KR20040092365A - 비례 솔레노이드 밸브 - Google Patents

비례 솔레노이드 밸브 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 부품 개수를 삭감함과 함께, 자기 흡인력 특성을 안정시킬 수 있는 비례 솔레노이드 밸브를 얻는 것을 목적으로 하는 것이다.
플런저(11)와 제 1의 플레인 베어링(6)과의 사이에는, 스프링(12)이 배치되어 있다. 플런저(11)는, 플런저 수용구멍(4a) 내에서 로드(10)와 일체로 왕복이동 가능하게 되어 있다. 코어(5)의 원통부(5a)에는, 플런저(11)의 단면에 대향하는 흡인면(5c)이 마련되어 있다. 스프링(12)은 완전히 압축된 때에 플런저(11)와 코어(5)의 흡인면(5c)과의 사이에 간극이 존재하도록 설정되어 있다.

Description

비례 솔레노이드 밸브{PROPORTIONAL SOLENOID VALVE}
기술분야
본 발명은, 솔레노이드 코일에의 통전에 의해 밸브체(valve element)를 변위시키고, 전류치에 비례한 출력압을 얻는 비례 솔레노이드 밸브 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
종래의 기술
종래의 비례 솔레노이드 밸브에서는, 보통의 사용 전류 범위를 초과한 고전류가 솔레노이드 코일에 통전된 경우나, 입력압(input pressure)의 맥동에 의해 일시적으로 밸브체에 고압이 가하여진 경우 등에, 플런저가 보통의 동작 영역을 넘어서 변위한다. 이와 같은 경우에, 플런저의 단면이 코어의 단면에 직접 흡착되면 플런저의 동작 불량이 발생하고, 출력압이 불안정하게 된다. 이것을 방지하기 위해, 플런저의 단면과 코어의 단면과의 사이에는, 비자성체로 이루어진 스토퍼가 배치되어 있다(예를 들면, 일본 특개소61-63088호 참조).
그러나, 상기한 바와 같은 종래의 비례 솔레노이드 밸브에서는, 플런저와 코어와의 사이에 스토퍼를 배치하고 있기 때문에, 부품 개수 및 조립 공정수가 증가하고, 비용이 높아져 버린다. 또한, 자기 흡인력 특성에 흩어짐이 생긴다는 문제점도 있다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하는 것을 과제로 하여 이루어진 것으로, 부품 개수를 삭감함과 함께, 자기 흡인력 특성을 안정시킬 수 있는 비례솔레노이드 밸브를 얻는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1의 실시예에 의한 비례 솔레노이드 밸브의 단면도.
도 2는 도 1의 Ⅱ부를 확대하여 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 제 2의 실시예에 의한 비례 솔레노이드 밸브의 단면도.
도 4는 도 3의 Ⅳ부를 확대하여 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 제 3의 실시예에 의한 비례 솔레노이드 밸브의 단면도.
도 6은 도 5의 Ⅵ부를 확대하여 도시한 단면도.
♠도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명♠
1 : 코일 5 : 코어
5c : 흡인면 6 : 제 1의 플레인 베어링
6a : 연장부 7 : 하중 조정 부재
7a : 당접부 10 : 로드
11 : 플런저 12 : 스프링
16d : 시트부 20 : 밸브 구동부
본 발명에 관한 비례 솔레노이드 밸브는, 시트부, 시트부에 접리(接離)하는 밸브체, 및 코일과, 코일에 통전함에 의해 여자되는 코어와, 여자된 코어의 자기 흡인력에 의해 변위하는 플런저와, 코어까지의 거리가 증가되는 방향으로 플런저를 가세하는 스프링을 가지며, 코일에의 통전 전류에 응하여 밸브체를 변위시키는 밸브 구동부를 구비하고, 스프링은, 완전히 압축된 때에 플런저와 코어의 흡인면과의 사이에 간극이 존재하도록 설정되어 있다.
이하, 본 발명의 실시의 형태를 도면을 참조하여 설명한다.
