KR102102504B1 - 자기적으로 작동되는 차단 밸브 - Google Patents

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데이코 아이피 홀딩스 엘엘시
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Abstract

마그네틱 액추에이터 어셈블리가 개시되며, 코어, 권선, 및 게이트 어셈블리를 포함한다. 코어는 자성 재료로 만들어지며, 제1 단부 및 제2 단부를 포함한다. 권선은 코어의 일부 둘레에 감긴다. 미리 결정된 양의 전류가 권선에 인가되어 코어 내에 자기장을 유도한다. 게이트 어셈블리는 코어의 제1 단부와 제2 단부 사이에 위치된다. 게이트 어셈블리는 게이트 어셈블리에 인가되고 있는 문턱 힘에 기초하여 코어의 제1 단부 및 제2 단부 사이에서 이동하는 제1 게이트 부재를 포함한다. 문턱 힘은 자기장에 의해 생성된다.

Description

자기적으로 작동되는 차단 밸브{MAGNETICALLY ACTUATED SHUT-OFF VALVE}
이 출원은 2013년 12월 11일자 출원된 미국 임시출원 제61/914,658호에 대한 우선권의 이익을 주장한다.
본 발명은 온(on) 및 오프(off) 위치를 가진 차단 밸브에 관한 것이며, 더 구체적으로는 내연기관에서 사용되는 자기적으로 작동되는 솔레노이드 밸브(solenoid valves)에 관한 것이다.
현재의 액추에이터에서 기압식(pneumatic) 장치의 온/오프 동작은 전기 솔레노이드 밸브를 가지고 이루어진다. 솔레노이드가 "온"인 경우로서 진공 힘이 액추에이터를 전체 이동 길이에 걸쳐 이동시킬 만큼 충분히 큰 경우에만, 진공 힘이 액추에이터에 가해진다. 대안으로, 진공에 대한 액추에이터의 노출을 제어하는 솔레노이드가 없는 경우, 모든 조건하에서 진공 힘에 노출된 액추에이터는 온 위치와 오프 위치 사이에서 유동할 수 있다. 상기 유동은 바람직하지 않고, 비효율적이며, 액추에이터에 부착된 상기 기압식 장치의 제어를 어렵게 할 수 있다.
따라서 기압식 장치가 온이 되어야 하는 경우 언제든지 전기 솔레노이드의 제어에 효과적인 에너지 효율적인 액추에이터를 제공하는 것이 당해 기술분야에서 요구된다.
본 명세서에서는 온-오프 기능을 가진 밸브들의 제어를 위한 액추에이터가 설명된다. 액추에이터는 문턱 힘이 가해질 때까지 보통 앉은 위치(seated position)에 머무르며, 그 위치는 게이트 어셈블리(gate assembly)를 위한 개방 위치 또는 폐쇄 위치에 대응할 것이다. 일단 문턱 힘에 도달하면, 게이트 어셈블리는 제2 위치까지 전체 이동 길이를 이동할 것이다. 게이트 어셈블리는 다시 문턱 힘이 가해질 때까지 제2 위치에 머무를 것이며, 이 지점에서 게이트 어셈블리는 다시 그 전체 이동 길이를 이동하여 그 시작 위치로 다시 이동한다.
일 실시예에서, 마그네틱 액추에이터 어셈블리가 개시되며, 코어(core), 권선(wiring), 및 게이트 어셈블리를 포함한다. 코어는 자성 재료로 만들어지며, 제1 단부 및 제2 단부를 포함한다. 권선은 상기 코어의 일부 둘레에 감겨진다. 미리 결정된 양의 전류가 상기 권선에 인가되어 상기 코어 내에 자기장을 유도한다. 게이트 어셈블리는 코어의 제1 단부와 제2 단부 사이에 위치된다. 게이트 어셈블리는 게이트 어셈블리에 인가되고 있는 문턱 힘에 기초하여 코어의 제1 단부 및 제2 단부 사이를 이동하는 제1 게이트 부재를 포함한다. 상기 문턱 힘은 상기 자기장에 의해 생성된다.
또 다른 실시예에서, 하우징이 개시되며 제1 섹션, 제2 섹션, 및 마그네틱 액추에이터 어셈블리를 포함한다. 제2 섹션은 제1 도관부를 가진다. 제2 섹션은 제1 도관부와 유체 소통하는 제2 도관부를 가진다. 제1 섹션 및 제2 섹션은 서로 결합되어 상기 하우징을 형성한다. 마그네틱 액추에이터 어셈블리는 상기 하우징 내부에 위치된다. 마그네틱 액추에이터 어셈블리는 코어, 보빈(bobbin), 및 게이트 어셈블리를 포함한다. 코어는 자성재료로 만들어지며, 제1 단부 및 제2 단부를 포함한다. 보빈은 코어의 일부를 둘러싼다. 상기 권선은 보빈 둘레에 감겨 있다. 미리 결정된 양의 전류가 상기 권선에 인가되어 상기 코어 내에 자기장을 유도한다. 게이트 어셈블리는 상기 코어의 제1 단부 및 제2 단부 사이에 위치되어 있으며, 게이트 어셈블리가 폐쇄 위치에 있을 경우 상기 제1 도관부로부터 흐르는 유체의 흐름을 차단하는 통로를 형성한다. 게이트 어셈블리는 제1 게이트 부재 및 제2 게이트 부재를 포함한다. 제1 게이트 부재 및 제2 게이트 부재 양자는 게이트 어셈블리에 가해지고 있는 문턱 힘에 기초하여 상기 코어의 제1 단부 및 제2 단부 사이에서 함께 이동한다. 상기 문턱 힘은 상기 자기장에 의해 생성된다.
