KR20150067333A - 내연 기관용 밸브 - Google Patents

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KR20150067333A
KR20150067333A KR1020157012042A KR20157012042A KR20150067333A KR 20150067333 A KR20150067333 A KR 20150067333A KR 1020157012042 A KR1020157012042 A KR 1020157012042A KR 20157012042 A KR20157012042 A KR 20157012042A KR 20150067333 A KR20150067333 A KR 20150067333A
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KR1020157012042A
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그레고리 오드부르
니콜라 마르탱
다비드 크라보
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발레오 시스템므 드 꽁트롤르 모뙤르
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Abstract

특히 내연 기관용, 밸브(1)로서: - 적어도 하나의 베어링이 배치되는 하우징(8) 및 유체가 횡단하도록 되어 있는 도관(3)이 내부에 제공되는 본체(2), 및 - 베어링 내에서 반경방향 간극을 가지고 수용되는 핀(7)에 의해서 본체(2) 내에서 피봇하도록 장착되는 셔터(5)를 포함하고, 상기 셔터(5)가: - 개방 위치, 및 - 폐쇄 위치 사이에서 피봇하며, 상기 폐쇄 위치에서 셔터가 상기 핀(7)의 제1 측부 상에 위치되는 셔터의 제1 접촉 지역을 통해서 그리고 상기 제1 측부와 반대되는 상기 핀(7)의 제2 측부 상에 위치되는 셔터의 제2 접촉 지역을 통해서 상기 본체(2)와 접촉하고, 개방 위치로부터 폐쇄 위치까지의 셔터(5)의 전환은 베어링 내에서의 핀(7)의 반경방향 이동을 동반한다.

Description

내연 기관용 밸브{VALVE, IN PARTICULAR FOR A COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 특히 내연 기관용 밸브에 관한 것이다.
본 발명은 특히, 내연 기관이 차량, 예를 들어 자동차의 추진을 위해서 이용될 때 적용된다. 그러한 내연 기관은, 연료가 가솔린 또는 디젤인 엔진이다. 밸브가 내연 기관의 공기 회로 내로 통합될 수 있다.
본 발명의 문맥에서, "내연 기관 공기 회로"는 내연 기관의 흡기 유입구(admission inlet) 및 배기 배출구 사이의 회로를 의미한다. 밸브는 흡기 회로, 배기 회로, 또는 배기 가스 재순환(EGR) 가스가 통과하는 재순환 루프 내에 존재할 수 있다.
밸브가:
- 유체가 내부에서 유동하는 도관을 포함하는 본체, 및
- 개방 위치와, 셔터가 도관을 차단하여야 하는 폐쇄 위치 사이에서 본체 내에서 이동가능하도록 장착되는 셔터를 포함하는 경우에,
셔터가 폐쇄 위치에 있을 때 밸브 누설 문제가 존재한다. 이러한 문제를 해결하기 위해서, 셔터가 폐쇄 위치에 있을 때 본체와 셔터 사이에 배치되는 시일을 이용하는 것이 공지되어 있다. 그러나, 이러한 종류의 시일은, 그 분위기 내에서 도달할 수 있는 높은 온도로 인해서 팽창하기 쉽다.
시일의 이용과 연관된 이러한 문제에 대한 다른 해결책은, 셔터가 폐쇄 위치에 있을 때, 셔터가 본체와 직접적으로 접촉하게 하는 것이다. 그러나, 도 24 및 도 25를 참조하여 이하에서 설명되는 바와 같이, 폐쇄 위치에 도달하기 전에 셔터가 도관의 파트(part)의 벽에 대해서 쐐기식으로 박히는 것을 방지하기 위해서, 셔터와 셔터가 내부에서 이동하는 도관의 파트 사이의 치수적 제약(constraint)이 반드시 충족되어야 한다.
도 24 및 도 25에서, 본체(102)는, 셔터가 본체(102) 내에서 도관(103)을 차단하기 위해서 폐쇄 위치에 있을 때, 셔터(105)의 밀봉 평면(P')과 접촉되는 밀봉 평면(P)을 가진다. 셔터와 본체 사이의 접촉부의 강성 본질로 인해서, 셔터(105)가 본체(102) 내에서 피봇할 수 있게 하는 핀(107)의 중심과 셔터(105)의 밀봉 평면(P') 사이에서 측정된 거리(Dv)가, 핀(107)이 수용되는 본체(102)의 하우징(108)의 중심과 본체(102)의 밀봉 평면(P) 사이에서 측정된 거리(Dc) 이하인 경우에, 셔터(105)가 본체(102)의 벽에 대해서 쐐기식으로 박히는 것이 방지된다는 것을 발견하였다.
제조 중의 밸브의 여러 구성요소의 치수와 관련한 부정확성을 허용하기 위해서, 이러한 치수적인 제약이 반드시 추가적으로 가중되어야 한다. 이러한 가중으로 인해서, 셔터가 폐쇄 위치에 있을 때, 본체와 셔터 사이에는 비교적 큰 빈 섹션이 존재할 수 있고, "누설 섹션"으로도 알려진 이러한 빈 섹션은, 밸브가 폐쇄 위치에 있을 때 허용될 수 있는 것보다 큰 누설을 유발할 수 있다.
제조가 비교적 단순하고 전술한 단점을 효과적으로 극복하는 밸브가 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 이러한 요건을 해결하는 것이고, 그 양태들 중 하나에서, 특히 내연 기관용 밸브에 의해서 그러한 요건이 해결되며, 밸브는:
- 적어도 하나의 베어링이 배치되는 하우징 및 유체가 통과하도록 되어 있는 도관을 포함하는 본체, 및
- 베어링 내에서 반경방향 유극(play)을 가지고 수용되는 핀에 의해서 본체 내에서 피봇하도록 장착되는 셔터를 포함하고,
셔터가:
- 개방 위치, 및
- 폐쇄 위치 사이에서 피봇하며,
상기 폐쇄 위치에서 셔터가 핀의 제1 측부(side) 상의 셔터의 제1 접촉 지역 내에서 그리고 상기 제1 측부와 반대되는 핀의 제2 측부 상의 셔터의 제2 접촉 지역 내에서 본체와 접촉하고,
개방 위치로부터 폐쇄 위치로 셔터가 나아가면, 베어링 내에서 핀이 반경방향으로 이동하게 된다.
