KR20120082402A - 릴레이 밸브 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하우징(16, 17), 하우징(16, 17) 내에 배치된 길이 방향으로 이동 가능한 릴레이 피스톤(2), 릴레이 피스톤(2)에 의하여 작동할 수 있는 작동 밸브 장치(3), 릴레이 피스톤(2)과 작동 밸브 장치(3) 사이의 배출 챔버(4, 5) 및 배출 챔버(4, 5) 내에 배치되고 배출 챔버(4, 5)를 릴레이 피스톤측 상의 챔버(4)에서 이격된 릴레이 작동 챔버(5)로 분할 분리하는 된 중간 벽(6)을 갖는 릴레이 밸브 장치(1)에 관한 것으로서, 작동 밸브 장치(3)는 릴레이 작동 챔버(5) 내에 배치되고, 중간 벽(6)은 릴레이 피스톤 측 상의 챔버(4)와 릴레이 작동 챔버(5) 사이의 압력 평형을 위한 장치(7)를 갖는다. 이러한 구성을 기초로 하여, 릴레이 밸브 장치는 중간 벽(6)은 생산과 관련하여 최적화된다. 이러한 목적을 위하여 중간 벽(6)은 작동 챔버 장치(3)의 밸브 시트(8)와 함께 조합된 중간 벽/밸브 시트 장치(6, 7, 8)로서 단일 부재 형태로 제공된다.

Description

릴레이 밸브 장치{Relay valve device}

본 발명은 청구항 1항의 특징부에 따른 릴레이 밸브 장치에 관한 것이다.

일반적인 릴레이 밸브 장치가 특허문헌 1로부터 알려져 있다.

공지된 릴레이 밸브 장치에서, 배출 챔버는 중간 벽 내에 배치되어 있다. 중간 벽은 선택된 압력에 대하여 릴레이 피스톤을 보호하며 배출 챔버를 릴레이 피스톤측 챔버(relay piston-side chamber)와 릴레이 피스톤-이격 릴레이 작동 챔버(relay piston-remote relay working chamber)로 구분한다. 중간 벽은 릴레이 피스톤측 챔버와 릴레이 작동 챔버 간의 압력 평형을 위하여 작용하는 오리피스를 갖는다.

중간 벽 그리고 중간 벽에 제공된 오리피스를 갖는 릴레이 밸브 장치의 위의 구조는 릴레이 밸브 장치의 개선된 동적 제어 행동(dynamic control behavour)을 갖는 것을 가능하게 하며 또한 릴레이 피스톤의 진동의 위험을 방지한다. 압력 평형을 위한 중간 벽 내의 비교적 작은 오리피스 때문에 압력 평형은 원하는 방식으로 시간-지연된다. 그로 인하여 릴레이 밸브 내의 내부 네거티브 피드백(internal negative feedback)의 위상의 증가(rise)가 발생한다. 선택된 제동 압력이 시간 지연, 즉 시간 오프셋(time offset)을 갖고 중간 벽의 오리피스를 통하여 릴레이 피스톤에 전해진다. 이는 브레이크 실린더에 연결된 릴레이 작동 공간과 릴레이 피스톤 사이의 압력 평형 내의 위상 변위를 생기게 하며, 따라서 릴레이 피스톤의 자연적인 진동의 억제를 유도한다.

특허문헌 1: 유럽특허 제1 391 363 A1호

공지의 릴레이 밸브 장치는 그 기능 면에서 효과적인 것으로 입증되어 왔다. 본 발명이 기초로 하는 목적은 제조 면에서 릴레이 밸브 장치를 최적화하는 것이다.

이 목적은 청구항 1항에서 명시된 본 발명에 의하여 달성된다. 본 발명의 유리한 개발품은 종속청구항에서 구체적으로 명시된다.

