KR20000029360A - 밸브피스톤 및 밸브피스톤을 가진 밸브 - Google Patents

Abstract

밸브를 가진 가압매체장치

Description

밸브피스톤 및 밸브피스톤을 가진 밸브{VALVE PISTON AND VALVE EQUIPPED WITH SAME}

본 발명은 특히 청구항 1 의 서순을 따르는 제어 또는 조정밸브를 위한 밸브피스톤을 가진 밸브에 관련된다. 본 발명은 또한 가압매체원을 가진 차량용 가압매체장치 및 제 19 항의 서문을 따르는 유압소비장치에 관련되고, 제 17 항을 따르는 상기 밸브피스톤이 장착된 밸브에 관련된다.

피스톤밸브 또는 슬라이드밸브의 경우에 있어서 밸브몸체로서 이용되는 상기 밸브들의 밸브피스톤들이 종종 밸브 액츄에이터라고 한다.

일반적으로 말해, 상기 종류의 밸브는 밸브구멍을 가지고, 상기 밸브구멍내에서 밸브피스톤이 축방향으로 안내되고 이동가능하다. 유압시스템내에서 상기 형태의 밸브는 제어밸브로서 구성가능하고, 유체유동의 유동체적의 방향 및 압력 및 작동개시, 정지기능을 제어하는 기능을 가진다. 상기 형태의 제어밸브에 의하여, 유압시스템 또는 유압장치내에서 유동능력이 변화될 수 있다.

제어된 특성치의 거동이 제어밸브의 입력특성치에 영향을 주는 제어밸브들내에서 상기 형태의 밸브피스톤들이 동일하게 이용될 수 있다.

밸브구멍 내부의 밸브피스톤에 작용하고 밸브구멍의 종방향으로 이루어지는 왕복운동이 상기 밸브들에서 이루어진다. 밸브피스톤의 운동방향이 역전될 때, 초기에 밸브피스톤은 제동되고, 다시 반대방향으로 가속된다. 압력평형장치로서 구성되는 밸브피스톤이 때때로 특성상 히스테리시스를 가지는 스프링에 의해 한쪽 측면으로 편향된다.

적어도 부분적으로 가압된 오일(oil)과 같은 가압유체로 충진되는 밸브구멍내에서 밸브피스톤이 운동할 때, 밸브피스톤이 방향전환함에 따라, 마찰상태의 변화가 이루어지고 즉, 미끄럼 마찰상태로 부터 접착 마찰상태로 전이되고, 다음에 밸브피스톤이 다시 운동함에 따라 미끄럼마찰상태로 전이된다. 그 결과 상기 스프링의 히스테리시스와 함께 특성의 해당 변위를 형성하는 히스테리시스 현상이 또한 발생된다. 예를 들어 밸브를 통해 유동특성이 고려된다면, 다음에, 상기 히스테리시스현상에 기인하여, 실제적인 유동특성은 이론적인 유동특성과 상이하다.

밸브를 제어할 때 진동과 중첩되는 제어신호를 이용하는 시도가 있었다. 문헌 제 DE 196 26 520 A1 호에 공개되고 가압매체장치를 가진 밸브에 있어서, 제어값이 적어도 두 개의 제어값 부품들로 부터 발생되고, 한 개의 제어값부품이 제 1 주파수에 의해 조정되고, 다른 한 개의 제어값 부품이 제 2 주파수에 의해 조정된다.

예를 들어 소요특성에 따라 유압소비장치에 공급되는 작동압력을 제어하기 위하여, 공지된 상기 밸브가 유압매체장치내에서 이용될 수 있다.

예를 들어 상기 공지된 밸브를 이용할 때 상승하는, 시간대 작동압력의 특성곡선이 도 1 에 도시된다. 그러나 그래프들로 부터 알 수 있듯이, 제어시 중첩되는 진동들에 기인하여 공지된 상기 밸브를 이용하면 진동문제가 발생된다. 따라서, 유압시스템내에서 유압소비장치를 제어하기 위해 공지된 상기 밸브가 이용된다면, 특성치에 관한 상승 및 하강 곡선에서 나타나는 압력진동들이 유압장치의 파이프라인 시스템을 통해 유압소비장치에 전달되어, 존재하는 압력진동들은 작동에 부정적인 영향을 준다. 밸브형태의 유압시스템에 구성된 파이프라인들내에서 또다른 제어부재들이 규정적으로 제공되고, 공지의 밸브에 나타나는 압력진동이 동일하게 상기 밸브위에 부정적인 영향을 준다.

파이프라인시스템내에 작용하는 압력진동들이 예를 들어 포펫밸브(poppet valve)와 같은 씨트식 밸브라면, 밸브의 원추부분은 진동되어, 상기 진동작용에 의해 밸브원추부분이 밸브의 씨트와 충돌하게 된다. 상기 씨트의 충돌에 의해 밸브씨트 및 밸브의 원추부분에 기계적 손상이 야기될 수 있다.

공지의 밸브를 장착한 유압시스템에 의한 특성을 가진 변위와 관련된 히스테리시스 이외에, 유압시스템내에 구성된 부품들의 안정성과 관련된 일반적인 문제들을 야기하고, 시스템내에 구성된 유압소비장치들의 작동특성에 부정적 영향을 주며, 예를 들어 압력진동에 기인한 소음을 야기하는 압력진동들과 관련한 문제들이 대두된다. 공지된 밸브의 밸브피스톤이 밸브구멍내에서 상대적으로 빠른 속도로 왕복운동하기 때문에, 제어수치에 중첩되는 진동에 기인하여 공지의 밸브에 의하며, 밸브구멍위에 상당한 마모작용이 추가로 야기된다.

한편으로 특성곡선위에서 히스테리시스의 영향이 감소되고, 다른 한편으로 유압시스템내에서 진동증폭이 회피되도록 장착된 밸브 및 밸브피스톤을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다. 또한 밸브구멍위에 작용하는 마모작용이 감소되어야 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 밸브피스톤에 관해 제 1 항에 기재된 특성을 가진다. 다른 청구항들에서 밸브피스톤의 유리한 개선점들이 제공된다. 또한 밸브와 관련한 상기 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 제 17 항을 따르는 밸브를 제공한다. 밸브피스톤의 이용은 제 18 항에 제공되고, 본 발명을 따르는 밸브를 가진 가압매체장치는 제 19 항의 특징을 가진다.

