KR0148600B1 - 솔레노이드 밸브 - Google Patents

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KR0148600B1
KR0148600B1 KR1019940010359A KR19940010359A KR0148600B1 KR 0148600 B1 KR0148600 B1 KR 0148600B1 KR 1019940010359 A KR1019940010359 A KR 1019940010359A KR 19940010359 A KR19940010359 A KR 19940010359A KR 0148600 B1 KR0148600 B1 KR 0148600B1
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KR
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armature
disposed
solenoid valve
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valve
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KR1019940010359A
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엘. 포브스 테리
알.커널리 죤
Original Assignee
그레그 지질레워스키
보그-워너 오토모티브 인코포레이티드
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    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
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Abstract

솔레노이드 밸브(10)는 중공의 원통형 몸체(12)와 분말로된 금속 덮개(14)로 만들어진 투피스 하우징을 가진다. 몸체는 덮개에 프로젝션 용접으로 접합된다. 덮개는 밸브를 제위치에 고정하기 위하여 표면 경화 처리된 밸브시트 및 한쌍의 장착 구멍을 가진다. 코일 조립체(10)는 중공의 원통형 몸체내에 배치되고, 2개의 전기자(94, 96)가 코일 조립체의 축방향 보어내에 배치된다. 상부 전기자(96)는 단부 덮개의 조정가능하게 나삿니를 따라 체결되고, 코일 스프링이 상부 전기자의 하부 전기자 사이에 배치되어 하부 전기자를 덮개쪽으로 바이어스 시킨다. 볼(116)은 하부 전기자와 덮개 사이에 배치되고, 코일 스프링은 볼을 밸브 슬리브와 결합시킨다. 코일(80)에 동력이 차단될 때, 코일 스프링에 의하여 볼이 밸브시트 쪽으로 구동되기 때문에 밸브가 폐쇄된다. 코일(80)이 동력을 공급받으면 하부 전기자와 볼이 상부 전기자로 자력에 의해 끌려가서 유체로 하여금 덮개와 몸체를 통과하고 몸체내의 다수의 구멍을 통해 빠져나가도록 허용한다.

Description

솔레노이드 밸브
제1도는 본 발명에 의한 솔레노이드 밸브의 종단면도.
제2도는 제1도에 도시된 솔레노이드 밸브의 단부의 도면.
제3도는 제1도에서 선3-3을 취한 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
12 : 몸체 14 : 덮개
16 : 코일 조립체 18 : 단부캡
94 : 상부전기자 96 : 하부전기자
98 : 바이어스 스프링 116 : 볼
본 발명은 솔레노이드 밸브에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 온/오프(on/off) 모드나 또는 펄스폭 조절모드에서 작동함으로써 자동 변속기를 제어하는데 사용되는 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.
[발명의 배경 및 요약]
차량에서 사용되는 형식의 유압식 변속기의 밸브는 속도, 스로틀 위치, 엔진 RPM 등과 같은 변수를 감지하는 센서를 포함한 마이크로프로세서에 의해 제어될 수 있다. 이러한 마이크로프로세서는 펄스폭 조절형 밸브에 펄스를 공급하며 또한 적절한 시간에 온/오프 밸브에 전력을 공급하는 작용을 한다. 이러한 밸브는 변속기에서 클러치를 작동하는 스풀 밸브를 제어할 수 있으며 또는 클러치를 직접 제어할 수도 있다. 펄스폭 조절형 밸브는 보통 이 밸브를 통해 공급되는 유체압을 정확하게 제어할 필요가 있을때 사용된다.
