KR100903834B1 - 변속기용 솔레노이드밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변속기용 솔레노이드밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동변속기의 클러치를 직접적으로 제어할 수 있는 변속기용 솔레노이드밸브에 관한 것이다.

본 발명의 변속기용 솔레노이드밸브는, 홀더의 일측 외주면에는 상기 피드백챔버 및 제어챔버를 소통시키는 피드백유로가 형성되고, 스풀의 상단에는 스프링이 설치되고, 코어는 플런저의 상부를 수용하는 제 1 중공부 및 로드가 통과하는 제 2 중공부를 가지며, 요크는 플런저의 하부를 수용하는 제 1 중공부 및 로드의 하단이 통과하면서 수용되는 제 2 중공부를 가지고, 보빈의 내경면과 코어 및 요크의 외주면 사이에는 상하방향으로 보조유로가 형성되고, 요크의 하부에는 관통공이 형성되며, 보조유로는 상기 관통공을 통해 상기 요크의 제 2 중공부와 소통하는 것을 특징으로 한다.

변속기, 솔레노이드밸브, 홀더, 피드백, 코어, 플런저, 보조유로

Description

변속기용 솔레노이드밸브{SOLENOID VALVE FOR TRANSMISSION}

본 발명은 변속기용 솔레노이드밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동변속기의 클러치를 직접적으로 제어할 수 있는 변속기용 솔레노이드밸브에 관한 것이다.

일반적인 자동차용 내연기관은 달리기 시작할 때에는 더 강한 토크와 낮은 회전속도를 필요로 하며, 그 주행속도를 빨리 하기 위해서는 토크보다는 높은 회전속도가 필요하다. 이에, 엔진의 회전을 일정하게 유지하기 위해 기어를 사용하여 출발할 때에는 회전속도를 줄임과 동시에 토크를 늘려 주고, 주행속도를 빨리 하기 위해서 회전속도를 높이는 역할을 하는 것이 변속기이다.

이러한 변속기는 사람이 직접 클러치(Clutch)를 조작하는 수동변속기 및 유압에 의해 속도에 맞는 변속을 직접 해주는 자동변속기가 있다.

한편, 종래의 자동변속기에는 낮게 리듀싱된 제어압력(예컨대, 6bar 이하의 압력)에 의해 클러치를 간접적으로 제어하는 간접제어방식의 솔레노이드밸브가 주로 이용되어 왔다. 이러한 간접제어방식의 솔레노이드밸브는 고유량 및 높은 클러치압력(클러치를 제어하기 위한 제어압력)의 제어를 위하여 복잡한 유압회로를 필 수적으로 구성하여야 한다.

하지만, 종래의 간접제어방식을 채택한 솔레노이드밸브는 변속기의 변속단이 증가함에 따라 그 유압회로가 점점 더 복잡해지고, 이로 인해 전체 장치의 크기가 증가하여 그 제조단가가 높아지는 단점이 있었다.

이에 따라, 최근에는 유압회로의 단순화를 도모함으로써 전체 장치의 크기를 컴팩트하게 함과 더불어 그 제조단가를 줄일 수 있는 솔레노이드밸브에 대한 연구개발이 진행되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 변속기의 클러치압력을 직접 제어함으로써 유압회로의 간소화를 구현할 뿐만 아니라 응답성 및 연비의 향상을 도모할 수 있는 변속기용 솔레노이드밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 고유량 및 고압의 제어를 위한 솔레노이드밸브 작동 시 내부 부품들 사이의 간극을 통해 유체가 유입되게 함으로써, 밸브 내부 작동부품의 작동 저감원인을 해소하여 보다 효율적이고 고정도의 클러치압력을 제어할 수 있는 변속기용 솔레노이드 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 변속기용 솔레노이드밸브는, 홀더, 스폴 및 솔레노이드부를 포함하여 구성된다. 상술한 구성요소 중 상기 홀더는 내부에 안내중공부가 마련되며, 상기 안내중공부에는 피드백챔버, 공급챔버, 제 어챔버, 배출챔버가 형성된다. 또한, 상기 홀더는 안내중공부로 이동 가능하게 설치되고 하나 이상의 환형 홈을 포함한다. 한편, 상기 솔레노이드부는 코일이 감긴 보빈과, 상기 보빈의 외주면을 감싸는 케이스와, 상기 보빈의 내경부에 상하 이동가능하게 설치된 플런저와, 상기 플런저의 중심부에 고정되어 상기 스풀의 하단에 접촉하는 로드와, 상기 플런저의 상부에 배치된 코어와, 상기 플런저의 하부에 배치된 요크와, 상기 보빈에 접속된 단자부를 포함한다.

