KR100894026B1 - 솔레노이드 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 솔레노이드 밸브, 특히 차량의 탱크 환기를 위한 탱크 환기 밸브에 관한 것으로, 밀봉 시이트를 형성하는 적어도 하나의 밸브 오리피스, 및 밀봉 시이트의 개방과 폐쇄를 위해 상기 밀봉 시이트와 상호 작용하고 적어도 하나의 스프링 소자에 의해 부하를 받고 전자기에 의해 작동 가능한 밸브 부재를 포함한다.

본 발명은 밸브 부재가 밀봉 시이트(10)와 이격되어 있는 밸브 부재(8)에 작동 방향으로 작용하는 적어도 하나의 추가 스프링 소자(22)의 부하를 받지 않는 제로 위치(41)가 제공된다. 따라서 밀봉 시이트(10)상에서 장애를 일으키는 소음 및 마모와 관련된 밸브 부재(8)의 충돌이 댐핑된다.

밸브 부재, 밀봉 시이트, 스프링 소자, 추가 스프링 소자, 제로 위치, 솔레노이드 밸브

Description

솔레노이드 밸브{Solenoid valve}

본 발명은 청구범위 제 1 항의 전제부에 따른, 밀봉 시이트를 형성하는 적어도 하나의 밸브 오리피스, 및 밀봉 시이트의 개방과 폐쇄를 위해 상기 밀봉 시이트와 상호 작용하고 적어도 하나의 스프링 소자에 의해 부하를 받고 전자석에 의해 작동되는 밸브 부재를 포함하는 솔레노이드 밸브, 특히 차량의 탱크 환기를 위한 탱크 환기 밸브에 관한 것이다.

이러한 솔레노이드 밸브는 독일 특허 공개 제 199 01 090 A1 호에 공지되어 있으며, 여기에서는 내연기관의 연료 탱크로부터 기화된 연료를 흡입관 내로 또는 직접 내연기관의 실린더 내로 계량하여 혼합하기 위한 탱크 환기 밸브로 사용된다.

밸브 부재는 추가 스프링 소자의 제로 위치에서 밀봉 시이트와 이격되어 있기 때문에, 밸브 부재가 제로 위치로부터 밀봉 시이트로 이동되면, 상기 스프링 소자는 밸브 부재로 예컨대 인장력 또는 압축력과 같은 힘을 가한다. 이러한 힘은 밸브 부재를 제로 위치로 복귀시키고 따라서 밸브 부재에 작용하는 폐쇄력과 반대로 향한다. 따라서, 소음 및 마모와 관련된, 밀봉 시이트상에 밸브 부재의 충돌이 댐핑된다. 결과적으로 본 발명에 따른 조치는 솔레노이드 밸브의 작동 소음을 현저히 감소시키며, 이는 특히 차량에 사용시 최근의 승차감에 대한 요구와 관련하여 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 솔레노이드 밸브는 전류가 공급되지 않을 때 폐쇄되고 전류 공급에 의해 개방되는 밸브이고, 하나의 스프링 소자는 밀봉 시이트를 폐쇄하는 위치로 밸브 부재를 밀어낸다. 추가 스프링 소자가 제로 위치로부터 벗어나는 경우, 밸브 부재에 작용하는 상기 스프링 소자의 힘은 스프링 소자의 폐쇄력과 반대로 향하지만, 솔레노이드 밸브의 밀봉 폐쇄가 보장되도록 상기 폐쇄력보다 작다.

바람직하게 추가 스프링 소자는 적어도 축방향으로 탄성을 갖고 상기 방향으로 부하를 받는 중공식 회전 대칭형 고무 성형 부품으로 형성되고, 상기 고무 성형 부품은 스프링 소자를 방사방향으로 둘러싼다. 고무는 주어진 사용 목적을 위해 높은 재료 댐핑과 관련하여 공지된 바와 같은 스프링 특성을 갖는다. 또한, 소정의 스프링 특성을 갖는 고무로 이루어진 저렴한 성형 부품이 제조될 수 있다. 고무 성형 부품은 예컨대 나선형 스프링으로 형성된 스프링 소자를 둘러싸기 때문에, 솔레노이드 밸브의 콤팩트한 구조가 이루어진다.

본 발명의 개선예에 따라 스프링 소자로 작용하는 고무 성형 부품은 방사방향 외부로 팽창된 섹션을 갖는다. 축방향 이동시 휨 하중을 받는 팽창된 섹션에서 주로 탄성 변형이 이루어진다. 상기 방사방향 팽창부는 벨로우즈와 유사하게 축방향으로 비교적 큰 재료 예비분을 제공하므로, 그렇게 형성된 고무 성형 부품은 바람직하게 더 큰 밸브 행정을 갖는 솔레노이드 밸브에도 사용될 수 있다.

