KR101024298B1 - 기밀성을 향상시킨 캐니스터 클로즈 솔레노이드밸브 - Google Patents

기밀성을 향상시킨 캐니스터 클로즈 솔레노이드밸브 Download PDF

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유재홍
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Abstract

본 발명은 로드의 고정판과 밀폐판의 구성을 변경하여, 밀폐판에 작용되었던 과부하를 해소할 뿐만 아니라 장시간 사용에도 밀폐판에 의한 흡기구의 밀폐를 확보할 수 있다는 제품의 신뢰성을 향상시키는 제품 경쟁력을 강화하는 기밀성을 향상시킨 캐니스터 클로즈 솔레노이드밸브 구조에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 연료탱크 내에서 액상의 연료가 기화되어 발생하는 증발가스의 유해성분(주로 탄화수소, HC)이 대기중으로 누출되는 현상을 방지하고 증발가스를 캐니스터에 포집 후 엔진에서 연소시키기 위한 ORVR 시스템을 자가진단(OBD)하기 위해 설치되는 캐니스터 클로즈 솔레노이드밸브에 있어서, 상기 캐니스터 클로즈 솔레노이드밸브(20)에는 몸체(210)의 배기부(212) 또는 흡기구(214) 중 어느 하나를 차폐시키기 위해 코일(220)의 자기장에 의해 왕복 슬라이딩하는 플런저(260)와 상기 플런저(260)에 마련되는 로드(230)의 끝단에는 고정판(232a)에 지지되는 밀폐판(240a)이 구성되어 있으며; 상기 고정판(232a)에는 상기 밀폐판(240a)의 일단을 지지하는 밀착부분(234)과; 상기 밀착부분(234)에서 일정깊이 함몰되어 상기 밀폐판(240a)의 끝단부가 자유롭게 휘어질 수 있도록 하여 배기구(212) 또는 흡기구(214)를 차폐할 때 면접촉(S)에 의해 밀폐력이 향상되도록 하는 단턱부분(236);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

기밀성을 향상시킨 캐니스터 클로즈 솔레노이드밸브{Canister close valve device}
본 발명은 기밀성을 향상시킨 캐니스터의 클로즈 솔레노이드밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플런저의 고정판과 밀폐판의 구조를 변경하여, 솔레노이드에 작용되었던 과부하를 해소할 뿐만 아니라 장시간의 사용에도 밀폐판에 의한 흡기구의 밀폐를 확보하여 제품의 신뢰성을 향상시키고 제품 경쟁력을 강화하는 기밀성을 향상시킨 캐니스터의 클로즈 솔레노이드밸브에 관한 것이다.
일반적으로 캐니스터 클로즈 밸브는 연료탱크 내에서 액상의 연료가 기화되어 발생하는 증발가스의 유해성분(주로 탄화수소, HC)이 대기중으로 누출되는 현상을 방지하고 증발가스를 캐니스터에 포집 후 엔진에서 연소시키기 위한 ORVR 시스템을 자가진단(OBD)하기 위해 설치된다.
도 1은 일반적인 HC가스의 흐름을 도시한 개략적인 구성도로서, 이를 참조하면, 연료탱크(1)와 유입로(2)를 통해 연결되어 있고 내부에 활성탄이 저장되어 있는 캐니스터(10)는 주변 온도 등의 환경에 따라 연료 탱크(1) 내부에 저장되어 있는 연료에서 기화된 증발 가스가 유입되어 포집된다.
상기 캐니스터(10)와 엔진 사이에 설치되어 있는 퍼지 컨트롤 밸브(4)(PCV; Purge Control Valve)는 ECU의 신호를 받아 증발연료가 엔진으로 유입되는 것을 제어한다.
그리고, 엔진으로 유입된 증발 연료는 엔진의 동작중 연소하면서 동력 발생에 사용된다.
이때 증발 가스의 누출 여부를 감지하는 자가진단 시스템이 법규화되어 있어, 자가진단 모드 작동시 대기와의 통로 역할과 누출 여부의 감지를 위해 캐니스터(10)의 일측으로 캐니스터 클로즈 밸브(20)가 연결되어 있다.
