KR102040860B1 - 솔레노이드 액추에이터 - Google Patents

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KR102040860B1
KR102040860B1 KR1020180078163A KR20180078163A KR102040860B1 KR 102040860 B1 KR102040860 B1 KR 102040860B1 KR 1020180078163 A KR1020180078163 A KR 1020180078163A KR 20180078163 A KR20180078163 A KR 20180078163A KR 102040860 B1 KR102040860 B1 KR 102040860B1
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노의동
김정태
안찬식
유선아
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주식회사 유니크
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Abstract

본 발명은 내부의 오일이 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있고, 외부의 이물질이 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있는 솔레노이드 액추에이터에 관한 것이다.
그 구성을 살펴보면, 상부가 개방되고 하부가 밀봉되며 수납공간이 내부에 마련된 케이스와, 상기 수납공간에 설치되고 전원 인가 시 자기장을 발생시키는 코일 어셈블리와, 상기 코일 어셈블리를 상하로 관통하며 상기 케이스의 상부를 밀봉하는 코어와, 상기 코일 어셈블리의 하부로 돌출된 상기 코어의 하단을 감싸는 플레이트와, 상기 코어의 내부에 이동 가능하게 설치된 플런저와, 상기 코어를 관통하도록 결합되고 상기 플런저에 의해 이동하는 로드를 포함한다.
상술한 구성 중 상기 케이스는, 상부와 하부가 개방되고 수납공간이 내부에 마련된 파이프 형상의 제1케이스와, 상기 제1케이스의 하단 외주면과 상기 제1케이스의 개방된 하부를 감싸는 컵 형상의 제2케이스와, 상기 제1케이스와 상기 제2케이스 사이에 개재된 밀봉링으로 구성된다.

Description

솔레노이드 액추에이터{SOLENOID ACTUATOR}
본 발명은 솔레노이드 액추에이터에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 자동차의 변속기에 설치되어 유체의 흐름을 단속하거나 유체의 압력을 제어하는데 사용되는 솔레노이드 액추에이터에 관한 것이다.
일반적으로, 솔레노이드 액추에이터는 자동차의 엔진을 포함하는 파워트레인(power train)에 설치되어 연료, 냉각수, 오일 등 유체의 흐름을 제어하거나 유체의 압력을 조절하는 역할을 한다.
예를 들어, 연료계동에서는 연료의 공급 및 분사를 제어하고, 냉각계통에서는 윤활유 및 냉각수의 순환을 제어한다. 또한, 동력전달계통에서는 다양한 변속단을 구현할 수 있도록 유체의 압력을 조절하여 클러치 등의 마찰요소의 작동을 제어한다.
등록특허공보 제10-1575000호(2015.12.01.)에는 솔레노이드 액추에이터를 포함하는 자동변속기용 솔레노이드 밸브가 개시되어 있다.
상기 솔레노이드 액추에이터는, 케이스의 내부에 구비되고 전원 인가 시 자기장을 발생하는 코일 어셈블리와, 자기장을 유도하는 코어 및 요크와, 유도된 자기장에 의해 이동하는 플런저 및 로드를 포함하여 구성된다.
상술한 구성의 솔레노이드 액추에이터는 전원 공급을 위한 커넥터가 케이스의 일측으로 돌출된다. 따라서 솔레노이드 액추에이터를 자동변속기의 외부에 설치할 경우 케이스와 커넥터 사이의 틈새를 통해 수분, 먼지 등의 이물질이 유입될 우려가 있었다. 특히, 솔레노이드 액추에이터의 일측(커넥터가 돌출된 일측)이 상부를 향하도록 배치될 경우 틈새를 통해 이물질이 쉽게 유입될 수 있었다.
이를 해결하기 위하여, 일본특허공보 제5454511호(2014.01.17.)에는 케이스와 커넥터 사이에 고무 패킹을 추가한 솔레노이드 밸브가 개시되어 있다.
그러나 상기 솔레노이드 밸브는 내부 압력을 해소하기 위하여 호흡통로를 통해 외부와 연결된 구조로, 고무 패킹을 이용하여 케이스와 커넥터 사이의 틈새를 완벽하게 밀봉할 수 없었다.
등록특허공보 제10-1575000호(2015.12.01.) 일본특허공보 제5454511호(2014.01.17.)
