KR20190099016A

KR20190099016A - 밸브

Info

Publication number: KR20190099016A
Application number: KR1020197020964A
Authority: KR
Inventors: 로사리오 보나노
Original assignee: 씨피티 그룹 게엠베하
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2017-12-13
Publication date: 2019-08-23
Also published as: DE102016226106A1; US11168802B2; CN110114565A; JP2020502450A; WO2018114529A1; US20200116272A1; JP7216001B2; EP3559429A1

Abstract

본 발명은, 하우징(1); 상기 하우징 내에 배치된 솔레노이드(5); 상기 솔레노이드(5)에 의해 이동 가능한 핀(pin)(7); 및 상기 핀(7)에 연결된 피스톤(8)으로서, 상기 하우징(1)을 지지하고 상기 피스톤(8)을 부분적으로 둘러싸는 제2 하우징 부분(13)이 제공되는, 상기 피스톤; 및 상기 제2 하우징 부분(13)과 상기 피스톤(8) 사이에 배치된 밀봉재(21)를 포함하는 밸브에 관한 것이다. 상기 밀봉재(21)는 상기 제2 하우징 부분(13)에 연결되고, 상기 밀봉재(21)는 상기 제2 하우징 부분(13)의 영역이 상기 밀봉재(13)를 위한 적어도 하나의 언더컷(20, 25)을 형성하도록 상기 제2 하우징 부분(13)의 영역을 둘러싼다.

Description

밸브

본 발명은 하우징; 상기 하우징 내에 배치된 솔레노이드; 상기 솔레노이드에 의해 이동 가능한 핀(pin); 및 상기 핀에 연결된 피스톤으로서, 상기 하우징을 지지하고 상기 피스톤을 부분적으로 둘러싸는 제2 하우징 부분이 제공되는, 상기 피스톤; 및 상기 제2 하우징 부분과 피스톤 사이에 배치된 밀봉재를 포함하는 밸브에 관한 것이다.

이러한 밸브는 특히 오버런(overrun) 동작에서 흡입 측으로 바이패스(bypass)를 개방하기 위해 자동차의 터보 과급기의 전환기 밸브로서 사용되는 것으로 알려져 있다. 터보 과급기의 과도한 감속을 방지하기 위해서뿐만 아니라 빠른 발사를 보장하기 위해 밸브의 빠른 개폐가 필수 전제 조건이다. 특히 폐쇄 공정 동안 밸브 안착부에 피스톤이 접촉한 즉시 폐쇄가 일어나는 것이 중요하다. 밸브 안착부는 밸브가 플랜지에 의해 장착된, 터보 과급기의 하우징으로 형성된다. 또한, 축 방향으로 변위 가능한 피스톤은 하우징과 밀봉되어야 한다. 이를 위해, 하우징 내에 V 형상 밀봉재를 배치하는 것이 알려져 있고, 밀봉재의 가장자리들은 각 경우에 피스톤의 측방 표면과 제2 하우징 부분을 지지한다. 상기 밀봉재는 피스톤과 밀봉 접촉을 보장하기 위해 하우징 부분에 고정될 것을 더 요구한다. 이를 위해, 밀봉재는 다른 부품에 의해 제2 하우징 부분으로 가압된다. 그러나 이것은 제조 측면에서 추가적인 비용이 들어서, 이러한 밸브는 고비용을 초래한다.

따라서, 본 발명은 개선된 밀봉 기능을 갖는 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다. 동시에 밸브를 더 간단하고 저렴하게 구성하는 것이 의도된다.

상기 목적은, 밀봉재가 제2 하우징 부분에 연결되고, 상기 밀봉재는 상기 제2 하우징 부분의 영역이 상기 밀봉재를 위한 적어도 하나의 언더컷(undercut)을 형성하도록 상기 제2 하우징 부분의 영역을 둘러싸는 것에 의해 달성된다.

