KR20200010335A

KR20200010335A - 파일럿식 전자밸브

Info

Publication number: KR20200010335A
Application number: KR1020197037120A
Authority: KR
Inventors: 다카시 아라카와
Original assignee: 에스엠시 가부시키가이샤
Priority date: 2017-05-17
Filing date: 2018-02-13
Publication date: 2020-01-30
Also published as: WO2018211756A1; EP3627019A1; MX2019013590A; RU2019141811A3; RU2019141811A; US20210156491A1; TWI659175B; JP6429133B1; JP2018194076A; BR112019023910A2; TW201901071A; EP3627019A4; CN110621925A

Abstract

파일럿식 전자밸브(10)의 가동철심(70)에는, 외주부에 홈형상의 피결합부(78)가 형성되어 있다. 가동철심(70)과 주밸브체 유닛(38)을 연결하는 코일 형상의 연결 스프링(42)은, 다각형상으로 굴곡되어 형성되고, 개구 부분으로부터 압입되는 가동철심(70)에 의해 탄성변형하여, 피결합부(78)에 걸어맞춰지는 제1 권선부(44)와, 제1 권선부(44)의 반대쪽에 위치되고, 주밸브체 유닛(38)에 고정되는 제2 권선부(46)와, 제1 권선부(44)와 제2 권선부(46)의 사이에 위치되는 제3 권선부(48)를 갖는다.

Description

파일럿식 전자밸브

본 발명은, 압력유체의 유동 및 차단을 전환하는 파일럿식 전자밸브에 관한 것이다.

종래, 전자 코일에의 통전에 의해 가동철심과 함께 파일럿 밸브체를 구동시켜, 압력유체의 유로와 이 유로로부터 다이어프램 등의 주밸브체에 의해 나눠지는 압력챔버와의 사이에서 압력차가 생기게 하는 것에 의해, 주밸브체를 밸브개방 방향으로 구동시키는 파일럿식 전자밸브가 알려져 있다.

파일럿식 전자밸브에는, 주밸브체를 밸브개방 방향으로 구동시키기 위해서 유로와 압력챔버와의 사이에 소정의 압력차(최저 작동 압력차) 이상의 압력차가 필요한 타입과, 압력차를 반드시 필요로 하지 않는 타입이 있다. 후자의 파일럿식 전자밸브에서는, 가동철심과 주밸브체를 연결 스프링에 의해 연결하여, 가동철심의 변위에 주밸브체를 추종시킴으로써, 주밸브체를 밸브개방 방향으로 구동시킬 수 있도록 하고 있다(일본 공개특허 특개2011-38603호 공보).

상기 종래기술에 있어서의 연결 스프링의 형상은, 연결 스프링을 가동철심과 주밸브체와의 사이에 수작업으로 조립하는 것을 전제로 하고 있다. 이 때문에, 눈에 의한 연결 스프링 단부의 위치조정이나 손가락을 이용한 스프링의 확장 등에 작업원의 기능을 필요로 하고, 조립작업에 시간을 필요로 한다. 또, 가동철심의 표면에는 연결 스프링의 형상에 맞춘 나선형상의 홈을 형성하는 등의 복잡한 가공도 필요하게 되기 때문에, 제조 비용이 상승한다.

따라서, 본 발명은, 가동철심과 주밸브체 유닛을 연결 스프링을 이용하여 간단하게 조립 가능한 파일럿식 전자밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 파일럿식 전자밸브는, 내부에 압력유체의 유로를 가지며, 유로에 임하는 위치에 주밸브 시트가 설치되는 몸체와, 몸체에 연달아 설치된 압력챔버와, 압력챔버와 유로를 연통하는 파일럿 밸브 포트를 가지며, 압력챔버의 내부에서 주밸브 시트에 대해 착좌 또는 이격되는 주밸브체 유닛과, 주밸브체 유닛에 대향하는 일단부에, 파일럿 밸브 포트의 파일럿 밸브 시트에 대해서 착좌 또는 이격되는 파일럿 밸브체가 설치됨과 함께, 외주부에 홈형상의 피결합부가 형성된 가동철심과, 가동철심과 주밸브체 유닛을 연결하는 코일 형상의 연결 스프링과, 가동철심을 구동시키는 솔레노이드부를 구비하며, 연결 스프링은, 다각형상으로 굴곡되어 형성되고, 개구 부분으로부터 압입된 가동철심에 의해 탄성변형하여, 피결합부에 걸어맞춰지는 제1 권선부와, 제1 권선부의 반대쪽에 위치되고, 주밸브체 유닛에 고정되는 제2 권선부와, 제1 권선부와 제2 권선부의 사이에 위치되는 제3 권선부를 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 파일럿식 전자밸브에 의하면, 가동철심과 주밸브체 유닛을 연결 스프링을 이용하여 간단하게 조립할 수 있다. 구체적으로는, 연결 스프링의 제1 권선부를 다각형상으로 하는 것에 의해, 주밸브체 유닛에 연결 스프링의 일단부(제2 권선부)가 고정된 상태에서 타단부(제1 권선부)에 대해서 가동철심을 가볍게 압입시키는 것만으로 조립될 수 있다. 이 때문에, 자동 조립이 가능한 동시에, 사람이 작업하는 경우에도 작업자의 기능을 필요로 하지 않는다. 또, 조립 후에는, 통상의 사용환경에 있어서 연결 스프링이 가동철심 및 주밸브체 유닛으로부터 이탈되지 않는다. 더욱이, 조립시에 있어서 연결 스프링의 제1 권선부만이 탄성변형 하기 때문에, 연결 스프링에 대해서 무리한 하중을 가하지 않고 조립할 수 있다.

