KR20170043244A

KR20170043244A - 유량제어 솔레노이드 밸브 구조체

Info

Publication number: KR20170043244A
Application number: KR1020150142738A
Authority: KR
Inventors: 김형준; 김영근; 이민수; 이동헌; 김나영
Original assignee: 주식회사 현대케피코
Priority date: 2015-10-13
Filing date: 2015-10-13
Publication date: 2017-04-21
Also published as: KR101730809B1

Abstract

본 발명은 유량제어 솔레노이드 밸브에 관한 것으로 더욱 상세하게는 변속기 쿨링 유량제어용 솔레노이드 밸브에 관한 것으로서, 스풀 밸브와 볼 밸브가 통합되어 볼 밸브 제어를 통해 스풀 밸브의 스풀을 제어하여 대유량 제어를 가능하게 하는 기술이다. 더욱 상세하게는 종래의 압력차를 이용한 방식이 아닌 스풀 양단에 동일한 압력이 걸렸을 때 스풀 양단의 면적 차이를 이용하여 밸브에 의해 스풀 일측의 압력이 낮아지면 유로가 개방되는 유량제어 솔레노이드 밸브에 관한 기술이다.

Description

유량제어 솔레노이드 밸브 구조체 {Flow control solenoid valve structure}

본 발명은 유량제어 솔레노이드 밸브에 관한 것으로 더욱 상세하게는 변속기 쿨링 유량제어용 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.

최근 연비향상을 위해 변속기는 점차 단수가 높아지는 추세이다. 때문에 솔레노이드 밸브도 대유량을 제어할 필요가 있다. 종래에는 스풀의 일단과 타단의 압력차를 이용하여 유로를 차단하는 방식을 사용하였다. 그러나 종래의 방식의 경우 스풀 양단에서 동일한 면적에 압력을 받기 때문에 스풀에 별도의 유체실이 형성되어야 하고 이에 따라 스풀의 형상이 복잡해지는 등의 문제가 있었다.

본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로 대유량을 제어하는 솔레노이드 밸브의 스풀의 작동성을 향상시켜 제어성능의 향상을 도모하는 유량제어 솔레노이드 밸브를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

본 발명의 일실시예에 의한 유량제어 솔레노이드 밸브는 밸브블럭, 스풀, 제어밸브 등을 포함한다.

밸브블럭은, 공급포트, 일측이 공급포트와 연통되는 소경부와 소경부의 타측과 연결된 대경부를 가지는 제1중공부를 포함한다.

또한, 밸브블록은 제1중공부와 연결 형성된 제어밸브 삽입부, 소경부에 형성된 제1제어포트, 상기 제어밸브 삽입부에 형성된 제2제어포트를 포함한다.

스풀은 밸브블럭의 제1 중공부 내에 설치된다. 그리고, 스풀은 일단이 제1중공부의 소경부 내부와 연통하는 제2중공부를 포함한다. 또한, 스풀은 제2중공부와 제1제어포트를 연통시키는 스풀관통홀, 제2중공부의 타단과 제1중공부의 대경부 내부를 연통시키는 오리피스통로를 포함하고, 일측에 대경부에 위치되는 확경부가 형성되며 제1중공부 내에서 유압 작용에 따라 슬라이딩 될 수 있다.

제어밸브는 제어밸브 삽입부에 삽입되며, 플랜지와 솔레노이드 작동부를 포함하여 구성된다. 이러한 제어밸브는 솔레노이드 작동에 따라 제1중공부의 대경부와 제2제어포트를 연통 또는 차단시키는 역할을 한다.

플랜지는, 일단에 제1중공부와 연통하는 유입포트, 유입포트와 연통 형성된 볼시트, 볼시트와 연결된 보어, 보어와 제2제어포트를 연통시키는 관통홀을 포함한다.

솔레노이드 작동부는 볼시트에 안착되어 보어의 일단을 개방 또는 폐쇄하는 볼을 포함한다.

그리고, 솔레노이드 작동부는 솔레노이드 작동에 따라 상기 볼을 상기 볼시트로 부터 이탈시키도록 작동될 수 있다.

또한, 솔레노이드 작동부는 플랜지의 유입포트에 설치된 디스크 필터를 포함할 수 있다.

더 나아가서, 솔레노이드 작동부는 디스크 필터 및 볼시트 사이에 설치된 디스크 스프링을 추가로 포함할 수 있다.

플랜지 외주면과 상기 제어밸브 삽입부 내주면 사이에는 실링수단이 추가로 포함될 수 있다.