도 1은 차단 밸브용 하우징의 일 실시예의 정면 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 하우징의 제1 섹션의 정면 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 하우징의 제2 섹션의 정면 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 하우징 내부에 위치되는 마그네틱 액추에이터 어셈블리의 정면 사시도이다.
도 5는 보빈을 포함하는, 도 4에 도시된 마그네틱 액추에이터 어셈블리의 정면 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 보빈 및 마그네틱 액추에이터 어셈블리의 정면 사시도로서, 보빈의 둘레에는 권선(wiring)이 감겨 있다.
도 7은 게이트 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시된 게이트 어셈블리의 조립도이다.
도 9a 및 도 9b는 도 6에 도시된 마그네틱 액추에이터 어셈블리의 정면 사시도이며, 도 9a는 폐쇄 위치의 마그네틱 액추에이터 어셈블리를 예시하고, 도 9b는 개방 위치의 마그네틱 액추에이터 어셈블리를 예시한다.
도 10a 및 도 10b는 도 1에 도시된 차단 밸브의 정면도로서, 도 10a는 폐쇄 위치의 마그네틱 차단 밸브를 예시하며 도 10b는 개방 위치의 마그네틱 차단 밸브를 예시한다.
도 11은 선택적 편향 요소를 가진, 도 4에 도시된 마그네틱 액추에이터 어셈블리의 정면 사시도이다.
도 12는 게이트 요소에 부착된 영구자석을 가진, 도 4에 도시된 마그네틱 액추에이터 어셈블리의 정면 사시도이다.
도 13은 도 12에 도시된 게이트 어셈블리의 조립도이다.
다음의 상세한 설명은 발명의 일반적인 원리를 예시할 것이며, 그 실시예가 첨부한 도면들에 추가로 도시될 것이다. 도면에서, 같은 참조 번호는 동일하거나 기능적으로 유사한 요소들을 지시한다.
본 명세서에서 사용된 "유체(fluid)"는 임의의 액체, 현탁액, 콜로이드, 가스, 플라즈마, 또는 이것들의 조합을 의미한다.
도 1 내지 도 3은 내연기관용 장치(100)의 일 실시예를 도시한다. 장치(100)는 하우징(102)과 도관(104)을 포함한다. 하우징(102)은 제1 섹션(A) 및 제2 섹션(B)을 포한다. 일 실시예에서, 하우징(102)의 제1 섹션(A) 및 제2 섹션(B)은 플라스틱 용접 공정을 사용하여 서로 접합되는 플라스틱 사출 성형된 컴포넌트들일 수 있다. 하우징(102) 내에는 아래에서 상세히 설명되는 마그네틱 액추에이터 어셈블리(142)(도 4 참조)가 위치될 수 있다. 마그네틱 액추에이터 어셈블리(142)는 폐쇄 위치(도 9a 참조)와 개방 위치(도 9b 참조) 사이에서 게이트 어셈블리(146(도 4 참조)를 작동시키기 위해 사용될 수 있으며, 이하에서 상세히 설명된다.
