KR101261832B1 - 솔레노이드 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 솔레노이드 밸브에 관한 것으로, 케이싱 내부에 코어, 보빈, 코일을 구비한 솔레노이드부와 상기 케이싱의 하부에 결합되는 밸브 시트를 구비한 밸브부를 포함하는 솔레노이드 밸브에 있어서, 상기 코일에 전류 인가시 형성되는 전자기장에 의해 승강 동작하는 플런저 어셈블리, 상기 코어와 플런저 어셈블리 사이에 설치되고 상기 플런저 어셈블리에 복원력을 제공하는 리턴 스프링, 상기 케이싱의 하부에 결합되고 상기 플런저 어셈블리의 상승 거리를 제한하는 상부 스토퍼, 상기 플런저 어셈블리에 승강 동작에 의해 상기 밸브 시트에 형성된 배출공을 개폐하는 체크 밸브 및 상기 플런저 어셈블리의 상승 동작시 작동 소음을 감소시키도록 상기 플런저 어셈블리와 상부 스토퍼 사이에 결합되는 댐핑 수단을 포함하고, 상기 플런저 어셈블리는 중앙에 상하 방향으로 관통공이 형성되고 상기 관통공 부변에 유체를 상기 코어 측으로 전달하는 전달공이 형성되는 플런저와 상기 플런저의 관통공에 삽입되어 결합되는 니들을 포함하며, 상기 댐핑 수단은 플런저 어셈블리의 승강 동작시 전달공을 선택적으로 차폐하도록 상기 플런저의 하면에 접합되는 블레이드를 구비하는 구성을 마련한다.
상기와 같은 솔레노이드 밸브를 이용하는 것에 의해, 본 발명은 플런저의 상승 및 하강 동작시 댐핑 수단을 이용해 상부 스토퍼와 플런저 사이 및 플런저와 밸브 시트 사이의 충격량을 완화시켜 솔레노이드 밸브의 작동 소음을 저감한다.

Description

솔레노이드 밸브{SOLENOID VALVE}

본 발명은 솔레노이드 밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배관을 통해 이동하는 유체의 흐름을 차단하도록 개폐 동작하는 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 배관을 통해 이동하는 유체의 흐름을 선택적으로 차단하기 위해 솔레노이드 밸브를 사용한다.

솔레노이드 밸브는 자기(磁氣) 코어가 있는 솔레노이드(전자석)와 한 개 또는 그 이상의 오리피스(Orifice)를 포함한 밸브 몸체를 구성하고 있는 두 개의 기본부품 조합이다.

오리피스를 통한 유체의 흐름은 솔레노이드에 전류를 통할 때 또는 전류가 통하지 않을 때 플런저의 움직임에 의해 닫히거나 열리면서 제어된다.

도 1은 종래기술에 따른 솔레노이드 밸브의 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 솔레노이드 밸브는 케이싱(1)의 내측 상부에 삽입되는 코어(2), 코어(2)의 외부에 설치되는 코일(3), 코일(3)에 공급되는 전류에 의해 형성된 전자기장에 따라 승강 동작하는 플런저(4), 플런저(4)에 복원력을 제공하는 리턴 스프링(5), 플런저(4)의 직선 왕복 운동에 의해 오리피스(O)를 통해 유입된 유체를 외부로 배출하는 배출공(P)을 차단하는 체크밸브(6)가 구비된다.

종래기술에 따른 솔레노이드 밸브는 평상시 코일(3)에 전원이 미인가되면, 플런저가 리턴 스프링(5)에 의해 하강 동작함에 따라 체크 밸브(6)가 배출공(P)을 개방하여 유체가 외부로 배출된다.

그리고 코일(3)에 전원이 인가되면, 플런저(4)가 전자기장에 의해 상승 동작함에 따라 체크 밸브(7)가 배출공(P)을 폐쇄하여 유체가 외부로 배출되는 것을 차단한다.

이러한 종래기술에 따른 솔레노이드 밸브는 플런저(4)의 승강 동작시 플런저(4)의 승강 거리를 제한하는 상부 스토퍼(U) 및 하부 스토퍼(L)에 플런저(4)가 부딪치면서 '탁', '탁'하는 소음이 발생하게 된다.

여기서, 솔레노이드 밸브의 동작 도중, 코일(3)에 전원 인가시 플런저(4)가 상승 동작하면서 플런저(4)와 상부 스토퍼(U)가 부딪치는 소리가 리턴 스프링(5)에 의해 플런저(4)가 하강 동작하면서 플런저(4)와 하부 스토퍼(L)가 부딪치는 소리보다 크며 작동 소음의 대부분을 차지한다.

따라서 플런저(4)의 상승 동작시 발생하는 소음을 감소시키는 것이 솔레노이드 밸브의 작동 소음을 제거하는 근본적인 해결방안이다.

