KR101102462B1 - 고주파 공압식 솔레노이드 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고주파 공압식 솔레노이드 밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 솔레노이드를 사용하는 모든 밸브에 적용가능하고, 다이어프램을 사용하므로써 작동시 플런저와 코어의 누설 발생을 최소화할 수 있고, 제품성능의 안정화를 이룰 수 있으며, 커플링 조립 방식으로 조립시 항상 일정한 위치에서 결합이 되므로 외부하중이 강하게 발생하더라도 동일위치에서 결합이 가능하고, 전자기장 발생 부품의 내부 조립 방식에 따른 기존 제품에 비해 기밀성이 뛰어나고 작동시 소음 발생의 빈도가 적어 차량 엔진마운트의 구동시 작동 소음 및 진동을 저감시키는 특징이 있다.

솔레노이드밸브, 조립, 락킹, 전자, 스트로크, 고주파, PWM, 공압식

Description

고주파 공압식 솔레노이드 밸브{Solenoid valve}

본 발명은 고주파 공압식 솔레노이드 밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 솔레노이드를 사용하는 모든 밸브에 적용가능하고, 다이어프램을 사용하므로써 작동시 플런저와 코어의 누설 발생을 최소화할 수 있고, 제품성능의 안정화를 이룰 수 있으며, 커플링 조립 방식으로 조립시 항상 일정한 위치에서 결합이 되므로 외부하중이 강하게 발생하더라도 동일위치에서 결합이 가능하고, 전자기장 발생 부품의 내부 조립 방식에 따른 기존 제품에 비해 기밀성이 뛰어나고 작동시 소음 발생의 빈도가 적어 차량 엔진마운트의 구동시 작동 소음 및 진동을 저감시키는 고주파 공압식 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 솔레노이드밸브는 솔레노이드코일에 전류를 인가시켜 전자력을 발생시키고 이러한 전자력을 이용하여 플런저를 직선 이동시킴으로써 유체의 유동경로를 변경하는 수단으로서 널리 사용되고 있다.

도 1 및 도 2는 가스의 유동을 단속하기 위한 솔레노이드밸브의 일예가 도시되어 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면 솔레노이드밸브는 캡(100)과, 플레이트스프링(210)과, 플런저(220)와, 바디(400)와, 요크(300) 및 코어(500)를 포함한다.

상기 캡(100)은 유체가 유출되는 복수개의 유출포트(101,102,103)와, 상기 복수개의 유출포트(101,102,103)와 각각 연통되는 밸브실이 형성되어 있다.

상기 플레이트스프링(210)은 플런저(220)의 상부에 구비되어 플런저(220)와 함께 바디(400)의 내부 상단에 구비되는 것으로, 자체적인 탄성복원력을 플런저(220)에 가함으로써 플런저(220)의 직선이동을 도와 플런저(220)의 직선이동을 위해 소비되는 전력을 절감하게 한다.

또한, 플레이트스프링(220)의 상부 가장자리는 고무에 의한 몰딩부(211)를 구비하여 캡(100)과 바디(400) 사이를 실링한다.

상기 플런저(220)는 상기 플레이트스프링(210)의 하부에 구비되어 코일의 전자력에 의해 직선이동되는 구성으로 상부는 밸브실 내에 직선이동됨으로서 유출포트(101,102,103) 중 어느 하나, 또는 후술하는 코어(500)의 상부를 개폐하여 코어(500)로부터 유출포트로의 유체 유동 및 유출포트(101,102,103)간의 유체 유동을 단속한다.

상기 바디(400)는 상부 양측에 다수개의 홈(411,421)을 형성한 플랜지(410,420)를 구비하고, 내부는 코일과 보빈과 상하부가 개방된 코어(500)가 구비된다.

상기 요크(300)는 코어(500)와 일체형으로 이루어진 구성으로 양측엔 상기 플랜지(410,420)에 형성된 다수개의 홈(411,421) 중 어느 하나에 삽입되어 고정됨 으로써 요크(300)와 바디(400)를 고정하는 1고정부(311,321)와, 상기 플랜지(410,420)에 형성된 다수개의 홈(411,421) 중 적어도 하나 이상의 홈에 삽입하고 캡(100)의 하부를 고정하는 2고정부(312,322)가 형성된다.