도 1을 참조하면, 도관(104)은 유체를 운송하기 위해 사용될 수 있으며, 제1 도관부(106) 및 제2 도관부(108)를 포함할 수 있다. 제1 도관부(106)는 하우징(102)의 제1 섹션(A)의 일부이며, 제2 도관부(108)는 하우징(102)의 제2 섹션(B)의 일부이다. 제1 도관부(106)는 하우징(102)의 제1 섹션(A)의 외부면(112)으로부터 외측으로 돌출할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 하우징(102)의 제1 섹션(A)의 내부면(116)을 따라서 개구부(114)가 위치되어 있다. 개구부(114)는 제1 도관부(106)와 유체 소통한다. 도 1 및 도 2에 도시한 것과 같은 실시예에서, 제1 도관부(106)는 제1 섹션(110), 밀봉부(118), 및 제2 섹션(120)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 도관부(106)의 제1 섹션(110)은 대략 원형 단면을 포함할 수 있으며, 제1 도관부(106)의 제2 섹션(120)은 대략 직사각형 단면을 포함할 수 있다. 원형 단면 및 직사각형 단면을 언급했지만, 제1 도관부(106)는 다른 형상의 단면 영역을 포함할 수도 있음을 이해할 것이다. 제1 도관부(106)는 호스 또는 튜브(미도시)와 밀봉 결합될 수 있으며, 이때 제1 도관부(106)의 밀봉부(118)와 튜브 사이에 대략 유체-기밀한(fluid-tight) 밀봉이 생성될 수 있다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 제2 도관부(108) 역시 하우징(102)의 제21 섹션(B)의 외부면(122)으로부터 외측으로 돌출할 수 있다. 도 1 및 도 3을 참조하면, 하우징(102)의 제1 섹션(A)의 내부면(126)을 따라서 개구부(124)가 위치되어 있다. 개구부(124)는 제2 도관부(108)와 유체 소통한다. 도 1 및 도 3에 도시한 것과 같은 실시예에서, 제2 도관부(108)는 제1 섹션(128), 밀봉부(129), 및 제2 섹션(도 3에 미도시)을 포함할 수 있다. 제2 도관부(108)의 제1 섹션(128)은 대략 원형 단면을 포함할 수 있으며, 제2 도관부(108)의 제2 섹션(미도시)은 대략 직사각형 단면을 포함할 수 있다. 원형 단면 및 직사각형 단면을 언급했지만, 제2 도관부(108)는 다른 형상의 단면 영역을 포함할 수도 있음을 이해할 것이다. 제2 도관부(108)는 호스 또는 튜브(미도시)와 밀봉 결합될 수 있으며, 이때 제2 도관부(108)의 밀봉부(129)와 튜브 사이에 대략 유체-기밀한 밀봉이 생성될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 하우징(102)의 제1 섹션(A) 내에 위치된 개구부(114)와 하우징(102)의 제2 섹션(B) 내에 위치된 개구부(124)는 둘 다 도관(104)의 축(A-A)을 따라서 위치될 수 있으며, 서로 대략 정렬되어 있다. 제1 도관부(106), 제2 도관부(108), 및 하우징(102)은 서로 유체 소통한다. 따라서, 유체는 만일 게이트 어셈블리(146)가 개방 위치(도 9b 참조)에 있으면 제1 도관부(106)로부터 제2 도관부(108)로 흐를 수 있다.
도 3을 참조하면, 하우징(102)의 제2 섹션(B)은 아우터 립(outer lip)(130)을 포함할 수 있다. 아우터 립(130)은 하우징(102)의 제2 섹션(B)의 외주변 둘레에 연장할 수 있다. 하우징(102)의 제2 섹션(B)은 또한 내부면(126)을 따라 위치된 돌출부(132)를 포함할 수 있다. 돌출부(132)는 하우징(102)의 제2 섹션(B)의 내부면(126)으로부터 외측으로 돌출한다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 하우징(102)의 조립 동안 하우징(102)의 제2 섹션(B)의 아우터 립(130)은 하우징(102)의 제1 섹션(a)의 내부면(116)에 인접한다. 하우징(102)의 제2 섹션(B)은 그 다음 제1 섹션(A)에 플라스틱 용접되며, 그에 의해 제1 섹션(A)과 제2 섹션(B)을 함께 결합시킨다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 섹션(A)과 제2 섹션(B)이 함께 결합될 때, 제2 섹션(B)의 돌출부(132)는 하우징(102)의 제2 섹션(B) 내에 포켓(136)과 캐비티(138)를 형성할 수 있다. 하우징(102)의 제2 섹션(B)의 돌출부(132)의 상부면(140)은 하우징(102)의 제2 섹션(B)와 제1 섹션(A)이 함께 결합될 때 하우징(102)의 제1 섹션(A)의 내부면(116)에 인접할 수 있다.
도 4는 하우징(102)(도 1 참조) 내에 위치된 마그네틱 액추에이터 어셈블리(142) 및 게이트 어셈블리(146)를 도시한다. 마그네틱 액추에이터 어셈블리(142)는 코어(144)를 포함한다. 코어(144)는 연한 자성 재료로 제작될 수 있다. 도 4에 도시한 실시예에서, 코어(144)는 상반부(148)와 하반부(150)를 가진 대략 C자 형상의 옆모습을 가질 수 있다. 게이트 어셈블리(146)는 코어(144)의 상반부(148)와 하반부(150) 사이에 위치될 수 있다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 코어(144)는 하우징(102)의 제2 섹션(B)에 의해 형성된 캐비티(138) 내에 수용될 수 있다. 게이트 어셈블리(146)는 하우징(102)의 제2 섹션(B)에 의해 형성된 포켓(136) 내에 수용될 수도 있다.
