KR102094630B1 - 특히 슬립 조절식 자동차 브레이크 시스템용 전자기 밸브 - Google Patents

특히 슬립 조절식 자동차 브레이크 시스템용 전자기 밸브 Download PDF

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콘티넨탈 테베스 아게 운트 코. 오하게
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Abstract

본 발명은 전자기 밸브에 관한 것으로, 상기 전자기 밸브는 밸브 하우징 내에 배열되고 또한 밸브 시트 내의 밸브 통로를 개폐할 수 있는 밸브 폐쇄 요소, 상기 밸브 폐쇄 요소를 작동시키기 위해 제공되는 마그넷 아마추어 (2), 및 상기 마그넷 아마추어 (2) 와 마그넷 코어 (5) 사이에서 보강되는 실질적으로 원통형의 복원 스프링 (8) 을 구비하고, 상기 복원 스프링 (8) 에 대한 평행 배열로, 스프링 링 (7) 이 상기 마그넷 아마추어 (2) 와 상기 마그넷 코어 (5) 사이에 배열되고, 상기 스프링 링은 복원 스프링 (8) 의 스프링 권취부의 개수보다 더 작은 개수의 스프링 권취부를 갖는다.

Description

특히 슬립 조절식 자동차 브레이크 시스템용 전자기 밸브
본 발명은 특허 청구항 1 의 전제부에 따른, 특히 슬립 제어식 자동차 브레이크 시스템용 전자기 밸브에 관한 것이다.
EP 1231082 B1 는 제시된 유형의 전자기 밸브를 이미 개시하였고, 상기 전자기 밸브는 밸브 하우징에서 축선방향으로 이동가능한 방식으로 배열된 밸브 폐쇄 요소를 구비하고, 상기 밸브 폐쇄 요소는 밸브 시트 내의 밸브 통로를 개폐할 수 있고, 이를 위해, 밸브 하우징 내에, 마그넷 아마추어 및 상기 마그넷 아마추어와 마그넷 코어 사이에서 보강되는 실질적으로 원통형의 복원 스프링이 배열된다. 더욱이, 마그넷 아마추어와 마그넷 코어 사이에는 스프링 와셔가 위치되고, 상기 스프링 와셔는 밸브 코일의 선택된 전자기 전류 세기에 의존하는 방식으로 마그넷 아마추어의 연속적으로 가변하는 스트로크 제어를 허용한다. 버 (burr) 를 가지지 않고 얇은 벽을 가지는 스프링 와셔의 정확한 제조는 원하는 스프링 특성을 보장하기 위해 높은 비용을 수반한다.
그러므로, 본 발명의 목적은 가능한 가장 단순한 실용적인 수단으로 제시된 유형의 전자기 밸브의 비싸지 않은 디자인을 제공하는 것이고, 또한 스프링 와셔의 사용이 생략될 수 있도록 상기 전자기 밸브를 향상시키는 것이다.
상기 목적은 특허 청구항 1 의 특징들에 의해 제시된 유형의 전자기 밸브에 대해 본 발명에 따라 달성된다.
본 발명의 추가의 특징들 및 이점들은 도 1 내지 도 5 에 기초하여 다수의 예시적인 실시형태들의 이하의 상세한 설명으로부터 드러날 것이다.
도 1 은 기본 위치에서 폐쇄되는 전자기 밸브의 본 발명에 필수적인 요소를 종단면 및 부분도로 도시하고, 상기 전자기 밸브의 복원 스프링은 마그넷 코어와 마그넷 아마추어 사이에서 스프링 링과 함께 배열된다.
도 2 는 도 1 에 도시되어 있고 또한 수직 슬롯이 장착되는 스프링 링을 사시도로 도시한다.
도 3 은 도 1 로부터 공지되어 있고 또한 구조적 치수와 함께 각각의 특징들을 명확하게 하기 위해 마그넷 아마추어 내의 확대된 직경의 보어 섹션 내에 삽입되는 스프링 링을 추가의 확대도로 도시한다.
