KR20170035812A

KR20170035812A - 가동 단차부를 구비한 전기자를 포함하는 솔레노이드 밸브

Info

Publication number: KR20170035812A
Application number: KR1020160121225A
Authority: KR
Inventors: 티모 바르스케
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2015-09-23
Filing date: 2016-09-22
Publication date: 2017-03-31
Also published as: CN106545682B; JP6872334B2; DE102015218293A1; JP2017096491A; CN106545682A

Abstract

본 발명은, 밸브 슬리브를 포함하는 솔레노이드 밸브로서, 밸브 슬리브 내에서 계자철심은 고정 배치되고 전기자는 축 방향으로 변위 가능하게 배치되며, 솔레노이드 밸브를 개방 및/또는 폐쇄하기 위해 전기자는 자석 어셈블리에 의해 유도되는 자력에 의해 스프링의 힘에 대항하여 계자철심에 대해 이동되는, 상기 솔레노이드 밸브에 있어서, 전기자를 적어도 부분적으로 둘러싸는 전기자 슬리브가 제공되며, 상기 전기자 슬리브는 전기자에 대해, 그리고 밸브 슬리브에 대해 축 방향으로 변위 가능하게 구현되는 것을 특징으로 하는 상기 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.

Description

가동 단차부를 구비한 전기자를 포함하는 솔레노이드 밸브{SOLENOID VALVE HAVING AN ARMATURE WITH A MOVABLE STEP}

본 발명은 밸브 슬리브를 포함하는 솔레노이드 밸브에 관한 것이며, 밸브 슬리브 내에서 계자철심은 고정 배치되고 전기자는 축 방향으로 변위 가능하게 배치되며, 솔레노이드 밸브를 개방 및/또는 폐쇄하기 위해 전기자는 자석 어셈블리에 의해 유도되는 자력에 의해 스프링의 힘에 대항하여 계자철심 쪽으로 이동된다.

전술한 방식의 솔레노이드 밸브들은 종래 기술로부터 공지되어 있다. 특히 예컨대 안티록 브레이크 시스템(ABS) 또는 안티 스핀 조절 시스템(ASR 시스템) 또는 전자 주행 안정 장치(ESP 시스템)에서 사용되는, 특히 유압 장치용 종래의 솔레노이드 밸브는 도 1에 도시되어 있다. 솔레노이드 밸브(1)는 작동 부재를 포함하고, 이 작동 부재는 자석 어셈블리(11)(전류 공급 가능한 자기 코일) 및 계자철심(2)을 포함하며, 밸브 슬리브(5, 6) 내에서 축 방향으로 변위 가능한 전기자(3)에 작용한다. 밸브 슬리브(5, 6)는 상부 밸브 슬리브(5)와 하부 밸브 슬리브(6)를 포함하는 2체형 밸브 슬리브로서 형성될 수 있다. 솔레노이드 밸브(1)의 밸브 카트리지는 유체 어셈블리 블록(7)의 공동부 내에 포지셔닝된다. 솔레노이드 밸브(1)는 밸브 슬리브(5)를 통해서 코킹 플랜지(8)(caulking flange)에 의해 유체 어셈블리 블록(7)에 고정된다. 또한, 전기자(3)는 자기 액추에이터(magnetic actuator)의 무전류 상태에서 밸브 시트(10)에 대해 밀려지는 폐쇄 부재(9)를 포함한다. 이를 위해, 전기자(3)는 밸브 슬리브(5, 6) 내에 예비 응력을 받는 상태로 유지된다. 통상, 예비 응력을 가하기 위해, 압축 스프링(4), 특히 코일 스프링이 제공되며, 이런 압축 스프링은 계자철심(2)과 전기자(3) 사이에서 작용하거나, 또는 예비 응력을 받는 상태로 유지된다. 이 경우, 압축 스프링(4)은 일측 단부에서 고정 배치된 계자철심(2)에, 그리고 타측 단부에서는 변위 가능한 전기자(3)에 지지된다. 이를 위해, 전기자(3)는 공동부를 포함하고, 이 공동부 내에 코일 스프링이 실질적으로 삽입되어 안내된다. 대안적 실시예에서, 계자철심(2)도 공동부를 포함할 수 있고, 이 공동부 내에 코일 스프링이 실질적으로 삽입되어 안내된다(그러나 상기 실시예는 도 1에 도시되어 있지 않다). 공동부를 넘어서는 압축 스프링(4)의 부분은 계자철심(2)에 지지되고, 계자철심(2)으로 향해 있는 전기자의 단부면으로부터 전기자(3)로 향해 있는 계자철심(2)의 단부면까지 연장되며, 전기자와 계자철심 간의 간격은 무전류 상태에서 이른바 작동 에어갭(working air-gap)을 형성한다. 이런 작동 에어갭은 전기자(3)의 최대로 가능한 변위 거리와 그에 따른 솔레노이드 밸브(1)의 행정 거리를 결정한다. 솔레노이드 밸브(1)에 전류 공급 동안, 계자철심(2)과 전기자(3) 사이의 에어갭은, 전기자(3)가 계자철심(2)에 충돌할 때까지 상향 이동됨으로써, 폐쇄된다. 전류 공급 중단 시, 전기자는 압축 스프링(4)에 의해, 폐쇄 부재(9)가 밸브 시트(10)에 인접하고 그에 따라 밸브가 폐쇄될 때까지, 밸브 슬리브(5, 6)에 대해 하향 이동된다. 통상, 전류 공급 시 작동 에어갭이 작아짐에 따라 자력은 증가한다. 이처럼 상승하는 자력 거동은 솔레노이드 밸브(1)의 끊임없는 조절을 어렵게 한다. 조절 가능성을 향상시키기 위해, 점진적인 스프링 특성곡선을 갖는 압축 스프링(4)을 제공하거나, 또는 예컨대 점진적인 스프링 특성곡선을 갖는 추가 디스크 스프링(도시되지 않음)을 제공하는 것은 공지되어 있다.