도 2 내지 도 4를 계속해서 참조하면, 하우징(102)의 제2 섹션(B)과 제1 섹션(A)이 함께 결합될 때, 하우징(102)의 제2 섹션(B)의 돌출부(132)의 상부면(140)은 하우징(102)의 제1 섹션(A)의 내부면(116)에 인접한다. 또한, 코어(144)의 상반부(148) 및 하반부(150)는 둘 다 하우징(102)의 제2 섹션(B)에 의해 형성된 포켓(136)과 정렬되거나 그 내부로 연장할 수 있다. 따라서, 포켓(136)은 일반적으로 하우징(102)의 제2 섹션(B) 캐비티(138)로부터 밀봉 분리된다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에서 코어(144)는 2개의 대칭인 절반 부분(half section)(152)으로 구성될 수 있다. 절반 부분(152)은 각각의 끝이 함께 위치되어 대략 C자 형상의 코어(144)를 형성한다. 도시한 실시예에서, 절반 부분(152)은 대략 J자 형상의 옆모습을 가질 수 있다. 절반 부분들(152) 각각은 일련의 시트(sheet)(도 4에 도시되지 않음)가 함께 상하로 적층 결합되어 구성될 수 있다. 상기 시트들은 자속이 흐르는 도관으로서 기능을 할 수 있는 임의의 타입의 재료로 구성될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에서 상기 시트는 규소강으로 만들어질 수 있다. 상기 시트는 예를 들어 용접 또는 압착과 같은 가용한 임의의 타입의 접합 공정을 사용하여 서로 부착될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 코어(144)의 중심 부분(163)은 보빈(160)이 둘러쌀 수 있다. 일 실시예에서, 보빈(160)은 플라스틱으로 만들어질 수 있으며, 플라스틱 사출 성형 공정에 의해 제조될 수 있다. 플라스틱 사출 성형 공정을 언급했지만, 다른 접근법 및 재료들 역시 보빈(160)을 제조하기 위해 사용될 수 있음을 인식해야 한다. 보빈(160)은 애퍼처(161), 본체(162), 및 2개의 대향 단부(164)를 포함한다. 보빈(160)의 애퍼처(161)는 코어(144)의 절반 부분(152)의 각각의 단부(154)를 수용한다. 보빈(160)의 본체(162)는 대략 직사각형 또는 정사각형 단면을 포함할 수 있으며, 이것은 코어(144)의 중심 부분(163)을 수용하도록 구성된다. 보빈(160)의 각 단부(162)에는 플랜지(166)가 위치될 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 보빈(160)의 본체(162)의 외주변 둘레에는 권선(170)이 감겨질 수 있다. 권선(170)은 예를 들면 구리선과 같이 전류를 운반하도록 구성된 임의의 타입의 전선일 수 있다. 2개의 플랜지(166)는 권선(170)을 보빈(160)의 본체(162) 둘레 제자리에 위치시키기 위해 사용될 수 있으며, 권선(170)이 코어(144)의 표면(172) 위로 이동하는 것을 방지한다. 이와 같이, 보빈(160)은 권선(170)을 제자리에 유지하기 위해 사용될 수 있으며, 권선(170)이 코어(144)의 표면(172)과 마찰하는 것을 방지한다. 일 실시예에서, 보빈(160)은 옵션으로 돌기(미도시)를 포함할 수도 있다. 상기 돌기는 권선(170)이 부착되는 러그 단자를 수신하기 위해 사용될 수도 있다. 상기 러그 단자는 마그네틱 액추에이터 어셈블리(142)의 커넥터(미도시)의 일부를 형성한다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 게이트 어셈블리(146)는 코어(144)의 상반부(148)와 하반부(150) 사이에 위치될 수 있다. 게이트 어셈블리(146)는 상부면(174) 및 하부면(176)을 포함한다. 게이트 어셈블리(146)는 자화된 재료로 만들어진 제1 게이트 부재(180) 및 제2 게이트 부재를 포함한다. 구체적으로, 제1 게이트 부재(180)와 제2 게이트 부재(182)는 제조 동안에 영구적으로 자화될 수도 있다. 게이트 어셈블리(146)는 차단 밸브 기구로서 작용하며, 코어(144)의 상반부(148)와 하반부(150) 사이에서 앞뒤로 작동될 수 있다. 구체적으로, 게이트 어셈블리(146)는 작동거리(L)만큼 작동될 수 있다. 작동거리(L)는 게이트 어셈블리(146)가 폐쇄 위치(도 4 내지 도 6 및 도 9 참조)에 있다면 코어(144)의 하반부와 게이트 어셈블리(146)의 하부면(176) 사이에서 측정될 수 있다. 대안으로, 만일 게이트 어셈블리(146)가 도 9b에서와 같이 개방 위치에 있다면, 작동거리(L)는 게이트 어셈블리(146)의 상부면(174)과 코어(144)의 상반부( 148) 사이에서 측정될 수 있다.
