KR101829942B1 - 전자기식 구동 유닛 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이너 하우징의 가공 공정을 적게 하고, 제조 비용을 낮게 억제할 수 있는 전자기식 구동 유닛 및 그 제조 방법을 제공한다. 본 발명에 관한 전자기식 구동 유닛은 스테이터(1), 요크(2), 원통 형상 부재(5)를 구비하여 이루어지는 이너 하우징(H)과, 이 이너 하우징에 수용되는 플런저(3)와, 이너 하우징을 둘러싸도록 장착되는 솔레노이드 어셈블리(SA)를 구비하고 있다. 그리고, 이 이너 하우징은, 원통 형상 부재의 일단부측을 제1 단차부(2e)에 끼워 넣은 상태에서 원통 형상 부재와 요크를 용접에 의해 접합하고, 원통 형상 부재의 타단부측을 제2 단차부(1g)에 끼워 넣은 상태에서 원통 형상 부재와 스테이터를 용접에 의해 접합함으로써 형성되어 있다.

Description

전자기식 구동 유닛 및 그 제조 방법{ELECTROMAGNETIC DRIVE UNIT AND METHOD FOR PRODUCING SAME}

본 발명은 전자기식 구동 유닛 및 그 제조 방법에 관한 것이며, 특히 유침형 전자기 밸브의 구동 유닛으로서 사용하는 데에 적합한 것이다.

종래부터, 플런저를 내포하는 이너 하우징과, 이 이너 하우징을 둘러싸도록 설치된 솔레노이드 어셈블리를 구비하고, 이 솔레노이드 어셈블리의 급전 제어에 의해, 플런저가 이너 하우징내에서 축심 방향으로 가동하는 형식의 전자기식 구동 유닛이 널리 알려져 있다.

이러한 종류의 전자기식 구동 유닛에 사용되는 이너 하우징은, 자성체 재료로 이루어지는 스테이터와, 자성체 재료로 이루어지는 요크와, 비자성체 재료로 이루어지고, 스테이터와 요크를 연결하는 파이프(원환상 부재)를 구비한 구성으로 되어 있다. 그리고, 스테이터와 요크와 파이프는 모두 동축 상에 배치되어 있고, 요크와 파이프, 스테이터와 파이프는 각각 용접에 의해 접합되어 있는 것이 일반적이다.

이너 하우징의 구조로서, 예를 들어, 특허문헌 1에 기재된 기술이 공지다. 이 특허문헌 1에 기재된 플런저 가이드(이너 하우징)는, 비자성 재료로 이루어지는 1개의 관 형상 부분(파이프)의 양단부에, 자성 재료로 이루어지는 2개의 관 형상 부분(스테이터와 요크)을 각각 끼워 맞추고, 접촉 부분을 TIG 용접 등의 방법을 사용해서 맞댐 용접을 행하고, 3개의 관 형상 부분을 접합해서 일체화한다. 그리고, 3개의 관 형상 부분이 균일한 두께로 되도록, 플런저 가이드의 내벽면을 소정의 두께만큼 절삭 가공하여, 1개의 플런저 가이드가 완성된다는 것이다.

일본 특허 공고 평2-15750호 공보

그러나, 특허문헌 1의 기재와 같은 플런저 가이드에서는, 3개의 관 형상 부분을 용접한 후에, 기계 가공을 행할 필요가 있기 때문에, 플런저 가이드의 가공 공정이 많아지고, 비용이 커지는 요인이 되고 있다. 특히, 플런저 가이드의 내주면은 플런저가 미끄럼 접촉하는 미끄럼 접촉면으로 되기 때문에, 내벽면을 절삭 가공에 하는데 있어서는, 높은 가공 정밀도가 요구된다. 그로 인해, 숙련된 작업자나 고성능의 기계가 필요한데다, 플런저 가이드의 내주면을 절삭하는 공정에는 당연 많은 시간이 걸려 버린다. 또한, 가공 시간은 플런저 가이드의 제조 비용으로서 계상되기 때문에, 가공 시간이 길어진다고 하는 것은 플런저 가이드가 고가인 것으로 되어 버린다고 하는 것이다. 즉, 특허문헌 1에서는, 플런저 가이드를 제작하기 위한 가공 공정이 많아지고, 비용이 늘어나 버린다고 하는 과제가 있다.

또한, 플런저 가이드의 내주면을 가공하기 위해서는, 공작 기계의 날끝을 플런저 가이드에 삽입할 수 있을 만큼의 개구가 필요해진다. 그러나, 플런저 가이드는 플런저가 수용된 후에 밀봉할 필요가 있기 때문에, 개구를 막기 위한 부재가 별도 필요해진다. 그 때문에, 특허문헌 1에서는, 여분의 비용이 걸려버린다는 과제가 있다. 또한, 특허문헌 1에서는, 플런저 가이드의 내주면에 기계 가공을 행하기 때문에, 기계 가공의 정밀도에 의한 플런저 가이드의 품질의 편차가 발생한다는 과제도 있다.

본 발명은, 이러한 과제를 감안해서 이루어진 것이며, 그 목적은, 이너 하우징의 가공 공정을 적게 하고, 제조 비용을 낮게 억제할 수 있는 전자기식 구동 유닛 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다. 또한, 이너 하우징을 구성하는 부품의 점수를 삭감하는 동시에, 이너 하우징의 품질의 안정을 도모할 수 있는 전자기식 구동 유닛 및 그 제조 방법을 제공하는 것도 본 발명의 다른 목적이다.

