KR20150091229A - 래칭 솔레노이드 조절 밸브 - Google Patents

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KR20150091229A
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solenoid actuator
spring
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제프리 제이. 워터스트렛트
키이스 알. 마틴
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보르그워너 인코퍼레이티드
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Abstract

솔레노이드 액추에이터를 포함하는 래칭 솔레노이드 조립체가 제공된다. 축방향 유로를 가진 하우징이 또한 제공된다. 중간 피스톤이 솔레노이드 액추에이터에 의해 이동된다. 반응 부재가 하우징 축방향 유로 내에 배치되며, 중간 피스톤으로부터 전달 스프링에 의해 스프링 편향된다. 하우징은 반응 부재에 전달되는 힘을 설정하기 위해 중간 피스톤을 제자리에 래칭하는 압력을 허용하는 래칭 포트를 가진다.

Description

래칭 솔레노이드 조절 밸브{LATCHING SOLENOID REGULATOR VALVE}
본 발명은 솔레노이드 액추에이터에 관한 것이다.
변속기와 같은 유압 구동식 또는 제어식 장치에 있어서, 솔레노이드 액추에이터를 사용하여 장치를 구동하거나 장치 내의 유체와 관련된 특성을 제어하는 것이 종종 바람직하다.
래칭 솔레노이드 밸브 조립체가 제공된다. 래칭 솔레노이드 밸브 조립체는 솔레노이드 액추에이터를 포함한다. 축방향 유로를 가진 하우징이 또한 제공된다. 축방향 유로 내에 장착되는 중간 피스톤이 솔레노이드 액추에이터에 의해 이동 가능하다. 반응 부재가 하우징 축방향 유로 내에 배치되며, 중간 피스톤으로부터 전달 스프링에 의해 스프링 편향된다. 반응 부재는 플런저 또는 다른 기계적 액추에이터, 압력 또는 유동 밸브 스풀, 또는 포핏 밸브와 같은 많은 기능들을 수행할 수 있다. 중간 피스톤은 전달 스프링을 통해 반응 부재에 전달되는 힘을 설정하기 위해 가압될 수 있는 래칭 포트에 인접한다.
본 발명의 다른 적용 분야들은 이하에 제공되는 상세한 설명에 의해 명확해질 것이다. 본 발명의 바람직한 구현예를 나타내는 상세한 설명 및 구체적인 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며, 본 발명의 범위를 제한하려는 의도는 아니라는 것을 이해해야 한다.
본 발명은 상세한 설명 및 첨부 도면으로부터 보다 완벽히 이해될 것이다:
도 1은 본 발명의 래칭 솔레노이드 액추에이터 조립체를 사용하는 개략적인 장치이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 구현예의 래칭 솔레노이드 액추에이터 조립체의 단면도이다.
도 3은 양방향 유동 제어 밸브로 사용된 래칭 솔레노이드 액추에이터 조립체를 도시하는, 도 2와 유사한 도면이다.
도 4는 3방향 유동 제어 밸브로 사용된 래칭 솔레노이드 액추에이터 조립체를 도시하는, 도 2와 유사한 도면이다.
도 5는 4방향 유동 제어 밸브로 사용된 래칭 솔레노이드 액추에이터 조립체를 도시하는, 도 2와 유사한 도면이다.
도 6은 포핏 밸브로 사용된 래칭 솔레노이드 액추에이터 조립체를 도시하는, 도 2와 유사한 도면이다.
도 7은 기계적 액추에이터로 사용된 래칭 솔레노이드 액추에이터 조립체를 도시한다.
