KR20150046095A

KR20150046095A - 자동 압력 조절 특징을 가진 양방향 유동 제어 솔레노이드

Info

Publication number: KR20150046095A
Application number: KR1020157005942A
Authority: KR
Inventors: 가렛 알. 홈즈; 제프리 제이. 워터스트릿
Original assignee: 보르그워너 인코퍼레이티드
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2013-08-23
Publication date: 2015-04-29
Also published as: WO2014035809A1; JP6178852B2; CN104520622A; JP2015526674A; EP2890921B1; US9599249B2; US20150233488A1; KR102075621B1; CN104520622B; EP2890921A4; EP2890921A1

Abstract

솔레노이드 밸브를 위해 하나의 폴을 제공하는 유압 몸체를 구비한 솔레노이드 밸브가 제공된다. 유압 몸체는 일체형 포핏을 구비한 전기자를 위한 지지면을 제공하는 중앙 보어를 구비한다. 포핏은 유압 몸체와 일체형인 밸브 안착부를 밀봉한다.

Description

자동 압력 조절 특징을 가진 양방향 유동 제어 솔레노이드{TWO-WAY FLOW CONTROL SOLENOID WITH AN AUTO PRESSURE REGULATING FEATURE}

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2012년 8월 31일에 출원된 미국 가출원 번호 제61/695,468호의 PCT 국제 출원이다. 상기 출원의 개시내용은 본원에 참조로 포함된다.

본 발명은 솔레노이드 밸브에 관한 것으로, 특히 어큐뮬레이터를 변속기 유압 시스템에 연결하는 데에 사용될 수 있는 침지형 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.

자동 변속기를 구비한 대부분의 자동차는 복수의 솔레노이드 밸브들을 이용하여 전자 제어되는 유압 시스템을 사용한다. 유압 시스템은 차량 엔진에 의해 동력을 얻는 전기 시스템에 의해 동력을 얻는 펌프를 경유하여 또는 변속기에 연결된 엔진에 의해 직접적으로 동력을 얻는 유압 펌프에 의해 통상적으로 동력을 얻는다. 일부 자동 변속기들에서, 차량과 연관된 엔진을 시동하기 전에 사용 가능한 가압 유체 공급원을 차량 변속기 시스템 내에 제공하는 것이 바람직하다. 이러한 유압 에너지 공급원을 제공하기 위해, 2가지 주요한 옵션이 있다. 하나의 옵션은 (차량 배터리로부터 동력을 얻음으로써) 차량 전기 시스템의 의해 동력을 얻을 수 있는 펌프를 제공하는 것이다. 두 번째 옵션은, 엔진의 작동 중에 충전된 후 차량의 재시동 시에 방전되도록 저장 상태로 유지될 수 있는 가압 어큐뮬레이터를 제공하는 것이다. 어큐뮬레이터 시스템과 사용될 수 있는 솔레노이드 밸브를 제공하는 것이 바람직한데, 솔레노이드 밸브는 축적된 전하를 유지하기 위해 차량 전기 시스템 상에 드레인을 제공하지 않으며, 차량의 초기 시동 중에 어큐뮬레이터의 전하를 방출하기 위해 신속하게 구동될 수 있다.

전술한 요구에 부합하고 다른 이점을 제공하기 위해, 본 발명이 개시된다. 본 발명은 솔레노이드 밸브를 위해 하나의 폴을 제공하는 유압 몸체를 구비한 솔레노이드 밸브를 개시한다. 유압 몸체는 일체형 포핏을 구비한 전기자를 위한 지지면을 제공하는 중앙 보어를 구비한다. 포핏은 유압 몸체와 일체형인 밸브 안착부를 밀봉한다.

본 발명은 상세한 설명 및 첨부 도면으로부터 보다 완벽히 이해될 것이다:
도 1은 본 발명의 바람직한 구현예의 솔레노이드 밸브의 단면도이다.
도 2는 도 1의 부분 확대도이다.

