KR100518716B1 - 전기자 댐핑 동작이 있는 비례식 가변형 힘 솔레노이드제어 밸브 - Google Patents

Abstract

유량 제어 시스템에서 유체의 압력을 제어하는 비례식 가변형 힘 솔레노이드 밸브는, 그 안에 솔레노이드 코일을 가진 솔레노이드 하우징과, 솔레노이드 코일에 가해지는 전류에 반응하여 동작하는 전기자(電氣子)와, 솔레노이드 코일 전류에 반응하는 밸브 유압을 확립시키는 방향으로 전기자를 편향(偏向)시키는 편향 스프링을 구비한다. 내부 전기자 단부는 유체 댐핑 챔버에 있는 댐핑 부재와 협력 또는 결합되어 유량 제어 시스템에서 압력 진동으로부터 발생되는 비선형 밸브(non-linear valve) 반응을 감소시킨다.

Description

전기자 댐핑 동작이 있는 비례식 가변형 힘 솔레노이드 제어 밸브

본 발명은 밸브 솔레노이드에 가해지는 전류에 반응하는 유체 압력을 제어하는 비례식 가변형 힘 솔레노이드 작동 밸브(proportional variable force solenoid operated valve)에 관한 것으로서, 특정하게는 제어를 받는 유체 시스템에서 압력 진동에 안정성에 대한 밸브 반응 안정도를 향상시킨 전기자 댐핑 수단을 가진 비례식 가변형 힘 솔레노이드 작동 밸브에 관한 것이다.

이건 출원인이 양수인인 1991년 1월 29일자로 발급된 나즈몰호다(Najmolhoda)의 미국 특허 제 4,988,074호는, 선형 비율의 유량 제어를 유지하면서 크기가 콤팩트하고 제조가가 낮은 비례식 가변형 힘 솔레노이드 제어 밸브를 개시하고 있다. 상기 특허의 비례식 가변형 힘 솔레노이드 제어 밸브는 알루미늄 밸브 부재 하우징의 지역에 대하여 클림핑된 스틸 솔레노이드 하우징에 탭에 의해 기계적으로 함께 연결된 알루미늄 밸브 부재 하우징과 외부 스틸 솔레노이드 하우징을 포함하는 것이다.

비례식 가변형 힘 솔레노이드 제어 밸브는, 전자기 코일에 가해진 전류에 반응하는 완전 개방 밸브 위치와 폐쇄 밸브 위치에 대응하는 위치와의 사이에서의 왕복운동을 위한 코어리스 솔레노이드 보빈(coreless solenoid bobbin)의 보어 홀 내에 전기자의 대향위치 단부에서 저 스프링율 스프링으로 현수되는 페로마그네틱(예, 스틸) 전기자를 구비하는 것이다. 전기자의 위치는, 밸브의 폐쇄 위치 쪽으로 밸브를 편향시키는 압축 코일 스프링의 힘에 대한 영구(permanent) 링 마그네트의 자계력(the force of the magnetic field)과 전자기 코일의 전자계의 가변성 힘(the variable force of an electromagnetic field)을 균형지게 하여 제어된다. 전자기성 코일, 보빈 및 전기자는, 스틸 하우징이 전기자에 전자계의 플럭시 집중을 제공하는 방식으로 스틸 솔레노이드 하우징에 있다. 전기자의 단부에 유량 제어 밸브는, 알루미늄 밸브 하우징에 배치된 밸브 시트와 상관되어 동작하여, 가해진 전류의 크기에 비례하는 방식으로 유량 제어 포트에 유체 압력을 조정하도록 유체 유입구와 유체 교환 포트가 교통한다.

상업용으로 제조된 버전으로 상기 특허의 비례식 가변형 힘 솔레노이드 제어 밸브는, 노즐에서 압축된 분리 스테인리스 스틸 밸브 시트 삽입물과 스테인리스 스틸 볼 밸브를 구비하도록 변경되어진 것이다. 볼 밸브는, 전자기성 코일이 받게 되는 전류의 크기에 비례하는 방식으로 밸브 시트와 관련하여 동작하는 막대형 원통형상 스틸 전기자와 밸브 시트와의 사이에 스테인리스 스틸 케이지에 포획되는 것이다. 전기자가 밸브가 동작하도록 밸브 시트와 관련하여 동작함으로서, 볼 밸브가 보빈에서의 볼 밸브 케이지에 속박 및 밸브 부재 하우징에 유체 압력으로 전기자의 단부를 따르게 된다. 유체 유입구는 코일에 가해진 전류 크기와 비례하는 방식으로 유량 제어 포트에서의 유체 압력이 조정되도록 볼 밸브를 개방하여 유체 배출 포트와 교통하는 것이다.