바람직한 구현예(들)의 후술하는 설명은 사실상 예시적인 것에 불과하며, 본 발명, 그 적용, 또는 그 용도를 제한하려는 의도가 아니다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 래칭 솔레노이드 액추에이터 조립체(7)가 제공된다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 래칭 솔레노이드 액추에이터 조립체(7)는 압력 제어 밸브로 사용된다. 래칭 솔레노이드 액추에이터 조립체(7)는 솔레노이드 액추에이터(10)를 구비한다. 솔레노이드 액추에이터(10)는 캔(12)으로 종종 지칭되는 자기 하우징 또는 프레임을 포함한다. 캔(12)은 통상적으로 강과 같은 강자성 재료로 제조된다. 보빈(14)이 캔(12)의 내부에 장착된다. 보빈(14)은 통상적으로 플라스틱과 같은 폴리머 재료와 같은 비자성 재료로 이루어진다. 특징부(16)로 개략적으로 도시된 코일이 보빈(14)에 감겨있다. 코일(16)의 전류 구동을 제어하는 제어 공급원과의 연결을 허용하기 위해 전기 커넥터(18)가 구비된다. 커넥터는 대부분의 응용들에서 비자성 재료로 제조될 것이다. 플럭스 코어(22)가 보빈(14) 내에 위치한다. 플럭스 코어(22)의 상부 외주 대부분에는, 자기 연속성을 형성하기 위해 캔(12)의 내벽(26)과 접촉하는 반경방향 플랜지(24)가 구비된다. 플럭스 복귀부(28)가 플럭스 코어(22)의 플랜지부(24)에 일체로 결합된다. 도시된 바와 같이, 플럭스 코어(22)는 폴 션트(30)에 일체로 결합된다. 폴 션트(30)는 플럭스 초크(32)로 지칭되는 플럭스 코어(22)의 좁은 부분에 의해 분리된다. 폴 션트(30)는 폴 와셔(34)와 접경한다. 폴 와셔(34) 역시 자성 재료로 제조되며, 통상적으로 강과 같은 강자성 재료에 의해 제공된다. 폴 와셔는 폴 션트(30)와 캔(12) 사이의 자기 연속성을 제공한다. 강자성 전기자(36)가 플럭스 코어(22) 내에 슬라이딩 가능하게 장착된다. 특히 솔레노이드 밸브(7)가 침지형 솔레노이드 밸브인 응용들에서 전기자를 통한 유압 유체의 전달을 허용하기 위해, 전기자(36)는 축방향으로 연장된 관통 보어들(38)을 가진다. 단부 캡(42)이 플럭스 코어의 플랜지부(24)의 상부에 위치하며, 캔의 크림핑 플랜지부(40)에 의해 플럭스 코어에 포획된다. 단부 캡(42)은 전기자(36)의 단부 캡(42)과의 유압 정지마찰(stiction)을 방지하기 위해 멈춤부(44)를 제공한다.
솔레노이드 액추에이터 조립체(7)는 또한 전기자가 폴 와셔(34)에 자기 잠금되는 것을 방지하기 위해 멈춤부 역할을 하는 비자성 환상 링 부재(46)를 구비한다.
유압 하우징(50)이 캔(12)의 크림핑부(48)에 의해 솔레노이드 액추에이터(10)와 연결된다. 유압 하우징(50)은 대략 축방향의 보어 또는 유로(52)를 가진다. 유압 하우징 축방향 유로(52)는 횡방향으로 교차하는 래칭 포트(54), 토출 포트(56), 횡방향 제어 포트(58), 및 공급 포트(60)를 가진다. 유압 하우징의 극단부에는 축방향 제어 피드백 포트(62)가 구비된다. 도 1에 도시된 실시예에서, 토출 포트(56)가 솔레노이드 액추에이터(10)에 가장 가까우며, 횡방향 제어 포트(58) 및 공급 포트(60)가 그 뒤를 잇는다.
중간 피스톤(66)이 유압 하우징의 축방향 유로(52) 내에 슬라이딩 가능하게 위치한다. 중간 피스톤(66)은 전기자가 중간 피스톤을 이동시킬 수 있도록 전기자(36)에 의해 접촉되는 스템(68)을 구비한다. 또한, 미터링 밸브 스풀(70)에 의해 제공되는 반응 부재가 축방향 유로(52) 내에 슬라이딩 가능하게 장착된다. 미터링 스풀은 중간 피스톤(66)과 미터링 스풀(70) 사이에 연장되는 전달 스프링(72)에 의해 제자리로 편향된다. 미터링 스풀(70)은 그 위치에 따라 공급 포트(60), 제어 포트(58), 및 토출 포트(56) 사이의 유체 유동을 허용하기 위해 생크(74)를 구비한다. 미터링 스풀(70)은 또한 미터링 스풀(70)과 축방향 제어 포트(62) 사이에 연장되는 반응 스프링(78)을 장착시키는 스프링 안착부(76)를 구비한다. 반응 스프링(78)은 전달 스프링(72)의 힘과 반대로 미터링 스풀(70)에 힘을 가한다. 축방향 제어 포트(62)가 플러그(84) 내에 구비된다. 대부분의 응용들에서, 스프링(78)의 스프링 상수는 스프링(72)의 스프링 상수보다 작을 것이다.
