KR101987455B1 - 전자식 솔레노이드 밸브의 조립 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자식 솔레노이드 밸브의 주요부를 조립하기 위한 구조에 있어서: 본체(10); 상기 본체(10)의 내부에서 코어부(32)의 하측으로 플란저(21)와 니들(22)을 수용하고, 하단에서 커링부(38)를 이용하여 하부바디(23)와 결합되는 슬리브통체(30); 및 상기 하부바디(23)에 하부실링(56)을 개재하여 결합되고, 밸브공(42) 상에 유로 단속을 위한 볼(25)을 수용하는 가이드시트(40);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 압축천연가스(CNG) 차량의 연료계통에서 비교적 간단하면서 조립성을 높이는 구조로 적용되어 연료유동 조절의 작동 신뢰성을 유지하면서 경량화와 양산성을 확보하는 효과가 있다.

Description

전자식 솔레노이드 밸브의 조립 구조 {Assembling construction for electronic solenoid valve}

본 발명은 전자식 솔레노이드 밸브에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 압축천연가스(CNG) 차량의 연료계통에서 연료의 흐름을 조절하는 전자식 솔레노이드 밸브의 조립 구조에 관한 것이다.

CNG를 사용하는 차량의 연료계통에서 핵심적 기능을 담당하는 레귤레이터는 고압으로 충전된 연료를 감압하면서 일정한 압력을 유지하며, 레귤레이터의 하류측으로 설치되는 솔레노이드 밸브의 비례제어를 통하여 경량화와 더불어 정밀한 압력제어를 도모한다. 물론 솔레노이드 밸브의 경량화는 양산의 조립성, 작동의 신뢰성과 내구성 등을 기반으로 구현되어야 한다.

솔레노이드 밸브의 구조와 관련되는 선행기술문헌으로서 한국 등록특허공보 제1532970호(선행문헌 1), 일본 공개특허공보 제2005-257082호(선행문헌 2) 등이 알려져 있다.

선행문헌 1에 의하면 극심 및 축 방향으로 이동 아마추어를 포함하는 유량제어 밸브로서, 극심의 단부면은 아마추어용 정지부를 형성하고, 극심은 스테인리스 페라이트 강으로 이루어지며, 정지부를 형성하는 극심의 단부면은 소성 냉간 성형에 의해 제조되는 섹션에 제공된다. 이에, 가공의 정확성과 내구성을 갖는 동시에 경제적인 가공성을 기대한다.

그러나, 선행문헌 1은 CNG 차량의 연료계통 경량화를 위한 구조의 간단함이나 양산의 조립성을 반영하지 못하여 한계성을 드러낸다.

선행문헌 2는 보빈상에 하우징을 배치하고 하우징의 제1부분을 보빈 위쪽으로 변형하여 보빈과 하우징을 밸브 본체상에 유지하고, 보빈의 선단부에 인접한 하우징 내에 제2자속 콜렉터를 배치하고 하우징의 제2부분을 변형해서 제2자속 콜렉터를 하우징 내에 유지한다. 이에, 비교적 간단하면서 효율적으로 저코스트를 달성하는 효과를 기대한다.

다만, 선행문헌 2에 의하면 외부 하우징의 결합 구조 단순화를 요체로 하므로 코어와 밸브시트를 비롯한 내부 구조의 단순화가 미흡하다.

한국 등록특허공보 제1532970호 "고압 연료 펌프용 솔레노이드 밸브, 특히 유량 제어 밸브" (공개일자 : 2014.05.28.) 일본 공개특허공보 제2005-257082호 "ソ-レノイド作動弁の製造方法" (공개일자 : 2005.09.22.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 압축천연가스(CNG) 차량의 연료계통에서 비교적 간단하면서 양산의 조립성을 높이는 구조로 적용되어 연료의 흐름을 조절하기 위한 전자식 솔레노이드 밸브의 조립 구조를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전자식 솔레노이드 밸브의 주요부를 조립하기 위한 구조에 있어서: 본체; 상기 본체의 내부에서 코어부의 하측으로 플란저와 니들을 수용하고, 하단에서 커링부를 이용하여 하부바디와 결합되는 슬리브통체; 및 상기 하부바디에 하부실링을 개재하여 결합되고, 밸브공 상에 유로 단속을 위한 볼을 수용하는 가이드시트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 슬리브통체는 본체의 상단으로 돌출되는 헤드부, 외주면의 일정 영역에서 함몰되는 공극부 중 적어도 하나를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 슬리브통체와 하부바디 사이에는 고압 연료의 누출을 방지하기 위한 상부실링이 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 가이드시트는 볼의 직경보다 깊게 형성되는 밸브공의 하단에 고탄성과 내마모성을 지닌 가이드링을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 변형예로서, 상기 슬리브통체의 커링부는 하단에서 일정한 간격으로 형성되는 슬릿, 하부바디의 외주면에서 커링부에 의하여 압착되는 밀봉재를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 압축천연가스(CNG) 차량의 연료계통에서 비교적 간단하면서 조립성을 높이는 구조로 적용되어 연료유동 조절의 작동 신뢰성을 유지하면서 경량화와 양산성을 확보하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 밸브에서 플란저의 결합 구조를 나타내는 구성도
도 2는 본 발명에 따른 밸브를 주요부 단면으로 나타내는 구성도
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 밸브를 분해하여 나타내는 사시도
도 5는 본 발명에 따른 밸브의 주요부 변형예를 나타내는 구성도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 전자식 솔레노이드 밸브의 주요부를 조립하기 위한 구조에 관하여 제안한다. CNG를 사용하는 차량의 연료계통에서 레귤레이터와 연계되는 전자식 솔레노이드 밸브를 대상으로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 주요부는 솔레노이드 밸브의 작동과 관련되는 내부의 구성품을 요체로 한다.

