KR20150010984A - 유체 순환 밸브 - Google Patents

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KR20150010984A
KR20150010984A KR1020147034958A KR20147034958A KR20150010984A KR 20150010984 A KR20150010984 A KR 20150010984A KR 1020147034958 A KR1020147034958 A KR 1020147034958A KR 20147034958 A KR20147034958 A KR 20147034958A KR 20150010984 A KR20150010984 A KR 20150010984A
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circulation valve
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KR1020147034958A
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마티유 랄르망
프랑크 지라르동
패트릭 리브라쥬르
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발레오 시스템므 드 꽁트롤르 모뙤르
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Abstract

본 발명은, 유체가 통과할 수 있는 바디(2)와, 상기 바디에서 유체의 흐름 방향에 직렬로 배치되고 상기 바디(2)에 대하여 회전함으로써 여러 각위치들을 각각 점유할 수 있는 제 1 차단 수단(3) 및 제 2 차단 수단(3')을 포함하는 유체 순환 밸브에 관한 것으로, 상기 밸브는 또한 상기 제 1 차단 수단(3) 및 제 2 차단 수단(3')이 동일한 작동 모터로 구동되는 것을 허용하는 구동 트레인(drive train)을 더 포함하며, 상기 밸브는, - 제 1 차단 수단(3)의 제 1 각도 범위에 있어서, 상기 밸브의 제 1 배출구(40)에서 유체를 계량하고, 상기 제 2 차단 수단(3')은 상기 제 1 배출구(40)가 넓게 개방된 위치에 있는 것, 그리고 - 상기 제 1 차단 수단(3)의 제 2 각도 범위에 있어서, 제 2 배출구(42)에서 유체를 계량하며, 상기 제 2 차단 수단(3')은 제 2 배출구(42)가 넓게 개방된 제 2 위치에 있는 것을 허용하도록 구성된다.

Description

유체 순환 밸브{FLUID CIRCULATION VALVE}
본 발명은 유체 순환 밸브, 배타적인 것은 아니지만, 보다 구체적으로는 차량, 특히 가솔린 동력 자동차 또는 디젤 동력 자동차의 내연 기관과 연관된 유체 순환 시스템에 장착하기 위한 유체 순환 밸브에 관한 것이다.
이러한 밸브는 다양한 기능을 가질 수 있으며, 예를 들어 디젤 터보 과급 엔진에 장착되어 엔진 흡기관에 공급되는 공기량을 계량하거나 배기 파이프에서 순환하는 배기 가스의 일부를 전환하여 특히 질소 산화물의 처리 목적으로 흡기관을 향하도록 하는 데 사용될 수 있다. 본 발명자는 재순환 배기 가스를 참조한다. 따라서, 본 발명에 따른 밸브는 특히 가스 순환을 허용하는 밸브에 관한 것이다.
재순환 배기 가스 회로에서, 배기가스의 온도의 감소를 허용하는 소위 재순환 배기 가스 냉각기라 불리우는 열교환기를 사용하는 것이 알려져 있다. 그러나, 어떤 작동 상황에서는 배기가스를 냉각시킬 필요가 없다. 이때에는 열 교환기를 통과하지 않고, 엔진의 흡기관을 향해 배기 가스를 순환시킬 수 있는 것이 유용하다. 이를 위해, 재순환 배기 가스 회로는 열교환기가 장착된 냉각 경로와, 그 냉각 경로를 우회하는 비냉각 경로를 포함한다.
따라서 재순환 배기 가스의 양의 측정을 허용하는 제 1 밸브와, 냉각 경로 또는 비냉각 경로를 향해 배기 가스의 유도를 허용하는 제 2 밸브를 포함하는 재순환 배기 가스 회로가 알려져 있다. 그러한 회로들은 두 개의 별도의 밸브를 필요로 하는 점에서 단점을 갖는 것이 명백하다.
비슷한 상황이 엔진 흡기관에서 발견된다. 실제로 여기서는 과급 공기 냉각기를 사용하는 것으로 알려져 있다. 그러나, 어떤 작동 상황에서는, 흡기 가스를 냉각할 필요가 없다. 그때에는 냉각기를 경유하지 않고 흡기 가스를 엔진을 향해 순환시킬 수 있도록 하는 것이 유용하다. 이를 위해, 흡기 가스 회로는 과급 공기 냉각기가 장착된 냉각 경로 및 냉각 경로를 우회하는 비냉각 경로를 포함한다.
냉각 경로로의 흡기 가스의 양의 측정을 허용하는 제 1 밸브와, 비냉각 경로로의 흡기 가스의 양을 측정을 허용하는 제 2 밸브를 포함하는 엔진용 공기 공급 회로도 공지되어 있다. 그러한 회로들은 역시 두 개의 별도의 밸브를 필요로 한다는 점에서 단점을 갖는 것이 명백하다.
본 발명의 목적은, 전술한 단점을 해결하는 유체 순환 밸브를 제공하는 것이다.
