KR20020081384A - 플랩 밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스 유동을 안내하는 밸브 튜브(11) 및 밸브 튜브(11)내부에서 선회 가능한 밸브 플랩(14)을 포함하며, 상기 밸브 플랩은 그 폐쇄 위치에서 상기 밸브 플랩의 윤곽선에 의해 밸브 튜브(11)내부에 동축으로 배치된 가요성의 씬월 튜브(20)의 내벽에 밀봉되어 접하고, 밸브 플랩(14)과 회전 불가능게 연결된 플랩 샤프트(15)를 포함하는 가스 유동의 제어를 위한 플랩 밸브에서 밸브 플랩(14)의 미세한 조절을 이루고, 플랩 밸브(14)의 간단하고 저렴한 제조를 위해 플랩 샤프트(15)는 밸브 플랩의 평면에 대해 예각(γ)하에서 조절되고, 씬월 튜브(20)는 직접 밸브 튜브(11) 내부에 상기 밸브 튜브와 일체형으로 형성된다.

Description

플랩 밸브{Flap valve}
스로틀 플랩의 공지된 장치(DE 43 05 123 A1)에서 내연기관의 배기가스 채널 내에 스로틀 플랩을 지지하는, 플랩 평면에 대해 평행하게 뻗어 있는 플랩 샤프트는 양 측면에서 베어링 홀에 의해 배기가스 채널의 채널벽으로 안내되고, 거기에서 각각 베어링 슬리브에 의해 돌출된다. 플랩 작동의 경직을 방지면서 보다 큰 밀도를 달성하기 위해 각 베어링 하우징 내의 축방향으로 예응된 베어링 슬리브의 스프링 탄성에 의해 베어링 슬리브가 베어링 슬리브 내부 방사방향으로 이동하고, 따라서 스로틀 플랩과 플랩 샤프트 베어링을 위해 채널벽에 형성된 접촉면 사이의 용적 차이가 스로틀 플랩의 제 1 페쇄시 자동적으로 보상된다.
비공지된 DE 199 34 113.3 에서 서두에 언급된 방식의 플랩 밸브가 내연기관의 흡입관 내에서 배기가스로부터 흡입된 유입공기에 배기가스를 도우징하여 혼합하기 위해 배기가스 송환 밸브로서 사용되는 것이 소개된다. 이와 관련하여 흡입관의 흡입 튜브 외피에 개구가 제공되고, 상기 개구 내부에 플랩 밸브는 그것의 밸브 유출구에 의해 기밀 방식으로 삽입된다. 밸브 플랩은 플랩 조절을 위해 플랩 평면에 대해 대각선으로 세팅된 플랩 샤프트에 의해 씬월 튜브에 배치되고, 상기 씬월은 방사방향의 유격을 가지고 강성의 밸브 튜브에 삽입되고, 튜브 섹션에 의해 밸브 튜브에 고정된다. 밸브 플랩의 대응하는 형태 구조에 의해 밸브 플랩이 그것의 폐쇄 위치에서 탄성적인 씬월 튜브의 내벽에 밀봉 결합되고 튜브 횡단면을 기밀 방식으로 폐쇄하므로, 밸브 튜브와 밸브 플랩 사이에 별도의 밀봉을 필요로 하지 않을 수 있다.
본 발명은 청구항 제 1항의 전제부에 따른 가스 유동 제어를 위한 플랩 밸브에 관한 것이다.
도 1은 내연기관용 스로틀 플랩 조절 유닛의 측면도.
도 2는 도 1의 II-II 를 따른 단면도.
도 3은 스로틀 플랩에 의해 제어된 튜브 횡단면의 스로틀 플랩의 회전각에 따른 상대인 커버 면적의 그래프.
