KR20170105442A

KR20170105442A - 유압 밸브

Info

Publication number: KR20170105442A
Application number: KR1020170030209A
Authority: KR
Inventors: 크리스티안 후겔; 요한네스 크렙스; 크리스티안 슬레지오나
Original assignee: 에코 홀딩 1 게엠베하
Priority date: 2016-03-09
Filing date: 2017-03-09
Publication date: 2017-09-19
Also published as: DE102016107773A1; CN107178629B; US10443755B2; US20170261117A1; CN107178629A

Abstract

길이방향 축(L) 및 길이방향 축(L)을 따라 연장된 수급 개구(14)를 포함하는 밸브 하우징(12)으로서, 밸브 하우징(12)은 공급 연결부(P)의 제1 유동 통과 개구(16), 작동 연결부(A)의 제2 유동 통과 개구(18) 및 탱크 연결부(T)의 제3 유동 통과 개구(20)를 포함하고, 유동 통과 개구들(16, 18 , 20)은 밸브 하우징(12)을 관통하여 흐르는 유압유가 적어도 부분적으로 유동 가능하게 구성된, 밸브 하우징(12); 밸브 하우징(12) 내 수급 개구(14) 안에서 길이방향 축(L)을 따라 축방향으로 이동 가능한, 제어 홈(24)을 갖는 밸브 피스톤(22); 및 밸브 피스톤(22)을 축방향으로 이동시키도록 구성된 이송 장치(26)로서, 이송 장치(26)는 패스 통과 개구들(16, 18, 20)에 대하여 제어 홈(24)을 축방향으로 위치시키도록 구성된, 이송 장치(26)를 포함하는, 유압 밸브(10) 특히 유압 변속 밸브는, 밸브 피스톤(22)이 제1 유동 통과 개구(16)에서 제2 유동 통과 개구(18)로 유압유가 흐르는 유압 밸브(10)의 제1 전환 위치에 반대되는 방향으로 지향된 유압유의 유동력들의 보상이 제공되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

유압 밸브{HYDRAULIC VALVE}

본 발명은 유압 밸브, 특히 자동차용 유압 변속 밸브에 관한 것이다.

유압 밸브는 시스템 내 압력의 제어를 위해 사용된다. 여기서 소위 컨슈머(consumer)라 불리는 것은 유압유(hydraulic fluid)로 충전된다. 즉 유압유가 컨슈머로부터 빠져나간다. 이 컨슈머를 채우기 위하여 유압 밸브의 작동 연결부는 유압 밸브의 공급 연결부와 함께 유동 연결부에 들어가고, 이때의 유압의 유동은 공급 연결부로부터 작동 연결부로 흐른다. 컨슈머가 비워지면, 공급 연결부는 닫히고 작동 연결부는 탱크 연결부와 흐름이 연결되어 유압유가 구동 연결부에서 탱크 연결부로 흐를 수 있게 한다. 유압유는 유압 밸브의 밸브 피스톤에 의해 연결부들로 안내된다. 이를 위하여 밸브 피스톤은 필요에 따라서 연결부들의 개구들을 통한 유동에 맞추어 조정된 제어 홈을 갖는다.

DE 10 2014 013 602 B3는 유압 밸브, 특히 유압 변속 밸브에 관한 것을 개시한다. 이 유압 밸브는 세 개의 유압 연결부를 포함한다. 이 세 연결부가 공급 연결부(P), 작동 연결부(A) 및 탱크 연결부(T)로 설계되는 것은 잘 알려져 있다. 이 유압 밸브는 축을 따라 움직일 수 있는 밸브 피스톤을 포함하고, 여기서 밸브 피스톤의 제어 홈은 유압 연결부들간의 유동 연결을 수립하는 피스톤에 가해질 수 있다.

컨슈머는 소위 필링 시간으로 불리는 짧은 시간 안에 채워져야 하는 큰 체적을 가질 수 있다. 이 말은 필링 시간을 짧게 유지하기 위해선 유압유의 체적 유량(volume flow)이 최대가 되어야 한다는 것이다. 많은 양을 채우는 동안, 특히 공급 연결부의 유동 통과 개구의 개통에 대항하는 가변적인 유동력들(flow forces)이 발생한다. 이 유동력들은 체적 유량, 경로, 온도 및 압력의 함수이고 필링 시간을 크게 증가시킬 수 있다. 이것은, 특히 유압 밸브를 변속 밸브로 사용할 때는 반드시 막아야하는데, 왜냐하면 길어진 충전 시간으로 인해 차가 이동을 개시할 때 소위 저킹(jerking)이라 불리는 현상이 발생할 수 있기 때문이다.

본 발명의 목적은 유동력 보상으로 줄어든 충전 시간을 가능하게 하는 유압 밸브, 특히 유압 변속 밸브를 제공하는 것이다.

상기 목적은 독립항 제1항의 특징들에 의해 달성된다.

유리한 실시예들 및 본 발명의 이점들은 종속항, 발명의 설명 및 도면으로부터 도출될 수 있다.

구동상의 유동력들을 보상하도록 구성된 유압 밸브, 특히 유압 변속 밸브를 제안한다.

