KR102683920B1 - 차량용 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유로가 형성되고, 상기 유로와 직교방향으로 샤프트홀이 형성되는 밸브 하우징; 상기 밸브 하우징에 마련되는 구동부; 및 상기 구동부에 연결되는 샤프트와, 상기 샤프트에 결합되어 상기 유로를 선택적으로 개폐하는 플레이트를 포함하여, 상기 유로를 통과하는 가스의 유동을 제어하는 개폐부; 를 포함하고, 상기 개폐부는 상기 플레이트의 외주면에 형성된 실링홈에 결합되어 상기 유로 내주면과 플레이트 사이를 차폐하되, 상기 실링홈의 폭 방향을 따라서 수평이동이 가능하도록 배치되는 실링부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 밸브를 제공한다.

Description

차량용 밸브{A valve for a vehicle}

본 발명은 차량용 밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 밸브 하우징 내부에서 밸브 플레이트와, 플레이트의 회전축이 서로 이격 배치된 구조의 차량용 밸브에 관한 것이다.

차량용 밸브는 차량의 엔진으로 공급되는 공기(신기) 또는 엔진에서 배출되는 배기 가스의 유동량을 제어하기 위해서 마련된다.

이러한 차량용 밸브는 한국등록특허 10-1057066에서 개시된 바와 같이, 하우징과, 하우징에 마련되는 구동부와, 구동부와 연결되며 기어 어셈블리로 구현되는 구동력 전달부와, 구동력 전달부와 연결되어 회동운동을 하는 샤프트와, 하우징 내부에 마련된 유로 내부에서 회동 가능하게 마련되고, 샤프트에 결합되어 샤프트의 회동운동에 따라서 유로의 개도를 조절하고 개폐를 담당하는 밸브 플레이트로 구성된다.

통상적으로 밸브 플레이트는 금속 재질의 원판으로 형성되어 있고, 샤프트의 중앙 영역에 형성된 슬롯에 끼워진 상태에서 볼트와 같은 체결부재에 의하여 결합된다. 그리고, 샤프트의 회전 중심은 유로의 중앙 영역에 배치된다.

이러한 밸브에서 샤프트가 회전을 하여 밸브 플레이트가 유로에서의 유동의 진행방향에 평행하게 되면 완전 개방상태가 되고, 밸브 플레이트가 유로에서의 유동의 진행방향에 대해서 경사지게 배치되되, 밸브 플레이트의 테두리가 유로의 내벽에 닿게 되면 완전 폐쇄 상태가 된다.

그런데, 이러한 완전 개방 상태와 폐쇄 상태가 반복되는 과정에서, 밸브 플레이트와 유로 내벽이 접촉하는 부분에 이물질에 의한 부식이 발생하는 문제점이 지적되고 있다.

한국등록특허 제10-1057066호 (2011.08.09)

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 차량용 밸브의 플레이트와, 플레이트의 실링홈 내부에 배치된 실링부재가 실링홈 상에서 수평 이동이 가능하도록 마련되는 차량용 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 유로가 형성되고, 상기 유로와 직교방향으로 샤프트홀이 형성되는 밸브 하우징; 상기 밸브 하우징에 마련되는 구동부; 및 상기 구동부에 연결되는 샤프트와, 상기 샤프트에 결합되어 상기 유로를 선택적으로 개폐하는 플레이트를 포함하여, 상기 유로를 통과하는 가스의 유동을 제어하는 개폐부; 를 포함하고, 상기 개폐부는 상기 플레이트의 외주면에 형성된 실링홈에 결합되어 상기 유로 내주면과 플레이트 사이를 차폐하되, 상기 실링홈의 폭 방향을 따라서 수평이동이 가능하도록 배치되는 실링부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 밸브를 제공한다.

상기 실링부재는 링 형상으로 형성되되, 서로 마주하는 일 단부와 타 단부가 사선 방향으로 접촉할 수 있다.

상기 플레이트는 일 단면이 원판형으로 형성되며, 상기 실링홈 내부에서 폭방향 또는 지름방향을 따라서 상기 실링부재의 수평이동이 가능하도록 상기 실링부재의 폭 보다 상기 실링홈의 내부 폭이 크게 형성될 수 있다.