제 1의 실시예
제 1의 실시예에 있어서의 비례 솔레노이드 밸브는, 자동차용 전자 제어식 자동 변속기(이하, 간단히 자동 변속기라고 칭한다)의 유압 회로에서, 자동 변속기의 작동부의 작동 유압을 변경하기 위해 사용된다.
도 1은 본 발명의 제 1의 실시예에 의한 비례 솔레노이드 밸브의 단면도이다. 또한, 이 예에서는, 노멀리 하이 타입의 비례 솔레노이드 밸브를 나타내고 있다. 도면에 있어서, 코일(1)은, 금속제의 원통 형상의 케이스(2) 내에 수용되어 있다. 케이스(2) 밖에는, 코일(1)을 전원에 접속하기 위한 터미널(3)이 배치되어 있다. 코일(1)과 터미널(3)은, 수지부(4)에 의해 몰드되어 있다. 수지부(4)에는, 코일(1)의 축방향으로 늘어나고 코일(1)의 내측을 관통하는 플런저 수용구멍(4a)이 마련되어 있다.
수지부(4)의 일단부에는, 금속제의 코어(5)가 결합되어 있다. 코어(5)는, 플랜지 수용구멍(4a)의 일단부에 삽입된 원통부(5a)와, 수지부(4)의 단면에 맞닿은 플랜지부(5b)를 갖고 있다. 플랜지부(5b)는, 케이스(2)와의 접합면 외주에서 케이스(2)에 용접되어 있다.
원통부(5a) 내에는, 제 1의 플레인 베어링(6)이 삽입되어 있다. 또한, 원통부(5a) 내에는, 원통 형상의 하중 조정 부재(스프링 핀)(7)가 압입되어 있다.
수지부(4)의 타단부에는, 금속제의 가이드 부재(8)가 결합되어 있다. 가이드 부재(8)는, 수지부(4)의 단면에 맞닿은 링 형상의 플랜지부(8a)와, 플랜지부(8a) 로부터 돌출한 원통 형상의 감합부(嵌合部; 8b)와, 감합부(8b)의 일단부로부터 늘어나는 원통 형상의 밸브 가이드부(8c)를 갖고 있다. 플랜지부(8a)는, 케이스(2)와의 접합면 외주에서 케이스(2)에 용접되어 있다. 밸브 가이드부(8c)의 지름은, 감합부(8b)의 지름보다 작게 되어 있다.
밸브 가이드부(8c) 내에는, 제 2의 플레인 베어링(9)이 고정되어 있다. 제 1 및 제 2의 플레인 베어링(6, 9)에는, 로드(10)가 활주 자유롭게 삽통되어 있다. 로드(10)는, 코어(5), 플런저 수용구멍(4a) 및 가이드 부재(8)의 내측에 배치되고, 코일(1)의 축방향으로 왕복이동 가능하게 되어 있다.
로드(10)의 중간부에는, 원통 형상의 플런저(11)가 고정되어 있다. 즉, 로드(10)는 플런저(11)에 압입되어 있다. 플런저(11)와 제 1의 플레인 베어링(6)과의 사이에는 스프링(12)이 배치되어 있다. 플런저(11)는, 플런저 수용구멍(4a) 내에서 로드(10)와 일체로 왕복이동 가능하게 되어 있다. 코어(5)의 원통부(5a)에는,플런저(11)의 단면에 대향하는 흡인면(attraction surface; 5c)이 마련되어 있다.
밸브 가이드부(8c) 내에는, 볼 형상(공 형상)의 밸브체(14)가 삽입되어 있다. 밸브체(14)에는, 로드(10)의 선단부가 맞닿아 있다. 플런저(11)를 밸브체(14)의 방향으로 가세하는 스프링(12)의 하중은, 하중 조정 부재(7)의 위치에 의해 조정된다. 감합부(8b)에는, 유체인 기름의 유로를 형성하는 하우징(16)이 끼워맞추어져 있다. 하우징(16)은, 플랜지부(8a)와의 접합면 외주에서 플랜지부(8a)에 용접되어 있다.
