KR20190006072A - 유동 안내 장치를 포함한 압력 제어 밸브 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체용 압력 제어 밸브 장치(10)에 관한 것이며, 상기 압력 제어 밸브 장치는 하나 이상의 유입 영역(P)과 제1 및 제2 유출 영역(A, T)을 포함하고, 제1 및 제2 유출 영역은 서로 연결된 2개의 시트 밸브(23, 24)를 통해 서로 유체 공학적으로 연결될 수 있고, 제1 시트 밸브(23)에 의해 유입 영역(P)으로부터 제1 및 제2 유출 영역(A, T)까지의 유체 유입이 설정될 수 있으며, 제2 시트 밸브(24)에 의해서는 제1 유출 영역(A)과 제2 유출 영역(T) 사이의 유체 유출이 설정될 수 있다. 이 경우, 유입 영역(P)에서 제1 시트 밸브(23)의 상류에는, 제1 시트 밸브(23)의 영역 내 유입 유체에 사전 설정된 유동 특성을 부여하는 유동 안내 장치(26)가 배치된다.

Description

유동 안내 장치를 포함한 압력 제어 밸브 장치{PRESSURE CONTROL VALVE APPARATUS HAVING A FLOW-GUIDING DEVICE}

본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따르는 유체용 압력 제어 장치에 관한 것이다.

실무로부터 공지된 자동차용 다단 자동 변속기들의 경우, 습식 발진 클러치 또는 습식 브레이크로서 구현된 시프팅 부재들이 자동 변속기의 변속기 입력 샤프트와 변속기 출력 샤프트 사이에서 여러 가지 변속단을 체결하기 위해 이용된다. 이를 위해, 각각 원하는 변속단에 따라, 시프팅 부재들의 개방 또는 체결이 수행된다. 이를 위해 필요한 압력은 대부분 각각의 시프팅 부재에 대해, 감압 밸브로도 지칭되는 시프팅 부재 밸브들을 통해 유압 유체를 공급받는 유압 작동식 클러치 피스톤에 의해 가해진다. 상기 감압 밸브들은 그 자체로 비례 압력 제어 밸브로서 구현되거나, 유압 파일럿 제어에 의해 작동되며, 파일럿 제어를 위해 필요한 유압 압력은 다시금 비례 압력 제어 밸브에 의해 설정된다. 상기 비례 압력 제어 밸브 내에서는 전류에 따라 자기력이 생성되고, 이 자기력에 따라 밸브에서는, 결정되고 예측 가능한 작동 압력이 설정된다. 상기 압력은 밸브의 유출 영역에 연결될 수 있고 자기력(작용력)과 이 자기력의 반대 방향으로 향하는 밸브의 복귀력(반작용력) 사이의 비율로부터 발생한다.

오늘날 통상적인 비례 압력 제어 밸브들, 예컨대 WO 2005/026858 A1에서 개시된 비례 압력 제어 밸브들은 유압 반브리지 회로로 연결된 2개의 시트 밸브(seat valve)를 포함하며, 다시 말하면 비례 압력 제어 밸브들은 하나의 유입 영역과 2개의 유출 영역을 포함하며, 유체 공학적으로 유입 영역과 제1 유출 영역 사이에 제1 시트 밸브가 배치되고 제1 유출 영역과 제2 유출 영역 사이에는 제2 시트 밸브가 배치된다. 이 경우, 시트 밸브들은, 폐쇄 몸체들이 최종 위치들에서 시트 밸브들을 교호적으로 폐쇄하거나 개방하도록 구현되고, 그 폐쇄 몸체들이 서로 연결된다.

압력 제어 밸브에 의해 제어되는 변속기 시프팅 부재의 유동 저항 감소 및 그 동적 제어 성능 증대를 위해, WO 2005/026858 A1에서는 제1 유출 영역과 제2 유출 영역 사이에 유동 안내 장치, 상세하게는 흐름 디플렉터가 제안되며, 이 흐름 디플렉터는 제1 시트 밸브로부터 제2 시트 밸브 쪽으로 안내되는 유체 유동을 30° 미만으로 편향시킨다.

또한, WO 2009/092488 A1로부터는, 제2 시트 밸브의 방향으로 흐르는 유체가 와류됨으로써 밸브 동적 거동이 증가되고 밸브 누출은 감소되는 방식으로, 상기 유동 안내 장치에 복수의 채널 영역을 제공하는 점도 공지되었다.

종래 기술로부터 공지된 상기 압력 제어 밸브들의 경우, 예컨대 펌프 압력 변동을 통해, 또는 차량 변속기의 시프팅 부재들 내에서의 슬립-스틱 효과(Slip-Stick Effect)를 통해 발생하는 유입 또는 유출 측의 압력 변동이 거의 방해 없이 시트 밸브들의 폐쇄 몸체들 상에 작용할 수 있으며, 그럼으로써 밸브에 연결될 수 있는 작동 압력의 설정이 어려워지게 된다.

그러므로 본 발명의 과제는, 압력 변동에 대해 둔감한 압력 제어 밸브 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 과제는 청구항 제1항의 특징들을 포함하는 압력 제어 밸브 장치에 의해 해결된다. 압력 제어 밸브 장치의 바람직한 구현예들은 종속항들에서 확인할 수 있다.

따라서, 하나 이상의 유입 영역과, 제1 및 제2 유출 영역을 포함하는 유체용 압력 제어 밸브 장치가 제안되며, 제1 및 제2 유출 영역은, 특히 제1 유출 영역 내 유체 압력 수준을 설정하기 위해, 서로 연결된 2개의 시트 밸브를 통해 서로 유체 공학적으로 연결될 수 있고, 제1 시트 밸브에 의해 유입 영역으로부터 제1 및 제2 유출 영역까지의 유체 유입이 설정될 수 있으며, 제2 시트 밸브에 의해서는 제1 유출 영역과 제2 유출 영역 사이의 유체 유출이 설정될 수 있다. 이 경우, 유입 영역에서 제1 시트 밸브의 상류에는, 제1 시트 밸브의 영역 내 유입 유체에 사전 설정된 유동 특성을 부여하는 유동 안내 장치가 배치된다.

분명히 밝혀진 바에 따르면, 유입 영역에서 제1 시트 밸브의 상류에 배치되는 유동 안내 장치를 구비하여 구현된 상기 유형의 압력 제어 밸브 장치는, 유입 영역, 다시 말해 유입 측의 압력 변동, 및 제1 유출 영역, 다시 말해 작동 압력 포트의 압력 변동에 대해 전술한 종래 기술로부터 공지된 압력 제어 밸브 장치보다 더 둔감하다.

또한, 종래 기술로부터 공지된 밸브들의 경우, 제1 시트 밸브 내로 유입되는 유체의 유동 특성이 예측 불가능하게 다수의 매개변수에 따라 결정되며, 특히 압력 제어 밸브 장치의 상류에 배치된 유체 시스템의 유체 압력, 유체 유동 속도 및 그 구조(라인 지름, 라인 경로 등)에 따라 결정되며, 그럼으로써 밸브 내로 유입되는 유체의 유동 특성이 강한 변동에 노출된다. 이를 통해, 동일한 구조의 압력 제어 밸브 장치들은 작동 조건들(압력 수준, 유체 온도 등)이 동일한 조건에서도 서로 상이한 유체 시스템들에 장착되어 서로 상이한 제어 특성을 나타내는 점이 발생할 수 있다. 예컨대 자동 변속기의 시프팅 장치 내 압력 제어 밸브 장치는, 자동화된 수동 변속기의 시프팅 장치 내 동일한 구조의 압력 제어 밸브 장치와 또 다른 제어 특성을 나타낼 수 있으며, 이는 압력 제어 밸브 장치의 상류에 배치된 유체 시스템들의 서로 상이한 유형으로 인해 발생한다.

제안되는 조치들을 통해, 이제 유체 유동에는 사전 설정된 유체 특성, 특히 유동 방향 및/또는 유동 속도(유동장)가 부여된다. 이는, 압력 제어 밸브 장치 내로 유입되는 유체의 특성이면서 이전에는 예측할 수 없었던 상기 특성이, 제안되는 유동 안내 장치에 의해, 기지(known)의 안정화된 경로들로 편향되는 것을 의미한다. 이 경우, 특히 압력 변동은 평활화되거나, 압력 제어 밸브 장치에 작용하지 않거나, 미미할 정도로만 작용하도록 제어된다.

제1 시트 밸브의 하류에서도 유동 안내 장치에 의해 안정화된 유동의 전달을 통해, 압력 제어 밸브 장치의 제1 유출 영역, 다시 말해 작동 압력 포트로부터 압력 제어 밸브 장치 내에 도달하는 여기 또는 교란, 특히 압력 변동은 평활화되며, 그럼으로써 여기 또는 교란, 특히 압력 변동은 바람직한 방식으로 압력 제어 밸브 장치의 상류로 전달되지 않거나, 제한되는 방식으로만 전달된다.

유동 안내 장치는 바람직하게는 유입 영역 내에 하나 이상의 가이드 베인, 유동 안내 채널 또는 기타 유동 안내 몸체로서 존재한다. 이 경우, 유동 안내 장치는 특히, 유입 영역으로부터 유입되는 유체가 실질적으로 제1 시트 밸브의 폐쇄 몸체의 둘레를 따라서 안내되는 방식으로 형성된다. 이 경우, 유체 유동 내 압력 변동은 폐쇄 몸체 상에 더 이상 직접적으로 직각으로 부딪히지 않으며, 그럼으로써 폐쇄 몸체는 보다 적은 강도로 여기되고 밸브 장치의 제어 품질도 향상된다.

