KR100863547B1 - 전자기력을 이용한 릴리프 기능을 갖는 솔레노이드밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자기력을 이용한 릴리프 기능을 갖는 솔레노이드밸브에 관한 것으로서, 유체의 흐름을 위한 입구와 출구를 구비한 중공의 밸브코어와, 상기 밸브코어의 일단에 결합된 밸브돔과, 상기 밸브돔 내부에 진퇴 가능하게 설치된 아마츄어와, 밸브돔의 외측에 형성된 여자코일과, 밸브코어 내에 마련되며 오리피스를 구비한 밸브시트와, 아마츄어의 동작에 의해 진퇴하며 오리피스를 개폐하도록 밸브코어 내에 설치된 플런저와, 오리피스의 개방을 위해 상기 플런저를 아마츄어 쪽으로 가압하는 복원스프링을 포함하는 솔레노이드밸브에 있어서, 오리피스는 가변 릴리프 구간을 설정해 줄 수 있도록 그 직경이 0.5mm에서 1.0mm인 것을 특징으로 한다. 이와 같은 본 발명은 전류가 선형적으로 제어됨으로써, 제어시 필요한 압력에 따라 전류를 조정하여 필요할 경우에 맞게 전류를 흘려주게 되고, 시스템 내부에 부하가 필요한 만큼 가변적으로 유지되어 제어 성능이 향상되는 효과적인 발명이다.

Description

전자기력을 이용한 릴리프 기능을 갖는 솔레노이드밸브{SOLENOID VALVE USING ELECTRIC AND MAGNETIC POWER HAVING RELIEF FUNCTION}

도 1은 일반적인 트랙션 제어용 솔레노이드밸브가 적용된 브레이크시스템의 유압회로도,

도 2는 종래의 트랙션 제어용 솔레노이드밸브를 도시한 단면도,

도 3은 도 2의 A부를 상세 도시한 도면,

도 4는 본 발명의 전자기력을 이용한 릴리프 기능을 갖는 솔레노이드밸브를 도시한 단면도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔레노이드밸브를 도시한 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 리어데크 11 : 양측면 게이트 부재

1 : 밸브코어 1a : 환형의 돌기

2 : 관통공 3 : 입구

5 : 밸브돔 6 : 아마츄어

6a : 환형의 외측돌기 7 : 여자코일

8 : 플런저 8a : 복원스프링

9 : 밸브시트 9a : 오리피스

본 발명은 전자기력을 이용한 릴리프 기능을 갖는 솔레노이드밸브에 관한 것이다.

브레이크 트랙션 제어시스템용 솔레노이드밸브는 통상적으로 마스터실린더의 하류 측에 설치되고, 트랙션 제어가 이루어질 때 유로를 폐쇄함으로써 유압펌프로부터 생성된 유압이 차량 바퀴의 휠실린더 쪽으로 공급될 수 있도록 한다. 또 이러한 솔레노이드밸브는 유압펌프의 동작에 의하여 생성된 제동압력이 설정압력 이상일 때 오일이 마스터실린더 쪽으로 흐를 수 있도록 하여 제동압력이 적절히 유지되도록 하는 릴리프기능을 갖추고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 마스터실린더(10)에서 바퀴 측 휠실린더(12)로 연결된 유압라인의 중도에 설치되어 유로를 개폐하는 NO(Normal Open)형 솔레노이드밸브(13),바퀴 측에서 복귀하는 오일의 유로를 개폐하는 NC(Normal Close)형 솔레노이드밸브(14)를 구비한다. 또 바퀴 측 휠실린더(12)에서 복귀하는 오일을 NO형 솔레노이드밸브(13)의 상류 측 유로로 재 가압하는 유압펌프(15)와, 유압펌프(15)의 상류와 하류 측 유로에 각각 설치되어 완충공간(BUFFER)을 이루는 저압어큐뮬레이터(16)및 고압어큐뮬레이터(17)를 구비한다.