상기의 목적을 달성하기 위해서, 제1 발명은, 자성체 재료로 이루어지는 스테이터와, 이 스테이터와 동축 상에 배치되어, 자성체 재료로 이루어지는 요크와, 비자성체 재료로 이루어지고, 상기 스테이터와 상기 요크 사이의 위치에서, 또한 상기 스테이터와 동축 상에 배치되는 동시에 상기 스테이터와 상기 요크를 연결하는 원통 형상 부재를 구비하여 이루어지는 이너 하우징과, 이 이너 하우징에 수용되어, 상기 이너 하우징의 내주면에 안내되면서 축방향으로 가동하는 플런저와, 상기 이너 하우징을 둘러싸도록 설치되고, 급전 제어에 의해 상기 플런저를 상기 스테이터에 대하여 근접 이격시키는 솔레노이드 어셈블리를 구비한 전자기식 구동 유닛이며, 상기 요크의 외주면 중 상기 스테이터측의 단부에는, 1단 낮은 제1 단차부가 형성되고, 상기 스테이터는 상기 플런저와 대면하는 기단부면을 갖고, 상기 기단부면에는, 축방향으로 돌출하는 원환상의 부재이며 자력을 제어하는 자기 제어부가 설치되는 동시에, 상기 스테이터의 외주면 중 상기 기단부면측의 단부에는, 1단 낮은 제2 단차부가 형성되고, 상기 원통 형상 부재는, 일단부측의 내경이 상기 제1 단차부의 외형과 거의 동일, 또한 타단부측의 내경이 상기 제2 단차부의 외형과 거의 동일해지도록 형성되고, 상기 이너 하우징은, 상기 원통 형상 부재의 일단부측을 상기 제1 단차부에 끼워 넣은 상태에서 상기 원통 형상 부재와 상기 요크를 용접에 의해 접합하고, 상기 원통 형상 부재의 타단부측을 상기 제2 단차부에 끼워 넣은 상태에서 상기 원통 형상 부재와 상기 스테이터를 용접에 의해 접합함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 것이다.

제1 발명에 의하면, 원통 형상 부재의 일단부측을 요크의 제1 단차부에 외측으로부터 끼워 넣고, 원통 형상 부재의 타단부측을 스테이터의 제2 단차부에 외측으로부터 끼워 넣은 상태에서, 서로의 접속부를 용접에 의해 접합하면 이너 하우징을 형성할 수 있기 때문에, 종래 기술과 같이 이너 하우징의 내주면을 기계 가공할 필요가 없다. 따라서, 제1 발명은, 이너 하우징의 가공 공정을 적게 할 수 있고, 제조 비용을 저감할 수 있다.

또한, 제1 발명에서는, 이너 하우징의 내주면을 기계 가공할 필요가 없기 때문에, 공작 기계의 날끝을 삽입하기 위한 개구를 이너 하우징에 미리 설치해 두고, 기계 가공 후에 그 개구를 막는 등의 구조로 하지 않아도 된다. 그 때문에 개구를 막는 부재가 불필요하게 되고, 부품 개수가 저감되어, 더욱 비용 삭감이 예상된다. 또한, 제1 발명에 따르면, 이너 하우징의 내주면의 기계 가공이 불필요하게 되므로, 기계 가공의 정밀도에 의한 이너 하우징의 품질의 편차가 발생하지 않게 되고, 품질이 안정되는 등의 이점도 있다.

또한, 제1 발명에 관한 원통 형상 부재의 일단부측의 내경이 제1 단차부의 외형과 거의 동일하다는 것은, 원통 형상 부재의 일단부측의 내경이 압입 등에 의해 제1 단차부와 끼워 맞춤 가능한 치수인 것을 의미하고 있고, 마찬가지로 원통 형상 부재의 타단부측의 내경이 제2 단차부의 외형과 거의 동일하다는 것은, 원통 형상 부재의 타단부측의 내경이 압입 등에 의해 제2 단차부와 끼워 맞춤 가능한 치수인 것을 의미하고 있다.

또한, 제2 발명은, 상기 구성에 있어서, 상기 원통 형상 부재와 상기 스테이터와의 용접선은, 상기 기단부면으로부터 상기 자기 제어부를 구성하는 상기 원환상의 부재가 돌출하는 방향과 반대의 방향에 소정의 거리[도 2의 거리(X) 참조]를 이격한 위치에 형성되는 것을 특징으로 하고 있다. 자기 제어부는 전자기식 구동 유닛의 성능을 좌우하는 중요한 부분이기 때문에, 용접의 변형으로 자기 제어부의 동축도나 요동 정밀도가 저하되거나, 혹은 용접에 의한 열의 영향으로 자성이 변화되거나 하는 것은 피하지 않으면 안되는 바, 제2 발명에서는, 원통 형상 부재와 스테이터의 용접선을 자기 제어부로부터 이격된 위치에 형성하고 있기 때문에, 자기 제어부가 용접에 의한 영향을 받는 일은 거의 없다. 따라서, 제2 발명에 따르면, 원통 형상 부재와 스테이터를 용접에 의해 접합해도, 전자기식 구동 유닛의 성능의 저하를 방지할 수 있는 것이다.

