KR20200031772A

KR20200031772A - 솔레노이드 밸브

Info

Publication number: KR20200031772A
Application number: KR1020180110629A
Authority: KR
Inventors: 손종완; 장승호; 김영주; 조민수
Original assignee: 캄텍주식회사
Priority date: 2018-09-17
Filing date: 2018-09-17
Publication date: 2020-03-25
Also published as: KR102098387B1

Abstract

본 발명은 솔레노이드 밸브에 관한 것으로서, 상세하게는 밸브 유닛의 기밀성 및 동작 안정성을 향상시킬 수 있는 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.
이러한 목적을 달성할 수 있는 본 발명은 하우징과, 상기 하우징 내부에 배치되는 솔레노이드 구동부와; 상기 하우징에 이동가능하게 배치되어 상기 솔레노이드 구동부에 의하여 동작가능하게 마련되는 밸브 유닛과; 상기 밸브 유닛 외주면에 배치되고 밸브 유닛의 위치 상태에 무관하게 밸브 유닛과 하우징 내부에 의하여 형성되는 내부 공간을 그 외의 외부 공간과 차단시키는 실링 부재를 포함하되, 밸브 유닛은 솔레노이드 구동부의 동작 여부에 따라서 하우징 내부에 이동가능하게 마련되는 플런저와; 플런저에 결합되는 밸브 헤드를 포함하며, 상기 밸브 헤드에는 상기 플런저가 삽입되어 결합되는 결합공이 마련되고, 상기 결합공에는 적어도 하나 이상의 리세스와, 리세스와 이웃하며 플런저의 외주면 방향으로 돌출되는 돌출부가 마련되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브를 제공한다.

Description

솔레노이드 밸브{ A solenoid valve }

본 발명은 솔레노이드 밸브에 관한 것으로서, 상세하게는 밸브 유닛의 기밀성 및 동작 안정성을 향상시킬 수 있는 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.

솔레노이드 밸브는 전자기력을 발생시키는 솔레노이드 구동부와, 솔레노이드 구동부에 의하여 개폐 동작을 수행하는 밸브 유닛을 포함한다.

이러한 솔레노이드 밸브는 한국 등록특허 10-1011641에 나타난다.

이러한 솔레노이드 밸브가 터보차쳐 압축기 측에 설치되는 경우, 바이패스 밸브로서 역할을 한다.

즉, 터보차져의 압축기는 신기(fresh air)를 유입시키는 흡기 매니폴드 상에 배치되되고, 흡기 매니폴드 상에는 신기의 유입량을 조절할 수 있는 공기 조절 밸브(스로틀 밸브)가 마련된다.

공기 조절 밸브의 개폐 동작에 따라서, 터보챠져 압축기와 연결된 배관 내부의 압력이 변하는데, 통상적으로 터보챠져 압축기가 동작을 하는 경우에는 솔레노이드 밸브는 바이패스 유로를 닫는다.

터보차져 압축기가 동작하는 중, 공기 조절 밸브 폐쇄에 의하여 공기 유입이 저하되거나 중단된 상태가 되면 터보차져가 충격을 받을 수 있기 때문에 유입유로와 토출유로를 연통시키기 위해서 바이패스 밸브가 개방된다.

그런데, 이와 같은 바이패스 유로를 개폐하는 경우, 밸브 시트면의 표면 형상이 가공이나 제작 과정에서 불량하고 균일하지 못하는 경우, 밸브 헤드의 폐쇄 상태에서의 위치나 배치가 비스듬해져서 리크(leak)가 발생하여 기밀성이 훼손되는 문제가 있고, 이로 인하여 안정성도 문제가 되는 경우가 있었다.

본 발명은 폐쇄 상태에서의 기밀성 및 동작 안정성을 향상시킬 수 있는 솔레노이드 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하우징과, 상기 하우징 내부에 배치되는 솔레노이드 구동부와; 상기 하우징에 이동가능하게 배치되어 상기 솔레노이드 구동부에 의하여 동작가능하게 마련되는 밸브 유닛과; 상기 밸브 유닛 외주면에 배치되고 밸브 유닛의 위치 상태에 무관하게 밸브 유닛과 하우징 내부에 의하여 형성되는 내부 공간을 그 외의 외부 공간과 차단시키는 실링 부재를 포함하되, 밸브 유닛은 솔레노이드 구동부의 동작 여부에 따라서 하우징 내부에 이동가능하게 마련되는 플런저와; 플런저에 결합되는 밸브 헤드를 포함하며, 상기 밸브 헤드에는 상기 플런저가 삽입되어 결합되는 결합공이 마련되고, 상기 결합공에는 적어도 하나 이상의 리세스와, 리세스와 이웃하며 플런저의 외주면 방향으로 돌출되는 돌출부가 마련되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브를 제공한다.

상기 리세스와 상기 돌출부는 복수개로 마련되되, 상호 교번적으로 배치되는 것을 특징으로 하고, 상기 복수의 돌출부의 단부는 상기 플런저의 외주면에 접촉하게 마련되는 것을 특징으로 한다.

상기 돌출부는 외력에 의하여 형상이 변형가능하되, 외력 가압이 해제되면 그 형상이 원상복구되는 재질로 구성되어, 상기 밸브 헤드가 상기 플런저에 대해서 상대적으로 비틀리거나 비스듬하게 배치되는 경우, 상기 플런저에 접촉하는 돌출부 일부가 측면 방향으로 변형되고, 변형되는 영역의 적어도 일부가 리세스 방향으로 이동하도록 마련되는 것을 특징으로 한다.

