KR20020042692A - 밸브와 전기적으로 접촉하는 구조체 - Google Patents

밸브와 전기적으로 접촉하는 구조체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기 밸브 특히, 자동차의 자동 변속기용 시프트 밸브 또는 제어 밸브와 전기적으로 접촉하기 위한 구조체를 개시한다. 이러한 전기 밸브에는 밸브 하우징(12) 외부에 위치하는 접촉 스프링 부재(12)가 설치되어 있다. 조립된 상태에서, 상기 접촉 스프링 부재(12)는 스프링 압력하에서 와이어링 부재(9)의 노출된 역-접촉 부재 상에서 작동한다. 접촉 스프링 부재(12)는 본 목적을 위한 곡선형 베어링 면을 갖춘 접촉 세그먼트(12.4)를 구비한다.

Description

밸브와 전기적으로 접촉하는 구조체{CONSTRUCTION FOR ELECTRICALLY CONTACTING A VALVE}
독일 특허출원 제 42 33 783 A1호에는 솔레노이드 밸브가 개시되어 있는데, 솔레노이드 밸브가 고정 부재 안으로 삽입될 때, 이러한 솔레노이드 밸브는 관통 접촉 배열체를 통해, 고정 부재로 뻗어 있는 와이어링 부재의 일단부에 연결된다. 고정 부재의 상부측 상에 구현되는 플러그에 속하는 접촉핀에 와이어링 부재의 타단부가 연결된다. 총괄적인 구성은 복잡하고, 또한, 관통 접촉 배열체는 접촉 생성 안정성에 실제로 위치하는 요건에 항상 부합되는 것이 아니다.
독일 특허출원 제 43 24 781 A1호에는, 보다 최근의 종래 기술로서, 다른 플러그-인 솔레노이드 밸브가 개시되어 있다. 밸브체의 외부에 결합된 전기적 연결은 스프링 접촉으로서 구성되어 있다. 전기적 접촉은 접촉 핀에 이루어지는데, 이러한 접촉 핀은 플러그-인 방향으로 배향되며 스프링 부재에 속하고, 그리고 정의된 압력하에서 일단부에 의해 대향 접촉부 상을 가압한다.
본 발명은 전기 밸브 특히, 자동차의 자동 변속기용 시프트 또는 압력 조절 밸브와 전기적으로 접촉하는 구조체에 관한 것이며, 이러한 구조체는 전기 와이어링 부재를 구비하고, 전기 밸브에는, 밸브 하우징의 외부에 배열되며 조립된 상태에서 상기 전기 와이어링 부재의 노출된 대향 접촉 부재 상에서 스프링 압력 하에서 작동하는 하나 이상의 접촉 스프링 부재가 설치된다.
자동 변속기에서, 유압 장치는 전기 밸브들에 의해 구동된다. 이러한 밸브들은 최종 조립시에만 변속기 안으로 일체화되며, 이들의 피팅(fitting)은 일반적으로, 변속기 내부에 적합한 지점에 제공되는 플러그-인 고정구(plug-in fastening)에 의해 수행된다.
이러한 유형의 구성에서, 전기 밸브와 견고하며 장기간의 안정된 전기적 접촉을 달성하는 것은 한가지 난제이다. 첫째로, 극도의 대기 상태(-40℃ 내지 140℃의 온도, 33g까지의 진동 가속도)가 변속기 내에서 전반적으로 지배적인 영향을 미치며, 둘째로, (높은 수리 비용과 사고 시에 사람에게 가해질 수 있는 위험으로 인해) 최고의 신뢰성 요건이 충족되어야 하므로, 접촉 생성 안정성(contact-making security)에 대한 요구는 실제로 상당히 높다.
전기 밸브와 접촉하여 근접하게 연결되는 다른 양상은 전기 밸브용 전기 공급선의 구현에 관한 것이다. 이러한 목적은 변속기 내부에 개개의 도전체의 배열과 최적의 경로를 허용하므로 비용면에서 효과적인 공급선 개념이다.
도 1은, 가요성 인쇄 회로 기판과 접촉하는 접촉 스프링 부재를 구비하며, 고정 부재 내에 삽입되는 솔레노이드 밸브의 개략 단면도이다.
도 2a는 도 1에 도시된 접촉 스프링 부재와 비교할 때 다소 변경된, 본 발명에 따른 다른 접촉 스프링 부재의 종방향 단면도이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 접촉 스프링 부재의 측면도이다.
도 2c는 도 2b의 상세도이다.
본 발명은 접촉 생성 안정성의 높은 정도를 영구적으로 보장하는 전기 밸브에 의해 전기적 접촉을 이루기 위한 구조체를 제공하기 위한 목적에 기초한다.
이러한 목적은 청구범위 제 1 항의 특징부에 의해 달성된다.