다른 실시예에 따라, 고무 성형 부품은 중공 실린더형으로 형성되고 아마추어와 자심 사이의 영역은 다른 영역보다 더 얇은 벽두께를 갖는다. 상기 얇은 벽두께를 갖는 영역은 주로 고무 스프링의 탄성 변형 영역을 형성한다.

본 발명의 실시예가 도면에 도시되고 하기에서 상세히 설명된다.

도 1은 나선형 스프링에 의해 부하를 받는 밸브 부재를 포함하는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탱크 환기 밸브의 개략적인 종단면도.

도 2는 나선형 스프링이 없는 도 1의 종단면도.

도 3은 나선형 스프링에 의해 부하를 받는 밸브 부재를 포함하는 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브의 다른 실시예의 종단면도.

도 4는 나선형 스프링이 없는 도 3의 종단면도.

도 1에서 임의의 솔레노이드 밸브의 실시예로서 종단면도에 도시된 탱크 환기 밸브(1)는 혼합물 압축형, 외부 점화식 내연기관의 연료 탱크로부터 기화된 연료를 내연기관 내로, 예컨대 흡입관 내로 또는 가솔린 직접 분사시 직접 내연기관의 실린더 내로 계량하여 혼합하는데 사용되고, 상세히 도시되지 않은 내연기관의 연료 증발-억제 시스템의 일부이다. 탱크 환기 밸브 및 그 기능은, 예컨대 독일 특허 공개 제 40 23 044 A1 및 제 195 16 545 A1 호에 공지되어 있다.

척도로 인해 탱크 환기 밸브(1) 중, 여자 코일(4)로 둘러싸인 자심(6)을 포함하는 전자석(2), 밸브 부재를 형성하는 아마추어(8), 및 밀봉 시이트(10)만이 도시된다. 아마추어는 바람직하게 중앙의 관통 개구(12)를 갖는 아마추어 플레이트(8)로서 형성된다. 아마추어 플레이트(8)는 밀봉 시이트(10)를 포함하는 밸브 오리피스와 마주 놓이고, 상기 밸브 오리피스는 배출 접속부(14) 내에 형성된다. 배출 접속부(14)는 내연기관의 흡입관과 연결되어 있고, 관통 개구(12)는 흡입관과 대기 사이의 압력 보상부로 사용된다. 전자석(2)과 도시되지 않은 밸브 하우징 사이의 챔버(16)는 연료 탱크의 환기 연결부 또는 상기 연료 탱크 하류에 접속된, 활성탄으로 채워진 기화 연료용 저장기에 연결된다.

탱크 환기 밸브(1)는 바람직하게 전류가 공급되지 않을 때 폐쇄되는 솔레노이드 밸브이다. 즉, 여자코일(4)에 전류가 공급되지 않는 상태에서 아마추어 플레이트(8)에 자력이 작용하지 않고, 아마추어 플레이트는 스프링 소자(18)의 작용에 의해 밀봉 시이트(10)에 대해 밀리고 상기 밀봉 시이트를 밀봉 방식으로 폐쇄하기 때문에, 기화 연료가 배출 접속부(14) 내에 도달할 수 없다. 스프링 소자는 한 단부가 자심(6)의 팩 홀(20) 내에, 그리고 다른 단부는 아마추어 플레이트(8)에 지지되는 나선형 스프링(18)에 의해 형성된다. 또한, 아마추어 플레이트(8)에 작동 방향으로 작용하고 예컨대 한 단부(24)는 자심(6)에, 다른 단부(26)는 아마추어 플레이트(8)에 고정된 탄성 고무 성형 부품으로 형성된 추가 스프링 소자(22)가 제공된다. 고무 성형 부품(22)은 예컨대 중공형 및 회전 대칭형이고, 단부측 오리피스(28, 30)를 갖고, 방사방향으로 나선형 스프링(18)을 둘러싸므로, 상기 고무 성형 부품은 기능적으로 상기 나선형 스프링에 대해 평행하게 연결된다. 고무 성형 부품(22)은 동시에 압력 보상을 위한 박막으로도 사용되고 챔버(16)를 관통 개구(12) 및 배출 접속부(14)에 대해 밀봉한다. 여자 코일(4), 자심(6), 나선형 스프링(18), 고무 성형 부품(22), 아마추어 플레이트(8) 및 밀봉 시이트(10)는 밸브 종축선(32)에 대해 동축으로 배치된다.