상기 돌출부 중 상기 플런저의 외주면에 대향되는 경계면은 플런저의 외주면의 윤곽 형상에 대응되는 곡선 또는 호 형태로 마련되고, 상기 돌출부의 양 측면은 리세스 방향으로 돌출되어 연장되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 플런저와 밸브 헤드를 결합시키는 와셔를 더 포함하며, 와셔의 외경은 결합공의 중심에서 리세스의 최외곽 까지의 거리보다 크게 형성되어 와셔가 플런저에 설치된 경우, 리세스 및 돌출부는 와셔에 의하여 차폐되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 의하면 밸브 시트의 구조 또는 표면의 문제가 있는 경우, 밸브 헤드의 플런저에 대한 의도적으로 상대 위치 변화 또는 배치 상태 변화가 가능하게 함으로서, 모든 영역에서 밸브 시트와 밸브 헤드간의 기밀성을 유지하여, 작동 안정성을 유지할 수 있다.

특히, 결합공 주위의 돌출부가 플런저에 의하여 압력을 받아서 변형되는 경우, 반경방향 및 수평방향으로 변형량이 발생하고 위 아래로는 변형되지 않기 때문에 구조적인 안정성이 도모되면서도, 플런저와 밸브 헤드 간의 상대적인 배치 구조 및 위치에 능동적으로 대응할 수 있다.

즉, 결합공의 테두리에 마련되는 돌출부와 리세스부가 위와 같은 악조건에 대응할 수 있는 버퍼 구조 또는 버퍼 공간을 제공한다. 따라서, 밸브 시트의 표면 환경이 나쁜 경우에도, 밸브 헤드의 플런저의 위치나 배치상태가 변함으로써, 기밀성 및 작동 안정성을 유지할 수 있다.

또한, 본 발명은 바이패스의 개폐 동작시 자기력 뿐만 아니라 공기의 압력 구배를 상쇄시킴으로써 밸브 유닛의 동작을 원활히 하고 이동 속도가 빨라져서 밸브의 개폐 응답 성능이 개선될 수 있다.

또한, 지지부가 축 형태로 마련되고, 솔레노이드 구동부 내부에 직접 외부 공기를 안내하고, 솔레노이드 구동부 내부에 있는 플런저 가동 공간 및 하우징 내부에 있는 밸브 헤드 가공 공간이 연통되어 있으므로 공기의 이동 및 밸브 내부에서의 공기 분산이 신속하게 이루어질 수 있다.

또한, 하우징 내부에 고정되어 있는 중공축 또는 튜브 형태의 지지부를 제공함으로써 중량 감소를 구현하면서도, 밸브 유닛의 가이드 성능을 유지할 수 있다.

도1은 본 발명에 의한 솔레노이드 밸브의 측단면도이다.
도2는 본 발명에 의한 밸브 유닛의 측단면도이다.
도3은 본 발명에 의한 밸브 헤드의 평면도와 저면도이다.
도4와 도5는 본 발명에 의한 밸브 유닛의 분해 사시도를 위와 아래에서 본 것을 나타낸 것이다.
도6은 본 발명에 의한 솔레노이드 밸브가 바이패스 유로를 개방한 상태를 도시한 측단면도이다.
도7은 본 발명에 의한 솔레노이드 밸브가 바이패스 유로를 폐쇄한 상태를 도시한 측단면도이다.
도8은 본 발명에서 밸브 헤드의 위치가 비틀어지거나 비스듬한 경우의 플런저와 돌출부 간의 접촉에 의하여 돌출부 및 리세스부의 형상이 변형되는 때의 모습을 도시한 것이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소 들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도1에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브(1)는 터보 차져의 바이패스 유로(도6참조,BP)를 구비하는 블록(도6참조, B)에 장착되는 하우징(10)과, 하우징(10) 내부에 수용되는 솔레노이드 구동부(100), 그리고, 솔레노이드 구동부(100)에 의하여 왕복운동을 하여 바이패스유로(BP)를 개폐하는 밸브 유닛(200)을 포함한다.

솔레노이드 구동부(100)는 외부 커넥터에 의한 신호 및 전류 입력에 따라서 전자기력을 발생시켜서 밸브 유닛(200)을 움직인다.

솔레노이드 구동부(100)의 구조는 다음과 같다.

하우징(10) 내부에 위치하는 코어(110)와, 코어(110)를 둘러싸는 보빈(120), 그리고 보빈(120)을 감싸도록 마련되는 코일부(122)를 포함한다.

그리고 코어(110) 내부에는 지지부(300)가 축 또는 로드 형태로 고정되게 마련되는데, 지지부(300)는 솔레노이드 구동부(100)의 동작에 따라서 이동하는 밸브 유닛(200)을 이동가능하게 지지하고 왕복운동을 가이드하는 역할을 수행한다.

코어(110)는 지지부(300)가 삽입되어 고정되는 내경부(113)와, 밸브 유닛(200)의 일 구성인 플런저(202)가 선택적으로 삽입되고 플런저(202)의 가동 공간을 정의하는 제1내부 공간부(111)와, 제1 내부 공간부(111)와 내경부(113) 사이에 배치되는 제2내부 공간부(112)를 포함한다.

