KR101498102B1 - 소음 방지형 솔레노이드 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하는 솔레노이드 장치에 관한 것으로 특히, 코일이 권선되는 보빈과; 상기 보빈의 코어 결합홈에 삽입되는 코어와; 상기 보빈과 코어의 내부를 관통해서 축 방향으로 상하 이동하는 플런저와 샤프트; 상기 보빈을 감싸는 하우징과 프레임 및 요크와; 상기 플런저를 가이드하는 제1슬리브 및 제2슬리브와; 스프링을 구비하는 솔레노이드 장치에 있어서, 상기 플런저의 외경이 상기 코어의 내경보다 작게 성형한 것을 특징으로 한다.
따라서, 플런저의 스프링 결합부 단면부를 이용하여 충분한 초기 흡인력을 발생시킬 수 있어 초기 스프링 하중을 높일 수 있고, 플런저의 단차부에 구비된 스프링 받침면을 이용하여 중반 흡인력을 유지 및 상승시킬 수 있기 때문에, 충분한 스트로크를 발생시킬 수 있으며, 플런저가 코어 내부로 삽입되어 자기력이 원주방향으로 분산되기 때문에 말기 흡인력을 감소시켜 작동 충격과 소음을 줄일 수 있고, 플런저의 단차부를 별도의 링 형태로 성형하여 분할 조립함으로써 가공비를 절감할 수 있고 특히 제품 자체의 경쟁력을 대폭 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 상품성과 작동에 대한 신뢰도를 대폭 증대시킬 수 있다.

Description

소음 방지형 솔레노이드 장치{Solenoid apparatus for noise prevention}

본 발명은 소음 방지형 솔레노이드 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 보빈 내부에 삽입되어 고정되는 직선형 코어와 코어 내경보다 외경이 작은 다단 플런저를 사용하여 구리스 사용 없이 충격 및 작동 소음을 감소시킬 수 있도록 하는 방식을 통해 플런저의 스프링 결합부 단면부를 이용하여 충분한 초기 흡인력을 발생시킬 수 있어 초기 스프링 하중을 높일 수 있고, 플런저의 단차부에 구비된 스프링 받침면을 이용하여 중반 흡인력을 유지 및 상승시킬 수 있도록 하여 충분한 스트로크를 발생시킬 수 있으며, 플런저가 코어 내부로 삽입되어 자기력이 원주방향으로 분산되도록 하여 말기 흡인력을 감소시켜 작동 충격과 소음을 줄일 수 있고, 플런저의 단차부를 별도의 링 형태로 성형하여 분할 조립시켜 가공비를 절감할 수 있도록 발명한 것이다.

일반적으로 솔레노이드는 코일을 원통형으로 감은 상태에서 전류를 흘려 소정 자기장을 형성하는 것을 말한다. 상기와 같이 솔레노이드는 자기장을 이용하여 플런저를 이동시킴으로써 일정 신호에 따라 밸브를 개폐하거나 조립 라인에서 부품을 소정위치로 이동시키는 역할을 한다. 즉, 전기 에너지를 기계적 직선 운동으로 변환시켜 주는 전기기계 장치이다.

즉, 솔레노이드는 전기 에너지를 기계적 직선 운동 에너지로 변환하는 전기기계장치로서, 사용 방법이 간단하고 가격이 저렴하여 솔레노이드 밸브, 솔레노이드 액츄에이터 등 산업 전반에 다양한 용도로 널리 사용되고 있으며 그 구조 또한 다양하다.

이와 같은 솔레노이드는 전원이 인가되면 내부 코일에서 발생된 자기장에 의해 자기력이 발생하게 되고, 발생된 자기력에 의해 보빈 중공부에 위치한 금속 재질의 플런저가 스프링력을 극복하고 보빈 내부로 흡인되게 된다.

