KR101153838B1

KR101153838B1 - 밸브

Info

Publication number: KR101153838B1
Application number: KR1020050015709A
Authority: KR
Inventors: 발터 라이너; 엥엘베르크 랄프
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2012-06-18
Also published as: JP4773108B2; KR20060042208A; FR2866939B1; JP2005241012A; DE102004009461A1; FR2866939A1

Abstract

공지된 밸브는 밸브 시트와 협동하고 액추에이터에 의해 조절 가능한 밸브 폐쇄체를 갖는다. 하우징은 액추에이터 챔버와 압력 챔버를 포함하고, 상기 두 개의 챔버들은 가이드 채널을 통해 서로 연결된다. 밸브 폐쇄체는 가이드 채널에 지지되고, 상기 가이드 채널과 밸브 폐쇄체 사이에는 좁은 가이드 갭이 제공된다. 상기 밸브에서 밸브 시트, 가이드 채널 및 밸브 폐쇄체의 위치와 형태는 서로 정확하게 합치해야 한다. 형태 -및 위치 편차에 대한 요구로 인해 상기 밸브의 공정이 복잡하고 제조 비용이 많이 든다.

본 발명에 따른 장치에서, 밸브가 간단해짐으로써 제조 비용이 감소된다.

본 발명에 따라 밸브 폐쇄체(3)는 2개의 부분, 즉 제 1 폐쇄체 부분(3.1)과 제 2 폐쇄체 부분(3.2)에 의해 형성되고, 제 2 폐쇄체 부분(3.2)은 밸브 폐쇄체(3)의 개방 방향(25)에 대해 횡으로 이동할 수 있다.

밸브 시트, 밸브 폐쇄체, 가이드 채널, 개구 방향

Description

밸브{Valve}

도 1은 본 발명에 따른 밸브.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 하우징 13 가이드 채널

2 액추에이터 15 유입 채널

3 밸브 폐쇄체 16 배출 채널

3.1 제 1 폐쇄체 부분 17 압력 라인

3.2 제 2 폐쇄체 부분 18 제어 라인

4 전자석 21 제 1 숄더

5 여기 코일 22 제 2 숄더

6 아마추어 23 스프링 소자

7 링벽 24 단부면

8 자석 포트 25 밸브 축선

9 포트 베이스 28 링형 갭

10 액추에이터 챔버 29 가이드 갭

11 압력 챔버 32 고압 펌프

12 밸브 시트 33 유압 피스톤

본 발명은 독립 청구항의 전제부에 따른 밸브에 관한 것이다. 하나의 단부는 액추에이터와 작용적으로 연결되고 반대편 단부는 밸브 시트와 협동하는 밸브 폐쇄체를 포함하는 밸브가 공지되어 있다. 밸브의 하우징은 액추에이터 챔버와 압력 챔버를 포함하고, 액추에이터 챔버는 가이드 채널을 통해 압력 챔버에 연결된다. 밸브 폐쇄체는 가이드 채널에 지지되고, 압력 챔버의 밀봉을 위해 가이드 채널과 밸브 폐쇄체 사이에 긴 축방향 길이를 갖는 좁은 가이드 갭이 제공될 수 있고, 따라서 압력 챔버로부터 액추에이터 챔버 내로 압력 매체가 도달할 수 없다. 좁은 가이드 갭은 예컨대 아마추어를 자석 포트에 대해 정확하게 정렬하고 밸브 폐쇄체를 밸브 시트에 대해 정렬하는데 이용된다. 상기 밸브에서 밸브 시트, 가이드 채널 및 밸브 폐쇄체의 위치와 형태는 서로 정확하게 합치해야 한다. 원형도- 또는 위치 오류는 밸브의 누설을 야기하거나 심지어 밸브의 핀치를 야기한다. 이러한 까다로운 요구로 인해 상기 밸브의 제조 공정이 복잡하고 제조 비용이 많이 든다.