계속해서 도 4 내지 도 6을 참조하면, 게이트 어셈블리(146)는 보통 시작 위치에 위치될 수 있다. 상기 시작 위치는 폐쇄 위치(도 9a 참조) 또는 개방 위치(도 9b 참조)일 수 있다. 게이트 어셈블리(146)는 문턱 힘이 게이트 어셈블리(146)에 가해질 때까지 시작 위치에 유지된다. 상기 문턱 힘은 코어(144) 내에 유도된 자기장(M)(도 6 참조)에 의해 생성된다. 상기 문턱 힘은 게이트 어셈블리(146)를 시작 위치로부터 제2 위치로 이동시키는데 충분한 크기이다. 상기 제2 위치는 보통 위치하는 위치와 반대이다. 예를 들어, 만일 보통 위치하는 위치가 개방 위치(도 9b 참조)라면, 제2 위치는 폐쇄 위치(도 9a 참조)가 될 것이다.
도 6을 참조하면, 권선(170)에 전류가 흐를 때, 코어(144) 내부에 자기장(M)이 유도된다. 자기장(M)은 또한 코어(144)의 상반부(148) 및 하반부(150) 사이에도 유도된다. 자기장(M)의 크기 및 강도는 권선(170)에 제공된 전류의 양에 기초할 것이다. 구체적으로, 미리 정해진 양의 전류가 권선(170)에 인가되며, 이어서 권선(170)이 게이트 어셈블리(146)를 제2 위치로 이동시키기 위해 사용되는 문턱 힘을 생성하기에 충분한 세기이 자기장(M)을 생성한다. 일 실시예에서, 상기 미리 정해진 양의 전류는 약 1 Amp이고, 피크 값은 약 3 내지 약 5 Amp 사이의 범위일 수 있다.
자기장(M)의 방향은 권선(170)에 인가된 전류의 부호 또는 방향에 종속한다. 자기장(M)은 게이트 어셈블리(146)에 대해서 대략 상 방향(U)으로 또는 대략 하 방향(D)으로 향할 수 있다. 자기장(M)의 방향은 권선(170)에 인가된 전류의 방향에 기초할 수 있다. 주목할 것은 자기장(M)의 방향을 상 방향(U)과 하 방향(D) 사이에서 전환하기 위해 전류의 방향이 전환될 수 있다는 것이다.
게이트 어셈블리(146)는 잔류 자장으로 인해 시작 위치에 유지될 수 있다. 게이트 어셈블리(146)는 상기 미리 정해진 양의 전류가 권선(170)에 인가될 때까지 상기 시작 위치에 유지될 수 있다. 일단 상기 미리 정해진 양의 전류가 권선(170)에 인가되면, 게이트 어셈블리(146)는 시작 위치로부터 이탈하여 작동거리(L)만큼 움직여서 제2 위치로 이동한다. 일단 작동이 이루어지면, 게이트 어셈블리(146)는 전원이 끈기더라도 제2 위치에 유지된다. 권선(170)에 인가된 상기 미리 정해진 양의 전류의 방향은, 게이트 어셈블리(146)를 제2 위치로부터 보통 위치하는 위치로 다시 작동시키기 위해 반전될 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 게이트 어셈블리(146)는 제1 게이트 부재(180), 제2 게이트 부재(182), 및 제1 및 제2 게이트 부재(180, 182) 사이에 수용된 탄성 부재(184)를 포함할 수 있다. 도 7에 도시한 것과 같이, 제1 게이트 부재(180)의 외주변 둘레에는 아우터 립(190)이 위치되어 있다. 아우터 립(190)은 제1 게이트 부재(180)의 후면(192)으로부터 외측으로 돌출한다. 제1 게이트 부재(180)는 또한 상부 애퍼처(194)를 포함하며, 립(196)이 제1 게이트 부재(180)의 후면(192)으로부터 외측으로 돌출하여, 상부 애퍼처(194)의 외부변을 둘러싼다. 제2 게이트 부재(182)의 외주변 둘레에도 아우터 립(200)이 위치되어 있다. 아우터 립(200)은 제2 게이트 부재(182)의 후면(미도시)으로부터 외측으로 돌추한다. 제2 게이트 부재(182)는 상부 애퍼처(206)와 하부 애퍼처(208)를 포함한다. 제2 게이트 부재(182)의 상부 애퍼처(206)의 외주변 둘레에는 아우터 립(210)이 위치되어, 제2 게이트 부재(182)의 후면(미도시)으로부터 외측으로 돌출한다. 마찬가지로, 제2 게이트 부재(182)의 하부 애퍼처(208)의 외주변 둘레에는 아우터 립(212)이 위치되어, 제2 게이트 부재(182)의 후면(미도시)으로부터 외측으로 돌출한다.
전술한 것과 같이, 제1 게이트 부재(180) 및 제2 게이트 부재(182)는 자화된 재료로 만들어지며, 제조 동안에 영구적으로 자화될 수도 있다. 구체적으로, 일 실시예에서, 제1 게이트 부재(180) 및 제2 게이트 부재(182)는 예를 들면 4140 강철과 같은 자화된 강철로 만들어질 수 있다. 제1 게이트 부재(180) 및 제2 게이트 부재(182)는 영구 자장을 유지하기 위해서 열 처리될 수도 있다. 일 실시예에서, 제1 게이트 부재(180) 및 제2 게이트 부재(182)는 압인(stamped) 또는 냉간 압조된(cold headed) 컴포넌트일 수 있다. 제1 게이트 부재(180) 및 제2 게이트 부재(182)는 또한 보통 부식 및 마모를 방지하기 위해 코팅될 수 있다.
