KR20140053360A

KR20140053360A - 가동 플랩을 구비하는 유체 순환 밸브

Info

Publication number: KR20140053360A
Application number: KR1020147007490A
Authority: KR
Inventors: 그레고리 오드부르; 세바스티앙 오드놋
Original assignee: 발레오 시스템므 드 꽁트롤르 모뙤르
Priority date: 2011-08-25
Filing date: 2012-08-14
Publication date: 2014-05-07
Also published as: WO2013026979A1; FR2979408A1; FR2979408B1; EP2748497A1; EP2748497B1

Abstract

본 발명은 유체 순환 밸브(1)로서, 상기 유체를 위한 관통 채널(3)을 포함하는 본체(2); 상기 관통 채널을 실링(sealing)하고 지지 안내부(5)를 갖는 가동 프랩(4); 본체에 장착되고 플랩의 지지 안내부가 회전 가능하게 연결되는 회전식 구동 샤프트(6); 및 본체와 회전식 구동 샤프트 사이에 배치되는 베어링(7)을 포함하고, 상기 샤프트와 본체는 서로에 대해 축방향으로 로킹되는 것인 유체 순환 밸브에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 회전식 구동 샤프트의 축방향 로킹은 플랩(4)의 지지 안내부(5)와 베어링(7)들 중 적어도 하나의 맞물림에 의해 직접 얻어지며, 상기 베어링(들)(7)은 지지 안내부(5)와 접촉 배치된다.

Description

가동 플랩을 구비하는 유체 순환 밸브{FLUID-CIRCULATION VALVE HAVING A MOBILE FLAP}

본 발명은 차량의 휘발류 또는 디젤 내연 기관에 설치하기 위한, 가동 플랩을 구비하는 타입의 유체 순환 밸브에 관한 것이다.

보다 구체적으로 그러나 제한하는 것은 아니지만, 본 발명의 대상인 밸브는, 특히 배기 가스의 일부를 흡기 라인으로 재지향시키는 것에 의해 질소산화물(NOx)을 처리하는 것을 목적으로 디젤 엔진의 배기 라인에 마련될 수 있고, 통상적으로 "EGR 밸브"로 칭한다. 또는, 상기 밸브는 또한 엔진 흡기 라인에서 상류측에 마련될 수 있고, 이에 의해 엔진 흡기 라인 내로의 공기의 흡기를 제어할 수 있다. 본 발명의 테두리로부터 벗어나는 일 없이 엔진 또는 (가스상 또는 액체) 유체 순환이 이루어지는 다른 설비에서의 밸브의 다른 어플리케이션이 고려될 수 있다.

유체의 유량을 조정할 수 있는 밸브로서,

- 상기 유체를 위한 관통 채널을 포함하는 본체,

- 상기 관통 채널을 실링(sealing)하고 지지 안내부를 갖는 가동 플랩,

- 관통 채널에 대해 직각으로 본체에 장착되고, 가동 플랩의 지지 안내부가 회전식으로 연결되는 회전식 구동 샤프트,

- 저마찰계수를 갖는 재료로 이루어지고 본체와 회전식 구동 샤프트 사이에 배치되는 베어링, 및

- 회전식 구동 샤프트와 본체 사이의 축방향 로킹

을 포함하는 밸브가 알려져 있다.

이에 따라, 샤프트의 회전 구동은, 플랩에 대해 주어진 각도 위치에 따라 밸브의 관통 채널에서 순환하는 유체의 유량을 조정 가능하게 하고, EGR 밸브의 경우에 배기 가스의 일부를 분리하여 현재 엔진 속도에 따라 엔진 흡기 라인으로 재지향시킬 수 있다.

회전식 구동 샤프트의 축방향 로킹은, 베어링의 배치에 후속하여 본체와 회전식 구동 샤프트에 형성된 홈 내에 도입되는 U자 형상 와셔에 의해, 그렇지 않으면 본체와 본체의 수용 구멍에 수납되고, 샤프트를 지지하는 볼 베어링의 피팅에 의해 보장된다.

그러나, 이러한 축방향 로킹 구성은, 특히 EGR 밸브에서와 같이 플랩이 매우 빈번히 사용되는 밸브의 경우에 결함을 나타낸다. 사실상, 관련 엔진 속도에서의 반복되고 유지되는 밸브의 작동으로 인해, 사용 시에 홈 지점에서 U자 형상 와셔와 샤프트 간의 마모가 발생하며, 이에 따라 플랩과 관통 채널 간의 바람직하지 않은 접촉을 야기하는 축방향 유극뿐만 아니라 와셔 상에서의 샤프트의 회전 시의 빡빡한 지점이 발생한다.

