KR20150010995A - 특히 자동차용의, 유체 순환 밸브 및 이러한 밸브를 포함하는 열 조정 장치 - Google Patents

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KR20150010995A
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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, 본체(2)와 밀봉 요소(3)를 포함하고, 상기 밀봉 요소(3)는 상기 본체(2)에 대해 상대 회전함으로써 상이한 각도 위치를 점유 가능한 것이며, 상기 본체(2)는 제1 입/출구(6), 제2 입/출구(7), 제3 입/출구(21) 및 제4 입/출구(22)를 구비하는 것인, 특히 자동차용의, 유체 순환 밸브로서, - 상기 각도 위치 중 제1 각도 위치에서는, 제1 입/출구(6)로부터 제2 입/출구(7)로의 유체의 순환을, - 상기 각도 위치 중 제2 각도 위치에서는, 제1 입/출구(6)로부터 제3 입/출구(21)로의 유체의 순환과 제4 입/출구(22)로부터 제2 입/출구(7)로의 유체의 순환을, - 상기 각도 위치 중 제3 각도 위치에서는, 제1 입/출구(6)로부터 제4 입/출구(22)로의 유체의 순환과 제3 입/출구(21)로부터 제2 입/출구(7)로의 유체의 순환을 허용하도록 구성되어 있는 것인 유체 순환 밸브에 관한 것이다.

Description

특히 자동차용의, 유체 순환 밸브 및 이러한 밸브를 포함하는 열 조정 장치{FLUID CIRCULATION VALVE, NOTABLY FOR A MOTOR VEHICLE, AND THERMAL CONDITIONING DEVICE COMPRISING SUCH A VALVE}
본 발명은 유체 순환 밸브에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 이에 국한되는 것은 아니지만 휘발유 혹은 경유 차량, 특히 자동차의 내연기관과 연관된 유체 순환 시스템을 갖추도록 구성되는 유체 순환 밸브에 관한 것이다.
이러한 밸브는 다양한 기능을 가질 수 있고, 예컨대 터보차저 탑재 디젤 엔진에 설치되는 경우, 엔진의 흡기 라인에 공급되는 공기의 양을 계량하거나, 또는 배기 라인에서 순환하는 배기 가스의 일부분의 진로를 변경하여, 특히 질소 산화물의 처리를 목적으로, 흡기 라인의 방향으로 보내는 데 사용될 수 있다. 이 경우에, 가스를 재순환 배기 가스라 한다. 따라서, 본 발명에 따른 밸브는, 특히 가스의 순환을 허용하는 밸브에 관한 것이다.
재순환 배기 가스 회로에서, 재순환 배기 가스 냉각기라고 지칭되는 열교환기를 사용하여 상기 가스의 온도를 낮추는 것을 가능하게 하는 것이 알려져 있다. 그러나, 특정 운전 모드에서는, 배기 가스를 냉각하지 않아도 된다. 따라서, 배기 가스를 열교환기를 통과시키지 않고서 엔진의 흡기 라인으로 순환시킬 수 있는 것이 중요하다. 이를 위해, 재순환 배기 가스 회로는, 열교환기가 마련되는 냉각 라인과 이 냉각 라인을 우회하는 비(非)냉각 라인을 포함한다.
따라서, 재순환 배기 가스 회로로서, 재순환 배기 가스의 양이 계량되는 것을 허용하는 제1 밸브와, 재순환 배기 가스가 냉각 라인 또는 비냉각 라인으로 보내지는 것을 허용하는 제2 밸브를 포함하는 회로가 알려져 있다. 이러한 회로는 2개의 별개의 밸브를 필요로 한다는 단점이 있는 것으로 이해된다.
또한, 배기 가스 냉각기는 오염되며, 이러한 오염의 발생을 제한하기 위해서는 열교환기 내에서 배기 가스의 순환 방향을 변경 가능한 것이 중요하다. 그러나, 이러한 작동에는 추가적인 액추에이터가 요구된다.
엔진의 흡기 라인에서 유사한 상황에 당면하게 된다. 보다 구체적으로, 상기 흡기 라인에서는, 급기 냉각기를 사용하는 것이 알려져 있다. 그러나, 특정 운전 모드에서는, 흡기 가스를 냉각하지 않아도 된다. 따라서, 흡기 가스를 급기 냉각기를 통과시키지 않고서 엔진으로 순환시킬 수 있는 것이 중요하다. 이를 위해, 흡기 가스 회로는, 급기 냉각기가 마련되는 냉각 라인과 이 냉각 라인을 우회하는 비냉각 라인을 포함한다.
따라서, 엔진에 공기를 공급하는 회로로서, 흡기 가스의 양이 계량되는 것을 허용하는 제1 밸브와, 흡기 가스가 냉각 라인 또는 비냉각 라인으로 보내지는 것을 허용하는 제2 밸브를 포함하는 회로가 알려져 있다. 이러한 회로도 또한 2개의 별개의 밸브를 필요로 한다는 단점이 있는 것으로 이해된다.
