KR20030063187A - 솔레노이드 작동식 가변 유출 압력 제어 밸브 및 그 내의자동 입구 차단부 제공 방법 - Google Patents

Abstract

솔레노이드 작동식 유출형 포트 압력 제어 밸브는 제어 압력 신호 포트와 배출 포트 사이의 밸브 시트에 대해 이동 가능한 환형 밸빙(valving) 표면을 장착한 작동 로드를 구비한다. 입구 밸브 시트는 입구 포트와 입구부를 차단하기 위해 그 위에 안착된 볼 밸브를 장착한 제어 압력 신호 포트 사이에 형성된다. 아마츄어에 연결된 작동 로드는 입구 밸브 시트를 통해 연장하고 볼 밸브를 개방하며, 그 후 작동 제어 유출 유동상의 환형 밸빙 표면을 배출부로 개방하고, 그에 따라 신호 출구 포트내의 압력을 해제한다.

Description

솔레노이드 작동식 가변 유출 압력 제어 밸브 및 그 내의 자동 입구 차단부 제공 방법{SOLENOID OPERATED VARIABLE BLEED PRESSURE CONTROL VALVE WITH INTEGRAL SHUTOFF FEATURE}

본 발명은 솔레노이드 작동식 밸브에 관한 것이며, 특히 고압 입구 포트에 연결된 밸빙(valving) 챔버, 밸브가 밸빙 챔버로부터 일반적으로 펌프 복귀부 또는 집수부에 연결된 배출부로의 압력 유동을 제어함으로써 작동하는 배출부 또는 유출부를 구비하는 형태의 밸브에 관한 것이다. 이러한 형태의 압력 제어 밸브는 유압 작동식 장치 및, 특히 전기적으로 제어된 차량용 자동 전환식 변속을 위한 제어 시스템에 폭넓게 사용되는 것으로 밝혀졌다.

승용차 및 경량 트럭용 변속 장치는 클러치 유압 액추에이터로의 유동을 제어하기 위한 스풀 밸브와 같은 밸브에 제공된 안내 유압 유체의 압력을 제어하는 솔레노이드 작동식 밸브에 의해 변속 장치내의 속도 비율에 영향을 미치도록 클러치를 제어하기 위한 유압 작동식 액추에이터를 사용한다.

솔레노이드 작동식 밸브는 자동 변속기내의 클러치 전환 제어를 작동시키기 위한 스풀 밸브로의 안내 유동을 제어하기 위해 사용되며, 전환 액추에이터 이동이 요구되지 않고 그에 의해 변속기 유압 유체 펌프상의 전반적인 하중이 감소할 때,안내 회로내의 가압된 유체 유동의 최소화가 바람직한 것으로 밝혀졌다.

이러한 적용에서, 솔레노이드 작동식 밸브는 밸빙 챔버로부터 배출부 또는 집수부로의 유출 유동을 제어하도록 작동되며, 밸빙 챔버로의 공급 압력의 완전한 차단을 제공하기는 어렵다. 밸브의 작동력을 감소시키는 것이 요구되는 솔레노이드 작동식 유출 밸브에 대해 완전한 입구 차단을 제공하는 것이 특히 어렵다. 솔레노이드 작동식 유출형 압력 제어 밸브가 사용되며, 완전한 입구 차단 밸브 기능을 갖는 것은 매우 고비용이고 결과적으로 높은 개방력의 요구가 초래되는 것으로 밝혀졌다. 이것은 차단 밸브가 이 차단 밸브상에 작용하는 유입 또는 공급 압력의 전체 힘에 대항하여 재개방되어야 하기 때문이다.

따라서, 신호 출구 포트로의 압력의 제어를 유지하기 위한 배출부 또는 집수부로 압력을 배출시키는 형태의 솔레노이드 작동식 압력 제어 밸브의 입구를 완전히 차단하는 방법 또는 수단이 제공되는 것과, 비교적 낮은 제조 비용과, 용이한 제조 및 조립과, 예컨대 차량용 자동 전환 변속기와 조우하는 연장된 서비스에서 신뢰성 있는 밸브를 제공하는 것이 오랫동안 요구되었다.

