KR20100084058A - 솔레노이드 장치 - Google Patents

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KR20100084058A
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Abstract

본 발명은 부품 감소와 간소화된 구조로 비용 절감과 내구성을 위해서 내부 공간을 갖는 케이스; 상기 케이스의 내부에 고정되어 구비되되, 내측의 이동홀에 분극선을 갖는 자기장이 형성되도록 선택적으로 전류가 흐르는 코일이 외부면에 권선되는 보빈; 및 상기 보빈의 상기 이동홀에 이동가능하게 구비되되, 하부에 상기 분극선 측으로 이동되어 자기 평형으로 완충되는 상자성체가 구비되는 플런저를 포함하여 이루어지는 솔레노이드 장치를 제공한다.
솔레노이드 장치, 코일, 플런저

Description

솔레노이드 장치{solenoid device}
본 발명은 솔레노이드 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 부품이 감소되고 자성체가 삽입된 간단한 구조의 플런저로 경량화되어 코일 등의 제조 원가가 절감되며 자기력을 이용한 댐퍼 작용으로 내구성이 향상되고 주로 차량의 시프트 레버의 시프트 락 장치에 사용되는 솔레노이드 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 솔레노이드 장치는 전선을 촘촘하고 균일하게 통형 또는 나사선형으로 감아 만드는 솔레노이드를 이용한 것으로서, 코일에 흐르는 전류로 내측에 자기장이 발생하므로 전자석으로 사용된다.
여기서, 단위길이당 코일의 감긴 횟수와 자기장의 세기는 비례하며, 코일의 내측에 철심이 구비되면 자기장의 세기가 증대된다.
또한, 솔레노이드 장치는 전자석의 작용으로 밸브나 레버 등의 작동에 응용되어 밸브장치, 기계장치 및 차량의 시프트 레버의 시프트 락 장치 등을 포함하는 다양한 영역에서 사용된다.
한편, 상기 시프트 락 장치는 기어변속 잠금장치라도고 하며 브레이크 페달을 밟지 않으면 변속 레버(shift lever)가 작동되지 않는 안전장치로서, 다양한 장 치가 공지되어 있다.
한편, 도 1은 종래의 솔레노이드 장치를 나타낸 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 솔레노이드 장치(20)는 브라켓(1)의 내부에 자기장이 형성되도록 전류가 흐르는 코일(6)이 감긴 보빈(5)이 구비되며, 상기 보빈(5)의 내측 일측에 코어(고정철심, 2)가 고정되고 타측에 상기 자기장의 형성으로 인한 전자석의 작용으로 이동되는 플런저(이동철심, 10)이 구비된다.
또한, 상기 코어(2)의 일측에 전원 차단 시 상기 플런저(10)에 복원력이 작용되는 스프링(12)이 구비되고 상기 코어(2)와 상기 플런저(10)의 충돌을 완화시키는 댐퍼(8)와 상기 플런저(10)와 상기 브라켓(1)의 충돌을 완화시키는 완충링(9)이 구비되며, 직선운동으로 잠금 또는 해제 등의 이원화작동되는 샤프트(11)가 구비된다.
여기서, 종래의 솔레노이드 장치(20)는 가동철심(10)과 고정철심(2)의 구조로 이루어져 있으며 코일(6)에 인가된 전류에 의해 발생된 자기장에 의하여 가동철심(10)과 고정철심(2)이 전자석으로 자화되어 발생한 인력에 의하여 상기 가동철심(10) 직선운동하도록 작동된다. 복귀 시에는 전류가 차단되어 자기장이 사라지게 되며 플런저(10)와 코어(2)를 밀어내는 방향으로 조립된 스프링(12)의 복원에 의해 작동된다.
그러나, 종래의 솔레노이드 장치(20)는 고정철심(2)과 가동철심(10)이 강자성 재질(쾌삭강, 순철)을 사용하며 중량이 무거운 강자성 재질의 가동철심(10)을 당기기 위해서는 높은 자기력이 필요하여 코일의 제작에 고비용이 소요되는 문제점 이 있었다.