또한, 엔진이 특정 구성을 갖는 경우, 흡기 가스는 흡입 공기뿐만 아니라 재순환 배기 가스를 포함한다. 이러한 흡기 가스가 회로에 있어서 급기 냉각기의 상류에 주입되는 경우, 급기 냉각기는 오염되며, 이러한 오염의 발생을 제한하기 위해서는 급기 냉각기 내에서 흡기 가스의 순환 방향을 변경 가능한 것이 중요하다. 그러나, 마찬가지로 이러한 작동에는 추가적인 액추에이터가 요구된다.
본 발명의 목적은, 전술한 단점을 해결하는 것으로서, 본체와 밀봉 요소를 포함하고, 상기 밀봉 요소는 상기 본체에 대해 상대 회전함으로써 상이한 각도 위치를 점유 가능한 것이며, 상기 본체는 제1 입/출구, 제2 입/출구, 제3 입/출구 및 제4 입/출구를 구비하는 것인, 특히 자동차용의, 유체 순환 밸브로서,
- 상기 각도 위치 중 제1 각도 위치에서는, 제1 입/출구로부터 제2 입/출구로의 유체의 순환을,
- 상기 각도 위치 중 제2 각도 위치에서는, 제1 입/출구로부터 제3 입/출구로의 유체의 순환과 제4 입/출구로부터 제2 입/출구로의 유체의 순환을,
- 상기 각도 위치 중 제3 각도 위치에서는, 제1 입/출구로부터 제4 입/출구로의 유체의 순환과 제3 입/출구로부터 제2 입/출구로의 유체의 순환을 허용하도록 구성되어 있는 유체 순환 밸브에 관한 것이다.
상기 각도 위치 중 제1 각도 위치에서, 상기 밸브는 제1, 제2, 제3 및 제4 입/출구 사이에서의 유체의 순환을 허용하도록 구성될 수 있다. 다시 말하자면, 유체는 어느 한 입구로부터 어느 한 출구로 자유롭게 순환할 수 있다.
상기 각도 위치 중 제1 각도 위치는, 적어도 제2 각도 위치와 제3 각도 위치를 배제한 각도 섹터에 속하는 각도 위치일 수 있다.
이러한 방식으로, 본 발명에 따르면, 간단히 밀봉 요소를 회전시키는 것을 통해 유체의 순환에 관하여 다양한 옵션을 제공하는 밸브가 제시된다.
함께 고려되거나 혹은 개별적으로 고려될 수 있는 본 발명에 따른 밸브의 여러 실시형태에 따르면,
- 상기 밀봉 요소는 360°보다 큰 각도 경로를 갖고,
- 상기 제1 및 제2 입/출구는 반경방향 입/출구이며,
- 상기 제3 입/출구는 반경방향 입/출구로서, 상기 제1 입/출구에 대하여 상기 본체의 축방향 단부를 향해 축방향으로 오프셋되어 있는 입/출구이고,
- 상기 제4 입/출구는 반경방향 입/출구로서, 상기 제2 입/출구에 대하여 상기 본체의 축방향 단부를 향해 축방향으로 오프셋되어 있는 입/출구이며,
- 상기 제3 및 제4 입/출구는 상기 본체의 축방향 양단부를 향해 축방향으로 오프셋되어 있고,
- 상기 제3 입/출구 및/또는 제4 입/출구는 축방향 입/출구이며,
- 상기 제1 입/출구 및 제2 입/출구는 서로의 연장선에 있고,
- 상기 제1 입/출구 및 제2 입/출구는 동일한 방향을 향하고 있으며,
- 상기 제1 입/출구 및 제2 입/출구는 상기 제3 입/출구 및 제4 입/출구보다 단면이 크다. 따라서, 상기 각도 위치 중 제1 각도 위치에서, 밸브는 주로 제1 입/출구로부터 제2 입/출구로의 유체의 순환을 허용하도록 구성될 수 있다. 제1 입구로부터 제2 출구로 순환하는 유체의 유량이 다른 순환의 유량보다 큰 경우, 유체는 주로 제1 입/출구로부터 제2 입/출구로 순환한다.
본 발명의 한 가지 특징에 따르면, 상기 본체는, 단면이 원형인 원통형의 내부 하우징을 포함하고, 상기 밀봉 요소는, 상기 원통형 하우징에 대해 경사져 있는 평면에 배치되는 적어도 하나의 밀봉부로서, 특히 타원형이고, 적어도 하나의 각도 위치에서 밀봉 요소와 본체 사이에 밀봉 접촉을 보장하도록, 상기 하우징의 측벽과 둘레 모선(peripheral generatrix)을 통해 협력하는 밀봉부를 포함한다.