하지만, 종래에는 솔레노이드 밸브가 적용되는 장치, 예컨대 연료 펌프 자체에 고무 재질의 방음/흡음재를 둘러싸서 작동 소음을 감소시키는 방법을 사용함에 따라, 솔레노이드 밸브의 작동소음 저감 효과를 충분하게 발휘하지 못하는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 근본적으로 해결하기 위해, 본 출원인은 솔레노이드 밸브에 관한 기술을 대한민국 특허 공개번호 제10-2010-0069833호(2010년 6월 25일 공개, 이하 '특허문헌 1'이라 함), 제10-2010-0107644호(2010년 10월 6일 공개, 이하 '특허문헌 2'라 함) 등에 개시하여 출원한 바 있다.

도 2는 특허문헌 1에 따른 솔레노이드 밸브의 단면도이고, 도 3은 특허문헌 2에 따른 솔레노이드 밸브의 단면도이다.

특허문헌 1에는 도 2에 도시된 바와 같이, 플런저(4)와 코어(2) 사이에 댐핑 수단(7)을 설치하는 구성이 기재되어 있다.

그리고 특허문헌 2에는 도 3에 도시된 바와 같이, 플런저(4)의 상면 또는 코어(2)의 하면에 탄성부재(8)를 매립하는 구성이 기재되어 있다.

하지만, 특허문헌 1 및 2에 따른 솔레노이드 밸브는 플런저와 코어 사이에 댐핑 수단이나 탄성부재를 설치함에 따라 승강 동작시 발생된 충격을 부분적으로 저감하지만, 충격을 완전하게 흡수하는데 한계가 있기 때문에 연자성체로 형성된 플런저가 손상되는 문제점이 있었다.

그리고 특허문헌 2에 기재된 고무 또는 우레탄 재질의 탄성부재는 플런저와 코어 사이에서 발생하는 충격에 의해 손상되어 솔레노이드 밸브를 장시간 사용시 고장을 발생시키는 원인을 제공하는 문제점이 있었다.

특히, 가솔린 직접분사(GDI) 시스템에 적용되는 고압연료펌프의 유량제어밸브로 적용되는 솔레노이드 밸브는 약 30㎐ 내지 233㎐의 속도로 빠르게 동작함에 따라, 플런저의 승강 동작시 충격소음이 심하게 발생하는 문제점이 있었다.

한편, 도 1에 도시된 종래기술에 따른 솔레노이드 밸브는 플런저(4)의 승강 동작시 가이드 역할을 하는 슬리브(S)를 케이싱(1)에 압입한 후 용접하여 고정한다.

이때, 슬리브(S)를 케이싱(1)에 압입 및 용접하는 과정에서 압력 및 열에 의해 슬리브(S)가 변형되는 문제점이 있었다.

또 종래기술에 따른 솔레노이드 밸브는 하부 스토퍼(L)와 밸브 시트(VS)를 각각 별도의 부품으로 구비함에 따라 플런저와 상부 및 하부 스토퍼 사이에서 발생하는 충격을 효율적으로 관리하기 어렵고, 부품 수가 증가로 인해 조립작업의 공수 및 작업시간이 증가하는 문제점 있었다.

대한민국 특허 공개번호 제10-2010-0069833호(2010년 6월 25일 공개) 대한민국 특허 공개번호 제10-2010-0107644호(2010년 10월 6일 공개)

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 플런저의 승강 동작시 발생하는 작동 소음을 저감하는 솔레노이드 밸브를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 승강 동작하는 플런저를 가이드하는 슬리브의 변형을 방지하는 솔레노이드 밸브를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 케이싱 내부에 코어, 보빈, 코일을 구비한 솔레노이드부와 상기 케이싱의 하부에 결합되는 밸브 시트를 구비한 밸브부를 포함하는 솔레노이드 밸브에 있어서, 상기 코일에 전류 인가시 형성되는 전자기장에 의해 승강 동작하는 플런저 어셈블리, 상기 코어와 플런저 어셈블리 사이에 설치되고 상기 플런저 어셈블리에 복원력을 제공하는 리턴 스프링, 상기 케이싱의 하부에 결합되고 상기 플런저 어셈블리의 상승 거리를 제한하는 상부 스토퍼, 상기 플런저 어셈블리에 승강 동작에 의해 상기 밸브 시트에 형성된 배출공을 개폐하는 체크 밸브 및 상기 플런저 어셈블리의 상승 동작시 작동 소음을 감소시키도록 상기 플런저 어셈블리와 상부 스토퍼 사이에 결합되는 댐핑 수단을 포함하고, 상기 플런저 어셈블리는 중앙에 상하 방향으로 관통공이 형성되고 상기 관통공 부변에 유체를 상기 코어 측으로 전달하는 전달공이 형성되는 플런저와 상기 플런저의 관통공에 삽입되어 결합되는 니들을 포함하며, 상기 댐핑 수단은 플런저 어셈블리의 승강 동작시 전달공을 선택적으로 차폐하도록 상기 플런저의 하면에 접합되는 블레이드를 구비한다.

