KR20130046909A - 작동성능이 향상되는 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자기력을 발생하는 코어에 대하여 왕복 운동을 하는 아마추어를 개선하여 작동 안정성이 향상된 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명에 따른 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브는, 내부에 압력제어실이 형성되고, 압력제어실에서 외부로 이어지는 통로가 구비되는 챔버와, 자기력 형성 여부에 따라 상기 챔버에 대하여 왕복 운동하는 아마추어와, 상기 아마추어에 결합되어 아마추어의 왕복 운동에 따라 상기 통로에 밀착되거나 이격되어 통로를 개폐하는 밸브부재와, 전류의 공급 여부에 따라 여자되어 상기 아마추어를 수직한 직선의 방향으로 당기도록 자기력을 발생하는 코어와, 상기 코어의 말단에서 돌출되게 형성되어 아마추어를 당기는 방향에 수직한 방향으로 자기력을 발생하는 자기력 분산부 및 상기 아마추어 중 상기 코어의 말단과 밀착되거나 이격되는 부위에서 상기 자기력 분산부의 말단에 밀착되거나 이격되는 자기력 강화부를 포함한다.

Description

작동성능이 향상되는 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브{Purge control solenoid valve with improve the performance}

본 발명은 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자기력을 발생하는 코어에 대하여 왕복 운동을 하는 아마추어를 개선하여 작동 안정성이 향상된 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.

퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브(Purge Control Solenoid Valve, 이하 'PCSV'라 함)는 흡입매니폴드와 캐니스터 사이에 위치하며 캐니스터에 포집된 연료 증발가스를 제어하는 밸브이다.

연료탱크에서 발생되는 가솔린 증발가스를 캐니스터에 포집하였다가 각 센서(수온센서, 산소센서)의 정보를 수집한 ECU의 판단에 의하여 상기 PCSV를 작동시켜 포집된 가스를 서지탱크로 유입시켜 연소를 시킴으로서 유해가스가 대기로 방출되는 것을 방지한다.

상기 PCSV는 컴퓨터에 의해 듀티 제어하는 방식과 흡입 매니폴드의 부압과 ECU에 의하여 ON/OFF 제어되는 방식이 있으며, 엔진의 냉각수 온도가 낮거나 공전시에는 닫히고, 반대로 엔진이 정상온도로 작동시에는 밸브를 열어서 캐니스터에 포집된 가솔린 증발가스를 흡기매니폴드로 보낸다.

일반적으로 상기 PCSV는 코어의 자기력에 의하여 아마추어가 상, 하로 승하강 운동함에 따라 밸브가 열리거나 닫히게 되는데, 이 때 밸브에 가솔린 증발가스가 증착되거나, 또는 점성의 이물질이 유입되어 아마추어의 승하강 운동성능이 저하되어 유해가스의 차단 및 흡기매니폴드로 가솔린 증발가스의 이송에 문제가 발생할 수 있다.

이와 관련한 기술로는 국내 등록특허 제0337633호가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 상기 PCSV의 아마추어를 개선하여 상기 아마추어와 코어 사이에 작용하는 힘을 향상시킴으로써 작동 안정성이 향상된 PCSV를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명에서 자기력을 향상하는 자기력 강화부가 아마추어에 일체로 형성되어 다른 구성의 추가 없이 간단한 구성만으로 자기력을 향상하는 PCSV를 제공하는데 있다.

상기한 과제를 해결하기 위하여,

본 발명은 내부에 압력제어실이 형성되고, 압력제어실에서 외부로 이어지는 통로가 구비되는 챔버와, 자기력 형성 여부에 따라 상기 챔버에 대하여 왕복 운동하는 아마추어와, 상기 아마추어에 결합되어 아마추어의 왕복 운동에 따라 상기 통로에 밀착되거나 이격되어 통로를 개폐하는 밸브부재와, 전류의 공급 여부에 따라 여자되어 상기 아마추어를 수직한 직선의 방향으로 당기도록 자기력을 발생하는 코어와, 상기 코어의 말단에서 돌출되게 형성되어 아마추어를 당기는 방향에 수직한 방향으로 자기력을 발생하는 자기력 분산부 및 상기 아마추어 중 상기 코어의 말단과 밀착되거나 이격되는 부위에서 상기 자기력 분산부의 말단에 밀착되거나 이격되는 자기력 강화부를 포함한다.