상기 밸브는, 셔터와 셔터가 내부에서 이동하는 도관의 파트 사이의 임의의 과다한 치수적 제약을 따를 필요가 없이, 셔터가 폐쇄 위치로 진행할 때, 셔터가 도관의 벽에 대해서 쐐기식으로 박히는 것을 방지할 수 있다.
이러한 치수적 제약은, 제조 중에 밸브의 여러 구성요소의 치수에 있어서의 부정확성과 관련한 조정 변수를 구성하는, 베어링(들)의 유극의 이용으로 인해서 감소된다.
바람직하게, 셔터가 개방 위치에 있을 때, 셔터는 본체와 직접적으로 접촉하지 않는다.
셔터가 이동할 때, 셔터는 하나의 폐쇄 위치에 있을 수 있고, 그러한 폐쇄 위치에서 셔터가 본체와 접촉한다.
밸브가, 내연 기관의 흡기 회로 내의, 내연 기관의 배기 회로 내의, 또는 배기 회로의 가스가 내연 기관의 흡기측으로 재주입될 수 있게 하는 배기 가스 재순환 루프 내의 밸브일 수 있다. 이러한 재순환 루프는 "저압" 루프 또는 "고압" 루프일 수 있다.
밸브는 특히 소위 "2-포트" 밸브이다.
대안적으로, 밸브가 소위 "3-포트" 밸브일 수 있다. 밸브가 재순환 루프의 유입구에, 다시 말해서 재순환 루프가 시작되는 배기 회로 내의 장소에 위치될 수 있다. 대안적으로, 소위 "3-포트" 밸브가 재순환 루프의 배출구에, 다시 말해서 배기 가스가 흡기측으로 재주입되는 흡기 회로 내의 장소에 위치될 수 있다.
그에 따라, 밸브가 기껏해야 3-포트 밸브일 수 있다.
셔터가 도관을 차단하는 폐쇄 위치 및 개방 위치 각각은 셔터의 피봇에 대한 극단 위치일 수 있다. 다시 말해서, 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서의 셔터의 피봇은 셔터의 회전에서의 운동의 최대 진폭(amplitude)을 규정한다.
셔터가 폐쇄 위치에 있을 때, 유리하게, 셔터와 본체 사이에 밸브의 가요성 요소가 없다. 여기에서, "가요성"은 "강성"의 반대로 사용되었고, 본체 및 셔터는 강성이다.
이러한 종류의 가요성 요소는, 예를 들어 시일이다.
셔터 및 핀이 핀의 적어도 일부를 따라서 연장되는 지지부에 의해서 연결될 수 있다. 핀 및 셔터가 상이한 평면들 내에 있을 수 있다.
그에 따라, 핀과 셔터가 동일한 평면 내에 있는 밸브와 대조적으로, 상기 밸브는 셔터에 대해서 오프셋된 핀을 가진다.
대안적으로, 핀 및 셔터가 동일한 평면 내에 있을 수 있다.
본체는, 셔터가 폐쇄 위치에 있을 때, 셔터의 제1 및/또는 제2 접촉 지역과 접촉하는 본체의 밀봉 평면을 가질 수 있고, 셔터의 제1 및/또는 제2 접촉 지역이 셔터의 밀봉 평면 내에 있을 수 있다.
셔터의 제1 접촉 지역이, 축과 교차하는 평면이 아닌 셔터의 밀봉 평면 내에 있을 수 있다.
셔터의 제2 접촉 지역이, 축과 교차하는 평면이 아닌 셔터의 다른 밀봉 평면 내에 있을 수 있다.
셔터가 폐쇄 위치에 있을 때, 본체의 밀봉 평면과 셔터의 밀봉 평면이 적어도 하나의 접촉 지점을 가진다. 베어링(들)의 반경방향 유극은, 셔터가 폐쇄 위치로 진행할 때, 셔터의 일부를 본체의 밀봉 평면으로부터 이격시킬 수 있다.
하우징의 중심과 본체의 밀봉 평면 사이의 거리가 핀의 중심과 셔터의 밀봉 평면 사이의 거리보다 클 수 있다. 일반적으로 적용되는 이러한 치수적 제약은, 셔터가 폐쇄 위치로 진행할 때, 셔터가 도관의 벽에 대해서 쐐기식으로 박히는 것을 방지할 수 있게 한다. 만약 이러한 제약이 충족된다면, 셔터가 도관의 벽에 대해서 쐐기식으로 박히는 것을 방지하기 위한 베어링 내의 유극이 필요치 않다. 본체에 대한 셔터의 제2 접촉 지역은, 베어링 내에서의 핀의 과다한 이동을 방지할 수 있고, 그에 따라 셔터가 폐쇄 위치에 있을 때 과다하게 큰 누설 섹션이 존재하는 것을 방지할 수 있게 한다. 그에 따라, 쐐기식으로 박히는 것을 방지하기 위한 이러한 유극을 필요로 하지 않는 것으므로, 셔터의 이동을 고려하면, 이는 베어링(들) 내에서 이용가능한 반경방향 유극의 이용을 감소시킨다.
대안적으로, 하우징의 중심과 본체의 밀봉 평면 사이의 거리가 핀의 중심과 셔터의 밀봉 평면 사이의 거리 보다 짧을 수 있다. 밸브의 제조 중에 밸브의 구성요소의 치수에서의 부정확성으로 인해서, 전술한 치수적 제약을 충족하도록 노력한 경우에도, 이러한 상황이 발생할 수 있다. 만약 베어링(들)의 유극이 이용되지 않는다면, 이러한 상황은, 셔터가 폐쇄 위치로 진행할 때, 도관의 벽에 대해서 셔터가 쐐기식으로 박히는 것을 초래하고, 이는 일반적으로 임의의 그러한 밸브의 이용을 방지한다. 베어링(들) 내의 유극의 이용은, 쐐기식 박힘이 없는 이전의 상황으로의 복귀를 가능하게 한다.