따라서, 본 발명의 이러한 특징에 따르면, 제1 입/출구를 제2 입/출구로부터 격리시키는 각도 위치, 특히 제2 및 제3 각도 위치에서, 플랩의 전체 둘레에 걸쳐 밀봉이 확보된다. 상기 밀봉부는 360° 회전하고, 제1 입/출구를 제2 입/출구로부터 격리시키는 각도 위치에서는, 상기 밀봉부가 일방향 또는 타방향으로 회전하여, 하우징의 측벽에 대해 밀봉부가 경사를 이룸으로써 제공되는, 하우징의 측벽과 밀봉부 간의 연속 접촉으로 인해, 하우징의 측벽의 밀봉이 보장된다.
바람직하게는, 상기 밀봉 요소의 경사진 부분은 회전 디스크의 형상으로 이루어지고, 그 둘레 가장자리는, 특히 실린더-대-실린더 접촉을 보장하도록, 원통형 하우징의 측벽과 접촉하는 모선을 구성하는 것이다. 따라서, 경사진 회전 디스크를 원통형 하우징에서의 회전 축선을 따라 투영한 형상은 원형이고, 이 회전 디스크는 대응 섹션의 원통형 하우징의 측벽과 완벽하게 협동한다. 경사 밀봉부는 간단하게 만들어지고, 전술한 바와 같이, 이 밀봉부도 또한, 제1 입/출구를 제2 입/출구로부터 격리하는 디스크의 위치에서 누설이 방지될 수 있게 한다는 점은 주목할만하다.
경사 밀봉부는, 예컨대 본체의 원통형 하우징의 축에 대해 실질적으로 45°의 각도를 형성한다.
유익하게는, 상기 밀봉 요소는, 상기 경사부에 연결되어 상기 경사부를 회전 구동하는 제어 로드로서, 상기 경사부의 중심을 통과하게 상기 원통형 하우징의 축에 배치되는 것인 제어 로드를 포함한다. 따라서, 본 실시형태의 밀봉 요소가, 대개 플랩을 따라 연장되어 조립의 곤란을 초래하고 오프셋과 연관된 누설 및 간섭의 우려를 야기하는 샤프트의 필요성을 없애는 방식으로, 상기 제어 로드는 단부에서 디스크를 지지한다.
보다 구체적으로, 플랩은 그 회전 샤프트의 평면에 없고, 그 결과 이들 두 부품간의 간섭이 줄어든다. 또한, 플랩은, 그 대칭성으로 인해, 위치 결정 수단을 사용하지 않고서도 어느 방향으로든지 장착될 수 있다.
특히, 상기 제어 로드와 상기 밀봉 요소의 경사부는 단일 부재로 만들어지거나, 또는 오버몰딩, 용접, 본딩에 의해 혹은 고정 요소 등에 의해 서로 고정 조립될 수 있다.
바람직하게는, 경사 밀봉부와는 반대편에서, 제어 로드가, 본체에 고정된 가이드 베어링에 장착되거나, 및/또는 그 출구측에서 회전 구동용 장치에 연결된다.
또한, 본 발명은 상기 밸브를 포함하는 유체의 열 조정 장치에 관한 것이다.
함께 고려되거나 혹은 개별적으로 고려될 수 있는 상기 장치의 여러 실시형태에 따르면,
- 상기 장치는 소위 냉각 라인의 영역에서 상기 제3 입/출구와 상기 제4 입/출구 사이에 연결된 열교환기를 더 포함하고,
- 상기 장치는 상기 제2 입/출구에 연결된 소위 비냉각 라인을 포함하며,
- 상기 열교환기는 재순환 배기 가스 교환기가 되도록 구성되어 있고, 상기 밸브는 재순환 배기 가스 밸브가 되도록 구성되어 있으며,
- 상기 열교환기는 급기 냉각기가 되도록 구성되어 있고, 상기 밸브는 공기 계량 밸브가 되도록 구성되어 있다.
본 발명이 어떻게 구현될 수 있는가를 밝히 보여주는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 여러 실시형태를 이하에 설명한다. 이들 도면에서, 동일한 참조 부호는 동일한 요소를 나타낸다.
도 1, 도 2 및 도 3은 밸브를 포함하는 유체 조정 장치의 개략도로서, 상기 장치와 상기 밸브는 본 발명에 따른 것이고, 상기 밸브는 3개의 개별적인 작동 위치로 도시되어 있다.
도 4는 본 발명에 따른 밸브의 실시형태의 외부 평면도이다.
도 5는 도 4의 밸브의 본체를 보여주는 사시도이다.
도 6은 도 4의 밸브의 밀봉 요소를 보여주는 사시도이다.
도 7 내지 도 10은 도 4의 밸브에서 제1 및/또는 제2 입/출구와 연통하는 상태로 놓는 90°, 45°, 5°의 위치와, 제1 및/또는 제2 입/출구를 격리시키는 0° 또는 180°의 위치에 있을 때의 밀봉 요소의 위치로서 각각 보여주는 단면도이다.
