KR100954525B1 - 소형 솔레노이드 장치 - Google Patents

Abstract

제품의 품질성과 경제성을 향상시키기 위하여, 본 발명은 양면에 개방부가 형성된 브라켓; 상기 브라켓의 내측에 구비되되, 내부에 형성된 관통홀이 선택적으로 자화되도록 외면에 코일이 권선된 보빈; 상기 관통홀의 일측 개구부에 고정되되, 외주를 따라 형성된 결합홈에 공기의 흐름을 차단하는 오링이 구비된 코어; 및 상기 관통홀의 타측 개구부에 구비되어 상기 코일의 통전 시 상기 코어와 접촉되도록 이동되되, 외면이 마찰 감소를 위한 코팅처리되며 상부에 상기 브라켓의 외부에 고정지지되어 상기 코일의 비통전 시 복귀되도록 탄성 작용하는 스프링이 구비된 플런저를 포함하여 이루어지는 소형 솔레노이드 장치를 제공한다.

솔레노이드 장치, 보빈, 플런저

Description

소형 솔레노이드 장치{a small size solenoid device}

본 발명은 소형 솔레노이드 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 시프트 레버의 시프트 락 장치에 사용되며 품질성과 경제성이 향상되는 소형 솔레노이드 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 솔레노이드 장치는 전선을 촘촘하고 균일하게 통형 또는 나사선형으로 감아 만드는 솔레노이드를 이용한 것으로서, 코일에 흐르는 전류로 내측에 자기장이 발생하므로 전자석으로 사용되며, 자기장의 세기를 증대시키기 위하여 단위길이당 코일의 감긴 횟수를 증가시키거나 코일의 내측에 철심이 구비된다.

또한, 솔레노이드 장치는 전자석의 작용으로 밸브나 레버 등의 작동에 응용되어 밸브장치, 기계장치 및 차량의 시프트 레버의 시프트 락 장치 등을 포함하는 다양한 영역에서 사용된다.

여기서, 상기 시프트 락 장치는 기어변속 잠금장치라도고 하며 브레이크 페달을 밟지 않으면 변속 레버(shift lever)가 작동되지 않는 안전장치로서, 차량의 급발진 등을 방지하며 다양한 장치가 공지되어 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 시프트 락 장치에 사용되는 솔레노이 드 장치를 설명한다.

도 1은 종래의 솔레노이드 장치를 나타낸 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 솔레노이드 장치(20)는 브라켓(1)의 내부에 자기장이 형성되도록 전류가 흐르는 코일(6)이 감긴 보빈(5)이 구비되며, 상기 보빈(5)의 내측 일측에 코어(고정철심, 2)가 고정되고 타측에 상기 자기장의 형성으로 인한 전자석의 작용으로 이동되는 플런저(이동철심, 10)이 구비된다. 또한, 상기 코어(2)의 일측에 전원차단 시 상기 플런저(10)에 복원력이 작용되는 스프링(12)이 구비되고 상기 코어(2)와 상기 플런저(10)의 충돌을 완화시키는 댐퍼(8)와 상기 플런저(10)와 상기 브라켓(1)의 충돌을 완화시키는 완충링(9)이 구비되며, 직선운동으로 잠금 또는 해제 등의 이원화작동되는 샤프트(11)가 구비된다.

따라서, 종래의 솔레노이드 장치(20)는 가동철심(10)과 고정철심(2)의 구조로 이루어져 있으며 코일(6)에 인가된 전류에 의해 발생된 자기장에 의하여 가동철심(10)과 고정철심(2)이 전자석으로 자화되어 발생한 인력에 의하여 상기 가동철심(10) 직선운동으로 흡입되도록 작동된다. 복귀 시에는 전류가 차단되어 자기장이 사라지게 되며 플런저(10)와 코어(2)가 떨어지도록 조립된 스프링(12)의 탄성 복원에 의해 작동된다.

이때, 차량의 시프트 락 장치에 사용되는 종래의 솔레노이드 장치(20)는 작동에 따른 저소음을 통해 제품의 신뢰성을 제고하기 위하여 금속 재질의 플런저(10) 및 코어(2)가 상호 접촉으로 인한 원활한 이동과 금속 소음을 방지하도록 플런저(10)의 외면에 그리스(grease)의 윤활제를 도포하며 댐퍼(8) 및 완충링(9)를 구비하였다. 또한, 윤활제가 누설되지 않도록 브라켓(5)의 일측 개구부를 덮는 커버(4)를 가져야만 했다.

