KR101699571B1 - 압력 조절 밸브 - Google Patents

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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 하우징(12)과, 상기 하우징(12) 내에서 안내되는 밸브 슬라이드(14)를 구비한 압력 조절 밸브(10)에 관한 것이며, 밸브 슬라이드에는 하우징(12)의 유입 개구(44)와 상호 작용하는 하나 이상의 유입 제어 에지(56)가 형성되고, 이 경우 피스톤(54)에는 유입 제어 에지(56)에 인접하게 축소부가 존재하며 상기 축소부는 조절 개구(46)에 대해 적어도 거의 대향 배치되어 있다. 밸브 슬라이드(14)는, 축소부(54) 반대편의 유입 제어 에지(56) 측면 상에 위치하면서 유입 개구(44)에 대해 거의 대향 배치되는 원주 방향 환형 그루브(70)를 포함한다.

Description

압력 조절 밸브{PRESSURE CONTROL VALVE}
본 발명은 제1항의 전제부에 따른 압력 조절 밸브에 관한 것이다.
US 2007/0051414 A1호에는 밸브 슬라이드를 구비한 압력 조절 밸브가 설명되어 있으며, 상기 밸브 슬라이드는, 조절 개구에 대향 배치되며 감소한 직경("축소부")을 갖고 기하학적으로 특수하게 구성된 섹션을 포함한다. US 4,220,178호에도 밸브 슬라이드를 구비한 압력 조절 밸브가 설명되어 있다. 상기 밸브 슬라이드는 조절 개구와 배출 개구 사이에 마찬가지로 축소부를 포함한다. 이러한 압력 조절 밸브들은 예컨대 자동차의 자동 변속기에 이미 제공되어 있는 유압 클러치의 작동에 사용된다.
본 발명의 기본적인 과제는 제1항의 특징을 갖는 압력 조절 밸브에 의해 해결된다. 본 발명의 개선예들은 종속항들에 언급되어 있다. 더욱이, 본 발명을 위해 중요한 특징들은 이하의 상세한 설명과 도면에 나타나 있으며, 이때 상기 특징들은 재차 구체적으로 언급되지 않아도 단독으로뿐만 아니라 완전히 상이한 조합 형태로도 본 발명을 위해 중요할 수 있다.
유입 개구에 대향 배치된 원주 방향 그루브(환형 그루브)에 의해, 반경 방향으로 유압력을 최소화함으로써 클러치 충전 시간을 단축시키는 유동 프로파일이 형성된다. 본 발명에 따른 그루브는 특히 유입 제어 에지가 "개방될 때" 인지될 수 있다. 왜냐하면, 유입 제어 에지가 "개방되는" 즉시, 유입 개구가 적어도 약간 릴리스되기 때문에, 유체는 조절 개구의 방향으로 흐른다. 이 경우 밸브 슬라이드에서 원주 방향 환형 그루브는 밸브 슬라이드의 원주 방향으로 신속한 압력 보상을 담보하므로, 밸브 슬라이드에 작용하는 유압 횡력이 적어도 감소하게 된다. 이는 특히 단 하나의 유입 채널이 제공될 때 적용된다. 동시에 이러한 조치에 의해 조절 개구 쪽으로 유입 제어 에지에서의 대칭적 유입이 실현된다. 전체적으로 볼 때 본 발명에 의해, 유압유의 유동이 개선되며 유입 제어 에지에서의 불안정성은 방지된다.
유입 개구가 예컨대 원주 방향 환형 그루브를 통해 하우징 내에 형성되는 것이 아니라, 대향 배치되는 2개의 관통구(예를 들어, 2개의 반경 방향 채널 보어들)를 하우징에 포함할 때 언급한 횡력이 추가로 감소하게 된다. 그러나 이는, 압력 조절 밸브가 사용될 수 있는 밸브 블록에서 양측으로 유동이 제공될 때에만 바람직하다. 이러한 조치로 유압 횡력은 마찬가지로 감소하게 된다. 물론, 횡력 감소와 관련해서 가장 바람직한 조치는 원주 둘레에 균일하게 분배되어 배치된 복수의 유입 개구들이 반경 방향 채널들의 형태로 제공되는 것이다.
