KR101356606B1

KR101356606B1 - 스로틀밸브

Info

Publication number: KR101356606B1
Application number: KR1020120080493A
Authority: KR
Inventors: 김경중
Original assignee: 김경중
Priority date: 2012-07-24
Filing date: 2012-07-24
Publication date: 2014-02-03

Abstract

본 발명은 두 밸브디스크가 다수의 유통부에 대한 개폐 동작을 서로 분담하여 신속한 개폐 동작이 가능하고, 차단된 유통부로의 누수 차단 성능을 향상시킨 스로틀밸브에 관한 것이다.
이를 구현하기 위하여, 본 발명에 따른 스로틀밸브는, 전후 관통형 내부 중공(中空)부와 이의 중앙 영역 내주면을 따라 형성되는 환형 중앙단턱부를 갖는 원형 바디; 상기 바디의 중앙단턱부에 배치되는 환형(環形) 서포트링, 상기 서포트링의 내부에 이의 중심을 중심점으로 하고 방사상(放射狀)으로 상하좌우에 배열되는 부채꼴 형상의 네 제1실드(shield)부, 그리고 상기 네 제1실드부 사이사이 공간 각각을 이등분하여 여덟 유통부를 형성하도록 상기 서포트링의 내부에 이의 중심을 교차점으로 하고 배열되는 네 로드에 의한 x자형 제2실드부를 갖는 서포트디스크; 상기 서포트디스크의 여덟 유통부 중 상기 제2실드부의 네 로드 각 좌측부에 위치한 네 유통부를 개방 또는 차단하기 위하여 상하좌우로 배열되는 부채꼴 형상의 네 프론트플레이트를 갖고, 상기 서포트디스크 전방에 배치되도록 상기 바디의 중공부에 내장되는 프론트밸브디스크; 상기 서포트디스크의 여덟 유통부 중 상기 제2실드부의 네 로드 각 우측부에 위치한 네 유통부를 개방 또는 차단하기 위하여 상하좌우로 배열되는 부채꼴 형상의 네 리어플레이트를 갖고, 상기 서포트디스크 후방에 배치되도록 상기 바디의 중공부에 내장되는 리어밸브디스크; 상기 서포트, 프론트 및 리어 밸브디스크 각 중심을 연결하는 센터핀; 및 상기 프론트 및 리어 밸브디스크 각각을 서로 반대방향으로 회전시켜 각 프론트 및 리어 플레이트가 상기 여덟 유통부를 동시에 개방하거나 차단케 하기 위한 구동수단;을 포함하여 이루어지도록 구현한다.

Description

스로틀밸브{THROTTLE VALVE}

본 발명은 밸브와 수평하게 서로 반대방향으로 회전하게 되는 두 디스크를 이용하여 유체 흐름을 위한 유통로를 개방하거나 차단할 수 있도록 한 스로틀밸브에 관한 기술이다.

관체 등의 유체 흐름을 개방하거나 차단하기 위한 밸브에 관한 기술로는,

대한민국특허등록 제10-0732657호(2007.06.20.등록, 이하 '선행기술'이라고 함) 『다공 가변형 오리피스 밸브』가 제시되어 있는바,

상기 선행기술은 밸브의 몸체 내부에 디스크 홀이 형성된 고정디스크를 고정하고, 상기 고정디스크의 전단에 디스크 홀이 형성된 이동디스크를 설치하되 회전될 수 있게 설치하며, 상기 이동디스크의 회전축 양쪽으로 링크를 결합시켜 링크를 당기는 방향에 따라 이동디스크가 회전되게 하고, 상기 링크의 선단은 밸브 스템의 회전방향에 따라 승하강 되는 이동구에 결합되게 함으로써 이루어지는 것으로, 밸브 스템을 회전시켜 나사방향이 반대이고 서로 이격되어 설치된 이동구에서 링크를 한쪽으로 당겨주어 이동디스크를 회전시키는 기술이다.

이때 상기 선행기술은 하나의 이동디스크를 이용하여 하나의 고정디스크에 형성된 디스크 홀을 개방 또는 차단코자 하는 기술로서, 상기 이동디스크의 디스크 홀이 상기 고정디스크의 디스크 홀과 일치 또는 불일치되도록, 즉 디스크 홀이 완전히 개방 또는 차단되도록 상기 이동디스크의 넓은 회전각이 요구되며,

상기 이동디스크와 상기 고정디스크가 상호 밀착되어 상기 고정디스크의 디스크 홀이 완전히 차단된 상태에서 두 디스크 간의 누수(누설) 차단이 제대로 이루어져야 한다.