실링수단은 제2제어포트 위치와 제1중공부 사이에서 플랜지 외주면에 설치된 제1오링과 제2제어포트의 오일이 밸브 블록 외부로 유출되지 않도록 플랜지 외주면에 설치된 제2오링을 포함한다.

또한, 제1제어포트 및 제2제어포트로부터 유입된 오일이 합쳐지도록, 밸브 블럭은 제1제어포트 및 제2제어포트가 병렬로 연결된 직선 유로를 더 포함한다.

한편, 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따르면 유량제어 솔레노이드 밸브는 밸브블록, 스풀, 및 제어밸브를 포함하되, 상기 스풀은 제1중공부에 슬라이딩 가능하게 설치되고, 공급포트로부터 유입된 오일의 압력을 받는 면적들로 구성된 제1유압면적, 제1유압면적보다 큰 면적을 가지며 제1유압면적에 작용되는 압력 방향과 반대 방향의 유압을 받는 제2유압면적, 공급포트와 제1제어포트 사이를 연통시키는 제1유로, 공급포트와 상기 제어밸브 삽입부 사이를 연통시키는 제2유로를 포함하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 의한 유량제어 솔레노이드 밸브에 따르면, 스풀 밸브와 볼 밸브가 통합되어 볼 밸브 제어를 통해 스풀 밸브의 스풀을 제어하여 대유량 제어를 가능한 효과가 있다. 특히, 종래의 압력차를 이용한 방식이 아닌 면적차를 이용하여 유체의 동일한 압력으로 볼의 개폐를 통해 스풀을 제어하여 대유량 제어가 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유량제어 솔레노이드 밸브를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유량제어 솔레노이드 밸브가 OFF된 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유량제어 솔레노이드 밸브가 ON된 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유량제어 솔레노이드 밸브의 스풀을 확대한 도면이다.

이하 첨부된 도면을 바탕으로 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하고자 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유량제어 솔레노이드 밸브를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하여 설명한다.

유량제어 솔레노이드 밸브는 밸브블록(170)을 포함한다. 밸브블록(170)은 공급포트(100), 일측이 공급포트(100)와 연통되는 소경부(110)와 소경부(110)의 타측과 연결된 대경부(120)를 가지는 제1중공부(100, 110, 120)를 포함한다. 제1중공부(100, 110, 120)는 밸브블록의 일측에 형성된 공급포트(100)와 소경부(110), 대경부(120)가 순서대로 형성된 것일 수 있다. 또한, 밸브블록(170)은 제1중공부(100, 110, 120)와 연결 형성된 제어밸브 삽입부(140), 소경부(110)에 형성된 제1제어포트(150), 제어밸브 삽입부(140)에 형성된 제2제어포트(160)를 포함한다.

공급포트(100)와 소경부(110) 그리고 대경부(120)는 일렬로 형성되어 연통되며, 제1제어포트(150)는 소경부(110)의 외주면 일측에 수직으로 형성되어 연통된다. 또한 제2제어포트(160)는 대경부(120)의 외주면 일측에 수직으로 형성되어 연통된다. 본 실시예에서는 제2제어포트(160)가 대경부(120) 외주면에 대해 수직으로 형성되지만, 다른 실시예에서는 경사지도록 형성될 수도 있다.

스풀(210)은 일단이 제1중공부(100, 110, 120)의 소경부(110) 내부와 연통하는 제2중공부(180)를 포함한다. 또한, 스풀(210)은 제2중공부(180)와 제1제어포트(150)를 연통시키는 스풀관통홀(185), 제2중공부(180)의 타단과 제1중공부(100, 110, 120)의 대경부(120) 내부와 연통시키는 오리피스통로(190)를 포함한다. 그리고, 스풀(210)은 대경부(120)에 위치되는 확경부(200)가 형성되며 제1중공부(100, 110, 120) 내에서 유압 작용에 따라 슬라이딩된다.

스풀(210)의 제2중공부(180)는 공급포트(100)로부터 유입되는 유체가 유입될 수 있도록 일단이 개방된 형상이다. 또한, 스풀(210)의 타단에는 제2중공부(180)와 밸브블록(170)에 형성된 대경부(120)와 연통하는 오리피스통로(190)가 형성된다. 오리피스통로(190)는 제2중공부(180)의 길이방향으로 형성되며, 직경은 제2중공부(180)보다 작게 형성된다. 오리피스통로(190)을 통해 유체가 대경부(120)로 유입되어 대경부(120)을 채운다.