스플 밸브는 2단계 고속도 흐름성을 제공하도록 밸브 부재 하우징에 배치되는데, 1단계에서는 유입구 포트에 공급되는 압축 유체는 제어 포트를 우회하는 방향으로 스플 밸브의 단부로 흘러가, 코일 스프링 힘을 조정하여 볼 밸브용 크랙킹 압력 프리세트(preset)로 판정되어 제어 포트와 관련된 최대 유체 흐름 스플 위치로 제로 유체 흐름 스플 위치로부터 움직이게 된다. 그 후, 동작 제 2 단계는 코일로의 전류의 크기에 비례하는 방식으로 최소 와 최대 흐름 스플 위치 사이에서 스플 밸브가 움직이어 제어 포트를 통한 유체 흐름을 제어하는 단계를 포함하는 것이다. 상기 상업적으로 제조되는 비례식 가변형 힘 솔레노이드 제어 밸브는 캐스트 알루미늄 트랜스미션 몸체에 또는 외부 노즐 홈과 결합되는 볼트, 또는 클램프 평판에 의해 작동 가능하게 장착되는 것이다.

또한, 1997년 3월 18일 발급된 나즈몰호다의 미국 특허 제 5,611,370호도, 대체로 선형 비율식 유체 압력 제어를 유지하면서 구조 및 제조가 간략한 밸브인, 솔레노이드 및 제어 밸브용 비자기성 하우징을 구비하는 비례식 가변형 힘 솔레노이드 제어 밸브를 개시하고 있다.

자동차 또는 다른 복잡한 유압식 제어 시스템에서 전자기적으로 제어되는 자동 트랜스미션에 비례식 가변형 힘 솔레노이드 제어 밸브의 사용은, 관련된 시스템 성분에서의 공명 조화된 진동(sympathetic harmonic vibration)을 발생하여 불안정한 시스템을 개시하거나 또는 더욱 악화시킬 수 있는 제어된 유체 시스템에서의 유압식 및/또는 전자기성 "노이즈" 소오스가 많이 있게 한다. 유압 시스템 압력 진동의 불안정성은 자동차 성능 또는 신뢰성에 영향을 미치는 해로운 밸브 성능 특성을 창출할 수 있는 것이다. 자동 트랜스미션에서, 비례식 가변형 힘 솔레노이드 제어 밸브는 일반적으로 많은 첨예한 시스템을 제어하며 그 성능은 견실하고 안정적이어야 한다.

압력 제어 솔레노이드가 비제어되는 진동 반응으로 힘을 받게 되어 고유의 전자 및/또는 유압 시스템 노이즈에 반응하면, 전체 유체 시스템이 불안정하게 된다.

본 발명의 목적은 유량 제어 시스템에 노이즈에 대한 안정된 반응을 하는, 특히 전자기 제어 유압식 자동 트랜스미션 적용물에 사용에서, 개량된 밸브를 가진 비례식 가변형 힘 솔레노이드 제어 밸브와 그 제어 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전기자 댐핑 수단에 의해 유량 제어 시스템에서 노이즈에 안정적으로 반응하는 개량된 밸브를 가지는 비례식 가변형 힘 솔레노이드 제어 밸브 및 제어 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 전기 입력 신호의 전류 레벨에 비례하는 유량 제어 시스템에서 압축 유체의 압력을 제어하는 방법 및 비례식 가변형 힘 솔레노이드 제어 밸브를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에서, 비례식 가변형 힘 솔레노이드 제어 밸브는, 솔레노이드(예, 유체 압력 대(對) 솔레노이드 전류)에 공급되는 전류 레벨에 반응하는 밸브 유체 압력이 안정되는 방향으로 전기자를 편향(偏向)시키는 수단과 솔레노이드 하우징에 코일 보빈에 배치된 솔레노이드에 적용되는 전류에 반응하여 동작 가능하고 유체 압력 제어 밸브와 결합된 전기자를 포함하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따라서, 전기자는 전기자의 내부 단부에 의해 결합 또는 접속되는 전기자 댐핑 디스크와 같은 댐핑 부재를 구비하거나 또는 협력하며, 내부 전기자와 인접하여 배치된 유체 댐핑 챔버에서 그와 함께 하는 이동은 유량 제어 시스템 또는 회로에서 전기적, 기계적 및/또는 유압 노이즈로부터 발생되는 압력 진동을 저감시키거나 또는 완화시키는 방식으로 댐핑 부재를 수용하여, 밸브 반응 안정성이 향상된다. 댐핑 부재의 단면 지역 및 댐핑 챔버의 협력 벽과 댐핑 부재의 주위와의 사이에 간극은 이러한 목적에 적합하게 선택된다. 댐핑 부재는 전기자와 일체로 형성되거나 또는 눌러 끼움(press-fit)과 같은 방식으로 그 안에 접속된다. 선택적으로, 댐핑 부재는 압력 진동을 감소하거나 또는 완화하는 방식으로 결합된 전기자로부터 분리시킬 수 있는 것이다.

본 발명의 일 실시예에서, 한정적인 것은 아니지만, 댐핑 챔버는 밸브 또는 노즐 하우스 인접 유체 배출 포트에 배치된다.

댐핑 부재는 한정적인 것은 아니지만, 솔레노이드 유니트의 크기를 감소하면서, 전기자 쪽으로 바로 자기 플럭스를 향하게 하는 향상된 자기 플럭스 캐리어를 제공하는 스틸과 같은 영구 자화 재료(magnetically permeable material)로 제조될 수 있는 것이다.

본 발명의 구성 및 작용을 첨부 도면을 참고로 이하에 기술한다.