폐쇄 몸체로의 유입이 불가피한 점에 한해, 유입 영역으로부터 유입되는 유체가 폐쇄 몸체를 따라서 실질적으로 박막 유동(thin-walled flow)의 형태로 안내되도록 유동 안내 장치를 구현하는 점이 제안된다. 이는, 유동 안내 장치가 폐쇄 몸체에 상대적으로 실질적으로 접선으로 폐쇄 몸체 쪽으로 유체를 안내하는 것을 통해 달성될 수 있다. 이 경우, 유체 유동은 폐쇄 몸체 상에 더 이상 직각으로 부딪치는 것이 아니라, 유동 안내 장치에 의해 유동에 바람직하게는 박막의 형태로 폐쇄 몸체를 따라서 안내된다. 유체 유동이 폐쇄 몸체 상에 실질적으로 접선으로 부딪치고, 폐쇄 몸체를 따라서 유출되는 것을 통해, 훨씬 더 적은 압력 변동 성분이 폐쇄 몸체 상으로 전달되며, 이는 압력 제어 밸브 장치의 제어 품질을 향상시킨다.

압력 제어 밸브 장치의 특히 바람직한 개선예에 따라서, 제1 시트 밸브의 영역 내 유입 유체에, 와류, 특히 제1 시트 밸브의 폐쇄 몸체의 종축 또는 이동축을 중심으로 한 와류 유동이 부여되도록, 유동 안내 장치를 구현한다. 이는, 유동 안내 장치에 의해 사전 설정된 유동 특성이 와류 유동에 상응하는 것을 의미한다. 이를 통해, 유입 영역 또는 제1 유출 영역으로부터 압력 제어 밸브 장치 내에 도달하는 여기/교란은 특히 확실하게 완화된다. 상기 유형의 와류 유동은 특히 안정적이며, 여기/교란을 완화하면서 흡수한다. 여기서 폐쇄 몸체의 종축 또는 이동축이란 특히, 그를 따라서 각각의 시트 밸브의 폐쇄 몸체가 시트 밸브의 개방 및 폐쇄를 위해 이동될 수 있는 축을 의미한다.

또한, 특히 와류 유동의 형태로, 유동 안내 장치를 이용하여 제1 시트 밸브의 방향으로 유동을 목표하는 바대로 안내하는 것을 통해, 제1 시트 밸브의 유동 저항이 감소되며, 이는 실질적으로 유입되는 유체 내에서 난류 유동 성분의 감소에 기인하며, 그럼으로써 더 적은 진동 여기가 발생한다.

압력 제어 밸브 장치의 추가의 바람직한 실시예에 따라서, 제2 시트 밸브의 상류에서 유체 공학적으로 제1 유출 영역과 제2 유출 영역 사이에 배치되는 제2 유동 안내 장치가 제공된다. 제2 유동 안내 장치는, 제2 시트 밸브의 영역에서 제2 유출 영역 쪽으로 흐르는 유체가 와류되도록 구현된다. 특히, 제2 유동 안내 장치를 이용하여 제2 시트 밸브를 통해 흐르는 유체에 제2 시트 밸브의 폐쇄 몸체의 종축 또는 이동축을 중심으로 하는 와류 유동을 부여하는 점이 제안되며, 그럼으로써 밸브 동적 거동은 증가되고 압력 제어 밸브 장치의 누출 체적 유량은 감소될 수 있다. 확인된 것처럼, 상기 효과는, 제1 시트 밸브를 통과하는 유체 유동의 회전 방향이 제2 시트 밸브를 통과하는 유체 유동의 회전 방향에 상응하도록 두 유동 안내 장치가 구현될 때 강화된다. 제1 유동 안내 장치가 와류 유동을 생성하도록 구현되는 점에 한해서, 제2 유동 안내 장치도 상기 제1 유동 안내 장치와 유사하게 구현될 수 있다.

압력 제어 밸브 장치의 일 개선예에 따라서, 제1 유동 안내 장치는, 제1 시트 밸브의 시트 밸브 개구부에 대해 적어도 거의 접선으로 유입 영역 내로 합류하는 하나 이상, 바람직하게는 복수의 유동 안내 채널을 포함한다. 달리 말하면, 유동 안내 채널(들)은 유동 특성의 부여를 위해 시트 밸브 개구부에 대해 측면으로 오프셋 되어 유입 영역 내로 합류한다. 이를 통해, 유체 유동은 저마찰 방식으로 제1 시트 밸브의 폐쇄 몸체에 대해 실질적으로 접선으로 안내된다. 이 경우, 박막의 형태로 폐쇄 몸체를 따라 제1 시트 밸브를 통해 흐르는 유체 유동의 특징이 보조된다. 이 경우, 바람직하게는, 유동 안내 채널들은 하류로 시트 밸브 개구부의 방향으로 갈수록, 특히 유체가 시트 밸브 개구부 쪽으로 점차 근접할 수록 가속되는 방식으로, 함께 깔때기 형태로 가늘어진다(각운동량 보존). 하나의 유동 안내 채널만이 제공되는 경우, 상기 유동 안내 채널은 하류로 시트 밸브 개구부의 방향으로 갈수록 깔때기 형태로 가늘어진다. 바람직하게는, 깔때기 형태는, 제1 시트 밸브의 폐쇄 몸체의 종축 또는 이동축에 대해 40° 내지 80°, 특히 바람직하게는 60°±10°의 개구부 각도를 보유한다. 이 경우, 깔때기 형태는 특히 볼록하게, 또는 오목하게 라운딩될 수도 있다. 이 경우, 개구부 각도는 폐쇄 몸체의 종축 또는 이동축에 대한 깔때기 형태의 평균 기울기 각도에 상응한다. 또한, 유동 안내 채널(들)은 각각 나선의 형태로 구현될 수도 있다. 이 경우, 바람직하게는 나선은, 폐쇄 몸체의 종축 또는 이동축을 중심으로 동심 또는 편심으로 연장된다. 나선 형태 대신, 또는 그에 추가로, 유동 안내 채널(들)은 나선형으로 시트 밸브 개구부 쪽으로 갈수록 가늘어지며, 다시 말하면 유동 안내 채널(들)은 하류로 갈수록 반경이 감소하는 방식으로 시트 밸브 개구부로 통해 있다.

압력 제어 밸브 장치의 일 개선예에 따라서, 유동 안내 채널(들)의 폭 또는 지름, 다시 말하면 그 유동 횡단면은 제1 시트 밸브의 폐쇄 몸체의 종축 또는 이동축에 점차 근접할 수록 감소한다. 특히 유체가 통과하여 각각의 유동 안내 채널 내로 유입되는 유체 유입 개구부 내지 유체 유입 횡단면은, 유체가 통과하여 각각의 유동 안내 채널로부터 유출되고 유입 개구부 내지 유입 횡단면에 비해서 종축 또는 이동축에 더 가깝게 위치하는 유체 유출 개구부 내지 유체 유출면보다 더 큰 통과면을 보유한다. 이를 통해, 유동 안내 채널들 내에서 유체의 속도는 종축 또는 이동축에 점차 근접할 수록, 그리고 그에 따라 제1 시트 밸브의 밸브 개구부의 방향으로 갈수록 증가되며, 그에 따라 제1 시트 밸브의 영역 내 유동 안내 채널들의 하류에서, 그리고 제1 시트 밸브의 하류에서 상대적으로 더 빠르면서도 더 안정된 유체 유동이 달성된다.

압력 제어 밸브 장치의 일 구현예에 따라서, 유동 안내 채널들의 횡단면은 제1 시트 밸브의 종축 또는 이동축에 대해 직각인 일 평면 상에서 프로펠러 형태이거나, 적어도 실질적으로 프로펠러 형태이다. 달리 말하면, 유동 안내 채널들은 각각 프로펠러 블레이드 형태의 함몰부들 또는 채널들을 형성하며, 각각의 프로펠러 블레이드의 베이스에는 제1 밸브 시트의 방향으로 향하는 유체 유출을 위한 하나 이상의 개구부가 위치한다. 상기 개구부는 각각의 유동 안내 채널의 전체 길이에 걸쳐 연장되거나, 제1 시트 밸브의 밸브 개구부의 영역에서만 위치할 수 있다. 와류 유동의 생성을 위해, 각각의 유동 안내 채널의 유출 개구부는 바람직하게는 종축 또는 이동축에 대해 측면으로 오프셋 되어 있으며, 다시 말하면 유출 개구부는 접선으로 향하면서 종축 또는 이동축을 스쳐 통과한다. 그러므로 특히 유출 개구부는, 유체가 제1 시트 밸브의 밸브 개구부에 상대적으로 접선으로, 또는 적어도 거의 접선으로 유동 안내 채널들에서 유출되도록 구현된다. 유동 안내 채널들의 프로펠러 형태는 바람직하게는 선박 또는 항공기 프로펠러의 프로펠러 형태, 예컨대 보트 스크류, 선박 스크류, 또는 항공기 프로펠러에 상응하거나, 그와 흡사하다. 그러나 이에만 국한되지는 않는다.