상기 댐핑 수단은 상기 플런저 상부 스토퍼 사이에 결합되는 웨이브 와셔 스프링, 코일 스프링 및 고무 스프링 중 어느 하나를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 블레이드는 링 형상으로 납작하게 형성되는 링 부재 및 상기 링 부재와 연결되어 상기 플런저의 전달공에 대응되는 위치에 형성되는차단부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 밸브 시트의 상부에는 상기 플런저 어셈블리가 승강하는 승강 공간이 형성되고, 상기 니들의 중앙부에는 상기 밸브 시트의 상부에 형성된 승강 공간에 위치되는 플랜지가 형성되며, 상기 플런저는 연자성 재질로 제작되고, 상기 니들은 스테인리스 합금계 재질로 제작되는 것을 특징으로 한다.

상기 상부 스토퍼는 상기 니들의 플랜지 상부에 결합되도록 일측이 개구된 원판 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 케이싱의 하면에는 상기 밸브 시트의 상면이 접촉하는 제 1환턱 및 상기 상부 스토퍼가 결합되어 접촉하는 제 2환턱이 내주면으로부터 순차적으로 단차지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 상부 스토퍼와 댐핑 수단 사이에는 안착링이 결합되고, 상기 상부 스토퍼의 상면에는 상기 안착링이 안착되는 안착턱이 단차지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 보빈과 플런저 어셈블리 사이에 장착되어 상기 플런저 어셈블리의 승강 동작을 가이드하는 슬리브를 더 포함하고, 상기 슬리브는 상기 보빈의 사출 성형시 일체로 인서트 사출 성형되는 것을 특징으로 한다.

상기 밸브 시트에는 유체가 내부로 유입되고 유입된 유체를 상기 배출공으로 전달하는 오리피스가 형성되고, 상기 체크 밸브의 하부에는 체크 밸브에 복원력을 제공하는 스프링을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 플런저 어셈블리의 상승 동작시 댐핑 수단을 이용해 상부 스토퍼와 플런저 어셈블리 사이의 충격량을 완화시켜 솔레노이드 밸브의 작동 소음을 저감한다.

그리고 본 발명은 플런저 어셈블리의 하강 동작시 댐핑 수단을 이용해 유체 저항을 발생시켜 플런저의 하강 속도를 감소시켜 솔레노이드 밸브의 작동 소음을 저감한다.

이에 따라, 본 발명은 플런저 어셈블리의 상승 동작 및 하강 동작 모두에서 솔레노이드 밸브의 작동 소음을 저감할 수 있어 솔레노이드 밸브가 적용된 장치의 소음문제를 해결할 있다.

또 본 발명은 슬리브를 보빈의 사출 형성시 일체로 인서트 사출 성형함에 따라, 보빈의 내측에 슬리브를 압입하는 압입 공정 및 용접과 같은 접합 공정을 제거하여 조립작업시 작업 공수를 줄이고, 압입 및 용접 공정시 슬리브에 가해지는 압력과 열에 의한 슬리브의 변형을 방지할 수 있다.

또한 본 발명은 플런저 어셈블리의 플런저와 니들을 동작 특성에 따라 서로 다른 재질로 제작하여 결합함으로써, 플런저 어셈블리의 내구성을 향상시켜 솔레노이드 밸브의 장시간 사용시 플런저 어셈블리의 손상으로 인한 솔레노이드 밸브의 고장을 방지할 수 있다.

또한 본 발명은 밸브 시트가 하부 스토퍼의 역할을 수행함에 따라 하부 스토퍼를 제거함으로써, 부품 수를 줄여 조립 작업시 작업 공수를 감소시키고, 조립 공차에 의한 밸브 충격을 효율적으로 관리할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 솔레노이드 밸브의 단면도.
도 2는 다른 종래기술에 따른 솔레노이드 밸브의 단면도.
도 3은 또 다른 종래기술에 따른 솔레노이드 밸브의 단면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 솔레노이드 밸브의 단면도.
도 5는 도 4에 도시된 케이싱의 사시도.
도 6은 플런저 어셈블리 및 댐핑 수단의 사시도.
도 7은 댐핑 수단의 일 예를 도시한 사시도.
도 8은 댐핑 수단의 변형예를 도시한 사시도.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 솔레노이드 밸브에 인가되는 전원의 타이밍도 및 솔레노이드 밸브의 진동을 측정한 그래프.
도 10 및 도 11은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 솔레노이드 밸브의 동작 상태도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 솔레노이드 밸브를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 솔레노이드 밸브의 단면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 케이싱의 사시도이며, 도 6은 플런저 어셈블리 및 댐핑 수단의 사시도이고, 도 7은 댐핑 수단의 일 예를 도시한 사시도이며, 도 8은 댐핑 수단의 변형 예를 도시한 사시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 솔레노이드 밸브는 전류를 인가받아 전자기장을 형성하여 내부에 구비된 플런저(31)를 직선 왕복 운동시키는 솔레노이드부(10)와 플런저(31)의 직선 왕복 운동에 이용해서 배관을 통해 이동하는 유체의 흐름을 선택적으로 차단하도록 개폐 동작하는 밸브부(20)를 포함한다.