본 발명은 릴레이 밸브 장치를 구성하기 위하여 요구되는 개별 부품들의 수를 줄이는 이점을 갖는다. 본 발명에 따르면, 다른 기능을 위하여 제공된 릴레이 밸브 장치, 정확히 말하면 릴레이 밸브 장치와 중간 벽 내에 배치된 작동 밸브 장치의 밸브 시트의 2개의 부품은 통합되어 조합된 중간 벽/밸브 시트 장치로서 단일 부재 형태로 제조된 부품을 형성한다. 그 결과, 본 발명에 따른 릴레이 밸브 장치는 비용면에서 더욱 효과적으로 제조될 수 있으며 더욱 간단하게 조립될 수 있다. 또한, 단일 부품 내에서의 2개의 기능 통합에 의하여 종속청구항과 관련하여 이하에서 설명되는 더욱 유리한 최적화 가능성이 처음으로 얻어진다.

본 발명은 유리하게는 예를 들어 릴레이 밸브 장치 내에 개별적으로 장착될 배플 플레이트(baffle plate)로 설계될 수 있는 특허문헌 1에 따른 공지된 중간 벽의 장착을 현저하게 간단하게 한다.

본 발명의 추가적인 이점은 릴레이 피스톤측 챔버와 릴레이 작동 챔버 간에 제공된 압력 평형 장치와 중간 벽을 통한 압력의 감쇠된 전달 때문에 본 발명에 따른 릴레이 밸브 장치가 시한 압력 제어기(timed pressure control)를 갖는 시스템 내, 예를 들어 상업용 차량을 위한 전자 제어 브레이크 시스템(EBS) 내에서 간단한 방법으로 사용될 수 있다는 것이다. 시간 때문에 나타나는 압력 파동(pressure pulsatioin)은 위에서 설명한 댐핑(damping) 때문에 릴레이 피스톤측 챔버 내로 배출되고 감쇠되며, 따라서 릴레이 피스톤의 진동은 존재하지 않는다.

본 발명의 유리한 개발품에 따르면, 조합된 중간 벽/밸브 시트 장치는 압축 공기에 의하여 작동 가능한 피스톤의 방식으로 설정된다. 이 경우, 그 기능 면에서 피스톤으로서 작동하지 않을지라도 위에서 언급한 개발품 때문에 조합된 중간 벽/밸브 시트 장치는 압축 공기 피스톤의 통상적인 구조적 기능을 갖고 설계될 수 있다. 압축 공기 피스톤의 구성에서 얻어지는 경험에 기초하여, 이러한 구성은 유리하게는 기술적으로 신뢰할 수 있고 비용면에서 효과적인 중간 벽/밸브 시트 장치의 설계를 갖는 것을 가능하게 한다.

본 발명의 유리한 개발품에 따르면, 조합된 중간 벽/밸브 시트 장치는 플라스틱 부품으로 제조된다. 이는 비용면에서 효과적인 생산을 가능하게 하고 무게를 줄이는 것을 가능하게 한다. 이전의 개별적인 중간 벽과 밸브 시트의 단일 부재 부품으로의 통합의 결과로서 플라스틱으로부터의 생산 가능성은 처음으로 기술적으로 가능하다. 사용된 다른 재료 때문에 이러한 통합은 이전에 상상할 수 없는 것이었다.

본 발명의 유리한 개발품에 따르면, 조합된 중간 벽/밸브 시트 장치는 립 실링 링을 수용하기 위한 주변 내부 그루브를 갖는다. 립 실링 링은 유리하게는 릴레이 피스톤에 대한 밀봉(sealing-off)을 야기한다. 본 발명의 유리한 개발품에 따르면, 립 실링 링은 릴레이 피스톤측 챔버로부터 릴레이 작동 챔버로의 압축 공기 흐름 방향으로의 압축 공기 유입을 허용하고 반대의 압축 공기 흐름 방향으로의 압축 공기를 차단하는 립 실을 갖는다. 따라서, 립 실은 공압 역지 밸브로서 작용한다. 이 기능에 의하여, 압축 공기가 릴레이 피스톤측 챔버로부터, 즉 압력 평형 장치를 우회하여 개방된 립 실을 통하여 릴레이 작동 챔버로 곧바로 흐른다는 점에서 릴레이 피스톤측 챔버 내에서의 과도한 압력의 신속한 강하(breakdown)가 가능하다. 역으로, 립 실이 이 흐름 방향으로 차단하기 때문에 중간 벽 내의 압력 평형 장치를 통한 지연을 갖고서만 릴레이 피스톤측 챔버 내에서의 압력 올림(pressure build-up)이 가능하다. 알 수 있는 바와 같이, 릴레이 피스톤에 대한 밀봉의 기능과 역지 밸브의 기능은 이러한 방식으로 배치된 립 실링 링에 의하여 간단하게 그리고 비용 효과적으로 수행될 수 있다. 중간 벽 내의 압력 평형을 위하여 장치 내에 어떠한 부가적인 별도의 역지 밸브를 제공할 필요가 없기 때문에 이는 본 발명에 따른 릴레이 밸브 장치의 구성을 더욱 간단하게 한다.

