KR101589941B1 - 솔레노이드 밸브 - Google Patents

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게르하르트 슈톡마이어
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 특히 슬립 제어 가능한, 차량의 유압 브레이크 시스템의 휠 브레이크의 브레이크 압력을 제어하기 위한 솔레노이드 밸브에 관한 것이다. 공지된 솔레노이드 밸브에서, 이 솔레노이드 밸브의 전기자 챔버(28)와 배출부(20)와의 제 1 유압 작동식 연결부는 밸브 인서트(20) 내의 태핏(12)의 가이드를 통해 이루어진다. 이러한 제 1 유압 작동식 연결부는 블라인드 홀 형태로 끝나기 때문에, 경우에 따라서 이 전기자 챔버(28)에 수집된 가스 기포는 플러싱되지 않는다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 태핏(12)의 가이드로부터 떨어져 있는 제 1 유압 작동식 연결부로부터 분리되어 배치된 제 2 유압 작동식 연결부(40)를 제안한다. 이로써 솔레노이드 밸브의 밸브 카트리지(100) 내에 폐쇠된 압력 매체 경로가 작용하고, 이것은 전기자 챔버(28)의 효과적인 플러싱 및 가스 기포로부터의 플러싱을 가능하게 한다.

Description

솔레노이드 밸브{Solenoid valve}
본 발명은 청구범위 제 1 항의 전제부의 특징에 따른, 특히 차량의 슬립 제어 가능한 유압 브레이크 시스템의 휠 브레이크의 브레이크 압력을 제어하기 위한 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.
상기 솔레노이드 밸브는 예컨대 출원번호 DE 10 2007 053 134.8호의 구 특허 출원에 이미 공개되어 있다.
차량의 슬립 제어 가능한 유압 브레이크 시스템이란, 하기에서 안티-록 브레이크 제어 시스템(ABS), 구동 슬립 제어 시스템(ASR), 차량 자세 제어 시스템(ESP)을 의미한다. 이러한 제어 시스템에서 적어도 하나의 휠 브레이크의 브레이크 압력은 예를 들어 각각의 휠의 슬립 특성에 의존하여 솔레노이드 밸브에 의해 제어 또는 조절될 수 있다. 이러한 솔레노이드 밸브의 제어는 전자 제어장치에 의해 이루어지고, 상기 제어장치는 이를 위해 센서 신호를 평가한다.
이러한 제어 시스템에서 사용되는 솔레노이드 밸브들의 경우에 2개의 기본적인 구성들이 공지되어 있다. 즉 스위치 밸브로서 형성되고 2개의 별도의 위치에서(기본 위치와 스위칭 위치) 전환될 수 있는 솔레노이드 밸브 또는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 임의의 중간 위치를 취할 수 있는 연속 밸브(= 비례식 밸브)가 사용된다. 본 발명은 스위칭 밸브와 연속 밸브에 동일하게 적용될 수 있다.
DE 10 2007 053 134.8호에 기술된 솔레노이드 밸브는 주요 부품으로서 특히 밸브 인서트를 포함하고, 상기 밸브 인서트에 적어도 하나의 유입부와 배출부가 형성된다. 밸브 인서트는 비용상의 이유로 박판 스트립이 안으로 롤링됨으로써 제조되고, 상기 박판 스트립의 2개의 단부들은 거의 갭 없이 서로 인접한다. 왜냐하면, 갭이 존재하는 경우에 이 갭은 솔레노이드 밸브의 자석 회로 내에 원치 않는 방해물이 될 수 있으므로 방지되어야 하기 때문이다.
유입부와 배출부 사이의 유압 연결부를 제어하기 위해 제어 황단면을 형성하는 밸브 바디가 제공된다. 제어 횡단면은 인용된 선행기술에서 밸브 시트로서 구현된다. 밸브 시트는 태핏에 의해 제어될 수 있고, 상기 태핏은 이를 위해 밸브 시트내에 이동 가능하게 수용된다. 태핏의 작동은 전기자에 의해 간접적으로 이루어지고, 상기 전기자는 전기자 챔버 내에 가동적으로 배치된다. 전기자 챔버는 한측면이 폐쇄되고 밸브 시트에 고정된 케이싱에 의해 제한된다.