한편, 통상 충분한 스트로크와 흡인력을 구현하기 위해 보빈 내부에는 상광하협의 테이퍼 형상의 코어가 삽입되나, 테이퍼 형상의 코어는 말기 흡인력이 증가되어, 솔레노이드 작동시 충격 소음이 증가되는 문제점과, 테이퍼부로 인하여 충격 흡수용 댐퍼 장착부가 협소해지는 문제점 및, 테이퍼 형상의 가공시 가공 공수를 포함하여 가공비가 증가하게 되는 문제점이 있다.

종래 코어와 플런저를 사용하는 솔레노이드의 구조를 살펴보면, 원통형 보빈에 코일이 권선되고 보빈 내부에는 금속 플런저가 삽입되고, 상기 금속 플런저의 후방에는 긴 스트로크를 내기 위해 테이퍼 형상이 구비된 금속 코어가 삽입된다.

이와 같은 구성의 솔레노이드 코일에 전원이 인가되어 자기장이 발생되면 플런저와 코어는 자화되어 플런저가 브라켓에 고정되어져 있는 코어 쪽으로 이동하게 되는데 이때, 초기 플런저가 코어와 멀리 떨어져 있을 때에는 약한 흡인력이 발생되지만, 플런저가 코어에 가까워질수록 흡인력은 높아진다.

이와 같은 구성을 갖는 종래 솔레노이드 장치의 플런저는 코어와 직접적인 충돌 소음을 방지하기 위해 내부에 댐퍼를 삽입하고, 외경에는 점성이 있는 구리스를 도포하여 충격 소음을 줄이는 방법을 사용하고 있다.

그런데, 종래의 솔레노이드 장치는 전술한 바와 같이 긴 스트로크를 내기 위해 테이퍼 형상의 코어를 적용하고 있으나, 플런저 후방에 코어가 위치하기 때문에 말기 흡인력이 증가되는 문제점이 있다.

또한, 도포된 구리스가 반복 작동시 누유되어 충격 소음이 증가되는 문제점과 저온 사용시 구리스의 점도가 증가하여 작동 불량으로 이어지는 문제점이 있다.

뿐만 아니라, 테이퍼가 적용된 코어를 사용하기 때문에 댐퍼 장착 공간이 협소하여, 댐퍼 사이즈가 작아져 충격을 충분히 흡수할 수 없다는 문제점도 있다.

1. 대한민국 등록특허공보 10-1193468호(2012년 10월 16일) 2. 대한민국 등록특허공보 10-1256166호(2013년 04월 12일) 3. 대한민국 등록특허공보 10-1144654호(2012년 05월 03일)

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 보빈 내부에 삽입되어 고정되는 직선형 코어와 코어 내경보다 외경이 작은 다단 플런저를 사용함으로써 구리스 사용 없이 충격 및 작동 소음을 감소시킬 수 있으므로 플런저의 스프링 결합부 단면부를 이용하여 충분한 초기 흡인력을 발생시킬 수 있어 초기 스프링 하중을 높일 수 있고, 플런저의 단차부에 구비된 스프링 받침면을 이용하여 중반 흡인력을 유지 및 상승시킬 수 있으므로 충분한 스트로크를 발생시킬 수 있으며, 플런저가 코어 내부로 삽입되어 자기력이 원주방향으로 분산되기 때문에 말기 흡인력을 감소시켜 작동 충격과 소음을 줄일 수 있고, 플런저의 단차부를 별도의 링 형태로 성형하여 분할 조립시켜 가공비를 절감할 수 있는 소음 방지형 솔레노이드 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명 장치는, 코일이 권선되는 보빈과; 상기 보빈의 코어 결합홈에 삽입되는 코어와; 상기 보빈과 코어의 내부를 관통해서 축 방향으로 상하 이동하는 플런저와 샤프트; 상기 보빈을 감싸는 하우징과 프레임 및 요크와; 상기 플런저를 가이드하도록 상기 프레임 내에 설치된 제1슬리브 및 상기 요크 내에 설치된 제2슬리브와; 스프링을 구비하는 솔레노이드 장치에 있어서, 상기 플런저의 외경이 상기 코어의 내경보다 작게 성형한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 플런저는 프레임의 관통부 내에 압입 설치된 제1슬리브의 통공 내에서 섭동되는 제1섭동부가 구비되고, 타단부에는 스프링의 일단부 내측에 삽입되어 스프링 유동을 방지 및 고정하는 역할을 하는 스프링 결합부가 구비되며, 상기 제1섭동부와 스프링 결합부 사이의 외면에는 복귀댐퍼와 스프링이 각각 걸려지는 단차부가 상기 제1섭동부의 외경보다 큰 외경을 갖게 성형된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 플런저의 단차부는 일체로 돌출 성형하거나 또는 링 형상을 갖도록 별도로 성형되어 플런저의 외면에 일체로 고정 설치한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 단차부의 일측면에서는 제1섭동부에 장착되는 복귀댐퍼가 걸려지는 스토퍼이 구비되고, 타측면에는 스프링의 일단부가 받쳐지는 스프링 받침면이 구비되며, 상기 스토퍼면과 스프링 받침면 사이에는 직선부가 일체로 구비된 형태를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보빈 내에는 코어를 수용하기 위한 코어 결합홈을 구비한 것을 포함함을 특징으로 한다.