본 유압 밸브는 길이방향 축을 갖는 밸브 하우징 및 상기 길이방향 축을 따라 연장된 수급 개구를 포함한다. 상기 밸브 하우징은 공급 연결부의 제1 유동 통과 개구, 작동 연결부의 제2 유동 통과 개구 및 탱크 연결부의 제3 유동 통과 개구를 포함하고, 여기서 상기 유동 통과 개구들은 상기 밸브 하우징을 통해 흐르는 유압유가 적어도 부분적으로 흐를 수 있다. 제어 홈을 갖는 밸브 피스톤은, 상기 밸브 피스톤이 상기 밸브 하우징의 길이방향 축을 따라 축방향으로 이동 가능하도록, 상기 수급 개구에 배치된다. 상기 유압 밸브는 상기 밸브 피스톤을 축방향으로 이송하기 위한 이송 장치를 더 포함하고, 상기 이송 장치는 상기 유동 통과 개구들에 대하여 상기 제어 홈을 축방향으로 위치시키는 것을 가능하게 한다. 상기 유압유가 상기 제1 유동 통과 개구에서 상기 제2 유동 통과 개구로 흐르게 하는 상기 유압 밸브의 제1 전환 위치에 대항하는 방향으로 지향된 상기 유압유로부터의 유동력들을 보상하기 위하여, 상기 밸브 피스톤은 상기 보상을 제공하도록 구성된다.

작동 연결부와 연결된 컨슈머의 소위 충전 시간을 줄이는 유동력 보상은 핵심적인 이점이다.

이것은 본 발명에 따른 유압 밸브가 자동차의 변속기에 사용될 때 변속의 부드러운 시프트 과정을 제공한다.

상기 유압유의 유동력들은 상기 유압 밸브가 작동하는 동안 상기 제1 패스 통과 개구의 개통에 대항하는 압력을 생성하고 이로 인하여 상기 압력은 폐쇄 유동력을 일으킨다. 본 발명에 따른 유압 밸브의 장점은 이동 가능한 밸브 피스톤에서 생성된 유동력들이 직접적으로 영향을 받을 수 있다는 것이다. 다르게 말하자면, 밸브 피스톤의 기하학적 구조는 폐쇄 유동력과 반대 방향으로 지향된 유동력이 상기 폐쇄 유동력을 보상하도록 생성되게 조정될 수 있다.

본 발명에 따른 유압 밸브의 일 실시형태는 상기 보상이 달성되도록 구성된다. 상기 제1 유동 통과 개구에서 상기 제2 유동 통과 개구로 흘러나오는 유압유는 밸브 피스톤의 제어 홈을 통해 흐르고 제어 홈의 제어 표면들에 직접적으로 영향을 가한다. 그리하여, 조정된 기하학적 모양의 제어 홈은 유동 보상을 얻을 수 있게 한다. 상기 제어 홈은 유동력들의 공급압 의존성의 감소가 획득되도록 제1 유동 통과 개구와 제2 유동 통과 개구를 유동가능한 방식으로 연결하기 위해 사용된다.

유동력의 감소는 스로틀(throttle)을 사용해서도 달성할 수 있지만, 이 역시 체적 유량을 감소시켜서 충전 시간을 줄어들게 한다. 스로틀 또는 스로틀링 배치를 회피하기 위하여 상기 제어 홈은 상기 제1 유동 통과 개구를 향하도록 지향된 제1 제어 표면 및 상기 제1 제어 표면과 반대 방향에 배치된 제2 제어 표면 및 상기 제1 제어 표면과 상기 제2 제어 표면을 연결하는 제3 제어 표면을 포함한다. 상기 유압유의 유동력을 보상하기 위하여 상기 제1 제어 표면은 상기 제3 제어 표면 또는, 상기 제3 제어 표면과 평행하게 구성된 가상 표면에 대하여 적어도 부분적으로 경사지게 및/또는 만곡되게(cambered) 구성된다. 특히, 상기 제1 제어 표면은 상기 제3 제어 표면 또는 상기 가상 표면에 대하여 그 전체가 경사져 있거나 및/또는 만곡되게(cambered) 구성된다.

다르게 말하자면, 상기 제어 홈의 측면에 경사면(bevel)이 구성되고, 이 측면은 상기 제1 유동 통과 개구의 방향으로 지향되고, 상기 경사면은 즉시 시작되거나 또는 상기 제2 유동 통과 개구를 향하는 방향으로의 유압유의 압력의 지연된 감소를 제공하는 종적 턱(vertical shoulder) 뒤에서 시작된다. 이 압력의 감소는 상기 제1 유동 통과 개구를 개방하는 압력 힘을 생성하고 상기 제2 유동 통과 개구를 향하는 방향으로 작용하는 압력 힘을 보상한다. 압력의 감소는 제1 제어 표면의 다양한 형상을 통해 구현될 수 있다. 압력의 감소는 예를 들어 동일 및/또는 상이한 각도를 갖는 복수의 분절들에 의해 또는 캠버링을 통해 달성할 수 있다.