케이싱, 전기자, 태핏 및 밸브 바디가 장착된 밸브 인서트는 소위 밸브 카트리지를 형성한다. 상기 밸브 카트리지 상에 링형으로 형성된 전자 제어 가능한 코일이 삽입된다. 상기 코일을 제어함으로써 전기자에는 솔레노이드 밸브의 폐쇄 방향으로 작용하는 자력이 가해진다. 이러한 폐쇄력은 유압력 및 기계적 탄성력을 일으키고, 이 힘들은 전기자에 기본 위치 방향으로, 개방되지 않도록 부하를 가한다. 자력이 이러한 개방력보다 커지는 즉시, 전기자는 작동 행정을 실행한다. 전기자 운동은 태핏으로 전달되고, 상기 태핏은 이로 인해 밸브 시트를 폐쇄한다. 코일의 전기 제어가 취소됨으로써 태핏은 탄성력에 의해 복귀되고, 솔레노이드 밸브는 다시 그 개방- 또는 통과 위치를 취한다.
작동 상태에서 상기와 같이 구성된 솔레노이드 밸브의 내부는 제어될 압력 매체로 완전히 채워진다. 이러한 압력 매체에 물론 가스(공기)가 용해될 수 있다. 이러한 가스는 특정한 작동 상태에서 압력 매체로부터 빠져나갈 수 있고, 가스 기포를 형성할 수 있다. 이러한 가스 기포는 바람직하게 전기자 챔버에 수집된다. 특히 연속 밸브의 경우에 기체 기포는 태핏의 진동을 일으킬 수 있고, 상기 진동은 소음으로 감지될 수 있고, 솔레노이드 밸브의 작동 특성을 바람직하지 않게 변화시킨다. 즉, 공지된 솔레노이드 밸브에서, 전기자 챔버와 배출부 사이의 제 1 유압 작동식 연결부는 밸브 인서트 내의 태핏의 가이드에 의해 이루어지지만 상기 연결부는 블라인드 홀 형태로 끝나므로, 전기자 챔버의 압력 유동이 조절될 수 없다.
따라서, 선행기술에 따른 솔레노이드 밸브에서, 전기자 챔버 내에 수집된 가스 기포들이 솔레노이드 밸브의 밸브 카트리지로부터 다시 제거되기 어려운 위험이 있다.
본 발명의 과제는 전기자 챔버 내의 가스 기포들이 제거되고 압력 유동이 개선되는 솔레노이드 밸브를 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구범위 제 1 항의 특징부에 따른 솔레노이드 밸브에 의해 해결된다.
그와 달리, 청구범위 제 1 항의 특징부에 따른 솔레노이드 밸브는 가능한 간단하게 실시할 수 있는 구조적 조치에 의해 전기자 챔버의 압력 유동이 개선되고 이로써 가스 기포의 제거가 개선되는 장점을 갖는다. 본 발명에 따라, 이를 위해 제 1 유압 작동식 연결부로부터 분리된, 전기자 챔버의 적어도 하나의 제 2 유압 작동식 연결부에 배출부가 제공되고, 상기 제 2 연결부는 밸브 인서트 내의 태핏을 위한 가이드 영역으로부터 떨어져 배치되는 것이 제안된다. 상기 제 2 유압 작동식 연결부는 밸브 인서트 내의 태핏의 가이드에 형성된 전술한 제 1 유압 작동식 연결부와 함께 폐쇄된 유동 경로를 형성하고, 상기 유동 경로는 유입부에서부터 밸브 바디를 통해 태핏의 가이드를 지나 전기자 챔버 내로 그리고 상기 전기자 챔버로부터 직접 다시 배출부로 연장된다. 따라서 상기 제 2 유압 작동식 연결부는 전기자 챔버의 유동을 보장하고, 이로써 존재할 수 있는 가스 기포가 비교적 쉽게 플러싱될 수 있다. 이로 인해 전술한 바람직하지 않은 효과들, 예컨대 작동 소음 또는 솔레노이드 밸브의 변경된 작동 특성이 적어도 거의 저지될 수 있다.