유압유의 유동 프로파일과 누설량 감소를 위해서는 유입 제어 에지로부터 환형 그루브가 이격되어 있는 것이 바람직하다.
마찬가지로, 환형 그루브의 폭이 유입 개구의 폭보다 작은 것이 유동 안내를 위해 바람직하다. 특히 이는, 원주 방향 환형 그루브를 통해 유입 개구가 하우징 내에 형성될 때 적용된다. 이와 같이 원주 방향 환형 그루브는 추가적으로, 밸브 슬라이드의 원주 상에서의 압력 보상에 기여한다.
제어 에지 바로 후방에서 밸브 슬라이드의 종축에 대한 유입 제어 에지에서의 밸브 슬라이드의 축소부의 경사면 각이 52°내지 72°, 바람직하게는 60°내지 64°, 특히 바람직하게는 62°일 때 특히 바람직한 것으로서 판명되었다. 상기 각은 먼저 반경 방향 유압 유동의 충분히 심한 편향을 야기하면서도, 이러한 편향으로 인해 바람직하지 못하게 심한 난류와 압력 손실이 발생하지 않도록 한다.
추가의 바람직한 실시예는, 밸브 슬라이드의 축소부가 유입 제어 에지로부터 볼 때 후속 진행부에서 오목하게 만곡된 섹션을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 오목하게 만곡된 섹션은 조절 개구로의 유압 유동이 계속해서 서서히 편향되도록 하며, 이러한 편향은 오목한 만곡부에 의해 서서히 실행되므로 적은 압력 손실만을 수반한다. 이로써, 본 발명에 따른 압력 조절 밸브가 매우 동적일 수 있으면서도 안정적으로 작동하며 장애에 대해 민감하지 않게 반응하도록, 상기 만곡부를 따라 유동 스트림이 안내된다.
이 경우, 상기 밸브 슬라이드를 위해 오목하게 만곡된 섹션의 곡률 반경이 대략 3.5mm인 것이 특히 바람직한 것으로 판명되었으며, 이때 상기 값은 무엇보다도 유압유의 특성과 압력 조절 밸브의 크기에 따른다. 상기 값은 경우에 따라 약간 더 크거나 약간 더 작을 수도 있다.
밸브 슬라이드의 축소부 직경이 오목하게 만곡된 섹션에 의해 최소치를 가지며 오목하게 만곡된 섹션 이후의 후속 진행부에서는 상기 축소부가 일정한 직경을 갖는 섹션을 포함할 때, 이미 전술한 장점들이 재차 강화된다. 일정한 직경을 갖는 섹션의 시작은, 유동 스트림이 오목한 섹션을 관류할 때 정확히 상기 지점에서 밸브 슬라이드에 접촉하지 않고서 계속해서 접선 방향으로 흘러 조절 채널의 내측 환형 그루브와 직접 만나도록 선택된다.
이를 위해 개선예에 따르면, 일정한 직경을 갖는 섹션은 반경 방향 벽 섹션에 의해 제한되며, 벽 섹션의 반경 방향 외측 단부에는 하우징의 배출 개구와 상호 작용하는 배출 제어 에지가 형성된다. 이로써 축소부는 유입 제어 에지부터 배출 제어 에지까지 연장되며 이는 제조 기술적으로도 바람직하다. 전체적으로 볼 때, 상기와 같이 제안된 밸브 슬라이드의 축소부의 기하 구조에 의해 유압력과 관련해서 특히 최적화된 유동 프로파일이 형성된다. 특히, 축방향으로 유압력이 최소화되므로, 자동차 변속기에 적용될 경우 클러치 충전 시간이 단축된다. 따라서 이러한 밸브는 최대한 동적으로 기능할 수 있으면서도, 한편으로는 안정적이며 장애에 대해 민감하지 않다.
