KR102356911B1 - Valve - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 밸브에 대한 것으로서, 특히 밸브 전원을 펄스폭 변조 방식으로 제어하여 밸브 작동 시 충격음을 최소화한 밸브에 관한 것이다.The present invention relates to a valve, and more particularly, to a valve in which an impact noise is minimized when the valve is operated by controlling the valve power by a pulse width modulation method.
자동차는 구동력을 발생시키는 동력원의 형태에 따라 내연 기관 자동차, 하이브리드 전기 자동차 및 순수 전기 자동차로 구분할 수 있다.Vehicles can be classified into internal combustion engine vehicles, hybrid electric vehicles, and pure electric vehicles according to the type of power source that generates driving force.
내연 기관 자동차는 화석 연료를 연소시켜서 동력을 발생시키는 형태의 자동차로서, 현재 가장 많이 이용되는 자동차의 형태이다. 내연 기관 자동차의 연료로 사용되는 화석 연료의 고갈 문제와 환경 오염 문제를 해소하기 위해 하이브리드 전기 자동차와 순수 전기 자동차가 개발되고 그 보급률이 점차 증가하고 있다.An internal combustion engine vehicle is a type of vehicle that generates power by burning fossil fuel, and is currently the most used type of vehicle. In order to solve the problem of depletion of fossil fuels used as fuel for internal combustion engine vehicles and environmental pollution, hybrid electric vehicles and pure electric vehicles have been developed and their penetration rates are gradually increasing.
하이브리드 전기 자동차는 다시 다음과 같은 두 가지 서로 다른 형태로 구분할 수 있다.Hybrid electric vehicles can be divided into two different types as follows.
하이브리드 전기 자동차의 첫 번째 형태는, 모터와 내연 기관 엔진을 모두 구비하고 내연 기관 엔진의 구동력이나 제동 시 발생하는 회생 에너지를 이용하여 배터리를 충전하여 모터를 구동한다. 즉, 하이브리드 전기 자동차의 첫 번째 형태는 외부로부터 전력을 공급받지 않고 내부에서 생성되는 전력으로 배터리를 충전한다.A first type of hybrid electric vehicle includes both a motor and an internal combustion engine, and drives the motor by charging a battery using a driving force of the internal combustion engine or regenerative energy generated during braking. That is, in the first type of hybrid electric vehicle, the battery is charged with power generated from the inside without receiving power from the outside.
하이브리드 전기 자동차의 두번째 형태는, 모터와 내연 기관 엔진을 모두 구비하는 것은 첫 번째 형태와 동일하지만, 외부로부터 전력을 공급받아 배터리를 충전하는 방식이 추가된다. 즉, 하이브리드 전기 자동차의 두 번째 형태는 플러그 인 방식으로 외부로부터 전력을 공급받아 배터리를 충전할 수 있다. 이 형태가 앞서 언급한 플러그인 하이브리드 전기 자동차(PHEV)이다.The second type of the hybrid electric vehicle is the same as the first type in that it includes both a motor and an internal combustion engine, but a method of charging a battery by receiving electric power from the outside is added. That is, the second type of hybrid electric vehicle can charge the battery by receiving power from the outside in a plug-in method. This form is the aforementioned plug-in hybrid electric vehicle (PHEV).
순수 전기 자동차 역시 복수의 형태가 개발되고 보급되고 있다.Pure electric vehicles are also being developed and distributed in a plurality of forms.
수소 전기 자동차는 수소와 산소의 화학적 반응 시 발생하는 전기로 배터리를 충전하여 모터를 구동하는 형태이다. 수소 전기 자동차는 수소를 연료로 사용하여 전기를 생산하고 모터를 구동하기 때문에 외부로부터 전력을 공급받아 배터리를 충전하지 않는다.A hydrogen electric vehicle is a type of driving a motor by charging a battery with electricity generated during a chemical reaction between hydrogen and oxygen. Hydrogen electric vehicles use hydrogen as a fuel to generate electricity and drive a motor, so they do not receive power from the outside to charge the battery.
순수 전기 자동차의 또 다른 형태로는 수소 등의 연료를 사용하지 않고 배터리와 모터만을 구비하되, 외부로부터 전력을 공급받아 배터리를 충전하여 모터를 구동한다. 이 형태가 앞서 언급한 플러그인 전기 자동차(PEV)이다. Another form of a pure electric vehicle includes only a battery and a motor without using fuel such as hydrogen, but receives electric power from the outside and charges the battery to drive the motor. This form is the aforementioned plug-in electric vehicle (PEV).
한편, 상술한 내연 기관 자동차, 하이브리드 전기 자동차 및 순수 전기 자동차는 모두 구동계를 냉각하기 위해 냉각수를 순환시키는 시스템이 구비되어 있으며, 냉각수 순환 시스템에는 구동계로부터 발생된 열을 흡수하여 가열된 냉각수를 냉각하기 위한 라디에이터 및 삼방향 밸브를 포함한다.Meanwhile, the aforementioned internal combustion engine vehicle, hybrid electric vehicle, and pure electric vehicle all have a system for circulating coolant to cool the drive system, and the coolant circulation system absorbs heat generated from the drive system to cool the heated coolant. Includes radiator and three-way valve for
상기 삼방향 밸브는 냉각수의 입력을 위한 펌프측 포트, 냉각수의 출력을 위한 라디에이터 포트 및 바이패스 포트를 가지는 밸브 바디와, 상기 밸브 바디의 내측에 형성된 밸브 유로에서 직선 이동하며 상기 라디에이터 포트와 바이패스 포트를 개폐하는 밸브 스풀과, 상기 밸브 바디에 장착되어 전원이 인가되면 상기 밸브 스풀을 밀어서 상기 라디에이터 포트는 열리고 상기 바이패스 포트는 닫히는 방향으로 이동시키는 솔레노이드를 포함하여 구성된다.The three-way valve includes a valve body having a pump side port for input of cooling water, a radiator port and a bypass port for outputting cooling water, and linear movement in a valve flow path formed inside the valve body, and bypasses the radiator port and the bypass port. A valve spool for opening and closing the port, and a solenoid mounted on the valve body to push the valve spool when power is applied to open the radiator port and move the bypass port to close.
그런데, 종래의 삼방향 밸브는 외부 전원을 솔레노이드에 직접 인가하여 밸브 온/오프 시 솔레노이드에 포함된 로드에서 충격음이 발생하는 문제가 있다. 또한, 종래의 삼방향 밸브 외에도 솔레노이드 밸브는 밸브 온/오프 시 충격음이 발생하는 문제가 있어 이를 해결할 수 있는 기술이 요구된다.However, the conventional three-way valve has a problem in that an impact sound is generated from the rod included in the solenoid when the valve is turned on/off by directly applying an external power to the solenoid. In addition, in addition to the conventional three-way valve, the solenoid valve has a problem in which an impact sound is generated when the valve is turned on/off, so a technology capable of solving the problem is required.
본 발명의 목적은 밸브 온/오프 시 충격음을 감소시킬 수 있는 밸브를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a valve capable of reducing an impact sound when the valve is turned on/off.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited to the object mentioned above, and other objects and advantages of the present invention not mentioned can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the examples of the present invention. It will also be readily apparent that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the appended claims.
