KR101155117B1 - 피에조밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피에조밸브에 관한 것이다. 본 발명은, 적어도 하나의 포트가 마련되고, 포트와 연통된 내부공간(50a)을 갖는 밸브바디(50); 상기 밸브바디(50)의 포트를 개폐하는 밸브부재; 상기 밸브부재에 일단부가 연결되고, 전압이 인가됨에 따라 일단부가 일측이나 타측으로 휨변형하면서 밸브부재를 이동시키는 판상의 피에조(80) 및; 상기 피에조(80)의 타단부를 고정위치의 조정이 가능한 상태로 상기 밸브바디(50)에 고정하는 패스너;를 포함하고, 패스너는 절연스틱과 포스트와 탄성체 및 스토퍼를 포함한다. 본 발명은, 패스너에 의해 피에조(80)의 고정위치를 조정하면서 피에조(80)를 밸브바디(50)에 고정할 수 있다.

Description

피에조밸브 { PIEZO VALVE }

본 발명은 피에조밸브에 관한 것으로서, 좀더 자세하게는 전압에 의해 작동하는 피에조가 내장된 피에조밸브에 관한 것이다.

특히, 피에조의 고정방식이 기존의 피에조밸브와 달리 구성되어 피에조의 성능을 향상시킬 수 있는 피에조밸브에 관한 것이다.

일반적으로 피에조밸브는 전압에 의해 휨변형하는 피에조에 의해 유로를 개폐한다. 이러한 피에조밸브는 최근들어 차량에 설치되어 차량의 엔진으로 공급되는 연료를 제어하거나 차량에 설치된 등받이의 에어백으로 공급되는 공기를 제어한다.

첨부된 도 1은 일반적인 피에조밸브의 구성을 도시한 단면도로서, 피에조밸브는 도시된 바와 같이 케이스(2)에 내장된 판상의 피에조(7)가 인가되는 전압에 의해 일단부가 휨변형하면서 케이스(2)의 밸브시트(4A, 5A)를 개폐한다. 이러한 피에조밸브는 도시된 바와 같이 케이스(2) 양측의 밸브시트(4A, 5A)를 개폐하도록 구성될 수 있으며, 도시된 바와 달리 하나의 밸브시트(4A, 5A)만을 개폐하도록 구성될 수도 있다.

이와 같은 피에조밸브는 도시된 바와 같이 피에조(7)의 타단부가 고무판(8)에 의해 케이스(2)에 고정될 수 있으며, 이와 달리 에폭시와 같은 경화재에 의해 타단부가 케이스(2)에 고정될 수도 있다.

그러나, 이러한 피에조밸브는 피에조(7)의 타단부를 고무판(8)이나 에폭시와 같은 경화재로 케이스(2)에 고정하므로 피에조(7)의 고정이 매우 불편할 뿐만 아니라 피에조(7)의 고정위치를 조정할 수 없다는 문제가 있다.

한편, 최근에는 케이스(2)의 내부에 미도시된 회로기판 및 압력센서가 내장된 피에조밸브가 판매되고 있다. 이러한 피에조밸브는 회로기판을 통해 피에조(7)에 전압이 공급되며, 압력센서를 통해 케이스(2) 내부의 압력을 확인할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 이러한 피에조밸브는 회로기판 및 압력센서에 유체가 소통되므로 회로기판 및 압력센서의 수명이 단축될 뿐만 아니라 액상의 유체는 제어할 수 없다는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 피에조를 고정하는 부재가 피에조의 고정위치를 조절하면서 고정할 수 있는 피에조밸브를 제공하기 위함이 그 목적이다.

특히, 피에조를 고정하는 부재가 조립식으로 피에조를 고정할 수 있도록 구성된 피에조밸브를 제공하기 위함이 그 목적이다.

또, 피에조가 직접적으로 밸브부재를 이동시키거나 매개체에 의해 밸브부재를 이동시키도록 구성된 피에조밸브를 제공하기 위함이 그 목적이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 피에조밸브는, 전압에 의해 개폐작동하는 밸브에 있어서, 유체가 소통되는 적어도 하나의 포트가 마련되고, 포트와 연통된 내부공간을 갖는 밸브바디; 상기 밸브바디의 포트를 개폐하는 밸브부재; 전압이 인가됨에 따라 일단부가 일측이나 타측으로 휨변형하면서 밸브부재를 이동시키는 판상의 피에조 및; 상기 피에조의 고정위치 조정이 가능하도록, 상기 피에조의 타단부를 밸브바디에 이동가능하게 고정하는 패스너;를 포함하고, 상기 패스너는, 상기 피에조의 타단부에 일체적으로 결합되어 피에조의 타단부를 절연상태로 보호하는 절연스틱; 상기 밸브바디에 고정되어 상기 절연스틱이 관통상태로 끼워지는 포스트; 상기 피에조의 타단부가 이동이 가능하도록, 상기 포스트에 끼워진 상기 절연스틱을 탄력적으로 지지하는 탄성체 및; 상기 탄성체의 반대편에서 상기 절연스틱을 가압하여 절연스틱이 상기 포스트에서 이탈되는 것을 방지하는 스토퍼;를 포함한다.