청구항 제 1항의 특징을 포함하는 본 발명에 따른 플랩 밸브는 특히 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 플라스틱으로 사출 성형될 때, 밸브 튜브와 씬월 튜브가 제조 기술적으로 저렴하게 제조 가능한 것이 장점이다. 따라서 사출 성형 기술에 의해 벽두께 및 일체형으로 형성된 씬월 튜브의 튜브 길이 변형이 가능하고, 그럼으로써 플랩 밸브의 밀봉에 필수적인 씬월 튜브의 탄성이 상기 씬월 튜브의 튜브 직경에 일치하는 것이 문제없이 가능하다. 탄성적인 씬월 튜브는 밸브 플랩의 폐쇄 상태에서 기밀 방식으로 밸브 플랩에 밀봉 결합되므로, 제조 정확성에 대한 고가의 제조비용 및 까다로운 조건 없이, 내연기관을 위한 조절 플랩, 특히 흡입 엔진을 위한 스로틀 밸브에 있는 것과 같은 고도의 밀봉 조건이 매우 양호하게 충족된다.
플랩 샤프트의 경사 위치에 의해 플랩 샤프트와 연결된 밸브 플랩의 평면 반대편에 일측으로는 밸브 튜브 내의 플랩 샤프트의 필수적인 통로가 씬월 튜브 외부로 위치하므로, 폐쇄 영역에 심각한 밀봉 문제가 발생하지 않고, 타측으로는 밸브 플랩의 폐쇄 및 최대 개방 위치 사이의 플랩 샤프트의 필수 회전각 범위가 커지기때문에, 보다 정확히 말하면 점차 커지는 세팅각에 의해 증가면서 플랩 밸브의 세팅에 보다 고도의 정밀함이 달성된다.
다른 청구항에 제시된 특징에 의해 청구항 제 1항에 제시된 플랩 밸브의 바람직한 개선과 실시예가 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라 밸브 튜브의 튜브 단부에 접속 칼라가 형성되고, 상기 칼라는 씬월 튜브를 방상방향의 간격을 가지고 둘러싸며, 씬월 튜브의 자유 단부를 지나 축방향으로 돌출한다. 이러한 구조적 특징에 의해 한편으로는 탄성적인 씬월 튜브를 밸브 튜브에 간단히 통합할 수 있고, 다른 한편으로는 사출 과정에서 밸브 튜브의 손쉬운 디모울드력이 보장된다. 특히 밸브 튜브와 씬월 튜브의 내경이 동일하게 형성되는 반면, 접속 칼라는 씬월 튜브의 외경에 비해 보다 큰 내경을 갖는다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 내연기관의 흡입관에서 유입 공기를 제어하기 위한 플랩 밸브를 사용하며, 밸브 플랩은 회전 액츄에이터에 의해 작동되는 스로틀 플랩을 형성하고, 소위 스로틀 플랩 접속 파이프로서 밸브 튜브는 스로틀 플랩 하우징에 통합된다. 밸브 및 스로틀 플랩 평면에 대해 플랩 샤프트의 축선을 세팅함으로써 통상적인 스로틀 플랩 조절기에서 플랩 샤프트의 통로에 의해 스로틀 플랩 접속 파이프에 발생하는 밀봉 문제가 해결된다; 왜냐하면 본 발명에 따른 플랩 밸브에서 플랩 샤프트의 대각선 배치에 의해 상기 샤프트가 밸브 튜브 및 스로틀 플랩 접속 파이프를 관통하기는 하지만, 플랩 밸브의 밀봉력을 제공하는 씬월 튜브는 관통하지 않기 때문이다. 밸브 튜브 및 스로틀 플랩 접속 파이프 내부의 통로는 문제없이 밀봉될 수 있다. 또한 플랩 샤프트가 스로틀 플랩의 평면에 대해 각을 이루어 배치됨으로써 스로틀 밸브의 폐쇄 범위에 가까운 소량의 도우징이 현저하게 개선되므로, 회전 액츄에이터의 동일한 기어 변속시 내연기관의 공회전 영역에서 특히 스로틀 플랩의 정밀한 제어와 그에 따른 유입 공기량이 달성된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예에 의해 하기에서 상세화 된다.
