KR101235959B1

KR101235959B1 - 유침형 솔레노이드

Info

Publication number: KR101235959B1
Application number: KR1020117003802A
Authority: KR
Inventors: 히로아키 시미즈
Original assignee: 카와사키 주코교 카부시키 카이샤
Priority date: 2008-09-11
Filing date: 2009-08-21
Publication date: 2013-02-21
Also published as: WO2010029688A1; JP5150424B2; KR20110033285A; CN102150223A; JP2010067856A; EP2325850A1; CN102150223B; EP2325850A4; US8350651B2; US20110163617A1

Abstract

본 발명은 가동 철심이 수용되어 있는 공간 내의 오일에 혼입되어 있는 공기나 기포를 비교적 간단하게 단시간에 빼낼 수 있음과 아울러 그 공간 내에 공기 등이 쌓이지 않도록 할 수 있는 유침형 솔레노이드를 제공하는 것이다. 통형 제2 가이드(20) 내의 공간(6)에 제2 가이드(20)의 축방향으로 이동 자유롭게 가동 철심(4)이 수용되고, 이 가동 철심(4)이 제2 가이드(20)의 선단부와 간격을 두고 배치되어 있는 고정 자극부(3)에 흡인되는 유침형 솔레노이드(11)에 있어서, 제2 가이드(20)의 선단부와 고정 자극부(3)의 후단부의 볼록부(67) 사이에 공기 체류 방지부(68)가 설치되고, 제2 가이드(20)가 자성체로 형성되며, 공기 체류 방지부(68)가 비자성체로 형성되어 있다.

Description

유침형 솔레노이드{OIL IMMERSED SOLENOID}

본 발명은 건설기계 등에 사용되는 밸브장치 등의 유압기기에 이용되는 유침형 솔레노이드(oil immersed solenoid)에 관한 것이다.

이러한 종류의 유침형 솔레노이드의 일예로서, 도 4(a)에 도시된 것이 있으며, 예를 들어 유압기기인 밸브장치(미도시) 안을 통과하는 작동유의 유압이나 유량을 제어하기 위해 사용되는 것이다. 즉, 이 유침형 솔레노이드(1)는, 명령 전기 신호(여자(勵磁) 전류)가 여자 코일(2)에 공급되면, 고정 자극부(磁極部)(3)에는 이 명령 전기 신호의 크기에 따른 흡인력(도 4(a))에 있어서의 왼쪽방향 흡인력)이 발생하여, 고정 자극부(3)는 이 흡인력으로 가동 철심(4)을 흡인할 수 있다. 가동 철심(4)이 흡인되면, 가동 철심(4)에 설치되어 있는 로드(rod)(5)가 예를 들면 밸브장치(미도시)의 스풀(spool)(미도시)을 도 4(a)에 있어서의 왼쪽방향으로 압압하고, 이 압압력은, 스풀에 부여되어 있는 예를 들면 스프링력이나 파이롯(pilot)압에 기초하는 복원력(도 4(a)에 있어서의 오른쪽방향 복원력)과 균형을 이루고, 이 양측의 힘이 균형을 이루는 위치에서 스풀이 정지한다. 이에 따라, 밸브장치 안을 통과하는 작동유를 명령 전기 신호에 비례하는 유압이나 유량으로 되도록 제어할 수 있다.

그리고, 도 4(a)에 나타낸 바와 같이, 원통 형상의 제2 가이드(20)의 선단부와, 고정 자극부(3)의 후단부 사이에 링(ring)형 간극(63)이 형성되어 있다. 이 간극(63)을 형성한 이유는, 고정 자극부(3)를 통과하는 자력선의 일부가 가동 철심(4)을 통과하지 않고 제2 가이드(20)로 누설되는 것을 억제하여 고정 자극부(3)에 생기는 거의 모든 자력선이 가동 철심(4)으로 통과하도록 하고, 이에 따라 고정 자극부(3)가 가동 철심(4)을 효율 좋게 흡인할 수 있도록 하기 위함이다.

또한, 가동 철심(4)이 원활하게 진퇴 이동할 수 있도록 함과 아울러 녹 방지를 위해, 가동 철심(4)이 수용되어 있는 공간(6)에는 작동유 등의 오일이 충전되어 있다. 또한, 도 4(a)에 나타낸 가동 철심(4)이 전후방향으로 이동할 때에, 공간(60) 내의 오일이 가동 철심(4)의 앞쪽에 형성되는 공간과, 뒤쪽에 형성되는 공간 사이를 자유롭게 이동할 수 있도록 하기 위하여, 가동 철심(4)의 측면에, 그 축심방향으로 연통구(連通溝)(62)가 2개 형성되어 있다.

