KR100832166B1 - 비례 압력 조절 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유입 및 유출 개구들(4)을 구비하는 밸브부와, 조리개(12)를 조절하는 적어도 하나의 폐쇄 수단(7)을 가지며 마그네트 코아, 마그네트 코일 및 이동 가능하게 배열된 마그네트 아마츄어를 가지는 마그네트부를 구비하는 비례 압력 조절 밸브에 관한 것이다. 여기서 상기 아마츄어는 작동 요소(11)와 상호 작용하며 상기 작동 요소는 구 형상의 폐쇄 수단(7)을 작동시킨다. 조리개(12)의 유압적으로 유효한 횡단면은 대체로 조리개의 길이(L), 조리개의 직경(D), 및 상기 조리개 내로 침입하는 작동 요소(11)의 일부(13)의 직경(d)에 의하여 결정된다. 본 발명에 따르면 조리개의 직경(d)에 대한 길이(L)의 비는 2.0보다 더 적다.

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Description

비례 압력 조절 밸브{PROPORTIONAL PRESSURE ADJUSTMENT VALVE}

본 발명은, 유입 개구 및 유출 개구를 구비하며 이러한 개구들 중의 하나에서 오리피스를 조절하는 적어도 하나의 폐쇄 수단을 구비하는 밸브부와, 마그네트 코어, 마그네트 코일 및 변위가능하게 배치된 마그네트 아마추어를 구비하는 마그네트부를 포함하는 비례 압력 조절 밸브에 관한 것이다. 아마추어와 함께 작동 부재가 작동하며, 이러한 작동 부재는 특히 유입 개구의 오리피스에서 폐쇄 수단을 작동시키고 조절 과정 중에 적어도 부분적으로 오리피스 내로 관통된다. 이러한 오리피스의 유압 유효 단면적은 오리피스 길이, 오리피스 직경 및 오리피스 내에서의 작동 부재의 직경에 의해 정해진다.

이러한 유형의 밸브는 예를 들어 국제 공개 특허 공보 제98/48332호로부터 공지되어 있다. 이러한 밸브는 적어도 2개의 밸브단(valve step)을 구비하며, 이러한 2개의 밸브단은 변동가능하게 그리고 유압 하프 브리지(hydraulic half bridge) 원리에 의하여 기계 혹은 유압 작용하에 서로 연결된다. 이러한 가변적인 2개의 밸브단은 압력 조절 공간의 유입 및 유출 오리피스로서 설치되며, 지정된 기하학적 형상을 갖는 각각의 폐쇄 몸체를 구비한다.

독일 공개 특허 공보 제44 26 152 A1호는 특히 차량의 자동 변속기의 변속 압력 조절을 위해 사용될 수 있는 전자기 압력 조절 밸브를 개시하고 있다. 이러한 밸브는, 밸브 하우징과, 마그네트 아마추어에 의해 작동될 수 있으며 그 마그네트 아마추어와 연결되는 제어 슬라이드를 구비하며, 이때 제어 슬라이드는 압력 수단 유입부로부터 소비 장치 연결부 또는 귀환 유동 탱크로의 연결부들을 제어한다. 이러한 제어 슬라이드는 밸브 하우징 내에서 후방 및 전방의 지지 지점에 지지되며, 조정 스프링에 의하여 예비 가압된다.

이러한 유형의 비례 압력 조절 밸브들은 특히 유압 특성의 최적화 및 상이한 조건하에서의 작동 신뢰성 향상과 같은 기능적인 특성에 대하여 항구적으로 계속 개발되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 특히 낮은 온도, 즉 유압 유체의 점도가 높은 경우에 현저하게 작은 유동 저항을 갖는 유량 최적화 밸브를 구비하며 향상된 유압 특성들을 갖는 비례 압력 조절 밸브를 제공하는 데 있다.