솔레노이드부(10)는 케이싱(11)의 내측 상부에 삽입되는 코어(12), 코어(12)의 외측에 장착되고 코일(14)이 감기는 보빈(13), 코일(14)에 공급되는 전류에 의해 형성된 전자기장에 의해 승강 동작하는 플런저 어셈블리(15), 보빈(13)과 코어 및 플런저 어셈블리(15) 사이에 설치되어 플런저(31)의 승강 동작을 가이드하는 슬리브(16) 및 플런저 어셈블리(15)에 복원력을 제공하는 리턴 스프링(17)을 구비한다.

밸브부(20)는 케이싱(11)의 하부에 결합되고 플런저(31)의 하강 동작시 하강을 제한하는 밸브 시트(21), 밸브 시트(21)에 형성되어 유체가 유입되는 오리피스(22), 플런저 어셈블리(15)의 승강 동작에 의해 오리피스(22)를 통해 유입된 유체를 선택적으로 배출하도록 밸브 시트(21)에 형성된 배출공(212)을 개폐 동작하는 체크 밸브(23) 및 체크 밸브(23)에 복원력을 제공하는 스프링(24)을 포함한다.

솔레노이드부(10)와 밸브부(20)는 서로 상하 방향으로 결합되고, 솔레노이드부(10)와 밸브부(20)가 결합되는 부분에는 플런저 어셈블리(15)의 상승 거리를 제한하는 상부 스토퍼(40) 및 플런저 어셈블리(15)의 승강 동작시 작동 소음을 흡수하는 댐핑 수단(50)이 장착된다.

케이싱(11)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상방이 개구된 원통 형상으로 형성되고, 케이싱(11)의 하면은 플런저 어셈블리(15)가 삽입되도록 중앙이 관통되어 형성되며, 케이싱(11)의 일측에는 전원 및 제어신호를 전달받는 커넥터(60)가 장착된다.

특히, 도 5에 도시된 바와 같이, 케이싱(11)의 하부에는 케이싱(11)과 밸브 시트(21) 결합시 밸브 시트(21)의 상면이 접촉하는 제 1환턱(111) 및 상부 스토퍼(40)가 결합되어 접촉하는 제 2환턱(112)이 내주면으로부터 순차적으로 단차지게 형성되고, 케이싱(11)의 하부 내주면에는 코어(12)와 플런저 어셈블리(15) 사이에 유체가 유입되도록 다수 개의 유입공(113)이 일정 간격만큼 이격되어 형성된다.

코어(12)는 상부에 케이싱(11)의 상면을 폐쇄하는 원형판(121)이 형성된 원기둥 형상으로 형성되고, 코어(12)의 하부에는 리턴 스프링(17)의 상부가 삽입되는 삽입공(122)이 형성된다.

보빈(13)은 코일(14)이 감기는 중공형 원통이고, 슬리브(16)는 승강 동작하는 플런저 어셈블리(15)를 가이드하도록 보빈(13) 내측에 설치된다.

본 실시 예에서 슬리브(16)는 보빈(13) 사출 성형시 인서트 사출 성형되어 보빈(13)과 일체로 형성된다.

따라서 본 발명은 슬리브를 보빈의 내측에 압입하는 압입 공정 및 용접과 같은 접합 공정을 제거하여 조립작업시 작업 공수를 줄이고, 압입 및 용접 공정시 슬리브에 가해지는 압력과 열에 의한 슬리브의 변형을 방지한다.

플런저 어셈블리(15)는 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 중앙에 상하 방향으로 관통공(311)이 형성되는 플런저(31)와 플런저(31)의 관통공(311)에 삽입되어 결합되는 니들(32)을 포함한다.

플런저(31)는 코일(14)에 전원 인가시 전류 흐름에 따라 자기력을 형성하도록 연자성 재료로 제작되며, 니들(32)은 플런저(31)의 승강 동작시 상부 스토퍼(40) 및 밸브 시트(21)와 부딪치더라도 손상되지 않도록 강도가 높아 충격에 강한 스테인리스 합금계 재질로 제작된다.

따라서 본 발명은 플런저 어셈블리의 플런저와 니들을 동작 특성에 따라 서로 다른 재질로 제작하여 결합함으로써, 플런저 어셈블리의 내구성을 향상시켜 솔레노이드 밸브의 장시간 사용시 플런저 어셈블리의 손상으로 인한 솔레노이드 밸브의 고장을 방지한다.

플런저(31)의 관통공(311) 중앙부에는 리턴 스프링(17)의 하단을 지지하는 지지턱(312)이 환 형상으로 형성되고, 플런저(31)의 관통공(311) 주변에는 유체를 코어(13)와 플런저(31) 사이로 전달하는 다수개의 전달공(313)이 일정 간격만큼 이격되어 형성된다.