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 내부의 오일이 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있고, 외부의 이물질이 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있는 솔레노이드 액추에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 솔레노이드 액추에이터는, 상부가 개방되고 하부가 밀봉되며 수납공간이 내부에 마련된 케이스와, 상기 수납공간에 설치되고 전원 인가 시 자기장을 발생시키는 코일 어셈블리와, 상기 코일 어셈블리를 상하로 관통하며 상기 케이스의 상부를 밀봉하는 코어와, 상기 코일 어셈블리의 하부로 돌출된 상기 코어의 하단을 감싸는 플레이트와, 상기 플레이트의 하부에 마련되고 상기 플레이트보다 큰 직경을 가진 커버와, 상기 코어의 내부에 이동 가능하게 설치된 플런저와, 상기 코어를 관통하도록 결합되고 상기 플런저에 의해 이동하는 로드를 포함한다.
상기 케이스는, 상부와 하부가 개방되고 수납공간이 내부에 마련된 파이프 형상의 제1케이스와, 상기 제1케이스의 하단 외주면과 상기 제1케이스의 개방된 하부를 감싸는 컵 형상의 제2케이스로 구성된다. 이때, 상기 제1케이스와 상기 제2케이스 사이에는 수분, 먼지 등 이물질의 유입을 방지하기 위한 밀봉링이 개재된다.
상기 코일 어셈블리의 하부에는 상기 제2케이스와의 결합을 위한 장착부가 연장되고, 상기 제2케이스에는 상기 장착부가 삽입되는 장착공이 형성된다. 이때, 상기 장착공은 터미널의 접합을 위해 외부로 개방되되, 터미널의 접합 후 수지가 충전되어 밀봉된다.
상기 장착부의 선단에는 코일 어셈블리와 전기적으로 연결된 제1터미널이 마련되고, 상기 장착공의 내부에는 커넥터와 전기적으로 연결된 제2터미널이 마련된다. 이때, 상기 제1터미널의 일단은 다각형 단면으로 형성되고, 상기 제2터미널에는 상기 제1터미널이 관통되는 접합공이 형성되되, 상기 접합공은 상기 제1터미널과 다른 형상의 다각형으로 형성된다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명은, 부품의 수납이 용이하도록 제1케이스와 제2케이스로 구성되되 제1케이스와 제2케이스 사이에 밀봉링이 개재되어 이물질의 유입을 효과적으로 차단할 수 있고, 케이스의 내부에 충전된 오일의 누출을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 플레이트의 하부에 마련된 커버가 플레이트보다 큰 직경으로 형성되어 제1케이스의 컬링 시 플레이트, 코어, 플런저, 로드 등의 중심축이 기울어지거나 틀어지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 제1터미널이 관통되는 접합공을 제1터미널보다 크게 형성하여 터미널의 위치가 다소 어긋나더라도 쉽게 관통될 수 있도록 하며, 접합공이 제1터미널의 단면과 다른 다각형으로 형성되어 접합용제의 사용을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 액추에이터의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 액추에이터의 단면도.
도 3과 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 액추에이터의 일부를 확대한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 액추에이터의 저면도.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이하, 본 발명에 따른 실시예를 설명함에 있어, 그리고 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 부가하였다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 액추에이터(10)는 변속기의 외부에 설치된 상태에서 이물질의 유입을 차단하고 오일의 누출을 방지할 수 있는 밀봉 구조를 가진 솔레노이드 액추에이터이다.
도 2 내지 도 5를 참조하여, 본 실시예에 따른 솔레노이드 액추에이터(10)에 대해 상세히 살펴보도록 한다.
본 실시예에 따른 솔레노이드 액추에이터(10)는, 중공의 케이스(100)와, 케이스(100)에 수납되는 각종 부품(200~700)을 포함하여 구성된다.
케이스(100)는 부품(200~700)을 용이하게 조립할 수 있도록, 그리고 부품(200~700)이 조립되는 공간을 확실하게 밀봉할 수 있도록 제1케이스(110)와 그에 결합되는 제2케이스(120)로 구성된다.
제1케이스(110)는 부품(200~7000)을 수납할 수 있는 공간(112)이 내부에 마련된 파이프 형상으로 형성된다. 제1케이스(110)의 개방된 상단은 후술할 코어(300)에 밀착되도록 고정 처리되고, 개방된 하단은 후술할 커버(700)에 밀착되도록 컬링 처리된다.
이와 같이, 제1케이스(110)의 상단과 하단을 고정 및 컬링 처리할 경우 이물질의 유입을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 제1케이스(100)에 수납되는 부품(200~700)이 유동하는 것을 방지할 수 있다.