따라서, 종래의 솔레노이드 장치(20)는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 플런저(10)의 외면에 도포되는 그리스의 양을 일정하게 조절하는 것이 거의 불가능하여 그리스의 양의 차이에 의한 소음 차이로 인해 제품의 품질에 대한 소비자의 신뢰성을 저하시키며, 그리스의 사용에 따른 내열성 및 내한성에 한계가 있는 문제점이 있었다.

둘째, 소음 방지를 위한 댐퍼(8) 및 완충링(9)과 이를 내장시키며 윤활제의 누설 방지를 위한 커버(4) 등에 의해 솔레노이드 장치의 제조 원가를 절감시키는데 한계가 있었으며 제품이 무겁고 부피가 비교적 커짐에 따라 설치가 용이하지 않으며 시프트 레버 설계를 위한 공간 확보가 어려운 문제점이 있었다.

셋째, 비자화시 보빈(5)의 내측에 구비된 스프링(12)의 탄성 팽창에 의한 공백 부피가 증가되어 강자성 재질(쾌삭강, 순철)을 사용하는 코어(2)와 플런저(10) 중 하나가 비교적 긴 길이를 가져야 하므로 제조 비용의 절감을 위한 개선을 방해하는 문제점이 있었다.

상기의 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 플런저가 댐퍼로 코어에 접촉되는 충격을 최소화하도록 플런저의 이동 속도를 감소시키는 공압에 의한 저항 및 자기력의 감소를 이용하므로 작동 소음이 확실하게 방지되어 제품의 품질성을 향상시키며, 플런저의 마찰 감소를 위한 코팅처리와 외장형 스프링에 의한 부품수 감소로 경량화와 소형화에 따른 원가 절감으로 인한 경제성을 향상시키는 소형 솔레노이드 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 양면에 개방부가 형성된 브라켓; 상기 브라켓의 내측에 구비되되, 내부에 형성된 관통홀이 선택적으로 자화되도록 외면에 코일이 권선된 보빈; 상기 보빈의 내측에 형성된 관통홀 내측에 구비되는 중공형 슬리브; 상기 슬리브의 하부에 고정되되, 외주를 따라 형성된 결합홈에 상기 슬리브와의 사이의 간극을 폐쇄하여 공기의 흐름을 차단하는 오링이 구비된 코어; 상기 코일의 통전시 상기 코어 측의 폐쇄된 공간으로 상기 슬리브 상부의 내면을 따라 밀착 이동되면서 공압식 댐핑작용이 이루어지도록, 외주면에 마찰력 감소를 위한 코팅처리되되 별도의 윤활제가 필요없이 상기 슬리브의 내측에 이동이 안내되도록 구비되는 플런저; 및 상기 브라켓의 외부에 고정지지되어, 상기 코일의 비통전시 상기 플런저가 복귀되는 방향으로 탄성 작용하도록 구비되는 스프링을 포함하여 이루어지는 소형 솔레노이드 장치를 제공한다.

삭제

여기서, 상기 코어의 상단부 및 상기 플런저의 하단부는 접촉 면적이 증가되도록 상호간에 대응되는 경사부 및 평면부가 형성되되, 상기 평면부에는 충격을 흡수하는 연질 재료의 댐퍼가 구비됨이 바람직하다. 또한, 상기 플런저의 외주면은 마찰력이 감소되도록 테프론 코팅 및 몰리브덴 코팅 중 하나로 코팅처리되어 이루어지며, 상기 슬리브는 황동 재질로 구비됨이 바람직하다. 더욱이, 상기 플런저는 상부가 상기 코일의 통전에 따른 이동시에 상기 브라켓의 상단부와 이격되어 자력을 경감시키도록 테이퍼 처리됨이 바람직하다. 그리고, 상기 플런저는 상부가 상기 코일의 통전에 따른 이동시에 상기 브라켓의 상단부와 상호 작용되는 자력이 상쇄되도록 합성수지 재질로 구비됨이 바람직하다.

상기의 해결 수단을 통해서, 본 발명의 소형 솔레노이드 장치는 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 본 발명은 플런저의 코어와의 근접시의 가속도를 감속시키도록 공기의 압축에 의한 저항을 발생시키는 오링과 자기력의 감소를 위한 플런저의 상부가 테이퍼 처리됨으로써, 댐퍼에 가해지는 충격이 최소화되어 플런저와 코어의 충격 소음이 확실하게 방지되므로 제품의 품질성이 현저히 향상될 수 있다. 이에 따라, 작동 소음으로 인한 소비자의 제품에 대한 의구심을 배제하여 소비자의 신뢰성이 현저히 향상될 수 있다.