도 2는 일반적인 캐니스터 클로즈 솔레노이드밸브의 단면도이고, 도 3은 도 2의 'III'부 확대도로서, 이를 참조하면 상기 캐니스터 클로즈 밸브(20)는 외부에서 전원 인가시 전자기력을 발생시키는 코일(220), 자기화되어 전자석으로 변하는 코어, 상기 코어에 의해 작동되는 플런저(plunger)(260), 상기 플런저(260)의 작동에 의해 직선 왕복운동을 하는 로드(230), 및 상기 로드(230)의 왕복운동에 따라 연동하면서 캐니스터 클로즈 솔레노이드밸브(20)의 통로를 개폐하여 연료탱크(1)와 대기의 환기통로 역할을 수행하는 밀폐판(240)으로 구성된다.
그리고, 캐니스터 클로즈 솔레노이드밸브(20)는 어느 일측에 가스의 흡기 및 배기되는 배기구(212)와 흡기구(214)가 각각 구성되고 상기의 구성들이 마련되는 몸체(210)가 구성되며, 상기 로드(230)의 끝단에 마련되어 상기의 배기구(212) 및 흡기구(214) 사이를 밀폐하는 밀폐판(240), 및 상기 로드(230)에 밀폐판(240)을 고정시키기 위한 멈춤링(250)으로 구성된다.
아울러, 상기 로드(230)의 끝단부에는 넓이를 가지는 고정판(232)이 형성되고, 상기 고정판(232)에 밀폐판(240)이 밀착되도록 로드(230)에 밀어넣은 후 그 끝단에 멈춤링(250)을 삽입 고정함에 따라 상기 고정판(232) 및 밀폐판(240)이 상호 밀착된 상태를 유지하게 된다.
상기와 같이 구성된 캐니스터 클로즈 솔레노이드밸브(20)는 평소에는 캐니스터(10)의 외부 포터에 의하여 외부와 개방되어 있으며, 누설여부를 진단할 때만 상기의 캐니스터 클로즈 솔레노이드밸브(20)에 의해서 외부와 차단되어 폐회로가 된다.
또한, 차량 운행중 차량이 누설 진단 조건이 되면 ECU의 신호에 의해서 캐니스터 클로즈 솔레노이드밸브(20)가 캐니스터(10)의 외부 포트를 차단하고 밀폐된 캐니스터 클로즈 솔레노이드밸브(20) 내부를 진공으로 만들거나 가압하여 내부의 압력 변동을 압력 센서로 감지하여 ECU에 저장된 기준값과 비교함으로써 누설 여부를 판단하게 되는 것이다.
그러나, 상기와 같은 구성을 가진 클로즈 솔레노이드밸브(20)는 차량의 진동을 항상 받는다는 문제점과 함께, 진동에 의해 배기구(212)와 흡기구(214)의 밀폐력이 저하되는 문제점이 있었다.
즉, 코일(220)에 의해 왕복 슬라이딩하는 플런저(260) 및 로드(230)는 상기 로드(230)의 제작 공차 및 각 구성들간의 제작 공차 등에 의한 누적 공차로 완벽한 직진성을 가지지 못한다는 것은 기정사실이고, 또한, 이러한 불완전한 직진성을 가지며 왕복 슬라이딩하는 로드(230)는 운행 중 발생하는 진동에 의해 그 직진성이 간섭됨에 따라 도 3에서와 같이 일정 각 기울어진 상태로 왕복 슬라이딩이 이루어질 수 있다.
이러한 기울기를 가진 로드(230)가 배기구(212) 또는 흡기구(214, 여기서는 흡기구를 기준으로 한다)의 일단을 차폐할 때, 도 3의 도시된 바와 같이, 우측부분이 먼저 흡기구(214)의 일단에 맞닿게 되고, 대칭방향에서는 틈새(G)가 생기게 되어 밀폐성능을 만족할 수 없는 문제점이 있었다.
또한, 이러한 기울기를 가진 로드(230)는 흡기구(214)와 밀폐판(240)이 항상 같은 위치가 맞닿는 것이 아니라 불규칙한 위치에서 이루어지고, 상기 로드(230)의 왕복 슬라이딩이 장시간 이루어질 경우, 상기 밀폐판(240)을 고정시키기 위해 구성된 멈춤링(250)은 불규칙한 교번하중에 의해 상기 밀폐판(240)과의 간격이 발생하는 헐거움으로 멈춤링(250)의 기능을 상실하게 되는 문제점이 있었다.
