KR100750426B1 - 스로틀 밸브 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스로틀 개구를 통하여 가스 상태의 매질(62)의 흐름이 주유동방향(60)으로 흐를 수 있는 그러한 스로틀 개구(16)를 가지는 하우징(12)을 포함하고 있는 스로틀 밸브 어셈블리(10)에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 스로틀 밸브축(18)에 선회 가능하게 장착된 스로틀 밸브(20)는 스로틀 개구(16)의 내부에 배열되어 있으며, 그리고 스로틀 밸브축(18)은 하우징(12)의 내부에 배열된 엑추에이터(26)에 의하여 선회되어질 수 있다. 스로틀 밸브축(18)의 회전축(19)으로부터 출발하여 가스 상태의 매질(62)의 흐름의 주유동방향(60)을 따라서 하류방향으로 상기 스로틀 개구(16)는 높이 H1 및 직경 RZ 를 가지는 거의 똑바른 원통부(64)를 가지며 그리고 반구형부(68)는 상기한 거의 똑바른 원통부(64)에 연결된다.
본 발명에 따르는 스로틀 밸브 어셈블리는 이 스로틀 밸브 어셈블리 작동 중에는 스로틀 개구(16)를 통과하는 가스 상태의 매질(62)의 정교하게 단계가 형성된 제어를 확실하게 보증해야 한다.
이 목적을 위하여 반구형부(68)는 스로틀 밸브축(18)의 회전축(19)으로부터 출발하여 가스 상태의 매질(62)의 흐름의 주유동방향(60)을 따라서 하류로 간격 H2 만큼 이동되어지는 중심(80)을 가지며, 이것에 의하여 반구형부(68)는 반경 RK 를 가지며, 이것은 대략적으로 다음 방정식, 즉
RK = [RZ 2+(H1-H2)2]1/2
에 의하여 정해진다.

Description

스로틀 밸브 어셈블리{THROTTLE-VALVE ASSEMBLY}
본 발명은 가스 상태의 매질이 주 유동 방향을 따라 관류하는 스로틀 개구를 구비한 하우징을 포함하는 스로틀 밸브 어셈블리에 관한 것이다.
스로틀 개구 내에는 스로틀 밸브축 상에 선회 가능하도록 장착된 스로틀 밸브가 설치되어 있으며, 이러한 스로틀 밸브축은 하우징에 내장된 액츄에이터로 선회 가능하며, 가스 상태의 매질의 주 유동 방향을 따라 하류 방향의 스로틀 밸브축이 선회축으로부터 출발하여 밸브 개구는 높이가 H1이고 반경이 RZ인 거의 똑바른 원통부를 구비하며, 이러한 거의 똑바른 원통부에는 반구형부(calotte section)가 접해 있다.
차량의 후레쉬(fresh) 가스량을 제어하기 위하여 일반적으로 스로틀 밸브 어셈블리를 설치한다. 스로틀 밸브 어셈블리는 스로틀 개구를 구비한 하우징과 스로틀 개구 내에 설치된 스로틀 기구를 포함한다. 스로틀 기구는 일정한 후레쉬 가스량의 통과를 위하여 스로틀 개구의 일정한 위치를 점한다. 이에 대하여 스로틀 기구는 기계적으로나 전기적으로 제어 가능하다.
스로틀 밸브 어셈블리 하우징은 일반적으로 합성 수지 또는 금속으로 제조된다. 금속 예컨대 금속 알루미늄으로 제조한 스로틀 밸브 어셈블리 하우징은 특히 근소한 공차를 가질 수 있다. 근소한 공차는 특히 이 경우에 스로틀 밸브 어셈블리의 스로틀 개구를 관류하는 유동 매체량이 이미 스로틀 밸브의 특히 근소한 이동에 의하여 영향을 미치도록 해야 할 경우에 스로틀 밸브 부위에서 스로틀 밸브 어셈블리에 대하여 필요하다. 스로틀 밸브의 폐쇄 영역에서는 이러한 요건을 누설 공기 요건이라고 한다. 그러나 스로틀 밸브 어셈블리의 금속제 하우징은 단점을 가지고 있어서 하우징 제조 후에 예컨대 다이캐스팅 방법에서 하우징의 추가 가공에 비용이 많이 든다. 예컨대 하우징 내와 하우징에 부과된 기능적인 요건을 보장하기 위해서는 알루미늄 하우징의 추가 가공을 요한다. 기능적인 요건이 되는 것은 관류 채널, 특히 액츄에이터와 변속기 간격을 위한 하우징이다. 또한 일반적으로 우선 니들 베어링의 압입으로 올바른 작동 유격(베어링 유격)이 이루어지므로 베어링 자리의 정확한 가공을 필요로 한다.
