KR20040010197A - 전기 작동식 밸브 조립체 및 그 제조 방법 - Google Patents

전기 작동식 밸브 조립체 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR20040010197A
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valve
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호킨스자넷로렌
베네커게리트반브란켄
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이턴 코포레이션
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Abstract

조합 솔레노이드 작동식 유동 제어 밸브 및 솔레노이드 작동식 바이패스(by-pass) 밸브 및 압력 변환기는 그내로 접속하기 위한 공통 전기 리셉터클를 구비한 공통 하우징내에 배치된다. 압력 변환기는 계량 오리피스를 가로질러 압력차를 감지한다. 압력 변환기는 누출 시험 동안에 계량 오리피스를 통과하는 유동을 측정한다. 진공은 누출 시험용 시스템내에 형성된다. 바이패스 밸브는 계량 오리피스를 바이패스하고, 정상 엔진 작동 동안에 유동 제어 밸브로의 완전한 유동을 허용하도록 개방된다.

Description

전기 작동식 밸브 조립체 및 그 제조 방법{COMBINATION SOLENOID OPERATED FLOW CONTROL AND SHUT-OFF VALVE WITH PRESSURE TRANSDUCER}
본 발명은 전기 작동식 밸브에 관한 것으로서, 특히 예컨대 차량 내장형 용도로 사용되는 12V 전원과 같은 저 전압 작동에 이용되는 밸브에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 차량의 연료 탱크 증기 방출을 제어하고 또한 증기 방출 제어 시스템의 진단 누출 시험을 제공하는 것이 요구되는 용도 사용되는 솔레노이드 작동식 밸브에 관한 것이다. 이러한 유형의 현 시스템은 엔진 정지 동안에 연료 증기를 저장하기 위한 과립형 탄소질 재료와 같은 흡착제로 채워진 캐니스터(canister)를 일반적으로 사용한다.
연료 증기 방출 제어 시스템의 탑재형 누출 시험에 대한 법률 제정이 최근 청원되었는데, 이것은 누출 시험 사이클 동안에 연료 증기 저장 장치 또는 목탄 캐니스터로의 대기 공기의 입구를 폐쇄하는 것을 필요로 하였다. 일반적으로, 이러한 캐니스터를 갖는 차량에서 전기 작동식 밸브는 엔진 작동 동안에 캐니스터로부터 엔진 공기 입구로의 연료 증기의 유동을 제어하는데 사용되며, 유동 제어는 엔진 아이들 동안에 특히 중요하다.
탑재형 누출 탐지 진단 시스템의 요구에 응하기 위해서, 탱크내의 증기압이 대기압과 동일 할 때, 즉 탱크 벽을 가로질러 △P가 제로가 될 때 증기 유동 속도를 측정하고, 캐니스터 벤트 밸브가 폐쇄된 탱크상에 진공이 형성될 때 취한 유동측정값과 비교하는 것이 제안되었다. 연료 증기 방출 제어 시스템의 탑재형 누출 탐지를 위한 공지된 시스템의 일 예는 디 제이 렘보스키 등에게 허여된 미국 특허 제 5,637,788 호에 도시 및 개시되어 있다. 전술한 미국 특허 제 5,637,788 호의 진단 시스템은 상부 탱크 벽을 통해 장착된 압력 센서를 사용하며, 엔진 작동 동안에 분리형 전기 작동식 유동 조절 밸브가 엔진으로의 증기의 유동을 제어하고 진단 시험 동안의 유동을 측정한다. 전술한 진단 시스템은 증기 저장 캐니스터내로의 공기 유동을 제어하는 분리형 전기 작동식 대기 벤트 밸브에 추가로 압력 센서 및 전기 작동식 유동 제어 밸브를 사용한다. 전술한 공지된 연료 증기 방출 제어 진단 시스템에서, 압력 센서 및 전기 작동식 밸브는 전자 제어기에 의해 제어된다. 이러한 장치는 밸브 및 센서 각각을 제어기로부터 개별 배선해야 하고, 따라서 차량의 조립 비용을 증가시키고 조립을 복잡하게 하며, 차량에 설치 시에 개별 와이어를 탱크 주위에 경로 설정하는 복잡성으로 인한 잠재적 고장의 부가적인 원인을 발생시킨다.
따라서, 간단하고 설치가 용이하며, 비용이 저렴하고 차량이 작동중인 환경에 대한 지속적인 노출에 견디기에 충분히 견고한 방식으로 연료 탱크 증기의 방출 제어 시스템의 탑재형 진단 시험의 방법 또는 수단을 제공하는 것이 요구된다.