제2내부 공간부(112)에는 스프링(130)이 일부 삽입되어 지지되는데, 스프링(130)은 밸브 유닛(300)에 탄성력을 제공하는 역할을 하여, 솔레노이드 구동부 전원 인가 중단시, 밸브 유닛(300)이 바이패스 유로(BP)를 폐쇄할 수 있도록 한다.

제1내부 공간부(111)의 내경은 제2내부 공간부(112)보다 크게 형성되고, 그 내경은 플런저(202)의 외경보다 약간 크게 형성되어 플런저(202)가 원활하게 가동할 수 있는 공간을 제공한다.

제1내부 공간부(111) 주위에 코어(110)의 몸체에서 연장되는 부분이 형성되어 이 부분이 제1내부 공간부(111)를 형성하는데, 이 부분에 자기력이 집중된다.

보빈(120)의 아래에는 플레이트부(133)가 배치되어, 이들이 하우징(10) 내에 안정적으로 위치할 수 있도록 고정시키고, 그 중심에는 통공(133a)이 형성되어 플런저(202)가 움직일 수 있는 공간을 형성한다.

통공(133a)의 테두리에는 연장부(133b)가 형성되어 플런저(202)와 이격되고, 플런저(202)의 외주면과 대향되면서, 플런저(202)를 둘러싸도록 한다.

후술하겠지만, 플레이트(133)의 연장부(133b)와 플런저(202) 사이의 이격 공간을 통해서 솔레노이드 구동부(100) 내부의 공간과, 솔레노이드 구동부(100) 및 밸브 유닛(200)의 사이 공간(또는 밸브 헤드 가동 공간)(140)이 연통될 수 있다.

밸브 유닛(200)은 솔레노이드 구동부(100)의 자기력에 의하여 움직일 수 있는 플런저(202)와, 플런저(202) 및 지지부(300) 사이에 있는 부시(204)와, 플런저(202)의 일단부에 고정결합되는 벨브 헤드(210)를 구비한다.

와셔(220)에 의하여 플런저(202)에 벨브 헤드(210)가 결합된다.

플런저(202)는 직경이 큰 대경부(202a)와, 대경부(202a)의 하단에 단차진 형태로 마련되어 대경부(202a)보다 직경이 작고 밸브 헤드(210)에 삽입되는 소경부(202b)를 포함한다.

와셔(220)는 소경부(202b)에 장착되고, 와셔(220)와 대경부(202a)의 하단부, 즉, 단차진 영역 사이에 밸브 헤드(210)의 상부 플레이트가 위치한다. 와셔(220)에 의하여 밸브 헤드(210)가 플런저(202)로 부터 이탈되는 것이 방지되고, 플런저(202)와 같이 움직일 수 있다.

그리고, 부시(204)는 대경부(202a) 내부에 위치하여, 대경부(202a) 및 지지부(300)의 사이에 위치함으로써, 플런저(202)의 지지부(300)에 대한 상하 이동을 가이드 한다.

스프링(130)은 부시(204)의 일단부와 코어(110)의 제2내부 공간부(112) 사이에 배치되어 밸브 유닛(200)을 바깥 방향으로 밀어내려는 탄성력을 제공한다.

밸브 헤드(210)는 캡 형태로 마련되며, 개방된 형태의 공간을 제공한다. 밸브 헤드(210)의 측면벽이 그 공간을 둘러싸는 형태를 구성한다. 밸브 헤드(210)는 하우징의 플랜지부(11) 및 하우징(10)에 결합되는 커버(20)에 의하여 그 주위가 둘러싸인다.

밸브 헤드(210)의 상부면에 플런저(202)의 소경부(202b)가 삽입되어 결합되는 결합공(도3참조, 210e)이 마련되고, 그 결합공(210e) 테두리 주위에는 돌출부(210f)와 리세스부(210g)가 교번적으로 형성되어서 소경부(202b)를 둘러싸고 있다.

그리고 돌출부(210f)의 끝단부는 소경부(202b)를 향하여 연장되고 돌출되는 형상을 띤다. 이와 같이 돌출부(210f)와 리세스부(210g)를 둔 이유는 밸브 헤드(210)의 하단면이 닿는 밸브 시트의 면이 고르지 못한 경우에 밸브 헤드(210)의 위치가 플런저(210)에 대해서 비틀리거나 비스듬하게 된 경우에, 밸브 헤드(210)와 플런저(202)간의 상대 위치 변화를 용인하면서도, 밸브 시트에의 밀착이 확실하게 이루어질 수 있게 하기 위함이다. 이에 대해서는 구체적으로 뒤에서 설명하기로 하겠다.

한편, 밸브 헤드(210)는 플런저(202)의 왕복운동에 따라서 움직이는데, 이 경우, 밸브 헤드(210)와 커버(20) 간의 실링이 유지되어야 한다.

즉, 실링이 되면서도 밸브 헤드(210)가 자유롭게 움직이여야 하는데, 이를 위해서 실링은 일명 립씰(lip seal)구조를 채택한다.

립씰형태의 실링부재(400)는 커버(20) 내면에 밀착되는 제1실링부(401)와, 벨브 헤드(210) 외주면 표면에 밀착되는 제2실링부(402)와, 제1실링부(401)와 제2실링부(402)를 연결하며 커버(20)의 입구 테두리 연장부에 밀착되는 제3실링부(403)를 포함한다.