둘째, 플런저의 외면은 기존의 그리스 대신 테프론 코팅이나 몰리브덴 코팅되며 스프링은 기존의 내장형이 아닌 브라켓의 외부에 고정지지되는 외장형으로 구비됨으로써, 기존의 커버 및 완충링이 불필요하며 브라켓의 양면이 개방되는 구조로 경량화되고 소형화됨에 따라 설치가 용이하며 제조 원가의 절감으로 인한 경제성이 현저히 향상될 수 있다. 또한, 제품의 소형화에 의해 차량의 시프트 레버 설 계를 위한 여유공간 확보되므로 기타 부품의 설계 자유도가 향상될 수 있다.

셋째, 코어 및 플런저는 상호 대응되는 경사부 및 평면부가 구비됨으로써, 자화 시 상호 간의 인력이 점차적으로 증가되어 플런저가 신속하게 이동되므로 제품의 동작 응답성이 향상될 수 있다.

넷째, 플런저는 코어와의 접촉 부근에서 그의 가속도를 경감시키도록 상부가 사출물로 구비되거나 테이퍼 처리됨으로써, 플런저와 코어의 접촉 시에 자력이 감소 조절되어 실질적으로 플런저와 코어의 충격력이 감소되므로 충격 소음의 방지는 물론 제품의 내구성이 현저히 향상될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소형 솔레노이드 장치를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 소형 솔레노이드 장치의 전원 차단 상태를 나타낸 측단면도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 소형 솔레노이드 장치의 저면도이다. 또한, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 소형 솔레노이드 장치의 전원 인가 상태를 나타낸 측단면도이다.

도 2 및 도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 소형 솔레노이드 장치(200)는 브라켓(110), 보빈(120), 코어(130) 및 플런저(140)를 포함하여 이루어진다.

상세히, 상기 브라켓(110)은 차량 내부에 원터치로 장착하기 위해서 장착이 용이한 직육면체 형상으로 이루어짐이 바람직한데, 재료 절감과 경량화를 위해서 길이 방향의 대향되는 양면이 개방되는 개방부가 형성되며, 일측 개방부를 통해서 단자(diode, 125)를 보호하는 플라스틱 재질의 커넥터(180)가 구비된다. 또한, 상기 브라켓(110)은 바디요크(111)와 커버요크(113)로 이루어지며, 'ㄷ'자 형상의 바디요크(111)에 보빈(120)을 끼움 결합시킨 후 커버요크(113)가 보빈(120)의 상단부를 구속하며 바디요크(111)의 상단부에 끼움 결합된다. 상기 바디요크(111)와 커버요크(113)는 제품의 내구성을 위해서 금속재로 이루어지며, 제작의 편의성을 위해서 주지 관용되는 기술인 프레스 가공에 의해 제작된다.

한편, 상기 브라켓(110)의 내측에 보빈(120)이 구비되는데, 상기 보빈(120)은 내부에 형성된 관통홀(121)이 선택적으로 자화되도록 외면에 코일(123)이 권선된다.

여기서, 상기 보빈(120)은 길이 방향으로 중앙부가 관통된 원통 형상으로 이루어짐이 바람직한데, 경량화를 위해서 플라스틱 재질로 이루어진다. 상기 보빈(120)의 양측 단부는 권선되는 코일(123)을 구속하기 위해서 원주를 따라 연장되며 연장된 부위의 일측에 코일(123)에 전원 공급을 위한 전선(미도시)이 연결되는 단자(125)가 구비된다.

그리고, 상기 보빈(120)은 코어(130)가 그의 관통홀(121)에 삽입되게 상기 브라켓(110)에 고정되고 커버요크(113)가 그의 상면을 구속하는 것에 의해 상기 브라켓(110)에 결합된다.

한편, 상기 관통홀(121)의 일측 개구부에 고정되는 코어(130)가 구비되는데, 상기 코어(130)는 외주를 따라 형성된 결합홈(131)에 공기의 흐름을 차단하는 오 링(O-ring, 135)이 구비된다.

여기서, 상기 코어(130)는 원통 형상의 강자성체(예컨대, 쾌삭강이나 순철)로 이루어짐이 바람직한데, 자계가 원활한 넓은 면적을 가지기 위해서 상부의 접촉 부위가 단면상 상협하광의 형상으로 테이퍼 처리되며 하단부는 고정철심의 역할을 하기 위해서 상기 브라켓(110)에 고정된다.

