KR20020041962A - 솔레노이드 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내구성이 증대된 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.

본 발명은 보어와, 보어와 연통되는 유입포트와 배출포트 그리고 드레인 포트를 갖는 하우징과; 하우징의 유입포트로 도입되는 압유의 압력에 의해 유입포트를 폐쇄하는 볼과; 하우징의 보어에 고정적으로 설치되는 철심과; 하우징의 외주면에 배치되어 인가되는 전류에 의해 철심을 여자시키는 원통형 코일과; 하우징의 보어에 이동가능하도록 배치되어 철심의 여자에 따라 이동하면서 볼을 가압하여 유입포트를 개방시킴과 동시에 드레인 포트를 폐쇄하도록 구성된 스풀을 포함하는 것을 특징으로 한다. 특히, 하우징의 유입포트는 보어를 밀폐하는 플러그에 형성되며, 이 플러그에는 압유를 도입하여 유입포트로 안내하는 밸브실과, 볼이 안착되어 유입포트를 폐쇄하도록 구면의 밸브시트가 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

솔레노이드 밸브{Solenoid Valve}

본 발명은 솔레노이드 밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내구성이 증대된 유압제어용 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이 굴삭기, 크레인, 지게차, 스키드 스티어로더 등과 같은 산업용차량은 장치를 구동시키기 위한 유압시스템을 구비하며, 이러한 유압시스템은 솔레노이드를 이용하여 압유의 운동 방향을 제어하는 전자 솔레노이드 변환 밸브(solenoid operated valve: 이하, "솔레노이드 밸브"라 약칭함)를 갖추고 있다.

도 1과 도 2에는 일반적인 솔레노이드 밸브의 구성을 나타내는 단면도 및 그 작동도가 도시되어 있다. 이를 살펴보면, 솔레노이드 밸브는 하우징(10)를 가지며, 하우징(10)에는 양측이 개방된 보어(11)가 형성되어 있다. 보어(11)의 트인 양측으로는 플러그(13)가 배치되며, 그 중 어느 한쪽의 플러그(13)에는 보어(11)와 연통되는 유입포트(13a)가 형성되어 있다. 유입포트(13a)로는 외부의 압유가 유입되도록 구성된다.

그리고 하우징(10)에는 플러그(13)의 유입포트(13a)와 연통되는 토출포트

(14)와, 상기 토출포트(14)와 연통되는 드레인 포트(15)가 형성되어 있다. 토출포트(14)는 유입포트(13a)로부터 유입되는 압유를 각종 액추에이터 등으로 공급할 수 있도록 하우징(10)의 외부로 토출시키며, 드레인 포트(15)는 액추에이터 등으로부터 배출되어 다시 토출포트(14)로 역류하는 압유를 외부로 드레인시킨다. 이러한토출포트(14)와 드레인 포트(15)는 격벽(16)에 의해 가로막혀져 있으며, 격벽(16)에는 토출포트(14)와 드레인 포트(15)를 서로 연통시키는 관통구멍(16a)이 형성되어 있다. 한편, 격벽(16)은 유입포트(13a)를 갖는 플러그(13)와 근접되도록 구성되며, 격벽(16)의 관통구멍(16a)은 플러그(13)의 유입포트(13a)와 서로 정렬되도록 구성된다. 특히, 플러그(13)와 격벽(16) 사이에는 볼(20)이 좌우 움직임이 가능하도록 배치되며, 이 볼(20)은 좌우로 움직이면서 플러그(13)의 유입포트(13a)와 격벽(16)의 관통구멍(16a)중 적어도 어느 하나를 폐쇄하도록 구성되어 유입포트(13a)와 토출포트(14), 또는 토출포트(14)와 드레인 포트(15)를 선택적으로 연통시킨다.