제1케이스(110)의 하단 외주면에는 환형의 안착홈(114)이 형성되고, 안착홈(114)에는 밀봉링(130)이 삽입된다. 밀봉링(130)은 제1케이스(110)와 제2케이스(120)의 결합 시 제1케이스(110)의 외주면과 제2케이스(120)의 내주면에 밀착되어 제1케이스(110)와 제2케이스(120) 사이를 밀봉한다.
상술한 밀봉링(130)은 케이스(100)의 내부로 이물질이 유입되는 것을 차단함과 동시에 케이스(100)에 충전된 오일이 외부로 누출되는 것을 방지한다.
밀봉링(130)이 삽입되는 안착홈(114)의 하부에는 걸림홈(116)이 형성된다. 걸림홈(116)은 후술할 걸림돌기(122)와 함께 제1케이스(110)에 결합된 제2케이스(120)를 고정하는 역할을 한다.
걸림홈(116)의 하부에는 걸림턱(118)이 돌출된다. 걸림턱(118)과 걸림돌기(122)는 서로 대응되는 쐐기 형상으로 형성되는데, 걸림턱(118)는 제1케이스(110)의 상부로 갈수록 돌출되는 쐐기 형상으로 형성되고, 걸림돌기(122)는 걸림턱(118)과 대응되는 쐐기 형상으로 형성된다.
이와 같이, 걸림턱(118)과 걸림돌기(122)를 서로 대응되는 쐐기 형상으로 형성할 경우, 제1케이스(110)와 제2케이스(120)의 결합이 용이하되, 제1케이스(110)에 결합된 제2케이스(120)가 쉽게 분리되지 않는다.
제2케이스(120)는 제1케이스(110)의 하부를 감싸도록 결합되는 컵 형상이다. 좀 더 상세하게는, 제2케이스(120)는 제1케이스(110)의 하단 외주면과 제1케이스(110)의 개방된 하면를 감싸는 컵 형상으로 형성된다.
제2케이스(120)의 상단 내주면에는 걸림홈(116)에 삽입 및 고정되는 걸림돌기(122)가 형성된다. 걸림돌기(122)는 제1케이스(110)의 걸림턱(118)과 대응되는 쐐기 형상으로 형성되고, 제1케이스(110)와 제2케이스(120)의 결합 시 걸림홈(116)에 삽입 및 고정된다.
제2케이스(120)의 일측에는 코일 어셈블리(200)에 전원을 공급하는 커넥터(140)가 마련된다. 이때, 커넥터(140)는 솔레노이드 액추에이터(10)의 밀봉을 위하여 제2케이스(120)와 일체로 형성된다.
상술한 케이스(100)의 내부에는, 전원 인가 시 자기장을 발생시키는 코일 어셈블리(200)와, 자기장을 유도하는 코어(300) 및 플레이트(400)와, 유도된 자기장에 의해 이동을 하는 플런저(500) 및 로드(600)와, 상술한 부품(200~600)의 센터링을 위한 커버(700)가 설치된다.
코일 어셈블리(200)는, 스풀(spool) 형상의 보빈(210)과, 보빈(210)의 외주면에 감긴 코일(220)로 이루어진다.
보빈(210)은 코일(220)과 다른 부품(코어(300), 플레이트(400), 플런저(500)) 사이를 전기적으로 차단할 수 있도록 절연물질로 제작된다. 보빈(210)은 코어(300)가 관통하여 결합될 수 있도록 중공의 스풀 형상으로 형성된다. 보빈(210)의 하부에는 제2케이스(120)와의 결합을 위한 복수의 장착부(230)가 형성되고, 복수의 장착부(230) 중 어느 하나에는 코일(220)과 전기적으로 연결되는 제1터미널(240)이 마련된다.
상기 장착부(230)가 삽입될 수 있도록 제2케이스(120)에는 장착공(150)이 형성되고, 장착공(150)의 내부에는 커넥터(140)와 전기적으로 연결된 제2터미널(160)이 마련된다.
제1터미널(240)과 제2터미널(160)은 제1케이스(110)와 제2케이스(120)의 결합 시 서로 연결된다. 즉, 제1터미널(240)의 선단이 제2터미널(160)을 관통하도록 결합되어 연결된다.
