KR101338279B1 - 집적 회로 장치를 갖는 밸브 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 특히 진동 댐퍼용 밸브 하우징, 조절 밸브 부품을 구동하는, 엑츄에이터, 및 상기 엑츄에이터가 수용되는 개구를 가지고 있는 전자 회로 장치를 포함한다.
진동, 댐퍼, 밸브, 하우징, 조절 밸브, 엑츄에이터, 회로, 회로 기판, 코팅, 코일

Description

집적 회로 장치를 갖는 밸브 어셈블리 {VALVE ASSEMBLY WITH AN INTEGRATED CIRCUIT ARRANGEMENT}
도 1은 본 발명이 진동 댐퍼에 적용될 수 있는 상태를 도시한다.
도 2는 회로 장치를 갖는 차단 밸브 장치의 단면도를 나타낸다.
도 3은 분리된 부품으로서 회로 기판을 나타낸다.
도 4 내지 도 5는 코팅된 회로 기판을 나타낸다.
도 6은 도 2의 다른 실시예로서 사용될 수 있는 회로 장치를 나타낸다.
본 발명은, 특히 밸브 하우징, 조절 밸브를 구동하는 엑츄에이터, 및 엑츄에이터를 제어하는 전자 회로를 포함하는 진동 댐퍼용 밸브 어셈블리에 관한 것이다.
섀시의 부품으로 사용되는 진동 댐퍼는 전자 부품을 구비할 수 있다는 것이 독일 특허 공보 199 50 177 A1에 알려져 있다. 시스템 장치는 회로 장치의 복잡성을 결정한다. 상기 명세서는 실제로 설계를 실행하는 방법에 대한 상세한 정보를 제공하지 않는다.
독일 특허 공보 44 27 559 A1은 가속도 센서가 부착되는 밸브 어셈블리에, 가변 감쇠력을 갖는 진동 댐퍼에 관한 것이다. 상기 가속도 센서는 조절 밸브의 후면을 덮는, 별도의 디스크형 하우징 내에 설치된다.
조절 밸브의 밸브 어셈블리가 최적으로 조절될 수 있도록, 조절 밸브, 예를 들면 아마추어(armature)에 작용하는 스프링을 조절하는데 사용될 수 있는 조절 나사, 또는 자기 회로 내의 자속(magnetic flux)을 조절하는데 사용될 수 있는 가이드 부재에 접근을 가능하게 하는 하우징 캡이 사용될 수 있다는 것이 미국 특허 번호 US 5,937,975호에 알려져 있다.
그러나, 미국 특허 번호 US 5,937,975호에 따른 밸브 어셈블리에 디스크형 하우징을 사용하는 것은 불가능한데, 왜냐하면, 그러한 경우에는, 밸브를 조절하는 효과적인 방법이 더 이상 존재하지 않기 때문이다.
다른 방법은 진동 댐퍼의 별도의 하우징 내에 회로 장치를 장착하는 것일 수 있다. 그러나, 이 접근법은 밸브 어셈블리에 케이블을 설치하는 방법의 문제를 가지고 있다.
본 발명의 목적은 회로 장치의 진동 댐퍼에의 부착을 가장 단순하고 가장 부하-저항 가능한 방식으로 실현하는데 있다.
본 발명에 따르면, 회로 장치는 엑츄에이터에 접근을 허용하는 개구를 가지고 있다.
본 발명의 큰 장점은 회로 장치가 조절가능한 밸브 부품에 바람직하게 연결되지만 엑츄에이터에 대한 접근이 여전히 가능하다는 것이다.
본 발명에서 회로 장치는 엑츄에이터에 접근을 허용하는 관통 개구를 갖는 환형부를 구비하는 회로 기판 상에서 실현된다. 상기 회로 기판은 비교적 큰 장착면을 제공한다.
바람직한 실시예에서, 가동 엑츄에이터 부품이 회로 기판의 관통 개구를 통하여 안내된다. 이러한 특징에 의해 엑츄에이터 부품이 회로 기판에 동일축으로 배열될 수 있게 된다. 상기 회로 기판은 코일 위쪽에나 또는 아래쪽에 위치될 수 있어, 전체 길이가 매우 짧은 하우징이 선택될 수 있다.
