KR20110110204A

KR20110110204A - 고유 점성 감쇠를 가지는 개방 단부 가변 블리드 솔레노이드(ｖｂｓ) 밸브

Info

Publication number: KR20110110204A
Application number: KR1020117016904A
Authority: KR
Inventors: 윌리엄 디. 헤인즈; 매튜 티. 알버트
Original assignee: 보르그워너 인코퍼레이티드
Priority date: 2009-01-27
Filing date: 2010-01-20
Publication date: 2011-10-06
Also published as: CN102292581A; EP2382409A2; US20110284783A1; WO2010088108A3; WO2010088108A2

Abstract

솔레노이드 밸브(10)는 솔레노이드부(24b) 및 솔레노이드부(24b)에 연결 가능한 밸브 하우징(26)을 가지는 유압부(24a)를 포함한다. 하우징(26)에 설치되는 밸브 샤프트(34)는 솔레노이드부(24b)에 배치되는 제1 단부 및 유압부(24a)에 배치되는 제2 단부를 포함한다. 밸브 샤프트(34)는 밸브 샤프트(34)를 통한 유체 흐름을 허용하기 위해 이를 통해 배치되는 통로(36)를 포함한다. 밸브(38)는 밸브 샤프트(34)의 제1 단부에 위치한다. 밸브 샤프트(34)가 제1 방향으로 이동될 때, 밸브(38)는 폐쇄 위치를 향해 이동되며, 밸브 샤프트(34)가 제2 방향으로 이동될 때, 밸브(38)는 개방 위치를 향해 이동된다.

Description

고유 점성 감쇠를 가지는 개방 단부 가변 블리드 솔레노이드(ＶＢＳ) 밸브{OPEN END VARIABLE BLEED SOLENOID (VBS) VALVE WITH INHERENT VISCOUS DAMPENING}

본 발명은 솔레노이드 작동식 유압 제어 밸브에 관한 것이다.

유압 제어 시스템에서 솔레노이드 작동식 유압 제어 밸브의 사용은 잘 알려져 있다. 이와 같은 밸브의 하나의 적용은 자동차의 전자 제어 자동 변속기에의 적용이다. 자동 변속기에서, 솔레노이드 압력 제어 밸브는 통상적으로 많은 중요한 시스템 파라미터들을 제어하며 밸브의 성능은 일관성이 있어야 하며 안정적이어야 한다.

밸브가 이와 같은 적용에 사용될 때, 예를 들어, 관련된 시스템 구성요소들에 공명 조화 진동(sympathetic harmonic vibration)을 야기함으로써 시스템 불안정을 일으키거나 악화시킬 수 있는 유체 시스템에 있는 유압 및/또는 전자 기계적인 "노이즈"의 많은 잠재적인 발생원들이 있다. 압력 제어 솔레노이드가 제어되지 않는 진동 응답으로 강제됨으로써 전자 및/또는 유압 시스템 노이즈에 응답할 때, 차량 구성요소들에 유체를 제공하는 시스템은 불안정하게 될 수 있으며, 중요한 시스템 파라미터들의 값이 원하지 않은 방식으로 변동될 수 있다. 시스템 유압 진동 불안정은 차량 성능 및/또는 신뢰성에 영향을 끼치는 나쁜 밸브 성능 특성들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 솔레노이드 밸브 샤프트에 작용하는 불안정화하는 힘은, 밸브를 통과하는 유체 흐름의 불규칙성, 및 밸브 출력 압력의 불규칙성을 초래하는, 유동 개구부들의 크기의 변화를 일으킬 수 있다.

위의 사실을 고려하여, 솔레노이드 밸브에 작용하는, 노이즈에 의해 유도된 힘을 감쇠시키거나 그렇지 않으면 약화시키는 방법에 대한 필요가 존재한다.

본 발명의 실시예들의 일 양상에서, 솔레노이드부 및 솔레노이드부에 연결 가능한 밸브 하우징을 가지는 유압부를 포함하는 솔레노이드 밸브가 제공된다. 하우징에 설치되는 밸브 샤프트는 솔레노이드부에 배치되는 제1 단부 및 유압부에 배치되는 제2 단부를 포함한다. 밸브 샤프트는 밸브 샤프트를 통한 유체 흐름을 허용하기 위해 이를 통해 배치되는 통로를 포함한다. 밸브는 밸브 샤프트의 제1 단부에 위치한다. 밸브 샤프트가 제1 방향으로 이동될 때, 밸브는 폐쇄 위치를 향해 이동되며, 밸브 샤프트가 제2 방향으로 이동될 때, 밸브는 개방 위치를 향해 이동된다.