유동 안내 장치는, 예컨대 유동 안내 장치가 생산 기술 측면에서 하우징 내로 사출되거나, 밀링되거나, 보링됨으로써, 압력 제어 밸브 장치의 하우징의 통합된 부분일 수 있거나, 유동 안내 장치는, 압력 제어 밸브 장치 내로 견고하게 끼움 장착되는, 다시 말하면 제조 공정 동안 예컨대 그 내부로 압입되거나, 삽입 접착되거나, 투입되거나, 나사 결합되는 독립적인 구조 부재를 형성할 수 있다. 이를 위해, 유동 안내 장치는 예컨대 압력 제어 밸브 장치의 조립 동안 압력 제어 밸브 장치의 하우징 내에 고정되는 슬리브로서 구현된다. 이 경우, 제1 시트 밸브는 유동 안내 장치를 포함한 공통 모듈을 형성할 수도 있다.

한 추가 구현예에 따라서, 압력 제어 밸브 장치의 제1 시트 밸브의 제어 테두리부는 실질적으로 예각 또는 직각으로 구현된다. 따라서 특히 유동 안내 장치가 와류 유동을 생성하도록 구현된다면, 제1 시트 밸브의 밸브 개구부를 통한 저손실의 통과가 달성된다. 이를 위해, 제어 테두리부는 유동에 바람직하게는 챔퍼부를 포함하지 않거나, 매우 작은 챔퍼부만을 포함하며(챔퍼부 반경: 0.1㎜ 미만), 다시 말하면 제어 테두리부는 최대한 "예리하게" 구현된다. 바람직하게는, 밸브 개구부는 제1 시트 밸브의 밸브 제어 테두리부 또는 제어 표면의 하류에서 연속해서 확대된다. 이를 통해, 밸브 개구부는 제1 시트 밸브의 하류에서 유입 측 압력 변동을 추가로 소멸시키거나, 압력 변동의 소멸을 적어도 보조하는 디퓨저로서 작용한다. 그 밖에도, 디퓨저 작용에 의해, 제1 시트 밸브의 폐쇄 몸체 바로 근처에서, 제1 시트 밸브의 개방 또는 폐쇄를 보조하고 그에 따라 밸브 동적 거동을 향상시키는 부압, 다시 말하면 압력 감소(pressure sink)가 생성된다.

압력 제어 밸브 장치의 특히 바람직한 변형예에 따라서, 압력 제어 밸브 장치는 비례 전자석을 포함하며, 다시 말하면 그 위치가 전자석으로 공급되는 전류에 따라 변경될 수 있는 전기자를 구비한 전자석을 포함한다. 이 경우, 전기자는 제1 및 제2 시트 밸브의 서로 연결된 2개의 폐쇄 몸체를 이동시키기 위해 이용된다. 이를 통해, 제1 유출 영역에 인가되고/연결될 수 있는 압력은 공급되는 전류에 따라서 정확하게 설정되거나 조절될 수 있다. 그 밖에도, 제안되는 압력 제어 밸브 장치는 바람직하게는 유압 압력 제어 밸브 장치로서, 특히 차량 변속기의 유압 압력 제어 밸브 장치로서 구현된다. 압력 제어 밸브 장치의 적용 분야는 특히 차량에서 다단 자동 변속기 또는 자동화된 수동 변속기의 여러 가지 변속단을 체결하기 위한 유압식으로 구현된 기어 변속 장치에 있다. 그러나 이에만 국한되지 않는다. 따라서 자동차 분야 이외의 적용, 예컨대 고정식 유압 장치에서의 적용도 또한 생각해볼 수 있다.

하기에서 본 발명은, 본 발명의 추가의 바람직한 구현예들 및 특징들을 확인할 수 있는 예시들 및 도면에 따라서 더욱 상세하게 설명된다.

도 1은 압력 제어 밸브 장치의 종축을 따라 제안되는 압력 제어 밸브 장치를 절단하여 개략적으로 도시한 2차원 단면도이다.
도 2는 압력 제어 밸브 장치의 종축을 따라서 도 1에 따른 압력 제어 밸브 장치의 밸브 부재를 절단하여 개략적으로 도시한 등각 단면도이다.
도 2a는 제1 시트 밸브의 밸브 개구부의 대체되는 실시예를 포함하는 도 2의 부분을 도시한 확대도이다.
도 3a 내지 도 3e는 압력 제어 밸브 장치의 종축에 대해 직각으로 연장되는 단면 평면을 따라서 대체되는 유동 안내 장치들을 각각 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 차량의 변속기 시프팅 부재를 작동하기 위한 유압 유체 시스템을 도시한 개략도이다.

도 1 내지 도 4에서, 동일하거나 적어도 기능이 동일한 구조 부재들은 각각 동일한 도면 부호로 표시된다.

도 1에는, 비례 압력 제어 밸브로서 구현된 압력 제어 밸브 장치가 종단면도로 도시되어 있다. 압력 제어 밸브 장치는 실질적으로 전자석 부재(1), 다시 말해 작동 부재와 밸브 부재(2)로 구성되고, 밸브 부재의 하우징들(11, 21)은 서로 견고하게 결합된다. 전자석 부재(1)는, 적어도 하우징(11) 내에 배치된 전기 자기 코일(12)과, 자기 코일(12)에 대해 고정된 자석 요크(13)와, 자기 코일(12) 및 자석 요크(13)에 상대적으로 이동 가능한 전기자(14)로 구성되는 전자석을 포함한다. 전기자(14)는 도시된 경우에 3개의 부재로 구현되고, 전기자 바(141)와, 전기자 몸체(142)와, 비자석 재료, 예컨대 알루미늄으로 이루어진 접착 방지 디스크(143)(anti-adhesive disk)를 포함한다. 그러나 또 다른 적합한 전기자 구조 형상들/유형들도 등가의 방식으로 적용할 수 있다. 접착 방지 디스크(143)는, 자기 코일(12)이 전류 공급 상태에서 전류 비공급 상태로 전환될 때, 전기자(14)의 자석 접착을 방지한다. 전기자(14)가 이동될 때 전자석 부재(1)의 내부에서 압력 보상을 가능하게 하기 위해, 전기자 바(141)는 바람직하게는 압력 보상 개구부들, 즉 보어들을 구비한다.

자기 코일(12)의 전류 비공급 상태에서 전기자(14)의 위치는, 전자석 부재의 내부에서 2개의 탄성 스프링 부재(15), 여기서는 예시로서 압축 코일 스프링에 의해 사전 설정된다. 밸브 부재(2)의 반대 방향으로 향해 있는 스프링 부재(15)의 예압은 예압 부재(16)에 의해 설정될 수 있다. 상기 예압 부재는 특히, 도시된 경우처럼, 압입될 수 있고, 예압은 압입 깊이에 따라 설정되거나, 상기 예압 부재는 나사 결합될 수 있고, 예압은 나사 조임 깊이에 따라서 설정된다. 전기 접촉 장치(17)는 전자석 부재(1)의 하우징(11) 상에 부착되는 방식으로 위치되고 자기 코일(12)과 전기 연결되며, 전기 접촉 장치를 통해서는 자기 코일(12)이 압력 제어 밸브 장치에 상대적으로 외부에 위치하는 미도시된 전자 장치로부터 전류를 공급받을 수 있다. 압력 제어 밸브 장치의 대체되는 실시예의 경우, 상기 전자 장치 또는 적어도 전자 장치의 부재들은 전자석 부재(1) 내에 통합된다.

자석 요크(13)는 전기자(14)로 향해 있는 단부면 상에 자석 제어 테두리부(132)를 구비한 홈 단차부(131)(recess step)를 포함한다. 여기서 원추형의 형태로 자석 제어 테두리부(132)를 구성하는 것을 통해, 현재 공급되는 전류에서, 그리고 전기자(14)의 현재 위치에서 전기자(14)에 작용하는 자기력이 어느 정도인지가 정확하게 설정될 수 있다. 그러나 바람직하게는 자석 제어 테두리부(132)는, 실질적으로 전기자(14)가 바로 자석 요크(13)에 상대적으로 어디에 위치하는지와 무관하게, 인가된 자기력이 코일(12)에 공급된 전류 세기에 비례하도록 구현된다(비례 전자석). 자석 요크(13)에 대해 전자석 부재(1)는 고정된 극관(19)(pole tube)을 포함하며, 이 극관은 자기 코일(12)의 자기장의 향상된 배향을 위해 이용된다. 여기서 전기자(14)는 예시로서 극관(19) 내의 제1 미끄럼 베어링(18)과 자석 요크(13) 내의 제2 미끄럼 베어링(18)에 의해 축 방향에서 압력 제어 밸브 장치의 종축(L)의 방향으로 이동 가능하게 장착된다. 그러나 또 다른 베어링 개념들도 등가의 방식으로 적용할 수 있다.