종래기술의 솔레노이드 밸브는 기술에 공지되어 있으며, 펄스폭 조절모드와 온/오프 모드 양쪽에서 자동 변속기에 적절하게 작용할 수 있다. 대체로 종래 밸브는 코일을 수용하는 일체식 하우징을 가진다. 폴(pole) 부재는 코일의 중심을 통과하며 하우징내로 연장한다. 유체 경로를 개페하여 유동을 제어하기 위하여 코일에 전력을 인가함에 따라 이동할 수 있는 볼이 포함되어 있다. 이러한 종래 솔레노이드 밸브와 관련된 하우징은 대체로 단조 또는 압출로 가공된다. 이러한 단조 또는 압출가공은 솔레노이드 밸브의 제조원가에 큰 비용을 부담시킨다. 이에 따라, 하우징 및 밸브의 다른 부품을 저렴한 비용으로 제조하는 방법을 갖는 솔레노이드 밸브가 필요하게 되었다. 그러면서도 솔레노이드 밸브는 단일체로 가공된 하우징으로 제조된 밸브의 모든 성능 특성을 만족해야만 한다.
본 발명은 프로젝션 용점(projection welding)에 의해 함께 부착되는 투피스(two piece) 외부 하우징을 갖는 솔레노이드 밸브를 제공한다. 밸브의 덮개는 표면 경화된 밸브 시트를 갖는 분말 금속 부품이다. 관형 몸체는 투피스 외부 하우징을 형성하기 위해 덮개에 프로젝션 용접에 의해 부착된다. 솔레노이드의 내부 부품은 몸체에 조립되어, 몸체에서 연장하는 태브는 밸브의 내부 부품을 조립체내에 유지하도록 압연되어 있다. 솔레노이드의 작동에 필요한 공기갭은 외부에서 접근가능한 나사부재를 사용하여 조절되는데, 일단 적절한 갭이 설정되면 이 공기갭을 유지하기 위하여 상기 나사부재가 제위치에 지탱된다.
본 발명의 다른 장점 및 목적은 아래의 설명 및 도면에서 기술에 숙련된 자에게는 명백히 이해될 것이다.
[양호한 실시예의 설명]
본 발명의 솔레노이드 밸브는 펄스폭 조절 모드나 또는 온/오프 모드에서 사용될 수 있다. 자동차 분야에 제한하는 것은 아니지만, 본 발명의 솔레노이드 밸브는 차량속도, 엔진 스로틀 위치 및 엔진 RPM과 같은 기능을 감시하는 차량에 장착된 여러 센서로부터 신호를 수신하는 마이크로프로세서가 내장된 제어 시스템과 함께 사용될 수 있다. 이때 마이크로 프로세서는 파일럿 작동식 스풀 밸브를 제어하기 위한 파일럿 밸브로써 작용하거나 또는 클러치와 같은 자동 변속기에서 유압식 부품에 직접 작용하는 제어밸브로써 기능을 하기 위하여 솔레노이드 밸브(들)를 제어할 것이다.
이제 동일한 참고부호가 대응하는 부품을 지칭하는 도면에 대해 언급하면, 제1도 내지 3도는 본 발명에 의한 솔레노이드 밸브(10)를 도시한다. 솔레노이드 밸브(10)는 몸체(12), 덮게(14), 코일 조립체(160), 단부캡(18) 및 전기자(20)를 구비한다. 몸체(12)는 반경방향 내부로 연장하는 벽(24)이 한 단부에 위치한 원통형 벽(22)을 갖는 중공 원통형 부재이다. 반경방향 내부 연장벽(24)에는 덮개(14)에 몸체(12)를 프로젝션 용접을 하는데 사용하게 될 다수의 돌출부(양호한 실시예에서는 4개)가 형성되어 있는데, 이는 후술하기로 한다. 또한 반경방향 내부 연장벽(24)은 원통형 벽(22)과 대체로 동축상에 있는 원형구멍(28)을 만든다. 원통형 벽(22)에는 반경방향으로 연장하는 다수의 어퍼츄어(aperture)(30)(양호한 실시예에서는 4개)가 제공되어 있으며, 이 어퍼츄어는 후술하는 바와 같이 유체를 위한 통로로써 사용된다. 반경방향 내부 연장벽(24)의 반대쪽에 있는 원통형 벽(22)의 단부에는 밸브의 내부 부품을 유지하는데 사용되는 다수의 축방향 연장 태브(32)가 제공되어 있으며, 이것도 후술하게 될 것이다.
