KR20170084176A

KR20170084176A - 모터 차량의 밸브 디바이스

Info

Publication number: KR20170084176A
Application number: KR1020177015577A
Authority: KR
Inventors: 라이너 요하네스 몬티그니; 피터 쾰른; 슈테판 코프
Original assignee: 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
Priority date: 2014-12-19
Filing date: 2015-12-15
Publication date: 2017-07-19
Also published as: JP2018506816A; WO2016096834A1; DE102014226736A1; CN107110377A; US20170363018A1; EP3235033A1

Abstract

본 발명은 하우징(1)에서 연장되는 유동 덕트(2) 및 유동 덕트(2)를 폐쇄하기 위하여 유동 덕트(2)에 배열되는 플랩(3)을 가지는, 모터 차량에 있는 연료 전지 장치를 위한 밸브 디바이스에 관한 것으로, 플랩(3)은 축(4)에 고정되고, 축(4)은 하우징(1)에 회전 가능하게 장착되며, 밸브 시트는 유동 덕트(2)에 배열되고, 플랩이 폐쇄 위치에 있을 때 플랩(3)과 접촉하며, 축(4)은 일정 각도로 플랩(3)을 통하여 연장되고, 이러한 목적을 위해, 플랩(3)은 보어(8)를 가지며, 보어의 개구(13, 14)들은 각각 플랩 측면으로 이어진다. 밀봉구(2)는 축(4)을 위한 보어(8)에서 플랩(3)과 축(4) 사이에 배열된다.

Description

모터 차량의 밸브 디바이스{VALVE DEVICE IN A MOTOR VEHICLE}

본 발명은 하우징에서 연장되는 유동 채널, 상기 유동 채널에 배열되고 상기 유동 채널을 폐쇄하도록 작용하는 플랩을 가지는, 모터 차량에 있는 연료 전지 장치(fuel cell arrangement)를 위한 밸브 디바이스에 관한 것이며, 상기 플랩은 스핀들에 고정되며, 상기 스핀들은 상기 하우징에 회전 가능하게 장착되고, 상기 유동 채널에는 상기 플랩의 폐쇄 위치에서 상기 플랩과 접촉하는 밸브 시트(valve seat)가 배열되고, 상기 스핀들은 일정 각도에서 상기 플랩을 관통하며, 상기 플랩은 이러한 목적을 위하여 보어(bore)를 가지며, 상기 보어의 개구들은 각각 상기 플랩의 한쪽 측면으로 이어진다.

상기 형태의 밸브 디바이스는 오랫동안 공지되었으며, 그러므로 종래 기술의 일부를 형성한다. 예를 들어 공기와 같은 유동 매체 때문에, 작동 요소들은 유동 채널이 폐쇄될 때 높은 기밀성(tightness)을 허용하여야만 한다. 더욱이, 이러한 것들은 유동 채널의 유동 단면적, 그러므로 유동 매체의 질량 흐름의 양호한 제어성을 보장하여야 한다. 그 결과, 이러한 밸브 디바이스는 복잡한 구조를 가지며, 그러므로 상대적으로 비싸다. 솔레노이드 밸브가 대응하는 비용에도 불구하고 비교적 양호한 견고성을 허용하기 때문에 차단 밸브로서 상기 솔레노이드 밸브를 사용하는 것이 공지되어 있지만, 유동 매체의 연속적인 조절은 가능하지 않다. 그러나, 허용 가능한 누설율이 모터 차량의 흡입계에서 종래의 트로틀 플랩 조정기의 경우보다 10 내지 20배 낮기 때문에 유동 채널의 폐쇄는 매우 중요하다.

그러므로, 본 발명의 목적은 연료 전지 장치에서 매체의 연속적인 조절을 가능하게 하는 초기에 언급된 형태의 밸브 디바이스를 제공하는 것이다.

이러한 목적은 스핀들을 위한 보어에서 플랩과 스핀들 사이에 밀봉구가 존재하는 것으로 달성된다.

플랩의 한쪽 측면으로부터 플랩의 다른쪽 측면으로 유체의 이동 흐름(transfer flow)이 스핀들이 삽입된 상태에서도 보어를 통해 가능하다는 것이 밝혀졌다. 보어에서의 밀봉구의 배열로, 유동 채널에서 플랩의 한쪽 측면으로부터 플랩의 다른쪽 측면으로 유체가 유동할 수 있게 하는 단 하나 남아있는 유동 경로가 폐쇄된다. 특히, 밸브 디바이스의 기밀성에 대한 매우 큰 요구의 경우에, 연료 전지 장치의 경우에서 일어날 수 있는 바와 같이, 이러한 방식으로 배열된 밀봉구는, 허용되는 누설율이 모터 차량의 흡기계에 있는 종래의 트로틀 플랩 조정기의 경우에서보다 10 내지 20배 낮기 때문에 유익하다. 또 다른 이점은 밀봉 작용이 스핀들과 보어의 끼워맞춤 쌍(fitting pair)을 통해 생성되지 않으며, 그러므로 비교적 큰 허용오차, 그러므로 비교적 저렴한 비용으로 생산이 가능하다는 것이다.