니들(32)은 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 단면이 대략 '+' 형상으로 형성된다.

이를 위해, 니들(32)의 중앙부에는 플랜지(321)가 형성되고, 니들(32)의 상부에는 플런저(31)가 안착되도록 안착턱(322)이 단차지게 형성된다.

플랜지(321)는 밸브 시트(21) 상부에 형성된 승강 공간(211)에 위치되어 플런저 어셈블리(15)의 승강 동작시 상부 스토퍼(40)의 하면 및 밸브 시트(21)의 승강 공간(211) 저면에 접하게 된다.

즉, 본 실시 예에서는 종래기술의 하부 스토퍼(L)를 제거하고, 밸브 시트(21)에 승강 공간(211)을 형성하여 플런저(31)의 하강 거리를 제한한다.

따라서 본 발명은 밸브 시트가 하부 스토퍼의 역할을 수행함에 따라 하부 스토퍼를 제거함으로써, 부품 수를 줄여 조립 작업시 작업 공수를 감소시키고, 조립 공차에 의한 밸브 충격을 효율적으로 관리할 수 있다.

밸브 시트(21)는 플런저 어셈블리(15)의 니들(32)이 승강 동작하도록 중앙이 상하 방향으로 관통된 원기둥 형상으로 형성되고, 밸브 시트(21)의 상부에는 니들(32)의 플랜지(321)가 승강 동작하는 승강 공간(211)이 형성된다.

그리고 밸브 시트(21)의 중앙부에는 유체가 내부로 유입되도록 수평 방향으로 오리피스(22)가 형성되고, 밸브 시트(21)의 하부에는 오리피스(22)와 연통되어 유체를 외부로 배출하는 배출공(212)이 형성된다.

체크 밸브(23)는 니들(32)의 하단에 접촉되게 설치되고, 체크 밸브(22)의 하부에는 체크 밸브(23)에 복원력을 제공하는 스프링(24)이 설치된다.

체크 밸브(23)는 플런저 어셈블리(15)가 하강 동작하면, 스프링(24)을 탄성 변형시키면서 하강하여 밸브 시트(21)의 배출공(212)을 개방한다. 이에 따라, 오리피스(22)를 통해 밸브 시트(22) 내부로 유입된 유체가 배출공(212)을 통해 배출된다.

그리고 체크 밸브(23)는 플런저 어셈블리(15)가 상승 동작하면, 스프링(24)의 복원력에 의해 상승하여 밸브 시트(21)의 배출공(212)을 폐쇄한다. 이에 따라, 배출공(212)을 통한 유체의 배출이 중지된다.

상부 스토퍼(40)는 플런저 어셈블리(15)의 플랜지(321) 상부에 결합된다.

여기서, 상부 스토퍼(40)의 내경은 플랜지(321)의 외경보다 작기 때문에, 상부 스토퍼(40)는 플런저(31)와 니들(32)이 용접에 의해 결합된 상태에서 니들(32)에 결합될 수 있도록 일측이 개구되어 상부에서 보았을 때 대략 'C' 자 형상으로 형성된다.

상부 스토퍼(40)와 댐핑 수단(50) 사이에는 안착링(41)이 결합된다. 안착링(41)의 외경은 상부 스토퍼(40)의 외경과 동일한 크기로 형성되고, 안착링(41)의 내경은 플랜지(321)의 외경보다 크게 형성된다.

이에 따라, 상부 스토퍼(40)의 일측이 개구되어 형성되더라도, 댐핑 수단(50)은 안착링(41)에 의해 안정적으로 안착된다.

상부 스토퍼(40)는 플런저(31)의 승강 동작시 플랜지(321)에 부딪치더라도 손상되지 않도록 니들(32)과 동일하게 스테인리스 합금계 재질로 제작되고, 안착링(41)은 스테인리스강 재질로 제작된다.

그리고 상부 스토퍼(40)의 상면에는 안착링(41)이 안착되는 안착턱이 단차지게 형성되는 것이 바람직하다.

댐핑 수단(50)은 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 스테인리스 강 재질로 제작되어 플런저(31)의 전달공(313)을 통해 이동하는 유체를 차단하는 블레이드(51)를 구비한다.

블레이드(51)는 링 형상으로 납작하게 형성되는 링 부재(52) 및 링 부재(52)와 연결되어 플런저(31)의 전달공(313)에 대응되는 위치에 형성되는 차단부재(53)를 포함한다.

링 부재(52)는 플런저(31)의 직경과 동일한 직경으로 형성되어 외주면을 따라 플런저(31)의 하면에 용접 등의 방법으로 접합된다.

차단부재(53)는 전달공(313)과 대응되도록 대략 원 형상으로 형성되는 원판부(54) 및 원판부(54)와 링 부재(52)를 연결하는 연결부(55)를 포함한다.