본 발명에 따른 밸브는 다수개의 유로가 형성된 밸브와, 다수개의 유로가 개폐되도록 로드를 이동시켜 밸브를 제어하는 솔레노이드, 및 솔레노이드에 밸브 작동 지령에 따라 외부 전원을 펄스 폭 변조 방식으로 레귤레이팅하여 인가하되, 듀티를 상승시키는 상승 듀티 구간과, 듀티 100%로 듀티를 상승시키는 풀 듀티 구간, 듀티 100% 미만에서 듀티 0% 이상 사이로 듀티를 유지시키는 유지 듀티 구간, 및 듀티 0%로 듀티를 하강시키는 하강 듀티 구간을 포함하는 전원으로 레귤레이팅하여 인가하는 제어부를 포함한다.The valve according to the present invention includes a valve having a plurality of flow paths, a solenoid controlling the valve by moving a rod to open and closing the plurality of flow paths, and regulating and applying external power in a pulse width modulation method according to a valve operation command to the solenoid However, a rising duty section in which the duty is raised, a full duty section in which the duty is raised to 100%, a holding duty section in which the duty is maintained between less than 100% of duty and 0% or more of
제어부는, 차량 제어기로부터 밸브 온 지령과 밸브 오프 지령을 포함하는 밸브 작동 지령을 수신하는 통신 모듈과, 통신 모듈이 수신한 밸브 작동 지령에 따라 전원을 제어하여 솔레노이드에 인가하는 전원 제어 모듈을 포함하고, 전원 제어 모듈은 차량 제어기로부터 밸브 온 지령 수신 시 상승 듀티 구간과 풀 듀티 구간 및 유지 듀티 구간을 포함하는 전원을 제어하여 솔레노이드에 인가한다.The control unit includes a communication module that receives a valve operation command including a valve on command and a valve off command from the vehicle controller, and a power control module that controls power according to the valve operation command received by the communication module and applies it to the solenoid, , the power control module controls the power including the rising duty section, the full duty section, and the maintenance duty section when receiving the valve on command from the vehicle controller and applies it to the solenoid.
상승 듀티 구간은, 듀티 0%에서 듀티 100% 미만까지 리니어하게 듀티를 상승시키는 리니어 상승 듀티 구간을 포함할 수 있다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 상승 듀티 구간은, 듀티 0%에서 듀티 100% 미만까지 듀티를 스텝 제어하는 스텝 상승 듀티 구간을 포함하도록 할 수도 있다. 더욱이, 상승 듀티 구간은 듀티 0%에서 듀티 100% 미만까지 듀티를 스텝 제어하는 서브 스텝 상승 듀티 구간과, 서브 스텝 상승 듀티 구간 이후에 서브 스텝 상승 듀티 구간에 따른 듀티에서 듀티 100% 미만까지 듀티를 리니어하게 상승시키는 서브 리니어 상승 듀티 구간을 포함할 수도 있다.The rising duty section may include a linear rising duty section in which duty is linearly increased from 0% of duty to less than 100% of duty. However, the present invention is not limited thereto, and the rising duty section may include a step rising duty section in which the duty is step-controlled from 0% duty to less than 100% duty. Furthermore, the rising duty section includes a sub-step rising duty section for step-controlling the duty from 0% duty to less than 100% duty, and after the sub-step rising duty section, the duty from the duty according to the sub-step rising duty section to less than 100% duty. It may include a sub-linear rising duty section that increases linearly.
전원 제어 모듈이 솔레노이드에 전원을 인가하면 로드에 구비된 자성체의 위치를 감지하는 위치 감지 모듈을 포함하고, 서브 리니어 상승 듀티 구간은, 자성체의 위치를 감지하여 듀티 100%로 솔레노이드를 제어하더라도 로드의 타격음이 발생하지 않을 위치까지 로드를 이동시키도록 듀티를 리니어하게 상승시킬 수도 있다.When the power control module applies power to the solenoid, it includes a position detection module that detects the position of the magnetic material provided in the rod, and the sub-linear rising duty section detects the position of the magnetic material and controls the solenoid at 100% duty even if the solenoid is The duty may be increased linearly to move the rod to a position where no hitting sound will occur.
하강 듀티 구간은 듀티 0%까지 리니어하게 듀티를 하강시킬 수 있다. 물론, 전원 제어 모듈은, 하강 듀티 구간 중, 자성체의 위치가 밸브 오프 시 위치로 이동하면 전원을 듀티 0%로 스텝 제어할 수도 있다.In the falling duty section, the duty may be linearly decreased to 0% of the duty. Of course, when the position of the magnetic material moves to the position when the valve is off during the descending duty section, the power control module may step-control the power to a duty of 0%.
하강 듀티 구간은, 유지 듀티 구간에서 듀티를 스텝 하강시키는 서브 스텝 하강 듀티 구간과, 서브 스텝 하강 듀티 구간에서 듀티 0%까지 듀티를 다시 하강시키는 서브 리니어 하강 듀티 구간을 포함할 수 있다.The falling duty section may include a sub-step falling duty section in which the duty is step-down in the sustain duty section, and a sub-linear falling duty section in which the duty is again lowered to 0% of the duty in the sub-step falling duty section.
전원 제어 모듈은, 서브 리니어 하강 듀티 구간 중, 자성체의 위치가 밸브 오프 시 위치로 이동하면 전원을 듀티 0%로 스텝 제어할 수 있다.The power control module may step-control the power to a duty of 0% when the position of the magnetic material moves to the position when the valve is off during the sub-linear descending duty section.
본 발명에 따른 밸브는 외부 전원을 펄스 폭 변조 방식으로 제어하여 솔레노이드에 인가하되, 상승 듀티 구간과 풀 듀티 구간, 유지 듀티 구간 및 하강 듀티 구간을 포함하도록 하여 충격음을 최소화할 수 있다.The valve according to the present invention controls the external power by a pulse width modulation method and applies it to the solenoid, but includes a rising duty section, a full duty section, a maintaining duty section, and a falling duty section to minimize the impact sound.
또한, 본 발명에 따른 밸브는 홀 센서를 이용하여 로드의 위치를 감지하여, 로드에서 충격음이 발생하지 않을 정도로 상승 듀티 구간을 제어함으로써 충격음 발생을 보다 확실하게 방지할 수 있다.In addition, the valve according to the present invention senses the position of the rod by using a hall sensor, and by controlling the lift duty section to such an extent that the impact sound does not occur in the rod, it is possible to more reliably prevent the occurrence of the impact sound.
본 발명에 따른 밸브는 홀 센서를 이용하여 로드의 위치를 감지하여, 하강 듀티 구간에 따라 솔레노이드 제어 시, 로드가 오프 위치로 이동하면 듀티 0%로 스텝 제어하여 하강 듀티 구간에 따른 솔레노이드 제어 시간을 감소시킬 수 있다.The valve according to the present invention detects the position of the rod by using a hall sensor, and when controlling the solenoid according to the descending duty section, when the rod moves to the off position, the solenoid control time according to the descending duty section is controlled by step control to 0% of the duty. can be reduced
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.In addition to the above-described effects, the specific effects of the present invention will be described together while describing specific details for carrying out the invention below.
도 1은 본 발명에 따른 삼방향 밸브의 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 삼방향 밸브의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 삼방향 밸브를 도 1의 단면과 교차되는 방향에서 절개한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 삼방향 밸브에서 전원 제어 모듈에서 생성되는 전원의 파형이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 삼방향 밸브에서 전원 제어 모듈에서 생성되는 전원의 파형이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 삼방향 밸브에서 전원 제어 모듈에서 생성되는 전원의 파형이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 삼방향 밸브에서 전원 제어 모듈에서 생성되는 전원의 파형이다.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 삼방향 밸브에서 전원 제어 모듈에서 생성되는 전원의 파형이다.