이러한 브레이크시스템에서 NO형 솔레노이드밸브(13)가 열릴 때는 NC형 솔레노이드밸브(14)가 닫혀서 바퀴 측에 제동압이 가해지도록 하고, NO형 솔레노이드밸 브(13)가 닫힐 때는 NC형 솔레노이드밸브(14)가 열려서 바퀴의 제동압이 해제되도록 한다. 유압펌프(15)의 상류 측에 설치되는 저압큐뮬레이터(16)는 바퀴 측에서 복귀하는 브레이크 오일이 일시 저장되었다가 유압펌프(15)쪽으로 공급되도록 하고,유압펌프(15)의 하류 측에 설치되는 고압어큐뮬레이터(17)는 유압펌프(15)에서 가압된 오일이 일시 저장되면서 유압펌프(15)의 동작에 따른 압력맥동이 감쇠되도록 한다. 그리고 이러한 장치들은 도면에 도시하지는 않았지만, 전자제어장치(ECU:ELECTRIC CONTROL UNIT)에 의해 동작이 제어된다. 즉 전자제어장치는 NO형 및 NC형 솔레노이드밸브(13, 14)를 제어하여 바퀴 측으로 단속적인 제동압이 가해지도록 하고, 유압펌프(15)의 구동을 제어하여 저압어큐뮬레이터(16)쪽 오일이 바퀴 측으로 재 가압되도록 한다.

또, 이 브레이크시스템은 차량의 급출발 시에 바퀴와 노면의 슬립현상을 방지하여 차량이 원활하게 출발할 수 있도록 하는 트랙션 제어시스템(TCS: TRACTION CONTROL SYSTEM)을 구비한다. 트랙션 제어시스템은 마스터실린더(10)의 출구 측 유압라인과 유압펌프(15)의 입구 측 유압라인을 연결하는 별도의 우회유로(18)와, 우회유로(18)에 설치된 왕복형 유압밸브(19)와, 마스터실린더(10)의 출구 측과 고압어큐뮬레이터(17)의 출구측을 연결하는 유압라인에 설치된 트랙션 제어(Traction Control)용 솔레노이드밸브(20,이하 "TC용 솔레노이드밸브"함)를 포함한다.

왕복형 유압밸브(19)는 평소 개방된 상태를 유지하다가 운전자가 브레이크페달(11)을 밟아 제동압이 전달되면 우회유로(18)를 폐쇄한다. 이는 운전자가 브레이크페달(11)을 밟을 때 우회유로(18)가 폐쇄된 상태를 유지하여 제동압이 바퀴의 휠 실린더(12)쪽으로 가해질 수 있도록 한 것이다.

TC용 솔레노이드밸브(20)는 평소 열린 상태를 유지하다가 차량의 급출발 등으로 바퀴의 노면슬립이 발생할 때 유로를 폐쇄함으로써 유압펌프(15)의 동작에 의한 고압의 유체가 마스터실린더(10)쪽으로 흐르지 않고 바퀴 쪽으로 흐르도록 한다

또 TC용 솔레노이드밸브(20)는 유압펌프(15)출구 쪽 유로의 압력이 설정압력 이상일 때 밸브가 스스로 열려서 오일의 일부가 마스터실린더(10)쪽으로 흐르도록 함으로써 유압펌프(15)출구 쪽 유압이 설정압력으로 유지될 수 있도록 한다.

이러한 TC용 솔레노이드밸브(20)는 도 2에 도시된 바와 같이, 중앙에 길이방향의 관통공(22)이 형성되고 그 둘레와 하단에 오일의 흐름을 위한 입구(23)와 출구(24)가 형성된 마그네틱 밸브코어(21)를 구비한다.

밸브코어(21)의 상부에는 얇은 원통형의 밸브돔(25)이 결합되고, 밸브돔(25) 내에는 밸브돔(25)의 내부를 소정구간 진퇴하는 원통형 아마츄어(26)가 설치된다. 그리고 밸브코어(21)와 밸브돔(25)외측에는 전원을 인가받아 자기력을 발생시킴으로써 아마츄어(26)를 진퇴시키는 여자코일(27)이 설치된다.

밸브코어(21)내에는 중앙에 오리피스(31)가 형성된 밸브시트(30)가 입구(24)와 근접하는 쪽에 설치되고, 아마츄어(26)의 진퇴에 따라 관통공(22)의 내부를 진퇴하면서 밸브시트(30)의 오리피스(31)를 개폐하는 플런저(40)가 설치된다. 밸브시트(30)는 원통형으로 이루어지고, 외면이 밸브코어(21)의 내면에 압입 고정된다.

상기 플런저(40)는 길이가 긴 봉형상으로 마련되며, 단차를 형성하도록 외면에 돌출된 지지턱(41)과, 오리피스(31)를 개폐하도록 하단에 결합된 개폐볼(42)을 구비한다.

