KR20170079474A - 이물질 유입 방지구조를 갖는 솔레노이드 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이물질 유입 방지구조를 갖는 솔레노이드 밸브에 관한 것으로, 자기력을 발생시키는 마그넷 코어와, 마그넷 코어의 자기력에 의해 이동되고, 작동실이 형성되는 아마추어와, 설치공간과 연료 이동통로가 구비되며, 설치공간과 연료 이동통로를 연결하는 연결홀이 구비되는 실린더와, 연결홀에 관통되어 연료 이동통로를 개폐하도록 아마추어와 함께 이동되는 밸브바디와, 밸브바디가 연결홀에서 이동되는 것을 가이드하는 가이드부와, 가이드부의 상단에서 하단까지 형성되며 연료가 이동되는 유로와, 연료가 연료이동통로에서 작동실로 이동될 때, 와류를 발생시켜 연료에 함유된 이물질이 작동실로 들어가는 것을 방지하는 이물질 유입방지부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 연료 이동통로의 연료가 유로를 통해 아마추어의 작동실로 이동될 때, 유로의 이물질 유입방지부에 의해 연료에 함유된 이물질이 걸러짐으로써, 솔레노이드 밸브의 수명을 연장시킬 수 있다.

Description

이물질 유입 방지구조를 갖는 솔레노이드 밸브 {Solenoid Valve With Dust Preventing structure}

본 발명은 솔레노이드 밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연료를 펌핑하여 고압으로 압축할 때, 연료에 함유된 이물질이 작동실로 유입되는 것을 방지할 수 있는 이물질 유입 방지 구조를 갖는 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 솔레노이드 밸브는 전원이 인가되면, 마그넷 조립체의 자기장에 의하여 아마추어를 이동시켜 아마추어에 구비되는 밸브로 유로를 개폐하기 위한 것으로, 다양한 산업분야에서 사용되고 있다.

특히, 솔레노이드 밸브는 자동차의 다양한 부품 중 브레이크 시스템, 자동변속기, 연료시스템 등에 사용되고 있다.

상기와 같이, 자동차의 부품에 사용되는 솔레노이드 밸브는, 자기력을 발생하는 마그넷 코어와, 마그넷 코어의 자력에 의해 왕복 이동하는 아마추어와, 아마추어에 결합되어 아마추어의 이동시 함께 이동되어 연료가 흡입부로 이동되는 것을 차단하는 밸브바디와, 아마추어의 왕복 이동시 아마추어가 실린더의 작동실 바닥에 부딪히는 충격을 저감시키기 위한 스톱퍼 와셔를 포함한다.

여기서, 마그넷 코어의 하부에는 부품실이 구비되어 밸브바디의 상부에 고정되는 부싱과, 부싱을 마그넷 코어에 대해 탄력 지지하는 리턴스프링이 설치된다.

그리고, 상기 부싱의 하측에서 밸브바디의 외주에 아마추어가 끼워져 아마추어의 상부에 구비되는 마그넷 코어의 자기력에 의해 아마추어가 마그넷 코어 쪽으로 이동되도록 구성된다.

상기와 같은, 종래의 솔레노이드 밸브는 마그넷 코어에 자기력이 발생되면 아마추어가 자기력에 의해 마그넷 코어 쪽으로 이동하게 되며, 이때 밸브바디를 탄력 지지하는 리턴스프링에는 탄성력이 작용하게 된다. 이때, 밸브바디는 마그넷 코어에서 발생된 자기력에 의하여 밸브의 개폐돌기가 실린더와 접촉하게 되어 연료 이동통로를 막게 된다.

상기와 같은 종래의 솔레노이드 밸브는, 밸브바디와 연료 이동통로 사이를 통하여 연료가 유입될 때, 연료에 함유된 이물질이 밸브바디와 연료 이동통로 사이를 통하여 작동실로 유입되는 문제점이 있었다.

한국공개특허공보 10-2012-0062557(2012.06.14.)