그리고 하우징(10)의 보어(11)에는 스풀(30)이 이동가능하도록 배치되며, 스풀(30)의 일단에는 푸시로드(32)가 형성된다. 이 푸시로드(32)는 스풀(30)의 움직임에 따라 격벽(16)의 관통구멍(16a)에 끼워지거나 빠지면서 볼(20)을 선택적으로 가압하도록 구성된다. 이러한 스풀(30)은 타단에 배치되는 압축스프링(34)에 의해 격벽(16)에 근접하는 방향으로 항상 탄성지지되며, 이에 따라 스풀(30)의 푸시로드(32)는 격벽(16)의 관통구멍(16a)에 끼워지면서 볼(20)을 가압하여 상기 볼(20)로 하여금 플러그(13)의 유입포트(13a)를 상시 폐쇄하게 한다. 여기서, 상기 볼(20)이 플러그(13)의 유입포트(13a)를 상시 폐쇄함에 따라 토출포트(14)와 드레인 포트(15)는 상시 연통되며, 따라서 토출포트(14)로부터 역류하는 압유는 보어(11)와 드레인 포트(15)를 거쳐 하우징(10)의 외부로 드레인되는 것이다.

한편, 스풀(30) 후방의 보어(11)에는 철심(40)이 고정적으로 배치되며, 하우징(10)의 외주면에는 외부에서 인가되는 전류에 의해 상기 철심(40)을 여자 및 소자시키는 원통형 코일(50)이 배치된다. 여기서, 푸시로드(32)쪽 방향을 스풀(30)의 전방, 압축스프링(34)쪽 방향을 스풀(30)의 후방이라 임의로 정하기로 한다.

이러한 원통형 코일(50)과 철심(40)은 인가되는 전류에 의해 스풀(30)을 이동시킴으로써, 볼(20)로 하여금 유입포트(13a)를 개방시켜 상기 유입포트(13a)와 토출포트(14)를 연통시킬 수 있게 한다. 즉, 외부의 전류가 인가되면, 철심(40)은 여자되고, 철심(40)이 여자되면, 상기 스풀(30)은 철심(40)의 자력에 의해 압축스프링(34)을 제압하면서 철심(40)을 향해 후방으로 이동하게 된다. 결과적으로, 스풀(30)의 푸시로드(32)는 격벽(16)의 관통구멍(16a)으로부터 빠지면서 볼(20)의 가압을 해제하게 되며, 유입포트(13a)를 폐쇄하고 있던 볼(20)은 전방쪽 플러그(13)로부터 이격되면서 상기 유입포트(13a)를 개방하는 것이다. 이러한 상태에서 유입포트(13a)와 토출포트(14)를 서로 연통되며, 따라서 유입포트(13a)로 유입되는 압유는 보어(11)와 토출포트(14)를 거쳐 액추에이터 등으로 공급될 수 있는 것이다.

한편, 전류의 공급이 중단되어 철심(40)이 소자되면, 스풀(30)은 압축스프링(34)에 의해 전방으로 이동하면서 다시 원위치로 복귀하게 되며, 스풀(30)의 푸시로드(32)는 격벽(16)의 관통구멍(16a)에 다시 끼워지면서 볼(20)을 가압하게 된다. 그리고 이러한 상태에서 볼(20)은 플러그(13)의 유입포트(13a)를 다시 폐쇄하면서 토출포트(14)와 드레인 포트(15)는 연통시켜 액추에이터로부터 역류하는 압유를 토출포트(14)와 드레인 포트(15)를 거쳐 드레인시키는 것이다.

이와 같은 작동 원리에 의해 솔레노이드 밸브는 작동되는 것이며, 이러한 솔레노이드 밸브의 동작에 의해 압유의 운동 방향은 제어될 수 있는 것이다.

그러나 이와 같은 종래의 솔레노이드 밸브는 장시간 사용함에 따라 압축스프링의 장력이 저하되어 오작동을 일으킬 우려가 있다.