본 발명은 밸빙 챔버가 압력 제어 신호 출구 포트와 개방 연통하게 고압 입구와 밸빙 챔버 사이에 볼 체크 밸브를 포함하는 입구 차단부를 구비하는 솔레노이드 작동식 압력 제어 밸브를 제공한다. 환형 밸브 시트는 밸빙 챔버와 배출 포트사이에 형성되며, 퍼펫(poppet)형 밸브는 아마츄어에 연결되고, 신호 출구 포트에제어 압력을 제공하기 위해 배출 포트로의 제어 유출 유동용 밸브 시트에 대한 제어를 위해 이동 가능하다. 퍼펫 밸브는 볼 체크 밸브의 개방에 영향을 미치도록 밸브를 통해 그로부터 연장하는 로드를 구비한다. 소정의 전류 유동 레벨에서의 솔레노이드의 최초 가전시에, 체크 밸브는 밸빙 챔버로의 공급 압력에서 유체 수용하도록 개방되어 있고, 밸빙 챔버로부터 배출 포트로의 유출 유동은 밸브 시트에 대한 퍼펫의 이동에 영향을 미치도록 솔레노이드를 가전함으로써 제어된다. 신호 출구 포트내의 제어 압력은 유압 하중 서킷에 연결되도록 의도된다.

도 1은 본 발명의 솔레노이드의 하부 부분의 단면도,

도 2는 체크 볼 시트를 도시하는 도 1의 부분의 확대도,

도 3은 도 1의 체크 볼 보유 밸브의 사시도,

도 4a는 분할선(Ⅳ-Ⅳ)을 따라 분할된 도 1의 밸브의 좌측부 사시도,

도 4b는 분할선(Ⅳ-Ⅳ)을 따라 분할된 도 1의 밸브의 우측부 사시도,

도 5는 본 발명의 밸브 조립체 및 종래 기술의 코일 전류의 기능으로서 플로팅된 배출 포트 유동을 도시적으로 나타낸 도면.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

12 : 솔레노이드 작동자14 : 코일

16 : 아마츄어18 : 밸브 몸체

22 : 플랜지26 : 밸빙 챔버

28 : 배출 또는 집수 복귀 포트32, 58 : 밸브 시트

36 : 나사 체결 링38 : 체크 볼

40 : 보유자44 : 스프링

52 : 로드

도 1, 도 2, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 밸브 조립체는 일반적으로 참조부호(10)로 표시되어 있고, 솔레노이드 작동자(12)가 일반적으로 참조부호(18)로 표시된 밸브 몸체 서브 조립체상에 장착되게 그 사이에 이동 가능하게 배치된 코일(14) 및 아마츄어(16)를 구비하는 일반적으로 참조부호(12)인 솔레노이드 작동자를 포함한다. 솔레노이드 작동자는 밸브 몸체(18)의 상부 단부상에 제공된 플랜지(22) 위에 수납된 외측 케이싱 또는 커버에 의해 밸브 몸체에 고정될 수 있으며, 케이싱은 몸체 플랜지(22)의 하부면에 대항하여 일치된 참조부호(24)로 표시된 내측으로 연장하는 플랜지를 구비한다. 그 후, 케이싱의 상부 단부(도 1에 도시되지 않음)는, 예를 들어 접힘 또는 고정에 의해 작동자(12)상에 보유된다.

밸브 몸체(19)는 적어도 하나의 그리고 바람직하게는 다수의 제어 압력 신호출구 포트(30)로부터 이격되어 그 내부에 형성된 하나의 그리고 바람직하게는 다수의 배출부 또는 집수부 복귀 포트(28)를 구비하는 참조부호(26)로 표시된 밸빙 챔버를 구비한다. 입구 압력 밸브 시트(32)는 제어 압력 포트(30)로부터 이격된다. 입구 압력 밸브 시트는 밸브 몸체(18)의 하부 단부에 체결식으로 결합된 보유 링(36)내에 형성될 수 있는 고압 입구 통로와 연통한다.

