KR101791040B1 - 솔레노이드 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스풀 피드백 구조를 포함하는 솔레노이드 밸브에 관한 것으로 더욱 상세하게는 가이드의 일단부가 고정된 구조이며 타단부는 중공부가 형성된 스풀에 결합된 구조로써, 중공부의 일단부는 십자형의 유로부가 형성되어 유로부로 유입된 유체가 스풀의 수압면적 차이로 스풀을 이동시키는 구조인 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.
따라서, 스풀 내부에 위치된 중공부의 일단부는 십자형의 유로부가 형성되어 유입된 유체가 스풀의 수압면적 차이를 이용하여 유체가 역류되는 것을 방지하는 효과가 있다.

Description

솔레노이드 밸브{Solenoid Valve}

본 발명은 스풀 피드백 구조를 포함하는 솔레노이드 밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 차량의 엔진 피스톤에 분사되는 엔진 오일을 제어하기 위해 이용될 수 있는 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.

자동차 엔진은 차량에 동력을 공급하여 차량이 주행할 수 있도록 한 장치이다. 엔진은 피스톤의 폭발 작용으로 인해 엔진 내부의 구성품이 매우 빠른 속도로 움직이게 된다. 따라서 엔진의 각 부속품이 마모되지 않도록 윤활이 필요하게 된다.

일반적으로, 자동차의 기계장치 내부에는 서로 상대적으로 움직이는 부품간의 마찰 접촉면의 마모나 소음, 동력 손실 등을 줄이기 위해 점도가 높은 오일(Oil)을 투입시키면서 사용하고 있다. 특히, 자동차의 엔진은 별도의 오일탱크를 두고 커넥팅로드의 움직임에 따라 오일탱크에 채워진 오일이 비산되면서 실린더 내벽과 피스톤 외면에 순간 도포되도록 하고 있다.

이러한 엔진 오일의 양은 엔진의 상태를 최적으로 유지하는데 중요한 역할을 하게 되는바, 오일의 양이 너무 적거나 너무 많을 경우, 최적의 엔진 성능을 발휘하지 못하는 등의 문제가 있었다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

본 발명은 스풀 피드백 구조를 포함하는 솔레노이드 밸브에 관한 것으로서, 유로부로 유입된 유체가 스풀의 수압면적 차이로 스풀을 이동시키는 구조를 포함하는 솔레노이드 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

솔레노이드 밸브는 플랜지를 포함한다. 플랜지는 양단이 개방되어 제1중공부가 형성된다. 제1중공부는 외주면에 제1중공부와 연통하는 복수개의 제1유로부가 형성된다.

플랜지는 복수개의 제1유로부가 길이방향의 중간 정도에 위치하고 외주면에 일정간격으로 형성된다.

스풀은 플랜지의 제1중공부에 위치된다. 스풀은 제2중공부와 제2중공부의 일단 길이방향으로 형성된 제2유로부를 가진다. 스풀은 제2유로부와 직각으로 교차하여 형성된 제3유로부를 포함한다.

스풀의 일단부는 제2중공부가 형성되고, 제2중공부는 한쪽이 개방된 형상이다. 제2중공부는 개방된 한쪽에 가이드봉이 결합 되어진다.

제2중공부의 다른 한쪽에는 제2유로부가 형성되어 있다. 제2유로부는 제2중공부와 마찬가지로 길이 방향으로 형성되어 있다. 제2유로부는 제2중공부보다 직경이 작게 형성될 수 있다.

제2유로부는 일단이 제2중공부의 타단과 연통되도록 연결되어 있지만 제2유로부의 타단은 스풀의 타단부까지 관통되어 있지는 않다.

제3유로부는 스풀의 반경방향으로 형성되고 제2유로부와 십자형으로 교차하도록 형성될 수 있다. 제3유로부는 스풀의 외주면까지 관통 형성되어 스풀의 외부와 연통한다. 제3유로부를 통해 스풀 외부로부터 유체가 유입되어 제2유로부를 거쳐 제2중공부로 공급된다.

가이드봉은 제2중공부에 결합된다. 제2중공부의 내주면과 가이드봉의 외주면은 서로 슬라이딩 가능하여, 스풀은 가이드봉의 외주면을 따라 가이드 되며 직선 왕복운동 가능하다. 여기서, 가이드봉은 제어포트의 중앙에 일단면이 고정된다.

