KR20150039611A - 제어 밸브용 밸브 바디 및 솔레노이드 밸브 - Google Patents

제어 밸브용 밸브 바디 및 솔레노이드 밸브 Download PDF

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옌스 노르베르크
안드레아스 레힐러
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 밸브 바디(20) 내로 삽입되는 유체 채널(24)의 개방 에지에 형성되며 유체 흐름(30)을 조절하기 위해 폐쇄 바디(12)의 폐쇄 구조(14)와 상호 작용하는 밸브 시트(22)를 구비한 제어 밸브(1)용 밸브 바디(20), 상기 밸브 바디(20)를 구비한 제어 밸브(1), 및 상응하는 유압 브레이크 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따라 유체 채널(24)은 스텝(26)을 포함하고, 상기 스텝(26)에서 제 1 횡단면을 가진 유체 채널(24)의 유입 섹션(24.1)이 제 2 횡단면을 가진 유체 채널(24)의 배출 섹션(24.2)으로 이어진다. 제 2 횡단면은 제 1 횡단면보다 크고, 밸브 시트(22)는 유체 채널(24)의 배출 섹션(24.2)의 개방 에지에 배치된다.

Description

제어 밸브용 밸브 바디 및 솔레노이드 밸브{VALVE BODY FOR A CONTROL VALVE, AND CORRESPONDING SOLENOID VALVE}
본 발명은 독립 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 제어 밸브용 밸브 바디 및 독립 청구항 제 5 항의 전제부에 따른 제어 밸브에 관한 것이다.
ABS 및/또는 전자 안정성 프로그램 시스템(ESP-시스템)에서, 예를 들면 상시 개방형 솔레노이드 밸브로서 구현된 소위 유입 밸브가 사용된다. 상기 유입 밸브는 조절 과정에서, 예를 들면 ABS-브레이킹 시에 휠 브레이크 캘리퍼 내의 압력 상승을 제어한다. 솔레노이드 밸브에 전류가 완전히 공급되면, 메인 브레이크 실린더와 휠 브레이크 캘리퍼 사이의 유압 연결이 차단된다. 전류 공급에 의해 폐쇄 부재가 밸브 시트 내로 가압됨으로써, 유체가 더 이상 솔레노이드 밸브를 통해 흐를 수 없다. 유입 밸브가 제어 밸브이기 때문에, 상이한 전류에 대해 상이한 밸브 리프트를 조절할 수 있다. 자석 어셈블리의 솔레노이드 코일 내로 안내된 전류, 및 밸브에 가해진 압력 차이에 따라, 힘의 평형이 조절됨으로써, 폐쇄 부재가 규정된 행정 위치로 유지되고 경계 조건에 상응하는 체적 흐름이 솔레노이드 밸브를 통해 흐른다. 솔레노이드 밸브가 작동될 수 있는 다른 모드는 소위 QS-작동 모드(준 스위칭 작동 모드)일 수 있다. 이 경우, 솔레노이드 코일을 통해 흐르는 전류가 단시간 동안(예를 들면 10 ms) 제로 암페어로 떨어짐으로써, 솔레노이드 밸브가 짧은 시간 간격 동안 완전히 개방된다.
솔레노이드 밸브에 작용하는 유체력은 온도에 의해 매우 심하게 영향을 받는다. 솔레노이드 밸브가 준 스위칭 작동 모드로 작동되면, 높은 온도 및 그로 인해 야기된 유체력 상태로 인해, 솔레노이드 코일에 전류가 공급되지 않음에도 불구하고 밸브가 완전히 개방되지 않고 부분 리프트에 머물게 된다. 이로 인해, 솔레노이드 밸브를 통해 소정 체적 흐름보다 더 적은 체적 흐름이 조절된다. 또한, 이 부분 행정 위치에 머문 폐쇄 부재가 진동으로 인해 밸브 바디와 접촉하게 됨으로써, 심해진 부하에 노출될 수 있다.