스로틀 밸브 어셈블리의 합성 수지제 하우징은 주로 금속 특히 알루미늄으로 제조된 스로틀 밸브 어셈블리 하우징보다 경량이다. 또한 합성 수지 재료는 특히 간단히 하우징의 다양한 형상에 맞출 수 있다. 사출 성형 방법으로 제조한 합성 수지 하우징의 경우에는 이 밖에도 기계 요소 예컨대 하우징의 사출 성형을 삽입하고 합성 수지로 주위를 분사하는 스로틀 밸브축의 지지용 베어링을 들 수 있다.
스로틀 밸브 어셈블리의 스로틀 개구는 일반적으로 원통형과 유사한 단면을 가진다. 스로틀 개구의 원통형과 유사한 단면의 제약을 받아서 스로틀 밸브 개방시에 스로틀 밸브의 작동부에 의하여 유동 매체의 관류량의 점진적인 증가가 조절된다. 이는 스로틀 밸브와 스로틀 개구가 특히 직경이 클 때 예컨대 90mm 또는 그 이상일 때 단점으로 나타난다. 그 이유는 스로틀 밸브의 일정한 개구 각도로부터는 특히 스로틀 밸브 직경이 클 경우 스로틀 밸브 위치가 변할 때 다만 유동 매체의 스로틀 개구를 관류하는 양이 특히 근소한 양에서도 시간 단위로 변하며, 이로 인하여 스로틀 밸브의 일정한 개구 각도로부터는 차량 출력의 정확한 단계적인 제어가 더 이상 불가하기 때문이다.
따라서, 본 발명은 상기 기술의 스로틀 밸브 어셈블리를 제공하는 데 목적을 두고 있으며, 이때 스로틀 밸브 작동시에 특히 직경이 큰 스로틀 밸브에 대해서는 스로틀 개구를 관류하는 매체의 정확한 단계적인 제어의 신뢰도를 보장한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면 반구형부가 가스 상태의 매질의 주 유동 방향을 따라 하향으로 스로틀 밸브축의 회전축으로부터 출발하여 간격 H2만큼 이동된 중심을 가지며 반구형부는 대략 다음 방정식과 거의 일치하는 반경 RK를 가진다.
RK = [RZ 2+(H1-H2)2]1/2
본 발명은 이러한 고려에 의하여 스로틀 밸브 어셈블리의 작동시 특히 특정한 크기의 직경을 가진 스로틀 밸브에 대하여 밸브 개구를 통하여 관류하는 매체의 정확한 단계적인 제어를 보장하고 특히 근소한 제조 비용으로 제조할 수 있게 된다. 스로틀 밸브는 따라서 비용을 고려하여 스로틀 어셈블리에서 계속 표준 스로틀 밸브를 설치할 수 있도록 그의 형상과 설계를 그대로 두어야 한다. 스로틀 밸브 어셈블리 하우징은 일반적으로 특정한 설치 요건에 부합되어야 하는 조건으로 스로틀 개구의 어느 특정한 형태 부여에 의하여 스로틀 밸브 어셈블리 작동시 스로틀 개구를 관류하는 매체의 단계적인 제어를 확실하게 보장해야 한다. 스로틀 개구의 간단한 원통 형상 외에도 스로틀 밸브 어셈블리의 개구에서 특히 간단한 반구형부를 적용할 수 있다. 반구형부의 형상에 대한 매개 변수로서 여기에서 반구형부의 반경과 스로틀 밸브축의 중심과 반구형부의 중심간의 거리가 문제이다. 다양한 착상과 계산 결과로 인하여 스로틀 밸브축 중심에 대하여 반구형부 중심의 이동이 반구형부 반경 조건과 결합되어 특정한 크기의 직경을 가진 스로틀 밸브에 대해서도 스로틀 개구를 관류하는 매체의 정확한 제어를 확실히 보장하게 되었다.
