KR20150082560A - 개선된 시일링을 가지는 오버몰딩된 전동식 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐쇄가능한 파이프와, 밸브 셔터와, 회전식 전자기 액츄에이터와, 플라스틱 재질의 오버몰딩부로 구성되며, 상기 액츄에이터는 회전축에 고정된 로터와 고정자 조립체로 형성되며, 상기 밸브 셔터는, 상기 회전축을 사용하여 상기 액츄에이터에 의해 점진적으로 배치되며 파이프를 차단할 수 있고, 상기 플라스틱 재질의 오버몰딩부는 상기 액츄에이터를 둘러싸면서 적어도 부분적으로 상기 액츄에이터에 고정되며 적어도 부분적으로 상기 파이프를 형성하고, 정적 시일링이 상기 액츄에이터와 상기 파이프에 공통된 상기 플라스틱 재질의 오버몰딩부에 의해 제공되며, 상기 플라스틱 재질의 오버몰딩부는 상기 로터와 상기 밸브 셔터를 연결하는 상기 회전축을 가이딩하기 위하여 유밀하게 되는 통로에 의해 통하는 것을 특징으로 한다.

Description

개선된 시일링을 가지는 오버몰딩된 전동식 밸브{OVERMOULDED MOTORIZED VALVE WITH IMPROVED SEALING}

본 발명은 장치화된(instrumented) 밸브 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로 전자기 타입의 액츄에이터에 의해 제어되는 폐쇄가능한(closable) 밸브를 통하여 유체의 흐름의 단속(regulation)을 가능케 하도록 의도된 전동식 밸브에 관한 것이다.

구체적으로 자동차용 열기관(heat engine)은 오염 물질의 배출과 연료 소비에 있어서 환경 기준들을 준수해야 한다. 모터/엔진 제조업체들은 그러한 의무들을 충족시키는 것을 겨냥하는 다양한 전략들을 발전시켜왔고 여전히 발전시키고 있다. 일반적으로 쓰이는 해법으로는, 신선한 공기와 같이 혼합시켜 연소실(combustion chamber)의 상류에 배기가스를 피드백하기 위하여, 실린더 블록 유출구(outlet)에서 직접 배기 가스의 일부를 회수(recovering)하는 것을 포함한다. 이러한 기능은 연소된 가스의 일부가 흡입구(intake)로 되돌아가게 정의하도록 밸브를 더 많거나 적게 개방하는 전자기식 액츄에이터에 의해 구동되는, 배기 재순환(Exhaust Gas Recirculation, EGR) 밸브를 통해 제공된다.

그러한 밸브뿐만 아니라, 이를 제어하는 액츄에이터는 상당한 스트레스에 노출된다. 조립체가 엔진 블록 내 또는 엔진 블록에 내장된 구성요소 상에 장착되므로(이는 고압 EGR이라 지칭됨), 진동 수준이 높고 가스 온도가 매우 높다. 그러므로, 밸브는 일반적으로 금속(가스와 직접 접촉하는 부품을 위한 스틸, 바깥 부분을 위한 알루미늄)으로 이루어지며, 시스템이 과열되고 손상되는 것을 방지하기 위하여 순환수(water circuit)에 의해 냉각될 수 있다.

환경 기준이 항상 엄격해지므로, 고압 EGR뿐만 아니라 새로운 해법이 등장한다. 이는 저압 EGR(Low Pressure EGR, LP EGR)이라 불리며, 고압 EGR과 동일한 원리를 사용하나, 상이한 설계를 가진다. 배기 가스가 입자 필터의 하류에 포집되므로, 밸브는 엔진 블록에 고정될 필요가 없으나, 배기 가스를 흡입구로 연결하는 도관 시스템(conduit system)에 부착될 수도 있다. 이때, 가스 온도가 상당히 감소하므로, 액츄에이터+밸브 조립체는 낮은 기계적 스트레스에 노출되고, 보다 구체적으로는 더 낮은 열에 노출된다. 이러한 보다 바람직한 환경은 다른 기술적인 해법과 스틸 또는 알루미늄 외의 재료들이, 매우 좋은 대안적인 해법이 되는 기술적인 플라스틱을 사용하는 것을 가능케 하는 밸브를 생산하도록 구현되는 것을 가능하게 할 수 있다.