본 발명은 밸브피스톤이 운동방향을 역전시킬 때, 상기 마찰상태에 의해 밸브특성내부의 바람직하지 않은 히스테리시스 현상이 상당한 크기로 야기된다는 사실에 기초한다. 왕복제어수치로 제어된 공지의 밸브피스톤을 제어시 중첩된 진동들에 기인하여, 유압시스템내에 발생되는 압력진동들이 야기된다. 진동하는 제어수치에 의한 제어작용이 불필요하고, 마찰상태의 변화에 의해 운동방향이 역전될 때 발생하는 문제들을 제거하는 밸브피스톤이 이용되어, 상기 문제들이 해결될 수 있다.

따라서 밸브구멍내에서 축방향으로 안내되고 이동가능하게 장착되는 제어 또는 조정밸브를 위한 밸브피스톤이 본 발명에 의해 제공되며, 유체통과영역을 통과하는 유체에 의해 밸브피스톤이 회전가능하도록 설계된 유체통과영역이 상기 밸브피스톤이 구성된다.

상기 유체통과영역은 밸브피스톤상부의 영역을 나타내며, 밸브에 구성된 밸브구멍내에 밸브피스톤이 위치하고, 가압유체가 밸브를 통과할 때, 유동하는 가압유체와 상기 밸브피스톤이 접촉한다. 다시 말해, 본 발명을 따르는 밸브피스톤의 유체통과영역에 의하면, 즉 밸브가 위치하는 유압장치의 가압유체가 밸브구멍내부로 유입될 때, 유체통과영역을 유동하고, 밸브구멍으로 부터 다시 유출할 때, 밸브피스톤의 유체통과영역을 통해 밸브피스톤이 회전된다.

따라서 본 발명을 따르는 밸브피스톤이 장착된 제어밸브 또는 조정밸브를 통해 유압장치의 가압유체가 유동하면, 다음에 히스테리시스를 야기하는 정지작용으로 운동방향의 역전과정이 더 이상 제공되지 않도록 유체통과영역에 의해 밸브피스톤이 유체유동을 통해 회전된다. 진동제어수치에 의해 본 발명의 밸브피스톤을 제어할 필요가 없기 때문에, 유압시스템내에 중첩된 압력진동 문제들이 동시에 효과적으로 제거된다. 본 발명의 밸브피스톤이 일정하게 운동을 유지하고, 자신의 종방향축 주위에서 일정하게 회전운동을 유지하도록, 본 발명의 밸브피스톤은 유압시스템내에서 제 2 또는 보조유동회로의 일정한 작용을 받고, 베인(vane) 시스템 또는 유사시스템을 통해 영구적으로 운동을 유지하며, 상기 베인시스템은 밸브피스톤상에 장착되고, 밸브구멍의 외부에 위치하며 밸브피스톤과 능동적으로 연결된다.

밸브의 밸브구멍은 변경될 필요가 없고 단 기존의 밸브의 밸브피스톤만이 본 발명의 밸브피스톤을 위해 교체되는 것이 필요하기 때문에, 밸브피스톤 대해 선택적으로 본 발명의 밸브피스톤이 기존밸브내에서 이용될 수 있다.

밸브구멍의 유입구를 개폐하기 위한 변부가 유체통과영역과 인접한 위치에서 본 발명의 밸브피스톤에 구성된다. 밸브구멍의 유입구를 통해 본 발명의 밸브피스톤을 가진 밸브내부로 가압유체가 유입될 수 있도록, 예를 들어 전달펌프 또는 유체공급원에 연결되는 영역이 밸브구멍의 유입구로서 구성된다. 밸브피스톤의 유체통과영역주위에서 압력을 가진 유체가 유동하고, 회전한다. 유체통과영역과 인접한 변부 및 제어변부에 의해 밸브구멍의 유입구가 개폐되고, 제어변부를 통해 유입구를 개폐하기 위한 밸브구멍내에서 밸브피스톤이 밸브구멍내에서 회전되고, 유체통과영역에 의해 구동되며, 축방향으로 이동되고, 파일롯트 밸브에 의해 제어되도록, 예를 들어 압력을 가진 예비제어밸브 또는 파일롯트밸브에 의해 밸브피스톤이 편향된다.

유입구로 유입된 가압액체가 개구부를 통해 다시 밸브구멍을 떠나 파이프라인 시스템을 통해 유압소비장치에 공급된다. 전달펌프에 의해 발생되는 전달압력보다 낮은 압력으로 가압유체가 유압소비장치에 공급가능하고, 상기 목적을 위해 예를 들어 감압밸브와 같은 제어밸브에 본 발명의 밸브피스톤이 구성된다.

상류의 파이프라인시스템내에 존재하는 가압유체에 의해 유압소비장치가 전혀 작동할 필요가 없을 때, 밸브 및 유압소비장치 사이의 파이프라인시스템은 밸브피스톤을 통해 아무런 압력없이 탱크에 공급되고, 상기 목적을 위해 유체통과영역과 근접한 위치에서 밸브구멍의 유출구를 개폐하기 위한 변부가 밸브피스톤에 구성된다.

본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 밸브피스톤이 회전운동하기 위하여, 유체통과영역을 통해 유동하는 유체가 원주방향으로 밸브피스톤위에 충격을 주도록 유체통과영역이 구성된다. 상기 목적을 위하여, 요홈단면의 직경, 따라서 요홈단면의 플랭크(flank)가 사실상 밸브구멍의 내경 및 요홈의 코아(core)직경과 일치하고, 밸브구멍의 내경보다 더 작은 요홈플랭크들사이의 유동경로를 형성하기 위한 요홈기저부의 직경이 구성되도록, 유체통과영역은 적어도 단일 나사산을 가진 나선형의 요홈단면을 가질 수 있다. 밸브구멍의 유입구를 통해 밸브구멍으로 유입되는 가압유체가 밸브피스톤과 만날 때, 가압유체는 유체통과영역으로 유입되며, 밸브구멍의 유출의 요홈플랭크들사이의 나선형유동경로내에 구성된 적어도 단일-나사산 구조의 나선형요홈단면위로 유동하고, 상기 요홈플랭크들에 대해, 나선형요홈단면에 기인하여, 예를 들어 유압소비장치의 측면에 가해지는 작동압력 또는 시스템압력이 밸브피스톤위에서 작용하고, 충격력을 가해야 한다.