도 1을 참고로, 비례식 가변형 힘 솔레노이드 제어 밸브(10)는, 본원에 그 기술이 참고로 기술되어져 있는 이건 출원인에게 양도된 나즈몰호다의 미국 특허 제 4,988,074호에 기술된 일반적인 타입의 유량 제어 밸브를 제공하는 방식으로 원통형 솔레노이드 하우징(19b)에 배치된 솔레노이드(14)와 밸브 또는 노즐 하우징(19a)에 배치된 밸브 관련 성분과 밸브 부재(12)를 구비한다. 밸브 하우징(19a)은 알루미늄으로 제조되며, 반면에 솔레노이드 하우징(19b)은 미국 특허 제 4,988,074호에 따른 스틸 또는 다른 페로마그네틱 재료를 포함할 수 있는 것이다. 밸브 하우징(19a)과 솔레노이드 하우징(19b)은, 그 기술이 본원에 기술된 소량 또는 무 자기 영속성의 비자성 재료로 제조된 공유 하우징이 있는 나즈몰호다의 미국 특허 제 5,611,370호에 따르는 단일 공유 하우징으로 형성되거나 또는, 미국 특허 제 4,988,074호에 도시된 바와 같은 밸브 하우징(19a)의 환형 어깨부 위에 클림핑되는 솔레노이드 하우징(19b)의 탭(도시 않음)에 의해 함께 연결되는 것이다.

공유 또는 단일 하우징용으로 특히 적절한 재료에는 밸브 부재(12)와 솔레노이드(14)를 수용하는데 필요한 하우징 구조로 주조 또는 사출성형으로 형성되는 알루미늄 및 그 합금 또는 열가소성재가 포함된다. 공유 하우징은 밸브(12) 및 관련 밸브 성분을 둘러싸는 노즐 하우징 섹션 또는 지대와 솔레노이드(14)를 둘러싸는 하우징 섹션 또는 지대를 포함하는 것이다.

도 1을 참고로, 솔레노이드(14)는 솔레노이드 하우징(19b)(또는 공유 하우징 실시예의 솔레노이드 하우징 섹션)에 배치되고 그리고 그 종축선을 통하는 원통형상 보어 홀(20)을 가진 성형된 플라스틱 보빈(18)의 원통 면 주위에 감겨진 전자기 솔레노이드 코일(16)을 구비하는 것이다. 보빈(18)은 열가소성재로 충진된 글래스로 제조된다. 페로마그네틱 재료(예, 스틸)로 형성된 축선 방향으로 신장된 원통형 전기자(22)는, 전기자의 후방 최외측 단부(22a)에 장착된 얇은 로우 스프링 율 스프링(24)에 의해 플라스틱 보빈(18)의 보어 홀(20) 내에 현수 된다.

평판 스프링(24)은 그 기술이 본원에 참고로 기술된 상기 나즈몰호다의 미국 특허 제 4,988,074호에 기술된 타입의 것이다. 즉, 스프링 평판은 상기 '074호 특허의 도 5에 도시된 스프링 구조용으로 매우 낮은 비율 스프링을 제공하는 풀 하드 오스테나이트 스테인리스 스틸(full hard austenitic stainless steel)과 같은 매우 얇은 비자기성 오스테나이트 스테인리스 스틸로 형성된다. 평판 스프링(24)의 내부 둘레에는, 보빈(18) 내에서 축선 종 방향 이동이 자유롭게 전기자(22)에 장착되도록 전기자(22)의 후방 외부 단부(22a)에 장착된 하프 하드 브레스 환형 리테이너(27)와 하프 하드 브레스 평판 환형상 리테이너 부재(23)로 장착된다. 전기자의 대향측 전방 내부 단부(22b)는 유사한 선택적인 평판 스프링(26)에 의해 지지를 받는다. 평판 스프링(26)은 이하에 기술되는 바로서 댐핑 챔버(80)에 수용되는 댐핑 부재(25)의 축 둘레에 의한 것을 제외하고, 지지되지 않는 전기자(22)의 내부 단부(22b)가 있는 도 1 의 실시예로부터 생략될 수 있는 것이다.

평판 스프링(24)의 외부 둘레는 알루미늄 합금(예, 알루미늄 합금6061 T6)으로 제조된 밸브 하우징 캡 또는 클로우저(closure)(46)의 대항 환형 단부와 코일 보빈(18)의 반경방향 확장 환형 단부 프랜지(18h)사이에 장착된다. 솔레노이드 하우징(19a)은 적층 공차를 수용하도록 그 사이에 벨베레 파(Bellvelle wave) 워셔(47)에 나타낸 것과 같은 캡 또는 클로우저(46)를 덮는 환형상 단부 플랜지(19e)를 구비한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 전기자(22)의 내부 단부(22b)는 순차적으로 스틸 볼 밸브(38)와 결합하는 유체 댐핑 부재(25)와 협력 동작한다. 볼 밸브(38)는 밸브 또는 노즐 하우징(19a)에서 압축되는 볼 밸브 케이지 삽입물(21)에 있는 환형상 밸브 시트(21a)와 협력 동작한다. 볼 밸브(38)와 밸브 시트(21a)는 이하에 기술되는 방식으로 배출 포트(74)로 유체를 전환시키는 유체 전환 밸브를 형성한다. 댐핑 부재(25)의 원통형 축선 샤프트 섹션(25a)은 전기자(22)와 동일 축선으로 그 위에 댐핑 부재를 고정하도록 도시된 바와 같이 전기자(22)의 내부 단부(22b)에 원통형 카운터보어(counterbore) 내로 압축된다. 선택적인 카본 스틸 플럭스 워셔(W)는, 전기자의 내부 단부에 전자기 플럭스가 집중하도록 본원에 참고로 기술된 상술된 미국 특허 제 4,988,074호에 의거 보빈(18)에 있는 리세스에 설치된다.

