KR20230046554A - 연료탱크 차단밸브 - Google Patents

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KR20230046554A
KR20230046554A KR1020210129664A KR20210129664A KR20230046554A KR 20230046554 A KR20230046554 A KR 20230046554A KR 1020210129664 A KR1020210129664 A KR 1020210129664A KR 20210129664 A KR20210129664 A KR 20210129664A KR 20230046554 A KR20230046554 A KR 20230046554A
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이두석
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주식회사 현대케피코
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Abstract

본 발명은 연료탱크 차단밸브에 관한 것으로, 솔레노이드팟의 하단부에 걸림홈이 형성되고, 코어 플레이트의 단부가 상기 걸림홈에 삽입되어 솔레노이드팟의 하단부를 지지함으로써 솔레노이드하우징 사출 성형시 사출압력에 의한 솔레노이드팟의 변형이 방지된다.
따라서 제품의 형상 불량이 방지되고, 또한 코어와 솔레노이드팟 사이에 간극이 발생하지 않게 됨으로써 자기력 감소 현상이 방지된다.

Description

연료탱크 차단밸브{Fuel tank isolation valve}
본 발명은 연료탱크 차단밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료탱크와 캐니스터 사이에 설치되어 연료탱크를 상시 닫힘 상태로 유지하는 연료탱크 차단밸브에 관한 것이다.
차량의 연료탱크에서 발생하는 연료증발가스는 대기 오염원 중 하나이므로 대기중으로 직접 배출하는 것이 금지되어 있다. 따라서 차량에서는 활성탄이 내장된 캐니스터에 연료증발가스를 흡착 보관하였다가 엔진의 연소실로 공급하여 연소시킨다.
연료탱크 차단밸브는 연료탱크와 캐니스터 사이에 설치되어, 평소에는 연료탱크를 차단 상태로 유지하고, 필요시에는 전자제어유니트(ECU)에 의해 개방되어 연료탱크내 연료증발가스가 캐니스터로 이동 및 포집될 수 있도록 하며, 또한 연료탱크 내부의 과압 상태를 해소해 준다.
상기와 같이 연료탱크 차단밸브는 기본적으로 전자제어유니트에 의해 작동이 제어되는 솔레노이드 밸브이다. 즉, 연료탱크 차단밸브는 유로를 개폐하는 밸브가 내장된 밸브파트와, 밸브파트의 일측에 결합되어 밸브를 작동시키는 솔레노이드파트(=구동부, 드라이브유닛)를 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 연료탱크 차단밸브의 솔레노이드파트(10)는 원통형의 보빈(13), 보빈(13)에 감겨진 코일(12), 보빈(13)의 내측에 삽입된 코어(14), 코일(12)과 보빈(13) 및 코어(14)의 조립체가 삽입 안착된 솔레노이드팟(Solenoid pot)(18), 솔레노이드팟(18)의 외측에 사출 성형된 솔레노이드하우징(11)을 포함한다.
솔레노이드하우징(11)의 일측에는 코일(12)과 연결된 단자(17a)를 포함하는 커넥터(17)가 형성되어 코일(12)에 전류를 공급할 수 있도록 되어 있다.
또한 코어(14)에는 밸브와 연결된 아마추어가 삽입되는 아마추어홀(14a)이 형성되고, 솔레노이드하우징(11)의 하면에는 아마추어의 작동 경로를 안내하는 가이드가 삽입 안착되는 가이드홀(11a)이 형성되어 있다.
상기 솔레노이드하우징(11)은 코일(12), 보빈(13), 코어(14), 솔레노이드팟(18)의 조립체(이하, '솔레노이드팟 조립체'로 지칭함)를 금형의 내부에 인서트한 상태에서 플라스틱 용융 소재를 사출함으로써 제조된다.
사출시에는 도 3, 도 4와 같이, 상기 금형의 바닥부를 이루는 하부금형(50)에 원형의 지지부(51)가 돌출 형성되어 코어(14)의 플레이트(14b)의 반경방향 내측 일부분만을 지지한 상태에서 금형의 상부에서 소재가 주입되는 방식으로 사출 공정이 실시된다.
따라서 솔레노이드파트(10)의 바닥 부분은 상기 지지부(51)에 의해 지지되는 부분을 제외한 부분만 솔레노이드하우징(11)이 형성됨으로써 코어(14)의 아마추어홀(14a)이 하방으로 개방되고 가이드홀(11a)이 형성된다.
한편, 상기와 같이 종래 기술에 따른 연료탱크 차단밸브는 솔레노이드파트(10)의 솔레노이드하우징(11) 성형시 소재가 금형의 상부에서 주입됨으로써 사출압력이 솔레노이드팟(18)의 상면에서 하방으로 작용한다. 또한 도 2와 같이 솔레노이드팟(18)의 하단 내측면과 코어(14)의 플레이트(14b) 단면이 서로 단순 면 접촉되어 있다.
따라서 솔레노이드팟(18)의 상면에 하방으로 처짐(D)이 발생하고, 이에 솔레노이드팟(18)의 원통부 하단이 코어(14)의 플레이트(14b)보다 하방으로 돌출되는 현상이 발생한다.
상기와 같은 솔레노이드팟(18)의 변형은 먼저 완성 제품의 형상 불량을 유발하는 문제점이 있었다.