종래 기술로부터는 예컨대 특허 출원 DE 10 2006 047 923 A1이 공지되어 있다. 상기 독일 공보는, 솔레노이드 밸브를 개방 및/또는 폐쇄하기 위해 가이드 슬리브의 내부에서 길이방향으로 이동 가능한 자기 전기자를 리턴 스프링의 힘에 대항하여 계자철심에 대해 이동시키는 자석 어셈블리를 포함하는 솔레노이드 밸브에 관한 것이다. 발명에 따라서, 길이방향으로 이동 가능한 자기 전기자 및 계자철심은 각각 적어도 하나의 단차부를 포함하고, 이들 단차부는 서로 맞물리면서 하나의 리세스 단차부(recess step)를 형성하며, 자기 전기자 단차부 및/또는 계자철심 단차부는 기하학적으로, 작동 동안 리세스 단차부가 서로 맞물릴 때 이동 가능한 자기 전기자를 안내하기 위해, 자기 전기자 단차부 및 계자철심 단차부의 짝을 이루는 에지 쌍(edge pair)이 항상 서로 겹쳐지도록 구성된다.

또한, 종래 기술로부터는 특허 출원 DE 10 2007 031 981 A1이 공지되어 있다. 상기 독일 공보는 자석 어셈블리 및 밸브 카트리지를 포함하는 솔레노이드 밸브에 관한 것이다. 이 경우, 자력, 스프링 힘 및 유체 힘의 특성곡선들은, 전기자 및 폐쇄 부재의 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에 네거티브 전체 힘 기울기를 갖는 힘 평형점을 나타내는 적어도 하나의 추가의 안정된 작동점이 설정되도록, 전기자 및 폐쇄 부재의 행정 특성곡선을 통해 조합된다.

리세스 단차부들은 기본적으로 밸브 행정을 통한 자력의 조절 가능성을 제공한다. 그러나 상기 가능성은 제조 정밀도 및 제조 공정에 대해 높은 요건을 설정한다. 그 결과 상대적으로 높은 비용이 발생하기 때문에, 상기 유형의 밸브들은 모든 적용예에 적합하지 않다.

그 밖에도, 능동적인 제어, 다시 말하면 행정 높이를 통한 전류 공급의 변경은 밸브의 동작을 검출하는 추가 센서들의 사용하에서만 가능하다. 그 결과 복잡성 및 비용이 더 높아진다.

본 발명의 과제는 소음 방출이 감소되고 소음 거동이 향상되게 하는 가동 단차부를 구비한 전기자를 포함하는 솔레노이드 밸브를 제공하는 것이다.

종래 기술과 달리 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브는, 간단한 구조적인 수단들에 의해, 솔레노이드 밸브의 컴포넌트들에 작용하는 자력을 조절하는 것을 가능하게 한다. 이런 접근법은, 특별한 제조 정밀도 또는 추가 센서 장치에 대한 요구 없이, 간단한 추가 컴포넌트를 이용한 구조적인 구현에 의해 가능해진다.

이는, 본 발명에 따라서, 특허 청구항 제 1 항에 제시된 특징들에 의해 가능해진다. 본 발명의 추가 구현예들은 종속 청구항들의 대상이다.

밸브 슬리브를 포함하는 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브에 있어서, 밸브 슬리브 내에는 계자철심이 고정 배치되고 전기자는 축 방향으로 변위 가능하게 배치되며, 솔레노이드 밸브를 개방 및/또는 폐쇄하기 위해 전기자는 자석 어셈블리에 의해 유도되는 자력에 의해 스프링의 힘에 대항하여 계자철심에 대해 이동되는, 상기 솔레노이드 밸브는, 적어도 부분적으로 전기자를 둘러싸는 전기자 슬리브가 제공되며, 전기자 슬리브는 전기자에 대해, 그리고 밸브 슬리브에 대해 축 방향으로 변위 가능하게 구현되는 것을 특징으로 한다.

종래의 솔레노이드 밸브는 이미 종래 기술에서 설명되었다. 이제 본 발명에 따라서 추가 전기자 슬리브가 제공된다. 다시 말하면 밸브 슬리브와 전기자 슬리브가 제공된다. 전기자 슬리브는 강자성 재료로 형성되어 자계의 영향을 받을 수 있거나, 또는 상기 자계를 조절할 수 있다. 전기자 슬리브는 예컨대 완전하게 외주를 따라 연장되는 원통형 대상으로서 구현된다. 자명한 사실로서 다른 형태들[예컨대 개방된 롤링된 슬리브(open, rolled sleeve)]도 가능할 뿐 아니라, 예컨대 불연속의 케이싱 면들도 가능하다. 전기자 슬리브는 전기자를 적어도 부분적으로 에워싼다. 전기자 슬리브의 내경과 전기자의 외경은, 축 방향에서 두 컴포넌트 간에 상대적이고 독립적인 이동이 가능해지도록 서로 매칭된다. 이는, 전기자 뿐만 아니라, 전기자 슬리브도 밸브 슬리브의 내부에서 이동 가능하다는 것을 의미한다. 또한, 밸브 슬리브의 내부에서 두 컴포넌트의 독립적인 수직 이동도 적어도 제한된 정도로 가능해진다. 두 컴포넌트의 축 방향 변위성은 자명하게 상기 또는 다른 컴포넌트들의 구조적인 형상 및 그 결과 나타나는 제한에 의해 특정한 정도로 제한될 수 있다. 바람직하게는 추가 컴포넌트인 전기자 슬리브 및 이 전기자 슬리브의 가능한 축 방향 변위성에 의해 전기자에 대한 그리고 밸브 슬리브에 대한 전기자 슬리브의 독립적인 이동이 가능해질 수 있다. 그 결과, 생성되어 컴포넌트들에 작용하는 자력의 조절이 달성될 수 있다.