현재 사용되는 저압 EGR을 위한 해법은 자동차 장비 제조업체에 의해 생산되는 밸브에 결합되는 엔진의 “단순 조립체(simple assembly)”이다. 밸브는 더 이상 스틸로 제조되지 않으며, 전부 알루미늄으로 제조되고, 더 이상 냉각되지 않는다.

밸브+액츄에이터 조립체의 설계는 컴팩트하다. 밸브 셔터(shutter)는 액츄에이터 쪽에서 스피곳(spigot) 링크에 의해 가이드되고, 다른 단부에서 자유롭다. 이러한 해법은 누출률(폐쇄 위치)의 양호한 제어를 제공하며 컴팩트하다.

이러한 밸브는 “페일 세이프(failsafe)”이다: 액츄에이터의 이동가능한 부품(회전축(spindle))과 밸브 몸체 사이에 내장되는 탄성 복귀 부재(return member)는, 액츄에이터가 더 이상 전력이 공급되지 않는 상태이거나 고장인 경우에 밸브를 폐쇄 위치로 복귀하는데 사용된다. 또한, 그것은 벨브 셔터를 그 시트(seat)상으로 밀고 액츄에이터에서 전력-미공급 밸브의 최소한의 시일링(sealing) 수준을 보장하는 것을 가능케 한다. 탄성 복귀 수단은 다루기 힘들고 조립하기 어려우며, 마찰 도입의 단점을 가지는 토션 스프링(torsion spring)이다.

따라서, 밸브의 파이프와 액츄에이터 사이의 시일링은 제어되어야 한다. 액츄에이터의 회전축을 따라 배기 가스가 흐르고 이를 손상시키는 것을 방지하기 위하여, 단일-립(one-lip) 동적 시일(dynamic seal)이 그 안에 내장된다. 이는 밸브 몸체와 삽입된 가이드 베어링 사이에 개재된다. 또한, O-링(O-ring)은 외용제(external agent)가 조립체 내로 침투하고 조립체를 부식시키는 것을 방지하기 위하여 밸브와 액츄에이터의 고정자(stator) 사이에서 사용된다.

종래 기술로서 공개된 미국 특허 공개 공보 제2008-0295800호에서는 스로틀(throttle) 몸체의 외부 쉘(shell)을 형성하도록 나일론으로 오버몰딩된(overmouled) 고성능 합성 물질로 이루어진 합성 스로틀 몸체가 개시된다.

이러한 실시예는, 오버몰딩된 밸브의 몸체 상에 장착되는 액츄에이터를 포함하여, 몇몇의 구분된 요소들로 실시된다.

액츄에이터는 시일링 문제를 야기하는 몸체와 관련된다.

독일 특허 공개 공보 제10-2007-013937호에서는, 니들 베어링(needle bearing)과 같은, 베어링 장치를 수용하는, 사출-성형된 플라스틱 부품을 구비하는 밸브가 개시된다.

베어링 장치는 사출-성형 플라스틱 부품에서 서로 독립적으로 지지되며, 개별적으로 형성된 지지 플랜지(flange)를 갖는 외부 링을 포함한다.

장치는 스로틀 플랩 샤프트(throttle flap shaft)를 지지하도록 배치된다.

이 문서는 밸브 셔터를 갖는 회전축 상의 듀얼 동적 시일링 해법을 제공한다. 샤프트는 모터 회전축에 내장되지 않고, 리듀서(reducer)에 의해 구동이 제공된다.

요약하면, 이러한 기술 상태의 해법이 현재의 요구를 충족시키나, 그것의 몇몇 요소들이 개선될 수 있었다. 동작 온도에 따라, 알루미늄은 전체 밸브 몸체에 강제되지는 않는다. 손상 (“페일 세이프”)의 경우에서 반환-위치(return-in-position)는 다루기 힘들고, 접촉과 함께, 그것의 생산은 관리 제약을 수반한다. 시일링 기능은 그것이 듀얼 시일링을 요구하기 때문에 바인딩한다. 그 수치(dimension)가 최적화되지 않았으므로, 밸브를 갖는 액츄에이터의 조립은 제어되어야 한다.

또한, 액츄에이터의 중량과 가격을 감소시키고 밸브 내에 액츄에이터의 설치를 가능케하는 해법을 설명한 유럽 특허 공개 공보 제01030041호(Dana)에서 개시되는 것과 같이 해법이 알려져 있다.