구현예(들)의 하기 설명은 사실상 예시적인 것에 불과하며, 본 발명, 그 적용, 또는 그 용도를 제한하려는 의도가 아니다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브(7)가 제공된다. 솔레노이드 밸브(7)는 대략 원형의 편평부(12) 및 대략 원통형의 측벽(14)을 구비한 스탬핑된 강자성 케이싱(10)을 포함한다. 비자성 보빈(18)에 감겨있는 코일(16)이 케이싱(10) 내에 위치된다. 전기 커넥터(20)가 코일(16)에 전류를 선택적으로 전달하기 위해 제공된다. 유압 몸체(22)가 코일(16) 및 보빈(18)의 대략 원통형의 공동 내에 위치된다. 유압 몸체(22)는 지지면을 제공하는 중앙 다직경 축방향 보어(24)를 구비한다. 몸체(22)는 강자성 재료로 제조된다. 몸체(22)는 또한 변속기 시스템 압력에 연결되는 대략 축방향의 제1 포트(26), 및 유압 어큐뮬레이터에 연결되며 중앙 보어(24)와 교차하는 횡방향 또는 측면의 제2 포트(28)를 구비한다. 일체형의 원추형 안착부(30)가 제1 포트(26)와 제2 포트(28) 사이에 위치된다. 몸체(22)는 그 축방향 극단부(32)를 통해 케이싱의 편평부(12)와 축방향으로 직접 자기 접촉한다. 몸체(22)는 또한 일체형 링 플랜지(34)를 포함하되, 이는 통상적으로 최적의 반경방향 자기 연결을 위해 그 반경방향 극단부(36)와 케이싱 원통형 측벽(14) 사이에서 간섭한다. 플랜지(34)의 일 면(38) 상에서, 몸체는 보빈(18)을 고정하며 케이싱(10) 내에 위치시킬 수 있다. 도시된 바와 같이, 몸체(22)는 자속 초크(44)에 의해 폴(42)에 대해 자속 분리되는 일체형 플럭스 복귀 부재(40)를 형성한다. 볼 리테이너(51) 및 체크 볼 부재(50) 및 밸브 안착부(48)를 포함하는 체크 밸브를 구비한 제3 포트(46)가 제1 포트(26)와 제2 포트(28) 사이에 또는 정확히는 제1 포트(26)와 원추형 안착부(30) 사이에 있다. 몸체는 몸체를 밀봉하는 밀봉 링들(54)의 배치를 위한 3개의 환상 홈들(52)을 구비한다.

전기자(60)가 몸체 중앙 보어(24) 내에 미끄럼 가능하게 장착되며, 몸체의 지지면(24)에 의해 동축 정렬되는 표면을 제공하는 외경을 가진다. 전기자는 통상적으로 강자성 부재이며, 내경(64) 및 외경(66)을 가진 일체형으로 형성된 포핏(62)을 구비한다. 포핏은 더 얕은 원추형 밸브면(68)을 구비한다(즉, 이는 밸브면(68)의 외경 가장자리가 초기에 먼저 밀봉되도록 보장하기 위해 밸브 안착부(30)보다 수평면에 더 가깝게 각지게 형성된다). 밸브(68)가 중앙 보어(24)의 직경과 동일한 직경으로 밸브 안착부(30)와 접촉하는 것이 바람직하다. 2가지 요인들이 전술한 요구를 달성할 수 없게 한다. 먼저, 전기자(60)가 중앙 보어(24) 내에 배치될 수 있도록, 포핏의 최대 외경(66)이 중앙 보어(24)의 직경보다 작아야 한다. 다음으로, 밸브면(68)은 가공 공차로 인해 기하학적으로 완벽하게 가파르지 못하며, 포핏의 상부에는 제어된 반경이 있다. 따라서, 포핏의 접촉 직경(67)은 포핏의 외경(66)보다도 작다. 포핏의 접촉 직경(67) 대 중앙 보어(24)의 직경의 비(포핏 밀봉비)는 0.95보다 커야 한다.

전기자(60)는 전기자의 축방향 면(72)과 교차하는 다직경 중앙 유로(70)를 구비한다. 전기자의 축방향 면(72)은 중앙 유로(70)로 인해 제1 포트(26)의 유압에 노출된다. 전기자(60)는 전기자 내에 제공된 스프링 안착부(76)와 접경하는 극단부를 가진 스프링(74)에 의해 몸체의 밸브 안착부(30)를 향해 편향된다. 전기자는 압력 압축성 밀봉 링(80) 및 압력 블록(82)이 배치되는 환상 홈(78)을 구비한다. 전기자는 제2 포트(28)와 축방향 면(72) 사이에 축방향으로, 전기자의 외경 및 중앙 유로(70)와 교차하는 크로스보어(81)를 구비한다. 크로스보어(81)는 밀봉 링(80)을 가로질러 더 큰 압력 차를 유지하는 데에 도움이 된다. 전기자는 또한 리테이닝 클립(84)이 내부에 장착되는 환상 홈을 구비한다. 리테이닝 클립은 굴곡형 벤트 인서트(86) 내에 유지되는데, 이는 통상적으로 폴리머 재료로 제조되며, 그 외주에 나선형 경로 또는 홈(88)이 형성된다. 나선형 경로는 전기자(60)와 플러그 폴피스(90) 사이의 작동 영역에서 끝나는 임의의 유체로 하여금 전기자(62)와 폴피스(90) 사이의 영역에 도달하는 유압 유체 내의 금속 부스러기 및/또는 다른 금속 오염물질 또는 기타 오염물질의 전달을 방지하는 굴곡형 경로를 따르게 만든다. 폴피스(90)는 일반적으로 몸체 극단부(32) 인근에 위치되며, 또한 케이싱의 편평부(14)와 접촉한다. 폴피스(90)는 통상적으로 강자성 재료로 제조되며, 폴피스의 환상 홈 내에 배치된 외부 씰(92)로 몸체(22) 내에 밀봉된다.