이는, 조절 개구의 폭이 유입 제어 에지부터 배출 제어 에지까지 밸브 슬라이드의 축소부의 폭보다 약간만 작을 때 더 많이 적용된다. 이로써, 밸브 슬라이드의 축소부에서 안내된 유동은 플랜지에서 특히 양호하게 다시 수렴된다. 이는 다시, 특히 원주 방향 내측 환형 그루브를 통해 조절 개구가 하우징 내에 형성될 때 적용된다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 실시예가 예시적으로 설명된다.
도 1은 압력 조절 밸브의 종단면도이다.
도 2는 도 1의 II의 상세도이다.
압력 조절 밸브는 도면에서 전체적으로 도면 부호 10으로 표시되어 있다. 상기 밸브는 미도시된 자동 변속기(예를 들어, 자동차의 계단형 자동 변속기)의 유압 클러치의 제어 또는 작동에 사용되거나, 듀얼 클러치 변속기 및 CVT의 액추에이팅 실린더의 제어 또는 작동에도 사용된다. 압력 조절 밸브(10)는 피스톤형 밸브 슬라이드(14)가 내부에서 미끄러지면서 안내되는 플랜지 하우징(12)을 포함한다. 밸브 슬라이드(14)의 단부면(18)은 커플링 볼트(16)를 통해 전자기 작동 장치(20)와 접촉할 수 있다. 밸브 슬라이드(14)의 반대편 단부(22)에는 플랜지 하우징(12)의 로킹 나사(26)에 지지된 압축 스프링(24)이 작용한다.
압력 조절 밸브(10)는 장착 위치에서 유입 포트(28), 조절 포트(30), 배출 포트(32) 및 복귀 포트("피드백 채널")(34)에 유체 연결된다. 복귀 포트(34)와 조절 포트(30)는 서로 유체 연결된다. 유입 포트(28)는 도면에 미도시된 압력원(예를 들어, 유압 펌프)에 연결된다. 조절 포트(30)는 작동될 유압 클러치로 안내되며, 조절 포트에는 조절될 유압이 인가된다. 배출 포트(32)는 저압 영역에 연결된다. 또한, 플랜지 하우징(12)에는 축방향으로 서로 이격되며 반경 방향으로 연장되는 4개의 채널들(36 내지 42)이 제공되며, 이들은 상기 채널들에 할당된 환형 그루브(44 내지 50)로 이어진다. 환형 그루브들(44 내지 50)은 안내 보어(52)의 내측 벽면에 형성되며, 플랜지 하우징(12)에서 밸브 슬라이드(14)는 안내 보어 내에서 안내된다.
밸브 슬라이드(14)에는 감소한 직경을 갖는 섹션(54)이 제공되며, 이때 직경의 진행부는 특수한데 이하에서 더 정확하게 설명하기로 한다. 밸브 슬라이드(14)의 섹션(54)은 이하에서 간단히 "축소부"로서 지칭된다. 상기 섹션은 밸브 슬라이드(14)의 전체 원주 방향으로 연장되는데 즉, 전체적으로 회전 대칭형이다. 밸브 슬라이드(14)의 축소부는 도 2에 매우 상세하게 도시되어 있으며, 조절 환형 그루브(46)에 거의 대향 배치된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 도 2의 좌측에서 축소부(54)는 추후에 설명할 유형과 방식으로 유입 환형 그루브(44)와 상호 작용하는 유입 제어 에지(56)에 의해 제한된다. 이와 관련해서, 축소부(54)는 유입 제어 에지(56)에 직접 인접해 있다. 축소부(54)는 제어 에지(56)에 바로 후속해서, 직선으로 연장되는 경사면(58)을 포함하며, 상기 경사면은 밸브 슬라이드(14)의 종축(60)에 대해 대략 62°의 각을 갖는다.