하지만, 이러한 해법은 연장된 밸브 내로 액츄에이터의 배치를 요구하며, 동적 시일링(즉, 서로에 대해 움직이지 않는 상이한 종류의 두 조립체들 사이의 시일링)과 정적 시일링(즉, 서로에 대해 움직이지 않는, 상이한 성질의 두 세트 사이의 시일링)을 제공하는 다수의 시일들에 의해 액츄에이터와 밸브의 긴밀성(tightness)을 고려하는 조심스러운 장착을 요구한다. 또한, 이러한 해법은, 액츄에이터가 그것이 설치되는 슬리브(sleeve)에 완전히 고정되어 둘러싸이지 않으므로, 액츄에이터에서의 양호한 열 소산(dissipation)을 보장하지 않는다.

프랑스 특허 공개 공보 제2896025호에서는, 특히 밸브와 액츄에이터의 전반적인 오버몰딩의 사용을 통해, 액츄에이터에 있어서 오버행(overhang)을 감소시키고 조립체를 개선하면서, 액츄에이터에서의 열 소산을 최적화하는 결합을 제공하는 것이 가능하고 몇몇의 개선점이 개시된다.

그러나, 이러한 특허는, 그것이 베어링을 사용하지만, 유체가 액츄에이터의 회전축을 따라 올라가는 것을 방지하지 못하므로 발생하는 시일링 문제를 해결하지 못하며, 이는 그것의 사용 기간을 제한하고 오염시킬 수도 있다. 사실상, 종래 기술의 이러한 문서는 저온의 차단(shutting off)을 가능케 하고 공기 파이프를 청소하도록 되었으며, 그리하여 액츄에이터의 통로는 문제가 되지 않는다.

본 발명은 액츄에이터와 파이프를 둘러싸는 오버몰딩부의 사용에 비롯되는 컴팩트함, 강성 및 경량성에 관한 이점뿐만 아니라, 단일의 시일을 사용하여 완전한 시일링을 밸브에 제공함으로써 종래 기술의 해법에서 직면한 시일링 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

상술한 결점들을 해결하고 시일링을 제공하기 위하여, 본 발명의 해법은 정적 시일링을 제공하도록 (일반적으로 고분자 액정 물질(Liquid Crystal Polymer, LCP로 이루어지는) 플라스틱 오버몰딩부를 사용하는 것을 포함한다. 이때, 종래 기술의 해법과 달리, 단일의 동적 시일이 요구된다.

또한, 본 발명의 목적 중 하나는, 단일의 도구로써 밸브(파이프)와 액츄에이터 조립체를 즉시 오버몰딩하고 필요한 것만을 유지하는 것이다. 액츄에이터의 자성을 가지는 부품(철 회로, 와인딩, 접속부 등)과 밸브 몸체의 필수적인 알루미늄 부품(시일링을 위한 차단 시트(shut off seat), 액츄에이터의 지지부)은 유지되며, 나머지 부품들은 오버몰딩 동작 동안 플라스틱으로 이루어질 것이다.

따라서, 현재보다 더 가볍고 컴팩트한 일체형 밸브+액츄에이터 조립체가 얻어진다.

본 발명의 목적 중 하나는, 더 우수한 컴팩트함과 더 긴 사용 기간의 이점을 포함하는, 프랑스 특허 공개 공보 제2744559호에 설명된 바와 같이 비접촉식 자기 복귀 부재를 사용함으로써 밸브 셔터의 탄성적인 복귀를 위한 부재의 대체를 제공하는 것을 포함한다.

보다 구체적으로, 본 발명은 폐쇄가능한 파이프와, 밸브 셔터와, 회전식 전자기 액츄에이터와, 플라스틱 재질의 오버몰딩부로 구성되며, 상기 액츄에이터는 회전축에 고정된 로터와 고정자 조립체로 형성되며, 상기 밸브 셔터는, 상기 회전축을 사용하여 상기 액츄에이터에 의해 점진적으로 배치되며 파이프를 차단할 수 있고, 상기 플라스틱 재질의 오버몰딩부는 상기 액츄에이터를 둘러싸면서 적어도 부분적으로 상기 액츄에이터에 고정되며 적어도 부분적으로 상기 파이프를 형성하고, 정적 시일링이 상기 액츄에이터와 상기 파이프에 공통된 상기 플라스틱 재질의 오버몰딩부에 의해 제공되며, 상기 플라스틱 재질의 오버몰딩부는 상기 로터와 상기 밸브 셔터를 연결하는 상기 회전축을 가이딩하기 위하여 통로에 의해 통하는 것을 특징으로 하는 전동식 밸브를 제공한다.