또, 본 발명의 파일럿식 전자밸브에 있어서, 제1 권선부는, 삼각형상으로 굴곡되어 형성되는 것이 바람직하다. 굴곡 부분의 수가 적고, 간단한 구조이기 때문에, 다른 다각형상에 비해 성형이 용이한 이점이 있다.

또, 본 발명의 파일럿식 전자밸브에 있어서, 피결합부의 위치에 있어서의 가동철심의 직경은, 제1 권선부의 개구 부분에 있어서의 내접원의 직경 이하인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 연결 스프링에 대해서 가동철심을 압입하여 조립할 때에, 제1 권선부를 원래의 형상으로 되돌릴 수 있기 때문에, 연결 스프링의 형상 및 성능을 유지할 수 있다.

또, 본 발명의 파일럿식 전자밸브에 있어서, 제1 권선부의 외접원의 직경은, 제3 권선부의 외경보다 크고, 또한, 제1 권선부의 개구 부분에 있어서의 내접원의 직경은, 제3 권선부의 내경보다 작은 것이 바람직하다. 이것에 의해, 가동철심의 압입시에 있어서 제1 권선부는 제3 권선부에 의해 지지되기 때문에, 제1 권선부의 함몰이나 과도한 변형을 방지할 수 있다.

또, 본 발명의 파일럿식 전자밸브에 있어서, 가동철심의 압입 부분은, 피결합부와의 인접 부분의 직경이 피결합부의 직경보다 크고, 또한, 주밸브체 유닛을 향하여 인접 부분보다 직경이 축소되어 테이퍼 형상으로 형성된 우산부를 가지는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 연결 스프링에 대해서 가동철심을 압입하여 조립할 때, 제1 권선부가 우산부의 테이퍼 형상에 맞춰 서서히 탄성변형하기 때문에, 조립이 더욱 용이해진다.

또, 본 발명의 파일럿식 전자밸브에 있어서, 우산부의 선단부 직경은, 제1 권선부의 개구 부분에 있어서의 내접원의 직경 이하인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 연결 스프링에 대해서 가동철심을 압입하여 조립할 때, 제1 권선부의 개구 부분에 우산부의 선단부가 먼저 수납되기 때문에, 가동철심의 위치를 규제할 수 있어 조립의 정밀도가 향상된다.

또, 본 발명의 파일럿식 전자밸브에 있어서, 주밸브체 유닛은, 주밸브 시트에 대해서 착좌 또는 이격되는 다이어프램과, 다이어프램에 장착되어 제2 권선부를 유지하는 유지 플레이트와, 일단부에 파일럿 밸브 시트가 형성되고, 중심선을 따라 파일럿 밸브 포트가 형성되고, 다이어프램 및 유지 플레이트의 개구부에 삽입되는 오리피스 부재와, 다이어프램의 저면측에서 오리피스 부재의 외주에 장착되어, 오리피스 부재와의 사이에 다이어프램, 유지 플레이트 및 제2 권선부를 개재시키는 것에 의해 고정하는 고정부재를 가지는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 주밸브체 유닛을 조립할 때, 연결 스프링을 동시에 조립할 수 있다.

본 발명에 의하면, 가동철심과 주밸브체 유닛을 연결 스프링을 이용하여 간단하게 조립 가능한 파일럿식 전자밸브를 제공할 수 있다.

첨부한 도면과 협동하는 다음의 바람직한 실시형태 예의 설명으로부터, 상기의 목적, 특징 및 이점이 보다 분명해질 것이다.

도 1은, 본 실시형태에 따른 파일럿식 전자밸브의 종단면도이다.
도 2는, 도 1에 나타내는 연결 스프링의 평면도이다.
도 3은, 도 1에 나타내는 연결 스프링의 정면도이다.
도 4는, 도 1에 나타내는 주밸브체 유닛에 대해서 연결 스프링을 조립한 상태를 나타내는 평면도이다.
도 5는, 도 4에 나타내는 주밸브체 유닛 및 연결 스프링에 대해서 가동철심 유닛을 조립하기 전의 상태를 나타내는 사시도이다.
도 6은, 도 5에 나타내는 VI-VI 선을 따른 단면도이다.
도 7은, 도 4에 나타내는 주밸브체 유닛 및 연결 스프링에 대해서 가동철심 유닛을 조립한 상태를 나타내는 정면도이다.
도 8은, 도 7에 나타내는 VIII-VIII 선을 따른 단면도이다.

