KR20070077730A - 블리드형 가변력 솔레노이드 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밸브부의 유압에 대한 구동부의 전자기력 및 스프링력 간의 힘의 평형상태를 유지하되 유체력이 작용하는 작용면에 유체력 저감 작용부를 형성하여 밸브 오작동을 미연에 방지하고 제어 정도 향상이 가능한 블리드형 가변력 솔레노이드 밸브를 제공한다.

블리드형, 가변력 솔레노이드 밸브, VFS, VBS, 원추면, 라운드면, 유체력

Description

블리드형 가변력 솔레노이드 밸브{A BLEED TYPE VARIABLE FORCE SOLENOID VALVE}

도 1은 종래 기술에 따른 블리드형 가변력 솔레노이드 밸브의 단면 구성도이다.

도 2는 도 1의 요부 확대 단면도이다.

도 3은 종래 기술의 문제점을 설명하기 위한 블리드형 가변력 솔레노이드 밸브의 제어압 특성 그래프이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 블리드형 가변력 솔레노이드 밸브의 단면 구성도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 블리드형 가변력 솔레노이드 밸브의 요부 확대 단면도이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 피스톤 링의 구성을 예시한 단면도이다.

본 발명은 블리드형 가변력 솔레노이드 밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하 게는 차량의 자동변속기 또는 무단변속기 등의 유압제어시스템의 밸브바디에 적용되어 유로 및 그 유압을 가변 제어하는 블리드형 가변력 솔레노이드 밸브(variable force solenoid valve)에 관한 것이다.

일반적으로 자동변속기 또는 무단변속기에서 사용되는 솔레노이드 밸브의 주요 형태로는 온/오프 타입, PWM(pulse width modulation)타입 및 가변력 타입(VFS: variable force solenoid valve) 등이 있다.

통상적으로 온/오프 타입 및 PWM 타입의 솔레노이드 밸브는 변속제어유닛으로부터의 온/오프 신호에 의해 제어되는 반면, 가변력 솔레노이드 밸브는 변속제어유닛에서 솔레노이드 밸브의 구동을 위한 듀티 제어신호를 출력하면, 구동부 역시 출력 듀티에 비례하는 전류의 양으로 솔레노이드 밸브를 구동하는 방식으로, 보통은 3웨이 스풀타입의 비례제어 솔레노이드 밸브를 지칭하나, 최근에는, 도 1에서 도시한 바와 같이, CE(Closed End) 기술을 적용하여 기존의 Bleed Type 밸브가 가지고 있는 유량 소모와 잔압 문제를 해결하여 신형 솔레노이드 밸브로 블리드형 가변력 솔레노이드 밸브의 개발이 활발하게 진행되고 있다.

이러한 블리드형 가변력 솔레노이드 밸브의 구성은, 도 1에서 도시한 바와 같이, 기본적으로 구동부(1)와 밸브부(3)로 구분되는데, 상기 구동부(1)는 하우징(11)의 내부에 코일(13)이 보빈(15)에 감겨진 상태로 구비되고, 이 보빈(15)의 내부에는 코일(13)의 전자기력에 의해 작동하는 아마츄어(17)와 아마츄어 스핀들(19)이 조정 스크류(21)에 의해 장착된 조정 스프링(23)의 탄성력을 제공받도록 축방향으로 구비된다.

그리고 상기 구동부(1)의 후방에는 컨텍트 포크(27)를 내장하는 컨텍트 가이드(25)가 구성된다.

상기 밸브부(3)는 펌프압이 공급되는 공급포트(Ps)와, 밸브바디(미도시)의 유로로 제어압을 공급하기 위한 제어포트(Pc) 및 배출포트(Pe)를 갖는 플랜지(31)가 마그네틱 코어(33)를 통하여 상기 구동부(1)의 하우징(11) 전방에 구성된다.

상기 공급포트(Ps)와 제어포트(Pc) 및 배출포트(Pe)는 상기 플랜지(31)의 중앙선(SL)상을 따라 그 내부에서 서로 연결되며 동시에 이 플랜지(31)의 중앙선(SL)상 내부에는 일단이 상기 아마츄어 스핀들(19)에 지지되고 상기 마그네틱 코어(33)의 내부에 구성되는 니들 베어링(35)에 의해 축방향으로 안내되는 밸브 니들(37)이 설치된다.