상기 스토퍼는 예컨대, 상기 포스트의 단부에 체결되는 스냅링이나 너트;로 구성할 수 있다.

본 발명은, 상기 피에조에 결합되어 휨변형되는 피에조에 의해 상기 밸브부재를 이동시키는 쉬프트 및; 상기 쉬프트를 상기 밸브부재에 연결하는 연결부재;를 더 포함하여 구성할 수 있다.

상기 쉬프트는 예컨대, 상기 밸브부재가 중앙에 삽입되고, 상기 연결부재에 의해 밸브부재와 연결되는 포크;로 구성할 수 있으며, 상기 연결부재는 예컨대, 상기 밸브부재에 돌출형성되어 상기 포크에 걸리는 걸림돌기;로 구성할 수 있다.

전술한 바와 같은 본 발명에 의한 피에조밸브는, 피에조의 타단부가 패스너에 의해 고정되므로 피에조의 타단부가 휨변형하는 것을 방지할 수 있으며, 특히 피에조의 타단부에 결합된 패스너의 절연스틱이 탄성체에 지지된 상태로 스토퍼에 의해 고정되므로 피에조의 고정위치를 조절하면서 케이스의 내부에 피에조를 고정할 수 있다.

또, 피에조가 쉬프트 및 연결부재를 통해 밸브부재를 이동시키므로 밸브부재 및 피에조를 분리하여 구성할 수 있으며, 이에 따라 피에조나 밸브부재를 유량이나 유체특성에 따라 좀더 자유롭게 변형시킬 수도 있다.

도 1은 일반적인 피에조밸브의 단면도;
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 피에조밸브의 분해사시도;
도 3은 도 2에 도시된 피에조와 쉬프트 및 패스너의 사시도;
도 4는 도 2의 A-A'선 단면도;
도 5는 도 2의 B-B'선 단면도;
도 6은 도 2에 도시된 피에조의 작동상태를 도시한 A-A'선 단면도;
도 7은 도 2에 도시된 피에조의 작동상태를 도시한 B-B'선 단면도; 및
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 피에조밸브의 종단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 피에조밸브를 설명하면 다음과 같으며, 첨부된 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 피에조밸브의 분해사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 피에조와 쉬프트 및 패스너의 사시도이며, 도 4는 도 2의 A-A'선 단면도이다. 그리고, 도 5는 도 2의 B-B'선 단면도이고, 도 6은 도 2에 도시된 피에조의 작동상태를 도시한 A-A'선 단면도이며, 도 7은 도 2에 도시된 피에조의 작동상태를 도시한 B-B'선 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 피에조밸브는 도시된 바와 같이 분할구성된 밸브바디(50); 밸브부재(60); 피에조(80) 및; 패스너(90)로 구성된다.

밸브바디(50)는 예컨대, 도시된 바와 같이 케이스(52)와 일측커버(54) 및 타측커버(56)로 구성할 수 있다.

케이스(52)는 도시된 바와 같이 내부공간(50a)이 형성된다. 케이스(52)는 도시된 바와 같이 일측이 개방되어 내부공간(50a)이 외부로 노출된다. 케이스(52)는 내부공간(50a)이 도시된 바와 같이 복수로 구성될 수 있으며, 이와 달리 단수로 구성될 수도 있다. 이러한 내부공간(50a)은 복수로 구성될 경우 도시된 바와 같이 병렬상태로 연속해서 구성되는 것이 바람직하다.

케이스(52)는 도시된 바와 같이 일측면에 압축공기가 유입되는 펌프 포트(P1)와 공기가 배기되거나 유입되는 양방향 포트(P2)가 마련될 수 있다.

여기서, 전술한 펌프 포트(P1)는 미도시된 펌프에서 펌핑된 압축공기가 유입되는 유로이다. 그리고, 전술한 양방향 포트(P2)는 펌프 포트(P1)에서 유입된 압축공기를 미도시된 등받이의 에어백으로 공급하거나 에어백에 충전된 공기를 케이스(52)의 내부공간(50a)으로 배출하는 유로이다. 물론, 펌프 포트(P1) 및 양방향 포트(P2)는 내부공간(50a)과 연통된다.

일측커버(54)는 도시된 바와 같이 케이스(52)의 개방된 일측에 결합된다. 일측커버(54)는 도시된 바와 같이 후술되는 일측 밸브시트(V1)와 연통되고, 스펀지와 같은 흡음재(54b)가 내장된 포켓(54a)을 갖는다. 이러한 포켓(54a)은 도시된 바와 같이 케이스(52)에 내장된 밸브부재(60)와 대응하는 위치에 형성된다.

타측커버(56)는 도시된 바와 같이 케이스(52)의 타측, 즉 케이스(52)의 하부에 결합된다.

