KR20170067051A - 가이드 구조를 포함하는 고압용 솔레노이드밸브 - Google Patents

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Abstract

하우징, 솔레노이드코일부, 코어, 니들어셈블리 등으로 구성되어 니들어셈블리의 제1가이드부가 삽입 가능한 제2가이드부와, 볼이 삽입 가능한 볼가이드부를 포함하여 형성되어서 니들어셈블리의 상, 하 운동을 상부와 하부에서 각각 가이드 하여 고압의 연료 내에서도 원활하게 이동 가능하여 제어 전원 신호에 따라 정확하게 밸브를 개폐하여 연료를 정확하게 분사할 수 있는 고압용 솔레노이드밸브가 소개된다.

Description

가이드 구조를 포함하는 고압용 솔레노이드밸브{SOLENOID VALVE FOR HIGH PRESSURE HAVING GUIDE STRUCTURE}
본 기술은 솔레노이드밸브에 관한 것이다. 특히, 고압의 연료가 가득 차 있는 상황하에서도 니들어셈블리와 상기 니들어셈블리를 가이드 하는 가이드 구조를 포함하도록 구성하여 니들어셈블리가 제어전원에 따라 정확히 상, 하 운동을 할 수 있는 솔레노이드밸브에 관한 발명이다.
인젝터(이하 "솔레노이드밸브")는 연료 분사 노즐로서, 연료를 실린더에 분사하는 경우 공기와 잘 섞이도록 가는 안개 모양으로 분사한다.
최근에는 자동차의 배기가스 오염규제, 자동차의 출력증대, 자동차의 연비개선 등을 만족시키기 위해 엔진 실린더 내에 가솔린을 직접 분사하는 GDI(가솔린 직접분사 방식)방식을 이용한다.
이러한 GDI방식은 MPI(가솔린 다점 연료분사방식)에 비하여 고압의 압력으로 연료를 분사하며 이러한 압력은 200bar 이상이 요구되고 있다.
이러한 고압의 연료 분사는 전류제어 방식으로 컨트롤 되는데, 인젝터에 전류가 공급되는 경우 인젝터의 니들이 상부로 흡입되며 상기 니들 하부에 형성된 볼도 함께 흡입되어 분사노즐(이하 "분사홀")을 개방하게 되어 연료를 분사하게 된다.
따라서, 연료분사의 정확한 제어를 위하여는 제어신호에 따라 솔레노이드밸브가 정확하게 계산된 시간에만 정확한 연료를 분사하는 것이 중요하다.
그러나 솔레노이드밸브의 각 구성품들(특히 니들샤프트)은 고압의 연료 내에 위치하게 되므로 니들의 움직임이 고압 연료에 의해 방해받게 되며, 이러한 방해는 연료분사의 정확한 제어를 불가능하게 하는 문제로 발전된다.
따라서 고압용 솔레노이드밸브를 제어하기 위하여 출원번호 제 "10-1996-0047298"와 같은 가솔린 차량의 고압 인젝터 제어장치와 같은 공개특허공보가 존재하며, 출원번호 제 "10-2001-7009119"와 같이 고압연료 분사용 인젝터와 같은 특허가 존재한다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 기술의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
솔레노이드밸브는 아마추어와 상기 아마추어와 함께 이동 가능하도록 연결된 니들샤프트, 상기 니들샤프트와 함께 이동 가능하도록 연결된 볼로 구성되어 있다.
이러한 각 구성은 고압의 연료 내에 위치하게 된다.
솔레노이드밸브에 전원이 인가되면 아마추어가 흡인되어 상부로 이동하게 되며 니들샤프트와 볼은 아마추어와 이동 가능하게 연결되어 있어, 아마추어가 이동하면 니들샤프트와 볼도 상부로 이동하게 되고, 이러한 과정을 통하여 연료를 분사하는 분사홀을 개방하게 된다.
그러나 아마추어가 흡인되는 경우, 니들샤프트와 볼은 주위에 존재하는 고압 연료들 때문에 직선적인 상부 이동이 방해받게 된다.
또한, 솔레노이드밸브에 전원이 차단된 경우 아마추어와 함께 니들샤프트와 볼은 직선적인 하부로 이동하여 분사홀을 차단하게 되나, 이러한 차단 동작에서도 고압 연료들때문에 직선적인 하부 이동이 방해받게 된다.
이러한 고압 연료의 방해 작용 때문에 정확한 시간에 정확하게 솔레노이드밸브가 개방되어 정확한 양의 연료를 분사하는 솔레노이드밸브 제어가 어려워지게 된다.