또한, 유침형 솔레노이드의 다른 예로서, 예를 들면 일본 실개평 6-2620호 공보에 개시되어 있는 것이 있다(예를 들면, 특허문헌1 참조).

특허문헌1: 일본 실개평 6-2620호 공보

그러나, 도 4(a)에 나타낸 종래의 유침형 솔레노이드(1)는, 제2 가이드(20)의 선단부와, 고정 자극부(3)의 후단부 사이에 링(ring)형 간극(63)이 형성되어 있기 때문에, 그 간극(63)에 공기나 기포가 축적되는 경우가 있다. 이와 같이 그 간극(63)에 공기나 기포가 축적되면, 가동 철심(4)의 이동가속도에 대하여 불규칙한 변화를 일으키게 하여 가동 철심(4)이 채터링(chattering)을 일으키는 경우가 있다.

따라서, 솔레노이드(1) 내의 공간(6)에 존재하고 있는 공기나 기포를 빼내기 위하여, 도 4(a)에 나타낸 제2 가이드(20)의 후부 개구부(7)를 밀봉하고 있는 후방 덮개부(8)에 조정나사(9)를 나사 결합하여 설치하고, 이 조정나사(9)를 풀거나 빼냄으로써 솔레노이드(1) 내의 공기나 기포를 빼낼 수 있도록 하고 있다.

여기서, 간극(63)에 쌓여있는 공기나 기포를 빼낼 때에는, 가동 철심(4)에 형성되어 있는 2개의 연통구(62, 62) 중 한 쪽을 도 4 (a), (b)에 나타낸 바와 같이, 가동 철심(4)의 상부에 위치하도록, 작업자는 이 유침형 솔레노이드(1)의 방향을 조정할 필요가 있다. 그러나, 연통구(62, 62)를 외부에서 눈으로 보고 확인할 수 없으므로 공기 등을 확실히 재빠르게 빼내는 것은 어려운 작업이다.

또한, 간극(63) 내의 공기 등을 빼내는 다른 방법으로서, 고정 자극부(3)가 가동 철심(4)을 흡인하는 동작인 온(ON), 오프(OFF)를 반복 행하고, 이에 의해 가동 철심(4)을 반복 진퇴 이동시켜 간극(63) 내의 공기를 로드(5)가 삽입 통과하고 있는 중심공(3a)에서 빼내는 방법이 있다.

그러나 이 방법은 공기를 빼낼 때까지 장시간을 요구하여 작업효율을 떨어뜨린다.

또한, 이 유침형 솔레노이드(1)를 실제로 사용하고 있을 때에, 공기 등이 오일에 혼입되어 이 간극(63)에 축적되면, 이 유침형 솔레노이드(1)가 사용되고 있는 유압기기인 밸브장치의 작동 안정성에 영향을 끼치는 경우가 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 가동 철심이 수용되어 있는 공간 내의 기름에 혼입되어 있는 공기나 기포를 비교적 간단하게 단시간에 빼낼 수 있음과 아울러 그 공간 내에 공기 등이 쌓이지 않도록 할 수 있는 유침형 솔레노이드를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명에 따른 유침형 솔레노이드는 통형 가이드 내의 공간에 가이드의 축방향으로 이동 자유롭게 가동 철심이 수용되고, 이 가동 철심이 상기 가이드의 단부와 간격을 두고 배치되어 있는 고정 자극부에 흡인되는 유침형 솔레노이드에 있어서, 상기 가이드의 단부와 상기 고정 자극부의 단부 사이에 공기 체류 방지부가 설치되고, 상기 가이드가 자성체로 형성되며, 상기 공기 체류 방지부가 비자성체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 따른 유침형 솔레노이드에 따르면, 예를 들면 여자 코일에 전기신호가 공급되면, 고정 자극부에 자극이 생성되고, 이 자극에 따라 고정 자극부가 가동 철심을 흡인하여 이동시킬 수 있다. 이 가동 철심은, 자성체제(磁性體製)의 통형 가이드 내의 공간에 수용되어 있으므로 고정 자극부에서 방출된 자력선은, 가동 철심 및 가이드를 통과하여 고정 자극부로 되돌아올 수 있어 비교적 큰 흡인력을 발생할 수 있다.

또한, 자성체제의 가이드의 단부와 고정 자극부의 단부와의 사이에 비자성체제(非磁性體製)의 공기 체류 방지부를 마련하고 있으므로, 고정 자극부에서 방출된 자력선의 일부가 비자성체제의 공기 체류 방지부를 통과하는 것을 억제하여 누설자속을 감소할 수 있어 자력선을 효과적으로 가동 철심을 통과하게 할 수 있다. 이에 의해서도 고정 자극부는 비교적 큰 흡인력을 발생할 수 있다.