한편, 밸브부재(60)는 도시된 바와 같이 양방향 포트(P2)와 인접한 상태로 케이스(52)의 내부공간(50a)에 내장된다. 밸브부재(60)는 도시된 바와 같이 쉬프트(70)에 수용된 상태로 수직으로 세워진 가이드바(51a)에 포위된다. 이러한 가이드바(51a)는 도시된 바와 같이 복수로 구성하여 밸브부재(60)의 사방을 지지하도록 구성하는 것이 바람직하다.

쉬프트(70)는 도시된 바와 같이 중앙이 관통형성되어 중앙을 통해 밸브부재(60)를 수용한다. 피에조(80)는 도시된 바와 같이 일단부에 쉬프트(70)가 연결되고, 타단부에 패스너(90)가 연결된다.

여기서, 전술한 쉬프트(70)는 후술되는 바와 같이 휨변형되는 피에조(80)에 의해 밸브부재(60)를 이동시키는 부재이다. 즉, 피에조(80)는 밸브부재(60)를 직접적으로 이동시키지 않고 쉬프트(70)를 통해 밸브부재(60)를 이동시킨다. 쉬프트(70)는 후술되는 연결부재에 의해 밸브부재(60)와 연결된다. 따라서, 쉬프트(70)는 연결부재를 통해 밸브부재(60)를 이동시킨다.

이러한 쉬프트(70) 및 연결부재는 밸브부재(60)의 구성에 따라 생략이 가능하다. 예를 들면, 쉬프트(70) 및 연결부재는 밸브부재(60)가 피에조(80)에 의해 직접적으로 이동되도록 구성될 경우 생략이 가능하다.

도 3을 참조하면, 피에조(80)는 인서트성형에 의해 쉬프트(70) 및 패스너(90)의 절연스틱(91)과 동일체로 구성될 수 있다. 하지만, 쉬프트(70) 및 절연스틱(91)은 피에조(80)와 별개로 제조된 후 볼팅에 의해 피에조(80)의 양단부에 고정될 수 있다.

쉬프트(70)는 확대 도시된 바와 같이 전방의 양단이 연결대(71a)에 의해 연결된 포크(71)로 구성된다. 이러한 포크(71)는 도시된 바와 같이 양측에 한쌍씩 마련된다. 포크(71)는 연결대(71a)에 단부가 연결됨에 따라 전체적인 강성이 강화된다. 하지만, 포크(71)는 강성재질로 구성될 경우 연결대(71a)가 생략된다.

밸브부재(60)는 예컨대, 도시된 바와 같이 서로 대향상태로 배치되는 일측플런저(61) 및 타측플런저(63)와, 이 일측 및 타측플런저(61, 63) 사이에 개재되는 스프링(65)으로 구성할 수 있다. 이와 달리, 밸브부재(60)는 예컨대, 피에조(80)의 일단부에 부착되는 미도시된 고무재 디스크일 수도 있다. 이러한 밸브부재(60)는 도시된 바와 같은 구성에 한정하지 않는다. 밸브부재(60)는 도시된 바와 같이 쉬프트(70)의 측방으로 삽입된다.

여기서, 전술한 일측 및 타측플런저(61, 63)는 쉬프트(70)와 분리가능하게 연결하는 연결부재가 마련된다. 이러한 연결부재는 예컨대, 도시된 바와 같이 일측 및 타측플런저(61, 63)에 플랜지형태로 형성되는 걸림돌기(61c, 63c)로 구성할 수 있다. 걸림돌기(61c, 63c)는 밸브부재(60)가 쉬프트(70)에 삽입될 경우 쉬프트(70)의 포크(71)에 걸린다. 따라서, 걸림돌기(61c, 63c)는 일측 및 타측플런저(61, 63)가 쉬프트(70)의 포크(71)에서 이탈되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 일측 및 타측플런저(61, 63)를 포크(71)에 분리가능하게 연결한다.

한편, 패스너(90)의 절연스틱(91)은 도시된 바와 같이 단차(ST-1)가 형성될 수 있다. 단차(ST-1)는 도시된 바와 같이 내부에 단턱을 갖는 원형홈으로 구성할 수 있다. 이러한 패스너(70)는 피에조(80)와 연결되는 플렉시블 PCB(FB)가 연결될 수 있다.

도 4를 참조하면, 밸브바디(50)는 도시된 바와 같이 일측에 회로기판(59)이 장착된다. 회로기판(59)은 도시된 바와 같이 밸브바디(50)를 구성하는 케이스(52)의 하부에 장착되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 회로기판(59)은 케이스(52)의 내부공간(50a)과 분리된다. 회로기판(59)은 도시된 바와 같이 케이스(52)의 타측(하부)에 타측커버(56)가 결합됨에 따라 외부로부터 보호된다. 이러한 밸브바디(50)는 도시된 바와 같이 케이스(52), 일측커버(54) 및 타측커버(56)로 구성될 수 있으며, 이와 달리 케이스(52) 및 일측커버(54)만으로 구성될 수도 있다. 이러한 경우, 회로기판(59)은 케이스(52)의 내부에 장착되어야 함은 자명하다. 결론적으로, 밸브바디(50)는 도시된 바와 달리 구성될 수 있다. 즉, 밸브바디(50)의 구성은 도시된 것으로 한정하지 않는다.

