KR101114841B1

KR101114841B1 - 솔레노이드 밸브

Info

Publication number: KR101114841B1
Application number: KR1020110082069A
Authority: KR
Inventors: 이창훈; 노의동; 권영석; 이승범
Original assignee: 주식회사 유니크
Priority date: 2011-08-18
Filing date: 2011-08-18
Publication date: 2012-03-06

Abstract

본 발명은 자동변속기 내의 압력을 일정하게 유지하기 위한 압력조절용 밸브기구로 사용되는 솔레노이드 밸브에 관한 것으로, 솔레노이드와, 상기 솔레노이드에 의해 작동되는 밸브로 구성된다.
상기 솔레노이드는, 외주면에 코일이 감긴 보빈과, 상기 보빈의 내부에 삽입되고 상기 보빈의 일단에서 타단까지 연장된 중공의 코어와, 상기 코어의 내부에서 왕복운동을 하는 플런저와, 상기 코어의 밀폐된 일단을 관통하도록 결합되고 상기 플런저와 접촉하여 상기 플런저의 왕복운동시 밸브를 작동시키는 로드와, 상기 코어의 개방된 타단에 결합된 캡을 포함한다. 이때, 상기 코어는 외주면에 자력강화홈이 형성되거나 내주면에 자력유도홈이 형성될 수 있다. 또는, 상기 코어의 외주면에 자력강화홈이 형성되고, 상기 코어의 내주면 중 상기 자력강화홈과 대응되는 위치에 자력유도홈이 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 보빈의 내부에 삽입되는 코어가 보빈의 일단에서 타단까지 연장된 길이로 형성되고, 플런저의 이동공간이 보빈의 내부에 형성되므로, 플런저 이동공간의 직진도를 향상시켜 플런저와 코어 사이의 간섭을 최소화할 수 있다.

Description

솔레노이드 밸브{SOLENOID VALVE}

본 발명은 솔레노이드 밸브에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 자동변속기 내의 압력을 일정하게 유지하기 위한 압력조절용 밸브기구로 사용되는 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 변속기는 엔진에서 발생하는 동력을 속도에 따라 필요한 회전력으로 변환하여 전달하는 장치이다. 이러한 변속기에는, 변속과정이 운전자에 의해 수동적으로 이루어지는 수동변속기와, 일정한 패턴에 의해 자동적으로 이루어지는 자동변속기가 있다. 이 중에서 자동변속기는 토크 컨버터, 작동기구, 유성기어장치, 유압제어기구, 전자제어장치를 포함하며, 상기 유압제어기구에는 자동변속기 내의 압력을 일정하게 유지하기 위한 압력조절용 밸브기구가 마련된다.

솔레노이드 밸브는 상술한 압력조절용 밸브기구 중 하나로, 그 내부 구조에 따라 스풀 타입, 볼 타입, 포핏 타입 등으로 구분된다. 스풀 타입의 솔레노이드 밸브는 선행기술문헌(대한민국등록특허공보 제10-1009266호, 2011.01.12)에 기재된 바와 같이, 전원의 인가 여부에 따라 플런저가 삽입 또는 돌출되는 솔레노이드와, 솔레노이드에 결합되고 유체 이동 통로가 형성된 홀더와, 홀더 내부에 설치되어 솔레노이드에 의해 이동하며 유체의 이동을 단속하는 스풀로 구성된다. 또한, 솔레노이드는, 자력을 발생시키기 위해 코일이 감긴 보빈과, 보빈의 양단에 각각 결합된 코어 및 요크와, 코어 및 요크의 내부에 이동 가능하게 설치된 플런저와, 플런저의 이동시 스풀을 이동시키는 로드를 포함한다.

그런데 상술한 구성의 솔레노이드 밸브는 코어와 요크에 의해 형성된 공간 내에서 플런저가 이동하는 구조이므로, 플런저의 이동공간을 형성하는 코어와 요크의 중심(수직방향 중심)이 서로 어긋날 경우 플런저와 코어(또는 요크) 사이에 간섭이 발생한다. 특히, 어긋나는 정도가 심할 경우 플런저가 코어의 하단이나 요크의 상단에 걸려 솔레노이드가 오작동을 일으킬 수 있다.