본 발명은 엔진 공기 입구로의 연료 탱크 증기 방출의 유동을 제어하는데 사용하기 위해 그리고 증기 방출 제어 시스템의 누출에 대한 탑재형 차량 진단 시험에서 사용하기 위해, 공통된 하우징내에 단일 유닛으로서 결합된 유동 제어 오리피스 및 압력차 감지 변환기를 포함하는 전기 작동식 밸브 세트를 제공한다. 본 발명의 조합 밸브 및 압력 변환기 조립체는 차량내의 와이어링 하니스(wiring harness)를 단순화하기 위해 단일 전기 커넥터가 그에 부착되는 전기 단자를 포함하고, 연료 증기 저장 캐니스터 및 엔진 공기 입구로의 연결을 위해 밸브 조립체를 장착하는 단일 위치를 제공한다. 따라서, 본 발명의 조합 밸브 및 압력 변환기는 와이어와 호스의 수를 감소시키고 설치를 단순화한다. 엔진 작동 동안에, 하나의 밸브는 압력 변환기가 진공하에서 누출 시험을 하는 동안 유동을 측정하는 계량 오리피스를 바이패스하도록 개방된다. 따라서, 본 발명은 연료 증기 유동 제어 및, 연료 탱크로부터 이격되어 장착될 수 있는 단일 유닛으로의 유동 측정을 포함하는 진단 시험의 기능을 조합한다. 본 발명의 조합 밸브 및 변환 조립체는 모든 구성요소에 대해 견고한 공통 하우징을 사용하고 향상된 신뢰성 및 차량 운행 동안에 직면하는 열악한 환경에 대한 저항성을 제공한다.
도 1은 본 발명의 조립체의 사시도,
도 2는 도 1의 2-2선으로 표시한 섹션을 따라 취한 단면도,
도 3은 도 1의 3-3선으로 표시한 섹션을 따라 취한 단면도,
도 4는 도 1의 조립체의 분해도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 조립체12 : 하우징 또는 몸체
14 : 입구 피팅16 : 입구 통로
18 : 출구 피팅20 : 출구 통로
22 : 제 1 밸브식 챔버24 : 솔레노이드 작동자
26 : 코일28 : 아마츄어
34 : 밸브 시트 부재36, 44 : 환형 밸브 시트
54 : 전기 단자59 : 계량 오리피스
60 : 마개70 : 스프링
도면을 참조하면, 본 발명의 조립체는 포괄적으로 참조부호(10)로 표시되며, 그 일 단부에 형성되고 관통하는 입구 통로(16)를 구비하는 입구 피팅(14)와, 이 입구 피팅로부터 이격되고 관통하는 출구 통로(20)를 구비하는 출구 피팅(18)를 구비하는 기다란 중공형 구조를 갖는 하나의 부품으로서 일체식으로 바람직하게 형성된 하우징 또는 몸체(12)를 포함한다. 입구 통로(16)는 하우징(12)의 내부에 형성된 제 1 밸브식 챔버(22)와 연통하며, 그 내부에 배치되고 그리고 바람직하게 캡슐에 싸인 코일(26)을 구비하는 솔레노이드 작동자[포괄적으로 참조부호(24)로 표시됨]를 구비하며, 상기 코일(26) 내부에 배치된 이동가능한 아마츄어(28)는 그로부터 연장하는 작동 부재 또는 로드(30)를 구비하며, 상기 로드(30)는 그 단부상에 제공되어 함께 이동하는 밸브 마개 또는 퍼핏(poppet) 부재(32)를 구비한다.
밸브 시트 부재(34)는 챔버(22)내에 제공되고, 그 위에 형성되고 그리고 통로(38)를 둘러싸는 환형 밸브 시트(annular valve seat)(36)를 구비하며, 상기 통로(38)는 밸브 시트(36)로부터 떨어져 그 단부내에 형성된 환형 밸브 시트(44)를 구비하는 제 2 밸브 시트 부재(42)내에 형성된 통로(40)와 연통한다.
솔레노이드 작동자(24)는 캡(46)에 의해 몸체(12)내의 밸브식 캐비티(22)내에 유지되며, 캡(46)은 예컨대 음파 용접 또는 스핀 용접에 의한 용접과 같은 모든 적합한 수단에 의해 몸체의 하단부상에 밀봉식으로 부착될 수 있다.
도 3을 참조하면, 압력차 변환기(48)는 밸브 시트 부재(34)와 일체식으로 형성된 케이싱 또는 하우징을 갖는 몸체(12)내에 배치된다. 변환기는 통로(38)와 연통하는 압력 탭 또는 포트(50)(도 2 및 도 3 참조)를 구비하며, 통로(50)는 계량 오리피스(59)를 통해 챔버(22)와 연통한다. 압력 변환기는 그 위에 제공된 포트(52)를 통해 챔버(22)내로 개방되고, 하우징(12)상에 제공되는 전기 리셉터클[포괄적으로 참조부호(56)로 표시됨]용 예비 공간내로 그로부터 연장하는 2개의 전기 단자(54)를 갖는다.