본 발명에 따른 파일럿식 전자밸브에 대해, 바람직한 실시형태를 들어 첨부의 도면을 참조하면서 이하에 상세하게 설명한다. 또한, 이하에서 "상", "하", "좌", "우" 라고 할 때는, 도 1에 있어서의 방향을 말한다.

도 1은, 본 실시형태에 따른 파일럿식 전자밸브(10)의 종단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 파일럿식 전자밸브(10)는, 내부에 압력유체(예를 들어, 물, 공기, 오일 등)의 유로(12)를 가지는 몸체(14)와, 몸체(14)의 위쪽에 연달아 설치되는 캐비넷(16)과, 캐비넷(16)의 위쪽에 연달아 설치되는 솔레노이드부(18)를 갖는다.

몸체(14)는, 예를 들어 금속제 재료에 의해 형성되어 있다. 몸체(14)의 좌우 양단부에는, 압력유체를 도입하기 위한 제1 포트(20)와, 압력유체를 도출하기 위한 제2 포트(22)가 설치된다.

몸체(14)의 중앙에는 격벽(24)이 설치되어, 압력유체의 유로(12)를, 제1 포트(20)에 연통시키는 제1 유로(12a)와, 제2 포트(22)에 연통시키는 제2 유로(12b)로 구획하고 있다. 격벽(24)의 상단부에는, 주밸브체인 다이어프램(26)의 하부면 측에 설치된 보스부(28)가 착좌 또는 이격되는 주밸브 시트(main valve seat)(30)가 설치되어 있다. 주밸브 시트(30)에는, 상하방향(연직방향)으로 주밸브 포트(32)가 형성되어 있다. 몸체(14)의 상부면 측에는, 다이어프램(26)의 외연부(33)를 유지하는 다이어프램 유지부(34)가 환형상 홈으로서 형성되어 있다.

캐비넷(16)은, 예를 들어 금속제 재료에 의해 형성되어 있다. 캐비넷(16)의 내부에는, 압력챔버(36)가 설치되어 있다. 압력챔버(36)의 내부에는, 다이어프램(26)을 포함하는 주밸브체 유닛(38)과 가동철심 유닛(40)의 일부가 수용되어 있다. 주밸브체 유닛(38)과 가동철심 유닛(40)은, 연결 스프링(42)을 통하여 일체로 연결되어 있다. 연결 스프링(42)은, 예를 들어 금속제 재료에 의해 형성되어 있다.

도 2 및 도 3은, 도 1에 나타내는 연결 스프링(42)의 평면도 및 정면도이다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 연결 스프링(42)은, 대략 삼각형상의 제1 권선부(44)와, 제1 권선부(44)의 반대쪽에 설치되는 대략 원형상의 제2 권선부(46)와, 제1 권선부(44) 및 제2 권선부(46)의 사이에 위치되는 제3 권선부(48)로 코일 형상으로 구성되어 있다. 제1 권선부(44), 제2 권선부(46) 및 제3 권선부(48)는, 모두 점 O를 중심점으로 하고 있다. 또, 제1 권선부(44) 및 제2 권선부(46)는, 도 3에 도시된 바와 같이 측면 방향으로부터 보았을 때에 상하의 끝면이 서로 평행하게 되도록 형성되어 있다. 제3 권선부(48)는 나선형상으로 형성되어 있다.

또, 제1 권선부(44)의 개구부에 있어서의 가상의 내접원(Cr1)(도 2의 일점쇄선부 참조)의 직경(D1) 및 제2 권선부(46)의 내경(D2)은, 모두 제3 권선부(48)의 내경(D3)보다 작다. 따라서, 연결 스프링(42)의 내부에 가동철심 유닛(40)의 일단부를 제3 권선부(48)의 내주면으로부터 이격된 상태로 압입(삽입)하는 경우, 압입 부분(후술하는 가동철심(70)의 우산부(umbrella member)(80))의 최대 직경은 제3 권선부(48)의 내경(D3)보다 작게 한다.

또, 제1 권선부(44)의 가상의 외접원(Cr2)(도 2의 일점쇄선부 참조)의 직경(D4)은, 제3 권선부(48)의 외경(D5)보다 크고, 또한, 내접원(Cr1)의 직경(D1)은, 제3 권선부(48)의 내경(D3)보다 작다. 이것에 의해, 가동철심 유닛(40)의 압입시에 있어서 제1 권선부(44)는 제3 권선부(48)에 의해 지지되기 때문에, 제1 권선부(44)의 함몰이나 과도한 변형을 방지할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 가동철심 유닛(40)의 일단부를 제1 권선부(44) 측으로부터 압입하고, 압입 부분에 인접되어 설치된 홈형상의 피결합부(후술하는 가동철심(70)의 홈부(78))에 있어서 제1 권선부(44)를 걸어맞추기 때문에, 피결합부의 직경은 내접원(Cr1)의 직경(D1) 이하로 한다. 이것에 의해, 제1 권선부(44)를 원래의 형상으로 되돌린 상태로 피결합부에 결합시킬 수 있다. 또, 압입 부분의 최대 직경을 내접원(Cr1)의 직경(D1)보다 크게 하는 것에 의해, 통상의 사용 환경에 있어서 연결 스프링(42)으로부터 압입 부분이 빠지는 것을 방지할 수 있다.