밸브피스톤 또는 밸브슬라이드를 통해 오일(oil)과 같은 가압유체의 유동을 위한 슬라이드 위에 한 개 또는 두 개이상의 스핀들형상의 요홈들이 제공된다. 상기 요홈들을 통해 오일이 유동할 때, 유동방향이 변화되고, 상기 유동은 슬라이드 위에 지지되고, 상기 유동방향은 원주방향으로 상기 유동에 충격을 전달한다. 슬라이더가 회전하기 시작한다. 슬라이더의 회전운동에 기인하여 아직까지도 미끄럼마찰작용만이 발생한다. 슬라이더의 상기 일정한 운동을 통해, 특성 히스테리시스가 분명히 감소된다. 유체 및 슬라이더 사이의 충격작용교환 및 그 결과 원주방향 하중 및 회전속도에 영향을 주고 결과적으로 해당 요구상태를 만족시킬 수 있는 영향 매개변수들로서 요홈들의 갯수, 요홈 깊이, 요홈 스핀들의 피치가 있다.

본 발명에 따르면, 직사각형 단면내에서 요홈단면들에 대해 사실상 수직을 이루는 가압유체의 유동경로가 형성되도록, 요홈 단면의 코아직경에 대해 수직으로 요홈플랭크들이 연장구성된다. 상기 구성에 의해, 공지의 밸브피스톤을 가진 밸브를 통과하는 유동에서와 같이, 밸브피스톤은 웨이스트(waist)를 가지지 않는다.

본 발명에 따르면, 전체 연장길이에 걸쳐 밸브피스톤의 유체통과영역은 원형으로 구성되지만, 예를 들어 다각형을 가질 수 있는 단면영역을 가지고, 상기 단면은 밸브구멍의 단면표면적보다 작고, 유체통과영역의 단면표면적 위에, 외측으로 연장구성되고 유체가 유동함에 따라 하중발생회전운동에 의해 밸브피스톤을 편향시키는 유체안내장치가 구성된다.

상기 나선형 요홈단면 대신에 유체통과영역은 나선형으로 열을 이루는 적어도 한 개의 핀(pin)들을 형성하는 유체안내장치를 가지고, 상기 유체안내장치 위에서 유체통과영역을 통과하는 유체가 지지되며, 반작용하중이 밸브피스톤을 회전시킨다.

베인(vane)형상의 몸체들 위에서 유체통과영역을 유동하는 유체가 지지되고, 반작용 하중이 밸브피스톤을 회전시키도록 유체통과영역의 단면표면위에서 밸브안내장치가 베인형상의 몸체로 구성될 수 있다.

상기 밸브몸체내에서 밸브피스톤이 기울어질 수 없도록, 유체통과영역과 인접한 영역에서 링모양의 요홈들이 밸브피스톤에 제공되고, 상기 밸브구멍내에서 밸브피스톤의 중심잡기를 위하여 밸브구멍의 벽 및 밸브피스톤 사이의 영역내에서 상기 링모양의 요홈들을 통해 가압매체 쿠션이 형성될 수 있다.

스프링의 히스테리시스에 기인하여, 본 발명의 밸브피스톤을 장착한 밸브가 스프링장치없이 작동하는 것이 유리하다.

스프링에 의해 가해지는 추가의 재설정하중이 제공된다면, 다른 밸브설계의 경우에 있어서 동일하게 유리할 수 있다. 본 발명의 밸브피스톤이 이용되고, 예를 들어 적합하게 높은 예비제어압력에 의해 예비제어 또는 파일롯트 밸브를 통해 편향된다면, 스프링을 통해 밸브구멍의 하부에서 밸브피스톤이 지지되는 것이 유리할 수 있다. 그러나 본 발명을 따르는 밸브피스톤의 회전운동에 대해 부정적인 영향을 주지 않기 위해, 사실상 횡방향하중이 전혀 없는 밸브구멍의 하부상에 스프링이 지지되는 것이 유리하다. 상기 목적을 위하여, 반구형상의 지지점이 밸브피스톤의 회전축상에 위치하도록 주조된 반구를 가진 스프링패드(spring pad)를 통해 밸브구멍의 하부위에서 스프링이 지지될 수 있다. 상기 구성의 선택적 실시예로서, 슬라이딩 베어링(sliding bearing) 및 슬라이딩 디스크를 가진 스프링패드를 통해 밸브구멍의 하부위에서 스프링이 지지될 수 있고, 밸브구멍내에 오일(oil)이 존재하기 때문에, 마찰작용이 사실상 없이 밸브피스톤이 회전가능하도록, 슬라이딩베어링 및 슬라이딩디스크사이의 마찰작용이 감소된다. 마지막으로 사실상 횡방향하중이 없이 밸브구멍의 하부위에서 스프링이 지지될 수 있도록, 축방향으로 작동하는 구름베어링을 가진 스프링패드를 통해 밸브구멍의 하부위에서 스프링이 지지되는 것이 가능하다. 자신의 축주위에서 이루어지는 본 발명을 따르는 밸브피스톤의 회전운동에 의해, 상승되거나 또는 적어도 사실상 감소되는 밸브피스톤이 장착된 밸브의 특성중에 히스테리시스 현상이 야기된다. 상기 회전운동에 의해 경우에 따라 히스테리시스를 감소시키기 위한 밸브피스톤의 제어작용이 진동제어수치로 대체가능하거나 상기 공영진동문제가 효과적으로 제거될 수 있도록 진동제어에 대해 회전운동을 중첩시킬 수 있다.