상기 코어와 아마추어 간에 작용하는 자기력을 증대하기 위한 일 실시예로서, 상기 자기력 강화부가 상기 아마추어 내주면의 하부에 상기 자기력 분산부에 대응되게 단턱이 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 코어와 아마추어 간에 작용하는 자기력을 증대하기 위한 다른 실시예로는, 상기 자기력 강화부가 상기 아마추어 내주면의 하부에서 돌출형성되어 상기 자기력 분산부의 말단에 밀착되거나 이격되는 플랜지 형상인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 아마추어가 코어에 밀착된 상태에서 상기 코어의 자기력 분산부와 자기력 강화부가 서로 0.059 내지 0.25mm 만큼 이격되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 과제의 해결 수단에 의하여 본 발명의 PCSV는 코어와 아마추어 사이에 작용하는 자기력이 향상되어 상기 PCSV의 작동 안정성이 향상되는 효과가 있다.

그리고 자기력의 향상에 따라 PCSV의 내구성이 향상되는 효과도 있다.

또한, 상기 아마추어가 코어에 밀착된 상태에서 상기 자기력 분산부와 자기력 강화부가 서로 접촉되지 않고 이격되게 설치되어 PCSV의 개폐 동작 중 소음이 저감되는 효과도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브의 내부를 개략적으로 도시한 단면도.
도 2는 밸브가 폐쇄된 상태에서 자기력 강화부의 일 실시예를 도시한 도면.
도 3은 밸브가 개방된 상태에서 자기력 강화부의 일 실시예를 도시한 도면.
도 4는 밸브가 폐쇄된 상태에서 자기력 강화부의 다른 실시예를 도시한 도면.
도 5는 밸브가 개방된 상태에서 자기력 강화부의 다른 실시예를 도시한 도면.
도 6은 자기력 강화부가 구비된 밸브와 미비한 밸브의 아마추어 스트로크에 따른 자기력의 그래프를 도시한 도면.

이하, 첨부된 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 작동성능이 향상되는 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브(1)에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브의 내부를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2는 밸브가 폐쇄된 상태에서 자기력 강화부의 일 실시예를 도시한 도면이며, 도 3은 밸브가 개방된 상태에서 자기력 강화부의 일 실시예를 도시한 도면이고, 도 4는 밸브가 폐쇄된 상태에서 자기력 강화부의 다른 실시예를 도시한 도면이며, 도 5는 밸브가 개방된 상태에서 자기력 강화부의 다른 실시예를 도시한 도면이고, 도 6은 자기력 강화부가 구비된 밸브와 미비한 밸브의 아마추어 스트로크에 따른 자기력의 그래프를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면 상기 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브(1)의 내부에는 압력제어실(120)이 형성되고 압력제어실(120)에서 외부로 이어지는 통로(110)가 구비되는 챔버(100)와, 자기력 형성 여부에 따라 상기 챔버(100)에 대하여 왕복 운동하는 아마추어(200)와, 상기 아마추어(200)에 결합되어 아마추어(200)의 왕복 운동에 따라 상기 통로(110)에 밀착되거나 이격되어 통로(110)를 개폐하는 밸브부재(300)와, 전류의 공급 여부에 따라 여자되어 상기 아마추어(200)를 수직한 직선의 방향으로 당기도록 자기력을 발생하는 코어(400)와, 상기 코어(400)의 말단(420)에서 돌출되게 형성되어 아마추어(200)를 당기는 방향에 수직한 방향으로 자기력을 발생하는 자기력 분산부(500) 및 상기 아마추어(200) 중 상기 코어(400)의 말단(420)과 밀착되거나 이격되는 부위에서 상기 자기력 분산부(500)의 말단(510)에 밀착되거나 이격되는 자기력 강화부(600)를 포함한다.

상기 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브(1)는 자동차의 ECU에 연결되는 단자(11)가 외부에 형성되는 밸브케이싱(10)과 상기 ECU가 연결되고, ECU의 입력 신호에 따라 상기 코어(400)에 전류가 공급되어 자기력이 발생된다. 그리고 상기 밸브케이싱(10)의 내부에서 상기 아마추어(200)를 기준으로 하여 양측에는 압력제어실(120)과 상기 압력제어실(120)에서 외부로 이어지는 통로(110)가 형성되는 챔버(100)가 구비되며, 밸브케이싱(10)의 외부에는 연료 증발가스가 포집되는 캐니스터에서 상기 챔버(100)의 내부로 이어져서 연료 증발가스가 유입되는 유입관(12)이 설치된다.

