KR102273742B1 - 배기 라인 밸브의 조립을 위한 조립 방법 및 대응하는 밸브 - Google Patents

Abstract

본원의 조립 방법은 사전 조립된 서브조립체를 획득하는 것과 관련되며, 상기 사전 조립된 서브조립체는,
- 밸브 본체(3);
- 밸브 본체(3) 내에 배치되는 플랩의 구동 샤프트(13);
- 밸브 본체(3)와 관련하여 회전식으로 구동 샤프트(13)를 안내하기 위한 베어링(15)으로서, 외측부(19)를 포함하는 것인 베어링;
- 구동 회전 부재(39)를 포함하는 액추에이터(37);
- 구동 샤프트(13)와 일체로 되어 있고, 구동 회전 부재(39)에 회전식으로 연결되는 피동 회전 부재(41);
- 구동 회전 부재(39)와 피동 회전 부재(41) 사이에 개재되는 탄성 부재(43);
- 액추에이터(37)가 그 위에 강건하게 고정되는 강성 지지부(61)로서, 가이드 베어링(15)의 외측부(19)를 따라 자유롭게 활주하는 것인 강성 지지부
를 포함한다.
상기 방법은 이하의 단계, 즉
- 강성 지지부(61) 및 가이드 베어링(15)의 외측부(19)가 서로에 대해 최종 위치까지 이동하게 되도록 강성 지지부(61) 및 밸브 본체(3)를 바이어스시키기 위한 압축력을 인가하는 단계;
- 상기 최종 위치에서 가이드 베어링(15)에 대해 직접 강성 지지부(61)를 고정시키는 단계
를 더 포함한다.

Description

배기 라인 밸브의 조립을 위한 조립 방법 및 대응하는 밸브{ASSEMBLY METHOD FOR ASSEMBLING AN EXHAUST LINE VALVE, AND CORRESPONDING VALVE}

본 발명은 대체로 차량 배기 라인용 제어식 밸브에 관한 것이다.

액추에이터의 출력 샤프트로부터 밸브의 회전식 플랩(flap)의 구동 샤프트로 회전 토크를 전달하기 위해 상기 밸브 내에 탄성 부재를 제공하는 것이 가능하다. 이러한 탄성 부재는 유리하게는 상기 구동 샤프트와 일체를 이루는 밀봉 부재와, 예컨대 상기 밸브의 본체와 일체를 이루는 고정식 상보형 밀봉 부재 사이에 길이방향 힘을 발생시키기 위해 사용될 수 있다.

상기 밀봉 부재는, 구동 샤프트를 따라 밸브의 외측을 향해 배기 가스가 빠져나가는 것을 방지한다.

상기 상보형 밀봉 부재에 대한 상기 밀봉 부재의 길이방향 힘은 주의 깊게 조절되어야만 한다. 상기 힘이 충분하지 않으면, 밀봉이 양호하지 않게 된다. 상기 힘이 과도하게 크면, 상기 밀봉 부재의 조기 마모가 발생할 수 있다.

밸브의 조립 중에 원하는 압축력을 달성하는 것은 매우 어렵다. 실제로 획득되는 길이방향 힘은, 특히 제조 공차 및 조립 공차의 결과로서 크게 변동 가능할 수 있다.

이러한 맥락에서, 본 발명의 목적은, 제1 양태에 있어서, 탄성 부재에 의해 발생되는 길이방향 힘을 제어하도록 배기 라인용 밸브를 조립하는 방법을 제안하는 것이다.

이를 위해, 본 발명은 배기 라인용 밸브를 조립하는 방법에 관련되고, 상기 방법은 사전 조립된 서브조립체를 획득하는 단계로서, 상기 사전 조립된 서브조립체는,

- 내측에 배기 가스를 위한 통로를 형성하는 밸브 본체;

- 밸브 본체에 대해 회전식 플랩에 고정되게 그리고 밸브 본체 내에 배치되게 구성되는 구동 샤프트로서, 상기 구동 샤프트는 길이 방향으로 연장되는 것인 구동 샤프트;

- 밸브 본체에 대한 구동 샤프트의 회전을 위한 가이드 베어링(guide bearing)으로서, 밸브 본체와 일체로 되어 있으며, 밸브 본체의 외측을 향해 길이방향으로 돌출되는 외측부를 포함하는 것인 가이드 베어링;

- 구동 회전 부재를 포함하는 액추에이터;

- 구동 샤프트와 일체로 되어 있고, 구동 회전 부재에 회전식으로 연결되는 피동 회전 부재;

- 구동 회전 부재와 피동 회전 부재 사이에 길이방향으로 개재되는 탄성 부재;

- 액추에이터가 그 위에 강건하게 고정되는 강성 지지부로서, 상기 강성 지지부는 오리피스를 포함하고, 상기 가이드 베어링의 외측부는 강성 지지부의 오리피스 내에 끼워지며, 이에 따라 상기 강성 지지부는 가이드 베어링의 외측부를 따라 길이방향으로 자유롭게 활주하는 것인 강성 지지부

를 포함하는 것인 단계

를 포함하며,

상기 방법은 이하의 단계, 즉

- 탄성 부재의 압축과 함께 강성 지지부 및 밸브 본체를 서로를 향해 길이방향으로 바이어스(bias)시키기 위한 사전 결정된 길이방향 압축력을 인가하여, 인가된 사전 결정된 길이방향 압축력에 따라 강성 지지부 및 가이드 베어링의 외측부가 서로에 대해 길이방향으로 최종 위치까지 이동하는 것인 단계;

- 상기 최종 위치에서 가이드 베어링에 대해 직접 강성 지지부를 고정시키는 단계

를 더 포함한다.

따라서, 상기 강성 지지부 및 상기 외측부는 인가된 사전 결정된 압축력의 효과 하에서 서로에 대해 길이방향으로 이동할 수 있기 때문에, 그리고 강성 지지부는 이에 따라 달성된 최종 위치에 고정되기 때문에, 탄성 부재의 압축은 이상적으로 제어된다. 탄성 부재에 의해 길이방향으로 생성되는 힘은 사전 결정된 압축력에 정확하게 대응된다.