또한, 스로틀밸브는 일반적으로 반도체 제조공정에 사용되어 지는데,

밸브를 완전히 개방하였을 때, 밸브를 통해 흐를 수 있는 유체의 양이 적어 유체의 양을 조절할 수 있는 폭이 작아 반도체 제조공정에 사용하기에는 어려움이 있다.

본 발명은 다수의 유통부를 갖는 서포트디스크 전방 및 후방 각각에 마련한 프론트 및 리어 밸브디스크를 서로 반대 방향으로 회전시켜 다수의 유통부를 각각 분담하여 개방 또는 차단케 함으로서, 이를 위한 두 밸브디스크의 회전각을 좁게 하여 신속한 개폐 동작이 이루어질 수 있도록 한 스로틀밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

또 본 발명은 유통부로의 유체 흐름이 차단된 상태에서 두 밸브디스크에 의한 누수(누설) 차단 성능이 향상된 스로틀밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

또 본 발명은 다수의 유통부로 밸브를 완전히 개방하였을 때 통과하는 양을 크게 하여 반도체 제조공정에 맞는 제어 영역을 제공하며, 현재 반도체 제조공정에 사용되고 있는 버터플라이형 밸브는 한 개의 원판 디스크가 원 중심을 기준으로 밸브의 상하로 회전하기 때문에 밸브의 위, 아래로 불필요한 회전공간이 필요한 반면, 본 발명의 스로틀밸브는 밸브의 수평으로 동작을 하여 회전공간이 필요치 않게 하여 사용자의 장비 제작 원가를 줄일 수 있도록 한 스로틀밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

나아가 본 발명은 각 기어의 맞물림 동작에 대한 간섭 요소를 최소화하도록 이들의 전방 및 후방에 각각 스크린 구조를 마련한 스로틀밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

아울러 본 발명은 각 기어와 샤프트의 상호 결합 구조를 개선하여 각 기어의 교체 및 설치가 용이한 스로틀밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 해결 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 스로틀밸브는,

전후 관통형 내부 중공(中空)부와 이의 중앙 영역 내주면을 따라 형성되는 환형 중앙단턱부를 갖는 원형 바디;

상기 바디의 중앙단턱부에 배치되는 환형(環形) 서포트링, 상기 서포트링의 내부에 이의 중심을 중심점으로 하고 방사상(放射狀)으로 상하좌우에 배열되는 부채꼴 형상의 네 제1실드(shield)부, 그리고 상기 네 제1실드부 사이사이 공간 각각을 이등분하여 여덟 유통부를 형성하도록 상기 서포트링의 내부에 이의 중심을 교차점으로 하고 배열되는 네 로드에 의한 x자형 제2실드부를 갖는 서포트디스크;

상기 서포트디스크의 여덟 유통부 중 상기 제2실드부의 네 로드 각 좌측부에 위치한 네 유통부를 개방 또는 차단하기 위하여 상하좌우로 배열되는 부채꼴 형상의 네 프론트플레이트를 갖고, 상기 서포트디스크 전방에 배치되도록 상기 바디의 중공부에 내장되는 프론트밸브디스크;

상기 서포트디스크의 여덟 유통부 중 상기 제2실드부의 네 로드 각 우측부에 위치한 네 유통부를 개방 또는 차단하기 위하여 상하좌우로 배열되는 부채꼴 형상의 네 리어플레이트를 갖고, 상기 서포트디스크 후방에 배치되도록 상기 바디의 중공부에 내장되는 리어밸브디스크;

상기 서포트, 프론트 및 리어 밸브디스크 각 중심을 연결하는 센터핀; 및

상기 프론트 및 리어 밸브디스크 각각을 서로 반대방향으로 회전시켜 각 프론트 및 리어 플레이트가 상기 여덟 유통부를 동시에 개방하거나 차단케 하기 위한 구동수단;

을 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 스로틀밸브는,

다수의 유통부를 갖는 서포트디스크 전방 및 후방 각각에 마련한 프론트 및 리어 밸브디스크를 서로 반대 방향으로 회전시켜 다수의 유통부를 각각 분담하여 개방 또는 차단케 함으로서, 이를 위한 두 밸브디스크의 회전각을 좁게 하여 신속한 개폐 동작이 이루어질 수 있도록 하고, 유통부로의 유체 흐름이 차단된 상태에서 두 밸브디스크에 의한 누수 차단 성능이 향상되는 효과가 있다.