덮개(14)는 적절한 변속기 조립체 또는 다른 장치내에 밸브(10)를 장착하도록 채용한 직경상으로 대향한 한쌍의 이어(ear)(34)를 갖는 대체로 원형통 부재이다. 덮개(14)는 분말금속 방법을 이용하여 강철로 제조되는 것이 바람직하다. 각 이어(34)는 덮개(14)를 완전히 관통하는 원형보어(36)를 갖는다. 보어(36)는 장착 볼트(도시되지 않음)를 수용하여 밸브(10)를 정확한 위치에 배치하고 고정한다. 덮개(14)의 하나의 방사상면(38)은 환형 캐버티(40)를 형성하며, 이 환형 캐버티에 0링(42)이 배치되어서 밸브(10)를 변속기 또는 다른 장치에 조립하였을 때 방사상면(38)을 밀봉한다. 또 방사상면(38)은 덮개(14)내로 부분적으로 연장하는 원통형 캐버티(44)를 형성한다. 필터(46)는 캐버티(44) 안에 위치하고, 캐버티(44)의 모서리는 필터(46)를 유지하기 위해 기술에 공지된 방법에 의해 스테이크(stake)될 수 있다. 덮개(14)의 방사상면(38)에 대향하는 방사상면(48)은 축방향 연장부(50)를 가진다. 축방향 연장부(50)의 직경은 몸체(12)에 있는 원형 구멍(28)의 직경보다 약간 크고, 밸브(10)의 조립중에 덮개(14)에 관하여 몸체(12)를 배치하는데 사용된다. 중앙에 위치한 어퍼츄어(52)는 덮개(14)를 관통한다. 방사상면(38)과 어퍼츄어(52)간의 접합부에는 유체를 어퍼츄어(52)로 통과하도록 안내하는 역할을 하는 원추형 표면(54)이 제공되어 있다. 방사상면(48)과 어퍼츄어(52)의 접합부에는 제1원추형 밸브시트(56)가 제공되어 있다. 솔레노이드 밸브(10)의 적절한 수명을 보장하도록 시트(56)는 표면 경화된다.
코일 조립체(16)는 내부 캐버티(64)가 관통하는 원통형 벽(62)을 갖는 보빈(bobbin)(60)을 포함한다. 원통형 벽(62)의 한 단부에서 환형벽(66)이 반경방향 외부로 연장한다. 환형벽(66)은 원주상으로 이격된 다수의 오목부(68)를 가지며, 이 오목부는 환형 코일(80)의 코일 권선에 인입선(70)을 부착하는데 필요로 하는 출입수단을 제공하는데 사용된다. 상기 환형 벽(66)에서 이격된 제2환형벽(72)은 또한 원통형 벽(62)에서 반경방향 외부로 연장한다. 제2환형벽(72)은 한쌍의 밀봉 와셔(76)를 위치시켜 지탱하는 제1환형 캐버티(74)를 형성한다. 밀봉와서(76)는 반원형 강철 와셔로서 솔레니오드가 여자될 때 자속 경로를 완성하는 작용을 한다. 환형벽(66), 원통형 벽(62) 및 환형벽(72)은 제2환형 캐버티(78)를 형성한다. 제2환형 캐버티(78)는 환형 코일(80)을 수령한다. 제1도에 도시한 바와 같이 다수의 레그(82)가 원통형벽(62)에서 반경방향으로 그리고 제2환형벽(72)에서 축방향으로 연장하여 코일 조립체(16)를 몸체(12)내에 배치하도록 되어있다.