도 9는 도 2의 "A"부분을 확대한 도면이다.
도 10과 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 삼방향 밸브의 개폐과정을 도시한 도면이다.1 is a block diagram of a three-way valve according to the present invention.
2 is a cross-sectional view of a three-way valve according to the present invention.
3 is a cross-sectional view of the three-way valve according to the present invention, cut in a direction crossing the cross section of FIG.
4 is a waveform of power generated by the power control module in the three-way valve according to the first embodiment of the present invention.
5 is a waveform of power generated by the power control module in the three-way valve according to the second embodiment of the present invention.
6 is a waveform of power generated by the power control module in the three-way valve according to the third embodiment of the present invention.
7 is a waveform of power generated by the power control module in the three-way valve according to the fourth embodiment of the present invention.
8 is a waveform of power generated by the power control module in the three-way valve according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an enlarged view of part “A” of FIG. 2 .
10 and 11 are views showing the opening and closing process of the three-way valve according to an embodiment of the present invention.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.The above-described objects, features and advantages will be described below in detail with reference to the accompanying drawings, and accordingly, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to easily implement the technical idea of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to indicate the same or similar components.
이하에서는, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 삼방향 밸브를 설명하도록 한다. 여기서, 본 발명은 유로가 형성된 밸브와, 밸브의 유로를 개폐하며 전원에 의해 제어되는 솔레노이드를 포함하는 모든 방식의 솔레노이드 밸브에 적용될 수 있으나 설명의 편의상 삼방향 밸브를 기반으로 설명한다.Hereinafter, a three-way valve according to some embodiments of the present invention will be described. Here, the present invention can be applied to all types of solenoid valves including a valve having a flow path and a solenoid that opens and closes the flow path of the valve and is controlled by a power source, but for convenience of explanation, a three-way valve will be described.
도 1은 본 발명에 따른 삼방향 밸브의 블록도이다. 또한, 도 2는 본 발명에 따른 삼방향 밸브의 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 삼방향 밸브를 도 1의 단면과 교차되는 방향에서 절개한 단면도이다.1 is a block diagram of a three-way valve according to the present invention. In addition, FIG. 2 is a cross-sectional view of the three-way valve according to the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the three-way valve according to the present invention in a direction crossing the cross-section of FIG. 1 .
본 발명에 따른 삼방향 밸브는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 유체, 예를 들어, 냉각수의 흐름을 제어하는 밸브(100)와, 밸브(100)를 제어하는 솔레노이드(200), 밸브 작동 지령에 따라 솔레노이드(200)에 전원을 인가하는 제어부(300)를 포함한다.The three-way valve according to the present invention is, as shown in FIGS. 1 to 3, a
도 1 내지 도 3을 참조하여 본 실시예에 따른 삼방향 밸브를 구성하는 각 구성요소(100~300)에 대해 좀 더 상세히 살펴보도록 한다.With reference to FIGS. 1 to 3 , each
우선, 밸브(100)는 냉각수의 출입 및 이송을 위한 포트(112~116)와 유로(122~126)가 형성된 밸브 바디(110)를 포함한다.First, the
밸브 바디(110)의 일측에는 냉각수가 유입되는 공급포트(112)가 형성되고, 타측에는 냉각수가 배출되는 제1 배출포트(114) 및 제2배출포트(116)가 형성된다. 밸브 바디(110)의 내부에는 공급포트(112)에 연결된 공급유로(122)가 형성되며, 공급유로(122)에서 분기되어 제1 배출포트(114) 및 제2 배출포트(116)에 각각 연결된 제1 배출유로(124) 및 제2 배출유로(126)가 형성된다.A
제1 배출포트(114)와 제1 배출유로(124)는 공급유로(122)의 상부에 위치되고, 제2 배출포트(116)와 제2 배출유로(126)는 공급유로(122)의 하부에 위치된다. 즉, 제1 배출포트(114)와 제1 배출유로(124), 그리고 제2 배출포트(116)와 제2 배출유로(126)는 공급유로(122)를 기준으로 서로 대향하게 형성 및 위치된다.The
제1 배출유로(124)와 제2 배출유로(126)에는 공급유로(122) 측으로 돌출된 제1 밸브시트(134)와 제2 밸브시트(136)가 마련된다. 제1 밸브시트(134)와 제2 밸브시트(136)는 제1 배출포트(114)와 제2 배출포트(116)를 개폐하는 업소버(150)와의 접촉면적을 최소화하면서도 밀봉성능을 극대화하기 위한 것으로, 공급유로(122) 측으로 갈수록 직경이 작아지는 테이퍼 형상으로 형성된다.A
도면에 도시된 바와 같이, 제1 밸브시트(134)는 제1 배출유로(124) 상에 설치되어 냉각수의 이동을 안내하는 가이드(132)의 하단에 형성되고, 제2 밸브시트(136)는 제2 배출유로(126)의 상단에 직접 형성된다.As shown in the drawing, the
이처럼 제1 밸브시트(134)를 가이드(132)에 형성한 후 밸브 바디(110)에 조립할 경우 밸브 바디(110)의 제작이 용이할 뿐만 아니라 제작비용을 절감할 수 있다.In this way, when the
밸브 바디(110)의 내부에는 솔레노이드(200)에 의해 왕복운동을 하는 로드(140)가 구비된다. 로드(140)는 솔레노이드(200)를 상하로 관통하도록 결합되며, 그 하단이 제1 배출유로(124), 즉 가이드(132)의 내부에 위치된다.The
로드(140)의 하단에는 스터드(142)가 연장된다. 스터드(142)는 로드(140)의 길이방향으로 연장되되 로드(140)보다 작은 직경을 가진 샤프트 형상이다. 스터드(142)의 중단에는 후술할 업소버(150)와의 결합을 위한 걸림홈(144)이 형성된다.A
스터드(142)의 하단에는 피봇캠(146)이 형성된다. 피봇캠(146)은 로드(140)의 길이방향으로 돌출되고 로드(140)보다 큰 직경을 가진 샤프트 형상이되, 하단으로 갈수록 직경이 작아지는 샤프트 형상이다. 이때, 피봇캠(146)의 하단 외주연은 라운드 처리되는데, 이는 후술할 업소버(150)의 회전 시 간섭을 방지하기 위한 것이다.A