본 발명을 따르는 밸브슬라이더의 회전운동에 기인하여, 회전운동을 통해 윤활필름이 더욱 양호하게 형성되기 때문에, 슬라이더 및 밸브구멍사이의 마모작용을 감소시킬 수 있다. 윤활필름을 더욱 개선하기 위하여, 윤활필름의 증가작용을 개선하도록 슬라이더 위에 포켓(pocket) 또는 유사한 구성을 형성하는 유체통과영역위에서 원주방향으로 엇갈리게 배열된 오목부들을 제공하는 것이 가능하다.

상기 설명과 같이, 상기 문제를 해결하기 위한 수정예들이 본 발명의 밸브피스톤위에 적용되고 밸브구멍위에서 수행될 필요가 없기 때문에, 밸브에 구성된 기존의 밸브구멍 내부로 본 발명의 밸브 피스톤이 삽입가능하여, 본 발명의 밸브피스톤을 가진 밸브가 구성가능하고, 본 발명의 밸브피스톤을 위해 밸브의 밸브피스톤이 교체된다.

유압매체장치의 감압밸브의 제어피스톤으로서 본 발명의 밸브피스톤이 유리하게 이용될 수 있다. 따라서, 원추형 연속가변폴리벨트 접촉식 변속기의 구동요소로서 제공되는 다판식 유압클러치와 같은 유압클러치를 제어하기 위해 상기 방법에 의해 형성된 감압밸브가 이용될 수 있다. 유체통과영역과 같은 피스톤의 통과영역내에서 밸브피스톤위에 제공된 나선형 요홈들이 유입구로 부터 감압밸브로 개방된 작동압력 유출구까지 유체유동방향을 제어하여, 충격력이 슬라이더위에 작용하고 슬라이더를 회전시킨다. 밸브피스톤이 제어변부를 변화시키고 작동압력영역 및 탱크연결부 사이에서 통과유동을 형성한다. 예를 들어 밸브피스톤이 알루미늄으로 제조되고 요홈들이 밀링가공되어 상기 요홈들이 제조될 수 있고, 다음에 예를 들어 인젝션몰딩(injection molding) 공정을 통해 열가소성플라스틱과 같은 플라스틱으로 부터 밸브피스톤이 효과적인 비용으로 제조되거나 밸브피스톤이 강한 산화층이 제공될 수 있으며, 밸브피스톤과 함께 핀 또는 베인(vane) 형태의 몸체로 요홈들 또는 유체안내장치가 제조될 수 있다.

예를 들어, 유압소비장치에 유압유체를 제공하거나 유압유체를 통해 유압소비장치를 제어 또는 조정하기 위하여, 가압 매체원 및 유압소비장치를 가진 차량용 가압매체장치내에서, 상기 밸브피스톤이 장착된 밸브가 이용될 수 있다. 따라서, 다판식 유압클러치를 제어하기 위해, 본 발명을 따르는 밸브피스톤을 가진 감압밸브를 통해 전달펌에 의해 압력을 받으며 공급된 유체가 유동가능하다. 밸브피스톤의 유체통과영역내에 배열된 나선형요홈들에 의하면, 슬라이더의 통과영역을 통과할 때 유체가 밸브피스톤을 회전시켜, 다판클러치를 제어하기 위한 작동압력의 특성중 상기 히스테리시스 현상이 밸브슬라이더의 회전운동에 의해 제거되거나 적어도 사실상 감소된다. 또한 예를 들어 무단변속기의 구동요소로서 이용될 때, 다판클러치가 지정된 작동거동을 가지고, 다판클러치의 미끄럼연결작용이 평온하고 매끄럽게 진행되며, 다판클러치의 제어작용시 압력변동에 의해 교란되지 않도록, 다판클러치를 제어하는 작동압력의 압력변동이 더 이상 야기되지 않는다.

본 발명의 밸브피스톤 및 밸브피스톤을 가진 밸브를 통하여, 밸브피스톤의 일정한 회전운동에 기인하여, 히스테리시스가 제거될 뿐만아니라, 히스테리시스를 최소화하기 위해 더 이상 변동제어수치로 회전운동하는 밸브피스톤을 편향시킬 필요가 없기 때문에, 유압소비장치의 제어시 압력변동이 제거될 수 있다. 본 발명의 밸브피스톤이 기존의 밸브구멍내에서 이용될 수 있고, 상기 기존의 밸브구멍은 상기 목적을 위해 변경될 필요가 없고, 밸브구멍 및 밸브피스톤 사이의 회전압력형성에 의해 증가되는 윤활필름에 기인하여 지지능력을 가진 윤활필름이 제공되고, 상기 윤활필름에 의해 밸브구멍위의 마모문제가 효과적으로 제거된다.

첨부된 도면들을 참고하여 본 발명이 더욱 상세히 설명된다.

도 1 은 진동 문제를 설명하기 위해, 공지의 밸브피스톤(valve piston)을 가진 밸브의 작동압력 대 시간의 경로를 도시한 선도.

도 2 는 히스테리시스(hysteresis) 현상을 설명하기 위해, 공지의 밸브에 구성된 파일롯트밸브의 예비제어압력에 대한 유입된 작동압력의 특성을 도시한 선도.

도 3 은 본 발명을 따르고 밸브구멍내에 위치하는 밸브피스톤의 개략도.

도 4 는 본 발명을 따르는 밸브를 이용해 구해지는 작동압력특성치 대 예비제어압력의 선도.

도 5 는 본 발명을 따르는 밸브의 작동압력특성과 도 1 을 따르는 공지된 밸브의 작동압력특성을 비교하기 위해 본 발명을 따르는 밸브피스톤을 가진 밸브를 이용하여 구해지는 작동압력, 예비제어압력 및 유입전류에 대한 시간의 선도.

도 6A, B, C, D 는 서로다른 스프링패드(spring pad) 변화에 따른 본 발명의 스프링 하중 밸브 피스톤의 개략도.

도 7 은 나선형으로 배열되고 열을 이루는 핀들을 가진 실시예에 있어서, 본 발명을 따르는 밸브피스톤의 개략선도.

도 8 은 본 발명을 따르는 밸브피스톤을 가진 밸브로 구성된 가압매체장치의 개략선도.