또한, 종래의 솔레노이드 장치(20)는 가동철심(10)과 고정철심(2)이 동일 직선상에 위치하고 있는데, 전원인가 시 고정철심(2)과 가동철심(10)이 자화되며 이때 발생한 자기력에 의하여 고정철심(2)이 가동철심(10)을 당기게 된다. 이때, 가동철심(10)과 고정철심(2)의 충돌이 발생하며, 이러한 충돌을 완화시켜 주기 위하여 연질의 기구적 댐퍼(8)가 삽입된다. 이러한 연질의 기구적 댐퍼(8)는 충돌을 완전히 완충시키지는 못하며 충격의 누적에 따른 손상으로 잦은 부품 교체 등의 내구성에도 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하여 부품이 감소되고 자성체를 갖는 플런저의 사출 형성으로 경량화되어 코일 등의 제조 비용이 절감되고 자기 댐퍼의 사용으로 내구성이 현저히 향상되는 솔레노이드 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해서 내부 공간을 갖는 케이스; 상기 케이스의 내부에 고정되어 구비되되, 내측의 이동홀에 분극선을 갖는 자기장이 형성되도록 선택적으로 전류가 흐르는 코일이 외부면에 권선되는 보빈; 및 상기 보빈의 상기 이동홀에 이동가능하게 구비되되, 하부에 상기 분극선 측으로 이동되어 자기 평형으로 완충되는 상자성체가 구비되는 플런저를 포함하여 이루어지는 솔레노이드 장치를 제공한다.
여기서, 상기 플런저의 하측에는 상기 전류가 차단되면 상기 상자성체가 복원되도록 자력이 작용되는 영구자석이 구비됨이 바람직하다. 또한, 상기 플런저는 일체로 사출형성되되, 상단부에 상기 보빈의 상단에 걸림되고 상기 케이스의 상부 공간에 완충되는 걸림부와, 하단부에 상기 케이스의 하측으로 선택적으로 돌출되고 내폐된 돌출부와, 내측에 상기 보빈의 길이에 대응되고 저면에 상기 상자성체가 삽입고정되는 수용부를 포함하여 이루어짐이 바람직하다. 더욱이, 상기 보빈의 상단에는 상기 걸림부의 걸림으로 인한 충격을 완화하도록 상기 걸림부의 하면에 대응 되는 연질의 완충부재가 구비됨이 바람직하다. 그리고, 상기 코일, 상기 상자성체 및 상기 영구자석는 자기의 극성이 동일하게 배치되되, 상기 영구자석이 상기 상자성체를 중심으로 상기 분극선과의 거리보다 먼 거리의 자력범위 내에 배치됨이 바람직하다.
본 발명의 상기의 해결 수단을 통해서 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 본 발명에 따른 솔레노이드 장치는 플런저가 기존의 무거운 금속제에서 합성수지제로 사출성형됨으로써, 경량화되어 작은 세기의 자기장으로도 구동가능하므로 코어의 권선수 감소 등의 제작 비용이 현저히 절감될 수 있다.
둘째, 기존의 플런저와 코어의 충돌을 완화시키는 기구적인 댐퍼 대신에 자력으로 가속된 상자성체가 정지를 위해서 분극선에서 자기 평형 상태를 유지하는 자기 댐퍼를 이용함으로써, 플런저가 충격 없이 정지되므로 장치의 내구성이 현저히 향상될 수 있다.
셋째, 플런저가 일체로 사출형성되고 플런저의 복원을 돕는 영구자석이 구비됨으로써, 기존의 솔레노이드 장치에 사용되던 코어, 댐퍼 및 스프링이 삭제되므로 부품 감소에 의한 간단한 구조로 제작이 용이하고 관련 경비가 절감될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 솔레노이드 장치를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 솔레노이드 장치의 전원 차단 시 의 상태를 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 솔레노이드 장치의 전원 인가 시의 상태를 나타낸 단면도이다.
여기서, 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 솔레노이드 장치(100)의 이해를 돕기 위하여 차량의 시프트 레버 장치(shift lever, 30)의 시프트 잠금(shift rock) 장치에 사용된 예를 나타낸 것이다.
