KR100521748B1

KR100521748B1 - 압력제어밸브

Info

Publication number: KR100521748B1
Application number: KR10-1999-7009535A
Authority: KR
Inventors: 발터 프라이; 게오르크 기어러; 휴버트 렘링어; 칼하인츠 마이어; 볼프강 슈미트; 틸로 슈미트; 볼프강 룽에
Original assignee: 젯트에프 프리드리히스하펜 아게
Priority date: 1997-04-18
Filing date: 1998-04-11
Publication date: 2005-10-17
Also published as: WO1998048332A1; EP0976013B1; EP0976013A1; DE59807194D1; JP4267079B2; US6418967B1; JP2001521662A; US20020053362A1; KR20010006445A

Abstract

본 발명은 압력관(P)의 조인트, 작동압력관(A)의 조인트, 대기압과 통하는 유출관(T)의 조인트 및 최소한 일정한 또는 설정 가능한 저항을 가진 최소한 2개의 오리피스단계를 포함하는 압력제어밸브에 관한 것으로 2개의 오리피스단계는 상호 다양한 방식으로 연결되며 기계적 또는 유압반교원리에 따른 유압작용을 받는다. 2개의 가변오리피스단계는 압력제어실(7)의 유출입오리피스로 되어 있으며 각기 밀봉요소를 가지고 있다. 유입오리피스(3)의 밀봉요소는 구 또는 반구나 원추대 또는 실린더로 구성되어 있으며 /또는 유출오리피스의 밀봉요소는 구나 반구 또는 원추대 또는 실린더로 구성되어 있다.

Description

압력제어밸브{pressure regulating valve}

본 발명은 제어압실을 가진 1개의 밸브하우징으로 구성되고, 이 밸브 하우징은 제어압실, 압력매체공급관, 액추에이터에 연결된 작동압력관, 압력매체집유관, 일정한 또는 설정 가능한 유체저항을 가진 적어도 2개의 오리피스(Orifice)단계를 구비하며, 2개의 오리피스단계는 유압반교(hydraulic half bridge)원리에 따라서 서로 결합되어 있는, 3/2-방향제어밸브타입의 비례동작형 압력제어밸브에 관한 것이다.

DE-C 44 152는, 밸브하우징과 자석아마추어에 의하여 작동되고 이와 연결되어 있는 서보밸브스풀을 가지며, 서보밸브스풀은 압력매체유입구로부터 액추에이터 접속구 또는 바이패스 또는 탱크에 이르는 접속을 제어하는, 특히 자동차량변속기의 변속압력제어를 위한 전자식압력제어밸브에 대하여 기술하고 있다. 이 서보밸브스풀은 밸브하우징내 전후 베어링부위에서 지지되어 있으며 설정스프링에 의하여 하중이 가해져 있다. 이러한 압력제어밸브는 특히 오염에 민감한 아마추어실 내의 유동에 관하여 압력강하가 저지될 수 있기 때문에 오염된 오일에 의한 문제에 기인하는 수명에 관한 밸브특성의 변화를 발생시키지 않는다. 베어링간극 및 통기공으로부터 유로의 출구에는 동일한 속도에너지헤드가 유지된다.

US 3, 916, 932에도 한가지 밸브가 공지되어 있는데, 이에 의하면 유압반교원리에 의하여 결합된 2개의 오리피스단계를 가지며 압력매체유동을 주류(主流)와 부류(副流)로 분배하기 위한 유량제어밸브로 되어 있다.

공지된 밸브에서 자주 단점으로 지적되는 점은 최소작동압이 거의 영(0)바(bar) 근처로 저하되거나 또는 최소작동압의 경우 압력매체의 누설유가 거의 영(0)으로 감소된다는 것이다.

다음에서 본 발명은 유리한 실시예를 들은 도면에 의하여 보다 상세히 설명하고 있으며 도면의 내용은 다음과 같다:

도 1은 2개의 결합된 제어오리피스를 가진 압력제어밸브의 원리도

도 2는 2개의 결합된 제어오리피스와 1개의 전치된 고정오리피스를 가진 압력제어밸브의 원리도

도 3은 본 발명의 제1실시예에 대한 압력제어밸브의 단면도

도 4는 제 1 실시예의 기술적 변화형으로서, 양 오리피스구멍을 통하여 뻗어 있으며 그의 전체 길이에 걸쳐 중앙이 원추형태로 가늘어지는 서보밸브스풀을 구비하는 예(하반부의 예는 부가적으로 전치된 고정오리피스를 가진 구조를 도시하고 있다)를 도시한 개략도.

도 5,6은 본 발명에 따르는 압력제어밸브의 제2실시예의 주요부에 대한 2개의 상호 90도 각도로 틀은 단면도

도 7은 도 6의 선 A - A에 따른 단면도

도 8은 본 발명의 제 2 실시예의 아마추어, 아마추어 바 및 서보밸브스풀로 된 일체부품의 전체도

도 9는 압력유체-누설도표 및

도 10 ~25는 밀봉요소의 다양한 결합에 의한 압력제어밸브의 약도로서 각각의 아래 약도는 일반적으로 위의 약도와 같으나 추가로 한 개의 전치된 고정오리피스를 도시하고 있다.

본 발명의 목표는 최소작동압이 거의 영으로 되고 최소작업압에서의 서보밸브스풀의 종단위치에서 압력매체의 누설유가 거의 영으로 감소되더라도 밸브의 유량특성을 각 사용조건과 일치시킬 수 있는, 특히 자동차량변속의 변속압력조정을 위한 비례압력제어밸브를 제공하는 데 있다.