이와 같이, 블레이드(51)가 얇은 판 형상으로 형성됨에 따라 차단부재(53)의 원판부(54)는 플런저(31)의 승강 동작시 전달공(313)을 차단하여 전달공(313)을 통해 전달되는 유체의 저항을 발생시킨다.

이에 따라, 본 발명은 블레이드에 의해 발생하는 유체 저항을 이용해 플런저 어셈블리의 상승 동작 및 하강 동작시 발생하는 작동소음을 저감할 수 있다.

한편, 댐핑 수단(50)은 블레이드(51)와 함께, 도 8의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 물결 모양으로 굴곡지게 형성된 웨이브 와셔 스프링(Wave Washer Spring)(56)을 더 구비할 수 있다.

웨이브 와셔 스프링(56)은 플런저 어셈블리(15)의 상승 동작시 니들(32)의 플랜지(321)와 상부 스토퍼(40)가 충돌함과 동시에 순간적으로 수축 동작해서 충돌에 따른 충격량을 완화하여 작동 소음을 저감한다.

물론, 웨이브 와셔 스프링(56)은 코일 스프링(Coil Spring), 고무 스프링(Rubber Spring)으로 변경될 수 있다.

다음, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 솔레노이드 밸브의 결합관계를 상세하게 설명한다.

먼저, 보빈(13)의 사출 성형시 슬리브(16)를 인서트 사출 성형하고, 슬리브(16)와 일체로 형성된 보빈(13)의 외주면에 코일(14)을 다수 회 감은 후, 보빈(13)과 코어(12)를 케이싱(11)의 상부로부터 결합한다.

그리고 케이싱(11)의 일측에 코일(14)과 전기적으로 연결된 커넥터(60)를 결합한다.

서로 다른 재질을 이용해 개별적으로 제작된 플런저(31)와 니들(32)을 결합한 후, 용접하여 플런저 어셈블리(15)를 조립한다.

플런저 어셈블리(15)의 플랜지(321) 상부에 개구된 부분을 이용하여 상부 스토퍼(40)를 결합하고, 상부 스토퍼(40)의 상부에 안착링(41)과 댐핑 수단(50)을 순차적으로 결합한다.

이때, 댐핑 수단(50)은 도 7 및 도 8에 도시된 블레이드(51)를 구비하거나, 블레이드(51)와 웨이브 와샤 스프링(56)를 모두 구비한다. 이하에서는 블레이드(51)와 웨이브 와샤 스프링(56)을 모두 구비하는 경우를 설명한다.

이어서, 케이싱(11)에 결합된 코어(12)의 삽입공(122)에 리턴 스프링(17)의 상부를 삽입한 후, 케이싱(11)의 하부로부터 플런저 어셈블리(15)를 결합한다.

그러면, 리턴 스프링(17)의 상단은 삽입공(122)의 상면에 지지되고, 리턴 스프링(17)의 하단은 플런저(31)의 관통공(311)에 형성된 지지턱(312)에 지지된다.

그리고 플런저 어셈블리(15)에 결합된 댐핑 수단(50)의 상단은 케이싱(11)의 제 2환턱(112)에 지지되고, 댐핑 수단(50)의 하단은 상부 스토퍼(40)의 안착턱에 안착된 안착링(41)의 상면에 지지된다.

이와 같이, 케이싱(11)과 플런저 어셈블리(15)의 조립이 완료되면, 케이싱(11)의 하부로부터 밸브 시트(21)를 상방으로 이동시켜 밸브 시트(21)를 케이싱(11)의 하부에 압입한다.

이때, 밸브 시트(21)의 내측 하부에는 체크 밸브(23)와 스프링(24)의 결합된 상태이다.

밸브 시트(21)를 케이싱(11)의 하부에 압입함에 따라, 밸브 시트(21)의 상면은 케이싱(11)의 제 1환턱(111) 및 상부 스토퍼(40)의 하면과 접하게 된다.

그러면, 플런저 어셈블리(15)의 플랜지(321)는 밸브 시트(21)의 상부에 형성된 승강 공간(211)에 위치되며, 전원 미인가시에는 리턴 스프링(17)의 탄성력에 의해 승간 공간(211)의 저면에 안착된 상태를 유지한다.

즉, 밸브 시트(21)는 플런저(31)의 하강 거리를 제한하기 위한 하부 스토퍼의 역할을 수행하게 된다.

이와 같이 솔레노이드 밸브의 조립이 완료되면, 유체가 흐르는 배관에 솔레노이드 밸브를 설치하고, 커넥터(60)에 제어부 및 전원공급부(도면 미도시)와 연결된 상대 커넥터(도면 미도시)를 결합한다.

다음, 도 9 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 솔레노이드 밸브의 작동을 상세하게 설명한다.

