KR20040014329A

KR20040014329A - 솔레노이드 작동식 압력 조정 밸브 및 배출형 압력 조정밸브의 감쇠 방법

Info

Publication number: KR20040014329A
Application number: KR1020030054667A
Authority: KR
Inventors: 허버트데이빗에드워드; 보디더글라스언스트
Original assignee: 이턴 코포레이션
Priority date: 2002-08-08
Filing date: 2003-08-07
Publication date: 2004-02-14
Also published as: JP2004069069A; CA2436314A1; ES2269882T3; DE60307747D1; EP1388698A1; CA2436314C; EP1388698B1; US20040025948A1; DE60307747T2; US6810909B2

Abstract

배기 압력 감소형의 솔레노이드 작동식 3구 압력 조정 밸브 조립체. 입구 압력 공급구용 밸브는 공급구 폐색구가 부착된 압력 반응 다이어프램을 포함한다. 다이어프램내의 방출 오리피스는 폐색구의 이동의 점성 감쇠를 제공하고 입구 밸브의 동요를 최소화한다. 밸브 조립체는 통상 개방되고 통상 폐쇄된 형태로 개시되어 있다.

Description

솔레노이드 작동식 압력 조정 밸브 및 배출형 압력 조정 밸브의 감쇠 방법{SOLENOID OPERATED PRESSURE CONTROL VALVE}

본 발명은 공급구 또는 입구와, 압력 조정 출구와, 통 또는 압력원으로 유체를 다시 방출하는 배기구를 구비한 유형의 솔레노이드 작동식 밸브에 관한 것이다. 그러한 밸브는, 입구로부터 압력 조정 출구와 연통하는 밸브 챔버로의 유체의 흐름을 조정하고 또한 배기구로의 유체 유출량을 조정하여 압력 신호 출구에서 소망의 압력을 유지함으로써, 유체 압력 신호의 전기적 조정을 제공하기 위해 사용된다.

상술한 유형의 솔레노이드 밸브는 자동차용 자동 변속기에서 유압 유체의 흐름을 조정하는데 널리 사용되어 있다. 그러한 변속기에서, 변속비의 변환은 압력 반응형 엑츄에이터에 유압 신호를 공급하여 변속비의 변경을 실행하는 솔레노이드 작동식 밸브에 전기 신호를 공급하는 전자 조정기에 의해 조정된다.

자동 변속기 변속 조정에 사용되는 공지된 밸브는 밸브 챔버 내에 배치된 볼 밸브 부재를 이용하였는데, 그러한 볼 밸브 부재는 공급구로부터 밸브 챔버로의 흐름을 조정하기 위해 솔레노이드 전기자에 연결된 작동 로드에 의해서 밸브 시트에 대해 이동하는 볼을 갖는다. 그러나, 이러한 유형의 밸브는 시스템 내의 유압 과도현상 및 변속기에 발생하는 진동에 노출될 때, 볼 밸브 부재의 불안정 및 동요가 발생한다. 솔레노이드 작동 변속기 변속 조정 밸브에서 그러한 불안정성 및 밸브동요를 상쇄시키기 위한 노력의 일환으로, 볼 밸브에 대해 작용하는 강성 바이어스 스프링이 이용되었다. 그 결과, 솔레노이드에 대한 힘 및 동력 요건이 증가되었다. 다수의 변속 조정 밸브를 필요로 하는 경우에는, 밸브의 엄청나게 높은 동력 소모가 발생한다.

볼 밸브 부재를 이용하는 상술한 솔레노이드 밸브는, 볼 밸브 부재가 실질적으로 흐름을 제한하는 위치 또는 밸브 시트 위의 유속이 증가하는 거의 폐쇄된 위치에 있는 경우에, 특히 동요하기 쉬운 것으로 발견되었다. 따라서, 솔레노이드 작동식 압력 조정 밸브 및 특히 자동차 용도로 널리 사용되는 저압 전원의 솔레노이드를 사용하는 유형의 밸브에서 동요를 감소시키거나 제거하는 간단하고 비교적 저렴한 방법 또는 수단을 제공하는 것이 오랫동안 요망되었다.

