KR20170079250A - 리프트 제어 구조를 갖는 솔레노이드 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리프트 제어 구조를 갖는 솔레노이드 밸브에 관한 것으로, 자기력을 발생시키는 마그넷 코어와, 전류가 인가되면 마그넷 코어에 자기력이 발생되도록 하는 마그넷 코일 조립체와, 작동실에 이동가능하게 결합되는 아마추어와, 고압부 연료실이 형성되고 연료가 배출되는 배출부가 구비되는 실린더와, 연료 이동통로를 갖는 밸브시트와, 밸브시트의 연료 이동통로를 개폐하는 밸브바디와, 밸브바디를 마그넷 코어에 탄력 지지하는 리턴스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 밸브바디가 고압부 연료실의 압력이 저압부 연료실의 압력 이하로 낮아질 때 열리도록 구성됨으로써, 마그넷 코일 조립체에 이상이 발생하더라도 엔진 구동에 필요한 최소의 연료를 공급할 수 있어 엔진의 고장으로 인한 소비자의 불만을 해소할 수 있다.

Description

리프트 제어 구조를 갖는 솔레노이드 밸브 {Solenoid Valve With Lift Control structure}

본 발명은 솔레노이드 밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 리프트 제어로 유량을 제어할 수 있는 리프트 제어 구조를 갖는 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 솔레노이드 밸브는 전원이 인가되면, 자기장에 의하여 아마추어를 이동시켜 아마추어를 통하여 유로를 개폐하기 위한 것으로, 다양한 산업분야에서 사용되고 있다.

특히, 솔레노이드 밸브는 자동차의 다양한 부품 중 브레이크 시스템, 자동변속기, 연료시스템 등에 사용되고 있다. 이러한 솔레노이드 밸브의 일예가 도 1에 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 상기 솔레노이드 밸브(10)는 자기력을 발생하는 마그넷 코어(11)와, 마그넷 코어(11)의 자력에 의해 왕복 이동하는 아마추어(12)와, 아마추어(12)에 결합되어 아마추어(12)의 이동시 함께 이동되어 고압부 연료실(21)과 저합부 연료실(22) 사이의 연료 이동통로를 개폐하는 밸브바디(13)와, 아마추어(12)의 왕복 이동시 아마추어(12)에 의해 실린더(20)와 아마추어(12)가 충격에 의해 파손되거나 마모되는 것을 방지하는 스톱퍼 와셔(14)를 포함한다.

여기서, 마그넷 코어(11)의 하부에 부품실이 구비되어 밸브바디(13)의 상부에 고정되는 부싱(13a)과, 부싱(13a)을 마그넷 코어(11)에 대해 탄력 지지하는 리턴스프링(13b)이 설치된다.

그리고, 상기 부싱(13a) 하측에서 밸브바디(13)의 외주에 아마추어(12)가 끼워져 아마추어(12)의 상부에 구비되는 마그넷 코어(11)의 자기력에 의해 아마추어(12)가 마그넷 코어(11) 쪽으로 이동되도록 구성된다.

상기 솔레노이드 밸브(10)는 마그넷 코어(11)에 자기력이 발생되면 아마추어(12)가 자기력에 의해 마그넷 코어(11) 쪽으로 이동하게 되며, 이때 밸브바디(13)를 탄력 지지하는 리턴스프링(13b)에는 탄성력이 작용하게 된다. 이때, 밸브바디(13)는 자체의 하중과 리턴스프링(13b)의 탄성력에 의해 아마추어(12)와 함께 마그넷 코어(11)의 반대쪽으로 이동되어 저압부 연료실(22)과 고압부 연료실(21) 사이에 있는 연료 이동통로를 막게 된다.

상기와 같은 종래의 솔레노이드 밸브(10)는 전류 공급이 차단되면, 마그넷 코어(11)의 자기력 상실로 인하여 밸브바디(13)가 하측으로 하강하여 저압부 연료실(22)과 고압부 연료실(21)을 연결하는 연료 이동통로를 개방함에 따라 저압부 연료실(22)의 연료가 고압부 연료실(21)로 빠져나가게 된다.

종래의 솔레노이드 밸브는 밸브바디(13)의 왕복 이동에 의한 연료 이동통로의 개폐에 의해서만 연료의 압축이 이루어지도록 구성되어 있어 마그넷 코일 조립체에 이상이 발생되어 전류가 공급되지 않으면 연료 이동통로가 항시 개방된 상태에 있게 된다.

