KR101174506B1 - 전기 유체 서보 밸브 조립체 및 전기 유체 서보 밸브조립체의 제조 방법 - Google Patents

전기 유체 서보 밸브 조립체 및 전기 유체 서보 밸브조립체의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

솔레노이드 작동식 밸브는 밸브 유출 포트와 연통하는 개별적인 감지 포트를 갖는다. 기판내의 감지 개구부 위에 장착된 압력 변환기를 갖는 회로 기판은 밸브 본체내의 감지 포트와 연통하는 감지 오리피스를 갖는 밸브 본체에 부착된다. 이에 따라, 변환기는 밸브 유출구 압력을 나타내는 피드백 신호를 제공한다.

Description

전기 유체 서보 밸브 조립체 및 전기 유체 서보 밸브 조립체의 제조 방법{ELECTRIC FLUID SERVO VALVE AND METHOD OF MAKING SAME}
도 1은 압력 출력 피드백 신호를 제공하기 위해 압력 변환기를 장착한 복수의 솔레노이드 작동식 압력 제어 밸브를 구비한 매니폴드의 사시도.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
10 : 밸브 조립체 12 : 밸브 본체
14 : 유입 포트 16 : 유출 포트
18 : 배기 포트 20 : 밀폐 장치
22 : 솔레노이드 30 : 감지 포트
36 : 회로 기판 서브조립체 38 : 회로 기판
본 발명은 전기 작동식 밸브에 관한 것으로, 특히 솔레노이드에 제공된 전기 신호에 응답하여 밸브를 개폐하기 위한 솔레노이드 오퍼레이터(solenoid operator) 를 이용하는 밸브에 관한 것이다.
전술한 형태의 밸브는 종종, 차량상에 설치된 비교적 저전압 직류 전원 공급 장치에 의한 작동용 솔레노이드의 호환성 때문에 자동차상의 유체 시스템내의 제어 기능부내에 채용되고 있다. 이러한 적용예 중 하나는 자동차 동력 전달 장치내에 채용된 자동 변속 파워 트랜스미션내의 변환 클러치 액추에이터(shifting clutch actuator)의 제어부내에 설치된다. 특히, 트랜스미션 변환을 제어하기 위한 전자 제어기의 출현 및 광범위한 이용에 있어서, 별개의 변환 클러치 액추에이터로의 압축 유체의 흐름을 제어하기 위한 솔레노이드 작동식 밸브를 채용하기에 특히 적절한 것이 알려져 있다.
현재의 연료 경제성 요구 및 배기 가스 배출 요구조건에서는, 차량 자동 트랜스미션에서의 보다 정확한 변환 제어를 필요로 하고, 최소한의 연료 소비에 대한 최적의 토크 출력 구역에서 엔진 속도를 제어하기 위해 변속부(speed change) 또는 기어 세트의 수를 증가시키게 된다. 전자 제어식 자동차 파워 트랜스미션은 전자 제어기로부터의 신호에 응답하여 각종 클러치 액추에이터 회로에 압축 유체를 분배하기 위한 매니폴드상에 배치된 다수 또는 열을 이룬 솔레노이드 작동식 밸브를 채용하고 있다. 변속시 토크 전달을 향상시키기 위해서, 변환 클러치의 보다 정밀한 제어를 가능하게 하는 트랜스미션 출력부에 전달되는 토크와 유사한 연속적인 신호를 제공하는 것이 요망된다. 토크와 유사한 압력 피드백 신호의 형태인 이러한 신호는 "자동 변속 트랜스미션내의 변환 클러치 액추에이터의 폐쇄 루프 제어(Closed Loop Control Of Shifting Clutch Actuator In An Automatic Speed Change Transmission)"라는 제목으로 2002년 12월 23일에 출원되어 계류중인 미국 특허 출원 제 10/327,792 호에 개시 및 설명되어 있고, 이러한 장치내에 압력 피드백 신호를 제공하는 압력 센서의 실시예는 "자동 트랜스미션용 방전식 제어기(Electro-Hydraulic Controller For Automatic Transmission)"라는 제목으로 2002년 6월 10일에 출원되어 계류중인 미국 특허 출원 제 10/165,950 호와, "리드 프레임 장착식 압력 센서를 갖는 방전식 매니폴드 조립체(Electro-Hydraulic Manifold Assembly With Lead Frame Mounted Pressure Sensors)"라는 제목으로 2003년 3월 28일에 출원된 미국 특허 출원 제 10/401,408 호에 개시 및 설명되어 있으며, 전술한 계류중인 출원들은 본 출원인에게 양도되었다.