로드(140)의 하단, 즉 피봇캠(146)에는 로드(140)의 축방향에 대해 자유 회전이 가능한 업소버(150)가 결합된다. 즉, 업소버(150)는 로드(140)의 하단에 피봇(pivot) 결합된다The lower end of the
업소버(150)는, 제1 배출유로(124) 상에 위치되고 로드(140)의 길이방향으로 연장된 샤프트 형상의 제1 몸체(152a)와, 공급유로(122)와 배출유로(124,126)의 분기점에 위치되며 원판 형상을 가진 제2 몸체(152b)로 이루어진다.The
제1 몸체(152a)의 상단에는 피봇캠(146)을 회전 가능하게 지지하는 소켓(154)이 형성된다. 소켓(154)은 피봇캠(146)이 삽입 및 결합될 수 있도록 상부로 개방된 컵 형상으로 형성되며, 소켓(152)의 중단 내주면에는 피봇캠(146)을 고정하기 위한 걸림돌기(156)가 형성된다.A
걸림돌기(156)는 피봇캠(146)과 소켓(154)의 결합 시 걸림홈(144)에 삽입 및 고정되는 부분이며, 소켓(154)의 입구 측에 형성되는 제1 경사면(156a)과, 소켓(154)의 바닥 측에 형성되는 제2 경사면(156b)으로 형성된다. 이때, 제1 경사면(156a)과 제2 경사면(156b)을 서로 다른 기울기로 이룬다.The locking
피봇캠(146)과 소켓(154)이 원터치 방식으로 결합될 수 있도록 소켓(154)의 둘레에는 복수의 슬릿(158)이 형성된다. 슬릿(158)은 피봇캠(146)의 삽입방향으로 연장되되 상부가 개방된 형태로, 피봇캠(146)의 삽입 시 소켓(154)의 상단이 확장(탄성 변형)될 수 있도록 한다.A plurality of
한편, 슬릿(158)이 형성된 소켓(154)의 둘레에는 고정링(159)이 설치된다. 고정링(159)은 소켓(154)의 확장(탄성 변형)을 제한함으로써 소켓(154)이 피봇캠(146)에서 임의로 분리되는 것을 방지한다.On the other hand, a fixing
상술한 바와 같이, 로드(140)와 업소버(150)는 스터드(142) 및 피봇캠(146)과 소켓(154)를 통해 피봇 결합된다. 따라서, 업소버(150)는 로드(140)의 축방향에 대해 자유 회전 가능하다. 이때, 업소버(150)의 자유 회전 시 로드(140)와 간섭이 발생하지 않도록 로드(140)와 업소버(150) 사이에는 소정의 간극(G1, G2)이 형성된다.As described above, the
간극(G1, G2)은, 로드(140)의 하단과 업소버(150)의 상단 사이에 형성된 제1간극(G1)과, 피봇캠(146)의 하단과 소켓(154)의 바닥 사이에는 제2간극(G2)으로 이루어진다. 이때, 제1간극(G1) 제2간극(G2)보다 크게 형성되어 업소버(150)의 자유 회전 시 간섭이 발생하지 않도록 한다.The gaps G1 and G2 are a first gap G1 formed between the lower end of the
여기서, 로드(140)의 하단 외주연은 소정의 반경으로 라운드 처리되는데, 이는 업소버(150)의 자유 회전 시 로드(140)와의 접촉에 의한 간섭을 방지하기 위함이다.Here, the lower outer periphery of the
한편, 로드(140)와 업소버(150)가 피봇 결합되고, 피봇캠(146)과 소켓(154)이 원터치 방식으로 결합될 수 있도록, 피봇캠(146)을 포함한 로드(140)와 소켓(154)을 포함한 업소버(150)는 서로 다른 재질로 제작되는 것이 바람직하다. 예컨대, 피봇캠(146)을 포함한 로드(140)는 금속재질로 제작되고, 소켓(154)을 포함한 업소버(150)는 합성수지재질로 제작될 수 있다.On the other hand, the
이처럼, 로드(140)와 업소버(150)가 이종 재질로 제작될 경우 부품의 경량화를 실현할 수 있으며, 로드(140)와 업소버(150)를 상술한 피봇 결합 외에 다양한 방식으로도 결합시킬 수 있어 설계 자유도를 향상시킬 수 있다.In this way, when the
전술한 바와 같이, 업소버(150)의 하단에는 원판 형상을 가진 제2몸체(152b)가 형성된다. 제2몸체(152b)는 공급유로(122)와 배출유로(124, 126)의 분기점에 위치되고, 로드(140)에 의해 왕복운동을 하며 배출포트(114, 116)를 선택적으로 개폐하는 밀봉부재이다. 이때, 제2몸체(152b)의 둘레에는 탄성체인 밀봉씰(162)이 마련되는데, 밀봉씰(162)은 밸브시트(134, 136)에 압착 가능한 소정의 탄성을 가진 재질로 제작되며, 이중 사출 방식으로 제2몸체(152b)에 접합된다.As described above, the
다른 한편, 밸브 바디(110)와 솔레노이드(200) 사이에는 피스톤씰(170)이 구비된다. 피스톤 씰(170)은 로드(140)의 왕복운동을 안내함과 동시에 밸브 바디(110)을 통해 이송되는 냉각수가 솔레노이드(200) 측으로 유입되는 것을 방지하는 역할을 한다.On the other hand, a
도 2와 도 3을 참조하여 솔레노이드(200)를 살펴보면, 케이스(210)와, 케이스(210)의 내부에 설치된 보빈(220)과, 보빈(220)의 외주면에 감긴 코일(230)과, 보빈(220)의 상부 및 하부에 각각 결합되는 요크(240) 및 코어(250)와, 요크(240)와 코어(250) 사이의 거리를 유지시키는 가이드(260)와, 요크(240)의 내부에 이동 가능하게 설치된 플런저(270)와, 플런저(270)를 상향으로 탄성 지지하는 스프링(280)을 포함한다.Looking at the
케이스(210)는 상면이 개방되고 하면이 밀폐된 컵(cup) 형상이다. 케이스(210)의 내부에는 공간이 형성되고, 공간에는 상술한 부품(220~270)이 설치된다. 케이스(210)의 상단 내주면에는 요크(240)가 안착된다. 이때, 케이스(210)의 상단은 솔레노이드(200)의 상단을 감싸도록 컬링(curling) 처리되어, 케이스(210)의 내부에 설치된 부품(220~270)의 유동을 방지하고 케이스(210)의 상부로 이물질이 유입되는 것을 방지한다.The
보빈(220)은 중공의 스풀(spool) 형상이다. 보빈(220)의 외주면에는 자기장을 발생시키는 코일(230)이 감긴다. 이러한 보빈(220)은 코일(230)과 코어(250) 사이, 코일(230)과 플런저(270) 사이를 전기적으로 차단할 수 있도록 합성수지로 제작된다.The
코일(230)은, 전원이 인가될 경우 보빈(220)의 주위에 자기장을 발생시키는 도선이며, 보빈(220)의 외주면에 촘촘하고 균일하게 감겨 원통 형상을 이룬다. 전원 인가 시 코일(230)에서 발생된 자기장은 코어(250)에 의해 유도되어 플런저(270)를 상승시킨다. 이때, 자기장의 세기는 코일(230)을 따라 흐르는 전류의 세기와 보빈(220)에 감긴 코일(230)의 수에 비례한다. 따라서 코일(230)에 강한 전류를 인가하거나 코일(230)을 많이 감을수록 강한 자기장이 발생하므로 플런저(270)의 이동을 확실하게 제어할 수 있다.The
요크(240)와 코어(250)는 코일(230)에서 발생한 자기장을 유도하는 고정철심이다. 요크(240)의 내부에는 플런저(270)의 왕복운동을 위한 공간이 형성되고, 코어(250)의 내부에는 로드(140)의 왕복운동을 위한 공간이 형성된다.The
플런저(270)는 코일(230)에서 발생한 자기장에 의해 왕복운동을 하는 가동철심이다.The
스프링(280)은 코어(250)와 플런저(270) 사이에 개재되어 플런저(270)를 상향으로 탄성 지지하는 통상의 코일 스프링이다.The
제어부(300)는 솔레노이드(200)에 인가되는 전원을 제어함으로써 솔레노이드(200)가 밸브(100)를 제어할 수 있도록 한다. 이를 위해서, 제어부(300)는 도 1에 도시된 바와 같이, 통신으로 밸브 작동 지령을 수신하는 통신 모듈(310)과, 수신한 밸브 작동 지령에 따라 코일에 인가되는 전원을 제어하는 전원 제어 모듈(320) , 로드(140)의 위치를 감지하는 위치 감지 모듈(330)을 포함한다.The
통신 모듈(310)은 차량의 제어기로부터 밸브 작동 지령을 수신한다. 여기서, 밸브 작동 지령은 밸브 온 지령과 밸브 오프 지령을 포함한다. 밸브 온 지령은 로드(140)가 하강하도록 솔레노이드(200)의 코어에 전원을 인가하도록 하는 명령이며, 밸브 오프 지령은 로드(140)가 상승하도록 솔레노이드(200)의 코어에 전원을 차단하도록 하는 명령이다. 또한, 본 발명은 삼방향 밸브(100)가 전기 자동차에 적용되는 것을 예시하며, 이에 따라 통신 모듈(310)은 LIN(Local Interconnect Network) 통신으로 차량 제어기와 통신을 수행하여 밸브 작동 지령을 수신할 수 있다.The
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 삼방향 밸브에서 전원 제어 모듈에서 생성되는 전원의 파형이다. 여기서, 도 4 내지 도 8의 전원 파형에서 X축은 시간이고 Y축은 듀티이다.4 is a waveform of power generated by the power control module in the three-way valve according to the first embodiment of the present invention. Here, in the power waveforms of FIGS. 4 to 8 , the X-axis is time and the Y-axis is duty.