탄성 부재에 의해 생성되는 길이방향 힘은, 밸브의 다양한 구성요소의 장착 공차 또는 제조 공차와는 완전히 독립적이다. 이러한 공차는, 탄성 부재의 압축 시에 상기 외측부에 대한 상기 강성 지지부의 위치를 조절함으로써 보상된다.

본 발명은 특히, 가이드 베어링을 이용한 밀봉 적용 시에 피동 회전 부재가 탄성 부재에 의해 길이방향으로 바이어스되는 경우를 위해 구성된 것이다. 다시 말하면, 구동 샤프트를 따라 상승하는 배기 가스에 대한 밀봉은, 이 경우에 있어서 피동 회전 부재와 가이드 베어링 사이의 밀봉식 접촉에 의해 달성된다.

그러나, 본 발명은, 또한 구동 샤프트와 일체로 회전하는 임의의 밀봉 부재에 의해 배기 가스 밀봉이 달성될 때에도 적용 가능하며, 그 결과로서, 밸브 본체와 일체를 이루는 고정식 상보형 밀봉 부재를 이용한 밀봉 용례로 귀결되는 용례에도 적용 가능하다.

본 발명은 또한, 또 다른 방식으로 밀봉이 달성되더라도 유리하다. 실제로, 모든 경우에 있어서 탄성 부재의 압축을 제어하고 이에 따라 피동 회전 부재와 구동 회전 부재 사이의 회전 시 연결을 보장하는 것이 유리하다.

전술한 조립 방법은 또한 단독으로 또는 기술적으로 가능한 임의의 조합으로 고려하여, 다음 특징들 중 하나 이상의 특징을 나타낼 수 있다.

- 가이드 베어링의 외측부는, 길이 방향에 대해 수직하게, 강성 지지부 오리피스의 내측 섹션과 결합되는 일정한 외측 섹션을 갖는 길이방향 섹션을 포함한다.

- 탄성 부재는 압축력의 인가 단계에서 구동 회전 부재와 피동 회전 부재 사이에서 압축된다.

- 피동 회전 부재는 탄성 부재에 의해 가이드 베어링에 대항하여 밀봉식으로 그리고 길이방향으로 바이어스(bias)된다.

- 사전 조립된 서브조립체를 획득하는 단계는 다음의 하위 단계를 포함한다.

● 가이드 베어링을 밸브 본체에 고정시키는 단계.

● 피동 회전 부재를 구동 샤프트에 고정시키는 단계.

● 가이드 베어링의 외측부를 강성 지지부의 오리피스 내에 삽입하는 단계.

● 구동 샤프트를 가이드 베어링 내로 도입하는 단계.

● 탄성 부재를 구동 회전 부재와 피동 회전 부재 사이에 개재시킨 상태에서 액추에이터를 강성 지지부에 고정시키는 단계.

- 상기 방법은 강성 지지부를 가이드 베어링에 고정시키는 단계 이후에, 플랩을 구동 샤프트에 고정시키는 단계를 포함한다.

- 피동 회전 부재는 단지 탄성 부재만을 이용하여 구동 회전 부재에 대해 회전식으로 연결된다.

본 발명은, 제2 양태에 따르면, 배기 라인용 밸브에 관한 것이고, 상기 밸브는,

- 내측에 배기 가스를 위한 통로를 형성하는 밸브 본체;

- 밸브 본체에 대해 회전 가능하고 밸브 본체 내에 배치되는 플랩(flap);

- 플랩에 고정되는 플랩의 구동 샤프트로서, 길이 방향으로 연장되는 것인 플랩의 구동 샤프트;

- 밸브 본체에 대해 회전식으로 구동 샤프트를 안내하기 위한 베어링으로서, 밸브 본체와 일체로 되어 있으며, 밸브 본체로부터 길이방향 외측을 향해 돌출되는 외측부를 포함하는 것인 베어링;

- 구동 회전 부재를 포함하는 액추에이터;

- 구동 샤프트와 일체를 이루는 피동 회전 부재;

- 사전 결정된 압축력으로 구동 회전 부재와 피동 회전 부재 사이에서 길이방향으로 압축되는 탄성 부재로서, 피동 회전 부재는 구동 회전 부재에 대해 회전식으로, 바람직하게는 단지 탄성 부재만을 이용하여, 연결되는 것인 탄성 부재;

- 액추에이터가 그 위에 강건하게 고정되는 강성 지지부로서, 내부 섹션을 갖춘 오리피스를 포함하는 강성 지지부

를 포함하며,

- 상기 강성 지지부는 최종 위치에서 가이드 베어링에 직접 강건하게 고정되고, 상기 가이드 베어링의 외측부는, 길이 방향에 대해 수직하게, 강성 지지부의 오리피스의 내부 섹션과 결합되는 일정한 외부 섹션을 갖는 길이방향 섹션을 포함하며, 가이드 베어링의 외측부는 강성 지지부의 오리피스 내에 끼워져, 강성 지지부의 위치는 최종 위치로부터 길이방향으로 가이드 베어링의 외측부를 따라 양방향으로 조정 가능하다.

가이드 베어링의 외측부는 일정한 외측 섹션의 길이방향 섹션을 포함하기 때문에, 그리고 강성 지지부의 위치는 그 최종 위치로부터 길이방향에 있어서 외측부를 따라 양방향으로 조정 가능하기 때문에, 밸브의 조립 시에 사전 결정된 길이방향 압축력을 인가함으로써, 탄성 부재의 압축과 함께 강성 지지부 및 밸브 본체를 길이방향으로 서로를 향해 바이어스시키는 것이 가능하다. 강성 지지부 및 외측부는 이에 따라, 인가될 사전 결정된 길이방향 압축력에 따라서, 길이방향으로 서로에 대해 최종 위치까지 이동할 수 있다. 따라서, 밸브의 조립 시에 탄성 부재의 압축을 정확하게 제어하기 위해 전술한 밸브를 이용하는 것이 가능하게 된다.

상기 밸브는 또한 단독으로 또는 기술적으로 가능한 임의의 조합으로 고려하여, 다음 특징들 중 하나 이상의 특징을 더 포함할 수 있다.

- 강성 지지부의 오리피스의 내측 에지는 가이드 베어링의 외측부의 길이방향 섹션에 용접된다.