본 발명은 다이어프램과 같은 압력 반응 부재상의 상승 표면에 의해 흐름이 조정되는 공급 입구를 갖는 솔레노이드 작동식 유압 조정 밸브를 제공하며, 이 상승 표면은 밸브 시트에 대해서 이동 가능한 폐색구(obturator)를 형성한다. 폐색구는 밸브 챔버내의 배기구 밸브 시트를 통해 연장하는 작동 부재와 접촉하고, 상기 작동 부재는 솔레노이드 전기자에 의해 기능적으로 작동한다. 압력 반응 부재는 다이어프램의 중앙 영역내에 강성 삽입체에 의해 형성되는 것이 바람직한 폐색구를 갖는 엘라스토머 다이어프램의 형태인 것이 바람직하다. 방출 오리피스는 폐색구의 이동의 점성 감쇄를 제공하기 위해 압력 반응 부재를 가로질러 제한된 흐름을 제공한다. 압력 반응 부재 및 폐색구의 이동의 점성 감쇠에 의해, 밸브 공급구가 일시적인 상태에 놓이거나 밸브 본체가 진동하거나 또는 밸브가 거의 폐쇄된 위치에 있는 경우, 밸브가 실질적으로 불안정하거나 동요하지 않게 된다.

도 1은 본 발명의 밸브 조립체의 단면도,

도 2는 도 1의 조립체의 하측부의 확대도,

도 3은 도 1의 조립체의 압력 반응 부재의 사시도,

도 4는 도 3의 일부분을 절단한 방출 오리피스를 도시하는 사시도,

도 5는 도 1과 유사한 본 발명의 변형 실시예로서, 밸브가 통상적으로 비 작동상태에 있는 것을 도시한 단면도,

도 6은 도 5의 밸브가 작동 폐쇄 상태에 있는 것을 도시한 단면도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10, 80 : 밸브 조립체12 : 밸브 본체

14, 108 : 공급구16 : 밸브 챔버

20, 100 : 밸브 통로26, 94 : 압력 조정 출구

30, 94 : 배기구40, 106 : 압력 반응 부재

42, 104 : 폐색구46, 107 : 방출 오리피스

50 : 솔레노이드 작동기62, 82 : 전기자

64, 84 : 작동 부재72 : 포펫

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 밸브 조립체(10)는 원주방향으로 이격된 다수의 구멍(14)을 포함하는 것이 바람직한 공급 또는 입구를 갖는 밸브 본체(12)를 포함하며, 이 구멍(14)은 본체의 하단부에 형성된 밸브 챔버(16)와 연통하고, 그리고 예컨대 압착 끼워맞춤 고정 또는 용접 등의 임의의 적절한 수단에 의해 본체에 부착된 폐쇄 부재(18)로 폐쇄된다.

밸브 챔버(16)는 밸브 통로(20)와 연통하는데, 이 밸브 통로의 하단부는 밸브 시트(22)를 한정하며, 통로(20)의 상단부는 그와 연통하는 압력 조정 출구(26)를 갖는 확대 직경의 보어(24)와 연통한다.

확대 보어(24)의 상단부는 배기실(28)과 연통하고, 이 배기실은 통 또는 공급원 또는 공급 귀환부로 방출하기 위해 그 내부에 배기구(30)가 형성되어 있다. 압력 조정 출구(26)는, 본체(12)의 외측면에 형성된 환상 홈(36, 38) 내의 압력 조정 구멍(26)의 대향 측면상에 이격 관계로 배치되는 한 쌍의 탄성 시일 링(32, 34)에 의해서 배기구(30) 및 입구 공급구(14)로부터 격리된다.