이러한 실링부재(400)를 채택함으로써 밸브 헤드(210)가 왕복운동 하면서도, 커버(20)와 밸브 헤드(210) 사이의 공간이 실링될 수 있다.

커버(20)는 하우징(10)의 일면(하면 또는 상면)에 마련되는 장착홈(10a)에 끼워져서 고정된다.

커버(20)의 구체적인 구성을 보면 플랜지부(11)와 면접하면서, 제1실링부(401)가 닿아서 지지되고, 상하방향으로 마련되는 측벽부(20a)와, 측벽부(20a)의 일단부(하단부)에서 내측 방향인 밸브 유닛(200) 방향으로 연장되는 제1연장부(20b)를 포함한다.

측벽부(20a)와 제1연장부(20b)는 'ㄴ'자 형태로 절곡되게 형성된다.

제1연장부(20b) 상면과 그 상부 공간은 제3실링부(403)가 안착되는 영역(20c)인 안착부 또는 안착영역을 형성한다.

따라서 측벽부(20a)와 제1연장부(20b), 밸브 유닛(200)의 외주면, 플랜지부(11)에 의하여 둘러싸이는 공간은 실링부재(400)가 위치하는 공간을 형성한다.

커버(20)는 측벽부(20a)의 타단부(상단부)에서 외측 방향인 반경 방향으로 연장되는 제2연장부(20d)와, 제2연장부(20d)에서 하우징의 장착홈(10a) 방향으로 연장되어 장착홈(10a)에 끼워져서 고정되는 고정부(20e)를 더 포함한다.

위와 같은 구성하에서 제1실링부(401)의 끝단부는 플랜지부(11)의 하단부에 접촉되고 동시에 커버(20)의 측벽부(20a)내주면에 접촉된다.

그리고, 제2실링부(402)는 밸브 유닛(200)의 외주면에 접촉되고, 제3실링부(403)는 안착부의 바닥면에 접촉됨으로써 그 위치를 안정적으로 유지할 수 있다.

한편, 하우징(10)과 커버(20)가 결합되는 경우, 결합되는 부분도 실링이 되어야 하며, 이를 위해서 O-링(O-ring) 형태의 보조 실링부재(410, 420)가 그 결합구조 내부에 배치된다.

지지부(300)는 솔레노이드 구동부(100)의 중심과, 밸브 유닛(200) 중심을 따라서 배치되며, 두 구성요소가 배치되는 영역에 걸쳐지게 위치한다.

지지부(300)는 적어도 일부가 그 내부에 빈 공간이 형성되는 튜브 또는 중공 샤프트 형태로 마련되고, 그 내부에 연통 유로(302)가 형성된다.

그리고, 지지부(300)의 일단부에는 밸브 헤드(210)의 내부 공간과 연통되는 제1개구부(311)가 마련된다.

지지부(300)에는 제2개구부(312)가 형성되는데, 제2개구부(312)는 지지부 외주면 표면을 관통하는 형태로 마련될 수 있다. 또한, 제3개구부(313)는 지지부(300)의 타단부에 형성될 수 있다.

여기서 제2개구부(312)는 지지부의 외주면에 복수개가 형성될 수 있으며, 그 배치 높이는 서로 달라질 수 있다. 즉 도1에서 도시한 바와 같이, 어느 하나의 제2개구부(312)의 높이는 다른 제2개구부(312)의 높이보다 높게(또는 낮게) 형성되는데, 이는 원활한 공기의 흐름 및 이물질의 이동을 최소화(또는 방지)하기 위함이다.

연통유로(302)는 제1개구부(311)와 제2개구부(312)(및/또는 제3개구부(313))를 연통시키는 역할을 하는데, 이에 의하여 밸브 유닛(200) 주위의 공간(상세하게는 밸브 헤드(210)에 의하여 형성된 공간)의 공기 압력과, 하우징(10) 내부 공간(상세하게는 솔레노이드 구동부(100) 내부 공간, 솔레노이드 구동부(100)와 밸브 유닛(200) 사이에 형성된 밸브 유닛 가동 공간인 제1내부공간(111) 및 밸브 헤드 가동 공간(140), 솔레노이드 구동부(200)와 하우징(10) 내면 사이 공간)의 압력이 평형이 이루어질 수 있다.

이와 같은 압력평형이 필요한 이유는 뒤에서 설명한다.

원활한 공기의 연통을 위해서는 제2개구부(312)의 위치 선정이 중요하다.

이를 위해서 제2개구부(312)가 지지부(300) 외주면 표면에 형성되는 경우, 그 위치는 코어(110)의 제1내부 공간부(111) 또는 제2내부 공간부(112) 중 적어도 어느 하나의 영역 또는 모두에 형성되는 것이 바람직하다.

다만, 플런저(202)의 이동에 영향을 받지 않는 제2내부 공간부(112)가 형성된 영역에 구현되면 공기의 이동이 보다 원활해질 수는 있다.

밸브 헤드 가동공간(140)은 하우징(10)의 입구에 형성되는 플랜지(11)와, 밸브 헤드(210)의 일면과, 플레이트(133)와 플런저(202)에 의하여 둘러싸인 공간에 의하여 형성된다.