또한, 하우징(16)은, 기름이 공급되는 입력 포트(16a), 입력 포트(16a)에 연통된 출력 포트(16b), 및 입력 포트(16a)에 공급된 기름의 일부가 배출되는 드레인 포트(16c)를 갖고 있다. 또한, 하우징(16)의 입력 포트(16a) 및 출력 포트(16b)와 드레인 포트(16c)와의 사이에는, 밸브체(14)가 접리하는 시트부(16d)가 마련되어 있다.
또한, 케이스(2), 코어(5), 가이드 부재(8) 및 플런저(11)는, 자기 회로를 구성한다. 코어(5)는, 플런저(11)의 자기 흡인부가 된다. 제 1의 실시예에 있어서의 밸브 구동부(20)는, 코일(1), 케이스(2), 터미널(3), 수지부(4), 코어(5), 제 1의 플레인 베어링(6), 하중 조정 부재(7), 가이드 부재(8), 제 2의 플레인 베어링(9), 로드(10), 플런저(11) 및 스프링(12)를 갖고 있다.
도 2는 도 1의 Ⅱ부를 확대하여 도시한 단면도이다. 스프링(12)은, 완전히 압축된 때에 플런저(11)와 코어(5)의 흡인면(5c)과의 사이에 간극이 존재하도록 설정되어 있다. 또한, 도 1 및 도 2는, 스프링(12)이 완전히 압축된 상태를 나타내고있고, 보통의 동작에서는 밸브체(14)의 개방도는 도면에 도시한 것 보다 작은 범위에서 변화한다.
다음에, 동작에 관해 설명한다. 코일(1)이 여자되지 않은 상태에서는, 스프링(12)의 스프링력에 의해 플런저(11)가 밸브체(14)측으로 가압되어 있다. 이로써, 밸브체(14)는, 로드(10)에 의해 시트부(16d)에 꽉 눌리고, 드레인 포트(16c)로의 기름의 유로는 닫혀져 있다. 이 때문에, 출력 포트(16b)로부터는 고압의 출력을 얻을 수 있다.
코일(1)이 여자되고, 플런저(11)를 흡인하는 전자력(電磁力)이 소정의 크기를 초과하면, 플런저(11) 및 로드(10)는 스프링(12)의 스프링력에 대항하여 시트부(16d)까지의 거리가 멀어지는 방향으로 변위한다. 이 때, 밸브체(14)에는, 로드(10)를 통하여 작용하는 가압력(스프링(12)의 압축 하중으로부터, 코일(1)에 통전된 전류치에 비례하여 발생하는 전자력을 뺀 힘)과, 출력 포트(16b)로부터 출력되는 압력에 기인하는 유체력이 작용하고 있고, 양자가 평형이 되는 위치까지 밸브체(14)는 변위한다. 이렇게하여, 출력 포트(16b)로부터는, 전류치에 비례한 출력압을 얻을 수 있다. 또한, 보통의 사용 범위에서는, 플런저(11)는 코어(5)의 흡인면(5c)에는 접촉하지 않는다.
이와 같은 비례 솔레노이드 밸브가 배치된 자동 변속기의 유압 회로에 있어서는, 오일 팬 내에 축적된 기름, 즉 자동 변속기액이, 오일 펌프에 의해 흡인된다. 오일 펌프는, 엔진에 동기하여 구동된다. 오일 펌프로 흡인된 자동 변속기액은, 레귤레이터 등에 의해 소정의 압력으로 조정된 후, 입력 포트(16a)로 압송된다.
그리고, 출력 포트(16b)로부터의 출력압에 의해, 컨트롤 밸브의 개폐가 제어되고, 클러치가 제어되고, 변속이 행하여진다. 또한, 드레인 포트(16c)로부터 배출된 자동 변속기액은, 오일 팬에 회수된다.
여기서, 보통의 사용 전류 범위를 초과한 고전류가 코일(1)에 통전된 경우나, 입력압의 맥동에 의해 일시적으로 밸브체(14)에 고압이 가하여진 경우 등에는, 플런저(11)는 보통의 동작 영역을 넘어서 변위한다. 그러나, 플런저(11)가 흡인면(5c)에 맞닿기 전에 스프링(12)이 완전히 압축 되기 때문에, 플런저(11)가 흡인면(5c)에 직접 흡착되는 일은 없다. 따라서 안정된 출력압을 얻을 수 있다. 또한, 플런저(11)와 흡인면(5c)과의 사이에 별개의 부품을 개재시킬 필요가 없기 때문에, 부품 개수 및 조립 공정수를 삭감하고, 비용을 저감할 수 있다. 또한, 자기 흡인력 특성을 안정시킬 수 있다.