도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 솔레노이드 밸브에 인가되는 전원의 타이밍도 및 솔레노이드 밸브의 진동을 측정한 그래프이며, 도 10 및 도 11은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 솔레노이드 밸브의 동작 상태도이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 솔레노이드 밸브에서 도 9의 A 구간과 같이 전원 미인가시, 도 10에 도시된 바와 같이 리턴 스프링(17)의 탄성력에 의해 플런저 어셈블리(15)의 플랜지(321)가 밸브 시트(21)의 상부에 형성된 승강 공간(21)의 저면에 안착된 상태를 유지함에 따라, 체크 밸브(23)는 플런저 어셈블리(15)의 하단에 눌려서 하방으로 이동된 상태를 유지한다.

그래서 밸브 시트(21)의 배출공(212)이 개방됨에 따라, 오리피스(22)와 배출공(22)을 경유하는 이동경로를 통해 유체가 지속적으로 이동하게 된다.

반면, 도 9의 B구간에서 커넥터(60)를 통해 코일(14)에 전원이 인가되면, 코일을 따라 흐르는 전류에 의해 전자기장이 형성되고, 도 11에 도시된 바와 같이 전자기장에 의해 플런저 어셈블리(15)가 상승 동작한다.

그러면, 체크 밸브(23)는 스프링(24)의 복원력에 의해 상승 동작하여 밸브 시트(21)의 배출공(212)이 폐쇄됨에 따라, 오리피스(22)와 배출공(22)을 경유하는 이동경로가 폐쇄되어 유체의 유입이 차단된다.

이때, 플런저 어셈블리(15)의 플랜지(321)가 상승하면서 상부 스토퍼(40)와 충돌하게 된다.

그러면, 상부 스토퍼(40)와 케이싱(11)의 제 2환턱(112) 사이에 장착된 댐핑 수단(50)의 블레이드(51)는 플런저 어셈블리(15)의 상승 동작에 의해 플런저(31)의 하면으로부터 약간 이격되도록 변형된 상태로 상승하면서 플런저(31)의 전달공(313)을 차단하여 유체 저항을 발생시킨다.

그리고 웨이브 와샤 스프링(56)은 플랜지(321)와 상부 스토퍼(40)의 충돌시 높이가 줄어들도록 탄성 변형되면서 충격량을 감소시킨다.

이에 따라, 본원발명은 전원 인가에 따른 플런저의 상승 동작시 니들과 상부 스토퍼 사이의 작동 소음을 감소시킨다.

이어서, 도 9의 C 구간에서 다시 전원이 차단되면, 전자기장이 제거되면서 플런저 어셈블리(15)가 하강 동작한다.

그러면, 밸브 시트(21)의 배출공(212)이 개방됨에 따라, 오리피스(22)와 배출공(22)을 경유하는 이동경로를 통해 유체가 지속적으로 이동하게 된다.

한편, 도 10에 도시된 바와 같이, 플런저 어셈블리(15)의 하강 동작에 의해 플랜지(321)가 밸브 시트(21)의 상부에 형성된 승강 공간(21)의 저면에 충돌하게 된다.

이때, 플런저(31)의 하면에 접합된 블레이드(51)는 플런저(31)의 하강 동작에 의해 함께 하강하면서 플런저(31)의 전달공(313)을 차단하여 유체 저항을 발생시킨다.

그래서 본 발명은 전원공급 차단시 하강 동작하는 플런저의 전달공을 차단해서 유체 저항을 발생시켜 플런저 어셈블리의 하강 속도를 감소시킴으로써, 플런저와 밸브 시트의 충돌에 의한 작동 소음을 감소시킨다.

본 발명에 따른 솔레노이드 밸브의 작동실험 결과에 따르면, 본 발명은 댐핑 수단을 이용해 충격량을 감소시킴에 따라 댐핑 수단 미적용시와 작동소음의 크기(dB)는 동일하지만, 작동 소음을 고음 영역에서 저음 영역으로 완화하는 효과를 확인하였다.

이에 따라, 본 발명은 솔레노이드 밸브의 작동소음을 감소시키고, 솔레노이드 밸브의 작동소음으로 인한 솔레노이드 밸브가 적용된 차량 등의 소음 문제를 해결한다.

상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 플런저 어셈블리의 상승 및 하강 동작시 댐핑 수단을 이용해 상부 스토퍼와 플런저 어셈브리 사이 및 플런저 어셈블리와 밸브 시트 사이의 충격량을 완화시켜 솔레노이드 밸브의 작동 소음을 저감한다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

즉, 상기의 실시 예에서는 댐핑 수단에 블레이드와 웨이브 와샤 스프링 모두를 구비하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 본 발명은 댐핑 수단으로 블레이드만을 구비하거나 웨이브 와샤 스프링만을 구비할 수도 있다.

다만, 웨이브 와샤 스프링만을 구비하는 경우, 플런저 어셈블리의 상승 동작시 웨이브 와샤 스프링을 이용해 니들과 상부 스토퍼 사이의 충격량을 완화할 수 있으나, 플런저 어셈블리의 하강 동작시 니들과 밸브 시트 사이의 충격량을 완화하지 못하게 된다.