상기 플레이트가 유로를 차폐한 상태에서, 상기 실링부재는 제1방향으로 압력이 작용하는 경우 상기 실링홈 내부에서 상기 제1방향으로 밀착되고, 상기 제1방향과 반대방향인 제2방향으로 압력이 작용하는 경우 상기 실링홈 내부에서 상기 제2방향으로 밀착될 수 있다.

적어도 상기 유로 내주면과 접촉하는 상기 실링부재의 일 측은 탄성 변형이 가능할 수 있다.

상기 개폐부는 상기 샤프트의 회전축으로부터 이격된 위치에 상기 플레이트가 배치될 수 있다.

상기 차량용 밸브는 상기 유로 내부에서 상기 플레이트 주변에 배치되어 상기 개폐부가 폐쇄되는 경우 상기 실링부재와 접촉하며, 외주면에 원주방향을 따라서 적어도 하나 이상의 평면부를 구비하는 각형 링을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 밸브에 의하면,

첫째, 차량용 밸브의 유로 내부에서 실링부재가 각형 링에 대하여 구 형태로 선접촉하도록 배치되기 때문에 마모를 최소화하여 내구성을 증대시킬 수 있고,

둘째, 실링홈 내부에서 실링부재가 수평 이동이 가능하도록 배치됨으로써 유로 내 실링부재와 접촉 영역이 마모 되더라도 밀폐력을 유지할 수 있으며,

셋째, 동시에 유로 내에서 양 방향으로 유체가 유동하는 구조에 대해서도 적용이 가능하고,

넷째, 각형 링의 외주면에 평면부를 구비하여 샤프트가 삽입되는 관통홀의 가공이 용이하고, 또한 하우징과 각형 링 사이에서 슬립 또는 상대 회전이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 밸브를 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 차량용 밸브의 배면을 도시하는 배면도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 차량용 밸브를 분해하여 도시하는 분해 사시도이다.
도 4는 도 1에 나타낸 차량용 밸브의 I-I' 단면을 도시하는 종단면도이다.
도 5는 도 4에 나타낸 차량용 밸브의 유로 영역을 확대하여 도시하는 부분 확대도이다.
도 6은 도 1에 나타낸 차량용 밸브의 II-II' 단면을 도시하는 횡단면도이다.
도 7은 도 6에 나타낸 차량용 밸브의 유로 내부에서 플레이트가 더 개방된 상태를 확대하여 도시하는 참고도이다.
도 8은 도 3에 나타낸 차량용 밸브의 각형 링을 도시하는 참고도이다.
도 9는 도 3에 나타낸 차량용 밸브의 III-III' 단면을 도시하는 종단면도이다.
도 10은 도 5에 나타낸 차량용 밸브의 플레이트 일 측을 확대하여 도시하는 부분 확대도이다.
도 11은 도 5에 나타낸 차량용 밸브의 유로 내부에서 제1방향으로 압력이 가해지는 상태를 도시하는 참고도이다.
도 12는 도 5에 나타낸 차량용 밸브의 유로 내부에서 제2방향으로 압력이 가해지는 상태를 도시하는 참고도이다.
도 13은 도 5에 나타낸 차량용 밸브의 실링부재를 분해하여 도시하는 사시도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소 들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 밸브를 도시하는 사시도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 차량용 밸브의 배면을 도시하는 배면도이며, 도 3은 도 1에 나타낸 차량용 밸브를 분해하여 도시하는 분해 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 다른 차량용 밸브(100)는 하우징(110)과, 구동부(120)와, 개폐부(130) 및 각형 링(140)을 포함한다.

먼저, 하우징(110)은 본 발명에 따른 차량용 밸브(100)의 외관을 형성하는 부분으로써, 내부에는 후술하는 구동부(120)와 개폐부(130) 및 각형 링(140)이 수용된다.