밸브(24)내의 코일(26)은 도 3에 도시된 바와 같이 리셉터클(56)용 예비 공간내로 연장하게 제공된 2개의 전기 단자(58)를 구비한다.
밸브 시트(44)는 그에 대항하여 안착시키도록 배치된 구형 부재(60) 형태의 이동 가능한 마개를 갖고, 밸브 하우징(12)은 그 내부에 배치된 제 2 솔레노이드 작동자[포괄적으로 참조부호(62)로 표시됨]를 구비한다. 솔레노이드 작동자(62)는 그 단부에서 마개(60)와 접촉하는 작동 부재 또는 로드(68)에 작동식으로 연결된 코일(64) 및 이동 가능한 아마츄어(66)를 포함한다. 스프링(70)은 코일내에 배치되며, 밸브 시트(44)와 접촉하게 마개(60)를 가압하고자 하는 방향으로 아마츄어(66)를 바이어스시키도록 작용한다.
또한, 하우징(12)은 통로(40)와 연통하고 피팅(20)내의 출구 통로(18)와 연통하는 제 2 밸브식 챔버(72)를 그 내부에서 규정한다. 솔레노이드 작동자(62)는 몸체(12)의 상단부의 위로 나사체결식으로 결합된 칼라(72)에 의해 캐비티(72)에 유지 및 밀봉되고, 바람직하게는 용접에 의해 그 위에 고정된 단부 캡(76)에 의해 밀봉된다.
작동시에, 엔진 공기 입구로 증기의 캐니스터 정화 유동에 대해, 솔레노이드 밸브(24)가 개방되어 밸브(62)로의 유동을 완전히 허용하고, 밸브(62)는 엔진 공기 입구에 연결된 출구 통로(20)로의 유동을 제어한다. 누출 시험 동안에, 밸브(24)는 폐쇄되고, 압력 변환기는 누출로 인한 유동을 감지한다.
선택적으로, 시험 피팅(78)는 몸체(12)의 하부 단부상에 형성될 수 있으며, 시험 포트 또는 통로(80)는 밸브식 챔버(22)와의 연통을 위해 몸체(12) 내부에 형성된다. 일방향 체크 밸브[포괄적으로 참조부호(82)로 표시됨]는 통로(80)내에 배치되어 압력 시험을 허용한다. 시험 포트(80) 및 체크 밸브는 피팅(78)의 단부내에 나사체결식으로 수납된 먼지 캡(84)에 의해 바람직하게 덮힌다.
코일(64)은 솔레노이드 작동자(62)가 몸체(12)내에 조립될 때 리셉터클(56)용 예비 공간내로 연장하는 2개의 전기 단자(86)를 갖는다. 솔레노이드 작동자(24)가 몸체내에 수납되는 것과 유사한 방식으로 리셉터클(56)용 예비 공간으로 2개의 전기 단자(58)가 연장한다. 그 후, 리셉터클(56)은 리셉터클로부터 코일 및 변환기로 전기 접속을 제공하도록 플러그 방식으로 정렬되게 단자(87, 88, 89)를 단자(58, 54, 86)와 결합시키면서 설치된다.
따라서, 본 발명은 유동 제어 밸브, 온/오프 밸브 및 압력 변환기의 조합 조립체를 단일 몸체 또는 하우징으로 제공하여, 연료 증기 방출 시스템의 벤팅 및 누출 시험을 원격 제어하고, 특히 차량의 연료 탱크로부터 원격으로 위치되기에 적합하다.
본 발명이 이상에서 도시된 실시예에 대해 설명되었지만, 본 발명은 변경 및 변형이 가능하고 다음의 청구범위에 의해서만 제한된다는 것은 이해될 것이다.
본 발명에 따른 조합 밸브 및 변환 조립체는 모든 구성요소에 대해 견고한 공통 하우징을 사용하고 향상된 신뢰성 및 차량 운행 동안에 직면하는 열악한 환경에 대한 저항성을 제공하는 효과가 있다.