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 작동실로 연료가 이동되는 연료 이동통로에 구비되는 밸브바디에 이물질 방지구조를 구비함으로써, 작동실로 이물질이 유입되는 것을 방지하고, 밸브의 수명을 연장시킬 수 있도록 한 이물질 방지 구조를 갖는 솔레노이드 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전류의 인가에 의해 자기력을 발생시키는 마그넷 코어와, 마그넷 코어에 인접하여 설치되며, 마그넷 코어의 자기력에 의해 이동되는 아마추어와, 아마추어가 설치되는 설치공간이 구비되고, 설치공간의 하부에 유입부와 배출부를 갖는 연료 이동통로가 구비되며, 설치공간과 연료 이동통로를 관통하여 연결하는 연결홀이 구비되는 실린더와, 아마추어에 관통 결합되어 상측으로는 마그넷 코어에 지지되고, 하측으로는 연결홀에 관통되어 연료 이동통로를 개폐하도록 아마추어와 함께 이동되는 밸브바디와, 실린더의 연결홀에 끼워지는 밸브바디의 외주면에 구비되어 밸브바디가 관통홀에서 왕복 이동되는 것을 가이드하는 가이드부와, 가이드부의 하단에서 상단까지 형성되며 연료가 이동되는 적어도 하나 이상의 유로와, 유로를 통하여 연료가 이동되어 작동실로 이동될 때, 와류를 발생시켜 연료에 함유된 이물질이 작동실로 들어가는 것을 방지하는 이물질 유입방지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 유로는, 가이드부의 외주면 하단에서 상측을 향하여, 가이드부의 상단에서 하측을 향하여 각각 일정길이로 형성되되, 동일직선상에 배치되지 않고 평행하게 형성되는 수직통로와, 상기 각각의 수직통로에서 서로 인접한 단부를 연결하기 위한 수평통로를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 이물질 유입방지부는, 상기 수직통로와 수평통로가 연결되는 부분으로, 연료의 흐름을 바꿔서 와류를 발생시키는 꺾임부로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 수평통로가 2개 이상으로 구성될 때, 수평통로의 개수를 n이라 하면, 수직통로는 n+1 개로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 수평통로가 짝수로 구성되면, 수직통로는 적어도 2개 이상이 동일 직선상에 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 꺾임부의 상부 내측은 곡면으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 수평통로와 수직통로의 바닥면에는, 연료의 흐름을 가속하기 위하여 나선 형상으로 적어도 한 개 이상의 나선홈이 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 연료 이동통로의 연료가 유로를 통해 아마추어의 작동실로 이동될 때, 유로에 구비된 이물질 유입방지부에 의해 연료에 함유된 이물질이 걸러짐으로써, 솔레노이드 밸브의 수명을 연장시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 솔레노이드 밸브를 도시한 단면도.
도 2는 도 1의 솔레노이드 밸브에서 실린더의 연결홀에 관통 결합된 실린더 바디를 도시한 단면도.
도 3은 도 1의 솔레노이드 밸브에서 유로가 형성된 밸브바디의 요부를 도시한 사시도.
도 4는 도 1의 솔레노이드 밸브에서 다른 형태의 유로가 형성된 밸브바디의 요부를 도시한 사시도.
도 5는 도 1의 솔레노이드 밸브에서 또 다른 형태의 유로가 형성된 밸브바디의 요부를 도시한 사시도.

본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 솔레노이드 밸브를 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 솔레노이드 밸브에서 실린더의 연결홀에 관통 결합된 실린더 바디를 도시한 단면도이며, 도 3은 도 1의 솔레노이드 밸브에서 연료 이동통로가 형성된 밸브바디의 요부를 도시한 사시도이다. 도 4는 도 1의 솔레노이드 밸브에서 다른 형태의 연료 이동통로가 형성된 밸브바디의 요부를 도시한 사시도이고, 도 5는 도 1의 솔레노이드 밸브에서 또 다른 형태의 연료 이동통로가 형성된 밸브바디의 요부를 도시한 사시도이다.

먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 솔레노이드 밸브(100)는 연료시스템의 연료탱크에 있는 연료를 고압으로 압축하는 연료펌프에 설치되는 것으로, 실린더(110)와, 아마추어(120)와, 마그넷 코어(130)와, 밸브바디(140)와, 이물질 유입방지부(160)를 포함하여 구성된다.

여기서, 실린더(110)는 연료를 펌핑한 후에 연료를 고압으로 압축하기 위한 것으로, 그 내측에 왕복 이동하는 아마추어(120)가 설치되도록 상부가 개구되는 설치공간(111)이 형성된다. 상기 설치공간(111)의 하측에는 후술하는 아마추어(120)의 작동실(122)로 연료를 유입되도록 하는 연료 이동통로(112)가 형성된다.