즉, 솔레노이드 밸브의 압축스프링(34)은 압축과 팽창을 반복하면서 스풀(30)을 탄성지지하는 바, 상기 압축스프링(34)은 반복적인 압축과 팽창에 의해 피로 변형을 일으켜 장력이 저하되는 문제가 발생한다. 압축스프링(34)의 장력이 저하되면, 스풀(30)은 적정한 압력으로 볼(20)을 가압할 수 없게 되고, 충분치 못한 압력이 가해진 볼(20)은 플러그(13)의 유입포트(13a)를 완전히 폐쇄할 수 없는 결과를 초래한다. 결국, 토출포트(14)와 드레인 포트(15)가 연통되어야 할 시점에서 오히려 토출포트(14)와 유입포트(13a)가 연통되어 토출포트(14)의 압유가 유입포트(13a)로 역류하는 등의 오작동을 일으킬 우려가 있는 것이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 별도의 압축스프링 없이 스풀만으로도 압유의 유로를 변환킬 수 있도록 하는 솔레노이드 밸브를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 솔레노이드 밸브의 구성을 나타내는 단면도,

도 2는 종래의 솔레노이드 밸브의 작동예를 나타내는 작동도,

도 3은 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브의 구성을 나타내는 단면도,

도 4는 본 발명의 작동예를 나타내는 작동도이다.

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

100: 하우징101: 보어

103: 배출포트105: 드레인 포트

110: 플러그 112: 밸브실

114: 밸브시트116: 유입포트

120: 볼130: 스풀

140: 철심150: 코일

이러한 목적들은 압유의 흐름 방향을 제어하는 솔레노이드 밸브에 있어서, 보어와, 상기 보어와 연통되는 유입포트와 배출포트 그리고 드레인 포트를 갖는 하우징과; 상기 하우징의 유입포트로 도입되는 압유의 압력에 의해 상기 유입포트를 폐쇄되도록 된 볼과; 상기 하우징의 보어에 고정적으로 설치되는 철심과; 상기 하우징의 외주면에 배치되어 인가되는 전류에 의해 상기 철심을 여자시키는 원통형코일과; 상기 하우징의 보어에 이동가능하도록 배치되어 상기 철심의 여자에 따라 이동하면서 상기 볼을 가압하여 상기 유입포트를 개방시킴과 동시에 상기 드레인 포트를 폐쇄하도록 구성된 스풀을 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브에 의해 달성될 수 있다.

이하 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브의 구성을 나타내는 단면도이며, 도 4는 본 발명의 작동도이다. 이를 살펴보면, 솔레노이드 밸브는 하우징(100)을 가지며, 하우징(100)에는 양측이 개방된 보어(101)가 형성된다. 이 보어(101)의 트인 양측으로는 플러그(110)가 배치되며, 그 중 어느 한쪽의 플러그(110)에는 구면의 밸브시트(114)를 갖는 밸브실(112)과 상기 밸브실(112)과 연통되는 유입포트(116)가 형성되어 있다. 유입포트(116)는 하우징(100)의 보어(101)와 연통되며, 외부의 압유를 도입하도록 구성된다. 한편, 밸브실(112)에는 볼(120)이 배치되며, 이 볼(120)은 밸브실(112)로 도입되는 압유의 압력에 의해 밸브시트(114)에 안착되어 유입포트(116)를 폐쇄하도록 구성된, 즉 통상적인 체크밸브의 작동을 하도록 구성된다.

그리고 하우징(100)에는 유입포트(116)와 연통되는 토출포트(103)와, 상기 토출포트(103)와 연통되는 드레인 포트(105)가 형성되어 있다. 토출포트(103)는 유입포트(116)로부터 유입되는 압유를 각종 액추에이터 등으로 공급할 수 있도록 하우징(100)의 외부로 토출시키며, 드레인 포트(105)는 액추에이터 등으로부터 배출되어 다시 토출포트(103)로 역류하는 압유를 외부로 드레인시킨다. 이러한 토출포트(103)와 드레인 포트(105)는 격벽(107)에 의해 가로막혀져 있으며, 격벽(107)에는 토출포트(103)와 드레인 포트(105)를 서로 연통시키는 관통구멍(109)이 형성되어 있다. 한편, 격벽(107)은 유입포트(116)를 갖는 플러그(110)와 근접되도록 구성되며, 격벽(107)의 관통구멍(109)은 플러그(110)의 유입포트(116)와 서로 정렬되도록 구성된다.