DE 10 2006 047 918은 가이드 슬리브, 상기 가이드 슬리브 내에 고정되며 중공 원뿔형 밸브 시트를 포함하는 밸브 바디, 상기 가이드 슬리브 내에서 길이 방향으로 이동 가능하게 안내되며 샤프트와 밀봉 구 섹션을 가진 폐쇄 바디를 포함하고 공급 홀을 개방 및/또는 폐쇄하여 유체 관류량을 조절하기 위해 밸브 시트와 상호 작용하는 아마추어, 및 코일 와인딩으로 감겨진 와인딩 지지체 및 가이드 슬리브와 연결된 폴 코어를 포함하며 폴 코어에 대한 리턴 스프링의 힘에 대항해서 길이방향으로 이동 가능한 아마추어를 이동시키는 자력을 생성하는 자석 어셈블리를 포함한다. 밸브 시트와 폐쇄 바디의 기하학적 파라미터의 설정 및 매칭에 의해 및/또는 밸브 바디의 형태 설정에 의해, 밸브 바디와 가동 아마추어 사이에 배치된 유동 챔버 내의 유체 흐름 프로파일의 적어도 하나의 유체 역학적 파라미터가 조절될 수 있어서, 압력 차이 값 및 관류량 값이 작을 때 유체 관류량은 폐쇄 바디의 작은 행정을 통해 자력 중립을 유지하면서 항상 조절될 수 있다.
본 발명의 과제는 폐쇄 바디의 밀봉 구조의 영역에서 압력 프로파일이 조절될 수 있는 제어 밸브를 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구항 제 1 항에 따른 제어 밸브용 밸브 바디 및 청구항 제 5 항에 따른 제어 밸브에 의해 해결된다.
독립 청구항 제 1 항의 특징들을 포함하는 차량용 본 발명에 따른 센서 유닛은 밸브 바디 상의 밸브의 공급부 내에 스텝을 형성함으로써, 폐쇄 바디의 밀봉 구조의 영역에서 압력 프로파일이 조절될 수 있다는 장점을 갖는다. 형성된 스텝에 의해, 전체적으로 더 큰, 개방 유체력이 작용하고, 이는 상응하게 조절 가능한 솔레노이드 밸브에서 전류가 공급되지 않는 상태에서 조절 가능한 솔레노이드 밸브의 더 큰 리프트 또는 완전한 개방을 일으킨다. 그럼에도 불구하고, 조절 가능한 솔레노이드 밸브의 관류 특성은 전류가 공급되지 않은 상태에서 그리고 완전히 개방된 밸브에서, 즉 예를 들면 ABS 개입 없는 정상의(normal) 브레이크 과정에서 유지되는데, 그 이유는 관류량이 유체 채널의 유입 섹션의 더 작은 제 1 횡단면에 의해 결정되기 때문이다. 본 발명의 실시예에 의해, 유체력은 폐쇄 바디의 손상을 막기 위해 조절 가능한 솔레노이드 밸브가 더, 이상적인 경우에 완전히, 개방되도록 조절된다.
본 발명의 실시예들은 밸브 바디 내에 형성된 유체 채널의 개방 에지에 형성되며 유체 흐름을 조절하기 위해 폐쇄 바디의 폐쇄 구조와 상호 작용하는 밸브 시트를 포함하는 제어 밸브용 밸브 바디를 제공한다. 본 발명에 따라 유체 채널은 스텝을 포함하고, 상기 스텝에서 제 1 횡단면을 가진 유체 채널의 유입 섹션이 제 2 횡단면을 가진 유체 채널의 배출 섹션 내로 이어진다. 이 경우, 제 2 횡단면은 제 1 횡단면보다 크게 형성되고, 밸브 시트는 유체 채널의 배출 섹션의 개방된 에지에 배치된다.
또한, 밸브 슬리브, 상기 밸브 슬리브 내에 고정되며 유체 채널과 밸브 시트를 구비한 본 발명에 따른 밸브 바디, 및 상기 밸브 슬리브 내에서 이동 가능하게 안내되며 폐쇄 구조를 가진 폐쇄 바디를 구비한 태핏을 포함하는 제어 밸브가 제시된다. 밸브 시트는 유체 흐름을 조절하기 위해 폐쇄 바디의 폐쇄 구조와 상호 작용한다.
본 발명에 따른 제어 밸브의 실시예들은 예를 들면 ABS 및/또는 ESP 기능을 포함하는 유압 브레이크 시스템에서 조절 가능한 유입 밸브로서 사용될 수 있다.