또한, 제3 발명은, 상기 구성에 있어서, 상기 원통 형상 부재와 상기 요크는 맞댐 용접에 의해 접합되고, 상기 원통 형상 부재와 상기 스테이터는 겹침 용접에 의해 접합되는 것을 특징으로 하고 있다. 요크의 내주면은 플런저가 미끄럼 이동하는 미끄럼 이동면으로 되어 있기 때문에, 용접에 의해 미끄럼 이동면이 왜곡되는 것은 피하지 않으면 안되는 바, 제3 발명에 따르면, 원통 형상 부재와 요크는 맞댐 용접에 의해 접합되기 때문에, 요크의 내주면, 즉 플런저의 미끄럼 이동면이 용접의 영향을 받아서 왜곡되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제3 발명에 따르면, 원통 형상 부재와 스테이터는 겹침 용접에 의해 접합되도록 되어 있으므로, 맞댐 용접에 의해 접합하는 작업에 비해 용접 작업의 관리에 수고가 들지 않게 되기 때문에, 작업 효율이 향상하고, 이너 하우징의 공사 기간 단축 및 비용 저감이 더한층 예상되는 것이 된다.

또한, 제4 발명은, 전자기식 구동 유닛의 제조 방법에 관한 발명이며, 구체적으로는, 자성체 재료로 이루어지는 스테이터와, 이 스테이터와 동축상에 배치되어, 자성체 재료로 이루어지는 요크와, 비자성체 재료로 이루어지고, 상기 스테이터와 상기 요크 사이의 위치에서, 또한 상기 스테이터와 동축 상에 배치되는 동시에 상기 스테이터와 상기 요크를 연결하는 원통 형상 부재를 구비하여 이루어지는 이너 하우징과, 이 이너 하우징에 수용되어, 상기 이너 하우징의 내주면에 안내되면서 축방향으로 가동하는 플런저를 구비하고, 상기 요크의 외주면 중 상기 스테이터측의 단부에는, 1단 낮은 제1 단차부가 형성되고, 상기 스테이터는 상기 플런저와 대면하는 기단부면을 갖고, 상기 기단부면에는, 축방향으로 돌출하는 원환상의 부재이며 자력을 제어하는 자기 제어부가 설치되는 동시에, 상기 스테이터의 외주면 중 상기 기단부면측의 단부에는, 1단 낮은 제2 단차부가 형성되고, 상기 원통 형상 부재는 일단부측의 내경이 상기 제1 단차부의 외형과 거의 동일, 또한 타단부측의 내경이 상기 제2 단차부의 외형과 거의 동일해지도록 형성된 전자기식 구동 유닛의 제조 방법이며, 상기 플런저를 내포한 상태에서, 상기 요크의 상기 제1 단차부에 상기 원통 형상 부재의 일단부측을 끼워 넣는 동시에, 상기 스테이터의 상기 제2 단차부에 상기 원통 형상 부재의 타단부측을 끼워 넣어 상기 이너 하우징을 조립하는 제1 공정과, 이 제1 공정에 이어서 행해지고, 상기 원통 형상 부재의 일단부측의 단부면과 상기 요크의 상기 제1 단차부의 맞댐부를 맞댐 용접에 의해 접합하는 제2 공정과, 이 제2 공정에 이어서 행해지고, 상기 원통 형상 부재와 상기 스테이터의 용접선이 상기 기단부면으로부터 상기 자기 제어부를 구성하는 상기 원환상의 부재가 돌출하는 방향과 반대인 방향에 소정의 거리를 이격한 위치에 형성되도록, 상기 원통 형상 부재의 타단부측과 상기 스테이터의 상기 제2 단차부를 겹침 용접에 의해 접합하는 제3 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

제4 발명에 따르면, 제1 공정에서 이너 하우징을 조립하고, 제2 공정에서 원통 형상 부재와 요크를 맞댐 용접하고, 제3 공정에서 원통 형상 부재와 스테이터를 겹침 용접하는 것만으로, 이너 하우징이 완성한다. 즉, 제4 발명에서는, 요크와 원통 형상 부재와 스테이터를 용접 한 후에, 내주면을 기계 가공하는 공정은 불필요하다. 따라서, 제4 발명에 의해, 이너 하우징의 가공 공정을 적게 할 수 있고, 제조 비용을 저감할 수 있다. 또한, 원통 형상 부재와 스테이터의 용접선은, 자기 제어부로부터 이격되어 있기 때문에, 자기 제어부의 자성이 용접에 의해 변화하는 등의 문제도 발생하지 않는다.

그런데, 맞댐 용접을 행할 경우에는, 용접 품질의 편차를 억제하기 위해서, 맞댐부의 간극이 적정한가, 용접 위치의 어긋남이 없는지 등 엄밀한 관리를 행할 필요가 있는 것에 반해, 겹침 용접에서는 맞댐 용접 만큼 엄밀한 관리는 요구되지 않는 것이 일반적이다. 여기서, 먼저 원통 형상 부재와 스테이터를 겹침 용접한 후에, 원통 형상 부재와 요크를 맞댐 용접할 경우, 원통 형상 부재와 스테이터를 겹침 용접한 영향에 의해, 원통 형상 부재와 요크의 맞댐부의 간극의 편차, 부재의 쓰러짐, 용접 위치의 어긋남 등이 발생해 버린다. 그로 인해, 이대로 원통 형상 부재와 요크를 맞댐 용접하면 용접 품질에 편차가 발생해 버린다. 또한, 용접 품질의 편차를 억제하는데는, 원통 형상 부재와 요크의 맞댐부를 위치 조정하는 등으로, 용접 조건을 할 때마다 조정하지 않으면 안되고, 용접 공정에 쓸데없는 시간이 걸려 버린다.

그러나, 제4 발명에서는, 원통 형상 부재와 요크의 맞댐 용접을 행하는 제2 공정을, 원통 형상 부재와 스테이터의 겹침 용접을 행하는 제3 공정보다 먼저 행하는 제조 방법이기 때문에, 원통 형상 부재와 요크의 맞댐부가 원통 형상 부재와 스테이터의 겹침 용접에 의한 영향을 받지 않게 된다. 따라서, 제4 발명에 따르면, 용접 품질의 편차를 방지할 수 있고, 용접 공정의 작업 효율을 높일 수 있다는 이점도 있다.