- 강성 지지부는, 오리피스가 형성된 적어도 하나의 스탬핑된 판을 포함한다.

- 상기 길이방향 섹션은 가이드 베어링의 외측부의 길이방향 길이의 적어도 50 %에 걸쳐 연장된다.

- 밸브 본체는, 가이드 베어링이 끼워지는 개구를 가지며, 가이드 베어링은 밸브 본체의 내부를 향하여 돌출되는 내측부를 갖는다.

- 가이드 베어링은 관형 엔벨로프(tubular envelope)를 포함하고, 강성 지지부가 상기 관형 엔벨로프에 직접 고정되어 있는 동안 이 관형 엔벨로프 내에 수용되는 구동 샤프트의 가이드 부재(guide member)를 포함한다.

- 액추에이터는 오직 강성 지지부를 통해서만 밸브 본체에 고정된다.

본 발명은, 제3 양태에 따르면, 앞서 설명한 밸브를 포함하는 배기 라인에 관한 것이다.

본 발명의 다른 특징 및 장점은, 예시로서 어떠한 방식으로도 한정하려는 의도가 없이 첨부 도면을 참고로 이하에 제시되는 상세한 설명으로부터 명확하게 될 것이다.

도 1은 본 발명의 밸브의 축방향 단면도를 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 밸브의 구동 샤프트, 가이드 베어링, 및 피동 회전 부재의 단면도를 도시한 것이다.
도 3 내지 도 7은 도 1의 밸브의 조립 방법의 다양한 단계에 관한 사시도를 도시한 것이다.

도 1에 도시된 밸브(1)는 내연 기관 차량의 배기 라인에 이식되도록 의도된다. 상기 차량은 보통 자동차, 예컨대 승용차 또는 트럭이다.

예컨대 배기 라인의 부재(예컨대, 튜브, 소음기) 중 하나에서 배기 가스에 부여되는 통로 섹션을 변경시키기 위해, [배기 가스 재순환(EGR)에 있어서] 배기 시스템으로 재순환되는 배기 가스의 양을 조절하기 위해, 또는 배기 정화 유닛, 예컨대 NOX 트랩(NOX trap) 또는 SCR(선택적 촉매 환원) 촉매의 바이패스 덕트로 또는 열교환기로 배기 가스 유동의 일부 또는 전체 배기 가스 유동을 편향시키기 위해, 밸브(1)가 마련된다.

도 1에 도시된 바와 같은 밸브(1)는, 내측에 배기 가스를 위한 통로(5)를 한정하는 밸브 본체(3); 밸브 본체(3)에 대해 회전 가능하며 밸브 본체(3) 내에 배치되는 플랩(7; flap)을 포함한다.

도시된 예에 있어서, 밸브 본체(3)는, 일 단부에서 배기 가스 입구(9)를 형성하고 제1 단부에 대향하는 제2 단부에서 배기 가스 출구(11)를 형성하는 튜브 섹션이다. 통로(5)는 입구(9)를 출구(11)에 유체 연결시킨다.

대안으로, 밸브 본체(3)는 임의의 다른 적절한 형태를 나타낼 수 있다.

예를 들면, 밸브 본체(3)는 원형 섹션을 갖는다. 이러한 경우에 있어서, 플랩(7)은 또한 원형 형상 또는 타원형 형상을 갖는다.

대안으로, 밸브 본체(3)의 내부 섹션은 원형이 아니며, 플랩(7)은 밸브 본체(3)에 적합한 임의의 종류의 형상을 가질 수 있다.

플랩(7)은, 도 1에 도시된 통로(5)의 폐쇄 위치와 통로(5)의 적어도 하나의 개방 위치 사이에서 밸브(3)의 본체에 대해 이동 가능하다. 상기 폐쇄 위치에 있어서, 플랩(7)은 통로(5)를 따르는 배기 가스의 순환을 차단시킨다. 상기 개방 위치에 있어서, 플랩(7)은 통로(5)를 따라 배기 가스를 진행시킨다.

밸브(1)는 플랩(7)의 구동을 위한 샤프트(13)를 더 포함하는데, 이 샤프트는 플랩(7)와 일체를 이루며 길이 방향으로 연장된다. 상기 길이 방향은 플랩(7)의 회전 축선(X)에 대응한다.

구동 샤프트(13)는 예를 들면 중실 금속 튜브 또는 중공 금속 튜브이다.

플랩(7)은 예컨대, 스탬핑에 의해 성형된 금속판이다. 플랩(7)은 임의의 적절한 수단에 의해, 예컨대 용접점에 의해 구동 샤프트(13)에 강건하게 고정된다.

밸브(1)는 예컨대 버터플라이 밸브인데, 이때 밸브의 구동 샤프트(13)는 플랩(7)의 중간선을 따라 연장된다.

밸브(1)는 밸브 본체(3)에 대해 회전식으로 구동 샤프트(13)를 안내하기 위한 베어링(15)을 더 포함한다. 베어링(15)은 밸브 본체(3)에 일체로 되어 있다.

유리하게는, 밸브 본체(3)는, 가이드 베어링(15)이 끼워지는 개구(17)를 갖는다. 가이드 베어링은 보통 개구(17)의 에지에 대해 밀봉식으로 용접된다.

가이드 베어링(15)은, 밸브 본체(3)로부터 외측을 향해 길이방향으로 돌출되는 외측부(19)를 갖는다.

가이드 베어링은 또한 밸브 본체(3) 내측에서 길이방향으로 돌출되는 내측부(21)를 포함한다.

도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 가이드 베어링(15)은 유리하게는 관형 케이싱(23) 및 이 관형 케이싱(23) 내에 수납되는, 구동 샤프트(13)를 안내하기 위한 부재(25)를 포함한다.

관형 케이싱(23)은 플랩의 회전 축선(X)과 동축인 원통형 벽(27)을 갖는다. 원통형 벽(27)은 밸브 본체(3)에 대해 반대쪽에서 길이방향으로 개방된다. 원통형 벽은 밸브 본체(3) 내에 위치하는 그 단부에서 저부(29)에 의해 부분적으로 폐쇄되어 있다. 저부(29)는, 구동 샤프트(13)가 통과하는 중앙 구멍(31)을 갖는다.