향상된 유동력 보상을 위한 유리한 실시예에 있어서, 제1 제어 표면이 부분적으로 기울어진 경우, 상기 제1 제어 표면의 제1 표면 구역 및 상기 제2 제어 표면의 제2 표면 구역이 구성되고, 여기서 상기 제2 표면 구역이 상기 제3 제어 표면 또는 상기 가상 표면과 이루는 각도는 90° 보다 크고 180° 보다 작게 구성되고, 또는 상기 제1 제어 표면 전체가 기울어지도록 구성된 경우, 상기 제1 제어 표면이 상기 제3 제어 표면 또는 상기 가상 표면과 이루는 각도는 90° 보다 크고 180° 보다 작게 구성되고, 또는 상기 제1 제어 표면이 부분적으로 만곡되게(cambered) 구성된 경우, 상기 제1 제어 표면의 제1 표면 구역 및 상기 제1 제어 표면의 제2 표면 구역이 구성되고, 상기 제2 제어 표면 구역은 만곡되게, 특히 오목하게, 구성되고, 또는 상기 제1 제어 표면 전체가 오목하게 구성된 경우, 상기 제1 제어 표면은 특히 오목하게 구성된다.

본 발명에 따른 유압 밸브의 다른 실시예에 있어서, 굴절 요소(deflection element)는 상기 제1 제어 표면 및 상기 제2 제어 표면 사이에 구성된다. 상기 굴절 요소는 유압유의 지향성 유동 제어를 제공하고 점성의 폐쇄 유동력들은 감소된다. 상기 제2 제어 표면에서의 폐쇄 압력 힘 또한 상기 굴절 요소가 상기 제1 제어 표면의 빠르게 직행하는 흐름을 막기때문에 감소된다.

상기 굴절 요소의 영향을 감소시키는 유동력은, 특히 상기 굴절 요소의 상기 제2 제어 표면 방향으로의 두께의 크기가 적어도 일정하거나 또는 증가하는 곳에서 증가된다.

다르게 말하자면 상기 제1 제어 표면의 방향으로 지향된 상기 굴절 요소의 벽 표면 또한 경사진 및/또는 복수의 구역들로 분할되어 구성될 수 있고, 또는 연속적인 각도의 변화를 갖는 프로파일이 만곡되게 구성될 수 있는 것을 의미한다.

유리하게는 상기 제1 제어 표면의 방향으로 지향된 상기 굴절 요소의 제1 벽 표면은, 상기 제3 제어 표면 또는 상기 가상 표면이 상기 제1 벽 표면과 0° 이상 90° 미만의 각을 이루도록, 기울어지게 구성된다.

본 밸브 피스톤의 기하학적 모양은 유압 밸브의 응용에 적합하도록 개조되어야 한다.

본 발명에 따른 유압 밸브의 다른 실시예에 있어서, 상기 제1 제어 표면 및 상기 제1 제어 표면 방향으로 지향된 상기 굴절 요소의 제1 벽 표면 사이의 최장 구간은 상기 제1 유동 통과 개구 및 상기 제2 유동 통과 개구 사이의 밸브 하우징의 벽 두께보다 크고 상기 벽 두께와 상기 제2 유동 통과 개구의 축 방향의 직경을 합한 것보다 작다. 이것은 상기 제1 유동 통과 개구로부터 시작하여 상기 제2 유동 통과 개구로의 유압유의 제어된 굴절을 구현한다.

본 발명에 따른 유압 밸브의 다른 실시예에 있어서, 상기 제2 제어 표면의 반대 방향으로 배치된 상기 굴절 요소의 제2 벽 표면 및 상기 제3 제어 표면을 향하는 방향으로 상기 굴절 요소의 최대 직경에서부터 시작하는 상기 제2 제어 표면 사이의 순구간(clear distance)은 연속 가변적으로 구성되고, 여기서 상기 제3 제어 표면을 향하는 방향으로의 자유 구간(free distance)은 줄어들도록 구성된다. 이것은 유압유의 폐쇄 유동력들의 추가적인 감소를 이끈다.

본 발명에 따른 유압 밸브의 다른 실시예에 있어서, 상기 굴절 요소는 상기 제1 제어 표면으로부터 단을 세운(offset) 링을 포함하고, 여기서 상기 링은 상기 가상 벽에 평행하게 구성된 링 표면을 포함한다. 이것은, 상기 제2 유동 통과 개구의 방향으로 지향된 첨단(tip)으로서, 상기 링이 뭉툭한 모양을 갖는 유압부의 첨단을 구성할 수 있게 하기 때문에 긴 내구 수명을 갖는 경제적인 유압 밸브를 이끈다.

유리하게는 상기 굴절 요소는 유압 밸브의 경제적 생산을 달성하기 위하여 상기 제어 홈을 감싸는 링으로서 구성되고, 여기서 상기 밸브 피스톤은 선삭된(turned) 부품으로서 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 다른 유리한 실시형태의 유압 밸브는 자성 전기자(magnet armature) 및 탄성 소자를 포함하는 선형 이송 장치를 포함하고 여기서 상기 탄성 소자는 상기 제1 유동 통과 개구에 인접하게 구성된 상기 밸브 하우징의 제1 단부에 배치되고 상기 자성 전기자는 상기 제3 유동 통과 개구에 인접하게 구성된 상기 밸브 하우징의 제2 단부에 배치된다.