제 2의 실시예
다음에, 도 3은 본 발명의 제 2의 실시예에 의한 비례 솔레노이드 밸브의 단면도, 도 4는 도 3의 Ⅳ부를 확대하여 도시한 단면도이다. 도면에 있어서, 축받이인 제 1의 플레인 베어링(6)에는, 로드(10)의 축방향을 따라 늘어나고, 플런저(11)의 코어(5)측으로의 변위를 규제하는 원통 형상의 연장부(6a)가 마련되어 있다. 그리고, 연장부(6a)의 단면에 플런저(11)가 맞닿은 때에, 플런저(11)와 코어(5)의 흡인면(5c)과의 사이에 간극이 존재하게 되어 있다. 또한, 제 1의 플레인 베어링(6)은, 비자성체에 의해 구성되어 있다. 또한, 연장부(6a)의 내경은, 제 1의 플레인베어링(6)의 본체 부분의 내경보다도 크게 되어 있다. 또한, 연장부(6a)의 단면에 플런저(11)가 맞닿은 때에, 스프링(12)은 완전히 압축되지 않는다. 다른 구성은, 제 1의 실시예와 같다.
이와 같이, 제 1의 플레인 베어링(6)에 연장부(6a)를 마련함에 의해, 플런저(11)가 보통의 동작 영역을 넘어서 변위하여도, 플런저(11)가 흡인면(5c)에 직접 흡착되는 일은 없다. 따라서, 안정된 출력압을 얻을 수 있다. 또한, 플런저(11)와 흡인면(5c)과의 사이에 별개의 부품을 개재시킬 필요가 없기 때문에, 부품 개수 및 조립 공정수를 삭감하고, 비용을 저감할 수 있다. 또한, 자기 흡인력 특성을 안정시킬 수 있다.
또한, 제 2의 실시예에서는 원통 형상의 연장부(6a)를 나타냈지만, 제 1의 플레인 베어링(6)의 둘레 방향에 서로 간격을 두고 복수의 봉 형상의 연장부를 마련하여도 좋다. 또한, 도 4에서는 스프링(12)의 내측에 연장부(6a)가 배치되어 있지만, 스프링의 외측에 배치하여도 좋다.
제 3의 실시예
다음에, 도 5는 본 발명의 제 3의 실시예에 의한 비례 솔레노이드 밸브의 단면도, 도 6은 도 5의 Ⅵ부를 확대하여 도시한 단면도이다. 도면에 있어서, 하중 조정 부재(7)에는, 로드(10)의 단면이 맞닿음에 의해 플런저(11)의 코어(5)측으로의 변위를 규제하는 당접부(abutment portion; 7a)가 마련되어 있다. 그리고, 당접부(7a)에 로드(10)의 단면이 맞닿은 때에, 플런저(11)와 코어(5)의 흡인면(5c)과의 사이에 간극이 존재하게 되어 있다. 또한, 당접부(7a)에 로드(10)가 맞닿은때에, 스프링(12)은 완전히 압축되지 않는다. 다른 구성은, 제 1의 실시예와 같다.
이와 같이, 하중 조정 부재(7)에 당접부(7a)를 마련함에 의해, 플런저(11)가 보통의 동작 영역을 넘어서 변위하여도, 플런저(11)가 흡인면(5c)에 직접 흡착되는 일은 없다. 따라서, 안정된 출력압을 얻을 수 있다. 또한, 플런저(11)와 흡인면(5c)의 사이에 별개의 부품을 개재시킬 필요가 없기 때문에, 부품 개수 및 조립 공정수를 삭감하고, 비용을 저감할 수 있다. 또한, 자기 흡인력 특성을 안정시킬 수 있다.