그리고, 상기 코어(130)의 외주면에는 공기 흐름을 차단하여 상기 관통홀(121)의 내측 공백 부분의 공기의 흐름 최소화를 통한 압축 효과를 가지도록 오링(135)이 구비되는데, 상기 오링(135)은 니트릴고무나 기타 용도에 따른 재질로 만들어진 단면이 원형(O형)인 실(seal)용 링을 말하며, 합성고무제로 이루어짐이 바람직하다.

따라서, 코어(130)의 외주면에는 플런저(140)의 흡입 이동에 따른 공압식 속도제어를 위해서 하측으로의 공기 흐름을 차단하는 오링(135)이 구비된다. 이를 통하여, 기존의 댐퍼에만 의존하던 소음방지 구조를 개선하여 확실한 소음방지 및 충격완화 구조를 가지므로 제품의 품질성이 현저히 향상될 수 있다.

한편, 상기 관통홀(121)의 타측 개구부에 구비되어 상기 코일(123)의 통전 시 상기 코어(130)와 접촉되도록 이동되는 플런저(140)가 구비되는데, 상기 플런저(140)는 외면이 마찰 감소를 위한 코팅처리되며 상부에 상기 브라켓(110)의 외부에 고정지지되어 상기 코일(123)의 비통전 시 복귀되도록 탄성 작용하는 스프링(145)이 구비된다.

여기서, 상기 플런저(140)는 상기 관통홀(121)을 통해 이동가능한 원통 형상 으로 이루어지며 자화에 따른 자성체 결합이 원활하도록 상기 코어(130)와 동일한 강자성체로 이루어짐이 바람직하다. 즉, 상기 플런저(140)가 이동철심의 역할을 한다.

그리고, 상기 플런저(140)의 외주면은 마찰력이 감소되도록 테프론 코팅 및 몰리브덴 코팅 중 하나로 이루어지되, 상기 플런저(140)의 외측에는 상기 플런저(140)의 이동을 안내하는 황동 재질의 슬리브(190)가 구비됨이 바람직하다.

즉, 상기 플런저(140)는 외주면에 상기 플런저(140)의 이동에 의한 외주면의 마찰력을 감소시켜 원활한 이동과 소음 방지를 위해서 기존에 사용되던 그리스가 양의 조절이 어려운 점을 개선하여 일정 두께로 도포가 가능하며 내열 및 내한 특성이 우수하고 마찰계수가 극히 낮은 테프론(teflon) 코팅이나 몰리브덴(molybdenum) 코팅을 하는 것이다.

따라서, 상기 플런저(140)의 외면은 기존의 그리스와 동일한 마찰력 감소 효과를 갖는 테프론 코팅 또는 몰리브덴 코팅으로 이루어진다. 이를 통하여, 상기 플런저(140)가 원활하게 이동됨은 물론 기존의 윤활제를 수용하기 위한 커버(도 1의 4 참조)과 이에 따른 완충링(도 1의 9 참조)이 삭제되어 제품이 소형화되고 경량화될 수 있다.

그리고, 상기 슬리브(190)는 금속 간의 접촉에 의한 작동의 내구성과 정확성을 위해서 합성수지 재질인 보빈(120)의 내측에 형성된 상기 관통홀(121)에 구비되도록 원통 테두리 형상으로 이루어지며 그의 내측에 상기 코어(130)가 배치되고 상기 플런저(140)가 밀착되어 이동되게 배치된다.

상술한 바와 같이, 상기 코어(130)와 플런저(140)는 상기 슬리브(190)의 내면과 간극을 가지는데, 상기 코어(130)는 상기 오링(135)에 의해 간극이 폐쇄된다. 따라서, 상기 플런저(140)가 흡입 이동시에 상기 코어(130)에 접촉되는 부근에서 상기 관통홀(121)의 내측 공백의 공기가 압축되는 저항력이 발생되므로 실질적으로 충격완화를 위해서 상기 플런저(140)를 공압에 의해 코어(130)와의 접촉 부분에서 속도를 경감시키는 속도제어가 가능하게 된다.

구체적으로, 상기 플런저(140)가 이동됨에 따라 상기 플런저(140)와 코어(130) 사이의 공간에 존재하던 공기가 오링(135)에 의해 후측으로 이동하지 못하고 플런저(140)와 슬리브(190)의 간극을 통해서만 소통됨에 따라 순간적으로 압축되어 플런저(140)의 이동에 저항을 발생시킴으로써, 상기 플런저(140)와 코어(130) 사이의 공간에 존재하던 공기가 댐퍼(damper) 역할을 하여 플런저(140)가 코어(130)에 부딪혀 발생하는 충격에 의한 소음을 감쇄시킬 수 있다.