다른 실시예에서, 회로 기판은 환형부에 인접한 전자 부품용 장착 영역을 가지고 있다. 방사상으로 인접한 장착 영역은 더 큰 전자 부품용으로 주로 사용된다.
바람직한 실시예에 따르면, 원형의 링-형상 장착 영역의 반경 치수는 엑츄에이터의 코일의 반경 치수와 대응된다. 따라서 상기 회로 기판은 코일보다 더 큰 공간을 필요로 하지 않는다. 동시에, 상기 코일은 매우 짧은 거리에 걸쳐서 회로 기판에 연결될 수 있고, 회로 기판 상에서 다시 연결 케이블에 전기 접속이 제공된다.
상기 회로 장치는 밸브 하우징 내에 위치한다. 따라서, 종래기술에 대한 설명부분에서 설명된 바와 같이, 먼지 및 기계적 부하 용량의 민감성에 대한 모든 결점을 갖는, 외부 장착형 회로 기판을 회피할 수 있게 된다.
상기 회로 장치는 내부 하우징으로서 실현되는, 코팅을 가지고 있다. 상기 코팅은 회로 기판 및 상기 회로 기판에 장착되는 전자 부품에 대해 기계적으로 강화시키는 효과를 가진다.
본 발명의 다른 실시예에서, 회로 장치의 코팅은 위치결정 목적을 위하여 엑츄에이터와 실제적으로 연결된다. 이것은 부적당한 조립의 위험을 최소화한다.
상기 회로 장치가 먼지에 대하여 효과적으로 보호될 수 있도록, 엑츄에이터의 코일을 둘러싸는 외측 플라스틱 재킷이 제공된다.
본 발명의 다른 특징 및 목적은 첨부 도면과 관련하여 고려되는 다음의 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다. 그러나, 도면은 예시의 목적만을 위하여 의도되고, 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니며 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해지는 것으로 이해되어야 한다. 도면은 반드시 일정한 비율로 도시되어 있지는 않으며, 별다른 언급이 없는 한, 도면은 본 명세서에서 설명된 구조 및 절차를 단순히 개념적으로 예시하고자 하는 것으로 이해되어야 된다.
도 1에서, 진동 댐퍼(damper)는 피스톤 로드(3)가 축방향 운동에 관계없이 설치되는 실린더(1)를 가지고 있다. 가이드 및 실링 유닛(sealing unit)(7)은 실린더의 상단부로부터 외부로 이동할 때 피스톤 로드(3)를 안내한다. 실린더(1) 내부에서, 피스톤 밸브 장치(11)를 갖는 피스톤 유닛(9)이 피스톤 로드(3)에 장착된다. 실린더(1)의 바닥 단부는 버텀 밸브 장치(15)를 갖는 버텀 플레이트(13)에 의하여 막히게 된다. 상기 실린더(1)는 컨테이너 튜브(17)에 의하여 둘러싸인다. 상기 컨테이너 튜브(17)와 중간 튜브(5)는 보상 쳄버(compensating chamber)로서 작용하는, 링 형상 스페이스(19)를 형성한다. 상기 실린더(1) 내부의 스페이스는 피스톤 유닛(9)에 의하여 제1 작동실(21a) 및 제2 작동실(21b)로 구분된다. 상기 작 동실(21a, 21b)은 유압 유체로 충전된다. 상기 보상 쳄버(19)는 레벨(19a)까지 액체로 충전되고 레벨 위쪽에는 기체로 충전된다. 상기 실린더(1)의 구멍(25)에 의하여 제2 작동실(21b)에 연결되는 제1 흐름-전달부, 즉 고압부(23)가, 상기 보상 쳄버(19) 내에 형성된다. 상기 컨테이너 튜브(17)에 측면으로 부착되는 차단 밸브 장치(27)가 상기 고압부에 인접된다. 제2 흐름-전달부(도시하지 않음), 즉 저압부는, 상기 밸브 장치로부터 보상 쳄버(19)로 형성된다.
