KR101249226B1

KR101249226B1 - Ｐ/ｉ-특성 곡선 내에 압력 점프를 갖는 비례-압력 조절 밸브와 상기 밸브의 사용 방법

Info

Publication number: KR101249226B1
Application number: KR1020077022900A
Authority: KR
Inventors: 칼하인츠 마이르; 틸로 슈미트; 마쿠스 모오스만
Original assignee: 젯트에프 프리드리히스하펜 아게
Priority date: 2005-03-09
Filing date: 2006-03-02
Publication date: 2013-04-03
Also published as: US7905249B2; KR20070116079A; WO2006094693A3; EP1856587A2; DE102005010693A1; US20080272322A1; JP2008533391A; CN101137946A; JP4914887B2; CN101137946B; WO2006094693A2; EP1856587B1

Abstract

본 발명은 적어도 하나의 자기 부품(2), 유압 부품(3) 및, 자기 부품(2)과 유압 부품(3) 사이에서 상호 작용하는 탄성 요소(4)를 구비한, 자동차 변속기 내의 전자기식 비례-압력 조절 밸브(1)에 관한 것이며, 자기 부품(2)은 적어도 하나의 코일(5), 아마추어(6) 및 아마추어 로드(7)로 구성되고, 유압 부품(3)은 적어도 하나의 제1, 제2 폐쇄 요소(8, 9)로 구성된다. 제1 폐쇄 요소(8)는 바람직하게, 플랫 시트(10)를, 제2 폐쇄 요소(9)는 볼 시트(11)를 형성하며, 상기 폐쇄 요소들(8, 9)은 태핏 로드(12)에 의해서 개방되고 그리고/또는 폐쇄될 수 있다. 본 발명에 따라, 밸브(1)에 전류가 공급되지 않은 상태일 때 제2 폐쇄 요소(9)는 폐쇄되며, 중첩부(

)는 밸브(1)의 공칭 폭(NW)의 7분할보다 크고, 제2 폐쇄면(A_2)은 2배의 중첩부에 상응하는 직경을 갖는 원형면보다 크며, 태핏 로드(12)의 직경(s)은 개구(21)의 직경(b)의 0.7배보다 작다.

자기 부품, 유압 부품, 탄성 요소, 폐쇄 요소, 태핏 로드

Description

Ｐ/Ｉ-특성 곡선 내에 압력 점프를 갖는 비례-압력 조절 밸브와 상기 밸브의 사용 방법{PROPORTIONAL PRESSURE CONTROL VALVE COMPRISING A PRESSURE JUMP IN THE CHARACTERISTIC P/I CURVE THEREOF AND METHOD FOR ITS USE}

본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 비례-압력 조절 밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 변속기 특히, 자동차를 위한 자동 변속기 내에서 압력은 유압 회로 내에서 요구에 따라 조절된다. 이 경우 변속기 부품들의 윤활유 공급을 위한 압력 레벨은 낮게 유지될 수 있다. 물론 때에 따라 특정의 사용자 장치들은 특정의 임계값 위에 있는 압력을 요구한다. 예컨대 전환 요소에 압력 매체를 신속하게 채울 수 있도록, 유압 회로 내의 압력은 변속 과정 중 상승되어야 한다.

자동차의 유압 회로 내의 압력을 조절하기 위해서는, 클러치 작동을 위한 제어 요소들을 제어하는 압력 조절 밸브가 일반적으로 사용된다. 제어 요소들의 제어는, 무엇보다 자기 코어, 자기 코일 및 자기 아마추어로 구성된 비례-자석에 의해서 압력 조절 밸브 내에서 실행된다. 코일 전류는 출력 변수인 힘에 비례하게 비례-자석에 의해서 제어되며; 자기 아마추어 및, 클러치 제어를 위한 제어 요소는 코일 전류에 상응하게 제어된다. 이로부터 야기된, 압력 조절 밸브의 특성화된 자 기력-전류-특성 곡선으로부터, 클러치 조정을 위한 소정의 압력-전류-특성 곡선인 p/I 특성 곡선이 자동 변속기의 전기 유압 제어부 내에서 발생된다.