또한, 상기 챔버(100)의 압력제어실(120)의 말단은 연료 증발가스를 흡기매니폴드로 공급하는 배기관(13)이 설치된다.

즉, 상기 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브(1)는 크게 아마추어(200)와 코일(430)을 포함하는 구동모듈(A)과, 상기 밸브케이싱(10)에 결합되어 유입구와 배기구 및 유입구에서 배기구를 연결하는 통로(110)로 구성되는 챔버(100)를 포함하는 니플모듈(B)로 구성된다.

도 2 내지 도 4를 참조하여 상기 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브(1)의 상세구조를 설명하면, 상기 밸브케이싱(10)은 내부에 중앙을 관통게 형성되는 안내공(14)이 형성되며, 상기 안내공(14)의 하부에는 전류의 공급에 따라 자기력을 발생하는 코어(400)가 설치된다.

상기 코어(400)의 말단(420)에는 상방으로 돌출되게 형성되어 아마추어(200)를 당기는 방향에 수직한 방향으로 자기력을 발생하는 자기력 분산부(500)가 형성된다.

상기 코어(400)의 말단 중앙에는 함몰부(410)가 형성되어 코어(400)에 의해 당겨진 아마추어(200)를 원위치 시키는 복귀스프링(700)이 안착된다.

상기 아마추어(200)는 상기 안내공(14)의 상부로 삽입되어 코어(400)의 자기력에 의하여 왕복운동을 하게 되며, 상기 안내공(14)의 내벽은 아마추어(200)의 왕복운동을 안내하게 된다.

상기 아마추어(200)는 내부에 공간부(210)가 형성되고, 그 하부가 개방되게 형성되어 상기 함몰부(410)에 안착된 스프링의 상부가 공간부(210)에 삽입되어 상기 아마추어(200)를 상방으로 밀어내며 지지하게 된다.

그리고 아마추어(200)의 하단(220)은 상기 코어(400)의 말단(420)과 마주보게 위치하며, 상기 자기력 분산부(500)는 상기 함몰부(410)의 외주연을 따라 형성되는 환형의 돌기 형상으로서, 상기 자기력 분산부(500)의 외경이 상기 아마추어(200)의 내경보다 작게 형성된다.

즉, 상기 코어(400)에 전류가 공급되어 자기력이 발생하여 상기 아마추어(200)가 코어(400)의 말단(420)에 밀착되면 상기 자기력 분산부(500)는 아마추어(200)의 공간부(210)에 삽입되는 형상이 되는 것이다.

상기 아마추어(200)는 그 상부가 상기 안내공(14)의 상부로 일부가 돌출되고, 돌출되는 아마추어(200)의 상단에는 상기 통로(110)를 개폐하는 밸브부재(300)가 구비된다.

바람직하게는 상기 아마추어(200)의 상단면이 상기 안내공(14)보다 더 큰 직경을 가지도록 하여 아마추어(200)의 왕복 이동거리를 제한하는 것이 바람직하다.

상기 밸브부재(300)는, 상기 통로(110)의 둘레에 상응하는 돌기가 형성된 탄성체이거나, 또는 상기 통로(110)보다 큰 직경의 구슬 등이 이용될 수 있으며, 이는 이미 널리 공지된 기술로서 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 상기 코어(400)의 말단(420)에 대하여 밀착되거나 이격되는 아마추어(200)의 하단(220)에는 상기 자기력 분산부(500)의 말단(510)에 대하여 밀착되거나 이격되는 자기력 강화부(600)가 구비된다.

도 2 및 도 3을 참조하여, 상기 자기력 강화부(600)의 일 실시예를 설명하면, 상기 자기력 강화부(600)는 상기 아마추어(200)의 내주면 하부가 상기 자기력 분산부(500)에 대응되는 단턱으로 형성된다.

즉, 상기 코어(400)에 전류가 공급되어 아마추어(200)를 잡아당기면, 아마추어(200)의 하단(220)은 코어(400)의 말단(420)에 밀착되고, 상기 자기력 분산부(500)는 턱지게 형성되는 자기력 강화부(600)에 맞물리는 상태로 밀착된다.

도 4 및 도 5를 참조하여, 상기 자기력 강화부(600)의 다른 실시예를 설명하면, 상기 자기력 강화부(600)는 상기 아마추어(200)의 내주면 하부에서 돌출되게 형성되어 상기 자기력 분산부(500)의 말단(510)에 밀착되거나 이격되는 플랜지 형상으로 구비된다.