본 발명에 따르면, 이너 하우징을, 요크와 스테이터를 각각 원통 형상 부재에 끼워 넣어 용접하는 것 만으로 간단하게 구성할 수 있기 때문에, 종래에 비해 가공 공정을 적게 할 수 있고, 비용 삭감을 도모할 수 있다. 게다가, 본 발명에 따르면, 부품 개수의 삭감, 품질의 안정에도 기여한다. 또한, 본 발명에 따르면, 원통 형상 부재와 요크를 맞댐 용접하는 공정이, 원통 형상 부재와 스테이터를 겹침 용접하는 공정보다 먼저 이루어지고 있으므로, 용접 품질의 편차가 방지되어, 용접 작업의 효율이 향상하는 등의 효과를 발휘한다.

도 1은 본 발명의 실시형태 예에 관한 전자기식 구동 유닛을 사용한 전자기 밸브의 종단면도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 전자기식 구동 유닛의 주요부를 확대한 종단면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태 예에 대해서 도 1 및 도 2를 참조하면서 설명한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시형태 예에 관한 전자기식 구동 유닛(DR)은, 그 일단부측에 방향 제어 밸브 유닛(SP)을 접속함으로써, 전자기 밸브(SOV)로서 사용된다. 이 전자기 밸브(SOV)는, 전자기 작동 방식으로 작동하는 3포트 2위치의 방향 제어 밸브이며, 예를 들어 미니 셔블의 캐빈 간섭 방지/깊이 제어, 유압 피스톤·모터의 경점각(傾点角) 제어, 컨트롤 밸브의 스풀/스로틀 밸브의 제어, AT차의 클러치 팩, 전·후진 전환 클러치 제어 등에 사용할 수 있는 것이다.

전자기식 구동 유닛(DR)은, 자성체 재료로 이루어지는 스테이터(1)와, 비자성체 재료로 이루어지는 링(원통 형상 부재)(5)과, 자성체 재료로 이루어지는 요크(2)로 형성된 이너 하우징(H)을 구비하고 있다. 이너 하우징(H)을 구성하는 스테이터(1)와 링(5)과 요크(2)는 서로 동축 상에 배치되어 있다. 또한, 이너 하우징(H)에는, 그 외주면을 둘러싸도록 솔레노이드 어셈블리(SA)가 장착되어 있는 동시에, 이너 하우징(H)의 내부에는, 플런저(3)가 수용되어 있다. 그리고, 솔레노이드 어셈블리(SA)를 구성하는 소켓(14)으로부터 급전을 행함으로써, 플런저(3)가 이너 하우징(H)의 내주면에 안내되면서 축심 방향(도 1의 상하 방향)으로 가동하도록되어 있다.

스테이터(1)는, 일단부면에 방향 제어 밸브 유닛(SP)이 장착되는 장착부(1f)를 갖는 원반 형상의 플랜지부(1a)와, 이 플랜지부(1a)의 타단부면으로부터 축심 방향으로 돌출되도록 형성된 원기둥 형상의 고정 철심(1b)이 일체화되어, 축심을 따라 플랜지부(1a)와 고정 철심(1b)을 관통하는 관통 구멍(1c)이 설치된 구성을 이루고 있다. 고정 철심(1b)의 단부면은 플런저(3)의 한쪽의 단부면(3c)과 대면하는 기단부면(1d)으로 되어 있다.

이 기단부면(1d)에는, 자력을 제어하기 위한 자기 제어부(1e)가 설치되어 있다. 이 자기 제어부(1e)는, 기단부면(1d)의 주연부로부터 축심 방향으로 돌출하는 원환상의 부재로 이루어지는 것이며, 그 형상을 상세하게 설명하면, 도 1에 도시한 바와 같이, 그 외형은 기단부면(1d)으로부터 선단(도 1의 상방향)으로 가면서 점차 작아져 가지만, 그 내경은 고정 철심(1b)의 축심 방향을 따라 일정하게 구성되어 있고, 선단에 평면에서 볼 때 폭이 좁은 원환상의 평탄한 면이 형성된 형상으로 되어 있다. 환언하면, 본 실시형태에 관한 자기 제어부(1e)는, 중실의 원추 사다리꼴 형상의 부재를, 그 상면의 외형보다 약간 작은 직경의 구멍을 축심 방향을 따라 관통시켜서 이루어지는 중공의 원추 사다리꼴 형상으로 되어 있는 것이다.

또한, 스테이터(1)의 외주면 중 기단부면(1d)측의 단부에는, 1단 낮은 제2 단차부(1g)(도 2 참조)가 형성되어 있다. 이 제2 단차부(1g)는 링(5)이 끼워 넣어지는 부분이며, 자기 제어부(1e)의 외주면과 연속하도록 설치되어 있다. 또한, 관통 구멍(1c)에는, 고정 철심(1b)의 기단부면(1d)측으로부터 스토퍼(10)가 끼워 넣어져 있다. 이 스토퍼(10)는, 플런저(3)가 고정 철심(1b)의 기단부면(1d)과 완전하게 접촉하지 않도록 가동 범위를 규제하기 위한 것이다.