유리하게는 기밀 소자는 상기 밸브 하우징에 배치되고 이 기밀 소자는 피스톤 플런저(piston plunger)로 구성된 밸브 피스톤의 단부에 의해 관통된다. 기밀 소자의 사용은 유압 밸브의 자기 부분 및 유압 부분 간에 오염 물질 입자들의 교환을 크게 줄이는 것을 도와주고, 그렇지 아니할 경우 상기 오염 물질 입자들은 자성 또는 유압 기능을 손상시킬 수 있다. 특히, 폴 튜브 내의 전기자 주행에 따른 부정적 영향과 이로 인해 발생되는 자기 밸브의 히스테리시스는 방지될 수 있다. 전반적인 유압 밸브의 강인성은 증가된다. 피스톤 플런저 부분에서의 자기 횡단 힘 역시 감소된다.

추가적인 본 발명의 이점들은 다음의 도면 기재로부터 도출될 수 있다. 본 도면들은 본 발명의 실시예들을 도시한다. 이 기술분야의 기술자는 유리하게 개개의 특징들을 살피고 이들을 유용한 추가적인 결합물로 결합할 수 있을 것이다.
도 1은 제1 전환 위치에서의 종래 유압 밸브의 상세한 단면도를 도시한 도면;
도 2는 도 1에 따른 유압 밸브의 상이한 공급압들의 선 그래프가 그려진 p-t 다이어그램을 도시한 도면;
도 3은 제2 전환 위치에서의 본 발명에 따른 유압 밸브의 단면도를 도시한 도면;
도 4는 제2 전환 위치에서의 도 3에 따른 유압 밸브의 상세한 단면도를 도시한 도면;
도 5는 제1 전환 위치에서의 본 발명에 따른 유압 밸브의 상세한 V를 도시한 도면; 그리고,
도 6은 본 발명에 따른 유압 밸브의 상이한 공급압을 나타내는 선 그래프가 그려진 p-t 다이어그램을 도시한 도면이다.

도면의 그림들에 있어서 동일하거나 같은 구성은 동일한 참조 번호들로 지정된다. 이 도면의 그림들은 단지 실시예들을 나타내며 본 발명의 범위 및 사상을 한정하지 아니한다. 명확성을 위하여 구성은 모든 그림들에서 그들의 연관성을 잃지 아니하고 참조 번호와 함께 제공되지 아니할 수 있다.

종래 기술의 유압 밸브의 상세도가 도 1에 유압 밸브(10)의 단면도로 도시된다. 도 1에 변속기의 압력 제어 밸브로서 구성된 유압 밸브(10), 즉 변속 밸브는, 길이 방향 축(L)을 갖는 밸브 하우징(12)을 포함하고, 여기서 밸브 하우징(12)은 길이방향 축(L)을 따라 연장된 수급 개구(14)를 포함한다.

밸브 하우징(12)은 유압유의 공급을 위한 공급 채널(P)과 연관된 제1 유동 통과 개구(16), 특히 유압유를 컨슈머로 공급하기 위한 작동 연결부(A)를 포함하는 제2 유동 통과 개구(18) 및 컨슈머로부터 유압유를 배출하기 위한 탱크 연결부(T)와 연관된 제3 유동 통과 개구(30)를 포함한다.

밸브 피스톤(22)은, 밸브 피스톤이 길이방향 축(L)을 따라 축방향으로 위치할 수 있도록 하기 위해 수급 개구(14)에 배치된다. 다르게 말하자면 상기 밸브 피스톤(22)은 밸브 하우징(12) 내에서 축방향으로 옮길 수 있다. 밸브 피스톤(22)을 갖는 밸브 하우징(12)은 유압 밸브(12)의 유압 부분을 형성한다.

밸브 피스톤(22)은 제어 홈(24)을 포함한다. 제어 홈(24)은 환형의 홈으로 제공된다. 제어 홈(24)은 유동 통과 개구들(16, 18, 20)의 개폐를 가능하게 하여 유압유의 흐름을 제어할 수 있도록 한다. 유동 통과 개구들(16, 18, 20)을 개폐하기 위해, 밸브 피스톤(22)은 이송 장치(26)에 의해 축 방향으로 이동된다. 이송 장치(26)는 본 발명에 따른 유압 밸브(10)을 도시한 도 3에서 도시된다.

이송 장치(26)는, 전류로 로드 가능한 코일(30)이 감싸는 자성 전기자(32)를 포함하고 전류로 로드될 수 있는 제1 이송부(28) 및 전류로 로드 가능하지 아니하며 탄성 소자로서, 이 실시예에서는 코일 스프링으로서 구성되며 밸브 하우징(12)에 지지되는 제2 이송부(34)를 포함한다. 이송 장치(26)의 제1 이송부(28)는 유압 밸브(10)의 자기부(magnet portion)를 형성한다.

