KR101093452B1 - 다이어프램 및 이를 포함하는 솔레노이드 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 솔레노이드로 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있고, 솔레노이드의 작동성을 향상시킬 수 있는 다이어프램 및 이를 포함하는 솔레노이드 밸브에 관한 것이다. 그 구성을 살펴보면, 밸브와, 상기 밸브를 작동시키는 솔레노이드와, 상기 밸브와 상기 솔레노이드 사이에 구비된 다이어프램을 포함한다. 상기 다이어프램은, 신축성을 갖는 시트와, 이물질은 제거하고 유체만 통과시키는 멤브레인을 포함한다. 상기 멤브레인은 상기 시트의 둘레에 위치되고, 상기 시트의 중앙에는 결합공이 형성된다. 또한, 상기 시트의 내측 둘레와 상기 멤브레인의 외측 둘레에 제1고정링과 제2고정링이 각각 형성된다. 상기 제1고정링은 상기 밸브의 스풀에 삽입되어 고정되고, 상기 제2고정링은 상기 밸브의 홀더와 상기 솔레노이드의 요크 사이에 개재되어 고정된다.
상술한 구성에 따르면, 밸브와 솔레노이드 사이에 멤브레인을 포함하는 다이어프램이 구비되므로, 유체가 솔레노이드 측으로 유입되는 과정에서 유체에 포함된 이물질이 멤브레인에 걸려 제거된다. 또한, 다이어프램의 멤브레인을 통해 솔레노이드의 내외로 유체의 출입이 가능하므로 플런저의 이동이 원활하고, 다이어프램이 신축성을 갖는 시트를 포함하므로 스풀의 이동시 다이어프램에 의한 저항의 우려가 없다.

Description

다이어프램 및 이를 포함하는 솔레노이드 밸브{DIAPHRAGM AND SOLENOID VALVE HAVING THE SAME}

본 발명은 다이어프램 및 이를 포함하는 솔레노이드 밸브에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 솔레노이드로 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있고, 솔레노이드의 작동성을 향상시킬 수 있는 다이어프램 및 이를 포함하는 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 변속기는 엔진에서 발생하는 동력을 속도에 따라 필요한 회전력으로 변환하여 전달하는 변속장치로, 변속과정이 운전자에 의해 수동적으로 이루어지는 수동 변속기와 일정한 패턴에 의해 자동적으로 이루어지는 자동 변속기를 포함한다. 이 중에서 자동 변속기는 토크 컨버터, 작동기구, 유성기어장치, 유압제어기구, 전자제어장치를 포함하며, 상기 유압제어기구에는 자동 변속기 내의 압력을 일정하게 유지하기 위한 압력조절용 밸브기구가 마련된다. 또한, 자동 변속기에는 복수의 다판 클러치가 설치되고, 상기 다판 클러치는 클러치 리테이너에 스플라인 결합되는 다수의 클러치 플레이트와, 클러치 허브에 결합되며 상기 클러치 플레이트들의 사이에 배치되는 다수의 클러치 디스크가 마련된다. 그리고 상기 다판 클러치의 클러치 플레이트와 클러치 리테이너 사이에는 클러치 실린더가 마련되어, 유압이 인가될 경우 클러치 플레이트를 클러치 디스크에 대해 압착시켜서 동력을 전달한다.

한편, 상술한 압력조절용 밸브기구로 사용되는 솔레노이드 밸브는 내부 구조에 따라 스풀 타입, 볼 타입, 포핏 타입 등이 있다. 스풀 타입의 솔레노이드 밸브는, 전원의 인가 여부에 따라 플런저가 삽입 또는 돌출되는 솔레노이드와, 상기 솔레노이드에 결합되고 유체 이동 통로가 형성된 홀더와, 상기 홀더 내부에 설치되어 상기 솔레노이드에 의해 이동하며 유체의 이동을 단속하는 스풀로 구성된다.