본 발명은 이러한 단점을 해결하기 위한 것으로, 유체가 통과할 수 있는 바디와, 상기 바디에서 유체의 흐름 방향에 직렬로 배열되고 상기 바디에 대하여 회전함으로써 여러 각위치들을 각각 점유할 수 있는 제 1 차단 수단 및 제 2 차단 수단을 포함하며, 상기 제 1 차단 수단 및 제 2 차단 수단을 동일한 작동 모터로 구동하는 것을 허용하는 동적 체인을 또한 포함하는 유체 순환 밸브를 제공하며, 상기 유체 순환 밸브는 아래와 같이 구성된다.
- 제 1 차단 수단의 제 1 각도 범위에 있어서, 상기 밸브의 제 1 배출구에서 유체를 계량하고, 상기 제 2 차단 수단은 상기 제 1 배출구가 완전히 개방된 위치에 있으며,
- 상기 제 1 차단 수단의 제 2 각도 범위에 있어서, 상기 밸브의 제 2 배출구에서 유체를 계량하며, 상기 제 2 차단 수단은 제 2 배출구가 완전히 개방된 제 2 위치에 있다.
그러므로, 요구되는 계량 기능과 정향 기능 모두를 충족하는 하나의 동일한 요소가 제공된다. 그러한 밸브 구성은 특히 상기 바디, 상기 제 1 차단 수단 및 제 2 차단 수단, 그리고 동적 체인의 복합 구성의 결과이다.
함께 또는 개별적으로 고려될 수 있는 본 발명의 여러 실시예들에 따라,
- 상기 밸브는 또한 상기 제 1 차단 수단의 제 3 각도 범위 및/또는 제 4 각도 범위에 대해 밸브의 흡기 통로의 폐쇄를 허용하도록 구성되며,
- 상기 제 3 각도 범위 및 제 4 각도 범위는 제 1 각도 범위 및 제 2 각도 범위와 교대로 나타나고,
- 상기 바디는 제 1 차단 수단용 제 1 하우징과 제 2 차단 수단용 제 2 하우징을 포함하며, 상기 제 1 배출 통로 및 제 2 배출 통로는 상기 제 2 하우징으로 특히 축방향으로 개방되며,
- 상기 흡기 통로는 제 1 하우징으로 특히 반경방향으로 개방되며,
- 상기 바디는 제 1 하우징 및 제 2 하우징을 특히 반경방향으로 유체 연결하기 위한, 중간 통로로 불리어지는 통로를 포함한다.
유리하게는, 상기 동적 체인, 상기 바디 및 상기 제 1 차단 수단 및/또는 제 2 차단 수단은 상기 제 1 차단 수단 및/또는 제 2 차단 수단이 360° 보다 더 크게 회전하는 것을 허용하도록 구성된다.
상기 동적 체인과 마찬가지로, 상기 바디와 상기 제 1 차단 수단 및/또는 제 2 차단 수단은 상기 제 1 차단 수단 및/또는 제 2 차단 수단이 양방향으로 회전하는 것을 허용하도록 구성된다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 제 1 차단 수단 및/또는 제 2 차단 수단 각각은, 제 1 하우징 및/또는 제 2 하우징 각각에 대해 경사진 평면에 배치되고 적어도 하나의 각위치에서 제 1 차단 수단 및/또는 제 2 차단 수단과 먼저, 그리고 두번째로 바디와의 사이에 시일(seal)된 접촉을 보장하도록 주변 기준선(generatrix)을 통하여 대응하는 하우징의 측벽과 협동하는 적어도 하나의 차단부를 포함한다.
따라서, 제2의 테이퍼 에지들을 이용하지 않고도 플랩의 전체 주변에 걸쳐 시일이 얻어질 수 있다. 상기 차단부는 또한 360°회전할 수 있으며, 하우징 측벽과 차단부의 경사에 의해 주어진 하우징 측벽과의 연속적 접촉 덕분에 차단부가 어느 방향으로 회전하더라도 시일이 보장된다. 또한, 밸브 구조에 따라, 몇몇의 폐쇄 위치들, 예를 들어 플랩에 의해 전체 주변부에 걸쳐 시일된 180°만큼 이격된 두 폐쇄 위치들을 제공할 수 있다.
제 1 차단 수단 및/또는 제 2 차단 수단의 경사진 부분은 예를 들어 회전 디스크와 같은 형상으로 되어 있으며, 그 주변 에지는 원통형-원통형 접촉을 보장하도록 대응하는 하우징의 측벽과의 접촉을 위한 기준선을 구성한다.
따라서, 원통형 하우징의 회전축을 따라 경사진 회전 디스크의 돌출부는 원형이며, 상기 디스크는 대응된 부분을 갖는 측벽과 완전하게 협동한다. 상기 경사진 차단부의 제조의 간편함이 주목되며, 또한 위에서 설명한 바와 같이 디스크가 폐쇄된 위치에 있을 때 누출을 방지할 수 있다.
상기 경사진 차단부는 바디의 대응하는 하우징의 축과 사실상 45°의 각도를 형성할 수 있다.