플라스틱 재질의 오버몰딩부와 통하는 상기 통로는 바람직하게는 시일링 수단에 의해 상기 회전축에 결합된다.

비제한적이고 대체가능한 해법에서, 오버몰딩된 통로는 상기 오버몰딩된 부분 하측에 회전축에 의해 붙어 있는 립 시일에 의해 시일링된다.

동적 시일링은 바람직하게는 회전축과 접촉하는 단일 시일의 사용을 통해 제공된다.

전동식 밸브는 바람직하게는 비접촉식 시스템의 품질(비마모)과 기게적 시스템(스프링)으로 제공될 수 있는 것보다 더 낮은 부피를 가능케 하는, 자기 결합에 의해 제공되는 위치에서 상기 밸브 셔터를 복귀시키기 위한 수단을 포함한다.

구체적인 실시예에서, 작업 온도가 이를 가능케 할 경우, 플라스틱 재질의 오버몰딩부는 파이프 전체를 형성한다.

구체적인 실시예에서, 파이프는 플라스틱 재질의 오버몰딩으로 이루어진 부분과 금속으로 이루어진 베이스를 적어도 부분적으로 포함한다.

이러한 경우, 고정자 조립체는 파이프의 회전축에 대한 고정자 조립체의 각도 분할을 사용하여 체결 요소들에 의해 파이프의 금속 베이스에 부착될 수도 있다. 액츄에이터의 회전축은 파이프에 부착된 센터링 스피곳을 이용하여 파이프의 금속 베이스에 대해 배치될 수 있다.

또 다른 실시예에서, 고정자 조립체는 파이프에 부착된 센터링 스피곳에 의해 파이프의 금속 베이스에 고정된다.

구체적인 실시예에서, 파이프에 부착된 센터링 스피곳과 파이프의 금속 베이스의 부분은 단일 시일이 배치되는 하우징을 구성한다.

또 다른 실시예에서, 액츄에이터의 회전축은 파이프의 금속 베이스에 고정된 센터링 스피곳을 이용하여 금속 파이프에 대해 배치되며, 즉, 금속 베이스는 센터링 스피곳까지 연장된다.

이러한 실시예에서, 고정자 조립체는 파이프의 금속 베이스에 고정된 센터링 스피곳을 통해 파이프의 금속 베이스에 부착된다.

구체적인 실시예에서, 단일 시일은 액츄에이터의 회전축 상에 배치되고, 플라스틱 재질의 오버몰딩부와 외부에서 정적 접촉을 하며, 액츄에이터의 회전축과 내부에서 미끄럼 접촉을 한다.

또 다른 실시예에서, 단일 시일은 회전축 상에 제공된 홈을 이용하여 액츄에이터의 회전축 상에 배치된다.

구체적인 실시예에서, 전동식 밸브는 플라스틱 재질의 오버몰딩부에 부착되고 레이저 용접에 의해 고정되는 로터 위치 감지 요소를 지지하는 커버를 포함한다.

또 다른 실시예에서, 커버는 감지 요소와 액츄에이터를 공급하기 위한 전기 접속 조립체를 구비한다.

구체적인 실시예에서, 회전축은 고정자 조립체에서만 가이드된다.

본 발명의 다른 특징들과 이점들은 첨부된 도면을 참조로 하여 후술하는 상세하고 예시적인 실시예들을 통해 개시될 것이다.
도 1은 종래 기술의 일 실시예에 따른 전동식 밸브의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전동식 밸브의 사시도이다.
도 3은 본 발명에서 사용될 수 있는 액츄에이터의 로터의 분리도이다.
도 4는 본 발명에서 사용될 수 있는 액츄에이터의 분리도이다.
도 5a 및 도 5b는 제1 실시예에 따른 전동식 밸브의 오버몰딩 전후 각각의 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 제2 실시예에 따른 전동식 밸브의 오버몰딩 전후 각각의 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 제3 실시예에 따른 전동식 밸브의 오버몰딩 전후 각각의 단면도이다.
도 8a 및 도 8b는 제4 실시예에 따른 전동식 밸브의 오버몰딩 전후 각각의 단면도이다.
도 9a 및 도 9b는 제5 실시예에 따른 전동식 밸브의 오버몰딩 전후 각각의 단면도이다.