특허 출원 DE 102 55 414 A1호로부터, 자기 부품과 유압 부품으로 구성된 비례-압력 조절 밸브가 공지되어 있다. 자기 부품은 무엇보다 자기 코일, 자기 아마추어 및 자기 코어로 구성된다. 자기 아마추어는 2개의 자기 아마추어 부품들을 포함하는데, 이 경우 제1 부품은 아마추어 로드에 고정 연결되고 제2 부품은 축방향으로 이동 가능하게 아마추어 로드 상에 배치된다. 아마추어의 2개의 부품들은 스프링에 의해서 서로 연결된다. 이러한 실시에 의해, p/I-특성 곡선의 점진적 경로가 가능하다. p/I-특성 곡선의 경로는 전류값이 낮은 경우 매우 평평하며, 특성 곡선의 해상도는 매우 높다. 따라서 비례-압력 조절 밸브가 제공할 압력은 매우 정확하게 조정될 수 있다. 자동차의 클러치와 같은 몇몇의 사용자 장치는 조절을 위해, 항상 제1 임계값을 초과하는 압력을 제공받는 것을 필요로 한다. 이러한 임계값보다 더 높은 압력이 인가될 때에서야 비로소, 사용자 장치가 조절될 수 있다. 이러한 임계값은 충전 압력으로 언급된다.

이제 사용자 장치가 충전 압력을 제공 받아야 하면, 그 전에 사용자 장치는, 종래 기술에 따른 특성 곡선의 경우 충전 압력에 도달하기 위해 매우 평평한 p/I-특성 곡선의 영역이 요구될 수 있도록, 조절될 수 있다. p/I-특성 곡선의 평평한 경로에는 특성 곡선의 가파른 경로가 연결된다. 상기 특성 곡선에 의해 전환 요소에서의 충전 압력이 우선 조정된 다음, 조절이 시작될 수 있을 때에야 비로소, 압력이 매우 정확하게 조절될 수 있는, 높은 해상도를 갖는 영역은 매우 더 작아진다. 전환 요소는 또한 이와 같은 특성 곡선에 의해서는 더 이상 정확하게 조절될 수 없다.

본 발명의 목적은 제공될 압력을 제1 임계값으로 신속하게 조절한 다음 점진적 p/I-특성 곡선을 제공하는 비례-압력 조절 밸브를 가능하게 하는 것이다.

상기 목적은 청구항 제1항의 특징들을 갖는 비례-압력 조절 밸브에 의해서 달성된다. 추가의 실시예들과 장점들은 종속항들로부터 제시된다.

이에 따라, 자기 부품과 유압 부품으로 구성된 비례-압력 조절 밸브가 제시된다. 자기 부품은 적어도 하나의 자기 코일, 자기 아마추어 및 자기 코어로 구성되며, 자기 아마추어는 아마추어 로드에 고정 연결된다. 유압 부품은 다시 태핏 로드에 의해서 아마추어 로드에 연결되며, 아마추어 로드와 태핏 로드 사이에 탄성 요소가 설치된다. 태핏 로드에는 제1 폐쇄 요소가 고정 연결된다. 상기 제1 폐쇄 요소는 제1 폐쇄면과 함께 플랫 시트를 형성하는 시트면을 갖는다. 무전류 상태일 때 폐쇄면으로부터 시트면의 간격은 중첩부로 표현된다. 또한 태핏 로드에 의해 제2 폐쇄 요소가 작동한다. 제2 폐쇄 요소는 바람직하게, 볼의 형태를 가지며, 제2 폐쇄면과 함께 볼 시트를 형성한다. 볼 시트는 압력 매체가 자기 부품을 향해 관류 방향으로 관류되는 개구를 폐쇄한다. 비례-압력 조절 밸브가 전류를 공급 받으면, 태핏 로드는 볼 시트를 개방한다. 볼에 의해서 폐쇄될 수 있는 제2 폐쇄면은 개구의 직경을 갖는 원형면에 상응한다. 플랫 시트 앞의 관류 방향으로, 압력 매체도 관류하는 원통형 챔버가 연장된다. 상기 챔버의 직경은 밸브의 공칭 폭이다.

본 발명에 따른 특성 곡선을 얻기 위해서는, 유압 부품의 기하학적 구조가 특수하게 설계되어야 한다. 이는 본 발명에 따라, 볼 시트가 폐쇄되는 무전류 상태일 때 플랫 시트의 중첩부가 공칭 폭의 7분할보다 더 큼으로써 도달된다. 또한 제2 폐쇄면은 2배의 중첩부를 직경으로서 갖는 원형면보다 더 커야 한다. 이를 위해 볼 시트의 개방 시 개구 내로 돌출하는 태핏 로드의 부분의 직경은 개구 직경의 0.7배보다 더 작아야 한다.