그에 따라, 본 발명은, 밸브의 제조 중의 밸브의 구성요소의 치수에 있어서의 부정확성을 이유로, 셔터와 그러한 셔터가 내부에서 이동하는 본체의 벽 사이에서 상기 치수적 제약이 충족되지 않음에도 불구하고 그러한 밸브를 이용할 수 있게 한다.
셔터에 대한 그리고 내부에서 셔터가 이동하는 도관의 파트에 대한 미리 규정된 전체적인 부정확성과 같거나 그 초과가 되도록, 베어링(들) 내의 유극의 크기가 결정될 수 있는데, 이러한 미리 규정된 전체적인 부정확성은 셔터의 각각의 측부 및 셔터가 내부에서 이동하는 도관의 파트에 대한 미리 규정된 개별적인 부정확성의 선형 조합으로부터 특히 초래된다. 각각의 미리 규정된 전체적인 부정확성은, 예를 들어 밸브의 상응하는 구성요소의 제조에 이용되는 기술에 대한 피드백의 함수로서 고정된다.
미리 규정된 전체적인 부정확성이 이하의 치수에 대해서 미리 규정된 개별적인 부정확성을 부가하는 것에 의해서 얻어질 수 있다:
- 하우징의 중심과 본체의 밀봉 평면 사이의 거리,
- 핀의 중심과 셔터의 밀봉 평면 사이의 거리,
- 셔터의 두께,
- 도관 내의 홈의 높이로서, 셔터가 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 진행할 때, 폐쇄 위치에서 제2 접촉 지역이 내부에 위치되는 셔터의 하나의 파트가 이러한 홈 내에서 이동한다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 셔터가 폐쇄 위치에 있을 때, 셔터의 제1 및/또는 제2 접촉 지역이 본체와 선 접촉을 형성한다.
셔터가 폐쇄 위치에 있을 때, 셔터의 각각의 접촉 지역이 본체와 선 접촉을 형성할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 셔터가 폐쇄 위치에 있을 때, 셔터의 제1 접촉 지역만이 본체의 밀봉 평면과 접촉할 수 있다. 셔터가 폐쇄 위치에 있을 때, 셔터의 제2 접촉 지역이 셔터의 다른 평면 내에 있을 수 있고 본체의 밀봉 평면 이외의 곳에서 본체와 접촉할 수 있다. 셔터의 밀봉 평면 및 셔터의 이러한 다른 평면이 셔터의 대향하는 면들의 파트들일 수 있고, 그러한 대향하는 면들의 파트들이 특히 플레이트의 형태를 취한다.
셔터가 직사각형 형상의 단면을 가질 수 있고, 제1 접촉 지역 및 제2 접촉 지역이 셔터의 대향하는 측부들 상에 위치된다.
대안적으로, 셔터가 반달 형상 단면을 가질 수 있고, 그 반달 형상의 직경은 직사각형에 의해 확장되며, 제1 접촉 지역이 반달의 원 상에 위치될 수 있고, 제2 접촉 지역이 반달의 직경과 일치하는 직사각형의 측부에 반대되는 직사각형의 측부에 의해 구비될 수 있다.
폐쇄 위치에서 제2 접촉 지역을 구비하는 셔터의 파트가 본체 내의 홈 및 도관의 형성 파트 내에서 이동할 때, 제2 접촉 지역이 상기 다른 평면에 의해서 형성된 홈의 하단과 접촉할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 셔터가 폐쇄 위치에 있을 때, 셔터의 제1 및/또는 제2 접촉 지역이 본체의 밀봉 평면과 면 접촉을 형성할 수 있다.
예를 들어, 셔터가 폐쇄 위치에 있을 때, 셔터의 각각의 접촉 지역이 본체의 밀봉 평면과 면 접촉을 형성한다.
셔터가 폐쇄 위치에 있을 때, 셔터의 제1 및 제2 접촉 지역이 셔터의 밀봉 평면 내에 있을 수 있고, 상기 셔터의 접촉 지역의 각각이 본체의 밀봉 평면과 접촉한다. 셔터가 폐쇄 위치에 있고 반경방향 유극이 베어링(들) 내에 존재할 때, 셔터와 본체 사이의 접촉이 단일 평면 내에서 이루어진다는 사실로 인해서, 셔터가 자동조심 셔터가 될 수 있다. 그러한 밸브에서, 셔터가 폐쇄 위치에 있을 때, 셔터와 본체 사이의 접촉은, 핀이 베어링(들)과 접촉하는 일이 없이, 핀의 부동태화(immobilization)를 가능하게 할 수 있다.
셔터의 밀봉 평면이 핀과 교차하는 평면 이외의 평면일 수 있다.
본 발명의 이러한 제2 실시예에 따르면, 셔터의 제1 접촉 지역이 셔터의 제1 파트에 의해 구비될 수 있고 상기 제1 파트의 상부 면의 파트일 수 있으며, 셔터의 제2 접촉 지역이 셔터의 제2 파트에 의해 구비될 수 있고 상기 제2 파트의 하부 면의 파트일 수 있다. 다시 말해서, 본 발명의 이러한 제2 실시예에 따르면, 제1 및 제2 접촉 지역이, 동일한 평면 내에 있으면서, 셔터의 대향하는 면들의 파트들이 될 수 있다.
제1 및 제2 파트 각각이 분리된 파트일 수 있고, 그러한 파트들이 서로 강체 커플링되어 셔터를 형성한다. 이러한 파트의 각각은 예를 들어 플레이트이다. 상기 파트들은, 셔터의 밀봉 평면의 레벨에서, 특히 서로에 대해서 강체 커플링된다.