상기 피스톤 로드(3)가 실린더(1)로부터 상부로 이동되면, 상부 작동실(21b)이 더 작아진다. 상기 상부 작동실(21b)에 양압(positive pressure)이 형성되는데, 상기 양압은 차단 밸브 장치(27)가 닫힌 상태로 있는 한, 피스톤 밸브 장치(11)를 통하여서만 하부 작동실(21a)로 배출될 수 있다. 상기 차단 밸브 장치(27)가 열리면, 유체는 또한 상기 상부 작동실(21b)로부터 고압부(23) 및 차단 밸브 장치(27)를 통하여 상기 보상 쳄버(19)로 동시에 흐를 것이다. 따라서 피스톤 로드(3)의 외측으로의 이동 동안 진동 댐퍼의 댐핑 특성은 상기 차단 밸브 장치(27)가 더 크게 또는 더 작게 열리거나 또는 닫히는 가에 달려 있다. 상기 차단 밸브 장치(27)는 불연속 단계나 또는 연속 가변 방식으로 조절될 수 있다.
상기 피스톤 로드(3)가 실린더(1) 내부로 이동되면, 양압이 하부 작동실(21a)에 형성된다. 유체는 상기 하부 작동실(21a)로부터 피스톤 밸브 장치(11)를 통하여 상부 작동실(21b)로 통과될 수 있다. 상기 실린더(1) 내부에서 피스톤 로드의 증가하는 체적에 의하여 치환된 유체는 버텀 밸브 장치(15)를 통하여 보상 쳄버(15) 내부로 배출된다. 피스톤 밸브 장치(11)의 흐름 저항이 버텀 밸브 장치 (15)의 흐름-관통 저항보다 작기 때문에, 상기 상부 작동실(21b)에서 압력도 증가된다. 차단 밸브 장치(27)가 열리면, 이 증가하는 압력은 다시 고압부(23)를 통하여 보상 스페이스(19)로 흐를 수 있다. 이것은 차단 밸브 장치(27)가 열릴 때 내부로 이동 동안 연질 특성을 가지며, 피스톤 로드가 외부로 이동하고 있을 때와 마찬가지로, 차단 밸브 장치가 닫힐 때 경질 특성을 가진다는 것을 의미한다. 여기서 중요한 점은 바이패스(bypass)의 고압부(23)에 의한 흐름 방향은 피스톤 로드가 내부 또는 외부로 이동하는가에 관계없이, 항상 동일하다는 것이다.
도 2는 차단 밸브 장치(27)의 하나의 부품, 즉 서보 밸브(servo valve)(29)만을 포함하는 부품을 나타낸다. 서보 밸브와 작동 관련하여 메인 밸브의 설명이 여기에서 제공되지 않는데, 이 목적을 위하여, 참고로 여기에 통합되는 미국 특허 번호 5,937,975호가 참고된다.
상기 서보 밸브(29)는 컵형상 하부 하우징부(31)에 의하여 지지된다. 회로 장치(37), 코일 몸체(35) 및 케이블 연결부(39)를 포함하는 구조 유닛(structural unit)이 하부 하우징부의 바닥(33)에 설치된다. 코일 몸체는 바람직하게 플라스틱으로 제조되는, 캐리어(carrier)(41) 주위에 감겨진다. 회로 장치는 코일 몸체 상에 위치된다. 상기 회로 장치는 원형의 링-형상 장착 영역(45) 및 방사상 인접, 사다리꼴 장착 영역(47)을 가지는, 도 3에 따른 회로 기판(43)을 포함한다. 상기 원형의 링-형상 장착 영역(45)의 반경 치수는 코일의 치수와 대응된다. 2개의 연결 개구(49)가 코일을 관통시키는데 사용된다. 또한, 회로 기판은 상기 회로 기판 상의 전자 부품(도시하지 않음)을 위한 복수의 연결 개구(51)를 가지고 있다. 상기 사다리꼴 장착 영역(47)은 더 큰 구성요소를 수용한다. 회로 기판의 기하 형상은 이용가능한 공간에 맞고 상기 구조 유닛이 가능한 최선의 방식으로 덮어 싸는 것이 가능하도록 만들도록 선택된다.