계속해서, 도 1, 도 4 내지 도 6에 근거하여 주밸브체 유닛(38) 및 가동철심 유닛(40)의 구조에 대해 상세하게 설명한다. 도 4는, 도 1에 나타내는 주밸브체 유닛(38)에 대해서 연결 스프링(42)을 조립한 상태를 나타내는 평면도이며, 도 5는, 도 4에 나타내는 주밸브체 유닛(38) 및 연결 스프링(42)에 대해서 가동철심 유닛(40)을 조립하기 전의 상태를 나타내는 사시도이다. 또, 도 6은, 도 5에 나타내는 VI-VI 선을 따른 단면도이다. 또한, 도 6에 있어서 각각의 부분의 직경을 나타내는 부호 중 도 2와 공통되는 부호는 동일 부분의 직경을 나타낸다.

도 1에 도시된 바와 같이, 주밸브체 유닛(38)은, 다이어프램(26), 유지 플레이트(54)와, 오리피스 부재(56)와, 고정부재(58)를 갖는다. 또, 도 4에 도시된 바와 같이, 주밸브체 유닛(38)에 대해서 연결 스프링(42)은 미리 조립된다.

다이어프램(26)은, 예를 들어 고무 등의 탄성 재료에 의해 원반형상으로 형성되어 있다. 다이어프램(26)의 중앙에는, 개구부(53)가 설치되어 오리피스 부재(56)가 삽입되어 있다. 또, 개구부(53)보다 직경방향 외측에는 제1 유로(12a)와 압력챔버(36)를 연통시키는 연통구멍(60)이 설치되어 있다. 따라서, 다이어프램(26)이 몸체(14)(다이어프램 유지부(34))에 장착될 때, 연통구멍(60)은 제1 유로(12a)에 임하도록 배치된다. 다이어프램(26)의 외연부(33)에는, 상부면 측에 환형상의 제1 볼록부(62)가 형성되어 있다. 다이어프램(26)의 외연부(33)의 저면 측에는, 다이어프램 유지부(34)의 형상에 맞춰, 환형상의 제2 볼록부(64)가 형성되어 있다. 또, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 볼록부(62)가 캐비넷(16)의 하단부, 제2 볼록부(64)가 다이어프램 유지부(34)에 각각 맞닿음으로써, 압력챔버(36)와 유로(12)와의 사이는 밀봉되어 있다.

유지 플레이트(54)는, 예를 들어 금속제 재료에 의해 둥근 접시 형상으로 형성되어 있다. 유지 플레이트(54)의 중앙에는, 개구부(65)가 설치되어 오리피스 부재(56)가 삽입되어 있다. 유지 플레이트(54)는, 다이어프램(26)에 장착되어 연결 스프링(42)의 제2 권선부(46)를 유지한다.

오리피스 부재(56)는, 예를 들어 금속제 재료에 의해 형성되어 있다. 오리피스 부재(56)의 상단면에는, 파일럿 밸브 시트(66)가 설치되어 있다. 파일럿 밸브 시트(66)의 중앙에는, 오리피스 부재(56)의 중심선을 따라 파일럿 밸브 포트(68)가 형성되어 있다. 또, 도 6에 도시된 바와 같이, 오리피스 부재(56)의 저면 측에는, 4개의 단차부(56a 내지 56d)가 설치되어 있다. 단차부(56a)는, 고정 대상인 연결 스프링(42)의 제2 권선부(46)의 높이에 맞추어 형성되어 있다. 단차부(56b 내지 56d)는, 유지 플레이트(54), 다이어프램(26) 및 고정부재(58)의 개구 형상에 각각 맞추어 형성되어 있다.

고정부재(58)는, 예를 들어 금속제 재료에 의해 형성되어 있다. 고정부재(58)의 중앙에는, 개구부(69)가 설치되어 오리피스 부재(56)가 삽입되어 있다. 고정부재(58)가, 다이어프램(26)의 저면측에서 오리피스 부재(56)의 외주 및 단차부(56d)에 장착되는 것에 의해, 오리피스 부재(56)와의 사이에 다이어프램(26), 유지 플레이트(54) 및 연결 스프링(42)의 제2 권선부(46)를 사이에 끼움으로써 고정시키고 있다. 또한, 도시를 생략하고 있지만, 고정부재(58)와 오리피스 부재(56)는, 예를 들어 코킹에 의해 고정된다.