그리고 하우징(100)의 보어(101)에는 스풀(130)이 이동가능하도록 배치된다. 스풀(130)은 몸체(132)와, 몸체(132)의 일단으로부터 길게 뻗어 있는 작동로드(134) 그리고 작동로드(134)의 단부에 형성되는 작은 직경의 푸시로드

(136)로 이루어진다. 특히, 푸시로드(136)는 정렬되는 격벽(107)의 관통구멍(109)과 플러그(110)의 유입포트(116)에 끼워지도록 구성되 스풀 몸체(132)의 움직임에 의해 볼(120)을 가압하여 플러그(110)의 유입포트(116)를 개방시키도록 구성된다. 여기서, 푸시로드(136)의 직경은 관통구멍(109)과 유입포트(116)의 직경보다 휠씬 작도록 구성된다. 이는 상기 푸시로드(136)가 관통구멍(109)과 유입포트(116)에 끼워져 있는 상태에서도 관통구멍(109)과 푸시로드(136), 유입포트(116)와 푸시로드

(136)의 사이로 압유가 유통되도록 하기 위함이다.

도 3에 도시된 바와 같이 압유의 압력을 받는 볼(120)에 의해 유입포트(116)가 폐쇄됨과 더불어 스풀(130)은 항상 후방으로 후퇴된 상태를 유지함으로써, 토출포트(103)와 드레인 포트(105)를 상시 연통시키며, 이에 따라 토출포트(103)로부터 역류하는 압유는 보어(101)와 드레인 포트(105)를 거쳐 하우징(100)의 외부로 드레인된다. 한편, 스풀(130)의 작동로드(134)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 스풀(130)이 볼(120)을 향하여 이동할 때, 드레인 포트(105)를 점차 폐쇄시키도록 구성된다. 이는 푸시로드(136)가 볼(120)을 가압하여 상기 유입포트(116)와 토출포트(103)를 연통시킬 때, 유입포트(116)로부터 유입되는 압유가 드레인 포트(105)로 유입되는 것을 방지하기 위함이다.

한편, 스풀(130)의 몸체(132) 전방의 보어(101)에는 철심(140)이 고정적으로 배치되며, 하우징(100)의 외주면에는 외부에서 인가되는 전류에 의해 상기 철심(140)을 여자 및 소자시키는 원통형 코일(150)이 배치된다. 철심(140)에는 스풀(130)의 작동로드(134)가 이동가능하게 끼워질 수 있도록 관통구멍(142)이 형성되어 있음은 물론이다.

이러한 원통형 코일(150)과 철심(140)은 인가되는 전류에 의해 스풀(130)을 이동시킴으로써, 푸시로드(136)로 하여금 유입포트(116)를 개방시켜 상기 유입포트

(116)와 토출포트(103)를 연통시킬 수 있게 한다. 즉, 외부의 전류가 인가되면, 철심(140)은 여자되고, 철심(140)이 여자되면, 상기 스풀(130)의 몸체(132)는 철심(140)의 자력에 의해 상기 철심(140)을 향해 이동하게 된다. 결과적으로, 스풀(130)의 푸시로드(136)는 플러그(110)의 유입포트(116)에 삽입되면서 밸브시트

(114)에 안착된 볼(120)을 가압하게 되며, 유입포트(116)를 폐쇄하고 있던 볼(120)은 밸브시트(114)로부터 이격되면서 유입포트(116)를 개방하는 것이다. 이러한 상태에서 유입포트(116)와 토출포트(103)는 서로 연통되며, 따라서 유입포트(116)로 유입되는 압유는 보어(101)와 토출포트(103)를 거쳐 액추에이터 등으로 공급될 수있는 것이다. 이때, 드레인 포트(105)는 스풀(130)의 작동로드(134)에 의해 폐쇄됨은 물론이다.