상술한 구조의 솔레노이드 밸브는 전원 인가 시 요크 내에 설치된 플런저가 왕복운동을 하여 스풀을 이동시킴으로써 유체의 이동을 단속한다. 하지만, 기존의 솔레노이드 밸브는 밸브와 솔레노이드 사이에 이물질을 제거하는 별도의 구성이 없으므로, 솔레노이드 밸브 작동시 밸브의 유체에 포함된 이물질이 솔레노이드로 유입되어 내구성을 저하시키는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 솔레노이드와 밸브를 격리하는 구조가 제안되었다. 그러나 솔레노이드와 밸브를 격리하는 구조의 경우 솔레노이드의 내외로 유체의 출입이 불가능하기 때문에 플런저 이동시 작동저항이 발생하여 응답성이 떨어지거나 오작동을 일으키는 문제가 있었다.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 솔레노이드로 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있고, 솔레노이드의 작동성을 향상시킬 수 있는 다이어프램 및 이를 포함하는 솔레노이드 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 다이어프램은, 신축성을 갖는 시트와, 이물질은 제거하고 유체만 통과시키는 멤브레인을 포함한다. 이때, 상기 멤브레인은 상기 시트의 둘레에 위치되고, 상기 시트의 중앙에는 결합공이 형성된다. 또한, 상기 시트의 내측 둘레와 상기 멤브레인의 외측 둘레에 제1고정링과 제2고정링이 각각 형성된다.

한편, 본 발명에 의한 솔레노이드 밸브는, 밸브와, 상기 밸브를 작동시키는 솔레노이드와, 상기 밸브와 상기 솔레노이드 사이에 구비된 다이어프램을 포함한다. 이때, 상기 제1고정링은 상기 밸브의 스풀에 삽입되어 고정되고, 상기 제2고정링은 상기 밸브의 홀더와 상기 솔레노이드의 요크 사이에 개재되어 고정된다.

상술한 구성에 따르면, 밸브와 솔레노이드 사이에 멤브레인을 포함하는 다이어프램이 구비되므로, 유체가 솔레노이드 측으로 유입되는 과정에서 유체에 포함된 이물질이 멤브레인에 걸려 제거된다. 또한, 다이어프램의 멤브레인을 통해 솔레노이드의 내외로 유체의 출입이 가능하므로 플런저의 이동이 원활하고, 다이어프램이 신축성을 갖는 시트를 포함하므로 스풀의 이동시 다이어프램에 의한 저항의 우려가 없다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 다이어프램은 시트와 멤브레인을 포함하여 구성되므로, 다이어프램에 의해 구획된 공간들 간에 유체의 출입을 허용하고, 유체가 출입하는 과정에서 유체에 포함된 이물질을 제거할 수 있다. 또한, 외력에 의한 변형 및 복원이 가능하므로 다이어프램이 설치된 기기의 작동성을 향상시킬 수 있다.

상술한 다이어프램을 포함하는 솔레노이드 밸브는 밸브와 솔레노이드 사이에 설치된 다이어프램을 통해 유체에 포함된 이물질을 제거할 수 있다. 따라서 솔레노이드 측으로 이물질이 유입되는 것을 방지하여 부품의 내구성을 향상시키고 수명을 연장시킬 수 있다.

또한, 다이어프램을 포함하는 솔레노이드 밸브는 신축성을 갖는 시트를 통해 플런저 및 스풀 이동시 작동저항을 최소화할 수 있으므로, 솔레노이드 밸브의 작동성 및 응답성을 향상시킬 수 있으며, 오작동을 방지할 수 있다.

도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이어프램의 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이어프램의 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 단면도.
도 5는 도 4의 “A”부분을 확대한 도면.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이하, 본 발명에 따른 실시예를 설명함에 있어, 그리고 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 부가하였다.

도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이어프램의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이어프램의 단면도이다.

다이어프램(diaphragm)은 밸브, 연료 펌프, 가스 압력 조정기, 제어 기계 등에 설치되어, 작동 유체를 접촉시키지 않고 기기를 가동시키고자 하는 경우에 사용되는 격리용 박판이다. 이에 반하여, 본 실시예에 따른 다이어프램은 다이어프램에 의해 구획된 공간들 간에 유체의 출입을 허용하고, 유체가 출입하는 과정에서 유체에 포함된 이물질을 제거하기 위한 것이다. 또한, 다이어프램이 설치된 기기의 작동성을 향상시킬 수 있도록 외력에 의한 변형 및 복원이 가능하다.