상기 제 1 차단 수단 및/제 2 차단 수단은, 상기 경사진 부분의 중심을 통과하여 지나며 대응하는 하우징의 축에 배치되고 경사진 부분을 회전 구동하기 위해 경사진 부분에 연결되는, 예를 들어 제어 로드를 포함한다. 상기 제어 로드는 따라서 단부에서 디스크를 단순히 지탱하며, 차단 수단의 이러한 실시예는 정렬 불량과 관련된 간섭 및 누설의 위험과 조립의 어려움을 초래하고 플랩을 따라 항상 연장되는 축을 필요로 하지 않는다.
실제로, 상기 플랩은 그 회전축의 평면에 더 이상 있지 않으며, 이것은 두 부품들 사이의 간섭을 감소시킨다. 또한, 그 대칭성으로 인하여 플랩은 분극화의 도움을 필요로 하지 않으면서도 어느 방향으로도 설치될 수 있다.
특히, 상기 차단 수단의 경사진 부분과 제어 로드는 몰딩 요소, 용접 요소, 접착 요소, 고정 요소 등에 의해 서로 고정되게 조립하거나 하나의 부품으로서 생산될 수 있다.
경사진 차단부의 반대쪽에서, 특히 로드는 바디와 일체인 가이드 베어링에 장착되거나 및/또는 그 배출구측에서 상기 동적 체인을 회전 구동시키는 수단에 연결된다.
상기 제 1 차단 수단 및 제 2 차단 수단의 제어 로드들은 서로 평행할 수 있다.
상기 유체용 유입 통로와 중간 통로는 예를 들어 제 1 차단 수단을 갖춘 제 1 하우징과 관련하여 사실상 반경방향으로 개방되고, 각위치들 중 적어도 하나에서 이들 통로들은 분리된다.
상기 유체의 유입 통로 및 중간 통로는 특히 동축이며, 제 1 하우징의 축에 직각이다.
상기 유체의 유입 통로와 중간 통로는 예를 들어 원형이며, 그 직경은 상기 제 1 하우징의 측벽과 에지가 협동할 때, 대응하는 경사진 부분의 디스크의 단축 보다 작다.
본 발명에 따르면, 서두에 언급된 단점을 해결할 수 있는 유체 순환 밸브를 얻을 수 있다.
본 발명이 어떻게 실시될 수 있는지를 보여주는 첨부 도면을 참고하여 본 발명의 여러 실시예들이 아래에서 설명된다. 이들 도면들에서 동일한 부호는 유사한 요소들을 지칭한다.
도 1은 본 발명에 따른 밸브의 제 1 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1의 선 Ⅱ-Ⅱ에 따른 개략적인 단면도이다.
도 3 내지 도 5는 차단 수단의 각위치에 따른 도 1의 밸브의 흡기구, 제 1 배출구 및 제 2 배출구 각각의 개방 정도를 보여준다.
도 6은 도 1의 밸브의 제 1 차단 수단과 제 1 하우징의 정면도이다.
도 7은 도 6의 하우징의 내부를 사시도로 보여준다.
도 8은 도 6의 차단 수단을 사시도로 보여준다.
도 9 내지 도 12는 90°, 45° 및 5°의 개방 위치 그리고 0°와 180°의 폐쇄 위치에서의 차단 수단의 위치들에서의 단면도를 각각 보여준다.
도 13과 도 14는 상기 밸브의 바디의 하우징에서 폐쇄 위치 및 최대 개방 위치에서의 평탄하게 도시된 상기 차단 수단의 접촉 구역을 각각 도시한 그래프를 보여준다.
본 발명에 따른 유체 순환 밸브는 내연기관, 특히 디젤기관의 흡구관 속으로 도입되는 공기의 계량을 보장하기 위한 것이나, 다른 기능, 특히 재순환 배기 가스를 계량하는 기능을 가질 수 있는 것으로 이해된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 유체 순환 밸브는 상기 유체가 통과할 수 있는 바디(2)와, 상기 바디에 배치된 제 1 차단 수단(3) 및 제 2 차단 수단(3')을 포함한다. 상기 제 1 차단 수단(3) 및 제 2 차단 수단(3')은 유체의 흐름 방향(F)에 직렬로 배치된다. 즉, 상기 밸브는 상기 본체에서의 유체 순환이 먼저 제 1 차단 수단(3)에 의해 결정된 다음 제 2 차단 수단(3')에 의해 결정되도록 구성된다.
상기 제 1 차단 수단(3) 및 제 2 차단 수단(3')은 상기 바디(2)와 관련하여 상기 차단 수단(3,3')의 회전에 의해 각각 다른 각위치를 점유할 수 있다. 도 1과 도 2에서, 제 1 차단 수단(3)의 제 1 각위치가 실선으로 도시되고 다른 위치는 점선으로 도시되어 있다.
상기 밸브는 또한 동적 체인(kinematic chain)(20)을 포함한다. 상기 동적 체인(20)은 화살표(21)로 도시된 바와 같이 차단 수단(3, 3')이 (미도시된) 동일한 작동 모터에 의해 구동되는 것을 허용한다. 상기 동적 체인은 차단 수단(3,3') 및/또는 상기 작동 모터의 피니언과 협동하는 특히 기어 휠과 같은 본 기술분야의 기술자들에게 알려진 임의의 수단으로 구성된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 밸브는 아래와 같이 구성된다.