축선적(axially) 자화(磁化) 링 마그네트(34)는 솔레노이드 코일(16)의 축선 후 방향으로 보빈(18)의 후방 단부에 환형 리세스(36) 안에 배치된다. 링 마그네트(34)는 콤팩트 솔레노이드에서 발생되는 감소된 크기의 마그네트의 사용을 허용하는, Sm-Co 또는 Nd₂Fe₁₄B와 같은 희토류 영구 자석 물질로 형성된다. 링 마그네트(34)는 코일(16)로의 전류의 부재시에도 전기자(22)를 대체로 충만시키는 영구 자계(磁界)를 발생한다. 따라서, 상당히 작은 자계가 밸브 개방 위치(볼 밸브(38)가 밸브 시트(21a)에서 비안착(unseat)되는 장소)에 대응하는 도 1에 좌측으로의 축선 위치와 밸브 폐쇄 위치(볼 밸브(38)가 밸브 시트(21a)에 안착되는 장소)에 대응하는 도 1에 도시된 축선 위치와의 사이에서 전기자(22)를 동작시키는데 필요하다.

볼 밸브(38)는 밸브 시트(21a)와 전기자(22)의 내부 단부와의 사이에 도시된 바와 같이 스테인리스 스틸 삽입물(21)에 기계가공 또는 다른 방식으로 형성된 평면측 리세스 또는 케이지에 수용되어 측면을 형성한다. 이러한 밸브 배열로, 볼 밸브(38)가 전기자 단부(22b)에 대한 코일 스프링(42)에 의해 편향되어 볼 밸브에 유체 압력에 의해 그리고 삽입물(21)에 포획되는 힘에 의해 밸브 시트(21a)를 향하거나 또는 이격지는 방향으로의 전기자(22)의 이동이 따르게 된다.

코일 압축 스프링(42)(스프링 편향 수단)은 밸브 하우징 캡 또는 클로우저(46)의 중앙 축선 방향 연장 돌출부(46a)와 축선 전기자 단부(22a)와의 사이에 원통형 전기자 카운터보어에 트랩 된다. 돌출부(46a)는 캡(46)의 내부 면 또는 벽과 결합하는 스프링(42)의 단부를 가진 코일 스프링(42)을 수용한다. 전기자(22)는 솔레노이드 코일(16)에 전류의 흐름이 없으면 코일 스프링에 의해 밸브 폐쇄 위치로 편향된다. 캡 또는 클로우저(46)는 도시된 바와 같이 트랩 스프링(24)에 대한 보빈(18)의 원통형 카운터보어에 수용되는 원통형 외부 면을 구비한다.

플라스틱 커넥터 몸체(52)는 보빈(18)에 장착되며 그 안에 적절한 트인 구멍(19f)을 경유하여 솔레노이드 하우징(19b)에서 유출된다. 전기 접점(54)(한 개 만 도시)은 보빈(18)을 통하고 그리고 커넥터 몸체(52)에 구멍을 통해서 연장되는 것이다. 상기 전기 접점(54)은 나즈몰호다의 미국 특허 제 4,988,074호에 있는 것이다. 전기 접점(54)의 단부는 교류원(도시 않음)으로부터의 전류 신호 수신을 위해 전자기 코일(16)의 와이어에 접속된다.

본 발명의 일 실시예에 따라서, 전기자 댐핑 부재(25)는 내부 전기자 단부(22b)에 수용되는 샤프트 섹션(25a)에 배치되는 디스크 형상 섹션(25b)을 구비한다. 디스크 섹션(25b)은 원통형 리세스 또는 공동을 가지어 그 볼 밸브 측에 컵 형상 디스크 단부를 형성하므로 중량이 감소되고 샤프트 섹션(25a)과 전기자(22)의 종축선으로부터 반경방향으로 연장되는 것이다. 전기자 댐핑 부재는, 솔레노이드 유니트의 크기를 감소시키면서 전기자 단부(22b) 내로 바로 마그네틱 플럭스가 향해지도록 개량된 마그네틱 플럭스 캐리어를 제공하는 스틸과 같은 페로마그네틱 재료를 포함한다. 선택적으로, 전기자 댐핑 부재(25)는, 본 발명이 임의적인 특정한 댐핑 재료로 제한하는 것은 아니므로, 열가소성 또는 다른 비자기성 영속성 재료로 충진된 글래스와 같은 플라스틱 재료를 포함할 수 있는 것이다.