또한, 자기력을 형성하는 다른 부품인 코어(14)와의 정렬 상태를 흐트러뜨리고, 코어(14)의 플레이트(14b) 단부와 솔레노이드팟(18)의 하단 내측면 사이에 간극을 발생시켜 자기장 형성을 저해하기 때문에 솔레노이드파트(10)에서 발생하는 자기력이 감소되어 연료탱크 차단밸브의 작동 성능이 저하되는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허공보 10-2008-0013526(2008.02.13. 공개)
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 하우징 사출시 솔레노이드팟의 변형에 따른 제품 형상 불량과 자기력 감소 현상을 방지할 수 있도록 된 연료탱크 차단밸브를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 자기력을 발생시키는 솔레노이드파트와; 상기 솔레노이드파트의 일측에 결합되고 유로가 형성된 밸브파트와; 상기 밸브파트에 내장되어 유로를 개폐하는 밸브조립체;를 포함하고, 상기 솔레노이드파트는 원통형의 보빈, 보빈에 감겨진 코일, 보빈의 내측에 삽입된 코어, 코일과 보빈 및 코어의 조립체가 삽입 안착된 솔레노이드팟, 솔레노이드팟의 외측에 사출 성형된 솔레노이드하우징을 포함하며, 상기 코어에 보빈의 하면을 감싸는 플레이트가 형성되고, 상기 코어의 플레이트 단부가 솔레노이드팟의 하단 내측면에 형성된 걸림홈에 삽입되어 솔레노이드팟의 하단이 코어의 플레이트 단부 상면에 지지된다.
상기 걸림홈의 상면에 수평의 걸림턱이 형성되고, 상기 걸림턱이 코어의 플레이트의 단부 상면에 지지된다.
상기 솔레노이드하우징을 성형하는 금형의 바닥부를 이루는 하부금형에 상기 솔레노이드팟의 하단부를 지지하는 지지돌기가 형성된다.
상기 지지돌기는 솔레노이드팟의 하단부에 대응되는 원주 상에 동일 간격으로 다수 개 형성된다.
상기 지지돌기는 반경 방향 내측으로 두께가 증가되어 상기 솔레노이드팟의 하단부와 코어의 플레이트 단부를 함께 지지할 수 있다.
상기 밸브파트는 연료탱크측 연결관과 캐니스터측 연결관이 형성된 밸브하우징과, 밸브하우징의 내부에 설치되어 연료탱크측 연결관과 캐니스터측 연결관 사이의 유로를 개폐하는 상기 밸브조립체를 포함하고, 상기 밸브조립체는 아마추어에 연결되어 작동되는 제1밸브와, 제1밸브의 내부에 설치되어 연료탱크측 압력과 캐니스터측 압력의 차압에 의해 작동되는 제2밸브를 포함한다.
이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면, 솔레노이드팟의 하단 내측면에 걸림턱이 형성되어 솔레노이드팟의 하단부가 코어의 플레이트 단부에 걸려져 상방으로 지지된다.
따라서 솔레노이드팟의 상면에 사출압력이 하방으로 작용하여도 솔레노이드팟의 상면 처짐 및 하단 돌출 변형이 방지된다.
따라서 연료탱크 차단밸브 솔레노이드파트의 형상 불량이 방지되는 효과가 있다.
또한 코어와 솔레노이드팟 사이의 정렬 상태가 정확하게 유지되고, 이들 사이에 간극이 발생하지 않게 됨으로써 자기력이 정상적으로 발생되어 연료탱크 차단밸브의 작동 성능이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 연료탱크 차단밸브의 솔레노이드파트 단면도.
도 2는 도 1의 A부 확대도로서, 코어의 플레이트 단부와 솔레노이드팟 하단부의 접촉 구조를 도시한 도면.
도 3은 상기 솔레노이드파트의 저면 사시도.
도 4는 솔레노이드파트의 하우징 성형시 하부금형에 의한 솔레노이드팟 조립체 지지구조를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 연료탱크 차단밸브의 솔레노이드파트 단면도.
도 6은 도 5의 B부 확대도로서, 코어의 플레이트 단부와 솔레노이드팟 하단부의 접촉 구조를 도시한 도면.
도 7의 (a)는 본 발명에 따른 연료탱크 차단밸브의 솔레노이드파트의 저면 사시도, (b)는 솔레노이드파트의 저면도.
도 8은 본 발명에 따른 연료탱크 차단밸브의 솔레노이드파트의 하우징 성형시 하부금형에 의한 솔레노이드팟 조립체 지지구조를 설명하기 위한 도면.
도 9와 도 10은 도 7, 도 8의 실시예와는 다른 실시예를 설명하기 위한 것으로, 도 9는 솔레노이드파트의 저면도, 도 10은 하부금형에 의한 솔레노이드팟 조립체 지지구조를 설명하기 위한 도면.
도 11은 상기 솔레노이드파트의 일측부에 밸브파트가 결합된 상태의 연료탱크 차단밸브의 단면도로서, 전자제어유니트 ON 상태에서 밸브가 닫힌 상태를 도시한 도면.
도 12는 도 11의 대응도로서, 전자제어유니트 ON 상태에서 제어신호에 의해 밸브가 열린 상태를 도시한 도면.
도 13은 본 발명에 따른 연료탱크 차단밸브의 밸브파트의 확대 단면도로서, 전자제어유니트 OFF 상태에서 연료탱크 압력이 캐니스터 압력보다 큰 상태의 밸브 작동 상태도.