가이드 부재(25)는 중공 실린더의 대략적인 형상을 갖는다. 가이드 부재는, 중앙 구멍(31)과 정렬되고 회전 축선(X)과 동축인 내부 통로(33)를 갖는다. 구동 샤프트(13)는 중앙 통로(33) 내에 수용된다.

가이드 부재(25)는 저부(29)에 대향하는 하위 축방향 단부에서 지지된다. 가이드 부재(25)는 원통형 벽(27)에 대항하여 반경방향 외측을 향해 지탱된다. 저부(29)에 대향하는 가이드 부재의 축방향 단부에서, 가이드 부재(25)는 축방향으로 밸브 본체(3)를 등지고 있는 자유 표면(35)(도 2)에 의해 한정된다. 중앙 통로(33)는 자유 표면(35)의 중심으로부터 개방된다.

가이드 부재(25)는, 금속 및/또는 흑연 및 세라믹으로부터 선택된 재료로 된 와이어 메시(wire mesh)를 포함한다.

가이드 부재는, 예컨대, 전체적으로 금속으로 된 와이어 메시 또는 전체적으로 흑연 또는 세라믹으로 된 와이어 메시로 제조될 수도 있고, 금속으로 된 와이어 메시 및 흑연 및/또는 세라믹으로 된 와이어 메시 양자 모두를 포함할 수도 있다.

밸브(1)는 구동 회전 부재(39)를 포함하는 액추에이터(37)를 더 포함한다.

액추에이터(37)는 모두 유형의 액추에이터일 수 있다. 예를 들면, 액추에이터(37)는 전동 기어식 모터일 수 있다. 구동 회전 부재(39)는 보통 액추에이터(37)의 출력 샤프트이다.

밸브(1)는 구동 샤프트(13)와 일체로 되어 있는 피동 회전 부재(41) 그리고 구동 회전 부재(39)와 피동 회전 부재(41) 사이에서 길이방향으로 압축되는 탄성 부재(43)를 더 포함한다.

도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 구동 샤프트의 단부 부분(45)은 중앙 통로(33)로부터 돌출된다. 피동 회전 부재(41)는 단부 부분(45)에 강건하게 고정된다.

피동 회전 부재(41)는 보통 금속판이다. 이러한 금속판은 유리하게는 스탬핑에 의해 얻어진다.

피동 회전 부재(41)는 가이드 베어링(15) 상에 형성된 상보적 표면(49)과 밀봉 접촉되는 접촉면(47)을 갖는다. 상보적 표면(49)은 보다 엄밀하게는 보통 자유면(35) 상의 가이드 부재(25) 상에 형성된다. 접촉면(47)은 피동 회전 부재의 볼록한 중앙 부분(51)에 의해 형성되는데, 이 접촉면은 가이드 베어링(15)을 향해 볼록하게 되어 있다. 접촉면(47)은 상보적 표면(49)에 대항하여 지탱하기 위해 탄성 부재(43)에 의해 길이방향으로 바이어스(bias)되어 있다.

예를 들면, 접촉면(47)은 회전 축선(X)으로부터 반경방향 평면에 있는 아치형 섹션을 갖는다.

상보적 표면(49)은 절두원추형이며, 회전 축선(X)과 동축이다.

이러한 경우에 있어서, 접촉면(47)과 상보적 표면(49) 사이의 접촉은 선형적이다.

일 변형에 있어서, 이는 반대이다. 상보적 표면(49)은 반경방향 평면에서 아치형 섹션을 갖는 반면, 접촉면(47)은 절두원추형이다.

또 다른 변형에 따르면, 전술한 2개의 표면은 절두원추형이며, 상기 접촉면과 상기 상보적 표면 사이의 접촉은 절두원추형 형상의 2차원 표면 상에 존재한다.

탄성 부재(43)는 사전 결정된 압축력으로 구동 회전 부재(39)와 피동 회전 부재(41) 사이에서 길이방향으로 압축된다.

탄성 부재는 상기 압축력과 동등하게, 상보적 표면(49)에 대항하는 접촉면(47)의 힘을 발생시킨다.

유리하게는, 피동 회전 부재(41)는 탄성 부재(43)를 이용하여, 바람직하게는 오직 탄성 부재(43)만을 이용하여, 구동 회전 부재(39)에 대해 회전식으로 연결된다.

따라서, 플랩(7)은 구동 회전 부재(39), 탄성 부재(43), 피동 회전 부재(41), 및 구동 샤프트(13)를 통해, 액추에이터(37)에 의해, 회전식으로 움직이게 된다.

예를 들면, 탄성 부재(43)는, 길이방향 압축 축선을 갖는 나선형 스프링일 수 있다.

이러한 경우에 있어서, 탄성 부재(43)의 제1 단부(53)는 구동 회전 부재(39) 내에 형성되는 노치(55)에 끼워진다.

탄성 부재(43)의 제2 단부(57)는 피동 회전 부재(41) 내에 형성되는 노치(59)에 끼워진다(도 2).

밸브(1)는, 임의의 적절한 수단에 의해 강건하게 액추에이터(37)가 고정되는 강성 지지부(61)를 더 포함한다. 액추에이터(37)는 강성 지지부(61)를 통해서만 밸브 본체(3)에 고정된다. 강성 지지부(61)는 사전 결정된 내측 섹션을 갖춘 오리피스(63)를 갖는다.

강성 지지부(61)는 보통 스탬핑에 의해 성형된 하나 이상의 판으로서, 예컨대 용접에 의해 서로 고정되는 판들을 포함한다. 오리피스(63)는 상기 판(들)에 형성된다.

강성 지지부(61)는 도 1에 제시된 최종 위치에서, 가이드 베어링(15)의 외측부(19)에 직접 강건하게 고정된다.

보다 구체적으로, 강성 지지부는 가이드 베어링(15)의 외측부(19)에 고정된다.

가이드 베어링의 외측부(19)는, 길이 방향에 대해 수직하게, 오리피스(63)의 내측 섹션과 결합되는 일정한 외측 섹션을 포함하는 길이방향 섹션(64)을 포함한다.

길이방향 섹션(64)은 오리피스(63) 내에 끼워지고, 이에 따라 강성 지지부(61)의 위치는 상기 최종 위치로부터 길이방향으로, 가이드 베어링(15)의 외측부(19)를 따르는 양 방향으로 조정될 수 있다.