전원 제어 모듈(320)은 통신 모듈(310)이 수신한 밸브 작동 지령에 따라 외부, 예를 들어, 차량 배터리로부터 인가된 전원을 레귤레이팅하여 코일에 인가한다. 여기서, 밸브 작동 지령은 밸브 온 지령과 밸브 오프 지령을 포함하며, 밸브 온 지령 시 전원 제어 모듈(320)은 예를 들어, 차량 배터리로부터 인가된 12v를 5v로 변환하여 코일에 인가하며, 밸브 오프 지령 시 전원 제어 모듈(320)은 코일에 인가되는 전원을 0v로 한다. 본 발명에 따른 전원 제어 모듈(320)을 구체적으로 설명하기에 앞서, 본 발명에 따른 전원은 듀티를 상승시키는 상승 듀티 구간과, 밸브를 온 시키는 100% 듀티 구간인 풀 듀티 구간, 100% 듀티에서 밸브의 온을 유지시킬 수 있을 정도로 듀티를 하강시켜 유지시키는 유지 듀티 구간, 및 밸브를 오프 시키기 위해 듀티를 0%까지 하강시키는 하강 듀티 구간으로 구성 및 정의된다. 또한, 상승 듀티 구간은 듀티를 리니어하게 상승시키는 리니어 상승 듀티 구간과, 듀티를 계단식으로 상승시키는 스텝 상승 듀티 구간 중 선택되거나 혼용될 수 있다. 또한, 하강 듀티 구간 역시, 듀티를 리니어하게 하강시키는 리니어 하강 듀티 구간과, 듀티를 계단식으로 하강시키는 스텝 하강 듀티 구간 중 선택되거나 혼용될 수 있다.The
본 발명은 전원 제어 모듈(320)이 밸브 온 지령 시 입력되는 밸브 온 전류와 밸브 오프 지령 시 입력되는 밸브 오프 전류를 생성하되 차량 배터리로부터 인가된 전원의 듀티비를 제어하여 생성한다. 이를 위해서, 전원 제어 모듈(320)은 도 4에 도시된 바와 같이, 밸브 온 지령 시 듀티 0%에서 일정 듀티, 예를 들어, 90% 듀티까지 리니어하게 듀티를 상승시키는, 즉, 리니어 상승 듀티 구간인 상승 듀티 구간과, 일정 듀티에서 100% 듀티까지 스텝 제어 후 일정 시간 유지하는 풀 듀티 구간, 및 풀 듀티 구간 유지 후 미리 정해진 전류값, 예를 들어, 0.8A로 전류를 인하시켜 유지하는 유지 듀티 구간의 듀티비를 갖는 전원을 생성한다. 또한, 밸브 오프 지령 시 유지 듀티 구간 이후 듀티를 0%까지 리니어하게 듀티를 하강시키는, 즉, 리니어 하강 듀티 구간인 하강 듀티 구간을 갖는 전원을 생성한다. 물론, 전술된 유지 듀티 구간의 전류값은 본 발명에 따른 삼방향 밸브가 적용되는 대상에 따라 달라질 수 있다.In the present invention, the
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 삼방향 밸브에서 전원 제어 모듈에서 생성되는 전원의 파형이다.5 is a waveform of power generated by the power control module in the three-way valve according to the second embodiment of the present invention.
한편, 본 발명은 상승 듀티 구간과 하강 듀티 구간을 스텝 제어 할 수도 있다. 이는 도 5에 도시된 바와 같이, 상승 듀티 구간과 풀 듀티 구간, 유지 듀티 구간 및 하강 듀티 구간으로 이루어지되, 상승 듀티 구간으로 서브 스텝 상승 듀티 구간(①)과 서브 리니어 상승 듀티 구간(②)을 포함한다. 이에 따라, 밸브 온 지령 시, 듀티 0%에서 일정 듀티(로드(140)가 완전히 이동하지 않는 범위)까지 스텝 제어, 즉, 서브 스텝 상승 듀티 구간(①)을 갖는 전원을 생성한다. 또한, 서브 스텝 상승 듀티 구간(①) 이후 로드(140)를 100% 스텝 제어하더라도 타격음이 나지 않는 듀티까지 리니어하게 듀티를 상승시키는 서브 리니어 상승 듀티 구간(②)을 생성한 후 100% 스텝 제어하여 일정시간 유지(③)하도록 한다. 이후, 미리 정해진 전류값, 예를 들어, 0.8A로 전류를 인하시켜 유지하는 유지 듀티 구간(④)의 듀티비를 갖는 전원을 생성한다. 여기서, 유지 듀티 구간(④)은 유지 듀티 구간에서 계단식으로 전류를 하강시키는 스텝 제어를 수행하거나, 도 5에 도시된 바와 같이 리니어하게 듀티를 하강시킨 후 유지하도록 할 수도 있다. 한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전원에서 하강 듀티 구간으로 위치 감지 모듈(330)을 이용하지 않고 리니어 하강 듀티 구간이나 스텝 하강 듀티 구간을 각각 적용하거나 병용할 수 있으며, 후술될 제4 실시예 또는 제5 실시예에 따른 하강 듀티 구간을 적용할 수도 있다.Meanwhile, in the present invention, the rising duty section and the falling duty section can be step-controlled. As shown in FIG. 5, it consists of a rising duty section, a full duty section, a maintenance duty section, and a falling duty section, and a sub-step rising duty section (①) and a sub-linear rising duty section (②) include Accordingly, at the time of the valve-on command, a power source having a step control, that is, a sub-step rising duty section (①) is generated from
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 삼방향 밸브에서 전원 제어 모듈에서 생성되는 전원의 파형이다.6 is a waveform of power generated by the power control module in the three-way valve according to the third embodiment of the present invention.