바람직하게는 엘라스토머의 다이어프램(40)의 형태로 된 압력 반응 부재가 밸브 챔버(16)내에 배치되고, 밀봉되며, 다이어프램(40)의 주변부의 밑면과 접촉하는 폐쇄 부재(18)에 의해 그 내부에 보유된다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 다이어프램(40)은 그의 상측면에 바람직하게는 중앙에 위치하는 상승면(42)을 가지며, 이 상승면(42)은 입구 밸브 시트(22)에 접촉하는 이동 가능한 폐색구를 형성한다. 본 발명의 현재의 바람직한 실행에 있어서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 폐색구(42)는 강성 삽입체(44)상에 형성되고, 이 강성 삽입체는 다이어프램(40)의 중앙 영역에 위치하고, 그 내부에 형성된 작은 구멍 또는 방출 오리피스(46)를 갖는다. 본 발명의 현재의 바람직한 실행에 있어서, 삽입체(44)는 그의 의도하는 적용에서 직면하게 되는 압축력에 견딜 수 있도록 필요에 따라 플라스틱 또는 금속으로 형성될 수도 있다.

바이어스 스프링(48)이 밸브 챔버(16) 내에 배치되는데, 그의 하단부는 폐쇄 부재(18)의 내측면과 정합하고, 그의 상단부는 삽입체(44)의 밑면과 정합하여, 폐색구(42)를 입구 밸브 시트(22)와 접촉하고 그것을 폐쇄하는 방향으로 가압함으로써, 통상적으로 폐쇄된 밸브 조립체를 형성한다.

도 1을 참조하면, 솔레노이드 작동기(50)는 코일이 감긴 코일 보빈(52)을 구비하며, 이 코일 보빈(52)은 본체(12)의 상단부에 부착된 유동 링 또는 집전기(56) 위에 수용되고, 보빈(52)의 하단부가 집전기(56) 위에 수용되며 그것에 대해 정합된다. 상?? 유동 집전기 또는 링(58)은 보빈(52)의 상단부 내에 부분적으로 배치되고, 그리고 유동 링(56, 58) 및 보빈(52)은 방사상 내측으로 연장된 단부 플랜지(61, 63)를 갖는 외부 케이싱(60)에 의해서 하나의 조립체로서 본체(12)상에 보유된다.

가동형 전기자(62)가 상측 유동 집전기(58) 내에 활주 가능하게 배치되고, 하측 유동 집전기(56)의 상단부와 함께 작동 공기 간극을 규정하는 하단부를 갖는다.

작동 부재 또는 로드(64)가 전기자(62)를 통해 수용되고 전기자에 고정되어 그것과 함께 운동하며, 로드(64)의 하단부는 베어링(66) 내에 활주 가능하게 수납되고, 로드(64)는 하측 유동 집전기(56) 내에 배치된 활주 베어링(68)을 통해 하방향으로 연장된다. 로드(64)는 배기실(28) 및 확대 보어(24) 내로 하방향으로 연장된다. 로드(64)의 하단부상에는 직경이 감소된 핀 부분(70)이 형성되어 있고, 이 핀 부분(70)은 밸브 통로(20)를 통해 하방향으로 연장되고, 핀 부분의 단부는 폐색구(42)와 접촉하도록 배치되어 있다.

배기실(28) 내로 연장된 작동 부재 또는 로드(64)의 부분은 그위 형성된 환상 플랜지(72)를 구비하며, 이 환상 플랜지(72)는 확대 보어(24)의 상단부에 형성된 환상 배출 밸브면(74)에 안착하는 받침으로서 작용하는 형상의 밑면(73)을 갖는다.