종래의 많은 솔레노이드밸브는 공입식 솔레노이드 밸브는 플런저 작동후 원위치로 복원하기 위한 일반 압축스프링의 탄성을 이용하였으며, 또한, 개폐되는 유로의 중심과 플런저의 실링부의 중심이 동심을 이루지 못하고 밀폐가 불완전하여 리크가 발생된다.

또한, 밸브 작동에 따른 유로의 개폐 기능을 하는 플레이트 스프링은 형상 변형 발생 및 조립상 문제점이 발생하여 엔진마운트 구동 기능의 역할 효율이 떨어져 성능 저감의 결과를 가져오게 된다.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서,

솔레노이드 밸브의 작동부인 플런저 부분의 구조를 기존 기술에 대비 다이어프램 탄성을 이용한 형상 복원력을 강화하여 밸브 작동시 플런저의 이동 효율을 높여 기존 제품이 갖고 있는 작동 불안정 요소를 해소하고, PWM 제어에 따른 주파수 대역 범위를 넓혀 고주파 대역의 작동 제어가 가능하며, 상기 솔레노이드 밸브 작동시의 기밀성 및 누설량이 저감되어 성능의 효율이 높아지는 고주파 공압식 솔레노이드 밸브를 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하고자, 본 발명은 고주파를 이용한 공압식 솔레노이드 밸브에 있어서,

상측부에 복수개의 유출포트가 형성되고, 하부에는 밸브실이 형성되며, 상기 밸브실의 하단면은 유출포트와 각각 연통되어 다수개의 유출공이 형성되는 캡과;

상기 캡의 하부에 결합되고, 내부가 중공되며, 외주연 하단부에 터미널부가 돌출 형성되어 상기 중공된 내부와 연통되고, 외주연 상단부에 외부의 대기압이 유입되도록 유입구가 돌출 형성되는 몸체와;

상기 밸브실의 유출공이 상측으로 삽입되고, 하단부가 몸체의 중공된 내부에 삽입되어 상,하로 구동되며, 외주연에 다수개의 관통홀이 형성되는 플런저와;

상기 캡의 하부면과 몸체의 상부면 사이에 구비되고, 상기 플런저의 외주연 에 끼워져 플런저의 작동후 원위치로 복원하기 용이하며, 상기 캡과 몸체 내의 공압이 누설되는 것을 방지하는 다이어프램과;

상기 몸체의 중공된 내부에 구비되면서 플런저의 하단부가 내부에 삽입되고, 외주면에 코일이 개재되어 몸체의 터미널부를 통해 전류가 인가되면 전자기장이 발생되어 플런저를 상측으로 구동시키는 보빈과;

상기 보빈의 내부 하단부에 구비되는 다수개의 코어;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 고주파 공압식 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 고주파 공압식 솔레노이드 밸브는 PWM 방식의 고주파 대역의 작동 주파수 제어가 가능하고, 상기 다이어프램의 탄성 복원을 통한 플런저의 밸브 개폐 제어 방식 적용으로 작동 성능을 높이고 밸브 기밀성을 높여 엔진마운트의 구동 기능을 효율적으로 전개해 나갈 수 있는 성능을 확보하고 공압 제어 솔레노이드 밸브의 활용 범위가 높아지는 효과가 있다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.

본 발명은 고주파를 이용한 공압식 솔레노이드 밸브에 있어서,

상측부에 복수개의 유출포트가 형성되고, 하부에는 밸브실이 형성되며, 상기 밸브실의 하단면은 유출포트와 각각 연통되어 다수개의 유출공이 형성되는 캡과;

상기 캡의 하부에 결합되고, 내부가 중공되며, 외주연 하단부에 터미널부가 돌출 형성되어 상기 중공된 내부와 연통되고, 외주연 상단부에 외부의 대기압이 유입되도록 유입구가 돌출 형성되는 몸체와;

상기 밸브실의 유출공이 상측으로 삽입되고, 하단부가 몸체의 중공된 내부에 삽입되어 상,하로 구동되며, 외주연에 다수개의 관통홀이 형성되는 플런저와;