본 발명의 실시예들의 다른 양상에서, 가변 블리드 솔레노이드 밸브를 작동시키는 방법이 제공된다. 밸브는 하우징의 단부를 통해 배치되는 배출 통로를 가지는 하우징을 가지는 솔레노이드부, 및 밸브 하우징을 통해 연결되는 배출구를 가지는 밸브 하우징을 가지는 유압부를 포함한다. 제어 체적은 밸브 하우징에 연결된다. 밸브 샤프트는 솔레노이드부를 통해 슬라이딩 가능하게 배치되며 유압부로 연장된다. 밸브 샤프트는 제1 방향과 제1 방향의 반대 방향인 제2 방향으로 이동 가능하다. 밸브 샤프트는 이에 부착되는 전기자 및 샤프트를 통한 유체 흐름을 허용하기 위해 이를 통해 배치되는 통로를 포함한다. 스프링 부재는 밸브 샤프트가 제1 방향으로 이동될 때 밸브 샤프트에 힘을 가하기 위해 배치된다. 밸브는 솔레노이드부의 내측에 있는 밸브 샤프트의 제1 단부에 위치한다. 작동 방법은 밸브 샤프트를 제1 방향으로 슬라이딩하기 위해 솔레노이드부에 전력을 공급하는 단계; 유체가 흐르도록 허용되는 밸브에 의해 한정되는 개구부의 크기를 감소시키며, 동시에 밸브 샤프트가 제1 방향으로 이동될 때 밸브 샤프트의 점성 감쇠를 제공하기 위해 샤프트 통로를 통해 유체를 흐르게 하는 단계; 밸브가 이 시점에 제어 체적의 압력이 최대가 되는 폐쇄 위치에 도달할 때까지 제어 체적으로부터 배출구를 통하고 밸브를 통해 배출 통로로 초과 압력을 배출시키는 단계; 솔레노이드의 전력을 차단하며 샤프트에 대해 스프링 부재에 의해 가해지는 힘에 응답하여 밸브 샤프트를 제2 방향으로 슬라이딩하는 단계; 유체가 흐르도록 허용되는 밸브에 의해 한정되는 개구부의 크기를 증가시키며, 동시에 밸브 샤프트가 제2 방향으로 이동될 때 밸브 샤프트의 점성 감쇠를 제공하기 위해 샤프트 통로를 통해 유체를 흐르게 하는 단계; 및 밸브가 이 시점에 제어 체적의 압력이 최소가 되는 완전 개방 위치에 도달할 때까지 제어 체적으로부터 배출구를 통하고 밸브를 통해 배출 통로로 초과 압력을 배출시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예들의 다른 양상에서, 가변 블리드 솔레노이드 밸브를 작동시키는 방법이 제공된다. 솔레노이드 밸브는 하우징의 단부를 통해 배치되는 배출 통로를 가지는 하우징을 가지는 솔레노이드부, 및 밸브 하우징을 통해 연결되는 배출구를 가지는 밸브 하우징을 가지는 유압부를 포함한다. 제어 체적은 밸브 하우징에 연결된다. 밸브 샤프트는 솔레노이드부를 통해 슬라이딩 가능하게 배치되며 유압부로 연장된다. 밸브 샤프트는 제1 방향과 제1 방향의 반대 방향인 제2 방향으로 이동 가능하다. 밸브 샤프트는 이에 부착되는 전기자 및 샤프트를 통한 유체 흐름을 허용하기 위해 이를 통해 배치되는 통로를 포함한다. 스프링 부재는 밸브 샤프트가 제2 방향으로 이동될 때 밸브 샤프트에 힘을 가하기 위해 배치된다. 밸브는 솔레노이드부의 내측에 있는 밸브 샤프트의 제1 단부에 위치한다. 작동 방법은 밸브 샤프트를 제2 방향으로 슬라이딩하기 위해 솔레노이드부에 전력을 공급하는 단계; 유체가 흐르도록 허용되는 밸브에 의해 한정되는 개구부의 크기를 증가시키며, 동시에 밸브 샤프트가 제2 방향으로 이동될 때 밸브 샤프트의 점성 감쇠를 제공하기 위해 샤프트 통로를 통해 유체를 흐르게 하는 단계; 밸브가 이 시점에 제어 체적의 압력이 최소가 되는 개방 위치에 도달할 때까지 제어 체적으로부터 배출구를 통하고 밸브를 통해 배출 통로로 초과 압력을 배출시키는 단계; 솔레노이드의 전력을 차단하며 샤프트에 대해 스프링 부재에 의해 가해지는 힘에 응답하여 밸브 샤프트를 제1 방향으로 슬라이딩하는 단계; 유체가 흐르도록 허용되는 밸브에 의해 한정되는 개구부의 크기를 감소시키며, 동시에 밸브 샤프트가 제1 방향으로 이동될 때 밸브 샤프트의 점성 감쇠를 제공하기 위해 샤프트 통로를 통해 유체를 흐르게 하는 단계; 및 밸브가 이 시점에 제어 체적의 압력이 최대가 되는 완전 폐쇄 위치에 도달할 때까지 제어 체적으로부터 배출구를 통하고 밸브를 통해 배출 통로로 초과 압력을 배출시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예들의 다른 양상에서, 가변 블리드 솔레노이드 밸브에 이동 가능하게 배치되는 밸브 샤프트에 미리 결정된 양의 점성 감쇠를 제공하는 방법이 개시된다. 밸브 샤프트는 밸브 샤프트의 점성 감쇠를 제공하도록 샤프트를 통한 유체 흐름을 허용하기 위해 이를 통해 배치되는 샤프트 통로를 포함한다. 방법은 유체가 흐르는 미리 결정된 벽의 표면적을 제공하며, 그에 따라 샤프트 통로를 통한 유체 흐름으로부터 나온 점성 전단에 기인한 샤프트에 작용하는 미리 결정된 전체 힘을 제공하기 위해 샤프트 통로의 내벽의 치수를 결정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예들의 다른 양상에서, 하우징, 하우징의 제1 단부에 있는 제어 포트, 및 하우징의 제2 단부에 있는 배출 포트 및 연관된 포펫 밸브 시트를 포함하는 압력 제어 밸브가 제공된다. 밸브 샤프트는 하우징의 내부에 설치되며 제1 단부, 제2 단부, 이를 통해 연장되는 샤프트 통로, 및 샤프트의 제2 단부에 위치하는 포펫을 포함한다. 포펫은 밸브 시트 및 배출 포트와 작동 가능하게 결합된다. 샤프트의 제1 단부는 제1 직경을 가지며 샤프의 제2 단부는 제1 직경보다 큰 제2 직경을 가진다. 샤프트의 외부는 제어 체적 압력을 제어하는데 사용 가능한 영역을 한정한다. 이 제어 영역은 제2 직경에 의해 한정되는 단면적과 제1 직경에 의해 한정되는 단면적 사이의 차이에 의해 한정된다. 샤프트는 포펫 밸브 시트와 하우징의 제1 단부 사이에 슬라이딩 가능하게 배치된다. 전기자를 포함하는 솔레노이드 액추에이터는 액추에이터에 가해지는 전류에 비례하여 가변 압력 제어를 달성하며, 제어 포트에 대한 압력을 조절하도록, 밸브 시트에 대한 밸브 샤프트의 포지셔닝을 허용하기 위해 밸브 샤프트에 부착된다. 밸브 샤프트는 제어 포트와 포펫 사이의 유동과 압력의 연통을 허용하며 샤프트 통로를 한정하는 표면과 샤프트 통로의 내부에 존재하는 유체 사이의 점성 전단에 기인한 밸브의 점성 감쇠를 제공한다.