플런저(40)의 지지턱(41)과 밸브시트(30)사이에는 여자코일(27)에 전원이 인가되지 않을 때 플런저(40)를 아마츄어(26) 쪽으로 가압하여 오리피스(31)가 개방되도록 하는 복원스프링(43)이 설치된다. 그리고 지지턱(41)의 상부의 플런저(40) 외면에는 플런저(40)에 의해 오리피스(31)가 폐쇄된 상태에서 출구(24)쪽 유압이 설정압력 이상으로 상승할 때 플런저(40)가 유압에 의해 밀리면서 오리피스(31)가 개방될 수 있도록 하는 릴리프장치(50)가 설치된다.

상기 릴리프장치(50)는 상기 플런저(40)의 외면에 끼워지며 그 하단이 플런저(40)의 지지턱(41)에 지지된 릴리프스프링(51)과, 플런저(40)의 외면에 진퇴 가능하게 결합되며 하부가 릴리프스프링(51)의 상단에 지지되고 상부가 아마츄어(26)에 지지되는 중공의 가이드부재(52)를 포함한다. 이때 릴리프스프링(51)은 복원스프링(43)의 탄성보다 크게 한다.

또, 릴리프장치(50)는 플런저(40)의 외면에 결합되는 가이드부재(52)가 플런저(40)의 외면으로부터 이탈하지 않도록 하기 위해 플런저(40)의 외면에 형성된 가이드홈(53)과, 가이드부재(52)의 내면으로부터 돌출하여 가이드홈(53)으로 진입하는 걸림턱(54)을 포함한다. 가이드홈(53)은 가이드부재(52)의 진퇴를 허용할 수 있도록 플런저(40)의 길이 방향으로 길게 형성된다. 즉, 가이드홈(53)이 걸림턱(54)의 상하 폭보다 길게 형성된다.

상기 가이드부재(52)는 그 결합이 완료된 후에는 걸림턱(54)이 가이드홈(53)내에 위치하여 가이드홈(53)에 걸리므로 가이드부재(52)의 이탈이 방지된다. 또 이 상태에서 가이드부재(52)는 걸림턱(54)이 가이드홈(53)내에서 움직일 수 있기 때문에 플런저(40)의 길이방향으로 진퇴할 수 있다.

다음은 이와 같이 구성된 TC용 솔레노이드밸브의 동작에 관하여 설명한다.

운전자가 브레이크페달(11)을 밟으면, 마스터실린더(10)에서는 제동압이 형성되고, 이 유압은 NO형 솔레노이드밸브(13)를 통해 각 바퀴 측의 휠실린더(12)로 공급되어 차량의 제동이 이루어지도록 한다. 제동이 이루어지는 가운데 바퀴 쪽 휠센서(미도시)에 의해 바퀴의 슬립현상이 감지되면, 전자제어장치(미도시)는 NO형 솔레노이드밸브(13)를 폐쇄하고 NC형 솔레노이드밸브(14)를 개방하여 휠실린더(12)의 오일이 저압어큐뮬레이터(16)쪽으로 흐르도록 함으로써 일시 제동을 해제하여 슬립현상을 방지한다.

그러나, 이와 같이 구성된 릴리프 기능을 포함하는 트랙션 제어용 솔레노이드 밸브는 플런저(41)와 복원스프링(43), 릴리프스프링(51), 이 릴리프스프링(51)을 지지하는 복잡한 구조에 의해서 유압이 상기 릴리프스프링(51)이 설정하는 압력에 의해서만 릴리프하게 되므로, 릴리프장치 내부에서 설정되는 압력의 범위가 일정하게만 유지될 수 있으며, 이에 대한 유체의 압력에 의한 손상을 크게 받을 수밖에 없는 구조이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 본 발명의 목적은 전자기력을 이용하여 솔레노이드 밸브를 제작하여 밸브와 연결되어 있는 솔레노이드 밸브의 전류를 가변할 수 있도록 하여 일정한 오리피스 구간에서 압력 을 여닫을 수 있도록 한 전자기력을 이용한 릴리프 기능을 갖는 솔레노이드밸브를 제공하는 데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자기력을 이용한 릴리프 기능을 갖는 솔레노이드밸브는, 유체의 흐름을 위한 입구와 출구를 구비한 중공의 밸브코어와, 상기 밸브코어의 일단에 결합된 밸브돔과, 상기 밸브돔 내부에 진퇴 가능하게 설치된 아마츄어와, 상기 밸브돔의 외측에 형성된 여자코일과, 상기 밸브코어 내에 마련되며 오리피스를 구비한 밸브시트와, 상기 아마츄어의 동작에 의해 진퇴하며 상기 오리피스를 개폐하도록 밸브코어 내에 설치된 플런저와, 상기 오리피스의 개방을 위해 상기 플런저를 아마츄어 쪽으로 가압하는 복원스프링을 포함하는 솔레노이드밸브에 있어서, 상기 오리피스는 가변 릴리프 구간을 설정해 줄 수 있도록 그 직경이 0.5mm에서 1.0mm인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 아마츄어의 하부인 밸브코어의 상부면은 상기 플런저의 외주면에 접촉되는 부분에 환형의 돌기가 돌설된 구조를 가지며, 상기 아마츄어의 하부면은 상기 밸브코어의 환형의 돌기의 외측으로 형성된 환형의 외측돌기를 가진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 아마츄어의 하부인 밸브코어의 상부면과 상기 아마츄어의 하부면은 서로 일정 간격을 가진 평평한 형상인 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