다음에, 플런저(3)는, 자성체 재료로 이루어지는 원통 형상의 부재의 외주면에, 균일한 두께의 비자성체 재료로 이루어지는 수지층(3e)이 피복된 구성으로 되어 있다. 이 수지층(3e)은, 예를 들어 나일론계 수지로 이루어지는 것이며, 그 두께는 수지층(3e)의 내구성이나, 요크(2)의 내주면과의 미끄럼 이동 저항을 고려하여, 0.03㎜ 내지 0.2㎜의 범위 내로 하고 있다. 또한, 플런저(3)에는 축심 방향으로 관통하는 관통 구멍(3a)이 설치되어 있고, 이 관통 구멍(3a)에 막대 형상의 핀(4)이 압입되어, 플런저(3)와 핀(4)은 일체적으로 형성되어 있다. 그리고, 플런저(3)의 축심 방향으로의 이동을 따라 핀(4)도 축심 방향으로 이동하고, 핀(4)이 후술하는 스풀(23)을 압박함으로써, 스풀(23)이 축심 방향으로 가동하게 되어 있다.

또한, 플런저(3)의 한쪽의 단부면(3c)은 자기 제어부(1e)가 설치된 기단부면(1d)과 대면하는 면이며, 다른 쪽의 단부면(3d)은 후술하는 요크(2)의 저부(2a)와 대면하는 면이다. 또한, 부호 3b는 축심으로부터 반경 방향으로 이격된 위치에 축심 방향에 따르도록 설치된 관통 구멍(3b)이다. 이 관통 구멍(3b)은, 상세한 것은 후술하지만, 방향 제어 밸브 유닛(SP)측으로부터 공급된 오일이 흐르는 유로로 되어 있다.

다음에, 요크(2)는 자로로 되는 저부(2a)와, 이 저부(2a)로부터 축심 방향으로 연장하는 긴 통부(2b)를 구비해서 구성되어 있다. 긴 통부(2b)는, 그 내주면이 플런저(3)의 외주면과 미끄럼 접촉하는 미끄럼 접촉면으로 되어 있고, 플런저(3)는 이 긴 통부(2b)의 내주면에 안내되어서 축심 방향으로 가동한다. 한편, 요크(2)의 외주면 중 스테이터(1)측의 단부, 즉 긴 통부(2b)의 선단측의 단부에는, 1단 낮은 제1 단차부(2e)(도 2 참조)가 형성되어 있고, 이 제1 단차부(2e)에, 링(5)이 끼워 넣어지도록 되어 있다.

또한, 요크(2)의 저부(2a)에는, 관통 구멍(2c)이 축심 방향을 따라 설치되어 있고, 이 관통 구멍(2c)의 내부에는, 암나사(2d)가 형성되어 있다. 이 관통 구멍(2c)에는, 후술하는 스크류(15)가 삽입되어 있다.

이 스크류(15)는 수나사(15c)를 갖는 헤드부(15d)와, 수나사(15a)가 형성되고, 외형이 헤드부(15d)보다 작은 축부(15b)를 구비해서 구성된 부재이다. 스크류(15)는, 관통 구멍(2c)에 삽입된 상태에서, 그 선단이 스프링(17)을 통해서 플런저(3)의 단면(3d)을 압박하고 있다. 이 압박력은 스크류(15)를 정역 회전시킴으로써 조정 가능하다. 즉, 이 스크류(15)는 스풀(23)의 조작력 조절을 위해 설치되어 있는 것이다. 또한, 너트(18)는 스크류(15)의 느슨함을 방지하기 위한 로크용의 너트이며, 내주면에 수나사(15c)와 동일한 사이즈의 암나사(18a)가 형성되어 있다. 또한, O- 링(16)은 이너 하우징(H)내의 오일이 외부에 누설되는 것을 방지하기 위한 것이다.

다음에, 솔레노이드 어셈블리(SA)는 이너 하우징(H)의 외측을 둘러싸도록 설치되어 있고, 보빈(7)과, 이 보빈(7)에 권장된 코일(8)과, 보빈(7)에 외부 끼움되어서 코일(8)을 덮는 외장 몰드(9)와, 코일(8)과 전기적으로 접속된 터미널(13)과, 암형 플러그(도시하지 않음)가 삽입되는 소켓(14)을 구비해서 구성되어 있다. 그리고, 소켓(14)에 암형 플러그를 삽입함으로써, 터미널(13)을 통해서 외부로부터 코일(8)에 급전 제어되고, 플런저(3)의 단부면(3c)이 스테이터(1)의 기단부면(1d)에 대하여 근접 이격하도록 되어 있다. 또한, 솔레노이드 어셈블리(SA)는 케이스(6)에 의해 전체적으로 덮여 있고, O-링(11, 12)에 의해 외부와의 밀봉이 유지되어 있다.

다음에, 이너 하우징(H)의 제조 방법에 대해서 설명한다. 우선, 플런저(3)를 내포한 상태에서, 요크(2)의 제1 단차부(2e)에 링(5)의 일단부측을 끼워 넣는 동시에, 스테이터(1)의 제2 단차부(1g)에 링(5)의 타단부측을 끼워 넣어서 이너 하우징(H)을 조립하는 제1 공정의 작업을 행한다. 이 제1 공정의 작업 내용을 구체적으로 설명하면, 우선 스테이터(1)의 관통 구멍(1c)에 기단부면(1d)측으로부터 스토퍼(10)를 압입하고, 이어서 스테이터(1)의 제2 단차부(1g)에 링(5)의 단면이 접촉할 때까지 압입한다. 이 상태에서, 핀(4)이 압입된 플런저(3)를 스테이터(1)의 관통 구멍(1c)에 삽입하면서 플런저(3)를 스테이터(1)에 장착한다. 다음에, 요크(2)의 제1 단차부(2e)의 단부면이 링(5)에 접촉할 때까지 압입한다. 이것으로, 플런저(3)가 이너 하우징(H)에 내포된다.