케이스(52)는 도시된 바와 같이 양방향 포트(P2)와 인접한 위치에 펌프 포트(P1)의 포트유로(P1')가 형성된다. 케이스(52)는 도시된 바와 같이 양방향 포트(P2)가 마련된 선단측에 포트유로(P1')와 연통된 타측 밸브시트(V2)가 마련된다.

일측커버(54)는 도시된 바와 같이 케이스(52)의 일측에 결합되어 케이스(52)의 내부공간(50a)을 밀폐한다. 이때, 일측커버(54)의 일측 밸브시트(V1)는 확대도 A에 도시된 바와 같이 케이스(52)의 타측 밸브시트(V2)와 대향한다. 즉, 일측 밸브시트(V1) 및 타측 밸브시트(V2)는 일렬로 정렬된 상태를 이룬다.

일측커버(54)는 확대도 A에 도시된 바와 같이 일측이 개방된 포켓(54a)이 밸브시트(V1)와 연통된 상태를 이룬다. 포켓(54a)은 확대 도시된 바와 같이 스펀지와 같은 흡음재(54b)가 내장된다.

밸브부재(60)는 확대도 A에 도시된 바와 같이 쉬프트(70)의 포크(71)에 삽입된 상태로 일측 밸브시트(V1) 및 타측 밸브시트(V2)를 차폐하여 폐쇄한다. 밸브부재(60)는 일측플런저(61) 및 타측플런저(63)가 스프링(65)에 탄력적으로 지지됨에 따라 일측 밸브시트(V1) 및 타측 밸브시트(V2)를 폐쇄한다.

여기서, 전술한 일측플런저(61) 및 타측플런저(63)는 확대 도시된 바와 같이 스프링(65)의 수용이 가능한 플런저바디(61a, 63a) 및; 플런저바디(61a, 63a)의 단부에 고정되어 일측 및 타측 밸브시트(V1, V2)를 차폐하는 고무플러그(61b, 63b);로 구성할 수 있다. 고무플러그(61b, 63b)는 확대 도시된 바와 같이 플런저바디(61a, 63a)에 끼워져 고정될 수 있으며, 이와 달리 본딩으로 플런저바디(61a, 63a)에 고정될 수도 있다.

피에조(80)는 도시된 바와 같이 밸브바디(50)의 케이스(52)에 켄틸레버 형태로 내장된다. 물론, 피에조(80)는 패스너(90)에 의해 타단부가 케이스(52)의 내부에 고정됨에 따라 켄틸레버 형태로 내장된다. 따라서, 피에조(80)는 일단부 및 타단부가 각각 자유단 및 고정단을 이룬다.

패스너(90)는 피에조(80)의 고정위치 조정이 가능하도록, 피에조(80)의 타단부를 밸브바디(60)의 케이스(52)에 이동가능하게 고정하는 구성요소이다. 이러한 패스너(90)는 예컨대, 확대도 B에 도시된 바와 같이 절연스틱(91); 포스트(93); 탄성체(95) 및; 스토퍼를 포함하여 구성할 수 있다.

절연스틱(91)은 플라스틱과 같은 절연재로 구성되며, 확대 도시된 바와 같이 피에조(80)의 타단부에 일체적으로 결합되어 피에조(80)의 타단부를 절연상태로 보호한다. 절연스틱(91)은 후술되는 바와 같이 밸브바디(50)의 케이스(52)에 고정된 포스트(93)에 결합되어 피에조(80)의 타단부를 포스트(93)에 고정한다. 따라서, 피에조(80)는 절연스틱(91)이 포스트(93)에 고정됨에 따라 도시된 바와 같이 절연스틱(91) 및 포스트(93)를 통해 타단부가 밸브바디(50)의 케이스(52)에 구속된다.

포스트(93)는 도시된 바와 같이 케이스(52)에 고정된다. 포스트(93)는 도시된 바와 같은 볼트로 구성할 수 있으며, 이와 달리 케이스(52)에 동일체로 성형하여 구성할 수도 있다. 포스트(93)는 도시된 바와 같이 절연스틱(91)이 관통상태로 끼워진다.

탄성체(95)는 확대 도시된 바와 같은 판스프링으로 구성할 수 있으며, 이와 달리 포스트(93)에 끼워지는 코일스프링으로 구성할 수 있다. 탄성체(95)는 피에조(80)의 타단부가 이동이 가능하도록, 도시된 바와 같이 절연스틱(91)의 타측(하부)를 탄력적으로 지지한다. 즉, 탄성체(95)는 절연스틱(91)을 통해 피에조(80)의 타단부를 탄력적으로 지지한다. 따라서, 피에조(80)는 타단부가 탄력적으로 지지되므로 케이스(52)에 이동가능하게 고정된다.