도 11 및 도 12는, 제1 각도 위치와 제2 또는 제3 각도 위치에 있는 도 4의 밸브의 밀봉 요소의 디스크가, 평면도로 도시된 상기 밸브의 본체의 하우징에서 접촉하는 영역을 각각 보여주는 그래프이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유체 순환 밸브(1)는 본체(2)와 밀봉 요소(3)를 포함하고, 이 밀봉 요소는 상기 본체(2)에 대해 상기 밀봉 요소(3)를 상대 회전시킴으로써 상이한 각도 위치를 점유할 수 있다.
이 경우에, 본체(2)는 상기 유체가 가로지를 수 있는 내부 하우징(4)을 갖는다. 밀봉 요소(3)는 상기 내부 하우징(4) 내에 배치된다.
상기 본체(2)는 제1 입/출구(6), 제2 입/출구(7), 제3 입/출구(21) 및 제4 입/출구(22)를 갖는다. 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 입/출구는, 예컨대 상기 본체(2)에 형성된 오리피스에 의해 획정되는 것으로, 내부 하우징(4)에 토출을 행하는 것이다.
본 발명에 따르면, 상기 밸브는,
- 도 1에 도시된, 상기 각도 위치 중 제1 각도 위치에서, 제1 입/출구(6)로부터 제2 입/출구(7)로의 유체의 순환을 허용하고,
- 도 2에 도시된, 상기 각도 위치 중 제2 각도 위치에서, 화살표 F를 따라, 제1 입/출구(6)로부터 제3 입/출구(21)로의 유체의 순환과 제4 입/출구(22)로부터 제2 입/출구(7)로의 유체의 순환을 허용하며,
- 도 3에 도시된, 상기 각도 위치 중 제3 각도 위치에서, 제1 입/출구(6)로부터 제4 입/출구(22)로의 유체의 순환과 제3 입/출구(21)로부터 제2 입/출구(7)로의 유체의 순환을 허용하도록 구성되어 있다.
이러한 경우, 밸브의 제1, 제2 및 제3 각도 위치 각각에서는, 제1 입/출구(6)와 제2 입/출구(7)가 각각 입구와 출구를 획정하고, 밸브의 제2 및 제3 각도 위치에서는, 그 대신에 제3 입/출구(21)와 제4 입/출구(22)가 밸브(1)를 가로지르는 유체에 대한 입구와 출구를 획정한다.
내부 하우징(4)은 원통형이며, 축선 A를 갖고, 단면이 원형인 것이다. 내부 하우징은 본체(2)의 측벽(5)에 의해 획정된다. 상기 내부 하우징은 보어에 비길 수 있다. 여기서, 밸브의 하우징(4)을 통해 순환하도록 되어 있는 유체에 대한 통로를 형성하는 입구(6)와 출구(7)는, 상기 축선 A에 대해 반경방향으로 상기 내부 하우징의 측벽에 토출한다. 상기 입구(6)와 출구(7)는, 예컨대 반경방향의 것이고 서로 정렬되어 있다. 이 경우에, 상기 입구와 출구는 하우징(4)의 축선 A에 직교하는 종축 X(도 4 참조)를 갖고 동일한 직경을 갖는다. 본체(2)에 통합되어 있고 상기 밸브의 연결용으로 구성되어 있는 파이프(8)에 의해, 입구와 출구는 하우징의 측벽(5)을 넘어 연장된다.
또한, 원통형 내부 하우징(4)은 그 양단부 중의 일단부에 횡단 베이스(9)를 포함하고, 반대편 단부에는 횡단 커버(10)가 배치되어 있다. 밀봉 요소(3)가 상기 커버를 가로지르며, 밀봉 요소는 그 자체가 알려져 있는 제어 유닛에 의해 제어되고 밀봉 요소(3)를 축선 A를 중심으로 회전 구동시키는 도시 생략된 구동 장치와 협동하는 것이다.
상기 제3 입/출구(21)는 축방향의 것이고, 예컨대 횡단 베이스(9)에, 특히 오리피스(12)의 구역에 배치될 수 있다(도 4 참조).
상기 제4 입/출구(22)는 축방향의 것이고, 예컨대 횡단 커버(10)에, 특히 오리피스(32)의 구역에 배치될 수 있다(도 4 참조).
변형예로서, 제3 및/또는 제4 입/출구는 반경방향의 것일 수 있고, 제1 입/출구(6) 및 제2 입/출구(7)에 대해 축선방향으로, 예컨대 각각 베이스(9)와 커버(10)를 향해 오프셋될 수 있다.
예컨대, 상기 제1 입/출구(6) 및 제2 입/출구(7)는 상기 제3 입/출구 및 제4 입/출구보다 단면이 크다.