제어포트는 플랜지의 일단에 위치되고 밑면에 복수개의 제어포트홀이 형성된다. 제어포트는 플랜지 내주면 일단에 형성된 홈에 결합된다. 제어포트는 스풀이 플랜지 외부로 나오지 않도록 막아주는 역할을 수행한다.

하우징은 플랜지의 타단에 위치된다.

코어는 플랜지의 제1중공부 타단 내주면에 위치되고 중앙에 관통홀이 형성된다. 코어의 관통홀에는 로드가 위치되고 로드의 일단부는 스풀의 타단부와 접촉되고 타단부는 아마추어의 일단과 결합된다.

보빈은 코어의 외주면에 위치된다. 보빈의 내주면에 코어가 구성되고, 외주면에 코일이 위치된다.

코일은 보빈의 외주면에 감겨져 전원이 공급됨에 따라 자기장을 형성하고 아마추어를 작동시킨다.

플랜지는 외주면을 둘러싸는 제1홈이 형성된다. 플랜지는 유체가 외부로 유출되지 않도록 제1홈에 제1씰러를 추가로 포함한다. 제1씰러는 플랜지 외주면을 둘러싸면서 형성된 제1홈에 결합되어 유체가 제어실 밖으로 새어 나오지 않도록 막아주는 역할을 수행한다.

코어는 외주면을 둘러싸는 제2홈이 형성된다. 코어는 제2홈에 유체가 하우징 내부로 유입되지 않도록 제2홈에 결합되는 제2씰러를 추가로 포함한다. 제2씰러는 제2홈에 위치되며 플랜지와 코어 사이를 씰링한다. 제2씰러는 코어 내부에 있는 유체가 솔레노이드 밸브의 외부로 유출되지 않도록 하는 역할을 수행한다.

플랜지는 유로부가 형성된 외주면에 필터결합홈이 형성되고, 필터결합홈에 필터가 결합될 수 있다. 플랜지에 형성된 제1유로부는 유체가 유입되는데 이때 유입되는 유체에 불순물이 섞여있을 수 있다. 따라서, 필터결합홈에 필터가 제1유로부를 둘러싸면서 결합 되어질 수 있다.

코어는 타단에 제3홈이 형성된다. 코어는 제3홈을 둘러싸면서 결합되는 제3씰러를 추가로 포함한다. 제3씰러는 제2씰러와 동일하게 코어 내부에 있는 오일이 솔레노이드 밸브의 외부로 누설되는 것을 방지하는 효과가 있다.

한편, 스풀의 타단부와 코어의 일단부 사이에 탄성수단이 위치된다. 탄성수단은 제2중공부에 공급된 유체의 압력에 의해 스풀이 이동됨에 따라 압축되었다가, 제2중공부의 압력이 감소됨에 따라 스풀을 밀어 내는 역할을 하게 된다.

탄성수단은 코일스프링일 수 있으며, 스풀의 타단부는 코일 스프링의 일단이 결합되도록 돌출부를 포함한다.

스풀 내부에 위치된 중공부의 일단부는 십자형의 유로부가 형성되어 유입된 스풀이 하단부 스프링을 압축시키면서 유로가 개방되고 유체가 흐른다. 즉, 유체가 유입되는 압력만으로 스풀이 개방되어 별도의 전원 공급없이도 솔레노이드 밸브를 개폐할 수 있는 효과가 있다.

또한, 오일이 유입되지 않을 경우, 스풀 하단부에 설치된 탄성부재에 의해 공급포트에서 스풀이 제어포트방향으로 이동하게 되면서 유로부의 폐쇄와 유체의 역류를 방지를 할수 있는 효과가 있다.

도 1은 솔레노이드 밸브의 단면을 도시한 도면이다.
도 2는 솔레노이드 밸브내의 전원이 인가되기 전 제1유로부에서 유체가 흐르는 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 솔레노이드 밸브의 제1유로부에서 유체가 흐르지 않을 때의 유체의 역류방지 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 솔레노이드 밸브내의 전원이 인가된 후 스풀이 제1유로부를 폐쇄한 상태를 도시한 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 솔레노이드 밸브에 대하여 살펴본다.

도 1은 솔레노이드 밸브의 단면을 도시한 도면이다. 도 1을 참조하여 설명한다.