도 1은 개방, 또는 전력이 차단된 상태의, 본 발명의 일 실시예에 따른 통상적으로 개방된 솔레노이드 밸브의 측면 단면도이다.
도 1a는 폐쇄, 또는 전력이 공급된 상태에 있는 밸브를 도시한 도 1의 도면이다.
도 2는 폐쇄, 또는 전력이 차단된 상태에 있는, 본 발명의 일 실시예에 따른 통상적으로 폐쇄된 솔레노이드 밸브의 측면 단면도이다.
도 2a는 개방, 또는 전력이 공급된 상태에 있는 밸브를 도시한 도 2의 도면이다.

도 1 및 도 1a는 통상적으로 개방된 개방 단부를 가진 가변 블리드 솔레노이드 밸브(10)의 종단면도를 도시한다. 밸브(10)는 보빈(16)에 감긴 와이어의 코일(18)을 가지는 보빈(16)을 수용하는 하우징(104)을 포함하는 솔레노이드부(24b)를 가진다.

와이어는 보빈에 결합되는 커넥터 블레이드들이나 터미널들(100)에서 끝난다. 보빈은 또한 전기적 단락을 방지하도록 커넥터 블레이드들을 보호하며 이들을 나머지의 솔레노이드로부터 격리시키기 위해 커넥터 블레이드들(100)을 둘러싸는 커넥터 커버(102)에 대한 구조적인 연결을 허용하는 수단을 가진다. 높은 자기 투과성을 가지는 강철 또는 다른 재료로 형성되는 하우징(104)은 코일(18)과 보빈(16)을 둘러싸며 솔레노이드 밸브가 전력을 공급받을 때 자기 플럭스를 자기 회로의 다른 부분에 전달하는 역할을 한다. 코일(18)이 전력을 공급받으면 솔레노이드부(24b)에 자기장이 발생된다. 솔레노이드부(24b)는 또한 배출 포트를 한정하는 밸브 시트(20)를 가진다.

밸브(10)는 또한 솔레노이드부(24b)에 연결 가능한 밸브 하우징(26)을 포함하는 유압부(24a)를 가진다. 밸브 하우징(26)은 솔레노이드 밸브가 연결되는 구멍(도시되지 않음)과 연결하는 수단을 가진다. 밸브 하우징은 또한 밸브 하우징의 내부에서 밸브 샤프트(34)(아래에 설명됨)와 전기자(52)(또한 아래에 설명됨)의 이동을 용이하게 하기 위한 저널 베어링 면(69)을 제공하는 수단을 가진다. 밸브 샤프트(34)의 이동을 용이하게 하기 위해서, 전기자(52)는 밸브 샤프트(34)의 둘레에 환형으로 배치되며, 압입되거나, 접착제로 접착되거나, 납땜되거나, 용접되거나, 그렇지 않으면 다른 방법으로 적당하게 부착됨으로써, 밸브 샤프트(34)에 부착된다. 밸브 하우징(26)의 플럭스 튜브부(28)는 보빈(16)과 정렬 튜브(110)(아래에 설명됨) 모두에 인접한 솔레노이드부(24b)로 슬라이딩된다. 밸브 하우징에 있는 베어링 면들은 정렬 튜브(110)에 의해 플럭스 튜브에 있는 베어링 면들과 정렬된다.