플랩을 스핀들에 고정하기 위하여, 적어도 하나의 스크루로 플랩을 스핀들에 나사 고정하는 것이 바람직하다. 이러한 것은 플랩의 간단한 끼워맞춤을 가능하게 한다.

밀봉구의 끼워맞춤은, 끼워맞춤 공정 동안 스핀들이 통과하여 들어가는 보어의 개구에 밀봉구가 비교적 근접하여 배열되면 용이하게 된다.

플랩이 추가로 스핀들에 나사 고정되면, 스크루 보어의 배열은 플랩의 한쪽 측면에서 제2 개구를 결과적으로 수반하기 때문에 추가의 유동 경로로 이어진다. 상기 유동 경로를 통하여, 유체는 특히 작은 범위에도 불구하고 플랩의 한쪽 측면으로부터 플랩의 반대편 측면으로 유동할 수 있다. 대부분의 적용에 대하여, 큰 기밀성 요구에도, 상기된 밀봉 배열에 의해 유체의 특히 낮은 질량 처리량이 수용 가능하다. 제2 유동 경로를 통한 이러한 낮은 질량 처리량조차도 수용할 수 없으면, 스크루 보어와 보어의 개구 사이에 밀봉구가 배열되는 것이 더욱 유익한 개선이며, 개구는 단지 하나의 개구를 가지는 플랩의 그 측면으로 이어진다. 이러한 방식으로, 단지 하나의 밀봉구의 배열로, 양 유동 경로가 확실하게 밀봉될 수 있다.

특히 간단한 개선에서, 밀봉구는, 스핀들 상에서 또는 스핀들의 보어에서 반경 방향으로 배열되고 각각 반대편의 구성 요소를 밀봉하는 밀봉구이다. 가장 단순한 경우에, 밀봉구는 O-링이다.

밀봉구의 한정된 자리(seat)를 보장하기 위하여, 용기, 바람직하게는 스핀들 또는 보어의 그루브에 밀봉구를 배열하는 것이 유익한 것으로 판명되었다.

또 다른 유익한 개선에 따라서, 밀봉구의 그루브에 의해 스핀들 또는 플랩의 구성 요소의 약화는 밀봉구가 플랩을 스핀들에 연결하는 접착 결합부라는 것으로 방지된다. 이러한 밀봉구의 이점은 스핀들 및 플랩과 같은 이미 존재하는 구성 요소에 대한 추가 변경이 수행되지 않아야만 하여서, 상기 변경된 사용 조건에 대해, 이미 존재하는 밸브 디바이스도 상당한 비용 지출없이 개조될 수 있다는 것이다.

또 다른 유익한 개선에서, 밀봉구는 플랩을 스핀들에 연결하는 용접부이다. 접착 결합부와 비교하여, 밀봉구로서의 용접부는 기밀한 연결이 스핀들 및 플랩 구성 요소에 의해서만 생성되고, 결합 대응부의 내약품성을 고려하지 않아도 되는 이점을 가진다.

가장 단순한 개선에서, 플랩의 구동은 기어 기구를 통해 스핀들을 구동하는 전기 모터에 의해 실현된다. 기어 기구는 플랩 움직임의 가능한 정확한 적응을 만든다.

본 발명은 예시적인 실시예에 기초하여 보다 상세히 논의될 것이다. 도면에서:
도 1은 본 발명에 따른 밸브 디바이스를 도시한 도면;
도 2 및 도 3은 밸브 디바이스를 단면도로 도시한 도면.

도 1은 하우징(1), 및 하우징(1)에 위치되고 디스크형 플랩(3)이 배열되는 유동 채널(2)을 가지는 트로틀 밸브 커넥터를 도시한다. 플랩(3)은 스핀들(4)에 고정적으로 연결되고, 스핀들(4)은 하우징(1)에 회전 가능하게 장착된다. 스핀들(4)은 하우징(1)에 배열된 전기 모터(5)에 의해 구동되고, 기어 기구(6)는 스핀들(4)과 전기 모터(5) 사이에 개재된다.