이 연료 이동통로(112)의 중간에는 연료를 흡입하기 위한 유입부(113)가 형성되고, 이 연료 이동통로(112)의 하측에는 압축된 연료를 배출하기 위한 배출부가 구비된다. 실린더(110)는 설치공간(111)과 연료 이동통로(112)을 관통하여 연결하는 연결홀(115)이 형성된다.

아마추어(120)는 설치공간(111)에 설치되되, 그 중앙에 관통홀(121)이 형성되어 밸브바디(140)가 관통 결합되도록 형성된다. 아마추어(120)는 그 하부에 관통홀(121)에서 확장되어 원뿔형상의 작동실(122)이 형성된다.

상기 설치공간(111)에는 솔레노이드 밸브(100)의 작동시 아마추어(120)가 왕복 이동에 의해 설치공간(111)의 바닥면에 부딪혀서 마모되는 것을 방지하기 위한 스톱퍼 와셔(126)가 구비된다. 상기 스톱퍼 와셔(126)는 설치공간(111)의 바닥면에 구비되어 설치공간(111)에서 아마추어(120)가 이동할 때, 아마추어(120)의 하단을 지지하여 설치공간(111)이나 아마추어(120)의 하단이 마모되거나 파손되는 것을 방지한다.

마그넷 코어(130)는 설치공간(111)의 상부에 별도의 슬리브(135)에 의해 설치되되, 마그넷 코어(130)의 밑면에는 수용공간(131)이 구비된다. 수용공간(131)은 밸브바디(140)의 상부에 고정된 부싱(141)의 외측에 끼워지는 리턴스프링(142)의 상단을 탄력 지지한다.

마그넷 코어(130)는 그 외측에 설치되는 마그넷 코일 조립체로 전류가 공급되는 자기력을 발생하며, 그 하측에 구비되는 아마추어(120)를 끌어당기는 역할을 한다.

밸브바디(140)는 봉 형상으로 형성되고, 아마추어(120)의 관통홀(121)에 관통되어 아마추어(120)의 상측과 하측으로 돌출되며, 상단부가 마그넷 코어(130)의 수용공간(131)에 끼워져 리턴스프링(142)에 의해 탄력 지지된다. 그리고, 밸브바디(140)의 하단부는 실린더(110)의 연결홀(115)을 관통한 후에 연료 이동통로(112)에 쭉 끼워져서 연료 이동통로(112)의 하단부를 개폐한다. 이렇게 연료이동통로(112)의 하단부를 개폐하는 밸브바디(140)의 하단부에는 개폐돌기(143) 형성한다.

밸브바디(140)는 실린더(110)의 연결홀(115)의 내면에 대응되는 밸브바디(140)의 외주면에 밸브바디(140)의 왕복 이동시 연결홀(115)의 내면에 가이드되는 가이드부(145)가 구비된다.

상기 가이드부(145)는 실린더(110)의 연결홀(115)의 내주면에 닿을 듯이 지지되어 밸브바디(140)가 상하 왕복 이동할 때 밸브바디(140)가 유동되지 않도록 하기 위한 것으로, 단면이 원형으로 형성된다. 상기 가이드부(145)는 연료가 아마추어(120)에 구비된 작동실(122)로 원활하게 들어갈 수 있도록 연료가 이동되도록 홈으로 된 유로(150)를 구비한다.

상기 유로(150)는 가이드부(145)의 외주면에 형성되되, 가이드부(145)의 하단에서부터 상단까지 형성되어 가이드부(145)의 하측의 연료이동통로(112)의 연료가 작동실(122) 쪽으로 이동되거나 작동실(122)에서 가이드부(145)의 하측의 연료 이동통로(112)으로 이동되도록 한다.

상기 유로(150)는 가이드부(145)의 외주면 하단에서 상측을 향하고, 가이드부(145)의 상단에서 하측을 향하여 각각 일정길이로 평행하게 형성되되, 동일직선상에서 배치되지 않고 평행하게 배치되는 수직통로(151)와, 상기 각 수직통로(151)의 서로 인접한 단부를 연결하는 수평통로(152)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 각각의 수직통로(151)는 가이드부(145)의 상단과 하단에서 가이드부(145)의 중앙부의 동일한 높이까지 형성되며, 서로 인접하는 단부가 수평선에 위치되어 수평통로(152)에 의해 연결된다.

상기 이물질 유입방지부(160)는 수직통로(151)와 수평통로(152)가 연결되는 부분으로 연료의 흐름을 바꿔서 와류를 발생시킴으로써, 연료에 함유된 이물질을 거르기 위한 것으로, 와류가 발생되는 꺾임부(161)로 구성된다.