이때, 상기 홀더의 일측 외주면에는 상기 피드백챔버 및 제어챔버를 소통시키는 피드백유로가 형성되고, 상기 스풀의 상단에는 스프링이 설치되며, 상기 코어에는 상기 플런저의 상부를 수용하는 제 1 중공부 및 상기 로드가 통과하는 제 2 중공부가 형성된다. 또한, 상기 요크에는 상기 플런저의 하부를 수용하는 제 1 중공부 및 상기 로드의 하단이 통과하면서 수용되는 제 2 중공부가 형성되고, 상기 보빈의 내경면과 상기 코어 및 요크의 외주면 사이에는 상하방향으로 보조유로가 형성된다. 또한, 상기 요크의 하부에는 관통공이 형성되며, 상기 보조유로는 상기 관통공을 통해 상기 요크의 제 2 중공부와 소통된다.

이상과 같은 본 발명은 변속기의 클러치압력을 직접 제어함으로써 유압회로의 간소화를 구현하고, 이를 통해 연비의 향상을 도모할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 유압의 누설로 인한 내부 작동부품의 작동간섭을 제거함으로써 고유량의 제어 및 높은 클러치압력의 제어를 보다 효율적으로 수행할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 의한 변속기용 솔레노이드밸브를 도시한다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 변속기용 솔레노이드밸브는 복수의 유로를 가진 밸브바디(미도시)측에 장착됨으로써 외부의 유압공급원에서 공급되는 유체에 소정의 제어압력을 인가하면서 클러치(미도시)측으로 공급하도록 구성된다.

본 발명의 솔레노이드밸브는, 홀더(10)와, 상기 홀더(10) 내의 중공부로 이동 가능한 스풀(20)과, 상기 스풀(20)을 이동시키는 솔레노이드부(30)를 포함한다.

상술한 구성요소(10 ~ 30) 중 상기 홀더(10)는 그 내부에 스풀(20)의 이동이 안내되는 안내중공부(10a)를 가지고, 이 안내중공부(10a)에는 상부에서 하부로 피드백챔버(11), 공급챔버(12), 제어챔버(13), 배출챔버(14)가 순차적으로 형성된다.

여기서 상기 피드백챔버(11)의 일단 개구(11a)는 본 발명의 솔레노이드밸브가 밸브바디(미도시)측에 장착될 경우 밸브바디의 장착면에 의해 폐쇄된다. 또한, 상기 공급챔버(12)의 일단에는 공급포트(12a)가 형성되며, 이 공급포트(12a)에는 외부의 유압공급원(미도시)이 접속된다. 또한, 상기 제어챔버(13)의 일단에는 제어포트(13a)가 형성되고, 이 제어포트(13a)는 변속기의 클러치(미도시)측으로 접속되어 클러치압력을 조절한다. 또한, 상기 배출챔버(14)의 일단에는 배출포트(14a)가 형성되며, 배출포트(14a)를 통해 잔압이 부분적으로 배출된다.

상술한 바와 같은 홀더(10)의 일측 외주면에 피드백유로(18)가 형성되고, 이 피드백유로(18)는 피드백챔버(11)와 제어챔버(13)를 소통시킨다. 이때, 상기 피드백유로(18)의 일측, 즉 외부로 노출되는 부분(18a)은 본 발명의 솔레노이드밸브가 밸브바디(미도시)측에 장착될 경우 밸브바디(미도시)의 장착면에 의해 밀폐된다.

상기 홀더(10)의 최상부에는 제 1 보조배출챔버(15)가 형성되고, 제 1 보조배출챔버(15)의 일단에는 제 1 보조배출포트(15a)가 형성된다. 이러한 제 1 보조배출챔버(15)는 스풀(20)의 외주면에 묻어 있는 오일이 일시적으로 잔류하는 공간으로, 상기 제 1 보조배출챔버(15)에 잔류한 오일은 제 1 보조배출포트(15a)를 통해 자유롭게 배출되는바 스풀(20)의 이동에 지장을 주지 않는다.

상기 홀더(10)의 상단 개구에는 압력조절스크류(16)가 조절가능하게 설치되고, 이 압력조절스크류(16)의 저면과 스풀(20)의 상단에는 스프링(25)이 개재된다. 이 스프링(25)은 스풀(20)의 하부방향으로 탄성력을 제공함과 더불어 스풀(20)의 상향 이동 시에 스풀(20)을 완충해주는 역할을 겸한다. 이러한 압력조절스크류(16)의 상하 조절을 통해 제어포트(13a)를 통해 클러치측으로 인가되는 제어압력의 조절이 용이해진다.