도 1은 종래 기술의 일 실시예에 따른 전동식 밸브를 도시한다. 이러한 종래의 실시예에서, 이러한 모듈은, 그 위에 액츄에이터(1)가 고정되는 파이프(2)의 단순한 조립체이다. 이러한 조립체는, 실행가능하며 폭넓게 사용될 경우, 액츄에이터(1)를 위해 요구되는 부착 점(3)들로 인해 부피와 관련하여 중대한 결점을 가지며, 액츄에이터(1)와 파이프(2) 사이의 상이한 열적 거동 및, 파이프(2)가 알루미늄으로 이루어진 점에 기인하여 상당한 부담을 갖는다.

도 2는, 오버몰딩된 액츄에이터(1)와 적어도 부분적으로 오버몰딩된 파이프(2)가 제공되는 본 발명에 따른 전동식 밸브를 도시한다. 본 발명의 목적 중 하나는, 이러한 조립체를, 외부 잠금장치(fastener)의 부재로 인해 도 1에 도시된 것보다 더 컴팩트하고, 파이프가 적어도 부분적으로 오버몰딩으로써 실현되어 더 가볍게 하는 것이다. 바람직하게는, 밸브의 액츄에이터(1)와 파이프(2)가 (플라스틱 재질을 포함하는) 오버몰딩으로써 적어도 부분적으로 둘러싸이지만, 액츄에이터(1)는 오버몰딩된 조립체에 대하여 로터(5)의 위치를 결정하기 위해 액츄에이터(1)의 로터(5)와 결합되는 감지 요소를 포함하는 커버(19)를 상부에 구비한다. 또한, 이러한 커버(19)는 감지 요소 및 액츄에이터(1)로의 전력 공급을 가능케 하도록 의도된 전기 접속 조립체(20)를 구비한다.

도 3은 형성된 밸브를 제어하는 전자기식 액츄에이터에 사용될 수 있는 로터의 분리도이다. 그러한 로터(4)는 제1 고정자 조립체(미도시)에 대해 움직이기 위하여 제1 고정자 조립체의 자기장과 결합되도록 의도된 제1면 상에 모터 자석(9)이 붙어 있고, 제1 고정자 조립체에 대한 로터(4)의 각 위치(angular position)에 관한 정보를 제공하기 위하여 제2 고정자 조립체(미도시)와 협조하도록 의도된 제2면 상에 센서 자석(8) 붙어 있는 강자성 요크(ferromagnetic yoke)(5)를 포함한다.

강자성 요크(5)는, 일반적으로 스탬핑(stamping)이나 직선 자(straight edge) 블랭킹(blanking)에 의해 얻어지는 벨브 셔터(7)를 수용하기 위하여 갈라진 하부 부분을 구비하는 회전축(6)에 고정된다.

도 4는 코일형 강자성 극들이 붙어있는 고정자 조립체(10)와 로터(4)에 의해 형성된 액츄에이터(1)를 도시한다. 그러므로, 상기 고정자 조립체(10)에서의 전류의 값과 변동은 로터(4)를 고정자 조립체(10)에 대해 이동시키는 것을 가능케 한다.

그러한 예시적인 실시예는 액츄에이터의 기능의 바람직한 예로서 사용된 것으로 주어지지만, 이에 제한되지는 않는다.

액츄에이터(1)는 바람직하게는 일 위치에 로터(5)를 복귀시키기 위한 비접촉식 자성 수단을 포함한다. 이를 위하여, 액츄에이터(1)는, 고정자 조립체(10)에 더 이상 전력-공급이 되지 않을 경우 미리 결정된 위치에 자성 로터를 복귀시켜 놓도록 요크(5)와 상호작용하기 위하여 고정자 조립체(10)에 고정되는 자성 트랙(17)을 구비할 수도 있다.