또 넓고 다수의 유통부를 사용하여 폭 넓은 유체의 흐름을 제어할 수 있으며, 디스크가 밸브와 수평하게 동작이 되므로 밸브의 동작 공간을 없애는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 스로틀밸브를 나타낸 분해 입체 구성도,
도 2는 도 1의 결합 입체 구성도,
도 3은 도 1의 결합 측단면 구성도,
도 4 내지 도 6은 도 1의 동작 과정을 나타낸 결합 정단면 구성도,
도 7은 각 기어와 샤프트 간의 결합 구조를 나타낸 결합 단면 구성도.

이하 첨부된 도면들을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1을 기준으로 바디 측을 전부(前部) 또는 전방, 커버디스크 측을 후부(後部) 또는 후방이라 방향을 특정하고, 또 서포트디스크 측을 상부 또는 상방, 구동수단 측을 하부 또는 하방이라 방향을 특정하기로 한다.

도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스로틀밸브는,

크게 바디(10), 서포트디스크(20), 프론트밸브디스크(30), 리어밸브디스크(40), 센터핀(50) 및 구동수단(60)으로 이루어진다.

각 구성에 대해 살펴보면,

바디(10)는

도 1에 도시된 바와 같이,

내부에 유로를 갖는 관체 등에 개재(介在)되도록 장착되는 것으로,

내부에 전후로 관통 형성되는 중공(中空)부(11), 그리고

상기 중공부(11)의 중앙 영역 내주면을 따라 형성되는 환형(環形) 중앙단턱부(12)

를 포함하는 원형으로 이루어진다.

이때 상기 바디(10)는 이의 둘레에 방사상(放射狀)으로 다수의 볼트체결공(13)이 형성되어 있어 관체 등에 장착 가능하다.

그리고 상기 중앙단턱부(12)에는 이의 둘레를 따라 방사상으로 다수의 볼트체결홀(14)이 형성된다.

그리고 상기 바디(10)의 중공부(11)에는 하부에 위치한 후술할 프론트플레이트(31)의 회전반경 내에서 후술할 프론트종동체(64)를 전방에서 가리기 위한 프론트스크린(15)이 형성된다.

상기 프론트스크린(15)은 상기 중공부(11) 내로 유입되어 상기 프론트 및 리어 밸브디스크(30, 40)의 회전 동작에 따라 개방된 서포트디스크(20)의 유통부(23)를 통과하게 되는 유체의 압력이 후술할 구동샤프트(63)의 구동교차축기어(641)와 프론트종동체(64)의 프론트교차축기어(641)에, 또 구동샤프트(63)의 구동교차축기어(641)와 리어종동체(65)의 리어교차축기어(651)에 전달되는 것을 최소화하는데 기여하게 된다.

서포트디스크(20)는

도 1에 도시된 바와 같이,

상기 바디(10)의 중앙단턱부(12)에 배치되는 환형 서포트링(21),

상기 서포트링(21)의 내부에 이의 중심을 중심점으로 하고 방사상(放射狀)으로 상하좌우에 배열되는 부채꼴 형상의 네 제1실드(shield)부(22), 그리고

상기 네 제1실드부(22) 사이사이 공간 각각을 이등분하여 여덟 유통부(23)를 형성하도록 상기 서포트링(21)의 내부에 이의 중심을 교차점으로 하고 배열되는 네 로드(241)에 의한 x자형 제2실드부(24)

를 포함하는 원형으로 이루어진다.

이때 상기 서포트링(21)은 상기 중앙단턱부(12)와의 접면에 상기 각 볼트체결홀(14)과의 대응볼트체결홀(211)이 형성되어 있고, 상기 대응볼트체결홀(211)을 지나 상기 볼트체결홀(14)에 체결되는 볼트에 의해서 상기 바디(10)와 상기 서포트디스크(20)의 상호 결합(조립)이 이루어지게 된다.