이송 장치(26)는 제어 홈(24)이 제1 유동 통과 개구(16)에서 제2 유동 통과 개구(18)로 또는 제2 유동 통과 개구(18)에서 시작하여 제3 유동 통과 개구(20)로의 유압유의 유동 통과를 가능하게 하도록 하기 위하여 유압 밸브(10)의 작동 동안 밸브 피스톤(22)의 위치를 결정한다. 만약 유압유가 제1 유동 통과 개구(16)로부터 제2 유동 통과 개구(18)로 흐를 수 있게 하려면 유압 밸브(10)는 제1 전환 위치로 이동된다. 유압유가 제2 유동 통과 개구(18)로부터 제3 유동 통과 개구(20)로 흐를 수 있게 하려면 유압 밸브가 제2 전환 위치로 이동한다. 달리 말하면 제1 전환 위치에서 작동 연결부(A)는 유압유의 공급을 받고, 반면 제2 전환 위치에서는 유압유는 도 3 에 도시된 바와 같이 작동 연결부(A)에서 탱크 연결부(P)로 흐른다.

밸브 피스톤(22)을 제1 전환 위치로 위치시키기 위하여 밸브 피스톤(22)의 제1 단부에 배치된 제1 이송부(28)는 전류를 공급받고, 이로써 자성 전기자(32)는 생성된 자기장에 의해 탄성 소자(34)를 향하는 방향으로 이동되고, 여기서 탄성 소자(34)는 제1 단부로부터 멀리 지향 배치된 밸브 피스톤(22)의 제2 단부에 제공된다.

자성 전기자(32)는 밸브 피스톤(22)과 연결되고 탄성 소자(34)를 향하는 방향으로 밸브 피스톤(22)을 누른다. 이것은 탄성 소자(34)를 프리로드(preload)한다. 전류의 인가가 종료되자 마자 밸브 피스톤(22)은 프리로드된 탄성 소자(34)에 의해 제1 이송부(28)의 방향으로 눌린다. 유압 밸브(10)의 작동 동안 제1 이송부(28) 및 제2 이송부(22)에 의해 일어나는 밸브 피스톤(22)의 힘 평형은 의도된다.

제어 홈(24)은 제1 유동 통과 개구(16)의 방향으로 지향된 제1 제어 표면(36) 및 제1 제어 표면(36)과 마주보도록 구성된 제2 제어 표면(38)을 포함한다.제1 제어 표면(36) 및 제2 제어 표면(38)은 제어 홈(24)의 제3 제어 표면(40)에 의해 연결된다. 이 기술분야에 알려진 유압 밸브(10)의 제1 제어 표면(36)은 제3 제어 표면(40)에 수직하게 배치되고, 여기서 90도를 이루는 제1 각(α)은 제1 제어 표면(36) 및 제3 제어 표면(40) 사이에서 구성된다.

제1 제어 표면(36)은 밸브 하우징(12)에 대향하도록 배치된 제1 제어 모서리(42)를 포함하고 제1 유동 통과 개구(16)의 개폐를 가능하게 한다. 제1 유동 통과 개구(16)의 개방을 위해서 밸브 피스톤(22)은, 유동 단면(Q)이 제1 유동 통과 개구(16)의 제1 제어 모서리(42) 및 제2 제어 모서리(44) 사이로 구성될 때까지, 탄성 소자(34) 쪽으로 축방향 이동되고, 여기서 제2 제어 모서리는 제2 유동 통과 개구(18)의 방향으로 지향된다.

도 2에 도시된 p-t 다이어그램에서, 달리 말하면 시간에 따른 압력을 도식한 다이어그램에서, 선들은 도 1에 따른 유압 밸브(10)의 상이한 공급압들(pV)에서의 압력(p), 여기서 압력(p)은 바[bar] 단위로 도식된다, 및 밀리초[ms] 단위로 도식된 시간(t)을 나타내도록 그려졌다. 점선은 작동 연결부(A)에서 달성하고자 하는 정상압(pZ)를 나타낸다. 그리하여, 코일(30)의 전류 개시 시점(BS)으로부터 시작하여 상이한 공급압(pV)에서 작동 연결부(A)에 이 필요압(pZ)으로 도달하기까지 시간 경과가 필요하다는 것이 p-t 다이어그램에 도시된다. 작동 연결부(A)에 2 bar인 정상압의 90%에 도달하는 것은 도 1에 따라 구성된 유압 밸브(10)에 대한 20 bar의 공급압(pV)의 함수에 따를 때 555 ms 이내에서 이루어진다.

알려진 기존의 유압 밸브(10)에서는 제3 유동 통과 개구(20)의 개방이 제어되지 아니하며, 이 의미는, 이송 장치(26)의 제1 이송부에 의해 전해지는 제1 힘 및 이송 장치(26)의 제2 이송부(34)에 의해 전해지는 제2 힘 사이의 힘의 균형이 유압유의 유동력들에 의해 어긋날 때, 제1 유동 통과 개구(16)의 폐쇄가, 공급 채널(P)로부터 작동 연결부(A)로의 유압유의 체적 유량(volume flow)의 함수로서, 발생할 수 있다는 것이다. 달리 말하자면 이 의미는 유압유의 유동력들은 특히 제2 제어 표면(38)상에 압력을 주고, 여기서 이 압력은 밸브 피스톤(22)이 자성 전기자(32)를 향하는 방향으로 옮겨지도록 충분히 크다는 것이다. 원했던 힘의 평형은 어긋난다. 달리 말하면, 이 의미는 제1 유동 통과 개구(16)에서 제2 유동 통과 개구(18)로 흐르고자 했던 유압유에 있어서, 유압 밸브의 제1 전환 위치에서 유압유의 유동력들은 서로 반대방향으로 지향된다는 것이다. 이 의미는 그 위치를 적어도 제2 전환 위치의 방향으로 밸브 피스톤(22)을 옮기는, 유동력들에 의한 힘이 생성된다는 것이다.