바람직한 개선예에서, 솔레노이드 밸브는, 전기자 슬리브가 생성되는 자력에 의해 변위될 수 있는 것을 특징으로 한다.

이미 설명한 것처럼, 전기자 슬리브는 바람직하게는 강자성 재료로 형성되기 때문에, 생성되는 자계에 의해 활성화될 수 있다. 밸브의 자석 어셈블리, 다시 말하면 자기 코일에 전류 공급에 의해, 밸브 내에 자기 회로가 생성된다. 이런 자기 회로는 강자성 컴포넌트들에 자력을 생성한다. 그 결과, 예컨대 전기자는 작용하는 스프링 힘 및 유체 힘에 대항해서 밸브의 폐쇄된 위치로부터 개방 위치로 이동될 수 있다. 다시 말하면, 전기자는 밸브 시트로부터 계자철심의 방향으로 이동될 수 있다. 또한, 바람직하게 상기 자력은 전기자 슬리브에도 작용한다. 전기자 슬리브는, 자석 어셈블리에 소정 전류 공급 동안, 발생하는 자계에 의해 활성화되어 계자철심의 방향으로 이동된다. 이 경우, 전기자 슬리브에는 스프링 힘이 직접적으로 가해지지 않는다. 또한, 전기자 슬리브와 전기자 간에 적어도 제한된 정도로 독립된 축 방향 이동이 가능해진다. 그러므로 초기 위치에서 전기자에 작용하는 스프링 힘도 전기자 슬리브에 작용하지 않는다. 그러므로 전기자 슬리브의 이동은 이미 스프링 힘이 가해지는 전기자의 경우에서보다 전류 세기가 더 작을 때 수행된다. 다시 말하면, 그로 인해 전기자 슬리브의 이동은 이미 전기자의 이동보다 더 이른 시점에 수행된다. 전기자의 이동의 시작 시, 이미 전기자 슬리브는 완전하게 편향된다. 또한, 주지할 사항은, 유도되는 자력 및 생성되는 자력의 명칭들이 동일한 의미라는 것이다.

바람직한 개선예에서, 솔레노이드 밸브는, 계자철심과 전기자 슬리브 간의 접촉이 형성될 수 있고, 이렇게 생성되는 자기 단락에 의해, 작용하는 자력은 감소하는 것을 특징으로 한다.

이는, 계자철심에서 전기자 슬리브의 충돌이 가능해지는 방식으로 컴포넌트들이 형성되어 서로 매칭된다는 것을 의미한다. 컴포넌트들의 형성 또는 성형 및 컴포넌트들 상호 간의 매칭은 예컨대 기하학적 형태들 뿐만 아니라, 치수 설계 및 부품 치수들의 결정을 의미할 수 있다. 계자철심과 강자성 전기자 슬리브의 접촉에 의해, 자기 회로의 일부분은 단락된다. 자기 회로의 상기 유형의 단락은 작용하는 자력의 감소를 초래한다. 그 결과, 이동되는 부재들의 추가적인 가속은 감소되거나 방지된다. 또한, 이동되는 부재들의 최종 속도는 (자기 단락이 없는 정상적인 자력 하의 작용에 비해) 감소될 수 있다. 그 결과, 바람직하게는, 계자철심에 이동되는 컴포넌트들이 충돌할 때 임펄스도 감소한다. 그 결과, 소음 방출은 감소되고 소음 거동은 향상된다. 이 경우, 컴포넌트들의 정의 및 컴포넌트들 상호 간의 관계에 의해, (예컨대 단락이 발생하는 밸브 행정의 높이에 대해) 자기 단락의 시점과 작용하는 자력의 감소의 세기도 바람직하게 형성될 수 있다. 또한, 주지할 사항은, 유도되는 자력 및 작용하는 자력의 명칭들이 동일한 의미라는 것이다.

가능한 구현예에서, 솔레노이드 밸브는, 계자철심에 전기자가 접근할 때 계자철심에 전기자가 충돌하기 전에 자기 단락이 전기자 슬리브와 계자철심의 접촉에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.

이는, 계자철심에 대한 전기자 슬리브의 충돌(및 이로 인해 형성되는 부분적인 자기 단락)은 이미 전기자가 편향될 때 수행된다는 점을 의미한다. 전기자에 대한 자력은 전기자와 계자철심 간의 간격이 작아질 때 상승한다. 단락은 작용하는 자력을 감소시킨다. 그러므로 단락은 솔레노이드 밸브의 폐쇄된 위치에서는, 다시 말하면 전기자가 태핏(tappet) 또는 실링 볼트(sealing bolt)에 의해 밸브 시트를 폐쇄하면, 형성되지 않는다. 그 결과, 초기의 작은 자력만이 더욱 약화될 수 있다. 그러나 자기 단락(및 그로부터 나타나는 자력의 감소)에 의한 계자철심에 전기자의 충돌의 임펄스에 긍정적인 영향을 미치기 위해, 단락의 형성은 계자철심에 전기자가 충돌하기 전에 일어난다. 이 경우, 전기자는 솔레노이드 밸브의 폐쇄된 위치와 개방 위치 사이의 어느 한 위치에 위치한다.