단부 캡(18)은 축방향으로 연장하는 원통부(86)를 갖는 환형벽(84)을 포함한다. 원통형 캐버티(88)는 환형벽(84) 및 원통부(86)를 축방향으로 관통한다. 상기 캐버티(88)의 내면은 나사로 되어 있으며 전기자(20)를 필요에 따라 조정하도록 되어있다. 단부캡(18)의 방사상면(90)에는 원주상으로 이격된 다수의 오목부(92)가 마련되어 있어서 밸브910)의 조립중에 몸체(12)의 다수의 태브(32)를 배치하는 메이팅(mating) 표면을 제공한다.
전기자(20)는 상부 전기자(94), 하부 전기자(96) 및 바이어스(bias) 스프링(98)으로 구성되는 쓰리피스(three piece) 조립체이다. 상부 전기자(94)는 축방향으로 연장하는 제2원통형 섹션(102)을 갖는 제1원통형 섹션(100)을 포함한다. 원통형 캐버티(104)는 제1 및 제2원통형 섹션(100, 102)을 축방향으로 관통한다. 제2원통형 섹션(102)의 외면은 나사로 되어 있어서 캐버티(88)의 암나사면과 짝을 이루며 전기자(20)를 필요에 따라 조정가능하게 되어 있다. 제1원통형 섹션(100)에 대향하는 제2원통형 섹션(102)의 단부는 밸브(10)의 조립중에 공기갭의 필요한 조정을 용이하게 하기 위하여 제공된 슬롯(106)을 가진다. 하부 전기자(96)는 원통형 캐버티(108)가 축방향으로 관통되어 있는 원통형 부재이다. 하부 전기자(96)의 한 단부(110)는 제2 원추형 밸브시트(112)를 만든다. 상기 밸브 시트(112)와 하부 전기자(96)의 단부와의 사이에 제공된 원통형 캐버티(114)에는 볼(116)이 안착한다. 하부 전기자(96)의 단부(110)의 주변은 솔레노이드가 여자될 때 자기력선의 흐름을 용이하게 하기 위하여 부호(118)에서 처럼 테이퍼져 있다(tapered). 상기 단부(110)에 대향하는 전기자(96)의 단부는 스프링(98)을 배치하기 위한 확정된 원통형 캐버티(120)를 가진다. 스프링(98)은 캐버티(120)내에 위치한 코일 스프링으로서 상부 전기자(94)내에 위치한 원통형 캐버티(122)내로 연장한다. 캐버티(122)는 캐버티(120)와 직경이 유사하지만, 제1도에 도시한 바와 같이 캐버티(122)의 깊이가 더 얕다. 캐버티(120, 122)의 깊이는 양쪽 캐버티의 총 깊이가 스프링(98)의 작용길이를 초과하지 않는 정도로까지 변할 수 있다. 스프링(98)은 상부 전기자(94)에 지탱되어서 하부 전기자(96)를 상부 전기가(94)에서 멀어지도록 바이어스 시킨다.
솔레노이드 밸브(10)의 조립은, 측방향 연장부(50) 주위에 원형구멍(28)을 배치하고, 기술에 공지된 방법에 의해 다수의 형성된 돌기를 사용하는 프로젝션 용접으로서 몸체(12)를 방사상면(48)에 접합시킴으로써 시작된다. 다음에, 코일 조립체(16)를 중공의 원통형 몸체(12)내에 넣어서 다수의 레그(82)가 몸체(12)의 방사상 내부 연장벽(24)에 정착하도록 배치한다. 코일 조립체(16)의 환형벽(66, 72)의 외경은 몸체(12)의 원통형 벽(22)내에 미끄럼맞춤이 되도록 하는 그러한 크기이다. 와셔(76)는 솔레노이드가 동력을 받을 때 원통형 몸체(12)의 코일 조립체(16)간에 자속경로를 완성시킨다. 일단 코일 조립체(16)가 배치되면, 볼(110), 하부 전기자(96), 스프링(98) 및 상부 전기자(94)가 코일 조립체(16)의 내부 캐버티에 (64)에 조립된다. 상부 및 하부 전기자(94, 96)의 외경은 내부 캐버티(64)와의 자유로운 미끄럼이동이 가능한 관계를 제공하는 그러한 크기이다. 상기 구성요소들은, 볼(116)이 덮개(14)의 제1원추형 시트(56)와 하부 전기자(96)의 제2원추형 시트(112)와의 사이에 배치되도록 그러한 방법으로 내부 캐버티(64)내에 조립된다. 스프링(98)은 하부 전기자(96)의 원통형 캐버티(120)에 위치하고, 상부 전기자(94)는 내부 캐버티(64)에 놓여서 스프링(98)의 상단부가 상부 전기자(94)의 원통형 캐버티(122)에 배치되도록 그러한 방법으로 위치된다.