원하는 비례적인 자기 기능을 달성하기 위해, 자극 편(54)이 보빈(16)의 일부분에 인접하게 위치하는 솔레노이드부(24b)에 배치된다. 도 1 및 도 1a에 도시된 실시예에서, 자극 편(54)은 전기자(52)에 겹쳐지도록 구성되는 축소된 내부 직경의 플랜지(56)를 가진다. 플랜지(56)의 구조가 전력이 공급된 코일(18)에 의해 발생된 자기장의 분포에 영향을 주기 때문에 겹쳐진 플랜지(56)는 원하는 자기 특성(자기력 대 전기자(52)와 샤프트(34)의 변위)을 달성한다. 밸브 시트(20)는 억지끼움 또는 다른 적당한 방법을 사용하여 자극 편(54)에 부착된다. 밸브 시트(20)의 축방향 위치는 자극 편(54)에 대한 밸브 샤프트와 전기자의 출발 위치를 결정하며, 이는 솔레노이드 밸브의 특정 압력 및 누설 출력 응답을 형성할 것이다. 자극 편(54)은 플럭스 튜브의 내부에서 이동되기 위해 밸브 샤프트(34)와 전기자(52)를 위한 저널 베어링 면(55)을 제공하는 수단을 가진다.

유압부(24a)는 또한 솔레노이드부(24b)의 반대 방향에 있는 밸브 하우징(26)의 단부에 위치하는, 압력(P_C)에 있는 제어 체적(30)을 포함한다. 도 1 및 도 1a에 도시된 바와 같이, 공급 포트(40)와 피드 오리피스(42)가 또한 유체 제어 시스템에 포함되며, 가변 블리드 솔레노이드 밸브 자체에 포함될 수 있거나 포함되지 않을 수 있다. 적어도 하나의 배출구(32)가 제어 압력 영역(30)의 반대 방향에 있는 저널 베어링 면(69)의 측면에 존재하는 캐비티(70)와 유체로 연통되게 구비된다. 제어 압력 영역(30)의 압력 때문에, 저널 베어링 면(69)과 밸브 샤프트 사이의 틈새를 통해 샤프트를 따라서 캐비티(70)로 일정한 양의 유체 누설이 있다. 이 누설은, 만약 배출지 않는다면, 어쩌면 제어 체적 압력에 영향을 끼치는, 샤프트에 대한 힘의 균형을 눈에 띄게 변경시키기 위해 압력이 밸브 샤프트의 더 큰 직경 부분(66)에 작용하는 레벨까지 증가될 수 있는 캐비티(70)의 압력을 생성한다. 배출구(32)는 캐비티(70)의 압력의 형성을 방지하는데 도움을 준다. 도 1 및 도 1a에 도시된 실시예에서, 밸브 하우징(26)은 외부 구멍(도시되지 않음)에 연결되며 오링 시일(33)은 섬프 압력(sump pressure)에 있는 배출 영역(P_ex)으로부터 제어 압력 영역(P_C)을 분리시킨다.

밸브 샤프트 또는 핀(34)은 솔레노이드부(24b)를 통해 슬라이딩 가능하게 배치되며 유압부(24a)로 길이방향으로 연장된다. 밸브 샤프트(34)는 중공이며 샤프트의 길이방향 축을 통해 연장되는 통로(36)를 한정한다. 통로(36)는 유압부(24a)에서부터 솔레노이드부(24b)까지 그리고 그 다음에 샤프트의 반대 방향 단부(34a)에 있는 밸브 샤프트로부터 유체 매체의 이를 통한 흐름을 허용한다. 게다가, 아래에 설명된 방식으로, 통로(36)는 밸브 샤프트(34)의 이동을 감소시키는 목적을 위한 역할을 할수 있으며, 따라서 솔레노이드 밸브(10)의 안정성을 개선시킨다. 도 1 및 도 1a에 도시된 실시예에서, 밸브 샤프트(34)는 또한 상대적으로 더 큰 직경 부분(66)과 더 작은 직경 부분(68)을 가진다.

통로(36)는 솔레노이드부(24b)의 내부에 위치하는 밸브(38)에서 끝나는 제1 단부를 가진다. 도 1 및 도 1a에 도시된 실시예에서, 밸브(38)는 밸브 샤프트(34)의 단부(34a)의 둘레에 형성되는 포펫, 및 밸브 시트(20)을 포함한다. 샤프트의 단부(34a)와 밸브 시트(20)는 함께 이의 길이방향 축을 따라 밸브 샤프트(34)의 슬라이딩에 의해 개방되고 폐쇄되는 밸브(38)를 형성한다. 필터(130)가 밸브 샤프트(34)로 유입되는 유압 유체를 필터링하기 위해 구비된다.