또, 도 6에 도시된 바와 같이, 가동철심 유닛(40)은, 가동철심(70)과, 플랜지부(72)와, 파일럿 밸브체(74)와, 링(76)을 갖는다. 가동철심(70)은, 예를 들어 자성 재료로 대략 원기둥 형상으로 형성되어 있다. 플랜지부(72)는, 그 하단측에서 외측으로 절곡되고, 그 다음에 외주 끝에서 내측으로 절곡되어 가동철심(70)의 외주부를 둘러싸도록 배치되어 있다.

가동철심(70)의 하부 측에는, 홈부(78)와 우산부(80)가 설치되어 있다. 홈부(78)는, 플랜지부(72)에 아래방향으로 인접하고, 플랜지부(72)와 우산부(80)와의 사이의 환형상 홈으로서 설치되어 있다. 또, 우산부(80)는, 일단부가 홈부(78)에 아래방향으로 인접하고, 타단부가 주밸브체 유닛(38)을 향해 일단부보다 서서히 직경이 감소하여 테이퍼 형상으로 형성되어 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 홈부(78)의 저부에 있어서의 가동철심(70)의 직경(D6)은, 우산부(80)의 최대 직경(D7) 및 플랜지부(72)의 직경(D8)보다 작다. 또, 본 실시형태에서는, 홈부(78)의 저부에 있어서의 가동철심(70)의 직경(D6)은, 전술한 조립 전의 연결 스프링(42)의 제1 권선부(44)에 있어서의 내접원(Cr1)의 직경(D1) 이하로 한다. 따라서, 압입에 의해, 우산부(80)가 제1 권선부(44)의 개구 부분을 통과하면, 제1 권선부(44)는 원래의 상태로 복귀하고, 제1 권선부(44)의 일부가 홈부(78)의 내부에 수용되어 걸어맞춤 상태가 된다. 또, 우산부(80) 중에서 선단부의 직경(D9)은 가장 작고, 이 직경(D9)은 내접원(Cr1)의 직경(D1) 이하로 한다. 이것에 의해, 연결 스프링(42)에 대해서 가동철심(70)을 압입하여 조립할 때에는, 제1 권선부(44)의 개구 부분에 우산부(80)의 최소 직경부(선단부)가 수용되어 안정된 상태가 되기 때문에, 가동철심(70)의 위치를 규제할 수 있어 압입이 더욱 용이하게 된다.

파일럿 밸브체(74)는, 예를 들어 고무 등의 탄성 재료에 의해 대략 원기둥 형상으로 형성되어 있다. 파일럿 밸브체(74)는, 가동철심(70)의 하부측에 설치된 밸브 본체 수용부(82)에 수용됨으로써, 가동철심(70)과 일체화되어 있다. 또, 우산부(80)의 하단부에는, 직경방향 내측으로 굴곡되는 발톱부(83)가 형성되어, 밸브 본체 수용부(82)로부터의 파일럿 밸브체(74)의 누락이 방지되고 있다.

또, 가동철심(70)의 상부측에는, 후술하는 복귀용 스프링(96)을 수용하는 스프링 수용부(84)가 설치되고, 외주측에는, 링(76)이 장착되는 환형상 홈(86)이 상하 2군데에 설치되어 있다. 링(76)은, 예를 들어 수지제 재료로 형성되어 있다. 가동철심(70)은, 링(76)을 통하여 솔레노이드부(18)의 내부 공간을 상하방향(연직방향)으로 슬라이딩 한다.

계속해서, 도 1에 근거하여 가동철심(70)을 구동하는 솔레노이드부(18)에 대해 상세하게 설명한다. 솔레노이드부(18)는, 전술한 가동철심 유닛(40) 외에, 하우징(88)과, 보빈(90)과, 전자코일(92)과, 고정철심(94)과, 복귀용 스프링(96)을 갖는다.

하우징(88)은, 예를 들어 금속제 재료로 형성되어, 도시하지 않은 볼트 등에 의해 캐비넷(16)에 연결되어 있다. 보빈(90)은, 예를 들어 수지제 재료로 형성되어 있다. 보빈(90)의 외주부에는, 여자 전류가 통전 가능한 전자코일(92)이 감겨져 있다. 보빈(90)의 중앙부에는, 상부측에 고정철심(94)을 수용함과 함께, 하부측에 슬리브(98)를 통하여 가동철심(70)을 수용하는 개구부(100)가 형성되어 있다. 슬리브(98)의 일단부 측은, 일정 직경의 원통형으로 형성되어 있고, 고정철심(94) 측에 배치된다. 또, 슬리브(98)의 타단부에는, 일단부 측보다 직경방향 외측으로 직경이 확대되는 플랜지부(102)가 형성되어 있다. 슬리브(98)는, 캐비넷(16)의 상단부에 배치된 환형상의 스토퍼(104)에 플랜지부(102)를 통하여 유지된다. 스토퍼(104)는, 고무 등의 탄성 재료에 의해 형성되어 있다.