바람직한 실시형태에서, 솔레노이드 밸브는, 계자철심과 전기자 간의 소정의 간격에서 자기 단락은 전기자 슬리브와 계자철심의 접촉에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.

이는, 계자철심과 전기자 슬리브의 최초의 접촉(및 그에 따른 자기 단락)이 계자철심과 전기자 간의 소정의 간격에서 일어나는 방식으로 컴포넌트들이 성형되어 서로 매칭된다는 것을 의미한다. 그 결과, 바람직하게는, 자력은 특정한 본원의 요건에 매칭될 수 있고, 최적화된 소음 거동도 달성될 수 있다. 특히 바람직하게는, 전기자가 이미 계자철심에 접근했을 때, 그리고 감소한 간격에 의해, 작용하는 자력이 증가하였을 때, 단락이 형성된다. 그 결과, 바람직하게는, 초기에 작은 자력이 전기자와 계자철심 간의 간격이 클 때 최적으로 이용되지만, 증가한 자력은 전기자와 계자철심 간의 간격이 짧을 때 최적으로 약화되는 것이 달성될 수 있다.

가능한 구현예에서, 솔레노이드 밸브는,

- 전기자의 폐쇄 부재가 밸브 시트를 폐쇄하는 솔레노이드 밸브의 제 1 위치에서, 자기 단락은 형성될 수 없고,

- 밸브 시트가 완전하게 개방되고 전기자는 계자철심에 인접하는 솔레노이드 밸브의 제 2 위치에서, 자기 단락은 형성될 수 있으며,

- 밸브 시트가 적어도 부분적으로 개방되고 전기자는 계자철심에 인접하지 않는 솔레노이드 밸브의 중간 위치에서, 자기 단락은 형성될 수 있는 것을 특징으로 한다.

솔레노이드 밸브의 위치들은 솔레노이드 밸브의 상태들(예컨대 완전하게 개방되고 폐쇄된 상태)을 의미한다. 이런 상태들은 특히 각각의 시점에 존재하는 솔레노이드 밸브의 컴포넌트들 상호 간의 정확한 포지셔닝에 의해 규정된다. 상기 인접은 특히 반경 방향 연장부에서 2개의 컴포넌트의 영역들의 축 방향 인접에 관계한다. 중간 위치는, 전기자가 계자철심에 인접하지 않는다는 것을 나타낸다. 이는 특히 두 컴포넌트가 접근할 때 여전히 설정된 간격이 존재하는 것으로 해석되어야 한다.

바람직한 실시예에서, 솔레노이드 밸브는, 전기자 슬리브가 전기자와 밸브 슬리브 사이에 포지셔닝되는 것을 특징으로 한다.

이는, 전기자 슬리브가 바람직하게 전기자를 적어도 부분적으로 외부에서부터 에워싸고 특히 밸브 슬리브의 내부에 완전하게 포지셔닝된다는 것을 의미한다. 전기자 슬리브의 외경과 밸브 슬리브의 내경은 상대적이고 독립적인 이동이 가능해지도록 서로 매칭된다.

바람직한 개선예에서, 솔레노이드 밸브는, 전기자가 상부 견부를 포함하며, 그리고 전기자 슬리브는 상부 견부에서의 충돌을 가능하게 하기 위해 단차부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이는, 전기자에 대해 전기자 슬리브의 축 방향으로 독립적인 이동을 제한하는 상부 정지부가 형성된다는 것을 의미한다. 이를 위해, 단차부가 전기자 슬리브 내에 형성된다. 상기 단차부는 예컨대 전기자 슬리브의 단부면 상에 위치하며, 상기 단부면은 계자철심으로 향해 있으면서 밸브 챔버로부터 떨어져 있는 단부면이다. 전기자 슬리브 단차부는 바람직한 방식으로 전기자 슬리브의 내면 상에 형성될 수 있다. 다시 말하면 전기자 슬리브 내의 단차부는 안쪽을 향해 형성된다. 이 경우, 전기자 슬리브 단차부의 위치에서 전기자 슬리브의 내경은 전기자 슬리브의 정규 내경보다 더 크다. 또한, 전기자는 상부 견부도 포함하며, 이 상부 견부는 마찬가지로 계자철심으로 향해 있는 전기자의 단부면 상에 형성된다. 견부는 반경 방향에서 바깥쪽을 향해 연장되고 정규 전기자 몸체보다 더 큰 외경을 갖는다. 전기자의 상부 견부 및 전기자 슬리브의 전기자 슬리브 단차부는, 상보적인 부재들을 형성하는 방식으로 형성되고 서로 매칭된다. 그러므로 견부 및 단차부는 그 구조적인 구성에 의해 서로 상응한다.

바람직한 구현예에서, 솔레노이드 밸브는, 전기자의 상부 견부와 전기자 슬리브의 단차부 사이의 간격이 전류가 공급되지 않는 휴지 상태에서 변위 간극(displacement gap)을 규정하며, 전기자 슬리브는, 전류 공급 시, 전기자 슬리브의 단차부가 전기자의 상부 견부에 인접할 때까지, 맨 먼저 상기 변위 간극만큼 변위되는 것을 특징으로 한다.