본 발명의 유리한 개발품에 따르면, 조합된 중간 벽/밸브 시트 장치는 실링 링을 수용하기 위하여 외주면 상에 적어도 하나의 주변 그루브를 갖는다. 그로 인하여 릴레이 밸브 장치의 하우징에 대하여 중간 벽을 밀봉하는 특별한 조립 친화적(assembly-friendly)인 방식이 제공될 수 있다. 비용면에서 효과적인 표준 요소들, 예를 들어 오-링이 실링 링으로 사용될 수 있다.

본 발명의 유리한 개발품에 따르면, 릴레이 밸브 장치의 하우징은 단차진 보어를 가지며, 보어의 직경은 작동 밸브 장치의 측부로부터 연속적으로 증가한다. 그 결과, 본 발명에 따른 릴레이 밸브 장치는 간단하게 그리고 비용면에서 효과적으로 제조될 수 있다. 직경이 내부에서 연속적으로 한 방향으로 변화하기 때문에 하우징의 내부의 가공은 한 하우징 측부로부터 일어날 수 있다.

본 발명의 유리한 개발품에 따르면, 조합된 중간 벽/밸브 시트 장치는 길이 방향 이동에 대하여 고정 요소에 의하여 릴레이 밸브 장치의 하우징 내에 고정될 수 있다. 이전에 공지된 릴레이 밸브 장치들과 비교하여, 이 구성은 조합된 중간 벽/밸브 시트 장치의 피스톤형 구성과 함께 보다 단순화되고 비용 면에서 보다 유리한 본 발명에 따른 릴레이 밸브 장치의 구성을 야기한다. 따라서 본 발명에 다른 릴레이 밸브 장치를 장착하기 위하여, 단지 피스톤형 중간 벽/밸브 시트 장치를 릴레이 밸브 장치의 하우징 내로 삽입하고 고정 요소를 부착하는 것만이 필요하며, 그후 릴레이 피스톤과 같은 다른 요소가 삽입된다. 조합된 중간 벽/밸브 시트 장치가 하우징 내로 삽입되기 전에, 립 실링 링과 외부 실링 링과 같은 실링 요소가 조합된 중간 벽/밸브 시트 장치 상에 미리 장착될 수 있다.

유리하게는 고정 요소는 고정 링으로서 또는 하우징 돌출부로서 설계된다. 예를 들어, 유리한 것은 릴레이 밸브 장치의 하우징 내의 조합된 중간 벽/밸브 시트 장치의 베이어닛형(bayonet-like) 고정 요소(fixing)이다.

본 발명의 유리한 개발품에 따르면, 릴레이 밸브 장치는 비례 릴레이 밸브(propotional relay vavle)로서 설계된다. 이는 특히 전자 제어 브레이크 시스템과 함께 압축 공기에 의하여 제동된 차량의 브레이크 실린더 내의 민감한 압력 변화를 갖는 것을 가능하게 한다.