다시 도 1 및 도 1a를 참조하면, 작동 중에, 솔레노이드 밸브(10)는 솔레노이드부(24b)의 전력 공급에 응답하여 작동한다. 코일(18)이 전력을 공급받을 때, 밸브 샤프트(34)는 이의 길이방향 축을 따라 (화살표 "A"로 표시된) 제1 방향으로 슬라이딩될 것이다. 전기자(52)는 코일(18)의 전력 공급의 결과로 발생된 자기 플럭스에 의해 영향을 받는다. 코일의 전력 공급은 솔레노이드부(24b)에 있는 코일(18)을 통해 흐르는 전류의 양에 비례하는, 방향 "A"로의 밸브 샤프트(34) 상의 자기력을 생성한다. 솔레노이드부(24b)가 전력을 공급받을 때, 밸브 샤프트(34)는 밸브 시트(20)를 향해 화살표 "A"로 표시되는 방향으로 슬라이딩될 것이며 그 결과로 샤프트의 단부(34a)가 밸브(38)를 통한 흐름을 제한할 것이다. 더 큰 직경 부분(66)에 의해 한정되는 단면적과 더 작은 직경 부분(68)에 의해 한정되는 단면적 사이의 차이에 의해 한정되는 면적과 압력을 곱한 것이 자기력과 같을 때까지 제어 체적 압력(P_C)이 형성될 것이다. 이 프로세스는 솔레노이드가 완전히 전력을 공급받을 때까지나 밸브 샤프트 및 전기자 서브어셈블리가 이의 최대 허용 스트로크에 도달할 때까지 계속될 수 있다. 이 시점에서, 제어 압력은 최대가 될 것이다.

도 1 및 도 1a에 도시된 실시예에서, 솔레노이드부(24b)의 코일(18)의 전력이 차단될 때 스프링(60)은 코일이 전력을 공급받을 때 전기자(52)의 이동에 반대 방향인 (화살표 "B"로 표시된) 제2 방향으로 전기자(52)를 슬라이딩할 것이다. 도 1 및 도 1a에 도시된 실시예에서, 스프링(60)은 전기자(52)와 자극 편(54) 사이에 배치된다. 솔레노이드부(24b)의 전력이 차단될 때, 스프링(60)은 핀 및 전기자 서브어셈블리가 샤프트와 밸브 하우징의 맞물림 수단에 의해 형성되는 경질의 정지부에 대항해 지지하게 될 때까지 밸브 샤프트(34)를 방향 "B"로 이동하기 위해 전기자(52)에 대응하여 힘을 가할 것이다. 동시에, 화살표 "C"로 표시된 바와 같이, 유체가 흐르는 샤프트의 단부(34a)와 밸브 시트(20) 사이의 개구부(120)를 제공하기 위해 샤프트의 단부(34a)가 밸브 시트(20)로부터 멀어지게 이동될 때 밸브(38)는 완전히 개방된 위치로 이동될 것이다(도 1을 보라). 따라서, 유체는 공급 포트(40)로부터 피드 오리피스(42)를 통과하고, 제어 체적(30)을 통과하고, 필터(130)를 통해 밸브 샤프트 안으로 흐르고, 밸브 샤프트를 통과해서 밸브 샤프트로부터 개구부(120)을 통과해 섬프까지 흐른다. 통상적으로 개방된 솔레노이드 밸브의 전력이 완전히 차단될 때, 이는 제어 체적으로부터 누설되도록 유체에 대해 가장 큰 개구부를 제공할 것이며, 그에 의해 제어 체적 압력을 저하시킬 것이다. 결과적으로, 제어 체적 압력은 최소가 될 것이다.

도 1에 도시된 실시예에서, 샤프트(34)의 직경은 샤프트가 밸브 하우징(26)의 일부분에 의해 형성되는 저널 베어링 면(69)에 들어가기 전에 상대적으로 더 큰 직경 부분(66)에서부터 상대적으로 더 작은 직경 부분(68)까지 샤프트의 전환 영역을 따라 목이 "좁아진다(neck down)". 이 실시예에서, 샤프트의 전환 영역이 저널 베어링 면(69)에 접촉할 때 효과적인 경질의 정지부 수단이 형성된다. 그러나, 샤프트 및/또는 하우징의 다양한 다른 구조적인 수단들 중의 어느 것이 이와 같은 경질의 정지부 수단을 제공하기 위해 샤프트 및/또는 하우징에 위치하며, 이용되며/이용되거나, 특히 포함될 수 있다.

도 2 및 도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 통상적으로 폐쇄된 밸브 형태의 단면도를 도시한다. 도 2에 도시된 실시예는 자극 편(54'), 플럭스 튜브(28'), 스프링(60') 및 전기자(52')의 포지셔닝에 대해 도 1 및 도 1a에 도시된 실시예와 상이하다. 도 2는 밸브 하우징(26')의 일부인 자극 편(54')을 보여준다. 자극 편(54')은 전기자(52')의 자기 특성을 형성하기 위해 전기자(52')와 겹치도록 구성되는 내부 부분(56')을 가진다. 스프링(60')이 전기자(52')와 밸브 하우징(26') 사이에 배치된다. 플럭스 튜브(28')의 일 부분(111')은 샤프트(34')가 통과하며 이를 따라 밸브 샤프트(34)가 슬라이딩되는 베어링 면으로 작용하는 도관을 형성하기 위한 크기로 만들어진다. 스프링(60')은 밸브 시트(20')를 향해 밸브 샤프트(34')와 전기자(52')를 편향시키며, 핀 및 전기자 서브어셈블리는 이 스프링 하중에 대응하여 평형에 이르게 된다.

도 2 및 도 2a에 도시된 실시예의 작동은 솔레노이드부(24b')가 전력을 공급받을 때 밸브(38')는 개방될 것이며, 반면에 도 1 및 도 1a에서 솔레노이드부(24b)가 전력을 공급받게 될 때 밸브(38)는 폐쇄 위치를 향해 가압될 것이라는 것을 제외하고 도 1 및 도 1a에 도시된 실시예와 유사하다.