도 2 및 도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 솔레노이드 장치(100)는 케이스(110), 보빈(bobbin, 120), 플런저(plunger,130)를 포함하는 간단한 구조로 이루어진다.
상세히, 상기 케이스(110)는 원통형으로 내부에 공간을 가지는데, 상기 내부 공간은 하부에 자기장의 형성으로 자화되는 공간인 자화부(111)와 상부에 후술하는 플런저(130)의 상부가 수용되고 그의 상단이 자기력으로 완충되는 공간인 완충부(112)가 일체의 공간으로 이루어짐이 바람직하다.
여기서, 상기 완충부(112)는 상기 자화부(111)와 구분되고, 수용되는 상기 플런저(130)가 보호되도록 상기 플런저(130)의 형상에 대응되게 상기 케이스(110)가 단면상 단차지게 형성되는 것이 바람직하며, 자기력으로 이동되는 상기 플런저(130)의 상단이 접촉되지 않도록 충분한 높이를 갖는다.
또한, 상기 케이스(110)는 일체로 형성되는 것이 바람직하며, 조립 및 정비의 편의성을 위하여 베이스(110a)와 커버(110b)로 구분되어 구성되는 것도 가능하다.
더욱이, 상기 케이스(110)의 하측에는 작동홀(113)이 형성되는데, 상기 작동 홀(113)을 통해 후술하는 플런저(130)의 돌출부(131)가 선택적으로 돌출되어 시프트 레버 장치(30)의 잠금부재(32)에 걸림 또는 해제됨으로써, 상기 시프트 레버가 잠금 또는 해제되는 이원화 작동을 한다.
한편, 상기 케이스(110)의 내부 즉 상기 자화부(111)에 보빈(120)이 고정되어 구비되는데, 상기 보빈(120)은 내측의 이동홀(121)에 분극선(P)을 갖는 자기장이 형성되도록 선택적으로 전류가 흐르는 코일(coil, 122)이 외부면의 길이방향으로 권선된다.
여기서, 상기 보빈(120)은 절연물질의 원통테 형상으로 이루어짐이 바람직하며, 외주부에 단면상의 길이방향으로 홈이 형성되어 코일(122)의 감는 위치를 안내하고 감긴 코일(122)이 길이방향의 외측으로 이탈되지 않도록 한다.
또한, 상기 이동홀(121)은 원형으로 상기 보빈(120)의 내측 중앙부에 형성되고 상기 자기장이 형성되고 후기의 플런저(130)가 이동되는 공간이 된다.
더욱이, 상기 코일(122)은 상기 이동홀(121)의 길이방향으로 자기력선이 분포되는 상기 자기장이 형성되도록 상기 보빈(120)의 폭 방향의 외주면에 통형 또는 나사선형으로 감겨진다.
그리고, 상기 전류는 상기 코일(122)에 연결된 단자에 전원을 인가 또는 차단하여 선택적으로 공급되며, 상기 전원의 공급 여부는 주지 관용되는 다양한 제어 방법에 따라 제어가능하므로 상세한 설명은 생략한다.
따라서, 상기 보빈(120)의 내측 이동홀(121)에는 상기 코일(122)에 전류가 인가되면 전자석의 원리에 따라 자기장이 형성된다. 이때, 상기 코일(122)은 양단 부가 N 및 S의 극성을 가지게 되며, 중앙부에 상기 N 및 S의 극성으로 분극되고 자기장의 세기가 가장 큰 부분이 형성된다.
즉, 본 발명에서 상기 분극선(P)은 설명의 편의상 상기 자기장이 형성되면 상기 코일(122)의 중앙부의 분극되는 부분과 일직선 상에 위치되는 상기 이동홀(121)의 부분 공간(대략 중앙부)을 말하는 것으로서, 상기 이동홀(121)에서 자기장의 세기가 가장 큰 부분이다.