상기 캡의 하부면과 몸체의 상부면 사이에 구비되고, 상기 플런저의 외주연에 끼워져 플런저의 작동후 원위치로 복원하기 용이하며, 상기 캡과 몸체 내의 공압이 누설되는 것을 방지하는 다이어프램과;

상기 몸체의 중공된 내부에 구비되면서 플런저의 하단부가 내부에 삽입되고, 외주면에 코일이 개재되어 몸체의 터미널부를 통해 전류가 인가되면 전자기장이 발생되어 플런저를 상측으로 구동시키는 보빈과;

상기 보빈의 내부 하단부에 구비되는 다수개의 코어;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 더욱 명확히 설명될 수 있을 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 솔레노이드밸브를 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 솔레노이드밸브를 나타낸 분해 사시도이다.

도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 고주파 공압식 솔레노이드 밸브(100)는 자동차 엔진마운트용으로 PWM 제어에 따른 주파수(고주파) 대역에 의해 진공압을 개폐하는 밸브로써, 캡(10)과, 몸체(20)와, 플런저(30)와, 다이어프램(60)과, 보빈(70)과, 코어(80)로 구성된다.

상기 캡(10)은 복수개의 유출포트(11,12,13)가 상부에 형성되고, 상기 복수개의 유출포트(11,12,13)와 각각 연통되는 밸브실(14)이 하부에 형성되며, 도 3 및 도 4를 참조하면 캡(10)의 유출포트(11,12,13) 중 두개의 유출포트(11,12)는 캡(10)의 하부측 유출공(11a,11b)과 서로 연통되고, 나머지 하나의 유출포트(13)는 캡(10)의 하부측 유출공(11c)과 연통된다.

여기서, 상기 유출포트(11,12,13)는 캡(10)의 하부측 밸브실(14)에 의해 각각 연통되는 구조이다.

상기 몸체(20)는 캡(10)의 하부에 결합되고, 상기 몸체(20)는 내부가 중공되는데 몸체(20)의 길이방향으로 관통되며, 상기 중공된 몸체(20)의 내부에 플런 저(30), 다이어프램(60), 보빈(70) 및 코어(80)가 구비된다.

여기서, 상기 몸체(20)의 관통된 하단부를 통해 상기의 구성이 삽입 후, 관통된 하단부를 버튼캡(10)에 의해 밀폐한다.

그리고, 상기 몸체(20)의 외주연 하단부에는 코일(71)에 전원을 인가할 수 있도록 터미널부(21)가 돌출 형성되고, 상기 터미널부(21)의 내부에는 전원핀(22)이 관통형성되며, 상기 전원핀(22)은 코일(71)이 감긴 보빈(70)에 연결된다.

또한, 상기 몸체(20)의 외주연 상단부에는 외부의 대기압 공기가 유입되도록 유입구(25)가 돌출 형성되고, 상기 유입구(25)는 플런저(30)의 관통홀(32)와 동일한 수평선상에 위치하여 평소에는 어셈블리(40)에 의해 유출공(11c)이 차단되다 솔레노이드밸브(100)의 작동시에 연통된다.

여기서, 상기 몸체(20)와 캡(10)은 상호 상,하부가 접촉된 상태에서 상기 몸체(20)와 캡(10)의 외주연에 클립(24)을 끼워 상호 커플링 방식으로 조립한다.

상기 플런저(30)는 도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 몸체(20)의 중공된 내부에 삽입되어 전원인 인가된 코일(71)의 전자기장에 의해 상,하로 구동되고, 상단부에는 삽입홈(31)이 형성되어 스토퍼(50)와 어셈블리(40)가 결합된다.

여기서, 상기 플런저(30)의 삽입홈(31)에는 도 3을 참고하여, 몸체(20)에서 돌출된 유출공(11c)이 삽입되고, 상기 플런저(30)의 하단부는 수직으로 길게 형성되어 몸체(20)의 중공된 내부에 삽입되어 구비된다.