또한, 자성체제의 가이드의 단부와 고정 자극부의 단부 사이에 비자성체제의 공기 체류 방지부를 마련하고 있으므로, 이 공기 체류 방지부가 마련되어 있는 부분에 공기나 기포가 쌓이는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 유침형 솔레노이드에 있어서, 상기 가동 철심이 이동하는 공간이 원통형 몸체로 형성되고, 이 원통형 몸체가 원고리형의 상기 공기 체류 방지부 및 원통 형상의 상기 가이드를 구비하는 구성으로 될 수 있다.

이와 같이, 공기 체류 방지부 및 가이드를 포함하는 구성에 의해 원통형 몸체를 형성하고, 이 원통형 몸체의 내측 공간을 가동 철심이 이동하도록 하면, 가동 철심이 진퇴 이동하는 공간 이외의 예를 들면 가동 철심의 외주면의 외측 부분에 오목부가 형성되지 않도록 할 수 있다. 이와 같이, 가동 철심의 외주면의 외측 부분에 오목부가 형성되지 않도록 하는 것은, 이와 같은 오목부에는 공기 등이 쌓이기 쉬어 빼내기가 곤란하기 때문이다. 이에 의해, 가동 철심이 수용되어 있는 공간 내에 공기 등이 확실하게 쌓이지 않도록 할 수 있고, 오일에 혼입되어 있는 공기 등을 확실하게 빼낼 수 있다.

본 발명에 따른 유침형 솔레노이드에 있어서, 상기 공기 체류 방지부는, 상기 가이드 및 상기 고정 자극부와 분리되어 있는 다른 부재로서 설치되거나 상기 가이드 및 상기 고정 자극부와 결합하여 설치되어 있는 것으로 할 수 있다.

이와 같이, 공기 체류 방지부는, 예를 들면 이 유침형 솔레노이드의 제조공정에 따라 가이드 및 고정 자극부와 분리되어 있는 다른 부재로서 설치할 수 있고, 가이드 및 고정 자극부와 결합시켜 설치할 수도 있다.

본 발명에 따른 유침형 솔레노이드에 있어서, 상기 가동 철심을 상기 고정 자극부에 흡인되는 방향으로 힘을 부가하는 조정 스프링과, 이 조정 스프링의 탄성력(付勢力)을 조정할 수 있는 조정 나사를 더 구비하는 것으로 할 수 있다.

이 조정 나사를 죄는 방향 또는 푸는 방향으로 회전시킴으로써 조정 스프링의 탄성력을 조정할 수 있다. 이 조정 스프링의 탄성력을 조정함으로써 가동 철심을 고정 자극부 측으로 향하게 하는 방향의 탄성력을 조정할 수 있다. 이에 따라, 이 유침형 솔레노이드가 사용되는 예를 들면 밸브장치 안을 통과하는 작동유 등의 유압이나 유량을 조정할 수 있다.

본 발명에 따른 유침형 솔레노이드에 따르면, 자성체제의 가이드의 단부와 고정 자극부의 단부 사이에 비자성체제의 공기 체류 방지부를 설치하여 구성하였으므로 자력선이 공기 체류 방지부를 통과하는 것을 억제하여 누설자속을 감소시킬 수 있어서 고정 자극부가 비교적 큰 흡인력을 발생할 수 있다.

또한, 자성체제의 가이드의 단부와 고정 자극부의 단부 사이에 공간을 형성하지 않고 공기 체류 방지부를 설치하였기 때문에 이 공기 체류 방지부를 설치한 부분에 공기나 기포가 쌓이지 않도록 할 수 있어 가동 철심이 진퇴 이동하는 공간(스트로크 볼륨(stroke volume)) 내의 오일에 혼입되어 있는 공기나 기포는, 가동 철심의 진퇴 이동에 의해 소정의 공기 배출공으로부터 비교적 간단하게 단시간에 빼낼 수 있다. 따라서 이 유침형 솔레노이드가 사용되고 있는 예를 들면 유압기기인 밸브장치의 작동 안정성을 향상시킬 수 있다.

도 1(a)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유침형 솔레노이드를 나타낸 종단면도이고, 도 1(b)는 도 1(a)에 나타낸 유침형 솔레노이드가 구비하는 가동 철심의 B-B 단면도이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 유침형 솔레노이드를 나타낸 측면도이다.
도 3(a)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유침형 솔레노이드를 나타낸 종단면도이고, 도 3(b)는, 도 3(a)에 나타낸 유침형 솔레노이드가 구비하는 가동 철심의 C-C 단면도이다.
도 4(a)는 종래의 유침형 솔레노이드의 일예를 나타낸 종단면도이고, 도 4(b)는 도 4(a)에 나타낸 유침형 솔레노이드가 구비하는 가동 철심의 A-A 단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 유침형 솔레노이드의 제1 실시예를 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다. 이 도 1(a)에 나타낸 유침형 솔레노이드(11)는, 예를 들면 건설기계(미도시) 등에 사용되는 밸브장치(미도시) 등의 유체기기(유압기기)에 사용되며, 해당 밸브장치 안을 통과하는 작동유 등의 유체의 유압이나 유량을 제어하기 위하여 사용되는 것이다. 이 밸브장치는, 예를 들면 전자(電磁) 비례 릴리프 밸브이고, 유침형 솔레노이드(11)는 비례 솔레노이드이다.