도 4 는 본 발명에 따른 스프링 링의 작용을 명확하게 하기 위해 스프링 힘과 마그넷 힘의 다이어그램을 도시한다.
도 5 는 스프링 링의 대안의 배열 및 디자인을 도시한다.
본 발명은 기본 위치에서 폐쇄되고 또한 슬립 제어식 자동차 브레이크 시스템 또는 전공 제어 시스템에서 바람직하게는 사용되는 전자기 밸브에 관한 것이다.
예시적인 실시형태들에서, 상기 유형의 전자기 밸브는, 밸브 하우징 (1) 내에, 마그넷 아마추어 (2) 와 마그넷 코어 (5) 사이에 배열된 복원 스프링 (8) 의 공압 작용 하에서, 밸브 시트 내의 밸브 통로를 폐쇄할 수 있는 밸브 폐쇄 요소를 수용한다. 밸브 통로를 개방하기 위해, 밸브 폐쇄 요소에 연결된 마그넷 아마추어 (2) 는 그 자체가 공지된 방식으로 밸브 코일에 의해 마그넷 코어 (5) 의 방향으로 전자기적으로 작동된다.
밸브 코일, 밸브 폐쇄 요소 및 밸브 통로를 구비하는 밸브 시트의 그래픽 도면은 생략되는데, 왜냐하면 이러한 요소들은 일반적으로 공지되어 있고 또한 원하는 대로 디자인될 수도 있기 때문이다.
도 1 에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라, 복원 스프링 (8) 에 대한 평행 배열로, 스프링 링 (7) 은 마그넷 아마추어 (2) 와 마그넷 코어 (5) 사이에 배열되고, 복원 스프링 (8) 및 스프링 링 (7) 을 수용하기 위한 보어 (9) 가 마그넷 코어 (5) 내에 대안적으로 또한 배열될 수도 있지만, 상기 스프링 링은, 복원 스프링 (8) 과 함께 동축 배열로, 도면에서 마그넷 아마추어 (2) 내에 배열되는 보어 (9) 내에 부분적으로 수용된다.
따라서, 마그넷 아마추어 (2) 와 마그넷 코어 (5) 사이에서 보강되는 상대적으로 부드러운 복원 스프링 (8) 은, 다수의 스프링 권취부들로 인해 요구되는 스프링 길이로 인해, 스프링 링 (7) 을 통해 중심으로 연장되어, 단일 스프링 권취부가 장착된 스프링 링 (7) 은 그의 위치로부터 측방향으로 이동할 수 없다.
복원 스프링 (8) 을 수용하기 위하여, 보어 (9) 는 복원 스프링 (8) 의 길이에 적합한 제 1 보어 섹션 (10) 및 스프링 링 (7) 에 적합한 제 2 보어 섹션 (11) 을 구비하고, 복원 스프링 (8) 과 비교하여 확대 직경을 가지는 스프링 링 (7) 을 수용하기 위하여, 제 2 보어 섹션 (11) 은 제 1 보어 섹션 (10) 과 비교하여 스프링 링 (7) 의 직경에 적합한 더 큰 직경을 반드시 가진다.
두 개의 보어 섹션들 (10, 11) 사이의 직경 차이는, 제 2 보어 섹션 (11) 에서의 스프링 링 (7) 의 축선방향 지지를 위해, 보어 스텝 (3) 이 제 1 보어 섹션 (10) 과 제 2 보어 섹션 (11) 사이에 형성되고, 스프링 링 (7) 을 부분적으로 수용하기 위한 제 2 보어 섹션 (11) 은 스프링 링 (7) 의 높이와 비교하여 그리고 제 1 보어 섹션 (10) 과 비교하여 더 작은 깊이를 가지고, 상기 깊이는 보어 (9) 에서 스프링 링 (7) 이 부분적으로 지지되는 보어 스텝 (3) 의 위치에 의해 규정된다는 결과를 유리하게는 갖는다.