고무 성형 부품(22)의 단부측 오리피스(30)는 자심(6)에 방사방향으로 배치되고 상기 자심의 외주면에 고정된다. 이는 예컨대, 고무 성형 부품(22)의 하나의 단부측 오리피스(30)에 방사방향 내부로 돌출하는 링 돌출부(34)가 제공됨으로써 구현될 수 있고, 상기 링 돌출부는 이에 대해 상보적인, 자심(6)의 외주에 있는 링 홈(36)에 형태 결합식으로 맞물린다. 대안으로서 또는 추가로 고무 성형 부품(22)의 상기 단부는 밀봉 시이트(10)의 측면에도 지지될 수 있다.

고무 성형 부품(22)의 다른 단부측 오리피스(28)의 에지에는 아마추어 플레이트(8)에 대해 평행하고 상기 플레이트에 고정된 링 섹션(38)이 제공되므로, 아마추어 플레이트(8)는 탄성 고무 성형 부품(22)에 의해 자심(6)에 탄성적으로 고정된다. 고무 성형 부품(22)의 벽의 중앙 섹션(40)은 바람직하게 방사방향 외부로 팽창되므로, 밀봉 시이트(10)를 폐쇄하거나 또는 개방하기 위해 아마추어 플레이트(8)는 특히 밸브 종축선(32)의 방향으로 축방향으로 이동할 수 있다.

도 2에는 전류가 공급되지 않는 상태이며 나선형 스프링(18)을 포함하지 않는 탱크 환기 밸브(1)가 도시된다. 그 이유는 아마추어 플레이트(8)의 중력을 무시하면, 나선형 스프링(8) 및 자력이 없을 때, 고무 성형 부품(22)이 부하를 받지 않으므로 힘을 받지 않는 제로 위치(41)에 있을 수 있기 때문이다. 고무 성형 부품(22)의 부하를 받지 않는 제로 위치(41)에서 아마추어 플레이트(8)는 밀봉 시이트(10)로부터 이격된다. 제로 위치(41)에서 벗어나는 경우, 고무 성형 부품(22) 벽의 적어도 중앙의 팽창된 섹션(40)은 탄성에 의해 휘어지고 또는 연신되거나 또는 압축되고, 따라서 축방향 힘을 상기 고무 성형 부품과 연결된 아마추어 플레이트(8)에 가할 수 있다. 예컨대 아마추어 플레이트(8)가 나선형 스프링(18)의 압축력에 의해 도 1에 도시된 폐쇄 위치로 옮겨지면, 고무 성형 부품(22)의 벽은 밀봉 시이트를 향해 휘어지고 또는 연신된다. 따라서 고무 성형 부품(22)은 아마추어 플레이트(8)에 인장력을 가하고, 상기 인장력은 상기 아마추어 플레이트(8)를 밀봉 시이트(10)로부터 멀어지게, 제로 위치(41)로 복귀시키고자 한다. 압축력으로서 작용하는 나선형 스프링(18)의 폐쇄력은 고무 성형 부품(22)에 의해 발생된 인장력보다 큰데, 그 이유는 그렇지 않으면 아마추어 플레이트(8)에 의해 밀봉 시이트(10)의 밀봉 폐쇄가 이루어질 수 없기 때문이다. 아마추어 플레이트에 작용하는 스프링력의 크기는 스프링 상수를 적절히 선택함으로써 각각 주어진 요구 조건에 간단하게 매칭될 수 있다.

도 1에 따른 전류가 공급되지 않는 폐쇄 위치로부터 여자 코일(4)에 전류가 공급되면, 나선형 스프링(18)의 압축력에 반대로 작용하고 아마추어 플레이트(8)를 밀봉 시이트(10)로부터 들어올리는 자력이 나타난다. 따라서, 활성탄 필터를 갖는 저장기와 내연기관의 흡입관 사이의 연결이 이루어진다. 소음으로 인해 바람직하지 않은, 자심(6)의 단부면(42)에 대한 아마추어 플레이트(8)의 충돌은 자심(6)을 향해, 아마추어 플레이트(8)의 측면에 배치된 고무 돌출부(44)에 의해 방지되고, 상기 고무 돌출부(44)는 전자석(2)에 고정된 스토퍼(46)에 부딪힌다. 전자석(2)에 전류가 공급된 상태에서 아마추어 플레이트(8)는 자심(6)의 단부면에 대해 작은 간격을 갖는다.