그러면, 고압부 연료실(21)의 피스톤이 작동하더라도 고압부 연료실(21)의 압력이 낮아진 상태로 유지되어 배출부에 구비되는 체크밸브(15)가 폐쇄된 상태로 있어 엔진의 연소실로 연료가 공급되지 않아 엔진이 작동되지 않는 문제점이 있었다.

한국공개특허공보 10-2012-0062557(2012.06.14.)

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 전류의 단락시에도 밸브바디를 이동되도록 하여 고압부 연료실과 저압부 연료실 사이의 연료이동통로를 개폐시켜 연료의 압축을 수행함으로써 최소량의 연료가 엔진으로 공급될 수 있도록 한 리프트 제어 구조를 갖는 솔레노이드 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하부에 저압부 연료실이 형성되고, 자기력을 발생시키는 마그넷 코어와, 마그넷 코어에 근접하게 결합되되, 작동실을 가지고, 전류가 인가되면 마그넷 코어에 자기력이 발생되도록 하는 마그넷 코일 조립체와, 작동실에 왕복 이동 가능하게 결합되는 아마추어와, 마그넷 코어가 끼워져 결합되는 결합홈이 형성되고, 결합홈에서 연장되어 고압부 연료실이 형성되는 실린더와, 저압부 연료실과 고압부 연료실을 구획하고, 저압부 연료실의 연료가 고압부 연료실로 이동되는 연료 이동통로가 형성되는 밸브시트와, 상단부가 아마추어에 결합되고, 하단부가 마그넷 코어와 밸브시트를 관통하여 고압부 연료실로 노출되어 연료 이동통로를 개폐하는 밸브바디와, 마그넷 코어와 아마추어 사이에 구비되어 밸브바디를 마그넷 코어에 탄력 지지하는 리턴스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 마그넷 코어는, 그 하단에서 일정높이로 실린더의 결합홈에 끼워지는 끼움부가 형성되고, 상기 끼움부가 결합홈에 끼워진 후에 결합홈의 상단에 걸리도록 하는 단차가 형성되는 것을 특징으로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 아마추어는, 하부에 밸브바디의 상단이 끼워져 고정되는 고정홈이 형성되고, 상기 고정홈의 하부에는 고정홈의 내경보다 큰 내경을 가지고, 리턴스프링이 끼워져 지지되는 지지홈이 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 밸브바디는, 상단에서 하측으로 이격되어 지지돌기가 돌출 형성되되, 상기 지지돌기가 지지홈의 가장자리에 지지되는 것이 바람직하다.

또한, 밸브바디는 고압부 연료실로 노출되는 하단부에 밸브시트의 연료 이동통로를 개폐하는 개폐돌기가 돌출 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 마그넷 코어의 상부에는 마그넷 코일 조립체에 형성된 작동실의 하측에 연결되어 작동실을 연장하기 위한 작동실 연장부가 형성되고, 상기 작동실 연장부의 내경은 작동실의 내경과 같은 크기로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 마그넷 코어의 작동실 연장부에는 작동실의 아마추어가 상하 이동할 때, 아마추어가 부딪히는 충격을 흡수하여 아마추어와 마그넷 코어가 변형 또는 파손되는 것을 방지하기 위한 스톱퍼 와셔가 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 밸브바디가 고압부 연료실의 압력이 저압부 연료실의 압력 이하로 낮아질 때 열리도록 구성됨으로써, 마그넷 코일 조립체에 이상이 발생하더라도 엔진 구동에 필요한 최소의 연료를 공급할 수 있어 엔진의 고장으로 인한 소비자의 불만을 해소할 수 있다.

도 1은 종래의 솔레노이드 밸브를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 솔레노이드 밸브를 도시한 단면도.
도 3과 도 4는 도 1의 솔레노이드 밸브에서 마그넷 코일 조립체에 전류가 인가되지 않을 때 작동 상태를 도시한 단면도.
도 5와 도 6은 도 1의 솔레노이드 밸브에서 마그넷 코일 조립체의 전류인가시 작동 상태를 도시한 단면도.

본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 솔레노이드 밸브를 도시한 단면도이고, 도 3과 도 4는 도 1의 솔레노이드 밸브에서 마그넷 코일 조립체에 전류가 인가되지 않을 때 작동 상태를 도시한 단면도이며, 도 5와 도 6은 도 1의 솔레노이드 밸브에서 마그넷 코일 조립체의 전류 인가시 작동 상태를 도시한 단면도이다.

먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 솔레노이드 밸브(100)는 연료시스템의 연료탱크에 있는 연료(이하 연료라 한다)를 펌핑하여 고압으로 압축하는 연료펌프에 설치되는 것으로, 마그넷 코어(110), 마그넷 코일 조립체(120), 아마추어(130), 실린더(140), 밸브바디(150), 리턴스프링(160)을 포함한다.

마그넷 코어(110)는 후술하는 마그넷 코일 조립체(120)로 전류가 인가되면 자기력을 발생시키는 것으로, 원통 형상으로 형성되며, 그 하측에 저압부 연료실(111)이 형성된다.

마그넷 코어(110)는 그 외주면의 중간부분에 끼움부(112)가 형성되어 후술하는 실린더(140)의 결합홈(141)에 끼워져 결합된다. 즉, 마그넷 코어(110)의 끼움부(112)는 그 상단에 단차(113)가 형성되며, 상기 단차(113)가 결합홈(141)의 상단에 걸려서 결합홈(141)에 더 끼워지는 것이 방지된다.

마그넷 코일 조립체(120)는 마그넷 코어(110)의 상부를 덮고, 아마추어(130)가 상하 이동되는 작동실(121)을 구비하고, 전류가 인가되면 마그넷 코어(110)에 자기력을 발생시킨다.

아마추어(130)는 대략 원통 형상으로 형성되어 마그넷 코일 조립체(120)의 작동실(121)에서 상하 이동 가능하게 설치된다. 아마추어(130)의 하부에는 후술하는 밸브바디(150)의 상단부가 결합되는 고정홈이 형성된다. 상기 고정홈의 하부에는 고정홈의 내경보다 큰 내경을 가지고, 후술하는 리턴스프링(160)이 끼워져 지지되는 지지홈이 형성된다.

여기서, 마그넷 코어(110)의 상부에는 마그넷 코일 조립체(120)의 작동실(121)을 연장하는 작동실 연장부(115)가 형성되고, 이 작동실 연장부(115)의 내경은 작동실(121)의 내경과 동일하게 형성된다.

그리고, 마그넷 코어(110)는 그 상부 즉, 작동실 연장부(115)의 바닥면에 별도의 스톱퍼 와셔(117)를 구비하여 아마추어(130)의 상하 이동으로 부딪히는 충격을 흡수하여 아마추어(130)와 마그넷 코어(110)의 변형 및 파손을 방지한다. 여기서, 마그넷 코어(110)의 작동실 연장부(115)는 스톱퍼 와셔(117)가 끼워져 이탈되지 않도록 하는 역할도 한다.

따라서, 마그넷 코일 조립체(120)로 전류가 인가되면 마그넷 코어(110)에 자기력이 발생되고, 이 자기력에 의해 작동실(121)에 설치된 아마추어(130)가 마그넷 코어(110) 쪽으로 이동된다.

실린더(140)는 마그넷 코어(110)의 끼움부(112)가 끼워져 결합되는 결합홈(141)이 형성되고, 이 결합홈(141)에서 연장되어 고압부 연료실(142)을 형성하고, 이 고압부 연료실(142)에는 연료가 배출되는 배출부(143)가 구비되고, 이 배출부(143)에는 체크밸브(144)가 구비되어 고압부 연료실(142)에 고압이 발생되면 개방되어 연료를 배출한다.

실린더(140)는 결합홈(141)에 결합된 마그넷 코어(110)의 하부에 구비되는 저압부 연료실(111)로 연통되어 연료를 유입하기 위한 유입부(145)가 구비된다.

밸브시트(170)는 마그넷 코어(110)의 하부에 구비되는 저압부 연료실(111)의 내측 하단에 결합되며, 저압부 연료실(111)의 연료를 고압부 연료실(142)로 이동시키도록 하는 연료 이동통로(171)가 구비된다.

밸브시트(170)의 중앙에는 후술하는 밸브바디(150)가 관통 결합되는 관통홀이 형성된다. 따라서, 이 관통홀에 밸브바디(150)의 하단부가 관통되어 고압부 연료실(142)로 돌출되며, 밸브바디(150)가 이동될 때 밸브시트(170)에 형성된 연료 이동통로(171)가 개폐되는 것이다.

밸브바디(150)는 상단부가 아마추어(130)의 고정홈에 끼워져 고정되고, 하단부가 마그넷 코어(110)와 밸브시트(170)의 관통홀을 관통하여 고압부 연료실(142)으로 노출되어 밸브시트(170)의 연료 이동통로(171)를 개폐하게 된다.

밸브바디(150)는 그 하단에 연료 이동통로(171)를 개폐하는 개폐돌기(151)가 구비된다.