컵 형상 디스크 또는 섹션(25b)은, 밸브 또는 노즐 하우징(19a)에 배치된 원통형 댐핑 챔버(80)와 협력 동작하여 유량 제어 시스템 또는 회로 즉, 밸브(12)로 제어되는 자동 트랜스미션 회로와 같은 유체 시스템 또는 회로에서, 전기적, 기계적, 및/또는 유압 노이즈로부터 발생되는 압력 진동을 절감 또는 완화시키는 원통형 외부 둘레 면(25c)을 구비한다. 이러한 목적으로, 여기에는 원통형 챔버 벽(80a)과 댐핑 부재(25)의 외부 원통형 둘레 면(25c)과의 사이에 제어를 받는 간극이 있다. 댐핑 챔버(80)는 밸브 또는 노즐 하우징(19a)에 기계 가공되거나 또는 다르게 형성되어 지고 그리고 배출 포트(74)(도면을 벗어나 연장되어 도시 않은 2개 추가 배출 포트가 있는 도시된 2개)와 교통한다.

제어 밸브가 유압식 트랜스미션 유체에 완전 함몰되는 자동 트랜스미션 적용물에 동작에서, 댐핑 챔버(80)는 일반적으로 댐핑 챔버(80)에 약간의 공기가 있더라도 그 안에 우세한 유압 유체를 가질 것이다.

본 발명의 실시예에 의거, 댐핑 챔버(80)의 협력동작 벽(80a)과 면(25c)사이에 간극과 댐핑 부재(25)의 단면 지역이, 비선형 밸브 반응 성능에서 발생하는 압력 진동으로, 유량 제어 시스템 또는 회로에서 노이즈로부터 초래되는 압력 진동을 절감 또는 완화하는데 유효하게 선택된다. 디스크 섹션(25b)의 단면 지역 예는(댐핑 부재(25)의 외경을 사용하여 연산된 단면 지역) 0.039인치²(댐핑 부재 디스크 섹션의 외경 0.54인치)이다. 이러한 예에서의 댐핑 부재(25)의 단면 지역용으로, 대략 0.005인치의 반경 간극예가 기어 시프트 유압형 회로를 제어하는데 유압식 자동 트랜스미션 적용물에 사용용으로 채택되는 도 1에 도시된 비례식 가변형 힘 솔레노이드 유량 제어 밸브용으로 챔버 벽(80a)과 디스크 면(25c) 사이에 제공된다. 보다 일반적으로, 상술된 반경 틈새는, 0.550 내지 0.551인치 내경을 갖는 댐핑 챔버에 0.070 내지 0.074인치 범위에 면(25c)의 축선 길이 그리고 0.540 내지 0.542인치 범위에 디스크 섹션 외경용으로 0.004 내지 0.0055인치 범위에 있어서, 본 발명이 이러한 면에서 제한되는 것은 아니지만, 0.0003 내지 0.0004인치²의 범위에서 댐핑 지대를 제공한다. 유효하게, 댐핑 챔버(80)와 댐핑 부재(25)는, 벽(80a)과 면(25c)과의 사이에 구속을 받는 간극 지역을 통해서 이동되어야 하는 우세한 유압 유체를 포함하는 트랩 용량 유체를 제공하며, 그리고 이렇게 하여서 유량 제어 시스템 또는 회로에 전기적, 기계적, 및/또는 유압 노이즈로부터 발생되는 압력 진동을 경감 또는 완화하는 것이다.

밸브 또는 노즐 하우징(19a)은, 축선 방향으로의 왕복운동용 스플 단부 지역에서 근접 설치 활주방식으로 통로(66)에 수용되는 알루미늄 합금 스플(67)(예, Al합금 6262)을 수용하기에 적합한 원통형 구조로 이루어진 종 방향 통로(66)를 구비한다.

하우징(19a)은 캐스트 알루미늄 트랜스미션 몸체(도시 않음) 또는 다른 유량 제어 시스템에 있는 보어 또는 챔버(도시 않음)에 배치된다. 밸브 하우징(19a)에 외부 O링 기밀부(S1, S2)는 트랜스미션 하우징에서 기밀되고 트랜스미션 유압 회로의 공급 및 제어 라인 또는 도관(도시 않음)을 분리한다.

밸브 하우징(19a)은 압축 유체 공급 또는 유입구 포트(72), 다수개의 제어 포트(83), 제어 포트(83)와 상관된 다수개의 제 1 배출 포트(81), 그리고 볼 밸브(38)와 관련된 다수개의 제 2 배출 포트(74)를 구비하는 것이다. 밸브 하우징(19a)은 볼 밸브(38)와 교통하는 댐핑 챔버(80)와 순차적으로 배치된 각각의 배출 포트(74)를 구비한다. 상기 포트는 캐스트, 기계가공, 또는 다른 방식으로 밸브 하우징(19a)에 형성된다. 제어 포트(83), 배출 포트(81), 및 배출 포트(74)는 노즐 섹션(19a) 주위에 원주 둘레로 이격져 있다. 일반적으로, 2개 제어 포트(83), 4개 배출 포트(81), 및 4개 배출 포트(74)가 밸브 하우징(19a)에 제공된다. 관형 유체 필터 스크린 조립체(FSA)는 리테이너(75)에 의해 노즐 하우징(19a)에서 유지되고 O링(77)에 의해 그곳에서 기밀 된다. 상기 조립체는 필터지지 링(R)에 포개진 트인 구멍(OP)을 통해 유체가 흐르도록 허용되게 도시된 바와 같이 유입구 및 제어 포트(72, 83) 위에 놓여지는 필터 스크린(F)을 구비하며 그리고 유체에 주어질 수 있는 해로운 먼지 및 파편 미립자가 유입되는 것을 방지한다. 필터 스크린(F)은 지지 링(R)에서 수행된다.