반응 스프링(78)이 배치되는 축방향 유로(52) 내의 영역은 또한 미터링 스풀(70)에 작용하는 압력 피드백을 제공한다. 선택적으로, 하우징의 내부 유로는 제어 압력을 조절하기 위해 전달 스프링(72)과 협력하여 스풀 밸브(70)에 작용하도록 다수의 압력 피드백 영역들을 제공하기 위해, 반응 스프링(78)을 장착시키는 축방향 유로의 영역을 전달 스프링(72)을 장착시키는 영역과 교차하도록 연결할 수 있다.
작동 중, 솔레노이드 액추에이터 조립체(7)는 중간 피스톤(66)을 통해 전달되는 자기력을 제공하도록 전달 스프링(72) 및 미터링 스풀(70)을 통해 동력공급된다. 솔레노이드 액추에이터(10)는 통상적으로 비례형 솔레노이드 액추에이터이다. 원하는 힘을 달성 시에, 주어진 압력이 선택된다. 래칭 포트(54)를 가압하여 중간 피스톤(66)을 측면 로딩하고 제자리에 잠금함으로써, 중간 피스톤을 제자리에 래칭한다. 중간 피스톤(66)이 압력 래칭되면, 제어 시스템을 위한 원하는 압력이 본질적으로 설정될 것이며, 미터링 스풀(70)은 제어 압력을 조절할 수 있는 상태로 남아있을 것이다. 제어 포트(58, 62) 내의 압력이 너무 낮으면, 도 2에 도시된 바와 같이, 전달 스프링(72) 상의 힘이 미터링 스풀(70)을 공급 포트(60) 쪽으로 밀어서, 압력이 원하는 압력까지 상승하게 할 것이다. 제어 포트(58) 내의 압력이 너무 크면, 도 2에 도시된 바와 같이, 압력은 전달 스프링력을 극복하고 스풀(70)을 토출 포트(56) 쪽으로 밀어서, 압력이 원하는 압력까지 감소하게 할 것이다.
도 1을 참조하면, 다수의 래칭 솔레노이드 액추에이터 조립체들(7)을 구비한 밸브 장치(11)가 도시되어 있다. 장치(11)는 다수의 래칭 솔레노이드 밸브들이 변속기 또는 다른 유체 동력 사용 장치의 다양한 유체 압력 구동식/제어식 구성요소들을 위해 상이한 제어 압력들을 선택적으로 설정하는 데에 사용될 수 있게 한다. 공급 압력 헤더(146)를 압력 래칭 헤더(142)와 연결할 수 있는 마스터 솔레노이드 온-오프 밸브(120)가 구비된다. 래칭 솔레노이드 조절 밸브 조립체들은 또한 그 각각의 토출 포트들에 대해 토출 헤더(144)와 연결된다. 공급 압력 헤더는 오일 펌프(140)에 의해 공급받는다. 마스터 온-오프 밸브(120)는 래칭 솔레노이드 밸브 조립체들(7)의 래칭 압력 포트들이 온 위치에 들어가지 못하는 것을 방지하기 위해 비구동 위치로의 안전 장치(fail-safe)를 구비한다.
도 3은 본 발명에 따른 양방향 유동 제어 래칭 솔레노이드 액추에이터 조립체(307)의 유압 하우징(350)을 도시하는, 도 2와 유사한 도면이다. 래칭 솔레노이드 액추에이터 조립체(307)는 래칭 솔레노이드 액추에이터 조립체(7)에 대해 도 2에 전술한 바와 유사한 솔레노이드 액추에이터(대부분 미도시)를 구비한다. 래칭 솔레노이드 액추에이터 조립체(7)는 전술한 바와 같은 래칭 압력 포트(54)를 가압함으로써 래칭될 수 있는 전술한 바와 같은 중간 피스톤(66)을 구비한다. 힘을 반응 부재(370)에 전달하는 전달 스프링(372)이 구비된다. 반응 부재(370)는 공급 포트(60)로부터 출력 포트(358)로의 유동을 제어하는 밸브 스풀이다. 밸브 스풀(370)은 반응 스프링(378)에 의해 스프링 편향된다. 통기구(vent; 59)가 유압 하우징(350)의 극단부에 구비된다. 래칭 솔레노이드 액추에이터 조립체(307)는 공급 포트(60)로부터 출력 포트(358)로의 유동 개방을 조절하기 위해 사용된다.