도 14는 도 13의 대응도로서, 전자제어유니트 OFF 상태에서 연료탱크 압력이 캐니스터 압력보다 작은 상태의 밸브 작동 상태도.
도 15은 도 11의 A-A선 단면도.
도 16은 도 11의 B-B선 단면도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 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. 첨부된 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 연료탱크 차단밸브의 솔레노이드파트(10)는 원통형의 보빈(13), 보빈(13)에 감겨진 코일(12), 보빈(13)의 관통홀에 삽입된 코어(14), 코일(12)과 보빈(13) 및 코어(14) 조립체가 삽입 안착된 솔레노이드팟(Solenoid pot)(18), 솔레노이드팟(18)의 외측에 사출 성형된 솔레노이드하우징(11)을 포함한다.
상기 솔레노이드팟(18)은 원판형 소재를 딥드로잉하여 원형 용기 형상으로 제조된 것으로, 그 내부에 코일(12)과 보빈(13) 및 코어(14) 조립체가 삽입 안착된다. 이와 같이 조립된 코일(12), 보빈(13), 코어(14), 솔레노이드팟(18)의 조립체를 '솔레노이드팟 조립체'로 지칭하기로 한다.
상기 코어(14)와 솔레노이드팟(18)은 자성체로서 코일(12)에 전류 공급시 형성되는 자기장에 의해 전자기력을 형성한다.
또한 코어(14)에는 상기 전자기력에 의해 작동되는 아마추어가 삽입되는 아마추어홀(14a)이 형성된다. 코어(14)의 하단부에는 아마추어홀(14a)의 반경방향 외측으로 원판형의 플레이트(14b)가 형성되고, 상기 플레이트(14b)는 보빈(13)의 하면에 밀착되어 있다.
상기 솔레노이드하우징(11)의 일측에는 코일(12)과 연결된 단자(17a)를 포함하는 커넥터(17)가 형성되어 코일(12)에 전류를 공급할 수 있도록 되어 있다.
솔레노이드하우징(11)의 하면에는 아마추어의 작동 경로를 안내하는 가이드가 삽입 안착되는 가이드홀(11a)이 형성된다.
솔레노이드하우징(11)은 코일(12), 보빈(13), 코어(14), 솔레노이드팟(18)의 조립체( = 솔레노이드팟 조립체)를 금형의 내부에 인서트한 상태에서 플라스틱 용융 소재를 사출함으로써 제조된다. 솔레노이드하우징(11)을 형성하는 금형에서 플라스틱 용융 소재의 주입구는 도 5 기준으로 상방에 위치한다. 따라서 사출압력은 솔레노이드팟 조립체의 상부에서 하방으로 작용한다.
한편, 본 발명에 따른 연료탱크 차단밸브는, 도 6과 같이, 솔레노이드팟(18)의 원통부 하단의 내측면에 반경방향 외측으로 오목한 걸림홈(18a)이 형성되고, 상기 걸림홈(18a)에 코어(14)의 플레이트(14b)의 단부가 삽입 안착된다.
상기 걸림홈(18a)은 상면이 수평면으로 형성되어 있으며, 그 수평면이 플레이트(14b)의 상면에 걸려지는 걸림턱(18b)으로 작용한다.
상기와 같이 솔레노이드팟(18)의 하단에 걸림턱(18b)이 형성되어 코어(14)의 플레이트(14b) 단부 상면에 걸려져 상방으로 지지되기 때문에 솔레노이드하우징(11) 사출 성형시 하방으로 작용하는 사출압력에 의해 솔레노이드팟(18)의 상면이 하방으로 처지거나 하단부가 코어(14)의 플레이트(14b) 하측으로 돌출되는 변형이 발생하지 않게 된다.
상기 걸림홈(18a) 및 걸림턱(18b)은 솔레노이드팟(18)의 하단부 내주면의 원주방향 전체에 걸쳐 형성되어 솔레노이드팟(18)의 하단부가 원주 방향 전체에 걸쳐 코어(14)의 플레이트(14b)에 지지될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 상기 코어(14)의 플레이트(14b)는 단순한 원판 형상이다.
도 7의 (a), (b)는 솔레노이드하우징(11)의 저면 형상을 보여주는 솔레노이드파트의 저면 사시도 및 저면도이고, 도 8은 솔레노이드파트의 솔레노이드하우징(11) 사출 성형시 하부금형(50)에 의한 솔레노이드팟 조립체 지지구조를 설명하기 위한 도면이다. 솔레노이드하우징(11) 성형 금형은 솔레노이드팟 조립체의 외측부 전체를 감싸는 것이 당연하나, 도 8에는 편의상 하부금형(50)만을 도시하였다.
상기 하부금형(50)은 사출 성형 공정이 진행되는 동안 솔레노이드팟 조립체를 지지하고 솔레노이드하우징(11)의 하부면 형상을 형성하는 역할을 한다.
하부금형(50)의 상면에는 코어(14)의 중앙 부분을 지지하는 원판 형상의 지지부(51)가 형성된다. 상기 지지부(51)는 코어(14)의 중심점부터 대략 플레이트(14b)의 중간 부분까지를 포함하는 원형의 면적을 지지한다. 그 지지면적의 내부에 아마추어홀(14a)이 위치하므로 상기 지지부(11)에 의해 아마추어홀(14a)의 내부로 사출 소재가 유입되는 것이 방지된다.