즉, 상기 코어(400)에 전류가 공급되어 아마추어(200)를 잡아당기면, 상기한 자기력 강화부(600)의 일실시예와 마찬가지로 아마추어(200)의 하단(220)은 코어(400)의 말단(420)에 밀착된다. 그리고 상기 자기력 분산부(500)는 아마추어(200)의 공간부(210) 내벽을 따라 환형의 띠 형상으로 돌출되어 상기 자기력 분산부(500)의 말단에 밀착된다.

상기 자기력 강화부(600)의 일 실시예와 다른 실시예에서 자기력 분산부(500)와 자기력 강화부(600)가 서로 밀착된다는 표현을 사용했으나, 바람직하게는 아마추어(200)의 하단(220)과 코어(400)의 말단(420)은 서로 맞닿도록 밀착되는 것이고, 상기 자기력 분산부(500)의 말단(510)과 자기력 강화부(600)는 소정의 거리로 이격되어 근접하도록 밀착된다.

본 발명에서는 상기 자기력 분산부(500)의 말단(510)과 자기력 강화부(600)가 서로 근접했을 때 이격된 거리(l)가 0.059 내지 0.25m 이내가 되도록 한다.

상기 자기력 분산부(500)의 말단(510)과 자기력 강화부(600) 사이의 이격거리(l)가 0 내지 0.059mm 미만일 경우에는 상기 코어(400)에 전류가 공급될 시 자기력이 과도하게 증폭되어 아마추어(200)와 코어(400) 및 자기력 강화부(600)와 자기력 분산부(500) 간에 부딪히는 소음이 발생 할 수 있다.

그리고 자기력 분산부(500)의 말단(510)과 자기력 강화부(600) 사이의 이격거리(l)가 0.25mm를 초과할 경우에는 자기력 증폭의 효과가 미미해지는 문제가 있다.

이하, 상기한 구성에 의한 본 발명에 따른 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브(1)의 작용을 설명하면 하기와 같다.

상기 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브(1)의 작용은 자동차의 엔진과 더불어 자동차를 제어하는 ECU를 통하여 이루어지는데, 캐니스터에 연료 증발가스가 충분히 포집되면 이를 감지하여 ECU에서 챔버(100)의 통로(110)를 개방하도록 밸브케이싱(10)에 연결된 단자(11)를 통하여 전류를 공급한다.

이로 인하여 상기 밸브케이싱(10) 내부에 설치되는 코어(400), 더욱 상세하게는 보빈에 권취된 코일(430)이 여자되어 코어(400)에 자기력이 생성된다. 그러면 코어(400)의 함몰부(410)와 아마추어(200)의 공간부(210)에 설치되는 복귀스프링(700)으로 인하여 통로(110)를 폐쇄하도록 상승되었던 아마추어(200)가 상기 복귀스프링(700)을 압축하면서 상기 코어(400)의 자기력에 의하여 하강하게 된다.

이 때, 상기 아마추어(200)에 작용하는 코어(400)의 자기력은 아마추어(200)의 스트로크가 증가되더라도 급격히 증가되지 않는다.

이는 코어(400)의 말단(420)에 돌출되게 형성되는 자기력 분산부(500)가 코어(400)의 공간부(210)에 삽입되어 공간부(210)의 내벽이 자기력의 영향을 받게 되어 코어(400)의 말단(420)과 아마추어(200)의 하단(220) 사이에 작용하는 아마추어(200)의 왕복 운동 방향에 수평한 방향으로 발생하는 자기력 및 자기력 분산부(500)의 말단(510)과 자기력 강화부(600) 사이에 발생하는 자기력의 방향과, 상기 아마추어(200)의 공간부(210)로 삽입되는 자기력 분산부(500)의 외주면과 아마추어(200)의 내주면 사이에 발생하는 자기력의 방향이 서로 수직하게 직교함으로써 힘이 분산되기 때문이다.

그러므로 자기력으로 인하여 코어(400)에 점점 밀착되는 아마추어(200)에 대한 급격한 자기력 증가 현상을 완화시킬 수 있어 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브(1)의 동작 소음을 저감시킨다.