이러한 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 셔터가 내부에서 이동하는 도관의 파트가, 본체의 밀봉 평면의 레벨에서 서로에 대해서 강체 커플링된 본체의 2개의 파트로 형성될 수 있다. 본체의 밀봉 평면의 파트는, 본체의 상기한 파트들 중 하나의 상부 면에 의해 형성될 수 있고, 셔터가 폐쇄 위치에 있을 때, 제2 접촉 지역을 형성하는 셔터의 제2 파트의 하부 면의 파트와 접촉하는 반면, 본체의 밀봉 평면의 다른 파트는, 본체의 다른 파트의 하부 면에 의해 형성될 수 있으며, 셔터가 폐쇄 위치에 있을 때, 제1 접촉 지역을 형성하는 셔터의 제1 파트의 상부 면의 파트와 접촉한다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 핀을 따라서 측정된 셔터의 제2 파트의 길이가 핀을 따라서 측정된 셔터의 제1 파트의 길이보다 짧을 수 있다. 이어서, 셔터가 상이한 길이의 2개의 파트에 의해 형성되고, 제1 파트의 길이는, 폐쇄 위치에서 이러한 제1 파트의 레벨에서 누설이 발생되지 않도록 그리고 제2 파트만이 누설을 유발하도록, 정해질 수 있다.
본 발명의 비제한적인 실시예에 관한 이하의 설명 및 첨부 도면을 통해, 본 발명이 보다 잘 이해될 수 있을 것이다.
도 1~도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 밸브에 관한 것으로서, 도 1 및 도 2는 밸브를 입면도로 도시하고, 도 3은 셔터 및 핀을 따로따로 도시하며, 도 4는 도 1에 도시된 밸브의 평면도이고, 도 5~도 7은, 도 4와 유사한, 제1 밸브를 선 A-A를 따라 취한 단면을 도시하며, 도 8~도 10은, 도 4와 유사한, 제2 밸브를 선 A-A를 따라 취한 단면을 도시하고, 그리고 도 11은, "3-포트(port)" 유형인, 본 발명의 제1 실시예에 따른 밸브를 도식적으로 도시한 도면이다.
도 12~도 23은 본 발명의 제2 실시예에 따른 밸브에 관한 것으로서, 도 12 및 도 13은 밸브를 입면도로 도시하고, 도 14는 셔터 및 핀을 따로따로 도시하며, 도 15는 도 12에 도시된 밸브의 평면도이고, 도 16~도 18은, 도 15와 유사한, 제1 밸브를 선 A-A, B-B 및 C-C를 따라 취한 단면을 도시하며, 도 19~도 21은, 도 15와 유사한, 제2 밸브를 선 A-A, B-B 및 C-C를 따라 취한 단면을 도시하고, 도 22는 도 15에 도시된 밸브를 과장된 방식으로 도시한다.
도 23은, "3-포트(port)" 유형인, 본 발명의 제2 실시예에 따른 밸브를 도식적으로 도시한다.
도 24 및 도 25는 이미 설명하였다.
도 1에는 본 발명에 의해 보호되는 밸브(1)가 도시되어 있다. 이러한 도면에서, 밸브(1)는 소위 "2-포트" 밸브이지만, 이하에서 명백한 바와 같이, 본 발명은 그러한 것에 제한되지 않는다.
설명되는 밸브(1)는, 예를 들어 자동차를 추진하기 위해서 이용되는, 내연 기관의 공기 회로에서 이용되는 밸브이다
밸브(1)는, 예를 들어 알루미늄, 강, 플라스틱, 또는 스테인리스 강으로 제조된 본체(2)를 포함하고, 상기 본체 내에는 도관(3)이 형성된다. 이러한 도관은 예를 들어 흡기 도관, 배기 도관, 또는 배기 가스 재순환(EGR) 루프를 형성하는 도관이고, 그러한 배기 가스 재순환 루프는 고압 루프 또는 저압 루프일 수 있다. 밸브의 본체(2)는, 2개의 파트(2a 및 2b)를 조립하는 것에 의해 제조될 수 있고, 이하에서 명백해지는 바와 같이, 이러한 2개의 파트는 평면(P) 상에서 접촉하며, 2개의 파트 중 하나의 벽이 도관(3)의 일부를 형성한다. 이하에서, 평면(P)은 본체(2)의 "밀봉 평면"으로서 지칭된다. 파트(2b)는 도 2에 도시되지 않았다.
고려되는 예에서, 예를 들어 700 ℃까지의 고온에 도달할 수 있는 가스가 도관(3)을 통과한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 밸브(1)는, 본체 내에 배치되고, 도시되지 않은 하나 이상의 베어링에 의해 본체(2)의 하우징(8) 내에 수용되는 핀(7)으로 인해서 피봇될 수 있도록 장착되는 셔터(5)를 포함한다. 핀(7)은 방향(X)으로 연장되고, 베어링(들)은 방향(X)으로 반경방향 유극을 가지며, 그에 따라 핀(7)이 방향(X)에 수직으로 베어링 내에서 그리고 하우징(8) 내에서 이동할 수 있게 한다. 도 3은 셔터(5) 및 핀(7)을 따로따로 도시한다. 도 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 셔터는 원형 횡단면의 원통 형태를 취할 수 있다. 설명되는 예에서, 핀(7)에 대해 방사상으로 연장되는 지지부(9)가 핀(7)과 셔터(5)를 연결한다.
도 3의 예에서, 셔터(5)는 전체적으로 평면이고 지지부(9)의 방향에 수직이다.