- 상기 제1 차단 수단(3)의 제 1 각도 범위(30)에 대해, 상기 밸브의 제 1 배출구(40)에서 유체의 계량을 허용하며(도 1), 이때 상기 제 2 차단 수단(3')은 상기 제 1 배출구(40)가 완전히 개방된 위치에 있으며,
- 상기 제 1 차단 수단(3)의 제 2 각도 범위(32)에 대해, 상기 밸브의 제 2 배출구(42)에서 유체의 계량을 허용하며, 이때 상기 제 2 차단 수단(3')은 상기 제 2 배출구(42)가 완전히 개방된 제 2 위치에 있다.
따라서, 하나의 작동 모터와 하나의 동적 체인을 사용하여 두개의 다른 방향에서 유체를 독립적으로 계량하는 것을 허용하는 밸브가 제공된다.
상기 밸브는 또한 상기 제 1 차단 수단(3)의 제 3 각도 범위(34) 및/또는 제 4 각도 범위에 대해 상기 밸브의 유입 통로(6)의 폐쇄를 허용하도록 구성될 수 있다. 이때 상기 제 3 각도 범위(34)와 제 4 각도 범위는 상기 제 1 각도 범위(30)와 제 2 각도 범위(32)와 교대로 된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 동적 체인 덕분에, 상기 제 1 차단 수단(3)의 각도 범위(30, 32, 34)는 상기 제 2 차단 수단(3')의 각도 범위에 대응한다. 다시 말하면, 상기 제 1 차단 수단(3)의 각위치는 제 2 차단 수단(3')의 각위치와 대응하며, 반대도 성립한다. 따라서, 상기 유입구(6)의 개방 정도는 제 1 배출구(40)의 하나의 개방 정도 그리고 제 2 배출구(42)의 하나의 개방 정도와 대응한다.
상기 동적 체인은 예를 들어 반전 휠을 사용하여 상기 제 1 차단 수단(3)으로부터 반대 방향으로 제 2 차단 수단(3')을 구동하도록 구성될 수도 있다. 상기 제 1 각도 범위, 제 2 각도 범위, 제 3 각도 범위 및 제 4 각도 범위는 예를 들어 90° 회전을 나타낸다.
제 1 차단 수단(3)의 각위치(30)에 따른 상기 유입 통로(6)의 개방 정도는 도 3에 도시되어 있다. 상기 제 1 각도 범위는, 상기 제 1 차단 수단(3)의 최초 각위치(0)에서 제 1 방향으로의 회전에 의해 상기 차단 수단(3)에 의해 이동된 것이다. 이 범위에서, 상기 유입 통로(6)는 상기 최초 각위치에 대해 폐쇄 위치로부터 상기 범위 끝의 완전 개방 위치로 선형 진행으로 이동한다. 상기 제 3 각도 범위(34)는 상기 제 1 차단 수단(3)의 최초 각위치(0)에서 반대 방향으로의 회전에 의해 이동된 것이다. 이 범위에서, 상기 유입 통로(6)는 폐쇄된 상태로 유지된다. 상기 제 2 각도 범위(32)는 제 1 차단 수단의 추가적인 회전에 의해 이동되고, 이때 유입 통로(6)는 폐쇄 위치에서 각도 범위의 끝에서의 완전 개방 위치로 선형적인 진행으로 이동한다.
상기 제 2 차단 수단(3')의 각위치에 따른 제 1 배출 통로(40)의 개방 정도는 도 4에 도시되어 있다. 상기 제 1 차단 수단(3)이 제 1 각도 범위(30)에 있을 때, 상기 제 2 차단 수단(3')은 제 1 배출통로(40)를 개방 상태로 남겨둔다. 반대로, 상기 제 1 차단 수단(3)이 제 2 각도 범위(32)에 있을 때, 상기 제 2 차단 수단(3')은 상기 제 1 배출 통로(40)를 폐쇄 상태로 유지한다. 상기 제 1 차단 수단(3)의 제 3의, 중간 각도 범위에서, 상기 제 2 차단 수단(3')은 최초의 각위치에 대한 상기 제 1 배출통로(40)의 개방 위치로부터 각도 범위의 끝에서의 상기 제 1 배출 통로(40)의 폐쇄 위치로 선형의 진행으로 이동한다.
제 2 차단 수단(3')의 각위치에 따른 제 2 배출통로(42)의 개방 정도가 도 5에 도시되어 있다. 상기 제 1 차단 수단(3)이 제 1 각도 범위(30)에 있을 때, 상기 제 2 차단 수단(3')는 상기 제 2 배출통로(42)를 폐쇄 상태로 유지한다. 반대로, 상기 제 1 차단 수단(3)이 제 2 각도 범위(32)에 있을 때, 상기 제 2 차단 수단(3')은 상기 제 2 배출통로(42)를 개방 상태로 남겨둔다. 상기 제 1 차단 수단(3)의 제 3의 중간 각도 범위에서, 상기 제 2 차단 수단(3')은 상기 최초의 각위치에 대해 제 2 배출 통로(42)의 폐쇄 위치에서 제 2 배출통로(40)의 개방 위치로 선형의 진행으로 이동한다.