본 발명에 따른 구성에 의해, 압력 점프를 갖는 p/I-특성 곡선을 구비한 비례-압력 조절 밸브가 제공된다. 이러한 압력 점프는 특정의 전류값일 때 실행되며, 이 경우 압력은 0으로부터, 바람직하게 사용자 장치의 충전 압력에 상응하는 임계값으로 상승한다. 압력 점프 후, p/I-특성 곡선은 점진적 경로를 포함한다. 이는 압력 점프 후 p/I-특성 곡선이 더 낮은 전류 세기의 범위 내에서는 평평한 경로를 갖고, 더 높은 전류 세기의 범위 내에서는 가파른 경로를 갖는 것을 의미한다. 본 발명에 따른 비례-압력 조절 밸브에 의해, 특정의 임계값을 초과할 때에야 반응하는 사용자 장치가 조절될 수 있으며, 이 경우 사용자 장치에서는 임계값의 도달 이후 압력의 정밀 조정이 가능하다.

본 발명은 첨부된 도면들에 의해 이하에서 예시적으로 설명된다.

도1은 본 발명에 따른 밸브의 부분 단면도이다.

도2는 본 발명에 따른 밸브의 자기 부품의 부분 단면도이다.

도3은 본 발명에 따른 밸브의 유압 부품의 부분 단면도이다.

도4는 본 발명에 따른 밸브의 p/I-특성 곡선의 그래프이다.

도1에 따라, 본 발명에 따른 압력 레벨 조절을 위한 비례-압력 조절 밸브(1)는 자기 부품(2)과 유압 부품(3)을 포함한다. 자기 부품은 적어도 하나의 자기 코일(5) 및, 아마추어 로드(7)에 고정 연결된 자기 아마추어(6)를 갖는다. 아마추어 로드(7)는 탄성 요소(4)에 의해서 태핏 로드(12)에 연결된다. 태핏 로드(12)에는 제1 폐쇄 요소(8)가 고정 연결된다. 상기 제1 폐쇄 요소(8)는 제1 폐쇄면과 함께 플랫 시트(10)를 형성한다. 또한 태핏 로드(12)에 의해 제2 폐쇄 요소(9)가 작동된다. 제2 폐쇄 요소(9)는 볼의 형태를 가지며, 제2 폐쇄면과 함께 볼 시트(11)를 형성한다. 볼 시트(11)는 압력 매체가 자기 부품을 향해 축방향으로 관류되는 개구(21)를 폐쇄한다. 비례-압력 조절 밸브(1)가 전류를 공급 받으면, 태핏 로드(12)는 볼 시트(11)를 개방한다. 2개의 섹션들(X, Y)의 상세한 도면들은 도2 및 도3에 도시된다.

도2는 자기 부품(1)의 상세한 부분 섹션(X)을 도시한다. 아마추어 로드(7)에 고정 연결된 아마추어(6)가 도시된다. 또한 태핏 로드(12)에는 캐리어(20)가 고정 연결된다. 상기 캐리어(20)와 아마추어 로드(7) 사이에는 탄성 요소(4), 바람직하게는 스프링이 설치된다. 캐리어(20)는 물론, 완전한 반경 방향 연장부와 같이 다른 형태를 가질 수도 있다. 이를 위해 태핏 로드(12)와 아마추어 로드(7) 사이에는 가변의 간격(a)이 구성된다. 스프링 장치에 의해, 한편으로 밸브(1) 내의 진동이 완충되며 다른 한편으로는 낮은 전류 세기의 범위 내에서 p/I-특성 곡선 의 평평한 기울기가 가능해진다. 2개의 부품들 사이의 이러한 스프링 결합에 의해, 태핏 로드(12)에 설치된 제1 폐쇄 요소(8)에 전달되는, 자기 부품(2)으로부터의 작동력이 감소한다. 이 경우 아마추어 로드(7)와 태핏 로드(12) 사이의 간격(a)이 줄어든다. 스프링 장치에 의해, 플랫 시트(10)에 대해서 시트가 튀어오르는(bounce) 위험 즉, 태핏 로드(12) 내의 축방향 진동에 의해서 발생하는 위험도 현저하게 줄어든다.