체크 볼(38)의 형상인 입구 밸브 부재는 밸브 시트(32)에 대항하여 배치되고, 도 3에 사시도로 도시된 나선홈 또는 홈이 있는 보유 링에 의해 그 위에 보유된다. 링(40)은 체크 볼(38)에 대한 지지부를 형성하도록 다수의 원주방향으로 이격된 반경방향 연장 홈을 단속하는, 재료로부터 반경방향 내측으로 연장하는 다수의 돌출부(42)를 구비할 수 있다. 보유자(40)는 나사 체결된 링(36)을 회전 가능하게 조절함으로써 제공된 측정된 사전 하중을 갖는 스프링(44)에 의해 체크 볼에 대항하여 바이어스된다. 밸브 시트(32)는 원뿔형 표면(46) 단면을 갖는 밸브 몸체내에 형성된 원뿔형 표면(46)의 날카로운 에지로서 바람직하게 형성되며, 밸브 시트를 통과하는 통로(50)는 입구(34)와 밸빙 챔버(26)를 연통시킨다. 밸브 시트(32)의 직경은 도 2에 도시된 바와 같이 아마츄어의 중앙선(48)에 대해 약 60°의 음의 각도를 형성하도록 선택된다. 원뿔형으로 케이퍼링 된 표면(46)과 밸브를 통과하는 통로(50) 사이의 이러한 상대적으로 날카로운 에지의 구성은 시트(32)상의 볼(38)의 신뢰할 수 있는 안착을 제공함으로써 입구로부터 제어 압력 신호 출구 포트(30)로의 유동의 완전한 차단을 보장한다.

도 1 , 도 2 및 도 4a를 참조하면, 아마츄어(16)는 함께 이동하기 위해 환형아마추어를 통해 바람직하게 가압 끼워맞춤됨으로써 자체에 연결된 작동 로드(52)를 구비한다. 로드(52)는 밸빙 통로(26)와 그 단부가 볼(38)과 접촉하는 밸브 시트 통로(50)를 통해 연장하는 그 하부 단부상에 제공된 감소된 직경 부분(54)을 갖는다.

작동 로드는 그 위에 제공된 보다 작은 직경(54)으로 변이됨으로써 형성된 숄더상의 환형 밸빙 표면(56)을 구비하며, 밸빙 표면(56)은 압력 제어 신호 출구 포트(30)와 배출 포트(28) 사이의 밸빙 챔버(26)에 형성된 환형 밸브 시트(58)에 대해 이동하도록 위치설정된다.

밸브 몸체(19)는 그 내부에 제공되어 밸빙 챔버(26)의 상부 단부를 밀봉하기 위해 작동 로드(52)를 중심으로 이동 가능한 시일을 제공하는 가요성 다이어프램(60)으로 바람직하게 형성된 시일을 구비한다. 다이어프램은 와셔(62)상에 사전 조립될 수 있으며, 와셔는 몸체내에 형성된 대응 보어(64)내로 가압 끼워맞춤된다.

코일(14)은 보빈(66)상에 굽혀지고, 환형 하부 유동 수집기(68)에 의해 지지된다. 외측 슬리브(70)는 하부 유동 수집기(68)와 상부 유동 수집기(72)(도 4a 참조)를 이격시키기 위해 코일위로 수납된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 몸체는 도 4b에 참조부호(18)로 표시된 조립체로서 조립되고, 솔레노이드 액추에이터는 도 4a에 참조부호(12)로 표시된 조립체로서 조립된다. 그 후, 2개의 서브 조립체(12, 18)는 함께 조립되고, 외측 케이싱(20)은 완성된 조립체(10)를 보유하기 위해서 접힘 또는 굽힘과 같은 임의의 적합한 수단에 의해 그 위에 보유된 그 상부 단부와 그 위에 조립된다. Ο-링 시일(74, 76)이 제어 압력 신호 포트(30)의 축방향 대향 측면상에 형성된 환형 홈(78, 80)내에 제공될 수 있다.