하우징(110)의 내부에는 내벽에 의하여 공기 또는 가스가 유동하기 위한 공간이 형성되며, 본 실시예에서는 이러한 공기 또는 가스가 유동하기 위한 공간을 유로(流路, 111)라 정의한다.

본 발명의 실시예에 따른 하우징(110) 내부의 유로(111)는 공기가 유동하기 위한 통로이며, 후술하는 개폐부(130)가 유로 상에 장착됨으로써 공기의 유동을 제어할 수 있다.

또한, 하우징(110)은 내부에 샤프트(131)가 설치되는 샤프트홀(112)이 형성된다. 샤프트홀(112)의 일 단부는 유로(111)와 연통하도록 가공된다. 이때, 샤프트홀(112)의 길이방향은 유로(111)의 중심들을 연결한 가상의 연장선(L)과 직교한 방향으로 형성될 수 있다.

그리고, 구동부(120)는 유로에서의 공기 유동을 선택적으로 차단 또는 허용하는 개폐부(130)에 구동력을 제공한다.

구동부(120)는 모터(121)와, 기어부(122) 및 제어부(123)를 포함한다.

모터(121)는 하우징(110) 내부에 형성된 모터 삽입부(113)에 삽입되고, 모터 커버(124)가 모터 삽입부(113)의 주변에 고정되면서 모터(121)를 하우징(110) 상에 고정시킬 수 있다.

기어부(122)는 피니언 기어(122a)와, 감속기어(122b) 및 샤프트 기어(122c)를 포함한다.

피니언 기어(122a)는 모터(121)의 회전축에 결합되어 감속기어(122b)와 치합하도록 배치된다. 감속기어(122b)는 피니언 기어(122a)와 치합하는 제1기어(대경부, 122b1)와, 제1기어(122b1)와 일체로 이루어지고 제1기어(122b1)보다 기어 잇수가 작은 제2기어(소경부, 122b2)를 포함하는 복층기어 형태로 마련된다. 제2기어(122b2)는 샤프트 기어(122c)와 치합하도록 배치된다. 따라서, 최종적으로 샤프트 기어(122c)는 모터 출력 보다 감속되면서 큰 토크를 개폐부(130)에 제공할 수 있다.

제어부(123)는 모터(121)의 회전 또는 샤프트 기어(122c)의 회전을 제어할 수 있다. 예컨대, 제어부(123)는 모터(121)의 회전 방향이나 속도를 제어할 수 있고, 또는 홀센서(125)를 이용하여 샤프트 기어(122c)의 회전상태를 감지할 수도 있다.

하우징(110) 상에서 구동부(120)와 제어부(123)는 하우징 커버(110')에 의해 커버되고, 하우징 커버(110')는 구동부(120)의 일부를 하우징(110)의 반대 편에서 지지할 수도 있다.

그리고, 개폐부(130)는 샤프트(131)와, 플레이트(132)를 포함한다.

샤프트(131)는 일 단부가 샤프트 기어(122c)에 결합되어 샤프트홀(112) 내부에서 회전 가능하도록 배치된다. 샤프트(131)의 일 단부에는 제어부(123)의 홀센서(125)가 회전상태를 감지할 수 있도록 마그넷(133)이 결합될 수 있다.

샤프트홀(112) 내부에는 샤프트(131) 외주면에 결합되어 샤프트(131)를 지지하는 부싱(bushing, 135a)과 니들 베어링(135b) 및 씰 부재(seal, 135c)가 배치될 수 있다. 부싱(135a)은 청동 또는 황동 재질로 이루어질 수 있다. 그리고, 샤프트 기어(122c)와 하우징(110) 사이에는 샤프트 기어(122c)에 복원력을 제공하는 토션 스프링(135d)이 마련된다.

샤프트(131)의 타 단부에는 플레이트(132)가 결합되어 샤프트(131)의 회전에 따라서 플레이트(131)가 유로(111)를 개폐할 수 있다. 그리고, 샤프트(131)의 타 단부 끝단은 유로(111)를 관통하여 반대측 하우징에 삽입되면서 양측 지지구조를 제공한다. 이때 반대측 하우징 내부에는 샤프트홀(112)이 연장되도록 형성되며, 샤프트(131)의 타 단부를 지지하는 부싱(135f)과, 샤프트홀(112)의 단부를 커버하는 캡(135g)이 마련된다. 양측 지지구조는 샤프트(131)의 견고한 회동을 지지할 수 있어 정밀 제어가 필요한 구조에 적합하다.