또한, 이러한 현상은 도 5의 그래프로 잘 나타나는데, 도 5는 자기장의 분극되는 지점과 자기장 세기의 정도를 나타낸 것으로서, 양극(N, S) 사이의 중앙부에 분극되는 상기 분극선(P)이 형성되고 상기 분극선(P)에서 자기장 세기(B)가 가장 큰 것을 알 수 있다.
여기서, N,S는 자기장의 양극을 나타내고 P는 분극선을 B는 자기장의 세기를 나타낸다.
한편, 상기 보빈(120)의 상기 이동홀(121)에 플런저(130)가 이동가능하게 구비되는데, 상기 플런저(130)는 하부에 상기 분극선(P) 측으로 이동되어 자기 평형으로 완충되는 영구자석(35)과 같은 상자성체(135)가 구비된다.
여기서, 상기 플런저(130)는 기존의 솔레노이드 장치(100)에서 사용되던 플런저(130), 코어 및 샤프트의 기능을 할 수 있도록 일체로 형성된 것이다. 따라서, 기존의 솔레노이드 장치(100)에 비하여 무게가 현저히 감소될 수 있다.
또한, 상기 플런저(130)는 하단부 측에 상자성체(135)가 상기 분극선(P)과 이격 배치되어 상기 분극석(P)에서 자기력의 인력 및 척력으로 감속되어 정지되므 로 그의 상단부 역시 충돌 없이 정지되도록 충분한 높이를 갖는 상기 케이스(110)의 상부 공간에서 정지된다.
즉, 상기 플런저(130)는 하측 내부에 상기 분극선(P)과의 인력으로 이동되는 상자성체(135)가 일체로 구비되고, 상측 단부에 상기 인력에 의한 자기 평형으로 상기 케이스(110)의 상부공간인 상기 완충부(112)에서 완충되는 걸림부(133)가 형성된다.
따라서, 상기 플런저(130)는 전류가 인가되면 형성되는 상기 상자성체(135)와 상기 분극선(P)과의 자력의 인력 작용으로 상측으로 이동되고, 상기 분극선(P)에 공존하는 양극성(N,S)의 영향으로 척력 작용에 의해 감속되어 상기 분극선(P)에서 정지된다.
또한, 상기 상자성체(135)가 자기 평형으로 완충된다는 것은 정지를 위한 감속 작동이 기존의 기구적 댐퍼(8)에 의한 부품 간의 충격 작용이 아니라 자력의 인력 및 척력을 이용한 공간 상의 자기 댐퍼에 의한 평형 작용이 기존의 충격 작용을 대신한다는 의미이다.
물론, 상기 플런저(130)에는 상기 상자성체(135)를 대체하여 강자성체가 구비되는 것도 가능하다.
이를 통하여, 기존의 플런저(도 1의 10 참조)와 코어(도 1의 2 참조)의 충돌을 완화시키는 기구적인 댐퍼(도 1의 8 참조) 대신에 자력으로 가속된 상기 상자성체(125)의 정지를 위해 상기 분극선(P)에서 자기 평형 상태를 유지하는 자기 댐퍼(자력공간 내에서 평형)를 이용함으로써, 상기 플런저(130)가 충격 없이 정지되므 로 솔레노이드 장치(100)의 내구성이 현저히 향상될 수 있다.
한편, 상기 플런저(130)는 일체로 사출형성되되, 상단부에 상기 보빈(120)의 상단에 걸림되고 상기 케이스(110)의 상부 공간에 완충되는 걸림부(133)와, 하단부에 상기 케이스(110)의 하측으로 선택적으로 돌출되고 내폐된 돌출부(131)와, 내측에 상기 보빈(120)의 길이에 대응되고 저면에 상기 상자성체(135)가 삽입고정되는 수용부(132)를 포함하여 이루어짐이 바람직하다.
여기서, 상기 플런저(130)는 내부에 삽입되고 고정되어 일체로 이동되는 상기 상자성체(135)에 의해 이동가능하도록 플라스틱 등의 합성수지제로 제작되므로 사출성형에 의해 일체로 제작된다.