대경부(120)의 유체는 후술하는 볼(290)의 이동에 의해 볼시트(240)의 관통홀이 개방됨에 따라 제2제어포트(160)를 통해 토출되며, 이때, 오리피스통로(190)의 열림양으로 인한 유량은 볼(290)과 볼시트(240)로 만들어지는 열림양으로 만들어지는 유량보다 작게 설계될 수 있다.

제어밸브(220)는 제어밸브 삽입부에 삽입되며, 솔레노이드 작동에 따라 제1중공부(100, 110, 120)의 대경부(120)와 제2제어포트(160)를 연통 또는 차단시킨다.

그리고, 제어밸브(220)는 일단에 제1중공부(100, 110, 120)와 연통하는 유입포트(230), 유입포트(230)와 연통 형성된 볼시트(240), 볼시트(240)와 연결된 보어(250), 보어(250)와 제2제어포트(160)를 연통시키는 관통홀(270)을 가지는 플랜지(280)를 포함한다.

제어밸브 삽입부(140)는 밸브블록(170)의 제1중공부(100, 110, 120)의 타측에 형성되며 더욱 상세하게는 대경부(120)의 타측에 대경부(120)의 직경보다 더 큰 직경으로 형성된다.

솔레노이드 작동부(300)는 볼시트(240)에 안착되어 보어(250)의 일단을 개방 또는 폐쇄하는 볼(290)을 포함한다.

이러한 솔레노이드 작동부는 보빈, 코일, 아마추어 커넥터 삽입부 그리고 하우징을 포함할 수 있다.

또한, 솔레노이드 작동부(300)는 솔레노이드 작동에 따라 볼(290)을 볼시트(240)로부터 이탈시키도록 작동한다.

그리고, 솔레노이드 작동부(300)는 플랜지(280)의 유입포트(230)에 설치된 디스크 필터(310)를 포함한다. 디스크 필터(310)는 밸브블록(170)으로부터 유입되는 유체에 남아있을 수 있는 금속파편이나, 이물질을 걸러주어 자력을 통해 제어되는 솔레노이드 작동부(300)가 손상되지 않도록 할 수 있다.

솔레노이드 작동부(300)는 디스크 필터(310) 및 볼시트(240) 사이에 설치된 디스크 스프링(320)을 추가로 포함할 수 있다.

디스크 스프링(320)은 보어(250)에 의해 유입포트(230) 방향으로 전진한 볼(290)이 볼시트(240)로 돌아올 수 있도록 하는 역할을 수행한다.

솔레노이드 작동부(300)는 플랜지(280) 외주면과 제어밸브 삽입부(140) 내주면 사이를 실링하는 실링수단(330)이 포함된다.

실링수단(330)은 제2제어포트(160) 위치와 제1중공부(100, 110, 120) 사이에서 플랜지(280) 외주면에 설치된 제1오링(331)을 포함한다.

또한, 실링수단(330)은 제2제어포트(160)의 오일이 밸브블록(170) 외부로 유출되지 않도록 플랜지(280) 외주면에 설치된 제2오링(332)을 포함한다.

실링수단(330)은 본 실시 예에서 제1오링(331)과 제2오링(332)으로 실링을 할 수 있으나 플랜지(280)와 제어밸브 삽입부(140)의 간극을 작게 구성한다면, 실링수단(330)은 필요하지 않을 수도 있다.

또한, 제1제어포트(150) 및 제2제어포트(160)로부터 유입된 오일이 합쳐지도록, 밸브블록(170)은 제1제어포트(150) 및 제2제어포트(160)가 병렬로 연결된 직선 유로를 더 포함한다.

직선유로(340)는 밸브블록(170)의 하부에 형성되고 제1중공부(100, 110, 120)와 평행하게 형성될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유량제어 솔레노이드 밸브가 OFF된 상태를 도시한 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유량제어 솔레노이드 밸브가 ON된 상태를 도시한 도면이다.

도 2 내지 도 3을 참조하여 유량제어 솔레노이드 밸브가 구동되는 원리를 설명한다.

먼저 스풀(210)은 도 2에 도시된 바와 같이 OFF상태에서는 밸브블록(170)의 대경부(120)와 소경부(110)가 연결되는 걸림턱(a)에 위치된다. 스풀(210)은 외주면에 스풀관통홀(185)이 복수개로 형성되어 있으며 스풀관통홀(185)은 OFF상태 일 때 제1제어포트(150)와 어긋나 있어 스풀(210)의 제2중공부(180)로 유입된 유체가 스풀관통홀(185)을 통해 제1제어포트(150)로 빠져나가지 못하게 된다. 제1제어포트(150)로 빠져 나가지 못한 유체는 스풀(210)에 형성된 오리피스통로(190)를 거쳐 제어밸브(220)로 이동하게 된다. Off상태에서 제어밸브(220)는 볼(290)에 의해 유입포트(230)가 막혀있고, 제어밸브(220)에 형성된 관통홀(270)로 유체가 유입되지 못하면서 스풀(210)은 일단부와 타단부의 면적차에 의해 움직이지 않게 된다. 스풀(210)의 면적차에 의해 동작되는 원리는 후술한다.