본 발명은 후술될 위치 감지 모듈(330)을 이용하여 전원을 제어할 수도 있다. 도 6을 참조하면, 본 실시예는 전술된 제2 실시예와 유사하게, 서브 스텝 상승 듀티 구간(①)과 서브 리니어 상승 듀티 구간(②)을 포함하는 상승 듀티 구간과, 풀 듀티 구간(③) 및 유지 듀티 구간(④)으로 전원이 구성되되, 서브 리니어 상승 듀티 구간(②)을 후술될 위치 감지 모듈(330)을 이용하여 생성한다. 즉, 로드(140)의 위치를 실시간으로 감지하여 로드(140)를 100% 스텝 제어하더라도 타격음이 나지 않는 거리까지 위치 제어한다. 여기서, 위치 제어는 비례 제어(Proportional Control, P 제어), 비례 적분 제어(Proportional Integral Control, PI 제어) 또는 비례 적분 미분 제어(Proportional Integral Derivation Control, PID 제어)로 수행할 수 있다. 본 발명의 제3 실시예를 보다 상세하게 설명하면, 전원 제어 모듈(320)은 듀티 0%에서 플런저가 완전히 이동 않는 일정 듀티까지 스텝 제어하는 서브 스텝 상승 듀티 구간(①)과, 서브 스텝 상승 듀티 구간(①) 후 홀 센서(331)로 위치 신호를 실시간으로 수신하여 로드(130)를 100% 스텝 제어하더라도 타격음이 나지 않는 거리까지 위치 제어하는 서브 리니어 상승 듀티 구간(②), 서브 리니어 상승 듀티 구간(②) 후 100% 스텝 제어하여 일정 시간 유지하는 풀 듀티 구간(③), 및 미리 정해진 전류값, 예를 들어, 0.8A로 전류를 인하시켜 유지하는 유지 듀티 구간(④)을 포함하도록 전원을 생성한다. 여기서, 본 발명의 제3 실시예에 따른 스텝 제어, 즉, 서브 스텝 상승 듀티 구간(①)은 전술된 제2 실시예에 따른 스텝 상승 듀티 구간보다 낮은 듀티로 제어된다. 한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 전원에서 하강 듀티 구간으로 위치 감지 모듈(330)을 이용하지 않고 리니어 하강 듀티 구간이나 스텝 하강 듀티 구간을 각각 적용하거나 병용할 수 있으며, 후술될 제4 실시예 또는 제5 실시예에 따른 하강 듀티 구간을 적용할 수도 있다.In the present invention, power may be controlled by using a
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 삼방향 밸브에서 전원 제어 모듈에서 생성되는 전원의 파형이다.7 is a waveform of power generated by the power control module in the three-way valve according to the fourth embodiment of the present invention.
본 발명은 도 7에 도시된 바와 같이, 하강 듀티 구간으로 리니어 하강 듀티 구간을 포함하도록 할 수 있다. 이 경우, 유지 듀티 구간에서 듀티 0%까지 리니어하게 듀티를 하강시키며, 전술된 실시예에 따른 전원에 하강 듀티 구간으로 리니어 하강 듀티 구간이 포함되도록 할 수 있다. 여기서, 리니어 하강 듀티 구간에 따른 전원을 인가하는 중 홀 센서(331)로부터 로드(140)의 위치를 실시간으로 인가 받아 로드(140)가 오프 위치로 이동하면 듀티 하강 중이더라도 바로 듀티 0%로 스텝 제어하여 하강 듀티 구간에 따른 제어 시간을 감소시킬 수도 있다.In the present invention, as shown in FIG. 7 , a linear falling duty section may be included as the falling duty section. In this case, the duty may be linearly decreased up to
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 삼방향 밸브에서 전원 제어 모듈에서 생성되는 전원의 파형이다.8 is a waveform of power generated by the power control module in the three-way valve according to the fifth embodiment of the present invention.
본 발명은 하강 듀티 구간으로 밸브가 완전히 닫히지 않는 거리까지 듀티를 스텝 제어하는 서브 스텝 하강 듀티 구간과, 듀티 0%까지 리니어하게 하강시키는 서브 리니어 하강 듀티 구간을 포함하도록 할 수 있다. 여기서, 도 8에 도시된 바와 같이, 서브 리니어 하강 듀티 구간(①) 중, 홀 센서(331)로부터 로드(140)의 위치를 실시간으로 인가 받아 로드(140)가 오프 위치로 이동된 것이 감지되면 듀티 하강 중이라도 바로 듀티 0%로 스텝 제어(②)하여 제어 시간을 단축시킬 수도 있다. 이 경우, 전술된 제4 실시예보다 밸브 오프 제어 시간을 단축시킬 수 있다.The present invention may include a sub-step lowering duty section in which the duty is step-controlled to a distance where the valve is not completely closed as a lowering duty section, and a sub-linear lowering duty section in which the duty is linearly lowered to 0%. Here, as shown in FIG. 8 , when it is detected that the position of the
또한, 전원 제어 모듈(320)은 출력되는 전압, 즉, 코일에 인가되는 전압을 측정한 후 피드백하여 전원 제어 모듈(320)에서 출력되는 전압이 항상 일정하도록 할 수 있다. 이와 같이 전원 제어 모듈(320)이 밸브 작동 지령에 의해 코일에 전원을 인가할 경우, 차량 제어기의 구성을 단순화할 수 있으며 외부 환경 조건에 상관없이 코일에 일정한 전류가 인가되도록 할 수 있어 동일한 성능을 구현할 수 있다. 또한, 본 발명은 밸브 작동 지령에 따라 코일에 인가되는 전압을 듀티비를 통해 조절할 수 있기 때문에 로드(140) 위치도 제어가 가능하다. 즉, 본 발명은 온오프 밸브(100) 외에도 비례제어 밸브(100)로도 구동이 가능하다. 더욱이, 본 발명은 작동 환경에 따라 밸브(100) 제어 전류의 프로그래밍이 가능하도록 할 수도 있다. 물론, 전원 제어 모듈(320)은 차량 배터리로부터 인가된 전원을 코일에 직접 인가할 수도 있다. 이 경우, 밸브 작동 지령과 전원 제어 모듈(320)은 생략되며, 차량의 제어기가 차량 배터리 전원을 직접 제어하여 코일에 인가한다.In addition, the
위치 감지 모듈(330)은 전원 제어 모듈(320)이 코일에 전원을 인가하면 로드(140)의 위치를 감지한다. 이는 위치 감지 모듈(330)이 로드(140)에 구비된 자성체(148)의 자기장을 감지함으로써 수행할 수 있으며, 이를 위해서, 위치 감지 모듈(330)은 자성체(148)의 자기장을 감지하여 전압을 생성하는 홀 센서(331)와, 홀 센서(331)에서 생성된 전압을 기반으로 로드(140)의 위치를 판단하는 위치 판단 모듈(332)을 포함한다.The
홀 센서(331)는 홀 효과를 이용하여 자기장의 방향과 크기를 알아내는 소자로서, 자기장의 방향과 크기에 따라 상이한 전압을 생성한다. 홀 센서(331)는 도 3에 도시된 바와 같이, 자성체(148)의 측면에 위치될 수 있다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 홀 센서(331)가 자성체(148)의 상부에 위치될 수도 있다.위치 판단 모듈(332)은 홀 센서(331)에서 생성된 전압의 크기를 미리 저장된 기준 전압과 비교하여 로드(140)의 위치를 판단한다. 또한, 위치 판단 모듈(332)은 로드(140)의 위치를 판단하기 위해서, 전압 데이터베이스(332a)와, 전압 비교 모듈(332b)을 포함한다.The