이는, 변위 간극이 솔레노이드 밸브의 컴포넌트들의 구조적인 치수들 및 상기 컴포넌트들 간의 이동 자유 공간들을 통해 규정된다는 것을 의미한다. 변위 간극은, 솔레노이드 밸브에 전류가 공급되지 않은 상태에서, 전기자가 스프링에 의해 밸브 시트 내로 가압되고 전기자 슬리브가 휴지 위치에 위치할 때, 최대로 분명하게 나타날 수 있다. 상기 변위 간극의 높이는, 전기자 슬리브가 전류 공급 시 변위될 수 있는 정도에 해당하는 전기자에 대한 가능한 상대적 변위 거리를 규정하며, 그리고 상기 전기자 슬리브는 변위된 후에 전기자의 상부 견부 상에 전기자 슬리브 단차부의 충돌에 의해 추가로 변위되지 않는다.

가능한 실시형태에서, 솔레노이드 밸브는, 밸브 챔버 내로 전기자 슬리브가 미끄러져 빠져나가는 것을 방지하도록 구성되는 파지 링(holding ring)이 전기자와 밸브 슬리브 사이에 제공되는 것을 특징으로 한다.

이는, 파지 링이 제공된다는 것을 의미한다. 파지 링은 예컨대 밸브 챔버로 향해 있는 전기자의 측에 포지셔닝될 수 있다. 이 경우, 파지 링은 유체 챔버의 방향으로 전기자 슬리브의 변위의 제한부를 형성한다. 예컨대 파지 링은 전기자를 완전하게 에워싼다. 바람직하게는 파지 링이 전기자 상에 가압된다. 또한, 바람직하게 파지 링은 자기 선속을 반경 방향에서 바깥쪽을 향해 자석 어셈블리 쪽으로 안내한다. 대안적 실시예에서 파지 링은 밸브 슬리브와도 결합될 수 있다. 이런 실시예에서 파지 링은 바람직하게는 클램핑 슬리브 구조로서 형성된다. 파지 링의 사용에 의해, 변위 간극은 특히 컴포넌트들인 전기자(특히 전기자의 상부 견부), 전기자 슬리브(특히 전기자 슬리브 단차부) 및 파지 링의 구조적인 구성들, 치수들 뿐만 아니라, 상기 컴포넌트들 상호 간의 포지셔닝을 통해 규정된다.

가능한 구현예에서, 솔레노이드 밸브는, 전기자 슬리브가 간접적으로 전기자를 통해 스프링과 연결되는 것을 특징으로 한다.

이는, 전기자 슬리브가 먼저 전기자와는 독립적으로 이동될 수 있다는 것을 의미한다. 변위 간극의 극복 또는 변위 거리의 크기의 편향 후에야 비로소, 전기자 슬리브는 전기자 슬리브 단차부와 상부 견부 간의 재료 접촉에 의해 전기자와 연결된다. 전기자는 스프링에 의해 스프링 힘을 받으며, 그 결과 전류가 공급되지 않은 상태에서 솔레노이드 밸브의 폐쇄된 위치로 유지된다. 변위 간극의 극복 후에, 스프링 힘은 (전기자를 통해) 전기자 슬리브에 작용한다. 바람직하게는, 변위 간극 이내에서 전기자 슬리브의 이동 동안, 스프링과 전기자 슬리브 사이에는 어떠한 유효한 연결도 형성되지 않는다.

다른 바람직한 실시형태에서, 솔레노이드 밸브는, 전기자 슬리브와 전기자 사이에 유체 보상 그루브가 제공되는 것을 특징으로 한다.

전기자 슬리브와 전기가 간의 상대 이동 동안, 예컨대 전기자 슬리브 단차부와 전기자의 상부 견부 사이, 또는 전기자 슬리브의 하부 단부면과 파지 링 사이의 챔버로부터 유체의 불가피한 토출이 발생할 수 있다. 이를 위해, 하나 또는 복수의 유체 보상 그루브가 예컨대 전기자와 전기자 슬리브 사이에 형성될 수 있다. 그 결과, 바람직하게는, 유동 저항의 감소 및 최적의 유체 흐름이 가능해질 수 있다. 유동 저항의 의도적인 설정을 통해, 컴포넌트들의 이동의 경감 뿐만 아니라, 컴포넌트들의 이동의 완충의 증가도 설정될 수 있다.

바람직한 구현예에서, 솔레노이드 밸브는,

- 솔레노이드 밸브의 위치 A에서 전기자의 폐쇄 부재가 밸브 시트를 폐쇄하고, 전기자 슬리브는 파지 링 상에 배치되며, 전기자의 상부 견부와 전기자 슬리브의 단차부 사이에 인접이 존재하지 않고, 및/또는

- 솔레노이드 밸브의 위치 B에서 전기자의 폐쇄 부재는 밸브 시트를 폐쇄하며, 전기자의 상부 견부와 전기자 슬리브의 단차부 사이에 인접이 존재하고, 및/또는

- 솔레노이드 밸브의 위치 C에서 전기자의 폐쇄 부재는 밸브 시트를 적어도 부분적으로 개방하고, 전기자 슬리브는 계자철심에 인접하며, 전기자는 계자철심에 인접하지 않고, 및/또는

- 솔레노이드 밸브의 위치 D에서 전기자의 폐쇄 부재는 밸브 시트를 완전하게 개방하고, 전기자 슬리브는 계자철심에 인접하며, 전기자도 계자철심에 인접하도록 컴포넌트들이 형성되고 서로 매칭되는 것을 특징으로 한다.