따라서 본 발명은 댐핑 수단으로 블레이드만을 구비하거나, 블레이드와 웨이브 와샤 스프링을 모두 구비하는 것이 바람직하다.

또한 웨이브 와셔 스프링은 코일 스프링이나 고무 스프링과 같은 탄성부재로 변경될 수 있다.

10: 솔레노이드부 11: 케이싱
111: 제 1환턱 112: 제 2환턱
113: 유입공 12: 코어
121: 원형판 122: 삽입공
13: 보빈 14: 코일
15: 플런저 어셈블리 16: 슬리브
17: 리턴 스프링 20: 밸브부
21: 밸브 시트 211: 승강 공간
212: 배출공 22: 오리피스
23: 체크 밸브 24: 스프링
31: 플런저 311: 관통공
312: 지지턱 313: 전달공
32: 니들 321: 플랜지
322: 안착턱 40: 상부 스토퍼
41: 안착링 50: 댐핑 수단
51: 블레이드 52: 링 부재
53: 차단부재 54: 원판부
55: 연결부 56: 웨이브 와샤 스프링
60: 커넥터

Claims (9)

1. 케이싱 내부에 코어, 보빈, 코일을 구비한 솔레노이드부와 상기 케이싱의 하부에 결합되는 밸브 시트를 구비한 밸브부를 포함하는 솔레노이드 밸브에 있어서,
   상기 코일에 전류 인가시 형성되는 전자기장에 의해 승강 동작하는 플런저 어셈블리,
   상기 코어와 플런저 어셈블리 사이에 설치되고 상기 플런저 어셈블리에 복원력을 제공하는 리턴 스프링,
   상기 케이싱의 하부에 결합되고 상기 플런저 어셈블리의 상승 거리를 제한하는 상부 스토퍼,
   상기 플런저 어셈블리에 승강 동작에 의해 상기 밸브 시트에 형성된 배출공을 개폐하는 체크 밸브 및
   상기 플런저 어셈블리의 상승 동작시 작동 소음을 감소시키도록 상기 플런저 어셈블리와 상부 스토퍼 사이에 결합되는 댐핑 수단을 포함하고,
   상기 플런저 어셈블리는 중앙에 상하 방향으로 관통공이 형성되고 상기 관통공 부변에 유체를 상기 코어 측으로 전달하는 전달공이 형성되는 플런저와
   상기 플런저의 관통공에 삽입되어 결합되는 니들을 포함하며,
   상기 댐핑 수단은 플런저 어셈블리의 승강 동작시 전달공을 선택적으로 차폐하도록 상기 플런저의 하면에 접합되는 블레이드를 구비하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
2. 제 1항에 있어서, 상기 댐핑 수단은
   상기 플런저 상부 스토퍼 사이에 결합되는 웨이브 와셔 스프링, 코일 스프링 및 고무 스프링 중 어느 하나를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 블레이드는
   링 형상으로 납작하게 형성되는 링 부재 및
   상기 링 부재와 연결되어 상기 플런저의 전달공에 대응되는 위치에 형성되는차단부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 밸브 시트의 상부에는 상기 플런저 어셈블리가 승강하는 승강 공간이 형성되고,
   상기 니들의 중앙부에는 상기 밸브 시트의 상부에 형성된 승강 공간에 위치되는 플랜지가 형성되며,
   상기 플런저는 연자성 재질로 제작되고,
   상기 니들은 스테인리스 합금계 재질로 제작되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
5. 제 3항에 있어서,
   상기 상부 스토퍼는 상기 니들의 플랜지 상부에 결합되도록 일측이 개구된 원판 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
6. 제 3항에 있어서,
   상기 케이싱의 하면에는 상기 밸브 시트의 상면이 접촉하는 제 1환턱 및
   상기 상부 스토퍼가 결합되어 접촉하는 제 2환턱이 내주면으로부터 순차적으로 단차지게 형성되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
7. 제 3항에 있어서,
   상기 상부 스토퍼와 댐핑 수단 사이에는 안착링이 결합되고,
   상기 상부 스토퍼의 상면에는 상기 안착링이 안착되는 안착턱이 단차지게 형성되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
8. 제 3항에 있어서,
   상기 보빈과 플런저 어셈블리 사이에 장착되어 상기 플런저 어셈블리의 승강 동작을 가이드하는 슬리브를 더 포함하고,
   상기 슬리브는 상기 보빈의 사출 성형시 일체로 인서트 사출 성형되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
9. 제 3항에 있어서,
   상기 밸브 시트에는 유체가 내부로 유입되고 유입된 유체를 상기 배출공으로 전달하는 오리피스가 형성되고,
   상기 체크 밸브의 하부에는 체크 밸브에 복원력을 제공하는 스프링을 구비하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
   

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