도 4 및 도 5는 도 2의 분리된 부품, 즉 회로 장치(37)를 나타낸다. 상기 회로 기판은 특히 먼지 및 습기에 대하여 보호되어야만 하는, 적어도 기계적 민감성 전자 부품을 지지한다. 이 목적을 위하여, 코팅(53)이 회로 기판에 적용되는데, 상기 코팅은, 예를 들면 딥-코팅법(dip-coating process)에 의하여 적용될 수 있거나, 또는 코팅은 제조 라인 상에 매우 신속하고 균일하게 경화되는 폴리우레탄 폼(polyurethane foam)과 같은 경화성 폼으로 이루어질 수 있다. 상기 코팅은 저압 프로세스에 적용되는, 열가소성 접착제를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 압력은 50bar보다 작고, 온도는 전자 부품에 의하여 허용될 수 있는 범위인 대략 150-170℃ 사이에 있다. 상기 코팅은 기계적 부하에 대하여 전자 부품을 보호한다.
상기 코팅이 회로 기판을 위한 연결부(49, 51)의 영역에서 빠져있더라도, 코팅은 다른 방식으로, 원형의 링-형상 회로 기판 영역의 관통 개구(55)의 영역에서도, 상면이 평평한 수평면(57)을 나타내도록, 회로 장치의 다른 높이를 보상하는 두께를 가지고 있다. 층이 수 밀리미터 두께를 가지고 있을지라도, 코팅(53)은 매우 신속하게 경화된다. 회로 장치를 제조 공정 동안 경화하기 위하여 일시적으로 제외할 필요가 없다.
방사상 그루브(radial groove)(59)가 회로 장치의 바닥면에 제공되는데, 이 그루브는 코일(35) 및 회로 장치(37)가 서로에 위치결정될 수 있는 유일한 방법이 되도록, 코일(35)의 캐리어(41) 상에 연결 디스크(61)로 향하게 된다. 상기 연결 디스크(61)는 또한 연결 케이블(39)의 플라스틱 코어(63)를 지지하며, 따라서 모든 부품이 서로 정렬된다. 상기 회로 장치(37), 코일(35)을 갖는 캐리어(41), 및 연결 케이블(39)로 이루어지는 이 구조 유닛은 고압 분사 프로세스에 의하여 제공되는 외측 플라스틱 재킷(jacket)(65)을 가지고 있다. 여기에서 발생하는 압력은 300bar 이상이고, 300℃ 보다 높지만, 코팅(53)은 민감성 전자 부품이 보호된 상태로 유지되도록 이들에 확실하게 견딜 수 있다.
조립 작업의 다른 공정 동안, 상기 구조 유닛은 컵형상 하부 하우징부(31)에 위치된다. 상기 하부 하우징부(31)의 에지(31)는 구조 유닛에 중심을 두고, 상기 코팅(53) 및 외측 플라스틱 재킷(65)에 의하여, 강한 진동도 어떠한 기계적인 손상 없이 구조 유닛에 작용할 수 있다. 또한 서보 밸브(29)의 아마추어(armature)를 형성하는, 축 몸체(67) 및 링-형상 몸체(69)가 설치된다. 하우징 캡(71)의 형태의 원형의 링-형상 밸브 하우징의 밀폐형 슬리브 부재(73)는 코일 및 회로 장치를 구성하는 구조 유닛의 관통 개구(55)를 통과하고 하부 하우징부(31)의 바닥(33)에 인슐레이터(insulator)(75)까지 연장되어, 회로 장치는 밸브 하우징 내에 둘러싸이게 된다. 상기 하우징 캡은 단부에 개구를 가지고 있어, 회로 장치 내에서 관통 개구를 통하여 조절 나사(77)까지 접근이 가능하고, 상기 조절 나사(77)는 아마추어에 작용하는 스프링(79)의 탄성력을 조절하는데 사용될 수 있다. 또한, 밀폐형 슬리브 부재(enclosing sleeve element) 내에서 조절 나사와 함께 연속하여 축방향으로 위치되는 축방향 가동 가이드 몸체(81)가 자속(magnetic flux)을 조절하는데 사용 될 수 있다. 상기 하우징 캡(71)은 여러 가지 다른 방식으로 하부 하우징부(31)에 연결될 수 있다. 하우징 캡(71)은 예를 들면, 로크 링(lock ring)을 사용함으로써, 에지 위쪽의 피닝(peening)에 의하여 견고하게 연결될 수 있다.