스토퍼(46)에 대한 접촉부와 밀봉 시이트(10)에 대한 접촉부 사이의 아마추어 플레이트(8)의 이동 길이는, 명확함을 위해 도 1 및 도 2에 확대 도시된 탱크 환기 밸브(1)의 밸브 행정을 형성하고, 고무 성형 부품(22)의 제로 위치(41)는 밸브 행정의 한계 사이, 바람직하게 대략 중간 위치에 있다.

전류 차단 직후 아마추어 플레이트(8)의 이동 길이는 3개의 섹션으로 세분된다:

전자석(2)에 있는 스토퍼(46)로부터(탱크 환기 밸브(1)의 개방 위치) 고무 성형 부품(22)의 제로 위치(41)까지 연장된 제 1 섹션을 따라, 아마추어 플레이트(8)는 나선형 스프링(18)의 압축력 및 고무 성형 부품(22)의 이와 동일한 방향의 압축력으로 이루어진, 아마추어 플레이트(8)를 스토퍼(46)로부터 멀리 밀어내는 압축력에 의해 부하를 받는다. 제 2 섹션은 변형되지 않은 고무 성형 부품(22)의 제로 위치(41)에 의해 형성되고, 상기 위치에서 상기 고무 성형 부품은 힘을 형성하지 않지만, 나선형 스프링(18)은 밀봉 시이트(10)를 향한 압축력을 형성한다. 고무 성형 부품의 제로 위치(41)와 밀봉 시이트(10)에 대한 아마추어 플레이트(8)의 접촉부 사이에 있는 제 3 섹션에서 나선형 스프링(18)의 압축력이 작용하지만, 또한 이와 반대 방향의, 고무 성형 부품(22)의 휨과 연신에 의해 야기되는 인장력이 작용한다. 폐쇄 과정의 제 3 섹션 동안 폐쇄력과 반대 방향의 상기 인장력이 밀봉 시이트(10)에 대한 아마추어 플레이트(8)의 충돌을 댐핑하는데, 그 이유는 나선형 스프링(18)의 폐쇄력은 폐쇄 과정의 종료 단계에서 그만큼 감소되기 때문이다.

도 3 및 도 4에 따른 본 발명에 따른 탱크 환기 밸브(48)의 제 2 실시예에서 밸브 부재로서 아마추어 플레이트 대신 실린더형 아마추어 핀(50)이 사용되고, 상기 아마추어 핀은 고무 성형 부품(54)의, 밀봉 시이트(51)를 향한 단부측 오리피스(52)에 고정된다. 고무 성형 부품(54)은 중앙 섹션(56)에서 감소된 벽두께를 가진 실린더형 슬리브의 형태를 갖고, 따라서 바람직하게 상기 영역에서 고무 재료의 연신 또는 압축이 가능하다. 실린더형 오리피스(58)로 형성된, 고무 성형 부품(54)의 다른 단부는 실린더형 핀으로 형성되어 아마추어 핀(50)에 대해 동축으로 배치된 자심(60) 위로 축방향으로 약간 넓게 인발되어 거기에 고정된다. 아마추어 핀(50) 및 자심(60)은 서로를 향한 동축의 팩 홀들(62, 64)을 구비하고, 상기 홀에 나선형 스프링(66)의 각각의 단부가 수용된다. 고무 성형 부품(54)의 자심측 단부(58)는 자심(60)과 여자 코일(68) 사이에 배치된다.

도 3은 전류가 공급되지 않는 폐쇄 위치에서 탱크 환기 밸브(48)를 도시하고, 상기 폐쇄 위치에서는 아마추어 핀(50)의 단부측에 배치된 댐핑-및 밀봉 소자(70)가 밀봉 시이트(51)에 접촉한다. 아마추어 핀(50)에 작용하는 폐쇄력은 재차 자심(60)에 지지되는 나선형 스프링(66)에 의해 압축력으로 형성되고, 상기 압축력은 아마추어 핀(50)을 도 4에 도시된 고무 성형 부품(54)의 제로 위치(72)로부터 밀봉 시이트(51)를 향해 밀어낸다. 도 4에서 알 수 있듯이, 본 실시예에서도 아마추어 핀(50)은 고무 성형 부품(54)의 제로 위치(72)에서 밀봉 시이트(51)와 이격되므로, 고무 성형 부품(54)은 제로 위치(72)로부터 밀봉 시이트(51)의 방향으로 변위되는 경우, 재료 팽창에 의해 나선형 스프링(66)의 압축력과 반대 방향의 인장력을 형성한다. 따라서 전술된 실시예에서처럼, 밀봉 시이트(51)상에 아마추어 핀(50)으로 형성된 밸브 부재의 충돌이 댐핑된다.