탄성 부재(184)는 상부 통로(220) 및 하부 통로(222)를 포함할 수 있다. 도 7에 도시한 실시예에서, 탄성 부재(184)는 순응성 재료로 만들어진 대략 숫자 8 형상의 단면을 가진다. 일 실시예에서, 탄성 부재(184)는 고무로 만들어질 수 있다. 탄성 부재(184)는 또한 전방 단부면(230) 및 후방 단부면(232)을 포함한다. 탄성 부재(184)의 전방 단부면(230)의 상부 통로(220) 및 하부 통로(222) 양쪽 둘레에는 전방 립 또는 플랜지(234)가 위치될 수 있다. 마찬가지로, 탄성 부재(184)의 후방 단부면(232)의 상부 통로(220) 및 하부 통로(222) 양쪽 둘레에는 후방 립 또는 플랜지(236)가 위치될 수 있다. 도 7에서와 같이, 탄성 부재(184)의 후방 플랜지(236)는 대략 숫자 8 형상인 단면을 가질 수 있다(전방 플랜지(234) 역시 대략 숫자 8 형상 단면을 갖지만, 도 7에는 도시되어 있지 않다).
도 7 및 도 8을 참조하면, 탄성 부재(184)의 전방 플랜지(234)의 일부는 제1 게이트 부재(180)의 아우터 립(190)과 립(196) 사이에 생성된 채널(240) 내부에 수용될 수 있다. 탄성 부재(184)의 전방 플랜지(234)는 제1 게이트 부재(180)의 채널(234)을 밀봉하며, 하우징(102)(도 1 내지 도 3 참조) 안으로의 유체 누출을 감소시키거나 차단한다. 마찬가지로, 탄성 부재(184)의 후방 플랜지(236)는 제2 게이트 부재(182)의 아우터 립(200)과 립(210, 212) 사이에 생성된 채널(미도시) 내부에 수용될 수 있다. 탄성 부재(184)의 후방 플랜지(236)는 제2 게이트 부재(182)의 채널(미도시)을 밀봉하며, 하우징(102)(도 1 내지 도 3 참조) 안으로의 유체의 누출을 감소 또는 차단한다.
게이트 어셈블리(146)는 통로(242)를 포함할 수 있다. 통로(242)는 제1 게이트 부재(180)의 상부 애퍼처(194), 탄성 부재(184)의 상부 통로(220), 및 제2 게이트 부재(182)의 상부 애퍼처(206)에 의해 형성된다. 도 1, 도 2, 도 7, 도 8, 도 9a, 도 9b, 도 10a 및 도 10b를 참조하면, 마그네틱 액추에이터 어셈블리(142)가 도 9a에서와 같이 폐쇄 위치에 있을 때, 제1 게이트 부재(180)의 전면(252)은 하우징(102)의 제1 섹션(A)의 개구부(114)와 정렬될 수 있다(도 2 참조). 따라서, 제1 게이트 부재(180)의 전면(252)은 유체가 제1 도관부(106)로부터 게이트 어셈블리(146)의 통로(242) 안으로 흐르는 것을 대부분 차단한다. 마그네틱 액추에이터 어셈블리(142)가 도 9B에서와 같이 개방 위치에 있을 때, 게이트 어셈블리(146)의 통로(242)는 하우징(102)의 제1 섹션(A)의 개구부(114)와 대체로 정렬될 수 있다. 따라서, 제1 도관부(106)로부터 흐르는 유체는 게이트 어셈블리(146)의 통로(242)에 진입하여, 제2 도관부(108)로 흐른다.
도 11을 참조하면, 일 실시예에서 게이트 어셈블리(146)의 하부면(176)과 코어(144)의 하반부(150) 사이에 옵션인 편향 요소(260)가 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 편향 요소(260)는 상방향(U)으로 편향력을 가하는 스프링일 수 있다. 편향 요소(260)는 게이트 어셈블리(146)를 특정한 방향으로 편향시키기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에서, 편향 요소(260)는 게이트 어셈블리(146)를 폐쇄 위치로 편향시키기 위해 사용될 수 있다.