또한 상기 지지부(11)에 의해 지지부(11)의 형상 및 크기와 동일하게 솔레노이드하우징(11)의 하면에 가이드홀(11a)이 형성된다.
또한 하부금형(50)의 상면에는 솔레노이드팟(18)의 하단부를 지지하는 지지돌기(52)가 다수 개 형성된다. 상기 지지돌기(52)들은 솔레노이드팟(18)의 하단부와 동일한 반경을 갖는 원주 상에 위치하며, 원주 방향을 따라 동일한 간격으로 다수 개 형성된다.
상기 지지돌기(52)가 형성됨으로써 지지부(51)와 지지돌기(52) 사이에 오목한 홈(53)이 형성되며, 그 홈(53)에 의해 솔레노이드하우징(11)의 바닥부가 형성된다. 또한 상기 지지돌기(52)들에 의해 성형 완료된 솔레노이드하우징(11)의 바닥에는 둘레를 따라 지지돌기(52)와 동수의 지지돌기홈(11b)들이 형성된다.
솔레노이드하우징(11) 사출 성형시 상기 지지돌기(52)는 솔레노이드팟(18)의 하단부를 지지함으로써 사출압력에 의해 솔레노이드팟(18)이 하방으로 변형되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기와 같이 솔레노이드팟(18)의 하단 내측면에 걸림홈(18a)과 걸림턱(18b)이 형성되고, 코어(14)의 플레이트(14b) 단부가 상기 걸림홈(18a)에 삽입 안착되어 코어(14)의 플레이트(14b)의 상면에 솔레노이드팟(18)의 걸림턱(18b)이 걸려 상방으로 지지됨으로써 사출 압력에 의한 솔레노이드팟(18)의 변형이 보다 확실하게 방지된다.
따라서 솔레노이드팟(18)의 상면이 하방으로 처지지 않고, 하단이 코어(14) 플레이트(14b)의 하방으로 돌출되지 않으므로 솔레노이드하우징(11) 성형 완료후 솔레노이드파트(10)의 제품 형상에 불량이 발생하지 않게 된다.
또한 상기와 같이 솔레노이드팟(18)의 변형이 방지됨으로써 자기력 발생 부품인 코어(14)와 솔레노이드팟(18)이 설계 사양 대로의 정렬 상태를 정확하게 유지하게 되고, 코어(14)의 플레이트(14b) 단부와 솔레노이드팟(18)의 하단부 내측면 사이에 간극이 발생하지 않게 됨으로써 간극에 의한 자기력 감소가 발생하지 않고, 이에 따라 연료탱크 차단밸브의 밸브 작동 성능이 향상되는 효과가 있다.
한편, 도 10과 같이, 상기 지지돌기(52)는 반경 방향 내측으로 더 두껍게 형성될 수 있다. 즉, 지지돌기(52)의 반경 방향 두께가 더 두꺼워지는 것이다(T1 < T2).
상기와 같이 지지돌기(52)의 두께가 반경 방향 내측으로 더 증가되면 지지돌기(52)가 솔레노이드팟(18)의 하단부 뿐만 아니라 코어(14) 플레이트(14b)의 단부를 함께 지지할 수 있게 됨으로써 솔레노이드팟(18)의 하단부와 코어(14) 플레이트(14b) 단부의 상대 변위 발생을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
지지돌기(52)의 두께가 증가한 만큼 솔레노이드하우징(11)의 바닥면에 형성되는 지지돌기홈(11b)의 반경방향 폭도 증가하였음을 도 9에서 확인할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 연료탱크 차단밸브는 도 11과 같이, 상기 솔레노이드파트(10)의 하부에 밸브파트(20)가 결합된다.
밸브파트(20)의 몸체를 이루는 밸브하우징(21)에는 이를 통과하는 유로가 형성되며, 밸브하우징(21)의 내부에는 상기 유로를 개폐하는 밸브조립체(30)가 구비된다.
밸브하우징(21)은 솔레노이드파트(10)의 솔레노이드하우징(11)의 일단부에 결합되고, 내부에 형성된 챔버(22)에 밸브조립체(30)가 설치된다.
밸브하우징(21)은 대략 원통 형상이고, 외주면 일측에 연료탱크측 관로가 연결되는 연료탱크측 연결관(21a)이 형성되고, 일측 단부에는 캐니스터측 관로가 연결되는 캐니스터측 연결관(21b)이 형성된다. 연료탱크측 연결관(21a)과 캐니스터측 연결관(21b)은 서로 직교하는 관계에 있고 상기 챔버(22)에 연통된다.
밸브조립체(30)는 제1밸브(31)와 제2밸브(32)를 포함한다. 제1밸브(31)는 아마추어(15)에 연결되어 작동되는 솔레노이드밸브(전자제어밸브)이고, 제2밸브(32)는 제1밸브(31)의 내부에 설치되어 연료탱크 압력과 캐니스터 압력의 차압에 따라 작동되는 기계식 밸브(릴리프밸브)이다. 경우에 따라서는 도 14와 같이 제1밸브(31)와 제2밸브(32)가 하나의 기계식 밸브로 작동될 수도 있다.
도 11, 도 13에 도시된 바와 같이, 제1밸브(31)는 아마추어(15)에 연결된 내통부재(31a)와, 내통부재(31a)가 삽입 설치된 외통부재(31b)를 포함한다.