유압유의 유동력들을 보상하기 위하여 제1 제어 표면(36)은 제3 제어 표면(40)에 평행하게 구성된 가상 표면(84)에 대해 부분적으로 기울어지게 구성된다. 제1 제어 표면(36)은 제1 제어 모서리(42)를 포함하는 제1 표면 구역(60) 및 제1 표면 구역(60)에 인접하게 배치된 제2 표면 구역(62)을 포함하고, 여기서 155°의 값을 갖는 각(α)은 제2 표면 구역(62) 및 가상 표면(84) 사이에 구성된다. 달리 말하면 제1 각(α)은 90도보다 큰 값을 갖는다.

자세히 도시하지 않은 일 실시예에 있어서, 제1 제어 표면(36)은 그 전체가, 특히 오목하게, 만곡된다. 제3 제어 표면(40)에 인접하게 구성된 제1 제어 표면(36)의 전이부는 유리하게도 제3 제어 표면(40)에 접선으로 접근하도록 구성된다. 마찬가지로 제1 제어 표면(36)은 오직 부분적으로 만곡되게 구성될 수 있고, 여기서 제1 표면부(60)는 평평하게 구성되고 제2 표면부(62)는 만곡되게 구성된다. 제1 제어 표면(36)은 또한 그 전체가 기울어지게 구성될 수 있다.

더욱 유동력들에 영향을 주기 위해서 제어 홈(24)은 굴절 요소(48)를 포함한다. 굴절 요소(48)는 제1 제어 표면(36) 및 제2 제어 표면(38) 사이에 배치되고 환형의 형태로 제어 홈(24)을 감싸는 중심의 막대로 구성된다. 굴절 요소(48)는 제1 유동 통과 개구(16)로부터 제1 제어 표면(36)을 거쳐 제어 홈(24)으로 화살표(50)를 따라 제2 유동 통과 개구(18)를 향하는 방향으로 흐르는 유압유를 굴절시킨다.

굴절 요소(48)는 유동 조정 윤곽부(52)를 포함하고, 여기서 윤곽부(52)는 유리하게는 유압유의 유동력들이 길이방향 축(L)을 따라 지향된 축상 힘 성분들을 주도록 구성되고, 여기서 축상 힘 성분들은 그에 수직하게 작용하는 종적 힘 성분들보다 적다.

굴절 요소(48)의 제1 벽 표면(54)으로서, 제1 제어 표면(36)의 방향으로 지향된 제1 벽 표면은 가상 표면(84)에 대하여 제2 각(β) 만큼 기울어져 있고, 여기 도시된 실시예에서는 제2 각(β)은 12.5°의 값을 갖는다. 도시된 실시예에서 굴절 요소(48)는 원뿔 모양이다.

마찬가지로 굴절 요소(48)는 또한 원뿔과 다른 모양을 가질 수 있다. 예를 들어 제1 벽 표면(54)는 오목하게 구성될 수 있다. 원리에 따라 굴절 요소(48)는 제2 제어 모서리(38)를 향하는 방향으로 증가하는 두께(D)를 포함한다.

유체역학적으로 효과적인 유압유의 굴절을 제공하기 위하여, 굴절 요소(48) 상에 전달되고 길이방향 축(L)을 따라 지향된 유동력들이 최소 값을 가지는 경우에 있어서, 제1 제어 표면(36) 및 제1 벽 표면(54) 사이의 구간(AS)은 제1 유동 통과 개구(16) 및 제2 유동 통과 개구(18) 사이의 밸브 하우징(12)의 벽 두께(W)보다 크다. 더 나아가 구간(AS)은 벽 두께(W) 및 제2 패스 통과 개구(18)의 직경(D)의 합만큼이 최대 크기이다. 유리하게는 구간(AS)는 방정식 AS = W + d/2에 의해 결정된 값을 가진다.

제2 전환 위치에서 작동 연결부(A)로부터 탱크 연결부(T)로의 유압유의 유리한 유동을 제공하기 위하여, 굴절 요소(48)의 방사 방향으로 제2 제어 표면(38)의 반대방향에 배치된 굴절 요소(48)의 제2 벽 표면(54) 및 제2 제어 표면(38) 사이의 순구간(FA)은 가변적으로 구성된다. 순구간(FA)은 제3 제어 표면(40)을 향하는 방향으로 굴절 요소(48)의 최대 직경(DD)에서부터 줄어들기 시작한다.