이를 위하여, 제2터미널(160)에는 제1터미널(240)이 관통되는 접합공(170)이 형성된다. 제1터미널(240)은 단면 형상이 직사각형이고, 접합공(170)은 제1터미널(240)보다 넓은 육각형으로 형성된다. 따라서 제1터미널(240)과 제2터미널(160)의 위치가 다소 어긋나더라도 쉽게 관통될 수 있으며, 접합공(170)에 충전되는 접합용제의 사용을 최소화할 수 있다.
한편, 장착공(150)은 제1터미널(240)과 제2터미널(160)의 연결을 위하여 외부로 개방된 형태를 갖되, 제1터미널(240)과 제2터미널(160)이 연결된 후에는 수지(180)를 충전하여 밀봉한다.
도 4에 도시된 것처럼, 장착부(230)와 장착공(150) 사이에 밀봉링(190)을 추가할 경우 장착공(150)을 통한 이물질의 유입 및 오일의 누출을 확실하게 방지할 수 있다.
코일(220)은 전원 인가 시 자기장을 발생시킨다. 이때, 코일(220)에서 발생하는 자기장의 세기는 코일(220)을 따라 흐르는 전류 및 보빈(210)에 감긴 코일(220)의 수에 비례한다. 따라서 코일(220)에 높은 전류를 인가하거나 코일(220)을 많이 감을수록 강한 자기장이 발생하게 된다.
코어(300)는 코일 어셈블리(200)에서 발생한 자기장을 유도하는 고정철심이다. 코어(300)는 일 방향으로 길게 연장된 원통 형상이며, 코일 어셈블리(200)를 상부에서 하부로 관통하도록 결합된다.
상술한 코어(300)의 중단 외주면에는 자기력의 확보를 위한 테이퍼 형상의 자력강화홈(310)이 형성된다. 상기 자력강화홈(310)을 기준으로 상부를 제1몸체(320)라 하고, 하부를 제2몸체(330)라 하겠다.
코어(300)의 제1몸체(320)는 다단의 원통 형상으로 형성된다. 즉, 제1몸체(320)의 중단 외주면에는 제1몸체(320)보다 큰 직경의 플랜지(322)가 형성된다. 플랜지(322)는 코어(300)의 설치 시 보빈(210)의 상면에 안착되며 제1케이스(110)의 상단에 의해 밀착 및 고정된다.
즉, 제1케이스(110)의 상단은 플랜지(322)를 감싸도록 고정 처리되는데, 이럴 경우 코어(300)가 코일 어셈블리(200)에 밀착되므로 유동하는 것을 방지할 수 있다. 더불어, 제1케이스(110)와 코어(300) 사이로 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있다.
제1몸체(320)의 내부에는 로드(600)의 이동을 위한 통로(324)가 형성된다. 또한, 제1몸체(320)의 상단 외주면에는 솔레노이드 액추에이터(10)가 설치되는 밸브 바디(미도시)와의 밀봉을 위한 오링(326)이 마련된다.
제2몸체(330)는 코일 어셈블리(200)를 관통하여 하부로 돌출된다. 제2몸체(330)의 내부에는 플런저(500)의 왕복운동을 위한 작동공간(332)이 형성된다.
플레이트(400)는 코일 어셈블리(200)에서 발생한 자기장을 유도하는 고정철심이다. 이러한 플레이트(400)는 코일 어셈블리(200)의 하부로 돌출된 코어(300)의 하단, 즉 제2몸체(330)의 하단을 감싸는 컵 형상으로 형성되어, 코어(300)의 작동공간(332)으로 이물질이 유입되는 것을 방지한다.
플런저(500)는 코어(300) 및 플레이트(400)에 의해 유도된 자기장에 의해 이동을 하는 가동철심으로, 코어(300)의 작동공간(332)에 왕복 가능하게 설치된다. 플런저(500)는 소정 길이를 가진 원기둥 형상으로 형성된다.
도면에 도시되진 않았지만, 플런저(500)에 유로를 형성할 경우 작동공간(332)에 충전된 오일에 의한 작동저항을 해소할 수 있다. 이때, 유로는 플런저(500)의 중심에서 소정 거리 편심될 수 있는데, 이는 로드(600)와의 접촉에 의해 유로가 폐쇄되는 것을 방지하기 위함이다.
로드(600)는 플런저(500)에 의해 이동하며 밸브 바디를 따라 흐르는 유체를 직접 제어하거나 밸브 바디에 설치된 밸브를 작동시키는 역할을 한다. 로드(600)는 소정 길이를 갖는 금속 막대이며, 코어(300)의 통로(324)에 이동 가능하게 설치된다.