도 2 및 도 2a를 참조하면, 본 발명의 이 특정한 실시예에서, 솔레노이드부(24b')가 전력을 공급받을 때, 전기자(52')는 화살표 "B"로 표시되는 방향으로 이동될 것이며, 이에 의해 샤프트(34')의 단부(34a')가 밸브 시트(20')로부터 멀어지게 이동되므로 밸브(38')를 개방한다. 이는 화살표 "C"로 표시된 바와 같이, 이를 통해 유체가 흐르는 샤프트 단부(34a')와 밸브 시트(20') 사이의 개구부(120')를 제공한다(도 2a를 보라). 따라서, 유체는 공급 포트(40')로부터 피드 오리피스(42')를 통과하고, 제어 체적(30')을 통과해서, 그 다음에 필터(130')를 통해 밸브 샤프트(34') 안으로 흐르고, 밸브 샤프트를 통과해서, 밸브 샤프트로부터 개구부(120')를 통해 섬프까지 흐른다. 더 많은 전류가 솔레노이드에 가해질 때, 샤프트의 단부(34a')와 밸브 시트(20') 사이의 개구부(120')의 크기는 증가되며, 그에 의해 개구부(120')를 통해 더 많은 유량의 유체가 통과되는 것을 가능하게 하며 제어 체적의 압력을 저하시킨다. 이 프로세스는 최대 전류가 솔레노이드에 공급될 때까지, 또는 밸브 샤프트 및 전기자 서브어셈블리가 이의 최대 허용 스트로크에 도달할 때까지 계속될 것이다. 따라서, 통상적으로 폐쇄된 솔레노이드 밸브가 완전히 전력을 공급받을 때, 유체가 제어 체적으로부터 누설되도록 하기 위해 가장 큰 개구부가 제공되며, 그에 의해 제어 체적 압력을 저하시킨다. 결과적으로, 제어 체적 압력은 최소가 될 것이다.

전력이 차단된 상태에서, 전류는 솔레노이드에 가해지지 않는다. 솔레노이드부(24b')의 전력이 차단될 때, 스프링(60')은 전기자(52')에 대응하여 힘을 가할 것이며 밸브 샤프트(34')를 화살표 "A"로 표시되는 방향으로 슬라이딩할 것이며 그 결과로 샤프트의 단부(34a')가 밸브 시트(20')와 접촉하게 되므로 밸브(38)가 폐쇄된다. 도 2 및 도 2a에 도시된 실시예는 솔레노이드부(24b')의 전력이 차단될 때 밸브(38')가 폐쇄 위치에 있기 때문에 통상적으로 폐쇄된 밸브로서 언급된다. 결과적으로, 전력이 차단된 상태에서, 제어 압력이 최대가 될 것이다.

여기에 설명된 본 발명의 실시예들에서, 유압 유체는 필터(130 또는 130')를 통해서 중공 밸브 샤프트 안으로, 중공 밸브 샤프트를 통과해서, 그 다음에 밸브 시트와 밸브 샤프트 사이에 형성되는 개구부(120 또는 120')를 통해서 이동된다. 밸브 샤프트를 이동시킴으로써 솔레노이드 밸브의 불안정을 조장하는데 작용될 수 있는 힘은 중공 밸브 샤프트의 유체 체적과 밸브 샤프트의 내측면이나 내벽 사이의 점성 전단에 의해 제공되는 감쇠 효과를 극복해야 한다. 따라서, 밸브 샤프트의 구조는 감쇠 효과를 제공하는데 사용된다. 감쇠 효과는 밸브 샤프트의 내벽의 표면적을 증가시키거나 감소시킴으로써 (예를 들어, 샤프트의 내부 직경을 증가시키거나 감소시킴으로써) 어느 정도까지 제어될 수 있으며, 그에 의해 전단력이 작용하는 표면적을 증가시킨다.

제어 체적 영역(30)에 압력 하의 유체가 있을 때는 언제든지, 밸브 샤프트 통로(36)의 내부에 존재하는 유체가 있을 것이라는 것이 위의 설명으로부터 보여질 수 있다. 따라서, 밸브 샤프트의 어떤 이동이 통로(36)의 유체 칼럼과 통로를 한정하는 샤프트의 내벽들 사이에서 발생하는 점성 전단에 의해 감쇠될 것이며 밸브의 이 감쇠 특성은 밸브의 어떤 작동 중에 존재한다.

위의 것은 단지 본 발명의 다양한 실시예들의 상세한 설명이며 개시된 실시예들에 대한 수많은 변경들이 본 발명의 정신이나 범위를 벗어나지 않고 여기에 있는 공개서에 따라 만들어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 그러므로, 전술한 설명은 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.