또, 상기 코어는 보빈의 단부와 요크 사이에 삽입하여 고정한 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 소음 방지형 솔레노이드 장치에 의하면 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 플런저의 스프링 결합부 단면부를 이용하여 충분한 초기 흡인력을 발생시킬 수 있어 초기 스프링 하중을 높일 수 있다.

둘째, 플런저의 단차부에 구비된 스프링 받침면을 이용하여 중반 흡인력을 유지 및 상승시킬 수 있기 때문에, 충분한 스트로크를 발생시킬 수 있다.

셋째, 플런저가 코어 내부로 삽입되어 자기력이 원주방향으로 분산되기 때문에 말기 흡인력을 감소시켜 작동 충격과 소음을 줄일 수 있다.

넷째, 플런저의 단차부를 별도의 링 형태로 성형하여 분할 조립함으로써 가공비를 절감할 수 있고 특히 제품 자체의 경쟁력을 대폭 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 상품성과 작동에 대한 신뢰도를 대폭 증대시킬 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 솔레노이드 장치의 작동 전 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 솔레노이드 장치의 작동 후 단면도.
도 3의 (a)-(d)는 본 발명에 따른 솔레노이드 장치의 스트로크별 자기장 흐름도.
도 4는 본 발명에 따른 솔레노이드 장치의 흡인력과 스프링력 선도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 솔레노이드 장치의 플런저의 단면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 솔레노이드 장치의 플런저 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 솔레노이드 장치의 작동 전 단면도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 솔레노이드 장치의 작동 후 단면도를 나타낸 것이며, 도 3의 (a)-(d)는 본 발명에 따른 솔레노이드 장치의 스트로크별 자기장 흐름도를 나타낸 것이다.

또한, 도 4는 본 발명에 따른 솔레노이드 장치의 흡인력과 스프링력 선도를 나타낸 것이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 솔레노이드 장치의 플런저의 단면도를 나타낸 것이며, 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 솔레노이드 장치의 플런저 단면도를 나타낸 것이다.

이에 따르면 본 발명의 솔레노이드 장치(200)는, 코일(48)이 권선되는 보빈(40)과, 상기 보빈(40) 내에 삽입되어 고정되는 코어(56), 상기 보빈(40)을 감싸는 형태로 설치되는 하우징(30)과 프레임(10), 상기 하우징(30)의 일측에 결합되는 요크(65), 상기 코어(56)의 내부를 상하로 이동하는 플런저(20), 상기 플런저(20)에 압입 설치되는 샤프트(50), 상기 플런저(20)를 초기 위치로 복귀시키는데 필요한 탄성력을 발생시켜 주는 스프링(60), 상기 프레임(10) 내에 설치된 제1슬리브(80), 상기 요크(65) 내에 설치된 제2슬리브(81), 상기 요크(65)에 안착되어 스프링(60)으로 눌러지는 작동 댐퍼(70), 상기 플런저(20)에 삽입되어진 복귀 댐퍼(76) 및, 상기 보빈(40)에 고정된 단자(79)를 포함한다.