본 발명에 따른 본체(10)는 자속 형성을 위한 코일을 탑재한 원통형 몸체로서 중심에 원통형의 중공부를 지닌다.

도 1(a)는 종래의 벤트렉스(VENTREX) 사 제품을 나타내고, 도 2(b)는 종래의 메타트론(METATRON) 사 제품을 나타낸다. 도 1(a)를 참조하면, 본체(10)의 중공부에 수용되는 슬리브(11)가 3분할된 구조이고 각각 용접으로 결합되며, 슬리브(11)의 하단에 수용되는 볼(25)이 밸브시트(15)와 볼가이드(17)에 의하여 지지된다. 이와 같은 슬리브(11)는 용접과 조립 과정에서 치수 변형과 내경의 수축을 유발하기 쉽고, 밸브시트(15) 외에 볼가이드(17)를 부가하는 것은 조립성을 저하시키는 요인으로 작용한다. 도 2(b)를 참조하면, 본체(10)에 플란저(21)를 결합하는 과정에서 하부가이드(13)를 사용해야 하므로 조립성은 물론 내부 강성도 저하된다.

본 발명에 따르면 상기 본체(10)의 내부에서 코어부(32)의 하측으로 플란저(21)와 니들(22)을 수용하는 슬리브통체(30)가 하단에서 커링부(38)를 이용하여 하부바디(23)와 결합되는 구조이다. 슬리브통체(30)는 본체(10)의 중공부에 긴밀하게 수용되는 원통형 구조로서 소성가공에 절삭가공을 선택적으로 부가하여 일체형으로 형성된다. 슬리브통체(30)의 소재로 스테인레스 강재가 선호되지만 이에 한정되는 것은 아니다. 도 2를 참조하면, 슬리브통체(30)에서 코어부(32)의 하측으로 형성되는 중공부에 플란저(21)와 니들(22)이 상하운동 가능하게 수용된다. 슬리브통체(30)의 하단에는 하부바디(23)가 커링부(38)를 통하여 긴밀하게 결합된다. 커링부(38)에 의하면 전술한 도 1(a)의 용접 구조나 도 1(b)의 하부가이드(13)를 배제할 수 있다. 커링부(38)는 별도의 지그(도시 생략) 상에서 슬리브통체(30)의 하단을 커링(curling) 또는 스웨이징(swaging) 방식으로 절곡하여 형성한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 슬리브통체(30)는 본체(10)의 상단으로 돌출되는 헤드부(34), 외주면의 일정 영역에서 함몰되는 공극부(36) 중 적어도 하나를 구비하는 것을 특징으로 한다. 헤드부(34)는 코어부(32)의 상측에 동심상으로 연장되고 슬리브통체(30)의 결합 상태에서 본체(10)의 상면으로 돌출된다. 헤드부(34)에 나선을 형성하여 너트로 고정하며, 이외에 통공과 분할핀 등을 부가하여 너트의 풀림을 방지한다. 공극부(36)는 슬리브통체(30) 상에서 축경되면서 두께가 얇아지는 부분으로서 플란저(21)의 변위와 관계없이 일정한 흡인력이 유지되도록 한다. 즉, 본 발명에 적용되는 비례제어 방식의 솔레노이드 밸브에서 제어각(control cone) 부근의 누설자속과 자기포화에 기인한 자기회로 분산을 유도한다.

한편, 슬리브통체(30)의 헤드부(34)는 커링부(38)를 형성하는 과정에서 지그에 지지하는 역할도 가능하다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 슬리브통체(30)와 하부바디(23) 사이에는 고압 연료의 누출을 방지하기 위한 상부실링(54)이 설치되는 것을 특징으로 한다. 상부실링(54)은 CNG 차량의 연료계통에서 고압 충격으로 플란저(21)에서 하부바디(23)와 커링부(38)를 통하여 연료가 누출되는 것을 방지한다. 슬리브통체(30)와 하부바디(23) 사이에 상부실링(54)을 장착한 후에 커링부(38)를 절곡하여 압착하면 상부실링(54)에 의하여 금속간 틈새의 밀봉이 가능하다. 이와 같은 구조에 의하면 편리한 조립성은 물론 양호한 밀봉성을 확보할 수 있다.