솔레노이드 밸브(10)는 플랜지(100)를 포함한다. 플랜지(100)는 양단이 개방되어 제1중공부(110)가 형성된다. 제1중공부(110)는 외주면에 제1중공부(110)와 연통하는 복수개의 제1유로부(120)가 형성된다.

플랜지(100)는 복수개의 제1유로부(120)가 길이방향의 중간 정도에 위치하고 외주면에 일정간격으로 형성된다.

스풀(200)은 플랜지(100)의 제1중공부(110)에 위치된다. 스풀(200)은 제2중공부(210)와 제2중공부(210)의 일단에 길이방향으로 형성된 제2유로부(220)를 가진다. 스풀(200)은 제2유로부(220)와 직각으로 교차하여 반경방향으로 형성된 제3유로부(230)를 포함한다.

스풀(200)의 일단부는 제2중공부(210)가 형성되고, 제2중공부(210)는 한쪽이 개방된 형상이다. 제2중공부(210)는 개방된 한쪽에 가이드봉(300)이 결합된다.

제2중공부(210)의 다른 한쪽에는 제2유로부(220)가 형성되어 있다. 제2유로부(220)는 제2중공부(210)와 같은 길이 방향으로 형성되어 있다. 제2유로부(220)는 제2중공부(210)보다 직경이 작게 형성될 수 있다.

제2유로부(220)는 일단이 제2중공부(210)의 타단과 연결되어 있지만 제2유로부(220)의 타단부가 제2중공부(210)처럼 스풀(200)의 타단부까지 관통 형성되어 있지는 않다. 즉, 제2유로부(220)는 로드(530)가 스풀(200)에 접촉하는 부분까지 연결되어 있지 않고 스풀(200) 내부까지만 형성되어 있다.

제3유로부(230)는 스풀(200)의 반경방향으로 형성되고 제2유로부(220)와 십자형으로 교차하도록 형성될 수 있다. 제3유로부(230)는 스풀(200)의 외주면과 연통하여 제2유로부(220)와 제2중공부(210)에 유체를 공급한다.

가이드봉(300)은 제2중공부(210)에 삽입되며 결합된다. 가이드봉(300)과 스풀(200)은 서로 상대적으로 직선 운동 가능하다. 즉, 가이드봉(300)의 외주면을 따라서 스풀(200)의 제2중공부(210) 둘레면이 슬라이딩하며 스풀(200)은 직선 운동을 하게 된다. 가이드봉(300)은 제어포트(400)의 중앙에 일단면이 고정된다.

제어포트(400)는 플랜지(100)의 일단에 위치되고 밑면에 복수개의 제어포트홀(410)이 형성된다. 제어포트(400)는 플랜지(100) 내주면 일단에 형성된 홈에 결합된다. 제어포트(400)는 스풀(200)이 플랜지(100) 외부로 나오지 않도록 막아주는 역할을 수행한다.

하우징(500)은 플랜지(100)의 타단에 위치된다. 하우징(500)은 플랜지(100)의 타단을 감싸면서 고정된다.

코어(510)는 플랜지(100)의 제1중공부(110) 타단 내주면에 위치되고 중앙에 관통홀이 형성된다. 코어(510)의 관통홀에는 로드(530)가 위치되고 로드(530)의 일단부는 스풀(200)의 타단부와 접촉되고 타단부는 아마추어(540)의 일단과 결합된다. 또한 코어(510)는 관통홀과 연결되는 아마추어 수용부(520)가 코어(510)의 내주면에 형성된다. 실시 예에 따라서 플랜지와 코어 사이에는 브라켓(920)이 설치될 수 있다.

보빈(550)은 코어(510)의 외주면에 위치된다. 보빈(550)의 내주면에 코어(510)가 구성되고, 외주면에 코일(560)이 위치된다.

코일(560)은 보빈(550)의 외주면에 감겨져 자기장을 형성하고 아마추어(540)를 작동시킨다.

탄성부재(600)는 코일스프링의 형태로 제1중공부(110)에 위치된다. 탄성부재(600)는 스풀(200)의 타단부와 코어(510)의 일단부 사이에 위치되어 스풀(200)이 정위치로 이동하도록 하는 역할을 수행한다.

플랜지(100)는 외주면을 둘러싸는 제1홈(700)이 형성된다. 플랜지(100)는 유체가 외부로 유출되지 않도록 제1홈(700)에 제1씰러(710)를 추가로 포함한다. 제1씰러(710)는 플랜지(100) 외주면을 둘러싸면서 형성된 제1홈(700)에 결합되어 유체가 제어실 밖으로 새어 나오지 않도록 막아주는 역할을 수행한다.