또한, 상기 솔레노이드 장치(200)는 하우징(30)으로 외부가 감싸진 원통체이고, 이와 같은 하우징(30)은 금속 재질로 이루어져 있으며, 내부가 비어있고 양쪽에 단부가 구비되며, 오픈되어 있는 파이프 형상이다. 상기 하우징(30)의 일 단부에는 금속 프레임(10)이 삽입되어 컬링에 의한 방법 등으로 고정된다.

이때, 상기 프레임(10)의 중심은 관통되어 있고, 관통부 내의 하단에는 보빈 고정단(11)이 구비되어 있으며, 또한 상기 프레임(10)의 관통부 내에는 제1슬리브(80)가 압입 설치된다.

이와 같은 구성을 갖는 상기 프레임(10)은 금속 재질로서, 후술하는 코일(48)에서 발생된 자기장을 집중시키는 통로 역할을 한다.

또, 상기 프레임(10)은 하우징(30)의 일측에 결합되고, 하우징(30)의 내부에는 코일(48)이 권선된 보빈(40)이 삽입되어 보빈 고정단(11)에 장착된다.

또한, 상기 보빈(40)은 돌출부(41)와 제1플랜지부(42), 몸통부(43), 제2플랜지부(44), 단자부(45) 및 코어 결합홈(46)로 이루어진다.

즉, 상기 보빈(40)은 내부가 관통되어진 몸통부(43)가 구비되고, 몸통부(43)의 일측에는 제1플랜지부(42)가 구비되며, 상기 제1플랜지부(42)의 타측에는 제2플랜지부(44)가 구비되고, 상기 제2플랜지부(44)의 상측에는 보빈(40)에 권선된 코일(48)이 외부 전원과 연결되는 단자(79)가 삽입되는 단자부(45)가 구비된다.

이와 같은 보빈(40)은 절연을 위하여 플라스틱 재질로 제작됨이 바람직하다. 또, 상기 제1플랜지부(42)의 몸통부(43) 타단에는 보빈(40)을 프레임(10)에 고정하기 위한 돌출부(41)가 구비되며, 이와 같은 돌출부(41)는 상기 보빈 고정단(11)에 삽입되어 보빈(40)을 프레임(10)과 동축을 유지하도록 보빈(40)의 일측을 고정하는 역할을 한다.

또한, 상기 단자부(45)에는 코일(48)에 전원을 공급하기 위한 단자(79)가 결합되며, 상기 단자(79)는 전기 전도성이 우수한 동 재질로 제작됨이 바람직하다.

상기 보빈(40)의 중공부에는 코어 결합홈(46)이 구비되며, 이와 같은 코어 결합홈(46)에는 코어(56)가 일정 깊이만큼 삽입될 수 있도록 스토퍼 역할을 하는 단이 형성되어 있다.

이때, 상기 코어(56)는 파이프 형상의 금속관으로서, 보빈(40)에 고정되어 후술하는 플런저(20)를 통과해 나온 자기장이 흘러들어가게 되며, 또한 상기 코어(56)는 보빈(40)의 중공부에 구비된 코어 결합홈(46)에 삽입되어 보빈(40)과 동축으로 고정되고 보빈(40) 후방에 삽입되는 후술하는 요크(65)에 의해 눌러져 완전히 고정된다.

상기 요크(65)는 원형 디스크 형상으로, 고정단(66)이 구비되며, 이와 같은 상기 고정단(66)은 코어 결합홈(46)에 삽입되어 보빈(40)과 동축을 이룸과 동시에 코어(56)를 축 방향으로 눌러 고정하게 된다.

또한 요크(65)는 상기 하우징(30)의 프레임(10) 타측 오픈부의 단부에 삽입되어 컬링 등의 공법으로 결합되고, 또 상기 요크(65)의 중심부에 형성된 통공에는 제2슬리브(81)가 삽입되며, 상기 제2슬리브(81)의 내주면에서는 후술하는 샤프트(50)가 섭동된다.