바람직하게도 가스 상태의 매질의 주 유동 방향에 대하여 스로틀 밸브축의 회전축으로부터 시작하여 유동 방향으로 높이가 G1이고 반경이 PZ인 거의 똑바른 원통부를 구비하며, 거의 똑바른 원통부에 반구형부가 접속되고, 반구형부는 스로틀 밸브축의 회전축으로부터 출발하여 가스 상태의 매질의 주 유동 방향을 따라 유동 방향으로 거리 G2만큼 이동된 중심을 가지며, 반구형부는 다음 방정식에 의하여 근사적으로 일치하는 반경 PK를 가진다.
PK = [PZ 2+(G1-G2)2]1/2
스로틀 밸브 어셈블리에 따른 특성 곡선은 또한 물론 스로틀 개구로부터 스로틀 밸브축의 회전축에 의하여 유동 방향으로 반구형부를 구비하며 양 반구형부는 스로틀 밸브축 중심으로부터 거리를 두고 있으며 반구형부의 반경은 적어도 상기 주어진 방정식 중의 어느 하나를 만족한다.
바람직하게도 RZ 값은 PZ 값과 동일하며 RK 값은 PK 값과 동일하다. 스로틀 밸브의 폐쇄 위치에 대하여 상대적으로 대칭으로 된 스로틀 밸브 어셈블리의 스로틀 개구는 특히 근소한 비용으로 가공할 수 있다. 이와 동시에 각각의 스로틀 밸브 어셈블리의 매개 변수 H1, H2 및 RZ는 각 차량의 특정 여건에 부합시킬 수 있다.
바람직하게도 하우징은 사출 성형 방법으로 제조되며 특히 합성 수지로 구성되는 데, 적어도 스로틀 밸브의 운동 부위에서 수직 원통부는 하우징에 금속 부착물을 사출함으로써 형성된다. 합성 수지의 금속 부착물은 합성 수지 하우징에 대하여 가능한 것보다 근소한 공차로 제작 가능하다. 이에 따라서 설정된 특성 곡선을 달성하기 위하여서는 금속으로 구성된 스로틀 밸브가 우수하다. 그렇지만 동시에 특별히 근소한 공차를 가진 스로틀 개구와 스로틀 밸브 어셈블리의 특별히 근소한 중량을 보장하기 위해서는 특성 곡선과 유관한 스로틀 개구의 영역만이 금속으로 제조되며 하우징의 기타 영역은 실질적으로 또는 전적으로 합성 수지로 제조된다.
바람직하게도 반구형부는 하우징에 내장되어 있는 금속 부착물에 의하여 구성된다. 이로 인하여 스로틀 밸브 어셈블리의 각 유형에 대하여 특히 근소한 비용으로 개별 반구형부의 형태의 실시가 가능하다.
바람직하게는 원통부는 물론 반구형부도 단일 금속 부착물로 이루어진다. 이로 인하여 스로틀 밸브의 운동 부위의 거의 똑바른 원통부와 반구형부에는 전혀 기밀 문제가 발생하지 않는다. 또한 스로틀 밸브의 운동 영역의 거의 똑바른 원통부와 반구형부 사이의 경계 영역의 요철에 의하여 스로틀 밸브 어셈블리의 작동시에 스로틀 개구를 관류하는 가스 상태의 매질에 의하여 스로틀 밸브의 특성 곡선에 불리하게 작용할 수 있는 와류가 발생한다.
바람직하게도 스로틀 밸브축 베어링의 지지를 위한 금속 부착물로 구성된다. 이로 인하여 금속 부착물의 기계적인 안정 상태의 베어링이 내장된다. 베어링의 이러한 배치에 의하여 스로틀 밸브축은 특히 금속 부착물로 안정하게 지지된다.
바람직하게도 스로틀 밸브축을 위하여 위치 검출 장치가 설치되며, 이러한 위치 검출 장치를 위하여 금속 부착물에 홀더가 일체형으로 형성된다. 그리하여 금속 부착물의 기계적인 안정이 스로틀 밸브 어셈블리 하우징 내에서 위치 검출 장치를 특히 우수하게 유지시킨다. 동시에 또한 금속 부착물에 설치된 홀더에 의하여 스로틀 밸브축에 대한 위치 검출 장치를 미리 조정할 수 있으며, 이에 따라 위치 검출 장치에 필요한 조정 작업은 특히 근소한 크기를 가지게 된다. 이와 동시에 위치 검출 장치는 이미 하우징에 금속 부착물과 일체로 형성되어 내장 가능하다.