그와 달리, 독립 청구항의 특징을 포함하는 본 발명에 따른 밸브는, 밸브 폐쇄체가 2개의 부분, 즉 제 1 폐쇄체 부분과 제 2 폐쇄체 부분으로 형성되고, 제 2 폐쇄체 부분은 밸브 폐쇄체의 개방 방향에 대해 횡으로 이동 가능함으로써 제조 비용을 간단하게 줄일 수 있다는 장점을 갖는다. 이로 인해 형태- 및 위치 공차에 대한 요구가 훨씬 완화되므로, 밸브의 개별 부품들은 더 간단한 공정과 적은 제조 비용으로 제조될 수 있다.

종속 청구항에 제시된 조치에 의해 독립 청구항에 제시된 밸브의 바람직한 실시와 개선이 가능하다.

본 발명의 실시예가 도면에 간단하게 도시되고 하기에서 상세히 설명된다.

도면에는 본 발명에 따른 밸브가 도시되고, 상기 밸브는 예를 들어 가스 교환 밸브의 조절을 위한 유압 피스톤을 제어하기 위해, 예컨대 내연기관용 가스 교환 밸브의 제어 장치에서 2/2 방향밸브로 이용될 수 있다.

가스 교환 밸브의 제어 장치는 예컨대 독일 특허 출원 공개 명세서 제 198 26 047 A1 호에 공지되어 있으며, 상기 명세서의 내용은 본 명세서의 공개 내용의 일부이다.

그러나 본 발명에 따른 밸브는 일반적으로 체적 흐름의 제어를 위해 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 밸브는 밸브 폐쇄체(3)를 축방향으로 조절하기 위한 액추에이터(2)가 배치된 하우징(1)을 포함한다. 액추에이터(2)는 예컨대 여기 코일(5) 및 아마추어(6)로 이루어진 전자석(4)이다. 그러나 밸브 폐쇄체(3)는 전자석이 아닌 다른 액추에이터에 의해서도 조절될 수 있다. 전자석(4)은 여기 코일(5)과 아마추어(6)와 함께 소위 자석 포트(8)에 제공되고, 상기 자석 포트는 예컨대 하우징(1)의 일부이다. 아마추어(6)는 자석 포트(8) 내에서 여기 코일(5)에 의해 링형으로 둘러싸인다. 여기 코일(5)은 링벽(7)에 의해 예컨대 아마추어(6)에 대해 밀봉된다.

하우징(1)은 액추에이터 챔버(10)와 압력 챔버(11)를 포함하고, 상기 액추에이터 챔버(10)는 예컨대 자석 포트(8)의 포트 베이스(9)에 의해 압력 챔버(11)와 분리된다.

본 발명에 따른 밸브는 유입 채널(15)과 배출 채널(16)을 포함하고, 유입 채널(15)과 배출 채널(16)은 각각 하우징(1)의 압력 챔버(11)와 유체 연결된다. 유입 채널(15)은 상류측으로 예컨대 압력 라인(17)에 연결되고, 배출 채널(16)은 하류측으로 예컨대 제어 라인(18)에 유체 연결된다. 압력 라인(17)은 예컨대 독일 특허 출원 공개 명세서 제 198 26 047 A1 호에 따라 상류측으로 고압 펌프(32)에 연결되고, 상기 고압 펌프는 압력 매체, 예컨대 오일을 고압 상태에서 본 발명에 따른 밸브 및 제어 라인(18)을 통해 가스 교환 밸브를 제어하는 유압 피스톤(33)으로 이송한다. 제어 라인(18)은 예컨대 독일 특허 출원 공개 명세서 제 198 26 047 A1 호에 따라 하류측으로 유압 피스톤(33)에 연결된다.

본 발명에 따라 밸브 폐쇄체(3)는 2개의 부분, 즉 제 1 폐쇄체 부분(3.1)과 제 2 폐쇄체 부분(3.2)으로 형성되고, 제 2 폐쇄체 부분(3.2)은 밸브 축선(25)에 대해 횡으로 이동할 수 있다. 이로 인해 제조에 따른 편심성 에러가 보상될 수 있다.