코어(510)는 외주면을 둘러싸는 제2홈(800)이 형성된다. 코어는 제2홈(800)에 유체가 하우징(500) 내부로 유입되지 않도록 제2홈(800)에 결합되는 제2씰러(810)를 추가로 포함한다. 제2씰러(810)는 제2홈(800)에 위치되며 플랜지(100)와 코어(510) 사이를 씰링한다. 제2씰러(810)는 제2홈(800)에 위치되며 플랜지(100)와 코어(510) 사이를 씰링한다. 제2씰러(810)는 코어(510) 내부에 있는 유체가 솔레노이드 밸브의 외부로 유출되지 않도록 하는 역할을 수행한다.

플랜지(100)는 제1유로부(120)가 형성된 부분에 필터결합홈(130)이 형성되고, 필터결합홈(130)에 필터(610)가 결합될 수 있다. 플랜지(100)에 형성된 제1유로부(120)는 유체가 유입되는데 이때 유입되는 유체에 불순물이 섞여있을 수 있다. 따라서, 필터결합홈(130)에 필터(610)가 제1유로부(120)를 둘러싸면서 결합 되어질 수 있다.

코어(510)는 타단에 제3홈(900)이 형성된다. 코어(510)은 제3홈(900)을 둘러싸면서 결합되는 제3씰러(910)를 추가로 포함한다. 제3씰러(910)는 제2씰러(810)와 동일하게 코어(510) 내부에 있는 오일이 솔레노이드 밸브의 외부로 누설되는 것을 방지하는 효과가 있다. 스풀(200)의 타단부는 탄성부재(600)의 일단이 결합되도록 돌출부(240)를 포함한다. 전술한 바와 같이, 코어(510)와 스풀(200) 사이에는 코일스프링인 탄성부재(600)가 위치된다. 탄성부재(600)는 로드(530)보다 직경이 큰 형상이다. 때문에 탄성부재(600)가 움직이지 않도록 어느 한 곳에 고정될 필요가 있는데 스풀(200)의 타단에 탄성부재(600) 내주면의 직경과 동일한 돌출부(240)가 형성되고 돌출부(240)에 탄성부재(600)가 고정되어 탄성부재(600)가 움직이는 것을 방지 할 수 있다.

도 2는 솔레노이드 밸브내의 전원이 인가되기 전 제1유로부에서 유체가 흐르는 상태를 도시한 도면이다. 도 3은 솔레노이드 밸브의 제1유로부에서 유체가 흐르지 않을 때의 유체의 역류방지 상태를 도시한 도면이다. 도 4는 솔레노이드 밸브내의 전원이 인가된 후 스풀이 제1유로부를 폐쇄한 상태를 도시한 도면이다.

도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따를 솔레노이드 밸브의 구동원리를 설명하고자 한다.

도 2를 참조하면 솔레노이드 밸브(10)는 전원이 OFF상태이다. 전원이 OFF된 상태에서는 솔레노이드 밸브는 유체가 A방향으로 흐르게 된다. 유체는 도 2에 도시된 바와 같이 제1유로부(120)를 통과하여 스풀(200)에 형성된 제3유로부(230)와 제어포트홀(410)로 각각 유체가 흐르게 되고 제3유로부(230)로 유입된 유체는 제2유로부(220)를 거쳐 제2중공부(210)로 이동하게 된다. 즉, A방향으로 흐르는 유체는 제2중공부(210)를 가득 채우게 되고 스풀(200)을 제어포트(400)쪽으로 밀어내려는 탄성부재(600)의 탄성력 보다 더 강한 힘으로 스풀(200)을 아마추어(540)쪽으로 밀게 된다. A방향으로 유입되는 유체의 압력이 스풀(200)을 아마추어(540) 쪽으로 이동되도록 함으로써 유체는 스풀(200)에 의해 유로가 막히지 않고 제어포트홀(410)로 흐르게 된다.