도 5a 및 도 5b는 상술한 액츄에이터(1)가 바람직하게는 알루미늄으로 이루어진 파이프(2)의 금속 베이스에 결합되는, 본 발명에 따른 전동식 밸브의 제1 실시예를 도시한다. 그러한 결합은 고정자 조립체(10)를 파이프(2)에 결합시키는, 두 개의 스터드형(stud type) 체결 요소(11)를 사용함으로써 제공된다.

슬라이딩 링(12)은 알루미늄 파이프(2)에 억지 끼워맞춤 방식으로 부착되어 사용된다. 슬라이딩 링(12)은 립 시일(13)을 고정하는 것을 가능케 한다: 그것은 오버몰딩하는 동안 플라스틱에 의한 손상으로부터 시일(13)을 보호한다; 또한, 미끄럼 끼워맞춤 핏(sliding fit)으로 센터링 스피곳(centering spigot)(14)을 고정자 조립체(10)에 제공한다. 따라서, 그것은 마찰의 양호한 요인으로, 이동하는 조립체의 조기 마모를 막고 낮은 마찰을 보장하도록 로터(5)의 회전축(6)을 제공한다.

따라서, 단일의, 컴팩트하고 경량인 조립체를 형성하도록, 액츄에이터(1)의 오버몰딩은 파이프(2)를 둘러싼다.

이러한 실시예에서, 액츄에이터(1)의 로터(5)는 센터링 스피곳(14)의 원통형 내부 표면을 거쳐 링(12)에 의해 가이드된다.

따라서, 정적 시일링은 파이프와 액츄에이터를 둘러싸는 오버몰딩에 의해 제공되며, 임의의 유체가 고정자 조립체(10)를 통하여 액츄에이터로 들어가는 것을 방지한다. 동적 시일링은 액츄에이터(1)의 회전축(6)으로 인하여 임의의 유체의 상승 이동하는 것을 방지하는 단일 립 시일(13)에 의해 제공된다.

모든 실시예들에서, 밸브 셔터(7)를 갖는 액츄에이터(1)의 회전축(6)은 그 상부 부분(밸브 셔터(7) 상측)에만 가이드되고 밸브 셔터(7) 하측 부분에는 가이드되지 않으며, 이는 임의의 정적 불확정성(static indeterminacy)을 방지한다.

도 6a 및 도 6b는, 상술한 액츄에이터(1)가 바람직하게는 알루미늄으로 이루어진 파이프(2)의 금속 베이스에 결합되는, 본 발명에 따른 전동식 밸브의 제2 실시예를 도시한다. 그러한 결합은 고정자 조립체(10)를 파이프(2)에 고정시키는 두 개의 스터드(11)를 사용하여 제공된다.

알루미늄으로 이루어지고 파이프(2)와 일체 형성되는 일체형 스피곳(14)은 파이프(2) 상에서 고정자 조립체(10)의 센터링을 가능케 한다. (일반적으로 스테인리스 스틸로 이루어지는) 이동가능한 회전축(6)과 (일반적으로 알루미늄으로 이루어지는) 파이프(2)의 센터링 스피곳(14) 사이의 임의의 접촉을 방지하기 위하여, 오버몰딩은 플라스틱 재질의 전체 베어링(whole bearing)이 회전축(6)의 거의 전체 높이에서 로터(4)를 가이드하는 것을 가능케 한다.

이때, 시일링은, O-링 종류의 시일(13)을 사용하여 플라스틱 베어링(16)과 회전축(6) 사이에 직접 제공된다. 시일(13)의 부분에 대응하는 치수의 홈(15)이 회전축에 제공된다. 이때, O-링(13)이 삽입된다. 그것은 외측 직경(플라스틱 베어링)에서 정적 접촉을 이루며, 스테인리스 스틸 회전축(6)과 내측 직경에서 동적 접촉을 이룬다. 이때, 동적 접촉은 가장 작은 직경 상에서 이루어진다: 슬라이딩 속도가 더 낮으며, 스테인리스 스틸의 마찰이 더 낮고, 따라서 마모가 감소된다. 동적 적용에 있어서 정적 시일의 이러한 사용은 종래 기술이 아니지만, 클라이매틱 오븐(climatic oven)(열적 사이클 -40도/150도)에 배치되는 액츄에이터 상에서 수행되는 수명 검사는 2 bar의 상대 압력(relative pressure)을 갖는 10⁶ 사이클 후에 누출이 없음을 보여준다.