또한, 이러한 멈춤링(250)의 기능 상실은 로드(230)에 밀폐판(240)의 고정위치를 확보하지 못함으로, 흡기구(214)의 밀폐력 상실로 인해 캐니스터(10)의 본 목적을 상실하게 되는 제품의 신뢰성 및 자동차의 성능 점검이 원활하게 이루어지지 않는다는 문제점이 있었다.
한편, 종래의 고정판(232)은 밀폐판(240) 보다 경질 및 강도가 우수한 재질로 이루어져 있고, 상기 밀폐판(240)은 밀폐력을 증폭하기 위해 연질로 이루어져 있으므로, 로드(230)의 하강으로 흡기구(214)에 밀폐판(240)이 밀착되면, 상기 흡기구(214)와 밀폐판(240)은 선접촉으로 밀폐면적이 작기 때문에 그에 따른 밀폐효율성이 낮다는 문제점이 있었다.
이러한 구조적인 문제점을 개선하기 위한 방안으로, 대한민국 특허 제627230호(명칭: 캐니스터 클로즈 밸브의 밀봉 구조), 및 대한민국 공개특허공보 제2006-114972호(명칭: 밸브장치) 등이 제공되고 있으나, 구조가 복잡하고 확고한 밀폐에 따른 기밀성을 얻을 수 없다는 문제점이 있었고, 이러한 기밀성을 확보하기 위한 캐니스터 클로즈 솔레노이드밸브의 밀폐구조에 많은 기술개발 및 노력을 기울이고 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안하는 것으로서, 본 발명의 목적은 로드의 고정판과 밀폐판의 구조를 변경하여, 솔레노이드 밸브에 작용되었던 과부하를 해소할 뿐만 아니라 장시간의 사용에도 밀폐판에 의한 흡기구의 밀폐에 따른 기밀성을 확보하여 제품의 신뢰성을 향상시켜 제품 경쟁력을 강화하고 기밀성을 향상시킨 캐니스터의 클로즈 솔레노이드밸브를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기밀성을 향상시킨 캐니스터 클로즈 솔레노이드밸브는, 연료탱크 내에서 액상의 연료가 기화되어 발생하는 증발가스의 유해성분(주로 탄화수소, HC)이 대기중으로 누출되는 현상을 방지하고 증발가스를 캐니스터에 포집 후 엔진에서 연소시키기 위한 ORVR 시스템을 자가진단(OBD)하기 위해 설치되는 캐니스터 클로즈 솔레노이드밸브에 있어서, 상기 캐니스터 클로즈 솔레노이드밸브에는 몸체의 흡기구 또는 배기구 중 어느 하나를 차폐시키기 위해 코일의 자기장에 의해 왕복 슬라이딩하는 플런저와 상기 플런저에 마련되는 로드의 끝단에는 고정판에 지지되는 밀폐판이 구성되어 있으며; 상기 고정판에는 상기 밀폐판의 일단을 지지하는 밀착부분과; 상기 밀착부분에서 일정깊이 함몰되어 상기 밀폐판의 끝단부가 자유롭게 휘어질 수 있도록 하여 흡기구 또는 배기구를 차폐할 때 면접촉에 의해 밀폐력이 향상되도록 하는 단턱부분;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 밀폐판에는 상기 고정판의 밀착부분이 밀착되는 면에 일정깊이의 함몰홈을 형성하여; 상기 흡기구 또는 배기구를 차폐할 때 상기 단턱부분에 간섭되는 깊이를 증폭하여 상기 밀폐판의 자유단의 휘어지는 범위가 증폭;되도록 더 포함함이 바람직하다.
이상과 같이, 로드의 고정판과 밀폐판의 구조를 변경하여, 캐니스터 솔레노이드 밸브에 작용되었던 과부하를 해소할 뿐만 아니라 장시간의 사용에도 밀폐판에 의한 흡기구의 밀폐에 따른 기밀성을 확보하여 제품의 신뢰성을 향상시켜 제품 경쟁력을 강화하는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 HC가스의 흐름을 도시한 개략적인 구성도.