더욱이, 볼 베어링 해결책은 그에 관한 한 복잡한 설치 공구 작업을 요구하고 상당한 비용을 수반한다.

본 발명의 목적은 이들 결점을 해결하는 것으로, 축방향 로킹 구성이 사용 시에 특히 본체, 베어링 및 플랩 지지 샤프트 베어링 사이에서의 밸브의 작동 신뢰성을 보장하는 유체 순환 밸브에 관한 것이다.

이러한 목적으로, 앞서 규정한 바와 같은 유체 순환 밸브는, 본 발명에 따르면 샤프트의 축방향 로킹이 베어링 중 적어도 하나와 플랩의 지지 안내부 간의 협동에 의해 직접 얻어지고, 베어링 또는 베어링들이 지지 안내부와 축방향 접촉하게 된다는 사실에 의해 주목할만하다.

이에 따라, 본 발명에 의해, 구동 샤프트(그리고 이에 따라 실링 플랩)의 회전을 허용할뿐만 아니라, 베어링 또는 베어링들 그 자체가 플랩의 지지 안내부와 접촉하는 그 구성에 의해 샤프트를 위한 축방향 접합부(abutment)로서의 역할을 한다. 또한, 이들 베어링은 마찰이 낮은 재료로 형성되기 때문에, 밸브의 작동 시에 마찰이 발생하지 않아, 빡빡한 지점과 축방향 유극의 발생을 제거한다. 그 결과, 밸브의 제조는 와셔의 제거 및 와셔를 수용하는 홈의 제거 또는 볼 베어링의 제거 및 관련 설치 공구 작업의 제거를 통해 단순화되며, 이는 밸브의 신뢰성을 증가시키는 한편, 제조비를 저감하는 것을 가능하게 한다.

이에 따라, 샤프트의 축방향 로킹이 샤프트와 베어링 간의 협동에 의해 얻어지는 미국 출원 제2008/237521호의 교시와 대조적으로, 그리고 샤프트의 축방향 로킹이 플랩에 의한 스터브 본(stub borne)과 채널의 벽 간의 협동을 통해 달성되는 독일 출원 제10 2004 032 856호와 대조적으로, 샤프트의 축방향 로킹은 베어링 중 적어도 하나와 샤프트 이외의 플랩을 형성하는 부품, 즉 안내 지지부 간의 협동에 의해 얻어진다.

바람직하게는, 샤프트의 축방향 로킹은 베어링과 플랩의 지지 안내부 간의 협동에 의해 직접 얻어지며, 상기 베어링들은 샤프트를 축방향으로 제위치에 고정시키는 것에 의해 상기 샤프트에 연결되는 지지 안내부의 어느 한 측면 상에 각각 위치된다.

최적 축방향 로킹을 보장하기 위해, 2개의 베어링을 분리하는 거리는 기능상 유극의 공차 이내이고, 샤프트가 통과하는 플랩의 지지 안내부의 횡방향 대향 페이스를 분리하는 길이와 실질적으로 동일하다.

유리하게는, 본체의 대향 구멍, 특히 정반대측의 구멍 각각에서 상기 채널에 수직하게 수납되는 베어링은 본체의 채널을 획정하는 측벽을 넘어 연장되어 상기 채널 내로 돌출한다. 이에 따라, 지지 안내부는 채널 내에 유지되고, 구멍으로부터 그리고 측벽으로부터 거리를 둔다.

바람직하게는, 베어링은 본체의 관련 구멍에 억지끼워맞춤(tight fit)에 의해 장착되고, 이는 베어링이 본체 내에서 전체적으로 고정되는 것을 보장한다.

그러한 밸브에서, 실링 플랩은 지지 링이 주위에 장착되는 샤프트의 회전축과 평행하게 오프셋되어 있다.

예컨대, 지지 안내부는 플랩으로부터 형성되고 회전식 구동 샤프트가 통과하는 적어도 하나의 캡에 의해 형성될 수 있다.

그러나, 지지 안내부는 또한 서로 이격되고 회전식 구동 샤프트가 통과하는 2개의 캡에 의해 형성될 수도 있다.

특정 실시예에서, 플랩의 지지 안내부는 용접에 의해 회전식 구동 샤프트에 부착되고, 이것은 특히 구동 샤프트와 지지 안내부를 구비하는 플랩이 동일한 재료로 제조된 경우에 추천된다.