또한, 상기 플랜지(31)의 중앙선(SL)상에서 공급포트(Ps)의 내부에는, 도 2에서 도시한 바와 같이, 상기 밸브 니들(37)의 타단에 접촉 제어되는 체크볼(39)이 설치되고, 상기 배출포트(Pe)에 대응하는 플랜지(31) 중앙선(SL)상의 내측면에는 상기 밸브 니들(37)이 관통하도록 밸브 시트(41)가 구성되고, 이 밸브 시트(41)에 대응하도록 피스톤 링(43)이 상기 밸브 니들(37)에 끼워져 설치된다.

따라서, 상기한 바와 같은 구성의 블리드형 가변력 솔레노이드 밸브는, 도 2에서 도시한 바와 같이, 펌프로부터 공급된 라인내 유압(P)이 변속제어유닛(미도시)으로부터의 제어신호에 따라 상기 아마츄어 스핀들(19)에 작용하는 전자기력 및 스프링력에 비례하여 상기 체크볼(39) 및 밸브 시트(41)에 대한 피스톤 링(43)의 미세 간극조정작동으로 압력 균형을 유지하게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 블리드형 가변력 솔레노이드 밸브에서, 상기 밸브 시트(41)에 대한 피스톤 링(43)의 압력 균형 작동 및 이 피스톤 링(43)과 일체로 연결되어 체크볼(39)에 접촉된 상태로 이를 제어하는 밸브 니들(37)의 압력 균형 작동에 미처 고려되지 못한 인자로 고온영역에서의 유체력이 그것이며, 이 유체력에 의한 유동력 변화는 상기 밸브부(3)내 유압과 함께 반대측 구동부(1)의 전자기력과 스프링력에 대응하여 힘의 평형상태를 깨트려 밸브의 오동작을 유발하는 원인이 된다.

상기한 유체력은 그 힘이 작용면에 대하여 직각방향으로 작용하며 유체 유속의 각도에 따라 미치는 힘이 크게 변화한다. 즉, 정적인 유체력에 비해 이러한 유체력은 온도가 높아지면 저항이 작아지면서 유량이 증가함으로 솔레노이드 압력 균형에 커다란 변수로 작용하게 된다.

도 3에서는 이러한 고온영역에서의 유체력에 변화의 영향에 의해 밸브부(3)내 유압에 대한 구동부(1)의 전자기력 및 스프링력 간의 힘의 평형상태가 깨어져 밸브 시트(41)에 대하여 피스톤 링(43)의 미세 간극조정작동이 이루어지지 않아 일부구간(S)에서 제어압력이 정상압 대비 약 0.5 내지 2.0㎏f/㎠ 정도 저감된 상태로 검출되는 개방구간을 형성하는 문제점을 야기시키고 있다.

따라서 이러한 문제점의 원인은 상기 유체의 고온영역에서의 유체력에 의한 것으로, 본 발명은 이러한 유체력의 영향을 직접적으로 받는 작용면(예; 피스톤 링)의 구조를 변경하여 유체력의 영향을 감소하면, 상기 체크볼 및 피스톤 링의 미세 간극조정작동을 정상적으로 수행할 수 있다는 것에 착안한 것으로, 본 발명의 목적은 밸브부의 유압에 대한 구동부의 전자기력 및 스프링력 간의 힘의 평형상태를 유지하는 유체력 작용면의 일측을 유체력 저감 작용부로 형성하여 고온영역에서의 밸브 오작동을 미연에 방지할 수 있도록 하는 블리드형 가변력 솔레노이드 밸브를 제공하는 것이다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 블리드형 가변력 솔레노이드 밸브는 하우징 내부에 코일의 전자기력에 의해 작동하는 아마츄어와 아마츄어 스핀들이 조정 스프링의 탄성력을 제공받도록 축방향으로 구비되는 구동부와; 서로 연결관계를 갖는 공급포트(Ps)와 제어포트(Pc) 및 배출포트(Pe)를 형성하는 플랜지가 상기 구동부 전방에 구성되며, 상기 플랜지의 내부에는 일단이 상기 아마츄어 스핀들에 지지되는 밸브 니들와, 상기 공급포트(Ps)의 내부에 구성되어 상기 밸브 니들의 타단에 접촉 제어되는 체크볼과, 상기 배출포트(Pe)에 대응하는 내측면에 구성되어 상기 밸브 니들이 관통하는 밸브 시트와, 상기 밸브 시트에 대응하여 피스톤 링이 상기 밸브 니들에 끼워져 구성되는 밸브부를 포함하는 블리드형 가변력 솔레노이드 밸브에 있어서,

