상기 누설을 적게 하기 위하여 슬리이브의 환형상홈을 폐지해서 대향하는 가로구멍으로 하면, 누설은 감소하나 액압이 높기 때문에, 스푸울(2)에 작용하는 직경방향의 불평형력이 크게 되어, 부세력을 크게하지 않으면 안되므로, 스프링이 대형으로 된다.

또, 목표유량이 극히 작으므로 부세력을 크게하면 오리피스를 매우작게하지 않으면 안되는등의 문제가 발생한다.

본 발명의 과제는 상기한 바와같은 종래의 유량제어밸브의 문제점을 해결하여 고압.지점도.소유량의 계통에 사용해도 정밀도 좋게 유량제어를 할수 있는 유량제어밸브를 제공하는 일이다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 슬리이브의 환형상홈에 대하여 액밀하게 환형상시일을 삽입하고, 이 환형상시일과 스푸울 외주홈의 어깨부분과의 사이에서 개방도가 자유롭게 조정되고, 또한 폐지시에 액누설의 억제되는 시일부를 구성하도록 하였다.

이때문에, 제 5 도의 종래예에서 볼수 있는 바와같은 환형상홈과 스푸울 외주홈의 엇갈림부분으로부터의 누설이 없어지고, 또, 환형상홈 대신에 가로구멍 구성으로 했을때에 볼수 있는 바와같은 직경방향의 불평형력의 발생도 억제된다.

또, 상기 각 스푸울에 가하는 부세수단을 전자제어를 이용한 가변제어로 한 것도 제공한다.

본 발명은 상기한 구성에 의해 스푸울 양단면의 차압이 스프링의 힘과 스푸울의 단면적으로 정해지는 압력보다도 작은 경우, 오리피스전후의 차압에 의한 힘보다 스프링의 힘이 크므로 스푸울이 후퇴하고, 환형상시일의 내주와 스푸울 회주홈의 어깨부와의 사이에 틈새가 생긴다.

따라서 입구포오트로부터 유입한 액체는 환형상시일의 내주와 스푸울의 외주홈 어깨부위와의 사이의 틈새를 통과하고, 외주홈의 후부의 스푸울 외주와 슬리이브내주사이의 틈새를 거쳐서 슬리이브의 후단부, 즉 상부실 A로부터 액류로를 통과하여 오리피스를 거쳐서 출구포오트에 흘러간다.

지금, 입구포오트로부터 유입하는 유량이 증가하면, 스푸울양단부의 차압이 크게 되어서, 오리피스 전후의 차압에 의한 힘이 스프링의 부세력보다 크게 되어, 스푸울의 외주홈의 어깨부가 환형상시일에 밀착해서 입구포오트와 출구포오트사이를 차단한다.

이 상태로된 후도 상부실 A내의 액은 오리피스를 통과해서 출구포오트쪽으로 흘러가므로, 스푸울은 스프링의 부세력으로 원래의 위치로 되돌아가고, 입구포오트로부터 상부실 A에의 액체의 흐름이 재개된다. 상기의 반복에 의해 스푸울 양단부의 액압차 및 그것예에 따른 오리피스의 통과유량이 일정하게 유지된다.

이상, 특허청구범위 제 2 항의 구성에 따라서 설명해왔으나 청구범위 제 3 항의 구성도 작용은 똑같다. 따라서, 그 상세한 설명은 여기서는 생략하고 실시예의 항에서 설명한다.

청구범위 제 4 항의 발명의 경우는 스푸울에 대한 부세수단을 전자제어를 이용한 가변제어로 하므로서 상기한 작용에 있어서의 오리피스의 통과유량을 소망의 유량으로 변경할수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해서 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

제 1 도, 제 2 도에 표시한 실시예에 있어서, (11)은 슬리이브, (12)는 동슬리이브(11)내에 접동자재하게 삽입한 스푸울이다. 상기 슬리이브(11)의 상부가까이의 한쪽에는 입구포오트(13)를 형성하고, 하단부에는 출구포오트(14)를 형성하고, 입구포오트(13)를 형성한 부분의 슬리이브 내주에는 전체 둘레에 걸친 환형상홈(15)이 형성되어 있다.

또, 스푸울(12)의 외주에도 전체둘레에 걸친 외주홈(16)을 형성하고, 상기 환형상홈(15)에 끼운 연질탄성 재료로 이루어진 환형상시일(17)의 내주를 상기 외주홈(16)내에 면하게 한다. 상기 환형상시일(17)은 외주에 하향의 둘레벽을 가지고 있어, 환형상홈(15)에 액밀하게 끼워지며, 동시일(17)의 내주는 스푸울(12)이 상승위치에 있을때, 외주홈(16)의 어깨부와의 사이에 틈새를 발생하고, 스푸울(12)이 하강하였을때, 외주홈(16)의 어깨부에 밀착하도록 되어 있다.