또, 본 발명에 따르면 밸브공(42) 상에 유로 단속을 위한 볼(25)을 수용하는 가이드시트(40)가 상기 하부바디(23)에 하부실링(56)을 개재하여 결합되는 구조이다. 가이드시트(40)는 하부바디(23)에 형성되는 연료 유입/배출용 유로(27) 상에 하부실링(56)과 함께 장착된다. 가이드시트(40)의 내부에 수용되는 볼(25)은 플란저(21)와 일체로 결합된 니들(22)에 접촉되어 유로를 단속한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 가이드시트(40)는 볼(25)의 직경보다 깊게 형성되는 밸브공(42)의 하단에 고탄성과 내마모성을 지닌 가이드링(46)을 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 도 2 내지 도 4에서 가이드시트(40)의 밸브공(42)은 볼(25)과 더불어 니들(22)의 하단을 수용하는 부분으로서 볼(25)이 외부로 노출되지 않는 깊이로 형성됨을 예시된다. 이에, 전술한 도 1(a)의 볼가이드(17)가 배제되므로 조립성이 개선되어 공수 절감에 기여한다. 가이드링(46)은 밸브공(42)의 하단으로 확공되는 요홈에 결합되고 볼(25)의 하반구에 접촉되어 유로를 개폐한다. 가이드링(46)은 고무재와 수지재를 합성한 복합소재로 형성하여 적절한 탄성과 더불어 내마모성, 내후성을 확보한다.

한편, 도 2 및 도 4를 참조하면 가이드시트(40)의 밸브공(42)은 하측의 유입공(41)과 연통되며, 밸브공(42)의 내면 상에 복수의 유도홈(44)을 구비하는 것이 좋다. 유도홈(44)은 3~4개소에 형성되어 니들(22)에 연동한 볼(25)의 상하운동과 연료 단속의 신뢰성을 높인다.

본 발명의 변형예로서, 상기 슬리브통체(30)의 커링부(38)는 하단에서 일정한 간격으로 형성되는 슬릿(51), 하부바디(23)의 외주면에서 커링부(38)에 의하여 압착되는 밀봉재(52)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 도 5를 참조하면, 슬릿(51)은 커링부(38) 상에 좁은 홈의 형태로 절개된 부분으로서 커링 또는 스웨이징의 용이성과 더불어 밀착력을 높인다. 각각의 슬릿(51)은 상박하후 형태의 절개폭을 구비할 수 있다. 밀봉재(52)는 하부바디(23)의 외주면의 일정 영역에 걸치는 신축성 밴드 형태로 장착된다. 밀봉재(52)는 얇은 시트 구조이지만 온도변화에 관계없이 높은 탄성과 밀봉성을 구비하여 동절기나 하절기에 CNG 차량의 연료계통에 대한 작동 신뢰성을 유지한다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 본체 11: 슬리브
13: 하부가이드 15: 밸브시트
21: 플란저 22: 니들
23: 하부바디 25: 볼
30: 슬리브통체 32: 코어부
34: 헤드부 36: 공극부
38: 커링부 40: 가이드시트
41: 유입공 42: 밸브공
44: 유도홈 46: 가이드링
51: 슬릿 52: 밀봉재
54: 상부실링 56: 하부실링

Claims (5)

1. 전자식 솔레노이드 밸브의 주요부를 조립하기 위한 구조에 있어서:
   본체(10);
   상기 본체(10)의 내부에서 코어부(32)의 하측으로 플란저(21)와 니들(22)을 수용하고, 하단에서 커링부(38)를 이용하여 하부바디(23)와 결합되는 슬리브통체(30); 및
   상기 하부바디(23)에 하부실링(56)을 개재하여 결합되고, 밸브공(42) 상에 유로 단속을 위한 볼(25)을 수용하는 가이드시트(40);를 포함하여 이루어지되,
   상기 슬리브통체(30)는 본체(10)의 상단으로 돌출되고 나선을 지닌 헤드부(34), 외주면의 일정 영역에서 함몰되는 공극부(36)를 구비하고,
   상기 슬리브통체(30)와 하부바디(23) 사이에는 고압 연료의 누출을 방지하기 위한 상부실링(54)이 설치되며,
   상기 슬리브통체(30)의 커링부(38)는 하단에서 일정한 간격으로 형성되는 슬릿(51), 하부바디(23)의 외주면에서 커링부(38)에 의하여 압착되는 밀봉재(52)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전자식 솔레노이드 밸브의 조립 구조.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 가이드시트(40)는 볼(25)의 직경보다 깊게 형성되는 밸브공(42)의 하단에 고탄성과 내마모성을 지닌 가이드링(46)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전자식 솔레노이드 밸브의 조립 구조.
5. 삭제

Images