다음에 단부캡(18)은 상부 전기자(94)에 나사식으로 체결되고, 몸체(12)의 태브(32)가 방사상면(90)에 놓인 관련된 오목부(92)내에서 구름맞춤(roll crimp)이 될 수 있도록 위치된다. 밀봉부재(124)가 단부캡(18)과 코일 조립체(16) 사이에 제공되어 외부 환경으로부터 솔레노이드 밸브(10)의 내부 부품들을 밀봉시킨다. 일단 제위치에 맞추어지면, 상부 전기자(94)와 단부 캡(18)간의 나사 접속을 이용하여 상부 전기자(94)의 위치를 조절함으로써 상부 전기자(94)와 하부 전기자(96) 사이에 규정된 공기갭(126)을 제공한다. 공기갭(126)이 설정되면, 상부 전기자(94)가 솔레노이드 밸브의 작동중에 적절한 공기 갭을 유지하기 위하여 기술에 공지된 방법에 의하여 제위치에 걸리게 된다. 따라서 공기 갭(126)은 하부 전기자(96)와 볼(116)의 제한된 축방향 운동을 허용한다. 솔레노 밸브(10)를 변속기 또는 장치에 조립하기 전에, 필터(46)가 원통형 캐버티(44)내에 위치되고, 필요하면 기술에 공지된 방법에 의하여 제위치에 스테이크되고, 0 링(42) 환형 캐버티(40)내에 배치된다.
자속은 제1도를 참고하면 가장 잘 볼 수 있다. 코일(80)에 의해 유도된 자속은, 하부 전기자(96), 코일 조립체(16)의 제2환형벽(72), 한쌍의 와셔(76), 몸체(12), 코일 조립체(16)의 제1환형벽(66), 단부캡(18) 및 상부 전기자(94)를 통과하는 경로를 따라가며, 상부 전기자(94)와 하부 전기자(98)간의 공기갭을 가로지르며 하부 전기자(96)로 돌아갈 것이다. 자성재료로 만들어지는 덮개(14)는 자속의 경로에 큰 효과를 미치지 않을 것이며, 자속이 덮개(14)로 누설되는 소량의 자속만에 의해 코일(80) 주위에 집중되는 경향이 있을 것이다.
펄스폭 조절 모드 또는 온/오프 모드로서 변속기에 조립되면 솔레노이드 밸브(10)는 정상 상태에서 닫혀있게 된다. 이것은 코일 스프링(98)이 발휘하는 힘에 의하여 하부 전기자(96)와 볼(116)이 밸스시트(96)쪽으로 가입되기 때문이다. 동력이 코일(80)에 공급되면, 하부 전기자(96)와 볼(116)이 상부 전기자(94)를 향해 끌려간다. 이로 인하여 유체가 덮개(14)의 캐버티(44)에서 어퍼츄어(52)를 통과하여 중공의 원통형 몸체(12)내로 흐르게 된다. 유체가 코일 조립체(16)의 다수의 레그(82) 주위를 흘러서 벽(22)의 다수의 방사상 연장 어퍼츄어(30)를 통과하여 중공의 원통형 몸제(12)에서 유출된다. 동력이 끊어지면, 코일 스프링(98)이 하부 전기자(96)와 볼(116)을 밸브 시트(56)쪽으로 밀어서 밸브를 폐쇄시킨다.