압력 제어 밸브 장치는, 전자석 부재(1) 상에 부착되는 방식으로, 밸브 부재(2)를 포함한다. 밸브 부재는 하우징(21) 상에 끼워진 필터 스트레이너(22)를 포함하며, 이 필터 스트레이너는 압력 제어 밸브 장치의 단부면에 위치하는 유입 측의 제1 필터(221)와, 압력 제어 밸브 장치의 측면에 배치되지만 도시되어 있지 않은 유출 측의 제2 필터를 포함한다. 제1 필터(221)는 압력 제어 밸브 장치 내로 유입되는 유체의 필터링을 위해 이용되며, 그에 반해 제2 필터는 압력 제어 밸브 장치의 작동 포트로부터 유출되는 유체의 필터링을 위해 이용된다. 필터 스트레이너(22) 상에는, 압력 제어 밸브 장치의 유입 영역(P), 제1 유출 영역(A) 및 제2 유출 영역(T)을 상호 간에 유체 밀봉 방식으로 분리하는 O 링 실링들이 배치된다. 압력 공급 포트로도 지칭되는 유입 영역(P)은 압력 제어 밸브 장치의 축 방향 단부면 상에 배치되고, 그에 반해 작동 압력 포트로도 지칭되는 제1 유출 영역(A)과 탱크 포트로도 지칭되는 제2 유출 영역(T)은 종축(L)에 대해 반경 방향으로 배치된다. 그러나 밸브 부재(2)의 내부에서 그에 상응하게 적합한 채널 가이드를 통해, 유입 영역(P)과 제1 및 제2 유출 영역(A, T)의 배치는 서로 뒤바꿀 수도 있다. 유입 영역(P) 및 제1 및 제2 유출 영역(A, T)으로부터 유출되고 그 내로 유입되는 유체의 바람직한 유동 방향은 화살표들에 의해 지시되어 있다.

밸브 부재(2)는 하우징(21)의 내부에 제1 시트 밸브(23)와 제2 시트 밸브(24)를 포함하며, 이들 시트 밸브를 통해서는 유입 영역(P), 제1 유출 영역(A) 및 제2 유출 영역(T)이 서로 유체 공학적으로 연결될 수 있다. 이를 통해, 제1 유출 영역(A) 내 압력 수준이 목표한 바대로 설정될 수 있다. 제1 시트 밸브(23)는, 이 제1 시트 밸브(23)의 종축을 따라서 이동 가능하고 도시된 경우에서는 볼의 형태인 폐쇄 몸체(231)를 포함하고, 제2 시트 밸브(24)는, 이 제2 시트 밸브(24)의 종축을 따라 이동 가능하고 도시된 경우에서는 원추형의 형태인 폐쇄 몸체(241)를 포함한다. 여기서 시트 밸브들(23, 24)의 종축들 또는 이동축들은 압력 제어 밸브 장치의 종축(L)에 상응한다. 그러나 적합한 편향 수단들의 이용을 통해, 시트 밸브들(23, 24)의 종축들 또는 이동축들은 서로 다를 수 있으며, 예컨대 상호 간에 평행하게, 또는 비스듬하게 위치할 수도 있다. 폐쇄 몸체(231)에 대한 상대 부재는 폐쇄 몸체(231)에 상대적으로 고정된 밸브 오리피스(232)를 형성한다. 이 밸브 오리피스는, 도시된 폐쇄된 상태에서 폐쇄 몸체(231)가 안착되는 제어 테두리부(233)(밸브 시트)를 포함하며, 그럼으로써 제1 시트 밸브(23), 상세하게는 제1 시트 밸브(23)의 밸브 개구부(234)는 실질적으로 유체 밀봉 방식으로 밀폐된다. 이 경우, 제1 시트 밸브(23)의 개방 시 폐쇄 몸체(231)와 제어 테두리부(233) 사이에서 형성되는 제1 유효 밸브 개구부 표면은 제1 시트 밸브(23)를 통해 유입되는 유체량과, 제1 시트 밸브(23)에서의 압력 강하를 결정하며, 그럼으로써 제1 유출 영역(A)에 인가되거나 연결될 수 있는 압력이 조절된다. 마찬가지로 제2 시트 밸브(24)의 폐쇄 몸체(241)의 상대 부재도 밸브 오리피스(242)를 형성하지만, 이 밸브 오리피스는 제어 테두리 대신에 원추형 제어 표면(243)(밸브 시트)을 포함한다. 제2 시트 밸브(24)가 폐쇄될 때 폐쇄 몸체(241)는 제어 표면(243) 상에 안착되며, 그럼으로써 제2 시트 밸브(24), 상세하게는 제2 시트 밸브(24)의 밸브 개구부(244)는 실질적으로 유체 밀봉 방식으로 폐쇄된다. 이 경우, 제2 시트 밸브(24)의 개방 시 폐쇄 몸체(241)와 제어 표면(243) 사이에서 형성되는 제2 유효 밸브 개구부 표면은 제2 시트 밸브(24)를 통해 유출되는 유체량을 결정하며, 그럼으로써 마찬가지로 제1 유출 영역(A)에 인가되거나 연결될 수 있는 압력이 조절된다. 제2 시트 밸브(24)를 통해 흐르는 유체는 대개 이용되지 않고 유체 저장 탱크 내로 안내되기 때문에, 제2 시트 밸브(24)를 통해 흐르는 유체량은 보통 누출로서도 지칭된다. 압력 제어 밸브 장치의 도시된 구성에서 제1 시트 밸브(23)의 폐쇄 몸체(231)는 밸브 개구부(234)의 상류에 위치하고 제2 시트 밸브(24)의 폐쇄 몸체(241)는 밸브 개구부(244)의 하류에 위치한다.

이 경우 당업자에게 명확한 점으로서, 시트 밸브들(23, 24), 상세하게는 폐쇄 몸체들(231, 241) 및 상응하는 밸브 오리피스들(232, 242)은 또 다른 적합한 유형으로도 구현될 수 있다. 예컨대 제2 시트 밸브(24)는 도시된 제1 시트 밸브(23)와 유사하게 볼 형태의 폐쇄 몸체를 구비한 볼 밸브로서 구현될 수 있다. 똑같은 정도로, 제1 및/또는 제2 시트 밸브(23, 24)는 [도시된 제2 시트 밸브(24)와 유사하게] 플랫 밸브 시트로서, 또는 원추형 밸브 시트로서 구현될 수도 있다. 도시된 경우에서, 제1 시트 밸브(23)는, 폐쇄된 상태에서 폐쇄 몸체(231)가 안착되는 제어 테두리부(233)를 포함하며, 다시 말하면 폐쇄 몸체(231)와 밸브 오리피스(232) 사이에 실질적으로 선형인 접촉이 존재하며, 그에 반해 제2 시트 밸브(24)는, 폐쇄된 상태에서 폐쇄 몸체(241)가 안착되는 제어 표면(24)을 포함하며, 다시 말하면 폐쇄 몸체(241)와 밸브 오피리스(242) 사이에 실질적으로 평평한 접촉이 존재한다. 그러나 명확한 점에 따라, 시트 밸브들(23, 24)은, 두 시트 밸브(23, 24) 모두, 또는 이 두 시트 밸브 중 일측의 시트 밸브가 폐쇄 몸체(231, 241)와 밸브 오리피스(232, 242) 사이에 평평한 접촉 또는 선형 접촉을 나타내도록 구현될 수도 있다. 평면 접촉을 생성하기 위해 밸브 오리피스는 폐쇄 몸체의 표면 형태에 상보적인 제어 표면을 포함하고, 선형 접촉을 나타내기 위해서는 밸브 오리피스는 폐쇄 몸체의 표면 형태에 상보적인 제어 테두리부를 포함한다.

시트 밸브들(23, 24)의 폐쇄 몸체들(231, 241)은 종축(L)을 따라 이동 가능한 푸시 로드(25)에 의해 작동되며, 이 푸시 로드에는 적어도 제1 시트 밸브(24)의 폐쇄 몸체(241)가 연결된다. 상기 연결은 (도시된 것처럼) 위치 고정된 방식으로 실현될 수 있을 뿐 아니라, 중간에 개재된 탄성 부재, 예컨대 폐쇄 몸체(241)와 푸시 로드(25) 사이에 배치된 압축 스프링에 의해 유연하게 실현될 수도 있다. 따라서 폐쇄 몸체(231)는 마찬가지로 푸시 로드(25)와 연결될 수 있거나, 푸시 로드(25)로부터 완전하게 분리될 수 있으며, 이 경우 푸시 로드(25)는 제1 시트 밸브(23)를 개방하기 위해 밸브 오리피스(232)로부터만 폐쇄 몸체(231)를 이격 밀착시키고 이와 동시에 밸브 개구부(234)를 개방한다. 제1 시트 밸브(23)의 폐쇄는, 폐쇄 몸체(231)가 푸시 로드(25)에 상대적으로 느슨한 경우 유입 영역(P)으로부터 유입되는 유체의 압력을 통해서만 수행된다. 폐쇄 몸체들(231, 241)은 푸시 로드(25)를 통해, 시트 밸브들(23, 24)이 교호적으로만 작동될 수 있도록, 서로 연결된다. 이는, 한편으로, 제1 시트 밸브(23)가 개방되는 경우 제2 시트 밸브(24)가 폐쇄되는 것을 의미하며, 다른 한편으로는 제1 시트 밸브(23)가 폐쇄되는 경우 제2 시트 밸브(24)는 개방될 수 있는 것을 의미한다. 그에 따라, 시트 밸브들(23, 24)의 배치 및 연결은 유압식 반브리지 회로에 상응한다.