그리고, 각형 링(140)은 유로(111) 내부에 삽입 고정된 채로 인서트 주조 방식으로 하우징(110)을 성형하면서 이종 재질의 두 가지 구성을 가지고 하나의 유로(111)를 형성할 수 있다. 이때, 샤프트(131)가 유로(111) 방향으로 연장될 수 있도록 각형 링(140)은 관통홀(141)이 형성된다. 예컨대, 하우징(110)은 가공이 용이하고 가벼운 알루미늄 재질로 이루어지고, 각형 링(140)은 부식에 강한 스테인리스 스틸 재질로 이루어질 수 있다.

플레이트(132)가 샤프트(131)에 결합된 후, 패스너(f)가 플레이트(132)를 관통하여 샤프트(131)에 고정되는데, 패스너(f)의 일 측 또는 타 측에 샤프트(131)와 결합된 면에는 접착제가 도포되거나 레이저 용접이 이루어지면서 샤프트(131)로부터 패스너(f)의 풀림을 방지할 수 있다.

하우징(110) 내부에서 구동부(120) 주변과 하우징 커버(110')가 마주하는 면 또는, 하우징(110)과 하우징 커버(110')가 결합되면서 마주하는 면에는 실링재(114)가 구비될 수 있다.

도 4는 도 1에 나타낸 차량용 밸브의 I-I' 단면을 도시하는 종단면도이고, 도 5는 도 4에 나타낸 차량용 밸브의 유로 영역을 확대하여 도시하는 부분 확대도이며, 도 6은 도 1에 나타낸 차량용 밸브의 II-II' 단면을 도시하는 횡단면도이고, 도 7은 도 6에 나타낸 차량용 밸브의 유로 내부에서 플레이트가 더 개방된 상태를 확대하여 도시하는 참고도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 샤프트홀(112)은 상부 샤프트홀(112a)과 하부 샤프트홀(112b)을 포함한다. 상부 샤프트홀(112a)에는 샤프트(131) 외주면 상에 결합되는 리테이닝 와셔(retaining washer, 135e)가 지지될 수 있도록 제1단턱(115a)이 마련되고, 씰 부재(135c)가 샤프트(131)에 결합되는 영역에 인접하여 샤프트(131)와 샤프트홀(112) 사이에 최소한의 조립 공차만이 형성되도록 제2단차(115b)가 마련될 수 있다.

하우징(110)은 외부와 연통하도록 형성된 벤트홀(115c)을 포함할 수 있다. 벤트홀(115c)은 하우징(110) 내부에서 응결된 응축수나, 유로(111)에서 샤프트홀(112)로 유입된 공기 또는 수분 등의 이물질이 외부로 배출되도록 안내하여 구동부(120) 방향으로 공기 등이 유입되는 것을 방지할 수 있다. 보다 바람직하게는 벤트홀(115c)이 구동부(120)와 인접한 하우징(110)의 측벽에 위치할 수 있다. 따라서, 벤트홀(115c)은 구동부 주변에서 발생하는 열을 외부로 배출할 수도 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 플레이트(132)는 각형 링(140) 내주면과 접촉하는 실링부재(136)를 포함한다. 실링부재(136)는 플레이트와 각형 링(140) 사이에 직접적인 마찰을 줄이면서 차폐 성능을 향상시킬 수 있다. 실링부재(136)는 각형 링(140)의 재질 보다 경도가 작고, 탄성을 가지는 재질로 구현될 수 있다. 실링부재(136)는 피스톤 링 또는 가스킷의 실링 기능을 겸비할 수 있다.