이하에서 자명한 바와 같이, 셔터(5)는, 그러한 셔터(5)가 폐쇄 위치에 있을 때, 본체(2)와 접촉하는 2개의 지역(11 및 12)을 가진다. 제1 접촉 지역(11)은 핀(7)의 제1 측부(side) 상에, 다시 말해서 여기에서 지지부(9)의 제1 측부 상에 위치되고, 제2 접촉 지역(12)은 핀(7)의 제2 측부 상에, 다시 말해서 여기에서 지지부(9)의 제2 측부 상에 위치된다. 제2 접촉 지역(12)은 도관(3) 내에 형성된 홈(13) 내에서 이동하는 셔터의 부분에 의해 구비된다. 여기에서, 제2 접촉 지역(12)은 홈(13)의 하단과 접촉한다.
하우징(8)의 중심과 본체(2)의 밀봉 평면(P) 사이의 거리가 "Dc"로 지정된다. 도 1~도 11에 도시된 예에서, 이하에서 설명되는 바와 같이, 셔터(5)의 상부 면이 셔터(5)의 접합 평면(P')을 형성하고, 핀(7)의 중심과 이러한 평면(P) 사이의 거리가 "Dv"로 지정된다.
도 5~도 7에 도시된 예에서, 거리(Dc)는 Dv보다 짧고, 다시 말해서 핀(7)으로부터, 셔터의 밀봉 평면(P')이 본체의 밀봉 평면(P)보다 더 멀다. 종래 기술에서, 제조 중에 밸브(1)의 여러 구성요소의 치수와 관련한 오류의 마진에 의해서 설명될 수 있는 그러한 구성은, 셔터(5)가 그 폐쇄 위치에 도달하는 것을 방지하고, 셔터는, 폐쇄 위치에 도달할 수 있기 전에, 도관(3)의 벽에 대해서 쐐기식으로 박히게 된다.
도 5에서, 셔터(5)는 여전히 개방 위치에 있고, 가스가 도관(3) 내에서 그리고 밸브(1)를 통해서 순환할 수 있다. 여기에서, 셔터(5)가 본체(2)와 접촉하지 않고, 제1 접촉 지역(11)도, 제2 접촉 지역(12)도 본체(2)와 접촉하지 않는다.
도 6에서, 셔터(5)가 하우징(8) 내에서 핀(7)의 피봇에 의해 폐쇄 위치를 향해서 이동한다. 이어서, 밸브(1)의 본체(2)와 셔터(5) 사이의 접촉이 이루어진다.
도 7에서 확인할 수 있는 바와 같이, 종래 기술의 밸브와 대조적으로, 셔터(5)의 밀봉 평면(P')이 본체(2)의 밀봉 평면(P)보다 핀(7)으로부터 더 멀다는 사실이, 셔터(5)가 폐쇄 위치에 도달하는 것을 방해하지 않고, 그러한 폐쇄 위치에서 셔터는 2개의 분리된 지역(11 및 12)에서 본체(2)와 접촉한다. 사실상, 도 7에 도시된 바와 같이, 도시되지 않은 액추에이터에 의해 셔터로 인가되는 폐쇄 토크로 인해서, 핀(7)이 하우징(8) 내에서 방향(X)에 대해서 반경방향으로 이동하고, 결과적으로 셔터의 밀봉 평면(P') 및 본체(2)의 밀봉 평면(P)의 핀(7)에 대한 위치들이 변경되며, 도 6에서 확인가능한 셔터와 본체(2) 사이의 접촉은, 셔터(5)가 폐쇄 위치를 향해서 계속적으로 이동하는 것을 방해하지 않는다.
이러한 예에서, 셔터가 도관(3)의 2개의 분리된 벽과 접촉한다. 본 발명의 이러한 제1 실시예에서, 제1 접촉 지역(11) 만이 셔터(5)의 밀봉 평면(P') 내에 위치되고 이러한 실시예에서 이러한 제1 접촉 지역(11)만이 본체(2)의 밀봉 평면(P)과 접촉한다.
그에 따라, 이러한 실시예에서, 본체(2)의 밀봉 평면(P)과 셔터(5)의 밀봉 평면(P') 사이에 하나의 접촉 지역만이 존재한다.
여기에서, 제2 접촉 지역(12)이 셔터(5)의 밀봉 평면(P')과 평행한 평면 내에 있고 밀봉 평면(P')에 의해 형성되는 것과 반대되는 셔터(5)의 면을 형성한다.
셔터(5)가 폐쇄 위치로 진행할 때 셔터(5)가 본체(2)의 벽에 대해서 쐐기식으로 박히는 것을 방지할 수 있는 베어링(들) 내의 유극은, 예를 들어 이하의 치수에 대한 부정확성을 고려하여 결정된다:
- 거리(Dv),
- 거리(Dc),
- 제2 접촉 지역(12) 내의 셔터(5)의 두께(e),
- 홈(13)의 높이(h).
이러한 예에서, 베어링 내의 유극은, 치수적 부정확성으로 인한 이하의 극단적인 경우에 셔터(5)가 쐐기식으로 박히는 것을 방지하도록 선택된다:
- (ⅰ) 베어링의 상단에서의 잠재적인 간섭에 상응하는, 최대 Dc, 최소 Dv, 최대 h 및 최소 e,
- (ⅱ) 베어링의 하단에서의 잠재적인 간섭에 상응하는, 최소 Dc, 최대 Dv, 최소 h 및 최대 e.
4개의 치수, 즉 규정되는 4개의 개별적인 부정확성 레벨이 거리(Dv)에 대해서 고려될 수 있다:
- 예를 들어, 핀(7)의 직경에 대한 0.02 ㎜의 개별적인 부정확성 레벨이 세팅되는, 핀(7)의 직선성(straightness),
- 예를 들어, 0.1 ㎜의 개별적인 부정확성 레벨이 세팅되는, 핀(7) 상의 구동 편평부(driving flat)의 위치,
- 예를 들어, 0.04 ㎜의 개별적인 부정확성 레벨이 세팅되는, 핀(7) 상의 구동 편평부의 위치, 및
- 예를 들어, 0.04 ㎜의 개별적인 부정확성 레벨이 세팅되는, 셔터(5)의 밀봉 평면(P')의 위치.