지지면을 곡선형으로 설계함으로써, 저마모 접촉점이 구현되며, 이 결과, 특히 기계적 열적 부하에도 불구하고 대향 접촉 부재가 그 수명에 걸쳐 최소의 손상만을 겪는다. 따라서, 충분히 장시간 동안(변속기의 수명 동안), 요구되는 접촉 품질이 유지될 수 있다.
지지면은 구형면의 형태로, 그리고 원통형 원주면의 형태 모두로 구현될 수 있다.
접촉 스프링 부재는, 아크의 형상으로 뻗어있고 그 외부면이 지지면을 형성하는 압착부를 가지는 것이 바람직하다.
특히 바람직한 본 발명의 개량은 와이어링 부재가 가요성 인쇄 회로 기판이라는 사실로 두드러진다. 접촉 지점 영역에서의 저마모로 인해, 이 경우의 대향 접촉 부재는 인쇄 회로 기판에 속하는 도전체 트랙의 단일면 금속화로서 구현될 수 있다. 본 발명에 의해 가능하게 된 가요성 인쇄 회로 기판의 이용은 비용면에서 장점을 가지며, 변속기에 내재하는 총 연결 개념의 배경에서, 다른 기계전자식 부품(액츄에이터, 센서, 제어 전자장치 등)이 가요성 인쇄 회로 기판에 의해 전기적으로 부착되게 될 때 특히 이점이 있음을 증명한다.
특히 양호한 접촉 특성들은 대략 1.2mm 내지 1.7mm의 곡선형 지지면의 곡률 반경에 의해 달성된다.
대향 접촉 부재 상에 작용하는 스프링력에 대한 이로한 범위는 12N 내지 15N이다. 이러한 범위에 있는 힘은 첫째로, 안정한 접촉을 이루는데 충분히 높고 둘째로, 대향 접촉 부재에 관련 손상을 유도하지 않는다.
접촉 스프링 부재 및 대향 접촉 부재 모두는 주석이 도포된 지지면 및 대향지지면을 가지는 것이 바람직하다. 이러한 쌍의 재질에 의해, 시험하는 동안 전기 접촉 저항에 대해 최고의 결과가 얻어졌다.
지지면의 구조화에 의해, 및/또는 지지면을 초과하여 돌출하는 후크 부재를 제공하는 것에 의해, 대향 지지면 상에서의 지지면의 미끄럼 이동(rubbing movement)이 효과적으로 방지된다.
본 발명의 다른 이로운 개량은 청구범위의 종속항에 명시되어 있다.
본 발명은 예시적인 실시예를 사용하여 그리고 도면을 참조하여 아래에 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1에 따르면, 솔레노이드 밸브(1)는 원통형 밸브체(2)를 구비하며, 이러한 원통형 밸브체(2)는 바닥 영역에 구체적으로 도시되지 않은 플러그-인 고정 부착부(plug-in fixing attachment)를 통해, 변속기 내에 위치한 하위 조립체의 고정 부재(3)에 연결된다. 슬레노이드 밸브(1) 내에는 축방향으로 배향된 자기코일(마찬가지 방식으로 도시되지 않음)이 제공되며, 상술한 자기 코일 내의 구멍은 자기 전기자(magnetic armature)에 의해 관통되어 있다. 이러한 자기 전기자는 피스톤 부재(4)에 대한 이동과 연관되어 연결되어 있는데, 이러한 피스톤 부재(4)에 대한 이동은 바닥측 상의 밸브체(2)를 출발하여 종방향으로 변위할 수 있도록 수용되며, 고정 부재(3) 내의 원통형 챔버(5)에서 밀봉되어 있다. 이러한 피스톤 부재(4) 및 원통형 챔버(5)가 압력 챔버(7)를 형성하며, 이러한 압력 챔버(7)의 밀착성(tightness)은 환형 시일(6.1, 6.2)에 의해 보장된다. 압력 챔버(7)는 압력 유체에 의해 충진되어 있으며, 유압식으로 작동가능한 변속기 시프팅 기구(도시 안됨)에 압력 유체 덕트들을 통해 연결되어 있다.
고정 부재(3)의 상부측 상에는 플라스틱으로 제조된 캐리어 부재(8)가 연장되어 있다. 캐리어 부재(8)는 차례로 그 상부측 상에 가요성 인쇄 회로 기판(9)을 지지하고 있다. 가요성 인쇄 회로 기판(9)은 일체형 전기 와이어링 부재를 충족하는데, 이러한 인쇄 회로 기판을 통해, 변속기 내부에 배열식으로 분포된 상당 수의 전자 또는 전자기계식 하위 조립체들(예컨대, 변속기 제어기, 액츄에이터, 센서)이 서로 전기적으로 연결되어 있다. 이 경우에, 캐리버 부재(8)는 지지를 위해 사용되며 변속기의 내부의 가요성 인쇄 회로 기판(9)의 경로를 형성한다.