서두에 언급한 유형의 압력제어밸브에 의하여 본 목표의 달성은 청구항 1의 특징부분으로 제시되어 있는 특성으로 이루어진다. 본 발명의 유리한 유형들은 제 종속 항에 명시되어 있다.

압력제어밸브는 스롯틀(throttle) 또는 오리피스계통(orifice system)으로 되어 있다(이하 스롯틀 또는 오리피스대신에 오리피스라 칭한다). 결합되어 있는 오리피스계통은 2개의 기계 또는 유압식 결합의 제어오리피스로 되어 있다. 이러한 제어오리피스들은 유압반교원리에 의하여 개폐된다. 양 제어오리피스에 앞서서 고정오리피스가 먼저 열릴 수 있다. 이러한 결합오리피스계통은 3개의 조인트를 가지고 있다: 압력매체공급관(조인트 P), 액추에이터에 연결된 작동압력관(조인트 A) 및 압력매체섬프(Sump)에 이르는 압력매체섬프관(조인트 T). 조인트(P)는 제1제어오리피스 또는 고정오리피스앞의 유입 측이며 조인트(A)는 예컨대 양 제어오리피스사이에 위치하고 조인트(T)는 제2제어오리피스뒤의 유출 측에 위치한다. 각 오리피스는 유로 저항을 가지고 있다. 양 제어오리피스는 동시에 가변유로저항들을 가지고 있다. 이러한 압력제어밸브의 작동원리는 2개의 연결된 가변슬라이드저항 또는 1개의 전치된 고정저항과 2개의 연결된 가변슬라이드저항을 가진 전위차계의 작동원리와 유사하다. 각 오리피스는 일정한 압력강하를 발생시킨다. 제1제어오리피스 또는 고정오리피스의 입력측에는 유입압력을 받는 한편 출력측으로는 제2제어오리피스 뒤쪽에 주위압력을 받는다. 양 제어오리피스 사이의 압력은 주위압력과 유입압력 사이에서 오리피스의 개도에 따라 정해질 수 있다. 양 제어오리피스들은 동시에 제어압실의 유입과 유출구멍을 구비하며 각기 오리피스의 개폐를 위한 밀봉요소를 형성한다. 본 발명의 경우 유입오리피스의 밀봉요소는 구(球), 반구(半球), 원추(圓錐)대 또는 실린더로서, 또한 유출오리피스의 밀봉요소는 구 또는 반구 또는 원추대 또는 실린더로 형성될 수 있고, 적어도 유입측 또는 유출측에 있는 밀봉요소는 구, 반구, 원추대 또는 실린더로 형성되어 있다. 양 밀봉요소가 구, 반구, 원추대 또는 실린더로 형성되어도 좋고 이 경우 양 밀봉요소는 동일한 형상이어도 좋고 서로 다른 형상이어도 좋다. 유리한 점으로는 이에 따라서 양 제어오리피스의 유입 및 유출특성을 밸브의 각 용도에 따라서 최상으로 설정할 수 있도록 되어 있다. 이와 동시에 예컨대 각각의 오리피스의 유형은 시트(seat) 밸브 또는 슬라이드밸브이며 이에 따라서 밀봉면의 형상 및 각 밸브에 의한 압력증가도 각 오리피스에 의하여 개별적으로 설정이 가능하다.

양 제어오리피스들은 서보밸브스풀에 의하여 연결되어 있다. 동시에 오리피스 특히 밀봉요소는 서보밸브스풀에 견고하게 또는 이와 일체형으로 결합될 필요는 없고 별개로 이루어진 서보밸브스풀에 단순히 접촉해 있는 것 만으로도 좋으며 그 경우 접촉력은 압력매체유내의 가동오리피스의 유로 저항에 의하여 발생한다. 한 쪽 방향으로의 서보밸브스풀의 이동에 따라 유입오리피스의 횡단면이 확대되며 동시에 유출오리피스의 단면은 감소된다. 반대방향으로 서보밸브스풀이 이동하는 때에는 횡단면은 역으로 변한다. 이것은 유압반교의 작동원리에 의한다. 이 경우에는 서보밸브스풀의 결합형태, 위치에 따라서 하나의 오리피스는 이미 완전히 개방되어 있는 것에 대하여 다른 오리피스는 아직 완폐되어 있지 않은.(제어에너지의 네거티브 중첩) 위치를 점유할 수 있다. 작동상태에 따라서서 유입오리피스가 이미 완개되고 유출오리피스는 완폐되지 않는 경우가 있다. 이러한 작동상태에서는 2개의 연결오리피스계통은 고정유입오리피스와 가변유출오리피스를 구비하는 오리피스 계통으로 축소된다. 전치된 고정오리피스와 2개의 연결된 가변오리피스로 이루어진 오리피스계통에서 유입가변오리피스의 유로 저항이 전치된 고정오리피스의 유로저항 보다도 확실히 적으면 유입가변오리피스는 제어압 조정에 있어서도 더 이상 중요한 의미를 가지지 못한다. 이러한 작동상태에서 전치된 고정오리피스와 후속하는 2개의 가변오리피스를 가진 오리피스 계통은 고정유입오리피스와 가변유출오리피스로 이루어진 오리피스 계통으로 축소된다. 이러한 축소된 오리피스 계통에 의하여 예컨대 종래기술에 따라서 변속기제어를 위한 기계적 변속압력이 제어된다. 이러한 작동상태에서는 종래의 시트밸브로 다년간 얻은 경험을 활용할 수 있다.