2개의 치수, 즉 규정되는 2개의 개별적인 부정확성 레벨이 거리(Dc)에 대해서 고려된다:
- 예를 들어, 0.1 ㎜의 개별적인 부정확성 레벨이 세팅되는, 본체(2)의 밀봉 평면(P)의 위치, 및
- 예를 들어, 베어링의 직경에 대해서 0.04 ㎜의 부정확성의 레벨이 세팅되는, 베어링들의 동축적인 관계.
그에 따라, Dv에서 ±0.10　mm 및 Dc에서 ±0.07　mm의 편차(variation)가 존재한다.
극단적인 경우(ⅰ)에, 고려되는 예에서, 상향 방향을 따른 이용가능한 유극의 보상이 적어도 (+0.07)-(-0.1) = 0.17 ㎜이어야 한다.
극단적인 경우(ⅱ)에, 하향 방향을 따른 이용가능한 유극의 보상이 적어도 (-0.07)-(+0.1) = -0.17　mm이어야 한다.
그에 따라, 0.34　mm의 미리 규정된 전체적 오류 마진이 얻어지고, 그 결과로서, 이러한 예에서 적어도 0.34/2　mm, 즉 0.17　mm의 반경방향 유극을 각각의 베어링이 제공하도록 베어링의 크기가 결정된다.
도 8~도 10은 또한, 셔터(5)가 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 진행할 때의 밸브(1)를 도시한다. 바로 앞에서 설명한 예와 대조적으로, 거리(Dc)가 거리(Dv)보다 크고, 다시 말해서 셔터의 밀봉 평면(P')이 본체의 밀봉 평면(P)보다 핀(7)에 더 가깝다. 이러한 경우에, 이전의 경우와 대조적으로, 셔터(5)가 폐쇄 위치에 도달하도록 하기 위해서, 핀(7)에 대한 셔터(5)의 밀봉 평면(P') 및 본체(2)의 밀봉 평면(P)의 상대적인 위치들을 변경할 필요가 없다.
제1 접촉 지역(11)을 지니는 측부에 반대되는 핀(7)의 측부 상의 제2 접촉 지역(12)은, 하우징(8) 내에서의 핀(7)의 과다한 반경방향 이동을 방지할 수 있다. 사실상, 제2 접촉 지역(12)이 홈(13)의 하단에 맞대어져, 밸브 액추에이터에 의해 인가되는 폐쇄 토크로 인해서 핀(7)이 베어링 내에서 추가적으로 이동하는 것을 방지한다. 그에 따라, 베어링 내의 반경방향 유극의 존재와 연관된 이러한 이동으로 인해, 셔터(5)가 폐쇄 위치에 있을 때의 심각한 누설을 방지한다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 셔터(5)가 폐쇄 위치에 있을 때, 셔터(5)는 제1 접촉 지역(11) 내에서 그리고 제2 접촉 지역(12) 내에서 본체(2)와 선접촉을 형성한다.
도 1~도 10에 도시된 실시예는 소위 "2-포트" 밸브에 관한 것이다. 그러나, 본 발명의 제1 실시예는 또한, 도 11에 도시된 바와 같은, 소위 "3-포트" 밸브를 포함한다. 이러한 도면에서, 도관(3)은 유입구(20), 제1 배출구(21) 및 제2 배출구(22)를 포함한다. 예를 들어, 제1 배출구(21)는 배기 회로 내에서 순환하는 가스가 배기 회로 내의 가스의 경로를 계속 따를 수 있게 허용하고, 제2 배출구(22)는 엔진의 흡기측에 대한 재순환 루프 내로 개방된다. 이러한 예에서, 도 1~도 10에 도시된 밸브(1)의 셔터(5)는, 제2 지역(12)을 포함하는 셔터(5)의 파트 너머로 연장되는 연장부(24)를 갖고, 그에 따라 제2 지역의 부분이 상기 연장부(24)와 상기 제1 지역(11)을 포함하는 셔터의 파트 사이에 배치된다.
도 11에서, 셔터(5)는, 배기 가스가 EGR 루프 내에서 재순환하는 위치에 있다. 제2 배출구(22)를 향한 큰 유량을 가능하게 하기 위해서 밸브(1)의 상류측에서 충분한 압력을 유지하기 위한 배압을 생성하도록, 연장부(24)가 제1 배출구(21)를 향하는 통로를 부분적으로 차단한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 밸브(1)는 도 12~도 22를 참조하여 다음에 설명된다.
도 12~도 15는 도~도 4와 유사하다. 이러한 제2 실시예에 따르면, 셔터(5)는 함께 체결된 분리된 파트들에 의해서 형성된 2개의 부분(30 및 31)을 포함한다. 이러한 파트들의 각각은 플레이트 형상이고, 플레이트(30)의 상부 면(32)이 플레이트(31)의 하부 면(33)에 대해서 놓이며, 이러한 플레이트들(30 및 31)은 정확하게 겹쳐지지 않는다. 이러한 예에서, 플레이트(30)의 상부 면(32)과 플레이트(31)의 하부 면(33)이 동일 평면 상에 있고 셔터(5)의 밀봉 평면(P') 내에 위치된다. 본체(2)의 밀봉 평면(P)은 발명의 제1 실시예를 참조하여 설명한 것과 유사하다. 예를 들어, 나사(35)를 이용하여 플레이트(31)를 플레이트(30)에 고정한다.
제시된 실시예에서, 플레이트(30)는 플레이트(31)보다 핀(7)에 더 근접하고, 여기에서 플레이트(30)는 지지부(9)에 연결된다.
여기에서, 셔터(5)의 상부 면은 플레이트(31)와 대면하지 않는 플레이트(30)의 상부 면(32)의 부분에 의해서 그리고 플레이트(31)의 상부 면에 의해서 형성되고, 셔터(5)의 하부 면은 플레이트(30)의 하부 면에 의해서 그리고 플레이트(30)와 대면하지 않는 플레이트(31)의 하부 면(33)의 부분에 의해서 형성된다.