양자의 복원 스프링 (8) 및 스프링 링 (7) 은 각 경우에 미리 정해진 돌출 길이를 갖고서 보어 (9) 로부터 돌출하고, 잔류 에어 갭 (RLS) 을 규정하기 위하여, 스프링 링 (7) 은, 복원 스프링 (8) 과 비교하여, 마그넷 아마추어 (2) 와 마그넷 코어 (5) 사이에서 영구적으로 보강된 위치로 인해 마그넷 아마추어 (2) 의 최대 스트로크에 해당하는 돌출 길이를 갖는 복원 스프링 (8) 자체보다 상당히 더 적은 돌출 길이를 갖는다. 스프링 링 (7) 의 스트로크는 그의 나선형 구배에 의해 규정되어, 도면에 따라, 마그넷 아마추어 (2) 의 여기되지 않은 상태에서, 마침내, 마그넷 아마추어 (2) 의 두 개의 전자기 작동으로 인해, 스프링 링 (7) 이 압축 하에서 양자의 마그넷 코어 (5) 및 보어 스텝 (3) 의 베이스와 전체 영역에 걸쳐 접촉될 때까지, 갭이 보어 스텝 (3) 과 스프링 링 (7) 사이에 부분적으로 남아있다.
도 2 의 사시도로부터, 스프링 구배에 의존하는 방식으로 더 많거나 더 작은 규모로 서로에 대해 오프셋되는 스프링 링 (7) 의 두 개의 스프링 단부들이 수직 슬롯 (4) 에 의해 이격되어 있어서, 마그넷 아마추어 (2) 의 전자기적으로 여기되지 않은 상태에서, 복원 스프링 (8) 만이 마그넷 코어 (5) 와 마그넷 아마추어 (2) 사이에 작용하는 반면, 선택된 스프링 구배에 의존하는 방식으로, 스프링 링 (7) 이 마그넷 아마추어 (2) 와 마그넷 코어 (5) 의 대응하는 단부 표면들 사이에서 더 크거나 더 작은 양의 유극으로 유지된다는 것이 명백하다.
도 3 은 각각의 구조적인 치수를 명확하게 하기 위하여 도 1 및 도 2 로부터 공지된 스프링 링 (7) 을 추가의 확대된 도면으로 도시하고, 이에 따라, 잔류 에어 갭 (RLS) 의 정의를 위해, 제 2 보어 섹션 (11) 의 높이 (H) 가 이완된 스프링 상태에서 스프링 링 (7) 의 최소 높이보다 작다. 스프링 링 (7) 의 구배가 압축해제 상태에서 스프링 링 (7) 의 와이어 높이 (h) 보다 큰 최대 스프링 링 높이 (L) 를 초래한다. 따라서, 종래의 압축 스프링과 유사하게, 이것은 마그넷 아마추어 (2) 의 전자기적 작동 상태에서 스프링 링 (7) 이 마그넷 코어 (5) 에 대해 가압되고, 또한 프로세스에서 스프링 링 높이 (L) 의 치수로부터 스프링 링 (7) 의 블록 높이 (h) 에 해당되는 최소 높이 (h) 로 압축되는 경우이고, 여기에서 복원 스프링 (8) 및 스프링 링 (7) 의 강성은 스프링 링 (7) 의 압축 동안 함께 더해진다. 그 후, 스프링 링 (7) 은 강성의 기하학적으로 정확한 잔류 에어 갭 분리 요소로서 작용한다.
콤팩트한 디자인으로 인해, 스프링 링 (7) 은 과도한 마그넷 힘의 작용 하에서도 잔류 에어 갭 (RLS) 이 정확하게 유지된다는 것을 무제한 반복성으로 보장한다.