또한, 아마추어가 이동함에 따라 니들샤프트가 움직이는 경우, 니들샤프트는 고압의 연료 내에서 이동하게 되는바, 고압 연료에 의하여 직선적으로 움직이지 못하고, 좌 또는 우로 흔들리게 되었다. 이러한, 니들샤프트의 직선 운동 방해는 니들샤프트 하부에 연결되어 있는 볼을 제어하지 못하게 되는 문제점으로 연쇄되어 밸브가 오작동되는 문제점이 발생하였다.
따라서, 니들샤프트와 볼 등이 고압의 연료 내에서도 원활하게 운동하여 밸브의 오작동이 개선된 새로운 솔레노이드밸브가 필요한 실정이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 기술에 따른 고압용 솔레노이드밸브는 하우징, 솔레노이드코일부, 코어, 니들어셈블리, 제2가이드 등으로 구성된다.
여기서, 하우징은 솔레노이드밸브의 외면을 구성하며, 내부에 공간이 형성되어 내부에 구성품들이 설치된다.
여기서, 하우징은 캐리어를 포함하여 구성된다.
여기서, 캐리어는 길이방향으로 중공의 공간이 형성되어 상기 중공의 공간에는 제1가이드, 제2가이드, 니들샤프트가 위치한다.
아마추어는 제1가이드(포지션링 이하 “제1가이드”로 명명함)와 코어 단부 사이에 위치하며, 상기 아마추어와 니들샤프트는 이동 가능하게 연결되어 있다.
여기서, 캐리어의 중공은 직경이 가장 큰 대경부와, 직경이 대경부보다 작은 중경부와 상기 중경부에서 축 방향으로 경사진 경사면에 연결되어 직경이 가장 작고 길게 형성된 소경부로 구성된다.
솔레노이드코일부는 보빈과 상기 보빈에 권선된 코일로 구성된다.
여기서, 코일은 일측이 커넥터와 연결되어 전원이 공급될 수 있다.
니들어셈블리는 아마추어, 제1가이드, 니들샤프트 등으로 구성된다.
여기서, 아마추어는 일측에 직선으로 관통된 유로가 형성되며, 상부 중앙에는 홈이 형성된다. 이 홈에는 댐퍼스프링이 설치된다.
니들어셈블리의 결합관계를 살펴보면, 아마추어와 상기 아마추어의 중앙 하부에서 연결된 제1가이드가 있으며 상기 니들샤프트는 상기 아마추어의 중앙부 및 제1가이드를 관통하여 연결된다.
여기서, 볼은 상기 니들샤프트의 하부에 연결된다. 따라서, 니들샤프트가 상, 하로 이동하는 경우 함께 상, 하로 이동하여 밸브를 개폐한다.
상기 니들샤프트는 아마추어가 흡인되는 경우 아마추어의 움직임에 의하여 이동할 수 있다.
여기서, 제1가이드는 제2가이드에 형성된 중공부에 삽입될 수 있으며, 상기 제1가이드는 상기 제2가이드의 내면과 면접하며 직선의 상, 하 운동이 가이드 되는 제1면과, 제1면의 하부에서 축 방향으로 경사지며 폭이 작게 형성되는 제2면으로 구성된다.
제2가이드는 제1가이드가 삽입되어 상기 니들어셈블리의 직선의 상, 하 운동을 가이드한다.
여기서, 제2가이드는 상기 캐리어의 소경부에 상기 제2가이드에 형성된 각각의 모서리가 맞닿게 압입, 삽입되어 고정된다.
밸브시트는 캐리어 하부에서 압입, 고정되어 설치될 수 있다.
여기서, 밸브시트는 볼이 안착 되며, 볼의 상, 하 운동에 의하여 하부에 형성된 분사홀이 개폐된다.
여기서, 밸브시트의 하부 중앙부에서 형성되어 하부로 축 방향으로 경사져서 형성되는 경사면이 형성된다.
상기 경사면에는 분사홀이 형성되는데, 상기 분사홀은 밸브시트를 관통하여 형성되며, 관통되는 방향은 상기 경사면에서 형성되되, 하부로 갈수록 반경 방향으로 경사지게 형성된다.
여기서, 분사홀은 적어도 하나 이상 형성된다.
또한, 밸브시트의 내면에는 볼이 삽입 가능한 중공이 형성되어, 볼을 직선의 상, 하 운동하도록 가이드하는 볼가이드가 설치된다.
여기서, 밸브시트 또는 볼가이드 중 적어도 어느 하나에는 단차부가 형성된다.
또한, 볼가이드에는 일측에서 상기 볼가이드를 직선으로 관통하는 유로가 형성된다.
제1가이드가 포함되어 형성된 니들어셈블리와 제1가이드가 삽입되어 가이드 되는 제2가이드를 포함하여 형성된 본 기술의 솔레노이드밸브는 고압의 연료 내에서도 원활하게 직선의 상, 하 운동이 가능하다.