제안된 제 2 유압 작동식 연결부는 구조적으로 비교적 간단하고 따라서 외부로 개방하는 적어도 하나의 길이방향 홈에 의해 저렴하게 구현될 수 있고, 상기 홈은 밸브 인서트의 축방향 길이의 부분에 걸쳐 상기 밸브 인서트의 외주를 따라 연장된다.
상기 길이방향 홈은 상기 홈의 횡단면 형태와 관련해서(원호, 삼각형-, 사각형- 또는 다각형 횡단면) 및/또는 상기 홈의 깊이와 관련해서 넓은 범위에서 구조적으로 변형될 수 있으므로 밸브- 및 작동 의존적으로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 장점들 또는 바람직한 개선예들은 종속 청구범위 및 상세한 설명에 제시된다.
본 발명의 실시예가 도면에 도시되고 하기에서 상세히 설명된다. 앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브는 밸브 카트리지와 상기 밸브 카르리지 상에 꽂을 수 있는 링형 코일을 포함한다. 본 발명은 밸브 카트리지에 형성된다.
도 1은 밸브 카트리지의 종단면도.
도면에 도시된 밸브 카트리지(100)는 그 중심 부품으로서 밸브 인서트(10)를 포함한다. 이 경우에는 중공 실린더형 부품이고, 상기 부품은 자기 도전성 재료로 제조되고, 예컨대 중실 재료 블록의 절삭 가공에 의해 또는 박판 시트가 안으로 롤링됨으로써 형성된다. 밸브 인서트(10) 내부에서 태핏(12)은 축방향으로 이동 가능하게 안내된다. 이를 위해 태핏(12)은 그 단부에 제 1 가이드 섹션(12.1)을 갖고, 상기 섹션의 외부 치수는 밸브 인서트(10)의 내경에 맞추어진다. 가이드 섹션(12.1)은 부분적으로 밸브 인서트(10)의 정면측 단부에 대해 부분적으로 돌출한다. 가이드 섹션(12.1)에는 밸브 인서트(10)의 내부를 향해 안으로 폐쇄 바디 섹션(12.2)이 연결된다. 상기 폐쇄 바디 섹션은 핑거 형태로, 가이드 섹션(12.1)에 대향 배치된 태핏(12)의 단부까지 연장된다. 상기 폐쇄 바디 섹션의 외경은 훨씬 감소하여 볼 세그먼트(12.3)에서 끝난다. 이러한 볼 세그먼트(12.3)는 밸브 인서트(10) 내에 배치되고, 밸브 시트(14.1)를 조절한다.
밸브 바디(14)는 밸브 시트(14.1)를 형성한다. 상기 밸브 바디(14)는 컵 모향으로 형성되고, 밸브 인서트(10)의 개방 단부 내로 적어도 부분적으로 압입된다. 밸브 카르리지(100)의 도시된 기본 위치에서 태핏(12)의 볼 세그먼트(12.3)는 밸브 시트(14.1)로부터 들어 올려진다. 이것은 스프링(16) 형태의 리턴 부재에 의해 야기된다. 스프링(16)은 사각형 숄더(12.4)로 구현된, 가이드 섹션(12.1)으로부터 폐쇄 바디 섹션(12.2)으로의 이행부에 있는 태핏(12)에 고정되고, 상기 스프링에 대해 대향 배치되고 마찬가지로 밸브 인서트(10)의 내부에 고정된 지지링(18)에 지지된다. 밸브 인서트(10) 내에서 상기 지지링(18)의 위치는 상기 밸브 인서트(10)의 길이방향 축선의 방향으로 변위될 수 있고, 이로 인해 태핏(12)에 대한 스프링(16)의 힘과 솔레노이드 밸브의 작동 행정이 조절될 수 있다.