반면에 ON상태에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 밸브블록(170)의 대경부(120)와 소경부(110)가 연결되는 걸림턱(a)에 위치된 스풀(210)이 솔레노이드 작동부(300) 방향으로 움직이게 된다. 스풀은 OFF상태에서 스풀(210)의 일단과 타단의 면적차에 의해 스풀(210)이 솔레노이드 작동부(300) 방향으로 움직이지 않게 되는데 솔레노이드 작동부(300)의 전원이 ON되면서 아마추어가 볼(290)을 밀게 된다. 아마추어에 의해 밀린 볼(290)이 볼시트(240)로부터 이탈되면서 유입포트(230)가 개방되고, 오리피스통로(190)를 통해 유입되어 대경부(120)에 있던 유체가 유입포트(230)를 통과하여 관통홀(270)을 통해 제2제어포트(160)으로 토출되면서 압력이 낮아지고 스풀(210)은 솔레노이드 작동부(300) 방향으로 이동하게 된다. 스풀(210)이 이동하게 되면 스풀관통홀(185)과 밸브블록(170)에 형성된 제1제어포트(150)가 연통되며 유체가 제1제어포트(150)를 통해 토출되게 된다. 즉, 유체는 제1제어포트(150) 및 제2제어포트(160)로 토출되게 된다. 따라서, ON상태가 되면 유체는 제1제어포트(150)와 제2제어포트(160)를 통해 동시에 토출되기 때문에 신속한 유량공급을 달성할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유량제어 솔레노이드 밸브의 스풀을 확대한 도면이다. 도 4를 참조하여 스풀 양단의 면적차에 의한 유량제어 솔레노이드 밸브의 구동원리를 설명하고자 한다.

밸브블록(170)에 형성된 공급포트(100)로 유입되는 유체는 일정한 압력을 가지고 있다. 유체는 스풀(210)의 일단에 압력이 작용하고 있다. 압력은 (A)와 (B)에 동일한 압력이 걸린다. 실시 예에 따라서 (A)와 (B)는 OFF상태일 때 스풀이 제어밸브(220) 방향으로 움직이지 않도록 (A)와 (B)의 면적이 동일하거나 (B)의 면적이 더 넓은 것이 바람직 할 수 있다. 실시 예에 따라 오리피스통로(190)의 열림양으로 인한 유량은 볼(290)과 볼시트(240)로 만들어지는 열림양으로 만들어지는 유량보다 작게 설계될 수 있다.

그러나 스풀(210)은 상기에서 언급한 바와 같이 보어(250)에 의해 볼(290)이 열리지 않으면 유체는 플랜지(280)에 형성된 제2제어포트(160)로 유체가 빠져나가지 못하고 밸브블록(170)의 대경부(120)에 고이게 된다. 이때 유체는 스풀(210)의 타단에 압력을 가하게 된다. 즉 스풀(210)의 일단에 가해진 압력과 타단에 가해진 압력은 일정하지만 스풀(210)은 솔레노이드 작동부(300)가 OFF상태일 때는 스풀(210)의 타단(B)이 스풀(210)의 일단(A)보다 면적이 더 넓기 때문에 오리피스통로(190)를 통해 유입된 유체는 스풀(210)의 타단을 밀면서 스풀(210)이 솔레노이드 작동부(300) 방향으로 이동하지 못하게 된다. 반대로 솔레노이드 작동부(300)에 위치된 볼(290)이 열리게 되면 대경부(120)에 고여있던 유체가 플랜지(280)에 형성된 제2제어포트(160)로 빠져나가면서 스풀(210)의 타측(B)에 작용된 압력이 낮아지고 스풀(210)은 일단(A)에 작용한 압력으로 인해 솔레노이드 작동부(300) 방향으로 이동하게 된다.