도3은 무전류 상태일 때, 밸브(1)의 유압 부품(2)의 상세한 부분 섹션(Y)을 도시한다. 제2 폐쇄면(A_2)을 폐쇄하며 직경(14)을 갖는 제2 볼형 폐쇄 요소(9)가 도시된다. 제2 폐쇄면(A_2)은 직경(b)을 갖는 개구(21)의 정면을 형성한다. 또한 도3은 제1 폐쇄 요소(8)가 고정 연결된 태핏 로드(12)를 도시한다. 제2 폐쇄 요소(9)를 향한, 태핏 로드(12)의 단부는 개구(21) 내로 돌출한, 감소된 직경(s)을 갖는다. 밸브(1)가 전류를 공급 받으면, 직경(s)을 갖는 태핏 로드의 단부는 개구(21) 안으로 더욱 밀리며, 압력 매체의 흐름 방향(14)에 대향하여 제2 폐쇄 요소(9)를 이동시킨다. 또한 흐름 방향(14)에 대향하여 정렬된, 제1 폐쇄 요소(8)의 측면은 시트면(13)을 갖는다. 시트면(13)은 그에 대해 대향 배치된 제1 폐쇄면(A_1)과 함께 플랫 시트(10)를 형성한다. 제1 폐쇄면(A_1)에 대한 시트면(13)의 간격은 플랫 시트-간격(

)에 상응한다. 플랫 시트(10)에 연결되고 제2 폐쇄 요소(9)에 대한 방향으로 연장되는 원통형 챔버의 직경은 공칭 폭(NW)으로 표현된다.

본 발명에 따른 비례-압력 조절 밸브(1)의 유압 부품(2)은, 특정의 전류 세기일 때 p/I-특성 곡선(16) 내에 압력 점프(17)가 형성되도록 기하학적으로 설계된다. 이에 도달하기 위해, 다음과 같은 비율이 유지되어야 한다.

중첩부(

)는 본 발명에 따라, 밸브의 공칭 폭(NW)의 7분할보다 더 커야 한다:

또한 제2 폐쇄면(A_2)은 2배의 중첩부(

)에 상응하는 직경을 갖는 원형면보다 더 커야 한다:

또한 태핏 로드(12)의 감소한 직경(s)은 개구(21)의 직경(b)의 0.7배보다 더 작아야 한다.

s < 0.7 × b

이러한 기하학적 설계에 의해, 특정의 전류 세기(I_1)일 때, 제공된 밸브(1)의 압력(p)은 값 0으로부터, 바람직하게 사용자 장치의 충전 압력에 상응하는 제1 압력값(p_1)으로 점프한다.

도4에는 본 발명에 따른 p/I-특성 곡선이 도시된다. 여기에는 비례-압력 조절 밸브(1)로부터 사용자 장치에 제공되는 압력(p)이, 밸브(1)에 인가되는 전류 세기(I)에 대해서 도시된다. 전류(I)는 먼저, 압력(p)이 변경되지 않으면서, 특정의 제1 전류 세기(I_1)까지 상승한다. 제1 전류 세기(I_1)에 도달하는 즉시, 압력(p)은 충전 압력에 상응하는 제1 압력값(p_1)으로 점프한다. 이러한 점프는 150 내지 200mA의 전류값, 특히 바람직하게는 170mA에서 발생하는 압력 점프(17)로 표현된다. 이러한 압력은 0.2 내지 0.7바아, 바람직하게는 0.3바아로 상승한다. 압력 점프(17) 후, p/I-특성 곡선은 점진적으로 상승한다. 즉 p/I-특성 곡선은 낮은 전류 세기(18)의 범위 내에서는 낮은 기울기를, 더 높은 전류 세기(19)의 범위 내에서는 더 큰 기울기를 갖는다. 바람직하게, p/I-특성 곡선의 기울기는 더 낮은 전류 세기(18)의 범위 내에서 0 내지 4.0바아/A에 달하며, 더 높은 전류 세기(19)의 범위 내에서는 16바아/A까지 이른다.

압력 점프(17)는 예컨대, 클러치를 신속하게 충전시키기 위한 것이다. 압력 점프(17)가 없는 p/I-특성 곡선의 경우, 클러치 충전 압력(p_1)에 도달할 때까지, 평평한 특성 곡선 영역의 대부분이 이를 위해 진행될 것이다. 그러나 곧바로 p/I-특성 곡선(16)의 평평한 영역은 바람직하게, 소정의 압력(p)으로 정확하게 조정될 수 있다. 점진적으로 진행하는 p/I-특성 곡선이 후속되는 압력 점프(17)를 갖는 본 발명에 따른 p/I-특성 곡선(16)에 의해 자동차 클러치를 제어하기에 특히 바람직하다.