한편, 상기 플런저(20)는 내측 단부 중심선 상에 샤프트(50)가 삽입 설치될 수 있도록 원형 홀 형상의 샤프트 수용부(27)가 구비된 봉재 형상을 갖는다.

또, 상기 플런저(20)는 도 5 및 도 6과 같이 일단부에 상기 프레임(10)의 관통부 내에 압입 설치된 제1슬리브(80)의 통공 내에서 섭동되는 제1섭동부(21)가 구비되고, 타단부에는 스프링(60)의 일단부 내측에 삽입되어 스프링(60)의 유동을 방지 및 고정하는 역할을 하는 스프링 결합부(23)가 구비되며, 상기 제1섭동부(21)와 스프링 결합부(23) 사이의 외면에는 상기 제1슬리브(80)와 스프링(60)이 각각 걸려지는 단차부(22)가 상기 제1섭동부(21)의 외경보다 큰 외경을 갖고 일체로 돌출 성형(도 5 참조)되거나 또는 링 형상을 갖도록 별도로 성형되어 플런저(20)의 외면에 일체로 고정 설치(도 6 참조)된 형태를 갖는다.

이때, 상기 단차부(22)는 종단면이 사각형상을 갖고 상기 플런저(20)의 외면에 일체로 성형되거나 또는 별도 링 형상으로 제작되어 고정 설치된 것으로, 일측면에서는 제1섭동부(21)에 장착되는 복귀댐퍼(76)가 걸려지는 스토퍼면(22a)이 구비되고, 타측면에는 스프링(60)의 일단부가 받쳐지는 스프링 받침면(22c)이 구비되며, 상기 스토퍼면(22a)과 스프링 받침면(22c) 사이에는 직선부(22b)가 일체로 구비된 형태를 갖는다.

상기 플런저(20)의 구성요소 중 스프링 결합부(23) 자체 및 스프링 결합부(23)의 단면부(24)는 초기 흡인력을 발생시키는 역할을 하며, 상기 단차부(22)의 스프링 받침면(22c)은 중반부 흡인력을 유지하는 역할을 하고, 상기 스토퍼면(22a)과 스프링 받침면(22c) 사이에 형성된 직선부(22b)는 말기 흡인력을 감소시키는 역할을 한다.

이와 같은 플런저(20)는 자기장을 원활하게 통과시키기 위해 금속 재질로 제작됨이 바람직하다.

이때, 상기 플런저(20)의 제1섭동부(21)와 스프링 결합부(23) 사이의 외면에 도 5와 같이 단차부(22)를 일체로 형성하는 것에 비해 도 6과 같이 별도로 링 형태를 갖게 단차부(22)를 성형하여 플런저(20)의 제1섭동부(21)와 스프링 결합부(23) 사의 외면에 압입하는 형태로 조립할 경우 플런저(20)의 가공 시간을 대폭 단축할 수 있다.

또한, 상기 샤프트(50)는 상기한 플런저(20)의 샤프트 수용부(27)에 압입 결합되어 플런저(20)와 함께 상기 솔레노이드 장치(200)의 내부를 상하 이동하는 것으로 이와 같은 샤프트(50)는 플라스틱, 비철금속 등과 같은 비자성체인 것이 바람직하다.

상기 샤프트(50)의 일단부는 플런저(20)의 샤프트 수용부(27)에 결합되어지고, 타단부 제2섭동부(52)는 상기 제2슬리브(81)의 통공 내주면에 접촉되어 섭동된다.

한편, 상기 작동 댐퍼(70)는 상기 요크(65)의 고정단(66)에 안착되고, 후술하는 스프링(60)에 의해 눌러져 고정되는데, 이때 상기 작동 댐퍼(70)는 고정부(71)와 충격 흡수부(72)를 구비한 구성을 갖는다.