또한, 니들샤프트 하부에 형성된 볼과 중공이 형성된 볼가이드가 설치되어 상기 볼이 상기 중공에 삽입되어 상기 볼이 직선의 상, 하 운동을 하도록 가이드 하여 고압의 연료 내에서도 니들어셈블리의 원활한 상, 하 운동이 가능하다.
또한, 본 솔레노이드밸브는 니들어셈블리를 먼저, 구성한 후 솔레노이드밸브 몸체와 조립하는바, 제조가 용이하다.
또한, 본 솔레노이드밸브는 밸브시트를 관통하여 형성된 분사홀이 형성되되, 상기 분사홀은 하부로 갈수록 반경 방향으로 경사지게 형성되므로, 연료분사 시 넓은 범위로 연료를 분사할 수 있다.
또한, 제2가이드와 볼가이드를 이용하여 니들어셈블리의 상부와 하부를 가이드 함으로써 고압유체 내에서 니들어셈블리의 운동을 원활하게 할 수 있다.
도 1은 본 기술의 실시예에 따른 솔레노이드밸브의 단면도이다.
도 2는 본 기술의 실시예에 따른 솔레노이드밸브의 몸체와 니들어셈블리를 분리하여 도시한 도면이다.
도 3a는 본 기술의 실시예에 따른 캐리어, 제2가이드, 제1가이드, 니들샤프트가 결합된 상단면의 확대도를 나타낸 도면이고, 도 3b는 밸브시트와 볼가이드가 결합된 상태의 단면을 확대한 도면이다.
이하, 본 기술의 일 실시예를 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 그러나 이는 본 기술의 범위를 한정하려고 의도된 것은 아니다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 기술을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 기술의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 본 기술의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 본 기술의 범위를 한정하는 것이 아니다.
도 1은 본 기술의 실시예에 따른 솔레노이드밸브의 단면도이다.
하우징은 상부하우징(210), 중부하우징(220) 그리고 하부하우징(이하 "캐리어(230)")로 구성된다.
상부하우징(210)의 하부에는 요크(70)가 위치하며, 솔레노이드밸브(3)의 상부의 외면을 구성한다.
상부하우징(210)의 상측에는 오링이 설치된다. 이러한 오링은 상부하우징(210)의 외측을 둘러싸는 형태로 위치하여 상부하우징(210)의 일측을 가압한다. 따라서 오링은 상부하우징(210)의 실링을 담당하는 역할을 한다.
상부하우징(210)은 중공의 형태로 상기 중공은 상부하우징(210)을 관통하도록 형성되어 있으며, 상기 중공에는 연료가 공급되는 연료공급부(40)가 마련될 수 있다.
중부하우징(220)은 솔레노이드코일부(20) 외측에서 상기 솔레노이드코일부(20)를 둘러싸는 형태로 형성된다. 이러한 중부하우징(220)의 단면은 "ㄴ"의 형태로 형성되며 역시 내부에 솔레노이드밸브(3)의 각 부품들이 위치할 수 있는 공간이 마련된다.
캐리어(230)는 중공의 형태로 길이 방향으로 길게 형성된다. 캐리어(230)에 형성된 중공부는 폭이 일정하지 않고 대경부(231), 중경부(232), 소경부(234)로 구성된다.
대경부(231)는 폭이 가장 크게 형성된 부분으로 캐리어(230)의 일측이 돌출되어 형성된 돌출면 사이에 형성된 중공부이다. 상기 대경부(231)는 아마추어(110)의 폭보다는 작게 형성된다.
이러한 대경부(231)는 제1가이드(130)가 상, 하 운동하기에는 충분한 공간을 확보한다. 그러나 제2가이드(150)가 삽입되기에는 직경이 크게 형성된다. 이러한 대경부(231)는 직경이 어느 길이 정도는 일정하게 유지된다.
중경부(232)는 폭이 대경부(231)보다는 작고, 소경부(234)보다는 크게 형성된다. 중경부(232)는 캐리어(230)의 내측면이 단차진 곳에 형성된다.
소경부(234)는 길이방향으로 일정한 직경을 유지하면서 형성되며 중경부(232)와 축 방향으로 경사진 경사면(233)을 통하여 연결된다. 즉, 중경부(232)에서 하부로 갈수록 일정한 각도를 유지하며 축 방향으로 기울어지는 경사면(233)을 통하여 연결된다.
소경부(234)에는 제2가이드(150)가 압입, 고정될 수 있는데 예를 들어 설명하면 사각형으로 형성된 제2가이드(150)의 각 모서리(151)가 원형의 중공부에 압입, 고정되는 형태일 수 있다.