언더컷을 형성하는 방식으로 상기 밀봉재가 상기 제2 하우징 부분의 영역을 둘러싸는 것에 의해 상기 밀봉재를 상기 하우징 부분에 연결하면 상기 밀봉재가 상기 하우징 부분에 안전하고 신뢰성 있게 안착되는 것이 보장된다. 여기서 언더컷이란 단순히 병진 운동 또는 회전 운동을 하는 것에 의해 그 미리 결정된 위치로부터 상기 밀봉재를 제거하는 것이 허용되지 않거나, 또는 적어도 이러한 운동을 방해하여 상기 밀봉재를 손상시키는 것에 의해서만 상기 밀봉재를 제거하는 것이 가능하도록 상기 밀봉재 및/또는 상기 하우징 부분을 설계하는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명에 따른 밸브의 장점은 상기 밀봉재가 적어도 하나의 언더컷에 의해 사용 수명 동안 신뢰성 있게 그 위치에 유지된다는 것이다. 이를 위해 추가적인 체결 요소가 필요치 않다. 이러한 방식으로, 특히 저렴한 밸브가 제조될 수 있다. 또한, 상기 밸브가 상기 제2 하우징 부분의 영역에 추가적인 구조 공간을 필요로 하지 않도록 심지어 작은 치수를 갖는 언더컷이 생성될 수 있다.

간단한 개선에서, 상기 언더컷은 적어도 하나의 영역을 포함하고, 상기 영역은 반경으로 형성된다. 가장 단순한 경우, 상기 하우징과는 반대쪽 상기 제2 하우징 부분의 단부는 각져 있다. 여기서, 각도는 5° 내지 180°, 바람직하게는 90°일 수 있다. 여기서 각도가 증가할수록 밀봉재가 분리되는 것을 방지하는 안전성이 증가하는 것으로 발견되었다.

상기 밀봉재가 분리되는 것을 방지하는 안전성은 언더컷이 반경으로 형성된 다수의 영역으로 형성되는 것에 의해 증가될 수 있다.

또 다른 유리한 개선에서, 상기 언더컷은 적어도 하나의 리세스(recess), 바람직하게는 2개 내지 12개의 리세스, 특히 4개 내지 8개의 리세스를 갖는 적어도 하나의 영역을 포함한다. 상기 밀봉재가 이들 리세스를 채우는 것에 의해, 상기 밀봉재는 상기 제2 하우징 부분에 분리 가능하지 않게 연결된다.

방금 설명한 각 언더컷은 이미 상기 밀봉재가 분리되는 것을 방지하는 자체적으로 충분한 안전성을 제공하지만, 그럼에도 불구하고, 반경 및 리세스로 형성된 영역들을 조합하여 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 특히 상기 밸브가 특히 가혹한 외부 조건에서 사용되는 경우 바람직할 수 있다.

전체 사용 수명 동안 거의 마모 없이 우수한 밀봉 작용을 달성하기 위해, 유리한 개선은 불소 고무(FKM 고무)로 상기 밀봉재를 제조하는 것이다. 이 재료는 충분히 튼튼하며 180℃의 온도에서도 신뢰성 있는 밸브 동작이 가능하다.

상기 제2 하우징 부분에 특히 안전한 연결을 달성하기 위해, 상기 밀봉재는 상기 제2 하우징 부분 상에 가황 처리될 수 있다.

또 다른 유리한 개선에 따라, 상기 밀봉재의 사용 수명은 상기 밀봉재가 축 방향으로 작용하는 밀봉 립(sealing lip)을 갖는 것에 의해 연장된다. 밀봉 작용의 이러한 배향에 의해, 상기 밀봉재는 단 하나의 위치, 구체적으로 단부 위치에서만 상기 피스톤과 접촉하는 것이 달성된다. 특히 상기 피스톤의 이동 동안 마찰이 수반되는, 상기 피스톤과 영구 접촉하는 것이 회피된다.

특히 유리한 개선에서, 다양한 관류 매체 및 매체 혼합물, 바람직하게는 내연 엔진의 배기 가스에 우수한 내성은 상기 제2 하우징 부분이 금속, 바람직하게는 고급 강, 특히 크롬-니켈 강으로 구성되는 것에 의해 달성된다. 또한, 그리하여 상기 제2 하우징 부분은 0.3㎜ 내지 3㎜, 바람직하게는 0.5㎜ 내지 1㎜ 범위의 작은 벽 두께에서도 충분한 치수 안정성을 갖도록 형성될 수 있다.