따라서, 상기 플런저(130)는 기존의 금속제의 제작에 대비하여 무게가 현저히 감소되므로 기존의 솔레노이드 장치(100) 내에 작용하던 자기장보다 작은 자기장으로 구동될 수 있는 이점이 있는 것이다.
이를 통하여, 본 발명에 따른 솔레노이드 장치(100)는 상기 플런저(130)가 기존의 무거운 금속제에서 합성수지제로 사출성형됨으로써, 경량화되어 작은 세기의 자기장으로도 구동가능하므로 상기 코어(122)의 권선 횟수의 감소로 제작 비용이 현저히 절감될 수 있다.
또한, 상기 플런저(130)의 상단부에는 걸림부(133)가 형성되는데, 상기 걸림부(133)는 상기 플런저(130)가 이동되면서 하측으로 이탈되는 것을 방지한다.
더욱이, 상기 걸림부(133)는 상기 상자성체(135)와 상기 분극선(P)과의 자기 평형으로 상기 케이스(110)의 상부 공간 내에서 정지되므로 작동 충격이 공간에서 완화되므로 실질적으로 작동 충격이 없게 된다.
그리고, 상기 플런저(130)의 하단부에는 돌출부(131)가 구비되는데, 상기 돌출부(131)는 상기 케이스(110)의 하측으로 선택적으로 돌출되므로 이를 응용한 밸브 개폐, 잠금 작동 등의 이원화 작동을 가능하게 한다.
또한, 상기 돌출부(131)는 속이 꽉 찬 원통 형상의 내폐된 구조로 강성 구조를 가지므로 상기 이원화 작동 시에 작동 안정성이 향상되게 한다.
더욱이, 상기 플런저(130)의 내측에 홈 구조의 수용부(132)가 구비되는데, 상기 수용부(132)는 상기 케이스(110)의 길이방향으로 상기 보빈(120)의 길이에 대응되는 길이를 가지고 저면에 즉 상기 돌출부(131)의 상측면에 상자성체(135)가 삽입되어 고정된다.
여기서, 상기 수용부(132)의 저면에 상기 상자성체(135)를 고정하는 방법은 후크결합, 본딩 및 억지끼움 등의 다양한 공지된 방법이 사용될 수 있다.
따라서, 상기 수용부(132)의 구성으로 상기 플런저(130)는 내부에 홈을 가지는 경량 구조로 이루어지고, 상기 상자성체(135)와 상기 분극선(P)의 사이가 빈 공간으로 이루어진다.
이를 통하여, 상기 플런저(130)는 더욱 가벼워지며, 상기 상자성체(135)와 상기 분극선(P)의 상호 자력 작용은 원활하게 이루어질 수 있다.
즉, 상기 플런저(130)는 하단부에 상기 전류의 인가 여부로 상기 케이스(110)의 하측으로 타 부품에 연동되도록 선택적으로 돌출되는 상기 돌출부(131)와, 상기 돌출부(131)의 원형의 테두리부가 상측으로 연장되되, 상기 상자성 체(135)가 저면에 안착되고 경량 구조를 위해서 상기 보빈(120)의 길이에 대응되는 길이를 갖는 상기 수용부(132)와, 상기 수용부(132)를 이루는 테두리 부재의 상단부가 외측으로 절곡되어 상기 플런저(130)의 돌출 길이를 제한하도록 상기 보빈(120)의 상단부에 걸림되는 걸림부(133)를 포함하여 이루어진다.
따라서, 상기 돌출부(131)는 내부 공간이 없는 강성 구조로 이원화 작동되므로 기존의 샤프트(도 1의 11 참조)의 역할을 하며, 상기 수용부(132)의 상자성체(135)는 자기 댐퍼로서 기존의 기구적 댐퍼(도 1의 8 참조)의 역할을 하며, 상기 걸림부(133)는 상기 돌출부(131)의 돌출 길이를 제한한다.
이를 통하여, 상기 플런저(130)가 일체로 사출형성됨으로써, 기존의 솔레노이드 장치(도 1의 20 참조)에 사용되던 플런저(10), 코어(2) 및 댐퍼(8)가 삭제되므로 부품 감소에 의한 간단한 구조로 제작이 용이하고 관련 경비가 절감될 수 있다.