도 2는 도 1에 따른 유동 채널(2)의 부분을 단면도로 도시한다. 디스크형 플랩(3)은 개략적으로 도시된 스크루 연결부(7)에 의해 스핀들(4)에 회전 가능하게 고정식으로 연결된다. 스핀들(4)을 홀딩하기 위하여, 플랩(3)은 스핀들(4)이 배열되는 보어(8)를 가져서, 스핀들(4)은 각도(α)로 플랩(3)을 관통한다. 도시된 예시에서, 플랩(3)은 유동 채널(2)을 폐쇄한다. 유동 채널(2)을 밀봉하도록, 밀봉 체(10)가 플랩(3)의 반경 방향 원주 가장자리(9) 상에 배열된다. 상기 제1 밀봉구(10)는 플랩(3)이 흘러내리는 것을 방지한다. 주 유동 경로 상에서 플랩(3)이 흘러내리는 것 외에, 유체가 플랩(3)을 통하고 보어(8)를 통해 유동하는 것 또한 가능하다. 상기 부 유동 경로(secondary flow path)는 스핀들(4)과 플랩(3) 사이의 끼워맞춤에서 허용 오차로 인하여 형성된다. 플랩(3)을 통하고 보어(8)를 통한 유동을 방지하기 위하여, 스핀들(4)은 O-링으로서 디자인된 밀봉구(12)가 배열되는 반경 방향 원주 그루브(11)를 가진다. 여기에서, 밀봉구(12)는 보어(8)의 개구(14)보다 개구(13)에 더 가깝도록 배열된다. 스핀들(4)이 개구(13)를 통해 플랩(3)에 끼워지기 때문에, 비교적 간단한 끼워맞춤이 생긴다.

도 3에 따른 밸브 디바이스는 낮은 누설율에도 사용될 수 있다는 점에서 도 2에 따른 밸브 디바이스와 다르다. 전체 보어(8)를 통해 연장되는 제1 부 유동 경로에 더하여, 제2 부 유동 경로는 스크루 연결부의 보어(15)를 통해 형성되며, 이러한 경로를 통해, 유체는 플랩(3)을 통해 유동할 수 있다. 도시된 예시에서, 그러므로 플랩의 하부측은 2개의 개구(13, 15)를 가지는데 반하여, 플랩의 상부측은 오직 하나의 개구(14)를 가진다. 스크루 연결부(15)와 보어(8)의 개구(14) 사이의 밀봉구(12)의 배열에 의해, 개구(14)는 오직 하나의 개구를 가지는 플랩의 그 측면으로 이어지는 개구이며, 양쪽의 부 유동 경로는 모두 밀봉될 수 있다.

Claims

하우징에서 연장되는 유동 채널, 상기 유동 채널에 배열되고 상기 유동 채널을 폐쇄하도록 작용하는 플랩을 가지는, 모터 차량에 있는 연료 전지 장치를 위한 밸브 디바이스로서,
상기 플랩은 스핀들에 고정되며, 상기 스핀들은 상기 하우징에 회전 가능하게 장착되고, 상기 유동 채널에는 상기 플랩의 폐쇄 위치에서 상기 플랩과 접촉하는 밸브 시트가 배열되고, 상기 스핀들은 일정 각도에서 상기 플랩을 관통하며, 상기 플랩은 이러한 목적을 위하여 보어(bore)를 가지며, 상기 보어의 개구들은 각각 상기 플랩의 한쪽 측면으로 이어지되,
상기 스핀들(4)을 위한 상기 보어(8)에서, 상기 플랩(3)과 상기 스핀들(4) 사이에 밀봉구(12)가 배열되는 것을 특징으로 하는 밸브 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 밀봉구(12)는, 상기 스핀들(4) 상에서 또는 상기 스핀들(4)을 위한 보어(8)에서 반경 방향으로 배열되고 각각 반대편의 구성 요소(3)를 밀봉하는 밀봉구(12)인 것을 특징으로 하는 밸브 디바이스.
제2항에 있어서, 상기 밀봉구(12)는 용기(11)에, 바람직하게 상기 스핀들(4)또는 상기 보어(8)의 그루브에 배열되는 것을 특징으로 하는 밸브 디바이스.
제2항에 있어서, 상기 밀봉구(12)는 상기 스핀들(4) 상에 상기 플랩(3)의 고정을 위한 스크루 보어(15)와 상기 플랩(3)에 있는 상기 보어(8)의 개구(14) 사이에 배열되며, 상기 개구(14)는 오직 하나의 개구(14)를 가지는 상기 플랩의 그 측면으로 이어지는 개구인 것을 특징으로 하는 밸브 디바이스.
제2항에 있어서, 상기 밀봉구는 상기 스핀들(4)에 상기 플랩(3)을 연결하는 접착 결합부인 것을 특징으로 하는 밸브 디바이스.
제2항에 있어서, 상기 밀봉구는 상기 플랩(3)을 상기 스핀들(4)에 연결하는 용접부인 것을 특징으로 하는 밸브 디바이스.
제1항 내지 제6항 중 어느 항에 있어서, 상기 구동부는 기어 기구(6)를 구비한 전기 모터(5)인 것을 특징으로 하는 밸브 디바이스.