상기 제1 및 제2 입/출구(6, 7)를 상기 제3 및 제4 입/출구(21, 22)에 대해 상대적으로 배치하고 각각의 단면을 선택함으로써, 상기 제1 각도 위치에 있어서 입구(6)로부터 출구(7)로의 유체의 순환이 촉진된다.
유익하게는, 상기 밀봉 요소는 360°보다 큰 각도 경로를 갖도록 구성되어 있다. 다시 말하자면, 밀봉 요소는 각도의 제한 없이 자체 회전할 수 있다. 따라서, 밀봉 요소는 1회 완전히 회전함으로써 그 초기 위치로 복귀할 수 있다. 또한, 밀봉 요소는 반대방향으로의 회전을 통해서도 그 초기 위치로 복귀하도록 구성될 수 있다.
도시 생략된 제1 실시형태에 따르면, 상기 밀봉 요소는, 그 상이한 각도 위치에 따라, 제1, 제2 입구, 제3 및/또는 제4 입/출구와 통하게 되거나 통하지 않게 되는 유체 통로가 마련된 원통형 플러그 밸브를 포함할 수 있다.
도시된 것에 대응하는 다른 실시형태에 따르면, 상기 밀봉 요소(3)는, 상기 원통형 하우징(4)에 대해 경사져 있는 평면에 배치되는 적어도 하나의 밀봉부(14)로서, 적어도 하나의 각도 위치에서 밀봉 요소(3)와 본체(2) 사이에 밀봉 접촉을 보장하도록, 상기 하우징의 측벽(5)과 둘레 모선을 통해 협력하는 밀봉부를 포함하는 것이다.
도 3 내지 도 5를 참조로 하면 가장 분명하게 보여지듯이, 경사 밀봉부(14)는 원통형 하우징(4)의 축선 A에 대해 경사져 있는 평면에 배치되어 있고 상기 축선 A에 중심이 맞춰져 있는 타원형 플랩(16)의 형상으로 이루어진 것으로, 상기 밀봉 요소의 적어도 하나의 소정 각도 위치에서 입구(6)와 출구(7)를 격리시키도록 경사 밀봉부의 둘레 가장자리(17)가 하우징(4)의 측벽(5)에 일정하게 접촉해 있어, 밀봉 플랩에 부여되는 각도 위치에 따라, 입구(6)와 출구(7)를 조절 가능한 유량을 가진 상태로 직접 유체 연통 시키거나, 혹은 간접 유체 연통시킨다. 따라서, 상기 둘레 가장자리(17)는, 입구(6)와 출구(7)가 서로 격리되어 있는 각도 위치, 특히 제2 및 제3 각도 위치에서 하우징의 측벽(5)과 항상 밀봉 접촉하는 모선(G)을 구성한다.
"경사진"은 엄밀히는 0°와 90° 사이인 것으로 이해된다. "플랩"은 축선 A에 대해 경사진 두 경사면을 갖고 둘레 가장자리(17)를 통해 연결되는 부분으로서 이해된다. 상기 경사면은 서로 평행할 수 있다. 상기 경사 밀봉부는 작은 두께를 갖고, 즉 상기 경사면들 사이의 거리가 본체(2)의 직경보다 훨씬, 특히 10배 작다. 경사 밀봉부는 예컨대 디스크이다.
기하학적 고려 사항은 밸브(1)의 정확한 작동을 보장하도록 고려된다. 플랩(16)은, 원형 하우징(4)의 직경보다 큰 장축을 갖고 원형 하우징(4)의 직경보다 실질적으로 작은 단축을 갖는 타원 형상을 갖는다. 이 경우에, 원형 하우징(4)의 직경은 유체의 입구(6) 및 출구(7)의 동일한 직경보다 크다.
밀봉 요소(3)는 커넥팅 로드(15)를 더 포함한다. 상기 커넥팅 로드(15)는, 디스크의 경사 평면과 축선 A 사이의 각도(B)가 이 경우에는 45°인 상태로, 경사 디스크에 중심이 맞춰지도록, 하우징의 축선 A를 따라 배치된다. 따라서, 하우징의 측벽(5)과 일정한 접촉이 달성되도록, 디스크(16)의 장축은 하우징의 직경에 √2를 곱한 값에 실질적으로 동일하다. 이러한 접촉은, 하우징(4)의 원형 단면의 벽(5)과, 경사 디스크(16)의 둘레 가장자리(17)에 대응하며 플랩의 회전축에 수직한 평면에 원형으로 투영되는 모선(G) 사이의 실린더-대-실린더 접촉인 것으로서 규정될 수도 있다. 플랩(16)의 단축은 실질적으로 유체의 입구(6) 및 출구(7)보다 클 수 있다.
상기 밀봉 요소(3)를 밸브의 본체의 하우징(4)에 장착하는 것은, 어떠한 미세 조정 작업도 필요로 하지 않고, 다만 디스크(16)를 유체의 입구 및 출구에 대해 중심을 맞추기 위해서 하우징에 밀봉 요소(3)를 축방향으로 인접시키기만 하면 된다는 점은, 주목할만하다.