또한, 도 4 에 따른 다이어그램으로부터 추가로 드러나는 것으로서, 스프링 링 (7) 은, 복원 스프링 (8) 의 스프링 강성과는 상이하고 복원 스프링 (8) 의 스프링 강성보다 훨씬 높은 스프링 강성을 갖는다. 따라서, 스프링 링 (7) 은 짧은 스프링 이동에서 가능한 가장 높은 운동 에너지 밀도를 저장하기 위한 요건을 만족시키고, 이러한 목적을 위해, 공지된 제조 방법에 의해 비자화성의 표준화된 스프링 강으로부터 나선 형태로 권취된다.
도 4 의 다이어그램에서, 잔류 에어 갭 (RLS) 과 함께 마그넷 아마추어 스트로크 (S) 는 가로 좌표를 따라 도시되고, (스프링 및 마그넷) 힘 프로파일 (F, F마그넷) 은 세로 좌표를 따라 도시된다. 도 3 을 다시 참조하면, 스프링 링 (7) 의 필수 구조적 치수 (L, h) 및 스프링 링 (7) 을 수용하는 보어 섹션 (11) 의 높이 (H) 가 다이어그램에서 또한 도시된다.
잔류 에어 갭 (RLS) 의 방향으로 얕은 방식으로 초기에 상승하는 직선은 본 발명에 따른 전자기 밸브에 대한 마그넷 아마추어 스트로크 (S) 를 증가시킴에 따라 복원 스프링 (8) 의 스프링 힘 (F8) 의 선형 상승을 나타내어, 복원 스프링 (8) 의 비교적 낮은 스프링 강성으로 인해, 마그넷 아마추어 (2) 의 작동에 필요한 마그넷 힘 (F마그넷) 은 굽힘 지점 (K) 이 도달될 때까지 초기에 마그넷 아마추어 (2) 의 스트로크의 일부에 걸쳐 초기에는 비교적 낮다. 오로지 스프링 링 (7) 이 마그넷 코어 (5) 와 접촉하는 지점에 해당하는 특성 곡선 굽힘 지점 (K) 이 도달될 때에만, 마그넷 코어 (5) 에 대한 스프링 링 (7) 의 맞닿음으로 인해 굽힘 특성 곡선의 구배가 현저하게 증가하는데, 왜냐하면 스프링 링 (7) 이 복원 스프링 (8) 보다 더 높은 스프링 강성을 가지기 때문이고, 따라서 마그넷 아마추어 (2)의 전자기 여기의 종료 후에 충분히 큰 복원력을 달성하기 위하여 잔류 에어 갭 (RLS) 의 크기 감소를 유리하게는 허용하는 스프링 링 (7) 의 압축으로 인해 마그넷 아마추어 (2) 와 마그넷 코어 (5) 사이에 잔류 에어 갭 (RLS) 이 유지될 때에만 스프링 힘 (F7) 에 대한 상당한 힘의 증가가 발생한다.
그러므로, 스프링 링 (7) 의 제시된 디자인은 평행하게 배열된 복원 스프링 (8) 과 함께 작은 에어 갭, 따라서 마그넷 아마추어 (2) 와 마그넷 코어 (5) 사이에 작용되는 높은 마그넷 힘의 범위 내에서 상당히 높은 스프링 강성이 실현된다는 이점을 갖는다. 대조적으로, 마그넷 아마추어 (2) 의 스트로크의 시작 시에, 스프링 링 (7) 은 활성화되지 않고, 낮은 강성을 위해 유리하게는 디자인되는 복원 스프링 (8) 은 비교적 얕은 마그넷 힘 구배로 인해 자체적으로 작용할 수 있다.
더욱이, 마그넷 힘 (F마그넷) 을 나타내는 특성 곡선을 고려하면, 원하거나 필요할 경우, 잔류 에어 갭 (RLS) 은 스프링 링 (7) 이 마그넷 코어 (5) 에 대해 맞닿을 때에 스프링 힘 (F7) 에 대한 스프링 힘의 동시 증가와 함께 크기가 감소될 수 있어서, 밸브 코일의 전력은 유리하게는 감소될 수 있다는 것이 명백하다.