유입구 포트(72)는 차례로 스플(67)의 방사상 유체 통로(67a)와 교통하는 환형상 챔버(73)와 교통한다. 통로(67a)는 그 안에 압축 끼움되는 오리피스 플러그(67h)를 가진 스플(67)의 종 방향 중앙 통로(67b)와 교통한다.

활주성 스플 밸브(67)는 밸브 하우징(19a)에 배치되어 2단계 동작을 제공하며, 여기서 제 1단계에서는, 압력 유체가 스프링(68)에 의해 편향되는 도 1에 도시된 바와 같이 하우징 정지 단부 벽(인접 삽입물(21))에 대하여 맞닿아 있는 스플 밸브의 내부 단부(67c)와, 코일(16)로의 전류가 없는 밸브 시트(21a)에 대하여 안착 배치된 볼 밸브(38)를 가진 유입구 도는 공급 포트(72)에 제공되는 것이다. 결과적으로, 유입되는 유체의 흐름이 제어 포트(83)를 우회하게 되고 그리고 밸브 삽입체(21)의 축선 방향 유체 통로로 스플 통로(67a, 67b) 및 오리피스 플러그(67h)를 통해 흐르도록 방향이 정해진다. 볼 밸브(38)는 개시적으로 코일 스프링(42)의 힘을 받아서 밸브 시트(21a)에 안착된다. 제어 포트(80)에 대한 최소 유체 흐름 스플 밸브 위치에 대응하는 스플 밸브(67)의 위치는, 환형상 스플 제어 랜드(67e)가 유입구 포트(72)와 교통되지 않을 때 발생하는 것이다. 그런데, 일단 유체가 밸브 시트(21)에 도달하면, 유체 압력은, 스프링(68)에 대항하여 도 1에 우측으로 스플 밸브(67)가 이동하여 폐쇄된 배출 포트(81)와 유입구 포트(72)로의 환형상 제어 랜드(67e)와 충분하게 교통하는 레벨까지 증가한다. 이러한 스플 밸브(67)의 위치는 제어 포트(83)에 대한 최대 유체 흐름 스플 밸브 위치에 대응하여, 환형상 스플 제어 챔버는 유입구 포트(72)와 교통하게 된다. 또한, 유입구 포트(72)와의 스플 제어 랜드(67e)의 교통은 통로(67g)를 경유하여 제어 압력 포트(83)로 스플 밸브(67)의 단부(67d)를 교통하는 것이다. 따라서, 대기 상태 흐름 조건이 실현되면 스플 밸브(67)의 대향위치 단부가 유체 압력을 동일하게 받게 된다.

그 후, 제 2 단계의 작업은 상기 최소 및 최대 흐름 스플 위치와의 사이에 스플 밸브 이동으로 제어 포트(83)를 통해 흐르는 유체를 제어하는 단계를 포함하는 것이다. 스플 밸브의 이동은 선형 비례식 방식으로 유체 압력이 변경하도록 배출 포트(74)를 통해서 밖으로 밸브 시트(21a)로부터 유체를 전환시키어 제어되는 것이다. 예를 들면, 전류는, 볼 밸브(38)가 받는 유체 압력 힘에 더하여 코일(16)에 가해지는 전류 레벨로 선형 비례식 방식으로 전기자(22)가 이동하도록 스프링 평판(24)의 약간의 힘과 코일 스프링(42)을 극복하는 전자기 계를 생성하도록 접점(54)을 경유하여 코일(16)로 공급되는 것이다. 볼 밸브(38)가 전기자(22)와 이동함으로, 볼 밸브(38)는 코일에 가해지는 전류에 대해 선형적 비율 방식으로 개방되고 그리고 밸브 하우징(19a)의 배출 포트(81)와 제어 포트(83)에 대한 상기 최소 및 최대 유체 흐름 스플 위치 사이에서 선형 비례식 방식으로 스플 밸브 위치를 제어하도록 스플 밸브부재 단부에 유체 압력이 비평형 되게 배출 포트(74) 밖으로 유체를 전환시킨다. 이것은 차례로 솔레노이드(14)의 코일(16)에 제공되는 전류량에 직접적으로 비례하는 전기자(22)의 선형 이동에 따라서 볼 밸브(38)의 개방과 직접적으로 비례하는 제어 포트(83)를 이탈하는 유체 흐름을 제공한다.

상술된 상기 스플 이동은 유체 흐름 제어의 네가티브 게인 모드를 제공하고, 여기에는 코일(16)에 대한 전류 증가에 비례하는 제어 포트(83)에서의 유체 압력에 선형 감소가 있다. 그런데 유체 흐름 제어의 포지티브 게인 모드는 상술된 미국 특허 제 5,611,370호에 기술된 바와 같이 코일(16)에 전류가 흐르는 전기자(22)의 위치에 의해 정해지는 완전 개방 위치에서의 볼 밸브(38)에 유입구 포트(72)를 통해 공급 압력이 유입되고 그리고 코일(16)에 전류의 흐름을 역류시키어 기술된 비례식 가변형 힘 유량 제어밸브(10)에 의해 달성될 수도 있는 것이다.