상기 홀더(10)의 하단에는 제 2 보조배출챔버(17)가 형성되고, 제 2 보조배출챔버(17)의 일단에는 제 2 보조배출포트(17a)가 형성된다. 상기 제 2 보조배출포트(17a)를 통해 스풀(20)의 외주면에 묻어 있는 오일 또는 그 외 각종 이물질을 외부로 배출할 수 있고, 그 외 잔압도 제거할 수 있다.

본 발명의 솔레노이드밸브의 스풀(20)은 홀더(10)의 안내중공부(11)로 이동가능하게 설치되고, 그 외주면에 하나 이상의 환형홈(21)을 가지며, 상기 환형 홈(21)은 유체의 흐름을 전환 내지 각 포트(12a, 13a, 14a)를 개폐시키는데 이용된다.

또한, 본 발명의 솔레노이드밸브의 솔레노이드부(30)는, 코일(31a)이 감긴 보빈(31)과, 상기 보빈(31)의 외주면을 감싸는 케이스(32)와, 상기 보빈(31)의 내경부에 상하 이동가능하게 설치된 플런저(33)와, 상기 플런저(33)의 중심부에 고정되어 상기 스풀(10)의 하단과 접촉하는 로드(34)와, 상기 플런저(33)의 일단에 배치된 코어(35)와, 상기 플런저(33)의 타단에 배치된 요크(36)와, 상기 보빈(31)에 접속된 단자부(40)를 포함한다.

보빈(31)은 그 중심에 중공부를 가진 원통형상이고, 그 외주면에 코일(31a)이 감겨있다. 보빈(31)의 중공부에는 코어(35), 요크(36)가 일부 수용되며, 코어(35) 및 요크(36)는 그 상하방향으로 이격된다.

플런저(33)는 코어(35)와 요크(36) 사이에 배치되어 코일(31a)에 전원이 인가됨에 따라 발생하는 자기장에 의해 코어(35)측으로 이동한다.

코어(35)는 플런저(33)와 인접한 부분에 자기력이 집중되는 제 1 중공부(35a)를 가지며, 이 제 1 중공부(35a)에 플런저(33)의 일단이 일부 수용된다. 그리고 상기 제 1 중공부(35a)의 상단에는 제 2 중공부(35b)가 형성되고, 제 2 중공부(35b)는 제 1 중공부(35a) 보다 작은 직경을 가지며, 제 2 중공부(35b)에는 로드(34)의 상단이 이동 가능하게 수용된다.

요크(36)는 플런저(33)와 인접한 부분에 제 1 중공부(36a)를 가지고, 이 제 1 중공부(36a)에 플런저(33)의 타단이 일부 수용된다. 제 1 중공부(36a)의 하부에 는 제 2 중공부(36b)가 형성되고, 제 2 중공부(36b)는 제 1 중공부(36a) 보다 작은 직경을 가지며, 제 2 중공부(36b)에는 로드(34)의 하단이 이동 가능하게 수용된다.

코어(35)의 제 2 중공부(35b) 및 요크(36)의 제 2 중공부(36b)에는 부싱(39a, 39b)이 개별적으로 압입되어 있고, 이 부싱(39a, 39b)은 요크(36), 코어(35) 및 플런저(33)의 가공정도에 따른 간섭을 배제함으로써 플런저(33)의 상하 왕복운동을 보다 원활하게 할 수 있으며, 플런저(33)의 좌우 유동 및 기울어짐을 최소화할 수 있다. 그리고 부싱(39a, 39b)의 내경면으로 로드(34)가 원활하게 접촉하면서 이동할 수 있도록 테프론(teflon)코팅이 되어 있다.

테프론코팅이란 불소수지를 도료화하여 페인트처럼 표면에 적당량 스프레이한 후에, 일정한 온도에서 가열, 소성을 거쳐 비활성의 단단한 코팅층을 형성하는 코팅을 말하며, 이 테프론 코팅은 특유의 이형성 뿐만 아니라 비점착성, 내화학성, 내열성, 절연안정성 및 낮은 마찰계수를 가지므로 부싱(39a, 39b)과 로드(34) 사이의 마찰에 의해 발생할 수 있는 문제점을 최소화할 수 있다.