자동차 자동 파워 트랜스미션에 사용되는 전술한 밸브 구조체는 개별적인 밸브용 솔레노이드 오퍼레이터에 전기적 접속을 가능하게 하기 위한 매니폴드 또는 전기식 리드 프레임상에 장착된 압력 센서를 채용한다. 그러나, 이 구조체는 제조하는데 비교적 비용이 들고, 최종 조립시 트랜스미션상에 조립 및 설치하기가 어렵다. 따라서, 자동차내의 모터에 사용하는 자동 변속 파워 트랜스미션내의 유압 작동식 변환 클러치 액추에이터와 같은 유압 작동식 시스템용 전기 작동식 압력 제어 밸브에 유압 출력 피드백 신호를 제공하는 단순화되고 저가의 방식 또는 수단을 제공하는 것이 요구된다.
본 발명은 밸브 유출구에 공급된 압력을 나타내는 전기 신호를 실시간으로 제공하기 위한 유출 포트에 연결된 압력 변환기를 갖는 전기 작동식, 바람직하게는 솔레노이드 작동식 제어 밸브를 제공한다. 본 발명의 밸브는 자동차에 사용하는 전기 제어식 자동 변속 파워 트랜스미션에 사용하기에 특히 적합하다.
본 발명은 유입 및 유출 포트를 구비한 밸브 본체를 채용하며, 상기 밸브 본체는 그에 부착된 전기 액추에이터, 바람직하게는 솔레노이드를 구비하며, 유입 포트와 유출 포트 사이의 유동을 제어하기 위한 본체내의 밀폐 장치(obturator)의 운동을 실행한다. 압력 감지 포트가 유출 포트와 연통하기 위해 제공되고, 인쇄 회로 기판상에 장착된 압력 변환기가 압력 감지 포트 위에 부착되며, 이때 변환기 유입구는 상기 감지 포트 위에서 밀봉된다. 그 다음에, 조합 밸브, 회로 기판 및 압력 변환기가 차량 자동 트랜스미션 상의 설치를 위해 매니폴드상에 장착된 일렬의 이러한 밸브를 갖는 매니폴드에 일 유닛으로서 부착될 수 있다.
도면을 참조하면, 본 발명의 밸브 조립체(10)는 점선으로 표시한 바와 같이 그의 하부면상에 제공된 유입 포트(14)와, 신호 유출 포트(16)와, 전형적으로 펌프 유입구 또는 섬프(sump)로의 복귀를 위한 배기 포트(18)를 갖는 밸브 본체(12)를 구비하고 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 이용된 밸브는 유체를 배기 포트(18)로 흘림으로써 신호 압력 유출 포트(16)에 소망 압력을 제공하는 압력 제어 밸브이다. 그러나, 선택적으로, 2개의 포트 밸브가 자동 트랜스미션용 변환 클러치 액추에이터를 제어하는 것 이외의 적용에 이용될 수 있다.
밸브 본체(12)는 도면에서 점선으로 표시한 가동형 밀폐 장치(20)를 구비하며, 이 밀폐 장치는 배기 포트(18)로의 압력 누출을 제어하기 위한 스풀(spoll)을 포함할 수 있다. 선택적으로, 밀폐 장치(20)는 포핏(poppet)을 포함할 수 있다. 밸브 본체는, 예컨대 전자 제어기에 대한 외부 전기 접속용으로 그상에 제공된 커넥터 오퍼레이터를 갖는, 바람직하게는 솔레노이드(22)의 형태인 전기 오퍼레이터를 부착 구비한다.
밸브 본체(12)는 그의 일측부상에 형성된 편평한 표면(26)을 가지고, 현재의 바람직한 실시예에서의 밸브 본체(12)는, 이 표면(26)을 통해 형성되어 본체를 통해 연장되는 한 쌍의 장착 구멍(28)을 갖는다.
본체(12)는 표면(26)을 통해 형성된 압력 감지 포트(30)를 가지며, 이 포트는 본체(12)내에서 내부적으로 신호 압력 유출 포트(16)와 연통한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 감지 포트(30)는 표면(26)에 형성된 카운터 보어(counter-bore)(32)의 하부에 형성된다. 바람직하게는 O링(34) 형태의 적당한 탄성 시일이 후술하는 바와 같이 감지 포트(30) 둘레를 밀봉하기 위해 카운터 보어(32)내에 수용된다.