2개의 연결된 가변오리피스를 가진 계통은 각 1개의 가변오리피스와 1개의 고정오리피스를 가진 계통과 달리 유출오리피스가 완개된 경우에 통과 유량은 고정 및 제어오리피스계통처럼 최대로 되지 아니하고 유입가변오리피스의 폐쇄에 의하여 영(0)으로 최소화된다는 이점을 가지고 있다. 부가적으로 고정오리피스가 전치된 경우도 그러하다. 작동상태 "유출오리피스 완전개방"은 2개의 연결된 가변 오리피스로 이루어진 상기 양 계통에 있어서도 또는 고정유입오리피스와 가변유출오리피스를 가진 감축계통에서도 최소제어압력에 상당하다. 고정오리피스의 전치의 유무에 관계없이 2개의 연결된 가변오리피스를 가진 계통에서 이러한 최저, 가변제어압력은 유입구의 폐쇄에 의하여 출구 외측의 주위압력으로 최소화되는 것에 대하여 각 개의 고정 및 가변 오리피스로 이루어진 오리피스계통에서는 유체작용에 의하여 최종 잔유압력이 남아 있게 된다. 평균 통과 유량도 고정 및 가변오리피스로 이루어진 계통에서는 더 크다. 이것은 2개의 연결 제어오리피스를 가진 계통에 비하여 큰 출력손실을 수반한다. 또 다른 유리한 점을 들면 보다 적은 최대유량으로 인하여 펌프가 유입압력을 공급하기 위한 펌프를 저출력으로 수 있다는 점이다.

본 발명의 제1 실시형태에 따르면 압력제어밸브는 2개의 기계식 또는 유압식 연결 가변오리피스단계로 이루어진 계통으로 구성되어 있다.

이것은 유리하게도 구조가 간단하고 경제성이 있다는 점이 특징이다.

본 발명의 유리한 다른 실시형태에 따르면 압력제어 밸브는 압력측의 고정오리피스단계와 2개의 연결 가변오리피스단계로 된 3개의 오리피스단계의 계통이라는 점이며 이로 인하여 단지 2개의 가변오리피스단부만을 가진 상기 실시형태의 경우보다 유동특성의 설정가능성이 더 많이 주어질 수 있다.

이러한 발명에 따르는 압력제어밸브는 변속조작을 위한 유압제어에 유리하게 사용된다.

본 발명의 한가지 유리한 유형에서는 2개의 가변오리피스단계가 1개의 부품에 내장되어 있다. 제어압실내로의 유입오리피스는 밸브하우징내의 유입구멍을 형성하고 있는 구멍형태로 되어 있어서 1개의 밀봉요소로 막을 수 있다. 유출오리피스는 시트밸브형태로 되어 있으며 밸브하우징의 축방향벽면이 밀봉요소 특히 아마추어 바의 단면 또는 밀봉면을 막고 있다. 축방향에 따라서 아마추어 바에 접해 있는 핀형 서보밸브스풀은 유입오리피스의 밀봉요소를 그의 시트부로부터 밀어낼 수 있다. 서보밸브스풀은 한 쪽에서는 밀봉요소에 의하여 유입구멍을 덮는 것에 의하여 유입 오리피스의 횡단면을 규정하고 다른 한 쪽에서는 축방향벽면과 단면사이의 거리에 의하여 유출오리피스의 횡단면을 규정한다. 유출구가 닫힐 경우 아마추어바의 단면 또는 밀봉면은 밸브하우징의 벽면에 접한다. 이러한 상태에서는 핀 형상의 서보밸브스풀은 유입오리피스의 밀봉요소를 유입 구멍의 시트부로부터 밀어낸 상태이고, 제어압실로의 유입 구멍을 완전히 개방되어 있다. 반대로, 서보밸브스풀의 축방향 이동에 의하여 유출오리피스는 열리며 제어압실 내 즉, 작업압 라인내의 압력 저하를 발생시킨다. 유출오리피스 횡단면이 더 열리는 것에 따라 핀 형상의 서보밸브스풀도 더 끌려 돌아온다. 유입 오리피스의 밀봉요소는 유입 구멍에 접근하고, 그 결과 유효 유입 횡단면이 감소한다. 유출구가 거의 완전히 개방되는 경우 유입구멍은 완전히 차단된다. 이에 의하여 제어압실은 유입구로부터 완전히 차단되고 내부는 주위압력이 된다.

밀봉요소는 반드시 서보밸브스풀 또는 아마추어 바와 일체로 결합될 필요는 없으며, 2 부분 또는 여러 부분의 분리 구조이어도 좋다. 왜냐하면, 압력매체의 유동 또는 압력이 밀봉요소를 서보밸브스풀에 접촉시켜 서보밸브스풀이 끌여 당겨질때 밀봉요소가 이를 추종하기 때문이다. 유리하게도 특히 서보밸브스풀과 일체형으로 결합되어 있지 않을 경우 밀봉요소를 수용하기 위하여 1개의 케이지가 부착되어 있어서 유입특성의 목표설정을 위하여도 설정이 가능하다.