내통부재(31)는 하부가 개방된 원통형 부재이고, 상면에 원통형의 연결부(31aa)가 형성된다. 연결부(31aa)의 상판 중심에는 연결홀(31ab)이 상하 방향으로 관통 형성되며, 그 연결홀(31ab)은 연결부(31aa)의 반경방향으로 연장되어 연결부(31aa)의 외주면으로 개구되어 있다. 또한 연결부(31aa)의 외주면에는 상기 연결홀(31ab)과 연통되는 개구홀(31ac)이 형성된다.
이에 대응하여 아마추어(15)의 단부에는 지름이 축소된 네크(neck)부(15a)와, 네크부(15a)보다 지름이 확장된 원판형의 걸림단부(15b)가 연이어 형성된다.
따라서 상기 네크부(15a)와 걸림단부(15b)를 상기 연결홀(31ab)과 개구홀(31ac)에 반경방향으로 삽입하면 상기 걸림단부(15b)가 연결부(31aa)의 상판에 축방향으로 걸려지고, 이에 내통부재(31a)가 아마추어(15)에 축방향으로 구속되어 아마추어(15)와 함께 상하 방향으로 작동된다.
상기 연결부(31aa)의 내부 바닥에 해당되는 내통부재(31a)의 상판 중앙에는 유로홀(31ad)이 형성된다.
아마추어(15)와 내통부재(31a) 조립시 아마추어(15)와 내통부재(31a)의 사이에는 가이드(16)와 제1스프링(41)이 함께 조립된다. 제1스프링(41)은 가이드(16)와 내통부재(31a)에 양단이 지지된다. 제1스프링(41)에 의해 제1밸브(31)는 항상 하방으로 밀려진다.
내통부재(31a)의 하단부는 개구되어 있다. 그 개구부를 통하여 내통부재(31a)의 내부로 제2밸브(32)와 제2밸브(32)를 지지하는 제3스프링(43)이 삽입된다. 제2밸브(32)와 제3스프링(43) 설치 후 내통부재(31a)의 개구된 단부에는 커버(31c)가 설치된다.
내통부재(31a)와 커버(31c)의 양측 결합면에는 걸림홈과 걸림돌기가 각각 형성되고 이들이 서로 결합됨으로써 내통부재(31a)에 커버(31c)가 결합된 상태를 유지할 수 있다. 결합 상태를 안정적으로 유지할 수 있다면 나사 구조로 결합되어도 무방하다.
상기 제3스프링(43)은 제2밸브(32)와 커버(31c)에 양단이 지지되는데, 일단부는 제2밸브(32)에 형성된 스프링홈에 삽입되어 지지되고 타단부는 커버(31c)의 내측 중앙에 돌출 형성된 보스(31ca)의 외주에 삽입된 상태에서 커버(31c)의 내측 바닥면에 지지된다.
커버(31c)의 보스(31ca)에는 유로홀(31cb)이 관통 형성된다.
상기 제2밸브(32)는 원형 부재로서 내통부재(31a)의 내주면을 따라 축방향으로 슬라이딩 이동된다. 또한 제2밸브(32)의 외주면에는 도 15와 같이, 다수의 돌기(32a)들이 형성되어 내통부재(31a)의 내주면에 접촉되어 있다. 따라서 제2밸브(32)와 내통부재(31a)의 사이에 갭(G1)이 형성되며, 그 갭(G1)은 연료증발가스가 흐를 수 있는 유로가 된다.
제2밸브(32)의 상면에는 원판형의 실링부재(32b)가 구비되고, 그 실링부재(32b)는 제2밸브(32) 상승시 내통부재(31a)의 상판 하면에 접촉하여 유로홀(31ad)을 차단한다.
내통부재(31a)는 외통부재(31b)의 내부에 삽입되며, 도 15와 같이, 내통부재(31a)의 외주면에도 다수의 돌기(31ae)가 형성되고, 그 돌기(31ae)들에 의해 내통부재(31a)와 외통부재(31b)의 사이에도 갭(G2)이 형성된다.
외통부재(31b)도 원통 형상이며 외주면의 상부에 반경방향 외측으로 원형의 플랜지(31ba)가 형성된다. 플랜지(31ba)는 밸브하우징(21)의 챔버(22) 내주면에 접촉하여 상하 방향으로 슬라이딩됨으로써 외통부재(31b)의 작동이 안정적으로 이루어지도록 하는 가이드 역할을 하고, 또한 외통부재(31b)를 밸브 개방 방향(도 13에서 상방)으로 탄성 지지하는 제2스프링(42)의 일단부를 지지하는 스프링시트 역할을 한다.
플랜지(31ba)의 하면에는 스프링홈이 형성되고, 그 스프링홈에 제2스프링(42)의 일단부가 삽입됨으로써 안정적으로 지지된다. 제2스프링(42)의 타단부는 밸브하우징(21)의 내부에 형성된 지지벽(21c)의 상면에 지지된다. 제2스프링(42)은 제1스프링(41) 보다 작은 탄성 강도를 가지며, 이에 노멀 상태에서 제1밸브(31)는 제1스프링(41)이 미는 힘에 의해 밸브하우징(21)의 바닥면쪽으로 밀려 있게 된다.