한편, 상기 플런저(130)의 하측에는 상기 전류가 차단되면 상기 상자성체(135)가 복원되도록 자력이 작용되는 영구자석(35)이 구비됨이 바람직하다.
여기서, 상기 영구자석(35)은 기존의 플런저(도 1의 10 참조)에 복원력을 제공하던 스프링(12)을 대체하는 구성으로서, 기구적인 마찰 탄성력을 대체한 공간 자력에 의한 복원력 제공으로 부품 교체의 불편을 해소하며 반영구적인 작동 가능성으로 상기 솔레노이드 장치(100)의 내구성을 현저히 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 영구자석(35)의 구성은 스프링(12)의 삭제로 인한 간단한 구조로 제작을 용이하게 할 수 있다.
즉, 상기 상자성체(135)와 상기 영구자석(35)은 자기의 극성이 상기 플런저(130)의 길이방향으로 동일하게 배치되므로 상호 인력에 의해 상기 이동홀(121)의 하측에 배치되고 상기 코일(122)의 자기장 형성으로 상향 이동된 상기 상자성체(135)가 상기 전류가 차단되면 상기 영구자석(35)과의 상호 인력 작용으로 복원되는 것이다.
한편, 전술된 실시예에서는 상기 상자성체(135)와 상기 영구자석(35) 간의 인력이 작용되는 것을 기본적으로 설명하였으나, 이와 반대로 상자성체(135)와 영구자석(35) 간의 척력이 작용되도록 상자성체(135)와 영구자석(35) 중 어느 하나를 전술된 실시예와 상반되는 극성으로 배치하여 상자성체가 코일의 자기장 형성에 의하여 영구자석 측으로 이동되면서 상기 분극선(P)에서 자기 평형으로 완충되고 상기 척력으로 복원되는 구성도 본 발명의 권리범위에 포함된다고 할 것이다.
한편, 상기 보빈(120)의 상단에는 상기 걸림부(133)의 걸림으로 인한 충격을 완화하도록 상기 걸림부(133)의 하면에 대응되는 연질의 완충부재(125)가 구비됨이 바람직하다.
여기서, 상기 완충부재(125)는 원형의 링 형상의 완충링으로 구비됨이 바람직한데, 이러한 완충링은 상기 걸림부(133)의 하면에 대응되는 구성으로 상기 충격을 사용가능한 가장 넓은 면적으로 효과적으로 완화할 수 있는 이점이 있다.
물론, 상기 완충부재(125)는 상기 걸림부(133)의 하면의 형상 즉 원형테 형상에 대응되는 상기 보빈(120)의 상단의 다수의 국부적인 위치에 배치되는 복수 개로 고무 또는 스프링이 구비되는 것도 가능하다.
또한, 상기 완충부재(125)는 상기 완충링으로 구비되어 상기 플런저(130)의 상단부 즉 상기 걸림부(133)의 하면에 밀착되어 배치되는 것도 가능하다.
더욱이, 상기 완충부재(125)는 고무와 같은 탄성재질로 충격 흡수가 가능한 연질의 재질이 사용된다.
한편, 상기 코일(122), 상기 상자성체(135) 및 상기 영구자석(35)는 인력이 작용되도록 자기의 극성이 동일하게 배치되되, 상기 플런저(130)의 이동이 용이하도록 상기 영구자석(35)이 상기 상자성체(135)를 중심으로 상기 분극선(P)과의 거리보다 먼 거리의 자력범위 내에 배치됨이 바람직하다.
이러한 구성은 상기 코일(122)이 전류의 방향에 따라 자기의 극성이 결정되므로 기장착된 영구자석(35)과 같은 상기 상자성체(135)의 극성에 맞춰 상기 전류의 방향을 결정하여 구현될 수 있다.
또한, 상기 상자성체(135) 및 상기 영구자석(35)은 상기 전류 차단 시의 상기 플런저(130)의 복원력을 위해서 자기의 극성이 동일하게 배치된다.