프론트밸브디스크(30)는

도 1에 도시된 바와 같이,

상기 서포트디스크(20)의 전방에 배치되도록 상기 바디(10)의 중공부(11)에 내장되는 것으로,

상기 서포트디스크(20)의 여덟 유통부 중 상기 제2실드부(24)의 네 로드(241) 각 좌측부에 위치한 네 유통부(23)를 개방 또는 차단하기 위하여 상하좌우로 배열되는 부채꼴 형상의 네 프론트플레이트(31)

를 포함하여 이루어진다.

리어밸브디스크(40)는

도 1에 도시된 바와 같이,

상기 서포트디스크(20)의 후방에 배치되도록 상기 바디(10)의 중공부(11)에 내장되는 것으로,

상기 서포트디스크(20)의 여덟 유통부(23) 중 상기 제2실드부(24)의 네 로드(241) 각 우측부에 위치한 네 유통부(23)를 개방 또는 차단하기 위하여 상하좌우로 배열되는 부채꼴 형상의 네 리어플레이트(41)

를 포함하여 이루어진다.

센터핀(50)은

도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이,

상기 서포트, 프론트 및 리어 밸브디스크(20, 30, 40) 각 중심을 연결하기 위한 것으로,

상기 서포트, 프론트 및 리어 밸브디스크(20, 30, 40) 각 중심을 관통하는 핀부(51), 그리고

상기 핀부(51) 양단부(兩端部)에 각각 결합되어 상기 프론트밸브디스크(30)의 전면(前面)과 상기 리어밸브디스크(40)의 후면(後面)을 지지하게 되는 양 플랜지(52)

를 포함하여 이루어진다.

구동수단(60)은

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이,

상기 프론트 및 리어 밸브디스크(30, 40) 각각을 서로 반대방향으로 회전시켜 각 프론트 및 리어 플레이트(31, 41)가 상기 여덟 유통부(23)를 동시에 개방하거나 차단케 하기 위한 것으로,

상기 서포트디스크(20)의 서포트링(21) 중심 하단부에서 상방으로 관통 형성되는 삽입부(61),

상기 서포트디스크(20)의 네 제1실드부(22) 중 하부에 위치한 제1실드부(22) 하단부에서 상기 삽입부와 대응되게 상방 요입 형성되는 대응삽입부(62),

상기 대응삽입부(62)에 위치하는 원추형(圓錐形) 구동교차축기어(631)를 갖고 상기 삽입부(61)를 지나는 구동샤프트(63),

상기 프론트밸브디스크(30)의 네 프론트플레이트(31) 중 하부에 위치한 프론트플레이트(31) 하단부에 결합되고 상기 구동샤프트(63)의 구동교차축기어(631)와 상호 교차되게 맞물리는 호형(呼兄) 프론트교차축기어(641)를 갖는 프론트종동체(64),

상기 리어밸브디스크(40)의 네 리어플레이트(41) 중 하부에 위치한 리어플레이트(41) 하단부에 결합되고 상기 구동샤프트(63)의 구동교차축기어(631)와 상호 교차되게 맞물리는 호형 리어교차축기어(651)를 갖는 리어종동체(65),

상기 구동샤프트(63)에 회전 구동력을 전달하는 구동부(66), 그리고

상기 바디(10) 하단부에 결합되고 상기 구동샤프트(63)가 내장되는 하우징(67)

을 포함하여 이루어진다.

여기서 상기 구동샤프트(63)의 구동교차축기어(631)와 상기 프론트종동체(64)의 프론트교차축기어(641), 상기 구동샤프트(63)의 구동교차축기어(631)와 상기 리어종동체(65)의 리어교차축기어(651) 각각은 베벨 기어(bevel gear)로서, 상기 구동교차축기어(631)는 원추형의 기어이고, 상기 프론트 및 리어 교차축기어(641, 651)는 호형의 기어이다.

이때 상기 프론트 및 리어 교차축기어(541, 651)의 톱니들은 해당 디스크(30, 40)의 중심을 기준으로 동일 원주상에 배열된다.

그리고 상기 프론트 및 리어 종동체(64, 65)는 볼트 등에 의해서 해당 디스크(30, 40)의 해당 플레이트(31, 41)에 결합된다.

