KR20090083428A - 비례 제어 밸브 - Google Patents

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파비안 바이
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Abstract

본 발명은 전류의 강도 (I) 를 변화시킴으로써 설정될 수 있는 스로틀 기능을 갖는, 충격 흡수장치의 감쇠력의 가변적인 유압 조절을 위한, 비례 제어 밸브에 관한 것이다. 본 발명은, 전류 강도의 순간 수준 (Iist) 에 기초하여, 비례 제어 밸브는, 먼저, 감쇠력 (F) 을 변화시키기 위해서 전류를 짧은 시간 주기 (toverdrive) 동안 최대 전류 강도 (Imax) 로 증가시킴으로써 폐쇄되고, 이후 전류 강도 (I) 를, 비례 제어 밸브가 감쇠력 (F) 의 소망하는 변화에 해당하는 용적 흐름 (Q) 이 되는 중간 위치로 되는 규정된 중간 전류 강도 (I) 로 감소시킴으로써, 다시 개방되는 것을 특징으로 하는 비례 제어 밸브를 제공한다.

Description

비례 제어 밸브{PROPORTIONAL CONTROL VALVE}
본 발명은 청구항 1 의 전제부에서 청구하는 바와 같은 충격 흡수장치의 감쇠력의 가변 조절을 위한 비례 제어 밸브에 관한 것이다.
DE 10 2006 014 463 A1 은 이미 진동 댐퍼의 댐퍼 특성 곡선의 가변 조절을 위한 비례 제어 밸브에 대해 개시하고 있다. 이러한 밸브의 구동 방법은, 특히 밸브에서의 여자기 전류 (exiter current) 의 변화의 결과로서 충격 흡수장치의 피스톤 이동중에 연질 댐퍼 특성 곡선과 경질 댐퍼 특성 곡선 사이에서의 짧은 주기로 전환시킬 필요가 있다면, 전체 시스템의 동태 (dynamics) 에 중대한 영향을 미친다.
따라서, 본 발명의 목적은, 전체 시스템의 동태로 이루지는 엄격한 요구조건이 만족되도록 특정한 형식의 비례 제어 밸브를 구동하는 구동 방법을 특성화하는 것이다.
본 발명의 목적은, 본 발명에 따라, 청구항 1 의 특징부에 의한 특정 형식의 비례 밸브에 의해 이루어진다.
본 발명의 추가의 특징 및 이점은 도 1 내지 도 4 를 참조하여 하기의 명세서에서 설명한다.
도 1 은 예시로서 충격 흡수장치 파이프의 측면에 일체화되며, 도 1 의 측면에 별도로 확대하여 도시하는 개략적인 비례 제어 밸브 (2) 를 갖는 종래의 충격 흡수장치 (1) 를 나타내는 도면이다.
도 2 는 비례 제어 밸브에 요구되는 충격 흡수장치의 특성요인도 형태의 감쇠 특성을 나타내는 도면이다.
도 3 은 전류 강도 (I) (전류 단계) 의 다양하고 급격한 변화에 대한, 비례 제어 밸브의 구동에 따른 감쇠력 (F) 의 변화를 도시하는 측정도이다.
도 4 는 비례 제어 밸브의 시간 주기 (T 또는 Toverdrive) 에서의 전류 강도 (Imax, Imit) 의 함수로서, 본 발명의 특징인 감쇠력 (F) 의 프로파일을 나타낸다.
먼저, 도 1 은 예시로서 충격 흡수장치 파이프의 측면에 일체화되며, 도 1 의 측면에 별도로 확대하여 도시하는 개략적인 비례 제어 밸브 (2) 를 갖는 종래의 충격 흡수장치 (1) 를 나타내는 도면이다. 충격 흡수장치 (1) 의 인장 및 압축 부하 (loading) 모두가 발생하면, 규정된 유체 용적이 비례 제어 밸브 (2) 를 통해 불가피하게 유동한다. 따라서, 비례 제어 밸브 (2) 는 양방향으로 이동할 수 있어, 충격 흡수장치 (1) 의 특성에 영향을 미치게 되며, 비례 제어 밸브 (2) 는 이동 방향과 상관없이 항상 동일한 방향으로 흐르는 유동을 갖는다.