즉, 제2가이드(150)는 캐리어(230) 내부에 고정되도록 설치된다. 이러한 제2가이드(150)는 후술할 제1가이드(130)가 삽입될 수 있는 공간(중공부)이 구비가 되어 제1가이드(130)의 움직임을 가이드한다. 즉, 제2가이드(150)는 캐리어(230) 내에서 고정설치되며 고정되어 설치되며, 제1가이드(130)가 직선적으로 움직이도록 가이드하는바, 이는 니들샤프트(140)의 움직임을 가이드 하는 효과를 가져오게 된다. 니들샤프트(140)는 결국 제1가이드(130)와 제2가이드(150)에 의하여 직선적임 움직임을 구현하게 되는바 고압의 연료내에서 움직여도 직선적으로 움직이게 된다. 이는 결국 솔레노이드밸브(3)의 오작동을 방지하는 효과로 구현된다.
또한, 캐리어(230)는 요크(70)와 길이방향으로 접촉하는 요크접촉면(235)이 형성된다. 여기서, 요크접촉면(235)의 단면은 "ㄴ"의 형태가 된다. 따라서 축 방향으로 형성된 요크접촉면(235(a))은 요크(70)의 내면과 접하며, 횡 방향으로 형성된 요크접촉면(235(b))은 요크(70)의 하부와 접하는 형상일 수 있다.
커넥터(10)는 솔레노이드밸브(3) 상부 일측에 형성된다. 커넥터(10)는 제어되는 전원 공급에 따라 솔레노이드밸브(3)에 전원을 공급하는 역할을 한다.
솔레노이드코일부(20)는 커넥터(10)와 연결되어 있으며, 길이 방향으로 배치된다. 솔레노이드코일부(20)는 보빈과 상기 보빈에 권선된 코일로 구성된다.
코일은 커넥터(10)의 전원 공급에 따라 전류가 인가되며, 전류가 인가 시 자력이 발생된다.
여기서, 커넥터(10)와 솔레노이드코일부(20)는 인서트 사출성형에 의하여 일체로 형성될 수 있다.
요크(70)는 원통형으로 형성되며, 솔레노이드코일부(20) 내측을 둘러싸는 형태로 형성된다. 요크(70)는 내부에 솔레노이드밸브(3)의 각 구성품을 수용하는 공간을 형성하고, 외측에서 형성된 솔레노이드코일부(20)의 자력을 차단하지 않는다.
상기 요크(70)의 내부 공간에는 코어(30), 연료이동통로(50), 리턴스프링(60) 및 니들어셈블리(2)가 위치할 수 있다.
또한, 커넥터(10), 솔레노이드코일부(20), 요크(70)는 일체로 인서트 사출성형되어 형성될 수 있다.
코어(30)는 요크(70)의 내부 공간에 길이 방향으로 배치된다.
코어(30)는 솔레노이드코일부(20)에서 형성된 자력을 받아 전자석 역할을 하여 하부에 아마추어(110)를 상부로 이동하도록 흡인하는 역할을 한다.
이러한 코어(30)의 중앙부에는 공간이 형성되어 있다. 이 공간에는 연료공급부(40)로부터 공급되는 고압의 연료가 이동 가능한 연료이동통로(50)가 형성되어 있으며, 연료이동통로(50)의 하부에는 리턴스프링(60)이 설치되어 있다.
이러한 리턴스프링(60)이 설치되어 있는 공간은 길이방향으로 폭이 일정하게 형성되어 유지되다가 하부로 갈수록 폭이 크게 형성된다. 상기 폭이 큰 부분에는 스토퍼(120)의 상부보다는 폭이 크게 형성되어 있지만, 폭이 일정한 부분은 스토퍼상면(121)보다 폭이 작게 형성된다.
니들어셈블리(2)는 스토퍼(120), 아마추어(110), 제1가이드(또는 포지션링, 이하 "제1가이드")되어 형성되어서 스토퍼(120)와 제1가이드(130)에 의하여 유로(111)가 폐쇄되지 않게 형성되어 연료의 이동을 방해하지 않게 된다.
또한, 아마추어(110)의 중앙부에는 홈이 형성되며, 상기 홈에는 댐퍼스프링(112)이 형성된다. 상기 댐퍼스프링(112)의 존재로 니들어셈블리(2)가 상, 하 운동할 때 니들어셈블리(2)에 가해지는 충격이 완화되는 효과가 있다.
나아가, 위와 같은 구조는 솔레노이드밸브(3)에 전원이 인가되거나 차단되는 경우, 디바운싱 효과를 고려하여 형성된 구조이다.
아마추어(110)가 상, 하로 이동하는 길이는 제1가이드(130)의 상면(131)과 제2가이드(150)의 상면 사이의 거리보다 짧아서 아마추어(110)가 상, 하로 이동하여도 제1가이드(130)의 제1면(132)만이 제2가이드(150)의 중공부에 삽입된 상태로 이동할 뿐 제1가이드(130)의 상면(131)은 제2가이드(150)와 충돌하지 않는다.