이 도 1(a)에 나타낸 유침형 솔레노이드(11)는, 도 2에 나타낸 단자(16)를 통하여 명령 전기 신호(여자 전류)가 공급되는 여자 코일(2)과, 이 여자 코일(2)에 의해 자극이 생성되는 고정 자극부(3)와, 이 고정 자극부(3)에 의해 흡인되는 가동 철심(4)과, 이 가동 철심(4)을 고정 자극부(3)에 흡인되는 방향으로 힘을 가하는 조정 스프링(10)을 구비하고 있다.

이 도 1(a)에 나타낸 여자 코일(2)은, 도 2에 나타낸 단자(16)를 통하여 명령 전기 신호(여자 전류)가 공급되고, 이 명령 전기 신호에 의해 고정 자극부(3)에 자극을 생성할 수 있는 것이다. 이 도 1(a)에 나타낸 여자 코일(2)은 대략 짧은 원통 형상으로 형성되고, 절연부(64)에 의해 다른 부품과 전기적으로 절연되어 있다. 그리고 여자 코일(2)은 금속제의 대략 짧은 원통형 본체 케이스(17) 및 원고리형 요크(繼鐵)(yoke)(18) 내측에 수용되어 있다.

이 명령 전기 신호는 제어부(미도시)에 의해, 미리 정해진 범위 내에서 그 크기가 자유롭게 조정되어 여자 코일(2)에 공급되고, 이에 따라 고정 자극부(3)는 명령 전기 신호의 크기에 따른 흡인력(자극)을 발생할 수 있다.

고정 자극부(3)는 여자 코일(2)에 의해 자극이 생성되고, 이 자극에 따라 가동 철심(4)을 흡인(도 1(a)에 있어서의 왼쪽방향 흡인력)할 수 있는 것이다. 이 흡인력은 여자 코일(2)에 공급되는 명령 전기 신호의 크기에 따른 크기이다.

고정 자극부(3)는 도 1(a)에 나타낸 바와 같이, 대략 짧은 원기둥 형상으로 형성되고, 여자 코일(2) 등의 내측에 설치되어 있다. 이 고정 자극부(3)의 외주면 중 좌측 선단부가 본체 케이스(17)의 선단부 내측에 배치되고, 대략 중앙부가 여자 코일(2)의 선단부 내측에 배치되어 있다.

가동 철심(4)은 도 1(a)에 나타낸 바와 같이, 대략 짧은 원기둥 형상으로 형성되고, 짧은 원통 형상의 제2 가이드(20) 내측에 배치되어 이 제2 가이드(20)의 내면을 따라 도 1(a)에 있어서의 좌우 각 방향으로 이동이 자유롭게 설치되어 있다.

즉, 가동 철심(4)은 고정 자극부(3)의 흡인력에 따라 도 1(a)에 있어서의 왼쪽방향으로 이동하는 탄성력이 부여된다. 그리고 가동 철심(4)이 고정 자극부(3)에 흡인되면, 가동 철심(4)에 설치되어 있는 로드(5)가 예를 들면 밸브장치(미도시)의 스풀을 도 1(a)에 있어서의 왼쪽방향으로 압압하고, 이 압압력은 스풀에 부여되어 있는 예를 들면 스프링력이나 파일롯압에 기인하는 복원력(도 1(a)에 있어서의 오른쪽방향 복원력)과 균형을 이루고, 이 양측의 힘이 균형을 이루는 위치에서 스풀이 정지한다. 이에 따라, 밸브장치 안을 통과하는 예를 들면 작동유를 명령 전기 신호에 비례하는 유압이나 유량으로 되도록 제어할 수 있다.

이 제2 가이드(20)의 외주면 중 좌선단부가 제1 가이드(19)의 후단부 내측에 배치되고, 대략 중앙부가 여자 코일(2)의 후단부 내측에 배치되어 있다. 그리고 후단부가 원고리형 요크(18) 내측에 배치되고, 이 요크(18)는 본체 케이스(17)의 후단부 내측에 배치되어 있다.