작동시에, 스프링(44)은 단전 상태의 코일에 의해 밸브 시트(32)에 대항하여 체크 밸브를 유지시키는 체크 볼(38)의 측면 아래에 대항하여 볼 보유자(40)를 바이어스 시킨다. 코일(14)의 가전시에, 아마츄어(16)는 작동 로드(52)를 이동시켜 소정 전류 레벨에서 스프링(44)의 힘을 극복하도록 그 하부 단부를 볼(38)에 대항하여 가압시키고 볼(38)을 시트(32)로부터 멀어지게 이동시키며, 여기에서 유동은 통로(34)와 출구 포트(30)를 통과하는 압력 제어 신호를 제공하는 밸빙 챔버(26)로의 통로(50)를 통과하도록 허용된다.

그 후, 코일을 더 가전시키는 경우에, 밸빙 챔버 및 출구 포트(30)내의 압력은 밸브 시트(58)에 대해 이동하는 밸빙 표면(56)에 의해 제어되어 배출 포트(28)를 통과하는 유출 유동을 제어한다. 밸빙 표면(56)의 이동은 코일(14)에 소정 전류를 공급함으로써 제어된다는 것은 이해될 것이다. 전체 전류가 코일을 통해 공급되면, 밸빙 표면(56)은 밸브 시트(50)에 대항하여 폐쇄되고 배출 포트(28)로 유동하는 것을 방지함으로써, 압력 신호 제어 포트(30)로의 전체 입구 압력을 제공한다.

따라서, 본 발명은 솔레노이드에 제공된 전류에 비례하는 유체 압력 제어 신호를 제공하기 위한 솔레노이드 작동식 밸브를 제공하며, 솔레노이드에서 볼 체크 밸브는 밸브가 단전되는 경우 시스템내의 바람직하지 않은 유출 유동을 방지하고그와 같은 유출 유동으로부터 초래되는 펌프 에너지를 제거하기 위해 완전한 입구 차단을 제공한다.

도 5를 참조하면, 공급 입구 포트로부터 차단된 제어 신호 포트를 갖는 배출 포트로의 초당 입방 센티미터(CC/S)의 유동은, 입구 차단부 볼 밸브를 구비하지 않는 종래 기술의 밸브와 본 발명의 밸브 조립체 양자에 대한 각각의 코일 전류(A)의 함수로 플로팅되어 있다. 볼 차단부가 없는 밸브와 달리 본 발명의 밸브 조립체는 약 0.3A의 소정의 코일 가전량이 제공될 때까지 유동을 허용하지 않음을 도 5의 그래프로부터 알 수 있다.

본 발명은 이상에서 도시된 실시예에 관하여 설명되었지만, 본 발명은 변경 및 변형이 가능하며 다음의 청구범위에 의해서만 제한된다는 것은 이해될 것이다.

본 발명에 따르면, 솔레노이드 작동식 압력 제어 밸브의 입구를 완전히 차단하는 방법 또는 수단이 제공되고, 비교적 낮은 제조 비용과, 용이한 제조 및 조립과, 예컨대 차량용 자동 전환 변속기와 조우하는 연장된 서비스에서 신뢰성 있는 밸브를 제공하는 효과가 있다.

Claims (10)

1. 일체식 차단부를 갖는 솔레노이드 작동식 가변 유출 압력 제어 밸브에 있어서,

   (a) 입구 포트, 제어 압력 신호 출구 포트 및 배출 포트, 그리고 상기 제어 압력 신호 출구 포트와 개방 연통하는 밸빙 챔버를 구비하는 밸브 몸체와,

   (b) 상기 몸체와 결합되고, 그에 연결되고 상기 밸빙 챔버내로 연장하는 작동 부재를 갖는 이동 가능한 아마츄어를 구비하는 솔레노이드 작동자와,

   (c) 상기 압력 제어 포트와 상기 배출 포트 사이에 배치되는 제 1 고정 환형 밸빙 표면 및, 상기 작동 부재상에 있고 상기 밸빙 챔버로부터 상기 배출 포트로의 유출 유동을 제어하기 위해 상기 제 1 환형 고정 밸빙 표면과 상호작용하도록 작동 부재의 이동시에 작동하는 제 2 환형 밸빙 표면과,