상기 제 2 배출구가 개방되어 있을 때, 제 1 배출 통로는 폐쇄된다는 점에 주의하라. 상반되게, 상기 제 1 배출구가 개방되어 있을 때 제 2 배출구(40)는 폐쇄된다.
또한, 상기 제 1 각도 범위, 제 2 각도 범위 및 제 3 각도 범위는 연속되어 있다.
도 1과 도 2를 다시 참고하면, 상기 바디(2)는 제 1 차단 수단(3)용 제 1 하우징(4)과, 제 2 차단 수단(3')용 제 2 하우징(4')을 포함함을 알 수 있다. 상기 제 1 하우징(4) 및 제 2 하우징(4')은 원형의 단면을 가진 원통형이다.
상기 유입 통로(6)는 제 1 하우징(4)으로 개방되어 있다. 제 1 배출 통로(40) 및 제 2 배출 통로(42) 각각은 상기 제 2 하우징(4')으로, 여기서는 축방향으로 개방되어 있다.
상기 바디(2)는 또한 상기 제 1 하우징(4) 및 제 2 하우징(4')을 유체 연결하기 위한 중간 통로(44)를 포함한다.
(미도시의) 제 1 실시예에 따라, 상기 제 1 차단 수단(3) 및/또는 제 2 차단 수단(3')은 상기 유입 통로(6), 중간 통로(44) 및/또는 배출통로(40,42)에 대응되거나 대응되지 않을 수도 있는 유체 통로를 구비한 원통형 플러그를 포함할 수 있다.
도 6 내지 도 14와 관련하여, 차단 수단의 제 2 실시예가 설명되는데, 제 1 차단 수단(3)의 경우에는, 대응된 하우징(4)에 관하여 개시되어 있다.
상기 하우징은 측벽(5)에 의해 한정된다. 내측의 하우징은 보어(bore)와 유사할 수 있다. 상기 유입 통로(6)와 중간 통로(44)는 상기 하우징의 벽에서, 여기서는 하우징(4)의 축(A)에 대해 반경방향으로 개방되어 있다. 상기 유입 통로(6)와 중간 통로(44)는 예를 들어 서로에 대하여 정렬되어 있다. 여기서는 상기 유입 통로와 중간 통로는 하우징(4)의 축(A)를 직각으로 교차하는 길이방향의 축(X)에 존재하며, 동일한 직경을 갖는다.
또한, 내측의 원통형 하우징(4)은 단부들 중 하나에서 횡방향 베이스(9)에 의해 전체적으로 폐쇄되어 있는 한편, 그 반대쪽 단부는 축방향 보어(12)로 연장된 횡방향 덮개(10)를 갖는다. 이러한 통로들을 통하여, 상기 차단 수단(3)은 (미도시된) 동적 체인과 협동하며, 축(A) 둘레로 회전하도록 차단 수단(3)을 구동하기 위하여 자체로 공지된 컨트롤 유닛에 의해 제어된다.
이때 상기 차단 수단(3)은 경사진 차단부(14)와 커넥팅 로드(15)를 갖는다. 특히, 상기 경사진 차단부(14)는 축(A)을 중심으로 하여 하우징(4)의 축(A)에 대하여 경사진 평면에 배치된 회전식의 타원형 플랩(16)과 같은 형상으로 되어 있으며, 상기 플랩은 그 주변 에지(17)가 하우징(4)의 측벽(5)과 일정하게 접촉하여, 상기 차단 수단의 적어도 하나의 주어진 각위치에서 유입 통로(6)와 중간 통로(44)를 분리시키게 되고, 이에 따라 차단 플랩의 주어진 각도 개방에 따라 조정 가능한 유동으로 유입 통로(6)와 중간 통로(44) 사이의 유체 연통을 형성하도록 하거나 또는 유체 순환을 저지하도록 한다. 이러한 주변 에지(17)는 이에 따라 하우징의 측벽(5)과 항상 기밀되게 접촉하는 기준선(generatrix : G)을 구성한다.
상기 용어 "경사진"은 엄격하게 0°와 90° 사이를 의미한다. "플랩(flap)"은, 상기 주변 에지(17)에 의해 연결되며 축(A)에 대해 경사진 두개의 표면을 갖는 부품이다. 상기 경사면들은 서로 평행하게 될 수 있다. 상기 부품은 작은 두께, 즉 하우징(4) 직경보다 훨씬, 특히 10배 더 작은 경사면들 사이의 거리에 해당하는 두께를 갖는다. 예를 들어 이는 회전식 타원형 디스크이다.