비례 제어 밸브의 스로틀 기능은 충격 흡수장치의 감쇠 특성에 상당한 영향을 미칠 수 있다. 이는 인장 단계 및 압축 단계 모두에서 가능하다.
본 명세서에서, 도 2 는 비례 제어 밸브에 의해 요망되는 충격 흡수장치의, 특성요인도 형태의 감쇠 특성을 나타내는 도면이다. 비례 제어 밸브에 의해 설정될 수 있는 감쇠력 (F) 또는 유압력 (P) 은, 밸브를 통해 유동하며 가로축을 따라 나타낸 용적 흐름 (Q) 의 함수로서, 세로축을 따라 도시되어 있다. 임의의 별도의 특성 곡선이, 비례 제어 밸브에 의해 충격 흡수장치에서 구체화되고 비례 제어 밸브에서 전류를 변화시킴으로써 별개로 설정되는 감쇠 특성을 나타내기 위해 사용될 수 있다.
작은 용적의 흐름 (Q) 에서, 비례 제어 밸브는 우선, 스로틀의 특성을 갖는다. 비교적 큰 용적의 흐름 (Q) 에서, 비례 제어 밸브는 압력 제한 밸브로서 작용한다. 또한, 스로틀 효과가 증가한다면, 비례 제어 밸브는, 제한 압력의 증가의 관점에서, 관련된 제한 압력을 보정한다.
비례 제어 밸브는, 예시로서 도시된 특성 곡선 사이의 임의의 소망하는 추가의 특성 곡선이 적절한 전류에 의해 무한 가변되는 방식으로 얻어질 수 있도록 이루어진다.
예시로서, 도 3 은, 전류 강도 (I) (전류 단계) 의 다양하고 급격한 변화에 대한, 비례 제어 밸브의 구동에 따른 감쇠력 (F) 의 변화를 도시하는 측정도이다. 감쇠력 (F) 변화를 위한 값과 전류 (I) 변화를 위한 값의 모두는 세로축 상에 도시되어 있는 반면, 시간 주기 (t) 는 가로축을 따라 도시되어 있다.
도 3 에 도시된 특성 곡선 프로파일은, 전류 단계의 크기에 따라, 상이한 압력의 증가 동태 및 감쇠력의 증가 동태가 댐퍼 수력학 (hydraulics) 에서 발생하는 것을 명확하게 보여준다. 전류의 변화가 작으면 (특성 곡선 3a) 참조), 감쇠력의 변화 속도 (특성 곡선 3b) 참조) 는 비교적 큰 값의 경우 (특성 곡선 3c) 및 3d) 참조) 보다 작다. 이러한 거동은 비례 제어 밸브의 거동에 관련되는 원리의 결과로서 발생한다. 인가되는 전류 강도 (I) 에 따라, 비례 제어 밸브의 스로틀 단면이 변화되고, 따라서 감쇠 거동이 변화한다. 본 실시예에서, 낮은 전류 강도 (I) 는 비례 제어 밸브의 큰 개방 단면에 해당하며, 여자기 전류가 증가할 때, 비례 제어 밸브의 스로틀 효과가 증가한다. 댐퍼 속도가 일정하다면 (측정도의 본 실시예에서, 피스톤 속도 V = 0.16 m/s 임), 밸브 개방 단면은 전류 강도 (I) 의 변화에 따라 변화하게 되며, 이에 따라 충격 흡수장치의 감쇠력 (F) 도 변화한다. 감쇠력 (F) 은, 비례 제어 밸브가 완전 폐쇄될 때 가장 신속하게 변화하는데, 이는 이 경우, 어떠한 유체도 밸브 단면을 통해 유동하지 않고, 그 결과 충격 흡수장치 파이프에서의 압력 증가 동태가 떨어지기 때문이다.