회로 기판 서브조립체(36)는 바람직하게는 인쇄 회로 타입의 회로 기판(38)을 구비하며, 이 회로 기판(38)은 외부 전기 접속을 위해 제공되어 바람직하게는 기판(38)의 면에 수직으로 연장되는 복수의 전기 커넥터 핀(40)을 갖는다. 한 쌍의 장착 구멍(42)이 기판을 통해 형성되고, 밸브 본체상에 장착 구멍(28)과 일치하도록 이격된다.
서브조립체(36)는 도면에서 점선으로 표시한 바와 같이 기판내에 형성된 감지 개구부(46)를 갖는 기판(38)상에 장착된 압력 변환기(44)를 구비하며, 이 개구부는 밸브 본체내의 감지 포트(30)와 정렬되도록 기판상에 위치된다. 변환기의 압력 유입 포트(도시하지 않음)를 개구부(46)와 정렬하도록 하는 방식으로 기판(38)에 변환기(36)가 부착된다는 것을 이해할 것이다. 또한, 변환기(36)는 종래에 공지된 임의의 적합한 방식, 예컨대 납땜으로 기판(38)상에 제공된 리드에 연결된 전기 리드를 가지며(리드는 명확화를 위해 도면에서 생략됨), 따라서 변환기는 핀(40)에 전기적으로 연결된다는 것도 이해할 것이다.
회로 기판 서브조립체는 표면(26)상에서 밸브 본체 위에 수용되고, 시일은 밸브 본체내의 감지 포트(30) 둘레를 밀봉하는 O링(34)에 의해 기판(38)의 하부면상에 감지 개구부(46) 둘레에 제공된다.
자동 트랜스미션에 대한 적용을 위한 본 발명의 실시예에 있어서, 밸브 조립체(10)는 매니폴드(48)에 부착되고, 장착 구멍(28)을 통해 수용되고 매니폴드 블록내에 형성된 나사형 보어(52)에 결합하는 나사형 패스너(50)에 의해 조립체상에 고정된다.
매니폴드(48)는 압력 공급 포트(54)와, 압력 신호 유입 포트(56)와, 그상에 제공된 섬프 포트(58)로의 복귀부를 가지며, 이 포트(54, 56, 58)는 밸브 부재(12)상에 유입 포트(14), 압력 신호 포트(16) 및 배기 포트(18)와 각각 일치하도록 위치된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 밀봉 가스켓(60)은 밸브 본체(12)의 하부면과 매니폴드(48)의 상부면 사이에 배치되어, 포트(54, 56, 58) 둘레를 밀봉한다.
도면에 도시한 바와 같이, 매니폴드(48)는 참조부호(62 내지 70)로 표시한 바와 같이 조립체(10)에 유사한 추가적인 밸브 조립체를 구비할 수 있다. 매니폴드의 하부면은 각각의 밸브 조립체용의 각종 밸브 포트(54, 56, 58)와 연통하는 적절한 포트(도시하지 않음)를 구비하며, 도시하지 않은 매니폴드 포트는 매니폴드가 장착되는 자동 트랜스미션의 본체내의 포트와 정합하기에 적합하다.
이에 따라, 본 발명은 예컨대 자동 변속 트랜스미션 변환 액추에이터상의 유압 작동식 장치에 단순하면서도 비교적 저비용으로 제조하여 설치하기 용이한 제어 밸브를 제공하고, 제어기에 밸브 유출구 압력 피드백 신호를 제공하는, 밸브상에 직접 장착된 압력 변환기를 구비한다. 이에 따라, 유압 작동식 장치의 폐쇄 루프 전기 제어를 제공하는 개선되고 단순하며 비교적 저비용 방식으로 제공한다.
본 발명은 설명된 실시예에 대해 기술하였지만, 본 발명은 수정 및 변경될 수 있고 특허청구범위에 의해서만 제한된다.
본 발명에 따르면, 단순화되고 저가의 방식으로 자동차내의 모터에 사용하는 자동 변속 파워 트랜스미션내의 유압 작동식 변환 클러치 액추에이터와 같은 유압 작동식 시스템용 전기 작동식 압력 제어 밸브에 유압 출력 피드백 신호를 제공할 수 있다.