도 7a 및 도 7b는 알루미늄 파이프(2)에 납작한 형태로(countersunk) 부착된 슬라이딩 링(12)이 사용된, 본 발명에 따른 전동식 밸브의 제3 실시예를 도시한다. 제1 실시예에서 도시된 기능들(립 시일(13)의 보호 및 유지, 고정자 조립체(10)의 센터링, 로터(5)의 회전축(6)의 슬라이딩 및 가이딩)뿐만 아니라, 이러한 요소는 고정자 조립체(10)의 베이스와의 억지 끼워맞춤(tight fit)에 의해 파이프(2) 상에 고정자 조립체(10)를 고정시키는 것을 가능케 한다.

이러한 해법은 (비싸고, 대량 생산 관리가 곤란한) 체결 요소를 회피하는 것을 가능케 하며, 또한 플라스틱 오버몰딩이 조립체(리브(ribs), 즉, 필요하다면 조립체를 강화시키도록 구체적인 형태가 오버몰딩에 제공될 수도 있다)의 우수한 기계적 내구성을 제공하는 점에서 적합하다. 시일링은 제1 실시예에서 설명된 바와 동일하다.

도 8a 및 도 8b는 제2 실시예 및 제3 실시예의 조합을 포함하는 본 발명에 따른 전동식 밸브의 제4 실시예를 도시한다. 체결 요소는, 일체형 센터링 스피곳(14)에 의하여 알루미늄 파이프(2)와 고정자 조립체(10)의 베이스 사이에 직접 제공되는 억지 끼워맞춤 센터링의 이점을 위해 생략된다. 파이프(2)에서의 회전축(6)의 가이딩은 오버몰딩 시 플라스틱으로써 일체로 이루어진다.

설명된 실시예들에서, 가이딩은 고정자 조립체에서만 제공되지만(바람직한 실시예), 파이프의 하측 단부에서 상호보완적인 베어링 또는 롤러의 추가적인 사용이 고려되어도 좋을 수 있다.

시일링은 제2 실시예에서 설명된 바와 동일하다. O-링(13)은 회전축(6) 상에 형성된 홈(15)의 사용을 통해 스테인리스 스틸 회전축(6)과 플라스틱 고정자 조립체(10) 사이에 결합된다.

도 9a 및 도 9b는 파이프(2)가 전체적으로 오버몰딩된 플라스틱 재질로 이루어진, 본 발명에 따른 전동식 밸브의 제5 실시예를 도시한다. 기계적 스트레스 및 누출 제한이 심하지 않은 몇몇의 구체적인 적용에 있어서, 파이프(2)의 알루미늄 부분은 생략될 수 있다. 이때, 밸브는 오버몰딩 동작 동안 전체적으로 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.

더 이상 고정자 조립체(10)와 파이프(2)의 알루미늄 몸체의 조립을 처리할 필요가 없으며, 오버몰딩 동작은 상당히 단순해진다. 물론, 조립체를 그 주변에 고정시키고 강화시키기 위한 구체적인 수단은 오버몰딩 상에서 제공될 것이다.

동적 립 시일은 이러한 해법에서 사용될 수 없다: 그것은 플라스틱에 의해 완전히 묻히거나 손상될 것이다. 오버몰딩 후에 이를 삽입하는 것을 고려해볼 수도 있지만, 요소가 더 이상 고정되지 않을 것이며, 가스 파이프로 떨어지는 무시할 수 없는 위험을 수반할 것이다. 따라서, 채용된 본 해법은 오버몰딩에 의해 회전축(6)에 형성된 플라스틱 베어링(16)과 회전축(6) 사이에 O-링 타입의 시일(13)을 사용하는 것을 포함한다.

