KR101248751B1 - 전자기 유압 밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엔진의 크랭크축에 대한 캠축의 회전각 조절을 위한 장치를 제어하기 위한 전자기 유압 밸브(1), 특히 비례 제어 밸브에 관한 것으로, 이는 한편으로는 중공 원통형의 전자석 하우징(4)과, 적어도 하나의 코일 권취부(5)와 축 방향으로 운동 가능한 전기자(6)와, 제1 및 제2 극편(7, 8)을 갖는 전자석(2)으로 구성되며, 다른 한편으로는, 전자석(2)의 전기자(6)로 부터 푸시 로드(11)를 통해 축방향으로 변위 가능한 제어 피스톤(12)이 수용되는 중공 원통형 밸브 하우징(9)을 갖는 밸브 부분(3)으로 구성되며, 밸브 하우징(9) 내에는 제어 피스톤(12)의 위치에 따라 서로 연결 가능하거나 또는 분리 가능한 압력 매체 연결부들이 형성되며, 전기자(6)의 힘에 대항하여 작용하는 압력 스프링(13)에 의해 피스톤(12)의 귀환이 수행되고, 푸시 로드(11)의 방향으로 위치하는 제어 피스톤(12)의 단부에는 기저부(18) 및 중공 원통형 측벽(19)으로 구성되는 부시(17)가 배치되며, 부시는 제어 피스톤(12)보다 더 큰 경도를 갖는 것을 특징으로 한다. 상기 형성된 피스톤에 의해 밸브 부분(3)이 종래 기술에 비해 더 간단하게 제작될 수 있다.
유압 밸브, 비례 제어 밸브, 전자석 하우징, 밸브 하우징, 전기자

Description

전자기 유압 밸브{ELECTROMAGNETIC HYDRAULIC VALVE}
본 발명은 전자기 유압 밸브, 특히 청구항 제1항의 전제부에 따른 엔진 크랭크 축에 대한 캠 축의 회전각 조절을 위한 장치를 제어하기 위한 비례 제어 밸브에 관한 것이다.
캠 축 조절 장치를 이용하여 내연 기관의 연료 수요가 각각 발생되는 출력에 적응된다. 이 경우에 흡입 밸브의 행정은 발생되는 출력을 위해 요구되는 연료량이 연소실 내로 분사 되도록 조절된다. 밸브 행정을 변경하기 위해 캠 축은 크랭크 축에 대해 상대적으로 회전된다. 이를 위해 유압 실린더와 비교될 수 있는 조절기가 제공된다. 압력 매체로서 내연 기관의 유압 오일이 사용된다. 압력 오일원으로서 내연 기관의 윤활유 회로가 사용된다. 조절기의 작동은 전자기 유압 밸브에 의해 실행된다.
DE 198 53 670 A1호에는 일반적 유형의 전자기 유압 밸브가 공지되어 있는데, 이는 엔진 크랭크 축에 대한 캠 축의 회전각 조절을 위한 장치를 제어하기 위한 비례 제어 밸브로 형성되고 실질적으로 전자석 및 이에 고정된 유압 밸브로 구성된다. 이러한 경우 전자석은 중공 원통형 전자석 하우징을 포함하고, 이 내부에 적어도 하나의 코일 권취부 및 축 방향으로 운동하는 전기자가 배치된다. 그밖에 전자석 하우징에는 제1 및 제2 극편(Pole Shoe)이 배치된다. 이에 반해 비례 제어 밸브의 밸브 부분은 단부측이 개방된 중공 원통형의 밸브 하우징에 의해 형성되며, 상기 밸브 하우징의 중공 실린더 내에 전자석의 전기자로부터 푸시 로드를 통해 축 방향으로 변위 가능한 제어 피스톤이 수용된다. 또한 밸브 하우징은 그 외부 주연에 축 방향으로 서로 일정한 간격을 갖고 주연부에 배치되는 복수의 환형 홈을 포함하고, 이 홈 내에 각각 밸브 하우징의 중공 실린더 내로 합류하며 횡 보어로서 형성된 복수의 반경 방향 개구가 형성된다. 또한 중공 원통형으로 형성된 밸브 부분의 제어 피스톤은 일측 단부에서 전기자의 푸시 로드와 연결되고 이에 반해 타측 단부에서 전기자의 힘에 반대로 작용하는 압력 스프링과 연결되고, 제어 피스톤은 그 외부 주연에 두 개의 환형 제어 부분을 포함하며, 이 제어 부분은 전자석의 전류 공급에 따라 밸브 하우징의 적어도 두 개의 환형 홈의 반경 방향 개구의 상부 또는 하부에 중첩된다. 또한 제어 피스톤은 축 방향으로 종 방향 보어로서 형성된 중공 챔버를 포함하는데, 이는 압력 스프링 측에서 개방되고 푸시 로드 측에서 반경 방향 개구로서 형성된 복수의 방사상 창에 의해 밸브 하우징의 중공 실린더와 연결되며 유압 매체의 전달을 위해 밸브 하우징의 내부에 제공된다.