도 1 내지 도 3을 참조하여 본 실시예에 따른 다이어프램(100)에 대해 살펴보면, 환형의 시트(110)와, 시트(110)의 외측 둘레에 마련된 환형의 멤브레인(120)과, 시트(110)의 내측 둘레에 형성된 제1고정링(130)과, 멤브레인(120)의 외측 둘레에 형성된 제2고정링(140)을 포함한다.

시트(110)는, 단면이 호 형상인 환형의 곡면부(112)와, 곡면부(112)의 외측 둘레에 형성된 환형의 평면부(114)로 이루어진다. 곡면부(112)의 중앙에는 홈(116)이 형성되고, 홈(116)의 중심에는 스풀(도 4의 220) 등의 이동체가 결합되는 결합공(118)이 형성된다. 또한, 결합공(118)의 둘레에는 상술한 제1고정링(130)이 형성된다. 이러한 형상의 시트(110)는 스풀(220)의 왕복운동시 변형 및 복원이 가능하도록 신축성을 갖는 재질인 것이 바람직하다. 일례로, 신축성을 가진 박판의 러버(rubber)로 제작될 수 있다.

멤브레인(120)은 시트(110)의 외측 둘레를 감쌀 수 있도록 환형으로 형성된다. 멤브레인(120)에는 유체가 통과할 수 있도록 다수의 홀(122)이 형성되는데, 이 홀(122)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 원형으로 형성되거나 타원형 및 슬롯형상으로 형성될 수 있다. 이러한 멤브레인(120)은 스풀()의 왕복운동시 찢어지지 않도록 변형이 가능한 재질인 것이 바람직하다. 예를 들어, 직조에 의해 다수개의 홀(122)이 형성되어 필터 역할을 수행할 수 있는 테트론 메시(tetron mesh)일 수 있다. 물론, 본 실시예의 멤브레인(120)이 테트론 메시에만 한정되는 것은 아니며, 유연한 재질이되 필터 역할을 수행할 수 있는 재질이면 모두 가능하다.

제1고정링(130)은 스풀(도 4의 220) 등의 이동체에 고정되는 고정수단이며, 제2고정링(140)은 홀더(도 4의 210) 등의 고정체에 고정되는 고정수단이다. 이러한 제1 및 제2고정링(130,140)은 스풀(220)의 왕복운동시 변형 및 복원이 가능하도록 신축성을 가진 러버(rubber)로 제작되는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 단면도이고, 도 5는 도 4의 “A”부분을 확대한 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 솔레노이드 밸브는, 밸브(200)와, 밸브(200)를 작동시키는 솔레노이드(300)와, 밸브(200)와 솔레노이드(300) 사이에 구비된 다이어프램(100)을 포함한다.

밸브(200)는 외부의 유압공급원에서 공급된 유체에 제어압력을 인가하여 클러치(미도시) 측으로 공급하는 수단으로, 복수의 유로를 가진 밸브바디(미도시)에 장착된다. 그 구성을 살펴보면, 홀더(210)와, 홀더(210)의 내부에 이동 가능하게 설치된 스풀(220)과, 스풀(220)의 상부에 각각 구비된 압력조절스크루(230) 및 스프링(240)을 포함한다.

홀더(210)는 스풀(220)이 설치될 수 있도록 원통형상으로 형성되고, 그 내측 벽면에는 공급챔버(252), 제어챔버(254), 배출챔버(256) 및 피드백챔버(258)가 형성된다. 상술한 챔버(252~258) 중 공급챔버(252)는 외부에서 유체를 공급받는 부분이고, 제어챔버(254)는 공급챔버(252)로 유입된 유체에 소정의 제어압력을 인가하여 클러치(미도시) 측으로 공급하는 부분이다. 또한, 배출챔버(256)는 잔압을 부분적으로 배출하기 위한 부분이며, 피드백챔버(258)는 제어챔버(254)에 충전된 유체의 일부를 공급받아 제어압력을 선형적으로 제어하기 위한 부분이다. 이때, 공급챔버(252)에는 유압공급원과 연결된 공급포트(262)가 형성되고, 제어챔버(254)에는 변속기의 클러치(미도시) 측과 연결된 제어포트(264)가 형성된다. 배출챔버(256)에는 배출포트(266)가 형성되며, 피드백챔버(258)에는 피드백포트(268)가 형성되는데, 피드백포트(268)는 밸브(200)가 밸브바디(미도시)에 장착될 때 밸브바디(미도시)의 장착면에 의해 폐쇄된다. 또한, 제어챔버(254)와 피드백챔버(258)에는 제어압력을 선형적으로 제어하기 위한 유체가 출입되는 제1 및 제2개구(263,267)가 각각 형성된다.