고정철심(94)은, 금속제 재료로 대략 원기둥 형상으로 형성되어 있다. 고정철심(94)은, 전자코일(92)에 의해 여자되면, 가동철심(70)을 위쪽 방향으로 흡인한다. 가동철심(70)이 흡인되면, 가동철심(70)의 플랜지부(72)가 스토퍼(104)에 맞닿아, 위쪽 방향으로의 변위가 규제된다. 또, 스토퍼(104)는, 가동철심(70)의 플랜지부(72)에 맞닿았을 때의 충격을 적절하게 흡수한다.

복귀용 스프링(96)은, 가동철심(70)의 스프링 수용부(84)에 수용되어 있다. 복귀용 스프링(96)의 상단부는 고정철심(94)을 가압하고, 하단부는 가동철심(70)을 아래 방향으로 가압하고 있다. 즉, 복귀용 스프링(96)은, 파일럿 밸브체(74)를 파일럿 밸브 시트(66)에 대해서 착좌시키는 방향(밸브 폐쇄 방향)으로 가압하고 있다. 또, 파일럿 밸브 시트(66)는 주밸브체 유닛(38)의 구성부품이기 때문에, 복귀용 스프링(96)은, 주밸브체 유닛(38)을 구성하는 다이어프램(26)(주밸브체)을 주밸브 시트(30)에 대해서 밸브 폐쇄 방향으로 가압하고 있다.

계속해서, 도 4 내지 도 8에 근거하여 주밸브체 유닛(38), 가동철심 유닛(40) 및 연결 스프링(42)의 조립방법에 대해 설명한다. 도 7은, 도 4에 나타내는 주밸브체 유닛(38) 및 연결 스프링(42)에 대해서 가동철심 유닛(40)을 조립한 상태를 나타내는 정면도이며, 도 8은, 도 7에 나타내는 VIII-VIII 선을 따른 단면도이다.

먼저, 다이어프램(26)에 유지 플레이트(54)를 장착함과 함께, 유지 플레이트(54)에 연결 스프링(42)의 제2 권선부(46)를 장착한다. 이 때, 다이어프램(26), 유지 플레이트(54), 및 연결 스프링(42)의 중심점이 축선 상에 정렬되도록 한다.

다음에, 연결 스프링(42)의 제1 권선부(44)의 개구 부분으로부터 오리피스 부재(56)를 삽입하여, 오리피스 부재(56)의 단차부(56a 내지 56c)를 제2 권선부(46), 유지 플레이트(54)의 개구부(65), 다이어프램(26)의 개구부(53)에 각각 부착시킨다.

다음에, 다이어프램(26)의 저면 측으로 돌출되어 있는 오리피스 부재(56)의 단차부(56d)에 고정부재(58)의 개구부(69)를 부착시키고, 고정부재(58)와 오리피스 부재(56)와의 사이에 유지 플레이트(54), 다이어프램(26), 연결 스프링(42)의 제2 권선부(46)를 개재시키는 것에 의해 고정한다. 이것에 의해, 주밸브체 유닛(38)을 구성하는 4개의 부품과 동시에, 연결 스프링(42)이 조립된다.

그리고, 도 5에 도시된 바와 같이, 주밸브체 유닛(38)의 위쪽에 가동철심 유닛(40)을 축선 상에 대향 배치한 후, 연결 스프링(42)의 제1 권선부(44) 측으로부터 가동철심 유닛(40) 전체를 가볍게 압입하면, 가동철심(70)의 우산부(80)의 테이퍼 형상에 따라 제1 권선부(44)가 서서히 탄성변형하여 직경방향 외측으로 확장된다. 우산부(80)가 제1 권선부(44)의 개구 부분을 통과하면, 제1 권선부(44)는 탄성변형하여 원래의 형상으로 복귀하고, 우산부(80)에 인접하는 홈부(78)(피결합부)에 걸어맞춰진다. 이 때, 제1 권선부(44)는, 도 8에 도시된 바와 같이 점 P1 내지 P3의 3개소에서 가동철심(70)의 홈부(78)를 사이에 끼운다. 이것에 의해, 연결 스프링(42)을 이용한 주밸브체 유닛(38)과 가동철심 유닛(40)과의 조립이 완료된다. 또한, 홈부(78)의 저부에 있어서의 가동철심(70)의 직경이, 도 2에 나타내는 제1 권선부(44)의 내접원(Cr1)의 직경(D1)보다 작은 경우에는, 제1 권선부(44)의 점 P1 내지 P3의 부분은 홈부(78)의 저부로부터 이격된 상태가 되고, 제1 권선부(44)의 내접원(Cr1)의 직경(D1) 이상인 경우에는, 점 P1 내지 P3의 부분은 홈부(78)의 저부에 맞닿은 상태가 된다.

계속해서, 상기와 같이 주밸브체 유닛(38)과 가동철심 유닛(40)을 연결 스프링(42)을 이용하여 조립한 파일럿식 전자밸브(10)의 작용 및 효과에 대해 설명한다.