굴절 요소(48)는 제1 제어 표면(36)으로부터 단을 세운 링(58)을 포함하고, 여기서 링(58)은 가상 표면(84)과 평행하게 지향된 링 표면(86)을 포함한다.

도 3에 도시되고 u-모양의 단면을 갖는 깊이 들어간 디스크로 구성된 기밀 소자(88)는 유압 밸브(10)의 자기 및 유압 부분의 공간적 분리를 위해 사용되며 유리하게도 밸브 하우징(12)에 밀착되고, 여기서 피스톤 플런저는 기밀 소자(88)를 관통한다.

그리하여, 유압 밸브(10)의 자기부 및 유압부 사이에서 자기 및/또는 유압 기능들을 손상시키는 오염 물질 입자들의 교환은 크게 감소될 수 있다. 특히 폴 튜브(90) 내 전기자 움직임에 따른 부정적 영향 및 이로 인한 자기 값 히스테리시스는 방지될 수 있다.

밸브 하우징(12) 내 기밀 소자(88)는 간극 시일(gap seal)로 제공되고, 여기서 시일 간극의 간극 높이에 대한 시일 길이의 비율은 유압유의 교환을 최소로 줄인다.

기밀 소자(88)는 자기부에 배치된 피스톤 플런저의 부피를 줄임으로써 유압 밸브(10)의 자기부 및 유압부 사이의 교환 용량을 크게 줄인다. 이것은 자기부에 적은 양의 오염물질만 침투하기 때문에 유압밸브(10)의 전반적인 강인성 및 내구수명을 증가시킨다. 마찬가지로 피스톤 플런저의 부분에서의 자기 횡단 힘과 그에 따른 밸브 히스테리시스는 감소될 수 있다.

도 6에 도시된 p-t 다이어그램에서, 도 3에 도시된 본 발명에 따른 유압 밸브(10)의 상이한 공급압들(pV)에서 작동 연결부(A)에 공급되는 압력들의 선 그래프들이 그려져 있다. 본 발명에 따른 유압 밸브(10)에서 작동 연결부(A) 내에 2 bar의 정상압의 90%는 20 bar의 공급압(pV)의 함수에 따를 때 대략 170 ms 이내의, 매우 짧아진 시간 경과 내에 도달된다.

10 유압 밸브
12 밸브 하우징
14 수급 개구
16 제1 유동 통과 개구
18 제2 유동 통과 개구
20 제3 유동 통과 개구
22 밸브 피스톤
24 제어 홈
26 이송 장치
28 제1 이송부
30 코일
32 자성 전기자
34 제2 이송부
36 제1 제어 표면
38 제2 제어 표면
40 제3 제어 표면
42 제1 제어 모서리
44 제2 제어 모서리
48 굴절 요소
50 화살표
52 윤곽부
54 제1 벽 표면
56 제2 벽 표면
58 링
60 제1 표면 구역
62 제2 표면 구역
80 제1단부
82 제2단부
84 가상 표면
86 환상 표면
88 기밀 디스크
90 폴 튜브
A 작동 연결부
AS 최장 구간
BS 전류 로딩의 개시
D 두께
DD 최대 직경
FA 순구간
L 길이방향 축
P 공급 연결부
Q 절단면
T 탱크 연결부
W 벽 두께
d 직경
p 압력
pV 공급압
pZ 정상압
t 시간
α 제1각
β 제2각