상기 설명은 본 발명의 양호한 실시예를 기술하고 있으나 첨부된 청구범위의 정신을 벗어나지 않고 변경 및 수정이 가능하다.

Claims (10)

  1. 내부 캐버티를 형성하는 외부벽과, 한 단부에 배치된 방사상 내부 연장 단부벽을 가지며 동시에 상기 외부벽을 통과하는 다수의 방사상 연장 어퍼츄어를 더 형성하는 원통형 몸체(12)와, 상기 몸체의 단부벽에 단단히 고정되며, 몸체의 내부 캐버티와 서로 교통하는 축방향 통로가 관통되어 있고, 몸체의 내부 캐버티에 인접하게 밸브시트를 형성하는 덮개(14)와, 상기 몸체의 대향 단부에 단단히 고정되며, 중앙에 배치된 보어를 갖는 단부캡(18)과, 상기 단부 캡의 보어내에 단단히 고정되며, 내부 캐버티 안으로 연장하는 상부 전기자(94)와, 상기 내부 캐버티내에서 상부 전기자와 단부캡 사이에 배치되고, 상부 전기자 및 몸체와 함께 그 사이에서 환형 공간을 형성하는 하부 전기자(96)와, 내부 캐버티내에서 하부 전기자와 단부캡 사이에 배치된 볼(116)과, 상기 전기자와 하부 전기자 사이에 배치되어 볼이 밸브시트와 결합하도록 볼을 구동하는 바이어스 수단(98)과, 유체가 덮개의 축방향 통로에 가해지며 코일 조립체에 동력이 차단될 때 상기 바이어스 수단이 밸브시트에서 볼을 보유하며 축방향 통로를 통과하는 흐름을 차단하고, 그리고 코일 조립체에 동력이 공급될 때 볼 및 하부 전기자가 상부 전기자를 향해 끌려가서 축방향 통로에서 내부 캐버티 안으로 유동을 허용하여 또한 몸체의 다수의 방사상 연장 어퍼츄어를 통과하도록 유동을 허용하는 그러한 방식으로 환형 공간내에 배치된 코일 조립체(16)를 구비하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 원통형 몸체가 덮개에 프로젝션 용접에 의해 접합되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
  3. 제1항에 있어서, 상기 덮개가 하우징에 솔레노이드 밸브를 정착하는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
  4. 제1항에 있어서, 상부 전기자가 단부캡내에 나삿니를 따라서 수령되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
  5. 제4항에 있어서, 상부 전기자는 단부캡에 관하여 상부 전기자의 회전을 방지하도록 스테이크되어 있는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
  6. 제1항에 있어서, 덮개의 밸브 시트는 표면 경화되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
  7. 제1항에 있어서, 바이어스 수단은 하부 전기자의 포켓내에 배치되는 코일 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
  8. 제1항에 있어서, 코일 조립체는, 환형 공간내에서 배치되어서 몸체와 함께 그 사이에서 환형 캐버티를 형성하는 보빈과, 상기 환형 캐버티내에 배치된 코일과, 상기 보빈과 몸체 사이에 배치된 한쌍의 와셔를 구비하고, 상기 와셔는 코일이 동력을 받을 때 코일의 자속의 경로를 완성하는 작용을 하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
  9. 제8항에 있어서, 상기 보빈은 여기서 연장하여 몸체의 단부벽과 결합하는 다수의 레그를 가지며, 상기 레그는 코일이 동력을 받을 때 축방향 통로와 다수의 방사상 연장 어퍼츄어 사이에서 유동로를 제공하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
  10. 제1항에 있어서, 덮개가 축방향 통로내에 배치된 필터를 갖는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
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