바람직하게도 액츄에이터는 베이스판 상에 설치 가능하도록 형성되며, 베이스판은 금속 부착물과 일체형으로 형성된다. 이로 인하여 액츄에이터 작동시에 발생하는 열은 베이스판을 거쳐서 금속 부착물로 배출 가능하며, 스로틀 개구를 관류하는 가스 상태의 매질에 의하여 금속 부착물의 충분한 냉각이 확실하게 보장된다.
본 발명에 따라 달성되는 이점은 특히 스로틀 밸브의 운동 영역에서 스로틀 개구의 특수 형상 부여에 의하고 스로틀 밸브의 형상 변화 및/또는 스로틀 밸브축의 배치에 의하지 아니하고 스로틀 밸브 어셈블리의 현재까지의 공지된 스로틀 밸브 어셈블리가 이루지 못한 영역을 충족시키는 스로틀 밸브 어셈블리의 특성 곡선을 얻을 수 있는 것이다. 이러한 본 발명에 의한 스로틀 밸브 어셈블리의 새로이 개발된 특성 곡선 부분은 특히 특정한 크기의 직경을 가진 스로틀 밸브에 있어서 그의 크기에도 불구하고 특히 내연 기관의 출력의 정확한 단계적인 제어를 확실히 보장하는 이점을 가지고 있다.
이하에서는 도면들을 참고하여 본 발명의 한가지 실시예를 중심으로 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
도 1은 스로틀 밸브 어셈블리의 개략도이다.
도 2는 도 1에 따른 스로틀 밸브 어셈블리의 개략적인 단면도이다.
도 3은 스로틀 밸브부의 스로틀 개구의 개략적인 단면도이다.
도 4는 다양한 스로틀 밸브 어셈블리의 특성 곡선의 개략도이다.
서로 대응되는 부품들은 동일한 도면 부호로 표기하였다.
도 1에 의한 스로틀 밸브 어셈블리(10)는 동시에 도시되어 있지 않은 차량의 예컨대 분사 장치의 도시되지 않은 소비 기기에 공기 또는 연료-공기 혼합물을 공급하기 위하여 사용되며, 스로틀 밸브 어셈블리(10)에 의하여 소비 기기에 공급하는 후레쉬 가스량을 제어할 수 있다. 또한 스로틀 밸브 어셈블리(10)는 대부분이 합성 수지(14)로 제조되고 사출 성형 방법으로 제조된 하우징(12)을 구비하고 있다. 이의 대안으로 하우징(12)은 한편으로 또한 전적인 금속 특히 알루미늄으로 제조 가능하다. 하우징(12)은 도시되어 있지 않은 소비 기기에 공기 또는 연료-공기 혼합물을 공급하는 스로틀 개구(16)를 구비하고 있다. 후레쉬 가스의 공급량의 조절을 위하여 스로틀 밸브축(18)에는 스로틀 밸브(20)가 설치되어 있다. 스로틀 밸브축의 그의 회전축(19) 주위로의 회전과 동시에 스로틀 밸브축(18)에 설치된 스로틀 밸브(20)의 선회 작용이 이루어지며, 스로틀 개구(16)의 작용 단면이 커지거나 작아진다. 스로틀 밸브(20)에 의한 스로틀 개구(16)의 작용 단면이 커지거나 작아짐으로써 스로틀 밸브 어셈블리(10)의 스로틀 개구(16)를 통한 공기 또는 연료-공기 혼합물의 유량 조정이 이루어진다.
스로틀 밸브축(18)은 자세히는 도시되지 않은 풀리(pulley)와 연결 가능하며, 이는 또한 전동 와이어에 의하여 출력 소요량 조정 장치와 연결되어 있다. 조정 장치는 이 경우 이러한 조정 장치의 조작이 차량 운전자가 스로틀 밸브(20)를 특히 폐쇄 위치의 최소 개구 위치로부터 특히 개구 위치의 최대 개구 위치에 이르도록 차량의 가속 페달로 조정 가능하도록 구성되어 이에 의하여 차량의 출력 전달을 제어할 수 있도록 한다.
도 1에 도시되어 있는 스로틀 밸브 어셈블리(10)의 스로틀 밸브축(18)은 이에 반대로 액츄에이터에 의하여 또는 가속 페달에 의하여 부분 영역에서 조정 가능하거나 또는 한편으로 스로틀 밸브(10)는 전체 조정 영역에 걸쳐서 액츄에이터에 의하여 조정 가능하다. 이러한 소위 E-가스 또는 와이어 구동 시스템(Drive-by-wire-system) 의 경우에 있어서 기계적인 출력 제어 예컨대 가속 페달의 누름은 전기 신호로 변환된다. 이러한 신호는 다시 액츄에이터 제어를 하는 제어 장치에 전달된다. 이러한 체제하에서는 정상 작동 시에 가속 페달과 스로틀 밸브(20) 간에 하등의 기계적인 결합이 없다.