작동시에, 통상적으로 폐쇄된 밸브(10)는 솔레노이드 작동기(50)가 비 작동되는 상태에서 밸브 시트(22)에 안착되는 폐색구(44)를 구비하며, 핀(70)이 폐색기(42)와 접촉함으로써 포핏(72)의 표면(73)이 밸브 시트(74)로부터 상승하여 압력 조정 출구(26)를 배기구(30)에 개방시키며 그에 따라 출구(26)에 압력 신호가 공급되지 않는다. 솔레노이드 작동기(50)가 작동할 때, 하측 유동 링(56)이 전기자(62)를 끌어당기는 극 편으로서 작용하도록 유동 링(58, 56)이 배열되고,전기자(62)는 전기자(62)의 하측면과 하측 자속 링(56)의 상단부 사이의 공기 간극을 폐쇄하려는 스프링(48)의 가압력을 극복하는 것에 의해 하방향으로 이동하며, 그에 따라 핀(70)이 폐색구(42)를 시트(22)로부터 점차 멀리 이동시키고 그리고 포핏(72)을 밸브 시트(74)에 가깝에 이동시켜 배기구로의 흐름을 감소시키며, 그것에 의해 압력 조정 출구(26)로의 압력을 증가시킨다. 포핏(72)의 밑면(73)이 밸브 안착면(74)에 접촉하고 그리고 압력 조정 출구(26)로부터 배기구(30)를 폐쇄할 때, 폐색기(42)가 시트(22)로부터 멀리 보유되어, 충분한 공급 압력이 신호 조정 출구(26)에 공급될 수 있다.

방출 오리피스(46)는 다이어프램이 움직일 때 다이어프램(40)의 반대쪽으로부터 그를 통과하는 소량의 유동을 허용한다. 이러한 점성 유동은 공급구(14)에 유입될 때 다이어프램이 그에 대해 일시적 흐름을 흡수하는 것을 가능하게 하고, 그리고 폐색구(42)의 이동을 감쇠한다.

다시, 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 밸브 조립체의 변형 실시예(80)가 도시되어 있는데, 도 5에는 비 작동의 통상의 개방 상태로 도시되어 있고, 도 6에는 조립체(80)가 입구가 폐쇄된 작동 상태로 도시되어 있다.

이 조립체(80)는 도 1 내지 도 4의 조립체(10)와 유사하며, 작동 로드(84)가 그를 통해 수용되고 그것과 함께 이동하도록 고정된 환상 전기자(82)가 상측 베어링(88)에 대해 정합하는 스프링(86)의 상단부를 가지며, 이 스프링(86)의 하단부는 전기자(82)의 상단부와 정합하고, 그리고 전기자 및 작동 로드(84)를 하방향으로 가압하는 점이 상이하다.

도 1 내지 도 4의 실시예(10)의 경우에서와 같이, 도 5 및 도 6의 실시예(80)에서는, 작동 로드(84)가 배기구(94)로의 흐름을 조정하기 위해 배기 밸브 시트(92)에 대해 밀폐되는 환상 밸브면(90)을 구비한다. 로드(84)의 하단부는 통로(100)를 통해 하방향으로 연장하는 핀(98)을 구비하며, 이 통로(100)는 그의 밑면에 형성된 밸브 시트(102)를 구비하고, 폐색구(104)가 밸브 시트(102)에 대하여 이동함으로써 밸브 시트(102)를 폐쇄한다. 폐색구는 도 3 및 도 4의 다이어프램(40)과 유사한 압력 반응 다이어프램(106)에 부착된다. 따라서, 폐색구(104)는 공급 압력 입구(108)와 조정 압력 신호 출구(94)와 연통하는 통로(100) 사이의 흐름을 조정한다.

비교적 경량 또는 저등급의 스프링(110)이 폐색구 및 다이어프램을 핀(98)의 단부와 접촉을 유지하는 방향으로 상방으로 가압한다.

코일(112)이 비 작동상태에 있는 도 5에 도시된 바와 같이, 스프링(86)은 스프링(110)의 힘을 극복하기에 충분한 예비 부하를 제공하고 그리고 핀(98)이 폐색구(104)를 밸브 시트(102)로부터 멀리 이동시키도록 한다.