또한, 도 1(a)에 나타낸 바와 같이, 고정 자극부(3)는 그 후단면의 중앙부에 오목부가 형성되고, 이 오목부의 내주면이 원고리형 볼록부(67)를 따라 형성되어 있다. 그리고 이 원고리형 볼록부(67)를 포함하는 고정 자극부(3)의 우측 후단부 외주면이 제1 가이드(19)의 선단부 내주면과 결합되어 있다. 또한, 제1 가이드(19)의 후단부 내주면이 제2 가이드(20)의 선단부 외주면과 결합되어 있다.

그리고, 고정 자극부(3)의 후단부에 형성되어 있는 원고리형 볼록부(67)의 후단면은 제2 가이드(20)의 선단면과 간격을 두고 배치되고, 이 볼록부(67)의 후단면과 제2 가이드(20)의 선단면 사이에 본 발명의 특징으로 하는 공기 체류 방지부(68)가 설치되어 있다.

이 공기 체류 방지부(68)는 제2 가이드(20) 및 고정 자극부(3)와 분리되어 있는 별도의 부재로서 설치되어 있다. 다만, 공기 체류 방지부(68)를 제2 가이드(20) 및 고정 자극부(3)와 결합하여 설치할 수도 있다. 이와 같이, 공기 체류 방지부(68)는 예를 들면 이 유침형 솔레노이드의 제조공정에 따라 제2 가이드(20) 및 고정 자극부(3)와 분리되어 있는 다른 부재로서 설치할 수 있다. 또한, 제2 가이드(20) 및 고정 자극부(3)와 용접이나 접착 등에 의해 결합시켜 설치할 수도 있다.

그리고, 이들 고정 자극부(3), 제1 가이드(19) 및 제2 가이드(20)에 의해 이들의 내측에 형성되는 공간(6) 내에 가동 철심(4)이 배치되고, 이 가동 철심(4)은 공간(6) 내에서 도 1(a)에 있어서의 좌우 각 방향으로 이동이 자유롭게 설치되어 있다.

그리고, 이 가동 철심이 이동하는 공간은 도 1(a)에 나타낸 바와 같이, 원통형 몸체로 형성되고, 이 원통형 몸체는, 원고리형 볼록부(67), 원고리형 공기 체류 방지부(68), 원통 형상의 제2 가이드(20) 및 제1 가이드(19)에 의해 형성되어 있다.

또한, 도 1(a)에 나타낸 바와 같이, 가동 철심(4)이 원활하게 진퇴 이동할 수 있도록 함과 아울러 녹 방지를 위하여, 가동 철심(4)이 수용되어 있는 공간(6)에는 작동유 등의 오일이 충전되어 있다. 또한, 가동 철심(4)이 전후방향으로 이동할 때에, 공간(6) 내의 오일이 가동 철심(4)의 앞쪽에 형성되는 공간과, 뒤쪽에 형성되는 공간 사이를 자유롭게 이동할 수 있도록 하기 위하여, 가동 철심(4)의 측면에 그 축심 방향으로 평행한 연통구(62)가 2개 형성되어 있다.

이 2개의 각 연통구(62)는 도 1(b)에 나타낸 바와 같이, 단면이 직사각형이며, 가동 철심(4)의 둘레방향에 있어서 서로 180°이격한 지점에 형성되어 있다. 또한, 이들 각 연통구(62)는 가동 철심(4)이 이동할 때에, 이 공간(6) 내에 수용되어 있는 작동유 등의 오일을 통과시키고, 그 유체저항을 이용하여 가동 철심(4)에 대하여 충격이 작은 원활한 동작을 행하게 하도록 할 수 있다. 더욱이 도 1(a)에 나타낸 65는 스페이서(spacer)이다.

그리고, 도 1(a)에 나타낸 바와 같이, 가동 철심(4)의 선단부에는 로드(5)가 설치되어 있다. 이 로드(5)는 고정 자극부(3)의 중심을 관통하여 형성된 중심공(3a)에 축방향으로 이동 자유롭게 삽입 통과하고, 선단부가 밸브장치(미도시)의 스풀 후단부와 맞닿아져 있다. 또한, 고정 자극부(3)의 선단부(3b)는 밸브장치 측에 연결된다.

또한, 도 1(a)에 나타낸 바와 같이, 제2 가이드(20)의 후부 개구부(7)에는 후방 덮개부(8)가 결합되어 밀봉되어 있다. 이 후방 덮개부(8)와 결합하는 제1 및 제2 가이드(19, 20) 및 고정 자극부(3)는 고정 너트(51)에 의해 본체 케이스(17)에 조여져 고정되어 있다. 다만, 고정 너트(51)와 본체 케이스(17)의 우측 후단부 사이에는 칼라(collar)(66)가 배치되고, 이 칼라(66)는 본체 케이스(17)의 후단부 및 요크(18)와 결합되어 있다.