여전히 이러한 실시예에서, 그리고 도 14에서 확인될 수 있는 바와 같이, 방향(X)으로 측정된 바와 같은 플레이트(30)의 길이(l1)는 플레이트(31)의 길이(l2)보다 길다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 본체의 2개의 파트(2a 및 2b)가 본체(2)의 밀봉 평면(P)의 레벨에서 서로에 대해서 강체 커플링된다.
도 16~도 18 각각은, Dv가 Dc보다 클 때, 셔터(5)의 위치를 3개의 단면도로서 도시한다.
도 16에서, 셔터(5)는 개방 위치에 있고, 본체(2)와 접촉하지 않는다. 도 17에서, 셔터(5)는 개방 위치로부터 폐쇄 위치를 향해 진행하고, 플레이트(31)의 상부 면(32)이 본체(2)의 밀봉 평면(P)과 접촉하는 지점 상에 있으며, 이러한 접촉은 종래 기술에서 도관(3) 내에서 셔터(5)가 쐐기식으로 박히는 것을 유도한다.
도 17에서 확인할 수 있는 바와 같이, 베어링(들) 내의 반경방향 유극으로 인해서, 핀(7)이 반경방향으로 이동될 수 있고, 그에 따라 플레이트(30)가 본체(2)의 밀봉 평면(P)으로부터 멀리 이동될 수 있게 한다. 제1 지역(11) 및 제2 지역(12)을 통해서 셔터가 본체(2)의 밀봉 평면(P)과 접촉하게 되는 폐쇄 위치에 셔터가 도달할 때까지, 셔터(5)는 그 이동을 계속할 수 있다. 여기에서, 제1 지역(11)은 플레이트(30)의 상부 면(32) 상에 위치되고, 제2 지역(12)은 플레이트(31)의 하부 면(33) 상에 위치된다. 그에 따라, 제1 지역(11) 및 제2 지역(12)은 동일한 평면 내에 즉, 셔터(5)의 밀봉 평면(P') 내에 위치된다. 여기에서, 제1 지역(11) 및 제2 지역(12)을 통한 셔터(5)와 본체(2) 사이의 접촉은 평면적이고, 각각의 밀봉 평면들(P 및 P') 사이에서만 이루어진다.
예를 들어, 셔터(5)가 폐쇄 위치로 진행할 때, 셔터(5)가 본체(2)의 벽에 대해 쐐기식으로 박히는 것을 방지하기 위한 베어링(들) 내의 유극은, 이하의 치수에 대한 부정확성을 고려함으로써, 본 발명의 제2 실시예에 따라 결정된다:
- 거리(Dv), 및
- 거리(Dc).
이러한 실시예에서, 베어링 내의 유극은, 치수적 부정확성으로부터 초래되는 이하의 극단적인 경우에 셔터(5)가 쐐기식으로 박히는 것을 방지하도록 선택된다:
- (ⅰ) 베어링의 상단에서의 잠재적인 간섭에 상응하는, 최대 Dc, 최소 Dv,
- (ⅱ) 베어링의 하단에서의 잠재적인 간섭에 상응하는, 최소 Dc, 최대 Dv.
4개의 치수, 즉 규정되는 4개의 개별적인 부정확성 레벨이 거리(Dv)에 대해서 고려된다:
- 예를 들어, 핀(7)의 직경에 대한 0.02 ㎜의 개별적인 부정확성 레벨이 세팅되는, 축(7)의 직선성,
- 예를 들어, 0.1 ㎜의 개별적인 부정확성 레벨이 세팅되는, 핀(7) 상의 구동 편평부의 위치,
- 예를 들어, 0.04 ㎜의 개별적인 부정확성 레벨이 세팅되는, 셔터(5) 상의 구동 편평부의 위치, 및
- 예를 들어, 0.04 ㎜의 개별적인 부정확성 레벨이 세팅되는, 셔터(5)의 밀봉 평면(P')의 위치.
2개의 치수, 즉 규정되는 2개의 개별적인 부정확성 레벨이 거리(Dc)에 대해서 고려된다:
- 예를 들어, 0.1 ㎜의 개별적인 부정확성 레벨이 세팅되는, 본체(2)의 밀봉 평면(P)의 위치, 및
- 예를 들어, 베어링의 직경에 대해서 0.04 ㎜의 부정확성의 레벨이 세팅되는, 베어링들의 동축적인 관계.
그에 따라, Dv에서 ±0.10　mm 및 Dc에서 ±0.07　mm의 편차가 존재한다.
극단적인 경우(ⅰ)에, 고려되는 예에서, 상향 방향을 따른 이용가능한 유극의 보상이 적어도 (+0.07)-(-0.1) = 0.17 ㎜ 이어야 한다.
극단적인 경우(ⅱ)에, 하향 방향을 따른 이용가능한 유극의 보상이 적어도 (-0.07)-(+0.1) = -0.17　mm 이어야 한다.
그에 따라, 0.34　mm의 미리 규정된 전체적 오류 마진이 얻어지는데, 이는, 이러한 예에서 적어도 0.34/2　mm, 즉 0.17　mm의 반경방향 유극을 각각의 베어링이 제공하도록 베어링의 크기가 결정된다는 것을 의미한다.
도 19~도 21은 도 16~도 18과 유사하나, Dv < Dc인, 즉 셔터(5)의 밀봉 평면(P')이 본체(2)의 밀봉 평면(P)보다 핀(7)에 더 근접하는 밸브(1)에 상응한다. 플레이트(30)의 길이(l1)와 플레이트(31)의 길이(l2) 사이의 차이가 과장된, 본 발명의 제2 실시예에 따른 밸브(1)를 평면도로 도시한 도 22에 도시된 바와 같이; 길이(l1)와 길이(l2)의 차이로 인해서, 폐쇄 위치에서, 플레이트(31)의 각각의 양 측부 상에 2개의 누설 섹션(S)이 존재한다.