또, 스푸울(12)내에는 액류로(18)를 형성한다. 이 액류로(18)는 상단부가 슬리이브(11)내의 상부실 A로 통하고, 하단부가 오리피스(19)를 개재해서 슬리이브(11)내의 하부실 B에 통하도록 되어 있다. 상기 슬리이브(11)의 환형홈상(15)보다 상부의 내주는 스푸울(12)의 외주보다 큰직경으로 하고, 스푸울(12)의 윗가장자리에 동스푸울(12)의 내외를 연통하는 홈을 형성하는 등의 구조로해서, 스푸울(12)이 상승위치, 즉 후퇴위치일때, 슬리이브(11)의 환형상홈(15)이 상부실 A 및 액류로(18)에 연통하는 구조로 한다.

또, 상기 슬리이브(11)의 하부실내에는 부세수단으로서 압압스프링(20)을 장착해서 이 스프링(20)에 의해 스푸울(12)에 상향력을 부세한다. 이와같은 구성으로 하면, 스푸울양단부 즉, 오리피스 양단부의 차압이 스프링(20)의 힘 F와 스푸울(12)의 단면적 S으로 결정되며, 통과유량은 이 압력 F/S과 오리피스 단면적으로 결정되는 일정유량으로 된다. 이것을 모식적으로 설명하면,

입구압력을 P1

출구압력을 P3

스푸울(12)의 상부실 A의 압력을 P2로 한다.

스푸울(12)과 환형상시일(17)의 사이가 벌어져 있으면 P1=P2〉P3+F/S이므로 스푸울(12)은 아래쪽으로 이동하고, 스푸울과 환형상시일의 사이는 폐색된다(제 2 도의 X점).

그러자, P2〉P3이므로 상부실 A의 액은 언젠가 출구포오트(14)쪽으로 오리피스(19)를 통과해서 흘러버리고 만다. 그러나, 다시 스푸울(12)은 위쪽으로 이동하여 환형시일의 시일부를 연다. 이 반복에 의해 P2=P3+P/S로 유지되고, 오리피스(19)의 전후차압은 P1, P3에 관계없이 F/S로 유지되므로 오리피스(19)의 통과유량을 일정하게 된다.

제어밸브전체의 유량으로서는 스푸울(12)과 슬리이브(11)의 틈새로 부터의 누설도 있으나, 이것은 끼워맞춤길이를 길게 잡으므로서 무시할수 있는 레벨로 할수 있다.

즉, 종래의 유량제어밸브에서는 폐쇄, 연통을 행하는 부분이 스푸울의 홈과 슬리이브의 홈의 엇갈림부분이었던 것을 본 발명에서는 환형상시일의 시일부로 바꾸어 놓았으므로 폐쇄위치에 있을때의 누설이 충분히 작아지고, 고압, 지점도, 소유량이라고 하는 요구를 만족시킬수 있다.

상기 실시예의 슬리이브(11)는 일체적으로 그려져 있으나, 실제의 가공과 조립을 위해서는 슬리이브(11)는 2개이상의 부품으로 분활되는 구조로하는 것은 말할 것도 없다.

또, 스프링압조정나사등에 의해 스프링(20)의 압력을 조정하는 구조로 할수도 있다. 상기의 제 1 도, 제 2 도에 표시한 실시예의 기능은 제 3 도에 표시한 바와같은 입구포오트(13), 출구포오트(14), 오리피스(19), 환형상시일(17)의 유효시일면등의 상호관계를 반대방향으로 배치한 것에 의해서도 달성할수 있다.

제 1 도, 제 2 도의 실시예는 수푸울(12)의 전후 즉 오리피스(19)의 전후의 압력이, 저압쪽이 출구압력 P3, 고압쪽이 P3+F/S로 되어 있었으나, 제 3 도에서는 고압쪽이 입구압력 P1, 저압쪽이 P1-F/S가 된다. 따라서 차압은 어느것이나 F/S이다.

또, 제 1 도, 제 2 도의 실시예에서는 환형상시일(17)의 상류쪽이 입구포오트(13)에 연통되고, 하류쪽이 스푸울(12)의 외주와, 슬리이브(11)의 내주사이의 틈새를 통해서 스푸울(12)의 고압쪽 단면부에 연통되어 있었는데 대하여, 제 3 도에서는 환형상시일(17)의 상류쪽이 스푸울(12)의 저압쪽 단면부에 연통하고, 하류쪽이 스푸울(12) 외주와 슬리이브(11) 내주의 틈새를 통해서 출구포오트(14)에 연통되어 있다.

이들 특징을 염두에 두면 제 3 도를 표시한 실시예의 구성, 동작은 각부의 부호를 제 1 도, 제 2 도의 부호와 동일기능의 것끼리 대응시켜서 표시하고 있으므로 용이하게 이해할수 있을 것이다.

또한, 제 3 도의 실시예는 약간의 설계상의 가변요소를 부여하여 제 1 도, 제 2 도의 실시예와는 변경해서 예시되어 있다. 그 하나는 환형상시일(17)의 단면형상이나, 환형상시일(17)은 슬리이브(11)의 환형홈상(15)과의 사이를 시일하는 기능과 함께, 그 내연부와 스푸울(12)의 외주홈(16)이 스푸울(12)의 외주와 연통되는 부분(스푸울의 어깨부)과의 사이에서, 액의 유통을 단속제어하는 시일부형성기능을 함께 다하지 않으면 안된다. 이 양기능을 다하는 한, 환형상시일(17)의 단면형상이나 재질은 자유롭게 선택할수 있다. 또 하나는 오리피스(19)를 가진 액류로(18)는 스푸울(12)의 양단부를 연결하고 있으면 되며, 스푸울(12)의 내부에 있어도 외부에 있어서도 된다.