스프링 소자(23)와 제 2 폐쇄체 부분(3.2) 사이에 예정된 링형 갭(28)이 제공됨으로써 상기 스프링 소자(23)는 제 2 폐쇄체 부분(3.2)이 밸브 축선(25)에 대해 횡으로 이동하는 것을 제한한다. 이로 인해, 제 2 폐쇄체 부분(3.2)은 링형 갭(28)의 크기만큼 밸브 축선(25)에 대해 횡으로 이동할 수 있다. 제 1 폐쇄체 부분(3.1)은 액추에이터(2)와 작용 연결되고, 제 2 폐쇄체 부분(3.2)은 밸브 시트(12)와 협동한다.

밸브 시트(12)는 압력 챔버(11)를 향한 배출 채널(16)의 단부에 제공된다. 밸브 시트(12)는 예컨대 원추형으로 구현되고, 밸브 시트(12)를 향한 제 2 폐쇄체 부분(3.2)의 단부는 볼형으로 형성되고, 밸브 시트(12)와 함께 볼/코운 시트를 형성한다. 그러나 코운/코운 시트 또는 이와 유사한 것이 제공될 수도 있다. 볼/코운 시트 또는 코운/코운 시트에 의해 밸브 폐쇄체와 밸브 시트(12) 사이에서 선 접촉이 이루어지고, 이것은 폐쇄된 밸브의 매우 양호한 밀봉을 보장한다.

밸브 폐쇄체(3)는 예컨대 원통형으로 로드 및/또는 중공체로서 형성된다.

제 1 폐쇄체 부분(3.1)은 예컨대 아마추어(6)에 기계적으로 연결되고, 액추에이터 챔버(10)로부터 자석 포트(8)의 포트 베이스(9) 내의 가이드 채널(13)을 통해 압력 챔버(11) 내에까지 연장된다. 제 1 폐쇄체 부분(3.1)은 가이드 채널(13) 내에 안내된다. 가이드 채널(13)의 직경은 적어도 부분적으로 제 1 폐쇄체 부분(3.1)의 직경보다 약간 더 크기 때문에, 가이드 채널(13)과 제 1 폐쇄체 부분(3.1) 사이에 매우 좁은 가이드 갭(29)이 형성된다. 상기 좁은 가이드 갭(29)은 자석 포트(8)의 위치에 대해 아마추어(6)를 정확하게 위치 설정하고 안내하는데 이용된다. 또한, 좁은 가이드 갭(29)은 압력 챔버(11)를 액추에이터 챔버(10)에 대해 밀봉할 수 있다.

제 2 폐쇄체 부분(3.2)은 압력 챔버(11) 내에 배치되고, 제 1 폐쇄체 부분(3.1)의 단부면은 제 2 폐쇄체 부분(3.2)을 향한 단부에서 제 2 폐쇄체 부분(3.2)의 단부면에 접촉한다. 예컨대 제 1 폐쇄체 부분(3.1)은 제 2 폐쇄체 부분(3.2)을 향한 단부에 제 1 숄더(21)를 갖고, 제 2 폐쇄체 부분(3.2)은 제 1 폐쇄체 부분(3.1)을 향한 단부에 제 2 숄더(22)를 갖는다.

압력 챔버(11) 내에 배치된 스프링 소자(23)의 하나의 단부는 제 2 폐쇄체 부분(3.2)의 제 2 숄더(22)에 접촉하고, 반대편 단부는 밸브 시트(12) 둘레에 링형으로 배치된, 압력 챔버(11)의 단부면(24)에 접촉하고, 상기 스프링 소자(23)는 제 2 숄더(22)와 단부면(24) 사이에서 가압에 의해 예비 응력을 받는다. 스프링 소자(23)는 예컨대 나선형 스프링이고, 제 2 폐쇄체 부분(3.2)의 둘레를 링형으로 둘러싸도록 배치된다. 스프링 소자(23)는 제 2 폐쇄체 부분(3.2)의 제 2 숄더(22)를 제 1 폐쇄체 부분(3.1)의 제 1 숄더(21)에 대해 가압한다. 스프링 소자(23)에 의해 항상 압력이 제 2 폐쇄체 부분(3.2)의 제 2 숄더(22)에 작용하므로, 상기 제 2 숄더는 항상 제 1 폐쇄체 부분(3.1)의 제 1 숄더(21)에 접촉한다. 이로 인해 액추에이터(2)의 행정은 제 1 폐쇄체 부분(3.1)을 통해 제 2 폐쇄체(3.2)로 완전히 전달된다.