상기 밸브부 내부에서 유체력이 작용하는 작용면에 유체력 저감 작용부를 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 유체력 저감 작용부는 상기 피스톤 링의 전면에서, 상기 밸브 니들의 외주면 일측까지 일정 경사각으로 원추형상의 둘레를 이루어 형성되는 원추면으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 원추면은 상기 피스톤 링의 전면과의 사이에 수평면을 개재하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 수평면의 직경은 밸브 시트의 내경보다 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 유체력 저감 작용부는 체크볼과 접촉되는 밸브 니들의 단차부 외주면 일측까지 일정 경사각으로 원추형상의 둘레를 이루어 형성되는 원추면으로 이루어질 수도 있다.

이하, 통상의 지식을 지닌 자가 본 발명을 실시할 수 있도록 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 블리드형 가변력 솔레노이드 밸브의 단면 구성도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 블리드형 가변력 솔레노이드 밸브의 요부 확대 단면도이다.

단, 본 발명의 구성의 설명에 있어서, 종래 기술의 구성과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 블리드형 가변력 솔레노이드 밸브는, 기본적으로 구동부(1)와 밸브부(3)로 구분되는데, 상기 구동부(1)는 하우징(11)의 내부에 코일(13)이 보빈(15)에 감겨진 상태로 구비되고, 이 보빈(15)의 내부에는 코일(13)의 전자기력에 의해 작동하는 아마츄어(17)와 아마츄어 스핀들(19)이 조정 스크류(21)에 의해 장착된 조정 스프링(23)의 탄성력을 제공받도록 축방향으로 구비된다.

그리고 상기 구동부(1)의 후방에는 컨텍트 포크를 내장하는 컨텍트 가이드(25)가 구성된다.

상기 밸브부(3)는 펌프압이 공급되는 공급포트(Ps)와, 밸브바디(미도시)의 유로로 제어압을 공급하기 위한 제어포트(Pc) 및 배출포트(Pe)를 갖는 플랜지(31)가 마그네틱 코어(33)를 통하여 상기 구동부(1)의 하우징(11) 전방에 구성된다.

상기 공급포트(Ps)와 제어포트(Pc) 및 배출포트(Pe)는 상기 플랜지(31)의 중앙선(SL)상을 따라 그 내부에서 서로 연결되며 동시에 이 플랜지(31)의 중앙선(SL)상 내부에는 일단이 상기 아마츄어 스핀들(19)에 지지되고 상기 마그네틱 코어(33)의 내부에 구성되는 니들 베어링(35)에 의해 축방향으로 안내되는 밸브 니들(37)이 설치된다.

또한, 상기 플랜지(31)의 중앙선(SL)상에서 공급포트(Ps)의 내부에는, 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 밸브 니들(37)의 타단에 접촉 제어되는 체크볼(39)이 설치되고, 상기 배출포트(Pe)에 대응하는 플랜지(31) 중앙선(SL)상의 내측면에는 상기 밸브 니들(37)이 관통하도록 밸브 시트(41)가 구성되고, 이 밸브 시트(41)에 대응하도록 피스톤 링(43)이 상기 밸브 니들(37)에 끼워져 설치된다.

여기서, 본 발명의 구체적인 실시예에 따른 피스톤 링(43)에는 상기 밸브 시트(41)를 향하는 그 전면에 유체력 저감 작용부를 형성하는 기술적 특징을 갖는다.