대한민국등록특허공보 제10-1009266호(2011.01.12)

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 플런저의 이동공간을 형성하는 코어와 요크를 일체로 형성함으로써 플런저가 왕복운동을 하는 과정에서 코어와의 간섭을 방지할 수 있는 솔레노이드 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 솔레노이드 밸브는 전원 인가시 밸브를 작동시키는 솔레노이드를 포함하여 구성된다.

상기 솔레노이드는, 외주면에 코일이 감긴 보빈과, 상기 보빈의 내부에 삽입되고 상기 보빈의 일단에서 타단까지 연장된 중공의 코어와, 상기 코어의 내부에서 왕복운동을 하는 플런저와, 상기 코어의 밀폐된 일단을 관통하도록 결합되고 상기 플런저와 접촉하여 상기 플런저의 왕복운동시 밸브를 작동시키는 로드와, 상기 코어의 개방된 타단에 결합된 캡을 포함한다.

상술한 구성 중 상기 코어는 외주면에 자력강화홈이 형성되거나 내주면에 자력유도홈이 형성된 구조일 수 있다. 또한, 상기 코어는 외주면에 자력강화홈이 형성되고, 상기 자력강화홈과 대응되는 위치의 내주면에 자력유도홈이 형성된 구조일 수 있다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 보빈의 내부에 삽입되는 코어가 보빈의 일단에서 타단까지 연장된 길이로 형성되고, 플런저의 이동공간이 보빈의 내부에 형성되므로, 플런저 이동공간의 직진도를 향상시켜 플런저와 코어 사이의 간섭을 최소화할 수 있다.

또한, 플런저와 로드가 서로 분리된 구조로 이루어져 플런저와 로드의 중심이 다소 어긋나더라도 플런저의 왕복운동에 아무런 영향을 주지 않으므로 오작동의 우려가 없고, 플런저와 로드 제작시 정밀 가공이 필요치 않아 제작비용 및 제작시간을 절감할 수 있다.

또한, 코어의 외주면에 자기장이 집중될 수 있도록 자력강화홈이 형성되고, 내주면에 자기장을 용이하게 유도할 수 있도록 자력유도홈이 형성되는 바, 자력강화홈과 자력유도홈을 통해 고압 및 고유량을 제어하기 위한 충분한 자기력을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 솔레노이드 밸브 중 솔레노이드 부분을 확대한 도면.
도 3은 도 2에 도시된 "A"부분을 확대 도시한 도면.
도 4는 도 1에 도시된 솔레노이드 밸브 중 밸브 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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 솔레노이드 밸브 중 솔레노이드 부분을 확대한 도면이며, 도 3은 도 2에 도시된 "A"부분을 확대 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브는, 솔레노이드(100)와, 솔레노이드(100)에 의해 작동되는 밸브(200)로 구성된다.

솔레노이드(100)는 전원 인가시 자기장을 발생하여 플런저(150)를 이동시키고, 플런저(150)와 접촉된 로드(160)를 이용하여 밸브(200)를 작동시키는 장치이다. 도 2와 도 3을 참조하여 그 구성을 살펴보면, 케이스(110)와, 케이스(110)의 내부에 설치된 보빈(120)과, 보빈(120)의 외주면에 감긴 코일(130)과, 보빈(120)의 상단을 통해 삽입된 코어(140)와, 코어(140)의 내부에 설치된 플런저(150)와, 코어(140)의 상단을 관통하도록 결합된 로드(160)와, 보빈(120)의 하단에 결합된 캡(170)을 포함한다.

케이스(110)는 보빈(120), 코일(130), 코어(140), 플런저(150), 로드(160) 및 캡(170)을 포함하는 솔레노이드(100)의 각종 부품이 내장될 수 있도록 일정한 길이를 가진 튜브(tube) 형상으로 형성된다. 그 상단과 하단은 상술한 각종 부품의 설치 및 조립이 용이하도록 개방되되 개방된 상단을 통해 삽입된 홀더를 고정할 수 있도록, 그리고 케이스(110)에 내장된 각종 부품의 이탈을 방지할 수 있도록 코킹(caulking)이 된다. 이와 같이 케이스(110)의 상단과 하단을 코킹 하는 이유는 솔레노이드(100)를 통해 압력이 누출되거나 솔레노이드(100) 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위함이다.