* 부호설명

1 ... 밸브피스톤 2 ... 밸브구멍

3 ... 덮개정지장치 5 ... 유입구

6 ... 펌프 8 ... 유체통과영역

10 ... 나선형요홈 12 ... 파이프라인 조립체

13 ... 유압소비장치 22 ... 하부

25 ... 스프링베어링 30 ... 미끄럼원판

32 ... 핀

공지된 밸브를 이용하는 유압매체장치내에서 시간경과에 따라 유입되는 작동압력 또는 시스템압력의 경로를 나타내는 선도가 도 1 에 도시되고, 압력특성경로내에서 히스테리시스(hysteresis) 발생을 억제하기 위해 왕복 제어수치에 따라 상기 밸브의 밸브피스톤이 제어된다.

도면에서 알 수 있듯이 도 1 에 따르는 특성경로의 상승곡선 및 하강곡선 모두에서 압력진동이 발생한다. 상승하는 작동압력에 따라 짧은 시간주기후에 좌측으로 상승하는 곡선에서 가압매체내부의 진동이 발생하고, A로써 표시된다. 가압매체장치내에 공지의 밸브를 배열하므로, 가압매체의 진동을 야기하고, 밸브다음에 연결된 파이프라인 시스템내에서 상기 압력진동이 지속된다. 즉, 예를 들어 다판클러치와 같은 유압소비장치의 경우에 있어서, 가압매체진동이 또한 발생한다. 다판클러치의 미끄럼연결과정에 의해 상기 가압매체진동작용은 소위 진동연결과정을 형성한다. 가압매체 진동으로 제어되는 다판클러치가 차량내에서 구동요소로서 이용될 때, 상기 진동연결과정이 다음에 전체 차량에 전달되어 편안한 승차감이 완전히 사라질 수 있다.

도 1 의 특성치 경로의 하강곡선내에서, 가압매체의 진동작용(5)이 발생되고, 다판클러치가 이미 충분히 연결되고, 차량의 전체 관성질량이 진동과정을 억제하기 때문에 상기 진동작용(B)의 효과는 가압매체진동(A)의 효과보다 약하다. 그러나 차량의 경우 다판클러치에 의해 연결과정이 극도로 자주 발생되기 때문에, 다판클러치 내부의 가압매체진동은 해당 주파수로 발생된다.

파일롯트밸브의 예비압력에 걸쳐 즉 완전한 작업싸이클동안 입력되고, 공지의 밸브에 의해 발생되는 작동압력 또는 시스템압력의 특성치 경로에 관한 선도가 도 2 에 도시된다. 상기 작업싸이클에 의하면, 예비압력에 의해 편향된 피스톤제어표면에 하중을 가하고 이완시키는 작용에 의해 공지의 밸브에 구성된 밸브피스톤이 전체제어행정에 걸쳐 변위를 발생한다. 작동압력이 선형으로 상승한 후에, 이완작용시 압력특성치가 상승압력곡선에 대하여 일정량 만큼 이동된다. 즉, 작동압력에 의해 편향되는 유압소비장치의 작동특성치의 변화로써 최종 도시되는 특성치 히스테리시스가 발생된다.

본 발명을 따르는 밸브피스톤(1)이 도 3 에서 선도로서 도시되고, 상기 밸브피스톤(1)이 밸브구멍(2)내에서 축방향으로 안내되고 운동가능하게 수용된다. 이미 존재하는 밸브의 밸브피스톤이 본 발명에 따라 밸브피스톤(1)에 대해 교환되도록, 존재하는 밸브의 밸브피스톤(1)을 수용하기 위한 밸브구멍(2)이 구성될 수 있다.

상기 목적을 위하여, 도 3 의 좌측부에 도시된 덮개정지장치(3)가 밸브구멍(2)위에 제공되고, 외측주변부위에 제공된 O링 씰(4)을 통해 상기 덮개정지장치(3)가 밸브구멍(2)을 밀봉한다. 덮개정지장치(3)를 제거한 후에, 본 발명의 밸브피스톤(1)이 밸브구멍(2) 내부로 가압되고, 다음에 정지장치(3)가 밸브구멍(2) 내부로 삽입되어 고정된다.

도 3 에서 개략적으로 도시된 밸브는 다판유압클러치를 제어하기 위한 감압밸브이다. 도 8 을 참고하여 상기 밸브의 설치위치가 하기에서 더욱 상세히 설명된다.

유입구(5)가 밸브구멍(2)에 제공되고, (도 8 에서) 전달펌프(6)로 부터 압력을 받으며 공급되고 유압유와 같은 가압유체가 상기 유입구(5)를 통해 밸브구멍(2) 내부로 공급될 수 있다. 상기 방법에 의해 유입구(6)를 통해 밸브구멍(2)까지 유압유가 통과될 때, 제어변부(7)를 가진 유입측부위에서 유압유는 밸브피스톤(1)의 제어변부영역과 만난다. 도 3 에 도시된 밸브피스톤(1)의 위치에 의하여, 밸브구멍(2)내에서 피스톤은 경미하게 우측으로 이동되어, 제어변부(7)는 유입구(5)를 이완시키고, 펌프(6)에 의해 공급된 가압유체가 밸브피스톤(2)의 유체통과영역(8)내부로 유입될 수 있다.

상기 목적을 위하여, 원주방향의 링요홈(ring groove)(9)에 의해 유체통과영역(8)이 유입구측위에 제공되고, 상대적으로 크기가 작은 내경 또는 코아직경에 의하여, 상기 링요홈(9)은 가압유체를 밸브피스톤(1)의 유체통과영역(8)으로 통과시킬 수 있다.

따라서 가압유체가 밸브피스톤(1)의 유동영역내부로 통과될 때, 가압유체는 유체통과영역(8)의 (개략적으로 도시된) 나선형 요홈(10) 내부로 유입된다.

요홈기저부, 밸브구멍(2)의 내경사이의 스핀들 형상의 요홈으로서 형성된 상기 관통채널을 따라 유압유가 유동하고, 상기 유압유가 밸브피스톤(1) 및 슬라이더위에 지지되는 유동방향으로 방향변환되고, 상기 유압유는 원주방향으로 상기 유동방향에 충격을 전달한다. 밸브피스톤(1)이 회전운동을 개시하고, 밸브피스톤(1) 및 밸브구멍(2) 사이에서 단지 더욱 크기가 큰 미끄럼마찰하중이 증가한다. 도 4 를 참고하여 하기에서 더욱 상세히 설명되는 것처럼, 특성치 히스테리시스에서 밸브피스톤(1)의 일정한 회전운동은 분명히 감소한다.