변속기 유체 내의 금속 불순물이 전기자와 폴피스(90) 사이에서 이동하는 것을 또한 방지하는 영구 자석(94)이 제1 포트(26) 내에 장착된다.

몸체(22)와 일체형인 밸브 안착부를 구비함으로써, 그리고 전기자를 몸체 중앙 보어(24)에 의해 정렬되게 함으로써, 그리고 전기자와 일체형인 포핏을 구비함으로써, 높은 수준의 동심 정확도를 유지하여, 치수 공차로 인한 누출 위험을 감소시킬 수 있다.

제2 포트(28)는 통상적으로 어큐뮬레이터에 연결된다. 제3 포트(46)는 어큐뮬레이터에 추가로 연결되는 공급 오리피스 역할을 한다. 어큐뮬레이터 내로의 충전 작동 중에, 유체는 제1 또는 시스템 포트(26)를 통해 흐른 후, 체크 볼(50)을 상승시키며, 어큐뮬레이터(미도시) 내로 흐른다. 통상적으로, 몸체 중앙 보어(24) 및 포핏(62)의 접촉 직경들 사이의 차동 영역에 작용하는 스프링(74) 및 압력은 전기자(60)를 밀봉 위치에 유지할 것이다. 어큐뮬레이터가 완전히 충전된 경우, 스프링력은 낮은 누출 경계면을 제공하기 위해 몸체의 원추형 안착부(30)에 반하여 전기자 반경을 유지한다. 스프링(74)은 몸체 중앙 보어(24) 및 포핏(62)의 접촉 직경들 사이의 차동 영역에 작용하는 제2 포트(28)의 어큐뮬레이터 압력에 저항하기에 충분한 하중을 가진다. 체크 볼(50)은 유체가 제3 포트(46)를 다시 통과하는 것을 방지한다. 유체가 전기자의 중앙 유로를 통해 흐를 수 있기 때문에, 전기자가 밸런싱되며, 축방향 면(72)에 작용하는 압력이 스프링의 편향력에 더하여 밸브 안착부로부터 전기자를 상승시키도록 작용하는 유체 압력보다 더 큰 면적을 갖기 때문에 약간의 편향력이 있다. 어큐뮬레이터를 방전하기 위해, 코일(16)이 활성화되어, 전기자(60)를 폴피스(90)를 향해 이동하게 하고, 이후 유체는 제2 포트(28)로부터 제1 또는 시스템 포트(26)로 흐른다. 축적된 압력이 시스템 압력보다 클 때, 고체 활성화 링(78)이 엘라스토머 씰(80)을 압착하여, 몸체 중앙 보어(24)와 접촉하도록 밀며, 전기자(60)의 외경을 밀봉한다. 전기자가 자기 활성화 솔레노이드 코일(16)에 의해 위로 당겨질 때, 씰(80)은 몸체 중앙 보어(24)로부터 해제되며 비항력 구동을 가능하게 한다. 방전 시에, 매우 높은 유속이 자석(94)을 플러싱하고, 변속기 내의 필터에 의해 여과되도록 변속기로 오염물질을 되돌려 보낼 수 있다.

본 발명의 설명은 사실상 예시적인 것에 불과하며, 그에 따라 본 발명의 핵심을 벗어나지 않는 변경들이 본 발명의 범위 내에 존재하도록 의도된다. 이러한 변경들은 본 발명의 정신 및 범주를 벗어나는 것으로 간주되지 않아야 한다.