도 6을 참조하면, 코일(112)이 활성화된 상태의 밸브가 도시되어 있다. 이 상태에서, 상측 자속 링(114)은 전기자(82)를 끌어당기는 극 편으로서 작용하고, 전기자(82)는 상방향으로 이동하여 스프링(86)의 힘을 극복하고 그리고 밸브면(90)을 밸브 시트(92)로부터 상승시키고, 압력 조정 출구(94)로부터 배기구(93)로의 유동을 허용하며, 폐색구(93)를 밸브 시트(102)를 향해 이동시켜 입구(108)로부터 통로(100)를 통과하는 유동을 제한한다. 코일(112)이 충분히 활성화되면, 핀(98)이충분히 상승하여 스프링(110)에 의해서 폐색구(104)를 밸브 시트(102)에 대해 가압하고 그것에 의해 입구(108)로부터 통로(100)를 통과하는 흐름을 폐쇄한다. 입구 밸브 시트(102)가 폐쇄된 상태에서, 압력 조정 출구(94)내의 압력은 제어 신호 출구 압력이 존재하지 않을 때까지 배기구(93)를 통해 감압된다.

도 3 및 도 4의 다이어프램(40)의 오리피스(46)와 유사하게, 방출 오리피스(107)가 다이어프램(106)에 제공되고, 오피리스(107)는 폐색구의 점성 감쇠를 제공하여 입구 밸브의 동요를 최소화하는 기능을 한다는 것을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명은 방출 오리피스가 관통하여 형성되고 또한 그와 함께 이동 가능한 입구 밸브 폐색기를 구비하는 압력 반응 다이어프램을 이용하는 단순하고 저렴한 밸브 구조체를 제공하며, 그에 따라서 방출 오리피스는 폐색구의 이동을 감쇠시키는 기능을 한다.

본 발명을 도시된 실시예에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 수정 및 변형 가능하고 그리고 하기의 청구범위에 의해서만 제한된다는 것을 이해할 것이다.

본 발명에 의하면, 오리피스에 의해 압력 반응 부재 및 폐색구의 이동을 점성 감쇠 시킴으로써, 밸브 공급구가 일시적인 상태에 놓이거나 밸브 본체가 진동하거나 또는 밸브가 거의 폐쇄된 위치에 있는 경우, 밸브가 실질적으로 불안정하거나 동요하지 않게 된다.

Claims

솔레노이드 작동식 유압 조정 밸브에 있어서,

(a) 공급구, 압력 조정구 및 배기구를 갖는 밸브 공동을 구비한 밸브 본체로서, 상기 공동은 입구에 대해서 이동 가능한 압력 반응 부재를 포함하는 벽의 부분을 가지며, 상기 본체는 상기 배기구에 대해서 이동 가능한 포펫을 포함하는, 밸브 본체와,

(b) 상기 배기구를 통해 수납되고 상기 압력 반응 부재의 이동을 실행하도록 작동하는 부분을 포함하는, 상기 포펫과 함께 이동 가능한 작동 부재와,

(c) 상기 본체와 결합되는 솔레노이드로서, 전기자를 구비하고, 활성화될 때 상기 작동 부재 및 포펫을 이동시키도록 작동되어, 상기 배기구를 조정하고 그리고 상기 압력 반응 부재를 이동시켜 상기 입구를 조정하며, 상기 압력 반응 부재는 그것을 관통하는 방출 오리피스를 구비하고, 상기 방출 오리피스는 상기 공급구를 상기 벽의 부분의 반대측과 연통시키고 그리고 그를 통해 제한된 유동을 허용하여 그의 이동을 감쇠하는