보빈(120)은 코일(130)과 코어(140) 사이의 전기적 소통을 방지하기 위한 절연수단이다. 보빈(120)은 내부에 코어(140)가 삽입될 수 있도록 튜브 형상으로 형성된다. 또 보빈(120)의 외주면에 코일(130)이 일정한 두께로 감길 수 있도록 보빈(120)보다 큰 직경의 플랜지(122,124)가 상단과 하단 외주면에 각각 마련된 스풀(spool) 형상으로 형성된다.

코일(130)은 솔레노이드(100)에 전원이 인가될 경우 보빈(120)의 주위로 자기장을 발생시키는 수단으로, 상술한 바와 같이 보빈(120)의 외주면에 일정한 두께로 감긴다. 이때, 코일(130)에서 발생하는 자기장의 세기는 코일(130)을 따라 흐르는 전류의 세기 및 보빈(120)에 감긴 코일(130)의 수에 비례한다.

코어(140)는 상면이 밀폐된 튜브 형상으로 형성되며, 보빈(120)에 삽입된 상태에서 코어(140)의 하단이 보빈(120)의 하단까지 연장되고, 상단이 보빈(120)의 상부로 돌출되도록 보빈(120)보다 길게 형성된다. 코어(140)의 상단 외주면에는 보빈(120)의 플랜지(122)보다 큰 직경의 플랜지(142)가 형성된다. 또한, 코어(140)의 상단 중앙에는 로드(160)가 결합되는 관통공(144)이 형성되고, 관통공(144)의 내주면에는 로드(160)의 왕복운동시 마찰을 감소시키기 위한 부시(146)가 설치된다.

한편, 상술한 코어(140)의 외주면에는 코일(130)에서 발생한 자기장이 집중될 수 있도록 자력강화홈(148a)이 형성된다. 또한, 코어(140)의 내주면에는 코일(130)에서 발생한 자기장이 유도될 수 있도록 자력유도홈(148b)이 형성된다. 즉, 자력강화홈(148a)과 자력유도홈(148b)은 코어(140)의 측벽 두께를 얇게 만들어 자력강화홈(148a)과 자력유도홈(148b) 주변의 자기력선의 밀도를 높임으로써 자력을 강화하거나 유도한다. 이는 자기력선이 통과하는 면적을 줄어들수록 자기력선의 밀도가 높아지는 원리를 이용한 것이다. 특히, 본 실시예에서는 자력강화홈(148a)과 자력유도홈(148b)이 코어(140)의 중단(플런저(150)의 최대 상승 높이)에 형성되므로 플런저(150)를 더욱 용이하게 상승시킬 수 있다. 또한, 자력강화홈(148a)이 자력유도홈(148b)의 중심으로 갈수록 폭이 좁아지는 테이퍼 형상으로 형성되므로, 자력유도홈(148b)의 중심으로 갈수록 코어(140)의 측벽 두께가 얇아져 자기장의 집중도를 더욱 향상시킬 수 있다. 따라서, 코어(140)의 외주면과 내주면에 자력강화홈(148a)과 자력유도홈(148b)을 형성할 경우 고압 및 고유량을 제어하기 위한 충분한 자기력을 확보할 수 있다.

플런저(150)는 전원 인가시 코일(130)에서 발생한 자기장에 의해 상승하여 로드(160)를 이동시키는 수단이다. 이러한 플런저(150)는 후술할 캡(170)의 가이드(172)에 끼워질 수 있도록 튜브 형상으로 형성되고, 그 내주면에는 가이드(172)와의 마찰을 감소시키기 위한 부시(152)가 설치된다. 또한, 플런저(150)의 상단은 로드(160)와의 접촉이 용이하도록 밀폐된 구조로 형성된다. 이때, 플런저(150)는 코어(140)의 내경보다 작은 직경으로 형성되어, 코어(140)와 플런저(150) 사이에 소정의 간극(154)이 마련된다. 이 간극(154)은 플런저(150)가 왕복운동을 하는 과정에서 코어(140)와의 접촉에 의한 작동저항을 최소화하기 위한 것임과 동시에, 플런저(150)가 왕복운동을 과정에서 플런저(150)의 상부 또는 하부에 충전된 유체의 압축에 의한 작동저항을 최소화하기 위한 것이다.