유입구멍은 실린더밸브실의 단면 일부를 형성하고 있음으로 이 단면에 작용하는 하중은 축방향에 따르는 성분을 가지고 있다. 이에 따라 제어압실내 및 유입구의 여러 압력에 구속받지 않고 서보밸브스풀의 축방향이동, 즉, 유입구멍내의 시트부로부터 밀봉요소를 밀어내는 것에 의하여 유입구를 열기 위해서는 유체정력학적인 유지하중을 제거할 필요가 있다. 이러한 유지하중은 유입구와 제어압실의 평균압력차에 유입구멍면적을 곱하여 얻을 수 있다. 따라서 유입구멍은 허용밸브특성을 유지하기 위하여 과대하게 설계되지 않는다. 밸브가 열려져 있는 경우에 아마추어에 작용하는 축방향하중은 액추에이터 작동압력에 상당하는 제어압실압력의 평균치와 자유아마추어면적(아마추어전면적 - 서보밸브스풀의 단면적)의 곱과 정압에 의하여 밀봉요소에 작용하는 하중의 합으로 발생한다.

밀봉요소는 서보밸브스풀과 일체형으로 구성되어도 좋다.

기술옵션들에서 양 오리피스들은 기계적으로 결합이 되어 1개의 서보밸브스풀에 의하여 서보밸브스풀은 제어된다. 양 오리피스구멍들을 통하여 뻗어 있으며 그의 축방향 전체 길이에 걸쳐 중간이 가는 복동식 원추부를 가진다. 서보밸브스풀의 단면은 스풀 양단부를 향하여 증가하고 오리피스구멍들을 완전히 닫을 수 있다. 양축방향에 따른 이동에 의하여 유입 또는 유출오리피스를 닫는다.

삭제

본 발명의 이러한 기술옵션의 한가지 유리한 유형에서 양 기계식결합오리피스에는 하나의 고정오리피스가 연결되어 있다.

본 발명의 이러한 기술옵션의 유리한 형태에 있어서 양 기계식 결합오리피스에 고정오리피스가 연결된다.

특히 압력조절밸브는 자기적으로 작동된다. 이러한 압력조절밸브의 작동력은 전자석이 연철전기자에 유도되는 자기모멘트에 가해지는 힘이다. 연철전기자는 유리하게도 아마추어 바에 가압되어 있다.

기술옵션으로서 압력조절밸브는 또한 압전효과(壓電效果)나 또는 공압으로 작동도 가능하다.

본 발명의 다른 유리한 형태에서는 3개의 오리피스가 이산부품으로 내장되어 있다. 3개의 오리피스는 1개의 유입측의 고정오리피스와 2개의 결합된 조절오리피스로 구성되어 있다. 유입측 고정오리피스는 전치오리피스로서 또는 한 개 또는 복수개의 구멍으로 된 스롯틀형태로 할 수 있다. 결합된 2개의 조절오리피스는 조절압력실의 유입구와 유출구를 형성한다. 조절되어 있는 유입구오리피스는 서보밸브스풀과 협동하는 밸브하우징의 적어도 1개의 반경방향에 따른 유입구멍에 의하여 형성되는 데 서보밸브스풀은 부분적으로 원통형인, 중공조절압력실안으로 뻗어 있다. 이러한 서보밸브스풀은 조절압력실내에서 일정한 길이만큼 축방향에 따라 이동할 수 있다.

서보밸브스풀은 원통형의 조절압력실에 정확하게 끼워맞추어지고 섭동이 가능한 슬리브와, 아무추어 바의 단면에 적어도 1개의 웨브형 연결조인트로 구성되어 있다. 아무추어 바의 단면은 조절압실의 축방향단면보다 크다. 유입구멍(들)의 단면은 서보밸브스풀의 슬리브부분의 표면에 의하여 임의의 정도로 차단될 수 있다. 슬리브부분의 축방향외벽은 이와 동시에 유입오리피스의 제어에지를 형성하고 있으며, 스풀밸브로서 작용한다. 유출 오리피스는 밸브하우징의 축방향 내벽면이 아마추어 바의 단면을 덮고 있는 구조의 시트밸브에 의하여 형성된다. 웨브형상의 연결조인트부는 제어에지 상호간을 기계적 연결하고 있다. 출구 오리피스가 닫힌 경우에 아마추어 바의 단면은 밸브하우징의 내벽면에 접촉한다. 슬리브 부분은 원통형 조절압실로 뻗어 있고 반경방향의 유입구멍(들)은 슬리브 부분과 아마추어 바 단면 사이에 존재하게 된다. 이러한 위치에서 유입구멍(들)은 완전히 개방되어 있다. 이 상태로부터 서보밸브스풀의 축방향 이동에 의하여 유출오리피스와 열리기 시작하고 조절압실 및 작동관내에서는 압력강하가 이루어진다. 유출오리피스의 단면이 더 열리는 것에 따라 유입오리피스의 제어에지(들)가 반경방향의 유입구멍(들)의 단면을 덮기 시작한다. 유출구가 거의 완전히 열릴 경우에 유입구멍(들)은 완전히 차단된다. 이때 제어압실은 유입구와 완전히 분리되며 내부는 주변압력과 일치하게 된다. 본 발명의 이러한 유형에서, 아마추어 바와 웨브형의 조인트부 및 슬리브로 구성되어 있는 서보밸브스풀이 일체형으로 될 수 있다. 선삭 부품으로서 제조하는 것이 가능하며 이 경우 아마추어 바의 제어를 구성하는 쪽의 단부가 중공 원통 형태로 선삭되고 다음에 회전축에 대하여 횡방향 밀링을 하여 축방향에 2개의 따르는 원통세그멘트가 웨브로 남게 되어 아마추어 바와 슬리브의 결합부품이 된다.겨둔다는 것이다. 유입구멍(들)은 실린더형 밸브실표면에 배열되어 있으므로 이러한 면에 작용하는 하중은 축방향성분을 가지고 있지 않다. 따라서 제어압실과 유입구 내의 여러 압력에 있어서도 유체정력학적인 유지력을 극복할 필요는 없다. 아마추어에 작용하는 축방향 하중은 액추에이터의 작동압력에 거의 상당하는 제어압실의 평균압력과 전 아마추어면적(노출아마추어면적 + 결합부분의 단면적)의 곱으로 발생한다.