한편, 연료 증발가스가 아마추어(200)의 주위에 증착되거나, 또는 점착성 이물질을 혼입으로 인하여 상기 안내공(14)의 내벽과 아마추어(200)의 외주면 사이에 마찰력이 커지게 되어 아마추어(200)의 왕복 운동이 원활하지 않게 되어 밸브(1)의 개폐 동작이 되지 않는 문제가 발생할 수 있으나, 본 발명은 상기 자기력 강화부(600)가 구비됨으로써 도 6의 그래프에서 확인할 수 있는 바와 같이, 동일한 전류가 흐르는 코어(400)에서 더 큰 자기력을 생성할 수 있음으로 인하여 밸브(1)의 일정한 동작 안정성을 기대할 수 있는 효과가 있다.

즉, 도 6의 그래프에서 확인할 수 있는 바와 같이, 아마추어(200)의 스트로크가 0에 가까워지면 실시예1 및 실시예2와 같이 자기력 강화부(600)가 구비된 아마추어(200)에 작용하는 자기력은 약 26N 이고, 자기력 강화부(600)가 구비되지 않은 개선전의 아마추어(200)에 작용하는 자기력은 약 19.5N임을 알 수 있다.

그리고 아마추어(200)의 스트로크가 증가됨에 따라 아마추어(200)에 작용하는 자기력이 감소하여 아마추어(200)의 스트로크가 1.0mm일 때, 자기력 강화부(600)가 구비된 실시예1 및 실시예2에 따른 아마추어(200)에 작용하는 자기력은 약 5.5N 이고, 자기력 강화부(600)가 구비되지 않은 개선전의 아마추어(200)에 작용하는 자기력은 약 4N 으로 본 발명에 따른 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브(1)의 자기력이 더 큰 것을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브(1)를 이용함으로써, 부품수의 증가 없이 동일한 전류를 이용하여 아마추어(200)를 왕복 운동시키기 위한 더 큰 힘을 생성할 수 있고, 이로 인하여 밸브(1)의 일정한 동작 안정성과 밸브(1) 내구성의 증대를 도모할 수 있는 이점이 있다.

본 발명의 권리는 상기한 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

1 : 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브
10 : 밸브케이싱 11 : 단자
12 : 유입관 13 : 배기관
14 : 안내공
100 : 챔버 110 : 통로
120 : 압력제어실 200 : 아마추어
210 : 공간부 220 : 아마추어의 하단
300 : 밸브부재 400 : 코어
410 : 함몰부 420 : 코어의 말단
430 : 코일 500 : 자기력 분산부
510 : 자기력 분산부의 말단 600 : 자기력 강화부
700 : 복귀스프링
A : 구동모듈 B : 니플모듈

Claims (5)

1. 내부에 압력제어실이 형성되고, 압력제어실에서 외부로 이어지는 통로가 구비되는 챔버;
   자기력 형성 여부에 따라 상기 챔버에 대하여 왕복 운동하는 아마추어;
   상기 아마추어에 결합되어 아마추어의 왕복 운동에 따라 상기 통로에 밀착되거나 이격되어 통로를 개폐하는 밸브부재;
   전류의 공급 여부에 따라 여자되어 상기 아마추어를 수직한 직선의 방향으로 당기도록 자기력을 발생하는 코어;
   상기 코어의 말단에서 돌출되게 형성되어 아마추어를 당기는 방향에 수직한 방향으로 자기력을 발생하는 자기력 분산부; 및
   상기 아마추어의 내주면에 형성되어 상기 자기력 분산부의 말단에 밀착되거나 이격되는 자기력 강화부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 작동성능이 향상되는 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 자기력 강화부는,
   상기 아마추어 내주면의 하부가 상기 자기력 분산부에 대응되게 형성되는 단턱인 것을 특징으로 하는 작동성능이 향상되는 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 자기력 강화부는,
   상기 아마추어 내주면의 하부에서 돌출되게 형성되어 상기 자기력 분산부의 말단에 밀착되거나 이격되는 플랜지 형상인 것을 특징으로 하는 작동성능이 향상되는 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 아마추어가 코어에 밀착된 상태에서 상기 자기력 분산부와 자기력 강화부가 서로 접촉되지 않고 이격되는 것을 특징으로 하는 작동성능이 향상되는 퍼지컨트롤 솔레노이드 밸브.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 자기력 분산부와 자기력 강화부 사이의 이격 거리는 0.059 내지 0.25mm인 것을 특징으로 하는 작동성능이 향상되는 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브.

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