도시된 기본 위치에서 대략 태핏(12)의 볼 세그먼트(12.3) 위치의 높이에서 다수의 가로방향 보어들(20)이 밸브 인서트(10)에 형성된다. 상기 가로방향 보어들(20)은 밸브 인서트(10)의 벽을 관통하고, 상기 밸브 인서트의 외주에서 링형 필터 부재(22)에 의해 커버된다. 가로방향 보어들(20)은 밸브 카트리지(100)와 공통으로 배출부를 형성한다. 상기 가로방향 보어와 스프링(16)의 지지링(18) 사이에 축방향 간격이 제공되고, 이로써 스프링(16)은 지지링(18)과 함께 밸브 시트의 개방 시 밸브 카트리지(100)에 의해 조절되는 압력 매체 유동 밖에 위치하고, 따라서 유동 특성에 영향을 미치지 않는다.
필터 부재(22)는 그 전기자측 단부면(22.1)이 밸브 인서트(10)에 압력 매체 밀봉 방식으로 고정된 케이싱(24)의 방사방향 칼라(24.1)에 접촉한다. 밸브 인서트(10)에 케이싱(24)의 고정은 예컨대 플레어(flare) 연결부(26)에 의해 이루어진다. 상기 연결부의 형성을 위해 밸브 인서트(10)는 수평으로 연장하는 링 홈(26.1)을 포함하고, 상기 홈 내로 플랜지 작업 공정에 의해 케이싱(24)의 벽에 재료가 밀린다.
케이싱(24)은 밸브 인서트(10)를 포함하는 개방 단부와 돔 형태로 휘어진, 밸브 인서트(10)로부터 떨어져 있는 폐쇄된 단부를 포함한다. 밸브 인서트(10)와 케이싱(24)에 의해 중공 전기자 챔버(28)가 제한되고, 상기 전기자 챔버 내에 자석 전기자(30)는 가동적으로 배치된다. 상기 자석 전기자(30)는 밸브 인서트(10)로부터 돌출한 태핏(12)의 단부에 배치되고 상기 자석 전기자를 작동시킨다.
밸브 카트리지(100)의 유입부(32)는 전기자(30)로부터 떨어져 있는 밸브 카트리지(100)의 단부에 배치된다. 상기 유입부(32)는 소켓(34)에 형성되고, 상기 소켓은 바람직하게는 사출 성형 방법에 의해 플라스스틱 재료로 제조된다. 소켓(34)은 필터 부재(22)를 케이싱(24)의 방사방향 칼라(24.1)에 지지하고, 중앙에 배치되어 돌출하고 유입부(32)가 관통하는 돔(34.1)을 포함한다. 상기 돔(34.1)에 의해 소켓(34)이 전기자로부터 떨어져 있는 밸브 바디(14)의 개방 단부 내로 돌출하고, 상기 밸브 바디의 벽을 상기 밸브 바디(14)의 내경에 대해 압력 매체 밀봉 방식으로 가압한다. 돔(34.1)은 유입부(32)가 유동 방향으로 거의 밸브 시트(14.1) 직전에 끝나도록 멀리 돌출한다.
유입부에 대한 측면으로 소켓(34) 내에 체크 밸브(36)가 배치된다. 상기 체크 밸브(36)는 가로방향 보어(20)에 의해 형성된 배출부로부터 유입부(32)로 안내되고 소켓(34) 내에 형성된 압력 매체 채널(38)을 제어한다. 이를 위해, 체크 밸브(36)는 밸브 부재로서 볼(36.1)을 포함하고, 상기 볼은 볼 시트(36.2)와 함께 작용한다. 볼 시트(36.2)와 볼(36.1)은, 배출부 내의 압력이 밸브 카트리지(100)의 유입부(32) 내의 압력보다 큰 경우에만 압력 매체 채널(38)이 개방되도록 서로에 대해 위치 설정된다.