Claims

솔레노이드 밸브에 있어서,
솔레노이드부;
상기 솔레노이드부에 연결 가능한 밸브 하우징을 가지는 유압부;
상기 솔레노이드부에 배치되는 제1 단부와 상기 유압부에 배치되는 제2 단부를 포함하는 밸브 샤프트로서, 상기 밸브 샤프트는 상기 밸브 샤프트를 통한 유체 흐름을 허용하기 위해 이를 통해 배치되는 통로를 포함하는 상기 밸브 샤프트; 및
상기 밸브 샤프트의 상기 제1 단부에 위치하는 밸브를 포함하며,
상기 밸브 샤프트가 제1 방향으로 이동될 때, 상기 밸브는 폐쇄 위치를 향해 이동되며 상기 밸브 샤프트가 제2 방향으로 이동될 때 상기 밸브는 개방 위치를 향해 이동되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
제1항에 있어서,
상기 유압부의 상기 밸브 하우징을 통해 연결되는 공급 포트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
제2항에 있어서,
상기 샤프트 통로는 상기 샤프트 통로에 존재하는 유체와 상기 샤프트 통로를 한정하는 표면 사이의 점성 전단을 가능하게 하며, 그에 의해 상기 솔레노이드 밸브의 안정성을 개선시키기 위해 상기 밸브 샤프트의 점성 감쇠를 제공하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
제1항에 있어서,
상기 솔레노이드부는 하우징을 가지며 상기 밸브는 상기 밸브 샤프트의 상기 제1 단부의 둘레에 형성되는 포펫 및 상기 솔레노이드 하우징에 형성되는 밸브 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
제1항에 있어서,
상기 솔레노이드 하우징은 보빈에 감겨진 코일을 가지는 상기 보빈을 수용하며 상기 밸브 샤프트는 상기 솔레노이드부를 통해 슬라이딩 가능하게 배치되는 전기자를 포함하며,
상기 솔레노이드 밸브는 상기 보빈에 인접한 상기 솔레노이드부에 환형으로 배치되는 자극 편을 더 포함하며,
상기 자극 편은 상기 전기자와 정렬되며 상기 전기자를 슬라이딩 가능하게 둘러싸도록 구성되는 플랜지를 가지며,
상기 전기자와 상기 밸브 샤프트가 상기 솔레노이드부의 전력 공급에 응답하여 상기 밸브 샤프트의 길이방향 축의 둘레로 슬라이딩되도록 상기 전기자는 상기 보빈과 상기 코일에 의해 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
제5항에 있어서,
상기 밸브 샤프트의 둘레에 구비되며 상기 전기자와 상기 솔레노이드 하우징 사이에 연장되는 스프링을 더 포함하며,
상기 솔레노이드부의 전력이 차단될 때, 상기 스프링은 상기 밸브가 개방 위치에 있도록 상기 밸브 샤프트를 슬라이딩시키기 위해 상기 전기자에 힘을 가하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
제5항에 있어서,
상기 밸브 샤프트의 둘레에 구비되며 상기 전기자와 상기 밸브 하우징 사이에 연장되는 스프링을 더 포함하며,
상기 솔레노이드부의 전력이 차단될 때, 상기 스프링은 상기 밸브가 폐쇄 위치에 있도록 상기 밸브 샤프트를 슬라이딩시키기 위해 상기 전기자에 힘을 가하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
하우징의 일 단부를 통해 배치되는 배출 통로를 가지는 상기 하우징을 가지는 솔레노이드부, 상기 솔레노이드부에 결합되며 밸브 하우징을 통해 연결되는 배출구를 가지는 상기 밸브 하우징을 가지는 유압부, 상기 밸브 하우징에 연결되는 제어 체적, 상기 솔레노이드부를 통해 슬라이딩 가능하게 배치되고 상기 유압부로 연장되는 밸브 샤프트로서, 제1 방향과 상기 제1 방향의 반대 방향인 제2 방향으로 이동 가능하며, 상기 샤프트를 통한 유체 흐름을 허용하기 위해 이를 통해 배치되는 샤프트 통로를 포함하는 상기 밸브 샤프트, 상기 밸브 샤프트가 상기 제1 방향으로 이동될 때 상기 밸브 샤프트에 힘을 가하기 위해 배치되는 스프링 부재, 및 상기 솔레노이드부의 내측에 있는 상기 밸브 샤프트의 제1 단부에 위치하는 밸브를 포함하는 가변 블리드 솔레노이드 밸브를 작동시키는 방법에 있어서,
상기 방법은:
상기 밸브 샤프트를 상기 제1 방향으로 슬라이딩시키기 위해 상기 솔레노이드부에 전력을 공급하는 단계;
유체가 흐르도록 허용되는 상기 밸브에 의해 한정되는 개구부의 크기를 감소시키며, 동시에 상기 밸브 샤프트가 상기 제1 방향으로 이동될 때 상기 밸브 샤프트의 점성 감쇠를 제공하기 위해 상기 샤프트 통로를 통해 유체를 흐르게 하는 단계;
상기 밸브가 이 시점에서 상기 제어 체적의 압력이 최대가 되는 폐쇄 위치에 도달할 때까지 상기 제어 체적으로부터 상기 배출구를 통하고 상기 밸브를 통과해 상기 배출 통로로 초과 압력을 배출시키는 단계;