길이방향 섹션(64)의 외측면은 바람직하게는 평활하여 강성 지지부의 변위를 용이하게 한다.

보통, 길이방향 섹션(64)은 외측부(19)의 길이방향 길이의 적어도 50%에 걸쳐, 바람직하게는 외측부(19)의 길이방향 길이의 적어도 75%에 걸쳐, 그리고 보다 바람직하게는 외측부(19)의 길이방향 길이의 적어도 90%에 걸쳐 연장된다.

도시된 예에 있어서, 길이방향 섹션(64)은 가이드 베어링(15)의 전체 외측부로 형성된다.

보통, 상기 길이방향 섹션의 외측 섹션(64)은 관형 케이싱(23)에 의해 형성된다.

유리하게는, 오리피스(63)는 폐쇄형 외관을 갖는다. 오리피스의 내측 섹션은, 예컨대 원형, 또는 난형, 또는 직사각형, 또는 임의의 다른 적절한 형태이다.

이러한 경우에 있어서, 길이방향 섹션(64)의 외측 섹션은, 내측 섹션과 동일한 형상이며 실질적으로 동일한 크기의 외측 섹션을 나타낸다. 보통, 상기 외측 섹션은 오리피스(63)의 내측 섹션보다 아주 약간 작다.

길이방향 섹션(64)의 외측 섹션은, 길이방향에 대해 수직한 상이한 평면에 있는 섹션에서 고려되는 길이방향 섹션(64)이 항상 그 전체 길이방향 높이에 걸쳐 동일한 단면을 갖는다는 점에서 일정하다.

대안으로, 길이방향 섹션(64)의 외측 섹션은 오리피스의 내측 섹션과 형상 면에서 약간 상이할 수 있으며, 예컨대 평평한 위치 또는 오목한 홈을 포함할 수 있다.

또 다른 실시예에 따르면, 오리피스(63)는 폐쇄형 외관을 갖지 않고, 그 내측 에지는 중단된다. 이러한 경우에 있어서 외측부(19)의 길이방향 섹션(64)은 또한, 길이방향 섹션(64)의 일부가 오리피스(63)의 내측 섹션에 실질적으로 동일한 외측 섹션을 갖는다는 점에서, 오리피스의 내측 섹션과 결합되는 외측 섹션을 갖는다. 길이방향 섹션(64)의 또 다른 부분은, 예컨대, 오리피스(63)의 내측 에지를 중단시키는 개구 내에 끼워진다.

모든 경우에 있어서, 오리피스(63)의 내측 에지(65)는 유리하게는 가이드 베어링의 외측부의 길이방향 부분(64)에 용접된다.

대안으로, 상기 내측 에지는 임의의 다른 적절한 수단에 의해 길이방향 섹션에 강건하게 고정될 수 있다.

또 다른 변형에 따르면, 길이방향 섹션(64)에 강건하게 고정되는 것은 오리피스(63)의 내측 에지가 아니다. 강성 지지부(61)는, 예컨대 가이드 베어링의 외측부(19)에 강건하게 고정되는 러그(lug)를 포함할 수 있다.

강성 지지부(61)는, 구동 회전 부재(39)가 구동 샤프트(13)의 연장부에 길이방향으로 배치되도록 가이드 베어링의 외측부(19)에 고정된다.

탄성 부재(43)에 의해 피동 회전 부재(41)에 인가되는 압축력은, 상보적 표면(49)에 대항하여 접촉면(47)을 누를 수 있게 하며, 이에 따라 구동 샤프트(13)를 따라 상승하는 배기 가스와 관련하여 우수한 밀봉을 보장한다.

본 발명은 또한 배기 라인 밸브를 조립하기 위한 조립 방법에 관한 것이다.

이러한 방법은, 이미 설명한 밸브의 조립에 특히 적합하다.

반대로, 앞서 설명한 밸브는 본 발명의 방법에 따른 조립에 매우 적합하다.

상기 방법은,

- 내측에 배기 가스를 위한 통로(5)를 형성하는 밸브 본체(3);

- 밸브 본체(3)에 대해 회전 가능한 플랩(7)에 고정되게 그리고 밸브 본체(3) 내에 배치되게 구성되는 구동 샤프트(13)로서, 상기 구동 샤프트(13)는 길이 방향으로 연장되는 것인 구동 샤프트(13);

- 밸브 본체(3)에 대해 회전식으로 구동 샤프트(13)를 안내하기 위한 베어링(15)으로서, 밸브 본체(3)와 일체로 되어 있으며, 밸브 본체(3)의 외측을 향해 길이방향으로 돌출되는 외측부(19)를 포함하는 것인 베어링(15);

- 구동 회전 부재(39)를 포함하는 액추에이터(37);

- 구동 샤프트(13)와 일체로 되어 있고 구동 회전 부재(39)에 회전식으로 연결되는 피동 회전 부재(41);

- 구동 회전 부재(39)와 피동 회전 부재(41) 사이에 길이방향으로 개재되는 탄성 부재(43);

- 액추에이터(37)가 그 위에 강건하게 고정되는 강성 지지부(61)로서, 상기 강성 지지부(61)는 오리피스(63)를 포함하고, 상기 가이드 베어링(15)의 외측부(19)는 오리피스(63) 내에 끼워지며, 이에 따라 상기 강성 지지부(61)는 외측부(19)를 따라 길이방향으로 자유롭게 횔주하는 것인 강성 지지부

를 포함하는 사전 조립된 서브조립체를 획득하는 단계

를 포함한다.

피동 회전 부재(41)는 보통 단지 탄성 부재(43)를 이용하여, 바람직하게는 오직 탄성 부재(43)만을 이용하여, 구동 회전 부재(39)에 대해 회전식으로 연결된다.

이러한 서브조립체는 도 3에 도시되어 있다.

상기 방법은 사전 결정된 길이방향 압축력을 인가하여, 탄성 부재(43)의 압축과 함께 강성 지지부(61) 및 밸브 본체(3)를 길이방향으로 서로를 향해 바이어스(bias)시키는 단계를 더 포함한다.

상기 압축력은 보통, 밸브 본체(3)를 등지고 있는 액추에이터의 상위면(67)에 인가된다. 이러한 힘은 예컨대 30 뉴튼(Newton) 내지 50 뉴튼이다.