비례식 가변형 힘 솔레노이드 제어 밸브(10)는 포지티브 또는 네가티브 게인모드로의 작동여부와 관계없이, 전기자 디스크(25)와 댐핑 챔버(80)는, 압력 진동이 차례로 비선형 밸브 반응 행동에서 발생되는, 유량 제어 시스템 또는 회로에서 전기적, 기계적, 및/또는 유압 노이즈로부터 초래되는 유체 압력 진동을 감소 또는 완화하도록 협력 동작한다. 전자식 제어 자동 트랜스미션 적용물에서, 제어 시스템 또는 회로에서의 전기기계적 노이즈는 트랜스미션 제어 모듈(예, 채프(chopped) 펄스 폭 제어 신호) 및 트랜스미션 몸체에서 클러치 또는 시프트 밸브의 진동에서 발생되며 그리고 유체 압력 진동과 비 선형 밸브 반응을 생성한다.

도 2를 참고로, 본 발명의 다른 실시예를 설명하며 도 1에서와 유사부분에 대한 지칭은 번호에 프라임을 사용하여 나타내었다. 도 2의 실시예는 댐핑 부재(25')의 디스크 섹션(25b')이 컵 형상이 아닌 것이 도 1의 것과 다른 것이며, 상술된 바로서 챔버(80')의 원통형 벽(80a')과 협력 동작하는 원통형 외부 면(25c')이 있는 도시된 평탄한 디스크 구조가 제공되는 것이다. 도 1의 평판 스프링(26)은 도 2에는 주어지지 않는다. 전기자 댐핑 부재(25')는 유량 제어 시스템 또는 회로에 노이즈로부터 발생되는 유체 압력 진동을 절감 또는 완화하도록 챔버(80')와 협력 동작하게 도 1용으로 상술된 바와 같은 방식으로 챔버(80')에 수용된다.

도 3을 참고로, 본 발명의 다른 실시예를 기술하며, 여기서 도 1의 것과 유사한 것에는 도면 번호에 이중 프라임을 부여하여 나타내었다. 도 3의 실시예는 댐핑 부재(25")가 전기자(22")로부터 분리되고 그리고 그곳에 접속되지 않는 것이 도 1과는 다른 것이다. 더욱이, 원통형 댐핑 챔버(80")에 있는 분리 컵 형상 댐핑 부재 또는 디스크(25")는 전기자의 내부 단부(22b")에 견고하게 압축끼움 되는 원통형 플러그(27")에 의해 결합된다. 플러그(27")는 둥근 노우즈(27a")를 구비하여 댐핑 부재 또는 디스크(25")와의 인접점 접점부를 제공한다. 전기자 댐핑 부재 또는 디스크(25")는 도 1용으로 상술된 방식으로 챔버(80')에 수용되어 그 원통형 외부 면(25c")이 유량 제어 시스템 또는 회로에서의 노이즈로부터 초래되는 유체 압력 진동을 경감 또는 완화하도록 원통형 챔버(80')와 협력 동작한다.

도 2 및 도 3의 실시예는 도 1의 실시예와 유사한 방식으로 동작하여 유체 압력을 제어하고 그리고 댐핑 부재(25', 25")와 각각의 댐핑 챔버(80', 80")와의 사이에 협력동작으로 유량 제어 시스템에서의 압력 진동에 대한 밸브 반응 안정성을 향상시킨 것이다.

본 발명의 상술된 실시예에서, 스플 스프링(68, 68', 68")은 생략 가능한 것이며 그리고 상술된 미국 특허 제 5,611,370호에 기술된 바와 같은 스플을 편향시키는데 사용되는 유체 압력은 본원에 이미 기술되어진 것이다.

기재된 본 발명의 전자식 트랜스미션용의 비례식 가변형 힘 솔레노이드 밸브와 유량 제어 디바이스의 양호한 실시예는 본 발명의 정신 또는 범위를 이탈하지 않는 범위 내에서의 변경 및 변화를 가할 수 있는 것임이 당 분야의 기술인에게는 용이하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따르는 비례식 가변형 힘 솔레노이드 유량 제어 밸브의 실시예를 나타내는 종단면도.

도 2 는 본 발명의 다른 실시예에 따르는 비례식 가변형 힘 솔레노이드 유량 제어 밸브의 실시예를 나타내는 종단면도.