푸시 로드(25)는 자석 요크(13)를 관통하여 밸브 부재(2)로 향해 있는 전기자(14)의 단부면 상에 안착된다. 푸시 로드는, 대체되는 방식으로 전기자(14)와 견고하게 결합될 수 있거나, 탄성 부재, 예컨대 압축 스프링을 통해 연결될 수 있다. 푸시 로드(25)가 자석 요크(13)를 관통하는 개구부는 바람직하게는 유체 밀봉 방식으로, 그리고 푸시 로드(25)의 가이드로서 구현된다. 그에 따라, 밸브 부재(2)의 방향으로 전기자(14)의 자기력 유도식 축 방향 이동은 푸시 로드 상으로 직접 전달되며, 그럼으로써 푸시 로드도 함께 이동됨과 동시에 제1 시트 밸브(23)의 개방 및 제2 시트 밸브(24)의 폐쇄를 달성한다. 이 경우, 실질적으로, 밸브 부재(2)의 방향으로 배치된 스프링 부재(15)의 탄성력과 폐쇄 몸체(231) 상에 작용하는 유체 압력은 전기자(14) 및 푸시 로드(25)의 증가하는 편향과 더불어 자기력에 대항하는 상승하는 반력을 야기하며, 그럼으로써 자기력과 반력 사이에 힘 평형이 설정될 때까지의 정도로만 제1 시트 밸브(23)가 개방되고 제2 시트 밸브는 폐쇄된다. 이 경우, 시트 밸브들(23, 24)의 개구부 폭들에 따라서, 제1 유출 영역(A) 내에는, 유입 영역(P)에 인가된 유체 압력을 하회하고 제2 유출 영역(T)에 인가된 유체 압력은 상회하는 소정의 유체 압력이 형성된다. 이 경우, 제2 유출 영역(T) 내 유체 압력은 대개 대기 압력에 상응하는데, 그 이유는 제2 유출 영역이 보통 대기 압력 상태로 존재하는 유체 저장 탱크에 연결되어 있기 때문이다. 그에 따라, 전기자(14)에 작용하는 자기력은 자기 코일(12)로 공급되는 전류의 세기에 따라 결정되고 반력은 전기자(14)의 편향에 따라 결정되기 때문에, 공급되는 전류에 따라서 매우 정확하게 제2 유출 영역(T)에서의 압력 수준이 설정되고 조절될 수 있다.

여기서 주지할 사항은, 전기자(14), 푸시 로드(25) 및 시트 밸브들(23, 24)의 도 1에 도시된 위치들 내지 스위칭 위치들이, 자기 코일(12)이 전류를 공급받지 않고 그로 인해 자기력이 전기자(14)에 작용하지 않는, 압력 제어 밸브 장치의 초기 위치에서의 위치들/스위칭 위치들에 상응한다는 점이다. 이 경우, 제1 시트 밸브(23)는 완전하게 폐쇄되고 제2 시트 밸브(24)는 완전하게 개방되어 있으며, 그에 따라 유체가 유입 측(P)으로부터 압력 제어 밸브 장치를 관류할 수 없기 때문에(압력이 제1 유출 영역에서 "0"으로 설정되기 때문에), 도시된 압력 제어 밸브 장치는 밸브 특성 곡선이 상승하는 정상 폐쇄형(normally-closed) 압력 제어 밸브 장치이다. 다시 말하면, 공급되는 전류의 세기가 상승함에 따라, 제1 시트 밸브(23)는 개방되고 제2 시트 밸브(24)는 폐쇄됨으로써, 제1 유출 영역(A)에 연결될 수 있는 압력도 증가한다.

또한, 도시된 압력 제어 밸브 장치는, 밸브 특성 곡선이 감소하는 정상 개방형(normally-open) 압력 제어 밸브 장치에 상응하도록 개조될 수도 있다. 이 경우, 전류가 공급되지 않는 압력 제어 밸브 장치의 초기 상태에서, 제1 시트 밸브(23)는 완전히 개방되고 제2 시트 밸브(24)는 완전하게 폐쇄됨으로써, 유체는 유입 영역(P)으로부터 제1 유출 영역(A) 쪽으로만 흐를 수 있고, 그 다음 제1 유출 영역에 최대 압력이 인가된다. 자기 코일(12)에 대한 전류 공급이 증가함에 따라서는, 제1 시트 밸브(23)는 폐쇄되고 제2 시트 밸브(24)는 개방되며, 제1 유출 영역(P)에 연결될 수 있는 압력은 그에 상응하게 감소한다. 이를 위해, 제1 및 제2 시트 밸브(23, 24)는, 폐쇄 몸체(231)가 밸브 개구부(234)의 하류에, 그리고 폐쇄 몸체(241)는 밸브 개구부(244)의 상류에 배치되고, 그에 반해 자석 요크(13)는 홈 단차부(131) 및 제어 테두리부(132)로 밸브 부재(2)의 반대 방향으로 향해 있는 전자석 부재(1)의 면 상에 배치되도록, 재구성된다.

도 1에 따라서, 유입 영역(P)에서 제1 시트 밸브(23)의 유입 측, 다시 말해 그 상류에는, 제1 시트 밸브(23)의 영역 내 유입 유체에 사전 설정된 유동 특성을 부여하는 제1 유동 안내 장치(26)가 배치된다. 이를 통해, 특히 제1 시트 밸브(23)의 폐쇄 몸체(231)의 유동 저항이 감소될 수 있을 뿐 아니라, 압력 제어 밸브 장치는 유체 유동 내 여기 또는 교란, 예컨대 압력 변동에 대해 상대적으로 더 둔감하게 형성될 수도 있다. 또한, 사전 설정된 유동 특성의 부여를 통해, 압력 제어 밸브 장치는, 여러 가지 유체 시스템과 무관하게 이용될 수 있는데, 그 이유는 이 경우 유입 유체가 유체 시스템과 무관하게 시트 밸브들(23, 24)과의 접촉 전에 제공된 경로들로 안내되기 때문이며, 다시 말하면 유입 유체가 사전 설정된 유동 특성을 보유하기 때문이다. 그에 따라 압력 제어 밸브 장치는 상대적으로 더 간단하면서도 개조 비용 없이 여러 가지 유체 시스템에서 이용될 수 있다.

도시된 경우에서, 유동 안내 장치(26)는, 압력 제어 밸브 장치의 종축(L)을 따라서 밸브 부재(2)의 하우징(21) 내에 함몰부들의 형태로 위치하는 복수의 유동 안내 채널(261)로 구성된다. 종축(L)에 대해 직각으로 위치하는 단면 평면(S)을 따라, 유동 안내 채널들(261) 각각은 프로펠러 블레이드의 형태로 횡단면을 보유한다(도 2 및 도 3d 참조). 종축(L)에 점차 근접할 수록, 결과적으로 각각의 유동 안내 채널(261)의 폭과 그로 인해 그 관류면이 감소되며, 그럼으로써 유체는 유동 안내 채널들(261)을 관류할 때 종축(L)에 점차 근접할 수록 가속된다. 이는, 유동 안내 채널들(261)이 하류로 시트 밸브 개구부의 방향으로 갈수록 함께 깔때기의 형태로 가늘어지는 것을 통해 강화된다(도 2 참조). 여기서 깔때기 형태는 종축(L)에 대해 축 방향으로 위치하는 유동 안내 채널들(261)의 단부 영역들이면서 종축(L) 쪽으로 경사져 집중되는 상기 단부 영역들에 의해 형성된다.

특히 원형인 개구부(262), 예컨대 보어는 유동 안내 장치(26)의 중앙으로, 여기서는 예컨대 종축(L)에 대해 동축으로 유입 영역(P)에 위치되며, 상기 개구부의 내부에는 제1 시트 밸브(23)의 폐쇄 몸체(231)가 이동 가능하게 배치되고, 그 개구부 내로는 유동 안내 채널들(261)이 통해 있다. 개구부(262)는 상류에서, 압력 제어 밸브 장치로부터 폐쇄 몸체(231)의 이탈 낙하를 방지하는 스토퍼(222)를 통해 밀폐된다. 도시된 실시예의 경우, 스토퍼(222)는 필터 스트레이너(22)의 부분이지만, 똑같은 정도로 유동 안내 장치(26) 또는 하우징(21)의 독립적인 구조 부재 또는 그 부재로서 구현될 수 있다. 스토퍼(222)가 바람직하게는 유동에 바람직하게, 특히 물방울 형태 또는 뾰족한 원추형 형태의 형성을 통해 구현되어 있는 점은 도시되어 있지 않다. 그러므로 바람직하게는, 스토퍼(222)는 유동 안내 장치(26)의 일부분을 형성한다. 이는, 스토퍼(222)가 마찬가지로 유동 안내 채널들 또는 가이드 베인들 등을 포함하는 것을 통해 수행될 수 있다. 또한, 스토퍼(222) 및 하우징(21)은, 유동 안내 장치(26)가 상기 구조 부재들의 결합 시에 비로소 형성되도록, 다시 말하면 두 구조 부재(21, 222)가, 유동 안내 장치(26)의 상보적 부품들이면서 구조 부재들(21, 222)의 결합 시에 비로소 실질적인 유동 안내 장치(26)를 형성하는 상기 부품들 포함하도록 구현될 수 있다.

압력 제어 밸브 장치의 마찬가지로 도시되지 않은 실시예에 따라서, 유동 안내 장치(26)는, 특히 압력 제어 밸브 장치의 조립 시 하우징(21) 내로 축 방향으로 끼움 장착되는, 예컨대 압입되거나, 삽입 접착되는 슬리브로 형성된다. 또한, 상기 슬리브는 제1 시트 밸브(23)의 부분들, 특히 밸브 오리피스(232)도 포함할 수 있거나, 전체 제1 시트 밸브(23)를 통합할 수 있다.