상기 밸브(1)의 적절한 기능을 보장하기 위하여 기하학적 고려가 적용된다. 상기 플랩(16)은 원형의 하우징(4)의 직경보다 더 큰 장축과 원형의 하우징(4)의 직경보다 상당히 더 작은 단축을 갖는 타원 형상을 갖는다. 여기서 원통형 하우징(4)의 직경은 또한 유체 유입 통로(6)와 중간 통로(44)의 동일한 직경보다 더 크다. 커넥팅 로드(15)는 디스크의 경사 평면과 축(A) 사이의 각도(B)로, 여기서는 45°로, 경사진 디스크에 중심을 두도록, 하우징의 축(A)을 따라 배치된다. 따라서, 하우징의 측벽(5)과 일정하게 접촉하도록, 디스크(16)의 장축은 하우징의 직경에 √2를 곱한 것과 사실상 동일하다. 이러한 접촉은 하우징(4)의 원형의 단면을 갖는 측벽(5)과 기준선(G) 사이의 원통형/원통형 접촉인 것으로 정의될 수 있으며, 그것은 경사진 디스크(16)의 주변 에지(17)에 대응되고 플랩의 회전축에 수직인 평면에 돌출된 원통형이다. 상기 플랩(16)의 단축은 유체 유입 통로(6)와 중간 통로(44)의 직경보다 상당히 더 클 수 있다.
밸브 바디의 하우징(4)에서의 차단 수단(3)의 설치는 까다로운 조정 작업을 필요로 하지 않고, 유체 통로들에 대해 디스크(16)의 중심을 잡기 위해 하우징의 축방향 스토퍼에 단지 차단 수단(3)을 배치시키기만 하면 되는 것임을 알았다.
상기 로드(15)는 단일 블럭의 차단 수단(3)을 제공하도록 디스크로 형성하거나 조립하거나 성형함으로써 디스크(16)의 일단부에 연결된다. 예를 들어, 상기 디스크(16)는 플라스틱으로 제조될 수 있고, 상기 로드(15)는 금속으로 제조될 수 있으며, 그 반대로 제조될 수 있고, 또는 상기 디스크와 로드 모두 선택된 모노블럭(monoblock) 또는 복합 구조에 따라 플라스틱이나 금속으로 제조될 수 있다. 상기 로드의 타단부는 동적 체인에 연결되도록 상기 바디(2)와 일체로 된 가이드 베어링(18)(도 9 내지 도 12)을 통해 바디(2)의 축방향 홀(hole)(12)을 통과한다.
도 12에 도시된 위치에서, 상기 차단 수단(3)의 경사진 디스크(16)는 유입 통로(6)를 중간 통로(44)로부터 분리시켜 밸브(1)를 통한 유체의 순환을 방지한다. 이를 위하여, 상기 경사진 디스크(16)의 주변 에지(17)는, 격벽이 하우징을 두 개의 별도의 기밀된 내측 챔버들로 분리하는 방식으로 원통형 하우징(4)의 측벽(5)과 완전히 그리고 기밀되게 협동하며, 상기 챔버들 각각은 유체 유입 통로(6)와 중간 통로(44) 중 하나를 향한다. 차단 수단과 경사진 디스크(16)의 이러한 각위치는 밸브(1)의 폐쇄에 대응되며, 출발 지점은 차단 수단(3)의 각회전이 0°이다.
동적 체인이 로드(15)에 응력을 가하면, 밸브(1)를 통한 유체의 특정 흐름에 대응하는 요구 각도를 통해 차단 수단(3)의 회전이 야기된다. 도 9에서, 상기 차단 수단(3)은 축(A)을 중심으로 시계방향으로 +90° 회전을 하게 되어서, 상기 경사진 디스크(16)는 밸브의 본체(2)의 유입 통로(6)와 중간 통로(44)에 대해 사실상 평행한 평면에 놓이도록 하기 위해 하우징(4)에서 회전한다. 추가적인 회전 시에 주변 에지(17)는 하우징의 측벽(5)과 더 이상 전체적으로 접촉되지 않고, 오직 부분적으로만 접촉되는데, 그것은 에지(17)의 대향 부분들이 유입 통로(6)와 중간 통로(44) 반대쪽에 놓이기 때문이다. 이러한 리셋(reset)된 디스크의 각위치는 바디의 시일된 내측 하우징(4)을 통해 유입 통로(6)와 중간 통로(44) 사이에서 유체의 통과를 허용하며 밸브(1)의 완전 개방에 해당되고, 유체 순환 유동이 최대로서 제 2 하우징(4')를 향하도록 되며, 상기 제 2 하우징은 배출 통로 중 하나로 향한다.
또한, 상기 경사진 디스크(16)는 위의 것과 대칭인 위치를 점유할 수 있다. 즉, 차단 수단이 구동 장치의 작용 하에 0°의 폐쇄 위치에 대해 반시계방향으로 -90°로 회전된다. 따라서 상기 경사진 디스크(16)는 유입 통로(6)와 중간 통로(44)에 평행하게 놓여서 최대 유량이 제 2 하우징(4')을 향하는 것을 보장하며, 상기 제 2 하우징은 배출 통로들 중 다른 것으로 향하게 될 것이다.
상기 차단 수단(3)의 중간 위치가 도 10에 예로서 도시되어 있으며, 이것은 축(A)을 중심으로 +45°만큼의 경사진 디스크의 회전에 해당한다. 상기 디스크의 에지(17)는 유입 통로(6)와 중간 통로(44)에 부분적으로 대향하게 되고, 이들 통로들을 중간 유량으로 유체의 통로와 연통되게 한다.