도 6 및 도 7을 살펴보면, 유로(111) 내부에서 플레이트(132)가 회전하면서 실링부재(136)와 각형 링(140)의 내주면이 접촉을 반복하게 되는데, 이때 실링부재(136) 또는 플레이트(132)와 각형 링(140) 내주면 사이에는 공기에 포함된 수분과 이물질 등이 일부 쌓일 수 있다. 수분과 이물질이 점점 퇴적되면, 각형 링(140)과 실링부재(136) 사이에서 부식이 발생하게 되는데, 실링부재(136)는 각형 링(140) 내주면에 지속적으로 접촉이 이루어지기 때문에 부식의 가능성이 낮고, 통상적으로 각형 링(140) 내주면에 부식이 발생할 수 있다.

이러한 문제점을 방지하기 위한 대책으로 부식에 강한 스테인리스 스틸 재질로 이루어진 각형 링(140)을 하우징(110)의 유로(111) 위치에 거치한 후 인서트 주조 방식으로 유로(111)의 일부를 제조한다.

물론, 실링부재(136)는 유로(111) 내부에 위치한 샤프트(131)의 회전축을 지름으로 하는 하나의 구체 형상의 일 부분에 해당될 수 있으며, 실링부재(136)와 각형 링(140)의 내주면은 서로 선 접촉이 발생할 수 있다.

도 8은 도 3에 나타낸 차량용 밸브의 각형 링을 도시하는 참고도이다.

도 8을 참조하면, 각형 링(140)은 스테인리스 스틸 재질로 이루어지는 원통부(142)와, 원통부(142) 상에서 샤프트(131)가 삽입되는 영역이 관통된 관통홀(141)을 포함한다.

원통부(142)는 소정의 폭을 가지는 링 형상을 가지며, 내부에 유로(111)에 대응하도록 형성된 중공부(143)가 마련된다. 즉, 유로(111)와 중공부(143)는 동일하거나 유사한 크기의 내경을 가질 수 있다.

관통홀(141)은 샤프트홀(112)의 내경에 대응하는 크기를 가질 수 있다. 관통홀(141)은 원통부(142)의 적어도 일 측에 배치되고, 원통부(142)의 중심 영역을 관통하도록 형성되는 것이 바람직하다.

원통부(142)는 제1영역(144)과, 제2영역(145) 및 제3영역(146)을 포함한다.

제1영역(144)은 유로(111)의 중심을 연결한 가상의 연장선(도 3 참조, L) 방향을 따라서 원통부(142)의 일 측에 배치되고 두께가 가장 두껍게 형성된다.

제2영역(145)은 원통부(142)의 타 측에 배치되고 제1영역(144)에 비해서 두께가 얇게 형성된다.

제3영역(146)은 제1영역(144)과 제2영역(145) 사이를 연결하는 부분으로 내주면이 곡면 또는 경사면으로 이루어질 수 있다.

즉, 원통부(142)는 제1영역(144) 내지 제3영역(146)의 외경이 동일하되, 내경에 서로 차이가 발생하면서 두께 차이가 발생하게 된다. 원통부(142)의 상세한 가공방법에 대해서는 후기하기로 한다.

원통부(142)는 외주면에 평면부(147)가 마련되고, 제1영역(144)의 내주면에 내부턱(148)이 마련된다.

평면부(147)는 외주면 곡률과 다른 곡면 또는 평면으로 절삭되면서 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 평면부(147)가 소정의 폭을 가지는 평면으로 절삭된 형상을 일 예로 설명한다.

평면부(147)는 일 단면이 원 형상을 가진 각형 링(140)이 하우징(110)과 인서트 주조 과정에서 평면 대 평면으로 접촉하는 구간을 형성할 수 있다. 즉, 하우징(110)과 각형 링(140) 사이에 곡률이 일정한 곡면으로만 접촉하게 되는 경우 이들 사이에 슬립이 발생하거나 소정 각도 상대 회동이 발생할 수 있기 때문에 평면부(147)를 통해서 이를 방지할 수 있다.