유동 안내 채널들(261)은 제1 시트 밸브(23)의 밸브 개구부(234) 또는 개구부(262)에 대해 적어도 거의 접선으로 유입 영역(P) 내로 합류하며, 다시 말하면 유동 안내 채널들(261)의 유출 개구부들은 종축(L)에 대해 측면으로 오프셋 되어 개구부(262) 내로 합류한다. 이를 통해, 개구부(262) 및 밸브 개구부(234) 내로 유입되는 유체는 종축(L)을 중심으로 와류되고, 이런 와류는 유동의 특히 바람직한 배향 및 안정화를 달성한다. 상세하게는, 압력 제어 밸브 장치 내로 유입되는 유체는 폐쇄 몸체(231)에서 유체 공학적으로 폐쇄 몸체(231)의 표면을 따라서 접선 및 박막으로 흐르는 유동을 형성한다. 이런 유동은 압력 변동 또는 또 다른 교란/여기를 폐쇄 몸체(23) 상으로 전달하지 않거나, 매우 적은 부분으로만 전달한다. 그 밖에도, 와류 유동은 유동의 회전축 상에서, 다시 말해 도시된 경우에서는 종축(L) 상에서 폐쇄 몸체(23)의 위치의 안정화도 달성한다. 그러므로 폐쇄 몸체(23)는 외부 힘에 의한 여기 시에도, 예컨대 하우징들(11 및 21)에 대한 기계적 진동 시에도, 와류 유동 속에서 안정되게 유지된다.

바람직하지만, 반드시 강요되지는 않는 점에 따라서, 유동 안내 장치들(26, 28)은 도시된 것처럼, 각각 생성된 와류 유동이 동일한 회전 방향을 보유하도록 구현된다.

유체는, 제1 시트 밸브(23)의 관류 후에 중간 챔버(27) 내에 도달하며, 이 중간 챔버에서 유체 유동은 제1 유출 영역(A)으로 향하는 제1 부분 유동과 제2 시트 밸브(24)로 향하는 제2 부분 유동으로 분배된다. 제1 부분 유동과 제2 부분 유동의 양 비율은 제2 시트 밸브(24)의 개구부 폭에 의해, 상세하게는 제2 시트 밸브(24)의 유효한 밸브 개구부 표면에 의해 결정된다. 제1 유출 영역(A)은 제1 부분 유동을 유출시키기 위해 밸브 부재(2)의 하우징(21) 내 측면 개구부들을 포함한다. 이와 유사하게, 제2 유출 영역은 제2 부분 유동을 유출시키기 위해 하우징(21) 내 측면 개구부들을 포함한다.

선택에 따라서, 도 1에 도시된 것처럼, 제2 시트 밸브(23)의 상류의 중간 챔버(27) 내에서 유체 공학적으로 제1 유출 영역(A)과 제2 유출 영역(T) 사이에 제2 유동 안내 장치(28)가 배치된다. 이 제2 유동 안내 장치는, 제2 유출 영역(T) 쪽으로 흐르는 유체, 다시 말하면 제2 부분 유동이 제2 시트 밸브(24)의 영역에서 제1 시트 밸브(23)의 종축 또는 이동축, 여기서는 압력 제어 밸브 장치의 종축(L)을 중심으로 와류되는 방식으로 구현된다. 이 경우, 제2 유동 안내 장치(28)는 실질적으로 제2 시트 밸브(24)의 밸브 오리피스(241)와 복수의 유동 안내 채널(281)을 포함하는 와류 생성기로 구성된다. 이 경우, 유동 안내 채널들(281)은 각각 나선 형태로, 그리고 종축(L)에 대해 동심으로 연장된다. 밸브 오리피스(242)는 유동 안내 채널들(281)의 유출구로부터 출발하여 제2 시트 밸브(24)의 밸브 개구부(244) 쪽으로 갈수록 노즐 형태로 가늘어지며, 그럼으로써 와류 유동의 속도는 하류로 밸브 개구부(244)로 점차 근접할 수록 증가한다(각운동량 보존). 그 다음, 유체는, 제2 시트 밸브(24)를 통과한 후에, 제2 유출 영역(T) 내에 도달한다. 보통, 상기 제2 유출 영역은 주변 대기 압력 상태로 존재하는 유체 저장 탱크에 할당된다. 제2 유동 안내 장치(28)를 포함하는 압력 제어 밸브 장치의 실시예를 통해, 압력 제어 밸브 장치의 동적 거동은 증가될 수 있고, 그와 동시에 누출은 감소한다.

원칙상 도 1에 도시된 제2 유동 안내 장치(28)는 또 다른 방식으로도 구현될 수 있고, 예컨대 와류 유동을 생성하기 위한 가이드 베인들 등을 포함할 수 있다. 또는, 제2 유동 안내 장치(28)는, 특히 증가된 누출 내지 상대적으로 더 낮은 밸브 동적 거동이 허용되거나 의도되는 점에 한해서 생략될 수 있다. 그러나 제2 유동 안내 장치(28)는 제1 유동 안내 장치(26)에 대해 여기서 기술한 실시예들 중 어느 하나의 실시예와 유사하게도 구현될 수 있다. 그에 따라, 제1 및 제2 유동 안내 장치(26, 28)는 예컨대 동일하게도 구현될 수 있다.

제2 유동 안내 장치(28)는 도시된 실시예의 경우 일체형으로 구현되며, 자명한 사실로서 와류 생성기 및 밸브 오리피스(242)는 다중 부재의 구조 부재도 형성할 수 있다. 대체되는 방식으로, 와류 생성기 및/또는 밸브 오리피스(242)는 하우징(21)을 포함한 일체형 구조 부재를 형성한다. 그 밖에도, 푸시 로드(25)의 작동, 즉 선형 이동을 위해, 전자석 부재(1) 대신, 또 다른 적합한 작동 부재, 예컨대 선형 방향으로 작용하는 유압식, 공압식, 또는 다른 방식의 전기식 작동 부재도 제공할 수 있다.

도 2에는, 도 1의 압력 제어 밸브 장치의 밸브 부재(2)의 등각 확대도가 도시되어 있다. 여기서 전자석 부재(1)는 도시되어 있지 않다. 도 2로부터 알 수 있듯이, 밸브 제어 테두리부(233)는 둔각을 보유한다. 밸브 제어 테두리부(233)의 하류에서, 밸브 개구부(234)는 우선 원통형으로 구현된다. 그러나 밸브 개구부는 상기 원통형 형태에 이어서 디퓨저 유형으로 중간 챔버(27) 쪽으로 갈수록 확대된다. 유동 안내 채널들(261)은 하우징(21) 내에 종축(L)을 따라서 직선으로 연장되는 함몰부들로서 구현되며, 유동 안내 채널들의 횡단면은 종축(L)에 대해 직간인 단면 평면(S) 상에서 프로펠러 형태이다. 적합한 점에 한해서, 또 다른 횡단면 형태들도 생각해볼 수 있다. 유동 안내 채널들(261)은, 특히 종축(L)을 따라 직선으로 연장되는 것 대신, 제2 유동 안내 장치(28)의 유동 안내 채널들(281)과 동일하게, 또는 그와 유사하게, 종축(L)을 중심으로 나선 형태로 연장될 수 있다.

도시된 실시예에 따라서, 유동 안내 채널들(261)은 하류로 밸브 개구부의 방향으로 갈수록 함께 깔때기 형태로 가늘어진다. 이를 위해, 유동 안내 채널들(261)의 단부 영역들, 여기서는 직선의 단부 표면들은 종축(L)에 상대적으로 경사진다. 깔때기 형태의 개구부 각도(Alpha)는 도시된 경우에서 약 60°이며, 그러나 바람직하게는 개구부 각도는 약 60°±10°이다. 이 경우, 깔때기 형태, 다시 말해 여기서는 유동 안내 채널들(261)의 단부 영역들은 라운딩될 수 있고, 그에 따라 볼록하거나 오목할 수 있다. 이 경우, 개구부 각도는 종축(L)에 상대적인 깔때기 형태의 평균 기울기 각도에 상응한다.

도 2a에는, 도 2의 부분 AA의 확대도가 도시되어 있지만, 여기서는 대체되는 방식으로 구현된 밸브 제어 테두리부(233)와 밸브 개구부(234)가 구비된다. 도 1 및 도 2에 따른 실시예에 비해, 여기서 제1 시트 밸브(23)의 밸브 제어 테두리부(233)는 직각으로 구현되고(각도 Beta), 챔퍼부를 구비하지 않거나, 무시할 정도로 작은 챔퍼부를 구비하며, 다시 말하면 밸브 제어 테두리부(233)는 "예리하게" 구현된다. 이를 통해, 제1 시트 밸브(23)를 통해 유체가 통과할 때 바람직한 적은 유동 저항이 달성될 수 있다. 제1 시트 밸브(23)의 밸브 개구부(234)는 밸브 제어 테두리부(233)의 하류에서 디퓨저 유형으로 연속해서 확대된다. 이 경우 야기되는 디퓨저 작용은 유입 영역(P)의 상류 또는 그 하류에서 유도되는 압력 변동의 완화뿐 아니라, 폐쇄 몸체(231) 바로 근처에서 압력 감소의 형성도 달성하며, 이는 폐쇄 몸체(231)의 폐쇄 또는 개방 이동을 보조하고 그에 따라 밸브 동적 거동을 증가시킨다. 밸브 개구부(234)는, 직선의 표면 대신, 밸브 제어 테두리부(233)의 하류에 만곡된 표면들도 포함할 수 있으며, 다시 말해 상기 만곡된 표면들은 볼록하거나 오목할 수 있다. 똑같은 정도로, 밸브 제어 테두리부(233)도, 직각 대신, 예각으로 구현될 수 있다.