또한, 본 발명은 압축 공기에 의하여 제동된 차량을 위한 유리한 트레일러 제어 밸브를 포함한다. 트레일러 제어 밸브는 적어도 하나의 솔레노이드 밸브, 하나의 분리 방지 밸브(break-off protection valve) 그리고 위에서 설명한 형태의 하나의 릴레이 밸브 장치를 갖는다. 이 경우, 솔레노이드 밸브는 릴레이 밸브 장치를 위한 유입 압력을 규정하기 위한, 즉 릴레이 피스톤에 따라 작용하는 기능을 수행한다. 이러한 트레일러 제어 밸브는 트레일러 차량을 연결하기 위한 견인 차량으로 설계된 상업적인 차량의 압축 공기 브레이크 시스템 내에 사용된다. 이 경우, 트레일러 제어 밸브 견인 차량으로부터 트레일러 차량으로 제동 압력을 전달하는 기능을 수행한다. 2개의 제동 압력, 엄밀히 말하면 견인 차량의 탱크로부터의 공급 압력과 운전자의 제동 요구를 나타내는 제어 압력이 일반적으로 전달된다. 만일, 공압 브레이크 라인 내 그리고 견인 차량과 트레일러 차량 간의 손상이 발생하는 경우의 원하지 않은 압력 손실에 대하여 트레일러 제어 밸브의 분리 방지 밸브는 견인 차량의 공급 압력을 보호하는 기능을 수행한다.

도 1은 본 발명에 따른 릴레이 밸브 장치(1)의 단면도.

본 발명이 첨부된 도면을 이용하여, 예시적인 실시예에 의하여 상세히 설명된다.

릴레이 밸브 장치(1)는 하우징 부분으로서 하우징 몸체(16)와 하우징 폐쇄 플레이트(17)를 갖는다. 하우징 폐쇄 플레이트(17)는 실(19; seal)을 통하여 하우징 몸체(16)에 대하여 밀봉되어 있다. 하우징 몸체(16) 내에는 단차진 보어(14)가 제공되며, 이 보어 내에는 릴레이 밸브 장치(1)의 다양한 내부 구성 요소가 배치되어 있다.

실(18)을 통하여 하우징 몸체(16)에 대하여 밀봉된 릴레이 피스톤(2)이 단차진 보어(14) 내에 배치된다. 작동 밸브 장치(3)는 하우징 몸체(16)의 종단에 배치되며, 릴레이 피스톤(2)의 반대 쪽에 놓여있다. 작동 밸브 장치(3)는 릴레이 피스톤(2)의 방향을 향하는 밸브 폐쇄면(9)을 갖는다. 밸브 폐쇄면(9)을 옮기는 부분은 하우징 몸체(16)에 고정된, 작동 밸브 장치(3)의 캐리어 부분에 대하여 스프링(26)에 의하여 튀어 오른다.

배출 챔버(4, 5)는 릴레이 피스톤(2)과 작동 밸브 장치(3) 사이에 제공된다. 배출 챔버(4, 5)는 배출 챔버(4, 5) 내에 배치된 중간 벽(6)에 의하여 릴레이 피스톤측 챔버(4; relay piston-side chamber)와 릴레이 피스톤-이격 릴레이 작동 챔버(5; relay piston-remote relay working chamber)로 구분된다.

릴레이 밸브 장치(1)는 공압 연결부로서 압축 공기 제어 유입부(20), 압축 공기 배출 연결부(21) 및 압축 공기 공급 연결부(22)를 갖는다. 또한 배기 연결부(23, 24)가 제공된다. 압축 공기 제어 유입부(20)는 예를 들어, 전자 제어 브레이크 시스템(electronically controlled brake system)으로부터의 제어 압력의 공급부 역할을 한다. 제어 압력은 릴레이 피스톤(2)의 제어 표면 상으로 안내되며, 이 제어 표면은 릴레이 피스톤측 챔버(4)에서 떨어진 릴레이 피스톤(2)의 측부 상에 위치한다. 그로 인하여, 릴레이 피스톤(2)은 작동 밸브 장치(3)의 방향으로 방향이 바뀌어 지며 또한 압력으로 적절하게 작동될 때 작동 밸브 장치(3)를 가동하여 작동 밸브 장치(3)를 개방시킨다. 압축 공기 공급 연결부(22)는 예를 들어, 견인 차량의 압축 공기 저장부로부터의 공급 압력을 연결하는 역할을 한다. 릴레이 밸브 장치(1)에 의하여 생성되고 예를 들어, 브레이크 실린더로 공급될 배출 압력은 압축 공기 배출 연결부(21)에서 추출된다. 배기 연결부(23, 24)는 과도한 압축 공기를 배기시키는 역할을 하며, 따라서 대기와 연결되어 있다.