또한, 후방 덮개부(8)에는 조정 나사(9)가 나사 결합되어 있고, 이 조정 나사(9)의 선단부에 조정 스프링(10)이 배치되어 있다. 이 조정 스프링(10)의 선단부는 가동 철심(4)의 후단부에 형성되어 있는 장착 오목부에 장착되어 있다. 이에 따라, 이 조정 스프링(10)은 고정 자극부(3)가 가동 철심(4)을 흡인하는 흡인방향(도 1(a)에 있어서의 왼쪽방향)으로 이 가동 철심(4)을 소망하는 힘(작업자에 의해 설정된 힘)으로 부가할 수 있다.

조정 스프링(10)의 탄성력은 작업자가 조정 나사(9)를 조작함으로써 조정할 수 있다. 이와 같이 조정 스프링(10)의 탄성력을 조정함으로써 가동 철심(4)에 설치되어 있는 로드(5)가 밸브장치의 스풀을 압압하는 힘을 조정할 수 있다.

이와 같이, 로드(5)에 의한 스풀에 대한 압압력을 조정하는 것은, 명령 전기 신호가 여자 코일(2)에 공급되었을 때에, 밸브장치 안을 통과하는 작동유를 그 명령 전기 신호와 대응하는 소정의 유압이나 유량이 되도록 조정하기 위함이다.

그리고, 도 1(a)에 나타낸 바와 같이, 조정 나사(9)에는, 실 너트(seal nut)(39)가 나사 결합되어 있다. 이 실 너트(39)는 조정 나사(9)를 후방 덮개부(8)에 고정함과 아울러, 고정한 상태에서 조정 나사(9)와 암나사부(33)의 간극을 밀봉할 수 있는 것이다.

또한, 도 1(a)에 나타낸 공간(6)은 고정 자극부(3)에 형성되어 있는 중심공(3a)을 통하여 밸브장치의 내부와 연통되어 있다. 이에 따라, 밸브장치 내의 작동유가 중심공(3a)을 통과하여 공간(6)으로 유입하도록 구성되어 있다.

또한, 도 1(a)에 나타낸 고정 자극부(3), 가동 철심(4), 제2 가이드(20) 및 본체 케이스(17)는 자성체의 금속제이다. 그리고, 공기 체류 방지부(68)는 비자성체의 물질로 형성되고, 예를 들면 구리계 합금 등의 금속제 또는 합성수지제이다. 그리고, 제1 가이드(19)는 비자성체의 금속제이다. 칼라(66)는 비자성체의 합성수지제이다.

다음으로, 상기와 같이 구성된 도 1 및 도 2에 나타낸 유침형 솔레노이드(11)의 작용을 설명한다. 이 도 1(a)에 나타낸 유침형 솔레노이드(11)는, 예를 들면 유압기기인 밸브장치(미도시) 안을 통과하는 작동유 등 유체의 유압이나 유량을 제어하기 위하여 사용할 수 있는 것이다. 즉, 이 유침형 솔레노이드(11)는 명령 전기 신호(여자 전류)가 여자 코일(2)에 공급되면, 고정 자극부(3)에는 이 명령 전기 신호의 크기에 따른 흡인력(도 1(a)에 있어서의 왼쪽방향 흡인력)이 발생하고, 고정 자극부(3)는 이 흡인력으로 가동 철심(4)을 흡인할 수 있다.

가동 철심(4)이 흡인되면, 가동 철심(4)에 설치되어 있는 로드(5)가 그 밸브장치(미도시)의 스풀을 도 1(a)에 있어서의 왼쪽방향으로 압압하고, 이 압압력은 스풀에 부여되어 있는 예를 들면 스프링력이나 파일롯압에 기인하는 복원력(도 1(a)에 있어서의 오른쪽방향의 복원력)과 균형을 이루고, 이 양쪽의 힘이 균형을 이루는 위치에서 스풀이 정지한다. 이에 따라 밸브장치 안을 통과하는 작동유를 명령 전기 신호에 비례하는 유압이나 유량이 되도록 제어할 수 있다.

다만, 도 1(a)에 나타낸 유침형 솔레노이드(11)는 동일한 규격의 것이어도 솔레노이드(11) 자체의 개개 특성이나 각각의 솔레노이드(11)를 구성하는 각 부품의 치수 편차에 따라, 동일한 명령 전기 신호가 공급된 경우에서도 작동유의 압력이나 유량에 편차가 생기고, 그 압력이나 유량의 편차를 허용범위 내로 받아들이는 것이 필요해진다.