도 12~도 21을 참조하여 설명된 발명의 제2 실시예가 소위 "2-포트" 밸브에 관한 것이지만, 본 발명의 제2 실시예가 또한 도 22에서 확인할 수 있는 바와 같은 소위 "3-포트" 밸브도 포함한다.
발명은 설명된 실시예로만 제한되지 않는다.
달리 구체적으로 설명하지 않은 경우에, "~을 포함하는"이라는 표현은 "~을 적어도 하나 이상 포함하는"이라는 표현과 동의적임을 이해하여야 할 것이다.

Claims (17)

  1. 특히 내연 기관용, 밸브(1)로서:
    - 적어도 하나의 베어링이 배치되는 하우징(8)과, 유체가 통과하도록 되어 있는 도관(3)을 포함하는 본체(2), 및
    - 베어링 내에서 반경방향 유극을 가지고 수용되는 핀(7)에 의해 본체(2) 내에서 피봇하도록 장착되는 셔터(5)
    를 포함하고, 상기 셔터(5)는,
    - 개방 위치와,
    - 폐쇄 위치 사이에서 피봇하며,
    상기 폐쇄 위치에서 셔터가 상기 핀(7)의 제1 측부 상의 셔터의 제1 접촉 지역(11) 내에서 그리고 상기 제1 측부와 반대되는 상기 핀(7)의 제2 측부 상의 셔터의 제2 접촉 지역(12) 내에서 상기 본체(2)와 접촉하고,
    개방 위치로부터 폐쇄 위치로 셔터(5)가 나아가면, 핀(7)이 베어링 내에서 반경방향으로 이동하게 되는 것인 밸브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 셔터(5)가 폐쇄 위치에 있을 때, 상기 셔터(5)와 상기 본체(2) 사이에 가요성 요소가 배치되어 있지 않은 것인 밸브.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 셔터(5)와 상기 핀(7)은 상기 핀(7)의 적어도 일부를 따라서 연장되는 지지부(9)에 의해 연결되어 있는 것인 밸브.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 본체(2)는, 상기 셔터(5)가 폐쇄 위치에 있을 때, 상기 셔터의 제1 접촉 지역(11) 및/또는 제2 접촉 지역(12)과 접촉하는 본체(2)의 밀봉 평면(P)을 갖고, 상기 셔터의 제1 접촉 지역(11) 및/또는 제2 접촉 지역(12)이 셔터(5)의 밀봉 평면(P') 내에 있는 것인 밸브.
  5. 제4항에 있어서, 상기 하우징(8)의 중심과 상기 본체(2)의 밀봉 평면(P) 사이의 거리(Dc)가, 상기 핀(7)의 중심과 상기 셔터(5)의 밀봉 평면(P') 사이의 거리(Dv) 보다 먼 것인 밸브.
  6. 제4항에 있어서, 상기 하우징(8)의 중심과 상기 본체(2)의 밀봉 평면(P) 사이의 거리(Dc)가, 상기 핀(7)의 중심과 상기 셔터(5)의 밀봉 평면(P') 사이의 거리(Dv) 보다 짧은 것인 밸브.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 셔터(5)가 폐쇄 위치에 있을 때, 상기 셔터(5)의 상기 제1 접촉 지역(11) 및/또는 상기 제2 접촉 지역(12)이 상기 본체(2)와 선 접촉을 형성하는 것인 밸브.
  8. 제7항에 있어서, 상기 셔터(5)는 직사각형 형상의 단면을 갖고, 상기 제1 접촉 지역(11) 및 상기 제2 접촉 지역(12)은 상기 셔터(5)의 대향 측부들 상에 위치하는 것인 밸브.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 셔터(5)의 제1 접촉 지역(11)만이 상기 셔터(5)의 밀봉 평면(P') 내에 있고, 상기 셔터의 제2 접촉 지역(12)은 상기 셔터(5)의 다른 평면 내에 있는 것인 밸브.
  10. 제9항에 있어서, 상기 셔터(5)의 밀봉 평면(P') 및 상기 셔터의 다른 평면은 상기 셔터(5)의 대향 면들 상에 위치되는 것인 밸브.
  11. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 셔터(5)가 폐쇄 위치에 있을 때, 상기 셔터(5)의 제1 접촉 지역(11) 및/또는 제2 접촉 지역(12)이 상기 본체(2)의 밀봉 평면(P)과 면 접촉을 형성하는 것인 밸브.
  12. 제11항에 있어서, 상기 셔터(5)의 제1 접촉 지역(11) 및 제2 접촉 지역(12)이 상기 셔터(5)의 밀봉 평면(P') 내에 있고, 상기 셔터(5)가 폐쇄 위치에 있을 때, 상기 셔터의 상기 접촉 지역(11, 12)의 각각이 상기 본체의 밀봉 평면(P)과 접촉하는 것인 밸브.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 셔터의 제1 접촉 지역(11)이 상기 셔터(5)의 제1 파트(30) 상에 그리고 상기 제1 파트(30)의 상부 면(32) 상에 있고, 상기 셔터의 제2 접촉 지역(12)이 상기 셔터(5)의 제2 파트(31) 상에 그리고 상기 제2 파트(31)의 하부 면(33) 상에 있는 것인 밸브.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1 파트(30) 및 상기 제2 파트(31)는, 특히 셔터(5)의 밀봉 평면(P') 내에서, 서로에 대해 강체 커플링되어 셔터(5)를 형성하는 것인 밸브.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 핀(7)을 따라서 측정된 셔터의 제2 파트(31)의 길이(l2)가, 상기 핀(7)을 따라서 측정된 셔터의 제1 파트(30)의 길이(l1)보다 짧은 것인 밸브.
  16. 제4항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 셔터(5)의 밀봉 평면(P')은, 상기 핀(7)과 교차하는 평면 이외의 평면인 것인 밸브.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 최대한으로 잡아서 3-포트 밸브이고, 개방 위치 및 폐쇄 위치 각각이 셔터(5)의 피봇에 대한 극단 위치인 것인 밸브.
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