도 3 은 본 발명의 다른 실시예에 따르는 비례식 가변형 힘 솔레노이드 유량 제어 밸브의 실시예를 나타내는 종단면도.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

10 : 비례식 가변형 힘 솔레노이드 밸브 12 : 밸브 부재

14 : 솔레노이드 16 : 솔레노이드 코일

18 : 보빈(bobbin) 20 : 보어 홀

22 : 원통형 전기자 24 : 스프링

25, 25', 25" : 댐핑 부재 38 : 볼 밸브

67 : 스플(spool) 밸브 68, 68', 68" : 스플 스프링

80, 80', 80" : 댐핑 챔버

Claims (14)

1. 유량 제어 시스템에서 유체의 압력을 제어하는 비례식 가변형 힘 솔레노이드 밸브에 있어서, 상기 밸브는, 그 안에 솔레노이드 코일을 가진 하우징과, 솔레노이드 코일에 가해지는 전류에 반응하여 동작 가능한 전기자와, 솔레노이드 코일 전류에 반응하는 밸브 유체 압력을 확립시키는 방향으로 전기자를 편향시키는 수단과, 그와 같이 동작하도록 전기자와 협력 동작하는 댐핑 부재를 포함하며, 상기 댐핑 부재는 유량 제어 시스템에 압력 진동으로부터 초래되는 비선형 밸브 반응이 감소하도록 하우징에 유체 댐핑 챔버에 수용되는 것을 특징으로 하는 비례식 가변형 힘 솔레노이드 밸브.
2. 제 1 항에 있어서, 댐핑 부재는 전기자의 내부 단부에 접속되는 것을 특징으로 하는 비례식 가변형 힘 솔레노이드 밸브.
3. 제 1 항에 있어서, 댐핑 부재는 전기자로부터 분리되어 전기자의 내부 단부에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 비례식 가변형 힘 솔레노이드 밸브.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 댐핑 부재는 그 내부 단부에 컵 형상 공동을 구비하는 것을 특징으로 하는 비례식 가변형 힘 솔레노이드 밸브.
5. 제 1 항에 있어서, 댐핑 챔버는 유량 제어 밸브가 그 안에 있는 노즐 하우징에서 한정되는 것을 특징으로 하는 비례식 가변형 힘 솔레노이드 밸브.
6. 제 1 항에 있어서, 댐핑 챔버는 유체 배출 포트에 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 비례식 가변형 힘 솔레노이드 밸브.
7. 제 1 항에 있어서, 전기자 디스크는 전기자 쪽으로 마그네틱 플럭스를 운반하도록 영구 자화(磁化) 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 비례식 가변형 힘 솔레노이드 밸브.
8. 제 6 항에 있어서, 전기자 디스크는 스틸로 제조되는 것을 특징으로 하는 비례식 가변형 힘 솔레노이드 밸브.
9. 제 1 항에 있어서, 댐핑 챔버의 협력동작 벽과 댐핑 부재의 둘레와의 사이에 간극과 댐핑 부재의 단면 지대는, 밸브 반응 안정성 향상을 위해서 유량 제어 시스템 또는 회로에 전기적, 기계적, 및 유압 노이즈로부터 초래되는 압력 진동을 감소하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 비례식 가변형 힘 솔레노이드 밸브.
10. 제 1 항에 있어서, 0.0003 내지 0.0004인치² 범위에서 댐핑 챔버의 벽과 댐핑 부재의 둘레부와의 사이에 댐핑 지대를 가지는 것을 특징으로 하는 비례식 가변형 힘 솔레노이드 밸브.
11. 전기자가 동작하도록 비례식 가변형 힘 솔레노이드 밸브의 솔레노이드 코일에 가해지는 전류에 반응하는 비례식 가변형 힘 솔레노이드 밸브를 사용하는 유량 제어 시스템에 유체의 압력을 제어하는 방법에 있어서, 상기 유체 압력 제어방법은 유량 제어 시스템에 압력 진동으로 발생되는 비선형 밸브 반응을 절감하는 방식으로 협력 동작하는 유체 댐핑 챔버에 전기자의 내부 단부로 댐핑 부재를 동작시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유량 제어 시스템에 유체 압력 제어방법.
12. 제 11 항에 있어서, 댐핑 부재는 전기자의 내부 단부에 견고하게 접속되어 전기자를 동작시키는 것을 특징으로 하는 유량 제어 시스템에 유체 압력 제어방법.
13. 제 11 항에 있어서, 댐핑 부재는 전기자로부터 분리되어 그와 같이 동작하도록 전기자의 내부 단부에 의해 접촉되는 것을 특징으로 하는 유량 제어 시스템에 유체 압력 제어방법.
14. 유량 제어 시스템에 유체의 압력을 제어하는 비례식 가변형 힘 솔레노이드 밸브에 있어서, 상기 밸브는, 그 안에 솔레노이드 코일을 가진 하우징과, 솔레노이드 코일에 가해지는 전류에 반응하여 동작 가능한 전기자와, 솔레노이드 코일 전류에 반응하는 밸브 유체 압력을 확립시키는 방향으로 전기자를 편향시키는 수단과, 그와 같이 동작하도록 전기자와 협력 동작하는 원통형 댐핑 부재를 포함하며, 상기 댐핑 부재는 유량 제어 시스템에 압력 진동으로부터 초래되는 비선형 밸브 반응이 감소하도록 선택된 댐핑 챔버의 협력 동작하는 벽과 댐핑 부재와의 사이에 간극과 상기 댐핑 부재의 단면 지대가 있는 하우징에 원통형 유체 댐핑 챔버에 수용되는 것을 특징으로 하는 유량 제어 시스템에 유체의 압력을 제어하는 비례식 가변형 힘 솔레노이드 밸브.