아마추어(6), 가이드 채널(13), 제 1 폐쇄체 부분(3.1), 제 2 폐쇄체 부분(3.2), 스프링 소자(23) 및 밸브 시트(12)는 예컨대 밸브 축선(25)에 대해 서로 동심으로 배치되고, 액추에이터(2)는 제 1 폐쇄체 부분(3.1)과 제 2 폐쇄체 부분(3.2)으로 이루어진 밸브 폐쇄체(3)를 밸브의 개폐를 위해 밸브 축선(25)의 방향으로 움직일 수 있다. 제조에 기인한 편심성 오류는 밸브 폐쇄체(3)의 개방 방향(25)에 대해 횡으로 제 1 폐쇄체 부분(3.1)과 제 2 폐쇄체 부분(3.2)의 가동성에 의해 보상될 수 있다. 따라서 밸브 폐쇄체(3)의 개방 및 폐쇄 방향은 밸브 축선(25)의 방향으로 연장한다.

본 발명에 따른 밸브는 예컨대 액추에이터(2)의 스위치 오프 시 개방되고, 액추에이터(2)의 스위치 온 시 폐쇄되거나 또는 이와 반대이다.

여기 코일(5)에 전류 공급시 자석 포트(8) 내에 자기장이 형성되고, 자기장은 아마추어(6)를 예컨대 자석 포트(8)의 포트 베이스(9)의 방향으로 끌어당긴다. 제 1 폐쇄체 부분(3.1)이 아마추어(6)에 기계적으로 결합되기 때문에, 제 1 폐쇄체 부분(3.1)은 밸브 시트(12)의 방향으로 아마추어(6)와 동일한 크기의 행정을 실시하고, 상기 행정을 스프링 소자(23)의 탄성력에 대항해서 제 2 폐쇄체 부분(3.2)으로 완전히 전달한다. 이러한 폐쇄 운동시 제 2 폐쇄체 부분(3.2)은 예컨대 코운형 밸브 시트(12)에 의해 센터링 되고, 밸브 축선(25)에 대해 횡으로 보상 운동을 할 수 있다. 보상 운동시 제 2 폐쇄체 부분(3.2)의 제 2 숄더(22)는 제 1 폐쇄체 부분(3.1)의 제 1 숄더(21)에서 밸브 축선(25)에 대해 횡으로 이동한다. 밸브 폐쇄체(3)의 제 2 폐쇄체 부분(3.2)이 밸브 시트(12)에 접촉하는 경우에 밸브가 폐쇄되므로, 압력 매체는 더 이상 압력 챔버(11)로부터 배출 채널(16) 내에 도달할 수 없다.

여기 코일(5)에 전류 공급이 차단되면, 자기장이 더 이상 작용하지 않으므로, 밸브 폐쇄체(3)는 복귀 스프링으로 작용하는 스프링 소자(23)에 의해 밸브 시트(12)로부터 들어 올려지고, 다시 초기 위치로 되돌아 가고, 따라서 밸브는 다시 개방된다.

개방된 밸브에서 압력 매체는 유입 채널(15)을 통해 압력 챔버(11) 내로, 그리고 거기에서부터 배출 채널(16)을 통해 제어 라인(18) 내로 흐른다.

밸브 폐쇄체(3)가 2개의 부분으로 구현되고 제 2 폐쇄체 부분(3.2)이 횡 운동함으로써, 예컨대 하우징(1), 가이드 채널(13), 밸브 시트(12) 또는 밸브 폐쇄체(3)에서 더 큰 형태- 및 위치 편차가 보상될 수 있고, 따라서 좁은 형태- 및 위치 편차가 필요 없고 밸브의 제조 비용이 감소된다. 선행 기술과 달리 좁은 형태- 및 위치 공차가 불필요하므로, 더 큰 형태- 및 위치 공차로 대체될 수 있다.

밸브가 액추에이터 챔버와 압력 챔버를 포함하는 하우징을 갖고, 제 1 폐쇄체 부분이 액추에이터 챔버로부터 가이드 채널을 통해 압력 챔버 내에 까지 연장되는 것이 특히 바람직하다.