이는, 하기에서 도 3에 도시되는 것과 같은 실시형태를 의미한다. 그 결과, 바람직하게는, 전기자의 행정 높이에 걸쳐 적용예에 매칭되는 자력의 힘 특성곡선이 달성된다. 이 경우, 위치들 A 내지 D는 솔레노이드 밸브에 의해 행정 과정에서 시간 순서대로 차례로 취해진다. 인접은 특히 반경 방향에서 2개의 컴포넌트의 영역들의 축 방향 인접을 의미한다. 위치 C는, 전기자가 계자철심에 인접하지 않는 것을 나타낸다. 이는 특히 두 컴포넌트가 접근할 때 여전히 간격이 존재하는 것을 의미한다.

주지할 사항은, 본 명세서에 상세히 설명된 특징들이 기술적으로 바람직한 임의의 방식으로 서로 조합될 수 있고, 본 발명의 다른 구현예들을 나타낸다는 것이다. 본 발명의 추가 특징들 및 합목적성은 첨부한 도면들을 참고로 하는 실시예들의 설명에 제시된다.

도 1은 무전류 상태에서 폐쇄되어 있는 종래의 솔레노이드 밸브를 도시한 개략적 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따르는 솔레노이드 밸브의 제 1 실시예를 도시한 개략적 단면도이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따르는 솔레노이드 밸브의 제 1 실시예의 컴포넌트들의 이동 순서를 도시한 도면이다.
도 4는 전기자에 작용하는 자력의 개략적인 힘-거리 특성곡선을 나타낸 그래프이다.

도 1에는 차량용 유압 장치를 위한 종래 기술의 솔레노이드 밸브가 개략적 단면도로 도시되어 있다. 상기 솔레노이드 밸브의 설명은 종래 기술에 대한 설명에 있다.

도 2에는, 본 발명에 따르는 솔레노이드 밸브(1)의 한 실시예의 개략적 단면도의 일부가 도시되어 있다. 이 경우, 솔레노이드 밸브(1)는 전류가 공급되지 않는 폐쇄된 위치로 도시되어 있다. 스프링(4)은 솔레노이드 밸브(1)를 폐쇄된 상태로 유지한다. 또한, 도 2에는, 본 발명에 따른 전기자 슬리브(12)가 도시되어 있다. 전기자 슬리브(12)는 전기자(3)를 에워싼다. 전기자 슬리브(12)의 내경은, 두 컴포넌트(12 및 3) 간의 상대 이동이 축 방향으로 가능해지도록, 전기자(3)의 외경에 매칭된다. 이 경우, 전기자 슬리브(12)는 완전하게 외주를 따라 연장되는 원통형 대상으로서 구현된다. 전기자 슬리브(12)는 강자성 재료로 형성되고 그로 인해 생성되는 자계에 의해 활성화될 수 있다. 또한, 적어도 컴포넌트들인 계자철심(2), 전기자(3) 및 파지 링(15)도 강자성으로 형성된다. 이와 반대로 컴포넌트들인 스프링(4) 및 밸브 시트(10)는 강자성으로 형성되지 않는다.

또한, 전기자 슬리브(12)가 전기자 슬리브 단차부(13)를 포함하는 것이 나타난다. 상기 전기자 슬리브 단차부는 전기자 슬리브(12)의 단부면 상에 위치하며, 상기 단부면은 계자철심(2)으로 향해 있으면서 밸브 챔버(19)로부터 떨어져 있는 단부면이다. 전기자 슬리브 단차부(13)는 전기자 슬리브(12)의 내면 상에 형성된다. 또한, 전기자(3)는 상부 견부(14)를 포함하고, 이 상부 견부도 계자철심(2)으로 향해 있는 전기자(3)의 단부면 상에 형성된다. 전기자(3)의 상부 견부(14)와 전기자 슬리브(12)의 전기자 슬리브 단차부(13)는, 한 방향으로 전기자 슬리브(12) 및 전기자(3)의 상대 변위를 제한하는 상보적인 부재들을 형성하도록 서로 매칭된다. 파지 링(15)은 다른 방향으로 전기자 슬리브(12)의 변위의 제한부를 형성한다. 파지 링(15)은 밸브 챔버(19)로 향해 있는 전기자(3)의 측에 포지셔닝된다. 이 경우, 파지 링(15)은 전기자(3)를 완전하게 둘러싸고, 상기 전기자와 함께 압축된다. 그에 따라, 파지 링(15)은 (전류가 공급되지 않는 상태에서) 전기자 슬리브(12)가 하향 낙하하는 것을 방지한다. 또한, 파지 링(15)은 자기 선속을 반경 방향에서 바깥쪽을 향해 자석 어셈블리(11) 쪽으로 안내한다.

종래 기술에 대해 이미 설명한 것처럼, 작동 에어갭(17)은 전기자(3)의 최대 가능한 변위 거리와 그에 따른 솔레노이드 밸브(1)의 행정 거리를 결정한다. 전기자 슬리브(12)와 전기자 간의 상대적으로 변위 가능한 거리는 변위 간극(16)에 의해 결정된다. 상기 변위 간극은, 전기자 슬리브(12)가 파지 링(15)에 인접할 때 최대이다. 그 밖에도, 본 실시예에서 유체 보상 그루브들(18)이 사용된다. 상기 유체 보상 그루브(18)는 도면에서 전기자(3)와 전기자 슬리브(12) 사이에 도시되어 있다.