도 4는 유압 하우징(450) 내에 구비된 래칭 압력 포트(54)를 통해 래칭될 수 있는 중간 피스톤(66)을 구비한 래칭 솔레노이드 액추에이터 조립체(407)의, 도 3과 유사한 도면이다. 전달 스프링(472) 및 반응 스프링(478)에 의해 스프링 편향되는 밸브 스풀(470)이 구비된다. 밸브 스풀은 공급 포트(460)와 구동 포트(458) 및/또는 구동 포트(458)와 토출 포트(456) 사이의 유체 개방을 제어한다. 유사한 방식으로, 통기구(459)가 유압 하우징(450)의 극단부에 구비된다.
도 5는 공급 포트(560), 구동 포트(558) 및 제2 구동 포트(562)를 구비한 토출 포트(556), 및 제2 토출 포트(557)를 가진 유압 하우징(550)을 구비한 4방향 유동 제어 밸브 장치 래칭 솔레노이드 액추에이터 조립체(507)를 도시한다. 미터링 스풀(570)이 전달 스프링(572) 및 반응 스프링(578)에 의해 그리고 중간 피스톤(66)에 의해 작동되며, 중간 피스톤(66)은 공급 포트(560)를 구동 포트(558)와 교번적으로 연결하는 동시에 구동 포트(562)를 토출 포트(557)와 연결하거나, 또는 구동 포트(558)를 토출 포트(556)와 연결하는 동안 공급 포트(560)를 구동 포트(562)와 연결하기 위해 유동 개방을 교번적으로 연결하도록 래칭 포트(54)를 통해 래칭 가능하다. 통기구(559)가 또한 극단부에 제공된다.
도 6은 공급 포트(660)를 가진 유압 하우징(650)을 구비한 포핏 밸브로 사용된 래칭 솔레노이드 액추에이터 조립체(607)를 제공한다. 공급 포트(660)로부터 배출구 또는 토출 포트(658)로의 유체 유동은 중간 피스톤(66)에 의해 편향될 수 있는 포핏 밸브(670)에 의해 제어된다. 중간 피스톤(66)은 래칭 압력 포트(54)를 통해 래칭 가능하다. 중간 피스톤(66)은 포핏 밸브(670)를 밸브 안착부(673)로 가압하기 위해 전달 스프링(672)에 의해 포핏 밸브(670)로 힘을 전달한다. 통기구(659)가 전달 스프링에 인접하게 구비된다. 도시되지 않은 다른 구현예들에서는, 반응 스프링이 사용될 수도 있다.
도 7을 참조하면, 래칭 포트(54)를 통해 래칭 가능한 래칭 중간 피스톤(66)을 구비한, 기계적 액추에이터로 사용된 래칭 솔레노이드 액추에이터 조립체가 제공된다. 중간 피스톤(66)은 래칭 솔레노이드 액추에이터(707)에 의해 구동될 대상(미도시)과의 부착을 위한 개구(773)를 가진 플런저(771) 또는 기계적 액추에이터인 반응 부재(770)를 구동하기 위해, 반응 스프링(778)과 반대로 전달 스프링(772)에 작용한다. 통기구(759)가 전달 스프링(772)에 인접한 영역과 연결된다.
본 발명의 설명은 전적으로 예시적인 것이고, 그에 따라 본 발명의 핵심을 벗어나지 않는 변경들이 본 발명의 범위 내에 존재하도록 의도된다. 이러한 변경들은 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나는 것으로 간주되지 않아야 한다.