플랜지(31ba)의 외주면에는 다수의 돌기(31be)가 형성되며, 그 돌기(31be)들에 의해 외통부재(31b)의 플랜지(31ba)와 밸브하우징(21) 사이에도 갭(G3)이 형성된다.
상기 돌기(32a,31ae,31be)에 의해 부품간 마찰이 감소하여 밸브 작동이 원활해지고, 상기 갭(G1,G2,G3)에 의해 밸브 부품들을 통한 연료증발가스의 소통이 가능하여 밸브 부품들이 가스 압력에 의해 저항 받지 않고 원활히 작동될 수 있다. 또한 상기 갭(G1,G2,G3)들은 연료증발가스의 이동 통로로 이용된다.
또한 플랜지(31ba)에는 유로홀(31bb)이 상하 방향으로 관통 형성된다. 유로홀(31bb)은 플랜지(31ba)의 원주 방향 전체에 걸쳐 연속적으로 다수 개 형성되어, 연료증발가스가 플랜지(31ba)를 통해 원활히 흐를 수 있도록 되어 있다.
상기 지지벽(21c)은 도 13, 도 16과 같이, 밸브하우징(21)의 내주면에 원주방향을 따라 동일한 간격으로 다수 개 형성된다. 다수의 지지벽(21c)들은 외통부재(31b)의 몸체 하부에 접촉하여 가이드 역할을 하며, 지지벽(21c)들의 사이 공간(S)은 연료증발가스의 유로 역할을 한다.
외통부재(31b)의 바닥부 중앙에는 유로홀(31bc)이 관통 형성된다.
또한 외통부재(31b)의 하면에는 원형링 형상의 실링부재(31bd)가 설치된다. 실링부재(31bd)는 밸브하우징(21)의 바닥면에 밀착됐을때 캐니스터측 연결관(21b)의 출입구 둘레를 차단하여 캐니스터측 연결관(21b)과 상기 지지벽(21a) 사이의 공간(S)을 연결하는 유로를 차단한다.
상기 커버(31c)의 저면에도 원형링 형상의 실링부재(31cc)가 구비되어 커버(31c)와 외통부재(31b)의 바닥면 사이의 틈새를 차단한다.
본 발명에 따른 연료탱크 차단밸브의 작동은 다음과 같이 이루어진다.
먼저 엔진이 작동되어 전자제어유니트가 ON된 상태에서의 밸브 작동을 설명한다.
도 11은 코일(12)에 전류가 공급되지 않는 상태로서 솔레노이드파트(10)에서 전자기력은 발생하지 않는다. 그리고 제1스프링(41)의 탄성강도가 제2스프링(42)의 탄성강도 보다 크기 때문에 제1스프링(41)에 의해 제1밸브(31)가 하방으로 밀려져서 외통부재(31b)의 실링부재(31bd)가 밸브하우징(21)의 내부 바닥면에 밀착된다. 제2밸브(32)는 제3스프링(43)에 의해 상방으로 밀려져서 내통부재(31a)의 상판에 형성된 유로홀(31ad)을 차단한다.
상기와 같이, 제1밸브(31)의 내측과 외측을 통하는 유로가 모두 차단됨으로써 연료탱크 차단밸브의 차단(Close) 상태가 유지된다.
상기와 같은 차단 상태에서 전자제어유니트의 제어신호에 의해 코일(12)에 전류가 공급되면, 솔레노이드파트(10)에서 전자기력이 발생하여 도 12와 같이 아마추어(15)가 코어(14)의 내측으로 당겨진다(상향 이동).
아마추어(15)의 걸림단부(15b)가 내통부재(31a)의 연결부(31aa)에 연결되어 있으므로 아마추어(15)와 함께 내통부재(31a)가 이동된다. 이때 제1스프링(41)이 압축되면서 내통부재(31a)를 하방으로 밀어주는 힘이 작용하지 않으므로 제2스프링(42)이 외통부재(31b)를 상방으로 밀어 외통부재(31b)를 상향 이동시킨다. 결과적으로 내통부재(31a)와 외통부재(31b)가 함께 상방으로 이동되며, 이에 외통부재(31b)의 실링부재(31bd)가 밸브하우징(21)의 바닥면으로부터 이격된다.
따라서 연료탱크측 연결관(21a), 챔버(22)의 상부공간(플랜지(31ba)를 기준으로 함), 외통부재(31b)의 플랜지(31ba)에 형성된 유로홀(31bb), 챔버(22)의 하부공간, 밸브하우징(21)의 지지벽(21c) 사이의 공간(S), 캐니스터측 연결관(21b)을 연결하는 유로가 형성되고, 이를 통해 연료탱크의 연료증발가스가 캐니스터로 이동한다.
한편, 엔진 운전이 정지되어 전자제어유니트가 OFF된 상태에서는 코일(12)로의 전류 공급 제어가 이루어지지 않으므로 솔레노이드파트(10)의 전자기력에 의한 밸브 작동 제어가 불가하다.
노멀 상태에서 제1밸브(31)는 제1스프링(41)과 제2스프링(42)의 탄성강도 관계에 의해 닫힌 상태를 유지하고, 제2밸브(32)는 제3스프링(43)에 의해 닫힌 상태를 유지한다.
그 상태에서 연료탱크측 압력과 캐니스터측 압력의 차압에 의해서 제1밸브(31)와 제2밸브(32)의 기계적인 열림과 닫힘이 이루어진다.