즉, 상기 피스톤 링(43)의 상기 유체력 저감 작용부는, 도 6에서 도시한 바와 같이, A,B,C,D형으로 구분되는 4개의 예시를 통하여 다양하게 구성될 수 있을 것이다.

그 예로 상기 피스톤 링(43)의 A형 유체력 저감 작용부는 상기 피스톤 링(43)의 전면에서 상기 밸브 니들(37)의 외주면 일측까지 일정 경사각으로 원추형상의 둘레를 이루어 형성되는 원추면(50)으로 이루어지는 것을 예시하고 있다.

또한, 상기 피스톤 링(43)의 B형 유체력 저감 작용부는 상기 피스톤 링(43)의 전면에서 상기 밸브 니들(37)의 외주면 일측까지 일정 경사각으로 원추형상의 둘레를 이루어 형성되는 원추면(50)으로 이루어지되, 상기 원추면(50)은 상기 피스톤 링(43)의 전면과의 사이에 수평면(51)을 개재하여 형성되는 것을 예시하고 있다.

여기서, 상기 수평면(51)의 직경은 상기 밸브 시트(41)의 내경보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 도 6의 예시에서, 피스톤 링(43)의 C형 유체력 저감 작용부는 상기 피스톤 링(43)의 전면에서 상기 밸브 니들(37)의 외주면 일측까지 그 측단면이 둘레를 따라 라운드지게 라운드면(60)으로 형성되는 것을 예시하고 있다.

또한, 상기 피스톤 링(43)의 D형 유체력 저감 작용부는 상기 피스톤 링(43)의 전면에서 상기 밸브 니들(37)의 외주면 일측까지 그 측단면이 둘레를 따라 라운드지게 라운드면(60)으로 형성하되, 상기 라운드면(60)은 상기 피스톤 링(43)의 전면과의 사이에 수평면(61)을 개재하여 형성되는 것을 예시하고 있다.

물론, 여기서도 상기 수평면(61)의 직경은 밸브 시트(41)의 내경보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.

이외, 본 발명의 구체적인 실시예에는 체크볼(39)과 접촉되는 상기 밸브 니들(37)의 선단 단차부도 상기한 유체력이 작용하는 작용면으로 그 외주면 일측까지 일정 경사각으로 원추형상의 둘레를 이루어 형성되는 원추면(70)의 유체력 저감 작용부를 형성하여 이루어질 수 있다.

이러한 밸브 니들(37) 상의 유체력 저감 작용부인 원추면(70)은, 도 5에서 확대하여 도시한 바와 같다.

따라서, 상기한 바와 같은 구성의 블리드형 가변력 솔레노이드 밸브의 작동을, 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 A형 유체력 저감 작용부인 피스톤 링(43)의 전면에서 상기 밸브 니들(37)의 외주면 일측까지 일정 경사각으로 원추형상의 둘레를 이루어 형성되는 원추면(50)과 상기 체크볼(39)과 접촉되는 상기 밸브 니들(37)의 선단 단차부에 원추면(70)의 유체력 저감 작용부를 형성하여 적용된 예를 통하여 설명하면, 펌프로부터 공급된 라인내 유압(P)이 변속제어유닛(미도시)으로부터의 제어신호에 따라 상기 아마츄어 스핀들(19)에 작용하는 전자기력 및 스프링력에 비례하여 상기 체크볼(39) 및 밸브 시트(41)에 대한 피스톤 링(43)의 미세 간극조정작동으로 압력 균형을 유지하게 된다.