<도면 부호 리스트>

1 : 비례-압력 조절 밸브

2 : 자기 부품

3 : 유압 부품

4 : 스프링

5 : 자기 코일

6 : 자기 아마추어

7 : 아마추어 로드

8 : 제1 폐쇄 요소

9 : 제2 폐쇄 요소

10 : 플랫 시트

11 : 볼 시트

12 : 태핏 로드

13 : 시트면

14 : 흐름 방향

16 : p/I-특성 곡선

17 : 압력 점프

18 : 낮은 전류값의 범위

19 : 높은 전류값의 범위

20 : 캐리어

21 : 개구

a : 간격

b : 개구의 직경

: 중첩부

A_1 : 제1 폐쇄면

A_2 : 제2 폐쇄면

p : 압력

p_1 : 충전 압력

I : 전류 세기

I_1 : 제1 전류값

NW : 공칭 폭

X : 자기 부품의 상세도

Y : 유압 부품의 상세도

Claims

적어도 하나의 자기 부품(2), 유압 부품(3) 및, 자기 부품(2)과 유압 부품(3) 사이에서 상호 작용하는 탄성 요소(4)를 구비한 전자기식 비례-압력 조절 밸브(1)이며, 상기 자기 부품(2)은 적어도 하나의 코일(5), 아마추어(6) 및 아마추어 로드(7)로 구성되고, 유압 부품(3)은 적어도 하나의 제1 및 제2 폐쇄 요소(8, 9)로 구성되며, 제1 폐쇄 요소(8)는 제1 폐쇄면(A_1)과 함께 플랫 시트(10)를 형성하는시트면(13)을 포함하며, 제2 폐쇄 요소(9)는 제2 폐쇄면(A_2)과 함께 볼 시트(11)를 형성하며, 제2 폐쇄 요소(9)는 압력 매체가 자기 부품(2)을 향해 관류되는 개구(21)를 폐쇄하며, 폐쇄 요소들(8, 9)은 태핏 로드(12)에 의해서 개방되거나 폐쇄될 수 있는 전자기식 비례-압력 조절 밸브(1)에 있어서,

밸브(1)에 전류가 공급되지 않은 상태일 때 제2 폐쇄 요소(9)는 폐쇄되며, 이 경우, 무전류 상태에서, 제1 폐쇄면(A_1)과 시트면(13) 사이의 간격(
)은 밸브(1)의 공칭 폭(NW)의 7분할보다 크며, 공칭 폭은 플랫 시트(10)로부터 제2 폐쇄 요소(9)로 연장되는 원통형 챔버의 직경이며, 제2 폐쇄면(A_2)은 상기 간격(
)의 2배에 상응하는 직경을 갖는 원형면보다 크며, 태핏 로드(12)의 직경(s)은 개구(21)의 직경(b)의 0.7배보다 작은 것을 특징으로 하는 전자기식 비례-압력 조절 밸브.
제1항에 있어서, 탄성 요소(4)는 밸브(2)의 자기 부품(2)에서, 아마추어 로드(7)와 태핏 로드(12) 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 전자기식 비례-압력 조절 밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서, 탄성 요소(4)는 캐리어(20)와 아마추어 로드(7) 사이에 고정되며, 캐리어(20)는 태핏 로드(12)에 고정되는 것을 특징으로 하는 전자기식 비례-압력 조절 밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서, 밸브(1)의 p/I-특성 곡선(16)의 경로는 0바아로부터 0.2바아 내지 0.7바아로의 압력 점프(17)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기식 비례-압력 조절 밸브.
제4항에 있어서, 밸브(1)의 p/I-특성 곡선(16)의 경로 내의 압력 점프(17)는 150 내지 200mA의 범위 내에서 발생하는 것을 특징으로 하는 전자기식 비례-압력 조절 밸브.
제4항에 있어서, 압력 점프(17) 후, p/I-특성 곡선은 점진적 경로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기식 비례-압력 조절 밸브.
제4항에 있어서, 압력 점프(17) 후 p/I-특성 곡선(16)의 기울기는 낮은 전류 세기(18)의 범위 내에서는 대략 0 내지 4.0바아/A에, 중간 및 높은 전류 세기(19)의 범위 내에서는 16바아/A까지 이르는 것을 특징으로 하는 전자기식 비례-압력 조절 밸브.
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