한편, 배출챔버(256)의 상부와 피드백챔버(258)의 하부에 보조배출챔버(251,259)가 각각 형성되고, 보조배출챔버(251,259)의 측면에는 보조배출포트(261,269)가 형성된다. 이 보조배출챔버(251,259)는 스풀(220)의 표면에 묻은 유체와 유체에 포함된 이물질을 일시적으로 저장하는 공간이며, 보조배출챔버(251,259)에 저장된 유체와 이물질은 스풀(220) 작동시 보조배출포트(261,269)를 통해 외부로 배출된다.

스풀(220)은 홀더(210) 내부에서 이동 가능하게 설치되고, 그 외주면에 하나 이상의 환형홈(222,224)이 형성된다. 이러한 환형홈(222,224)을 포함하는 스풀(220)은 솔레노이드(300)에 의해 상하로 이동하며 공급포트(262)를 통해 공급된 유체에 제어압력을 인가한 후 제어포트(264)를 통해 클러치(미도시) 측으로 공급한다. 또한, 유체의 흐름을 전환하거나 공급포트(262), 제어포트(264) 및 배출포트(266)를 개폐한다.

압력조절스크루(230)는 홀더(210)의 개방된 상부에 결합되어 스풀(220)의 이동량을 조절함으로써 클러치(미도시) 측으로 인가되는 제어압력을 조절한다. 상술한 압력조절스크루(230)와 스풀(220) 사이에는 스풀(220)을 하향으로 탄성 지지함과 동시에 스풀(220)의 이동시 발생하는 충격을 흡수하는 스프링(240)이 설치된다.

솔레노이드(300)는, 케이스(310)와, 케이스(310)의 내부에 설치된 보빈(320)과, 보빈(320)의 외주면에 감긴 코일(330)과, 보빈(320)의 상부에 결합된 코어(340)와, 보빈(320)의 하부에 결합된 요크(350)와, 코어(340) 및 요크(350)의 내부에서 상하로 이동 가능하게 설치된 플런저(360)와, 코어(340)를 관통하여 플런저(360)에 결합되는 로드(370)와, 요크(350)에 접속된 단자부(380)를 포함한다.

보빈(320)은 코일(330)과 코어(340) 사이, 그리고 코일(330)과 요크(350) 사이의 전기적인 소통을 방지하는 수단이다. 그 형상을 살펴보면, 상부와 하부를 통해 코어(340)와 요크(350)의 일부가 삽입될 수 있도록, 그리고 전원 인가시 자기장을 발생하는 코일이 감길 수 있도록 스풀(spool)형상으로 형성된다.

코어(340)는 코일(330)에서 발생한 자기장에 의해 자화되어 플런저(350)를 이동 및 고정시키는 수단이다. 이러한 코어(340)는 플런저(360)와 인접한 부분에 자기력이 집중되는 제1코어중공부(342)가 형성되고, 제1코어중공부(342) 내에 플런저(360)의 일단이 일부 수용된다. 또한, 제1코어중공부(342)의 상단에 제1코어중공부(342)보다 작은 직경의 제2코어중공부(344)가 형성되고, 제2코어중공부(344)에 로드(370)의 상단이 수용된다.

요크(350)는 코어(340)와 대응되는 형상으로 형성된다. 즉, 요크(350)는 플런저(360)와 인접한 부분에 제1요크중공부(352)가 형성되고, 제1요크중공부(352)에 플런저(360)의 타단이 일부 수용된다. 또한, 제1요크중공부(352)의 하부에 제1요크중공부(352)보다 직경이 작은 제2요크중공부(354)가 형성되며, 제2요크중공부(354)에는 로드(370)의 하단이 수용된다.

상술한 코어(340)의 제2코어중공부(346) 및 요크(350)의 제2요크중공부(356)에는 제1 및 제2부싱(392,394)이 서로 이격되어 개별적으로 압입된다. 제1 및 제2부싱(392,394)은 코어(340), 요크(350) 및 플런저(360)의 가공정도에 따른 간섭을 배제함으로써 플런저(360)의 상하 왕복운동을 원활하게 하며, 플런저(360)의 좌우 유동 및 기울어짐을 최소화한다.