도 2는 일반적인 캐니스터 클로즈 솔레노이드밸브의 단면도.
도 3은 도 2의 'III'부 확대도.
도 4는 본 발명에 따른 캐니스터 클로즈 솔레노이드밸브의 요부 확대 단면도.
4a는 차폐 전 상태, 4b는 흡기구에 밀착된 상태, 4c는 완전 차폐가 이루어진 상태.
도 5는 도 4에서 기울기를 가진 로드가 흡기구를 차폐하는 상태도.
5a는 흡기구에 밀착된 상태, 5b는 완전 차폐가 이루어진 상태.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 캐니스터 클로즈 솔레노이드밸브의 요부 확대 단면도이고, 도 5는 도 4에서 기울기를 가진 로드가 흡기구를 차폐하는 상태도로서, 이를 참조하고, 종래와 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하며 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
캐니스터 클로즈 솔레노이드밸브(20)는 배기구(212)와 흡기구(214)가 형성된 몸체(210)와, 상기 몸체(210)에 마련되는 코일(220)과, 상기 코일(220)의 자기장에 의해 왕복 슬라이딩하는 플런저(260)와, 상기 플런저(260)에 고정되는 로드(230)와, 상기 로드(230)의 끝단에 마련되는 밀폐판(240a) 및 상기 밀폐판(240a)을 고정시키기 위한 멈춤링(250)으로 구성된다.
상기 로드(230)의 끝단부에는 넓이를 가지는 고정판(232a)이 구성되고, 상기 고정판(232a)은 밀폐하고자하는 흡기구(214)의 내측 지름보다 작은 지름의 넓이를 가지는 밀착부분(234), 및 상기 밀착부분(234)의 외주연에 마련되고 상기 밀착부분(234)에서 함몰되게 형성된 단턱부분(236)으로 구분된다.
아울러, 상기 단턱부분(236)의 외주연은 종래의 고정판(232)의 외주연과 동일한 크기를 가진다.
상기 밀폐판(240a)에는 상기 고정판(232a)의 밀착부분(234)에 밀착되는 부분의 밀폐판(240a) 두께가 축소되도록 일정깊이를 가지는 함몰홈(242)이 형성되어 있으며, 이러한 상기 함몰홈(242)에 의해 밀착부분(234)에 밀착되는 밀폐판(240a)의 두께가 상대적으로 얇으므로, 흡기구(214)에 밀착될 때 휘어짐이 좀 더 자유롭다.
물론, 상기 밀폐판(240a)의 일측에는 상기 고정판(232a)에 상기 밀폐판(240a)이 확고하게 밀착되도록 하는 멈춤링(250)이 구성되어 있다.
상기 멈춤링(250)은 밀폐판(240a)을 고정판(232a)에 확고하게 고정시킬 수 있는 수단이면 어느 것이든 사용 가능한 것이다.
따라서, 상기 밀폐판(240a)은 상기 고정판(232a)의 밀착부분(234)의 면접촉되는 면적만큼 고정이 이루어지고, 상기 단턱부분(236)에 대해서는 상기 고정판(232a)과 밀폐판(240a) 사이의 간극이 생기게 되고, 이러한 간극만큼 상기 밀폐판(240a)이 휠 수 있게 되는 것이다.
상기와 같이 구성된 고정판 및 밀폐판의 작용상태를 살펴보면 다음과 같다.
도 4a는 차폐 전 상태로서, 직진성을 가지고 코일(220)의 작동에 의해 플런저(260)와 함께 일단에 구성된 로드(230)가 하강하는 상태이며, 이는 흡기구(214)를 차폐하기 위한 동작이다.
도 4b는 흡기구에 밀착된 상태로서, 상기 하강하는 로드(230)에 의해 상기 로드(230)의 끝단부에 구성된 밀폐판(240a)이 상기 흡기구(214)에 밀착된 상태로서, 이 상태를 유지하여도 상기 흡기구(214)의 차폐가 완료될 수 있으나, 좀더 밀폐력을 증폭하기 위해서 상기 로드(230)는 더 하강을 한다.
도 4c는 완전 차폐가 이루어진 상태로서, 상기 로드(230)의 하강이 완료된 상태이다.