더욱이, 상기 상자성체(135)과 상기 분극선(P)과의 거리가 상기 상자성체(135)와 상기 영구자석(35)과의 거리보다 짧은 것이 상기 상자성체(135)와 상기 분극선(P)과의 상호 인력 작용을 원활하게 한다.
물론, 상기 상자성체(135)가 상기 분극선(P) 측으로 이동된 후에도 상기 상자성체(135)는 상기 영구자석(35)과 상호 인력 작용되는 자력범위 내에 위치된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원 발명의 바람직한 실시예에 따른 솔레노이드 장치의 작동 원리를 상세히 설명한다.
도 4a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 솔레노이드 장치의 전원 차단 시에 작용되는 자기력선을 나타낸 개략도이며, 도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 솔레노이드 장치의 전원 인가 시에 작용되는 자기력선을 나타낸 개략도이다.
여기서, 설명의 편의상 차량에서 기어의 변속을 위해 브레이크를 밟도록 하기 위해서 시프트 레버의 시프트락(shift rock) 장치에 사용되는 솔레노이드의 구성을 상세히 설명하도록 한다.
도 2 및 도 4a에서 보는 바와 같이, 전원이 차단된 경우에 상기 돌출부(131)가 상기 케이스(110)의 하측으로 돌출되어 시프트 레버 장치(30)의 잠금부재(32)에 걸림되므로 레버봉(33)이 통로(34)를 따라 이동되지 않도록 잠금된다.
여기서, 이러한 경우는 브레이크를 밟지 않은 것으로 상기 레버봉(33)이 잠금되어 상기 레버봉(33)의 레버리지 작용이 불가하여 기어변속을 할 수 없는 것에 해당된다.
또한, 상기 돌출부(131)가 돌출된 상태로 유지되는 것은 브레이크 페달을 밟는 전원 인가 시간이 브레이크 페달을 밟지 않는 전원 차단 시간보다 짧으므로 전원을 절감하기 위한 것이다.
더욱이, 상기 잠금부재(32)는 상기 돌출부(131)와 접촉되는 도면상 우측부는 상하로 직선 구조이며 좌측부는 경사진 경사부(32a)로 이루어져 일방향의 레버 작동만을 잠금한다.
그리고, 이러한 경우의 자기력선의 분포를 보면 상기 상자성체(135)와 상기 영구자석(35)의 위치에 분극이 형성되고 상기 코일(122)에는 자기장이 형성되지 않 은 것을 알 수 있다.
여기서, 전원 차단 시의 분극라인(P')은 영구자석과 같은 상기 상자성체(135)의 중앙부에 가장 큰 자기장을 가지며 형성된다.
한편, 도 3 및 도 4b에서 보는 바와 같이, 전원이 공급된 경우에 자기력선의 분포를 보면 전자석의 역할을 하는 코일(122)의 상기 상자성체(135) 측 중앙부에 분극되면서 가장 강한 자기장이 형성된다. 이때, 상기 코일(122)에 형성되는 자기의 극성(N,S)은 상기 상자성체(135)와 동일하게 형성된다.
또한, 상기 이동홀(121)의 중앙부에 형성되는 상기 분극선(P)에는 분극되는 양극성(N,S)이 공존하게 되며 상기 분극선(P)의 하측 극성이 상기 상자성체(135)의 상측 극성과 동일 극성으로 상호 인력 작용된다.
이후, 상기 플런저(130)와 일체로 이동되는 상기 상자성체(135)가 상기 분극선(P) 측으로 이동되고 이러한 이동에 의한 가속이 상기 분극선(P)의 상측 극성에 의한 척력 작용으로 상기 분극선(P)에 접근할수록 감속된다.
이후, 상기 상자성체(135)가 상기 분극선(P)에 도달하면 상기 인력과 척력 작용에 의해 상기 분극선(P)에 정지되는 자기평형 상태가 된다. 이때, 상기 상자성체(135)와 일체로 이동되는 상기 플런저(130)에 의해 상기 돌출부(131)는 상기 이동홀(121)의 내측에 위치된다.