따라서, 감쇠력 (F) 의 작은 변화에 대한 높은 감쇠력 증가 동태를 얻기 위해서, 본 발명의 비례 제어 밸브는, 초기에 고 전류 강도 (Imax) 에 의해 짧은 시간 주기 (Toverdrive) 동안 완전 폐쇄되고, 이어서 전류 강도를 규정된 중간 전류 강도 (Imit) 로 저하시킴으로써 다시 개방되며, 그 결과, 비례 제어 밸브는 중간 용적 흐름 (Q) 을 설정하는 소망하는 중앙 위치로 다시 움직인다. 이에 의해, 유리 하게는, 높은 감쇠력 증가 동태도 갖는 낮은 감쇠력 (F) 으로부터 중간 감쇠력 (F) 으로 점프할 수 있다.
도 3 에서 선택된 방법을 기초로서 고려하면, 도 4 는 비례 제어 밸브의 시간 주기 (T 또는 Toverdrive) 에서의 전류 강도 (Imax, Imit) 의 함수로서의, 본 발명의 특징인 감쇠력 (F) 의 프로파일을 나타낸다. 본 명세서에서, 최대 전류 강도 (Imax) 의 연대학상의 (chronological) 프로파일은, 전류가 전류 강도의 소망하는 낮은 중간값 (Imit) 으로 다시 점프되기 이전에 비례 제어 밸브를 먼저 최대 전류 강도 (Imax) 로 여기시키는 동안의 짧은 시간 주기 (toverdrive) 로 규정된다.
따라서, 전류 강도의 순간 수준 (Iist) 으로부터 출발하여, 비례 밸브를 최대 전류 강도 (Imax) 로 짧게 여자시키고, 전류 점프에 이어, 소망하는 비교적 낮은 전류 수준 (Imit) 으로 급속하게 재설정함으로써 전류 단계가 유발되고, 그 결과 비례 제어 밸브가 짧게 폐쇄된다는 점이, 본 발명의 중요한 요지이다. 따라서, 특히, 충격 흡수장치에서의 압력 증가 및 감쇠력의 소망하는 변화가 이전에 가능했던 것보다 더욱 더 신속하게 발생한다는 점이 유리하다.
"오버드라이브 (overdrive)" 의 연대학상의 길이의 결과, 즉 최대 전류 강도 (Imax) 가 작용하는 동안의 시간 주기 (toverdrive) 의 결과, 충격 흡수장치의 동력은 감쇠 거동에서의 변화와 관련하여 영향을 받을 수 있다. 그러나, "오버드라이 브" 가 너무 길다면, 즉, 시간 주기 (toverdrive) 가 너무 길다면, 감쇠력 (F) 은 짧은 시간 주기동안 소망하는 힘보다 더 높은 힘의 값으로 상승, 즉 "오버슛(overshoot)" 할 수 있다는 점을 고려해야만 한다. 이러한 거동은, "오버드라이브" 의 연대학상의 길이를 다양한 주변 조건에 대해 조화시킴으로써 방지될 수 있다.
이러한 거동에 영향을 미치는 매개변수 (차량의 주행 모드 중에 변화함) 는 다음과 같다:
- 댐퍼 속도 : Vdamper
- 전류의 점프 크기(소망하는 감쇠 변화의 크기에 해당함) : Idelta
- 변화 이전의 전류 강도의 수준 : Iist
따라서, 시간 주기 (toverdrive) 동안, 주행 모드에서의 "오버드라이브" 의 길이의 영구적인 조화를 위해 다음과 같은 요구조건이 발생한다:
toverdrive = f(Vdamper, Idelta, Iist)
"오버드라이브" 의 이와 같은 조화는, 제어 유닛에 저장되는 특성요인도에 의해 또는 충격 흡수장치에서의 감쇠력 프로파일의 모델-제어식 실시간 시뮬레이션에 의해 실시된다.