밸브 헤드 가동 공간(140)은 제1내부 공간(111)과 연통되는데, 이들은 상술한 플레이트(133)의 연장부(133b)와 플런저(202) 사이의 이격 공간을 통해서 연통된다

따라서, 밸브 유닛(200) 외부의 공기가 제1개구부(311) 및 연통유로(302)를 타고 들어오는 경우, 제1내부 공간부(111) 및 밸브 유닛 가동 공간(140)으로 들어와서 압력 평형이 이루어진다.

한편, 제3개구부(313)는 지지부(300)의 타단부(도면에서 지지부의 상단부)에 형성될 수 있다.

이 경우, 하우징(10)의 내면과 코어(110)의 사이, 그리고, 하우징(10)의 내면과 요크(125)의 사이, 하우징(10) 내면과 플레이트(133)의 사이에 이격공간이 형성되어 제3개구부(313)와 밸브 헤드 가동 공간(140) 사이를 연통시킬 수도 있다.

도2는 밸브 헤드(210)와 플런저(202), 그리고 와셔(220)로 구성되는 밸브 유닛의 측단면도이다.

밸브 헤드(210)의 상부에는 플런저(202)의 소경부(202b)가 삽입되어 위치하고, 대경부(202b)의 하단면(단차면)이 얹혀지는 상면부(210b)가 마련된다.

상면부(210b)의 중심에는 플런저(202)의 소경부(202b)가 삽입되어 결합되는결합공(210e)이 마련되고, 결합공(210e)의 내부에는 돌출부(210f)와 리세스부(210g)가 마련된다.

그리고, 돌출부(210f)와 리세스부(210g)는 소경부(202b)를 둘러싸는 형태가 된다. 그리고, 결합공(210e)의 상면 테두리에는 플런저(202)의 대경부(202a)의 하면의 단차진 부분이 안착될 수 있다.

상면부(210b)는 외측 방향에 하향 경사지게 마련되는 영역이 마련되고, 외측끝에는 홈 또는 움푹 들어간 리세스 형태로 마련되는 살빼기 영역(210c)이 마련된다.

살빼기 영역(210c)을 형성하므로써, 원가절감을 도모할 수 있고, 밸브 헤드(210)의 상면부의 두께를 일정 범위내에서 유지함으로써 강도를 일정하게 유지할 수 있다.

연장벽부(210d)의 외주면에는 걸림턱(210a)이 마련된다.

걸림턱(210a)은 연장벽부(210d)의 최상단부에서 아래로 일정 거리만큼 내려론 상태에서 단차진 형태로 형성되어 있으며, 걸림턱(210a)의 위치는 플랜지부(도1, 11)의 하단부보다 낮고 제1실링부(도1, 401)의 상단부보다 낮게 마련된다.

걸림턱(210a)은 제2실링부(도1, 402)의 상단부가 접촉되어 걸려야 하기 때문에 제2실링부(도1, 402)의 상단부보다는 높게 배치된다.

여기서, 결합공(도3, 210a)은 플런저(202)의 대경부(202a)에 의하여 그 위가 덮히고, 와셔(220)에 의하여 그 아래가 덮혀서 위 조립 구조물 상태에서는 돌출부(210f)나 리세스부(210g)가 보이지 않고 차폐된다.

즉, 와셔(220)와 플런저(202) 대경부(202a)의 외경은 결합공(210e)의 중심에서 리세스(210g)의 최외곽 까지의 거리보다 크게 형성되어 와셔(220)가 플런저(202)에 설치된 경우, 리세스(210g) 및 돌출부(210f)는 와셔(220) 및 플런저(202)에 의하여 차폐된다.

따라서, 리세스부(210g)의 반경 방향의 길이, 또는 폭은 와셔(220)의 내경부와 외경부의 차이, 즉, 살의 좌우 두께보다 작게 형성되고, 또한, 플런저(202)의 대경부(202a)의 살의 좌우 두께보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.

이는 돌출부(210f)와 리세스부(210g)의 변형시 그 변형이 수평 방향으로만 이루어지고, 상하 방향으로 이루어지는 것을 제한하기 위해서, 위 아래를 덮는 형태로 마련되는 것이다.

그리고, 와셔(220)보다 플런저(202)의 소경부(202b)의 하단부가 아래로 더 내려와 있어서, 와셔(220)의 조립 안정성을 도모한다. 한편, 와셔(220)의 내경부의 상단 테두리에는 조립 용이성을 위해서 챔퍼가 형성되는 것이 바람직하다.

도3(a)는 밸브 헤드(210)를 위에서 바라본 평면도이다. 도3(b)는 밸브 헤드(210)에 플런저(202) 및 와셔(220)가 결합된 상태에서 아래를 바라본 저면도이다.

그리고, 도4와 도5는 밸브 헤드(210)와 플런저(202), 와셔(220)의 분해사시도를 위와 아래에서 바라본 모습을 나타낸 것이다.

도3 내지 도5에서 도시한 바와 같이, 리세스(210g)와 돌출부(210f)는 복수개로 마련되되, 상호 교번적으로 배치되는 것을 특징으로 하고, 복수의 돌출부(210f)의 단부는 플런저(202)의 소경부(202a)의 외주면에 접촉하거나 미세하게 이격되는 것이 바람직하다.

돌출부(210f)와 리세스부(210g)의 수량은 5개로 도시되었으나, 수량은 이에만 한정되는 것은 아니며, 수량은 편의에 따라서 얼마든지 변할 수 있다.