그리고, 상기 어셈블리(40)는 원통형의 하우징(41)과, 상기 하우징(41)의 내부에 삽입되어 구비되는 스프링(42)과, 상기 스프링(42)의 상단부에 구비되어 스프 링(42)의 탄성에 의해 하우징(41)의 내,외부로 구동되는 지지판(43)으로 구성된다. 이때, 상기 어셈블리(40)는 코일(71)의 전자기장에 의해 플런저(30)가 상부로 구동되면, 상기 지지판(43)의 상단부에 돌출된 유출공(11c)이 접촉되어 상기 지지판(43)이 하우징(41)의 내부로 이송되면서 상기 플런저(30)를 탄성적으로 지지한다.(이하에서 구동방법을 상세히 기술한다.)

또한, 상기 어셈블리(40)의 상단부에는 스토퍼(50)가 구비되고, 상기 스토퍼(50)는 플런저(30)의 삽입홈(31)에 결합되어 고정되며, 상기 플런저(30)의 상부 구동시, 어셈블리(40)가 상측으로 구동되는 것을 차단한다.

그리고, 상기 플런저(30)의 외주연 즉, 어셈블리(40)가 삽입된 수평부위에는 다수개의 관통홀(32)이 원주방향으로 상호 이격되어 형성되고, 상기 관통홀(32)은 삽입홈(31)과 관통된다.

여기서, 상기 플런저(30)의 외주연은 다단으로 단턱지게 형성되어 다이어프램(60)의 중앙부가 관통되어 결합되고, 상기 삽입홈(31)의 내주연도 다단으로 단턱지게 형성되어 어셈블리(40) 및 스토퍼(50)가 지지된다.

상기 다이어프램(60)은 도 3에 도시한 바와 같이, 캡(10)의 하부면과 몸체(20)의 상부면 사이에 구비되고, 상기 플런저(30)의 외주연에 끼워지도록 중앙부가 연결홀(61)이 형성되며, 상기 플런저(30)의 상,하 구동 후 원위치로 복원하는데 뛰어나고, 상기 캡(10)과 몸체(20) 내의 공기 압력이 누설되는 것을 방지한다.

여기서, 상기 다이어프램(60)은 도너츠 형태의 원형 판으로 형성되고, 고무 재질의 판으로 연결홀(61)의 중앙부가 플런저(30)에 끼워져 지지되도록 일측으로 돌출 형성되며, 상기 다이어프램(60)의 형태는 플런저(30)를 원위치로 복원시키는 기능과 강도에 따라 다양한 형태로 제작된다.

상기 보빈(70)은 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 몸체(20)의 중공된 내부에 구비되어 내부에 플런저(30)의 하단부가 삽입되고, 외주면에 코일(71)이 개재되어 몸체(20)의 터미널부(21)를 통해 전류가 인가되면 전자기장이 발생되며, 상기 전자기장에 의해 플런저(30)가 상측으로 구동된다.

이때, 상기 보빈(70)의 내부에 삽입된 플런저(30)의 하단부 외주연과 보빈(70)의 내주연 사이에는 플런저(30)의 상,하 구동시 가이드 역할도 하면서 코일(71)의 전자기장을 플런저(30)에 전달해주는 요크(90)가 더 설치된다.

상기 코어(80)는 도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 보빈(70)의 내부 하단부에 구비되고, 상기 코어(80)는 다수개로 형성되어 적층되며, 최상측의 코어(80) 상단부에 상기 플런저(30)의 하단부가 삽입되어 지지된다.

여기서, 상기 최하단의 코어(80) 하단부에는 다수개의 코어(80)가 보빈(70)의 내주연 하단부에 구비되면서 몸체(20)의 중공된 내부에 구비되도록 프레임(81)과 로드(82)가 적층되어 코어(80)를 지지한다.

그리고, 상기 코어(80)는 간략하게 설명하면, 코일(71) 내에 전류가 흐르면 주위에는 자속이 발생되는데, 전류의 변화에 따라 자속이 변화할 때는 코일(71) 내에 기전력이 발생하고, 이런 현상을 전자유도라고 하며, 상기 전자유도 작용을 이용해서 AC(교류)전압과 전류를 일정한 비율로 변성하는 장치이다.