이 제1 공정에 이어서, 링(5)의 일단부측의 단면과 요크(2)의 제1 단차부(2e)의 맞댐부를 맞댐 용접에 의해 접합하는 제2 공정의 작업을 행한다. 이 제2 공정의 작업 내용을 구체적으로 설명하면, 우선 요크(2)의 저부(2a) 측의 단부면 근방을 클램프하고, 요크(2)에 대하여 링(5)이 기울어서 끼워 넣어지지 않는지, 요크(2)의 제1 단차부(2e)와 링(5)의 단부면과의 맞댐부의 간극은 균일한지 등 요크(2)와 링(5)을 용접하기 위한 사전 체크를 행한다. 이어서, 요크(2)의 제1 단차부(2e)와 링(5)의 단부면의 맞댐부(도 2의 A부)를 레이저 용접에 의해 전체 둘레에 걸쳐서 접합한다.

이 제2 공정에 이어서, 링(5)의 타단부측과 스테이터(1)의 제2 단차부(1g)를 겹침 용접에 의해 접합하는 제3 공정의 작업을 행한다. 이 제3 공정의 작업 내용을 구체적으로 설명하면, 요크(2)에 대해서 스테이터(1)가 기울어진 상태로 링(5)에 끼워 넣어지지 않는지, 스테이터(1)의 제2 단차부(1g)와 링(5)의 단부면과의 맞댐부의 간극은 균일한지 등 스테이터(1)와 링(5)을 용접하기 위한 사전 체크를 행한다. 이어서, 링(5)과 스테이터(1)의 제2 단차부(1g)와의 겹친 부분을 레이저 용접에 의해 전체 둘레에 걸쳐서 접합한다. 또한, 용접의 공정에 있어서의 품질 관리는 제2 공정쪽이 제3 공정보다도 엄격한 것으로 되어 있다. 여기서, 용접선은 스테이터(1)의 기단부면(1d)으로부터 자기 제어부(1e)를 구성하는 원환상의 부재가 돌출하는 방향(도 2의 상방향)과 반대의 방향(도 2의 하방향)에 소정의 거리(X)를 이격한 위치(도 2의 B 위치)에 형성되도록 한다. 이와 같이 제1 내지 제3 공정까지의 작업을 행해서 이너 하우징(H)이 완성한다.

이와 같이 구성된 전자기식 구동 유닛(DR)에는, 방향 제어 밸브 유닛(SP)이 전자기식 구동 유닛(DR)에 대하여 동축 상에 장착되어 있다. 이 방향 제어 밸브 유닛(SP)은 슬리브 형상의 밸브 케이싱(30)과, 그 내부에 동축 상에 설치된 스풀(23)을 구비해서 구성되어 있다. 밸브 케이싱(30)에는, 유압 펌프(도시하지 않음)와 접속되는 공급 포트(31)와, 액추에이터(도시하지 않음)와 접속되는 출력 포트(32)와, 탱크(도시하지 않음)와 접속되는 드레인 포트(33)가 설치되어 있다.

한편, 스풀(23)은 일단부측이 전자기식 구동 유닛(DR)의 핀(4)과 접촉하도록 장착되어 있고, 핀(4)의 축심 방향의 이동을 따라 스풀(23)이 축심 방향으로 이동하게 되어 있다. 또한, 이 스풀(23)에는, 스프링(24)이 감겨져 있다. 스프링(24)은, 그 일단부가 밸브 케이싱(30)의 내벽에 걸리고, 타단부가 스풀(23)에 끼워 넣어진 원환상의 심(25)과 접촉하고 있다. 따라서, 스풀(23)은, 스프링(24)의 가압력에 의해, 스테이터(1)측(도 1의 상방향)에 항상 압박된 상태로 밸브 케이싱(30) 내에 수용되어 있다.

또한, 스풀(23)의 외주면에는, 2개의 랜드(36, 37)가 설치되어 있다. 랜드(36)가 밸브 케이싱(30)의 내주면의 일부인 시일면(34)과 접촉한 상태에서는, 공급 포트(31)와 출력 포트(32)는 폐색되어 있지만, 스풀(23)이 축심 방향으로 가동하고, 랜드(36)와 시일면(34)이 접촉하지 않는 상태가 되었을 때에는, 공급 포트(31)와 출력 포트(32)가 연통하고, 유압 펌프로부터 공급 포트(31)에 공급된 압유는 밸브 케이싱(30)과 스풀(23) 사이의 공간을 흘러서, 출력 포트(32)로부터 나와서 액추에이터에 유도된다.

랜드(37)가 밸브 케이싱(30)의 내주면의 일부인 시일면(35)과 접촉한 상태에서는, 출력 포트(32)와 드레인 포트(33)는 폐색되어 있지만, 스풀(23)이 축심 방향으로 가동하고, 랜드(37)가 시일면(35)과 접촉하지 않고 있는 상태로 되었을 경우에는, 출력 포트(32)와 드레인 포트(33)가 연통하므로, 액추에이터에 공급되고 있었던 압유가 밸브 케이싱(30)과 스풀(23) 사이의 공간을 흘러서, 드레인 포트(33)로부터 탱크로 복귀된다.