따라서, 작업자는 도 1(a)에 나타낸 조정 나사(9)를 죄는 방향 또는 푸는 방향으로 회동시킴으로써 조정 스프링(10)의 탄성력을 조정할 수 있다. 이 조정 스프링(10)의 탄성력을 조정함으로써 가동 철심(4)을 고정 자극부(3) 측을 향하게 하는 방향(도 1(a)에 있어서의 왼쪽방향)의 탄성력을 조정할 수 있다. 이에 따라, 이 유침형 솔레노이드(11)가 사용되는 예를 들면 밸브장치 안을 통과하는 작동유 등의 유압이나 유량이 소정의 허용범위 내가 되도록, 미리 또는 그때마다 조정 나사(9)로 조정할 수 있다.

또한, 도 1(a)에 나타낸 유침형 솔레노이드(11) 내의 공간(6)에 수용되어 있는 작동유 등의 오일에 공기나 기포가 존재하고 있으면, 가동 철심(4)의 이동 가속도에 대해서 불규칙한 변화를 일으키게 하여 가동 철심(4)이 채터링을 일으키는 경우가 있다.

따라서, 솔레노이드(11) 내의 공간(6)에 존재하고 있는 공기나 기포를 빼내기 위하여, 작업자가 조정 나사(9)를 풀거나 빼냄으로써 공간(6)에 수용되어 있는 오일에 존재하는 공기나 기포를 후방 덮개부(8)의 암나사부(33)가 형성되어 있는 암나사공으로부터 빼낼 수 있다.

또한, 이 공간(6) 내에 존재하는 공기 등을 빼낼 때에는, 예를 들면 솔레노이드(11)의 선단부(3b)로부터 작동유 등의 오일을 공급하여 공간(6) 내에 존재하는 공기 등을 암나사공으로부터 유출시키도록 할 수 있다.

또한, 도 1(a)에 나타낸 유침형 솔레노이드에 따르면, 가동 철심(4)은 자성체제의 통형 제2 가이드(20) 내의 공간(6)에 수용되어 있으므로, 고정 자극부(3)에서 방출된 자력선은 자기 경로(52)로 나타낸 바와 같이 가동 철심(4), 제2 가이드(20) 및 본체 케이스(17)를 통과하여 고정 자극부(3)로 되돌아올 수가 있어 비교적 큰 흡인력을 발생할 수 있다.

게다가, 자성체제의 제2 가이드(20)의 선단부와 고정 자극부(3)의 후단부(볼록부(67)) 사이에 비자성체제의 공기 체류 방지부(68)를 설치하고 있으므로, 고정 자극부(3)에서 방출된 자력선의 일부가 비자성체제의 공기 체류 방지부(68)를 통과하는 것을 억제하여 누설 자속을 감소시킬 있어 자력선을 효과적으로 가동 철심(4)에 통과시킬 수 있다. 이에 의해서도 고정 자극부(3)는 비교적 큰 흡인력을 발생할 수 있다.

또한, 제2 가이드(20)의 단부와 고정 자극부(3)의 볼록부(67) 사이에 공기 체류 방지부(68)를 설치하고 있으므로, 이 공기 체류 방지부(68)가 설치되어 있는 부분에 공기나 기포가 쌓이는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 가동 철심(4)이 진퇴 이동하는 공간(6)(스트로크 볼륨) 내의 오일에 혼입되어 있는 공기나 기포는 가동 철심(4)의 진퇴 이동에 따라 예를 들면 중심공(3a)으로부터 비교적 간단하게 단시간에 빼낼 수가 있다. 따라서, 이 유침형 솔레노이드(11)가 사용되고 있는 예를 들어 유압기기인 밸브장치의 작동 안정성을 향상시킬 수 있다.

또한, 도 1(a)에 나타낸 바와 같이, 공기 체류 방지부(68), 제2 가이드(20) 및 고정 자극부(3)의 볼록부(67)를 포함하는 구성에 의해 원통형 몸체를 형성하고, 이 원통형 몸체의 내측 공간(6)을 가동 철심(4)이 이동하도록 하면, 가동 철심(4)이 진퇴 이동하는 공간(6) 이외의 예를 들면 가동 철심(4)의 외주면 외측 부분에 오목부가 형성되지 않도록 할 수 있다. 이와 같이, 가동 철심(4)의 외주면 외측 부분에 오목부가 형성되지 않도록 하는 것은, 이와 같은 오목부에는 공기 등이 쌓이기 쉬어 빼내기가 곤란하기 때문이다. 이에 따라, 가동 철심(4)이 수용되어 있는 공간(6) 내에 공기 등이 확실하게 쌓이지 않도록 할 수 있고, 오일에 혼입되어 있는 공기 등을 확실하게 빼낼 수 있다.