웨브형 결합부분을 매개로 하여 아마추어 바와 연결된 슬리브 부분은 상응하는 재질의 조합에 의하여 직접 밸브하우징에서 유입측 베어링으로서 수용이 가능하다. 특히 아마추어 바와 서보밸브스풀은 일체형으로 되어 있다.

특히 유입제어오리피스는 밸브하우징내에 복수개의 반경방향에 따른 유입구멍을 가지고 있는 것도 유리하며, 이 경우 링찬넬에 의하여 전치된 고정오리피스와 접속되도록 한다.

본 발명의 한가지 유리한 유형에서 아마추어 바의 일단부에 밀봉면이 형성되어 있으며, 밀봉면은 밸브하우징에 형성된 대응하는 밀봉면과 함께 작용하여 최상의 기밀특성을 갖는 평면 시트씰을 가능하게 한다.

또 다른 유형에서 제안한 점을 든다면 밀봉면으로 형성되어 있는 아무추어 바의 전면과 서보밸브스풀 사이의 영역을 원추대형으로 형성시킨다는 데 있다. 이 경우에는, 평면시트씰의 양호한 기밀특성과, 원추대에 의한 양호한, 가능한 한 낮은 압력증가가 조합된다. 또한, 원추대의 베이스는 아마추어바의 단면에 위치하고 있다.

본 발명의 제1유형의 압력제어밸브는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 작동행정이 클 경우에는 압력매체유입구(2)에서 압력매체를 차단함과 동시에 3/2-방향밸브역활을 한다. 이러한 기능은 이 때 유압반교의 원리에 따른다. 압력매체 유입구(2)는 축방향에 따라 위치한 유입구멍을 거쳐서 제어압실(7)과 연결된다. 종래기술식에서는 그의 하우징이 1로 표시된 압력밸브가 전자석을 가지고 있어서 아마추어(13)를 스프링작용에 반하여 축 A방향에 따라서 밀어낸다. 아마추어(13)는 아마추어 바(10)에 의하여 서보밸브스풀(12)을 조절한다. 서보밸브스풀(12)은 밀봉면으로 구성되어 있는 아마추어 바(10)의 단면(6)에 인접되어 있으며 핀형태로 되어 있어서 구(Ball)로 되어 있는 밀봉요소를 유입구(8) 내의 시트로부터 밀어 낼 수 있다. 아마추어 바(10), 서보밸브스풀(12) 및 밀봉요소(5)는 1개, 2개, 3개 또는 복수개로 구성할 수가 있다. 압력제어밸브단부에서 밀봉요소(5)는 제어압실(7)의 압력매체유입관(2)의 유입구(8)를 완전히 막는다. 타단부에서는 유출의 컨트롤에지(Control Edge)(11)로 작용하는 단면(6)은 축방향에 따라서 밸브하우징(1)의 벽면(4)에 접한다. 동시에 밀봉요소는 핀형서보밸브스풀(12)에 의하여 그의 시트로부터 밀리며 압력매체관(2)의 유입구(8)가 열림으로 압력을 받고 있는 압력매체는 완전히 제어압실(7) 및 액추에이터에 압력을 가하게 된다. 아마추어 바(10) 또는 서보밸브스풀(12)의 양단부에서 압력매체유동은 한 쪽에서는 제어압실(7)에의 유입차단에 의하여 다른 한 쪽에서는 압력매체섬프(Sump)에의 유출이 차단된다. 그 사이에 제어압실(7)로 유입하고 있는 압력매체의 압력 P의 상승과 함께 유량 Q는 도 9와 같이 최대치에 도달한다.