제 2 폐쇄체 부분이 압력 챔버에 배치되는 것이 특히 바람직하다.

제 1 폐쇄체 부분과 가이드 채널 사이에는 압력 챔버의 밀봉을 위한 좁은 가이드 갭이 제공되는 것이 바람직하다.

바람직한 실시예에 따라, 액추에이터는 여기 코일과 아마추어를 갖는 전자석인데, 그 이유는 전자석이 액추에이터의 매우 저렴한 실시예이기 때문이다.

또한, 제 1 폐쇄체 부분은 제 2 폐쇄체 부분을 향한 단부에 제 1 숄더를 갖고, 제 2 폐쇄체 부분은 제 1 폐쇄체 부분을 향한 단부에 제 2 숄더를 갖는 것이 바람직한데, 그 이유는 이로 인해 제 2 폐쇄체 부분의 횡 운동이 가능하기 때문이다.

제 2 폐쇄체 부분의 제 2 숄더를 제 1 폐쇄체 부분의 제 1 숄더에 대해 가압하는 스프링 소자가 제공되는 것이 바람직한데, 그 이유는 이로 인해 제 2 폐쇄체 부분이 제 1 폐쇄체 부분에 접촉하는 것이 보장되기 때문이다. 이로써 제 1 폐쇄체 부분의 행정이 제 2 폐쇄체 부분으로 완전히 전달된다.

또한, 스프링 소자가 제 2 폐쇄체 부분을 링형으로 둘러싸고, 스프링 소자와 제 2 폐쇄체 부분 사이에 예정된 링형 갭이 제공되는 것이 바람직한데, 그 이유는 이로 인해 제 2 폐쇄체 부분의 횡 운동이 링형 갭의 크기로 제한되기 때문이다.

Claims

액추에이터와 작용 연결되고 밸브 시트와 협동하는 밸브 폐쇄체, 및 액추에이터 챔버(10)와 압력 챔버(11)를 가진 하우징을 포함하는 밸브에 있어서,

상기 밸브 폐쇄체(3)는 2개의 부분, 즉 제 1 폐쇄체 부분(3.1)과 제 2 폐쇄체 부분(3.2)으로 형성되고,

상기 제 1 폐쇄체 부분(3.1)은 가이드 채널(13)을 통해 상기 압력 챔버(11) 내에까지 연장되며, 상기 제 1 폐쇄체 부분(3.1)과 상기 가이드 채널(13) 사이에 상기 압력 챔버(11)의 밀봉을 위한 좁은 가이드 갭(29)이 제공되고,

상기 제 2 폐쇄체 부분(3.2)은 상기 밸브 폐쇄체(3)의 밸브 축선(25)의 방향으로 연장하는 개방 방향에 대해 횡으로 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는 밸브.
삭제
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 제 2 폐쇄체 부분(3.2)은 상기 압력 챔버(11) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 밸브.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 액추에이터(2)는 여기 코일(5)과 아마추어(6)를 포함하는 전자석(4)인 것을 특징으로 하는 밸브.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 폐쇄체 부분(3.1)은 상기 제 2 폐쇄체 부분(3.2)을 향한 단부에 제 1 숄더(21)를 갖고, 상기 제 2 폐쇄체 부분(3.2)은 상기 제 1 폐쇄체 부분(3.1)을 향한 단부에 제 2 숄더(22)를 갖는 것을 특징으로 하는 밸브.
제 7 항에 있어서, 상기 제 2 폐쇄체 부분(3.2)의 상기 제 2 숄더(22)를 상기 제 1 폐쇄체 부분(3.1)의 상기 제 1 숄더(21)에 대해 가압하는 스프링 소자(23)가 제공되는 것을 특징으로 하는 밸브.
제 8 항에 있어서, 상기 스프링 소자(23)는 상기 제 2 폐쇄체 부분(3.2)을 링형으로 둘러싸고, 상기 스프링 소자(23)와 상기 제 2 폐쇄체 부분(3.2) 사이에 예정된 링형 갭(28)이 제공되는 것을 특징으로 하는 밸브.