도 5를 참조하면 다이어프램(100)은, 환형의 시트(110)와, 시트(110)의 외측 둘레에 마련된 환형의 멤브레인(120)과, 시트(110)의 내측 둘레에 형성된 제1고정링(130)과, 멤브레인(120)의 외측 둘레에 형성된 제2고정링(140)을 포함한다.

시트(110)는, 단면이 호 형상인 환형의 곡면부(112)와, 곡면부(112)의 외측 둘레에 형성된 환형의 평면부(114)로 이루어진다. 곡면부(112)의 중앙에는 홈(116)이 형성되고, 홈(116)의 중심에는 스풀(220)이 결합되는 결합공(118)이 형성된다.

멤브레인(120)은 시트(110)의 외측 둘레를 감쌀 수 있도록 환형으로 형성된다. 멤브레인(120)은 다이어프램(100)에 의해 구획된 밸브(200)와 솔레노이드(300) 간에 유체의 출입이 가능하도록 다수의 홀(122)을 포함한다. 이 홀(122)은 유체에 포함된 이물질(일례로 철 성분의 콘타미)을 제거할 수 있는 크기로 형성되며, 그 형상은 원형, 타원형 또는 슬롯형상일 수 있다.

제1고정링(130)은 스풀(220)의 하단 둘레를 따라 형성된 제1장착홈(226)에 삽입, 고정되는 고정수단이다. 또한, 제2고정링(140)은 홀더(210)의 하단면을 따라 형성된 제2장착홈(212)에 삽입되고, 홀더(210)의 사부에 설치된 코어(340)에 의해 고정되는 고정수단이다.

본 실시예에 따르면, 밸브(200)와 솔레노이드(300) 사이에 다이어프램(100)이 구비되므로 밸브(200)의 유체에 포함된 이물질이 솔레노이드(300)로 유입되는 것을 최소화할 수 있다. 또한, 멤브레인(120) 형성된 홀(122)을 통해 유체의 이동이 가능하므로 다이어프램(100)을 추가하더라도 유체 이동 시 발생될 수 있는 저항을 최소화할 수 있다.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 다이어프램 110: 시트
112: 곡면부 114: 평면부
116: 홈 118: 결합공
120: 멤브레인 122: 홀
130: 제1고정링 140: 제2고정링
200: 밸브 210: 홀더
220: 스풀 230: 압력조절스크루
240: 스프링 300: 솔레노이드
310: 케이스 320: 보빈
330: 코일 340: 코어
350: 요크 360: 플런저
370: 로드 380: 단자부

Claims (12)

1. 곡면부의 둘레에 평면부가 형성된 형태이고, 상기 곡면부의 중앙에 홈이 형성되며, 상기 홈의 중심에 결합공이 형성된 신축성 재질의 환형 시트;
   상기 시트의 내측 둘레에 형성된 제1고정링;
   상기 시트의 외측 둘레에 마련된 망 형태의 멤브레인; 및
   상기 멤브레인의 외측 둘레에 형성된 제2고정링을 포함하고, 유체가 이송되는 유로에 설치되어 유체에 포함된 이물질 중 상기 멤브레인의 메시보다 큰 입자의 이물질이 유입되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 다이어프램.
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3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 하나 이상의 챔버와 포트가 형성된 중공의 홀더와, 상기 홀더의 내부에 이동 가능하게 설치되어 상기 포트를 개폐하는 스풀을 포함하는 밸브;
   코어와, 상기 코어와 일정 간격 이격된 요크와, 상기 코어와 요크에 의해 왕복운동을 하며 상기 스풀을 이동시키는 플런저를 포함하는 솔레노이드; 및
   상기 밸브와 상기 솔레노이드 사이에 구비된 청구항 1에 따른 다이어프램을 포함하고,
   상기 스풀의 일단 가장자리에는 상기 제1고정링이 삽입되는 제1장착홈이 형성되며, 상기 홀더와 상기 요크의 접합면 중 적어도 하나에는 상기 제2고정링이 삽입되는 제2장착홈이 형성된 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
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