온/오프 솔레노이드 볼 밸브와, 이 밸브를 포함하는 내연 기관과, 자동차용 구동 트레인 장치 및 밸브 리프터 작동/비작동용 유압 제어 장치와, 유체 압력 발생 방법과, 흡입 유체의 연속 유동 방법 document_id A220623014734

본 발명은 솔레노이드 볼 밸브와 그 바이패스 오리피스에 관한 것이다. 다양한 유체를 다양한 방법으로 제어하는데 많은 상이한 형태의 밸브가 이용된다. 적용 분야에 따라서, 유체 유동은 하나 이상의 방법으로 제어된다. 펄스-폭-조절, 온/오프(on/off) 및 가변 압력은 본 기술 분야에 숙련된 자들에게 공지된 유체 유동을 제어하는 몇몇 코인형 방법(a few coined manners)이다. 유체 유동을 제어하는데 도움을 주기 위해서, 다양한 방법으로 유체 유동을 효율적으로 그리고 효과적으로 제어할 수 있는 그 자체의 능력으로 인해서 전기 장치를 포함하는 솔레노이드(즉, 전기적 작동) 밸브가 종종 사용된다. 특히, 온/오프 솔레노이드 밸브는 많은 응용 분야에서 사용된다. 예를 들면, 솔레노이드 밸브는 예컨대 자동차의 구동 트레인 장치에서 유압 유체의 유동을 조절하는데 유용하다. 구동 트레인 장치는 엔진으로부터 휠로 동력을 전달하는 것이다. 이러한 구동 트레인 장치는 클러치 또는 토크 컨버터와, 전동, 차동, 링 및 피니온 기어와, 축과, 적용 가능한 경우 구동 샤프트(들) 및 트랜스퍼 케이스와, 유니버셜 및/또는 CV-조인트를 포함한다. 구동 트레인 장치내의 개별 부품은 솔레노이드 밸브를 이용하여 작동될 수 있다. 작동 동안에, 전자 제어기는 전기 신호를 솔레노이드 밸브로 제공하고, 다음에 대응하는 압력 신호를 압력 액추에이터로 제공하여 관련 부품의 소망의 이동을 실행한다. 일반적으로, 솔레노이드 밸브는 통상적으로 적어도 하나의 공급 포트(또한 "입구 포트"라고 함) 및 압력 제어 출구 포트를 포함하며, 이들 포트는 이와 유체 연통되는 외부 부품의 작동을 위해 밸브의 하우징 내외로 각각 유체 유동을 제공한다. 솔레노이드 밸브의 내부 밸브 기계는 밸브 하우징내에서 광범위하게 변화된다. 하나의 형태의 온/오프 솔레노이드 밸브는 입구 포트, 압력 제어 출구 포트 및 배출 포트를 구비하는 볼 밸브를 포함하며, 상기 배출 포트를 통해, 유체가 섬프로 배출되거나, 유체 공급원으로 복귀되도록 리턴된다. 이러한 밸브는 유체 압력의 전기적 제어를 제공하여, 입구 포트로부터 온/오프 방식에서 밸브 하우징내의 밸빙 챔버(valving chamber)까지의 유체의 유동을 제어한다. 이들 밸브내의 밸빙 챔버는 압력 제어 출구 포트와 작동 가능하게 연통되어 있다. 압력 제어 출구 포트에서 소망의 압력은 압력 제어 출구 포트를 통해서 밸빙 챔버를 빠져나가는 유체에 관하여 배출 포트로의 유체 추출의 양을 제어함으로써 생성된다. 종래에, 온/오프 타입의 볼 밸브에 있어서, 특히 압력 제어 출구 포트와 배출 포트 사이의 제어된 유체 유동을 갖는 밸브(예를 들면 체크 밸브와 같은 유동 제어 밸브의 변경에 의해)에서, 압력은 밸브가 "온" 위치에 있을 때에만 압력 제어 출구 포트에서 발생된다. 이것은 "온" 위치에 있을 때 밸빙 챔버로의 유체 유동을 위해서 입구 포트만이 개방되기 때문이다. 절대적으로, 볼 밸브는 밸빙 챔버내에 배치된 볼을 포함하며, 이에 의해 볼은 입구 포트에 인접한 밸브 시트(valve seat)에 대해서 이동된다. 볼은 이 볼과, 전기 신호에 반응하여 작동하는 솔레노이드 전기자 사이에 배치된 작동 로드 메카니즘을 거쳐서 이동된다. 이러한 구성에서, 2개의 전기적 상태, 즉 밸브를 개방시키기 위한 상태와 밸브를 폐쇄하기 위한 상태가 통상 이용된다. 볼 밸브는 표준 솔레노이드 밸브에 많은 이점을 제공할 수 있는데, 그중 일부는 예를 들면 보다 높은 허용가능한 유동 속도와, 밸브를 가로지르는 보다 낮은 압력 강하에서 야기되는 유동에 대한 보다 낮은 저항과, 보다 높은 허용가능한 압력 비율, 광범위한 매체의 양립성, 최소 압력 요구조건(차동 압력)의 불필요 및 보다 원활한 작동(감소된 수격작용)이 있다. 그러나, 볼 밸브에 의해 제공되는 장점을 최대화 및 개선하기 위해서는 계속적인 필요성이 있다. 볼 밸브는 종종 다른 형태의 솔레노이드 밸브보다 보다 원활한 작동을 제공하지만, 작동 동안에 이러한 밸브의 밸빙 챔버내의 난류를 제거하거나 최소로 감소시켜야 할 필요성이 있다. 솔레노이드 밸빙 챔버내의 난류의 존재는 밸브 성능을 변동시키는데 기여하는 요인으로 공지되어 있다. 이해할 수 있는 바와 같이, 확실하고 예상가능한 성능이 보다 요구된다. 따라서, 개선된 신뢰성 및 성능을 가진 온/오프 솔레노이드 볼 밸브가 요구된다. 또한, 온/오프 솔레노이드 볼 밸브의 적용가능한 범위를 확장시킬 수 있는 성능이 또한 요구된다. 온/오프 솔레노이드 볼 밸브의 종래의 용도는 특정 적용분야로 제한된다. 이러한 하나의 응용분야는 밸브가 "온" 또는 "오프" 위치에 있는가와 상관없이 압력 제어 출구 포트에서 최소 압력의 유지가 요구된다. 일반적으로, 이러한 형태의 작동에 요구되는 것들은 그 목적을 위한 온/오프 솔레노이드 볼 밸브가 아닌 밸브를 이용하는 것으로 강요된다. 다른 형태의 밸브를 이용할 경우, 압력은 모든 작동 위치 동안에 압력 제어 출구 포트에서 발생될 수 있다. 예를 들면, 그 설계로 인해서, 스풀 밸브(spool valves)는 모든 작동 위치에서 압력 제어 출구 포트로의 유체 누출이 기본적으로 허용된다. 그러나, 압력 제어 출구 포트에서 소망의 압력 밸브를 달성하기 위해서 이러한 유체 누출의 적절한 제어는 당업자들에게는 도전적인 것이다. 따라서, 변형 밸브가 필요하다. 솔레노이드 볼 밸브에 의해 제공되는 많은 이점으로 인해서, 개선된 성능을 가진 개선된 솔레노이드 볼 밸브를 이용하는 것이 매우 바람직하다.