Claims (14)

1. 솔레노이드 밸브로서,

   밀봉 시이트를 형성하는 적어도 하나의 밸브 오리피스와;

   상기 밀봉 시이트를 개방 및 폐쇄하기 위해 상기 밀봉 시이트와 상호 작용하는 밸브 부재와;

   상기 밸브 부재에 부하를 제공하는 적어도 하나의 스프링 소자와;

   자심을 가지며, 상기 밸브 부재를 작동시키는 전자석; 및

   실질적으로 부하를 받지 않는 제로 위치에서, 상기 밀봉 시이트로부터 이격되어 설치되는 상기 밸브 부재 위에 작동 방향으로 작용하는 적어도 하나의 추가 스프링 소자를 포함하며,

   상기 적어도 하나의 추가 스프링 소자는 중공형이며, 상기 추가 스프링 소자의 한 단부는 상기 전자석의 자심에 고정되며 또한 상기 추가 스프링 소자의 다른 단부는 상기 밸브 부재에 부착되고, 상기 적어도 하나의 추가 스프링 소자는 상기 작동 방향으로 축방향 탄성력을 제공하기 위해 밸브축에 대해 외부를 향해 방사방향으로 팽창 가능한 섹션을 포함하며,

   상기 추가 스프링 소자의 실질적으로 부하를 받지 않는 제로 위치는 밸브 행정의 한계 사이의 상기 밸브 부재 위치에 할당되는 솔레노이드 밸브.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 스프링 소자 및 상기 적어도 하나의 추가 스프링 소자는 서로 평행하게 연결되는 솔레노이드 밸브.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서, 상기 솔레노이드 밸브는 전류가 공급되지 않는 상태에서 폐쇄되고 전류가 공급되면 개방되며, 상기 적어도 하나의 스프링 소자는 상기 밸브 부재를 상기 밀봉 시이트를 폐쇄하는 위치로 밀어내도록 구성되는 솔레노이드 밸브.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 추가 스프링 소자가 상기 실질적으로 부하를 받지 않는 제로 위치로부터 벗어나는 경우, 상기 밸브 부재에 작용하는 상기 적어도 하나의 추가 스프링 소자의 힘은 상기 적어도 하나의 스프링 소자의 폐쇄력보다 작으며 또한 상기 폐쇄력과 반대로 향하는 솔레노이드 밸브.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 전자석의 자심을 들러싸는 여자 코일; 및

   상기 밸브 부재를 형성하는 아마추어를 추가로 포함하고,

   상기 밀봉 시이트는 상기 전자석에 대향 배치되는 솔레노이드 밸브.
7. 제 6 항에 있어서, 적어도 상기 아마추어(50)상에 배치되는, 탄성 밀봉 소자 및 소음 댐핑 소자들 중 적어도 하나를 추가로 포함하는 솔레노이드 밸브.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 추가 스프링 소자는 상기 전자석의 측면상에 지지되는 하는 솔레노이드 밸브.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 추가 스프링 소자는, 적어도 축방향으로 탄성을 갖고 또한 상기 축방향으로 부하를 받는, 중공식 회전 대칭형 고무 성형 부품으로 형성되고, 상기 고무 성형 부품은 상기 적어도 하나의 스프링 소자를 방사방향으로 둘러싸는 솔레노이드 밸브.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 아마추어는 아마추어 플레이트를 포함하며, 상기 고무 성형 부품은 외부를 향해 방사방향 팽창된 섹션을 포함하는 솔레노이드 밸브.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 고무 성형 부품은 상기 자심상에 배치되는 단부측 오리피스와, 상기 오리피스가 고정되는 외주면과, 제 2 오리피스, 및 상기 제 2 오리피스의 에지에서 상기 아마추어 플레이트에 평행하게 고정되는 링 섹션을 포함하는 솔레노이드 밸브.
12. 제 9 항에 있어서, 상기 고무 성형 부품은 상기 아마추어와 상기 자심을 고정하는 단부측 오리피스를 포함하며, 상기 아마추어와 상기 자심은 각각 실린더형 핀으로서 형성되는 솔레노이드 밸브.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 고무 성형 부품은 중공 실린더형으로 형성되고, 상기 아마추어와 상기 자심 사이에 상기 고무 성형 부품의 다른 영역보다 얇은 벽두께를 갖는 영역을 포함하는 솔레노이드 밸브.
14. 제 1 항에 있어서, 상기 솔레노이드 밸브는 차량에서 탱크 환기를 위한 탱크 환기 밸브로서 작동하는 솔레노이드 밸브.

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