또한, 적어도 하나의 평면부(147)는 샤프트홀(112)의 위치에 대응하도록 배치된다. 따라서 원통부(142) 상에서 샤프트홀(112)에 대응하도록 관통홀(141)이 후 가공되는 경우, 샤프트홀(112)에 절삭 공구가 삽입되어 평면부(147)와 접촉하면서 절삭이 이루어진다. 이는 공구가 원통부(142)의 외주면 상에서 곡면에 접촉하여 절삭이 이루어지는 것이 비하여 평면부(147)에 접촉이 이루어지기 때문에 안정적인 타공 위치를 설정할 수 있는 장점이 수반된다. 물론, 평면부(147)는 원통부(142)의 폭 방향을 따라서 형성되면서 원통부(142)의 원주 방향을 따라서 복수개가 서로 등 간격으로 배치되며, 유로(111)를 중심으로 반대측 하우징에 샤프트홀(112)이 형성된 위치에 대응하도록 또 다른 평면부가 배치될 수 있다. 따라서, 평면부(147)는 원통부(142)의 외주면 상에서 샤프트홀(112)의 위치에 대응하는 두 개가 마련되거나, 또는 이와 더불어 등 간격으로 총 네 개의 평면부가 마련되는 것이 바람직하다.

각형 링(140)과 하우징(110)의 인서트 주조 과정에서, 내부턱(148)은 각형 링(140)을 하우징(110)의 유로(111) 상에 고정시킬 때 지그(미도시)가 파지할 수 있는 부분이다. 내부턱(148)은 원통부(142)의 제1영역(144) 내주면 상에 복수개 형성될 수 있다. 즉, 지그가 원통부(142)의 내부턱(148)에 끼워지면서 각형 링(140)을 유로(111) 영역에 거치할 수 있고, 각형 링(140)이 거치된 상태에서 하우징(110)을 성형할 용융된 모재가 채워지면서 하우징(110)의 성형이 완성된다.

각형 링(140)의 제2영역 내주면에는 개폐부(130)가 폐쇄되는 과정에서 플레이트(132) 또는 실링부재(136)가 접촉될 수 있고, 플레이트(132)의 원활한 개폐작동을 위해서 제2영역(145)은 곡면이나 경사면 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

도 9는 도 3에 나타낸 차량용 밸브의 III-III' 단면을 도시하는 종단면도이다.

도 9에서는 하우징(110)의 종방향을 따라서 샤프트홀(112)과 유로(111)가 일부 절단된 상태를 나타내도, 유로(111) 상에는 각형 링(140)이 생략된 상태를 나타낸다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 하우징(110)은 유로(111) 상에서 평면부(147)와 마주하도록 평면으로 이루어진 평면부 지지부(117)가 돌출된다.

즉, 평면부 지지부(117)는 하우징(110) 성형 과정에서 모재가 평면부(147) 영역에 대면되면서 평면부(147)와 접촉하여 이를 지지함으로써 각형 링(140)의 회전을 방지할 수 있다.

그리고, 샤프트홀(112) 내부의 제1단턱(115a)과 제2단턱(115b)은 2차가공을 통해서 보다 정밀하게 성형할 수 있다. 예컨대, 제1단턱(115a)과 제2단턱(115b)은 하우징(110)의 성형 과정에서 동시에 가공이 이루어질 수 있고, 가공이 완료된 후 공구(미도시)를 이용하여 제1단턱(115a)과 제2단턱(115b)을 후 가공할 수 있다. 물론, 단턱들이 없는 샤프트홀(112)이 선 가공된 후 공구를 이용하여 제1단턱(115a)과 제2단턱(115b)을 후 가공으로 성형할 수도 있다.

도 10은 도 5에 나타낸 차량용 밸브의 플레이트 일 측을 확대하여 도시하는 부분 확대도이고, 도 11은 도 5에 나타낸 차량용 밸브의 유로 내부에서 제1방향으로 압력이 가해지는 상태를 도시하는 참고도이며, 도 12는 도 5에 나타낸 차량용 밸브의 유로 내부에서 제2방향으로 압력이 가해지는 상태를 도시하는 참고도이다.

도 10 내지 도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 밸브(100)는 플레이트(132) 상에서 실링부재(136)의 수평 이동이 가능하도록 설치된다.