커넥팅 로드(15)는, 조립 또는 오버몰딩을 통해, 그 양단부 중의 일단부에 의해 디스크(16)에 부착되거나, 또는 단일 부재 밀봉 요소(3)가 얻어지도록 디스크와 함께 몰딩된다. 예컨대, 디스크(16)는 플라스틱 재료로 제조되고 커넥팅 로드(15)는 금속으로 제조되거나, 또는 그 반대의 경우도 가능하며, 또는 이들 두 요소는 단일 부재 설계에 따라 플라스틱 재료 또는 금속으로 또는 선택된 복합 재료로 제조될 수 있다. 커넥팅 로드의 타단부는, 가이드 베어링(18)을 통해 커버(10)의 단부 부재(11)의 축방향 구멍을 통과한다. 커넥팅 로드의 타단부는, 도시 생략된 회전 구동을 위한 장치에 연결되어 있다.
도 7 내지 도 10에는 경사 디스크(16)의 상이한 각도 위치가 도시되어 있다.
도 10에 도시된 위치에서, 밀봉 요소(3)의 상기 경사 디스크(16)는 입구(6)를 출구(7)로부터 격리시켜, 유체가 제3 및 제4 입/출구를 통해 순환하게 한다. 이를 달성하기 위해, 경사 디스크(16)의 둘레 가장자리(17)는, 하우징을 두 개의 개별 밀봉 내부 챔버로 나누는 격벽의 방식으로, 원통형 하우징(4)의 측벽(5)과 완전 밀봉 관계로 협동하는데, 각 격벽에 의해 입구(6)와 출구(7) 중의 어느 하나가 유체가 통과하는 경로에 면한다. 경사 디스크(16)와 그에 따른 밀봉 요소(3)의 이러한 각도 위치는, 밸브(1)의 제2 각도 위치와 제3 각도 위치 중 어느 하나 또는 다른 하나에 대응한다.
구동 장치가 작동되는 경우, 이를 통해 상기 밀봉 요소(3)가 소기의 각도에 따라 회전하게 된다. 도 7을 참조해 보면, 밀봉 요소(3)가, 그 커넥팅 로드(15)를 통하여, 축선 A를 중심으로 +/- 90° 회전하게 되면, 경사 디스크(16)는, 밸브의 본체(2)의 입구(6)와 출구(7)를 연장하는 동축 파이프(8)에 실질적으로 평행한 평면에 위치하게 되도록 하우징(4) 내에서 회전하게 된다. 이 회전에 이어, 둘레 가장자리(17)의 대향부가 원형의 입구(6) 및 출구(7)에 대향하여 위치하게 되므로, 둘레 가장자리(17)는 더 이상 하우징의 측벽(5)과 완전히 접촉해 있지 않고, 단지 부분적으로만 접촉해 있다. 이러한 디스크의 후퇴 각도 위치는, 본체의 밀봉된 내부 하우징(4)을 거쳐 입구(6)와 출구(7) 사이로 유체가 통과하는 것을 허용하며, 밸브(1)의 제1 각도 위치에 대응한다.
상기 밀봉 요소(3)의 중간 위치가 도 8을 참조로 하여 예로서 도시되어 있는데, 이 위치는 경사 디스크(16)가 축선 A를 중심으로 +/- 45° 회전한 것에 대응한다. 따라서, 디스크의 가장자리(17)는 부분적으로 입구(6) 및 출구(7)에 대향하게 되어, 입구 및 출구는 평균 유량으로 유체가 직접 통과하는 연통 상태에 놓이게 되고, 나머지 유량은 제3 입/출구(21)와 제4 입/출구(22)를 통과한다.
도 9를 살펴보면, 도 9는 상기 밀봉 요소가 0°의 초기 폐쇄 위치로부터 약 5°에 위치하게 될 때, 경사 디스크(16)의 가장자리(17)가 하우징의 측벽(5)과 완전히 접촉해 있는 것을 보여준다. 이는, 디스크(16)와 하우징(4)이 완전히 포개어짐으로써, 밸브의 밀봉 레벨을 저감시키지 않는 조립 과정에서의 각도 에러가 용납 가능해진다는 것을 의미한다. 밸브의 제1 각도 위치는, 결국 약 10°(+ 또는 - 5°)의 각도 범위에 걸쳐 얻어진다.
또한, 원통형 하우징 내에서 실린더-대-실린더 접촉을 갖게 경사 디스크를 설계함으로써, 전술한 바와 같이, 밀봉 요소의 연속 회전 또는 역회전을 통해, 밸브의 상이한 각도 위치에 도달 가능해진다는 점도 주목할만다. 따라서, 밀봉 요소는, 단지 그 둘레 가장자리가 하우징의 측벽과 접촉하게 된다는 사실로 인해, 임의의 방향으로 유익하게 사용될 수 있다.