이 힘은 예컨대 동력계(dynamometer)로 체크된다.

상기 압축력은 도 3의 화살표(F)로 표시된다. 인가되는 압축력의 효과 하에서, 강성 지지부(61) 및 가이드 베어링의 외측부(19)는, 인가될 사전 결정된 길이방향 압축력에 따라, 길이방향으로 서로에 대해 최종 위치까지 이동한다.

상기 방법은, 상기 최종 위치에서, 가이드 베어링(15)에 대해 직접 강성 지지부(61)를 고정시키는 단계를 더 포함한다. 강성 지지부(61)는 바람직하게는 외측부(19)에 직접 고정된다.

사전 조립된 서브조립체의 다양한 요소는 보통 본 발명의 밸브와 관련하여 앞서 설명한 바와 유사하다.

예컨대 탄성 부재는 액추에이터(37) 및 강성 지지부(61)의 중량을 지지하기 때문에, 전술한 획득하는 단계의 종료 시에, 탄성 부재(43)는 피동 회전 부재(41)와 구동 회전 부재(39) 사이에서 길이방향으로 압축되지 않거나, 또는 아주 겨우 약간만 압축된다. 그 결과로서, 강성 지지부(61)는 가이드 베어링(15)의 외측부(19)에 대한 준비 위치로서, 최종 위치보다 길이 방향으로 밸브(3)의 본체로부터 상대적으로 더 멀리 떨어져 있는 준비 위치에 존재한다.

외측부(19)를 따르는 오리피스(63)의 내측 에지(65)는 길이방향으로, 상기 최종 위치에서보다 밸브 본체(3)로부터 상대적으로 더 멀리 떨어져 있는 위치에 존재한다.

상기 압축력의 인가는, 탄성 부재(43)를 길이방향으로 압축하는 효과를 나타내며, 이에 따라 구동 회전 부재(39)는 피동 회전 부재(41)에 접근하게 된다. 또한 강성 지지부(61)는 길이방향으로 밸브 본체(3)에 더 근접하게 된다. 오리피스(63)의 내측 에지(65)는 외측부(19)를 따라 밸브 본체(3)를 향해 길이방향으로 이동한다.

앞서 설명한 바와 같이, 가이드 베어링(15)의 외측부(19)는, 길이 방향에 대해 수직하게, 오리피스(63)의 내측 섹션과 결합되는 일정한 외측 섹션을 갖춘 길이방향 섹션(64)을 포함한다.

상기 압축력을 인가하는 단계에서, 오리피스(63)는 길이방향 섹션(64)을 따라 활주한다.

상기 최종 위치에서 가이드 베어링(15)에 대해 강성 지지부(61)를 고정시키는 단계는 임의의 적절한 수단에 의해 행해진다. 예를 들면, 오리피스(63)의 내측 에지(65)는 외측부(19)에 용접될 수 있다. 대안으로, 가이드 베어링(15)에 고정되는, 강성 지지부(61)의 또 다른 부분이 용접될 수도 있다.

강성 지지부(61)가 최종 위치에서 가이드 베어링(15)에 고정되기 때문에, 탄성 부재(43)의 압축은 밸브의 조립 이후에 완벽하게 제어된다. 탄성 부재(43)는, 피동 회전 부재(41)와 구동 회전 부재(39) 사이에서, 사전 결정된 길이방향 압축력과 동등한 길이방향 압축력을 가한다.

따라서, 피동 회전 부재(41)는 가이드 베어링(15)과의 밀봉식 결합 하에서 탄성 부재(43)에 의해 길이방향으로 바이어스된다. 이러한 바이어스는 완벽하게 제어되며, 사전 결정된 길이방향 압축력과 동등하다.

유리하게는, 상기 방법은, 강성 지지부(61)를 가이드 베어링(15)에 고정시키는 단계 이후에, 플랩(7)을 구동 샤프트(13)에 고정시키는 단계를 포함한다.

일 변형으로서, 상기 플랩(7)은, 강성 지지부(61)를 가이드 베어링(15)에 고정시키는 단계 이전에, 구동 샤프트(13)에 고정될 수 있다.

도 4 내지 도 7에 제시된 바와 같이, 사전 조립된 서브조립체를 획득하는 단계는 유리하게는 다음의 하위 단계를 포함한다.

- 가이드 베어링(15)을 밸브 본체(3)에 고정시키는 단계(도 4 참고).

- 피동 회전 부재(41)를 구동 샤프트(13)에 고정시키는 단계(도 5).

- 가이드 베어링(15)의 외측부(49)를 강성 지지부(61)의 오리피스(63) 내에 삽입하는 단계(도 6).

- 구동 샤프트(13)를 가이드 베어링(15) 내로 도입하는 단계(도 7).

- 탄성 부재(43)를 구동 회전 부재(39)와 피동 회전 부재(41) 사이에 개재시킨 상태에서 액추에이터(37)를 강성 지지부(61)에 부착하는 단계.

이렇게 하면 도 3에 제시된 상황에 이르게 된다.

전술한 하위 단계들은 앞서 설명한 순서로 행해질 수 있다. 대안으로, 상기 하위 단계들은 상이한 순서로 행해질 수도 있다.

본 발명의 방법 및 밸브는 다수의 장점을 제공한다.

앞서 설명한 바와 같이, 사전 결정된 길이방향 압축력이 인가되고 그 결과로서 강성 지지부 및 가이드 베어링의 외측부가 최종 위치까지 서로에 대해 길이방향으로 변위되기 때문에, 강성 지지부는 이후 최종 위치에서 가이드 베어링에 직접 부착되며, 조립 과정의 종료 시에 탄성 부재의 압축이 완벽하게 제어된다.

이러한 압축은 밸브의 다양한 구성요소의 제조 공차 또는 장착 공차에 따라 좌우되지 않는다.

최종 위치로부터 가이드 베어링의 외측부를 따라 길이방향으로 양방향에 있어서 강성 지지부의 위치가 조정 가능하도록 밸브가 구성되기 때문에 이러한 장점이 얻어질 수 있다. 이러한 장점은, 양 방향으로 가이드 베어링의 외측부를 따라 강성 지지부 오리피스를 변위시킬 수 있도록 해준다.