플레이트(132)의 외주면 상에는 실링부재(136)가 설치되는 실링홈(137)이 형성되는데, 실링부재(136)는 실링홈(137) 내부에서 실링홈(137)의 폭 방향을 따라서 유로 내부의 압력 조건에 의해 이동할 수 있다.

즉, 실링홈(137)과 실링부재(136) 사이에는 서로 조립공차에 따른 소정의 간극이 형성되는데, 조립공차를 설정된 범위 내로 제한하여 실링홈(137)의 폭 방향을 따라서 실링부재(136)가 인위적으로 수평 이동이 이루어질 수 있도록 제조될 수 있다. 물론, 실링홈(137) 내부에서 실링부재(136)가 폭 방향을 따라서 이동할 수 있기 위해서는 실링홈(137)의 폭이 실링부재(136)의 폭 보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.

도 11과 같이, 개폐부(도 1 참조, 130)가 유로(111)를 폐쇄한 상태에서, 유로 내부에 제1방향(D1)을 따라서 압력이 형성되면, 실링부재(136)는 제1방향(D1)의 압력에 의해 실링홈(137) 내부에서 제1방향(D1)으로 가압 및 밀착될 수 있다. 이때, 실링부재(136)와 각형 링(140) 사이에는 상대적으로 보다 큰 압력이 형성될 수 있고, 이를 통해서 밀폐력을 증대시킬 수 있다.

또한, 도 12와 같이, 개폐부(도 1 참조, 130)가 유로(111)를 폐쇄한 상태에서, 유로 내부에 제1방향과 반대방향인 제2방향(D2)으로 압력이 형성되면, 실링부재(136)는 제2방향(D2)의 압력에 의해 실링홈(137) 내부에서 제2방향(D2)으로 가압 및 밀착될 수 있다. 이때, 실링부재(136)와 각형 링(140) 사이는 접촉 상태를 유지하고 있으며, 상대적으로 작은 압력이 형성될 수 있다.

실링부재(136)가 실링홈(137) 내부에서 수평이동이 이루어지면서 각형 링(140)과 밀폐력을 유지하기 위해서는 탄성 변형이 가능한 탄성재질로 이루어질 수 있다. 물론, 실링부재(136)는 각형 링(140)과 접촉하는 적어도 일 측의 재질이 탄성재질로 이루어질 수 있다.

따라서, 각형 링(140) 내주면에서 실링부재(136)가 접촉하는 위치 또는 면적이 변형될 수 있기 때문에 각형 링(140) 내주면과 실링부재(136)가 접촉하는 영역에서 부식이 발생하는 것을 최소화할 수 있고, 또한 개폐부(130)의 개폐 작동에서 플레이트(136)나 각형 링(140)의 마모에 의해 제작 초기 상태에 비하여 변형이 발생하더라도 실링부재(136)가 내부 압력의 방향에 따라서 이동이 가능하기 때문에 밀폐력을 유지할 수 있는 효과도 있다.

도 13은 도 5에 나타낸 차량용 밸브의 실링부재를 분해하여 도시하는 사시도이다.

도 13을 참조하면, 실링부재(136)는 링 형상으로 형성된다. 이때, 실링부재(136)의 일부 영역은 절단된 상태로 서로 인접하게 배치되는 구조를 갖는데, 실링부재(136)의 일 단부와 타 단부는 모두 동일한 사선 방향으로 절단되고 서로 접촉하도록 배치되는 것이 바람직하다.

즉, 실링부재(136)는 서로 동일한 사선 방향으로 마주하도록 절단되어 있기 때문에 실링부재의 폭 방향을 따라서 압력이 누출되는 것을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 도 11 또는 도 12와 같이, 제1방향 또는 제2방향으로 실링부재(136)에 압력이 가해지는 경우 절단 영역이 압력에 의해 더 밀착되는 구조를 제공하기 때문에 밀폐력을 더 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