밀봉요소(5)에 의하여 압력매체관(2)의 유입구(8)가 완전차단되면 이에 따라 압력매체누설이 최소가 되며 축방향에 따른 압력매체공급으로 인하여 압력매체는 밀봉요소(5) 및 서보밸브스풀(12)과 아마추어 바(10)에 작용하는 근소한 정압에 의하여 축하중을 가한다. 그러나 서보밸브스풀(12)을 이동하기 위한 즉 밀봉요소(5)를 그의 시트로부터 유입구로 이동시키기 위한 설정하중은 작다. 아마추어작용면의 역할을 하는 아마추어 바(10)의 밀봉면(6)에 제어압실(7)로부터 가해지는 내부압에 의하여 용이한 제어 작용이 가능해진다. 아마추어 실은 DE-C 44 152에서 기술한 바와 같은 종래의 직렬로 되어 있는 시트밸브와 마찬가지로 무압(無壓)이다. 종래의 2/2-시트밸브에서 발생하는 문제점 즉, 무압의 아마추어 실이 누설압력매체의 유입에 의하여 헹구어지며 이와 동시에 오염물인 철마모 미립자가 침적되는 문제는 본 발명에 따르는 압력제어밸브에 있어서는 단부 위치 "최소의 작동압력"에 있어서 제어압실로의 유입이 차단되어 감소되는 데 그 이유는 다음과 같다: 종래의 2/2-방향-압력제어-시트밸브에 있어서는 "최소압력위치"에서 유입이 최대로 되며 이에 따라서 또한 오염미립자의 유입도 최대가 되었다. 본 발명의 압력제어 밸브의 경우에 유효이용가능한 압력범위가 비교적 크다. 왜냐하면 정압에 의한 잔유압력이 발생하지 않기 때문이다(도 9). 예컨대 1차 조립시 오염으로 발생하는 것과 같은 직경 200μm에 이르는 큰 칩이 밀봉요소(5)와 유입구의 협동작용으로 형성되는 제어에지(9)에 부착될 수 있다. 이러한 작동행정에서는 유입이 완전히 차단될 수가 없다. 압력매체섬프에 이르는 유출로가 잔존하게 된다. 그러나, 이러한 칩부착이 있어도 서보밸브스풀(12)의 이러한 위치에서 미는 하중이 적어서 또는 밀봉요소(5)가 이완된 경우에 있어서는 밀봉요소(5)에 가해지는 압력매체의 정압하중이 적어서 밀봉요소의 고착은 발생하지 않는다. 이동하중이 작아서 생기는 작은 부착하중은 칩이 누르는 것에 의하여 제어에지가 훼손되는 경우를 초래하지 않는다. 다음의 작동행정에서 유입구멍이 다시 열리면 칩은 다시 방출된다.

본 발명의 제2실시의 압력제어밸브는 도 5내지 8에서 일부 약도로 도시되어 있는 바와 같이 작동행정이 클 때에 압력매체공급관(2)내에서 압력을 받고 있는 압력매체를 차단함으로써 3/2-방향밸브역활을 한다. 이러한 기능은 이 때 추가로 고정 설정된 전치의 유입오리피스(3)에 의한 유압반교의 것과 일치한다. 압력매체(2)는 특히 복수개의 반경방향에 따라 배열된 유입구멍을 거쳐서 제어압실(7)로 흘러들어 간다. 종래 방식에서 그의 하우징(1)이 1로 표시되어 있는 압력제어밸브는 스프링작용에 대하여 축A의 방향을 따라서 아마추어(13)를 밀어주는 전자석(도시되지 않음)을 가지고 있다. 아마추어(13)는 아마추어 바(10)에 의하여 서보밸브스풀(12)을 조절한다. 아마추어 바(10)의 밀봉면(16)에 접해 있는 서보밸브스풀(12)은 2개의 웨브(108)와 한 개의 슬리브(105)로 구성되어 있다. 동시에 아마추어 바(10)와 서보밸브스풀(12)로 된 복합 부품은 선삭부품으로 가공된다. 이 선삭부품은 아마추어 바(10)의 단면(6), 즉 아마추어 바(10)와 서보밸브스풀(12) 작동유니트의 전환위치에서 서보밸브스풀(12)측의 직경이 작게 되어 있다. 서보밸브스풀(12)은 중공실린더로 선삭된다. 아마추어 바(10)와 슬리브(105)간의 연결부의 범위 내에서 중공실린더는 그로부터 축방향에 따르는 2개의 웨브(108)만이 잔류하도록 회전축에 대하여 횡측으로 따내진다. 남아있는 슬리브(105)와 웨브(108)로 이루어진 이러한 중공실린더직경은 슬리브(105)가 정확한 끼워마춤에 따라서 슬라이딩이 가능하도록 제어압실(7)의 내경과 맞게 되어 있다. 그의 단 부에서 이 때 슬리브(105)는 제어압실(7)로의 압력매체공급관(2)의 유입구를 완전히 차단한다. 타단부에서 유동의 제어롤에지(11) 역할을 하는 밀봉면(6)은 축방향에 따라서 밸브하우징(1)의 벽면(4)에 접해 있다. 동시에 압력매체공급관(2)의 유입구액추에이터들은 개방됨으로 압력을 받는 압력매체는 완전히 압력제어실(7) 및 소비장치에 압력을 가한다.아마추어(13), 아마추어 바(10) 및 서보밸브스풀(12)의 양 단 부에서 압력매체유동은 말하자면 본 발명의 제1실시예와 같이 한편으로는 제어압실(7)에 이르는 유입을 차단하고 다른 한편으로는 압력매체섬프에 이르는 유동의 유입을 차단시킨다. 그 사이에 제어압실(7)로 유입하는 압력매체의 압력이 상승함에 따라 유량 Q는 도 9에서와 같이 최대가 된다.