Claims (12)

  1. 솔레노이드 액추에이터;
    교차하는 래칭 압력 포트를 구비한 축방향 유로를 가진 하우징;
    상기 솔레노이드 액추에이터에 의해 이동 가능한, 상기 하우징 축방향 유로 내에 위치하는 중간 피스톤;
    상기 중간 피스톤에 의해 작동되는 전달 스프링; 및
    상기 전달 스프링을 통해 상기 중간 피스톤에 의해 하중을 받는 반응 부재를 포함하는 래칭 솔레노이드 액추에이터 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반응 부재는 압력 조절 제어 밸브, 유동 조절 밸브, 포핏 밸브, 또는 기계적 액추에이터로 이루어진 군에서 선택되는, 래칭 솔레노이드 액추에이터 조립체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전달 스프링에 의해 상기 반응 부재에 가해진 힘과 대략적으로 반대되는 힘을 제공하기 위해 상기 반응 부재에 반하여 작동되는 반응 스프링을 더 포함하는 래칭 솔레노이드 액추에이터 조립체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 반응 스프링은 상기 전달 스프링보다 더 낮은 스프링 상수를 가지는, 래칭 솔레노이드 액추에이터 조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 축방향 유로와 교차하는 토출 포트, 공급 포트, 횡방향 제어 포트, 및 축방향 제어 포트를 가진 유압 하우징이고, 상기 하우징의 상기 토출 포트가 상기 솔레노이드 액추에이터에 가장 가까우며, 상기 횡방향 제어 포트 및 상기 공급 포트가 그 뒤를 잇는, 래칭 솔레노이드 액추에이터 조립체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 반응 부재는 3방향 유동 제어 밸브이며, 상기 하우징은 공급 포트, 제어 포트, 및 토출 포트를 가지고, 상기 전달 스프링과 협력하여 상기 반응 부재에 작용하는 반응 스프링이 상기 공급 포트로부터 상기 제어 포트로의 또는 상기 제어 포트로부터 상기 토출 포트로의 밸브 개방을 조절하는, 래칭 솔레노이드 액추에이터 조립체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 반응 부재는 4방향 유동 제어 밸브이며, 상기 하우징은 하우징 포트, 제1 구동 포트, 제2 구동 포트, 및 토출 포트를 가지고, 반응 스프링이 상기 공급 포트로부터 상기 제1 구동 포트로의 및 상기 제2 구동 포트로부터 상기 토출 포트로의 또는 상기 공급 포트로부터 상기 제2 구동 포트로의 및 상기 제1 구동 포트로부터 상기 토출 포트로의 밸브 개방을 조절하기 위해 상기 전달 스프링과 협력하여 작동하는, 래칭 솔레노이드 액추에이터 조립체.
  8. 2개 이상인 다수의 래칭 솔레노이드 액추에이터 조립체들을 제어하기 위한 장치에 있어서,
    솔레노이드 액추에이터;
    교차하는 래칭 압력 포트를 구비한 축방향 유로를 가진 하우징;
    상기 솔레노이드 액추에이터에 의해 이동 가능한, 상기 하우징 축방향 유로 내에 위치하는 중간 피스톤; 및
    상기 솔레노이드 액추에이터로부터 상기 중간 피스톤을 통해 반응 부재로 하중을 전달하기 위해 상기 중간 피스톤에 의해 작동되는 전달 스프링을 포함하고,
    상기 장치는 상기 솔레노이드 액추에이터 조립체들의 상기 래칭 포트들로 유체 압력을 공급하는 마스터 솔레노이드 밸브를 포함하는, 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 마스터 솔레노이드 밸브는 섬프(sump)로 상시 개방되는, 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 래칭 솔레노이드 액추에이터 조립체들의 상기 하우징은 공급 포트들과 연결되고, 상기 래칭 솔레노이드 밸브 조립체들의 상기 공급 포트들은 공통 헤더와 연결되는, 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 래칭 솔레노이드 액추에이터 조립체들은 유체 압력 및 유체 유동 개방으로 이루어진 군에서 선택된 유체 특성들을 조절하기 위해 사용될 수 있는, 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 래칭 솔레노이드 액추에이터 조립체들은 유체 압력 및 유체 유동 개방 제어로 이루어진 군에서 선택된 상이한 레벨의 유체 특성들을 조절하기 위해 사용될 수 있는, 장치.
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