밸브바디(150)는 상단부에 지지돌기(152)가 돌출 형성되어 밸브바디(150)의 외주에 끼워지는 후술하는 리턴스프링(160)의 상단을 지지한다.

리턴스프링(160)은 아마추어(130)와 마그넷 코어(110) 사이에서 밸브바디(150)의 외주에 끼워져 상단부가 밸브바디(150)의 지지돌기(152)에 지지되고, 하단부가 마그넷 코어(110)의 윗면에 지지된다.

리턴스프링(160)은 마그넷 코일 조립체(120)에 전류가 인가되어 마그넷 코어(110)의 자기력에 의해 아마추어(130)가 마그넷 코어(110) 쪽으로 이동될 때 압축되면서 아마추어(130)를 마그넷 코어(110)의 반대쪽으로 가압하는 탄성력이 작용된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 솔레노이드 밸브에 대한 작용을 간략하게 설명하기로 한다.

여기서, 솔레노이드 밸브(100)의 초기 상태는 도 2과 같은 상태로서, 마그넷 코일 조립체(120)에 전류가 인가되지 않아 아마추어(130)가 리턴스프링(160)에 의해 마그넷 코일 조립체(120)의 작동실(121) 상측에 위치되고, 아마추어(130)에 고정된 밸브바디(150)가 밸브시트(170)의 연료 이동통로(171)를 막고 있는 상태이다.

먼저, 마그넷 코일 조립체(120)로 전류가 인가되지 않을 때 솔레노이드 밸브(100)의 작동을 도 3과 도 4를 참조하여 설명한다.

상기 실린더(140)의 고압부 연료실(142)의 하측에 구비되는 피스톤(180)이 하강하게 되면, 고압부 연료실(142)의 압력이 낮아져서 저압부 연료실(111)의 압력 이하로 내려가면 연료가 리턴스프링(160)을 저항하여 도 3과 같이, 밸브바디(150)를 하강시켜 밸브시트(170)의 연료 이동통로(171)를 개방시키게 된다. 그러면, 저압부 연료실(111)의 연료가 개방된 밸브시트(170)의 연료 이동통로(171)를 통해 고압부 연료실(142)으로 이동된다.

그리고, 실린더(140)의 고압부 연료실(142)의 하측에 구비되는 피스톤(180)이 상승하게 된다.

그러면, 피스톤(180)은 고압부 연료실(142)의 연료를 가압하게 되고, 이때 고압부 연료실(142)의 압력이 상승하여 저압부 연료실(111)의 압력보다 높게 된다. 그러면, 리턴스프링(160)의 탄성력에 의해 아마추어(130)에 고정된 밸브바디(150)는 상승하면서 밸브시트(170)의 연료 이동통로(171)를 막아 고압부 연료실(142)을 밀폐시킨다.

이때, 밀폐된 고압부 연료실(142)의 연료는 압력이 계속 상승됨에 따라 배출부(143)에 구비되는 체크밸브(144)를 개방시키고 배출부(143)를 통해 배출되면서 엔진의 연소실로 공급된다. 이때, 엔진으로 공급되는 연료량은 엔진 구동을 위한 최소량이다.

그리고, 밸브시트(170)의 연료 이동통로(171)가 막히면서 저압부 연료실(111)로 연료가 충진되어 다음 사이클을 위해 준비된다.

또한, 마그넷 코일 조립체(120)로 전류가 인가될 때의 솔레노이드 밸브(100)의 작동을 도5와 도 6을 참조하여 설명한다.

상기 마그넷 코일 조립체(120)로 전류를 인가하면, 마그넷 코어(110)에 자기력이 발생하여 아마추어(130)를 마그넷 코어(110) 쪽으로 끌어 당기 된다. 그러면, 아마추어(130)에 고정된 밸브바디(150)는 아마추어(130)와 함께 하측으로 이동한다. 이때, 밸브바디(150)의 개폐돌기(151)에 의해 닫혀 있던 밸브시트(170)의 연료 이동통로(171)는 개방된다. 그러면, 저압부 연료실(111)으로 유입되는 연료는 밸브시트(170)의 연료 이동통로(171)를 통하여 고압부 연료실(142)으로 들어가게 된다. 이때, 피스톤(180)이 하강하면서 고압부 연료실(142)에는 더 많은 양의 연료가 충진되는 것이다.