한편, 돌출부(210f)는 외력에 의하여 형상이 변형가능하되, 외력 가압이 해제되면 그 형상이 원상복구되는 재질로 구성되는데, 이는 밸브 헤드(210)의 재질과 동일한 플라스틱 수지 재질이 바람직하다.

따라서 밸브 헤드(210)가 플런저(202)에 대해서 상대적으로 비틀리거나 비스듬하게 배치되는 경우, 플런저(202)에 접촉하는 돌출부(210f) 일부가 측면 방향으로 변형되고, 변형되는 영역의 적어도 일부가 리세스(210g) 방향으로 이동하도록 마련된다.

그리고, 돌출부(210f) 중 플런저(202)의 소경부(202b) 외주면에 대향되는 경계면은 플런저(202)의 소경부(202b)의 외주면의 윤곽 형상에 대응되는 곡선 또는 호 형태로 마련된다.

그리고, 돌출부의 양 측면의 내측단부은 리세스 방향(210g)으로 돌출되어 연장되어 있어서, 돌출부(210f)의 폭은 내측단부에서 최대가 된다.

또한, 리세스(210g)의 폭은 내측단부에서 외측단부로 갈수록 증가하다가, 다시 감소하는 형태가 된다. 즉,, 리세스(210g)의 양측면은 곡선 형태의 다시 재차 리세스 되는 형태가 된다.

따라서, 결합공(210e)의 전체적인 윤곽은 기어 또는 꽃잎 모양 형태를 띠는 것이 바람직하다.

이는 돌출부(210f)의 내측단부가 안정적으로 플런저(202)의 외주면을 지지하면서도, 플런저(202)와 돌출부(210f)간의 강한 접촉으로 인하여 돌출부(210f)의 형상이 일시적으로 변하는 경우에, 용이하게 측면 방향으로 변할 수 있도록 하기 위함이다.

도6은 솔레노이드 밸브(1)가 개방동작을 하는 경우이고, 도7은 솔레노이드 밸브(1)가 폐쇄방 동작을 하는 경우이다.

솔레노이드 밸브(1)의 폐쇄 동작에 따라서 바이패스 유로(BP)가 닫힌 상태에서, 터보 챠저에 의한 신기의 과급이 이루어지다가, 스로틀 밸브(미도시)가 닫히는 경우, 터보 챠저 흡입 영역 쪽에 배압이 발생하고, 이에 의하여 무리하게 압축기가 동작하면, 압축기가 파손될 수도 있다.

따라서, 배압을 빠르게 해소시키기 위해서 흡입측(BP1)과 배출측(BP2)을 빠르게 연통시키는 것이 필요하고, 이를 위해 솔레노이드 밸브(1)가 바이패스 유로(BP)를 개방한다.

이를 위한 동작이 도6에서 나타난다.

도6에서 도시한 바와 같이, 솔레노이드 밸브(1)에 전원이 인가되면, 코일(122)에 전류가 흐르고 이에 의하여 자기장이 발생한다.

이에 의하여 플런저(202)가 코어(110) 부분으로 이동하고, 플런저(202)의 이동에 따라서 밸브 헤드(210)도 하우징(10) 내부를 향하여 이동한다.

비록 스프링(130)이 밸브 유닛(210)을 밀어내는 방향으로 지지하고 있으나, 자기력이 이를 극복함으로써 밸브 유닛(210)이 위와 같은 방향으로 이동할 수 있다.

이때 압력을 P3라고 하면, P3는 뒤에서 설명할 바이패스 유로 폐쇄시의 흡입측(BP1)의 압력 P1보다는 작지만, 배출측(BP2)의 압력 P2보다는 크다

이는 배출측(BP2)의 압력 P2과 흡입측(BP1)의 압력P1의 공기가 섞이면서 P2 보다는 압력이 상승하기 때문이다.

이 경우, 바이패스 유로(BP) 전체의 압력이 P3로 변한 상태에서, 바이패스 유로(BP)의 공기가 연통 유로(302)를 타고 하우징 (10) 내부로 유입된다.

이에 의하여 밸브 유닛(200) 주위(특히, 바이 패스 유로 내부 및 밸브 헤드 주위 공간)의 공기 압력과 하우징(10) 내부의 압력은 평형을 이룬다.

추후, 자기력이 없어짐에 따라서 스프링(130)의 복원력에 의하여 밸브 유닛(200)은 다시 코어(110)에서 멀어지는 방향으로 이동하여 바이패스 유로(BP)를 차단할 수 있다.

한편, 이와 같은 밸브 유닛(200)의 이동 동작에도 불구하고, 립씰 구조를 갖는 실링부재(400)의 실링 역할에 의하여 실링 부재(400)가 설치된 커버(20)와 밸브 유닛(200) 간의 이격 공간을 통하여 공기가 유동하지 않는다.

특히 제2실링부(402)가 밸브 헤드(210)의 외주면에 면접하여 밀착되어 있어서 실링 기능을 수행할 수 있다.

이를 통해서 지지부(300)의 연통유로(302) 및 제1,2,3개구부(311, 312, 313) 이외의 영역을 통하여 솔레노이드 밸브(1) 내외부 간의 공기 연통이 방지되어 위에서 언급한 공기 압력 구배에 따른 밸브 유닛(200)의 이동동작에 장애가 없도록 할 수 있다.

도7에서 도시한 바와 같이, 솔레노이드 밸브(1)에 전압이 인가되지 않은 상태에서는 스프링(130)이 밸브 유닛(200)을 밀어서, 이에 의하여 밸브 유닛(200)이 최대한 솔레노이드 구동부(100)와 멀어진 상태가 된다.