도 13은 연료탱크 압력이 캐니스터 압력보다 큰 상태로서, 챔버(22) 내로 유입된 연료탱크측 압력에 의해 제2밸브(32)가 하방으로 밀려 실링부재(32b)에 의해 차단되어 있던 내통부재(31a)의 유로홀(31ad)이 개방된다.
따라서 연료탱크측 연결관(21a), 내통부재(31a) 연결부(31aa)의 개구홀(31ac), 내통부재(31a) 상판의 유로홀(31ad), 제2밸브(32)와 내통부재(31a) 사이의 갭(G1), 커버(31c)의 유로홀(31cb), 외통부재(31b)의 유로홀(31bc), 캐니스터측 연결관(21b)을 연결하는 유로가 형성되고, 그 유로를 통해 연료탱크의 연료증발가스가 캐니스터로 이동한다.
반면 도 14는 연료탱크 압력이 캐니스터 압력 보다 작은 상태로서, 내통부재(31a)의 내부로 유입된 캐니스터측 압력에 의해 제2밸브(32)의 실링부재(32b)가 내통부재(31a)의 상판에 밀착되어 유로홀(31ad)이 차단된 상태가 유지된다.
상기 상태에서 캐니스터측 압력에 의해 밸브조립체(30)를 밀어 올리는 힘이 제1스프링(41)과 제2스프링(42)의 합력에 의해 밸브조립체(30)를 밀어 내리는 힘보다 큰 경우 밸브조립체(30)가 상승하면서 외통부재(31b)의 실링부재(31bd)가 밸브하우징(21)의 바닥면으로부터 이격됨으로써 밸브하우징(21)과 외통부재(31b) 사이를 통하는 유로가 형성되어 캐니스터로부터 연료탱크쪽으로 연료증발가스가 이동한다.
즉, 캐니스터측 연결관(21b), 밸브하우징(21)의 지지벽(21c) 사이의 공간(S), 외통부재(31b) 플랜지(31ba)의 유로홀(31bb), 연료탱크측 연결관(21a)을 연결하는 유로가 형성되어 연료증발가스가 캐니스터에서 연료탱크로 이동한다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 연료탱크 차단밸브는 전자제어유니트에 의해 작동 제어되는 전자제어밸브(솔레노이드밸브)와 연료탱크와 캐니스터의 차압에 의해 작동되는 기계식 밸브가 하나의 밸브조립체(30)로 통합 구성된다.
따라서 본 발명에 따른 연료탱크 차단밸브는, 평상시 연료탱크를 차단 상태로 유지하고, 운전 중 필요에 따라서 또는 연료탱크의 연료증발가스 압력이 과도하게 상승했을 때 연료증발가스를 연료탱크에서 캐니스터로 이동시키는 기본적인 기능을 정상적으로 수행할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 연료탱크 차단밸브는 제1밸브(31)의 내부에 제2밸브(32)가 설치되어 하나의 밸브조립체(30)를 구성함으로써 밸브하우징(21)의 내부에 각각의 밸브(솔레노이드밸브와 릴리프밸브) 설치를 위한 챔버와 유로를 별도로 형성할 필요가 없게 된다.
따라서 밸브하우징(21)의 구조가 단순해짐으로써 밸브하우징(21)의 사출 제작성이 향상되는 효과가 있다.
또한 동일한 이유에 의해 밸브하우징(21)의 크기가 감소됨으로써 사출 재료 소비량이 감소되는 효과가 있다.
또한 밸브하우징(21)의 크기가 감소됨으로써 연료탱크 차단밸브의 크기가 감소되고, 이에 엔진룸 내에서 연료탱크 차단밸브의 레이아웃 자유도가 향상되는 효과가 있다.
또한 밸브하우징(21)에 제1밸브(31)와 제2밸브(32)가 개별적으로 조립되지 않고, 두 밸브가 통합된 하나의 밸브조립체(30)가 조립됨으로써 연료탱크 차단밸브의 조립공수가 감소되고, 조립 효율성이 향상되는 효과가 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 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.