한편, 상기 코어(130)의 상단부 및 상기 플런저(140)의 하단부는 상호 근접시 접촉 면적을 증가시켜 자계가 넓은 표면에서 순환하여 전력소모를 최소화하면서 저전류 상태에서 플런저(140)를 신속하게 작동시키기 위하여 상호간에 대응되는 경사부(13) 및 평면부(14)가 형성된 끼움 접촉으로 이루어지되, 상기 평면부(14)의 어느 일측에는 소음을 감소시키기 위하여 충격을 흡수하는 연질 재료의 댐퍼(149)가 완충력이 증가되도록 돌출되게 구비됨이 바람직하다.

즉, 도 4를 참조하면, 자화시 상기 플런저(140)가 상기 코어(130)에 근접하였을 때 자계가 플런저(140)와 코어(130)의 접촉 표면에 원활하게 순환함으로써, 플런저(140)와 코어(130)의 인력에 의해 플런저(140)가 원하는 스트로크(stroke)까지 최대한 효율을 내면서 신속하게 이동할 수 있다. 물론, 코어의 상단부 및 플런지의 하단부는 상호 간의 구조가 위치를 달리하여 형성되는 것도 가능하며, 댐퍼가 코어 측에 구비되는 것도 가능하다.

따라서, 본 발명은 상기 플런저(140)의 신속한 작동을 위해서 상기 플런저(140)의 작동시 상기 플런저(140)와 코어(130) 사이에서 발생하는 자기저항(Rm)을 감소시키도록 상기 플런저(140) 및 코어(130)에는 상기 경사부(13) 및 평면부(14)가 각각 대응되게 형성된다. 이를 통하여, 자화 시 상기 플런저(140) 및 코어(130) 상호 간의 인력이 점차적으로 증가되어 플런저(140)가 코어(130)의 접촉 전까지 신속하게 이동되므로 제품의 동작 응답성이 향상될 수 있다.

한편, 상기 플런저(140)의 상부에는 시프트 레버의 잠금과 잠금해제 기능을 하는 샤프트(shaft, 160)가 내삽되며, 외부에 노출된 스프링(145) 등의 부품을 보호하기 위한 보호캡(170)이 결합된다. 물론, 보호캡이 없는 소형 솔레노이드 장치도 가능하다.

한편, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 소형 솔레노이드 장치의 주요 부분을 나타낸 요부사시도이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 소형 솔레노이드 장치에서 플런저의 충격거리의 변화에 따른 자기력의 변화를 종래의 솔레노이드 장치와 비교한 도면이다.

도 1 및 도 5에서 보는 바와 같이, 상기 플런저(140)는 상부가 상기 코일(123)의 통전에 따른 이동시에 상기 브라켓(110)의 상단부와 이격되어 자력을 경 감시키도록 테이퍼 처리됨이 바람직하다.

이를 위해서, 상기 플런저(140)는 상부에 외주를 따라 형성된 고정홈(147a)에 결합되어 상기 스프링(145)의 상단부를 구속하는 구속부재(147)가 탈착되는 헤드부(140a)와 상기 헤드부(140a)로부터 상협하광으로 테이퍼 처리되어 연장되는 넥부(140b)를 포함하여 이루어짐이 바람직하다.

여기서, 상기 구속부재(147)는 샤프트(160)가 구비된 소형 솔레노이드 장치(200)의 스프링(145)을 단속하기 위해 구비되는데, 조립 편의성과 부품 교체성을 위해서 일측이 개방된 개구부(147b)를 통하여 상기 플런저(140)의 외주면에 형성된 고정홈(147a)에 선택적으로 탈착되게 이루어지며, 내주에 상기 고정홈(147a)에 끼움되는 일정 간격으로 돌출된 다수의 고정돌기(147c)가 구비됨이 바람직하다.

구체적으로, 본 발명의 소형 솔레노이드 장치(200)는 상기 코일(123)에 전원이 인가되면 유도된 자기장에 의하여 상기 플런저(140)와 코어(130)가 자화되어 발생되는 인력에 의해 플런저(140)가 코어(130) 측으로 이동되며, 전원을 차단하면 자기력이 상실되어 플런저(140)는 스프링(145)의 탄성 복원에 의해 원위치되는 메커니즘으로 작동된다.