슬리브(105)에 의하여 압력매체유입관(2)의 유입구를 완전히 차단함에 따라서 본 발명의 제1실시예에서처럼 압력매체누설을 최소화시키며, 본 발명의 제1실시예와 반대로 반경방향에 따른 압력매체유입은 슬리브(105)에 정압에 좌우되는 축하중을 가하지 않는다. 이로 인하여 슬리브(105)를 밀어주기 위한 조정하중은 작다. 서보밸브스풀(12)의 축방향위치, 슬리브(105)의 제어에지(9)가 유입구를 단지 부분적으로 차단하는 위치인 경우 서보밸브스풀(12)과 연결된 아마추어(13)는 전자석에 대한 그의 상대위치에서 여전히 자력이 작은 불리한 위치에 있다. 그러나 유입관의 형상에 좌우되는 슬리브(105)의 근소한 이동하중은 용이하게 자석에 의하여 슬리브(105)에 가해질 수 있다. 제어압실(7)에 의하여 아마추어 바(10)의 아마추어작용면적역할을 하는 밀폐면(6)에 작용하는 내압제어로 인하여 복잡하지 않은 제어기능이 가능하게 된다. 슬리브와 밸브하우징의 재질을 적당히 선택하면 직접 시트밸브(4,6)의 유압측 슬라이드베어링을 확보하게 된다. 아마추어 바(10)와 서보밸브스풀(12)의 연결부는 한편으로 베어링부위에 의하여 직접 아마추어(13)전에서 또 한편으로는 제어압실(7)내 서보밸브스풀(12)의 슬리브(105)에 의하여 지지된다. 아마추어측 베어링의 끼워마춤치수는 철마모입자의 유입이 저지되도록 설계되어 있다. 아마추어 실은 본 발명의 제2실시예에서도 종래의 DE-C 44 26 152에서 명시되어 있는 경우처럼 직렬시트밸브로 되어 있어서 무압이다. 종래의 2/2-시트밸브에서 발생하는 문제점 제 1실시예에서처럼 무압 아마추어실이 누설압력매체의 유입으로 헹궈지며 이와 동시에 철마모입자를 오물로서 침적시키는 문제는 제2실시예에 있어서도 단부위치 "최소작동압"에 있어서 제어압실로의 유입을 차단함으로서 감소된다. 직경이 200㎛ 크기의 칩은 예컨대 1차조립오물로서 발생하는 바와 같이 서보밸브스풀(9), 슬리브(105) 및 유입구멍사이에 끼일 수 있다. 이러한 작동행정에서 유입은 완전 차단이 안될 수도 있다. 압력매체섬프에 이르는 약간의 관류가 있게 된다. 이러한 칩의 유입에 의한 서보밸브스풀(12)의 잠김상태는 서보밸브스풀(12)의 이러한 부위에서의 근소한 이동하중으로 인하여 발생하지 않는다. 근소한 이동하중에 의한 작은 부착력은 본 발명의 제1실시예의 경우처럼 칩부착에 의한 제어에지의 훼손에 이를 정도는 아니다. 다음의 작동행정에서 유입구멍이 재차 열리면 칩은 다시 방출된다.

도 10내지 13에는 압력제어밸브가 도시되어 있으며 유출오리피스에는 원추대형 밀봉요소를 제시하고 있는 바 밀폐면(6)은 밀봉요소의 원추표면상에 위치한다. 이에 대하여 유입오리피스(109)의 밀봉요소(5)는 선택적으로 시트밸브로서의 실린더(도 10), 구(도 11) 또는 원추대(도 12)에 의하여,또는 스풀밸브(Schieberventil)로서 실린더(도13)에 의하여 제작된다. 밀봉요소(5)는 이와 동시에 유입오리피스(109)를 조성하기 위하여 사용되는 케이지(14) 내에 수용될 수 있다.

도 14내지 17에서는 밸브유형들이 제시되어 있으며, 유출오리피스(111)에 대해서 원통형 밀봉요소가 사용되고 있다; 도 18 내지 21에서는 유출오리피스(111)의 밀봉요소가 각각 구(볼)로 되어 있는 한편, 도 22 내지 25에서는 유출오리피스(111)의 밀봉요소는 지지된 원추대를 구비하는 평면시트씰로 이루어져 있다. 유입오리피스(109)부위의 밀봉요소의 여러가지 변화형은 이미 도 10내지 13에서 설명한 바와 같은 유형들과 일치한다.

차량자동변속기의 변속조작을 위한 유압제어에 유리한 압력제어밸브로서 적정설계로 경제적이다.

Claims

압력관(P)용의 접속구, 작동압력관(A)용의 접속구, 주변압으로의 유출관(T)용의 접속구 및 유동저항이 일정하거나 또는 설정 가능한 적어도 2개의 오리피스단계를 구비하는 압력제어밸브로서, 2개의 오리피스단계(109, 111)는 가변적이며 기계적으로 또는 유압반교원리에 따른 유압작용에 의하여 서로 연결되고, 양 가변 오리피스단계는 제어압실의 유입 오리피스 및 유출 오리피스로서 설치되어 있으며 각각 밀봉요소를 가지고 있는 압력제어밸브에 있어서,

유입 오리피스의 밀봉요소는 실린더로, 유출 오리피스의 밀봉요소는 구 또는 실린더로 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압력제어밸브.
청구항 1에 있어서,

상기 유입 오리피스(109)가 스풀로서, 상기 유출 오리피스(111)가 시트부 특히 평면 시트부로서 각각 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 압력제어밸브.
압력관(P)용의 접속구, 작동압력관(A)용의 접속구, 주변압으로의 유출관(T)용의 접속구 및 유동저항이 일정하거나 또는 설정가능한 적어도 2개의 오리피스단계를 구비하는 압력제어밸브로서, 2개의 오리피스단계(109, 111)는 가변적이며 기계적으로 또는 유압반교원리에 따른 유압작용에 의하여 서로 연결되고, 양 가변 오리피스단계는 제어압실의 유입 오리피스 및 유출 오리피스로서 설치되어 있으며 각각 밀봉요소를 갖고 있는 방식의 압력제어밸브에 있어서,