스토퍼는 확대 도시된 바와 같은 너트(NT)로 구성할 수 있다. 이러한 너트(NT)는 포스트(93)에 끼워져서 탄성체(95)의 반대편에서 절연스틱(91)을 가압한다. 따라서, 절연스틱(91)은 타측이 탄성체(95)에 지지되어도 포스트(93)에서 이탈되지 않는다.

절연스틱(91)은 스토퍼의 가압력을 외측으로 분산시키는 분산부재가 마련될 수 있다. 이러한 분산부재는 예컨대, 확대 도시된 바와 같이 포스트(93)를 중심으로 절연스틱(91)에 형성되는 단차(ST-1)로 구성할 수 있다. 분산부재는 확대 도시된 바와 같이 상기 절연스틱(91)에 적층되어 단차(ST-1)의 돌출된 외측에 안착되는 안착판(99a)을 더 포함하여 구성하는 것이 바람직하다. 안착판(99a)은 포스트(93)에 끼워져서 단차(ST-1)의 외측에 안착되는 와셔로 구성할 수 있다.

절연스틱(91)은 탄성체(95)의 탄성력을 내측으로 집중시키는 집중부재가 마련될 수도 있다. 이러한 집중부재는 예컨대, 확대 도시된 바와 같이 포스트(93)를 중심으로 절연스틱(91)에 돌출형성되는 돌출턱(ST-2)으로 구성할 수 있다. 집중부재는 절연스틱(91)과 적층상태를 이루면서 돌출턱(ST-2)에 안착되는 안착판(99a)으로 구성하는 것이 바람직하다. 안착판(99a)은 포스트(93)에 끼워져서 돌출턱(ST-2)에 안착되는 와셔로 구성할 수 있다.

여기서, 전술한 스토퍼는 도시된 바와 달리 포스트(93)의 단부에 형성되는 미도시된 헤드로 구성할 수 있으며, 이와 달리 포스트(93)의 단부에 억지끼움으로 끼워지는 미도시된 스냅링 또는 나사결합되는 접시머리식 너트로 구성할 수도 있다. 이러한 헤드나 스냅링 또는 접시머리식 너트는 모두 포스트(93)의 단부에 일체적으로 결합되므로 포스트(93)에 끼워진 절연스틱(91)의 일측을 가압한다. 따라서, 절연스틱(91)은 포스트(93)에서 이탈되지 않는다.

전술한 헤드나 스냅링 또는 접시머리식 너트는 "八"와 같은 전등갓 형태의 단면으로 형성될 수 있다. 이러한 헤드나 스냅링 또는 접시머리식 너트는 하단부가 절연스틱(91)의 표면과 선접촉한다. 이럴 경우, 헤드나 스냅링 또는 접시머리식 너트는 가압력을 절연스틱(91)의 외측으로 전달할 수 있다. 즉, 헤드나 스냅링 또는 접시머리식 너트는 가압력을 절연스틱(91)의 외측으로 분산시킬 수 있다. 물론, 헤드나 스냅링 또는 접시머리식 너트를 전술한 바와 같이 구성할 경우 전술한 분산부재를 생략할 수 있다.

전술한 헤드나 스냅링 또는 접시머리식 너트, 그리고 "八"와 같은 단면은 당업자가 용이하게 이해할 수 있는 내용이므로 그 자세한 설명은 생략한다.

한편, 밸브부재(60)의 일측플런저(61) 및 타측플런저(63)는 확대도 A에 도시된 바와 같이 가이드바(51a)에 의해 외주면이 가이드된다. 이러한 가이드바(51a)는 확대 도시된 바와 같이 케이스(52)에 동일체로 성형하여 구성할 수 있으며, 이와 달리 핀이나 볼트를 케이스(52)에 고정하여 구성할 수도 있다.

다른 한편, 회로기판(59)은 도시된 바와 같이 압력센서(SS)가 실장된다. 압력센서(SS)는 회로기판(59)에 실장되므로 도시된 바와 같이 케이스(52)의 내부공간(50a)과 분리된다. 압력센서(SS)는 도시된 바와 같이 일측이 케이스(52)를 관통하여 일측이 케이스(52)의 내부공간(50a)에 삽입됨에 따라 내부공간(50a)에 연결된다.

도 5를 참조하면, 밸브부재(60)는 도시된 바와 같이 케이스(52)의 내부공간(50a)에 하나씩 내장된다. 밸브부재(60)의 일측 및 타측플런저(61, 63)는 확대 도시된 바와 같이 스프링(65)에 지지된 상태로 걸림돌기(61c, 63c)에 의해 쉬프트(70)의 포크(71)에 일측이 연결된다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 실시예에 의한 피에조밸브의 작동을 첨부된 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 4를 참조하면, 피에조(80)는 확대도 B에 도시된 바와 같이 절연스틱(91)에 의해 포스트(93)에 끼워져서 고정된다. 이때, 피에조(80)는 절연스틱(91)이 탄성체(95)에 탄력적으로 지지되므로 스토퍼의 너트(NT)를 조작할 경우 고정위치의 조정이 가능하다. 즉, 피에조(80)는 높낮이를 조정하면서 포스트(93)에 타단부가 고정될 수 있다. 이러한 피에조(80)는 포트유로(P1') 및 양방향 포트(P2)의 유량에 따라 고정위치를 조정할 수 있다.