Claims

유압 밸브(10) 특히 유압 변속 밸브로서:
길이방향 축(L) 및 상기 길이방향 축(L)을 따라 연장된 수급 개구(14)를 포함하는 밸브 하우징(12)으로서, 상기 밸브 하우징(12)은 공급 연결부(P)의 제1 유동 통과 개구(16), 작동 연결부(A)의 제2 유동 통과 개구(18) 및 탱크 연결부(T)의 제3 유동 통과 개구(20)를 포함하고, 상기 유동 통과 개구들(16, 18 , 20)은 상기 밸브 하우징(12)을 관통하여 흐르는 유압유가 적어도 부분적으로 유동 가능하게 구성된, 밸브 하우징(12);
상기 밸브 하우징(12) 내 수급 개구(14) 안에서 상기 길이방향 축(L)을 따라 축방향으로 이동 가능한, 제어 홈(24)을 갖는 밸브 피스톤(22); 및
상기 밸브 피스톤(22)을 축방향으로 이동시키도록 구성된 이송 장치(26)로서, 상기 이송 장치(26)는 상기 패스 통과 개구들(16, 18, 20)에 대하여 상기 제어 홈(24)을 축방향으로 위치시키도록 구성된, 이송 장치(26);를 포함하는 유압 밸브(10)에 있어서,
상기 밸브 피스톤(22)은,
상기 제1 유동 통과 개구(16)에서 상기 제2 유동 통과 개구(18)로 유압유가 흐르는 상기 유압 밸브(10)의 제1 전환 위치에 반대되는 방향으로 지향된 유압유의 유동력들의 보상이 제공되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 유압 밸브.
제1항에 있어서,
상기 제어 홈(24)은 상기 보상을 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 유압 밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제어 홈(24)은 상기 제1 유동 통과 개구(16)의 방향으로 지향된 제1 제어 표면(36) 및 상기 제1 제어 표면(36)의 반대 방향에 배치된 제2 제어 표면(38)을 포함하고, 상기 제어 홈(24)은 상기 제1 제어 표면(36)과 상기 제2 제어 표면(38)을 연결하는 제3 제어 표면(40)을 포함하며, 상기 제1 제어 표면(36)은, 상기 제3 제어 표면(40)에 대하여 또는 상기 제3 제어 표면(40)에 평행하게 구성된 가상 표면(84)에 대하여, 적어도 부분적으로 경사진 및/또는 만곡된 것을 특징으로 하는 유압 밸브.
제3항에 있어서,
상기 제1 제어 표면(36)은 상기 제3 제어 표면(40) 또는 상기 가상 표면(84)에 대하여 전체적으로 경사진 및/또는 만곡된 것을 특징으로 하는 유압 밸브.
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 제1 제어 표면(36)이 부분적으로 경사지게 구성된 경우, 상기 제1 제어 표면(36)의 제1 표면 구역(60) 및 상기 제1 제어 표면(36)의 제2 표면 구역(62)이 제공되고, 90° 보다 크고 180° 보다 작은 각 α가 상기 제2 표면 구역(62)과 상기 제3 제어 표면(40) 또는 상기 가상 표면(84) 사이에 제공되고, 또는
상기 제1 제어 표면(36)이 전체적으로 경사진 경우, 90° 보다 크고 180° 보다 작은 각 α가 상기 제1 제어 표면(36)과 상기 제3 제어 표면(40) 또는 상기 가상 표면(84) 사이에 구성되고, 또는
상기 제1 제어 표면(36)이 부분적으로 만곡되게 구성된 경우, 상기 제1 제어 표면(36)의 제1 표면 구역(60) 및 상기 제1 제어 표면(36)의 제2 표면 구역(62)이 제공되고, 상기 제2 표면 구역(62)은 만곡되게, 특히 오목하게 구성되고, 또는
상기 제1 제어 표면(36)이 전체적으로 만곡되게 구성된 경우, 상기 제1 제어 표면(36)은 특히 오목하게 구성된 것을 특징으로 하는 유압 밸브.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 제어 표면(36) 및 상기 제2 제어 표면(38) 사이에 굴절 요소(48)가 배치되는 것을 특징으로 하는 유압 밸브.
제6항에 있어서,
상기 굴절 요소(48)의 제2 제어 표면(38)의 방향으로의 두께(D)는 적어도 일정하거나 증가하도록 구성된 것을 특징으로 하는 유압 밸브.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 제1 제어 표면(36)의 방향으로 지향된 상기 굴절 요소(48)의 제1 벽 표면(54)은 경사지게 구성되고, 상기 제1 제어 표면(40) 또는 상기 가상 표면(84)과 상기 제1 벽 표면(54) 사이의 각 β는 0° 보다 크고 90° 보다 작은 것을 특징으로 하는 유압 밸브.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 제어 표면(36) 및 상기 굴절 요소(48)의 상기 제1 제어 표면(36)의 방향으로 지향된 제1 벽 표면(54) 사이의 거리(AS)는 상기 제1 유동 통과 개구(16) 및 상기 제2 유동 통과 개구(18) 사이의 상기 밸브 하우징(12)의 벽 두께(W) 보다 크고 상기 벽 두께(W)에 상기 제2 유동 통과 개구(18)의 축방향 직경(D)을 더한 것보다 작은 것을 특징으로 하는 유압 밸브.
제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 굴절 요소(48)의 상기 제2 제어 표면의 반대 방향으로 배치된 제2 벽 표면(56) 및 상기 제2 제어 표면 사이의 순간격(FA)은 상기 제3 제어 표면(40)을 향하는 방향으로 상기 굴절 요소(48)의 최대 직경(DD)에서 시작하여 변화하고, 특히 상기 순간격(FA)은 상기 제3 제어 표면(40)을 향하는 방향으로 감소하는 것을 특징으로 하는 유압 밸브.
제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 굴절 요소(48)는 상기 제1 제어 표면(36)으로부터 단을 형성한 링(58)을 포함하고, 상기 링(58)은 상기 가상 표면(84)과 평행하게 지향된 링 표면(86)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 밸브.
제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 굴절 요소(48)는 상기 제어 홈(24)을 감싸는 링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 유압 밸브.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이송 장치(26)는 자성 전기자(32) 및 탄성 소자(34)를 포함하고, 상기 탄성 소자(34)는 상기 제1 유동 통과 개구(16)에 인접하게 구성된 상기 밸브 피스톤(22)의 제1 단부(8)에 배치되고 상기 자성 전기자(32)는 상기 제3 유동 통과 개구(20)에 인접하게 배치된 상기 밸브 피스톤(22)의 제2 단부(82)에 배치되는 것을 특징으로 하는 유압 밸브.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 밸브 하우징(12) 내에는 기밀 소자(88)가 배치되고, 상기 기밀 소자(88)는 상기 밸브 피스톤(22)의 단부(80)에 의해 관통되며, 상기 단부(80)는 피스톤 플런저로서 구성되는 것을 특징으로 하는 유압 밸브.