도 11 및 도 12의 그래프는, 하우징의 측벽(5)의 높이(㎜)에 따른 경사 디스크(16)의 위치를 분명히 보여주는 것으로, 360°의 벽은 평면도로 도시되도록 -180° 내지 +180°의 범위로 전개되어 있다.
도 11에서, 상기 밀봉 요소(3)의 경사 디스크(16)는 밸브(1)의 제2 또는 제3 각도 위치 중 어느 한 위치를 점유한다. 상기 입구 및 출구를 획정하는 파이프(8)의 윤곽(C)에 의해 예시되는 입구(6) 및 출구(7)에 관해, 평면도에서 사인파형 경로를 따르는 것으로 도시된 디스크의 모선(G)을 형성하는 둘레 가장자리(17)가, 하우징의 측벽(5)과 일정하게 접촉한다는 것이 분명히 나타내어져 있다. 이러한 방식으로, 입구(6) 및 출구(7)가 서로로부터 완전히 격리된다.
도 12를 참조해 보면, 경사 디스크(16)는 밸브의 제1 각도 위치를 점유한다. 이 경우에, 사인파형 경로(도 11에 대해 Π/2만큼 오프셋됨)의 형태의 둘레 가장자리(17)가 이제는 주로 그 중심에서 입구(6) 및 출구(7)를 통과한다(부호 P1)는 것이 분명히 나타내어져 있다. 가장자리(17)의 다른 부분(부호 P2)만이 하우징의 측벽(5)과 접촉 상태로 유지되어, 입구(6) 및 출구(7)의 소통을 보장한다.
디스크의 가장자리가 원통형 벽 상에서 선형 방식으로 변위되므로, 디스크와 벽 사이에서의 오염 발생 방지와 밸브의 자기 세정 보장이 가능해진다는 점은, 주목할만하다.
이제 도 1 내지 도 3을 다시 한번 참조해 보면, 본 발명은 또한 전술한 바와 같은 밸브를 포함하는 유체의 열 조정 장치에 관한 것으로 관찰된다.
상기 장치는 소위 냉각 라인(20)의 영역에서 상기 제3 입/출구(21)와 상기 제4 입/출구 사이(22)에 연결된 열교환기(23)를 더 포함한다. 따라서, 본 발명에 따른 밸브는, 그 제2 각도 위치와 제3 각도 위치 사이에서, 열교환기에서의 유체의 순환 방향을 역전시키는 것을 허용한다.
이러한 경우에, 상기 장치는 상기 제2 입/출구(7)에 연결된 소위 비냉각 라인을 더 포함한다. 밀봉 요소(3)가 제1 각도 위치에 있을 때, 유체는 냉각 라인(20)을 통과하지 않고서 입구(6)로부터 출구(7)로 바로 이동한다.
이러한 방식으로, 냉각 라인과 비냉각 라인 각각에 전해지는 유체의 양을 계량하여 유체의 온도 조정을 실시함으로써, 밸브(1)를 통해 동일한 유량이 보장된다.
다시 말하자면, 상기 밀봉 요소(3)의 경사 디스크(16)가, 그 평면이 입구(6) 및 출구(7)의 파이프(8)의 축선 상에 있는, 도 1을 참조로 하여 예시된 완전 개방 위치에 위치해 있을 때, 유체 순환 흐름 F는 냉각 루프(20)를 통과하지 않고서 밸브(1)의 내부 하우징(4)을 가로지른다. 이러한 방식으로, 밸브를 통과하는 유체는 냉각되지 않는다.
도 2에서 보여주는 바와 같이, 하우징의 축선 A를 중심으로 어느 한 방향으로 90° 회전함으로써, 경사 디스크(16)는, 그 가장자리(17)[모선(G)]가 전체 둘레에 걸쳐 하우징의 측벽(5)과 실린더-대-실린더 접촉하는 폐쇄 위치에 위치하게 된다. 이러한 방식으로, 밀봉 디스크를 폐쇄시킴으로써, 유체는 더 이상 입구(6)와 출구(7) 사이에서 직접적으로 유통되지 않고, 입구(6)에서 나와 하우징(4)에 도달하며, 밸브(1)의 제3 입/출구(21)의 방향으로 지향되고, 냉각 루프(20)를 반시계방향으로 통과한다. 따라서, 유체는 냉각기(23)를 가로지르고, 이 냉각기에서 냉각된 후 밸브(1)의 제4 입/출구(22)를 통해 토출되어 하우징(4)에 들어가며, 그 후에 밸브의 출구(7)를 통과한다.