유체 채널의 스텝을 가진 실시예에 의해 원래의 공급부가 변함없이 유지되면, 밸브 바디 내의 유체 채널의 계단형 확대가 이루어진다. 순수하게 유체의 경계 조건에 의존하는 동압력은 연속하는 동일한 횡단면으로 구현된 유체 채널에서와 동일한 레벨로 유지된다. 밸브 바디 내의 유체 채널의 이른 확대에 의해, 유효 유체 압력이 바람직하게는 더 오래 높은 레벨로 유지된 다음, 신속하게 밀봉점으로 떨어지고, 이는 전체적으로 힘 이득에 상응한다. 상기 힘 이득은 더 큰 개방력을 일으키고, 그에 따라 준-스위칭 작동 모드에서 더 양호한 개방 특성을 일으킨다. 동시에, 전류를 공급받지 않는 상태에서 솔레노이드 밸브의 최대 관류량은 변하지 않으므로, 솔레노이드 밸브는 원래 고려된 차량 부류 또는 브레이크 부류에 사용될 수 있다.
종속 청구항들에 제시된 조치들 및 개선들에 의해, 독립 청구항 제 1 항에 제시된 제어 밸브용 밸브 바디 및 독립 청구항 제 5 항에 제시된 제어 밸브의 바람직한 개선이 가능하다.
최대 유체 공급은 제 1 직경에 의존하는 유입 섹션의 제 1 횡단면에 의해 미리 정해질 수 있는 것이 특히 바람직하다.
본 발명에 따른 밸브 바디의 바람직한 실시예에서, 유체 채널의 배출 섹션의 제 2 직경은 유체 채널의 유입 섹션의 제 1 직경보다 1.1 내지 2.0 범위의 팩터만큼 더 크게 선택될 수 있다. 제 1 및 제 2 직경의 선택에 의해, 최대 유체 공급 및 개방 방향으로 얻어질 수 있는 힘 이득이 바람직하게 각각의 용도에 맞춰질 수 있다.
본 발명에 따른 밸브 바디의 다른 바람직한 실시예에서, 밸브 시트는 중공 원뿔대로서 구현될 수 있다. 이는 바람직하게는 밸브 바디의 간단하고 저렴한 생산을 가능하게 한다.
본 발명에 따른 제어 밸브의 바람직한 실시예에서, 폐쇄 바디의 폐쇄 구조에 실질적으로 수직으로 작용하는 유체 흐름의 양은 제 2 직경에 의존하는 유체 채널의 배출 섹션의 제 2 횡단면에 의해 미리 정해질 수 있다. 제 1 및 제 2 직경의 선택에 의해, 최대 유체 공급 및 개방 방향으로 얻어질 수 있는 힘 이득이 바람직하게 각각의 용도에 맞춰질 수 있다.
본 발명에 따른 제어 밸브의 다른 바람직한 실시예에서, 폐쇄 바디의 폐쇄 구조는 구형으로 형성될 수 있다. 이는 바람직하게는 폐쇄 바디의 간단하고 저렴한 생산을 가능하게 한다.
바람직하게는 제어 밸브가 솔레노이드 밸브로서 구현되고, 폐쇄 바디의 이동을 위한 구동 장치로서 솔레노이드 코일을 구비한 자석 어셈블리를 포함한다.
본 발명의 실시예가 도면에 도시되며, 하기에서 상세히 설명된다. 도면들에서, 동일한 도면 부호는 동일한 또는 유사한 기능을 하는 컴포넌트들 또는 부재들을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 밸브 바디를 구비한 본 발명에 따른 제어 밸브의 실시예의 밸브 시트 영역을 나타낸 개략적인 단면도.
도 2는 도 1의 본 발명에 따른 제어 밸브의 폐쇄 바디의 폐쇄 구조를 따른 압력 프로파일을 나타낸 개략적인 특성 곡선.