이러한 목적은 서두에 언급한 유형의 비례 압력 조절 밸브에 기초하여 특허청구범위 제1항에 기재된 특징에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 태양들이 종속항들에 기재되어 있다.

본 발명에 따르면, 비례 압력 조절 밸브는 유량을 결정하는 최적화된 급유 기하학적 형상을 가지며, 이때 오리피스 직경에 대한 오리피스 길이의 비율은 2.0보다 작으며, 유량을 결정하는 오리피스는 특히 밸브의 유입 개구에 배치된다. 따라서, 바람직하게도 본 발명에 따른 밸브는 특히 높은 오일 점도의 경우에 적은 유동 손실을 가질 수 있다. 이로 인하여 밸브를 통한 유량이 보다 많아지게 되고 밸브의 응답 시간이 보다 짧아지게 되며, 따라서 이러한 이점을 갖는 본 발명에 따른 비례 압력 조절 밸브의 구성은 향상된 동력학적 가치를 가능하게 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 작동 부재는 오리피스 내로 관통되는 핀 형상 단부 부재를 구비하며, 작동 부재 대신에 폐쇄 수단의 일부가 오리피스 내로 관통될 수도 있다. 오리피스 직경에 대한 오리피스 내에서의 작동 부재의 직경의 비율은 0.9보다 작으며, 작동 부재의 핀 형상 단부 부재의 직경은 1.0mm보다 작다. 유입측 밸브의 이와 같은 구성의 경우에는, 특히 차량의 자동 변속기에서 바람직하게도 압력 제어를 위한 개선된 기능이 이루어진다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 오리피스의 유입측 및 유출측 가장자리에서 유동에 바람직한 특징들이 제시된다. 오리피스 및/또는 이러한 오리피스에 대응하는 작동 부재의 단부 부재에 구비되는 반경을 갖는 곡면(radius) 가장자리 및/또는 사면(chamfer) 가장자리는 오리피스 길이보다 작게 형성되며, 이러한 곡면 가장자리의 반경은 오리피스 길이의 0.1배 이하인 값을 갖는다. 이로 인하여, 유량을 결정하는 밸브 기하학적 형상의 현저하게 작은 유동 저항이 가능해진다.

비례 압력 조절 밸브는 2개의 시이트 밸브들을 구비하는 밸브부를 구비하며, 이러한 2개의 시이트 밸브들 중 하나의 시이트 밸브는 폐쇄 수단으로서 구를 포함하며, 다른 하나의 시이트 밸브는 평탄한 시이트로서 형성된다. 이로 인하여 본 발명에 따른 밸브는 바람직하게도 개별 구성 부재들의 정확도에 대한 요구 조건이 적은 경우에 특히 단부 위치들에서 비교적 높은 밀봉성이 보장되며, 이에 의하여 유량이 최적화된 밸브는 또한 누설 특성이 최소화된다.

또한 하나의 독립적인 발명을 나타낼 수 있는 본 발명의 특정 실시예에 따르면, 양 시이트 밸브들 사이에는 추가적인 관통구가 배치되며, 이러한 관통구는 유입측 오리피스 대신에 유입 개구와 유출 개구 사이에서 유량을 결정하는 단면을 나타낸다. 또한, 이러한 관통구에 의하면, 특히 영하의 온도 범위에서 현저하게 작은 유동 저항이 얻어진다. 이러한 관통구는 바람직하게도 상술한 오리피스에 비해 더욱 정확하면서도 쉽게 제조될 수 있다. 또한 이와 같은 기능이 최적화된 압력 조절기에 의하면, 보다 많은 유량 및 보다 짧은 응답 시간을 얻을 수 있으며, 조절기의 동력학적 가치도 개선된다. 또한, 혹여 작동 부재의 핀 형상 단부 부재가 오리피스 내에서 편심되어 유발될 수도 있는 영향이 제거된다.

유입측 시이트 밸브와 관통구 사이에는 유압식 밀봉가능 공간이 구비되며, 이러한 공간은 일례로 유연성 재료의 환형 밀봉체에 의해 제조될 수 있다.