그리고 코어(35)의 외주면과 요크(36)의 외주면에는 위치결정부재(38)가 설치된다. 코어(35)의 외주면 및 요크(36)의 외주면 각각에는 장착홈(35c, 36c)이 상호 인접하게 형성되고, 이 장착홈(35c, 36c)에는 위치결정부재(38)가 설치됨으로써 코어(35) 및 요크(36)는 보빈(31)의 중공부에 정밀한 위치결정도를 가지면서 설치된다. 또한, 이러한 위치결정부재(38)에 의해 코어(35)의 진동을 억제함으로써 플런저(33)의 동심도를 정밀하게 유지할 수 있으며, 자기장의 흐름이 최적화되는 간격으로 코어(35)와 요크(36)를 위치시킴으로써 플런저(33)의 작동 시 진동 및 자 기력의 상승을 통해 제어압력의 진폭을 줄일 수 있다.

로드(34)는 플런저(33)의 중심부에 고정되고, 그 상단이 스풀(10)의 하단과 접촉된 상태를 유지한다. 로드(34)는 코어(35)의 제 2 중공부(35b)와 요크(36)의 제 2 중공부(36b)를 통과하면서 이동한다. 그리고 로드(34)의 하단에는 로드(34)의 초기 위치를 조절하는 위치조절스크류(41)가 요크(36)의 하단측에 나사결합되어 있다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 보빈(31)의 내경부와 코어(35) 및 요크(36)의 외주면 사이에는 상하방향으로 보조유로(37)가 형성되고, 요크(36)의 하부에는 관통공(36d)이 형성되며, 이 관통공(36d)을 통해 요크(36)의 제 2 중공부(36b)는 보조유로(37)와 소통할 수 있다.

따라서 자기력에 의해 로드(34)가 상향으로 이동하는 동안 보조유로(37)의 공기는 관통공(36d)을 통해 요크(36)의 제 2 중공부(36b)로 유입되는바 상기 제 2 중공부(36b)의 일시적인 진공상태를 방지할 수 있다. 또한, 상기 보조유로(37)는 보빈(31)과 요크(36) 사이, 그리고 보빈(31)의 상단부와 코어(35)의 외경 상단부, 즉 코어(35)의 플랜지 하단부 사이의 간극을 통하여 외기와 소통된다.

또한, 본 발명은 요크(36)의 제 2 중공부(36b)와 보조유로(37)가 소통된 구조에 의해, 스프링(25)에 의해 스풀(20)이 하향 이동하는 동안 유체 저항을 받지 않으므로, 스풀(20)의 하향 이동성이 보다 안정적으로 이루어지는 장점이 있다.

이와 같이 구성된 본 발명은 로드(34)의 하단부가 요크(36)의 제 2 중공부(36b)에 자유로운 상태로 설치됨으로써, 로드(34)의 하단부는 별도의 외력을 인 가받지 않은 상태에서 순수하게 코일(31a), 플런저(33), 코어(35) 및 요크(36)에 의한 자기력(magnetic force)을 통해 상향으로 이동할 수 있다. 이로 인해 과도한 제어압력이 클러치 측에 인가되지 않도록 함으로써 선형적인 압력제어를 수행할 수 있는 장점이 있다.

이하, 본 발명의 작동을 다음과 같이 상세히 설명한다.

먼저, 코일(31a)측에 전원이 인가되면, 코어(35), 요크(36) 및 플런저(33)는 자화되고, 이에 의해 플런저(33)는 코어(35)측으로 이동하며, 이 코어(35)에 고정된 로드(34)도 함께 이동한다.

이러한 로드(34)의 초기 이동(즉, 시동 구간) 시에는 특정 전류치(예컨대, 200mA 정도)까지는 로드(34) 및 플런저(33)의 상승이 서서히 진행됨으로써 제어포트(13a)를 통한 제어압력이 클러치 측으로 인가되지 않는다.

즉, 로드(34)가 상향 이동하는 동안에 자기력 이외에는 별도의 외력(예컨대, 스프링력)이 인가되지 않으므로 제어챔버(13) 및 제어포트(13a)를 통해 과도한 제어압력을 클러치(미도시)측으로 인가하지 않고, 이에 의해 유압의 누설을 최소화할 수 있다.