그리고 상기 구동부(66)는

상기 하우징(67)에 내장되고 상기 구동샤프트(63) 하단부에 결합되는 중계기어(661),

상기 하우징(67)에 내장되고 상기 중계기어(661)와 맞물리는 섹터기어(662),

상기 하우징(67) 하부면에 결합되고 상단부에 상기 섹터기어(662)가 결합되는 모터샤프트(663)를 갖는 구동모터(664)

로 이루어진다.

이때 상기 중계기어(661)는 원통형 기어이고, 상기 섹터기어(sector gear)(662)는 톱니바퀴의 원주 일부를 사용한 부채꼴 모양의 기어로서 일명 부채꼴 기어이다.

따라서 부채꼴 기어인 상기 섹터기어(662)를 사용함으로서 이가 내장되는 상기 하우징(67)의 공간면적을 줄일 수 있다. 즉, 상기 섹터기어(662)의 회전반경이 좁고 이의 후방 측의 공간인 비(非)회전반경 공간을 없앨 수 있으므로 최종적으로 상기 하우징(67)의 공간면적을 줄여 부피를 최소화할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 스로틀밸브에서

도 7에 도시된 바와 같이,

상기 구동교차축, 중계 및 섹터 기어(631, 661, 662)는 각각 해당 샤프트에 끼워지기 위하여 중심에 끼움공(H1)이 형성되고, 이 끼움공(H1) 둘레를 따라 다수의 체결공(H2)이 형성되며, 이때 상기 끼움공(H1)의 내주면은 하방으로 갈수록 직경이 커지는 구조를 이룬다.

해당 샤프트에는 이에 고정 결합되고 상기 끼움공(H1)과의 암수 결합을 위한 돌기부(H31)와 이의 둘레를 따라 형성되는 다수의 대응체결공(H32)을 갖는 매개체(H3)가 구비되되, 상기 매개체(H3)의 돌기부(H31) 외주면은 상기 끼움공(H1)의 내주면에 대응되게 하방으로 갈수록 직경이 커지는 구조를 이룬다.

상기 각 대응체결공(H32)을 지나 상기 각 체결공(H2)에 체결되는 볼트에 의해서 상기 구동교차축, 중계 및 섹터 기어(631, 661, 662)가 해당 샤프트에 조립된다.

결국 볼트 조임 시 상기 돌기부(H31)가 상기 끼움공(H1) 내로 진입하게 되면서 상기 돌기부(H31)의 외주면과 상기 끼움공(H1)의 내주면이 상호 밀착 가압됨에 따라 상호 간의 결합력이 점차 높아지는 구조이다.

따라서 마모, 손상 등에 의해 상기 구동교차축, 중계 및 섹터 기어(631, 661, 662)의 교체가 요구될 시, 상기 각 체결공(H2)에 체결된 볼트를 풀고 상기 각 기어(631, 661, 662)를 분리한 후 새로운 기어로 교체 조립할 수 있는 등, 전반적으로 유지 보수가 용이하다.

한편, 본 발명에 따른 스로틀밸브는

도 3에 도시된 바와 같이,

상기 바디(10)의 중공부(11) 후방 영역 내주면을 따라 환형 후방단턱부(16)가 형성되고,

상기 후방단턱부(16)에 배치되고 상기 바디(10)의 중공부(11)와 대응되게 내부에 전후 관통 형성되는 대응중공부(71)를 갖는 원형의 커버디스크(70)를 더 포함한다.

여기서 상기 커버디스크(70)의 대응중공부(71)로는 개방된 상기 각 유통부(23)를 통과한 유체가 지나가게 된다.

그리고 상기 커버디스크(70)의 대응중공부(71) 내주면에는 하부에 위치한 상기 리어플레이트(41)의 회전반경 내에서 상기 리어종동체(65)를 후방에서 가리기 위한 리어스크린(72)이 형성된다.

상기 리어스크린(72)은 상기 바디(10)의 중공부(11) 전방에서 후방으로 흐르는 유체가 역류하거나 또는 후방에서 전방으로 흐르는 유체의 압력이 상기 구동샤프트(63)의 구동교차축기어(641)와 프론트종동체(64)의 프론트교차축기어(641)에, 또 구동샤프트(63)의 구동교차축기어(641)와 리어종동체(65)의 리어교차축기어(651)에 전달되는 것을 최소화하는데 기여하게 된다.