10 : 솔레노이드파트 11 : 솔레노이드하우징
12 : 코일 13 : 보빈
14 : 코어 15 : 아마추어
16 : 가이드 17 : 커넥터
20 : 밸브파트 21 : 밸브하우징
21a : 연료탱크측 연결관 21b : 캐니스터측 연결관
22 : 챔버 30 : 밸브조립체
31 : 제1밸브 31a : 내통부재
31b : 외통부재 31c : 커버
32 : 제2밸브 41 : 제1스프링
42 : 제2스프링 43 : 제3스프링
G1 :갭 S : 공간

Claims (16)

  1. 자기력을 발생시키는 솔레노이드파트와;
    상기 솔레노이드파트의 일측에 결합되고 유로가 형성된 밸브파트와;
    상기 밸브파트에 내장되어 유로를 개폐하는 밸브조립체;를 포함하고,
    상기 솔레노이드파트는 원통형의 보빈, 보빈에 감겨진 코일, 보빈의 내측에 삽입된 코어, 코일과 보빈 및 코어의 조립체가 삽입 안착된 솔레노이드팟, 솔레노이드팟의 외측에 사출 성형된 솔레노이드하우징을 포함하며,
    상기 코어에 보빈의 하면을 감싸는 플레이트가 형성되고,
    상기 코어의 플레이트 단부가 솔레노이드팟의 하단 내측면에 형성된 걸림홈에 삽입되어 솔레노이드팟의 하단이 코어의 플레이트 단부 상면에 지지된 것을 특징으로 하는 연료탱크 차단밸브.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 걸림홈의 상면에 수평의 걸림턱이 형성되고, 상기 걸림턱이 코어의 플레이트의 단부 상면에 지지되는 것을 특징으로 하는 연료탱크 차단밸브.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 솔레노이드하우징을 성형하는 금형의 바닥부를 이루는 하부금형에 상기 솔레노이드팟의 하단부를 지지하는 지지돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 연료탱크 차단밸브.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 지지돌기는 솔레노이드팟의 하단부에 대응되는 원주 상에 동일 간격으로 다수 개 형성된 것을 특징으로 하는 연료탱크 차단밸브.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 지지돌기는 반경 방향 내측으로 두께가 증가되어 상기 솔레노이드팟의 하단부와 코어의 플레이트 단부를 함께 지지하도록 된 것을 특징으로 하는 연료탱크 차단밸브.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 밸브파트는 연료탱크측 연결관과 캐니스터측 연결관이 형성된 밸브하우징과, 밸브하우징의 내부에 설치되어 연료탱크측 연결관과 캐니스터측 연결관 사이의 유로를 개폐하는 상기 밸브조립체를 포함하고,
    상기 밸브조립체는 아마추어에 연결되어 작동되는 제1밸브와, 제1밸브의 내부에 설치되어 연료탱크측 압력과 캐니스터측 압력의 차압에 의해 작동되는 제2밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료탱크 차단밸브.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1밸브의 외주면과 밸브하우징의 내주면 사이를 경유하는 유로가 형성되고,
    상기 제1밸브의 내부를 통과하는 유로가 형성된 것을 특징으로 하는 연료탱크 차단밸브.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1밸브는 밸브하우징의 내주면을 따라 슬라이딩 작동되는 외통부재와, 외통부재에 삽입되고 상기 아마추어에 연결되는 내통부재를 포함하고,
    상기 제2밸브는 내통부재의 내부에 설치되어 내통부재의 내주면을 따라 슬라이딩 작동되는 것을 특징으로 하는 연료탱크 차단밸브.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 내통부재의 상면에 통형의 연결부가 형성되고, 연결부의 상판에 형성된 연결홀을 통해 아마추어의 단부에 형성된 걸림단부가 연결부 내부로 삽입되어 상기 걸림단부가 연결부의 상판에 축방향으로 걸려지는 것을 특징으로 하는 연료탱크 차단밸브.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 내통부재의 하단에 커버가 결합되고, 커버의 내부 중앙에 보스가 형성되며, 보스를 관통하여 유로홀이 형성된 것을 특징으로 하는 연료탱크 차단밸브.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2밸브의 외주면에 복수의 돌기가 형성되어 제2밸브와 내통부재의 사이에 연료증발가스가 통과할 수 있는 갭이 형성된 것을 특징으로 하는 연료탱크 차단밸브.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 아마추어와 내통부재의 사이에 아마추어의 일단부가 관통하는 가이드가 구비되고, 가이드는 조립 완료 상태에서 상기 코어에 지지되며, 가이드와 내통부재의 상판 사이에 내통부재를 하방으로 밀어주는 제1스프링이 설치되고,
    상기 외통부재의 외주면에 밸브하우징의 내주면에 접촉하여 슬라이딩되는 플랜지가 형성되고, 상기 밸브하우징의 내주면 하부에 다수의 지지벽이 반경방향 내측으로 돌출 형성되며, 상기 플랜지와 지지벽의 사이에 외통부재를 상방으로 밀어주는 제2스프링이 설치된 것을 특징으로 하는 연료탱크 차단밸브.
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기 외통부재의 외주면에 밸브하우징의 내주면에 접촉하여 슬라이딩되는 플랜지가 형성되고, 플랜지에 다수의 유로홀이 형성된 것을 특징으로 하는 연료탱크 차단밸브.
  14. 청구항 8에 있어서,
    상기 밸브하우징의 내주면 하부에 다수의 지지벽이 반경방향 내측으로 돌출 형성되고, 지지벽들은 외통부재의 하측부를 가이드하며, 지지벽들의 사이에 연료증발가스가 흐를 수 있는 공간이 형성된 것을 특징으로 하는 연료탱크 차단밸브.
  15. 청구항 8에 있어서,
    상기 외통부재의 바닥부 중앙에 유로홀이 관통 형성된 것을 특징으로 하는 연료탱크 차단밸브.
  16. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2밸브의 상면에 내통부재의 상판에 형성된 유로홀을 차단하는 실링부재가 구비되고, 상기 내통부재의 하단에 결합된 커버의 하면에 커버와 외통부재의 바닥면 사이를 차단하는 실링부재가 구비되며, 상기 외통부재의 저면에 외통부재와 밸브하우징의 바닥면 사이를 차단하는 실링부재가 구비된 것을 특징으로 하는 연료탱크 차단밸브.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20080013526A (ko) 2006-08-09 2008-02-13 현대자동차주식회사 자동차용 ｐｃｓｖ의 작동 소음 저감 구조

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KR20080013526A (ko) 2006-08-09 2008-02-13 현대자동차주식회사 자동차용 ｐｃｓｖ의 작동 소음 저감 구조

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