로드(160)는 소정의 길이로 형성된 원형단면의 금속 막대이다. 로드(160)는 상술한 바와 같이 관통공(144)을 통해 코어(140)의 상단을 관통하도록 결합되고, 플런저(150)에 의해 왕복운동을 하며 스풀(220)을 상승 또는 하강시킨다.

캡(170)은 소정 두께를 가진 원판형상이고, 상면 중앙에는 플런저(150)의 이동을 안내하는 가이드(172)가 돌출된다. 또한, 가이드(172)를 중심으로 캡(170)의 상면 둘레에는 코어(140)와의 결합을 위한 결합돌기(174)가 돌출된다.

상술한 바와 같은 구성의 솔레노이드(100)는, 보빈(120)의 내부에 삽입되는 코어(140)가 보빈(120)의 일단에서 타단까지 연장된 길이로 형성되고, 플런저(150)의 이동공간이 코어(140)의 내부에 형성되므로, 플런저(150) 이동공간의 직진도를 향상시켜 플런저(150)와 코어(140) 사이의 간섭을 최소화할 수 있다. 특히, 플런저(150)와 코어(140) 사이에 소정의 간극(154)이 마련되고, 플런저(150)가 캡(170)에 형성된 가이드(172)를 따라 이동하므로 코어(140)와의 간섭에 따른 오작동의 우려가 전혀 없다.

또한, 상술한 솔레노이드(100)는 플런저(150)와 로드(160)가 분리된 구조를 이루어져 플런저(150)와 로드(160)의 중심이 다소 어긋나더라도 플런저(150)의 왕복운동에 아무런 영향을 주지 않으므로 오작동 및 오작동에 따른 각종 부품의 파손 우려가 없다. 뿐만 아니라 플런저(150)와 로드(160) 제작시 정밀 가공이 필요치 않으므로 제작이 용이하고 제작비용 및 제작시간을 절감할 수 있다.

도 4는 도 1에 도시된 솔레노이드 밸브 중 밸브 부분을 확대한 도면으로, 도 1과 도 4를 참조하여 밸브(200)에 대해 살펴보면 다음과 같다.

밸브(200)는 복수의 유로를 가진 밸브바디(미도시) 측에 장착되어, 외부의 유압공급원에서 공급되는 유체에 소정의 제어압력을 인가하여 클러치(미도시) 측으로 공급되도록 하기 위한 부분이다. 이러한 밸브(200)는, 홀더(210)와, 홀더(210)의 내부에 이동가능하게 구비된 스풀(220)과, 스풀(220)의 상부에 각각 구비된 스프링(230) 및 압력조절스크루(240)를 포함한다.

홀더(210)는 그 내부에서 스풀(220)이 이동할 수 있도록 원통형상으로 형성된다. 이러한 홀더(210)의 내부에는 배출챔버(250), 제어챔버(260), 공급챔버(270), 피드백챔버(280)가 하부에서 상부로 순차적으로 형성된다. 이때, 배출챔버(250)의 측면에는 잔압이 부분적으로 배출하기 위한 배출포트(252)가 형성되고, 제어챔버(260)의 측면에는 변속기의 클러치(미도시) 측으로 접속되어 클러치 압력을 조절하는 제어포트(262)가 형성되며, 제어챔버(260)의 다른 측면에는 후술할 피드백유로(284)와 연결되는 제어유로(264)가 형성된다. 또한, 공급챔버(270)의 측면에는 외부의 유압공급원과 접속되는 공급포트(272)가 형성되고, 피드백챔버(280)의 측면에는 밸브바디(미도시)에 장착될 경우 밸브바디의 장착면에 의해 폐쇄되는 개구부(282)가 형성되며, 피드백챔버(280)의 측면에는 제어유로(264)와 연결되는 피드백유로(284)가 형성된다.