그리고 상기 바디(10)의 후방단턱부(16)에는 이의 둘레를 따라 볼트결합홀(17)이 형성되고, 상기 커버디스크(70)의 둘레에는 상기 볼트결합홀(71)과의 대응볼트결합홀(73)이 형성된다.

따라서 상기 대응볼트결합홀(73)을 지나 상기 볼트결합홀(71)에 체결되는 볼트에 의해서 상기 커버디스크(70)와 상기 바디(10)의 상호 결합(조립)이 이루어지게 된다.

한편, 본 발명에 따른 스로틀밸브는

상기 서포트디스크(20)와 상기 프론트밸브디스크(30), 상기 서포트디스크(20)와 상기 리어밸브디스크(40) 각각을 위한 간격유지수단(80)을 더 포함하는데,

상기 간격유지수단(80)은

도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이,

상기 바디(10)의 중공부(11) 전방 영역 내주면을 따라 형성되되, 상기 중앙단턱부(12) 보다 직경이 작도록 형성되는 전방단턱부(81),

상기 프론트밸브디스크의 세 프론트플레이트(31), 즉 네 프론트플레이트(31) 중 상기 프론트종동체(64)가 결합되어 있는 하나의 프론트플레이트(31)를 제외한 나머지 세 프론트플레이트(31) 끝단부에 한 쌍씩 결합되고 상기 전방단턱부(81) 내벽과 상기 세 프론트플레이트(31) 외벽 간의 틈새에 위치하게 되는 여섯 프론트가이드(82),

상기 각 프론트가이드(82)에 결합되어 상기 전방단턱부(81)와 상기 서포트디스크(20)의 서포트링(21)의 상호 마주하는 면에 밀착되는 여섯 프론트부싱(83),

상기 리어밸브디스크의 세 리어플레이트(41), 즉 네 리어플레이트(41) 중 상기 리어종동체(65)가 결합되어 있는 하나의 리어플레이트(41)를 제외한 나머지 세 리어플레이트(41) 끝단부에 한 쌍씩 결합되고 상기 중앙단턱부(12) 내벽과 상기 세 리어플레이트(41) 외벽 간의 틈새에 위치하게 되는 여섯 리어가이드(84),

상기 각 리어가이드(84)에 결합되어 상기 서포트디스크(20)의 서포트링(21)과 상기 커버디스크(70)의 마주하는 면에 밀착되는 여섯 리어부싱(85), 그리고

상기 센터핀(50)에 결합되고 상기 센터핀(50)의 전방에 위치한 플랜지(52)와 상기 프론트밸브디스크(30), 상기 프론트밸브디스크(30)와 상기 서포트디스크(20), 상기 서포트디스크(20)와 상기 리어밸브디스크(40), 상기 리어밸브디스크(40)와 상기 센터핀(50)의 후방에 위치한 플랜지(52) 각각의 사이에 배열되는 네 센터부싱(86)

을 포함하여 이루어진다.

여기서 상기 각 부싱(83, 85, 86)은 거의 완벽한 화학적 비활성 및 내열성, 비점착성, 우수한 절연 안정성, 낮은 마찰계수 등의 특성들을 가지는 테프론(Teflon, 미국 튜폰사가 개발한 불소수지의 상품명임) 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.

따라서 상기 각 가이드(82, 84) 및 각 부싱(83, 85, 86)에 의해 각 디스크(20, 30, 40, 70)의 간격이 유지되고, 아울러 각 디스크와 상기 바디(10)의 중공부(11) 간의 틈새로 유체가 유입(누출)되는 것을 방지하게 된다.

이상의 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 스로틀밸브의 작동 상태를 살펴보면,

우선, 도 4는 상기 각 유통부(23)가 개방된 상태이고, 도 5는 일부 개방된 상태이며, 도 6은 차단된 상태이고, 이들의 각 상태에 맞는 정면 및 측단면 구성도를 도 4 내지 도 6에 순차적으로 나타내었다.