브레이크시스템은 제동압력의 제어를 위해 브레이크유압라인에 설치되는 다수의 솔레노이드밸브들을 구비한다. 솔레노이드밸브들은 평소 개방된 상태를 유지하는 노말 오픈(Normal Open)형 솔레노이드밸브들과, 평소 폐쇄된 상태를 유지하는 노말 클로즈(Normal Close)형 솔레노이드밸브들과, 유압라인에 설치된 트랙션 제어(Traction Control)용 솔레노이드밸브를 포함한다.

도 4는 트랙션 제어용 솔레노이드밸브로, 이 밸브는 중앙에 길이방향의 관통공(2)이 형성되고 둘레에 입구(3)가 형성된 밸브코어(1)를 구비하고, 밸브코어(1)의 상부가 밸브돔(5)에 의해 폐쇄된다. 밸브돔(5)의 내부에는 진퇴 가능한 아마츄어(6)가 설치되고, 밸브돔(5)의 외측에는 아마츄어(6)를 진퇴시키는 여자코일(7)이 설치된다.

상기 밸브코어(1)의 관통공(2) 내부에는 아마츄어(6)의 동작에 의해 진퇴하는 플런저(8)가 설치되고, 상기 플런저(8) 하측의 밸브코어(1) 내부에는 플런저(8)가 진퇴할 때 유로의 개폐가 이루어질 수 있도록 중앙에 오리피스(9a)가 형성된 밸브시트(9)가 설치된다. 또 플런저(8)의 일단에는 여자코일(7)에 전원이 인가되지 않을 때 플런저(8)와 아마츄어(6)를 복귀시켜 유로를 개방시키는 복원스프링(8a)이 마련된다.

상기 아마츄어(6)의 하부인 밸브코어(1)의 상부면은 상기 플런저(8)의 외주면에 접촉되는 부분에 환형의 돌기(1a)가 돌설된 구조를 가지며, 상기 아마츄어(6)의 하부면은 상기 밸브코어(1)의 환형의 돌기(1a)의 외측으로 형성된 환형의 외측돌기(6a)를 가진다.

솔레노이드밸브는 여자코일(7)에 전원이 인가될 때 아마츄어(6)와 밸브코어(1) 사이에 작용하는 자기력에 의해 아마츄어(6)가 플런저(8)를 가압함으로써 플런저(8)가 밸브시트(9)의 오리피스(9a)를 폐쇄시킨다. 그리고 여자코일(7)에 전원이 인가되지 않을 때에는 자기력이 해제되며 복원스프링(8a)의 탄성에 의해 플런저(8)와 아마츄어(6)가 후퇴하면서 오리피스(9a)가 열린다. 이처럼 솔레노이드밸브는 플런저(8)의 진퇴동작에 따라 오리피스(9a)가 닫히거나 열리면서 브레이크 유압라인을 흐르는 오일의 공급을 단속(斷續)함으로써 제동압력을 조절한다.

또한 이러한 솔레노이드밸브는 여자코일(7)에 인가되는 전류의 제어를 통해 아마츄어(6)에 작용하는 자기력을 조절함으로써 플런저(8) 선단이 밸브시트(9)와 이격된 상태를 유지하면서 밸브의 개도가 미세하게 선형적으로 변화하도록 제어할 수 있다.