일반적 유형으로 형성된 다른 전자기 유압 밸브는 DE 197 45 411 A1호, DE 199 38 884 A1호, DE 199 56 160 A1호, DE 100 56 200 A1호, DE 102 39 207 A1호 및 DE 103 00 974 A1호에 제시되어 있다.
중공 피스톤으로서 형성된 이러한 형태의 제어 피스톤은 통상 철 소재로 제작된다. 유압 밸브 내에서 푸시 로드와 제어 피스톤 사이에 상당한 마찰이 형성되기 때문에 제어 피스톤은 경화 과정, 예컨대 표면 경화를 거친다. 상기 경화 과정에서 밸브의 기능에 불리하게 작용할 수도 있는 제어 피스톤의 변형을 방지하기 위해 푸시 로드에 지지되는 피스톤의 단부면만 경화된다. 이는, 추가로 더 냉각되어야 하는 구리 슬리브에 의해 제어 피스톤의 나머지 부분이 수용되는 방식으로 실행된다. 경화 후에는 전체 제어 피스톤이 세척된 다음, 추가로 푸시 로드에 대면한 단부면이 연삭 과정을 거친다. 이러한 제어 피스톤의 제작은 매우 복잡하기 때문에 당연히 비용이 많이 든다.
본 발명의 목적은 공지된 종래 기술의 단점에 근거하여, 전자기 유압 밸브를 위해 특히 간단히 제작될 수 있고 양호한 마모 특성을 갖는 중공 원통형 제어 피스톤을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면 상기 목적은 청구항 제1항의 전제부와 관련되어 제시된 특징부에 따라, 푸시 로드의 방향으로 놓인 제어 피스톤의 단부에 기저부 및 중공 원통형 측벽으로 구성되고 제어 피스톤보다 더 큰 경도를 갖는 부시가 배치됨으로써 달성된다.
두 부분으로 구성된 제어 피스톤의 장점은 피스톤 자체의 제작이 상당히 간단하고 저렴하다는 것이다. 특히, 푸시 로드에 대면한 부분의 경화 증가를 위한 복잡한 열 처리가 생략된다. 또한 푸시 로드에 대면한 피스톤의 단부면의 연삭 처리가 생략된다. 관련된 부시는 각각의 제어 피스톤에 적응되는 매우 다양한 형태 및 치수로 대량 생산으로서 간단하게 제작될 수 있다. 요구되는 경도는 연속 공정에서 마찬가지로 문제없이 조정될 수 있다. 단지 제어 피스톤과 부시가 서로 연결되면 되며, 이 경우 당업자에게 잘 알려진 모든 연결 형태, 예컨대 압입, 코킹, 플랜징 또는 접착이 가능하다.
제어 피스톤이 푸시 로드에 대해 압력 스프링에 의해 가압되기 때문에, 상기 제어 피스톤에 조절 부시의 고정을 생략하는 것도 가능하다. 이에 의해 조절 부시가 제어 피스톤으로부터 분리될 수 없는 것이 보장된다.
본 발명에 따른 바람직한 실시 변형예는 종속항에서 설명된다.
청구항 제2항으로부터, 부시가 철 소재로 제작되어 비절삭 부품으로서 형성되며, 경도의 증대를 위해 열 처리되는 것을 알 수 있다. 이미 설명된 바와 같이 그러한 부품은 다양한 형태 변형 및 치수로 저렴하게 제작될 수 있다.
청구항 제3항에 따른 다른 추가 특징에 따라 부시의 기저부에 푸시 로드 방향으로 향하는 중앙 융기부가 배치된다. 이는 특히 푸시 로드에 대면한 제어 피스톤의 단부면이 그의 중심부에, 두 첨부 사이의 제어 피스톤의 회전에 기인하는 융기부를 포함할 경우 장점을 갖는다. 이 경우, 제어 피스톤의 중앙 부분에 형성된 상기 융기부가 부시의 중앙 융기부에 의해 수용되어 제어 피스톤과 부시의 완전하고 정확한 연결이 구현된다.
청구항 제4항에 따른 다른 추가 특징에 따라 부시의 중공 원통형 측벽이 기저부로부터 먼 단부에 측벽보다 얇은 벽 두께를 갖는 플랜지 림을 포함한다. 축소된 벽 두께에 의해 특히 간단한 플랜징이 가능하다.