스토퍼(120)의 하면은 아마추어(110)와 충분히 면접할 수 있도록 형성되어 있으며 하부 중앙부에는 홈이 형성되어 있다.
제1가이드(130)는 아마추어(110) 하부에 위치하여 설치된다. 제1가이드(130)은 니들샤프트(140)과 이동 가능하게 연결될 수 있다. 따라서 제1가이드(130)는 니들샤프트(140)가 이동하는 경우 함께 이동 가능하다. 제1가이드(130)의 상면(131)은 폭이 가장 크게 형성되어 제1가이드(130)가 아마추어(110)에 설치될 경우, 충분히 면접할 수 있는 접촉면을 형성할 수 있다.
또한, 제1가이드(130)는 제1면(132)과 제2면(133)으로 구성되어 있다.
제1면(132)은 길이방향으로 일정한 폭을 유지하며 형성되는데 제1면(132)은 제2가이드(150)의 내면과 면접하는 형태가 되어 상, 하로 이동 시 제2가이드의 길이방향으로만 움직이도록 가이드 되는 역할을 하여 고압연료 상황하에서도 직선의 상, 하 움직임만이 가능하도록 형성된다.
제2면(133)은 제1면(132)보다 폭이 작고, 제2면(133)에서 축 방향으로 경사지는 경사면에 의하여 연결된다.
또는 제1면(132)과 경사면의 전체적인 형상이 제2면(133)에서 폭이 작아지게 형성되되 라운드한 곡면에 의하여 형성되는 형태일 수 있다.
이러한 제1가이드(130)는 전술한 제2가이드(150)에 삽입된다.
제2가이드(150)는 소경부(230)에 고정되며 내부에 제1가이드(130)가 삽입되는 공간이 구비된다. 이러한 제2가이드(150)의 공간은 제1가이드(130)가 이동 가능하지만 직선으로 움직일 수 있도록 형성된다.
제1가이드(130)는 니들샤프트(140)와 이동 가능하게 연결되어 있으므로, 니들샤프트(140)의 움직임에 따라 움직인다. 여기서, 제1가이드(130)는 제2가이드(150)에 공간에 삽입되어 움직이는바 제2가이드(150)에 의하여 직선적으로 이동하게 된다.
즉, 제2가이드(150)와 제1가이드(130)에 의하여 니들샤프트(140)는 고압 연료에서도 직선적으로 움직이도록 가이드되어 솔레노이드밸브(3)의 밸브 개폐동작이 확실시되는 작동의 신뢰도를 향상시킬 수 있으며 또한 솔레노이드밸브(3)의 오작동이 개선되는 효과를 가져올 수 있다.
니들샤프트(140)는 길이방향으로 길게 형성되며, 스토퍼(120), 아마추어(110), 제1가이드(130)의 중앙부를 관통하는 형태이다.
니들샤프트(140)는 봉형으로 형성되며 하부 끝단에는 볼(160)이 설치된다.
니들샤프트(140)와 볼(160)은 직선의 상, 하 운동을 하여 솔레노이드밸브(3)의 분사홀(313)을 개방하는 역할을 한다.
여기서 솔레노이드밸브(3)가 연료를 분사하는 작용을 살펴보면 리턴스프링(60)은 평소에 솔레노이드밸브(3)를 폐쇄하는 방향, 즉 하부를 향하여 힘을 작용하고 있다. 따라서 상기 리턴스프링(60)에 의하여 하부로 힘을 받고 있는 솔레노이드밸브(3)도 아래로 이동하여 하부에 형성되어 있는 분사홀(313)을 볼(160)이 폐쇄하게 된다. 그러다가 커넥터(10)에서 전원을 인가하면 솔레노이드코일부(20)에서 자력이 형성되어 코어(30)는 상기 자력의 방향을 유도하여 전자석과 같은 역할을 하게 된다. 따라서 니들어셈블리(2)의 아마추어(110)는 리턴스프링(60)이 하부로 작용하고 있는 힘을 극복하여 상부로 이동하게 된다.
아마추어(110)가 상부로 이동하게 되면 아마추어(110)에 이동 가능하게 연결된 니들샤프트(140)와 상기 니들샤프트(140) 하부에 연결된 볼(160)도 상부로 이동하게 된다. 따라서 볼(160)이 폐쇄하고 있던 분사홀(313)이 개방되게 되어 연료가 상기 분사홀(313)을 통하여 분사되는 형식이 된다.
그러다가 커넥터(10)에서 전원이 차단되면 솔레노이드코일부(20)에 전원이 차단되고, 이 경우 코어(30)도 전자석과 같은 역할을 종료하게 되어 리턴스프링(60)의 힘에 의하여 아마추어(110)는 다시 하부로 이동하게 되고 니들어셈블리(2)의 볼(160)도 다시 분사홀(313)을 폐쇄하는 형태가 된다. 제2가이드(150)는 내부에 중공의 공간으로 제1가이드(130)의 제1면(132)이 삽입될 수 있는 공간이 형성되며, 모서리를 갖는 형태, 예를 들면 사각형의 형태로 형성된다.