상기 솔레노이드의 전력을 차단하며 상기 샤프트에 대해 상기 스프링 부재에 의해 가해지는 힘에 응답하여 상기 밸브 샤프트를 상기 제2 방향으로 슬라이딩시키는 것을 야기하는 단계;
유체가 흐르도록 허용되는 상기 밸브에 의해 한정되는 상기 개구부의 크기를 증가시키며, 동시에 상기 밸브 샤프트가 상기 제2 방향으로 이동될 때 상기 밸브 샤프트의 점성 감쇠를 제공하기 위해 상기 샤프트 통로를 통해 유체를 흐르게 하는 단계; 및
상기 밸브가 이 시점에서 상기 제어 체적의 압력이 최소가 되는 완전 개방 위치에 도달할 때까지 상기 제어 체적으로부터 상기 배출구를 통과하고 상기 밸브를 통과해 상기 배출 통로로 초과 압력을 배출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 블리드 솔레노이드 밸브를 작동시키는 방법.
제8항에 있어서,
상기 유체가 흐르는 미리 결정된 벽 표면적을 제공하기 위해, 그에 따라 상기 샤프트 통로를 통한 유체 흐름에 기인한 점성 전단으로부터 나온 상기 샤프트에 작용하는 미리 결정된 전체 힘을 제공하기 위해, 상기 샤프트 통로의 내벽의 치수를 결정함으로써 상기 밸브 샤프트의 미리 결정된 양의 점성 감쇠를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 블리드 솔레노이드 밸브를 작동시키는 방법.
제1항에 있어서,
상기 샤프트 통로의 내벽은 상기 유체가 흐르는 미리 결정된 내벽 표면적을 제공하기 위해, 그에 따라 상기 샤프트 통로를 통한 유체 흐름으로부터 나온 점성 전단에 기인한 상기 샤프트에 작용하는 미리 결정된 전체 힘을 제공하기 위한 치수로 만들어지며, 그에 의해 상기 밸브 샤프트의 이동을 점성적으로 감쇠시키는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
압력 제어 밸브에 있어서,
하우징;
상기 하우징의 제1 단부에 있는 제어 포트;
상기 하우징의 제2 단부에 있는 배출 포트 및 결합된 포펫 밸브 시트;
제1 단부, 제2 단부, 이를 통해 연장되는 샤프트 통로, 및 밸브 샤프트의 제2 단부에 위치하는 포펫을 포함하는 상기 밸브 샤프트로서, 상기 포펫은 상기 밸브 시트 및 상기 배출 포트와 작동 가능하게 결합되며, 상기 샤프트의 제1 단부는 제1 직경을 가지며 상기 샤프트의 제2 단부는 상기 제1 직경보다 더 큰 제2 직경을 가지며, 상기 샤프트의 외부는 제어 체적 압력을 제어하기 위해 사용 가능한 영역을 한정하며, 상기 영역은 상기 제2 직경에 의해 한정되는 단면적과 상기 제1 직경에 의해 한정되는 단면적 사이의 차이에 의해 한정되며, 상기 샤프트는 상기 포펫 밸브 시트와 상기 하우징의 제1 단부 사이에 슬라이딩 가능하게 배치되는 상기 밸브 샤프트; 및
상기 제어 포트에 대한 압력을 조절하도록 전기자에 가해지는 전류에 비례하여 가변 압력 제어를 달성하기 위해 상기 밸브 시트에 대한 상기 밸브 샤프트의 포지셔닝을 허용하기 위해 상기 밸브 샤프트에 부착되는 상기 전기자를 포함하는 솔레노이드 액추에이터를 포함하며,
상기 샤프트는 상기 제어 포트와 상기 포펫 사이의 유동과 압력의 연통을 허용하며 상기 샤프트 통로를 한정하는 표면과 상기 샤프트 통로의 내부에 존재하는 유체 사이의 점성 전단에 기인한 상기 밸브의 점성 감쇠를 제공하는 것을 특징으로 하는 압력 제어 밸브.
제11항에 있어서,
상기 솔레노이드의 상기 하우징을 통해 배치되는 조절 가능한 단부 캡을 더 포함하며, 상기 배출 포트는 상기 단부 캡의 둘레에 배치되는 것을 특징으로 하는 압력 제어 밸브.
제11항에 있어서,
상기 중공 밸브 샤프트의 둘레에 구비되는 스프링을 더 포함하며, 상기 스프링은 전력이 차단될 때 통상적으로 개방 또는 통상적으로 저압 위치에 상기 솔레노이드 밸브를 배치시키는 정지부와 접촉하기 위한 방향으로 상기 밸브 샤프트를 이동시키기 위해 편향되는 것을 특징으로 하는 압력 제어 밸브.
제11항에 있어서,
상기 중공 밸브 샤프트의 둘레에 구비되는 스프링을 더 포함하며, 상기 스프링은 전력이 차단될 때 통상적으로 폐쇄 또는 통상적으로 고압 위치에 상기 밸브를 배치시키는 상기 주요 밸브 시트와 접촉하기 위한 방향으로 상기 주요 포펫을 이동시키기 위해 편향되는 것을 특징으로 하는 압력 제어 밸브.
제11항에 있어서,
상기 밸브 샤프트를 지지하는 베어링을 더 포함하며, 상기 베어링은 상기 액추에이터의 내부에 형성되는 작동 공기 갭들로의 상기 유체에 부유된 오염물의 이동을 최소하기 위해 구비되는 것을 특징으로 하는 압력 제어 밸브.