도면에 도시하지는 않았지만, 실링부재(136)의 절단영역의 형상은 양 단부가 접촉하는 면적이 증대될 수 있도록 다양한 패턴으로 구현될 수도 있다. 실링부재는 절단영역의 양 단부가 접촉하는 단면 형상이 예컨대 계단 패턴, 톱니 패턴, 물결 패턴 등을 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 밸브에 의하면, 차량용 밸브의 유로 내부에서 실링부재가 각형 링에 대하여 구 형태로 선접촉하도록 배치되기 때문에 마모를 최소화하여 내구성을 증대시킬 수 있고, 실링홈 내부에서 실링부재가 수평 이동이 가능하도록 배치됨으로써 유로 내 실링부재와 접촉 영역이 마모 되더라도 밀폐력을 유지할 수 있으며, 동시에 유로 내에서 양 방향으로 유체가 유동하는 구조에 대해서도 적용이 가능하고, 각형 링의 외주면에 평면부를 구비하여 샤프트가 삽입되는 관통홀의 가공이 용이하고, 또한 하우징과 각형 링 사이에서 슬립 또는 상대 회전이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의해 결정되어야 한다.

100 : 차량용 밸브
110 : 하우징
120 : 구동부
130 : 개폐부
140 : 각형 링

Claims (7)

1. 유로가 형성되고, 상기 유로와 직교방향으로 샤프트홀이 형성되는 밸브 하우징;
   상기 밸브 하우징에 마련되는 구동부; 및
   상기 구동부에 연결되는 샤프트와, 상기 샤프트에 결합되어 상기 유로를 선택적으로 개폐하는 플레이트를 포함하여, 상기 유로를 통과하는 가스의 유동을 제어하는 개폐부; 를 포함하고,
   상기 개폐부는 상기 플레이트의 외주면에 형성된 실링홈에 결합되어 상기 유로 내주면과 플레이트 사이를 차폐하되, 상기 실링홈의 폭 방향을 따라서 수평이동이 가능하도록 배치되는 실링부재를 포함하며,
   상기 개폐부는,
   상기 샤프트의 회전축으로부터 이격된 위치에 상기 플레이트가 배치되고,
   상기 유로 내부에서 상기 플레이트 주변에 배치되어 상기 개폐부가 폐쇄되는 경우 상기 실링부재와 접촉하며, 외주면에 원주방향을 따라서 적어도 하나 이상의 평면부를 구비하는 각형 링을 더 포함하되,
   상기 각형 링은, 중공부를 구비한 원통부와, 샤프트가 삽입되는 관통홀을 포함하고,
   원통부는 원통부의 일측에 배치되는 제1영역과,
   원통부의 타측에 배치되는 제2영역과,
   제1영역과 제2영역 사이에 마련되어 내주면이 곡면 또는 경사면으로 이루어지는 제3영역을 포함하고,
   제1영역 내지 제3영역 중에서 제1영역의 두께가 가장 두껍게 형성되고,
   제2영역의 내주면은 개폐부가 폐쇄되는 과정에서 플레이트 또는 실링부재와 접촉하되,
   제2영역의 내주면은 곡면이나 경사진 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 차량용 밸브.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 실링부재는,
   링 형상으로 형성되되, 서로 마주하는 일 단부와 타 단부가 사선 방향으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 차량용 밸브.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 플레이트는,
   일 단면이 원판형으로 형성되며, 상기 실링홈 내부에서 폭방향 또는 지름방향을 따라서 상기 실링부재의 수평이동이 가능하도록 상기 실링부재의 폭 보다 상기 실링홈의 내부 폭이 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 밸브.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 플레이트가 유로를 차폐한 상태에서,
   상기 실링부재는 제1방향으로 압력이 작용하는 경우 상기 실링홈 내부에서 상기 제1방향으로 밀착되고, 상기 제1방향과 반대방향인 제2방향으로 압력이 작용하는 경우 상기 실링홈 내부에서 상기 제2방향으로 밀착되는 것을 특징으로 하는 차량용 밸브.
5. 청구항 1에 있어서,
   적어도 상기 유로 내주면과 접촉하는 상기 실링부재의 일 측은 탄성 변형이 가능한 것을 특징으로 하는 차량용 밸브.
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