또한, 본 실시형태에서는, 스풀(23)의 축심을 따라 유로(38)가 설치되어 있다. 이 유로(38)는 스풀(23)의 외주면에 형성된 입구(39) 및 출구(40)에 연통하고 있다. 탱크내의 오일은 드레인 포트(33)로부터 입구(39)에 유도되고, 유로(38)를 통해 출구(40)로부터 유출하고, 그대로 스테이터(1)의 플랜지부(1a)의 단부면으로부터 관통 구멍(1c)을 통해 전자기식 구동 유닛(DR)의 이너 하우징(H)의 내부에 유도된다. 그리고, 이너 하우징(H) 내부에 유도된 오일은, 플런저(3)의 관통 구멍(3b)을 통과해, 플런저(3)와 요크(2)의 저부(2a) 사이의 공간으로 흘러간다. 이와 같이 하여, 탱크내의 오일이 방향 제어 밸브 유닛(SP)의 스풀(23)의 내부를 통과하고, 전자기식 구동 유닛(DR)의 이너 하우징(H)의 내부에 유도되어, 이너 하우징(H)이 오일로 침지되게 된다. 물론, 밸브 케이싱(30)과 스테이터(1)의 장착부(1f)와의 접속부는 오일이 누설되지 않도록 시일되어 있는 것은 물론이다.

또한, 밸브 케이싱(30)은 3개의 포트(31, 32, 33)에 따로따로 접속된 유로를 포함하는 케이스(도시하지 않음)로 둘러싸이고, 이들 유로 사이는 밸브 케이싱(30)에 외부 끼움된 O링(21, 22)에 의해 격리되어 있다.

이어서, 전자기식 구동 유닛(DR)과 방향 제어 밸브 유닛(SP)으로 구성된 전자기 밸브(SOV)의 동작을 설명한다. 전자기 밸브(SOV)를 동작시키는 것에 있어서는, 우선 전자기 밸브(SOV)를 전원에 접속한다. 이 전원은 직류 전원 또는 교류 전원의 어느 것이여도 좋고, 예를 들어 직류 전원으로서는 DC 12V나 DC 24V, 교류 전원으로서는 AC 100V(50/60㎐)나 AC 200V를 사용할 수 있다.

코일(8)에 급전하지 않은 초기 상태에서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 스풀(23)은 스프링(24)에 의해 스테이터(1)측으로 가압되어 있으므로, 공급 포트(31)와 출력 포트(32)가 연통하고, 출력 포트(32)와 드레인 포트(33)가 폐색된 상태에 있다.

전원으로부터 터미널(13)을 통해서 코일(8)에 급전되면, 코일(8)에 의해 자기장(여자력)이 발생하고, 플런저(3)는 그 전류량에 따른 흡인력에서 고정 철심(1b)에 흡인된다. 이때, 플런저(3)는 그 외주면에 형성된 수지층(3e)이 긴 통부(2b)의 내주면과 미끄럼 접촉하면서, 고정 철심(1b)을 향해서 변위한다. 이 플런저(3)의 변위량은 플런저(3)에 압입된 핀(4)을 통해서 스풀(23)에 전달되어, 도 1의 하방향으로 스풀(23)을 이동시킨다. 그렇게 하면, 공급 포트(31)와 출력 포트(32)는 랜드(36)와 시일면(34)이 접촉함으로써 폐색되어, 출력 포트(32)와 드레인 포트(33)가 연통한다.

그리고, 코일(8)에의 급전을 멈추었을 경우에는, 코일(8)에 의한 자기장이 소멸하고, 스프링(24)의 신장력에 의해, 스풀(23)을 도 1의 상방향으로 이동시키고, 초기 상태로 복귀시킨다. 이렇게 해서, 코일(8)에의 비 급전시에는, 유압 펌프로부터의 압유는 공급 포트(31)로부터 밸브 케이싱(30) 내를 흘러, 출력 포트(32)를 경유해서 액추에이터에 공급된다. 한편, 코일(8)에의 급전시에는, 액추에이터에 공급된 압유는, 출력 포트(32)로부터 밸브 케이싱(30) 내를 흘러, 드레인 포트(33)를 경유해서 탱크에 배출된다.

이상과 같이, 본 실시형태에 따르면, 이너 하우징(H)을 제작하는데 있어서, 스테이터(1)와 링(5)과 요크(2)를 용접에 의해 접합하는 것만으로 좋고, 용접후에 이너 하우징(H)의 내주면을 기계 가공할 필요가 없다. 따라서, 가공 공정을 적게 할 수 있고, 저비용, 짧은 납기에 이너 하우징을 제작할 수 있다. 게다가, 요크(2)와 링(5)은 맞댐 용접에 의해 접합하고 있기 때문에, 요크(2)의 용접에 의한 변형 등이 억제되고, 플런저(3)의 가동은 양호하게 유지된다. 또한, 본 실시형태에 따르면, 스테이터(1)와 링(5)은 겹침 용접에 의해 접합하고 있기 때문에, 용접에 필요로 하는 수고를 저감할 수 있고, 비용 저감에도 크게 기여할 수 있다. 게다가, 겹침 용접의 용접선을 기단부면(1d)으로부터 거리(X)만큼 자기 제어부(1e)와 이격된 위치에 형성하고 있으므로, 자기 제어부(1e)가 겹침 용접에 의한 열영향에서 자성이 변화하는 등의 걱정도 없다. 추가로, 링(5)과 요크(2)를 맞댐 용접하는 제2 공정의 후에, 링(5)과 스테이터(1)를 겹침 용접한 제3 공정을 행하는 제조 방법으로 했으므로, 용접 품질의 편차를 억제할 수 있는 동시에, 용접 공정의 관리를 간소화할 수 있다.

이와 같이, 본 실시형태에 관한 전자기식 구동 유닛은, 플런저(3)를 내포한 상태에서 스테이터(1)와 링(5)과 요크(2)를 외측으로부터 용접하는 것 만의 간단한 작업 공정임에도 불구하고, 품질을 확보하면서, 저렴하게 이너 하우징(H)을 제작할 수 있는 것이다.