스로틀 밸브축(18) 및 이에 따른 스로틀 밸브(20)의 조정을 위하여서는 이에 따라서 스로틀 밸브 어셈블리(10)는 구동 하우징(22)과 변속기 하우징(24)을 구비한다. 구동 하우징(22)과 변속기 하우징(24)은 스로틀 밸브 어셈블리(10)의 하우징(12)과 일체로 형성되어 있으며, 이들은 한편 또한 분리 개체 단위로 구성도 가능하고 한편 각각 단일 개체로 구성 가능하다.
구동 하우징(22)에는 전동 모터로서 형성된 액츄에이터(26)가 설치되어 있다. 전동 모터로 구성되어 있는 액츄에이터(26)는 변속기 하우징(24)에 설치된 저단 변속기에 의하여 스로틀 밸브축(18)이 움직인다. 저단 변속기는 도면에 상세히 도시되어 있지 않다. 액츄에이터(26)는 상세히 도시되어 있지 않으나 스로틀 밸브 어셈블리(10)의 외부에 설치된 전원 및 제어 장치와 접속되어 있다. 제어 장치는 액츄에이터에 신호를 전달하며, 이에 의하여 액츄에이터(26)는 저단 변속기에 의하여 스로틀 밸브축(10)를 일정한 위치로 위치시킨다. 스로틀 밸브축(18)의 실제 위치는 전위차계로 구성되어 있는 위치 검출 장치(28)에 의하여 인식 가능하며, 이때 전위차계의 슬라이더(slider)는 스로틀 밸브축(18)과 연결되어 있다.
또한 도 1에 의한 스로틀 밸브 어셈블리(10)는 알루미늄으로 되어 있는 금속(32)으로 제조된 금속 부착물(30)을 포함한다. 금속 부착물(30)은 스로틀 밸브 어셈블리(10)의 하우징(12)을 위하여 설치된 사출 성형 몰드 내에 삽입되어 있으며 합성 수지(14)로 주위에 압출 코팅된다. 이와 동시에 스로틀 개구(16)를 형성하는 금속 부착물(30)의 부위는 스로틀 개구 영역에서 알루미늄으로 형성된 금속(32)이 스로틀 개구(16)를 형성하도록 합성 수지로 덮여 있지 않다.
금속 부착물(30)은 베어링 실드(bearing shield) 또는 베이스판(34)과 일체형으로 구성되어 있으며, 그 위에 전동 모터로 형성된 액츄에이터(36)가 설치되어 있다. 이로 인하여 액츄에이터(26)의 작동시에 발생하는 열은 금속 부착물(30)을 거쳐서 스로틀 개구(16)로 배출 가능하다. 또한 금속 부착물(30)은 홀더(36)를 구비하고 있으며 그 위에 스로틀 밸브축(18)의 전위차계로 형성된 위치 검출 장치(28)가 설치되어 있다. 금속 부착물(30)과 일체로 형성되어 있는 홀더(36)에 의하여 전위차계로 형성된 위치 검출 장치(28)의 조절은 스로틀 밸브축(18)에 대한 위치 검출 장치(28)의 위치가 금속 부착물(30)에 의하여 결정되므로 특히 간단하다.
금속 부착물(30)은 각각 한 개의 돌기(40)를 포함한 2개의 부싱(38)을 구비하고 있다. 양 돌기(40)에는 이를 위하여 스로틀 밸브축(18)을 지지하기 위한 베어링(42)이 설치되어 있다. 또한 스로틀 밸브 어셈블리(10)의 하우징(12)은 하우징(12)의 구성에 따라 베어링(42)이 더욱더 그를 위하여 설치된 돌기(40)에 삽입되게 되어 있어서 특히 조립이 용이하다.