다음으로, 본 발명에 따른 유침형 솔레노이드의 제2 실시예를 도 3(a), (b)를 참조하여 설명한다. 도 3(a), (b)에 나타낸 제2 실시예와, 도 1(a), (b)에 나타낸 제1 실시예가 다른 점은, 도 1(a), (b)에 나타낸 제1 실시예에서는 가동 철심(4)의 측면에 그 축심 방향으로 평행한 연통구(62)를 2개 형성한 것에 반하여, 도 3(a), (b)에 나타낸 제2 실시예에서는, 가동 철심(4)에 관통공(23) 및 조리개 구멍(23a)을 형성한 점이다. 이것 이외에는, 제1 실시예와 동등한 구성이며 동일하게 작용하므로 동등부분을 동일한 도면부호로 나타내고, 이들의 설명을 생략한다.

이 제2 실시예의 유침형 솔레노이드(69)가 구비되는 가동 철심(4)에는 도 3(a), (b)에 나타낸 바와 같이, 그 양 단면에 개구되는 관통공(23)이 그 축방향에 평행하게 형성되고, 그 관통공(23)의 일단부에 조리개 구멍(23a)이 형성되어 있다. 이 관통공(23) 및 조리개 구멍(23a)은 가동 철심(4)이 진퇴 이동할 때에, 이 공간(6) 내에 수용되어 있는 작동유 등의 오일을 통과시키고 그 유체저항을 이용하여 가동 철심(4)에 대해서 충격이 작은 원활한 동작을 행하게 하도록 하는 것이다.

다만, 상기 제1 및 제2 실시예에서는, 본 발명을 도 1 내지 도 3에 나타낸 유침형 비례 솔레노이드(11, 69)에 적용하였지만, 이를 대신하여 다른 구성의 유침형 비례 솔레노이드에 적용할 수 있다.

그리고, 상기 제1 및 제2 실시예에서는, 본 발명을 도 1 내지 도 3에 나타낸 유침형 비례 솔레노이드(11, 69)에 적용하였지만, 이를 대신하여 조정 나사(9) 및 조정 스프링(10)을 구비하지 않는 다른 구성의 온(ON), 오프(OFF)식 유침형 솔레노이드에 적용할 수 있다.

1, 11, 69: 유침형 솔레노이드
2: 여자 코일
3: 고정 자극부
3a: 중심공
3b: 선단부
4: 가동 철심
5: 로드(rod)
6: 공간
7: 후부 개구부
8: 후방 덮개부
9: 조정 나사
10: 조정 스프링
16: 단자
17: 본체 케이스
18: 요크(繼鐵)(yoke)
19: 제1 가이드
20: 제2 가이드
23: 관통공
23a: 조리개 구멍
33: 암나사부
39: 실 너트(seal nut)
51: 고정 너트
52: 자기 경로
62: 연통구
63: 간극
64: 절연부
65: 스페이서(spacer)
66: 칼라(collar)
67: 고정 자극부의 볼록부
68: 공기 체류 방지부

Claims

통형 가이드와, 상기 가이드의 외측에 설치되어 있는 여자 코일과, 상기 여자 코일에 의해 자극이 생성되는 고정 자극부와, 가동 철심을 구비하고,
상기 가이드 내의 공간에, 상기 가이드의 축방향으로 이동 자유롭게 상기 가동 철심이 수용되고, 상기 가동 철심이 상기 가이드의 일단부와 간격을 두고 배치되어 있는 상기 고정 자극부에 흡인되는 유침형 솔레노이드에 있어서,
상기 가이드의 상기 일단부와 상기 고정 자극부와의 단부 사이에 공기 체류 방지부가 설치되고,
상기 가이드가 자성체로 형성되며, 상기 공기 체류 방지부가 비자성체로 형성되며,
상기 가이드의 타단부는 덮개부로 밀봉되며, 상기 덮개부에 고정 너트가 나사 결합되고, 상기 고정 너트와 상기 여자 코일 사이에 비자성체의 합성 수지제의 칼라가 설치되는 것을 특징으로 하는 유침형 솔레노이드.
제1항에 있어서,
상기 가동 철심이 이동하는 공간이 원통형 몸체로 형성되고, 상기 원통형 몸체가 원고리형의 상기 공기 체류 방지부 및 원통 형상의 상기 가이드를 구비하는 구성인 것을 특징으로 하는 유침형 솔레노이드.
제1항에 있어서,
상기 공기 체류 방지부는, 상기 가이드 및 상기 고정 자극부와 분리되어 있는 다른 부재로서 설치되거나, 상기 가이드 및 상기 고정 자극부와 결합하여 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 유침형 솔레노이드.
제1항에 있어서,
상기 가동 철심을 상기 고정 자극부에 흡인되는 방향으로 힘을 가하는 조정스프링과, 상기 조정 스프링의 탄성력을 조정할 수 있는 조정 나사를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유침형 솔레노이드.