그러나, 다른 실시예에서는 플랩이 예컨대 플라스틱 재료로 형성되고 샤프트가 금속으로 형성될 때, 플랩의 지지 안내부는 샤프트에 용접되거나 연결 요소에 의해 샤프트에 체결되고 플랩의 지지 안내부 내부에 오버몰딩되거나 끼워지는 인서트 형성부를 통해 샤프트 상에 장착된다.

특정 실시예에서, 상기 샤프트는, 서로 이격되고 각각의 정렬된 베어링 및 이 베어링과 접촉하는 지지 안내부의 각각의 캡에 장착되는 2개의 별개의 샤프트 부분을 포함할 수 있다. 이러한 샤프트의 2개의 부분 형성은 채널의 중앙 부분을 비워두고, 이에 따라 유체를 위한 보어를 증대시키는 것을 가능하게 한다.

비제한적인 예로서, 베어링은 스테인레스강 또는 니켈산(cupro-nickel) 및 청동 타입의 구리 합금으로 제조된다.

첨부도면은 본 발명을 구현할 수 있는 방법에 관한 명확한 이해를 제공할 것이다. 이들 도면에서, 동일한 참조부호는 유사한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명에 따른, 밸브의 회전식 구동 샤프트의 축방향 로킹이 이루어지는 가동 플랩을 구비하는 유체 순환 밸브의 예시적인 일실시예의 종단면도이다.
도 2는 밸브의 회전식 구동 샤프트의 축방향 로킹 및 샤프트 상의 플랩의 장착을 확대 부분 사시도로 보여준다.
도 3은 샤프트에 관한 다른 예시적인 실시예에 따른, 회전식 구동 샤프트를 관통하는 밸브의 횡단면도이다.

도 1에 제시된 유체 순환 밸브(1)는, 예컨대 미리 회수되는 것을 목적으로 하는 엔진에서 나온 배기 가스를 재순환시키는 밸브이다.

구조적으로, 유체 순환 밸브(1)는 통상, 내부에 종방향 채널(3)이 형성되고, 커플링을 통해 엔진 배기 라인의 바이패스에 장착되도록 되어 이 바이패스에서 순환하는 배기 가스의 일부가 채널을 통과하고 엔진에 의해 다시 연소되도록 흡기 라인으로 전환되도록 하는 본체(2)를 포함한다. 커플링, 배기 라인 및 흡기 라인은 도시하지 않는데, 그 이유는 이들은 그 자체로 잘 알려져 있으며 본 발명의 일부를 형성하는 것이 아니기 때문이다.

유체 순환 밸브의 본체(2)는 지지 안내부(5)를 구비하는 채널(3)의 가동 플랩(4), 지지 안내부(5)를 매개로 플랩을 작동시키는 회전식 구동 샤프트(6) 및 그 구조축(A)에 대한 샤프트의 각도 이동을 위한 베어링(7)을 수용한다.

보다 구체적으로, 2개의 정렬 보어 구멍(8)이 본체(2)에서 원형 단면의 종방향 채널(3)에 대해 직각으로 그리고 이 채널의 정반대측에 형성되며, 이 경우에 유체 순환 밸브의 본체(2)에 대해 제위치에 고정되도록 보어 구멍(8)에 압력끼워맞춤되는 베어링(7)을 각각 수용한다. 이러한 고정식 베어링(7)은 적절한 자가 윤활 특성 및 내부식성을 갖는 것을 보장하는 재료로 제조되어, 수명이 증가된다. 이러한 목적으로, 베어링은 구리 합금 및 니켈 합금이나 주석 합금, 또는 스테인리스강 합금으로 형성될 수 있다.

본체(2)의 원형 구멍(8)에 동축으로 장착되는, 이와 달리 동일한 2개의 베어링(7)은 구동 샤프트(6)를 수용하고, 이에 따라 구동 샤프트(6)는 고정 베어링 내에서 축(A)을 중심으로 피봇한다. 도 1에 관하여 바닥 단부로 칭하는 샤프트(6)의 단부들 중 일단부(9)는 대응하는 베어링에 체결되는 한편, 다른 상부 단부(10)는 대응하는 베어링을 통과하여 샤프트(6)의 작동 드라이브(11)에 연결되도록 밸브(1)의 본체 외부로 돌출하는데, 작동 드라이브는 도 1에 도시한 바와 같은 전동 기어링 메커니즘 또는 샤프트의 단부에 직접 부착되는 모터이다.