스로틀 밸브축(18)은 한 공간(44)에서 좌측의 도 1에 따라서 한 측에서 끝나며 여기에서 예컨대 소위 리턴 스프링(return spring) 및/또는 비상 스프링은 액츄에이터(26)가 리턴 스프링 하중 및/또는 비상 스프링 하중에 대하여 작용하도록 폐쇄 방향으로 스로틀 밸브축의 초기 응력을 제공한다. 소위 비상 스프링은 액츄에이터가 고장시에 일반적으로 공전 회전수 위에 있는 스로틀 밸브(20)를 일정한 위치로 위치시킨다. 이의 대안 또는 추가로 스로틀 밸브축(18)은 공간(44)에 스로틀 밸브 어셈블리(10)의 하우징(12)으로부터 돌출 가능하다. 그 다음에 예컨대 전동 와이어에 의하여 가속 페달과 연결되어 있는 도면상에 도시되어 있지 않은 스로틀 밸브축(18) 단부에 풀리의 조립이 가능하며 이에 의하여 기계적 기준치 결정이 이루어진다. 도면상에 도시되어 있지 않은 가속 페달과 스로틀 밸브축(18)과의 기계적인 결합은 비상시에 예컨대 액츄에이터(26)의 고장시에 스로틀 밸브 어셈블리(10)의 작동을 보장할 수 있다. 돌기(14) 단부와 반대 방향의 공간(44) 단부는 추가 요소를 지지하기 위하여 사용 가능하다. 또한 돌기(40)의 전면에는 예컨대 도시되어 있지 않은 치차 래크축이나 또는 치 세그먼트와 같은 추가 요소의 지지를 위하여 설계된 추가 조인트를 설치할 수 있다.
스로틀 밸브 어셈블리(10)의 하우징(12)은 하우징 커버(50)로 개폐 가능하다. 또한 스로틀 밸브 어셈블리(10)의 하우징(12)은 하우징 커버(50) 방향으로 하우징 커버(50) 주위의 오목부(54)와 대응하는 주위의 완만한 경사부(52)를 가지고 있다. 완만한 경사부(52)와 오목부(54)는 하우징(12)에 하우징 커버(50)의 양호한 설정된 상태를 보장한다. 완만한 경사부(52)와 오목부(54)의 2개의 상호 대향면은 하우징(12)에 하우징 커버(50)를 덮은 후에 레이저빔(laser beam)에 의하여 융합시킴으로써 거의 풀려지지 않는 결합이 이루어진다. 이의 대안으로서는 하우징 커버(50)가 한편으로 또한 하우징(12)에 접착도 가능하다. 또한 하우징(12)은 하우징(12)과 일체형으로 되어 있는 스로틀 밸브 어셈블리(10) 외부에 설치된 요소와 결합을 위한 플랜지 구멍(56)을 구비하고 있다.
도 2는 도 1에 의한 스로틀 밸브 어셈블리(10)의 종단면을 도시하고 있다. 도 2에 따르면, 금속 부착물(30)은 알루미늄으로 제조되어 있다. 금속 부착물(30)은 주 유동 방향(60)으로 가스 상태의 매질(62)에 의하여 관류 가능한 스로틀 개구(16)의 부분 영역을 형성한다. 금속 부착물(30)은 스로틀 밸브(20)의 폐쇄 영역에서 가스 상태의 매질(62)의 주 유동 방향(60)의 하향 유동 방향으로는 물론 상향유동 방향으로도 거의 똑바른 원통부(64, 66)를 포함한다. 거의 똑바른 원통부(64 및 66)는 일체형으로 형성되어 있으며, 대안으로서는 한편으로 또한 2개형으로도 가능하다. 거의 똑바른 원통부(64, 66)에 각 반구형부(68, 70)가 연결되어 있다. 반구형부(68, 70)는 거의 똑바른 원통부(64, 66)와 일체형으로 형성되어 있다. 금속 부착물(30)은 따라서 일체형에서는 양 거의 똑바른 원통부(64, 66)와 양 반구형부(68, 70)를 포함한다. 대안으로서는 거의 똑바른 원통부(64, 66)와 반구형부(68, 70)는 한편 또한 각각 단일체로 형성 가능하거나 또는 쌍으로 일체형으로 형성할 수도 있다. 금속 부착물(30)의 외부 주위와 적어도 그의 전면의 일부는 하우징(12)의 합성 수지(14)로 둘러싸여 있다.