요홈의 갯수, 요홈스핀들의 피치 및 요홈깊이가 유체 및 슬라이더 사이의 충격교환작용, 원주방향하중 및 회전속도에 영향을 준다.

상기 여러개의 요홈들이 한 개의 밸브피스톤(1)위에 형성될 수 있더라도 적어도 한 개의 나선형요홈을 제공하는 것이 필요하고, 선호되는 실시예에서, 상기 요홈은 적어도 1㎜ 또는 2㎜가 선호되는 깊이를 가지고, 적어도 1㎜ 또는 1.5㎜가 선호되는 폭을 가진다. 밸브피스톤(1)에 구성된 유체통과영역(8)의 축방향길이가 밸브피스톤(1)을 회전시키기에 충분한 요홈길이와 동일한 길이로 부터 시작하여 수 밀리미터까지 도달될 수 있고, 그결과 예를 들어 2㎜ 내지 50㎜까지, 더욱 구체적으로 약 10㎜까지 도달될 수 있다.

파이프라인조립체(12)에 감소된 압력을 전달하기 위해 유체가 밸브구멍(2)으로 부터 유압소비장치(13) 및 다판클러치에 전달되는 작동압력영역(11)까지 나선형 요홈(10)을 따라 유동하는 유체가 유동하고, 상기 유체는 밸브피스톤(1)을 회전시킨다. 작동압력영역(11)내에 작용하는 유압유의 압력이 가압매체파이프(14)를 통해 밸브피스톤(1)위에 장착된 돌출측부(15)까지 전달되고, 단면표면영역(D, E)들의 직경내에서 차이를 통해 하중차이가 상승한다. 다음에 도 3 의 좌측부에 도시된 것처럼, 상기 돌출측부(15)가 예비제어챔버(16)와 연결되고, (도 8 을 참고할 때) 예비제어밸브(17)의 예비제어압력에 의해 상기 예비제어챔버(16)가 제어될 수 있다. 밸브구멍(2)내에서 밸브피스톤(1)이 축방향으로 이동하면, 탱크연결부(18)를 통해 파이프라인 구조물(12)이 사실상 압력을 받지 않고 이완될 수 있다. 상기 목적을 위하여 단면표면(D,E)의 표면영역내에 차이를 통해 밸브구멍(2)내에서 밸브피스톤(1)을 좌측으로 이동시키는 하중성분이 발생되도록 예비제어챔버(16) 내부의 예비제어압력이 감소되어, 제어변부(7)는 유입구(5)를 차단하고, 유체 통과영역(8)내에 존재하고, 파이프라인 구조체(12)로 부터 더 멀리 공급되는 유압유는 링요홈(19) 및 제어변부(20)를 통해 유동하고 탱크연결부영역(18)내에서 좌측으로 이동되며 유체통과영역으로 부터 외부로 유동될 수 있다. 밸브피스톤(1)이 제어변부를 변경하고, 즉 제어변부(20)가 탱크연결부(18)의 영역내부로 통과하더라도, 나선형요홈으로 형성되는 유체통과영역(8)을 통해 파이프구조체(12)로 부터 유압유를 유출시키기 때문에, 밸브피스톤(1)이 회전된다.

밸브피스톤(1)이 밸브구멍(2)내에서 중심위치에서 회전되도록, 밸브피스톤(1) 및 밸브구멍(2) 사이에서 압력쿠션위에 제공될 수 있는 여러개의 중심잡기요홈(21)들과 밸브피스톤(1)이 접촉상태를 이루고, 유체유동영역과 인접한 영역이 상기 밸브피스톤(1)에 구성된다.

밸브구멍(2)의 하부(22)내에서, 밸브구멍(2)의 하부(22)를 통과하는 유압유가 유출구(23)를 통해 유압회로 내부로 귀환될 수 있다.

도 4 에 있어서, 도 2 와 유사하게 예비제어압력에 대해 유입되는 작동압력의 특성경로가 도시되고, 본 발명에 따라 밸브피스톤(1)을 가진 밸브를 이용하여 도 4 의 경로가 도시된다.

도 2 및 도 4 의 선도들을 비교하여 용이하게 알 수 있듯이, 작동압력 또는 시스템압력으로 상승압력곡선 및 하강압력곡선 사이에서 본 발명의 밸브피스톤(1)이 사실상 완전한 중첩상태에 도달한다. 곡선들 사이에서 공간들 형태로 도 2 에 도시된 히스테리시스 형상이 도 4 를 참고할 때, 전체 특성경로에 대해 사라진다.

유사하게 유압소비장치(13)를 위한 작업압력내에서 상기 진동문제와 관련하여 개선된 거동이 도 5 에 도시된다. 도 1 에 도시되고, 시간에 대한 유입된 작동압력의 경로내부의 압력진동들이 특성곡선(24)내에서 완전히 사라졌다. 즉, 다판클러치(13)를 제어하기 위한 본 발명의 밸브피스톤(1)을 가지는 감압밸브를 이용하면, 다판클러치는 압력진동없이 제어되고, 따라서, 미끄럼결합과정은 하중충격없이 완전히 진행될 수 있고, 그결과 차량에 진동증폭을 전달시키지 않고 연결작용이 진행된다. 도 5 를 참고할 때, 특성치(25) 시간에 대해 입력된 예비제어압력(17)의 예비압력경로의 특성치(25)가 도시되고, 예비제어전류(26)가 에비제어밸브(17)위에 작용한다.

(상세히 도시되지 않은) 밸브구멍(2)의 하부에 대해 스프링(24) 및 스프링베어링(25)에 의하여 지지되는 밸브피스톤(1)이 도 6A 에 간략하게 도시된다. 스프링(24)의 중심잡기를 위하여 스프링(24)과 연결된 단부에서 밸브피스톤(2)은 센터링수단(26)을 가진다. 슬리브형상의 스프링베어링(25)은 스프링의 일부 권선부분을 둘러싸고, 횡방향하중이 없는 하부위에서 지지작용을 위한 원추부분(28)이 스프링(24)과 마주보는 단부영역에서 상기 스프링베어링(25)에 구성된다. 원추부분(28)에 의해, 밸브구멍(2)의 하부(22)위에서 스프링베어링(25)이 원추부분(28)을 통해 점접촉이 이루어지기 때문에, 밸브피스톤(1)의 회전운동은 방해되지 않는다.