이때, 전원 인가 시 플런저(140)의 충돌거리(S)의 변화 즉, 스트로크(stroke, S) 변화에 따른 관통홀(121) 내측의 공백(air gap)이 줄어들게 되어 플런저(140)와 코어(130)가 근접한 구간인 풀 스트로크(full stroke, A) 구간에서 과도한 흡입력이 발생되어 과도한 충격으로 인한 댐퍼(149)의 수명이 단축되는 부품 손상 등의 장치의 내구성을 저하시킨다.

이를 해결하기 위해서, 본 발명은 플런저(140)의 이동 시 풀 스트로크 구간(A)에서 플런저(140)와 브라켓(110)의 커버요크(113) 사이에 간격을 발생시켜 자기력이 누설되게 하여 자기장을 감소시킴으로써 플런저(140)의 접촉 시의 흡입력(F)을 감소시키는 것이다.

또한, 도 6의 (a)는 종래의 솔레노이드 장치에서 플런저의 충돌거리(S)의 변화에 따른 흡입력(F)의 변화를 나타낸 그래프이고, 도 6의 (b)는 본 발명의 소형 솔레노이드 장치에서 플런저의 충돌거리(S)의 변화에 따른 흡입력(F)의 변화를 나타낸 그래프이다.

여기서, 흡입력 F(gf)는 플런저(140)와 코어(130) 간의 자기력에 의한 인력을 말하며, 충돌거리(스트로크) S(mm)는 플런저(140)에 구비된 댐퍼(149)의 하단부와 코어(130)의 평면부(14) 간의 거리를 말한다. 물론, 도 6의 (a), (b)는 동일 조건(예컨대, 코일의 감긴 횟수, 인가 전압 등)에서 측정한 값에 대한 그래프이다.

도 6의 (a) 및 (b)에서 보는 바와 같이, 본 발명의 소형 솔레노이드 장치(200)는 종래의 솔레노이드 장치에서 풀 스트로크 구간(A)의 흡입력(F)에 비하여 플런저(140)와 코어(130)가 근접한 풀 스트로크 구간(A')에서 테이퍼 처리된 플런저(140)에 의해 형성되는 브라켓(110)과의 간격으로 인해 자기력이 누설되어 흡입력(F)이 급격히 감소되는 것을 알 수 있다.

따라서, 본 발명의 소형 솔레노이드 장치(200)는 응답성 향상을 위해 플런저(140)의 이동 가속도가 증가되더라도 플런저(140)와 코어(130)의 충격을 더욱 안정적으로 완화시켜 소음방지 및 내구성을 향상시킴은 물론 플런저(140)의 부분 삭 제에 따른 경량화 및 원가 절감을 기대할 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 소형 솔레노이드 장치(400)를 나타낸 측단면도이다.

본 실시예의 플런저를 제외한 기본적인 구성은 상술한 일실시예와 동일하므로 구체적인 설명을 생략한다.

본 실시예의 특징은 충격방지와 내구성을 위해서 전원이 인가되어 플런저(540)의 이동 시 플런저(540)와 코어(130)가 근접되는 구간인 풀 스트로크 구간(도 6의 A' 참조)에서 플런저(540)와 브라켓(110)의 사이에 자기력을 상쇄시켜 플런저(540)의 흡입력(F)을 감소시키도록 플런저(540)의 상부에 플라스틱 재질의 비자성체(543)를 결합시키는 것이다.

즉, 도 7에서 보는 바와 같이, 상기 플런저(540)는 상부가 코일(123)의 통전에 따른 이동시에 브라켓(110)의 상단부와 상호 작용되는 자력이 상쇄되도록 합성수지 재질로 구비됨이 바람직하다. 이에 의해, 도 6의 (b)와 같은 흡입력(F)의 변화를 기대할 수 있다.

따라서, 상기 플런저(540)는 강자성체(541)와 비자성체(543)의 결합체로 이루어지며, 이러한 결합체의 결합은 본딩, 나사결합 등의 다양한 방법이 적용될 수 있다. 또한, 도시된 바와 같이, 상기 결합체의 경계는 플런저(540)가 코어(130)와 접촉 시에 비자성체(543)의 하단부가 커버요크(113)의 하단부에 일치되는 것을 만족하도록 이루어진다.

상술한 바와 같이, 플런저(140, 540)는 코어(130)와의 접촉 부근에서 그의 가속도를 경감시키도록 상부가 테이퍼 처리되거나 합성수지 재질로 구비됨으로써, 플런저(140, 540)와 코어(130)의 접촉 시에 자력이 감소 조절되어 실질적으로 플런저(140, 540)와 코어(130)의 충격력이 감소되므로 충격 소음의 방지는 물론 제품의 내구성이 현저히 향상될 수 있다.