   (d) 상기 제어 압력 신호 출구 포트와 상기 입구 포트 사이에 배치된 제 3 고정 환형 밸빙 표면 및, 그와 함께 이동하도록 배치된 제 4 환형 밸빙 표면을 구비하는 차단 밸브 부재를 포함하며, 여기에서 상기 작동 부재는 상기 제 3 고정 환형 밸빙 표면을 통해 연장하고, 상기 아마츄어 및 상기 작동 부재가 상기 배출 포트포의 최대 유출 유동에 영향을 미치는 위치로 이동할 때, 그 위의 상기 제 4 밸빙 표면의 폐쇄에 영향을 미치는

   솔레노이드 작동식 가변 유출 압력 제어 밸브.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 3 고정 밸빙 표면은 날카로운 주변 에지를 갖는 원뿔형으로 테이퍼링된 형상을 갖는

   솔레노이드 작동식 가변 유출 압력 제어 밸브.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 고정 밸빙 표면은 상기 제 3 밸빙 표면의 적어도 일 부분과 주조됨으로써 형성되는

   솔레노이드 작동식 가변 유출 압력 제어 밸브.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 차단 밸브 부재는 상기 작동 부재와 접촉하도록 바이어스된 스프링인

   솔레노이드 작동식 가변 유출 압력 제어 밸브.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 환형 고정 밸빙 표면은 날카로운 에지 형상을 갖는

   솔레노이드 작동식 가변 유출 압력 제어 밸브.
6. 솔레노이드 작동식 가변 유출 압력 제어 밸브에 자동 입구 차단부를 제공하는 방법에 있어서,

   (a) 입구 포트, 제어 압력 신호 출구 포트 및 배출 포트, 그리고 상기 제어 압력 신호 출구 포트와 개방 연통하는 밸빙 챔버를 구비하는 밸브 몸체를 제공하는 단계와,

   (b) 상기 몸체내에 솔레노이드 코일을 배치하고, 상기 코일내에 이동 가능한 아마츄어를 배치하는 단계와,

   (c) 작동 부재가 이동을 위한 상기 아마츄어를 구비함으로써, 상기 작동 부재는 상기 밸빙 챔버내로 연장하고 상기 작동 부재상의 제 1 환형 밸빙 표면을 형성하는 단계와,

   (d) 제 2 고정 환형 밸빙 표면을 상기 밸빙 챔버내에 배치시키고, 상기 작동 부재를 상기 제 2 고정 환형 밸빙 표면에 대해 이동시키며, 상기 밸빙 챔버와 배출 포트 사이의 유동을 제어하는 단계와,

   (e) 제 3 고정 환형 밸빙 표면을 상기 입구 포트와 상기 밸빙 챔버 사이에 배치시키고, 대응하는 이동 가능한 밸브 부재를 상기 제 3 고정 환형 밸빙 표면에 인접하여 배치시키는 단계와,

   (f) 상기 솔레노이드 코일을 단전시키고, 상기 제 1 환형 밸빙 표면을 상기 배출 포트로의 유동을 최대화하는 위치로 이동시키며, 상기 제 3 고정 환형 밸빙 표면상의 상기 이동 가능한 밸브 부재를 폐쇄하고, 상기 입구 포트로부터 상기 밸빙 챔버로의 유동을 방지하는 단계를 포함하는

   솔레노이드 작동식 가변 유출 압력 제어 밸브내의 자동 입구 차단부 제공 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 대응하는 이동 가능한 밸브 부재를 배치시키는 상기 단계는 구형 부재를 배치시키는 단계를 포함하는

   솔레노이드 작동식 가변 유출 압력 제어 밸브내의 자동 입구 차단부 제공 방법.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 제 2 고정 밸빙 표면을 배치시키는 상기 단계는 주조 단계를 포함하는

   솔레노이드 작동식 가변 유출 압력 제어 밸브내의 자동 입구 차단부 제공 방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 주조 단계는 구형 부재와 주조하는 단계를 포함하는

   솔레노이드 작동식 가변 유출 압력 제어 밸브내의 자동 입구 차단부 제공 방법.
10. 제 6 항에 있어서,

    상기 제 2 고정 환형 밸빙 표면을 배치시키는 상기 단계는 날카로운 환형 에지를 형성하는 단계를 포함하는

    솔레노이드 작동식 가변 유출 압력 제어 밸브내의 자동 입구 차단부 제공 방법.