1 : 스테이터
1d : 기단부면
1e : 자기 제어부
1g : 제2 단차부
2 : 요크
2e : 제1 단차부
3 : 플런저
5 : 링(원통 형상 부재)
H : 이너 하우징
SA : 솔레노이드 어셈블리
DR : 전자기식 구동 유닛
SP : 방향 제어 밸브 유닛
SOV : 전자기 밸브

Claims (4)

1. 자성체 재료로 이루어지는 스테이터와, 이 스테이터와 동축 상에 배치되어, 자성체 재료로 이루어지는 요크와, 비자성체 재료로 이루어지고, 상기 스테이터와 상기 요크 사이의 위치에서, 또한 상기 스테이터와 동축 상에 배치되는 동시에 상기 스테이터와 상기 요크를 연결하는 원통 형상 부재를 구비하여 이루어지는 이너 하우징과,
   이 이너 하우징에 수용되어, 상기 이너 하우징의 내주면에 안내되면서 축방향으로 가동하는 플런저와,
   상기 이너 하우징을 둘러싸도록 장착되고, 급전 제어에 의해 상기 플런저를 상기 스테이터에 대하여 근접 이격시키는 솔레노이드 어셈블리를 구비한 전자기식 구동 유닛이며,
   상기 요크의 외주면 중 상기 스테이터측의 단부에는, 1단 낮은 제1 단차부가 형성되고,
   상기 스테이터는 상기 플런저와 대면하는 기단부면을 갖고, 상기 기단부면에는, 축방향으로 돌출하는 원환상의 부재이며 자력을 제어하는 자기 제어부가 설치되는 동시에, 상기 스테이터의 외주면 중 상기 기단부면측의 단부에는, 1단 낮은 제2 단차부가 형성되고,
   상기 원통 형상 부재는, 일단부측의 내경이 상기 제1 단차부의 외형과 동일, 또한 타단부측의 내경이 상기 제2 단차부의 외형과 동일해지도록 형성되고,
   상기 이너 하우징은, 상기 원통 형상 부재의 일단부측을 상기 제1 단차부에 끼워 넣은 상태에서 상기 원통 형상 부재의 일단부측과 상기 요크에 설치한 상기 제1 단차부를 맞댐 용접에 의해 접합하고, 상기 원통 형상 부재의 타단부측을 상기 제2 단차부에 끼워 넣은 상태에서 상기 원통 형상 부재의 타단부측과 상기 스테이터에 설치한 상기 제2 단차부를 겹침 용접에 의해 접합함으로써 형성되고,
   상기 원통 형상 부재와 상기 스테이터의 용접선은, 상기 축 방향에 있어서의 상기 스테이터의 상기 기단부면과 상기 원통 형상 부재의 타단부 사이에 있으며, 상기 기단부면으로부터 상기 자기 제어부를 구성하는 상기 원환상의 부재가 돌출하는 방향과 반대인 방향에 소정의 거리를 이격한 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는, 전자기식 구동 유닛.
2. 자성체 재료로 이루어지는 스테이터와, 이 스테이터와 동축 상에 배치되어, 자성체 재료로 이루어지는 요크와, 비자성체 재료로 이루어지고, 상기 스테이터와 상기 요크 사이의 위치에서, 또한 상기 스테이터와 동축 상에 배치되는 동시에 상기 스테이터와 상기 요크를 연결하는 원통 형상 부재를 구비하여 이루어지는 이너 하우징과, 이 이너 하우징에 수용되어, 상기 이너 하우징의 내주면에 안내되면서 축방향으로 가동하는 플런저를 구비하고,
   상기 요크의 외주면 중 상기 스테이터측의 단부에는, 1단 낮은 제1 단차부가 형성되고,
   상기 스테이터는 상기 플런저와 대면하는 기단부면을 갖고, 상기 기단부면에는, 축방향으로 돌출하는 원환상의 부재이며 자력을 제어하는 자기 제어부가 설치되는 동시에, 상기 스테이터의 외주면 중 상기 기단부면측의 단부에는, 1단 낮은 제2 단차부가 형성되고,
   상기 원통 형상 부재는, 일단부측의 내경이 상기 제1 단차부의 외형과 동일, 또한 타단부측의 내경이 상기 제2 단차부의 외형과 동일해지도록 형성된 전자기식 구동 유닛의 제조 방법이며,
   상기 플런저를 내포한 상태에서, 상기 요크의 상기 제1 단차부에 상기 원통 형상 부재의 일단부측을 끼워 넣는 동시에, 상기 스테이터의 상기 제2 단차부에 상기 원통 형상 부재의 타단부측을 끼워 넣어서 상기 이너 하우징을 조립하는 제1 공정과,
   이 제1 공정에 이어서 행해지고, 상기 원통 형상 부재의 일단부측의 단면과 상기 요크의 상기 제1 단차부와의 맞댐부를 맞댐 용접에 의해 접합하는 제2 공정과,
   이 제2 공정에 이어서 행해지고, 상기 원통 형상 부재와 상기 스테이터의 용접선이 상기 축 방향에 있어서의 상기 스테이터의 상기 기단부면과 상기 원통 형상 부재의 타단부 사이에 있으며, 상기 기단부면으로부터 상기 자기 제어부를 구성하는 상기 원환상의 부재가 돌출하는 방향과 반대인 방향에 소정의 거리를 이격한 위치에 형성되도록, 상기 원통 형상 부재의 타단부측과 상기 스테이터의 상기 제2 단차부를 겹침 용접에 의해 접합하는 제3 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전자기식 구동 유닛의 제조 방법.
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