다시 말하면, 밸브의 다양한 구성요소의 제조 공차 및 장착 공차에 따라, 강성 지지부의 최종 위치는 가이드 베어링의 외측부를 따라 소정의 위치 범위에 걸쳐 조정 가능하다.

최종 위치에서 가이드 베어링 상에 직접 강성 지지부를 고정시키면, 인가될 사전 결정된 길이방향 압축력과 최종적으로 달성되는 탄성 부재의 압축이 동등하게 되는 것을 보장할 수 있게 된다.

강성 지지부가 밸브 본체에 사전에 고정되어 있었다면, 강성 지지부를 밸브 본체에 고정시키기 위해 중간 러그의 형상 및/또는 위치를 적합하게 해야 할 필요가 있었을 것이다. 이러한 추가적인 작업은 탄성 부재에 대해 최종적으로 얻어지는 압축의 변동을 유발시킬 수 있다.

강성 지지부를 가이드 베어링에 고정시키는 것은, 오리피스의 내측 에지가 가이드 베어링의 외측부의 길이방향 부분에 용접될 때 특히 간단한 방식으로 그리고 탄성 부재의 최종 압축에 관한 외란의 위험 없이 달성된다.

가이드 베어링의 외측부가 오리피스의 내측 섹션과 결합되는 외측 섹션의 길이방향 섹션을 포함하면, 또한 압축력의 인가 중에 그리고 강성 지지부의 변위 중에 가이드 베어링을 따라 강성 지지부의 양호한 안내가 가능하게 된다.

구동 샤프트를 따라 상승하는 배기 가스에 대항하는 밀봉이 피동 회전 부재와 가이드 베어링 사이의 밀봉에 의해 달성될 때, 이러한 밀봉은 매우 양호하게 제어되며, 탄성 부재에 의해 인가되는 길이방향 응력은 완전하게 제어된다.

일정한 단면의 길이방향 섹션이 가이드 베어링의 외측부의 길이방향 길이의 적어도 50%에 걸쳐 연장될 때, 제조 공차 및 장착 공차에 따라 강성 지지부의 최종 위치를 조정하기 위한 넓은 범위가 존재하게 된다.

적어도 하나의 스탬핑된 판의 형태로 강성 지지부를 제조하면, 밸브의 제조 비용을 절감시킬 수 있다.

마찬가지로, 가이드 베어링이 관형 케이싱을 포함하고 관형 케이싱 내에 수납되는 구동 샤프트의 가이드 부재를 포함하면, 밸브의 구조를 단순화하게 되고 강성 지지부의 고정을 용이하게 하게 된다.

길이방향 압축 축선 상에서 나선형 스프링의 형태인 탄성 부재는 본 발명의 실시에 관해 매우 잘 맞는다.

본 발명의 밸브 및 조립 방법은 다수의 변형을 나타낼 수 있다.

상기 압축력은 액추에이터의 상위면에 인가되는 것으로 설명되어 있다. 대안으로, 상기 압축력은 밸브 본체 상에 힘을 인가함으로써 또는 액추에이터 및 밸브 본체 양자 모두에 힘을 인가함으로써 달성될 수 있다.

가이드 베어링은 외측 케이싱 및 내측 가이드 부재를 반드시 포함해야 할 필요는 없다. 일 변형에 있어서, 가이드 베어링은 일체로 되어 있을 수 있다.

가이드 베어링은 밸브 본체에 있는 개구를 통해 결합될 필요가 없으며, 밸브 본체의 외측에 부착될 수도 있다.

구동 회전 부재 및 피동 회전 부재는 단지 탄성 부재에 의해 회전식으로 연결될 필요는 없다. 구동 회전 부재 및 피동 회전 부재는 또한 대안으로 임의의 다른 수단, 예컨대 올드햄 시일(Oldham seal), 러그 등에 의해 탄성 부재에 회전 가능하게 연결될 수 있다.

탄성 부재는 반드시 나선형 스프링일 필요는 없다. 일 변형에 있어서, 탄성 부재는 밸리빌리 와셔의 적층체 또는 임의의 다른 적절한 탄성 부재일 수 있다.

피동 회전 부재는 앞서 설명한 것과 상이한 모든 종류의 형상을 가질 수도 있다.

상기 압축력은 또한 액추에이터의 상위면(67)을 등지고 있는 밸브 본체(3)에 인가될 수도 있다.

Claims (15)