상술한 홀더(210)의 상부 내측에는 스풀(220)의 외주면에 묻어 있는 오일이 일시적으로 잔류하는 공간인 제1보조배출챔버(292)가 형성되고, 그 측면에는 제1보조배출챔버(292)에 잔류한 오일을 배출하여 스풀(220)이 자유롭게 이동할 수 있도록 하는 제1보조배출포트(294)가 형성된다. 홀더(210)의 하부 내측에는 제2보조배출챔버(296)가 형성되고, 그 측면에는 스풀(220)의 외주면에 묻어 있는 오일 또는 그 외 각종 이물질들을 외부로 배출하며 잔압도 제거하는 제2보조배출포트(298)가 형성된다. 또한, 홀더(210)의 상부 개구된 영역에는 제어포트(262)를 통해 클러치 측으로 인가되는 제어압력을 조절하는 압력조절스크루(240)가 설치된다. 또한, 이러한 압력조절스크루(240)와 스풀(220) 사이에는 스풀(220)을 하향으로 탄성 지지함과 동시에 스풀(220)의 이동시 발생하는 충격을 흡수하는 스프링(230)이 설치된다.

스풀(220)은 홀더(210) 내부에서 이동 가능하게 설치되며, 그 외주면에 하나 이상의 환형홈(222,224)이 형성된다. 상술한 환형홈(222,224)은 상부에서 하부로 순차적으로 형성된 제1환형홈(222) 및 제2환형홈(224)을 포함하며, 이러한 제1 및 제2환형홈(222,224)은 유체의 흐름을 전환하거나 배출포트(252), 제어포트(262) 및 공급포트(272)를 개폐시킨다.

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: 솔레노이드 110: 케이스
120: 보빈 122,124: 플랜지
130: 코일 140: 코어
142: 플랜지 144: 관통공
146: 부시 148a: 자력강화홈
148b: 자력유도홈 150: 플런저
152: 부시 154: 간극
160: 로드 170: 캡
172: 가이드 174: 결합돌기
200: 밸브 210: 홀더
220: 스풀 230: 스프링
240: 압력조절스크루 250: 배출챔버
260: 제어챔버 270: 공급챔버
280: 피드백챔버

Claims

솔레노이드 및 상기 솔레노이드에 의해 작동되는 밸브를 포함하는 솔레노이드 밸브에 있어서,
상기 솔레노이드는,
외주면에 코일이 감긴 보빈;
상기 보빈의 내부에 삽입되고, 상기 보빈의 일단에서 타단까지 연장된 중공의 코어;
상기 코어의 내부에서 왕복운동을 하는 플런저;
상기 코어의 밀폐된 일단을 관통하도록 결합되고, 상기 플런저와 접촉하여 상기 플런저의 왕복운동시 밸브를 작동시키는 로드; 및
상기 코어의 개방된 타단에 결합된 캡을 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
청구항 1에 있어서,
상기 코어는 외주면에 자력강화홈이 형성된 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
청구항 1에 있어서,
상기 코어는 내주면에 자력유도홈이 형성된 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
청구항 1에 있어서,
상기 코어의 외주면에 자력강화홈이 형성되고, 상기 코어의 내주면 중 상기 자력강화홈과 대응되는 위치에 자력유도홈이 형성된 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 있어서,
상기 플런저의 이동을 안내하는 가이드가 상기 캡의 일면에 형성된 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
청구항 5에 있어서,
상기 가이드는 봉 형상이고, 상기 플런저는 일단이 밀폐된 튜브 형상인 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
청구항 6에 있어서,
상기 플런저의 내주면에는 상기 가이드와의 마찰을 감소시키기 위한 부시가 설치된 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
청구항 7에 있어서,
상기 코어와 상기 플런저 사이에 간극이 형성된 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 있어서,
상기 코어의 밀폐된 일단에는 관통공이 형성되고, 상기 관통공의 내주면에는 상기 로드와의 마찰을 감소시키기 위한 부시가 설치된 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
청구항 9에 있어서,
상기 코어의 일단은 상기 보빈의 외부로 돌출되고, 상기 코어의 일단 외주면에는 플랜지가 형성된 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.