도 2에는, 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브(1)의 한 실시형태의 컴포넌트들이 제시되었으며, 이 경우 솔레노이드 밸브(1)는 전류가 공급되지 않는 폐쇄된 위치에 배치되었다. 본 발명의 실질적인 컴포넌트들, 특히 전기자 슬리브(12)의 작용을 설명하기 위해, 도 3a 내지 도 3d에는, 다수의 도면으로, 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브(1)의 제 1 실시예의 이동 순서가 도시되어 있다. 이 경우, 도 3a에는, 이미 설명된, 전류가 공급되지 않는 상태가 도시되어 있다.

이어서, 전류가 자석 어셈블리(11)에 인가되고 자기 선속이 생성되며, 이 자기 전속은 또한 강자성 컴포넌트 상에 자력을 야기한다. 자석 어셈블리(11) 내의 전류 또는 자기 선속이 증가하면, 먼저 전기자 슬리브(12)가 계자철심(2)의 방향으로 당겨진다. 전기자 슬리브(12)의 이동은, 전기자 슬리브(12)가 전기자(3)에 충돌할 때 비로소 정지한다. 정확히 말하면, 이는, 도 3b에 도시된 것처럼, 전기자 슬리브 단차부(13)가 전기자(3)의 상부 견부(14)에 충돌할 때이다. 도시된 예에서, 변위 간극(16)을 통해 규정되는 전기자 슬리브(12)의 변위 거리는 대략 에어갭의 반이다.

한편, 자기 선속(즉, 전류)이 더 상승하면, [전기자(3), 전기자 슬리브(12) 및 경우에 따라 전기자(3)의 별도의 실링 볼트 및 경우에 따라 파지 링(15)으로 구성되는] 솔레노이드 밸브(1)의 전체 가동 부분은 계자철심(2)의 방향으로 상향 변위하기 시작한다. (도 3c에 도시된 것처럼) 계자철심(2)과 강자성 전기자 슬리브(12)가 접촉할 때, 자기 회로의 일부분은 단락된다. 그 결과, 자력이 감소한다. 이는, 도시된 예에서, 대략 반의 에어갭(17)에서 달성되며, 다시 말하면 전기자(3)가 밸브의 폐쇄된 위치와 개방 위치 사이의 거리의 반을 극복했을 때 달성된다. 밸브의 개방 위치는, 밸브가 완전하게 개방되고 전기자(3)가 계자철심(2) 상에 존재할 때를 의미한다.

자기 단락 및 자력의 감소에 의해, 이동되는 컴포넌트[특히 전기자(3)]의 추가 가속은 감소하며, 계자철심(2)에 이동되는 컴포넌트들이 충돌하기 직전의 최종 속도도 감소한다. 그 결과로, 충돌할 때 임펄스는 감소하며, 이를 통해 소음 방출도 감소한다. 밸브의 개방 위치에 이를 때까지 전기자(3)의 추가 상향 이동 동안, 자기 단락은 계속 유지된다. 도 3d에는, 솔레노이드 밸브가 개방 위치로 도시되어 있다. 이어서 전류 공급이 종료될 때, 컴포넌트들은 자력(및 경우에 따라 유체 힘 및/또는 중력 힘과 같이 변함없이 작용하는 힘들)에 의해 다시 도 3a에 도시된 전류가 공급되지 않는 폐쇄된 위치로 이동된다.

도 4에는, 계자철심(2)과 전기자(3) 간의 간격에 걸쳐서 전기자에 작용하는 자력의 개략적인 힘-거리 특성곡선이 도시되어 있다. 여기서 실선은 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브의 구현예에 대한 개략적인 특성곡선을 나타낸다. 컴포넌트들인 전기자(3)와 계자철심(2) 간의 간격이 클 경우(x 축의 우측 부분), 먼저, 전류 공급 시, 작용하는 작은 자력이 나타난다. 접근 동안, 다시 말하면 간격의 감소 동안, 자력은 상승한다. 힘-거리 특성곡선에서 변곡점은, 계자철심(2)에 전기자 슬리브(12)가 충돌하는 것에 의해, 그리고 그 결과로 나타나는 자기 단락에 의해 생성되는 효과를 나타낸다. 그 결과, 작용하는 힘은 감소한다. 계자철심(2)에 전기자(3)가 충돌할 때까지 자기 단락을 유지하는 동안, 작용하는 힘은 계속 감소한 상태로 있다. 이로 인해, 그리고 충돌 시 그 결과로 야기되는 전기자의 상대적으로 더 낮은 속도에 의해, 소음 방출의 감소 및 그에 의한 소음 거동의 향상이 달성된다. 파선은 종래의 밸브에서 계속되는 힘-거리 특성곡선을 개략적으로 나타낸 것이다.

1: 솔레노이드 밸브 2: 계자철심
3: 전기자 4: 스프링
5, 6: 밸브 슬리브 7: 유체 어셈블리 블록
8: 코킹 플랜지 9: 폐쇄 부재
10: 밸브 시트 11: 자석 어셈블리
12: 전기자 슬리브
13: 전기자 슬리브 단차부 14: 상부 견부
15: 파지 링 16: 변위 간극
17: 작동 에어갭 18: 유체 보상 그루브
19: 밸브 챔버