즉, 연료 이동통로(112)의 연료가 유로(150)를 통해 설치공간(111)에 설치된 아마추어(120)의 작동실(122)로 이동될 때, 연료에 함유된 이물질이 작동실(122)로 들어가는 것을 방지하기 위하여 연료가 유로(150)를 흐를 때, 연료의 흐름이 꺾임부(161)에서 바뀌면서 와류가 발생되며, 이 와류에 의해 연료에 함유된 이물질이 걸러지는 것이다.

여기서, 유로(150)는 수직통로(151)와 수평통로(152)를 복수로 구성할 수 있으며, 수평통로(152)가 2개 이상으로 구성될 때, 수평통로(152)의 개수를 n개라 하면, 수직통로(151)의 개수는 n+1 개로 구성된다. 그리고, 유로(150)의 상부와 하부는 수직통로(151)로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 유로(150)의 수평통로(152)가 짝수로 구성되면, 도 4와 같이, 수직통로(151)는 적어도 2개 이상이 동일 직선상에 구성된다.

상기 꺾임부(161)는 대략 직각 형상의 통로로 구성되되, 직각 형상의 통로의 내측 윗면이 연료의 흐름이 바뀔 때 와류가 더욱 효과적으로 발생되도록 곡면으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 유로(150)를 구성하는 수평통로(152)와 수직통로(151)의 바닥면에는, 연료의 흐름을 가속하기 위하여 도 5와 같이 나선 형상의 나선홈(153)이 형성된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 솔레노이드 밸브에 대한 작용을 간략하게 설명하기로 한다.

먼저, 솔레노이드 밸브(100)의 초기 상태는 도 1과 같은 상태로서, 설치공간(111)에 수용된 아마추어(120)의 하단부가 스톱퍼 와셔(126)의 윗면에 접촉되어 있다. 그리고, 아마추어(120)는 그 윗면에 리턴스프링(142)에 의해 탄력 지지되는 부싱(141)의 하단부가 접촉된 상태에 있다. 즉, 밸브바디(140)의 상단부에 고정되고, 아마추어(120)의 위쪽에 구비되는 부싱(141)은 마그넷 코어(130)의 수용공간(131)에서 리턴스프링(142)에 의해 탄력 지지되어 아마추어(120)를 하측으로 가압하게 된다.

그리고, 밸브바디(140)의 하단에 형성된 개폐돌기(143)가 연료 이동통로(112)의 하단부에 이격되어 연료 이동통로(112)가 개방된 상태에 있는 것을 초기 상태라 한다.

이때, 마그넷 코어(130)의 근처에 구비되어 마그넷 코일 조립체로 전류가 인가되면, 마그넷 코어(130)에 자기력이 발생된다. 그러면, 아마추어(120)는 마그넷 코어(130)의 자기력에 의해 상승하여 마그넷 코어(130)의 하부에 부착되거나 마그넷 코어(130)의 밑면에 근접하게 이동하게 된다. 즉, 아마추어(120)는 리턴스프링(142)의 탄성력에 의해 마그넷 코어(130)의 밑면에 살짝 부딪히거나 마그넷 코어(130)의 밑면에 아주 가까이 근접하게 된다.

이때, 마그넷 코어(130)의 윗면에 있는 부싱(141)은 그 위쪽에서 탄력 지지하고 있는 리턴스프링(142)의 탄성력을 이겨내면서 상측으로 이동하게 된다. 이와 동시에 부싱(141)이 고정되어 있는 밸브바디(140)도 부싱(141)과 함께 마그넷 코어(130) 쪽으로 이동하게 하게 되고, 그 하단에 형성된 개폐돌기(143)가 연료 이동통로(112)의 하단부를 막게 된다. 이때, 부싱(141)를 탄력 지지하고 있는 리턴스프링(142)에는 탄성력이 발생되어 밸브바디(140)에 고정된 부싱(141)를 하측으로 가압하고 있는 상태가 된다.

이후에, 다시 마그넷 코일 조립체의 전류가 차단되면, 마그넷 코어(130)의 자기력이 상실되면서 아마추어(120)는 자중과 부싱(141)을 가압하고 있는 리턴스프링(142)의 탄성력에 의해 하측으로 이동하게 된다. 이때 밸브바디(140)도 함께 하측으로 이동하면서 밸브바디(140)는 연료 이동통로(112)의 하단부를 개방하게 된다.