피에조(80)는 포스트(93)에 고정된 후 평상시엔 도시된 바와 같이 일직선상태를 유지한다. 이때, 밸브부재(60)는 확대도 A에 도시된 바와 같이 스프링(65)에 탄력지지되는 일측 및 타측플런저(61, 63)를 통해 일측 및 타측 밸브시트(V1, V2)를 제각기 폐쇄한다. 따라서, 유체는 일측 및 타측 밸브시트(V1, V2)로 소통되지 못한다.

도 5를 참조하면, 쉬프트(70)의 포크(71)는 피에조(80)의 미작동시 확대 도시된 바와 같이 연결부재의 걸림돌기(61c, 63c)에 걸린상태로 일측 및 타측플런저(61, 63)를 이동시키지 않는다. 따라서, 일측 및 타측플런저(61, 63)는 계속해서 일측 및 타측 밸브시트(V1, V2)의 폐쇄상태를 유지한다.

도 6을 참조하면, 피에조(80)는 회로기판(59)에서 전압이 인가될 경우 도시된 바와 같이 일단부가 휨변형하면서 쉬프트(70)를 이동시킨다. 이때, 쉬프트(70)의 포크(71)는 확대도 A에 도시된 바와 같이 위로 이동할 경우 전술한 걸림돌기(61c, 63c)를 통해 타측플런저(63)를 들어올려서 타측 밸브시트(V2)를 개방한다. 따라서, 포트유로(P1')로 유입되는 미도시된 펌프의 압축공기는 내부가 색칠된 화살표로 도시된 바와 같이 타측 밸브시트(V2)를 통해 양방향 포트(P2)로 공급되어 미도시된 등받이의 에어백에 충전된다. 물론, 일측 밸브시트(V2)는 타측 밸브시트(V2)의 개방시 도시된 바와 같이 스프링(65)에 일측플런저(61)가 계속해서 지지되므로 폐쇄된 상태를 유지한다.

한편, 패스너(90)는 피에조(80)의 타단부를 견고하게 지지하여 피에조(80)의 타단부가 휨변형되는 것을 방지한다. 이때, 탄성체(95) 및 스토퍼의 너트(NT)는 절연스틱(91)의 양측을 가압하여 절연스틱(91)을 통해 피에조(80)의 타단부가 유동하는 것을 방지한다.

패스너(90)는 확대도 B에 도시된 바와 같이 절연스틱(91)의 일측에 단차(ST-1)가 마련될 경우 스토퍼의 가압력을 단차(ST-1)의 돌출된 외측으로 전달한다. 즉, 가압력은 화살표로 도시된 바와 같이 절연스틱(91)의 외측에 가해진다.

또, 패스너(90)는 확대도 B에 도시된 바와 같이 절연스틱(91)의 타측에 돌출턱(ST-2)이 마련될 경우 탄성체(95)의 탄성력을 돌출턱(ST-2)으로 전달한다. 즉, 탄성력은 화살표로 도시된 바와 같이 절연스틱(91)의 중심부에 가해진다.

여기서, 전술한 단차(ST-1) 및 돌출턱(ST-2)은 스토퍼 및 탄성체(95)로부터 직접적으로 가압력이 전달될 수 있으며, 이와 달리 도시된 안착판(99a)을 통해 가압력이 전달될 수 있다.

한편, 절연스틱(91)은 도시된 바와 같이 일측의 양측으로 가압력이 전달되고, 타측의 중심부에 탄성력이 전달되므로 매우 견고하게 고정된다. 즉, 절연스틱(91)은 양측 및 중심부가 제각기 가압되므로 휨모멘트에 강력하게 대항한다. 따라서, 절연스틱(91)은 매우 견고하게 고정된다. 물론, 절연스틱(91)에 의해 피에조(80)는 타단부의 유동이 방지된다.

만약, 가압력 및 탄성력이 모두 절연스틱(91)의 중심부나 양측에 집중되면, 절연스틱(91)은 가압력 및 탄성력이 집중되는 부위가 힌지기능을 한다. 따라서, 절연스틱(91)은 휨모멘트에 취약해진다. 하지만, 본 발명의 실시예에 의한 절연스틱(91)은 전술한 바와 같이 가압력이 분산되어 전달되고, 탄성력이 분산된 가압력의 중심부에 집중되므로 힌지기능을 하지 않는다.

이렇게, 가압력 및 탄성력을 서로 상이한 위치에 전달되도록 구성한 이유는 피에조(80)가 길게 형성되기 때문에 휨모멘트에 취약하기 때문이다. 특히, 피에조(80)의 일단부가 휨변형하기 때문에 전술한 바와 같이 구성한 것이다. 즉, 피에조(80)의 일단부가 휨변형하지 않는다면 가압력 및 탄성력을 분산시키지 않아도 된다.