반대로 유체가 A방향으로 흐르지 않게 되고 이에 따라 제2중공부(210)에 유체의 압력도 작용하지 않을 경우 도 3에 도시된 바와 같이 제2중공부(210)에 있던 유체가 스풀(200)을 아마추어(540) 쪽으로 밀지 못하게 되고 스풀(200)은 탄성부재(600)의 탄성력에 의해 제어포트(400) 쪽으로 이동하게 된다. 탄성부재(600)는 유체가 제1유로부(120)에서 유입되지 않을 때 스풀(200)을 제어포트(400) 쪽으로 밀어 제어포트홀(410)로 흘러가던 유체가 다시 제1유로부(120)로 역류(B방향)되는 것을 방지 하는 것이다.

솔레노이드 밸브의 전원이 ON상태가 되면 도 4에 도시된 바와 같이 스풀(200)이 아마추어(540)에 의해 이동하면서 제1유로부(120)를 막게 되고 유체는 더 이상 흐르지 않게 된다. 즉, 전원이 ON상태가 되면 제1유로부(120)에서 유체가 계속 유입되어도 스풀(200)이 아마추어(540)에 의해 제어포트(400) 쪽으로 이동되므로 유체는 더 이상 흐르지 못하게 되고 제1유로부(120) 쪽으로의 역류(B방향)도 방지 된다.

본 발명은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100: 플랜지
110: 제1중공부
120: 제1유로부
130: 필터결합홈
200: 스풀
210: 제2중공부
220: 제2유로부
230: 제3유로부
240: 돌출부
300: 가이드봉
400: 제어포트
410: 제어포트홀
500: 하우징
510: 코어
520: 아마추어 수용부
530: 로드
540: 아마추어
550: 보빈
560: 코일
600: 탄성부재
610: 필터
700: 제1홈
710: 제1씰러
800: 제2홈
810: 제2씰러
900: 제3홈
910: 제3씰러
920: 브라켓

Claims (9)

1. 양단이 개방되어 제1중공부가 형성되고, 외주면에 상기 제1중공부와 연통하는 복수개의 제1유로부가 형성된 플랜지;
   상기 플랜지의 제1중공부에 위치되고, 제2중공부와 상기 제2중공부의 일단에 길이방향으로 형성된 제2유로부를 가지고, 상기 제2유로부로부터 반경방향으로 형성되어 상기 제1유로부와 연통된 제3유로부를 가지는 스풀;
   상기 제2중공부에 위치된 가이드봉;
   상기 플랜지의 일단에 위치되고 밑면에 복수개의 제어포트홀이 형성된 제어포트;
   상기 제1유로부를 통해 상기 제어포트로 유체가 공급될 때 상기 스풀에 의해 압축된 상태로 유지되며 상기 스풀을 상기 제어포트를 향해 밀어내도록 탄성력을 제공하는 탄성수단;
   중앙에 아마추어 수용부가 형성된 코어;
   상기 코어를 둘러싸는 보빈;
   상기 보빈의 외주면에 위치된 코일;
   상기 코어의 아마추어 수용부에 위치되며, 상기 코일에 전원이 인가됨에 따라 움직여 상기 스풀을 이동시키는 아마추어;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
2. 제1항에 있어서,
   상기 탄성수단은 상기 제1유로부와 상기 제3유로부 및 상기 제2유로부를 통해 상기 제2중공부에 유체가 공급되는 상태에서는 상기 유체의 압력에 의해 압축되었다가 상기 유체의 압력이 감소됨에 따라 복원되면서 상기 스풀을 밀어내는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
3. 제2항에 있어서,
   상기 탄성수단에 의해 상기 스풀이 이동되면서 상기 제1유로부로부터 상기 제어포트로 향하는 유로가 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
4. 제3항에 있어서,
   상기 탄성수단은 상기 코어의 일단과 상기 스풀의 일단 사이에 설치된 코일 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1유로부로부터 상기 제어포트로 유체가 공급될 때, 상기 제1유로부로부터 상기 제2유로부 및 상기 제3유로부를 통해 상기 제2중공부로 상기 유체가 동시에 공급되어 상기 스풀에 의해 상기 탄성수단이 압축된 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
6. 제1항에 있어서,
   상기 코일에 전원이 인가됨에 따라 상기 아마추어 및 로드에 의해 상기 스풀이 이동하면서 상기 제1유로부로부터 상기 제어포트로 향하는 유로가 상기 스풀에 의해 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제2유로부는 상기 제2중공부 보다 직경이 작게 형성된 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
8. 제1항에 있어서,
   상기 제2유로부와 상기 제3유로부는 직교하도록 형성된 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
9. 삭제

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