상기에서 작동 댐퍼(70)의 고정부(71)는 요크(65)의 고정단(66)에 밀착된 형태로 안착되고, 상기 충격 흡수부(72)는 고정단(66)의 외경보다 좁게 형성되어 돌출된 형태를 갖는다.

이때, 상기 충격 흡수부(72)의 외면은 스프링(60)의 유동을 방지하는 역할을 함과 동시에 플런저(20) 작동시 플런저(20)가 요크(65)와 직접적인 접촉이 일어나는 것을 방지하여 작동 충격을 감소시키는 역할을 한다.

또한, 상기 작동 댐퍼(70)는 플런저(20)의 스트로크를 한정하는 스토퍼 역할을 담당한다. 상기 작동 댐퍼(70)의 내경은 샤프트(50) 외경보다 크게 형성되어 샤프트(50) 작동시 간섭을 주지 않게 된다.

이와 같은 상기 작동 댐퍼(70)는 탄성 재질의 고무나 스폰지 등과 같은 재질로 제작됨이 바람직하다.

또, 상기 스프링(60)의 일측은 작동 댐퍼(70) 고정부(71)의 외측에 끼워져 장착되고, 타측은 상기 플런저(20)의 스프링 결합부(23)의 외측에 끼워져 장착된 상태에서 코일(48)에서 발생된 자기력에 의해 코어(56) 방향으로 흡인된 플런저(20)를 자기력이 사라졌을 때, 다시 초기 위치로 복귀시키는 역할을 한다.

이하, 도 3의 (a)(b)(c)(d) 및 도 4를 참조하여 본 발명의 솔레노이드 장치에 대한 작동 원리를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 솔레노이드 장치(200)의 스트로크가 예를 들어 5㎜라고 할 때, 도 4에 도시된 바와 같이 0~1㎜ 사이는 가속 구간, 1~3.5㎜ 사이는 유지 구간, 3.5~5㎜ 사이는 감속 구간으로 분류된다.

도 3의 (a)는 스트로크 0㎜ 위치의 자기장 흐름도이고, (b)는 스트로크 1㎜ 위치의 자기장 흐름도이며, (c)는 스트로크 3.5㎜ 위치의 자기장 흐름도이고, (d)는 스트르크 5㎜의 자기장 흐름도를 나타낸 것이다.

외부 전원(미도시)으로부터 단자(79)에 전원이 공급되면, 단자(79)에 연결된 코일(48)에 전류가 흐르게 되고 코일(48)에 흐르는 전류에 의해 코일(48) 주위에는 자기장이 발생된다.

이와 같이 발생된 자기장은 금속으로 이루어진 요크(65), 하우징(30), 프레임(10)을 따라 플런저(20)와 코어(56)로 흐르게 되는데, 이때 플런저(20)와 코어(56) 사이에서 자기력이 발생하게 되며, 제1슬리브(80)와 제2슬리브(81)에 동축으로 고정되어 있는 플런저(20)가 자기력의 영향을 받아 코어(56) 방향으로 이동하려는 힘이 발생하게 되며 이와 같이 발생되는 힘을 흡인력이라 한다.

또한, 본 발명의 솔레노이드 장치(200)에 충분한 전압이 인가되면(통상 12V), 흡인력이 스프링(60)의 초기력보다 커지게 되고, 플런저(20)는 코어(56) 방향으로 이동한다.

따라서, 가속구간에서는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 초기 위치에서는 스프링 결합부(23)의 단면부(24)와 코어(56)의 선단부(58)가 가장 가깝기 때문에 스프링 결합부(23)의 단면부(24)에서 나온 자기장이 코어(56)의 선단부(58)로 흘러들어가게 되어 흡인력이 발생된다.

이와 같이 발생된 흡인력이 스프링력보다 크기 때문에 플런저(20)는 서서히 코어(56) 방향으로 이동하게 되고, 1㎜를 이동하는 구간에서는 스프링 결합부(23)의 단면부(24)와 코어(56)의 선단부(58) 사이 거리도 점점 가까워지게 되며, 가속 구간의 흡인력도 점점 증가하게 된다.