Claims (14)

  1. 전기 유체 서보 밸브 조립체(electric fluid servo valve assembly)에 있어서,
    ⓐ 유체 유입 통로(14), 유체 유출 통로(16), 상기 유출 통로(16)와 연통하는 압력 신호 포트(30), 및 내부에 배치되어 유체 공급원에 대한 상기 유입 통로의 연결 시, 상기 유입 통로와 유출 통로 사이의 유동을 제어하도록 이동가능한 밀폐 장치(20)를 구비하는 밸브 본체(12)와,
    ⓑ 상기 밸브 본체와 함께 배치되고, 전기 공급시에 상기 밀폐 장치의 이동을 실행하도록 작동가능한 전기 액추에이터(22)와,
    ⓒ 감지 포트가 배치된 압력 센서(36)를 갖는 회로 기판(38)으로서, 상기 회로 기판에 대한 외부 접속용 전기 커넥터 단자(40)를 포함하고, 상기 본체의 압력 신호 포트 위에 배치되며, 상기 감지 포트가 상기 압력 신호 포트와 연통하는, 상기 회로 기판(38)과,
    ⓓ 상기 압력 신호 포트 위에 상기 회로 기판을 고정하는 수단과,
    ⓔ 상기 밸브 본체가 고정된 매니폴드(48)를 더 포함하며, 상기 밸브 본체의 상기 유입 및 유출 통로는 상기 매니폴드상의 대응하는 유입 및 유출 포트와 연통하는
    전기 유체 서보 밸브 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브 본체는 상기 압력 신호 포트가 위치된 편평한 표면(26)을 구비하는
    전기 유체 서보 밸브 조립체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 변환기이고, 상기 회로 기판은 상기 변환기의 신호 출력을 처리하는 회로를 포함하는
    전기 유체 서보 밸브 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력 센서는 압전식 변환기(piezoelectric transducer)를 포함하는
    전기 유체 서보 밸브 조립체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 액추에이터는 솔레노이드를 포함하는
    전기 유체 서보 밸브 조립체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지 포트는 환형 시일 링에 의해 상기 압력 신호 포트 위에 밀봉되는
    전기 유체 서보 밸브 조립체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지 포트는 상기 회로 기판을 관통하여 형성된 개구부를 포함하는
    전기 유체 서보 밸브 조립체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 액추에이터는 복수의 개별 전기 단자를 포함하는
    전기 유체 서보 밸브 조립체.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 매니폴드에는 복수의 상기 밸브 본체가 고정되는
    전기 유체 서보 밸브 조립체.
  10. 전기 유체 서보 밸브 조립체를 제조하는 방법에 있어서,
    ⓐ 유입구(14)와 유출구(16), 및 상기 유출구와 연통하는 압력 신호 포트(30)를 구비하는 밸브 본체(12)를 제공하는 단계와,
    ⓑ 상기 유입구와 유출구 사이의 상기 밸브 본체내에 가동형 밀폐 장치(20)를 배치하여 상기 유입구와 유출구 사이의 유동을 제어하는 단계와,
    ⓒ 상기 밸브 본체상에 전기 액추에이터(22)를 배치하고, 상기 액추에이터에 전기 공급 시, 상기 밀폐 장치를 이동시키는 단계와,
    ⓓ 상기 압력 신호 포트 위에, 압력 센서(36)를 갖는 회로 기판(38)을 배치하고, 상기 밸브 유출구에서 감지된 압력의 전기적 표시(electrical indication)를 제공하는 단계와,
    ⓔ 매니폴드(48)상에 상기 밸브 본체를 배치하는 단계와,
    ⓕ 상기 유입구 및 유출구를 상기 매니폴드내의 대응하는 유입 및 유출 포트에 연결하는 단계를 더 포함하는
    전기 유체 서보 밸브 조립체의 제조 방법.
  11. 삭제
  12. 제 10 항에 있어서,
    회로 기판(38)을 배치하는 상기 단계는 압전식 압력 센서를 갖는 회로 기판을 배치하는 단계를 포함하는
    전기 유체 서보 밸브 조립체의 제조 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    전기 액추에이터(22)를 배치하는 상기 단계는 솔레노이드를 배치하여 상기 밀폐 장치를 자기식(magnetically)으로 이동하는 단계를 포함하는
    전기 유체 서보 밸브 조립체의 제조 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 압력 신호 포트 위에 회로 기판을 배치하는 상기 단계는 환형 시일에 의해 상기 압력 신호 포트 위에 상기 회로 기판을 밀봉하는 단계를 포함하는
    전기 유체 서보 밸브 조립체의 제조 방법.
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