Claims (18)

  1. 일체식 압력 변환기를 장착한 전기 작동식 밸브 조립체에 있어서,
    ① 입구 포트를 구비한 제 1 밸브식 챔버 및 출구 포트를 구비한 제 2 밸브식 챔버와, 밸브식 통로로서, 상기 제 1 챔버로부터 상기 통로로의 유동을 제어하는 제 1 밸브 시트와 상기 통로로부터 상기 제 2 챔버로의 유동을 제어하는 제 2 밸브 시트를 구비하는 상기 밸브식 통로를 규정하는 밸브 하우징과,
    ② 상기 제 1 밸브 시트에 대하여 그 위로의 유동을 제어하기 위해 이동하도록 배치된 제 1 솔레노이드 작동식 밸브와, 상기 제 2 밸브 시트에 대하여 이동하도록 배치된 제 2 솔레노이드 작동식 밸브와,
    ③ 상기 제 1 챔버내에 배치되고 그 내부의 압력을 감지하기 위해 상기 통로로 개방된 압력 변환기와,
    ④ 상기 제 1 솔레노이드 작동식 밸브 및 상기 변환기에 대한 공통의 외부 전기적 접속을 실행하기 위한 수단을 포함하는
    전기 작동식 밸브 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력 변환기는 그와 일체식으로 형성된 상기 제 2 밸브 시트 및 상기 통로의 일 부분을 구비하는
    전기 작동식 밸브 조립체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력 변환기는 그와 일체식으로 형성된 상기 제 2 밸브 시트를 포함하고, 상기 통로와의 플러그인(plug-in) 접속부를 갖는
    전기 작동식 밸브 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 솔레노이드 작동식 밸브는 외부 전기 접속을 위한 상기 수단에 플러그인 접속부로 각각 접속된, 캡슐에 싸인 코일을 포함하는
    전기 작동식 밸브 조립체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력 변환기는 외부 전기 접속을 위한 상기 수단과의 플러그인 접속부를 갖는
    전기 작동식 밸브 조립체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 솔레노이드 작동식 밸브는 축방향으로 정렬 배열되어 배치되고, 외부 전기 접속을 위한 상기 수단은 상기 솔레노이드 축과 직각으로 배치되는
    전기 작동식 밸브 조립체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 챔버와 연통하는 압력 시험 포트를 포함하는
    전기 작동식 밸브 조립체.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 압력 시험 포트는 일방향 밸브를 포함하는
    전기 작동식 밸브 조립체.
  9. 제 1 항에 있어서,
    공통의 전기 접속을 실행하기 위한 상기 수단은 그와 일체식으로 형성되는
    전기 작동식 밸브 조립체.
  10. 일체식 압력 변환기를 구비한 전기 작동식 밸브 조립체의 제조 방법에 있어서,
    ① 입구 포트를 갖는 밸브식 챔버와, 상기 챔버와 연통하는 통로와, 출구 포트를 갖는 제 2 밸브식 챔버를 구비하는 밸브 하우징을 형성하는 단계와,
    ② 압력 변환기를 제공하고, 상기 통로내에 제 1 밸브 시트를 형성하고, 상기 압력 변환기를 상기 통로로 개방시키는 단계와,
    ③ 상기 제 1 챔버내에 이동가능한 마개를 구비한 제 1 솔레노이드 작동식 밸브를 배치하고, 상기 마개를 상기 제 1 밸브 시트에 대해 이동하도록 배치하는 단계와,
    ④ 상기 제 1 통로의 하류의 상기 통로내에 제 2 밸브 시트를 형성하고, 상기 제 2 밸브 시트에 대해 이동하도록 상기 마개를 갖는 제 2 솔레노이드 작동식 밸브를 상기 제 2 통로내에 배치하는 단계를 포함하는
    전기 작동식 밸브 조립체의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 밸브 시트를 통로내에 배치하는 상기 단계는 상기 통로내의 밀봉링을 갖는 밸브 시트 부재를 삽입하는 단계를 포함하는
    전기 작동식 밸브 조립체의 제조 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 솔레노이드 밸브와 상기 변환기를 상기 커넥터에 접속시키는 상기 단계는 플러그인 단계를 포함하는
    전기 작동식 밸브 조립체의 제조 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 하우징을 형성하는 상기 단계는 그내부에 시험 포트를 형성하는 단계를 포함하는
    전기 작동식 밸브 조립체의 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 시험 포트를 형성하는 상기 단계는 시험 포트내에 일방향 밸브를 배치하는 단계를 포함하는
    전기 작동식 밸브 조립체의 제조 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 하우징을 형성하고 상기 커넥터를 형성하는 상기 단계는 플라스틱 재료를 성형하는 단계를 포함하는
    전기 작동식 밸브 조립체의 제조 방법.
  16. 제 10 항에 있어서,
    제 1 및 제 2 솔레노이드 밸브를 배치하는 상기 단계는 플라스틱 재료로 코일을 둘러싸는 단계를 포함하는
    전기 작동식 밸브 조립체의 제조 방법.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 변환기를 상기 통로로 개방하는 상기 단계는 상기 제 1 밸브 시트를 상기 변환기의 입구내에 형성하는 단계를 포함하는
    전기 작동식 밸브 조립체의 제조 방법.
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 하우징상에 외부 전기 접속을 위한 커넥터를 형성하는 단계와, 상기 변환기와 상기 제 1 및 제 2 솔레노이드 작동식 밸브를 상기 커넥터에 접속하는 단계를 더 포함하는
    전기 작동식 밸브 조립체의 제조 방법.
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