청구항 제5항에 따른 본 발명의 추가 구조에서 제어 피스톤은 플라스틱 또는 경금속으로 제작된다. 두 재료는 강철에 비해 얇은 두께를 갖기 때문에 제어 피스톤의 전체 중량이 확실히 줄어든다. 제어 피스톤은 예컨대 알루미늄 주조품으로서 또는 사출 성형에 의한 플라스틱 부품으로서 제작될 수 있다. 이러한 방식으로 제어 피스톤에 복잡한 연삭 가공이 생략된다. 피스톤의 축 방향의 하중이 허용되는 경우에 한해 피스톤은 이미 설명된 바와 같이 플라스틱으로 형성될 수 있다. 플라스틱은 그 마찰학적 특성과 관련하여, 특히 엔진의 재가열 이후 아직 유압 매체가 충분히 존재하지 않는 경우에 상대적으로 유리한 것으로 밝혀졌다. 이와 관련하여, 섬유 또는 입자와 같은 보강 삽입물을 포함할 수 있는 폴리아미드류의 플라스틱이 바람직한 것으로 밝혀졌다. 이와 관련하여 중요한 점은 사용된 플라스틱이 유압 밸브의 온도 범위 내에서 내구성이 있고, 또한 사용된 매체에 대해 충분한 저항성을 갖느냐는 점이다. 폴리아미드는 특히 열에서 양호한 형태 내구성, 연료 및 윤활제에 대한 내성 및 균형있는 기계적 특성들이 폭넓은 사용 가능성을 제공하는 점에서 매우 적합하다.
마지막으로 청구항 제6항으로부터 플라스틱 피스톤은 사출 성형에 의해 부시와 연결된다. 또한 철 소재로 구성된, 바람직하게는 열 처리 공정으로 경화된 부시가 사출성형 모울드 내로 함께 삽입됨에 따라 더 간단한 방식으로 제어 피스톤과 부시 사이에 형태 결합식 연결이 형성된다.
본 발명은 하기 실시예에서 더 자세히 설명된다.
도1은 종래 기술에 따른 전자기 유압 밸브의 종단면도를 도시한다.
도2는 본 발명에 따른 유압 밸브의 밸브 부분의 종단면도를 도시한다.
도3은 제어 피스톤과 연결된 부시의 확대도이다.
도1에는 종래 기술로 공지된 전자기 유압 밸브(1)가 도시되어 있는데, 이는 엔진의 크랭크 축에 대해 캠축의 회전각 조절을 위한 장치를 제어하기 위한 비례 제어 밸브로서 형성된다. 이는 실질적으로 전자석(2) 및 이에 고정된 밸브 부분(3)으로 구성된다. 또한 전자석(2)은, 그 내부에 코일 권취부(5) 및 축 방향으로 운동 가능한 전기자(6)가 배치된 중공 원통형 전자석 하우징(4)을 포함한다. 코일 권취부(5)는 제1 극편(7) 및 제2 극편(8)에 의해 축 방향으로 한정된다. 그에 비해 밸브 부분(3)은 중공 원통형 밸브 하우징(9)에 의해 형성되고, 그 중공 실린더(10) 내에는 전자석(2)의 전기자(6)로부터 푸시 로드(11)를 통해 축 방향으로 변위 가능한 제어 피스톤(12)이 수용되고, 외부 주연에는 자세히 도시되지 않은 주연부에 배치되는 복수의 환형 홈을 포함하는데, 이 환형 홈은 중공 실린더(10)로 통하는, 유압 매체의 유입 및 배출을 위한 반경 방향 보어를 갖는다. 따라서 제어 피스톤(12)의 귀환은 전기자(6)의 힘에 반하여 작용하는 압력 스프링(13)에 의해 수행되고, 스프링 수용 보어(14) 내에 놓인 상기 압력 스프링의 일측 단부는 제어 피스톤(12)의 단부면에 지지되고, 다른 단부는 밸브 하우징(9)의 중공 실린더(10) 내에 고정된 지지 요소(15) 상에 지지된다. 상기 지지 요소(15)는 밸브 하우징(9) 내에 형성된 홈(16) 내에 고정된다.
특히 도2에 도시된 밸브 부분(3)에서 알 수 있는 바와 같이, 유압 밸브(1)가 공지된 방식으로 P로 표시된 압력 연결부를 갖는다. 이 압력 연결부를 통해 작동 연결부(A, B), 예컨대 유압 캠축 조절을 위한 장치의 피스톤의 단부면 전방의 압력 챔버들로 유압 매체의 선택적인 공급이 행해진다. 이른바 압력 챔버로부터 작동 연결부(A, B)를 통해 역류 방향으로의 유압 매체의 유도는 탱크 연결부(T)를 통해 구현된다. 여기서 밸브 부분의 작용 방식의 정확한 설명은 생략될 수 있는데, 이는 상기 밸브 부분은 본 발명의 구성 부품이 아닐 뿐만 아니라 당업자에게는 충분히 공지되었기 때문이다. 예컨대 작용 방식의 설명은 이미 종래기술로서 제시된 DE 198 53 670 A1호에서 알 수 있다. 그 외에 두 도면에서 알 수 있는 것과 같이 중공 실린더로서 형성된 제어 피스톤(12)은 밸브 하우징(9) 내에서 푸시 로드(11)에 의해 축 방향으로 변위된다.