비통전시에 있어서는, 제1 포트(20)로부터 제1 유로(12a) 측에 도입된 압력유체는, 연통구멍(60)을 통해, 압력챔버(36)의 내부에 충전된다. 또한, 압력챔버(36)의 내부에 충전된 압력유체의 압력과 복귀용 스프링(96)의 탄성력에 의해, 주밸브 포트(32)는 폐쇄되어 있다.

전자코일(92)에 전류가 흐르면, 고정철심(94)이 여자되어 가동철심(70)이 위쪽 방향으로 흡인된다. 이것에 의해, 가동철심(70)의 선단부에 조립되어 있는 파일럿 밸브체(74)가 파일럿 밸브 시트(66)로부터 이격되어, 파일럿 밸브 포트(68)가 개방된다. 그리고, 압력챔버(36)에 충전된 압력유체는, 파일럿 밸브 포트(68)를 통해 제2 유로(12b) 및 제2 포트(22) 측으로 흐른다.

전자코일(92)에의 통전을 계속하면, 파일럿 밸브 포트(68)로부터 압력유체가 제2 유로(12b)에 방출되는 것에 의해 압력챔버(36)의 압력은 서서히 저하한다. 이것에 의해, 주밸브체 유닛(38)을 구성하는 다이어프램(26)을 내리누르는 힘도 약해진다. 그리고, 다이어프램(26)을 밀어올리는 힘이 내리누르는 힘을 이기면, 다이어프램(26)이 주밸브 시트(30)로부터 이격되어, 주밸브 포트(32)가 개방된다. 또한, 제1 유로(12a) 측의 압력이 0, 혹은 매우 저압인 상태이고, 제1 유로(12a)와 압력챔버(36)와의 압력차가 작은 경우에도, 연결 스프링(42)의 탄성력에 의해, 다이어프램(26)이 주밸브 시트(30)로부터 이격되어, 주밸브 포트(32)를 개방시킬 수 있다.

이와 같이, 본 실시형태에 따른 파일럿식 전자밸브(10)에 의하면, 가동철심(70)(가동철심 유닛(40))과 주밸브체 유닛(38)을 연결 스프링(42)을 이용하여 간단하게 조립할 수 있다. 구체적으로는, 주밸브체 유닛(38)에 일단측(제2 권선부(46))이 연결된 연결 스프링(42)에 대해서 타단측(제1 권선부(44))으로부터 가동철심 유닛(40)을 가볍게 압입하는 것만으로 조립할 수 있다. 즉, 연결 스프링(42)은 자동 조립도 가능한 형상이며, 사람이 작업하는 경우에도 작업자의 기능은 필요 없다. 그리고, 조립 후에는, 통상의 사용 환경에 있어서 연결 스프링(42)이 가동철심 유닛(40) 및 주밸브체 유닛(38)으로부터 이탈되지 않는다. 더욱이, 조립시에 있어서 연결 스프링(42)의 제1 권선부(44)만이 탄성변형하기 때문에, 연결 스프링(42)에 무리한 하중을 가하지 않고 조립할 수 있다.

더욱이, 조립시에 있어서, 연결 스프링(42)의 제1 권선부(44)만을 탄성변형시키기 때문에, 연결 스프링(42)에 무리한 하중을 가하지 않고 완료되어, 연결 스프링(42)의 성능을 유지할 수 있다. 또, 제1 권선부(44)가 삼각형상으로 굴곡되어 형성되어 있다. 즉, 굴곡 부분의 수를 줄일 수 있기 때문에, 다른 다각형상에 비해 성형이 용이한 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 파일럿식 전자밸브는, 상기한 실시형태에 한정하지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하는 일 없이, 다양한 구성을 채택할 수 있는 것은 물론이다. 예를 들어, 이하와 같이 변형시킬 수 있다.

상기한 실시형태에서는, 연결 스프링(42)의 제1 권선부(44)를 삼각형상으로 형성하는 경우를 예시하였지만, 제1 권선부(44)의 형상은 이것으로 한정되지 않고, 사각형 등의 다각형상으로 할 수도 있다. 이 경우, 제1 권선부(44)에 대해서 압입되는 가동철심(70)의 형상에 맞추어 적절히 변경할 수 있다.

상기한 실시형태에서는, 연결 스프링(42)의 제2 권선부(46)를 제3 권선부(48)보다 소직경인 대략 원형상으로 형성하는 경우를 나타냈지만, 제2 권선부(46)를 제1 권선부(44)와 동일한 크기, 형상으로 할 수도 있다. 이 경우, 주밸브체 유닛(38) 측에는, 가동철심(70) 측과 마찬가지로, 제2 권선부(46)의 형상에 맞춘 걸어맞춤 구조를 예를 들어 유지 플레이트(54) 측에 설치함으로써, 조립 완료된 주밸브체 유닛(38)에 대해서 연결 스프링(42)의 제2 권선부(46)를 나중에 조립하는 것이 가능하게 된다.