작동 밸브 장치(3)는 비례적으로 작용하는 3/2-웨이(way) 밸브의 역할을 한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 폐쇄 위치에서 작동 밸브 장치(3)는 압축 공기 공급 연결부(22)에 대하여 압축 공기 배출 연결부(21)를 차단한다. 이 위치에서, 압축 공기 배출 연결부(21)는 덕트(29)를 통하여 배기 연결부(23)에 연결되어 있다. 개방 위치에서, 작동 밸브 장치(3)는 압축 공기 배출 연결부(23)를 압축 공기 공급 연결부(22)에 연결하며, 개방된 횡단면의 크기는 변할 수 있다. 동시에, 이 위치에서 배기 연결부(23)는 차단된다.

중간 벽(6)은 조합된 중간 벽/밸브-시트 장치(6, 7, 8)로서 작동 밸브 장치(3)의 밸브 시트(6)와 단일의 요소로 완전하게 제조된다. 밸브 시트가 밸브-폐쇄면(9)에 대하여 지지될 수 있는 방식으로 밸브 시트(8)가 배치되며, 따라서 작동 밸브 장치(3)는 폐쇄 위치에 있다. 폐쇄 위치는 스프링(26)의 힘에 의하여 도움을 받는다. 작동 밸브 장치(3)의 개방은 압축 공기 제어 유입부(20)를 통한 압축 공기에 의한 릴레이 피스톤(2)의 작동의 결과로서 일어난다. 그로 인하여, 릴레이 피스톤(2)은 작동 밸브 장치(3)의 방향으로 이동한다. 그 후, 릴레이 피스톤(2)의 연장된 연장부(28)는 밸브-폐쇄 면(9)에 대하여 지지하게 되며 스프링(26)의 힘과 반대로 밸브-폐쇄 면(9)을 밸브 시트(8)로부터 멀리 이동시킨다. 그로 인하여, 작동 밸브 장치(3)는 개방 위치로 되며, 따라서 압축 공기가 밸브 시트(8)와 밸브 폐쇄 면(9) 사이의 환형 갭을 통하여 흐르는 것을 가능하게 한다. 릴레이 피스톤(2)의 꺾임에 따라 환형 갭의 흐름 횡단면은 변한다. 이 상태에서, 배기 연결부(23)가 차단되는 결과로 동시에 릴레이 피스톤(2)의 연장부(28)는 밸브-폐쇄면(9)에 대하여 지지된다.

중간 벽(6)은 릴레이 피스톤측 챔버(4)와 릴레이 작동 챔버(5) 사이의 압력 평형을 위한 장치(7)를 갖는다. 압력 평형 장치(7)는 예를 들어, 보어(bore), 덕트(duct), 스로틀(throttle) 또는 다이아프램(diaphragm)으로 설계될 수 있다. 압력 평형 장치(7) 상에 역지 밸브를 제공하는 것도 고려될 수 있다.

개별적인 역지 밸브 대신에, 립 실링 링(10; lip sealing ring)을 조합된 중간 벽/밸브-시트 장치(6, 7, 8)의 주변 내부 그루브 내에 제공하는 것이 유리하다. 립 실링 링(10)의 립 실(11: lip seal)이 작동 밸브 장치(3)의 방향으로 항하는 것과 같은 방식으로, 즉 립 실(11)이 릴레이 피스톤측 챔버(4)로부터 릴레이 작동 챔버(5)를 향하는 방향으로의 압축 공기 흐름을 허용하고 반대 방향으로의 압축 공기 흐름을 차단하는 것과 같은 방식으로 립 실링 링(10)은 유리하게는 내부 그루브 내에 배치된다. 결과적으로, 립 실(11)은 역지 밸브의 기능을 수행한다. 립 실링 링은 유리하게는 홈이 있는 링(grooved ring)으로서 설계될 수 있다. 그로 인하여 상업적으로 유용한 표준 요소가 이용될 수 있다.

실링 링(12, 13)은 조합된 중간 벽/밸브 시트 장치(6, 7, 8)의 외주면 상의 주변 그루브 내에 제공되며, 하우징 부분(16)에 대하여 조합된 중간 벽/밸브 시트 장치(6, 7, 8)를 밀봉한다. 실링 링(12, 13)은 예를 들어, 오-링으로 설계될 수 있다.