도 11은, 차단 수단이 최초의 0°의 폐쇄 위치로부터 거의 5°에 있을 때, 경사진 디스크(16)의 에지(17)가 하우징의 측벽(5)과 완전히 접촉됨을 보여준다. 이것은, 디스크(16)와 하우징(4)의 전체적인 중첩이 밸브의 시일 수준을 저하시키지 않고도 조립체에서의 각도 결함의 여유를 허용함을 의미한다. 최종적으로 약 10°(±5°)의 각도 범위에 대해 밸브의 폐쇄가 달성된다.
도 13과 도 14의 그래프는 하우징의 측벽(5)의 높이(mm)에 따른 경사진 디스크(16)의 위치를 명확하게 보여주며, 상기 360°의 벽은 -180°에서 +180°로 전개되어 평탄하게 도시되어 있다.
도 13에서, 차단 수단(3)의 경사진 디스크(16)는 밸브(1)의 폐쇄 위치, 즉 상기 수단의 회전이 없는 상태의 위치를 점유한다(도 12). 하우징(4)의 직경보다 작고, 한계를 정하는 도관(8)의 윤곽(C)으로 도시된 동일 직경의 유입구(6)와 배출구(7)와 관련하여, 사인 곡선 형상에 따른 평면에 도시된, 디스크의 기준선(G)을 형성하는 주변 에지(17)는, 하우징(4)의 측벽(5)과 일정하게 접촉된다. 이런 방식으로, 밸브가 전체적으로 폐쇄되어, 유입 통로(6)와 중간 통로(44)는 서로 완전히 분리되며, 이에 따라 밸브(1)를 통한 유체의 어떠한 순환도 방지된다.
도 14에 있어서, 상기 경사진 디스크(16)는 밸브의 완전 개방 위치, 즉 차단 수단(3)의 ±90° 회전된 위치를 점유한다. 이 경우에, 상기 주변 에지(17)는 (도 11에 대하여 π/2 만큼 오프셋된) 사인 곡선 형태로 유입 통로(6)와 중간 통로(44)에 대해 대부분 (P1 참조) 그 가운데로 통과한다. 상기 에지(17)의 다른 부분(P2 참조)만이 하우징 측벽(5)과 접촉된 채로 남겨지며, 이것은 최대 유량이 개방된 부분을 통과하여 유동하는 밸브(1)의 완전 개방을 분명하게 보여준다.
그러한 밸브는 결국 원형의 하우징에 경사진 디스크를 채용함으로써 양방향의 폐쇄에서 기밀을 보장한다(원통형-원통형 접촉). 상기 디스크는 또한 360°넘게 구동될 수 있다. 디스크의 대칭성 때문에, 디스크는 밸브의 바디의 분극화의 도움 없이도 양방향에서 장착될 수 있다. 또한, 디스크의 에지가 원통형 벽에서 선형으로 이동함으로써, 측벽과 디스크 사이의 어떠한 오염도 방지되어 밸브의 자기 정화를 보장하는데, 이는 EGR 밸브의 경우에 유익하다.
다시 도 1을 참고하여, 상기 제 2 차단 수단(3')은 예를 들어 위에서 언급한 것과 동일하게 제조된다는 점에 주목하라. 그러나, 상기한 제 2 하우징(4')은, 유체가 하우징에서 더 이상 반경방향으로 이동하지 않고, 이미 언급한 바와 같이 제 1 배출구(40)와 제 2 배출구(42)를 통해 축방향으로 이동한다는 점에서 다르다. 상기 중간 통로(44)는 여기서 제 2 하우징(4')으로 반경방향으로 개방되어 있다.
다시 말하면, 상기 제 1 각도 범위에서, 상기 제 2 차단 수단(3')의 디스크(14)는, 유체 흐름이 제 2 하우징(4')의 중간 통로(44)를 떠날 때 제2 하우징(4')에서 제 1 배출 통로(40)로 들어가도록 반경방향의 흐름을 축방향으로 전환시킨다.
상기 제 2 각도 범위에서, 상기 제 2 차단 수단(3')의 디스크(14)는 전술한 것과 대칭적인 위치를 점유하고, 상기 제 2 하우징(4')의 중간 통로(44)를 나올 때 반경방향으로 통과하는 유체 흐름을 축방향으로 전환시켜, 상기 제 2 하우징(4')으로부터 제 1 배출 통로와 반대쪽에 제공된 제 2 배출 통로(42)로 들어가도록 한다.
상기 제 2 차단 수단(3')은 그러므로 기본적으로 디플렉터(deflector)로서의 기능을 한다.
상기 하우징(4,4')은 대응된 제 1 차단 수단(3)과 제 2 차단 수단(3')의 제어 로드(15)들과 같이 서로 평행하게 될 수 있다.