본 명세서에서, "오버드라이브" 의 모델의 형성에 있어서는 차량/차축에 따라 변화할 수 있는 하기의 정적 영향 매개변수가 고려되어야만 한다:
- 충격 흡수장치의 크기 (피스톤 직경, 푸시 로드의 직경)
- 충격 흡수장치의 탄성 계수
- 스로틀 밸브의 비례 거동
- 충격 흡수장치 유체의 점도

Claims (8)

  1. 전류의 강도를 변화시킴으로써 설정될 수 있는 스로틀 기능을 갖는, 충격 흡수장치의 감쇠력의 가변적인 유압 조절을 위한 비례 제어 밸브에 있어서,
    전류 강도의 순간 수준 (Iist) 에 기초하여, 비례 제어 밸브는, 먼저, 감쇠력 (F) 을 변화시키기 위해서 전류를 짧은 주기 (toverdrive) 동안 최대 전류 강도 (Imax) 로 증가시킴으로써 폐쇄되고, 이후, 전류 강도 (I) 를, 비례 제어 밸브가 감쇠력 (F) 의 소망하는 변화에 해당하는 충격 흡수장치에서의 용적 흐름 (Q) 이 되는 중간 위치로 되는 규정된 중간 전류 강도 (Imit) 로 감소시킴으로써, 다시 개방되는 것을 특징으로 하는 비례 제어 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 시간 주기 (toverdrive) 의 존속 기간은 충격 흡수장치에서의 병진운동 방식으로 이동되는 감쇠기 피스톤의 피스톤 속도 (v) 의 함수로서 설정되는 것을 특징으로 하는 비례 제어 밸브.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 시간 주기 (toverdrive) 의 존속 기간은 감쇠력 (F) 의 소망하는 변화의 크기에 해당하는 전류 강도의 변화 (Idelta) 의 크기의 함수로서 설정되는 것을 특징으로 하는 비례 제어 밸브.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 시간 주기 (toverdrive) 의 존속 기간은 전류 강도 (I) 의 변화 이전에 우세한 전류 강도의 순간 수준 (Iist) 의 함수로서 설정되는 것을 특징으로 하는 비례 제어 밸브.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 피스톤 속도 (v), 전류 강도의 변화 (Idelta) 및 전류 강도의 수준 (Iist) 등의 매개변수는, 시간 주기 (toverdrive) 를 설정하기 위해 고려되고, 제어 장치 특성요인도에 저장되며, 또는 감쇠력 프로파일의 실시간 시뮬레이션에 의해 충격 흡수장치에서 감지되는 것을 특징으로 하는 비례 제어 밸브.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 피스톤 속도 (v), 전류 강도의 변화 (Idelta) 및 전류 강도의 수준 (Iist) 등의 매개변수는, 시간 주기 (toverdrive) 를 설정하기 위해 고려되고, 모델의 형성을 위해 충격 흡수장치 유체의 점도를 추가적으로 감지하는 제어 유닛에서 적절한 모델을 형성함으로써 저장되는 것을 특징으로 하는 비례 제어 밸브.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 피스톤 속도 (v), 전류 강도 의 변화 (Idelta) 및 전류 강도의 수준 (Iist) 등의 매개변수는, 시간 주기 (toverdrive) 를 설정하기 위해 고려되고, 모델의 형성을 위해 충격 흡수장치의 탄성 계수를 추가적으로 감지하는 제어 유닛에서 적절한 모델을 형성함으로써 저장되는 것을 특징으로 하는 비례 제어 밸브.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 피스톤 속도 (v), 전류 강도의 변화 (Idelta) 및 전류 강도의 수준 (Iist) 등의 매개변수는, 시간 주기 (toverdrive) 를 설정하기 위해 고려되고, 모델의 형성을 위해 비례 제어 밸브의 동적 거동을 추가적으로 감지하는 제어 유닛에서 적절한 모델을 형성함으로써 저장되는 것을 특징으로 하는 비례 제어 밸브.
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