이와는 반대로, 도 3을 참조해 보면, 유체의 순환은 이전과는 반대 방향으로 실시되고, 상기 밀봉 요소(3)는 도 1에서의 폐쇄 위치에 대해 다른 방향으로 90° 회전된다. 이러한 위치에서 경사 디스크(16)는 다시 한번 밸브(1)의 폐쇄를 보장한다. 이러한 방식으로, 유체는 시계방향으로 입구(6), 하우징(4), 제4 입/출구(22), 냉각 루프(20), 제3 입/출구(21), 하우징(4), 출구(7)의 순으로, 냉각 루프(20)를 통과한다. 따라서, 유체의 흐름이 역전된다.
다른 용례도 고려 가능하다. 상기 열교환기는 재순환 배기 가스 교환기가 되도록 구성될 수 있고, 상기 밸브는 재순환 배기 가스 밸브가 될 수 있다. 변형례로서, 상기 열교환기는 급기 냉각기가 되도록 구성될 수 있고, 상기 밸브는 공기 계량 밸브가 될 수 있다.

Claims (15)

  1. 본체(2)와 밀봉 요소(3)를 포함하고, 상기 밀봉 요소(3)는 상기 본체(2)에 대해 상대 회전함으로써 상이한 각도 위치를 점유 가능한 것이며, 상기 본체(2)는 제1 입/출구(6), 제2 입/출구(7), 제3 입/출구(21) 및 제4 입/출구(22)를 구비하는 것인, 특히 자동차용의, 유체 순환 밸브로서,
    - 상기 각도 위치 중 제1 각도 위치에서는, 제1 입/출구(6)로부터 제2 입/출구(7)로의 유체의 순환을,
    - 상기 각도 위치 중 제2 각도 위치에서는, 제1 입/출구(6)로부터 제3 입/출구(21)로의 유체의 순환과 제4 입/출구(22)로부터 제2 입/출구(7)로의 유체의 순환을,
    - 상기 각도 위치 중 제3 각도 위치에서는, 제1 입/출구(6)로부터 제4 입/출구(22)로의 유체의 순환과 제3 입/출구(21)로부터 제2 입/출구(7)로의 유체의 순환을 허용하도록 구성되어 있는 것인 유체 순환 밸브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 밀봉 요소(3)는 360°보다 큰 각도 경로를 갖는 것인 유체 순환 밸브.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 본체(2)는 단면이 원형인 원통형의 내부 하우징(4)을 포함하고, 상기 밀봉 요소(3)는, 상기 원통형 하우징(4)에 대해 경사져 있는 평면에 배치되는 적어도 하나의 밀봉부(14)로서, 적어도 하나의 각도 위치에서 밀봉 요소(3)와 본체(2) 사이에 밀봉 접촉을 보장하도록, 상기 하우징의 측벽(5)과 둘레 모선을 통해 협력하는 밀봉부(14)를 포함하는 것인 유체 순환 밸브.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 입/출구(6)와 제2 입/출구(7)는 반경방향의 입/출구인 것인 유체 순환 밸브.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제3 입/출구(21)는 반경방향 입/출구로서, 상기 제1 입/출구(6)에 대하여 상기 본체(2)의 축방향 단부를 향해 축방향으로 오프셋되어 있는 것인 유체 순환 밸브.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 제4 입/출구(22)는 반경방향 입/출구로서, 상기 제2 입/출구(7)에 대하여 상기 본체(2)의 축방향 단부를 향해 축방향으로 오프셋되어 있는 것인 유체 순환 밸브.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 입/출구(21)와 제4 입/출구(22)는 상기 본체(2)의 축방향 양단부를 향해 축방향으로 오프셋되어 있는 것인 유체 순환 밸브.
  8. 제4항에 있어서, 상기 제3 입/출구(21)와 제4 입/출구(22)는 축방향의 입/출구인 것인 유체 순환 밸브.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 입/출구(6) 및 제2 입/출구(7)는 상기 제3 입/출구(21) 및 제4 입/출구(22)보다 단면이 큰 것인 유체 순환 밸브.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 입/출구(6) 및 제2 입/출구(7)는 서로의 연장선에 있는 것인 유체 순환 밸브.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 입/출구(6)와 제2 입/출구(7)는 단면이 동일한 것인 유체 순환 밸브.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 밸브(1)를 포함하는 유체의 열 조정 장치.
  13. 제12항에 있어서, 소위 냉각 라인(20)의 영역에서 상기 제3 입/출구(21)와 상기 제4 입/출구 사이(22)에 연결된 열교환기(23)를 더 포함하는 유체의 열 조정 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제2 입/출구(7)에 연결된 소위 비냉각 라인을 포함하는 유체의 열 조정 장치.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    - 상기 열교환기(23)는 재순환 배기 가스 교환기가 되도록 구성되어 있고, 상기 밸브(1)는 재순환 배기 가스 밸브가 되도록 구성되어 있거나, 또는
    - 상기 열교환기(23)는 급기 냉각기가 되도록 구성되어 있고, 상기 밸브(1)는 공기 계량 밸브가 되도록 구성되어 있는 것인 유체의 열 조정 장치.
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