원추부분(28) 대신에, 스프링베어링(25) 및 하부(22) 사이의 점접촉을 형성하는 반원형부분(29)이 제공되도록, 수정된 형태의 스프링베어링(25)이 도 6B 에 도시된다.

그결과 선택적 실시예로서 도 6C 를 참고할 때, 미끄럼원판(30)을 가진 마찰방지베어링 형태가 제공되어, 마찰방지베어링으로서 구성된 스프링베어링(25) 및 미끄럼원판(30) 사이의 간격에 존재하는 오일(oil)에 기인하여, 횡방향하중이 없는 배열을 형성하도록 스프링베어링(25) 및 미끄럼원판(30) 사이에 윤활유필름이 형성된다.

밸브구멍(2)의 하부위에 구름베어링(31)에 의해 횡방향하중없이 지지되는 스프링베어링(25)의 또다른 실시예가 도 6D 에 도시된다.

밸브피스톤(1)의 유체통과영역(8)이 도 7 에서 더욱 상세히 확대도시된다. 밸브피스톤(1)의 상기 실시예에 의하여, 유체통과영역(8)내에서 핀들의 열(32)들이 나선형으로 배열되어, 화살표들로 도시된 유동경로에서 용이하게 알 수 있듯이, 유입관(5)을 통해 유입되는 가압유체가 핀들의 열(32)들에서 휘어지고, 그결과, 상기 휨현상에 의해 밸브피스톤(1)의 회전운동이 보장된다. 단지 선도로써 도시되는 작동압력개구부(11)를 통해 유입구(5)로 유입된 유압유가 밸브피스톤(1)의 유체통과영역(8)에 남게 된다.

예를 들어 알루미늄으로 제조되는 밸브피스톤(1)을 밀링(milling)가공하여, 단일 또는 다중나사산구조의 나선형요홈(10)이 제공될 수 있고, 그러나 열가소성플라스틱과 같은 플라스틱을 인젝션 몰딩(injection molding)에 의해 완전한 밸브피스톤(1)이 제조될 수 있다. 밸브피스톤(1)이 소요 직경영역까지 감소되고, 열을 이루는 핀(32)들이 감소된 직경영역에서 끼워맞춤되도록, 열을 이루는 핀(32)들이 유체통과영역(8)내에 배열될 수 있다.

본 발명을 따르고 변위발생가능하게 위치하며 밸브구멍(2)내에서 축방향으로 안내되는 밸브피스톤(1)을 가진 가압매체장치가 도 8 에서 개략적으로 도시된다.

원주방향으로 전달된 충격에 의해 밸브피스톤(1)이 회전운동하도록 전달펌프(6)로 부터 압력을 받으며 유입구(5)로 전달된 유체가 제어변부(7)에 의해 제어되는 유체통과영역(8)으로 유입되고, 상기 유체통과영역(8)에 제공된 나선형 요홈(10)을 편향시킨다.

유체통과영역(8)을 통해 유동한 후에, 가압유체가 작동압력영역(11)내에서 유출되고, 파이프라인 구조체(12) 내부로 유입되며, 상기 파이프라인구조체(12)에 의해, 다판유압클러치(13)에 작동압력 또는 시스템압력이 제공된다. 파이프라인구조체(12)내에 존재하는 시스템압력은 파이프라인(14)을 통해 돌출측부(15)의 구성영역내에 형성된다.

감압밸브(34) 및 예비제어밸브(17)를 가진 브랜치회로(branch circuit)(33)를 통해 밸브피스톤(1)의 전방에 위치한 챔버(16)가 예비압력에 의해 편향된다. 밸브구멍이 마모되는 위험을 제거하기 위해 밸브피스톤(1) 및 밸브구멍(2) 사이의 물리적 접촉이 이루어지지 않도록, 밸브구멍(2)의 정치벽에 대해 회전압력쿠션으로 지지되며 밸브피스톤(1)이 회전운동을 통해 밸브구멍내에서 용이하게 이동가능하다. 밸브피스톤(1)의 요홈(21)들이 센터링 요홈들로서 작용하고, 밸브구멍(2)내부에서 밸브피스톤(1)의 경사위치가 방지될 수 있다.

본 발명을 따르는 밸브피스톤(1)을 장착한 밸브에 의하면, 작동특성내의 히스테리시스현상이 제거된다. 밸브에 의해 형성되는 작동압력내에서 압력진동이 더 이상 발생하지 않도록, 왕복 제어밸브에 의해 밸브피스톤(1)을 제어하는 것이 불필요하다. 동일하게 왕복제어밸브를 통해 제어작용이 없어서 밸브피스톤(1)이 공명진동하는 위험이 제거된다. 동일하게 밸브구멍(2) 위에서 마모발생의 위험이 제거되도록, 밸브구멍(2)내에서 이루어지는 회전운동에 의하여 밸브피스톤(1)은 베어링 윤활필름을 형성한다. 본 발명을 따르는 밸브피스톤(1)은 기존의 밸브구멍내에서 또한 이용가능하고, 밸브구멍자체에 대한 수정이 불필요하도록, 밸브피스톤(1)의 회전운동을 형성하는 장치들이 밸브피스톤에 국한된다.

더욱 상세히 설명되지 않은 본 발명의 개별특징들이 청구항들 및 도면들에 제시된다.

특히 밸브구멍(2)내에서 이동가능하게 끼워맞춤되고 축방향으로 안내되는 제어밸브를 위하여 밸브피스톤(1)을 가진 밸브로 구성된 가압매체장치가 제공되어, 유체통과영역(8)을 통해 유입되는 유체에 의해 밸브피스톤(1)이 회전가능하도록, 상기 유체통과영역(8)이 형성되고, 밸브피스톤(1)은 유체통과영역(8)을 가진다.