따라서, 상기 잠금부재(32)의 잠금이 해제되고 상기 레버봉(33)은 레버리지 작용으로 상기 통로(34)를 통해 도면상의 우측으로 이동할 수 있게 되고 이것은 변속 가능을 의미한다.
즉, 이 경우는 기어 변속을 위해 브레이크 페달을 밟은 경우로 브레이크 페달을 밟으면 상기 솔레노이드에 전원이 공급되도록 설정된다.
따라서, 상술한 원리로 작동되는 시프트 레버 장치(30)의 시프트락 장치를 경량화된 간단한 구조로 제작할 수 있다.
이를 통하여, 경량화된 구성으로 코일(122)의 감긴 횟수를 적게 하여 제조 비용을 절감할 수 있으며, 간단한 구조로 제작이 용이하여 생산성이 현저히 향상될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 솔레노이드 밸브는 플런저(130)의 직선운동에 따른 응답속도를 증가시키기 위하여 자기장의 증가, 낮은 전압, 전류 및 코일(122)의 적은 권선 수에서도 안정된 응답속도를 만들도록 큰 힘을 내는 구성에 유리하다.
또한, 기존의 플런저(10), 코어(2) 및 샤프트(11)가 일체로 사출형성되는 플런저(130)로 대체 가능하여 경량화와 소형화를 요하는 제품에 사용할 수 있는 이점이 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시프트락 장치는 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 종래의 모든 솔레노이드 장치에 응용가능하며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형 실시는 본 발명의 범위에 속한다.
도 1은 종래의 솔레노이드 장치를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 솔레노이드 장치의 전원 차단 시의 상태를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 솔레노이드 장치의 전원 인가 시의 상태를 나타낸 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 솔레노이드 장치의 전원 차단 시에 작용되는 자기력선을 나타낸 개략도이다.
도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 솔레노이드 장치의 전원 인가 시에 작용되는 자기력선을 나타낸 개략도이다.
도 5는 자기장의 형성 시 분극되는 지점과 자기장 세기의 정도를 그래프로 나타낸 도면이다.
<본 발명의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 솔레노이드 장치 110: 케이스
113: 작동홀 120: 보빈
121: 이동홀 122: 코일
125: 완충부재 130: 플런저
131: 돌출부 132: 수용부
133: 걸림부 135: 상자성체
35: 영구자석 30: 시프트 레버 장치
P: 분극선

Claims (5)

  1. 내부 공간을 갖는 케이스;
    상기 케이스의 내부에 고정되어 구비되되, 내측의 이동홀에 분극선을 갖는 자기장이 형성되도록 선택적으로 전류가 흐르는 코일이 외부면에 권선되는 보빈; 및
    상기 보빈의 상기 이동홀에 이동가능하게 구비되되, 하부에 상기 분극선 측으로 이동되어 자기 평형으로 완충되는 상자성체가 구비되는 플런저를 포함하여 이루어지는 솔레노이드 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플런저의 하측에는 상기 전류가 차단되면 상기 상자성체가 복원되도록 자력이 작용되는 영구자석이 구비됨을 특징으로 하는 솔레노이드 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 플런저는 일체로 사출형성되되,
    상단부에 상기 보빈의 상단에 걸림되고 상기 케이스의 상부 공간에 완충되는 걸림부와,
    하단부에 상기 케이스의 하측으로 선택적으로 돌출되고 내폐된 돌출부와,
    내측에 상기 보빈의 길이에 대응되고 저면에 상기 상자성체가 삽입고정되는 수용부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 솔레노이드 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 보빈의 상단에는 상기 걸림부의 걸림으로 인한 충격을 완화하도록 상기 걸림부의 하면에 대응되는 연질의 완충부재가 구비됨을 특징으로 하는 솔레노이드 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 코일, 상기 상자성체 및 상기 영구자석는 자기의 극성이 동일하게 배치되되, 상기 영구자석이 상기 상자성체를 중심으로 상기 분극선과의 거리보다 먼 거리의 자력범위 내에 배치됨을 특징으로 하는 솔레노이드 장치.
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