캐리어 부재(8)는 선택적이다. 즉, 가요성 인쇄 회로 기판(9)이 고정 부재(3)의 상부측 상에서 바로 지지될 수 있다.
밸브체(2)의 외벽에는 플라스틱으로 이루어진 접촉 하우징(10)이 결합되어 있다. 이러한 접촉 하우징(10)은 정상부(10.1) 및 측벽(10.2)을 구비한다. 밸브체(2)의 둘레벽, 접촉 하우징의 정상부(10.1) 및 측벽(10.2)은 접촉 공간(11) 둘레에서 경계를 형성하고, 이러한 접촉 공간(11) 안으로 가요성 인쇄 회로 기판(9)이 바닥에 돌출되어 있다.
접촉 공간(11)은 바닥 영역에서 오일-밀봉식으로 밀봉되어 있지 않아서, 변속기 오일이 접촉 공간(11) 안으로 통과되며 또한 접촉 영역으로부터 나올 수 있다. 그러나, 측벽(10.2)은 접촉 공간(11) 안으로의 금속 칩의 관통에 대해 효과적인 보호를 이행한다.
접촉 공간(11) 내에는 접촉 스프링 부재(12)가 수용되어 있다. 이러한 접촉 스프링 부재(12)는 접촉 하우징(10)의 정상부(10.1) 내의 상부(도면에 도시될 수 없다)에 의해 고정되어 있다. 접촉 스프링 부재(12)의 상부는 구체적으로 도시되지 않지만 마찬가지 방식으로 전기선에 연결되며, 이러한 전기선은 정상부(10.1)로부터 밸브체(2)의 벽을 통해 연장되고, 접촉 스프링 부재(12)를 자기 코일에 전기적으로 연결시킨다.
접촉 스프링 부재(12)의 상부 고정부는 굽힘부(angled section; 12.1)와 결부되어 있다. 이러한 굽힘부(12.1)의 2개의 다리(leg)들은 서로 90°각도로 배향되어 있으며, 정상부(10.1)로부터 측벽(10.2)으로의 변환 영역에서 2개의 다리의 외부면에 의해 접촉 하우징(10)의 내벽 위에 지지되어 있다.
접촉 스프링 부재(12)의 굽힘부(12.1)는 원형 세그먼트부(circular segment section; 12.2)와 인접한다. 이러한 원형 세그먼트부(12.2)는 여기에 도시된 가압된 상태에서 실질적으로 180° 연장되어 있으며, 밸브(1)의 축방향으로 뻗은 변환부(12.3)로 굴곡부(bend)로서 변화한다. 접촉 스프링 부재(12)의 하단부는 아크 또는 활재(skid)의 형상으로 연장되는 압착부(12.4)로서 실현된다. 따라서, 접촉 스프링 부재는 S자 형상부를 가진다.
접촉 스프링 부재(12)의 작동은 다음과 같다.
솔레노이드 밸브(1)가 고정 부재(3) 안으로 삽입되면, 접촉 스프링 부재(12)의 아치형 압착부의 외부면이 가요성 인쇄 회로 기판(9)의 표면과 접촉하게 된다. 이와 동시에, 원형 세그먼트부(12.2)가 구성에 의해 미리 정해진 양(amount)만큼 변형되거나 압축되며, 이 결과 상응하는 스프링력이 후크의 법칙(Hook's law)에 따라 생성된다.
이러한 스프링력은 솔레노이드 밸브(1)의 정밀한 설치 위치를 고려해서, 재료 선택과 접촉 스프링 부재(12)의 치수 측정에 의해 정확하게 사전 정의될 수 있으며, 그 크기는 12N 내지 15N이고 바람직하게 14N이다. 본 발명에 따른 아치형 압착부(12.4)와 관련해서 이러한 압착력(pressing force)은 첫째로, 심한 진동이 발생할 지라도 안전한 전기 접촉을 보장하기 위해, 둘째로, 시간 초과의 접촉 영역에서 가요성 인쇄 회로 기판에 발생하는 손상을 방지하기 위해 최적이다. 이와 동시에, 아치형 압착부(12.4)의 외부면이 그 외부면이 대향 접촉 부재 위에 지지되는 영역에서 곡선형 자유 엣지 코스(rounded, edge-free course)를 가지는 것이 중요하다.
압착부(12.4)의 외부면은 도전체 트랙(conductor track)(예컨대 구리로 제조된 것)의 노출면 상에서 바로 지지될 수 있다. 그러나, 금속화(접촉 패드)가 대향접촉 부재로서 도전체 트랙에 적용된다면 보다 이롭다. 주석으로 이루어진 접촉 패드와 주석이 도포된 압착부(12.4)의 외부면에 의해 우수한 기계적 그리고 전기적 접촉 생성 특성(properties)이 달성된다.