도 12는 게이트 어셈블리(346)의 변형 예를 포함하는 마그네틱 액추에이터 어셈블리(142)를 도시한다. 게이트 어셈블리(346)는 제1 게이트 부재(380) 및 제2 게이트 부재(382)를 포함할 수 있다(도 13 참조). 전술한 실시예들과 달리, 제1 게이트 부재(380) 및 제2 게이트 부재(382)는 예를 들면 강철 또는 플라스틱과 같은 자화되지 않은 재료로 만들어질 수 있다. 대신에, 도 12 및 도 13을 참조하면, 게이트 어셈블리(346)는 게이트 어셈블리(346)의 상부면(374)을 따라 배치된 제1 영구자석(350) 및 하부면(376)을 따라 배치된 제2 영구자석(352)을 포함할 수 있다. 제1 영구자석(350) 및 제2 영구자석(352)은 마그네틱 액추에이터 어셈블리(142)의 코어(144)에 의해 유도된 자장(M)(도 6 참조)에 의해 특정한 자장 강도로 자화될 수 있다.
도 13을 참조하면, 일 실시예에서 제1 게이트 부재(380) 및 제2 게이트 부재(382)는 서로 맞물릴 수 있다. 구체적으로는, 도시한 실시예에서, 제1 게이트 부재(380)의 측면(390)은 오목부(392)를 형성한다. 제2 게이트 부재(182) 역시 탭(396)을 형성하는 측면(394)을 포함한다. 제2 게이트 부재(382)의 탭(396)은 제1 게이트 부재(380)의 오목부(392)에 의해 수용될 수 있다. 당해 기술분야의 숙련자는 도 13이 제1 게이트 부재(380) 및 제2 게이트 부재(382)의 일 측만을 도시하고 있지만, 유사한 구성이 반대 측을 따라 포함될 수 있음을 용이하게 인식할 것이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 장치(100)(도 1 참조)는 먼저 보빈(160)의 외주변(168) 둘레에 권선(170)을 감아서 조립될 수 있다. 일단 권서(170)이 보빈(160)에 고정되면, 보빈(160)의 애퍼처(161)(도 5 참조)는 코어(144)의 절반 부분(152)들의 각각의 단부(154)들(도 4 참조)을 수용한다. 코어(144)의 두 절반 부분(152)들은 서로 함께 대략 C-형상의 코어(144)를 생성한다. 코어(144) 및 보빈(160)은 그 다음에 플라스틱 사출 성형 기계 내에 배치될 것이다. 제2 하우징(B)(도 3 참조)을 생성하기 위해 플라스틱이 주입될 수 있다. 제1 하우징(A)(도 2 참조)은 별도로 성형될 수 있다. 대안으로, 제2 하우징(B)이 별도로 성형되고 코어(144) 및 보빈(160)이 제2 하우징(B) 내에 배치될 수도 있다. 다음에 게이트 어셈블리(146)가 하우징(102)(도 3 및 도 4 참조)의 제2 섹션(B)에 의해 형성된 소켓(136) 내에 배치될 수 있으며, 제1 게이트 부재(180) 및 제2 게이트 부재(182)는 코어(144)에 의해 유도된 자기장(M)에 기초하여 특정한 자기장 강도로 자화될 수 있다. 하우징(102)의 제1 섹션(A) 및 제2 섹션(B)은 그 다음에 플라스틱 용접 공정을 사용하여 서로 접합될 수 있다.
전술한 및 도 1 내지 도 13에 도시한 장치(100)는 현재 이용 가능한 어떤 유형의 솔레노이드 제어식 액추에이터에 비해서 설계가 더 간단하고, 크기가 더 작고, 무게가 더 가벼우며, 더욱 비용 효과적일 수 있는 자성 동작형 차단 밸브이다. 장치(100)는 또한 어떤 전기적 인터페이스의 필요 없이 서지(surge) 현상을 억압할 수도 있다. 장치(100)는 흡입장치를 통과하는 엔진 공기 흐름의 양을 제어하기 위해 차단 밸브로서 사용될 수 있다. 이와 같이, 장치(100)는 단지 필요 시 엔진 공기 흐름을 제공하며, 이것은 흡입장치를 통과하는 공기 흐름 누출의 양을 감소시킨다.
바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명했지만, 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 명백하다.