마지막으로, 도 5 는 스프링 링 (7) 의 대안적인 배열 및 설계를 도시하고, 이에 따라, 스프링 링 (7) 은 마그넷 코어 (5) 와 마그넷 아마추어 (2) 사이의 보어 (9) 외부에 배열되고, 또한 도 1 내지 도 3 으로부터 공지된 다각형 프로파일 대신에 원형 프로파일을 갖는다. 마그넷 아마추어 (2) 에 스프링 링 (7) 을 위치시키기 위해, 상기 스프링 링은 바람직하게는 도 1 내지 도 3 과 유사하게 스프링 링 (7) 의 높이와 비교하여 더 작은 높이를 가지는 숄더부 (6) 형태의 원형 압하부 (encircling depression) 를 마그넷 코어 (5) 를 향하는 외주에 가지고, 그로 인해, 압축된 스프링 상태에서, 스프링 링 (7) 은 마그넷 아마추어 (2) 의 단부 표면에 마그넷 아마추어 (2) 의 전자기 작동 동안 마그넷 코어 (5) 와 마그넷 아마추어 (2) 사이에 잔류 에어 갭 (RLS) 의 크기를 규정하는 돌출 길이를 갖는다.
이하의 이점들이 또한 달성된다:
- 복원 스프링 (8) 및 스프링 링 (7) 은 자동 스프링 권취 기계에 의해 쉽게 제조될 수 있다.
- 스프링 링 (7) 을 제조하는데 필요한 와이어는 이전에 잔류 에어 갭 요소들과 비교하여 특히 비싸지 않은 방식으로 내부식성의, 비자화성의 표준화된 스프링 강 품질을 갖고서 정밀한 공차로 제조될 수 있다.
- 잔류 에어 갭과 스프링 특성 사이의 조정에 따라, 스프링 링 (7) 은 전자기 밸브의 조용한 아날로그 및 디지털 작동을 위해 사용될 수도 있다.
추가의 이점은 사용되는 스프링 링 (7) 으로 인해 복원 스프링 (8) 의 상대적으로 부드러운 디자인을 제공할 가능성으로부터 발생하고, 이는 상대적으로 낮은 스프링 강성으로 인해 제조 공차 및 제조 비용에 대한 유리한 효과를 갖는다.
본 발명에서는 단일 스프링 링 (7) 만이 개시되어 있지만, 이는 병렬로 위치된 다수의 스프링 링들 (7) 의 사용을 배제하지 않는다. 일반적으로, 스프링 링 (7) 의 단면은 단 하나의 또는 다수의 권취부들로 상이한 윤곽들을 가질 수도 있다. 이러한 방식으로, 강성은 동일 와이어 단면을 유지하면서 변경될 수 있다. 도 1 내지 도 3 에 제시된 직사각형 단면 이외에, 도 5 에 따른 단순 원형 단면 와이어들 또는 타원형 단면 와이어들이 스프링 링 (7) 을 실현하는데 또한 적합하다. 더욱이, 스프링 구배를 변경시킴으로써, 감쇠형 및 증가형 스프링 특성 모두를 실현할 수 있다.