압착부(12.4)의 지지면에는 미세한 양각부 또는 구조부가 제공될 수 있으며, 이러한 양각부 또는 구조부는 대향하는 접촉 부재 상에 압착부(12.4)의 위치적 안정성을 증가시킨다.
도 2a 및 도 2b는, 축방향에 대해 45°의 각도로 뻗어 있는 경사부(12.5')를 추가한 결과, 도 1에 도시된 접촉 스프링 부재(12)와 상부 영역(굽힘부(12.1))에서만 상이한 접촉 스프링 부재(12')를 도시한다. 이러한 접촉 스프링 부재(12')는 인장되지 않은 상태에서 0.4mm의 두께(D)와 25.2mm의 총길이(L)를 가진다. 원형 세그먼트부(12.2')의 반경은 4mm이고, 60°의 각도로 변환부(12.3')로 변화한다.
아치형 압착부(12.4')의 반경(R1)은 1.4mm이며, 1.2mm 내지 1.7mm 사이의 범위인 것이 바람직하다. 압착부(12.4')의 아치형 코스는 마찬가지로 60°의 각도를 형성할 수 있다. 원형 세그먼트부(12.2')의 시작점부터 압착부(12.4')의 정점까지의 길이(L1)는 14.5mm가 제공될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 접촉 스프링 부재(12')가 나머지 영역(remaining region)보다 압착부(12.4')의 영역에서 좁은 폭을 가질 수 있다. 압착부(12.4')(또한 지지면(14'))의 폭(B)은 예컨대 4mm이다.
도 2c는 지지면(14')을 갖춘 압착부(12.4')의 하부 영역을 상세히 도시한다. 지지면(14')은 측면 엣지에서 매끄럽고 편평하도록 구성되며, 돌출형 후크 또는 발톱(갈고리)(13.1', 13.2')을 구비하며, 이러한 후크 또는 발톱은 대향 지지면(도시 안함) 내에 약간 매설되어 있어서, 대향 지지면 상에서 지지면(14')이 미끄러지는 것을 방지한다.
접촉 스프링 부재(12,12')는 양호한 전기 전도성 및 양호한 영구적 탄성 특성을 가지는 적합한 임의의 금속 또는 적합한 임의의 금속 합금으로 형성될 수 있다. 적합한 재료 선택은 합금 CuSn6 및 CuNi9Sn2로서 실현된다.

Claims (12)

  1. 자동차의 자동 변속기용 시프트 또는 압력 조절 밸브와 같은 전기 밸브(1)와 전기적인 접촉을 이루기 위한, 전기 와이어링 부재(9)를 갖춘 구조체로서,
    - 상기 전기 밸브(1)에는, 밸브 하우징(2)의 외부에 배열되며 조립된 상태에서 상기 전기 와이어링 부재(9)의 노출된 대향 접촉 부재 상에 스프링 압력 하에 작용하는 하나 이상의 접촉 스프링 부재(12.12')가 설치되어 있는 구조체에 있어서,
    - 상기 접촉 스프링 부재(12,12')가 곡선형 지지면(14')을 갖춘 압착부(12.4, 12.4')를 구비하는 것을 특징으로 하는 구조체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 접촉 스프링 부재(12,12')의 압착부(12.4, 12.4')가 아크의 형상으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 구조체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 접촉 스프링 부재(12,12')가 S자 형상부를 가지는 것을 특징으로 하는 구조체.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 와이어링 부재가 가요성 인쇄 회로 기판(9)인 것을 특징으로 하는 구조체.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 곡선형 지지면(14')이 대략 1.2mm 내지 1.7mm의 반경을 가지는 것을 특징으로 하는 구조체.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대향 접촉 부재 상에 작용하는 스프링력이 12N 내지 15N인 것을 특징으로 하는 구조체.
  7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압착부(12.4, 12.4')는 상기 아크 축선과 평행하게 대략 3mm 내지 5mm의 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 구조체.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압착부(12.4, 12.4')가 주석이 도포된 지지면(14')을 가지는 것을 특징으로 하는 구조체.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대향 접촉 부재가 주석이 도포된 대향 지지면을 가지는 것을 특징으로 하는 구조체.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압착부(12.4, 12.4')의 지지면(14')이 구축화되어 있는 것을 특징으로 하는 구조체.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지면(14')을 넘어서돌출하는 후크 부재(13.1', 13.2')가 상기 압착부(12.4, 12.4')상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 구조체.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접촉 스프링 부재(12,12')가 CuSn6와 같은 구리-주석 합금 또는 CuNi9Sn2와 같은 구리-주석-니켈 합금으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 구조체.
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