도 2에서 더 우측으로 축소부(54)의 윤곽을 따르면, 경사면(58)에는 오목하게 만곡된 섹션(62)이 연결된다. 본 실시예에서, 상기 섹션의 곡률 반경은 3.5mm이다. 축소부(54) 영역에서 밸브 슬라이드(14)의 반경은 이와 같이 오목하게 만곡된 섹션(62)에 의해 최소치(이 경우, 2.5mm)를 갖는다. 오목하게 만곡된 섹션(62)은 이러한 최소치를 약간 초과해서, 4mm의 일정한 반경을 갖는 섹션(64)까지 연장된다. 이러한 일정한 반경을 갖는 섹션은 반경 방향 벽 섹션(66)에 의해 다시 제한되며, 벽 섹션의 반경 방향 외측 단부에는 마찬가지로 추후에 설명할 유형과 방식으로 플랜지 하우징(12)의 안내 보어(52) 내 배출 환형 그루브(48)와 상호 작용하는 배출 제어 에지(68)가 형성된다. 이로써 축소부(54)는 축방향으로 유입 제어 에지(56)부터 배출 제어 에지(68)까지 연장된다. 도 2를 토대로, 조절 환형 그루브(46)의 폭이 유입 제어 에지(56)부터 배출 제어 에지(68)까지 축소부(54)의 축방향 연장(폭)보다 약간 작은 것을 알 수 있다. 도 2에 도시된 실시예에서 조절 환형 그루브(46)의 폭은 7mm이다.
특히 도 2에 도시된 바와 같이 밸브 슬라이드(14)는, 축소부(54) 반대편의 유입 제어 에지(56) 측면 상에 위치하면서 유입 환형 그루브(44)로부터 거의 대향 배치되는 원주 방향 환형 그루브(70)를 포함한다. 도면에 도시된 실시예에서, 환형 그루브(70)는 2mm의 에지 길이를 갖는 정사각형 횡단면을 갖는다. 환형 그루브는 밸브 슬라이드(14)의 축방향으로 볼 때 유입 제어 에지(56)로부터 대략 상기 수치만큼 이격되어 있다. 도 2를 토대로, 환형 그루브(70)의 폭이 유입 환형 그루브(44)의 폭보다 작은 것을 알 수 있다.
압력 조절 밸브(10)는 다음과 같이 작동한다: 조절 포트(30)에서 요구되는 압력은 상응하게 전류가 전자기 작동 장치(20)에 공급됨으로써 조정된다. 조절 포트(30)에서의 압력이 요구된 압력을 초과해서 상승하면, 밸브 슬라이드(14)(이 경우, "압력 보상"의 역할을 한다)는 배출 제어 에지(68)가 배출 환형 그루브(48)에 도달할 때까지 도 1 및 도 2에서 우측으로 이동하므로 유압유가 배출될 수 있다. 이와 관련해서 배출 환형 그루브(48)는 배출 개구를 형성한다. 조절 포트(30)에서의 압력이 요구된 레벨 미만으로 하강하면, 유입 제어 에지(56)가 유입 환형 그루브(44) 영역에 놓일 때까지 도 1 및 도 2에서 좌측으로 밸브 슬라이드(14)가 이동한다. 이와 관련해서 유입 환형 그루브(44)는 유입 개구를 형성한다. 이제 유압유는 유입 포트(28)로부터 유입 채널(36) 및 유입 환형 그루브(44)를 거쳐 축소부(54)의 영역으로 흐르므로 조절 환형 그루브(46)("조절 개구")에서의 압력을 다시 상승시킬 수 있다. 조절 압력이 요구된 값에 도달하면, 힘 평형이 형성되며 밸브 슬라이드(14)는 정지한다.