한편, 도 8은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 소형 솔레노이드 장치(600)를 나타낸 측단면도이다.

본 실시예의 로드를 제외한 기본적인 구성은 상술한 일실시예와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.

본 실시예의 특징은 소형 솔레노이드의 사용 범위를 넓히기 위해서 샤프트를 대신하여 연동으로 시프트 레버를 잠그는 로드(560)가 사용되는 것을 특징으로 한다.

즉, 도 8에서 보는 바와 같이, 플런저(540)의 상부에는 시프트 레버의 잠금과 잠금해제를 위해서 내측의 홀에 타부재가 결합되며 이를 연동시키는 로드(560)가 구비된다. 따라서, 상기 로드(560)가 구비된 경우에는 스프링(145)이 상기 로드(560)의 하단부와 커버요크(113)의 상단부에 구속되어 고정된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소형 솔레노이드 장치의 작동 과정과 작용 효과를 상세히 설명한다.

도 2 및 도 4에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 소형 솔레노이드 장치(200)는 차량의 시프트 레버의 선택적인 작동을 위해 상하로 이동되는 이원화 작동되는 장치이며 코일(123)에서 발생되는 전계에 의해 플런저(140)가 관통홀(121) 로 흡입이동되었다가 코일(123)에서 전계가 제거되면 스프링(145)의 탄성력에 의해 플런저(140)가 원위치로 복귀한다.

구체적으로, 자동변속기를 채택한 차량은 자동변속기의 시프트 레버를 이동하고자 할 경우, 운전자의 오조작 방지와 차량 주행 안정성 및 시스템 보호를 위해 차량 운행 상태와 조건에 따라 레버가 움직이지 않도록 하는 시프트 락(shift lock) 기능을 갖는데, 이러한 시프트 락의 잠금 및 해제를 위해서 본 발명의 소형 솔레노이드 장치(200)를 사용한다.

먼저 도 4를 참조하면, 운전자가 시프트 레버를 이동하기 위해서 브레이크 패달을 밟는 경우에 코일(123)에 전류가 공급되면 관통홀(121)이 자화되어 자성체인 플런저(140)와 코어(130)는 자력을 띄게 되어 상호 간의 인력으로 상기 플런저(140)가 고정된 코어(130) 측으로 이동한다. 즉, 플런저(140)가 이동철심이 되며 코어(130)가 고정철심이 된다.

이때, 신속한 작동을 위해서 상기 플런저(140)와 코어(130)에는 상호 대응되는 경사부(13) 및 평면부(14)가 형성되므로 상기 플런저(140)와 코어(130) 간의 접촉 단면적이 넓어진다. 또한, 스프링(145)이 브라켓(110)의 외측에 구비되므로 상기 플런저(140)와 코어(130) 간의 간격을 최소화할 수 있다. 이에 따라 상기 플런저(140)는 최대한 신속하게 이동한다.

더욱이, 신속하게 이동되는 상기 플런저(140)는 코어(130)와 충돌될 즈음에(도 6 (b)의 풀 스트로크 구간(A') 참조) 오링(135)으로 인해 압축된 공기 및 상부의 테이퍼 처리로 인해 감소되는 흡입력(F)에 의해 속도가 현저히 감소되면서 댐 퍼(149)에 의해 코어(130)와의 충격 소음이 발생되지 않는다. 이에 따라 소형 솔레노이드 장치(200)를 매우 정숙한 상태에서 사용되어 제품의 품질성이 향상되며 궁극적으로는 충격 방지를 통해 소형 솔레노이드 장치(200)의 수명을 연장할 수 있다.

이후 도 4 및 도 2를 참조하면, 코일(123)에 전류의 공급이 중단되면 플런저(140)는 브라켓(110)의 외부에서 탄성 압축된 스프링(145)의 복원력에 의해 원위치로 복귀하게 된다. 이때, 브레이크를 밟고 있지 않은 시프트 레버 잠금 상태에서 소형 솔레노이드 장치(200)를 비통전으로 하였기 때문에 전력을 절감할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 플런저(140)의 코어와의 근접시의 가속도를 감속시키도록 공기의 압축에 의한 저항을 발생시키는 오링(135)과 자기력의 감소를 위한 플런저(140)의 상부가 테이퍼 처리됨으로써, 댐퍼(149)에 가해지는 충격이 최소화되어 플런저(140)와 코어(130)의 충격 소음이 확실하게 방지되므로 제품의 품질성이 현저히 향상될 수 있다. 이에 따라, 작동 소음으로 인한 소비자의 제품에 대한 의구심을 배제하여 소비자의 신뢰성이 현저히 향상될 수 있다.