본 출원의 특허청구범위들이 특허 보호범위내에서 제공된다. 지금까지 상세한 설명 및 도면들에서 설명된 또다른 특징들이 출원인에 의해 주장된다.

각각의 관련 종속항들의 특징들을 통해 주 청구항의 요지가 종속항에서 관련된다. 관련된 종속항들의 특징들을 위한 독립보호범위없이 종속항들의 특징들이 고려되지 않는다.

또한 이전 청구항들의 요지와 무관한 특징을 가지는 독립발명들이 또한 상기 종속항들의 요지들에 의해 형성된다.

본 발명은 또한 상세한 설명의 실시예들에 국한되지 않는다. 특히 예를 들어 도면들내에 포함되고 일반적인 상세한 설명, 실시예 및 청구항들과 관련하여 설명되는 개별 특징들 또는 구성요소들 또는 과정단계들의 조합 또는 수정을 통해 진보적이고, 결합가능한 특징들을 통해 제조 실험 및 작업과정에 관한한 새로운 요지 또는 과정 단계들의 새로운 과정단계들 또는 연속과정에 도달하는 수정예들, 구성요소들 및 조합 및/또는 재료들, 다수의 수정예들이 본 발명의 범위내에서 가능하다.

Claims (20)

1. 밸브 피스톤이 유체통과영역을 가지고, 밸브구멍내에서 축방향으로 운동가능하게 안내되는 제어밸브를 위한 밸브피스톤으로 구성된 밸브에 있어서,

   유체통과영역을 통과하는 유체에 의해 밸브피스톤이 회전가능하도록 밸브피스톤의 유체통과영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 밸브.
2. 제 1 항에 있어서, 유체통과영역과 근접한 위치에서 밸브구멍에 대한 공급유입구를 개폐하기 위한 변부가 밸브피스톤에 구성되는 것을 특징으로 하는 밸브.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 유체통과영역과 근접한 위치에서 밸브구멍으로 부터 유출구를 개폐하기 위한 변부가 밸브피스톤에 구성되는 것을 특징으로 하는 밸브.
4. 제 1 항 내지 제 3 항중 한 항에 있어서, 밸브피스톤의 원주방향으로 유체통과영역을 통과하는 유체가 밸브피스톤위에 충격을 주도록 유체통과영역이 구성되는 것을 특징으로 하는 밸브.
5. 제 1 항 내지 제 4 항중 한 항에 있어서, 요홈의 외경이 밸브구멍의 내경과 일치하고, 요홈플랭크들 사이의 유동통로를 형성하기 위한 요홈의 코아직경이 밸브구멍의 내경보다 작도록, 적어도 단일의 나사산을 가진 나선형 요홈단면이 유체통과영역에 구성되는 것을 특징으로 하는 밸브.
6. 제 5 항에 있어서, 요홈단면의 코아직경에 대해 요홈플랭크들이 직각을 이루며 연장구성되는 것을 특징으로 하는 밸브.
7. 제 1 항 내지 제 4 항중 한 항에 있어서, 밸브구멍의 단면적보다 작은 단면적이 유체통과영역의 전체 종방향 연장부에 걸쳐서 유체통과영역에 구성되고, 상기 유체통과영역에 유체통과영역의 단면적으로 부터 외측으로 연장구성되는 유체안내장치가 제공되며, 유체가 유동함에 따라 회전운동을 야기하는 하중에 의해 유체안내장치가 밸브피스톤을 편향시키는 것을 특징으로 하는 밸브.
8. 제 7 항에 있어서, 유체안내장치는 나선형으로 배열된 적어도 한 개의 열을 이루는 핀들로 구성되고, 상기 핀들위에서 유체가 유체통과영역을 통과함에 따라 유체가 지지되고, 반작용하중에 의해 밸브피스톤이 회전운동하는 것을 특징으로 하는 밸브.
9. 제 7 항에 있어서, 유체통과영역을 통과하는 유체가 지지되고, 반작용하중에 의해 밸브피스톤이 회전운동하는 단면표면위에서 유체안내장치가 베인형태의 몸체를 구성하는 것을 특징으로 하는 밸브.
10. 제 1 항 내지 제 9 항중 한 항에 있어서, 유체통과영역과 인접한 위치에서 밸브피스톤 중심잡기장치가 밸브피스톤에 구성되는 것을 특징으로 하는 밸브.
11. 제 1 항 내지 제 10 항중 한 항에 있어서, 스프링에 의해 밸브구멍의 하부위에서 밸브피스톤이 지지되는 것을 특징으로 하는 밸브.
12. 제 11 항에 있어서, 횡방향하중없이 밸브구멍의 하부위에서 스프링이 지지되는 것을 특징으로 하는 밸브.
13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 주조된 반구형상을 가진 스프링패드를 통해, 밸브구멍의 하부위에서 스프링이 지지되는 것을 특징으로 하는 밸브.
14. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 슬라이딩베어링 및 슬라이딩디스크를 가진 스프링패드를 통해 밸브구멍의 하부위에서 스프링이 지지되는 것을 특징으로 하는 밸브.
15. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 축방향 구름 베어링을 가진 스프링패드에 의해 밸브구멍의 하부위에서 스프링이 지지되는 것을 특징으로 하는 밸브.
16. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 원추부를 가진 스프링패드에 의해 밸브구멍의 하부위에서 스프링이 지지되는 것을 특징으로 하는 밸브.
17. 제 1 항 내지 제 16 항중 한 항을 따르는 밸브 피스톤을 가진 밸브.
18. 유압매체장치를 구성하는 압력밸브, 유동밸브 또는 경로밸브의 제어피스톤으로서, 제 1 항 내지 제 16 항중 한 항을 따르는 밸브의 이용.
19. 감압밸브 또는 제한밸브의 제어피스톤으로서, 상기 항들중 한 항을 따르는 밸브의 이용.
20. 가압매체공급원 및 유압소비장치를 가진 차량용 가압매체장치에 있어서, 유압소비장치에 유압유체를 공급 및/또는 유압유체를 통해 유압소비장치를 제어 또는 조정하기 위하여 제 17 항을 따르는 적어도 한 개의 밸브를 특징으로 하는 가압매체장치.