또한, 제 3의 실시예에서는, 원통 형상의 하중 조정 부재(7)의 일단부를 완전히 닫도록 당접부(7a)를 마련하였지만, 로드(10)의 변위를 규제할 수 있다면, 하중 조정 부재(7)의 내면에 단차부를 마련하는 것 만이라도 좋다.
또한, 제 1의 실시예 내지 제 3의 실시예에서는, 비통전시에 출력압이 높고, 전류 증가와 함께 출력압이 감소하는 노멀리 하이 타입의 비례 솔레노이드 밸브에 관해 설명하였다. 그러나, 비통전시에 출력압이 낮고, 전류 증가와 함께 출력압이 증가하는 노멀리 로우 타입의 비례 솔레노이드 밸브에도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 제 1의 실시예 내지 제 3의 실시예에서는, 자동 변속기의 유압 회로에 마련되는 비례 솔레노이드 밸브에 관해 설명하였지만, 본 발명은, 모든 용도에 이용되는 비례 솔레노이드 밸브에 적용할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 비례 솔레노이드 밸브는, 스프링이 완전히 압축된 때에 플런저와 코어의 흡인면과의 사이에 간극이 존재하도록 하였기 때문에, 부품 개수를 삭감함과 함께, 자기 흡인력 특성을 안정시킬 수 있다.

Claims (3)

  1. 시트부,
    상기 시트부에 접리(接離)하는 밸브체, 및
    코일과, 상기 코일에 통전함에 의해 여자되는 코어와, 여자된 상기 코어의 자기 흡인력에 의해 변위하는 플런저와, 상기 코어까지의 거리가 증가되는 방향으로 상기 플런저를 가세하는 스프링을 가지며, 상기 코일에의 통전 전류에 응하여 상기 밸브체를 변위시키는 밸브 구동부를 구비하고,
    상기 스프링은 완전히 압축된 때에 상기 플런저와 상기 코어의 흡인면과의 사이에 간극이 존재하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 비례 솔레노이드 밸브.
  2. 시트부,
    상기 시트부에 접리하는 밸브체, 및
    코일과, 상기 코일에 통전함에 의해 여자되는 코어와, 여자된 상기 코어의 자기 흡인력에 의해 변위하는 플런저와, 상기 밸브체에 맞닿고 상기 플런저와 일체로 변위하는 로드와, 상기 로드를 활주 자유롭게 지지하는 베어링과, 상기 베어링과 상기 플런저와의 사이에 마련되고, 상기 코어까지의 거리가 증가되는 방향으로 상기 플런저를 가세하는 스프링을 가지며, 상기 코일에의 통전 전류에 응하여 상기 밸브체를 변위시키는 밸브 구동부를 구비하고,
    상기 베어링에는, 상기 로드의 축방향에 따라서 늘어나고, 상기 플런저의 상기 코어측으로의 변위를 규제하는 연장부가 마련되어 있고, 상기 연장부의 단면에 상기 플런저가 맞닿은 때에 상기 플런저와 상기 코어의 흡인면과의 사이에 간극이 존재하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 비례 솔레노이드 밸브.
  3. 시트부,
    상기 시트부에 접리하는 밸브체, 및
    코일과, 상기 코일에 통전함에 의해 여자되는 코어와, 여자된 상기 코어의 자기 흡인력에 의해 변위하는 플런저와, 상기 밸브체에 맞닿고 상기 플런저와 일체로 변위하는 로드와, 상기 코어로까지의 거리가 증가되는 방향으로 상기 플런저를 가세하는 스프링과, 상기 코어에 대해 상기 로드의 축방향으로 변위됨에 의해 상기 스프링의 압축 하중을 조정하는 하중 조정 부재를 가지며, 상기 코일에의 통전 전류에 응하여 상기 밸브체를 변위시키는 밸브 구동부를 구비하고,
    상기 하중 조정 부재에는, 상기 로드의 단면이 맞닿음에 의해 상기 플런저의 상기 코어측으로의 변위를 규제하는 당접부가 마련되어 있고, 상기 당접부에 상기 로드의 단면이 맞닿은 때에 상기 플런저와 상기 코어의 흡인면과의 사이에 간극이 존재하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 비례 솔레노이드 밸브.
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