그리고 특정 전류치를 초과하면서 자기력이 증가함에 따라 로드(34) 및 플런저(33)가 상승하여, 도 3에 도시된 바와 같이 공급포트(12a)가 개방되고, 이에 의해 제어챔버(13) 내의 제어압력이 상승한다. 이렇게 상승한 제어압력은 그 일부의 유체를 피드백유로(18)를 통해 피드백챔버(11)로 인가하고, 이에 따라 피드백챔버(11) 내의 피드백 압력과 스프링(25)의 스프링력에 의해 스풀(20)측에 하향력이 인가됨과 더불어 자기력에 의해 스풀(20)측에 상향력이 인가된다. 즉, 스풀(20)의 상향 이동 시에 그 상향력 및 하향력을 통해 힘의 균형이 맞춰지면서 제어압력의 선형적인 압력제어가 이루어질 수 있다.

한편, 도 1 내지 도 3은 정상닫힘형(normal closed) 솔레노이드밸브를 예시하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 본 발명은 홀더(10)의 피드백챔버(11), 공급챔버(12), 제어챔버(13), 제1배출챔버(14) 위치를 다양하게 변경하고, 이에 대응하여 스풀(20)의 구조 또한 변경함으로써 정상개방형(normal open) 솔레노이드밸브를 구현할 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변속기용 솔레노이드밸브를 도시한 정면도이다.

도 2는 본 발명에 의한 변속기용 솔레노이드밸브의 초기상태를 도시한 측단면도이다.

도 3은 본 발명에 의한 변속기용 솔레노이드밸브의 작동상태를 도시한 측단면도이다.

도 4는 도 2의 화살표 A부분을 확대하여 도시한 확대도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 *

10: 홀더 20: 스풀

30: 솔레노이드부

Claims (7)

1. 내부에 안내중공부를 가지고, 상기 안내중공부에는 피드백챔버, 공급챔버, 제어챔버, 배출챔버가 형성된 홀더; 상기 홀더의 안내중공부로 이동가능하게 설치되고, 하나 이상의 환형 홈을 가진 스풀; 및 코일이 감긴 보빈, 상기 보빈의 외주면을 감싸는 케이스, 상기 보빈의 내경부에 상하 이동가능하게 설치된 플런저, 상기 플런저의 중심부에 고정되어 상기 스풀의 하단과 접촉하는 로드, 상기 플런저의 상부에 배치된 코어, 상기 플런저의 하부에 배치된 요크, 및 상기 보빈에 접속된 단자부를 구비한 솔레노이드부를 포함하는 변속기용 솔레노이드밸브에 있어서,

   상기 홀더의 일측 외주면에는 상기 피드백챔버 및 제어챔버를 소통시키는 피드백유로가 형성되고, 상기 스풀의 상단에는 스프링이 설치되고, 상기 코어는 상기 플런저의 상부를 수용하는 제 1 중공부 및 상기 로드가 통과하는 제 2 중공부를 가지며, 상기 요크는 상기 플런저의 하부를 수용하는 제 1 중공부 및 상기 로드의 하단이 통과하면서 수용되는 제 2 중공부를 가지고, 상기 코어 및 요크 사이에는 위치결정부재가 설치되며, 상기 보빈의 내경면과 상기 코어 및 요크의 외주면 사이에는 상하방향으로 보조유로가 형성되고, 상기 요크의 하부에는 관통공이 형성되며, 상기 보조유로는 상기 관통공을 통해 상기 요크의 제 2 중공부와 소통하는 것을 특징으로 하는 변속기용 솔레노이드밸브.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 보조유로는 보빈과 요크 사이, 그리고 보빈의 상단부와 코어의 외경 상 단부 사이의 간극을 통하여 외부와 연통되는 것을 특징으로 하는 변속기용 솔레노이드밸브.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 홀더의 상단에는 압력조절스크류가 설치되고, 상기 요크의 하단에는 로드의 초기 위치를 조절하는 위치조절스크류가 설치되는 것을 특징으로 하는 변속기용 솔레노이드밸브.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 코어 및 요크의 상호 인접하는 각 외주면에는 장착홈이 형성되고, 상기 장착홈에는 상기 위치결정부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 변속기용 솔레노이드밸브.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 코어의 제 2 중공부 및 상기 요크의 제 2 중공부에는 부싱이 개별적으로 압입되는 것을 특징으로 하는 변속기용 솔레노이드밸브.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 부싱의 내경면은 테프론(teflon)코팅이 되어 있는 것을 특징으로 하는 변속기용 솔레노이드밸브.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 홀더는 그 상단 및 하단에 제 1 및 제 2 보조배출챔버를 더 가질 수 있고, 제 1 및 제 2 보조배출챔버는 외부로 노출되는 제 1 및 제 2 보조배출포트를 개별적으로 가지는 것을 특징으로 하는 변속기용 솔레노이드밸브.

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