도 1에 나타나는 바와 같이, 본 발명에 따른 제어 밸브(1)의 도시된 실시예는 밸브 슬리브(5), 상기 밸브 슬리브(5) 내에 고정된 밸브 바디(10), 및 상기 밸브 슬리브 내에서 가동적으로 안내되는 태핏(10)을 포함하고, 상기 밸브 바디(10)는 유체 채널(24) 및 밸브 시트(22)를 포함하며, 상기 태핏(10)은 폐쇄 구조(14)를 가진 폐쇄 바디(12)를 포함한다. 유체 흐름(30)을 조절하기 위해, 밸브 시트(22)는 폐쇄 바디(12)의 폐쇄 구조(14)와 상호 작용한다. 본 발명에 따라 유체 채널(24)은 스텝(26)을 포함하고, 상기 스텝(26)에서 제 1 횡단면을 가진 유체 채널(24)의 유입 섹션(24.1)이 제 2 횡단면을 가진 유체 채널(24)의 배출 섹션(24.2)으로 이어진다. 이 경우, 제 2 횡단면은 제 1 횡단면보다 크게 선택된다. 또한, 밸브 시트(22)는 유체 채널(24)의 배출 섹션(24.2)의 개방 에지에 배치된다. 도시된 실시예에서, 밸브 시트(22)는 중공 원뿔대로서 구현되고, 폐쇄 바디(12)의 폐쇄 구조(14)는 구형으로 구현된다.
폐쇄 바디(12)의 이동을 위해 제어 밸브(1)는 구동 장치로서 전류 공급 가능한 솔레노이드 코일을 가진 도시되지 않은 자석 어셈블리를 포함한다. 본 발명에 따른 제어 밸브(1)는 유압 브레이크 시스템에서 바람직하게는 조절 가능한 유입 밸브로서 사용된다.
도 1에 나타나는 바와 같이, 최대 유체 공급은 제 1 직경(D1)에 의존하는 유입 섹션(24.1)의 제 1 횡단면에 의해 미리 정해진다. 폐쇄 바디(12)의 폐쇄 구조(14)에 대해 실질적으로 수직으로 작용하는 유체 흐름(30)의 양은 제 2 직경(D2)에 의존하는 유체 채널(24)의 배출 섹션(24.2)의 제 2 횡단면에 의해 미리 정해진다. 유체 채널(24)의 배출 섹션(24.2)의 제 2 직경(D2)은 유체 채널(24)의 유입 섹션(24.1)의 제 1 직경(D1)보다 1.1 내지 2.0 범위의 팩터만큼 더 크게 선택된다.
도 1은 태핏(10) 또는 폐쇄 바디(12) 및 밸브 바디(20) 또는 밸브 시트(22)를 가진 제어 밸브(1)의 밸브 시트 영역을 도시한다. 도면에서, 제어 밸브(1)는 부분 리프트 위치를 갖는다. 종래의 제어 밸브에서, 밸브 바디(20)는 직선의 공급부를 갖는다. 폐쇄 바디(12)의 폐쇄 구조(14)를 따른 해당 압력 프로파일(Palt)은 도 2에 도시된다. 가장 높은 정압을 가진 중심에 있는 정체점(SP)으로부터, 압력은 폐쇄 바디(12)의 폐쇄 구조(14)의 프로파일(a)을 따라, 폐쇄 바디(12)의 폐쇄 구조(14)와 밸브 시트(22) 사이의 밀봉점(DP)에 가장 좁은 횡단면을 가진 좁은 점(16)을 향해 최소치로 줄어든다. 그리고 나서, 압력은 다시 제어 밸브(1) 후방의 압력 레벨로 상승한다.
밸브 바디(20)의 본 발명에 따른 실시예 및 그 효과가 도 1 및 도 2에 파선으로 도시된다. 초기의 공급은 유체 채널(24)의 유입 섹션(24.1)의 변함없는 제 1 횡단면에 의해 변함없이 유지된다. 그리고 나서, 밸브 바디(10) 내의 유체 채널(24)이 유입 섹션(24.1)의 제 1 직경(D1)으로부터 배출 섹션(24.2)의 제 2 직경(D2)으로 계단형으로 확대된다. 해당 압력 프로파일(Pneu)은 도 2에 파선으로 도시된다. 유압 경계 조건에만 의존하는 정체점(SP)에서의 동압력은 동일한 레벨로 유지된다. 그러나, 밸브 바디(20) 내의 유체 채널(24)의 이른 확대에 의해, 압력은 더 오래 더 높은 레벨로 유지된 다음, 밀봉점(DP)을 향해 신속히 떨어진다. 이는 전체적으로 빗금친 면으로서 표시된 힘 이득 ΔF에 상응한다. 상기 힘 이득 ΔF은 더 큰 개방력 및 그에 따라 제어 밸브(1)의 준-스위칭 작동 모드에서 더 양호한 개방 특성을 일으킨다. 동시에, 전류가 공급되지 않은 상태에서 제어 밸브(1)의 최대 관류량은 변동되지 않으므로, 제어 밸브(1)가 원래 고려된 차량 부류 또는 브레이크 부류에 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 제어 밸브의 폐쇄 바디의 폐쇄 구조에서의 압력 프로파일에 영향을 주기 위해, 제어 밸브용 계단형 유체 채널을 가진 밸브 바디를 제공한다. 이로 인해, 전체적으로 더 큰 개방 유체력이 작용하고, 이는 전류가 공급되지 않은 상태에서 더 큰 리프트 또는 제어 밸브의 완전한 개방을 일으킨다.