외부 제어신호에 따라 상기 구동수단(60)에서 구동부(66)의 구동모터(664)가 작동하게 되면서 상기 모터샤프트(663)가 회전하게 되고,

상호 맞물린 상기 섹터기어(662)와 중계기어(661)가 회전하게 되며,

결국 상기 구동샤프트(63)의 구동교차축기어(631)가 회전하게 되면서 이에 맞물린 상기 프론트종동체(64)의 프론트교차축기어(641)와 상기 리어종동체(65)의 리어교차축기어(651) 각각이 서로 반대방향으로 회전하게 된다.

따라서 상기 프론트종동체(64)가 결합되어 있는 상기 프론트밸브디스크(30)가 회전하게 되면서 이의 네 프론트플레이트(31)와, 상기 리어종동체(65)가 결합되어 있는 상기 리어밸브디스크(40) 또한 반대로 회전하게 되면서 이의 네 리어플레이트(41)가 상기 여덟 유통부(23)를 개방하게 된다.

반대로, 상기 여덟 유통부(23)를 차단하기 위하여서는 상기 구동모터(664)를 역회전 동작케 하면 되는 것이다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 "스로틀밸브"를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 바디
11 : 중공부 12 : 중앙단턱부
13 : 볼트체결공 14 : 볼트체결홀
15 : 프론트스크린 16 : 후방단턱부
17 : 볼트결합홀
20 : 서포트디스크
21 : 서포트링 211 : 대응볼트체결홀
22 : 제1실드부 23 : 유통부
24 : 제2실드부 241 : 로드
30 : 프론트밸브디스크
31 : 프론트플레이트
40 : 리어밸브디스크
41 : 리어플레이트
50 : 센터핀
51 : 핀부 52 : 플랜지
60 : 구동수단
61 : 삽입부 62 : 대응삽입부
63 : 구동샤프트 631 : 구동교차축기어
64 : 프론트종동체 641 : 프론트교차축기어
65 : 리어종동체 651 : 리어교차축기어
66 : 구동부 661 : 중계기어
662 : 섹터기어 663 : 모터샤프트
664 : 구동모터
67 : 하우징
70 : 커버디스크
71 : 대응중공부 72 : 리어스크린
73 : 대응볼트결합홀
80 : 간격유지수단
81 : 전방단턱부 82 : 프론트가이드
83 : 프론트부싱 84 : 리어가이드
85 : 리어부싱 86 : 센터부싱