관통구와 유출 개구 혹은 탱크측 시이트 밸브 사이에는 작동 압력 도관으로 이어지는 유압 연결부가 구비되며, 따라서 작동 압력 도관은 바람직하게는 밸브 몸체 내에서 반경 방향으로 그리고 축 방향으로 배치될 수 있다.

이러한 관통구의 구성시, 유량을 결정하는 단면이 관통구에 의해 형성될 수 있도록 유입 개구의 상술한 오리피스의 외경이 확대된다. 오리피스 외경의 확대에 의하여 최소 개방력이 상승되며, 이로 인하여 오리피스의 개방시에 개방력 충격이 나타날 수 있다. 이러한 유입측 시이트 밸브의 개방력 충격의 감쇄를 위하여, 마그네트 코어와 마그네트 아마추어 사이에 스프링, 특히 압축 스프링을 설치하는 방안이 제시된다.

본 발명에 따른 비례 압력 조절 밸브를 사용하면, 마그네트부의 적합한 구성에 의해서 스위칭 기능뿐만 아니라 조절 기능도 행할 수 있다. 따라서 바람직하게도 1개의 밸브로 2종의 기능 수행이 가능하게 된다.

본 발명의 또 다른 목적들, 이점들 및 태양들은 도면들에 상세히 도시되어 기술되는 하기의 실시예들로부터 파악할 수 있다. 이와 동시에, 하기에 기재되고 그리고/또는 도면들에 도시된 모든 특징들은 그들의 개괄적 내용이나 특허청구범위의 기재 내용과는 독립적으로 별도의 혹은 임의로 조합된 본 발명의 목적들을 형성할 수 있다.

도 1은 유입 밸브가 폐쇄된 상태인 본 발명에 따른 비례 압력 조절 밸브의 밸브부를 도시한 단면도이다.

도 2는 유입 밸브가 개방된 상태인 도 1에 따른 밸브부를 도시한 도면이다.

도 3은 도 2의 X 부분을 확대하여 상세하게 도시한 확대 상세도이다.

도 4는 본 발명에 따른 비례 압력 조절 밸브의 또 다른 실시예를 축소하여 도시한 단면도이다.

밸브부(2; 도 1)는 유입 개구(4), 탱크측 유출 개구(5) 및 작동 압력 연결부(6)를 구비한다. 밸브부(2)는 또한 유입측 제1 시이트 밸브(seat valve)(17) 및 유출측 시이트 밸브(18)를 구비한다. 제1 시이트 밸브(17)는 유입측 오리피스(12)를 조절하는 구(7)로서 형성된다. 유출측 시이트 밸브(18)는 평탄한 시이트(19)를 구비하며, 이러한 평탄한 시이트는 도 4에 도시된 마그네트 아마추어에 의하여 작동 부재(11)를 거쳐서 작동될 수 있다. 작동 부재(11)는 유입측 오리피스(12)에서 폐쇄 수단(7)을 작동시키는 핀 형상 단부 부재(13)를 구비한다. 작동 부재(11)는 양 시이트 밸브(17, 18)들이 유압 하프 브리지(hydraulic half bridge) 원리에 따라 서로 스위칭되도록 설치된다. 이러한 경우에, 예를 들어 유출측 시이트 밸브(18)가 개방되면, 유입측 시이트 밸브(17)는 폐쇄된다. 제1 시이트 밸브(17)와 제2 시이트 밸브(18) 사이의 공간에는 작동 압력 도관(6)으로 이어지는 유압 연결부(22)가 배치된다.