이러한 동작이 이루어질 때 플런저(8)에는 복원스프링(8a)의 탄성력과 자기력에 의한 아마츄어(6)의 가압력 뿐 아니라 오리피스(9a)를 통과하여 흐르는 유체의 압력이 작용한다.

상술한 바와 같은 전자기력을 이용한 릴리프 기능을 갖는 솔레노이드밸브에 있어서, 릴리프가 되는 상기 오리피스(9a)는 그 직경이 0.5mm에서 1.0mm의 구간에서 요구하는 특성을 갖도록 형성된다. 즉, 릴리프를 구현하는 솔레노이드밸브의 오리피스에 있어서, 그 직경이 0.5mm에서 1.0mm의 구간에서 요구하는 특성을 갖는 특정 오리피스의 특정 전류치에 150bar를 구현하여 이에 대해 전류 듀티를 선형적으로 조정하여 릴리프 기능을 구현한다. 이와 같이 전류가 선형적으로 제어됨으로써, 제어시 필요한 압력에 따라 전류를 조정하여 30bar가 필요할 경우는 30bar에 맞게 되는 전류를 흘려주고, 100bar이면 100bar에 맞는 전류를 흘려주게 된다. 이와 같이 시스템 내부에 부하가 필요한 만큼 가변적으로 유지되어 제어 성능이 향상된다.

본 실시예에서는 밸브코어(1)의 상부면에는 환형의 돌기(1a)가 돌설되고 아마츄어(6)의 하부면은 환형의 돌기(1a)의 외측으로 형성된 환형의 외측돌기(6a)를 갖도록 되어 있으나 이에 한정하지 않고 도 5에 도시한 바와 같이 밸브코어(1)의 상부면과 아마츄어(6)의 하부면은 서로 일정 간격을 가진 평평한 형상으로 형성되도록 하는 것도 가능하다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 구성된 본 발명에 의한 전자기력을 이용한 릴리프 기능을 갖는 솔레노이드밸브는 오리피스의 특정 전류치에 150bar를 구현하여 이에 대해 전류 듀티를 선형적으로 조정하여 릴리프 기능을 구현한다. 이와 같이 전류가 선형적으로 제어됨으로써, 제어시 필요한 압력에 따라 전류를 조정하여 30bar가 필요할 경우는 30bar에 맞게 되는 전류를 흘려주고, 100bar이면 100bar에 맞는 전류를 흘려주게 된다. 이와 같이 시스템 내부에 부하가 필요한 만큼 가변적으로 유지되어 제어 성능이 향상되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 유체의 흐름을 위한 입구와 출구를 구비한 중공의 밸브코어(1)와, 상기 밸브코어(1)의 일단에 결합된 밸브돔(5)과, 상기 밸브돔(5) 내부에 진퇴 가능하게 설치된 아마츄어(6)와, 상기 밸브돔(5)의 외측에 형성된 여자코일(7)과, 상기 밸브코어(1) 내에 마련되며 오리피스(9a)를 구비한 밸브시트(9)와, 상기 아마츄어(6)의 동작에 의해 진퇴하며 상기 오리피스(9a)를 개폐하도록 밸브코어(1) 내에 설치된 플런저(8)와, 상기 오리피스(9a)의 개방을 위해 상기 플런저(8)를 아마츄어(6) 쪽으로 가압하는 복원스프링(8a)을 포함하는 솔레노이드밸브에 있어서,

   상기 아마츄어(6)의 하부인 밸브코어(1)의 상부면은 상기 플런저(8)의 외주면에 접촉되는 부준에 환형의 돌기(1a)가 돌설된 구조를 가지며, 상기 아마츄어(6)의 하부면은 상기 밸브코어(1)의 환형의 돌기(1a)의 외측으로 형성된 환형의 외측돌기(6a)를 포함하고,

   상기 오리피스(9a)는 가변 릴리프 구간을 설정해 줄 수 있도록 그 직경이 0.5mm에서 1.0mm인 것을 특징으로 하는 전자기력을 이용한 릴리프 기능을 갖는 솔레노이드밸브.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 아마츄어(9a)의 하부인 밸브코어(1)의 상부면과 상기 아마츄어(6)의 하부면은 서로 일정 간격을 가진 평평한 형상인 것을 특징으로 하는 전자기력을 이용한 릴리프 기능을 갖는 솔레노이드밸브.

Images