도 3a 내지 도 3e에는, 단면 평면(S)을 따라서, 도 1 및 도 2의 유동 안내 채널들(261)의 횡단면들의 대체되는 실시예들이 예시로서 도시되어 있다.

도 3a에 따라서, 유동 안내 장치(26)는 4개의 프로펠러형 유동 안내 채널(261)을 포함한다. 유동 안내 채널들(261)의 폭과 유동 횡단면(B)은 압력 제어 밸브 장치의 종축(L), 특히 제1 시트 밸브의 종축 또는 이동축에 점차 근접할 수록 감소한다. 유동 안내 채널들(261)은 각각 유출 개구부로, 여기서는 종축(L)을 따라서 동축으로 연장되는 공통의 개구부(262) 내로 합류하며, 이 개구부의 내부에는 제1 시트 밸브의 폐쇄 몸체(231)가 이동 가능하게 배치된다. 와류 유동을 달성하기 위해, 도시된 경우에서는 시계 방향으로 향하는 회전 방향을 갖는 유동을 달성하기 위해, 유출 개구부들은 접선으로 향하면서 종축(L)을 스쳐 통과하는 방식으로, 종축(L)에 대해 측면으로 오프셋 된다. 그 후에, 유동 안내 채널들(261)에서 유출되는 유체는, 제1 시트 밸브의 밸브 개구부에 상대적으로 접선으로, 또는 적어도 거의 접선으로, 바람직하게는 폐쇄 몸체(231)를 따르는 박막의 형태로, 개구부(262) 내로 유입된다. 달리 말하면, 각각 프로펠러 블레이드 형태인 유동 안내 채널들(261)의 베이스에는, 유동 안내 장치(26)의 공통 개구부(262)로 향하는 유체 유출 개구부가 위치되고, 이 유체 유출 개구부는 하류에서 제1 시트 밸브의 밸브 개구부로 전환되며, 개구부(262) 내로 합류하는 유출 개구부의 개방 위치는, 와류 유동이 유동 안내 채널들(261)의 하류에서 제1 시트 밸브의 영역에 형성되도록 선택된다.

도 3a의 유동 안내 장치(26)와 달리, 도 3b의 유동 안내 장치(26)는 실질적으로 삼각형인 횡단면들을 보유한 프로펠러형 유동 안내 채널들(261)을 포함한다. 삼각형 형태의 모서리들은 자명한 사실로서 라운딩될 수 있으며, 다시 말하면 내측 반경(inside radius)을 구비할 수 있다.

도 3c의 유동 안내 장치(26)는, 유동 안내 채널들(261)이 4각형 횡단면들, 여기서는 특히 직사각형인 횡단면들을 보유하는 점에서, 도 3a의 유동 안내 장치(26)와 구별된다. 유동 안내 채널들(261)의 폭(B)은 그에 상응하게 일정하다. 여기서도, 4각형 형태의 모서리들은 라운딩될 수 있다.

도 3d의 유동 안내 장치(26)는 실질적으로 도 3a의 유동 안내 장치(26)에 상응하지만, 유동 안내 채널들(261)은 도 3a의 유동 안내 채널들에 비해 더욱 강하게 비틀려 있다. 다시 말하면, 여기서는, 종축(L)에 상대적으로 안쪽에 위치하는 유동 안내 채널들(261)의 영역이 그 바깥쪽 영역에 비해 유체 유동의 제공되는 회전 방향의 방향으로 오프셋 되며, 그럼으로써 유동 안내 장치(26)의 와류 생성 작용의 향상이 달성된다. 이를 통해, 유동 안내 채널들(261)은 각각 나선형으로 제1 시트 밸브의 밸브 개구부 내지 개구부(262) 쪽으로 갈수록 가늘어진다. 상기 실시예는 도 2에 도시된 실시예에 상응한다.

도 3e에 따르는 유동 안내 장치(26)는 도 3d에 비해 더 강하게 나선형으로 비틀어진 유동 안내 채널들(261)을 포함할 뿐 아니라, 2개의 유동 안내 채널(261)만이 제공된다.

유동 안내 채널들(261), 특히 도 3a 내지 도 3e에 도시된 유동 안내 채널들은, 도 1과 도 2에 도시된 것처럼, 실질적으로 종축(L)을 따라서 연장되는 함몰부들로서 구현될 수 있으며, 다시 말하면 실질적으로 종축(L)에 대해 평행하게 배향된 측벽부들을 구비하여 구현될 수 있다. 대체되는 방식으로, 유동 안내 채널들(261)은 나선 형태로도 구현될 수 있고, 특히 종축(L)의 둘레에서 동축으로 연장될 수 있다. 2개 또는 4개의 유동 안내 채널(261) 대신, 각각 3개, 5개, 6개 등의 채널(261)도 제공될 수 있다. 하나의 유동 안내 채널(261)만을 포함하는 유동 안내 장치(26)도 또한 가능하다. 종축(L)을 중심으로 유동 안내 채널들(261)의 균일한 분포, 다시 말하면 유동 안내 채널들(261) 사이의 동일한 간격들이 바람직하게 제공된다. 그러나 이는 반드시 불가피한 것은 아니다. 특히 유동 안내 채널들(261)은 형태 및 위치와 관련하여 상호 간에 대칭을 이루는 방식으로 구현된다.

유동 안내 채널들(261)은, 도들에 도시된 것처럼, 길이가 긴 유출 개구부들을 포함할 수 있고, 이들 유출 개구부는 유동 안내 장치(26)의 전체 축 방향 길이를 따라서 개구부(262) 내로 합류한다. 그러나 바람직하게는, 유동 안내 채널들(261)은, 특히 적합한 유체 유동을 달성하기 위해, 지정된 영역들에서만, 개구부(262) 내로 합류할 수도 있다. 예컨대, 유동 안내 채널들(261)은, 특히 우수한 와류 생성 작용을 달성하기 위해, 하류에 배치되는 유동 안내 장치(26)의 단부 영역에서만, 특히 제1 시트 밸브의 밸브 개구부 바로 근처에서만 개구부(262) 내로 합류할 수 있다.

도 4에는, 차량, 예컨대 차량용 1단 또는 다단 변속기의 변속기 시프팅 부재(3)를 작동시키기 위한 유압 유체 시스템이 도시되어 있다. 도 1에 도시되고 도 4에서는 도면 부호 10으로 식별 표시된 압력 제어 밸브 장치는, 변속기 시프팅 부재(3)에 유압 시프팅 압력을 공급하는 시프팅 부재 밸브(4)의 유압 파일럿 제어를 위해 이용된다. 그러므로 도 4에서, 압력 제어 밸브 장치는 유압 압력 제어 밸브 장치로서 구현된다. 그러나 압력 제어 밸브 장치는 또 다른 유체들, 특히 예컨대 물이나 브레이크액과 같은 액상 유체들의 압력 조절을 위해서도 이용할 수 있다. 도 4는, 단지 제안되는 압력 제어 밸브 장치의 바람직한 적용을 도시할 것일 뿐이며, 또 다른 적용 가능성도 똑같은 정도로 생각해볼 수 있다. 그러므로 도 4는 제한하는 것으로 간주해서는 안 된다.

유압 유체 시스템은 공급 라인(51)을 포함하고, 이 공급 라인을 통해 주 시스템 압력의 상태로 존재하는 유압 유체가 유압 유체 시스템에 공급된다. 이를 위해, 공급 라인(51)의 상류에는, 유체 저장 탱크(6)에서 유압 유체를 추출하는 미도시된 유압 펌프가 위치한다. 공급 라인(51)은 시프팅 부재 밸브(4)로 곧바로 이어지는 제1 분기와, 감압 밸브(7)를 통해 압력 제어 밸브 장치(10)로 이어지는, 시프팅 부재 밸브(4)의 파일럿 제어를 위한 제2 분기로 분리된다.

한편으로, 시프팅 부재 라인(52)은 시프팅 부재 밸브(4)로부터 시프팅 부재(3)의 단순 작용 실린더(31)로 이어지고, 이 실린더는 피스톤 로드의 인출 또는 인입을 통해 여기서는 다판 브레이크로서 구현된 시프팅 부재(3)를 폐쇄 방향 또는 개방 방향으로 작동시키며, 다른 한편으로 시프팅 부재 라인(52)은 제어 라인의 의미에서 홀딩 밸브(9)를 통해 시프팅 부재 밸브(4)의 밸브 슬라이드(42)의 제1 축 방향 제어 표면(41)으로 이어진다.

공급 라인(51)의 제2 분기 내 감압 밸브(7)는, 공지된 방식으로, 주 시스템 압력을, 압력 제어 밸브 장치(10)의 유입 영역(P)으로 공급되는 예비 압력으로 감소시킨다. 이 경우, 소실되는 유체는 재사용을 위해 저장 탱크(6) 내로 회수된다.

압력 제어 밸브 장치(10)는, 앞서 기술한 것처럼, 공급되는 전류의 세기에 따라서 예비 압력을, 파일럿 제어 라인(53)에 의해 압력 제어 밸브 장치(10)의 제1 유출 영역(A)에 연결되는 파일럿 압력으로 하향 제어한다. 이 경우, 압력 제어 밸브 장치(10)의 제2 유출 영역(T)을 통해 소실되는 (누출) 유체는 마찬가지로 저장 탱크(6) 내로 회수된다.