태핏(12)이 밸브 시트(14.1)로부터 들어 올려질 때 유입부(32)를 통해 밸브 인서트(10) 내부로 흐르는 압력 매체는 지지링에 있는 연속하는 축방향 홈(18.1)과 태핏(12)에 있는 축방향 홈(12.5)을 통해 전기자 챔버(28) 내에 도달할 수 있고 거기에 배치된 전기자(30) 주변을 흐른다. 이로써 밸브 카트리지(100)는 작동 상태에서 압력 매체로 완전히 채워진다. 축방향 홈들(12.5, 18.1)은 전기자 챔버(28)와 가로방향 보어(20)에 의해 형성된, 밸브 카트리지(100)의 배출부 사이에 유압 작동식 압력 매체 연결부를 형성한다.
본 발명에 따라, 적어도 하나의 제 2 유압 작동식 압력 매체 연결부가 제공되고, 상기 연결부는 전기자 챔버(28)를 배출부(가로방향 보어 20)에 연결한다. 상기 적어도 하나의 제 2 유압 작동식 압력 매체 연결부는 제 1 유압 연결부로부터 분리되어, 태핏(12)의 가이드로부터 떨어져 배치되고, 바람지하게는 밸브 인서트(10)의 외주와 케이싱(24의 내주 사이에 배치된다. 상기 제 2 유압 작동식 연결부는 밸브 인서트(10)의 길이방향 축선의 방향으로 연장되고 상기 밸브 인서트(10)의 전기자측 단부면으로부터 대략 가로방향 보어(20)의 높이로 연장된, 방사방향으로 개방된 길이방향 홈(40)에 의해 형성된다. 상기 길이방향 홈(40)은 케이싱(24)의 내측에, 밸브 인서트(10)의 외측에 또는 상기 두 개의 영역들에 공통으로 형성될 수 있다. 길이방향 홈(40)은 더 먼 영역에 걸쳐 케이싱(24)으로 커버되고, 이로 인해 밸브 카트리지(100)의 주변에 대해 밀봉된다. 상기 길이방향 홈의 횡단면은 원호형, 삼각형, 사각형 또는 다각형으로 구현될 수 있다. 길이방향 홈(40)의 깊이는 플레어 연결부(26)를 형성하는, 밸브 인서트(10)에 있는 링 홈(26.1)의 깊이보다 깊고, 이러한 플레어 연결부(26)에도 불구하고 전기자 챔버(28)와 배출부(가로방향 보어 20) 사이의 유압 작동식 채널을 형성한다. 길이방향 홈(40)의 횡단면적은 밸브- 또는 작동 의존으로 설계될 수 있다. 솔레노이드 밸브의 자성에 가능한 약간만 영향을 미치도록 하기 위해, 상기 횡단면적은 필요로 하는 한 작게 구현하는 것이 제안된다. 상기 횡단면적은 유압 작용을 충족하기 위해 최소 크기여야 하고, 실시예에서 대략 0.2 ㎟이지만, 미만이어서는 안 된다. 길이방향 홈(40)은 전기자 챔버(28)를 배출부에 직접 및 간접적으로 연결하고, 즉 가능한 짧은 거리로 그리고 밸브 카트리지(100) 내의 다른 압력 매체 안내 영역들을 교차하지 않는다.
길이방향 홈(40)에 의해 형성된 제 2 압력 매체 연결부는 전술한 제 1 압력 매체 연결부와 함께 유입부(32)로부터 밸브 바디(14) 내의 밸브 시트(14.1)를 통해 태핏(12)의 가이드를 지나 전기자 챔버(28) 내로 그리고 상기 전기자 챔버(28)를 통해 직접 다시 배출부(가로방향 보어 20)로의 폐쇄된 압력 매체 경로를 형성하고, 이로써 유압식으로 작동한다. 이로 인해 전기자 챔버(28)의 압력 유동이 형성되고, 전기자 챔버 내에 생길 수 있는 가스 기포의 플러싱이 보장된다.