솔레노이드 작동식 압력 조정 밸브.
제 1 항에 있어서,

상기 압력 반응 부재는 그 상부의 폐색구를 포함하는

솔레노이드 작동식 압력 조정 밸브.
제 1 항에 있어서,

상기 압력 반응 부재는 가요성 다이어프램을 포함하는

솔레노이드 작동식 압력 조정 밸브.
제 3 항에 있어서,

상기 가요성 다이어프램은 엘라스토머 재료를 포함하는

솔레노이드 작동식 압력 조정 밸브.
제 1 항에 있어서,

상기 폐색구는 구형 또는 원추형 만곡부를 갖는 밸브면을 포함하는

솔레노이드 작동식 압력 조정 밸브.
제 1 항에 있어서,

상기 압력 반응 부재는 엘라스토머 다이어프램을 포함하는

솔레노이드 작동식 압력 조정 밸브.
제 1 항에 있어서,

상기 압력 반응 부재는 상기 폐색구를 갖는 엘라스토머 다이어프램을 포함하며, 상기 다이어프램에 강성 부재가 부착되며, 상기 강성 부재에는 상기 방출 오리피스가 형성되는

솔레노이드 작동식 압력 조정 밸브.
제 1 항에 있어서,

상기 압력 반응 부재는 상기 입구를 폐쇄하는 방향으로 폐색구를 가압하는 수단을 포함하는

솔레노이드 작동식 압력 조정 밸브.
제 1 항에 있어서,

상기 포펫의 부분은 상기 작동 부재상에 형성된 환상면을 포함하는

솔레노이드 작동식 압력 조정 밸브.
배출형 압력 조정 밸브의 감쇠 방법에 있어서,

(a) 압력 공급 입구, 압력 출구 조정 및 배기 출구와 연통하는 밸브 챔버를 구비한 밸브 본체를 형성하는 단계와,

(b) 상기 배기 출구에 대한 이동을 조정하기 위한 포펫을 배치하는 단계와,

(c) 작동 부재를 포펫에 연결하고 그리고 상기 작동 부재를 배기구를 통해 밸브 챔버 내로 연장시키는 단계와,

(d) 압력 반응 부재를 상기 밸브 챔버 입구에 배치하고 폐색구를 상기 압력 반응 부재와 함께 이동 가능하도록 배치하며 상기 폐색구에 의해 상기 압력 공급 입구를 조정하는 단계와,

(e) 상기 본체에 솔레노이드를 배치하고 상기 솔레노이드의 전기자를 접속하여 상기 솔레노이드에 전압이 인가될 때 상기 포펫 및 상기 작동 부재의 이동을 실행하는 단계와,

(f) 상기 폐색구를 상기 작동 부재에 접촉시키고 상기 작동 부재의 이동에 응답하여 상기 폐색구를 이동시키는 단계와,

(g) 상기 압력 반응 부재에 방출 오리피스를 형성하고 상기 방출 오리피스를 통과하는 유동에 의해 상기 폐색구의 이동을 감쇠시키는 단계를 포함하는

배출형 압력 조정 밸브의 감쇠 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 압력 반응 부재의 배치 단계는, 상기 부재를 상기 압력 공급 입구에 가깝에 편향시키는 단계를 포함하는

배출형 압력 조정 밸브의 감쇠 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 압력 반응 부재의 배치 단계는, 상기 공급 입구 위에 가요성 다이어프램을 배치하는 단계를 포함하는

배출형 압력 조정 밸브의 감쇠 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 압력 반응 부재의 배치 단계는 엘라스토머 다이어프램을 배치하는 단계를 포함하고, 상기 폐색구의 배치 단계는 상기 다이어프램상에 상승부를 형성하는 단계를 포함하는

배출형 압력 조정 밸브의 감쇠 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 작동 부재를 포펫에 연결하는 단계는 상기 작동 부재상에 포펫을 일체로 형성하는 단계를 포함하는

배출형 압력 조정 밸브의 감쇠 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 폐색구를 상기 작동 부재와 접촉시키는 단계는 상기 압력 공급 입구를 통해 상기 작동 부재를 연장시키는 단계를 포함하는

배출형 압력 조정 밸브의 감쇠 방법.