밸브 슬라이드(14)에서 축방향으로 축소부(54) 전방에 환형 그루브(70)가 배치되므로 밸브 슬라이드(14)의 원주 상에서 압력 보상이 구현되며, 이는 축소부(54) 방향으로 유압유의 대칭적 유입을 보장한다. 더욱이, 밸브 슬라이드(14)의 축방향으로 작용하는 유동력을 감소시키는 안정적인 유동 프로파일이 축소부(54) 윤곽의 특수한 기하 구조에 의해 보장된다. 또한, 압력 조절 밸브(10)의 동적 작동 시, 특히 클러치 충전 과정 시 즉, 조절 포트(30)에서 압력 상승이 요구될 때 유압 횡력이 감소한다. 일정한 직경을 갖는 섹션(64)의 시작은, 유압유 스트림이 오목한 섹션(62)을 관류할 때 정확히 상기 지점에서 밸브 슬라이드(14)에 접촉하지 않고서 계속해서 접선 방향으로 흘러 조절 채널(38)의 내측 환형 그루브 또는 조절 환형 그루브(46)와 직접 만나도록 선택된다. 이로써, 여전히 안정적으로 작동하면서 장애에 대해 민감하지 않은 압력 조절 밸브의 높은 동적 작동이 마침내 보장된다.
완결을 위해, 도 1에서 누설 포트가 99로 표시되어 있다.

Claims (12)

  1. 하우징(12)과, 상기 하우징(12) 내에서 안내되는 밸브 슬라이드(14)를 구비한 압력 조절 밸브(10)이며, 밸브 슬라이드에는 하우징(12)의 유입 개구와 상호 작용하는 하나 이상의 유입 제어 에지(56)가 형성되고, 이 경우 밸브 슬라이드(14)에는 유입 제어 에지(56)에 인접하게 축소부가 존재하며 상기 축소부는 하우징(12)의 조절 개구에 대해 적어도 대향 배치되는 압력 조절 밸브에 있어서,
    밸브 슬라이드(14)는, 축소부(54) 반대편의 유입 제어 에지(56) 측면 상에 위치하면서 유입 개구에 대해 대향 배치되는 원주 방향 환형 그루브(70)를 포함하고,
    유입 개구는 유입 환형 그루브(44)에 의해 하우징(12) 내에 형성되고,
    원주 방향 환형 그루브(70)의 폭이 유입 환형 그루브(44)의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 압력 조절 밸브(10).
  2. 제1항에 있어서, 환형 그루브(70)는 유입 제어 에지(56)로부터 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 압력 조절 밸브(10).
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 밸브 슬라이드(14)의 종축(60)에 대한 유입 제어 에지(56)에서의 축소부(54)의 경사면(58)의 각이 52°내지 72°인 것을 특징으로 하는 압력 조절 밸브(10).
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 축소부(54)는 유입 제어 에지(56)로부터 볼 때 후속 진행부에서 오목하게 만곡된 섹션(62)을 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 조절 밸브(10).
  7. 제6항에 있어서, 오목하게 만곡된 섹션(62)의 곡률 반경이 3.5mm인 것을 특징으로 하는 압력 조절 밸브(10).
  8. 제6항에 있어서, 축소부(54) 직경은 오목하게 만곡된 섹션(62)에 의해 최소치를 갖고 오목하게 만곡된 섹션(62) 이후의 후속 진행부에서는 상기 축소부(54)가 일정한 직경을 갖는 섹션(64)을 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 조절 밸브(10).
  9. 제8항에 있어서, 일정한 직경을 갖는 섹션(64)은 반경 방향 벽 섹션(66)에 의해 제한되며, 벽 섹션의 반경 방향 외측 단부에는 하우징(12)의 배출 개구(48)와 상호 작용하는 배출 제어 에지(68)가 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 조절 밸브(10).
  10. 제8항에 있어서, 일정한 직경을 갖는 섹션(64)의 시작 위치는, 유압유 스트림이 오목하게 만곡된 섹션(62)을 관류할 때 정확히 상기 섹션(64)의 시작 위치에서 밸브 슬라이드(14)에 접촉하지 않고서 계속해서 상기 오목하게 만곡된 섹션(62)에 대한 접선 방향으로 흘러 조절 개구와 직접 만나도록 선택되는 것을 특징으로 하는 압력 조절 밸브(10).
  11. 제9항에 있어서, 조절 개구의 폭이 유입 제어 에지(56)부터 배출 제어 에지(68)까지 축소부(54)의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 압력 조절 밸브(10).
  12. 제10항에 있어서, 조절 개구는 조절 환형 그루브(46)에 의해 하우징(12) 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 조절 밸브(10).
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