이 경우, 밀폐판(240a)은 고정판(232a)의 단턱부분(236)에 해당하는 상기 고정판(242a)과 밀폐판(240a)의 간극만큼 상기 로드(230)의 하강 깊이로 상기 밀폐판(240a)의 외주연부가 휘어진 상태이고, 이러한 밀폐판(240a)의 휨은 확대도에서처럼 흡기구(214)의 끝단을 감싸는 면접촉(S) 면적을 가짐으로써, 기밀성을 향상시키게 되는 것이다.
한편, 일정각 기울어진 상태로 로드가 하강할 경우를 살펴보면,
도 5a는 흡기구에 밀착된 상태로서, 자동차의 진동 등에 영향을 받아 하강하는 로드(230)가 기울기를 가진 상태에서 하강되어 흡기구(214)의 일단에 밀착되면 타단은 도시된 바와 같이 틈새가 발생할 수 있으나, 상기 로드(230)는 완전 하강이 된 상태가 아니다.
도 5b는 완전 차폐가 이루어진 상태로서, 상기 로드(230)가 완전 하강한 상태로서, 위에서 본 것과 같이 기울어진 로드(230)에 의해 흡기구(214)에 최초로 접촉된 밀폐판(240a)은 고정판(232a)의 단턱부분(236)에 의해 휘어지게 됨으로, 상기 하강하는 로드(230)의 하강력에 영향을 미치지 않는다.
그리고, 계속적인 하강으로 틈새를 가진 부분의 흡기구(214)에서도 밀폐판(240a)의 밀폐가 완료되면 도시된 바와 같이 흡기구(214)의 끝단면보다 좀 더 깊이 삽입되는 밀폐판(240a)의 끝단은 상기 고정판(232a)의 단턱부분(236)에 의한 상기 고정판(232a)과 밀폐판(240a)의 간극만큼 휘어짐에 따라, 결국 도 4c와 같이 흡기구(214)와 밀폐판(240a) 사이에 면접촉(S) 면적을 가지는 밀폐력 향상에 따른 기밀성을 확보할 수 있게 되는 것이다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 기밀성을 향상시킨 캐니스터 클로즈 솔레노이드밸브를 실시하기 위한 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
20: 캐니스터 클로즈 솔레노이드밸브 210: 몸체
212: 배기구 214: 흡기구
220: 코일 230: 로드
232, 232a: 고정판 234: 밀착부분
236: 단턱부분 240, 240a: 밀폐판
242: 함몰홈 250: 멈춤링
260: 플런저

Claims (2)

  1. 연료탱크 내에서 액상의 연료가 기화되어 발생하는 증발가스의 유해성분이 대기중으로 누출되는 현상을 방지하고 증발가스를 캐니스터에 포집 후 엔진에서 연소시키기 위한 ORVR 시스템을 자가진단(OBD)하기 위해 설치되는 캐니스터 클로즈 솔레노이드밸브에 있어서,
    상기 캐니스터 클로즈 솔레노이드밸브(20)에는 몸체(210)의 배기구(212) 또는 흡기구(214) 중 어느 하나를 차폐시키기 위해 코일(220)의 자기장에 의해 왕복 슬라이딩하는 플런저(260)와 상기 플런저(260)에 마련되는 로드(230)의 끝단에는 고정판(232a)에 지지되는 밀폐판(240a)이 구성되어 있으며;
    상기 고정판(232a)에는 상기 밀폐판(240a)의 일단을 지지하는 밀착부분(234)과;
    상기 밀착부분(234)에서 일정깊이 함몰되어 상기 밀폐판(240a)의 끝단부가 자유롭게 휠 수 있도록 상기 고정판(232a)과 밀폐판(240a) 사이에 간극이 형성되도록 하여 배기구(212) 또는 흡기구(214)를 차폐할 때 면접촉(S)에 의해 밀폐력이 향상되도록 하는 단턱부분(236);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 기밀성을 향상시킨 캐니스터 클로즈 솔레노이드밸브.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 밀폐판(240a)에는 상기 고정판(232a)의 밀착부분(234)이 밀착되는 면에 일정깊이를 가지는 함몰홈(242);
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기밀성을 향상시킨 캐니스터 클로즈 솔레노이드밸브.
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