5 밸브 슬리브
10 밸브 바디
12 폐쇄 바디
14 폐쇄 구조
22 밸브 시트
24 유체 채널
30 유체 흐름

Claims (9)

  1. 밸브 바디(20) 내로 삽입되는 유체 채널(24)의 개방 에지에 형성되며 유체 흐름(30)을 조절하기 위해 폐쇄 바디(12)의 폐쇄 구조(14)와 상호 작용하는 밸브 시트(22)를 구비한 제어 밸브(1)용 밸브 바디(20)에 있어서,
    상기 유체 채널(24)은 스텝(26)을 포함하고, 상기 스텝(26)에서 제 1 횡단면을 가진 상기 유체 채널(24)의 유입 섹션(24.1)이 제 2 횡단면을 가진 상기 유체 채널(24)의 배출 섹션(24.2)으로 이어지며, 상기 제 2 횡단면은 상기 제 1 횡단면보다 크고, 상기 밸브 시트(22)는 상기 유체 채널(24)의 상기 배출 섹션(24.2)의 개방 에지에 배치되는 것을 특징으로 하는 밸브 바디.
  2. 제 1 항에 있어서, 최대 유체 공급은 제 1 직경(D1)에 의존하는 상기 유입 섹션(24.1)의 상기 제 1 횡단면에 의해 미리 정해지는 것을 특징으로 하는 밸브 바디.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 유체 채널(24)의 상기 배출 섹션(24.2)의 제 2 직경(D2)은 상기 유체 채널(24)의 상기 유입 섹션(24.1)의 제 1 직경(D1)보다 1.1 내지 2.0 범위의 팩터만큼 더 큰 것을 특징으로 하는 밸브 바디.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 시트(22)는 중공 원뿔대로서 구현되는 것을 특징으로 하는 밸브 바디.
  5. 밸브 슬리브(5), 상기 밸브 슬리브(5) 내에 고정되며 유체 채널(24)과 밸브 시트(22)를 구비한 밸브 바디(10), 및 상기 밸브 슬리브(5) 내에서 이동 가능하게 안내되며 폐쇄 구조(14)를 가진 폐쇄 바디(12)를 구비한 태핏(10)을 포함하는 제어 밸브로서, 상기 밸브 시트(22)는 유체 흐름(30)을 조절하기 위해 상기 폐쇄 바디(12)의 상기 폐쇄 구조(14)와 상호 작용하는, 제어 밸브에 있어서,
    상기 밸브 바디(20)는 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따라 구현되는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 폐쇄 바디(12)의 상기 폐쇄 구조(14)에 대해 실질적으로 수직으로 작용하는 상기 유체 흐름(30)의 양은 제 2 직경(D2)에 의존하는 상기 유체 채널(24)의 상기 배출 섹션(24.2)의 제 2 횡단면에 의해 미리 정해지는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 폐쇄 바디(12)의 상기 폐쇄 구조(14)는 구형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폐쇄 바디(12)를 이동시키기 위한 구동 장치로서 솔레노이드 코일을 구비한 자석 어셈블리가 제공된 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
  9. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 제어 밸브(1)로서 구현된 조절 가능한 유입 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 브레이크 시스템.
KR20157002767A 2012-08-03 2013-06-06 제어 밸브용 밸브 바디 및 솔레노이드 밸브 KR20150039611A (ko)

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