Claims (20)

  1. 마그네틱 액추에이터 어셈블리에 있어서,
    자성 재료로 만들어지고 제1 단부 및 제2 단부를 포함하는 코어;
    상기 코어의 일부 둘레에 감긴 권선 - 여기서, 상기 권선에 미리 결정된 양의 전류가 인가되어 상기 코어 내에 자기장을 유도함; 및
    상기 코어의 상기 제1 단부 및 상기 제2 단부 사이에 위치되며, 차단 밸브 메커니즘 역할을 하는 게이트 어셈블리를 포함하며,
    상기 게이트 어셈블리는:
    상기 게이트 어셈블리에 가해지는 문턱 힘(threshold force)에 기초하여 상기 코어의 상기 제1 단부 및 상기 제2 단부 사이를 이동하는 제1 게이트 부재 - 여기서, 상기 제1 게이트 부재는 상기 차단 밸브 메커니즘의 개방 위치용 애퍼처를 규정하고 상기 차단 밸브 메커니즘의 폐쇄 위치를 규정하며, 상기 문턱 힘은 상기 자기장에 의해 생성됨; 및
    상기 코어의 제2 단부와 상기 게이트 어셈블리의 하부면 사이에 위치되어, 상기 게이트 어셈블리를 상기 코어의 상기 제1 단부를 향해 편향시키는 편향 요소;
    를 포함하는, 마그네틱 액추에이터 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 문턱 힘은 상기 게이트 어셈블리를 시작 위치에서 이탈시키기에 충분하고, 상기 게이트 어셈블리를, 개방 위치 또는 폐쇄 위치인, 제2 위치로 이동시키는, 마그네틱 액추에이터 어셈블리.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 게이트 부재는 자성 재료로 만들어지는, 마그네틱 액추에이터 어셈블리.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 게이트 부재의 상부면 및 하부면 양쪽에 영구자석이 부착되는, 마그네틱 액추에이터 어셈블리.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트 어셈블리는 제2 게이트 부재를 포함하고, 상기 제1 게이트 부재 및 상기 제2 게이트 부재는 둘 다 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에서 함께 이동하는, 마그네틱 액추에이터 어셈블리.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 게이트 어셈블리는 상기 제1 게이트 부재와 상기 제2 게이트 부재 사이에 수용된 탄성 부재를 포함하는, 마그네틱 액추에이터 어셈블리.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 코어의 일부를 둘러싸는 보빈을 포함하고,
    상기 권선이 상기 보빈의 둘레에 감겨 있는, 마그네틱 액추에이터 어셈블리.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 코어는 2개의 대칭형 절반 부분(half section)으로 만들어지는, 마그네틱 액추에이터 어셈블리.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 2개의 대칭형 절반 부분은 자속이 이동하는 도관으로서 기능을 하는 일련의 시트들로 만들어지는, 마그네틱 액추에이터 어셈블리.
  10. 하우징에 있어서,
    제1 도관부를 가진 제1 섹션;
    상기 제1 도관부와 유체 소통하는 제2 도관부를 가진 제2 섹션 - 여기서, 상기 제1 섹션 및 상기 제2 섹션은 함께 결합되어 상기 하우징을 형성함; 및
    상기 하우징 내부에 위치된 마그네틱 액추에이터 어셈블리;
    를 포함하며,
    상기 마그네틱 액추에이터 어셈블리는:
    자성 재료로 만들어지고 제1 단부 및 제2 단부를 포함하는 코어;
    상기 코어의 일부를 둘러싸는 보빈;
    상기 보빈의 둘레에 감긴 권선 - 여기서, 미리 결정된 양의 전류가 상기 권선에 인가되어 상기 코어 내에 자기장을 유도함; 및
    상기 코어의 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에 위치된 게이트 어셈블리;
    를 포함하며,
    상기 게이트 어셈블리가 폐쇄 위치에 있으면 상기 게이트 어셈블리는 상기 제1 도관부로부터 흐르는 유체의 흐름을 차단하는 통로를 형성하며,
    상기 게이트 어셈블리는:
    제1 애퍼처를 한정하는 제1 게이트 부재;
    제2 애퍼처를 한정하는 제2 게이트 부재; 및
    상기 제1 게이트 부재와 상기 제2 게이트 부재 사이에 수용되어 탄성 부재 애퍼처를 한정하는 탄성 부재;를 포함하며,
    상기 제1 게이트 부재의 제1 애퍼처, 상기 제2 게이트 부재의 제2 애퍼처, 및 상기 탄성 부재의 탄성 애퍼처는 서로 정렬되어 상기 게이트 어셈블리의 통로를 형성하며,
    상기 제1 게이트 부재 및 상기 제2 게이트 부재는 둘 다 상기 게이트 어셈블리에 가해지는 문턱 힘에 기초하여 상기 코어의 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에서 함께 이동하며, 상기 문턱 힘은 상기 자기장에 의해 생성되는, 하우징.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 문턱 힘은 상기 게이트 어셈블리를 상기 폐쇄 위치로부터 이탈시키기에 충분하고, 상기 게이트 어셈블리를 개방 위치로 이동시키는, 하우징.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 게이트 부재 및 상기 제2 게이트 부재는 자성 재료로 만들어지는, 하우징.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 게이트 부재 및 상기 제2 게이트의 상부면 및 하부면에는 영구자석이 부착되는, 하우징.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 코어는 2개의 대칭형 절반 부분으로 만들어지는, 하우징.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 2개의 대칭형 절반 부분은 자속이 이동하는 도관으로서 기능을 하는 일련의 시트들로 만들어진, 하우징.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 하우징의 상기 제1 섹션 및 제2 섹션은 플라스틱 사출 성형된 컴포넌트인, 하우징.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 하우징의 상기 제1 섹션 및 상기 제2 섹션은 플라스틱 용접에 의해 함께 결합되는, 하우징.
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 마그네틱 액추에이터 어셈블리는 상기 게이트 어셈블리를 폐쇄 위치로 편향시키기 위한 편향 요소를 포함하는, 하우징.
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  20. 삭제
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