도2 및 도3에서 명백하게 보여주는 바와 같이 본 발명은 제어 피스톤(12)이 푸시 로드(11) 방향으로 향하는 단부에 부시(17)를 구비하고, 부시는 기저부(18) 및 측벽(19)으로 구성된다. 부시(17)는 예컨대 제어 피스톤(12) 위에 눌려 씌워질 수 있고, 각각의 작동 조건들에서 세팅된, 푸시 로드(11)와 제어 피스톤(12) 사이의 마모 감소를 위해 사용되는 경도값이 보장되도록 한다.
도3에서 제어 피스톤 없이 확대 도시된 부시(17)는 비절삭 부품으로서 제작되고 기저부(18)로부터 먼 부분에, 측벽(19)보다 얇은 단면 두께를 갖는 플랜지 림(21)을 포함한다. 또한 기저부(18)는 푸시 로드(11)로 향하고 푸시 로드에 지지되는 중앙의 융기부(20)를 구비한다. 부시(17)의 내부에는 중앙의 융기부(20)에 기인하는 빈 공간(22)이 형성된다. 빈 공간(22)은 경우에 따라서 제공된 융기부가 제어 피스톤(12)의 중앙 부분에 수용될 수 있도록 한다. 부시는 표면 경화되고 탬퍼링되며 710 + 100 HV1의 경도를 갖는다.
<참조 부호>
1 : 유압 밸브
2 : 전자석
3 : 밸브 부분
4 : 전자석 하우징
5 : 코일 권취부
6 : 전기자
7 : 제1 극편
8 : 제2 극편
9 : 밸브 하우징
10 : 중공 실린더
11 : 푸시 로드
12 : 제어 피스톤
13 : 압력 스프링
14 : 스프링 수용 보어
15 : 지지 요소
16 : 홈
17 : 부시
18 : 기저부
19: 측벽
20 : 중앙 융기부
21 : 플랜지 림
22 : 빈 공간
A : 작동 연결부
B : 작동 연결부
P : 압력 연결부
T : 탱크 연결부

Claims (6)

  1. 엔진의 크랭크축에 대한 캠축의 회전각 조절을 위한 장치를 제어하기 위한 전자기 유압 밸브(1)이며, 한편으로는 중공 원통형의 전자석 하우징(4)과, 적어도 하나의 코일 권취부(5)와, 축 방향으로 운동 가능한 전기자(6)와, 제1 및 제2 극편(7, 8)을 갖는 전자석(2)으로 구성되며, 다른 한편으로는 전자석(2)의 전기자(6)로부터 푸시 로드(11)를 통해 축방향으로 변위 가능한 제어 피스톤(12)이 수용되는 중공 원통형 밸브 하우징(9)을 갖는 밸브 부분(3)으로 구성되며, 밸브 하우징(9) 내에는 제어 피스톤(12)의 위치에 따라 서로 연결 가능하거나 또는 분리 가능한 압력 매체 연결부들이 형성되며, 전기자(6)의 힘에 대항하여 작용하는 압력 스프링(13)에 의해 피스톤(12)의 귀환이 수행되는 전자기 유압 밸브에 있어서,
    푸시 로드(11)의 방향으로 위치하는 제어 피스톤(12)의 단부에는 기저부(18) 및 중공 원통형 측벽(19)으로 구성되는 부시(17)가 배치되며, 부시는 제어 피스톤(12)보다 더 큰 경도를 갖고,
    부시(17)의 중공 원통형 측벽(19)은 기저부(18)로부터 먼 단부에, 측벽보다 더 얇은 벽 두께를 갖는 플랜지 림(21)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기 유압 밸브.
  2. 제1항에 있어서, 부시(17)는 철 소재로 제작되고, 비절삭 부품으로서 형성되며, 경도를 높이기 위한 열 처리를 거치는 것을 특징으로 하는 전자기 유압 밸브.
  3. 제1항에 있어서, 부시(17)의 기저부(18)에는 푸시 로드(11)로 향하는 방향으로 중앙에 융기부(20)가 배치되는 것을 특징으로 하는 전자기 유압 밸브.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 제어 피스톤(12)이 플라스틱 또는 경금속으로 제작되는 것을 특징으로 하는 전자기 유압 밸브.
  6. 제5항에 있어서, 플라스틱 피스톤이 사출 성형에 의해 부시(17)와 연결되는 것을 특징으로 하는 전자기 유압 밸브.
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