스로틀 밸브축(18) 영역에서 금속 부착물(30)의 매개 변수를 도 3에서 도시하고 있다. 스로틀 밸브축(18)의 회전축(19)으로부터 출발하여 금속 부착물(30)의 거의 똑바른 원통부(64)의 높이 H1을 가지고 가스 상태의 매질(62)의 주 유동 방향 (60)의 하류 방향을 따라서 뻗어 있다. 금속 부착물(30)은 이러한 영역에서 반경 RZ를 가지고 있다. 스로틀 밸브 개구(16)의 거의 똑바른 원통부(64)에서 높이 H1을 가지고 스로틀 밸브축(18)의 회전축(19)에서 출발하여 가스 상태의 매질(62)의 주 유동 방향(60)에 대하여 상류 방향으로 동시에 높이 G1을 가진 금속 부착물(30)의 거의 똑바른 원통부(66)가 붙어 있다. 가스 상태의 매질(62)의 주 유동 방향(60)에 따라 하류로 금속 부착물(30)의 거의 똑바른 원통부(64)에 반구형부(68)가 붙어 있다. 반구형부(68)의 중심(80)은 이때 스로틀 밸브축(18)의 가상 중심(82)에 있지 않다. 반구형부(68)의 중심은 스로틀 밸브축(18)의 가상 중심(82)으로부터 H2만큼 떨어져 있다. 반구형부(68)는 다음 방정식을 만족하는 반경을 가지고 있다.
RK = [RZ 2+(H1-H2)2]1/2
가스 상태의 매질(62)의 주 유동 방향(60)에 대하여 상류 방향으로 제2의 거의 똑바른 원통부(66)에는 동시에 반구형부(70)가 붙어 있다. 제2의 반구형부(70)도 스로틀 밸브축(18)의 가상 중심(80)으로부터 G2만큼 떨어진 중심(84)을 가지고 있다. 반구형부(70) 반경은 다음 방정식으로 정의된다.
PK = [PZ 2+(G1-G2)2]1/2
이러한 실시예에서 RZ의 값은 PZ의 값과 동일하며 RK의 값은 PK의 값과 동일 하다. 대안으로 한편으로는 또한 당해 값들이 상이하거나 또는 일부만이 동일할 수도 있다.
스로틀 밸브축의 운동 영역에서 금속 부착물(30)의 매개 변수 작용은 도 4에 따른 도표가 제시하고 있다. 본 도표에서 스로틀 밸브축(18)의 작동 영역(90)의 횡좌표 상에 백분율(%)로 되어 있으며 종좌표 상에는 스로틀 개구(16)를 관류하는 가스 상태의 매질(92)이 백분율(%)로 주어져 있다. 특성 곡선 I은 근사 원통형 스로틀 개구를 구비한 스로틀 밸브 어셈블리의 특성을 가지고 있다. 특성 곡선 II는 한 스로틀 밸브 어셈블리에 상당한 것으로 이에 의하면 스로틀 밸브축 영역에서 스로틀 개구는 상류 방향으로는 물론이고 하류 방향으로도 원통부를 구비하며 여기에 각각 상류 방향으로는 물론이고 하류 방향으로도 반구형부와 붙어 있다. 반구형부의 중심은 이때 각 원통형 부위의 경계에서 스로틀 밸브축의 가상 중심과 동일선상에 있다. 특성곡선 III은 한가지 스로틀 밸브 어셈블리에 상당하며 이에 의하면 스로틀 밸브축 영역에서 스로틀 개구는 가스 상태의 매질(62)의 주 유동 방향(60)의 상류 방향은 물론 하류 방향으로도 원통형부를 구비한다. 수직 원통부에는 상류 방향은 물론이고 하류 방향으로도 각각 반구형부가 붙어 있다. 반구형부는 이때 스로틀 밸브축의 가상 중심과 합류하는 중심을 가지고 있다.
이에 반하여 도 1 내지 도 3에 의한 스로틀 밸브 어셈블리(10)는 가스 상태의 매질(62)의 주 유동 방향(60)의 상류 방향은 물론이고 하류 방향으로도 스로틀 밸브축(18)의 회전축(19)으로부터 출발하여 하나의 거의 똑바른 원통부(64 또는 66)를 구비하는 금속 부착물(30)을 구비한다. 양 거의 똑바른 원통부(64, 66)에는 각각 반구형부(68, 70)가 달려 있다. 반구형부(68, 70)의 반경은 이 경우 스로틀 밸브축(18)의 가상 중심에서 떨어져 있다. 반구형부(68, 70)의 반경은 적어도 상기 주어진 방정식 중의 어느 하나를 만족한다. 도 4에 따른 도표는 도 1 내지 도 3에 의하여 스로틀 밸브 어셈블리(10)로 특성 곡선의 현재까지의 일반적인 특성 곡선의 영역 외에 있는 특성곡선 IV에 도달 가능하다. 이에 의하여는 특별히 큰 직경을 가지는 스로틀 밸브에 대해서도 역시 스로틀 개구(16)를 통과하고 있는 가스 상태의 매질(62)의 정교하게 단계가 형성된 제어가 확실하게 보증된다.