전압 데이터베이스(332a)는 로드(140)의 위치, 즉, 자성체(148)의 위치에 따라 상이한 전압을 저장한다. 전압 데이터베이스(332a)에 저장되는 기준 전압은 홀 센서(331)의 자성체의 거리나 자성체의 자성, 밸브마다 상이할 수 있는 로드의 가동범위 등에 따라 달라질 수 있다. 본 실시예는 전압 데이터베이스(332 a)에 저장되는 기준 전압으로 1v에서 3.5v까지를 예시한다. 또한, 기준 전압이 1v일 경우 자성체(148)는 홀 센서(331)에서 멀리 이격된 상태인 밸브(100) 온 상태이며, 기준 전압이 3.5v일 경우 자성체(148)는 홀 센서(331)에서 가장 근접한 상태인 밸브(100) 오프 상태이다. 본 발명은 1v와 3.5v 뿐만 아니라 0.1v또는 0.5v마다의 로드(140) 위치에 따른 기준 전압을 정의하여 전압 데이터베이스(332a)에 저장할 수 있다. 이 경우, 1v에서 3.5v까지 전압을 등분하여 밸브(100) 온/오프 상황이 아닌 자성체(148)의 위치를 대응시켜 전압 데이터베이스(332a)에 저장하며, 자성체(148)의 위치에 따라 로드(140)의 위치를 대략적으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 기준 전압이 1.25v이면 자성체(148) 위치는 로드(140) 가동범위에서 중간에 위치하고 있는 것으로 판단하고, 1.25v 이하일 경우 로드(140) 가동범위에서 중간 아래에 위치하는 것으로 판단할 수 있다. 또한, 기준 전압이 1.25v를 초과하는 범위는 로드(140) 가동범위에서 중간 위에 위치하는 것으로 판단한다.The
전압 비교 모듈(332b)은 홀 센서(331)에서 생성된 전압과 전압 데이터베이스(332a)에 저장된 기준 전압을 비교하여 자성체(148), 즉, 로드(140)의 위치를 판단한다. 여기서, 전압 비교 모듈(332b)은 홀 센서 생성 전압이 1v 이하일 경우 모두 1v로 하며, 3.5v 이상일 경우 모두 3.5v로 판단한다. 예를 들어, 홀 센서 생성 전압이 3.5v 이상일 경우 밸브(100)가 온된 상태이고, 1v 이하일 경우 밸브(100)가 오프된 상태로 인식한다.상술한 구조에 의해서, 본 발명에 따른 밸브는 외부 전원을 펄스 폭 변조 방식으로 제어하여 솔레노이드에 인가하되, 상승 듀티 구간과 풀 듀티 구간, 유지 듀티 구간 및 하강 듀티 구간을 포함하도록 하여 충격음을 최소화할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 밸브는 홀 센서를 이용하여 로드의 위치를 감지하여, 로드에서 충격음이 발생하지 않을 정도로 상승 듀티 구간을 제어함으로써 충격음 발생을 보다 확실하게 방지할 수 있다. 본 발명에 따른 밸브는 홀 센서를 이용하여 로드의 위치를 감지하여, 하강 듀티 구간에 따라 솔레노이드 제어 시, 로드가 오프 위치로 이동하면 듀티 0%로 스텝 제어하여 하강 듀티 구간에 따른 솔레노이드 제어 시간을 감소시킬 수 있다.The
도 9 내지 도 11을 참조하여 본 실시예에 따른 삼방향 밸브의 개폐과정을 살펴보도록 한다.The opening and closing process of the three-way valve according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 9 to 11 .
도 9는 본 실시예에 따른 삼방향 밸브에 전원이 인가되지 않은 상태이다. 이 상태에서 로드(140)는 솔레노이드(도 1의 200)의 스프링(도 1의 280)에 의해 탄성 지지되어 요크(도 1의 240) 측으로 이동하게 된다.9 is a state in which power is not applied to the three-way valve according to the present embodiment. In this state, the
로드(140)의 이동 시 업소버(150)는 제1 배출유로(124) 측으로 이동하여 제1 밸브시트(134)에 밀착되어 제1 배출포트(114)를 폐쇄한다. 반면, 업소버(150)가 제1 배출유로(124) 측으로 이동하면 제2 밸브시트(136)에서 이격되므로 제2 배출포트(116)가 개방된다. 따라서 공급포트(112)를 통해 유입된 냉각수가 공급유로(122), 제2 배출유로(126)를 거쳐 제2 배출포트(116)로 배출된다.When the
도 11은 본 실시예에 따른 삼방향 밸브에 전원이 인가되지 않은 상태이다. 이 상태에서 로드(140)는 솔레노이드(도 1의 200)에서 발생한 자기장에 의해 코어(도 1의 250) 측으로 이동하게 된다.11 is a state in which power is not applied to the three-way valve according to the present embodiment. In this state, the
로드(140)의 이동 시 업소버(150)는 제2 배출유로(126) 측으로 이동하여 제2 밸브시트(136)에 밀착되어 제2 배출포트(116)를 폐쇄한다. 반면, 업소버(150)가 제2 배출유로(126) 측으로 이동하면 제1 밸브시트(134)에서 이격되므로 제1 배출포트(114)가 개방된다. 따라서 공급포트(112)를 통해 유입된 냉각수가 공급유로(122), 제1 배출유로(124)를 거쳐 제1 배출포트(114)로 배출된다.When the
한편, 본 실시예에 따른 삼방향 밸브는 로드(140)와 업소버(150)가 피봇 결합된 구조이므로, 가공 및 조립 시 공차(또는 오차) 등에 의해 로드(140)의 축이 다소 틀어지거나 휘더라도 피봇 결합된 업소버(150)에 의해 보정될 수 있다.On the other hand, since the three-way valve according to this embodiment has a structure in which the
도 10에 도시된 바와 같이, 로드(140)의 축이 틀어지거나 휠 경우 업소버(150)가 기울어지므로 제2밸브시트(136)에 확실하게 밀착될 수 없다. 그러나, 본 실시예의 경우 로드(140)와 업소버(150)가 피봇 결합되므로 업소버(150)가 제2 밸브시트(136)와 접촉하는 과정에서 피봇캠(146)과 소켓(154)를 통해 회전을 하며 정위치로 보정되어 제2 배출포트(116)을 확실하게 폐쇄할 수 있다.As shown in FIG. 10 , when the shaft of the
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다. 예를 들어, 본 발명은 삼방향 밸브에 제어부가 적용된 것을 예시로 하여 설명하였으나, 삼방향 밸브 이외의 2방향 밸브 등에도 본 발명의 제어부가 적용될 수 있다.As described above, the present invention has been described with reference to the illustrated drawings, but the present invention is not limited by the embodiments and drawings disclosed in the present specification. It is obvious that variations can be made. In addition, although the effects according to the configuration of the present invention have not been explicitly described and described while describing the embodiments of the present invention, it is natural that the effects predictable by the configuration should also be recognized. For example, although the present invention has been described by taking as an example that the control unit is applied to the three-way valve, the control unit of the present invention may be applied to a two-way valve other than the three-way valve.