반대 단부 위치에서는(도 2), 유출측 시이트 밸브(18)가 폐쇄되고, 유입측 시이트 밸브(17)가 완전히 개방된다(도면에서 동일 구성 부재는 동일 도면 부호로 표시함). 작동 부재(11)의 핀 형상 단부 부재(13)는 오리피스(12)를 관통하여 구형 폐쇄 부재(7)를 그의 환형 밀봉면으로부터 분리시킨다. 유입 개구(4)를 통하여 유입된 압력 매체는 오리피스(12)를 통하여 양 시이트 밸브(17, 18)들 사이의 공간 내로 도달된다. 여기서 압력 매체는 방향이 전환되어, 유압 연결부(22)를 통하여 작동 압력 도관(6)으로 안내된다.

유입측 오리피스(12; 도 3)는 유입측에서 반경을 갖는 곡면(radius) 가장자리(14)를 구비하며 유출측에서 사면(chamfer) 가장자리(16)를 구비한다. 작동 부재(11)의 핀 형상 단부 부재(13)의 전면측도 반경을 갖는 곡면 가장자리(15)를 구비한다. 차량의 자동 변속기에 제어 밸브로서 사용되는 비례 압력 조절 밸브의 바람직한 실시예에 따르면, 구(7)의 직경은 1.588mm에 달하는 한편, 대응되는 오리피스(12)의 직경은 1.20mm에 달한다. 핀 형상 단부 부재(13)의 직경(d)은 0.6mm에 달하며, 오리피스의 길이(L)는 0.5mm에 달한다. 오리피스(12)의 유입측 곡면 가장자리(14)의 반경은 0.05mm, 그리고 단부 부재(13)의 곡면 가장자리(15)의 반경은 0.02mm에 달하며, 사면 가장자리(16)는 0.20mm×45˚로 형성된다.

한가지 선택적인 실시예(도 4)를 보면, 밸브부(2)와 마그네트부(3)로 구성되는 비례 압력 조절 밸브(1)가 도시되어 있다. 마그네트부(3)는 실질적으로 마그네트 코어(8), 마그네트 코일(9) 및 변위가능하게 배치된 마그네트 아마추어(10)로 구성되며, 이러한 마그네트 아마추어는 작동 부재(11)와 함께 동작한다. 마그네트 코어(8)와 마그네트 아마추어(10) 사이에는 유입측 시이트 밸브의 개방시 충격력의 감쇄를 위한 압축 스프링(23)이 설치된다. 마그네트부(3)는 전기 도선(24)을 통해 부착될 수 있다.

밸브부(2)의 기본 구성은 상술한 밸브부와 유사하나, 압력 도관(P)과 연통되는 유입 개구(4), 탱크(T)와 연통되는 유출 개구(5) 및 작동 압력 도관(A)과 연통되는 연결부(6)를 구비한다. 유입측 시이트 밸브(17)와 유출측 밸브(18) 사이에는 관통구(20)가 구비된다. 유량을 결정하는 밸브부의 단면이 이러한 관통구(20)에 의해 형성될 수 있게 하기 위해서, 오리피스(12)의 구멍은 도 1 내지 도 3에 도시한 오리피스에 비해 다소 확대되며, 일례로 외경(D)에서 0.30mm 내지 0.50mm 정도 확대된다. 이러한 관통구는 상술한 오리피스에 비해 더욱 정확하면서도 쉽게 제조될 수 있다. 시이트 밸브(17)와 관통구(20) 사이에서 환형 몸체(25)에 의해 공간(21)이 형성되며, 따라서 압력 매체는 작동 압력 도관(6)으로 이어지는 유압 연결부(22)에 도달하기 위해서는 우선 관통구(20)를 관통하여 유동되어야 한다. 관통구(20)의 확대된 면적에 의하여 혹시 발생할 수 있는 유입측 시이트 밸브(17)의 개방력 충격을 완충시키기 위해서, 마그네트 코어(8)와 마그네트 아마추어(10) 사이에 압축 스프링(23)이 배치된다.