따라서 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 스로틀 밸브 어셈블리는 스로틀 밸브 작동시에 특히 직경이 큰 스로틀 밸브에 대해서는 스로틀 개구를 관류하는 매체의 정교하게 단계적인 제어의 신뢰도를 보장하는 탁월한 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 가스 상태의 매질(62)이 주 유동 방향(60)으로 관류할 수 있는 관통 스로틀 개구(16)를 구비한 하우징(12)을 구비하며, 상기 스로틀 개구(16)에는 스로틀 밸브축(18) 상에 선회 가능하게 장착된 스로틀 밸브(20)가 배치되며, 상기 스로틀 밸브축(18)은 하우징(12) 내에 배치된 액츄에이터(26)에 의하여 선회될 수 있으며, 상기 스로틀 밸브축(18)의 회전축(19)으로부터 출발하여 가스 상태의 매질(62)의 주 유동 방향(60)을 따라서 하류 방향으로 스로틀 개구(16)는 높이 H1과 반경 RZ를 갖는 똑바른 원통부(64)를 구비하며, 상기 똑바른 원통부(64)에 반구형부(68)가 접속하는 스로틀 밸브 어셈블리(10)에 있어서,
    상기 반구형부(68)는 중심(80)을 가지며, 상기 중심은 스로틀 밸브축(18)의 회전축(19)으로부터 가스 상태의 매질(62)의 주 유동 방향(60)을 따라서 하류 방향으로 간격 H2만큼 이동되어 있으며, 상기 반구형부(68)는 다음의 방정식,
    RK = [RZ 2+(H1-H2)2]1/2
    에 의하여 정해진 반경 RK를 갖는 것을 특징으로 하는 스로틀 밸브 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    스로틀 밸브축(18)의 회전축(19)으로부터 출발하여 가스 상태의 매질(62)의 주 유동 방향(60)에 반대로 상류 방향으로 스로틀 개구(16)는 높이 G1 및 반경 PZ를 갖는 똑바른 원통부(66)를 구비하며, 상기 똑바른 원통부(66)에는 반구형부(70)가 접속하며, 상기 반구형부(70)는 중심(84)을 가지며, 상기 중심은 스로틀 밸브축(18)의 회전축(19)으로부터 가스 상태의 매질(62)의 주 유동 방향(60)을 따라서 상류를 향하여 거리 G2만큼 이동되어 있으며, 상기 반구형부(70)는 다음의 방정식,
    PK = [PZ 2+(G1-G2)2]1/2
    에 의하여 정해지는 반경 PK를 갖는 것을 특징으로 하는 스로틀 밸브 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서,
    RZ의 값은 PZ의 값과 동일하며, RK의 값은 PK의 값과 동일한 것을 특징으로 하는 스로틀 밸브 어셈블리.
  4. 제2항에 있어서,
    하우징(12)은 다이캐스팅 공법으로 제조되고 합성 수지(14)로 형성되며, 적어도 똑바른 원통부(64, 66)는 하우징(12) 내에 일체로 형성된 금속 부착물(30)에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 스로틀 밸브 어셈블리.
  5. 제2항에 있어서,
    반구형부(68, 70)는 하우징(12) 내에 일체로 형성된 금속 부착물(30)에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 스로틀 밸브 어셈블리.
  6. 제5항에 있어서,
    똑바른 원통부(64, 66)와 반구형부(68, 70)는 일체로 형성된 금속 부착물(30)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 스로틀 밸브 어셈블리.
  7. 제4항에 있어서,
    금속 부착물(30)은 스로틀 밸브축(18)의 베어링(42)을 유지시킬 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 스로틀 밸브 어셈블리.
  8. 제4항에 있어서,
    스로틀 밸브축(18)은 위치 검출 장치(28)를 구비하며, 상기 위치 검출 장치는 금속 부착물(30)의 홀더(36)에서 유지될 수 있는 것을 특징으로 하는 스로틀 밸브 어셈블리.
  9. 제4항에 있어서,
    액츄에이터(26)는 베이스판(34) 상에 배치되며, 상기 베이스판(34)은 금속 부착물(30)과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 스로틀 밸브 어셈블리.
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