이러한 제2가이드(150)는 캐리어(230)에 형성된 소경부(234)에 각 모서리(151)가 압입, 고정되도록 설치된다. 예를 들면 사각형으로 형성된 제2가이드(150)의 각 모서리(151)가 원형으로 형성된 소경부(234)에 압입되어 고정되는 형태가 될 수 있다. 따라서 제2가이드(150)는 소경부(234)에 단단하게 결합되어 고정되되, 각 모서리(151)만이 원형에 압입, 고정되는바 각 모서리(151)를 연결하는 면과 캐리어(230) 사이에는 공간이 형성되어 고압의 연료가 이동할 수 있는 통로를 만들게 된다.
또한, 제2가이드(150)는 길이방향으로 경사면(233)을 지나 소경부(234)의 일측까지 연장되어 형성된다. 따라서, 니들어셈블리(2)가 상부로 이동하거나, 하부로 이동하여도 제1면(132)은 제2가이드(150)의 접하는 형태가 되어 직선의 상, 하 운동을 가이드 받게 된다.
밸브시트(310)는 캐리어(230)의 하부에서 압입 고정되는 형태로 형성될 수 있다. 즉, 캐리어(230)의 외면이 밸브시트(310)의 내면에 접하는 형태로 고정될 수 있다. 또는 밸브시트(310)는 캐리어(230)의 하부에서 일체로 형성될 수도 있다.
밸브시트(310)는 니들샤프트(140)에 연결된 볼(160)이 안착된다. 볼(160)이 안착 되면 밸브시트(310) 하부에 형성된 분사홀(313)이 폐쇄될 수 있다.
밸브시트(310)의 내측 하면은 중앙부로 갈수록 축 방향으로 경사져서 형성되는 경사부(312)가 형성될 수 있다. 즉, 밸브시트(310) 하부는 경사부(312)의 존재로 원추형의 형태로 형성된다.
상기 경사부(312)에는 분사홀(313)이 형성될 수 있다. 분사홀(313)은 하부로 갈수록 반경방향으로 경사지도록 형성된다. 예를 들면 2개의 분사홀(313)이 형성되는 경우 분사홀(313) 사이의 각이 하부로 갈수록 커지는 형태가 될 수 있다.
여기서, 볼(160)이 밸브시트(310)에 안착 되어 분사홀(313)을 폐쇄하는 형태를 살펴보면, 볼(160)과 밸브시트(310)는 경사부(312)의 존재로 인하여 구에 원뿔을 씌운 형태로 접하는바, 볼(160)이 형성한 구의 중앙 하부가 밸브시트(310)의 중앙부와 접하지 않고 이격되게 되며, 볼(160)의 중앙 하부에서 좌측과 우측으로 이격된 위치에서 밸브시트(310)의 경사부(312)와 접하여 분사홀(313)을 폐쇄하게 된다.
즉, 분사홀(313)은 밸브시트(310) 경사부(312)에 형성되되, 상기 경사부(312) 중 볼(160)과 면접하는 곳에 형성됨이 바람직하다.
또한, 분사홀(313)은 적어도 하나 이상 형성된다. 이는 분사홀(313)이 밸브시트(310) 하부의 경사부(312)에서 형성되며 반경방향으로 기울어지며 형성되기 때문에 복수의 분사홀(313)을 형성할 수 있는 공간이 마련되기 때문이다.
분사홀(313)의 직경은 제1직경(313(a))과 제2직경(313(b))으로 형성된다.
제1직경(313(a))은 제2직경(313(b))보다 작게 형성된다. 즉, 분사홀(313)은 상부에서 하부로 갈수록 제1직경(313(a))을 유지하다가 어느 한 부분에서 제2직경(313(b))으로 폭이 거지는 형태이다.
밸브시트(310)의 내면에는 볼가이드(320)가 삽입된다. 즉, 볼가이드(320)가 밸브시트(310)의 내면에 압입, 고정될 수 있다.
여기서, 볼가이드(320)는 밸브시트(310)의 내면에 형성된 단차부(311)에 위치할 수도 있으며, 또는 볼가이드(320)의 최외각에서 하부로 돌출되어 형성된 돌출면에 의하여 단차부(311)가 형성될 수 있다.
볼가이드(320)는 외면이 밸브시트(310)와 면접하며, 하부면의 최외각 둘레가 밸브시트(310)의 단차부(311)에 의하여 지지되므로 밸브시트(310)와 강력한 결합을 할 수 있다.