제 4 도는 본 발명의 특허청구 제 4 항에 해당하는 것의 실시예를 표시하고 있으며, 제 1 도, 제 3 도의 실시예의 압압스프링 대신에 전자제어의 가변부세수단으로서 전자석을 이용한 것으로서, 제어밸브의 구조를 보다 실제적으로 나타내고 있다.

이 도면에 있어서, 슬리이브(11)는 별체의 하우징(21)내에 수납되고, 입구포오트(13)와 출구포오트(14)는 하우징(21)에 형성된다. 또, 환형상홈(15)은 하우징(21)에 형성하고 여기에 환형상시일(17)을 끼워놓고 있다. 하우징(21)의 하부내에는 프레임(22)을 형성하고, 이 프레임(22)내에 코일(23), 전기자(24)를 장착하고, 프레임(22)의 하부에는 요우크(25)를 형성해서 전자석을 구성한다.

그리고, 상기 코일(23)에 전류를 통하게 하므로서 상기 전기자(24), 프레임(22) 및 요우크(25)를 통과하는 자속이 발생해서 전기자(24)에 상향의 힘이 발생하므로, 제 1 도, 제 2 도의 스프링(20)과 마찬가지로 스푸울(12)을 위쪽으로 미는 부세력을 얻을 수 있다.

이경우, 코일(23)에 통하는 전류를 바꾸므로서 스푸울(12)에의 부세력을 자유롭게 변경할수 있으므로 원격조작에 의해 통과유량을 자유롭게 바꿀수 있다.

본 발명은 상기한 바와같이 슬리이브내주의 환형상홈에 환형상시일을 장착해서, 이 환형상시일의 내주를 스푸울 외주의 둘레홈내에 면하게 하므로서 스푸울양단부의 차압과 스프링, 전자석등의 부세수단의 균형에 의해 스푸울이 이동할때의 율량제어밸브의 폐쇄와 연통을, 상기 환형상시일의 내주와 스푸울의 어깨부의 접촉 또는 이반에 의해 행하는 것이므로, 고압, 저점도, 소유량의 액체에 대해서도 정밀도 좋게 유량제어를 행할수 있다.

따라서, 자동차의 제동장치에 있어서의 앤티록제어장치등에 호적하게 사용할 수 있는등의 효과가 있다.

Claims (4)

1. 입구포오트와 출구포오트를 소정의 개소에 형성한 슬리이브와, 이 슬리이브내에 거의 액밀을 유지하여 접동자재하게 삽입한 스푸울과, 상기 스푸울의 양단부 즉 고압단부 및 저압단부를 연통하는 동시에, 그 일부에 오리피스를 형성한 액류로와, 상기 슬리이브의 내면에 형성한 환형상홈에 액밀하게 삽입되고, 상기 스푸울의 외주에 형성한 외주홈에 적당한 간격을 있게 하여 끼워지는 환형상시일과, 스푸울의 양단부에 가해지는 액압차에 대향하는 방향으로 스푸울을 부세하는 부세수단으로 이루어지고, 상기 환형상시일과 외주홈의 어깨부에 의해 스푸울의 이동에 따라 상기 입구포오트로부터 오리피스를 통과하여 출구포오트로 향하는 액의 유통을 단속하는 시일부를 구성하고, 스푸울 양단부의 액압차가 상기 부세수단의 부세력에 상당하는 압력보다 작을 경우는 시일부를 열고, 클 경우는 시일부를 폐쇄하므로서 상기 입력차가 상기 부세력에 상당하는 압력으로 유지되고, 이 압력차와 오리피스 단면적으로 결정되는 유량이 오리피스를 통과하고, 이 오리피스 통과량이 입구포오트와 출구포오트의 사이의 통과량이 되도록 구성한 것을 특징으로 하는 유량제어밸브
2. 제 1 항에 있어서, 입구포오트로부터 상기 환형상시일과 스푸울의 외주홈 어깨부사이의 시일부를 거쳐서 스푸울의 고압단부에 이르고, 또 오리피스를 가진 액류로를 통과하여 출구포오트에 이르는 경로로 구성되어 있는 것을 특징으로하는 유량 제어밸브.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 입구포오트로부터 출구포오트로 향하는 액유통경로가, 입구포오트로부터 오피리스를 가진 액류로를 거쳐서 스푸울의 저압단부에 이르고, 또 상기 환형시일과 스푸울의 외주홈 어깨부 사이의 시일부를 거쳐서 출구포오트에 이르는 경로로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 유량제어밸브.
4. 제 1 항 또는 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 스푸울에 가해지는 부세수단을 전자제어를 이용한 가변제어로 한 것을 특징으로 하는 유량제어밸브.