2 : 바디 3 : 제 1 차단 수단
3' : 제 2 차단 수단 4 : 제 1 하우징
4' : 제 2 하우징 5 : 측벽
14 : 경사진 부분 15 : 로드
16 : 디스크 17 ; 에지

Claims (15)

  1. 유체가 통과할 수 있는 바디(2)와, 상기 바디에서 유체의 흐름 방향에 직렬로 배치되고 상기 바디(2)에 대하여 회전함으로써 여러 각위치들을 각각 점유할 수 있는 제 1 차단 수단(3) 및 제 2 차단 수단(3')을 포함하는 유체 순환 밸브로서,
    상기 유체 순환 밸브는 상기 제 1 차단 수단(3) 및 제 2 차단 수단(3')을 동일한 작동 모터로 구동하는 것을 허용하는 동적 체인을 또한 포함하고,
    - 제 1 차단 수단(3)의 제 1 각도 범위에 있어서, 상기 유체 순환 밸브의 제 1 배출구(40)에서 유체를 계량하고, 상기 제 2 차단 수단(3')은 상기 제 1 배출구(40)가 완전 개방 위치에 있는 것, 그리고
    - 상기 제 1 차단 수단(3)의 제 2 각도 범위에 있어서, 상기 유체 순환 밸브의 제 2 배출구(42)에서 유체를 계량하며, 상기 제 2 차단 수단(3')은 제 2 배출구(42)가 완전히 개방된 제 2 위치에 있는 것
    을 허용하도록 구성된 유체 순환 밸브.
  2. 제 1항에 있어서, 또한 상기 제 1 차단 수단(3)의 제 3 각도 범위 및/또는 제 4 각도 범위에 대하여 밸브의 유입 통로(6)의 폐쇄를 허용하도록 구성된 것을 특징으로 하는 유체 순환 밸브.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제 3 각도 범위 및 제 4 각도 범위는 상기 제 1 각도 범위 및 제 2 각도 범위와 교대로 나타나는 것을 특징으로 하는 유체 순환 밸브.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 바디(2)는 제 1 차단 수단(3)용 제 1 하우징(4,4')과 제 2 차단 수단(3')용 제 2 하우징(4,4')을 포함하며, 상기 제 1 배출 통로(40) 및 제 2 배출 통로(42)는 상기 제 2 하우징(4') 내로 개방된 것을 특징으로 하는 유체 순환 밸브.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 유입 통로(6)는 제 1 하우징으로 개방된 것을 특징으로 하는 유체 순환 밸브.
  6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서, 상기 바디(2)는 상기 제 1 하우징(4)과 제 2 하우징(4')를 유체 연결하는 통로(44)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 순환 밸브.
  7. 제 4항 내지 제 6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제 1 차단 수단(3) 및/또는 제 2 차단 수단(3') 각각은, 제 1 하우징(4) 및/또는 제 2 하우징(4') 각각에 대해 경사진 평면에 배치되고 적어도 하나의 각위치에서 첫째로 제 1 차단 수단(3) 및/또는 제 2 차단 수단(3') 사이에서 그리고 두번째로 바디(2)와 시일(seal)된 접촉을 보장하도록 주변 기준선을 통하여 대응된 하우징(4,4')의 측벽(5)과 협동하는 적어도 하나의 제 1 차단부(14)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 순환 밸브.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 제 1 차단 수단(3) 및 제 2 차단 수단(3')의 경사진 부분(14)은 회전형 디스크(16)로서의 형상을 가지며, 그 주변 에지(17)는 원통형-원통형 접촉(cylinder-on-cylinder contact)을 보장하도록, 대응된 하우징(4,4')의 측벽(5)과 접촉하는 기준선을 구성하는 것을 특징으로 하는 유체 순환 밸브.
  9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서, 상기 경사진 차단부(14)는 바디(2)의 대응된 하우징(4,4')의 축(A)과 사실상 45°의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 유체 순환 밸브.
  10. 제 7항 내지 제 9항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제 1 차단 수단(3) 및/또는 제 2 차단 수단(3')은 상기 경사진 부분의 중심을 통과하여 지나며 대응된 하우징(4,4')의 축상에 배치되고 경사진 부분을 회전 구동하기 위해 경사진 부분(14)에 연결된 제어 로드(15)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 순환 밸브.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 로드(15)와 경사진 부분(14)은 하나의 부품으로서 제조되는 것을 특징으로 하는 유체 순환 밸브.
  12. 제 10항 또는 제 11항에 있어서, 상기 경사진 차단부 반대쪽에서, 로드(15)가 바디와 일체로 된 가이드 베어링(18)에 장착되고, 및/또는 배출측에서 상기 동적 체인을 회전 구동하는 수단에 대해 연결된 것을 특징으로 하는 유체 순환 밸브.
  13. 제 10항 내지 제 12항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제 1 차단 수단(3)과 제 2 차단 수단(3')의 로드(15)들은 서로 평행한 것을 특징으로 하는 유체 순환 밸브.
  14. 제 1항 내지 제 13항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 동적 체인, 바디(2) 및 제 1 차단 수단(3) 및 제 2 차단 수단(3')은 360°넘게 상기 제 1 차단 수단(3) 및 제 2 차단 수단(3')의 회전을 허용하도록 구성된 것을 특징으로 하는 유체 순환 밸브.
  15. 제 1항 내지 제 14항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 동적 체인, 바디(2) 및 제 1 차단 수단(3) 및 제 2 차단 수단(3')은 양 방향으로 상기 제 1 차단 수단(3) 및 제 2 차단 수단(3')의 회전을 허용하도록 구성된 것을 특징으로 하는 유체 순환 밸브.
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