밸브 헤드(210)는 제2실링부(402)에 대해서 상대적인 슬라이드 이동을 하면서 하강운동을 하고, 궁극적으로 밸브 헤드(210)에 마련된 걸림턱(210a)은 제2실링부(402)의 상단부에 걸리는 동시에, 밸브 헤드(210)의 최선단부(최하단부)는 바이패스 유로 상에 형성된 시트부(S)에 밀착된다.

터보 차져의 압축기(미도시)가 동작하는 경우, 흡기 유로에서 공기가 유입되는 부분과 연결된 흡입측(BP1)은 고압(P1)이 되고, 흡기 유로에서 공기가 압축기를 거친 후 토출되는 부분과 연결된 배출측(BP2)은 저압(P2)이 된다.

지지부(300)에 형성된 제1개구부(311), 연통유로(302), 제2개구부(312)(및 /또는 제3개구부(313))에 의하여 입력측(BP1)의 공기가 하우징(10) 내부로 유입된다

이에 의하여, 플런저(202)의 가동영역이 되는 코어(110)의 제1내부 공간(111), 그 위의 제2내부공간(112), 그리고, 플레이트(133)와 밸브 헤드(210) 사이의 밸브 헤드 가동 공간(140) 등 하우징(10) 내부의 모든 영역의 압력이 흡입측(BP1)의 압력(P1)과 동일해진다.

더 나아가, 코어(110)와 하우징(10) 내면, 요크(125)와 하우징(10) 내면, 플레이트(133)와 하우징(10) 내면에 별도의 이격공간이 형성되는 경우, 그 부분들의 압력도 흡입측(BP1)의 압력(P1)과 동일해진다.

이에 의하여 솔레노이드 밸브(1) 내부의 압력과 흡입측(BP1)의 압력이 동일해지는 압력 평형상태가 이루어진다.

만약에 본 발명과 같은 연통 유로(302)가 없는 경우라면, 도6와 같이 밸브 유닛(200)이 개방된 상태에서는 하우징(100)내부는 대기압과 유사하거나 같은 압력이 될 것이고, 바이패스 유로(BP) 내부의 압력(P3)는 하우징(100) 내부의 압력보다 높게 형성된다.

이 상태에서 솔레노이드 구동부(100)도 인가되는 전원이 차단되면, 압축된 스프링(130)의 복원력에 의하여 스프링(130)이 늘어나면서 밸브 유닛(200)을 밀어서 코어(110)로부터 이격시키려고 할 것이다.

그런데, 하우징 내부의 압력이 바이패스 유로(BP)의 압력보다 낮아서 저항이 발생하여 밸브 유닛(200)이 움직이는데 장애가 발생하거나, 아니면 폐쇄 속도가 낮아지는 문제가 있다.

이를 해결하기 위해서 스프링 강성 계수(일명 K값)이 상대적으로 큰 스프링(강한 스프링)을 사용할 수 있지만, 이러한 경우, 밸브 유닛(200)을 개방할 때, 이러한 스프링이 저항을 작용한다.

따라서, 연통유로(302)와 제1개구부(311), 제2개구부(312), 제3개구부(313)가 없으면, 위와 같은 딜레마에 봉착하게 된다.

그러나, 본 발명은 연통유로(302)와 제1개구부(311), 제2개구부(312), 제3결합공(313)를 마련함으로써, 밸브 유닛(200)의 개방시에는 하우징(100) 내부와 바이패스 밸브(BP) 내부 간의 압력을 동일하게 할 수 있다.

따라서, 솔레노이드 구동부(100)에 전원 인가가 중단되는 경우에도 공기 압력의 저항을 받지 않고, 스프링이 복원력에 의하여 확장되면서 밸브 유닛(200)을 밀어 밸브 유닛(200)의 폐쇄 동작을 신속하게 수행할 수 있다.

따라서, 연통 유로가 없는 경우에 사용되어야 할 스프링 계수보다 상대적으로 작은 탄성 계수의 스프링을 사용할 수 있다.

그리고, 상대적으로 작은 탄성 계수를 갖는 스프링을 활용하면 도7과 같이 솔레노이드 구동부(100)에 전원이 인가되어도 저항이 상대적으로 작아서 신속하게 밸브 유닛(200)을 개방할 수 있다.

한편, 연통유로(300)를 지지부(300)에 설치하는 것을 주로 설명하였지만, 연통유로(300)는 밸브 유닛(200) 주변의 공간과 상기 하우징(100) 내부 공간을 연통시키도록 하우징(100)에 위치하거나 또는 하우징(100) 내부에 위치하거나, 하우징에 결합되는 고정구조물(커버 또는 플레이트, 코어, 요크 등)에 형성될 수도 있다.

도8(a)는 밸브 시트면의 평면도가 이물질등으로 인하여 균일하지 못하는 등 밸브 헤드(210)가 플런저(202)에 대해서 약간 비틀리거나 비스듬한 경우의 밸브 헤드(210)와 플런저(202)간의 상대 위치 변화를 측면에서 바라본 것이다.

그리고, 도8(b)는 그러한 경우, 소경부(202a)가 결합공(210e)의 일측으로 치우쳐진 경우, 돌출부(210f)의 일부 및 리세스부(210g)의 일부가 변형된 것을 도시한 것이다.