도 1에서는 측면도로, 그리고 도 2에서는 단면도로 도시된 스로틀 플랩 조절 유닛은 일반적인 플랩 밸브에 대한 특수한 실시예로 내연기관의 유입 공기 제어에 이용한다. 상기 유닛은 스로틀 플랩 접속 파이프로 표시된 내연기관의 흡입관의 흡입 파이프로 삽입된 밸브 튜브(11) 및 밸브 튜브(11)와 연결된 구동장치 하우징(12)을 구비하고, 상기 하우징 내부에 밸브 튜브(11)에 배치된 밸브 또는 스로틀 플랩의 조절을 위한 회전 액츄에이터(13)가 배치된다. 스로틀 플랩(14)은 회전 불가능하게 플랩 샤프트(15)와 연결되며, 따라서 플랩 샤프트(15)는 플랩 평면 또는 플랩면에 대해 예각을 이루어 세팅되고, 플랩 샤프트(15)의 축선(151)은 플랩 평면과 예각(γ)을 형성한다(도 2). 플랩 샤프트(15)는 밸브 튜브(11) 및 구동장치하우징(12)의 벽을 관통하는 통로(16)를 통해 슬라이딩 베어링(17)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 플랩 샤프트(15)의 자유 단부에 회전 액츄에이터(13)가 맞물리고, 상기 액츄에이터는 예컨대 변속 기어장치를 포함하는 전기 모터로 구현될 수 있다. 도 2에 도시되어 있듯이, 강성의 밸브 튜브(11)는 접속 칼라(18)에 의해 튜브 단부에 장착되고, 상기 칼라는 방사방향 외부로 옮겨져 정면으로 삽입된 링 그루우브에 밀봉링(19)을 수용한다. 접속 칼라(18)는 밸브 튜브(11)와 일체형으로 구현된다.
밸브 튜브(11)와 접속 칼라(18)의 접속 영역에 일시적 가요성 씬월 튜브(20)가 밸브 튜브(11)에 인접하여, 즉 상기 밸브 튜브와 일체형으로 형성된다. 상기 씬월 튜브(20)는 밸브 튜브(11)와 동일한 내경을 가지며, 씬월 튜브(20)의 외경에 비해 큰 내경을 갖는 접속 칼라(18)에 의해 방사방향의 간격을 두고 둘러싸여 있으며, 따라서 접속 칼라(18)는 씬월 튜브(20)의 자유 단부를 지나 축방향으로 돌출한다. 벽 두께와 씬월 튜브(20)의 축방향 길이는 스로틀 플랩(14)에 의해 어느 정도까지 변형될 수 있기 위해 씬월 튜브(20)가 충분한 탄성을 가지도록 씬월 튜브(20)의 튜브 직경에 매칭된다. 씬월 튜브(20)를 포함하는 밸브 튜브(11)는 특히 플라스틱사출 성형 방식으로 제조된다. 금속으로의 제조도 가능하다.
원형의 스로틀 플랩(14)은 씬월 튜브(20)의 내경과 동일한 외경을 갖는다. 특히 스로틀 플랩(14)의 외경은 씬월 튜브(20)의 내경에 비해 약간 크다. 도 2에 도시된 스로틀 플랩(14)의 폐쇄 위치에서 탄성적인 씬월 튜브(20)는 그 내벽에 의해 완전한 기밀 방식으로 원형의 스로틀 플랩(14)의 외부 윤곽선에서 밀봉 결합한다.
스로틀 플랩(14)의 폐쇄 위치에서 스로틀 플랩(14)의 평면 법선이 밸브 튜브(11) 및 씬월 튜브(20)의 축선(21)과 동일선상에 있거나 스로틀 플랩(14)의 초과 크기에 따라 축선(21)과 예각을 형성한다.