구동 샤프트(6)는 실링 플랩(4)의 지지 안내부(5)와 함께 회전하도록 연결되고, 이는 지지 안내부가 2개의 극단 위치에서 회전 가능하게 하는데, 2개의 극단 위치 중 하나는 유체가 통과하게 하는 완전 개방 위치(가스의 순환 방향으로 놓인 플랩 평면)이고, 2개의 극단 위치 중 나머지 하나는 유체의 순환을 로킹하는, 채널의 측벽(16)에 형성된 베어링면(또는 어깨부)(15)에 지지되는 시일(14)에 대해 폐쇄된 위치(가스의 순환 방향에 대해 직각의 플랩 평면, 도 1 참고)이다.

구동 샤프트에 연결된 지지 안내부(5)는, 구동 샤프트(6)가 수용되고 특히 몰딩 제조에 의해 플랩 자체에 포함되는 환형 또는 그와 유사한 하나 이상의 캡(18) 형태를 취한다. 지지 안내부(5)를 구비하는 플랩(4)은, 예컨대 금속 또는 적절한 플라스틱 재료로 형성된다.

도 1 및 도 2에서 볼 수 있다시피, 지지 안내부(5)는, 이 예에서는 구동 샤프트(6)가 2개의 캡을 연속하여 통과하도록 서로 이격되고 플랩으로부터 형성된 2개의 동축 캡(18)으로 이루진다.

플랩(4)에 있는 캡(18)과 구동 샤프트(6)의 회전식 연결부는 상이한 방식으로 형성될 수 있다.

플랩의 재료와 샤프트의 재료가 동일하면, 예컨대 금속으로 형성되면, 용접 공정이 수행될 수 있다. 상이한 속성이면, 예컨대 플랩이 플라스틱 재료로 형성되고 샤프트가 금속으로 형성되면, 인서트 형성 환형 중간 부분(19)이 오버몰딩에 의해 또는 끼워맞춤에 의해 캡(18) 내부에 장착될 수 있고, 구동 샤프트(6)는 도 2에 도시한 바와 같이 환형 중간 부분(19)으로 안내된 다음에 환형 중간 부분과 용접된다. 표준 체결 요소(나사, 핀 등)에 의해 캡 또는 인서트 부분을 샤프트에 체결하는 것을 고려하는 것도 또한 가능하다.

구동 샤프트(6)의 축방향 정지는 그에 관한 한 본 발명에 따르면, 이전에 설명한 마모 문제를 회피하기 위해 기능상 유극의 공차 내에서 베어링(7)을 플랩(4)에 있는 지지 안내부(5)의 캡(18)과 접촉하도록 축방향으로 배치하는 것으로 이루어진다.

이를 위해, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 베어링(7)은 밸브의 종방향 채널(3)을 획정하는 측벽(16)으로부터 약간 돌출되도록 하는 방식으로 수용 구멍(8)에 수납된다. 또한, 2개의 베어링(7)의 대면하는 횡방향 페이스(20)를 분리하는 축방향 거리(D)로부터, 캡(18)의 외측 횡방향 페이스(21) 사이의 길이가 결정되며, 이것은 캡이 베어링(7) 사이에 맞물리는 것을 가능하게 한다. 고온 배기 가스와 접촉하는 밸브의 열팽창을 고려하여, 베어링(7)과 플랩의 지지 안내부(5) 사이에 수백, 심지어는 수십 밀리미터의 기능상 간극이 필수적일 수 있다.

이에 따라, 실링 플랩(4)에 의한 구동 샤프트(6)의 축방향 로킹이 고정 베어링(7)에 의해 직접 얻어지고, 베어링은 유리하게는 그 고유한 자가 윤활성에 의해, 샤프트의 반복되는 구동으로 인해 플랩의 지지 안내부(5)가 회전할 때에 지지 안내부(5)를 형성하는 캡의 임의의 마모를 방지한다. 유체 순환 밸브(1)의 구동 샤프트(6)의 그러한 축방향 로킹은 이전 실시예로 나타낸 마찰 및 마모 문제를 상당히 제한한다.

더욱이, 유체 순환 밸브(1)의 실링 플랩(4)은 샤프트의 회전축(A)에 대해 오프셋되어 있다는 점을 유념해야 할 것이다. 유체 순환 밸브의 폐쇄 위치에서의 채널의 시일에 의한 시일 기밀성을 보장하는 플랩 자체와 병진 이동을 정지시키는 안내 캡은 이에 따라 동일 평면에 있지 않다.