한편, 전류의 공급이 중단되어 철심(140)이 소자되면, 압유의 압력을 받는 볼(120)은 다시 밸브시트(114)에 안착되며, 안착되려는 볼(120)에 의해 상기 스풀(130)은 후퇴되면서 원위치로 복귀하게 된다. 결국, 플러그(110)의 유입포트

(116)는 다시 폐쇄되고, 드레인 포트(105)는 다시 개방되어 토출포트(103)와 드레인 포트(105)만이 연통된 상태가 된다. 이러한 상태에서 액추에이터로부터 역류하는 압유는 토출포트(103)와 드레인 포트(105)를 통하여 하우징(100)의 외부로 드레인되는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명의 솔레노이드 밸브는 압유의 압력을 받는 볼(120)로 하여금 통상의 체크밸브에서와 같은 방식으로 유입포트(116)를 폐쇄하도록 구성하고, 스풀(130)의 푸시로드(136)로 하여금 볼(120)을 가압하여 상기 유입포트

(116)를 개방시키도록 구성함으로써, 압축스프링 없이 스풀과 솔레노이드만으로도 유입포트를 개방하거나 폐쇄할 수 있는 장점을 갖는다. 특히, 압축스프링을 사용하지 않으므로 종래와 같이 압축스프링의 장력 저하로 인한 오작동의 우려를 종식시킬 수 있다.

상기한 실시예는 본 발명의 하나의 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 적용 범위는 이와 같은 것에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 동일 사상의 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다. 예를 들어 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소의 형상 및 구조는 변형하여 실시할 수 있는 것이다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브는 압유의 압력을 받는 볼로 하여금 유입포트를 폐쇄하도록 구성하고, 스풀의 푸시로드로 하여금 볼을 가압하여 유입포트를 개방시키도록 구성함으로써, 압축스프링 없이 스풀과 솔레노이드만으로도 유입포트를 개방하거나 폐쇄할 수 있는 장점을 갖는다. 특히, 압축스프링을 사용하지 않으므로 종래와 같이 압축스프링의 장력 저하로 인한 오작동의 우려를 종식시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 압유의 흐름 방향을 제어하는 솔레노이드 밸브에 있어서,

   보어와, 상기 보어와 연통되는 유입포트와 배출포트 그리고 드레인 포트를 갖는 하우징과;

   상기 하우징의 유입포트로 도입되는 압유의 압력에 의해 상기 유입포트를 폐쇄되도록 된 볼과;

   상기 하우징의 보어에 고정적으로 설치되는 철심과;

   상기 하우징의 외주면에 배치되어 인가되는 전류에 의해 상기 철심을 여자시키는 원통형 코일과;

   상기 하우징의 보어에 이동가능하도록 배치되어 상기 철심의 여자에 따라 이동하면서 상기 볼을 가압하여 상기 유입포트를 개방시킴과 동시에 상기 드레인 포트를 폐쇄하도록 구성된 스풀을 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
2. 제 1항에 있어서, 상기 하우징의 유입포트는 상기 보어를 밀폐하는 플러그에 형성되며, 이 플러그에는 압유를 도입하여 상기 유입포트로 안내하는 밸브실과, 상기 볼이 안착되어 상기 유입포트를 폐쇄하도록 구면의 밸브시트가 형성되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
3. 제 1항에 있어서, 상기 스풀은 보어내에 설치되는 몸체와; 이 몸체로부터 연장되어 드레인 포트를 개폐하는 작동로드 및 이 작동로드로부터 격벽의 관통구멍과 유입포트를 관통하여 볼을 가압하는 푸시로드를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
4. 제 1항에 있어서, 상기 철심은 보어내에서 상기 스풀의 몸체 전방에 설치되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.