밸브 시트 표면이 평평하고 균일하며, 이물질이 없는 정상적인 상태(점선으로 표시)가 아닌 이상한 상태(실선 표시)에서 수직으로 배치된 플런저(202)에 비하여 밸브 헤드(210)가 비스듬하게 배치된다.

종래 기술의 경우, 이와 같은 환경에서 밸브 헤드가 플런저에 결합된 상태가 고정되어 있어서 비스듬하게 위치하지 못하고 직립되므로 밸브 헤드 중 , 표면이 돌출된 밸브 시트에 닿는 부분을 제외한 나머지 부분은 밸브 시트에서 이격되고, 이에 의하여 기밀성이 훼손되고 작동의 문제도 발생한다.

그러나, 본 발명은 의도적으로 상대 위치 변화 또는 배치 상태 변화가 가능하게 함으로서, 모든 영역에서 밸브 시트와 밸브 헤드간의 기밀성을 유지하여, 작동 안정성을 유지할 수 있다.

여기서 202b는 정상적인 경우의 밸브 헤드(210)에 대한 플런저 소경부(202b)의 상대 위치를 의미하고, 202b'는 위와 같은 비정상적인 경우 밸브 헤드(210)에 대한 플런저 소경부의 상대 위치를 의미한다.

이 경우, 플런저(202)의 중심하고 결합공(210e)의 중심이 불일치되고, 플런저(202)가 결합공(210e)의 일측으로 쏠리면서, 쏠려서 편중된 부분의 돌출부(210f)가 압력을 받아서 변형된다.

여기서 210f과 210g는 압력을 받기 전의 정상적인 상태의 돌출부와 리세부의 윤곽을 나타내는 것이며, 210f' 및 210g'는 압력을 받은 상태서 변형된 돌출부와 그 주위의 리세스 부를 나타내는 것이다.

돌출부가 변형되는 경우, 반경방향 및 수평방향으로 변형량이 발생하고 위 아래로는 변형되지 않기 때문에 구조적인 안정성이 도모되면서도, 플런저와 밸브 헤드 간의 상대적인 배치 구조 및 위치에 능동적으로 대응할 수 있다.

즉, 결합공의 테두리에 마련되는 돌출부와 리세스부가 위와 같은 악조건에 대응할 수 있는 버퍼 구조 또는 버퍼 공간을 제공한다. 따라서, 밸브 시트의 표면 환경이 나쁜 경우에도, 밸브 헤드(210)의 플런저(202)의 위치나 배치상태가 변함으로써, 기밀성 및 작동 안정성을 유지할 수 있다.

이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속1하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 발명의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는 균등한 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다.

100: 솔레노이드 구동부 110: 코어
111: 제1내부공간 140: 밸브 헤드 가동 공간
200: 밸브 유닛 202: 플런저
210: 밸브 헤드 210a: 걸림턱
210b: 상면부 210e: 결합공
210g: 리세스부 210f: 돌출부
300: 지지부

Claims

하우징과,
상기 하우징 내부에 배치되는 솔레노이드 구동부와;
상기 하우징에 이동가능하게 배치되어 상기 솔레노이드 구동부에 의하여 동작가능하게 마련되는 밸브 유닛과;
상기 밸브 유닛 외주면에 배치되고 밸브 유닛의 위치 상태에 무관하게 밸브 유닛과 하우징 내부에 의하여 형성되는 내부 공간을 그 외의 외부 공간과 차단시키는 실링 부재를 포함하되,
밸브 유닛은 솔레노이드 구동부의 동작 여부에 따라서 하우징 내부에 이동가능하게 마련되는 플런저와; 플런저에 결합되는 밸브 헤드를 포함하며,
상기 밸브 헤드에는 상기 플런저가 삽입되어 결합되는 결합공이 마련되고,
상기 결합공에는 적어도 하나 이상의 리세스와, 리세스와 이웃하며 플런저의 외주면 방향으로 돌출되는 돌출부가 마련되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
제1항에 있어서,
상기 리세스와 상기 돌출부는 복수개로 마련되되, 상호 교번적으로 배치되는 것을 특징으로 하고, 상기 복수의 돌출부의 단부는 상기 플런저의 외주면에 접촉하게 마련되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
제1항에 있어서,
상기 돌출부는 외력에 의하여 형상이 변형가능하되, 외력 가압이 해제되면 그 형상이 원상복구되는 재질로 구성되어,
상기 밸브 헤드가 상기 플런저에 대해서 상대적으로 비틀리거나 비스듬하게 배치되는 경우, 상기 플런저에 접촉하는 돌출부 일부가 측면 방향으로 변형되고, 변형되는 영역의 적어도 일부가 리세스 방향으로 이동하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
제1항에 있어서,
상기 돌출부 중 상기 플런저의 외주면에 대향되는 경계면은 플런저의 외주면의 윤곽 형상에 대응되는 곡선 또는 호 형태로 마련되고,
상기 돌출부의 양 측면은 리세스 방향으로 돌출되어 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
제2항에 있어서,
상기 플런저와 밸브 헤드를 결합시키는 와셔를 더 포함하며,
와셔의 외경은 결합공의 중심에서 리세스의 최외곽 까지의 거리보다 크게 형성되어 와셔가 플런저에 설치된 경우, 리세스 및 돌출부는 와셔에 의하여 차폐되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.