Claims

전후 관통형 내부 중공(中空)부(11)와 이의 중앙 영역 내주면을 따라 형성되는 환형 중앙단턱부(12)를 갖는 원형 바디(10);
상기 바디(10)의 중앙단턱부(12)에 배치되는 환형(環形) 서포트링(21), 상기 서포트링(21)의 내부에 이의 중심을 중심점으로 하고 방사상(放射狀)으로 상하좌우에 배열되는 부채꼴 형상의 네 제1실드(shield)부(22), 그리고 상기 네 제1실드부(22) 사이사이 공간 각각을 이등분하여 여덟 유통부(23)를 형성하도록 상기 서포트링(21)의 내부에 이의 중심을 교차점으로 하고 배열되는 네 로드(241)에 의한 x자형 제2실드부(24)를 갖는 서포트디스크(20);
상기 서포트디스크(20)의 여덟 유통부(23) 중 상기 제2실드부(24)의 네 로드(241) 각 좌측부에 위치한 네 유통부(23)를 개방 또는 차단하기 위하여 상하좌우로 배열되는 부채꼴 형상의 네 프론트플레이트(31)를 갖고, 상기 서포트디스크(20) 전방에 배치되도록 상기 바디(10)의 중공부(11)에 내장되는 프론트밸브디스크(30);
상기 서포트디스크(20)의 여덟 유통부(23) 중 상기 제2실드부(24)의 네 로드(241) 각 우측부에 위치한 네 유통부(23)를 개방 또는 차단하기 위하여 상하좌우로 배열되는 부채꼴 형상의 네 리어플레이트(41)를 갖고, 상기 서포트디스크(20) 후방에 배치되도록 상기 바디(10)의 중공부(11)에 내장되는 리어밸브디스크(40);
상기 서포트, 프론트 및 리어 밸브디스크(20, 30, 40) 각 중심을 연결하는 센터핀(50); 및
상기 프론트 및 리어 밸브디스크(30, 40) 각각을 서로 반대방향으로 회전시켜 각 프론트 및 리어 플레이트(31, 41)가 상기 여덟 유통부(23)를 동시에 개방하거나 차단케 하기 위한 구동수단(60);
을 포함하여 이루어진 스로틀밸브.
제 1 항에 있어서,
상기 구동수단(60)은
상기 서포트디스크(20)의 서포트링(21) 중심 하단부에서 상방으로 관통 형성되는 삽입부(61),
상기 서포트디스크(20)의 네 제1실드부(22) 중 하부에 위치한 제1실드부(22) 하단부에서 상기 삽입부(61)와 대응되게 상방 요입 형성되는 대응삽입부(62),
상기 대응삽입부(62)에 위치하는 원추형(圓錐形) 구동교차축기어(631)를 갖고 상기 삽입부(61)를 지나는 구동샤프트(63),
상기 프론트밸브디스크(30)의 네 프론트플레이트(31) 중 하부에 위치한 프론트플레이트(31) 하단부에 결합되고 상기 구동샤프트(63)의 구동교차축기어(631)와 상호 교차되게 맞물리는 호형(弧形) 프론트교차축기어(641)를 갖는 프론트종동체(64),
상기 리어밸브디스크(40)의 네 리어플레이트(41) 중 하부에 위치한 리어플레이트(41) 하단부에 결합되고 상기 구동샤프트(63)의 구동교차축기어(631)와 상호 교차되게 맞물리는 호형 리어교차축기어(651)를 갖는 리어종동체(65),
상기 구동샤프트(63)에 회전 구동력을 전달하는 구동부(66), 그리고
상기 바디(10) 하단부에 결합되고 상기 구동샤프트(63)가 내장되는 하우징(67)
으로 이루어진 것을 특징으로 하는 스로틀밸브.
제 2 항에 있어서,
상기 구동부(66)는
상기 하우징(67)에 내장되고 상기 구동샤프트(63) 하단부에 결합되는 중계기어(661),
상기 하우징(67)에 내장되고 상기 중계기어(661)와 맞물리는 섹터기어(662), 그리고
상기 하우징(67) 하부면에 결합되고 상단부에 상기 섹터기어(662)가 결합되는 모터샤프트(663)를 갖는 구동모터(664)
로 이루어진 것을 특징으로 하는 스로틀밸브.
제 3 항에 있어서,
상기 바디(10)의 중공부(11)에는 하부에 위치한 상기 프론트플레이트(31)의 회전반경 내에서 상기 프론트종동체(64)를 전방에서 가리기 위한 프론트스크린(15)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스로틀밸브.
제 4 항에 있어서,
상기 구동교차축, 중계 및 섹터 기어(631, 661, 662)는 각각 해당 샤프트와의 끼움공(H1)과 다수의 체결공(H2)을 갖되, 상기 끼움공(H1)의 내주면은 하방으로 갈수록 직경이 커지는 구조를 이루고,
해당 샤프트에는 이에 고정 결합되고 상기 끼움공(H1)과의 암수 결합을 위한 돌기부(H31)와 다수의 대응체결공(H32)을 갖는 매개체(H3)가 구비되되, 상기 매개체(H3)의 돌기부(H31) 외주면은 상기 끼움공(H1)의 내주면에 대응되게 하방으로 갈수록 직경이 커지는 구조를 이루며,
상기 각 대응체결공(H32)을 지나 상기 각 체결공(H2)에 체결되는 볼트에 의해서 상기 구동교차축, 중계 및 섹터 기어(631, 661, 662)가 해당 샤프트에 조립되는 것을 특징으로 하는 스로틀밸브.
제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 바디(10)의 중공부(11) 후방 영역 내주면을 따라 환형 후방단턱부(16)가 형성되어 있고,
상기 후방단턱부(16)에 배치되고 상기 바디(10) 중공부(11)와 대응되게 내부에 전후 관통 형성되는 대응중공부(71)를 갖는 커버디스크(70)를 더 포함하되,
상기 커버디스크(70)의 대응중공부(71) 내주면에는 하부에 위치한 상기 리어플레이트(41)의 회전반경 내에서 상기 리어종동체(65)를 후방에서 가리기 위한 리어스크린(72)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스로틀밸브.
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