플랩 샤프트(15)가 스로틀 플랩(14)에 대해 각을 이루어 세팅됨으로써 스로틀 플랩 조절 유닛의 소량 도우징력이 거의 폐쇄된 스로틀 플랩(14) 영역에서 개선되므로, 내연기관의 공회전 영역에서 스로틀 플랩 조절 유닛의 매우 정밀한 제어가 달성된다. 자세한 설명을 위해 도 3에 스로틀 플랩(14)의 상대 커버 면적이 스로틀 플랩의 회전각(α)의 함수로 도시된다. 따라서 상대 커버 면적은 튜브 횡단면에 투영된 플랩면 Aα과 튜브 횡단면 또는 씬월 튜브(20)의 내부 튜브면 AR의 비율로부터 이루어진다. 상기 상대 커버 면적은 스로틀 플랩(14)에 대한 플랩 샤프트(15)의 세팅각(γ)에 달려 있으며, 상기 각은 곡선a 에서 0°, 곡선b 에서 20°, 곡선c 에서 45°가 된다. 곡선a 에서 처럼 튜브 횡단면의 동일한 개구를 유지하기 위해서, 스로틀 플랩(14)의 폐쇄 영역( Aα/AR=1)에 거의 근접하여 곡선c 에서 스로틀 플랩(14)에 더욱 큰 회전각(α)이 세팅될 필요가 있음을 알 수 있다. 따라서 곡선a 는 플랩 샤프트(15)와 스로틀 플랩(14)의 일반적인 관계에 해당하고, 상기 관계에서 플랩 샤프트(15)는 플랩면에 대해 평행하게 배치된다.
도 3의 그래프에서 곡선a,b,c 는 초함수를 충족한다.

Claims (9)

  1. 가스 유동을 안내하는 밸브 튜브(11)와 밸브 튜브(11)에 배치된, 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에 선회 가능한 밸브 플랩(14)을 포함하며, 상기 밸브 플랩은 회전 가능한 플랩 샤프트(15)상에 회전 불가능하게 고정되고, 밸브 튜브(11)의 내부 횡단면을 밸브 플랩의 폐쇄 위치에서 커버하고, 개방 위치에서는 최대로 개방하는 가스 유동의 제어를 위한 플랩 밸브에 있어서,
    상기 플랩 샤프트(15)가 밸브 플랩 평면에 대해 예각(γ)만큼 기울어져 세팅되며, 밸브 튜브(11)내부에 통합된 밸브 플랩(14)을 상기 플랩이 폐쇄 위치에서 엣지측으로 탄성적으로 둘러싸는 씬월 튜브(20)는 밸브 튜브(11)에 인접하여 상기 밸브 튜브와 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 플랩 밸브.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 밸브 튜브(11)의 튜브 단부에 접속 칼라(18)가 형성되고, 상기 칼라는 씬월 튜브(20)를 방사방향의 간격을 두고 둘러싸며, 씬월 튜브(20)의 자유 단부를 지나 축방향으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 플랩 밸브.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 밸브 튜브(11) 및 씬월 튜브(20)의 내경이 동일하게 설정되고, 접속 칼라(18)는 씬월 튜브의 외경에 비해 보다 큰 내경을 갖는 것을 특징으로 하는 플랩 밸브.
  4. 제 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 씬월 튜브(20)의 두께 및 축방향 길이가 상기 씬월 튜브(20)가 미세한 변형 가능성을 위해 충분한 탄성을 가지도록 튜브직경에 매칭되는 것을 특징으로 하는 플랩 밸브.
  5. 제 1항 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 튜브(11) 및 씬월 튜브(20)가 플라스틱으로 제조되는 것을 특징으로 하는 플랩 밸브.
  6. 제 1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 씬월 튜브(20)가 원형의 내부 횡단면을, 원형의 밸브 플랩(14)은 씬월 튜브(20)의 내부 직경에 대해 동일하거나 약간 초과하는 보다 큰 외경을 갖는 것을 특징으로 하는 플랩 밸브.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 밸브 플랩(14)이 밸브 플랩의 폐쇄 위치에서 밸브 플랩(14)의 평면 법선이 씬월 튜브(20)의 튜브 축선과 동일선상에 있거나, 상기 축선과 예각을 형성하도록 밸브 튜부(10)내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 플랩 밸브.
  8. 제 1항 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플랩 샤프트(15)가 밸브 튜브(11) 내부에 회전 가능하도록 지지되는 것을 특징으로 하는 플랩 밸브.
  9. 제 1항 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서, 통합된 씬월 튜브(20)를 포함하는상기 밸브 튜브(11)는 내연기관의 흡입관에 장착을 위해 매칭되는 스로틀 플랩 접속 파이프를, 밸브 플랩은 스로틀 플랩을 형성함으로써, 내연기관의 유입 공기 제어를 위한 플랩 밸브의 사용을 특징으로 하는 플랩 밸브.
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