상기한 실시형태에서는, 도 6 등에 도시된 바와 같이, 홈부(78)에 있어서의 가동철심(70)의 직경(D6)을 제1 권선부(44)의 내접원(Cr1)의 직경(D1) 이하로 하는 경우를 나타냈지만, 홈부(78)에 있어서의 가동철심(70)의 직경(D6)을 내접원(Cr1)의 직경(D1)보다 크게 할 수도 있다. 이 경우, 가동철심(70)의 홈부(78)에 결합상태에 있어서, 제1 권선부(44)는 초기상태보다 약간 확장되지만, 탄성력에 의해 제1 권선부(44)가 홈부(78)를 사이에 끼움으로써 고정할 수 있기 때문에, 확실한 고정이 가능해진다.

Claims

내부에 압력유체의 유로(12)를 가지며, 상기 유로(12)에 임하는 위치에 주밸브 시트(30)가 설치되는 몸체(14)와,
상기 몸체(14)에 연달아 설치된 압력챔버(36)와,
상기 압력챔버(36)와 상기 유로(12)를 연통하는 파일럿 밸브 포트(68)를 가지며, 상기 압력챔버(36)의 내부에서 상기 주밸브 시트(30)에 대해 착좌 또는 이격되는 주밸브체 유닛(38)과,
상기 주밸브체 유닛(38)에 대향하는 일단부에, 상기 파일럿 밸브 포트(68)의 파일럿 밸브 시트(66)에 대해서 착좌 또는 이격되는 파일럿 밸브체(74)가 설치됨과 함께, 외주부에 홈형상의 피결합부(78)가 형성된 가동철심(70)과,
상기 가동철심(70)과 상기 주밸브체 유닛(38)을 연결하는 코일 형상의 연결 스프링(42)과,
상기 가동철심(70)을 구동시키는 솔레노이드부(18)
를 포함하며,
상기 연결 스프링(42)은,
다각형상으로 굴곡되어 형성되고, 개구 부분으로부터 압입된 상기 가동철심(70)에 의해 탄성변형하여, 상기 피결합부(78)에 걸어맞춰지는 제1 권선부(44)와,
상기 제1 권선부(44)의 반대쪽에 위치되고, 상기 주밸브체 유닛(38)에 고정되는 제2 권선부(46)와,
상기 제1 권선부(44)와 상기 제2 권선부(46)의 사이에 위치되는 제3 권선부
를 가지는 것을 특징으로 하는 파일럿식 전자밸브(10).
청구항 1에 있어서,
상기 제1 권선부(44)는, 삼각형상으로 굴곡되어 형성되는 것을 특징으로 하는 파일럿식 전자밸브(10).
청구항 1에 있어서,
상기 피결합부(78)의 위치에 있어서의 상기 가동철심(70)의 직경(D6)은, 상기 제1 권선부(44)의 개구 부분에 있어서의 내접원(Cr1)의 직경(D1) 이하인 것을 특징으로 하는 파일럿식 전자밸브(10).
청구항 1에 있어서,
상기 제1 권선부(44)의 외접원(Cr2)의 직경(D4)은, 상기 제3 권선부(48)의 외경(D5)보다 크고, 또한, 상기 제1 권선부(44)의 개구 부분에 있어서의 내접원(Cr1)의 직경(D1)은, 상기 제3 권선부(48)의 내경(D3)보다 작은 것을 특징으로 하는 파일럿식 전자밸브(10).
청구항 1에 있어서,
상기 가동철심(70)의 압입 부분은, 상기 피결합부(78)와의 인접 부분의 직경(D7)이 상기 피결합부(78)의 직경(D6)보다 크고, 또한, 상기 주밸브체 유닛(38)을 향하여 상기 인접 부분보다 직경이 축소되어 테이퍼 형상으로 형성된 우산부(80)를 가지는 것을 특징으로 하는 파일럿식 전자밸브(10).
청구항 5에 있어서,
상기 우산부(80)의 선단부 직경(D9)은, 상기 제1 권선부(44)의 개구 부분에 있어서의 내접원(Cr1)의 직경(D1) 이하인 것을 특징으로 하는 파일럿식 전자밸브(10).
청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 주밸브체 유닛(38)은,
상기 주밸브 시트(30)에 대해서 착좌 또는 이격되는 다이어프램(26)과,
상기 다이어프램(26)에 장착되어, 상기 제2 권선부(46)를 유지하는 유지 플레이트(54)와,
일단부에 상기 파일럿 밸브 시트(66)가 형성되고, 중심선을 따라 상기 파일럿 밸브 포트(68)가 형성되고, 상기 다이어프램(26) 및 상기 유지 플레이트(54)의 개구부에 삽입되는 오리피스 부재(56)와,
상기 다이어프램(26)의 저면측에서 상기 오리피스 부재(56)의 외주에 장착되어, 상기 오리피스 부재(56)와의 사이에 상기 다이어프램(26), 상기 유지 플레이트(54) 및 상기 제2 권선부(46)를 개재시키는 것에 의해 고정하는 고정부재(58)
를 가지는 것을 특징으로 하는 파일럿식 전자밸브(10).