1 밸브 하우징
2 마그넷 아마추어
3 보어 스텝
4 수직 슬롯
5 마그넷 코어
6 숄더부
7 스프링 링
8 복원 스프링
9 보어
10 보어 섹션
11 보어 섹션

Claims (10)

  1. 전자기 밸브 (electromagnetic valve) 로서,
    밸브 하우징 내에 배열되고 또한 밸브 시트 내의 밸브 통로를 개폐할 수 있는 밸브 폐쇄 요소,
    상기 밸브 폐쇄 요소를 작동시키기 위해 제공된 마그넷 아마추어, 및
    상기 마그넷 아마추어와 마그넷 코어 사이에 위치하고, 상기 마그넷 아마추어와 상기 마그넷 코어에 의해 지지되는 원통형의 복원 스프링을 구비하고,
    상기 복원 스프링 (8) 에 대한 평행 배열로, 스프링 링 (7) 은 상기 마그넷 아마추어 (2) 와 상기 마그넷 코어 (5) 사이에 배열되고, 상기 스프링 링은 상기 복원 스프링 (8) 의 스프링 권취부의 개수와 비교하여 더 작은 개수의 스프링 권취부를 가지는 것을 특징으로 하는, 전자기 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    동축 배열로, 상기 복원 스프링 (8) 및 상기 스프링 링 (7) 은 상기 마그넷 아마추어 (2) 또는 상기 마그넷 코어 (5) 내에 제공되는 보어 (9) 내에 부분적으로 수용되는 것을 특징으로 하는, 전자기 밸브.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 보어 (9) 는 상기 복원 스프링 (8) 을 수용하기 위한 제 1 보어 섹션 (10) 및 상기 스프링 링 (7) 을 수용하기 위한 제 2 보어 섹션 (11) 을 구비하고, 상기 제 2 보어 섹션 (11) 내에 상기 스프링 링 (7) 을 수용하기 위해, 상기 제 2 보어 섹션 (11) 은 상기 제 1 보어 섹션 (10) 과 비교하여 더 큰 직경을 가지는 것을 특징으로 하는, 전자기 밸브.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 보어 섹션 (11) 내에 상기 스프링 링 (7) 을 축선방향으로 지지하기 위해, 상기 제 1 보어 섹션 (10) 과 상기 제 2 보어 섹션 (11) 사이에는 보어 스텝 (3) 이 제공되고, 상기 스프링 링 (7) 을 부분적으로 수용하기 위한 상기 제 2 보어 섹션 (11) 은 제 1 보어 섹션 (10) 과 비교하여 더 작은 높이 (H) 를 가지고, 상기 높이는 상기 스프링 링 (7) 이 지지되는 상기 보어 스텝 (3) 의 위치에 의해 상기 보어 (9) 내에서 규정되는 것을 특징으로 하는, 전자기 밸브.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복원 스프링 (8) 및 상기 스프링 링 (7) 모두는 돌출 길이를 형성하기 위하여 상기 마그넷 아마추어 (2) 또는 상기 마그넷 코어 (5) 내에 제공되는 보어 (9) 로부터 규정된 정도로 각각 돌출되고, 상기 스프링 링 (7) 은 상기 복원 스프링 (8) 과 비교하여 더 작은 돌출 길이를 가지는 것을 특징으로 하는, 전자기 밸브.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 스프링 링 (7) 은 상기 복원 스프링 (8) 과 비교하여 상이한 스프링 강성을 가지는 것을 특징으로 하는, 전자기 밸브.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 스프링 링 (7) 은 상기 복원 스프링 (8) 과 비교하여 더 높은 스프링 강성을 가지는 것을 것을 특징으로 하는, 전자기 밸브.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 스프링 링 (7) 은 상기 복원 스프링 (8) 과 비교하여 더 큰 스프링 권취부 단면을 가지는 것을 특징으로 하는, 전자기 밸브.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 스프링 링 (7) 의 상기 스프링 권취부는 원형, 타원형 또는 다각형의 와이어 단면을 가지는 것을 특징으로 하는, 전자기 밸브.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 스프링 링 (7) 은 상기 마그넷 아마추어 (2) 의 외주에 위치되고, 이를 위해, 상기 마그넷 아마추어 (2) 는 상기 마그넷 코어 (5) 를 향하는 단부 표면 상에 스텝형 숄더부 (6) 를 구비하고, 상기 숄더부 (6) 의 높이 (H) 는 상기 스프링 링 (7) 의 높이 (h) 보다 작고, 그럼으로써 압축된 스프링 상태에서, 상기 스프링 링 (7) 은, 상기 마그넷 아마추어 (2) 의 단부 표면에서, 상기 마그넷 아마추어 (2) 의 전자기 작동 동안, 상기 마그넷 코어 (5) 와 상기 마그넷 아마추어 (2) 사이에 잔류 에어 갭 (RLS) 의 크기를 규정하는 돌출 길이를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전자기 밸브.
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