즉, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 플런저(20)가 스트로크 1㎜ 지점에 다다르게 되면서 도 4의 가속구간에 표시된 바와 같이 흡인력이 서서히 증가된다. 이때, 스프링(60)은 1㎜ 압축되었으므로 스프링력도 증가되었다.

계속해서 코일(48)에는 전류가 흐르고 있으므로, 플런저(20)는 스트로크 1㎜ 지점을 지나 스트로크 3.5㎜ 지점까지 이동하게 되는데, 이와 같이 스트로크 1~3.5㎜에 해당하는 구간은 도 4에 표시된 바와 같이 흡인력 유지구간이라 한다.

이와 같은 유지구간의 흡인력 변화를 도 3의 (b)(c)를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

스프링 결합부(23)의 단면부(24)가 코어(56)의 선단부(58)를 지나 코어(56) 중심부로 서서히 이동하게 되면, 플런저(20)를 통과하여 코어(56)로 흐르는 자기장이 스프링 결합부(23)의 외면을 통하여 흐르게 되는데, 이때, 스프링 결합부(23)의 외면에서 수직으로 나온 자기장이 코어(56)의 내경(57)에 수직으로 들어가는 자기장으로 작용하게 되며, 이와 같이 스프링 결합부(23)의 외면에서 수직방향으로 자기장이 발생하게 되면 더 이상의 흡인력 증가는 일어나지 않게 된다(도 4의 1.5~2.5㎜ 구간).

계속해서 상기 플런저(20)가 서서히 3.5㎜ 지점으로 이동함에 따라 단차부(22)의 스프링 받침면(22c)과 코어(56)의 선단부(58)가 다시 가까워지면 축 길이 방향으로 흐르는 자기장이 다시 발생하게 됨에 따라, 흡인력은 감소되지 않고 다시 증가하게 되는 현상이 나타나게 된다.(도 4의 2.5~3.5㎜ 구간)

그런데, 상기에서 만약 단차부(22)의 스프링 받침면(22c)이 없다면 스트로크 1.5㎜ 지점 이후부터 흡인력의 감소가 나타나게 되고 솔레노이드 장치의 흡인력이 점점 감소되어 스트로크가 짧아지게 된다.

이어서, 도 3의 (c)와 (d)를 참조하여 스트로크 3.5~5㎜에 해당하는 도 4의 감속구간을 설명한다.

계속 발생되는 자기력에 의해 상기 플런저(20)는 스트로크 3.5㎜ 지점을 통과하게 되는데, 이때 단차부(22)의 스프링 받침면(22c)은 코어(56)의 선단부(58)를 통과하고, 단차부(22)의 직선부(22b)가 코어(56)의 선단부(58)와 가까워지게 된다.

이 구간에서는 자기장이 단차부(22)의 직선부(22b)에서 수직으로 발생되어 코어 내경(57)으로 수직으로 들어가는 조건이 되어, 흡인력은 감소된다.

계속해서 플런저(20)가 이동하여 코어(56) 선단부(58)에 제1섭동부(21)가 근접하게 되면 흡인력은 더욱 감소하게 된다.

뿐만 아니라, 상기 플런저(20)가 계속해서 이동되어 스트로크 5㎜ 위치에 다다르면, 상기 스프링 결합부(23)의 단면부(24)와 상기 작동 댐퍼(70)의 충격 흡수부(72)가 접촉하게 되어 플런저(20)는 작동을 멈추게 된다.

한편, 상기 스프링(60)은 플런저(20) 이동거리 5㎜ 구간에서 압축을 받았기 때문에 하중이 점점 증가하게 되는데, 이때 도 4에 도시된 바와 같이 상기 스프링 상수를 조절하여 5㎜ 위치의 스프링(60) 하중을 흡인력과 동등하게 설정하게 되면 작동 충격을 최소화할 수 있다.