상기와 같이 마그넷 코일 조립체에 전류가 인가되거나 차단되는 작용을 반복적으로 수행하게 되면, 연료는 연료 이동통로(112)의 유입부(113)를 통해 들어와서 고압으로 압축된 후에 연료 이동통로(112)의 하측에 구비되는 배출부를 통해 배출되는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 솔레노이드 밸브(100)에 의하면, 연료 이동통로(112)의 연료가 유로(150)를 통해 아마추어(120)의 작동실(122)로 이동될 때, 밸브바디(140)에 구비되는 이물질 유입방지부(150)에 의해 연료에 함유된 이물질이 걸러짐으로써, 밸브의 수명을 연장시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

100 : 솔레노이드 밸브
110 : 실린더
111 : 설치공간 112 : 연료 이동통로
113 : 흡입부 115 : 연결홀
120 : 아마추어
121 : 관통홀 122 : 작동실
126 : 스톱퍼 와셔
130 : 마그넷 코어
131 : 수용공간 135 : 하우징
140 : 밸브바디
141 : 부싱 142 : 리턴스프링
143 : 개폐돌기 145 : 가이드부
150 : 유로
151 : 수직통로 152 : 수평통로
160 : 이물질 유입방지부
161 : 꺾임부

Claims (7)

1. 전류의 인가에 의해 자기력을 발생시키는 마그넷 코어;
   마그넷 코어에 인접하여 설치되며, 마그넷 코어의 자기력에 의해 이동되는 아마추어;
   아마추어가 설치되는 설치공간이 구비되고, 설치공간의 하부에 유입부와 배출부를 갖는 연료 이동통로가 구비되며, 설치공간과 연료 이동통로를 관통하여 연결하는 연결홀이 구비되는 실린더;
   아마추어에 관통 결합되어 상측으로는 마그넷 코어에 지지되고, 하측으로는 연결홀에 관통되어 연료 이동통로를 개폐하도록 아마추어와 함께 이동되는 밸브바디;
   실린더의 연결홀에 끼워지는 밸브바디의 외주면에 구비되어 밸브바디가 관통홀에서 왕복 이동되는 것을 가이드하는 가이드부;
   가이드부의 하단에서 상단까지 형성되며 연료가 이동되는 적어도 하나 이상의 유로;
   유로를 통하여 연료가 이동되어 작동실로 이동될 때, 와류를 발생시켜 연료에 함유된 이물질이 작동실로 들어가는 것을 방지하는 이물질 유입방지부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 이물질 유입 방지구조를 갖는 솔레노이드 밸브.
2. 제1항에 있어서,
   유로는,
   가이드부의 외주면 하단에서 상측을 향하여, 가이드부의 상단에서 하측을 향하여 각각 일정길이로 형성되되, 동일직선상에 배치되지 않고 평행하게 형성되는 수직통로;
   상기 각각의 수직통로에서 서로 인접한 단부를 연결하기 위한 수평통로;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 이물질 유입 방지구조를 갖는 솔레노이드 밸브.
3. 제2항에 있어서,
   이물질 유입방지부는,
   상기 수직통로와 수평통로가 연결되는 부분으로, 연료의 흐름을 바꿔서 와류를 발생시키는 꺾임부로 구성되는 것을 특징으로 하는 이물질 유입 방지구조를 갖는 솔레노이드 밸브.
4. 제3항에 있어서,
   상기 수평통로가 2개 이상으로 구성될 때, 수평통로의 개수를 n이라 하면, 수직통로는 n+1 개로 구성되는 것을 특징으로 하는 이물질 유입 방지구조를 갖는 솔레노이드 밸브.
5. 제4항에 있어서,
   상기 수평통로가 짝수로 구성되면, 수직통로는 적어도 2개 이상이 동일 직선상에 구성되는 것을 특징으로 하는 이물질 유입 방지구조를 갖는 솔레노이드 밸브.
6. 제3항에 있어서,
   상기 꺾임부의 상부 내측은,
   곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이물질 유입 방지구조를 갖는 솔레노이드 밸브.
7. 제2항에 있어서,
   수평통로와 수직통로의 바닥면에는,
   연료의 흐름을 가속하기 위하여 나선 형상으로 적어도 한 개 이상의 나선홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 이물질 유입 방지구조를 갖는 솔레노이드 밸브.
   

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