파일럿 제어 라인(53) 내에는, 파일럿 제어 라인(53) 내 압력 진동을 감소시키면서 유체 시스템의 공진 주파수를 비임계 주파수 범위로 변위시키는 탄성 작용 압력 댐퍼(8)가 배치된다. 압력 제어 밸브 장치(10)의 유입 영역(P) 또는 제1 유출 영역(A) 내에 잔류하는 압력 진동은, 압력 제어 밸브 장치(10)의 제안되는 제1 유동 안내 장치에 의해 추가로 약화되거나 완전히 제거된다. 이를 통해, 압력 댐퍼(8)의 장착 크기가 감소될 수 있거나, 이 압력 댐퍼가 완전하게 배제될 수 있다.

하류에서, 파일럿 제어 라인(53)은 한편으로, 시프팅 부재 밸브(4)의 밸브 슬라이드(42)의 제2 축 방향 제어 표면(43)으로 이어지는 라인 섹션과, 다른 한편으로는 홀딩 밸브(9)의 밸브 슬라이드(92)의 축 방향 제어 표면(91)으로 통해 있는 라인 섹션으로 분기된다. 홀딩 밸브(9)는 제어 표면(91)에 대해 탄성 부재(93), 여기서는 압축 스프링을 포함하고, 이 압축 스프링은, 밸브 슬라이드(92)의 증가하는 편향에 따라, 제어 표면(91)에 인가되는 파일럿 압력의 힘에 대항하여 증가하는 반력을 야기한다.

그에 따라, 시프팅 부재 밸브(4)의 제1 제어 표면(41)에 인가된 압력은 파일럿 압력에 의해 직접적으로 설정될 수 있고, 그에 반해 제2 제어 표면(43)에 인가된 압력은 파일럿 압력에 의해 홀딩 밸브(9)를 통해서 간접적으로 설정될 수 있다.

시프팅 부재 밸브(4)의 제2 제어 표면(43)은 밸브 슬라이드(42) 상에서 제1 제어 표면(41)에 대해 직경 방향으로 배치되고, 제1 제어 표면(41)보다 더 큰 축 방향 표면을 포함한다. 이를 통해, 밸브 슬라이드(42)는 제어 표면들(41, 43) 사이의 결과에 따른 힘에 상응하게 변위되며, 그럼으로써 시프팅 부재 라인(52) 내에 인가되고 시프팅 부재(3)의 작동을 위해 이용되는 시프팅 압력이 파일럿 압력에 따라서 설정될 수 있게 된다.

대체되는 방식으로, 시프팅 부재(3)를 작동시키기 위한 유체 시스템은, 파일럿 제어 대신, 직접 제어를 이용한 유체 시스템으로서도 구현될 수 있으며, 이 경우 시프팅 부재 밸브(4)는 압력 제어 밸브 장치(10)에 상응하게 구현된다. 이를 통해, 파일럿 제어를 위해 필요한 부재들(7, 9, 10, 53)은 생략할 수 있다. 그러나 시프팅 부재 밸브(4)의 작동을 위해 필요한 전류는, 파일럿 제어를 이용한 도시된 유체 시스템의 경우보다 더 높으며, 그럼으로써 이 경우 시프팅 부재 밸브(4)의 전자석 부재(1)는 더 크게 구현된다.

자명한 사실로서, 변속기 시프팅 부재(3)는 임의의 방식으로 다르게, 예컨대 경우에 따라 추가로 동기화 장치를 구비한 다판 클러치, 도그 클러치 또는 브레이크로서, 또는 단판 클러치 또는 브레이크로서 구현될 수 있다. 시프팅 부재(3)는 바람직하게는 차량용 다단 변속기에서 여러 가지 변속단을 체결하기 위해, 또는 차량 변속기 샤프트들을 연결 또는 분리하기 위해, 예컨대 변속기 입력 샤프트, 차량 전륜 구동 샤프트, 또는 차축 샤프트의 연결 또는 분리를 위해 이용된다.

1: 전자석 부재
10: 압력 제어 밸브 장치
11: 하우징
12: 자기 코일
13: 자석 요크
131: 홈 단차부
132: 자석 제어 테두리부
14: 전기자
141: 전기자 바
142: 전기자 몸체
143: 접착 방지 디스크
15: 스프링 부재
16: 예압 부재
17: 접촉 장치
18: 베어링
19: 극관
2: 밸브 부재
21: 하우징
22: 필터 스트레이너
221: 필터
222: 스토퍼
23, 24: 시트 밸브
231, 241: 폐쇄 몸체
232, 242: 밸브 오리피스
233, 243: 밸브 제어 테두리부 / 밸브 제어 표면
234, 244: 밸브 개구부
25: 푸시 로드
26, 28: 유동 안내 장치
261, 281: 유동 안내 채널
262: 개구부
27: 중간 챔버
3: 시프팅 부재
31: 실린더
4: 시프팅 부재 밸브
42: 밸브 슬라이드
41, 43: 제어 표면
51: 공급 라인
52: 시프팅 부재 라인
53: 파일럿 제어 라인
6: 저장 탱크
7: 감압 밸브
8: 압력 댐퍼
9: 홀딩 밸브
91: 제어 표면
92: 밸브 슬라이드
93: 탄성 부재
A, T: 유출 영역
AA: 부분
B: 유동 안내 채널(261)의 폭
P: 유입 영역
S: 단면 평면
Alpha: 개구부 각도
Beta: 밸브 제어 테두리부의 각도

Claims (12)

1. 하나 이상의 유입 영역(P)과 제1 및 제2 유출 영역(A, T)을 포함하는 유체용 압력 제어 밸브 장치(10)이며, 제1 및 제2 유출 영역은 서로 연결된 2개의 시트 밸브(23, 24)를 통해 서로 유체 공학적으로 연결될 수 있고, 제1 시트 밸브(23)에 의해 유입 영역(P)으로부터 제1 및 제2 유출 영역(A, T)까지의 유체 유입이 설정될 수 있으며, 제2 시트 밸브(24)에 의해서는 제1 유출 영역(A)과 제2 유출 영역(T) 사이의 유체 유출이 설정될 수 있는, 압력 제어 밸브 장치에 있어서,
   유입 영역(P)에서 제1 시트 밸브(23)의 상류에는, 제1 시트 밸브(23)의 영역 내 유입 유체에 와류를 부여하도록 실행되는 제1 유동 안내 장치(26)가 배치되고,
   제2 유동 안내 장치(28)가 제2 시트 밸브(24)의 상류에서 유체 공학적으로 제1 유출 영역(A)과 제2 유출 영역(T) 사이에 배치되며, 제2 유출 영역(T) 쪽으로 흐르는 유체가 제2 시트 밸브(24)의 영역에서 와류되는 방식으로 구현되는 것을 특징으로 하는, 압력 제어 밸브 장치(10).
2. 제1항에 있어서, 제1 유동 안내 장치(26)는, 제1 시트 밸브(23)를 통해 도달하는 유체가 제1 시트 밸브(23)의 폐쇄 몸체(231)를 따라서 실질적으로 박막 유동의 형태로 흐르는, 압력 제어 밸브 장치(10).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 및 제2 유동 안내 장치(26, 28)는, 제1 시트 밸브(23)를 통과하는 유체 유동의 와류와 제2 시트 밸브(24)를 통과하는 유체 유동의 와류가 동일한 회전 방향을 보유하도록 구현되는, 압력 제어 밸브 장치(10).
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 유동 안내 장치(26)는, 제1 시트 밸브(23)의 밸브 개구부(234)에 대해 적어도 거의 접선으로 유입 영역(P) 내로 합류하는 하나 이상의 유동 안내 채널(261)을 포함하는, 압력 제어 밸브 장치(10).
5. 제4항에 있어서, 하나 이상의 유동 안내 채널(261)은 하류로 제1 시트 밸브(23)의 밸브 개구부(234)의 방향으로 갈수록 깔때기 형태로 가늘어지는, 압력 제어 밸브 장치(10).
6. 제5항에 있어서, 깔때기 형태는 40° 내지 80°의 개구부 각도(Alpha)를 보유하는, 압력 제어 밸브 장치(10).
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 시트 밸브(23)의 밸브 제어 테두리부(233)는 적어도 거의 예각 또는 직각(Beta)으로 구현되는, 압력 제어 밸브 장치(10).
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 시트 밸브(23)의 밸브 개구부(234)는 제1 시트 밸브(23)의 밸브 제어 테두리부(233) 또는 제어 표면의 하류에서 연속해서 확대되는, 압력 제어 밸브 장치(10).
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 및 제2 시트 밸브(23, 24)의 폐쇄 몸체들(231, 241)을 작동시키기 위해 전자석(12, 13, 14)을 포함하는 압력 제어 밸브 장치(10).
10. 제1항 또는 제2항에 따라 구현되는 차량 변속기의 유압 압력 제어 밸브 장치(10).
11. 제6항에 있어서, 깔때기 형태는 60°±10°의 개구부 각도(Alpha)를 보유하는, 압력 제어 밸브 장치(10).
12. 제9항에 있어서, 전자석(12, 13, 14)은 비례 전자석인, 압력 제어 밸브 장치(10).

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