즉, 상기 플런저(20)의 스프링 결합부(23)의 단면부(24)와 코어(56) 선단부(58)의 상대적인 위치에 따라 플런저(20)의 힘이 점점 줄어들고 스트로크 5㎜ 위치에서는 흡인력이 최소가 됨과 동시에 스프링(60) 하중이 점점 증가되어 5㎜ 위치에서 작동 충격이 최소화되는 것이다.

그리고, 코일(48)에 인가된 전원이 차단되면 자기장이 사라져, 플런저(20)는 스프링(60)의 복원력에 의해 다시 초기 위치로 복귀하게 되고, 플런저(20)의 단차부(22)의 스토퍼면(22)과 밀착되게 제1섭동부(21)에 장착된 복귀 댐퍼(76)가 프레임(10)과 탄성 충돌하여 복귀 동작이 완료된다.

상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기한 실시 예 및 특허청구범위에 기재된 내용만으로 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

10 : 프레임 11 : 보빈 고정단
20 : 플런저 21: 제1섭동부
22 : 단차부 22a : 스토퍼면
22b : 직선부 22c : 스프링 받침면
23 : 스프링 결합부 24 : 단면부
27: 샤프트 수용부
30 : 하우징 40 : 보빈
41 : 돌출부 42 : 제1플랜지부
43 : 몸통부 44 : 제2플랜지부
45 : 단자부 46 : 코어 결합홈
48 : 코일 50 : 샤프트
51 :삽입부 52 : 제2섭동부
56 : 코어 57 : 코어 내경
58 : 선단부 60 : 스프링
65 : 요크 66 : 고정단
70 : 작동 댐퍼 71 : 고정부
72 : 충격 흡수부 76 : 복귀 댐퍼
79 : 단자 80 : 제1슬리브
81 : 제2슬리브 200 : 솔레노이드 장치

Claims (6)

1. 코일이 권선되는 보빈과; 상기 보빈의 코어 결합홈에 삽입되는 코어와; 상기 보빈과 코어의 내부를 관통해서 축 방향으로 상하 이동하는 플런저와 샤프트; 상기 보빈을 감싸는 하우징과 프레임 및 요크와; 상기 플런저를 가이드하도록 상기 프레임 내에 설치된 제1슬리브 및 상기 요크 내에 설치된 제2슬리브와; 스프링을 구비하는 솔레노이드 장치에 있어서,
   상기 플런저의 외경이 상기 코어의 내경보다 작게 성형한 것을 특징으로 하는 소음 방지형 솔레노이드 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 플런저는,
   프레임의 관통부 내에 압입 설치된 제1슬리브의 통공 내에서 섭동되는 제1섭동부가 구비되고, 타단부에는 스프링의 일단부 내측에 삽입되어 스프링 유동을 방지 및 고정하는 역할을 하는 스프링 결합부가 구비되며, 상기 제1섭동부와 스프링 결합부 사이의 외면에는 복귀댐퍼와 스프링이 각각 걸려지는 단차부가 상기 제1섭동부의 외경보다 큰 외경을 갖게 성형된 것을 특징으로 하는 소음 방지형 솔레노이드 장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 플런저의 단차부는 일체로 돌출 성형하거나 또는 링 형상을 갖도록 별도로 성형하여 플런저의 외면에 일체로 고정 설치한 것을 특징으로 하는 소음 방지형 솔레노이드 장치.
   
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 단차부의 일측면에서는 제1섭동부에 장착되는 복귀댐퍼가 걸려지는 스토퍼면이 구비되고, 타측면에는 스프링의 일단부가 받쳐지는 스프링 받침면이 구비되며, 상기 스토퍼면과 스프링 받침면 사이에는 직선부가 일체로 구비된 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 소음 방지형 솔레노이드 장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   또한, 상기 보빈 내에는 코어를 수용하기 위한 코어 결합홈을 구비한 것을 특징으로 하는 소음 방지형 솔레노이드 장치.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 코어는 보빈의 단부와 요크 사이에 삽입하여 고정한 것을 특징으로 하는 소음 방지형 솔레노이드 장치.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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