Claims (16)

1. 폐쇄가능한 파이프(2)와, 밸브 셔터(7)와, 회전식 전자기 액츄에이터(1)와, 플라스틱 재질의 오버몰딩부를 포함하는 전동식 밸브로서,
   상기 액츄에이터(1)는 회전축(6)에 고정된 로터(5)와 고정자 조립체(10)를 구비하며,
   상기 밸브 셔터(7)는, 상기 회전축(6)을 사용하여 상기 액츄에이터(1)에 의해 점진적으로 배치되며 파이프(2)를 차단할 수 있고,
   상기 플라스틱 재질의 오버몰딩부는 적어도 부분적으로 상기 액츄에이터(1)에 고정되어 상기 액츄에이터(1)를 둘러싸며 적어도 부분적으로 상기 파이프(2)를 형성하고,
   정적 시일링이 상기 액츄에이터(1)와 상기 파이프(2)에 공통된 상기 플라스틱 재질의 오버몰딩부에 의해 제공되며,
   상기 플라스틱 재질의 오버몰딩부는 상기 로터(5)와 상기 밸브 셔터(7)를 연결하는 상기 회전축(6)을 가이딩하기 위한 통로를 통과하는 것을 특징으로 하는 전동식 밸브.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 통로의 동적 시일링은 상기 회전축(6)과 접촉하는 단일 시일(13)의 사용을 통해 제공되는 것을 특징으로 하는 전동식 밸브.
3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
   자기 결합에 의해 제공되는 위치에서 상기 밸브 셔터를 복귀시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 밸브.
4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 플라스틱 재질의 오버몰딩부는 상기 파이프(2) 전체를 형성하는 것을 특징으로 하는 전동식 밸브.
5. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 파이프(2)는 적어도 부분적으로 금속으로 이루어진 베이스와 플라스틱 재질의 오버몰딩부로 이루어진 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 밸브.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 고정자 조립체(10)는, 상기 회전축(6)에 대한 상기 고정자 조립체(10)의 각도 분할을 가능케 하는 상기 파이프(2)의 체결 요소들(11)에 의해 상기 파이프(2)의 상기 금속 베이스에 부착되는 것을 특징으로 하는 전동식 밸브.
7. 제6 항에 있어서,
   상기 액츄에이터의 상기 회전축(6)은 상기 파이프(2)에 부착된 센터링 스피곳(14)을 이용하여 상기 금속 파이프(2)에 대해 배치되는 것을 특징으로 하는 전동식 밸브.
8. 제5 항에 있어서,
   상기 고정자 조립체(10)는 상기 파이프(2)에 부착된 센터링 스피곳(14)에 의해 상기 파이프(2)의 상기 금속 베이스에 고정되는 것을 특징으로 하는 전동식 밸브.
9. 제7 항 또는 제8 항에 있어서,
   상기 파이프(2)의 상기 금속 베이스의 부분과 상기 파이프에 부착된 상기 센터링 스피곳(14)은 상기 단일 시일이 배치되는 하우징을 구성하는 것을 특징으로 하는 전동식 밸브.
10. 제5 항에 있어서,
    상기 액츄에이터(1)의 상기 회전축(2)은 상기 파이프(2)의 상기 금속 베이스에 고정된 센터링 스피곳(14)을 사용하여 상기 금속 파이프(2)에 대해 배치되는 것을 특징으로 하는, 전동식 밸브.
11. 제10 항에 있어서,
    상기 고정자 조립체(10)는 상기 파이프(2)의 상기 금속 베이스에 고정된 센터링 스피곳(14)에 의해 상기 파이프(2)의 상기 금속 베이스에 부착되는 것을 특징으로 하는 전동식 밸브.
12. 제4 항, 제10 항, 및 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단일 시일(13)은, 상기 액츄에이터(1)의 상기 회전축(6) 상에 배치되고, 상기 플라스틱 재질의 오버몰딩부와 외부에서 정적 접촉을 하며, 상기 액츄에이터(1)의 상기 회전축(6)과 내부에서 미끄럼 접촉을 하는 것을 특징으로 하는 전동식 밸브.
13. 제12 항에 있어서,
    상기 단일 시일(13)은 상기 회전축(6) 상에 제공되는 홈(15)에 의해 상기 액츄에이터(1)의 상기 회전축(6) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 전동식 밸브.
14. 제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라스틱 재질의 오버몰딩부에 부착되고 레이저 용접에 의해 고정되는 로터 위치 감지 요소(5)를 지지하는 커버(19)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 밸브.
15. 제14 항에 있어서,
    상기 커버(19)는 상기 감지 요소와 상기 액츄에이터(1)를 공급하기 위한 전기 접속 조립체를 구비하는 것을 특징으로 하는 전동식 밸브.
16. 제1 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전축(6)의 가이딩은 상기 고정자 조립체(10)에서만 수행되는 것을 특징으로 하는 전동식 밸브.

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