한편, 압력센서(SS)는 케이스(52)의 내부공간(50a)에 연결된 일측을 통해 내부공간(50a)의 압력을 측정한다. 따라서, 본 발명의 실시예에 의한 피에조밸브는 정밀하게 유량을 제어할 수 있다.

다른 한편, 일측 밸브시트(V1)는 피에조(80)가 반대방향으로 휨변형할 경우 전술한 걸림돌기(61c, 63c)가 걸린 쉬프트(70)가 하강하면서 일측플런저(61)를 하강시키므로 개방된다. 따라서, 일측 밸브시트(V1)는 내부에 색칠이 안된 화살표로 도시된 바와 같이 양방향 포트(P2)에서 유입되는 미도시된 에어백의 공기를 외부로 배기한다. 이때, 흡음재(54b)는 배기시 발생되는 공기의 소음을 흡음한다. 물론, 타측 밸브시트(V2)는 일측 밸브시트(V1)의 개방시 스프링(65)에 타측플런저(63)가 계속해서 지지되므로 폐쇄된 상태를 유지한다.

도 7을 참조하면, 쉬프트(70)의 포크(71)는 전술한 피에조(80)의 휨변형에 의해 확대 도시된 바와 같이 상부로 이동하거나 하부로 이동할 수 있다. 포크(71)는 상부로 이동할 경우 확대도의 좌측에 도시된 바와 같이 타측플런저(63)의 걸림돌기(63c)에 의해 타측플런저(63)를 들어올려서 타측 밸브시트(V2)를 개방한다. 그리고, 포크(71)는 하부로 이동할 경우 확대도의 중앙에 도시된 바와 같이 일측플런저(61)의 걸림돌기(61c)에 의해 일측플런저(61)를 아래로 하강시켜서 일측 밸브시트(V1)를 개방한다.

이상과 같은 본 발명의 실시예에 의한 피에조밸브는, 밸브부재(60)가 피에조(80)와 별개를 이루므로 피에조(80)가 밸브부재(60)에 의해 변형되는 것을 방지할 수 있고, 일측 및 타측플런저(61, 63)가 스프링(65)에 탄력적으로 지지되므로 일측 밸브시트(V1) 및 타측 밸브시트(V2)를 한꺼번에 차폐할 수 있으며, 쉬프트가 연결부재를 통해 일측 및 타측플런저(61, 63)를 제각기 이동시키므로 일측 밸브시트(V1) 및 타측 밸브시트(V2) 중 어느 하나만을 독립적으로 개폐할 수 있다.

또, 피에조(80)가 쉬프트(70) 및 연결부재를 통해 밸브부재(60)를 이동시키므로 밸브부재(60) 및 피에조(80)를 분리하여 구성할 수 있으며, 이에 따라 피에조(80)나 밸브부재(60)를 유량특성이나 유체특성에 따라 좀더 자유롭게 변형시킬 수 있다.

또한, 회로기판(59) 및 압력센서(SS)가 밸브바디(50)의 내부공간(50a)과 분리된 상태로 장착되므로 회로기판(59) 및 압력센서(SS)가 유체에 의해 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있으며, 압력센서(SS)를 통해 내부공간(50a)의 압력을 측정하여 측정된 압력에 따라 유량을 제어할 수 있다.

게다가, 밸브바디(50)의 케이스(52)에 일측 밸브시트(V1)가 마련되고, 일측커버(54)에 타측 밸브시트(V2)가 마련되므로 밸브바디(50)를 분할하여 구성할 수 있으며, 밸브바디(50)의 분할구성이 가능하므로 밸브바디(50)의 구조를 보다 다양하게 변경할 있다.

아울러, 쉬프트(70)가 단순한 구조의 포크(71)로 구성되므로 쉬프트(70)를 용이하게 제조할 수 있으며, 연결부재의 걸림돌기(61c, 63c)를 일측 및 타측플런저(61, 63)의 성형시 함께 성형하여 제조할 수 있으므로 연결부재를 용이하게 제조할 수 있다.

또한, 가이드바(51a)가 일측 및 타측플런저(61, 63)의 이동을 가이드 하므로 일측 및 타측플런저(61, 63)를 안정적으로 이동시킬 수 있을 뿐만 아니라 유량을 정밀하게 제어할 수 있다.

이에 더하여, 피에조(80)의 타단부가 패스너(90)에 의해 고정되므로 피에조(80)의 타단부가 휨변형하는 것을 방지할 수 있으며, 특히 피에조(80)의 타단부에 결합된 패스너(90)의 절연스틱(91)이 탄성체(95)에 지지된 상태로 스토퍼에 의해 고정되므로 피에조(80)의 고정위치를 조절하면서 케이스(52)의 내부에 피에조(80)를 고정할 수 있다.

더 나아가, 분산부재나 집중부재가 가압력 및 탄성력을 분산시키거나 집중시키므로 피에조(80)의 타단부를 매우 견고하게 고정할 수 있으며, 이에 따라 피에조(80)가 일단부를 보다 원활하게 휨변형될 수 있다.