물론, 본 발명의 사상을 벗어나지 않으면서 본 발명의 변형 또는 바람직한 개선예가 가능하다.
10 밸브 인서트
12 태핏
14.1 제어 횡단면
20 배출부
24 케이싱
28 전기자 챔버
30 전기자

Claims (9)

  1. 솔레노이드 밸브로서,
    적어도 하나의 유입부(32) 및 적어도 하나의 배출부(20);
    중앙(central) 보어를 가지는 밸브 인서트(10);
    상기 밸브 인서트의 상기 중앙 보어 내에 축의 방향으로 움직이기 위해 구성된 태핏(12)으로서, 상기 태핏의 축 방향 움직임을 가이드하는 상기 중앙 보어 내에 가이드 영역을 포함하는 상기 태핏;
    상기 태핏의 축 방향 움직임에 의해 조정되는, 제어 횡단면(14.1)을 가진 밸브 바디(14);
    상기 밸브 인서트(10)에 고정되고 전기자(armature) 챔버(28)를 정의하는 케이싱(24);
    상기 전기자 챔버(28) 내에 수용되고, 상기 전기자 주변 자기장에 대한 응답으로 상기 전기자 챔버에서 축방향으로 움직이면서 상기 태핏(12)을 작동시키기 위해 구성된 전기자(30);
    상기 전기자 챔버(28)와 상기 적어도 하나의 배출부(20) 사이에 제공된 제 1 유압 작동식 연결부로서, 상기 제 1 유압 작동식 연결부는 상기 태핏(12)의 가이드 영역에 형성되어 있는 상기 제 1 유압 작동식 연결부; 및
    상기 적어도 하나의 배출부(20)에 대한 상기 전기자 챔버(28)의 적어도 하나의 제 2 유압 작동식 연결부로서, 상기 제 2 유압 작동식 연결부는 상기 태핏(12)의 상기 가이드 영역으로부터 떨어져서 형성되어 있는 상기 적어도 하나의 제 2 유압 작동식 연결부를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 제 2 유압 작동식 연결부는 상기 밸브의 외주 및 상기 케이싱의 내주 사이에 형성되어 있는, 솔레노이드 밸브.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제 2 유압 작동식 연결부는 상기 케이싱의 외부로 개방된 적어도 하나의 길이방향 홈(40)을 포함하고, 상기 홈은 상기 밸브 인서트(10)의 축방향으로 연장되어 있는, 솔레노이드 밸브.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 길이방향 홈(40)은 상기 밸브 인서트(10)의 외주 및 상기 케이싱(24)의 내주 중 적어도 하나에 형성되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 길이방향 홈(40)은 상기 전기자(30)를 향한 상기 밸브 인서트(10)의 단부면으로부터 상기 밸브 인서트(10)의 적어도 하나의 가로방향 보어(20)의 높이까지 축의 방향으로 연장되는, 솔레노이드 밸브.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 길이방향 홈(40)은 원호형, 사각형, 삼각형 또는 다각형 횡단면을 갖는, 솔레노이드 밸브.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 길이방향 홈(40)은 상기 밸브 인서트(10)에 형성된, 상기 케이싱(24)과 상기 밸브 인서트(10) 사이의 압력 밀봉 방식의 플레어 연결부(26)의 링 홈(26.1)의 홈 깊이보다 큰 홈 깊이를 갖는, 솔레노이드 밸브.
  8. 제 3 항에 있어서, 상기 길이방향 홈(40)은 상기 전기자 챔버(28)와 상기 배출부(20) 사이에 직접적이고 근접한(immediate) 연결부를 형성하는, 솔레노이드 밸브.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 솔레노이드 밸브는 무전류 상태에서 개방되는 연속 밸브로서 형성되는, 솔레노이드 밸브.
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