Claims

밸브 슬리브(5, 6)를 포함하는 솔레노이드 밸브(1)로서, 상기 밸브 슬리브 내에서 계자철심(2)은 고정 배치되고 전기자(3)는 축 방향으로 변위 가능하게 배치되며, 상기 솔레노이드 밸브(1)를 개방 및/또는 폐쇄하기 위해 상기 전기자(3)는 자석 어셈블리(11)에 의해 유도되는 자력에 의해 스프링(4)의 힘에 대항하여 계자철심(2)에 대해 이동되는, 상기 솔레노이드 밸브에 있어서,
적어도 부분적으로 상기 전기자(3)를 둘러싸는 전기자 슬리브(12)가 제공되며, 상기 전기자 슬리브(12)는 상기 전기자(3)에 대해, 그리고 상기 밸브 슬리브(5)에 대해 축 방향으로 변위 가능하게 구현되는 것을 특징으로 하는, 솔레노이드 밸브.
제 1 항에 있어서,
상기 전기자 슬리브(12)는 자력에 의해 변위될 수 있는 것을 특징으로 하는, 솔레노이드 밸브.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 계자철심(2)과 상기 전기자 슬리브(12) 간의 접촉이 형성될 수 있으며, 이렇게 생성되는 자기 단락에 의해 자력이 감소하는 것을 특징으로 하는, 솔레노이드 밸브.
제 3 항에 있어서,
상기 계자철심(2)에 상기 전기자(3)가 접근할 때 상기 계자철심(2)에 상기 전기자(3)가 충돌하기 전에 상기 자기 단락은 상기 전기자 슬리브(12)와 상기 계자철심(2)의 접촉에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 솔레노이드 밸브.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 계자철심(2)과 상기 전기자(3) 간의 소정 간격에서, 상기 자기 단락은 상기 전기자 슬리브(12)와 상기 계자철심(2)의 접촉에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 솔레노이드 밸브.
제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
- 상기 전기자(3)의 폐쇄 부재(9)가 밸브 시트(10)를 폐쇄하는 상기 솔레노이드 밸브(1)의 제 1 위치에서, 자기 단락은 형성될 수 없고,
- 상기 밸브 시트(10)가 완전하게 개방되고 상기 전기자(3)는 상기 계자철심(2)에 인접하는 상기 솔레노이드 밸브(1)의 제 2 위치에서, 자기 단락은 형성될 수 있고,
- 상기 밸브 시트(10)가 적어도 부분적으로 개방되고 상기 전기자(3)는 상기 계자철심(2)에 인접하지 않는 상기 솔레노이드 밸브(1)의 중간 위치에서, 자기 단락은 형성될 수 있는 것을 특징으로 하는, 솔레노이드 밸브.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기자 슬리브(12)는 상기 전기자(3)와 상기 밸브 슬리브(5, 6) 사이에 포지셔닝되는 것을 특징으로 하는, 솔레노이드 밸브.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기자(3)는 상부 견부(14)를 포함하고, 상기 전기자 슬리브(12)는 상기 상부 견부(14)에 대한 충돌을 가능하게 하기 위해 단차부(13)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 솔레노이드 밸브.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기자(3)의 상부 견부(14)와 상기 전기자 슬리브(12)의 단차부(13) 사이의 간격은 전류가 공급되지 않는 휴지 상태에서 변위 간극(16)을 규정하며, 상기 전기자 슬리브(12)는, 전류 공급 시, 상기 전기자 슬리브(12)의 상기 단차부(13)가 상기 전기자(3)의 상기 상부 견부(14)에 인접할 때까지, 먼저 상기 변위 간극(16)만큼 변위되는 것을 특징으로 하는, 솔레노이드 밸브.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
밸브 챔버(19) 내로 상기 전기자 슬리브(12)가 미끄러져 빠져나가는 것을 방지하도록 구성되는 파지 링(15)이 상기 전기자(3)와 상기 밸브 슬리브(5, 6) 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는, 솔레노이드 밸브.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기자 슬리브(12)는 간접적으로 상기 전기자(3)를 통해 상기 스프링(4)과 연결되는 것을 특징으로 하는, 솔레노이드 밸브.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기자 슬리브(12)와 상기 전기자(3) 사이에 유체 보상 그루브(18)가 제공되는 것을 특징으로 하는, 솔레노이드 밸브.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컴포넌트들(12, 3, 15)은,
- 상기 솔레노이드 밸브(1)의 위치 A에서 상기 전기자(3)의 폐쇄 부재(9)가 상기 밸브 시트(10)를 폐쇄하고, 상기 전기자 슬리브(12)는 상기 파지 링(15) 상에 배치되며, 상기 전기자(3)의 상부 견부(14)와 상기 전기자 슬리브(12)의 단차부(13) 사이에 인접이 존재하지 않고, 및/또는
- 상기 솔레노이드 밸브(1)의 위치 B에서 상기 전기자(3)의 폐쇄 부재(9)가 상기 밸브 시트(10)를 폐쇄하며, 상기 전기자(3)의 상부 견부(14)와 상기 전기자 슬리브(12)의 단차부(13) 사이에 인접이 존재하고, 및/또는
- 상기 솔레노이드 밸브(1)의 위치 C에서 상기 전기자(3)의 폐쇄 부재(9)가 상기 밸브 시트(10)를 적어도 부분적으로 개방하고, 상기 전기자 슬리브(12)는 상기 계자철심(2)에 인접하며, 상기 전기자(3)는 상기 계자철심(2)에 인접하지 않고, 및/또는
- 상기 솔레노이드 밸브(1)의 위치 D에서 상기 전기자(3)의 폐쇄 부재(9)가 상기 밸브 시트(10)를 완전하게 개방하고, 상기 전기자 슬리브(12)는 상기 계자철심(2)에 인접하며, 상기 전기자(3)도 마찬가지로 상기 계자철심(2)에 인접하도록, 형성되고 서로 매칭되는 것을 특징으로 하는, 솔레노이드 밸브.