볼가이드(320)는 중공이 형성되어 구형의 볼(160)을 수용할 수 있다.
또한, 중공부와 밸브시트(310)의 단차부(311)와 면접하는 곳 사이에 직선의 형상으로 볼가이드(320)를 관통하는 유로(321)가 형성된다.
상기 유로(321)는 중공부와 단차부(311) 사이에 형성되어 있으므로, 어떠한 방해도 받지 않고 연료를 이동할 수 있는 공간을 구비한다.
볼가이드(320)의 중공부 내면은 볼(160)의 외면과 면접 되는 형상이 된다.
또한, 밸브시트(310)는 일정한 두께를 갖도록 형성되어 볼(160)이 상, 하 운동을 하여도 중공부를 벗어나지 못하도록 형성되어 있다.
위의 구성에서 보았듯이, 일실시예에 의한 솔레노이드밸브(3)는 제1가이드(130)가 제2가이드(150)에 삽입되어 니들어셈블리(2)가 상, 하의 직선 운동을 가이드 받으며 또한 볼가이드(320)가 볼(160)을 상, 하로 가이드 하여 고압의 연료 내에서도 원활하게 운동할 수 있다.
도 2는 본 기술의 실시예에 따른 솔레노이드밸브(3)의 몸체(1)와 니들어셈블리(2)를 분리하여 도시한 도면이다.
일실시예에 의하는 경우, 솔레노이드밸브(3)는 몸체(1)와 니들어셈블리(2)로 형성된다.
즉, 솔레노이드밸브(3) 몸체(1)(이는 솔레노이드밸브(3)의 구성에서 니들어셈블리(2)만을 제외한 구성이다.)와 니들어셈블리(2)를 따로 형성하여 이를 하나로 조립하는 형태가 되므로 제조가 용이한 특징이 있다.
도 3a는 본 기술의 실시예에 따른 캐리어(230), 제2가이드(150), 제1가이드(130), 니들샤프트(140)가 결합된 상단면의 확대도를 나타낸 도면이고, 도 3b는 밸브시트(310)와 볼(160)가이드가 결합된 상태의 단면을 확대한 도면이다.
도 3a의 일실시예에 의하는 경우, 캐리어(230)의 소경부(234)에 제2가이드(150)에 형성된 4개의 모서리(151)이 원형의 중공부에 압입, 고정되어 있는 것을 알 수 있으며, 상기 제2가이드(150)의 중공부에는 제1가이드(130)의 제1면(132)이 삽입되어 있고, 가장 중앙부에는 제1가이드(130)를 관통하여 형성된 니들샤프트(140)가 위치하는 것을 알 수 있다.
또한, 도 3b의 일실시예에 의하는 경우, 볼(160)은 밸브시트(310)에 별도로 압입, 고정되어 설치되어 있는 볼가이드(320)의 중공부에 삽입되어 있는 것을 알 수 있다.
제2가이드(150)에 의하여 니들어셈블리(2) 니들샤프트(140)의 상부는 상, 하의 직선 운동을 가이드 받게 되며, 니들어샘블리(2)의 볼(160)은 볼가이드(320)에 의하여 상, 하 직선 운동을 가이드 받게 된다.
즉, 니들어셈블리(2)의 상부와 하부가 모두 상, 하로 직선의 가이드를 받게 되므로 고압의 유체 내에서도 직선의 상, 하 운동이 가능하게 되어 제어되는 전원 신호에 따라 정확하게 솔레노이드밸브(3)의 연료 분사시간 및 분사량을 조절할 수 있게 된다.
본 기술은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 기술의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 기술이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
1 : 몸체 2 : 니들어셈블리
3 : 솔레노이드밸브 10 : 커넥터
20 : 솔레노이드코일부 30 : 코어
40 : 연료공급부 50 : 연료이동통로
60 : 리턴스프링 70 : 요크
110 : 아마추어 111 : 아마추어의 유로
112 : 댐퍼스프링 120 : 스토퍼
121 : 스토퍼 상면 130 : 제1가이드 또는 포지션링
131 : 제1가이드 상면 132 : 제1면
133 : 제2면 140 : 니들샤프트
150 : 제2가이드 또는 가이드 151 : 제2가이드 모서리
160 : 볼 210 : 상부하우징
220 : 중부하우징 230 : 캐리어
231 : 대경부 232 : 중경부
233 : 경사면 234 : 소경부
235 : 요크접촉면 235(a) : 종방향 요크접촉면
235(b) : 횡방향 요크접촉면 310 : 밸브시트
311 : 단차부 312 : 경사부
313 : 분사홀 313(a) : 분사홀의 제1직경
313(b) : 분사홀의 제2직경 320 : 볼가이드
321 : 볼가이드의 유로.