이후에, 마그넷 코일 조립체(120)로 인가되는 전류를 차단하고, 피스톤(180)을 상승시킨다. 그러면, 마그넷 코어(110)에 자기력이 상실되어 마그넷 코어(110)에 근접되어 있던 아마추어(130)가 리턴스프링(160)의 탄성력에 의해 마그넷 코어(110)의 반대쪽으로 이동된다. 그러면, 아마추어(130)에 고정된 밸브바디(150)의 하단부는 상승하면서 밸브시트(170)의 연료 이동통로(171)를 닫게 된다.

그러면, 고압부 연료실(142)은 연료가 압축되면서 그 내측의 압력이 상승하게 됨에 따라 배출부(143)에 구비되는 체크밸브(144)가 개방되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

100 : 솔레노이드 밸브
110 : 마그넷 코어 111 : 저압부 연료실
112 : 끼움부 113 : 단차
115 : 작동실 연장부 117 : 스톱퍼 와셔
120 : 마그넷 코일 조립체
121 : 작동실
140 : 실린더
141 : 결합홈 142 : 고압부 연료실
143 : 배출부 144 : 체크밸브
145 : 유입부
150 : 밸브바디
151 : 개폐돌기 152 : 지지돌기
160 : 리턴스프링
170 : 밸브시트
180 : 피스톤

Claims (7)

1. 하부에 저압부 연료실이 형성되고, 자기력을 발생시키는 마그넷 코어;
   마그넷 코어에 근접하게 결합되되, 작동실을 가지고, 전류가 인가되면 마그넷 코어에 자기력이 발생되도록 하는 마그넷 코일 조립체;
   작동실에 왕복 이동 가능하게 결합되는 아마추어;
   마그넷 코어가 끼워져 결합되는 결합홈이 형성되고, 결합홈에서 연장되어 고압부 연료실이 형성되는 실린더;
   저압부 연료실과 고압부 연료실을 구획하고, 저압부 연료실의 연료가 고압부 연료실로 이동되는 연료 이동통로가 형성되는 밸브시트;
   상단부가 아마추어에 결합되고, 하단부가 마그넷 코어와 밸브시트를 관통하여 고압부 연료실로 노출되어 연료 이동통로를 개폐하는 밸브바디;
   마그넷 코어와 아마추어 사이에 구비되어 밸브바디를 마그넷 코어에 탄력 지지하는 리턴스프링;을 포함하되,
   상기 마그넷 코일로 전류가 인가되지 않을 경우에도 저압부 유체공간과 고압부 유체공간의 압력차로 인하여 밸브시트의 유체 이동통로를 개폐하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 리프트 제어 구조를 갖는 솔레노이드 밸브.
2. 제1항에 있어서,
   마그넷 코어는
   그 하단에서 일정높이로 실린더의 결합홈에 끼워지는 끼움부가 형성되고,
   상기 끼움부가 결합홈에 끼워진 후에 결합홈의 상단에 걸리도록 하는 단차가 형성되는 것을 특징으로 하는 리프트 제어 구조를 갖는 솔레노이드 밸브.
3. 제1항에 있어서,
   아마추어는,
   하부에 밸브바디의 상단이 끼워져 고정되는 고정홈이 형성되고,
   상기 고정홈의 하부에는 고정홈의 내경보다 큰 내경을 가지고, 리턴스프링이 끼워져 지지되는 지지홈이 구비되는 것을 특징으로 하는 리프트 제어 구조를 갖는 솔레노이드 밸브.
4. 제3항에 있어서,
   밸브바디는,
   상단에서 하측으로 이격되어 지지돌기가 돌출 형성되되,
   상기 지지돌기가 지지홈의 가장자리에 지지되는 것을 특징으로 하는 리프트 제어 구조를 갖는 솔레노이드 밸브.
5. 제4항에 있어서,
   밸브바디는,
   고압부 연료실로 노출되는 하단부에 밸브시트의 연료 이동통로를 개폐하는 개폐돌기가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 리프트 제어 구조를 갖는 솔레노이드 밸브.
6. 제1항에 있어서,
   마그넷 코어의 상부에는
   마그넷 코일 조립체에 형성된 작동실의 하측에 연결되어 작동실을 연장하기 위한 작동실 연장부가 형성되고,
   상기 작동실 연장부의 내경은 작동실의 내경과 같은 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 리프트 제어 구조를 갖는 솔레노이드 밸브.
7. 제6항에 있어서,
   상기 마그넷 코어의 작동실 연장부에는
   아마추어의 상하 이동시 부딪히는 충격을 흡수하여 아마추어와 마그넷 코어가 변형 또는 파손되는 것을 방지하기 위한 스톱퍼 와셔가 구비되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
   

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