도 4에 도시된 단부 위치에서, 유입측 오리피스(12)는 폐쇄되는 한편, 유출측 시이트 밸브(18)는 개방된다. 양 시이트 밸브의 도시되지 않은 반대 단부 위치에서는, 구(7)는 오리피스(12)의 시이트로부터 분리되며, 시이트 밸브(18)는 폐쇄된다. 따라서, 압력 매체는 유입 개구(4)를 통하여 오리피스(12)를 거쳐서 중간 공간(21)에 도달한다. 이어서, 압력 매체는 유량을 결정하는 관통구(20)를 통해 유동되어 유압 연결부(22)를 통해 작동 압력 연결부(6)로 유동된다.

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Claims (9)

1. 유입 개구 및 유출 개구(4, 5, 6)를 구비하며 상기 개구들 중의 하나에서 오리피스(12)를 조절하는 적어도 하나의 폐쇄 수단(7)을 구비하는 밸브부(2)와;

   마그네트 코어(8), 마그네트 코일(9) 및 변위가능하게 배치된 마그네트 아마추어(10)를 구비하는 마그네트부(3)와;

   상기 폐쇄 수단(7)을 작동시키며 상기 아마추어(10)와 상호 작용하는 작동 부재(11)를 포함하며,

   상기 오리피스(12)의 유압 유효 단면적은 오리피스 길이(L), 오리피스 직경(D) 및 오리피스 내로 관통된 작동 부재(11) 부분의 직경(d)에 의해 결정되는 비례 압력 조절 밸브(1)에 있어서,

   상기 오리피스 직경(D)에 대한 오리피스 길이(L)의 비율은 2.0보다 작은 것을 특징으로 하는 비례 압력 조절 밸브.
2. 제1항에 있어서,

   상기 오리피스(12) 내의 작동 부재(11)의 핀 형상 단부 부재(13)의 직경(d) 대 오리피스 직경(D)의 비율은 0.9보다 작으며, 상기 직경(d)은 특히 1.0mm보다 작은 것을 특징으로 하는 비례 압력 조절 밸브.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 오리피스(12) 또는 상기 오리피스(12)에 대응되는 작동 부재(11)의 단부 부재(13)에서 반경을 갖는 곡면 가장자리(14, 15) 또는 사면 가장자리(16)는 오리피스 길이(L)보다 작으며, 특히 상기 반경은 오리피스 길이(L)의 0.1배 이하인 값을 갖는 것을 특징으로 하는 비례 압력 조절 밸브.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 밸브부(2)는 2개의 시이트 밸브를 구비하며, 특히 상기 2개의 시이트 밸브 중 하나의 시이트 밸브(17)는 밀폐 수단으로서 구(7)를 포함하고 다른 하나의 시이트 밸브(18)는 평탄한 시이트(19)로서 형성되는 것을 특징으로 하는 비례 압력 조절 밸브.
5. 제4항에 있어서,

   상기 양 시이트 밸브(17, 18)들 사이에는 관통구(20)가 배치되며, 상기 관통구는 유입 개구(4) 및 유출 개구와 특히 작동 압력 도관(6) 사이의 유량을 결정하는 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 비례 압력 조절 밸브.
6. 제5항에 있어서,

   상기 유입측 시이트 밸브(17)와 관통구(20) 사이에는 유압식으로 밀봉가능한 공간(21)이 구비되는 것을 특징으로 하는 비례 압력 조절 밸브.
7. 제5항에 있어서,

   상기 관통구(20)와 유출측 또는 탱크측 시이트 밸브(18) 사이에는 작동 압력도관(6)으로 이어지는 유압 연결부(22)가 구비되는 것을 특징으로 하는 비례 압력 조절 밸브.
8. 제5항에 있어서,

   상기 유입측 시이트 밸브(17)의 개방시에 힘의 충격을 완충시키기 위해서, 스프링, 특히 압축 스프링(23)이 마그네트 코어(8)와 마그네트 아마추어(10) 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 비례 압력 조절 밸브.
9. 삭제

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