Claims (12)

  1. 하우징;
    상기 하우징 일측에 배치되며 전원이 인가됨에 따라 자기장을 형성하기 위한 코일을 포함하는 솔레노이드코일부;
    적어도 일부가 상기 솔레노이드코일부 내에 설치되는 코어;
    상기 코어 하부에 위치하는 아마추어, 상기 아마추어의 하부에 위치하는 제1가이드, 봉형으로 상기 아마추어와 제1가이드를 관통하며 상기 아마추어 및 상기 제1가이드와 이동 가능하게 연결된 니들샤프트를 포함하며, 상기 솔레노이드코일부에 전원 인가 여부에 따라 상, 하로 이동하는 니들어셈블리; 및
    상기 니들샤프트 하부에 형성되어 밸브를 개방하고 폐쇄하는 볼; 및
    상기 제1가이드가 삽입되어 상기 니들어셈블리가 고압의 연료에서도 상, 하 운동할 수 있도록 가이드 하는 제2가이드
    를 포함하는 솔레노이드밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은 중공이 형성된 캐리어를 포함하여 형성되며, 상기 캐리어의 중공은 직경이 큰 대경부, 직경이 작은 소경부와 상기 대경부와 상기 소경부 사이의 직경인 중경부로 구성되며, 상기 제2가이드는 상기 소경부에 삽입, 고정되는 것을 특징으로 포함하는 솔레노이드밸브.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 중경부는 원형의 중공으로 형성되며, 상기 제2가이드는 적어도 4개 이상의 모서리를 갖도록 형성되어 상기 제2가이드에 형성된 각 모서리가 상기 중경부의 내벽에 접하도록 삽입되어 고정되는 것을 특징으로 포함하는 솔레노이드밸브.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 소경부는 원형의 중공으로 형성되며, 상기 제2가이드는 적어도 4개 이상의 모서리를 갖도록 형성되어 상기 제2가이드에 형성된 각 모서리가 상기 소경부의 내벽에 접하도록 삽입되어 고정되는 것을 특징으로 포함하는 솔레노이드밸브.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 아마추어의 중앙부에는 홈이 형성되고, 상기 홈에는 스프링이 설치되어 상기 니들어셈블리에 가해지는 충격을 완화하는 것을 특징으로 포함하는 솔레노이드밸브.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 캐리어의 하부에는 상기 볼이 안착 되는 밸브시트가 형성되거나 또는 상기 밸브시트가 상기 캐리어 하부에 삽입, 고정되는 것을 특징으로 포함하는 솔레노이드밸브.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 밸브시트 내면에는,
    중공이 형성되어 상기 볼이 삽입되고, 상기 볼의 상, 하 운동을 가이드 하는 볼가이드가 설치되는 것을 특징으로 포함하는 솔레노이드밸브.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 밸브시트 내면 또는 볼가이드 최외각 중 적어도 어느 하나에는 단차부가 형성되어 상기 밸브시트 하부 내면과 설정된 간격을 형성하는 것을 특징으로 포함하는 솔레노이드밸브.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 볼가이드 일측에는 상기 볼가이드를 관통하는 유로가 형성된 것을 특징으로 포함하는 솔레노이드밸브.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 밸브시트의 하부 내면은 축 방향으로 갈수록 경사진 경사부가 형성되고, 상기 경사부에는 상기 밸브시트를 관통하는 분사홀이 적어도 하나 이상 형성되되, 상기 분사홀은 하부로 갈수록 반경방향으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 포함하는 솔레노이드밸브.
  11. 하우징;
    상기 하우징 일측에 배치되며 전원이 인가됨에 따라 자기장을 형성하기 위한 코일을 포함하는 솔레노이드코일부;
    적어도 일부가 상기 솔레노이드코일부 내에 설치되는 코어;
    상기 코일에 전원이 인가됨에 따라 형성된 상기 자기장에 의해 상하방향으로 이동하는 아마추어;
    상기 아마추어와 함께 이동하는 니들샤프트;
    상기 니들샤프트 외주면을 둘러싸며 상기 니들샤프트에 고정되는 포지션링;
    상기 니들샤프트에 의해 하방으로 이동하는 볼;
    상기 볼이 하방 이동되어 안착되는 밸브시트; 및
    외면이 상기 하우징의 내면에 압입 고정되되, 상기 하우징 내부의 상하를 연통시키도록 적어도 일부의 외면은 상기 하우징 내면과 이격되어 형성되며, 상기 포지션링의 외주면을 둘러싸며 접하여 상기 포지션링의 상하운동을 가이드 하는 가이드면을 가지는 가이드
    를 포함하는 솔레노이드밸브.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 가이드는 중공의 사각기둥으로 형성되어, 상기 사각기둥의 4 모서리에서 상기 하우징의 내면에 압입 고정되고, 상기 가이드면은 중공의 내면인 원주면을 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드밸브.
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