1. 배기 라인용 밸브를 조립하는 방법에 있어서,
   상기 방법은,
   사전 조립된 서브조립체를 획득하는 단계로서, 상기 사전 조립된 서브조립체는,
   - 내측에 배기 가스를 위한 통로(5)를 형성하는 밸브 본체(3);
   - 밸브 본체(3)에 대해 회전 가능한 플랩(7)에 고정되게 그리고 밸브 본체(3) 내에 배치되게 구성되는 구동 샤프트(13)로서, 상기 구동 샤프트(13)는 길이 방향으로 연장되는 것인 구동 샤프트;
   - 밸브 본체(3)에 대해 회전식으로 구동 샤프트(13)를 안내하기 위한 가이드 베어링(15)으로서, 밸브 본체(3)와 일체로 되어 있으며, 밸브 본체(3)의 외측을 향해 길이방향으로 돌출되는 외측부(19)를 포함하는 가이드 베어링(15);
   - 구동 회전 부재(39)를 포함하는 액추에이터(37);
   - 구동 샤프트(13)와 일체로 되어 있고, 구동 회전 부재(39)에 회전식으로 연결되는 피동 회전 부재(41);
   - 구동 회전 부재(39)와 피동 회전 부재(41) 사이에 길이방향으로 개재되는 탄성 부재(43);
   - 상기 액추에이터가 그 위에 고정되는 강성 지지부(61)로서, 상기 강성 지지부(61)는 오리피스(63)를 포함하고, 상기 가이드 베어링(15)의 외측부(19)는 강성 지지부(61)의 오리피스(63) 내에 끼워져서, 상기 강성 지지부(61)가 가이드 베어링(15)의 외측부(19)를 따라 길이방향으로 자유롭게 활주하는 것인 강성 지지부
   를 포함하는 것인 단계
   를 포함하며,
   상기 방법은,
   - 탄성 부재(43)의 압축과 함께 강성 지지부(61) 및 밸브 본체(3)를 서로를 향해 길이방향으로 바이어스(bias)시키기 위한 사전 결정된 길이방향 압축력을 인가하여, 인가된 상기 사전 결정된 길이방향 압축력에 따라 강성 지지부(61) 및 가이드 베어링(15)의 외측부(19)가 서로에 대해 길이방향으로 최종 위치까지 이동하게 하는 것인 단계;
   - 상기 최종 위치에서 가이드 베어링(15)에 대해 직접 강성 지지부(61)를 고정시키는 단계
   를 더 포함하는 것인 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 가이드 베어링(15)의 외측부(19)는, 길이 방향에 대해 수직하게, 강성 지지부(61)의 오리피스(63)의 내측 섹션과 결합되는 일정한 외측 섹션을 갖는 길이방향 섹션(64)을 포함하는 것인 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 탄성 부재(43)는 압축력을 인가하는 단계에서 구동 회전 부재(39)와 피동 회전 부재(41) 사이에서 압축되는 것인 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 피동 회전 부재(41)는 가이드 베어링(15)과의 밀봉식 결합 하에서 탄성 부재(43)에 의해 길이방향으로 바이어스되는 것인 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 사전 조립된 서브조립체를 획득하는 단계는,
   - 가이드 베어링(15)을 밸브 본체(3)에 고정시키는 하위 단계;
   - 피동 회전 부재(41)를 구동 샤프트(13)에 고정시키는 하위 단계;
   - 가이드 베어링(15)의 외측부(19)를 강성 지지부(61)의 오리피스(63) 내에 삽입하는 하위 단계;
   - 구동 샤프트(13)를 가이드 베어링(15) 내로 도입하는 하위 단계;
   - 탄성 부재(43)를 구동 회전 부재(39)와 피동 회전 부재(41) 사이에 개재시킨 상태에서 액추에이터(37)를 강성 지지부(61)에 고정시키는 하위 단계
   를 포함하는 것인 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 방법은, 가이드 베어링(15)에 대해 강성 지지부(61)를 고정시키는 단계 이후에, 플랩(7)을 구동 샤프트(13)에 고정시키는 단계를 포함하는 것인 방법.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 피동 회전 부재(41)는 단지 탄성 부재(43)만을 이용하여 구동 회전 부재(39)에 대해 회전식으로 연결되는 것인 방법.
8. 배기 라인을 위한 밸브에 있어서, 상기 밸브(1)는,
   - 내측에 배기 가스를 위한 통로(5)를 형성하는 밸브 본체(3);
   - 밸브 본체(3)에 대해 회전 가능하고, 밸브 본체(3) 내에 배치되는 플랩(7);
   - 플랩(7)의 구동을 위한 구동 샤프트(13)로서, 플랩(7)와 일체를 이루며 길이 방향으로 연장되는 구동 샤프트;
   - 밸브 본체(3)에 대해 회전식으로 구동 샤프트(13)를 안내하기 위한 가이드 베어링(15)으로서, 밸브 본체(3)와 일체로 되어 있으며, 밸브 본체(3)의 외측을 향해 길이방향으로 돌출되는 외측부(19)를 포함하는 가이드 베어링(15);
   - 구동 회전 부재(39)를 포함하는 액추에이터(37);
   - 구동 샤프트(13)와 일체를 이루는 피동 회전 부재(41);
   - 사전 결정된 압축력으로 구동 회전 부재(39)와 피동 회전 부재(41) 사이에서 길이방향으로 압축되는 탄성 부재(43)로서, 피동 회전 부재(41)는 구동 회전 부재(39)에 대해 회전식으로 연결되는 것인 탄성 부재;
   - 액추에이터(37)가 그 위에 고정되는 강성 지지부(61)로서, 내부 섹션을 갖춘 오리피스(63)를 포함하는 강성 지지부(61)
   를 포함하며,
   - 상기 강성 지지부(61)는 최종 위치에서 가이드 베어링(15)에 직접 고정되고, 상기 가이드 베어링(15)의 외측부(19)는, 길이방향에 대해 수직하게 강성 지지부(61)의 오리피스(63)의 내부 섹션과 결합되는 일정한 외부 섹션을 갖는 길이방향 섹션(64)을 포함하며, 상기 가이드 베어링(15)의 외측부(19)는 강성 지지부(61)의 오리피스(63) 내에 끼워져, 강성 지지부(61)의 위치가 최종 위치로부터 길이방향으로 가이드 베어링(15)의 외측부(19)를 따라 양방향으로 조정 가능하고,
   상기 피동 회전 부재(41)는 상기 탄성 부재(43)에 의해 상기 가이드 베어링(15)에 대항하여 밀봉식으로, 그리고 길이방향으로 바이어스되는 것인 밸브.
9. 제8항에 있어서, 상기 강성 지지부(61)의 오리피스(63)의 내측 에지(65)는 가이드 베어링(15)의 외측부(19)의 길이방향 섹션(64)에 용접되는 것인 밸브.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 강성 지지부(61)는, 오리피스(63)가 형성되는 적어도 하나의 스탬핑(stamping)된 판을 포함하는 것인 밸브.
11. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 길이방향 섹션(64)은 가이드 베어링(15)의 외측부(19)의 길이방향 길이의 적어도 50 %에 걸쳐 연장되는 것인 밸브.
12. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 밸브 본체(3)는, 가이드 베어링(15)이 끼워지는 개구(17)를 가지며, 상기 가이드 베어링(15)은 밸브 본체(3)의 내부를 향하여 돌출되는 내측부(21)를 갖는 것인 밸브.
13. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 가이드 베어링(15)은 관형 케이싱(23) 및 이 관형 케이싱(23) 내에 수납되어 구동 샤프트(13)를 안내하기 위한 부재(25)를 포함하며, 상기 강성 지지부(61)는 관형 케이싱(23)에 직접 고정되는 것인 밸브.
14. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 액추에이터(37)는 단지 강성 지지부(61)를 통해서만 밸브 본체(3)에 고정되는 것인 밸브.
15. 제8항 또는 제9항에 따른 밸브를 포함하는 배기 라인.

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