조합된 중간 벽/밸브 시트 장치(6, 7, 8)는 예를 들어 스프링 링으로 설계될 수 있는 고정 링(15)에 의하여 그 위치에 고정된다. 결과적으로 릴레이 밸브 장치(1)의 하우징 내에서의 조합된 중간 벽/밸브 시트 장치(6, 7, 8)의 원하지 않는 길이 방향으로의 이동성은 방지된다.

Claims (11)

1. 하우징(16, 17), 하우징(16, 17) 내에 배치된 길이 방향으로 이동 가능한 릴레이 피스톤(2), 릴레이 피스톤(2)에서 작동 가능한 작동 밸브 장치(3), 릴레이 피스톤(2)과 작동 밸브 장치(3) 사이의 배출 챔버(4, 5) 및 배출 챔버(4, 5) 내에 배치되고 배출 챔버(4, 5)를 릴레이 피스톤측 챔버(4)와 릴레이 피스톤에서 이격된 릴레이 작동 챔버(5)로 분리하는 중간 벽(6)을 갖되, 작동 밸브 장치(3)는 릴레이 작동 챔버(5) 내에 배치되고, 중간 벽(6)은 릴레이 피스톤측 챔버(4)와 릴레이 작동 챔버(5) 사이의 압력 평형을 위한 장치(7)를 가지며, 중간 벽(6)은 작동 밸브 장치(3)의 밸브 시트(8)와 함께 조합된 중간 벽/밸브 시트 장치(6, 7, 8)로서 단일의 부재로 제조된 것을 특징으로 하는 릴레이 밸브 장치(1).
2. 제 1 항에 있어서, 조합된 중간 벽/밸브 시트 장치(6, 7, 8)는 압축 공기에 의하여 작동 가능한 피스톤의 방식으로 구성된 것을 특징으로 하는 릴레이 밸브 장치.
3. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 조합된 중간 벽/밸브 시트 장치(6, 7, 8)는 플라스틱 부품으로서 제조된 것을 특징으로 하는 릴레이 밸브 장치.
4. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 조합된 중간 벽/밸브 시트 장치(6, 7, 8)는 립 실링 링(10)을 수용하기 위한 주변 내부 그루브를 갖는 것을 특징으로 하는 릴레이 밸브 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 립 실링 링(10)은 릴레이 피스톤측 챔버(4)로부터 릴레이 작동 챔버(5)로의 압축 공기 흐름 방향으로의 압축 공기 유입을 허용하고 반대의 압축 공기 흐름 방향으로의 압축 공기를 차단하는 립 실(11)을 갖는 것을 특징으로 하는 릴레이 밸브 장치.
6. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 조합된 중간 벽/밸브 시트 장치(6, 7, 8)는 실링 링(12, 13)을 수용하기 위하여 외주면 상에 적어도 하나의 주변 그루브를 갖는 것을 특징으로 하는 릴레이 밸브 장치.
7. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 릴레이 밸브 장치(1)의 하우징(16, 17)은 단차진 보어(14)를 가지며, 보어의 직경은 작동 밸브 장치(3)의 측부로부터 연속적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 릴레이 밸브 장치.
8. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 조합된 중간 벽/밸브 시트 장치(6, 7, 8)는 길이 방향 이동에 대하여 고정 요소(15)에 의하여 릴레이 밸브 장치(1)의 하우징(16, 17) 내에 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 릴레이 밸브 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 고정 요소(15)는 고정 링으로서 또는 하우징 돌출부로서 설계된 것을 특징으로 하는 릴레이 밸브 장치.
10. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 릴레이 밸브 장치(1)는 비례 릴레이 밸브(propotional relay vavle)로서 설계된 것을 특징으로 하는 릴레이 밸브 장치.
11. 적어도 하나의 솔레노이드 밸브, 하나의 분리 방지 밸브(break-off protection valve) 그리고 전술한 항들 중 한 항에 따른 하나의 릴레이 밸브 장치(1)를 갖는, 압축 공기에 의하여 제동되는 차량용 트레일러 제어 밸브.

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