100: 밸브 110: 밸브 바디
112: 공급포트 114: 제1 배출포트
116: 제2 배출포트 122: 공급유로
124: 제1 배출유로 126: 제2 배출유로
132: 가이드 134: 제1 밸브시트
136: 제2 밸브시트 140: 로드
142: 스터드 144: 걸림홈
146: 피봇캠 150: 업소버
152a: 제1 몸체 152b: 제2 몸체
154: 소켓 156: 걸림돌기
158: 슬릿 159: 고정링
162: 밀봉씰 170: 피스톤 씰
200: 솔레노이드 300: 제어부
310: 통신 모듈 320: 전원 제어 모듈
330: 위치 감지 모듈 331: 홀 센서
332: 위치 판단 모듈 332a: 전압 데이터베이스
332b: 전압 비교 모듈
100: valve 110: valve body
112: supply port 114: first discharge port
116: second discharge port 122: supply flow path
124: first discharge passage 126: second discharge passage
132: guide 134: first valve seat
136: second valve seat 140: rod
142: stud 144: catch groove
146: pivot cam 150: absorber
152a:
154: socket 156: snag
158: slit 159: retaining ring
162: sealing seal 170: piston seal
200: solenoid 300: control unit
310: communication module 320: power control module
330: position detection module 331: hall sensor
332:
332b: Voltage Comparison Module
Claims (10)
상기 다수개의 유로가 개폐되도록 로드를 이동시켜 상기 밸브를 제어하는 솔레노이드,
상기 솔레노이드에 밸브 작동 지령에 따라 외부 전원을 펄스 폭 변조 방식으로 레귤레이팅하여 인가하되, 듀티를 상승시키는 상승 듀티 구간과, 듀티 100%로 듀티를 상승시키는 풀 듀티 구간, 듀티 100% 미만에서 듀티 0% 이상 사이로 듀티를 유지시키는 유지 듀티 구간, 및 듀티 0%로 듀티를 하강시키는 하강 듀티 구간을 포함하는 전원으로 레귤레이팅하여 인가하며, 상기 솔레노이드에 전원이 인가되면 상기 로드에 구비된 자성체의 위치를 감지하는 위치 감지 모듈을 가지는 제어부를 포함하며,
상기 상승 듀티 구간은 듀티 0%에서 듀티 100% 미만까지 듀티를 스텝 제어하는 서브 스텝 상승 듀티 구간과, 상기 서브 스텝 상승 듀티 구간 이후에 상기 서브 스텝 상승 듀티 구간에 따른 듀티에서 듀티 100% 미만까지 듀티를 리니어하게 상승시키는 서브 리니어 상승 듀티 구간을 포함하고, 상기 서브 리니어 상승 듀티 구간은, 상기 자성체의 위치를 감지하여 듀티 100%로 상기 솔레노이드를 제어하더라도 상기 로드의 타격음이 발생하지 않을 위치까지 상기 로드를 이동시키도록 듀티를 리니어하게 상승시키는 밸브.
A valve having a plurality of flow passages formed therein;
a solenoid for controlling the valve by moving the rod to open and close the plurality of flow paths;
In accordance with the valve operation command, external power is regulated and applied to the solenoid in a pulse width modulation method, but a rising duty section in which the duty is raised, a full duty section in which the duty is increased to 100%, and a duty of 0 when the duty is less than 100% % or more is applied by regulating with power including a holding duty section for maintaining the duty and a falling duty section for lowering the duty to 0%, and when power is applied to the solenoid, the position of the magnetic material provided in the load is determined Includes a control unit having a position sensing module to detect,
The rising duty section includes a sub-step rising duty section for step-controlling duty from duty 0% to less than 100% of duty, and a duty from duty according to the sub-step rising duty section after the sub-step rising duty section to less than 100% of duty. includes a sub-linear rising duty section for linearly raising A valve that increases the duty linearly to move the
상기 제어부는,
차량 제어기로부터 밸브 온 지령과 밸브 오프 지령을 포함하는 밸브 작동 지령을 수신하는 통신 모듈과,
상기 통신 모듈이 수신한 밸브 작동 지령에 따라 전원을 제어하여 상기 솔레노이드에 인가하는 전원 제어 모듈을 포함하고,
상기 전원 제어 모듈은 상기 차량 제어기로부터 밸브 온 지령 수신 시 상기 상승 듀티 구간과 상기 풀 듀티 구간 및 상기 유지 듀티 구간을 포함하는 전원을 제어하여 상기 솔레노이드에 인가하는 밸브.
According to claim 1,
The control unit is
A communication module for receiving a valve operation command including a valve on command and a valve off command from the vehicle controller;
A power control module that controls power according to the valve operation command received by the communication module and applies it to the solenoid,
The power control module controls the power including the rising duty section, the full duty section, and the maintenance duty section when receiving the valve on command from the vehicle controller to apply the control power to the solenoid.
상기 상승 듀티 구간은, 듀티 0%에서 듀티 100% 미만까지 리니어하게 듀티를 상승시키는 리니어 상승 듀티 구간을 포함하는 밸브.
3. The method of claim 2,
The rising duty section is a valve including a linear rising duty section for linearly increasing duty from 0% duty to less than 100% duty.
상기 상승 듀티 구간은, 듀티 0%에서 듀티 100% 미만까지 듀티를 스텝 제어하는 스텝 상승 듀티 구간을 포함하는 밸브.
3. The method of claim 2,
The rising duty section is a valve including a step rising duty section for step-controlling duty from 0% duty to less than 100% duty.
상기 하강 듀티 구간은 듀티 0%까지 리니어하게 듀티를 하강시키는 밸브.
5. The method according to any one of claims 2 to 4,
The lowering duty section is a valve for linearly lowering the duty up to 0% of duty.
상기 전원 제어 모듈은,
상기 하강 듀티 구간 중, 상기 자성체의 위치가 밸브 오프 시 위치로 이동하면 전원을 듀티 0%로 스텝 제어하는 밸브.
5. The method according to any one of claims 2 to 4,
The power control module,
During the descending duty section, when the position of the magnetic material moves to the position when the valve is off, the valve controls the power to 0% duty.
상기 하강 듀티 구간은, 상기 유지 듀티 구간에서 듀티를 스텝 하강시키는 서브 스텝 하강 듀티 구간과, 상기 서브 스텝 하강 듀티 구간에서 듀티 0%까지 듀티를 다시 하강시키는 서브 리니어 하강 듀티 구간을 포함하는 밸브.
5. The method according to any one of claims 2 to 4,
The lowering duty section includes a sub-step lowering duty section for step-down the duty in the maintenance duty section, and a sub-linear lowering duty section for lowering the duty to 0% again in the sub-step lowering duty section.
상기 전원 제어 모듈은,
상기 서브 리니어 하강 듀티 구간 중, 상기 자성체의 위치가 밸브 오프 시 위치로 이동하면 전원을 듀티 0%로 스텝 제어하는 밸브.10. The method of claim 9,
The power control module,
During the sub-linear descending duty section, when the position of the magnetic material moves to the position when the valve is off, the valve controls the power to 0% duty.
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2020
- 2020-09-28 KR KR1020200125882A patent/KR102356911B1/en active IP Right Grant
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