커버(700)는 코일 어셈블리(200), 코어(300), 플레이트(400), 플런저(500) 및 로드(600) 등의 중심축이 변동되는 것을 방지하는 역할을 한다. 즉, 커버(700)는 플레이트(400)보다 큰 직경으로 형성되어, 제1케이스(110)의 하단을 컬링할 경우 제1케이스(110)의 하단이 커버(700)에만 밀착된다.
따라서 제1케이스(110)의 하단을 컬링하는 과정에서 플레이트(400)와의 접촉에 의해 코일 어셈블리(200), 코어(300), 플런저(500), 로드(600) 등의 중심축이 기울어지거나 틀어지는 것을 방지한다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 솔레노이드 액추에이터 100: 케이스
200: 코일 어셈블리 300: 코어
400: 플레이트 500: 플런저
600: 로드 700: 커버

Claims (12)

  1. 상부가 개방되고 하부가 밀봉되며 수납공간이 내부에 마련된 케이스;
    상기 수납공간에 설치되고 전원 인가 시 자기장을 발생시키는 코일 어셈블리;
    상기 코일 어셈블리를 상하로 관통하며 상기 케이스의 상부를 밀봉하는 코어;
    상기 코일 어셈블리의 하부로 돌출된 상기 코어의 하단을 감싸는 플레이트;
    상기 코어의 내부에 이동 가능하게 설치된 플런저; 및
    상기 코어를 관통하도록 결합되고 상기 플런저에 의해 이동하는 로드를 포함하며,
    상기 케이스는, 상부와 하부가 개방되고 수납공간이 내부에 마련된 파이프 형상의 제1케이스와, 상기 제1케이스의 하단 외주면과 상기 제1케이스의 개방된 하부를 감싸는 컵 형상의 제2케이스와, 상기 제1케이스와 상기 제2케이스 사이에 개재되어 상기 제1케이스와 상기 제2케이스의 결합 시 상기 제1케이스의 외주면과 상기 제2케이스의 내주면에 밀착되어 이물질의 유입을 방지하는 밀봉링으로 구성되고,
    상기 제1케이스의 외주면에는 걸림홈이 형성되고, 상기 제2케이스의 내주면에는 걸림돌기가 형성되어, 상기 제1케이스와 상기 제2케이스의 결합 시 상기 걸림돌기가 상기 걸림홈에 삽입 및 고정되며,
    상기 걸림홈의 하부에는 걸림턱이 돌출되고, 상기 걸림턱은 상기 제1케이스의 상부로 갈수록 돌출되는 쐐기 형상으로 형성되며, 상기 걸림돌기는 상기 걸림턱과 대응되는 쐐기 형상으로 형성되고,
    상기 플레이트의 하부에는 상기 플레이트보다 큰 직경의 커버가 마련되어 상기 제1케이스의 하단을 컬링할 경우 상기 제1케이스의 하단이 상기 커버에 밀착되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 액추에이터.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2케이스의 일측에는 상기 코일 어셈블리에 전원을 공급하는 커넥터가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 솔레노이드 액추에이터.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 코일 어셈블리의 하부에는 상기 제2케이스와의 결합을 위한 장착부가 연장되고, 상기 제2케이스에는 상기 장착부가 삽입되는 장착공이 형성된 것을 특징으로 하는 솔레노이드 액추에이터.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 장착부와 상기 장착공 사이에는 이물질의 유입을 차단하는 밀봉링이 개재된 것을 특징으로 하는 솔레노이드 액추에이터.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 장착부의 선단에는 상기 코일 어셈블리와 전기적으로 연결된 제1터미널이 마련되고, 상기 장착공의 내부에는 상기 커넥터와 전기적으로 연결된 제2터미널이 마련되며,
    상기 제1케이스와 상기 제2케이스의 결합 시 상기 제1터미널과 상기 제2터미널이 연결되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 액추에이터.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 장착공은 상기 제1터미널과 상기 제2터미널의 연결을 위하여 외부로 개방되되, 상기 제1터미널과 상기 제2터미널의 연결 후 수지가 충전되어 밀봉되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 액추에이터.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1터미널은 다각형 단면으로 형성되고, 상기 제2터미널에는 상기 제1터미널이 관통되는 접합공이 형성되되, 상기 접합공은 상기 제1터미널의 단면과 다른 형상의 다각형으로 형성된 것을 특징으로 하는 솔레노이드 액추에이터.
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