또한, 플런저(140)의 외면은 기존의 그리스 대신 테프론 코팅이나 몰리브덴 코팅되며 스프링(145)은 기존의 내장형이 아닌 브라켓(110)의 외부에 고정지지되는 외장형으로 구비된다.

이를 통하여, 기존의 커버(도 1의 4 참조) 및 완충링(도 1의 9 참조)이 불필요하며 브라켓(110)의 양면이 개방되는 구조로 경량화되고 소형화됨에 따라 설치가 용이하며 제조 원가의 절감으로 인한 경제성이 현저히 향상될 수 있다. 또한, 제품 의 소형화에 의해 차량의 시프트 레버 설계를 위한 여유공간 확보되므로 기타 부품의 설계 자유도가 향상될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소형 솔레노이드 장치는 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형 실시는 본 발명의 범위에 속한다.

도 1은 종래의 솔레노이드 장치를 나타낸 측단면도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 소형 솔레노이드 장치의 전원 차단 상태를 나타낸 측단면도.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 소형 솔레노이드 장치의 저면도.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 소형 솔레노이드 장치의 전원 인가 상태를 나타낸 측단면도.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 소형 솔레노이드 장치의 주요 부분을 나타낸 요부사시도.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 소형 솔레노이드 장치에서 플런저의 충돌거리의 변화에 따른 흡입력의 변화를 종래의 솔레노이드 장치와 비교한 도면.

도 7은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 소형 솔레노이드 장치를 나타낸 측단면도.

도 8은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 소형 솔레노이드 장치를 나타낸 측단면도.

<본 발명의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

200: 소형 솔레노이드 장치 110: 브라켓

120: 보빈 121: 관통홀

123: 코일 130: 코어

131: 결합홈 135: 오링

140: 플런저 140a: 헤드부

140b: 넥부 145: 스프링

147a: 고정홈 147: 구속부재

149: 댐퍼 160: 샤프트

170: 보호캡 190: 슬리브

13: 경사부 14: 평면부

Claims (5)

1. 양면에 개방부가 형성된 브라켓;

   상기 브라켓의 내측에 구비되되, 내부에 형성된 관통홀이 선택적으로 자화되도록 외면에 코일이 권선된 보빈;

   상기 보빈의 내측에 형성된 관통홀 내측에 구비되는 중공형 슬리브;

   상기 슬리브의 하부에 고정되되, 외주를 따라 형성된 결합홈에 상기 슬리브와의 사이의 간극을 폐쇄하여 공기의 흐름을 차단하는 오링이 구비된 코어;

   상기 코일의 통전시 상기 코어 측의 폐쇄된 공간으로 상기 슬리브 상부의 내면을 따라 밀착 이동되면서 공압식 댐핑작용이 이루어지도록, 외주면에 마찰력 감소를 위한 코팅처리되되 별도의 윤활제가 필요없이 상기 슬리브의 내측에 이동이 안내되도록 구비되는 플런저; 및

   상기 브라켓의 외부에 고정지지되어, 상기 코일의 비통전시 상기 플런저가 복귀되는 방향으로 탄성 작용하도록 구비되는 스프링을 포함하여 이루어지는 소형 솔레노이드 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 코어의 상단부 및 상기 플런저의 하단부는 접촉 면적이 증가되도록 상호간에 대응되는 경사부 및 평면부가 형성되되, 상기 평면부에는 충격을 흡수하는 연질 재료의 댐퍼가 구비됨을 특징으로 하는 소형 솔레노이드 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 플런저의 외주면은 마찰력이 감소되도록 테프론 코팅 및 몰리브덴 코팅 중 하나로 코팅처리되어 이루어지며, 상기 슬리브는 황동 재질로 구비됨을 특징으로 하는 소형 솔레노이드 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 플런저는 상부가 상기 코일의 통전에 따른 이동시에 상기 브라켓의 상단부와 이격되어 자력을 경감시키도록 테이퍼 처리됨을 특징으로 하는 소형 솔레노이드 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 플런저는 상부가 상기 코일의 통전에 따른 이동시에 상기 브라켓의 상단부와 상호 작용되는 자력이 상쇄되도록 합성수지 재질로 구비됨을 특징으로 하는 소형 솔레노이드 장치.

Images