Claims

강자성 케이싱;
상기 강자성 케이싱 내에 위치되는 코일;
상기 코일 내에 위치되며, 제1 및 제2 포트 및 상기 포트들 사이의 일체형 안착부와 함께 축방향 지지면을 가진 중앙 보어를 구비하고, 상기 솔레노이드의 플럭스 복귀를 제공하는 강자성 유압 몸체;
상기 중앙 보어 내에 미끄럼 가능하게 장착되는 전기자로, 상기 몸체 중앙 보어와 접촉하는 외경 표면을 구비하고, 상기 몸체 중앙 보어에 의해 정렬되며, 0.95보다 큰 밀봉비를 가진 일체형 포핏을 구비하고, 상기 몸체의 제1 포트의 대략 반대편에 있는 상기 전기자의 축방향 면을 상기 몸체의 제1 포트의 유압에 노출시키는 관통 유로를 구비한 전기자; 및
상기 코일의 활성화(energization)까지 상기 몸체의 제2 포트로부터 상기 몸체의 제1 포트로의 유동을 방지하기 위해 상기 전기자의 상기 포핏을 편향시키는 스프링을 포함하는 솔레노이드 밸브.
제1항에 있어서,
상기 밸브 안착부는 원추형인, 솔레노이드 밸브.
제2항에 있어서,
상기 전기자는, 상기 포핏은 원추형이며, 상기 포핏의 각도는 상기 밸브 안착부의 각도보다 얕은, 솔레노이드 밸브.
제1항에 있어서,
상기 제1 포트는 상기 몸체의 축방향 극단부에 있고, 상기 제2 포트는 상기 하우징의 크로스보어에 있는, 솔레노이드 밸브.
제1항에 있어서,
상기 몸체는 플럭스 초크를 제공하는, 솔레노이드 밸브.
제1항에 있어서,
상기 몸체는 상기 케이싱과의 직접 자기 접촉을 제공하는, 솔레노이드 밸브.
제1항에 있어서,
상기 몸체는 외부 플랜지 링을 포함하는, 솔레노이드 밸브.
제1항에 있어서,
상기 몸체는 상기 제1 포트 내에 위치되는 영구 자석을 구비하는, 솔레노이드 밸브.
제1항에 있어서,
상기 몸체는 상기 제1 포트와 상기 밸브 안착부 사이에 체크 밸브가 내부에 설치되는 제3 포트를 구비하는, 솔레노이드 밸브.
제1항에 있어서,
상기 전기자는 상기 중앙 유로 내부에 나선형 벤트(vent)를 구비하는, 솔레노이드 밸브.
제1항에 있어서,
상기 전기자는 상기 제2 포트와 상기 전기자의 상기 대향면 사이에 상기 몸체와 상기 전기자를 밀봉하는 압력 활성화를 구비하는, 솔레노이드 밸브.
제11항에 있어서,
상기 전기자는 상기 압력 활성화 씰을 가로질러 압력차를 최대화하기 위해 상기 전기자의 상기 축방향 면과 상기 전기자의 상기 압력 활성화 씰링 사이에 상기 중앙 유로 및 상기 전기자의 외경과 교차하는 크로스보어를 구비하는, 솔레노이드 밸브.
제1항에 있어서,
상기 솔레노이드 밸브는 상기 몸체의 극단부에 대략 인접하게 상기 몸체 내에 위치되는 폴피스를 더 포함하는, 솔레노이드 밸브.
제1항에 있어서,
상기 몸체는 반경방향 접촉 및 축방향 접촉을 통해 상기 케이싱과 직접 자기 접촉하는, 솔레노이드 밸브.
대략 폐쇄된 단부 및 대략 원통형의 측단부를 구비한 케이싱;
상기 케이싱 내에 위치되는 코일;
상기 코일 내에 위치되는 강자성 유압 몸체로, 상기 케이싱과 축방향 및 반경방향으로 직접 자기 접촉하고, 지지면을 가진 다직경 중앙 보어 및 제1 축방향 포트와 제2 측면 포트 및 상기 제1 및 제2 포트 사이에 위치되는 원추형 안착부를 구비하며, 상기 제1 포트와 상기 원추형 안착부 사이에 체크 밸브가 내부에 배치되는 제3 포트를 구비하고, 플럭스 초크에 의해 상기 몸체의 일부로부터 분리되는 일체형으로 연결된 플럭스 복귀 부재를 구비하는 강자성 유압 몸체;
상기 몸체의 극단부에 대략 인접하게 상기 몸체 내에 위치되는 폴피스; 및
상기 몸체의 상기 중앙 보어 내에 미끄럼 가능하게 장착되는 전기자로, 상기 하우징의 상기 지지면과 접촉하는 외경 표면을 구비하고, 상기 원추형 안착부의 상기 각도보다 얕은 원추형 각도 및 0.95보다 큰 밀봉비를 가진 일체형 포핏을 구비하며, 상기 제1 포트의 대략 반대편에 있는 상기 전기자의 축방향 면을 상기 제1 포트의 유압에 노출시키는 관통 보어를 구비하고, 상기 축방향 면과 상기 제2 포트 사이에 밀봉 부재를 구비하는 전기자; 및
상기 전기자 포핏을 상기 밸브 안착부를 향해 편향시키는 스프링을 포함하는 솔레노이드 밸브.