물론, 상기한 바와 같은 구성의 블리드형 가변력 솔레노이드 밸브에서, 상기 밸브 시트(41)에 대한 피스톤 링(43)의 압력 균형 작동 중에 고온영역에서의 유체력이 상기 밸브부(3)내 유압과 함께 반대측 구동부(1)의 전자기력과 스프링력에 대응하여도 상기 유체력이 피스톤 링(43)의 각 유체력 저감 작용부인 원추면(50) 또는 라운드면(60)에 직접적으로 작용하지 않고, 상기 체크볼(39)과 접촉되는 상기 밸브 니들(37)의 원추면(70)에도 상기한 유체력이 직접적으로 작용하지 않고, 비스듬히 작용하게 되어 유체력의 영향을 최소화함으로써, 힘의 평형상태를 깨트릴 정도로 작용하지 않게 되며, 이에 따른 밸브의 오동작을 방지할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명의 블리드형 가변력 솔레노이드 밸브는 고온영역에서의 유체력에 변화에도 불구하고, 밸브 시트(41)에 대하여 피스톤 링(43)의 미세 간극조정작동은 전구간에서 유지되도록 하여 제어압력을 정상적으로 유지할 수 있게 된다.

이상에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 블리드형 가변력 솔레노이드 밸브에 의하면, 밸브부의 유압에 대한 구동부의 전자기력 및 스프링력 간의 힘의 평형상태를 유지하는 밸브 시트에 대한 피스톤 링 및 밸브 니들의 단부 일측을 유체력 저감 작용부로 형성하여 고온영역에서의 유체력의 영향을 직접적으로 받지 않도록 그 구조를 변경함으로써 고온영역에서의 유체력의 영향을 최소화하게 하며, 이로 인한 체크볼 및 밸브 시트에 대한 피스톤 링의 미세 간극조정작동을 정상적으로 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 하우징 내부에 코일의 전자기력에 의해 작동하는 아마츄어와 아마츄어 스핀들이 조정 스프링의 탄성력을 제공받도록 축방향으로 구비되는 구동부와; 서로 연결관계를 갖는 공급포트(Ps)와 제어포트(Pc) 및 배출포트(Pe)를 형성하는 플랜지가 상기 구동부 전방에 구성되며, 상기 플랜지의 내부에는 일단이 상기 아마츄어 스핀들에 지지되는 밸브 니들와, 상기 공급포트(Ps)의 내부에 구성되어 상기 밸브 니들의 타단에 접촉 제어되는 체크볼과, 상기 배출포트(Pe)에 대응하는 내측면에 구성되어 상기 밸브 니들이 관통하는 밸브 시트와, 상기 밸브 시트에 대응하여 피스톤 링이 상기 밸브 니들에 끼워져 구성되는 밸브부를 포함하는 블리드형 가변력 솔레노이드 밸브에 있어서,

   상기 밸브부 내부에서 유체력의 영향을 받는 작용면에 대하여 유체력 저감 작용부를 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 블리드형 가변력 솔레노이드 밸브.
2. 제1항에 있어서,

   상기 유체력 저감 작용부는 상기 피스톤 링의 전면에서, 상기 밸브 니들의 외주면 일측까지 일정 경사각으로 원추형상의 둘레를 이루어 형성되는 원추면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 블리드형 가변력 솔레노이드 밸브.
3. 제2항에 있어서,

   상기 원추면은 상기 피스톤 링의 전면과의 사이에 수평면을 개재하여 형성되는 것을 특징으로 하는 블리드형 가변력 솔레노이드 밸브.
4. 제3항에 있어서,

   상기 수평면의 직경은 밸브 시트의 내경보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 블리드형 가변력 솔레노이드 밸브.
5. 제1항에 있어서,

   상기 유체력 저감 작용부는 상기 피스톤 링의 전면에서, 상기 밸브 니들의 외주면 일측까지 그 측단면이 둘레를 따라 라운드지게 라운드면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 블리드형 가변력 솔레노이드 밸브.
6. 제5항에 있어서,

   상기 라운드면은 상기 피스톤 링의 전면과의 사이에 수평면을 개재하여 형성되는 것을 특징으로 하는 블리드형 가변력 솔레노이드 밸브.
7. 제6항에 있어서,

   상기 수평면의 직경은 밸브 시트의 내경보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 블리드형 가변력 솔레노이드 밸브.
8. 제1항에 있어서,

   상기 유체력 저감 작용부는 체크볼과 접촉되는 밸브 니들의 단차부 외주면 일측까지 일정 경사각으로 원추형상의 둘레를 이루어 형성되는 원추면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 블리드형 가변력 솔레노이드 밸브.

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