도 3을 비교하면, 구동 샤프트(6)의 다른 실시예가 제시된다. 도 3에서, 구동 샤프트(6)는 2개의 부분이며, 유체 순환 밸브의 본체(2)와 플랩(4)에 있는 지지 안내부(5)의 대응하는 캡(18)에 수납되는, 2개의 베어링(7)에 각각 체결되는 2개의 동축 반부 샤프트(6A, 6B)로 이루어진다. 지지 안내부는 2개의 반부 샤프트 간의 연결을 보장하고, 지지 안내부가 베어링에 의해 축방향으로 제위치에 유지되는 것을 보장한다. 도면에서 볼 수 있다시피, 그러한 실시예는 구동 샤프트(6)의 중앙 부분의 제거에 의해 채널(3)을 관통하는 가스용 보어를 증대시키는 것을 가능하게 한다.

본 발명은 설명한 예들로 한정되지 않는다.

Claims

유체 순환 밸브로서,
- 상기 유체를 위한 관통 채널(3)을 포함하는 본체(2),
- 상기 관통 채널을 실링(sealing)하고, 지지 안내부(5)를 갖는 가동 플랩(4),
- 본체에 장착되고, 플랩의 지지 안내부가 회전식으로 연결되는 회전식 구동 샤프트(6),
- 본체와 회전식 구동 샤프트 사이에 배치되는 베어링(7), 및
- 회전식 구동 샤프트와 본체 사이의 축방향 로킹
을 포함하고, 상기 회전식 구동 샤프트의 축방향 로킹은 베어링(7) 중 적어도 하나와 플랩(4)의 지지 안내부(5) 간의 협동에 의해 직접 얻어지며, 상기 베어링 또는 베어링(7)들은 지지 안내부(5)와 축방향 접촉하게 되는 타입의 유체 순환 밸브.
제1항에 있어서, 상기 회전식 구동 샤프트의 축방향 로킹은 베어링(7)과 플랩(4)의 지지 안내부(5) 간의 협동에 의해 직접 얻어지며, 상기 베어링(7)은 회전식 구동 샤프트를 축방향으로 제위치에 고정시키는 것에 의해 상기 회전식 축방향 샤프트(6)에 연결된 지지 안내부(5)의 양측부에 각각 위치되는 것인 유체 순환 밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서, 2개의 베어링(7)을 분리하는 거리(D)는 기능상 유극의 공차 이내이고, 상기 회전식 구동 샤프트가 안내되는 플랩의 지지 안내부의 대향 횡방향 페이스를 분리하는 거리와 실질적으로 동일한 것인 유체 순환 밸브.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 본체의 각각의 대향 구멍(8)에서 통로에 대해 직각으로 수용되는 베어링(7)은 본체(2)의 관통 채널(3)을 형성하는 측벽(16)을 넘어 연장되어 상기 관통 채널 내부로 돌출하는 것인 유체 순환 밸브.
제4항에 있어서, 베어링(7)은 억지끼워맞춤(tight fit)에 의해 본체의 관련 구멍(8)에 장착되는 것인 유체 순환 밸브.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 지지 안내부(5)는 플랩의 일부를 형성하는 것인 유체 순환 밸브.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 안내부(5)는 플랩(4)으로부터 형성되고 회전식 구동 샤프트(6)가 통과하는 적어도 하나의 캡(18)에 의해 형성되는 것인 유체 순환 밸브.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 지지 안내부(5)는 서로 이격되고 회전식 구동 샤프트(6)가 통과하는 2개의 캡(18)에 의해 형성되는 것인 유체 순환 밸브.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 플랩의 지지 안내부(5)는 용접에 의해 회전식 구동 샤프트(6)에 부착되는 것인 유체 순환 밸브.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 플랩(4)의 지지 안내부(5)는, 회전식 구동 샤프트에 용접되거나 연결 요소에 의해 회전식 구동 샤프트에 체결되고 플랩의 지지 안내부(5) 내에 오버몰딩되거나 끼워지는 인서트 형성부(19)를 통해 회전식 구동 샤프트(6)에 장착되는 것인 유체 순환 밸브.
제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전식 구동 샤프트(6)는, 서로 이격되고 각각의 정렬된 베어링(7)에 그리고 베어링과 접촉하는 지지 안내부의 각각의 캡(18)에 장착되는 2개의 별개의 샤프트 부분(6A, 6B)을 포함하는 것인 유체 순환 밸브.