100: 공급포트
110: 소경부
120: 대경부
100, 110, 120: 제1중공부
140: 제어밸브 삽입부
150: 제1제어포트
160: 제2제어포트
170: 밸브블록
180: 제2중공부
185: 스풀관통홀
190: 오리피스통로
200: 확경부
210: 스풀
220: 제어밸브
230: 유입포트
240: 볼시트
250: 보어
270: 관통홀
280: 플랜지
290: 볼
300: 솔레노이드 작동부
310: 디스크필터
320: 디스크 스프링
330: 실링수단
331: 제1오링
332: 제2오링
340: 직선유로

Claims

공급포트, 일측이 상기 공급포트와 연통되는 소경부와 상기 소경부의 타측과 연결된 대경부를 가지는 제1중공부, 상기 제1중공부와 연결 형성된 제어밸브 삽입부, 상기 소경부에 형성된 제1제어포트, 상기 제어밸브 삽입부에 형성된 제2제어포트를 포함하는 밸브 블록;
일단이 상기 제1중공부의 소경부 내부와 연통하는 제2중공부, 상기 제2중공부와 상기 제1제어포트를 연통시키는 스풀관통홀, 상기 제2중공부의 타단과 상기 제1중공부의 대경부 내부와 연통시키는 오리피스통로를 포함하고, 일측에 상기 대경부에 위치되는 확경부가 형성되며 상기 제1중공부 내에서 유압 작용에 따라 슬라이딩 되는 스풀; 및
상기 제어밸브 삽입부에 삽입되며, 솔레노이드 작동에 따라 상기 제1중공부의 대경부와 상기 제2제어포트를 연통 또는 차단시키는 제어밸브;
일단에 상기 제1중공부와 연통하는 유입포트, 상기 유입포트와 연통 형성된 볼시트, 상기 볼시트와 연결된 보어, 상기 보어와 상기 제2제어포트를 연통시키는 관통홀를 가지는 플랜지;
상기 볼시트에 안착되어 상기 보어의 일단을 개방 또는 폐쇄하는 볼; 및
솔레노이드 작동에 따라 상기 볼을 상기 볼시트로부터 이탈시키도록 작동하는 솔레노이드 작동부;
를 포함하는 유량제어 솔레노이드 밸브.
제1항에 있어서,
상기 오리피스통로의 열림양으로 인한 유량은 상기 볼과 상기 볼시트로 만들어지는 열림양으로 만들어지는 유량보다 작은 것을 특징으로 하는 유량제어 솔레노이드 밸브.
제1항에 있어서,
상기 플랜지의 유입포트에 설치된 디스크 필터; 및
상기 디스크 필터 및 상기 볼시트 사이에 설치된 디스크 스프링을
추가로 포함하고, 상기 제어밸브 삽입부는 상기 밸브블록의 상기 제1중공부의 타측에 형성되며 상기 대경부의 타측에 상기 대경부의 직경보다 더 큰 직경으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유량제어 솔레노이드 밸브.
제1항에 있어서,
상기 플랜지 외주면과 상기 제어밸브 삽입부 내주면 사이를 실링하는 실링수단이 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유량제어 솔레노이드 밸브.
제4항에 있어서, 상기 실링수단은:
상기 제2제어포트 위치와 상기 제1중공부 사이에서 상기 플랜지 외주면에 설치된 제1오링; 및
상기 제2제어포트의 오일이 상기 밸브 블럭 외부로 유출되지 않도록 상기 플랜지 외주면에 설치된 제2오링
을 포함하는 유량제어 솔레노이드 밸브.
제1항에 있어서,
상기 제1제어포트 및 제2제어포트로부터 유입된 오일이 합쳐지도록, 상기 밸브 블럭은 상기 제1제어포트 및 제2제어포트가 병렬로 연결된 직선 유로를 더 포함하는 유량 제어 밸브.
공급포트, 일측이 상기 공급포트와 연통되는 제1중공부, 상기 제1중공부와 연결 형성된 제어밸브 삽입부, 상기 제1중공부에 형성된 제1제어포트, 상기 제어밸브 삽입부에 형성된 제2제어포트를 포함하는 밸브 블록;
상기 제1중공부에 슬라이딩 가능하게 설치되고, 상기 공급포트로부터 유입된 오일의 압력을 받는 면적들로 구성된 제1유압면적, 상기 제1유압면적보다 큰 면적을 가지며 상기 제1유압면적에 작용되는 압력 방향과 반대 방향의 유압을 받는 제2유압면적, 상기 공급포트와 상기 제1제어포트 사이를 연통시키는 제1유로, 상기 공급포트와 상기 제어밸브 삽입부 사이를 연통시키는 제2유로를 포함하는 스풀; 및
상기 제어밸브 삽입부에 삽입되며, 솔레노이드 작동에 따라 상기 제1중공부와 상기 제2제어포트를 연통 또는 차단시키는 제어밸브
를 포함하는 유량제어 솔레노이드 밸브.