이하에서는 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 솔레노이드밸브(100)의 구동방법을 도면을 참고하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 솔레노이드밸브의 구동을 나타낸 개략도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 상기 솔레노이드밸브(100)는 몸체(20)의 하단부에 형성된 터미널부(21)에 전원이 인가되면 코일(71)에서 전자기장이 발생되어 플런저(30)와 다수개의 코어(80) 간에 전자석 반응이 발생하여 플런저(30)가 주어진 작동 거리에 따라 상측으로 이동하고, 상기 이동된 플런저(30)에 의해 어셈블리(40)가 스프링(42)의 탄성에 의해 하측으로 내려가면서 플런저(30)의 관통홀(32) 부분이 열리게 되어 대기압 유로가 열리게 된다.

그렇게 대기압 유로가 열리면 진공 펌프에 의한 진공압이 형성되어 솔레노이드밸브(100) 부분에 주어진 진공압이 들어차면 터미널부(21)에 인가되던 전원이 해제되면서 플런저(30)가 다시 하측으로 이동하게 되고, 동시에 어셈블리(40)가 스프링(42)에 의해 다시 상측으로 이동하면서 플런저(30)의 관통홀 부분을 닫히게 한다.

그런 다음, 대기압 유로가 차단된 상태에서 엔진마운트의 연결 포트인 캡(10)의 유출포트(11,12,13)를 통해 진공압이 전개되는 것이다.

도 1 및 도 2는 종래의 솔레노이드밸브 및 솔레노이드밸브의 결합구조를 나타낸 도면이고,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 솔레노이드밸브를 나타낸 단면도이고,

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 솔레노이드밸브를 나타낸 분해 사시도이고,

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 솔레노이드밸브의 구동을 나타낸 개략도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 캡 20 : 몸체

30 : 플런저 40 : 어셈블리

50 : 스토퍼 60 : 다이어프램

70 : 보빈 80 : 코어

90 : 요크 100 : 솔레노이드 밸브

Claims (3)

1. 고주파를 이용한 공압식 솔레노이드 밸브(100)에 있어서,

   상측부에 복수개의 유출포트(11,12,13)가 형성되고, 하부에는 밸브실(14)이 형성되며, 상기 밸브실(14)의 하단면은 유출포트(11,12,13)와 각각 연통되어 다수개의 유출공(11a,11b,11c)이 형성되는 캡(10)과;

   상기 캡(10)의 하부에 결합되고, 내부가 중공되며, 외주연 하단부에 터미널부(21)가 돌출 형성되어 상기 중공된 내부와 연통되고, 외주연 상단부에 외부의 대기압이 유입되도록 유입구(25)가 돌출 형성되는 몸체(20)와;

   상기 밸브실(14)의 유출공(11c)이 상측으로 삽입되고, 하단부가 몸체(20)의 중공된 내부에 삽입되어 상,하로 구동되며, 외주연에 다수개의 관통홀(32)이 형성되는 플런저(30)와;

   상기 캡(10)의 하부면과 몸체(20)의 상부면 사이에 구비되고, 상기 플런저(30)의 외주연에 끼워져 플런저(30)의 작동후 원위치로 복원하기 용이하며, 상기 캡(10)과 몸체(20) 내의 공압이 누설되는 것을 방지하는 다이어프램(60)과;

   상기 몸체(20)의 중공된 내부에 구비되면서 플런저(30)의 하단부가 내부에 삽입되고, 외주면에 코일(71)이 개재되어 몸체(20)의 터미널부(21)를 통해 전류가 인가되면 전자기장이 발생되어 플런저(30)를 상측으로 구동시키는 보빈(70)과;

   상기 보빈(70)의 내부 하단부에 구비되는 다수개의 코어(80);

   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고주파 공압식 솔레노이드 밸브.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 플런저(30)의 내부에는 유출공(11c)의 끝단부에 구비되어 플런저(30)가 상,하 구동시 탄성적으로 지지되도록 내부에 스프링(42)이 형성된 어셈블리(40)가 설치되고, 상기 어셈블리(40)의 상단부에는 스토퍼(50)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 고주파 공압식 솔레노이드 밸브.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 플런저(30)의 외주연과 보빈의 내부연 사이에는 플런저(30)의 상,하 구동시 가이드 역할 및 코일(71)의 전자기장을 플런저(30)에 전달해주는 요크(90)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 고주파 공압식 솔레노이드 밸브.

Images