더욱이, 피에조(80)에 절연스틱(91) 및 쉬프트(70)가 인서트 성형될 경우 피에조(80)를 모듈화할 수 있으므로 피에조(80)를 용이하게 설치할 수 있으며, 또한 케이스(52)에 내부공간(50a)을 복수로 형성할 경우 모듈화된 여러 개의 피에조(80)를 하나의 케이스(52)에 내장할 수 있다.

한편, 첨부된 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 피에조밸브의 종단면도로서, 다른 실시예에 의한 피에조밸브는 모든 구성이 동일하고, 다만 밸브부재(60)가 피에조(80)에 직결된 것이 전술한 실시예와의 차이점이다.

도시된 바와 같이, 다른 실시예에 의한 피에조밸브는 전술한 쉬프트(70) 및 연결부재의 걸림돌기(61c, 63c)가 생략된 형태의 밸브이다. 이러한 피에조밸브는 확대 도시된 바와 같이 피에조(80)에 곧바로 일측플런저(61) 및 타측플런저(63)가 부착된다. 일측플런저(61) 및 타측플런저(63)는 에폭시나 접착제에 의해 피에조(80)에 부착될 수 있다. 물론, 피에조(80)는 플런저바디(61a, 63a)가 생략된 상태로 고무플러그(61b, 63b)가 곧바로 부착될 수도 있다. 즉, 밸브부재(60)는 고무플러그(61b, 63b)로만 구성될 수도 있다.

이와 같은 다른 실시예에 의한 피에조밸브는 피에조(80)의 휨변형에 의해 밸브부재(60)가 일측 밸브시트(V1)나 타측 밸브시트(V2) 중 어느 하나를 개폐한다. 즉, 다른 실시예에 의한 피에조밸브는 하나의 밸브시트만을 개폐하는 밸브이다.

이상과 같은 다른 실시예에 의한 피에조밸브는 피에조(80)가 밸브부재(60)를 직접적으로 이동시키는 것이 전술한 실시예와 가장 큰 차이이다. 즉, 전술한 실시예는 쉬프트(70) 및 연결부재를 통해 밸브부재(60)를 이동시키는 반면, 다른 실시예에 의한 피에조밸브는 직접 밸브부재(60)를 이동시킨다.

전술한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하므로, 본 발명의 적용 범위는 이와 같은 것에 한정되지 않으며, 동일 사상의 범주내에서 적절한 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명의 실시예에 나타난 각 구성 요소의 형상 및 구조는 변형하여 실시할 수 있으므로, 이러한 형상 및 구조의 변형은 첨부된 본 발명의 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

50 : 밸브바디
60 : 밸브부재
70 : 쉬프트
80 : 피에조
90 : 패스너

Claims (3)

1. 전압에 의해 개폐작동하는 밸브에 있어서,
   유체가 소통되는 적어도 하나의 포트가 마련되고, 포트와 연통된 내부공간(50a)을 갖는 밸브바디(50);
   상기 밸브바디(50)의 포트를 개폐하는 밸브부재;
   전압이 인가됨에 따라 일단부가 일측이나 타측으로 휨변형하면서 상기 밸브부재를 이동시키는 판상의 피에조(80); 및
   상기 피에조(80)의 고정위치 조정이 가능하도록, 상기 피에조(80)의 타단부를 밸브바디(50)에 이동가능하게 고정하는 패스너;를 포함하고,
   상기 패스너는,
   상기 피에조(80)의 타단부에 일체적으로 결합되어 피에조(80)의 타단부를 절연상태로 보호하는 절연스틱(91);
   상기 밸브바디(50)에 고정되어 상기 절연스틱(91)이 관통상태로 끼워지는 포스트(93);
   상기 피에조(80)의 타단부가 이동이 가능하도록, 상기 포스트(93)에 끼워진 상기 절연스틱(91)을 탄력적으로 지지하는 탄성체(95); 및
   상기 탄성체(95)의 반대편에서 상기 절연스틱(91)을 가압하여 절연스틱(91)이 상기 포스트(93)에서 이탈되는 것을 방지하는 스토퍼;를 포함하는 피에조밸브.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 스토퍼는,
   상기 포스트(93)의 단부에 체결되는 스냅링이나 너트(NT);인 것을 특징으로 하는 피에조밸브.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 피에조(80)에 결합되어 휨변형되는 피에조(80)에 의해 상기 밸브부재를 이동시키는 쉬프트; 및
   상기 쉬프트를 상기 밸브부재에 연결하는 연결부재;를 더 포함하고,
   상기 쉬프트는,
   상기 밸브부재가 중앙에 삽입되고, 상기 연결부재에 의해 밸브부재와 연결되는 포크(71);인 것을 특징으로 하며,
   상기 연결부재는,
   상기 밸브부재에 돌출형성되어 상기 포크(71)에 걸리는 걸림돌기;인 것을 특징으로 하는 피에조밸브.

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