유입 오리피스(109)의 밀봉요소가 구 또는 원추대 또는 실린더로 형성되어 있으며, 유출 오리피스(111)의 밀봉요소가 유입 오리피스(109)로 향하는 원추대부분을 갖는 평면 시트부로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 압력제어밸브.
청구항 1 또는 3에 있어서,

기계적으로 또는 유압작용에 의하여 연결된 2개의 가변 오리피스단계(109, 111)로 이루어진 밸브기구로 되어 있는 것을 특징으로 하는 압력제어밸브.
청구항 1 또는 3에 있어서,

압력측의 1개의 고정 오리피스(103)와 기계적으로 또는 압력작용에 의하여 연결된 2개의 가변 오리피스(109, 111)로 이루어진 3개의 오리피스단계의 밸브기구로 되어 있는 것을 특징으로 하는 압력제어밸브.
청구항 1 또는 3에 있어서,

2개의 가변 오리피스단계는 한 부품에 내장되어 있는데, 한 오리피스는 제어압실(7) 내에 유입 오리피스로서 밸브 하우징(1) 내의 구멍 형태로 구성되어 있어서 밀봉요소에 의하여 차단될 수 있고, 다른 하나의 오리피스는 유출 오리피스로서, 밸브 하우징(1)의 축방향 벽면(4)이 밀봉요소, 특히 아마추어 바(10)의 밀봉면(6)을 차폐하는 시트밸브 형태를 이루고 있으며, 아마추어 바(10)로부터 연장되어 있는 핀형 서보밸브스풀(12)은 유입 오리피스의 밀봉요소를 그 시트로부터 밀어낼 수 있으며, 이 서보밸브스풀(12)은 양 오리피스를 연동시켜, 한편으로는 밀봉요소를 매개로 하여 유입 구멍면을 차폐하는 것에 의하여 유입 오리피스 횡단면을 규정하고, 다른 한편으로는, 축방향 벽면(4)과 밀봉면(6) 간의 간격에 의하여 유출 오리피스 횡단면을 규정하는 것을 특징으로 하는 압력제어밸브.
청구항 6에 있어서,

밀봉요소(5)를 수용하기 위한 케이지(14)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 압력제어밸브.
청구항 6에 있어서,

밀봉요소는 서보밸브스풀(12)과 일체형으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 압력제어밸브.
청구항 1 또는 3에 있어서,

양 오리피스는 기계적으로 연결되어 서보밸브스풀(12)에 의하여 제어되고, 서보밸브스풀(12)은 양단으로부터 중앙부를 향하여 원추형으로 가늘어지는 것을 특징으로 하는 압력제어밸브.
청구항 1 또는 3에 있어서,

자기식으로 조작이 가능한 것을 특징으로 하는 압력제어밸브.
청구항 1 또는 3에 있어서,

압전식 또는 공압식으로 조작이 가능한 것을 특징으로 하는 압력제어밸브.
청구항 1 또는 3에 있어서,

2개의 연결된 오리피스단계(109, 111)는 가변 오리피스로서 단일의 구조부품 내에 설치되어 있으며, 한 오리피스는 실린더 형태의 제어압실(7) 내에 있는 유입 오리피스로서 밸브 하우징(1)의 적어도 1개의 반경방향의 유입 구멍의 형태로 이루어져 있고, 다른 하나의 오리피스는 출구 오리피스로서 밸브 하우징(1)의 축방향 벽면(4)이 아마추어 바(10)의 밀봉면(6)을 차폐하는 1개의 시트밸브의 형태로 형성되어 있고, 아마추어 바(10)와의 결합부분(108) 및 슬리브(105)로 이루어진 1개의 서보밸브스풀(12)이 양 오리피스를 기계적으로 연동시키고, 한편으로는, 슬리브 외주면을 매개로 하여 유입 구멍을 차폐하는 것에 의하여 유입 오리피스 횡단면을 규정하고, 다른 한편으로는, 축방향 벽면(4)과 밀봉면(6)의 간격에 의하여 유출 오리피스 횡단면을 규정하는 것을 특징으로 하는 압력제어밸브.
청구항 12에 있어서,

전자석으로부터 연철 아마추어의 유도 자기 모멘트를 가하는 힘에 의하여 조작력이 제공되며, 아마추어(13)는 아마추어 바(10)에 압착되어 있는 것을 특징으로 하는 압력제어밸브.
청구항 12에 있어서,

아마추어 바(10)와 서보밸브스풀(12)은 일체형으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 압력제어밸브.
청구항 1 또는 3에 있어서,

유입 오리피스는 밸브 하우징(1) 내에 반경방향의 복수개의 유입 구멍을 가지고 있으며, 이들 유입 구멍은 링 채널을 매개로 하여 제1의 오리피스단계로서 전치된 1개의 고정 오리피스에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 압력제어밸브.
청구항 12에 있어서,

밀봉면(6)이 아마추어 바(10)의 한쪽 단면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압력제어밸브.
청구항 16에 있어서,

아마추어 바(10)의 단면과 서보밸브스풀(12) 사이의 영역이 원추대 형태로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 압력제어밸브.
청구항 1 또는 3에 있어서,

차량 변속기의 변속기 조작용의 유압을 제어하기 위하여 사용되는 것을 특징으로 하는 압력제어밸브.