상기 차단 밸브 장치(27)의 내부의 위치에 의하여, 상기 회로 장치(37)는 그 진동 댐퍼에서 작용하는 기계적 작용에 대하여 매우 잘 보호된다.
도 6은 회로 장치(37)가 코일 몸체(35) 아래에 위치될 수도 있다는 것을 나타내고 있다. 상기 관통 개구(도 4)는 밀폐형 슬리브 부재(73) 및 인슐레이터(75)가 또한 수용될 수 있는 크기를 갖는다. 따라서, 가동 엑츄에이터 부품, 즉, 링-형상 몸체(69), 조절 나사(77), 및 가동 가이드 몸체(81)가 회로 장치의 개구(55)에 위치되는 것이 또한 가능하게 되어, 전체 축 길이가 매우 짧은 하우징(71)이 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 적용된 바와 같이 본 발명의 중요한 신규한 특징이 도시되고 설명되고 지적되었지만, 예시된 장치의 방식 및 상세한 설명, 및 그 작용에서, 여러 가지 생략 및 대체 및 변경이 본 발명의 사상을 벗어나지 않고서 당업자에 의하여 이루어질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들면, 동일한 결과를 얻기 위하여 실질적으로 동일한 방식으로 실질적으로 동일한 작용을 수행하는 부재 및/또는 방법 단계의 모든 조합이 본 발명의 범위 내인 것이 명백하게 의도된다. 또한, 본 발명의 실시예 또는 공개된 방식과 관련하여 도시되고 및/또는 설명된 구조 및/또는 부재 및/또는 방법 단계가 설계 선택의 일반적인 사항으로서 다른 공개되거나 또는 설명되거나 또는 제시된 방식에 통합될 수 있다는 것을 인식해야 한다. 따라서, 본 발명은 오직 첨부된 청구항의 범위에 기재된 바에 의하여 제한될 수 있다.
본 발명에 따르면 가장 단순하고 가장 부하-저항 가능한 방식으로 회로 장치를 진동 댐퍼에 부착할 수 있다.

Claims (8)

  1. 진동 댐퍼(vibration damper)용 밸브 어셈블리로서,
    밸브 하우징(31, 71),
    밸브 부품을 구동하기 위한 엑츄에이터로서, 상기 밸브 하우징(31, 71) 내에 위치하며, 코일(35)를 포함하는 엑츄에이터, 및
    상기 엑츄에이터의 부품이 수용되는 개구(55)가 형성된 회로 기판(43)을 구비한 회로 장치(37)
    를 포함하며,
    상기 회로 장치(37)은, 상기 개구(55)를 둘러싸고 상기 코일(35)과 직경이 동일한 환형부를 갖는 환형 장착부(45)를 포함하고,
    상기 회로 장치(37)는 상기 밸브 하우징(31, 71) 내에서 상기 코일(35) 상에 또는 상기 코일(35)의 아래에 위치하고,
    상기 회로 기판(43)에 보호 코팅(53)이 제공되며,
    외측 플라스틱 재킷(plastic jacket)(65)이 상기 회로 기판(43)의 코팅 위에서 상기 코일(35)을 둘러싸도록 배치되어, 상기 회로 장치(37)와 상기 코일(35)이 상기 외측 플라스틱 재킷(65)에 의해 보호되는 것을 특징으로 하는, 밸브 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회로 기판(43)은 상기 환형 장착부(45)로부터 직경 방향으로 연장된 추가 장착부(47)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 밸브 어셈블리.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
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