또 다른 유리한 개선에 따르면, 상기 제2 하우징 부분은 딥 드로잉된(deep-drawn) 부분으로서 특히 저렴하게 제조될 수 있다. 상기 제2 하우징 부분을 형성하는 것은 추가적인 공정 작업 없이 단 하나의 작업 단계로만 달성될 수 있다.

마찬가지로, 상기 피스톤이 금속, 바람직하게는 고급 강, 특히 크롬-니켈 강으로 구성되는 것이 유리하다. 상기 피스톤은 마찬가지로 딥 드로잉(deep drawing)에 의해 제조될 수 있으며, 이에 의해 상기 제2 하우징 부분 상에 상기 밀봉재의 밀봉 표면이 하나의 작업 단계로 형성될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 밸브는 특히 저렴하게 제조될 수 있다.

축 방향으로 작용하는 밀봉재가 폐쇄된 상태에서만 상기 피스톤과 상호 작용하도록 배치하는 것에 의해, 밀봉재와 피스톤이 접촉하는 것은 상기 피스톤이 정지하기 직전의 시간 기간을 포함하여 상기 피스톤이 정지하고 있는 시간 기간으로 제한되는 것이 달성된다. 이것은 피스톤과 밀봉재가 폐쇄된 위치 직전에 이미 접촉하는 것을 의미한다. 상기 밀봉재가 폐쇄된 위치로 최종적으로 이동할 때, 상기 밀봉재는 상기 밀봉 표면들에 서로 선부하가 가해지도록 변형된다. 이에 따라 축 방향으로 작용하는 밀봉재에 의해, 상기 밀봉재는 상기 피스톤과 접촉하는 것이 방지되고, 개폐 공정 동안 상기 피스톤의 운동 동안 관련된 마찰을 받는 것이 방지된다. 따라서 마찰에 의해 야기되는 마모가 방지되고 밀봉재의 사용 수명이 향상된다.

본 발명은 예시적인 실시예에 기초하여 보다 상세히 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 밸브의 단면도;
도 2는 제2 하우징 부분의 확대도; 및
도 3 및 도 4는 제2 하우징 부분의 추가적인 개선예를 도시하는 도면.

도 1은 밸브를 전기적으로 연결하기 위해 일체로 몰딩된 소켓(2)을 갖는 하우징(1)을 포함하는 밸브를 도시한다. 하우징(1)은 일체로 형성된 플랜지(3)와 3개의 보어(3a)를 더 포함하고, 이에 의해 하우징(1)은 바이패스 라인(4)의 영역에서 터보 과급기(도시되지 않음)에 플랜지에 의해 장착된다. 도시된 설치 위치에서, 플랜지(3)는 제2 하우징 부분(13)에 의해 인접해 있다. 하우징(1) 내에는 코일(6)을 갖는 솔레노이드(5)와 금속 핀(7)이 배치되어 있다. 금속 핀(7)은 포트(pot)형 피스톤(8)에 연결되고, 피스톤은 그 베이스(9)의 원주에 축 방향으로 돌출하는 환형 밀봉재(10)를 갖는다. 도시된 폐쇄된 위치에서, 밀봉재(10)는 밸브 안착부(11)를 지지하여 바이패스 라인(4)을 차단해서 라인(4)으로부터 라인(12)으로 흐르는 매체가 없도록 할 수 있다. 여기서, 스프링(7a)은 피스톤(8)을 밸브 안착부(11)의 방향으로 밀어낸다.

도 2는 원통형 기본 형상을 갖는 제2 하우징 부분(13), 및 폐쇄된 위치에 있는 원통형 측방 표면(14)을 갖는 피스톤(8)을 도시한다. 하우징 부분(13) 및 피스톤(8)은 크롬-니켈 강으로 구성된 딥 드로잉된 부품이다. 제2 하우징 부분(13)은 하우징(1)을 향하는 단부에 반경 방향 외측을 향하는 에지(15)를 갖는다. 밀봉재(16)로서 작용하는 O-링은 하우징(1) 내 에지(15)에 대해 동심으로 하우징(1) 내에 배치된다. 하우징(1)은 솔레노이드(5)로부터 피스톤(8)의 방향으로 연장되는 원통형 부분(17)을 갖는다. 제2 하우징 부분(13)은 에지(15)가 하우징(1)을 지지하는 정도까지 원통형 부분(17) 상으로 가압된다. 압입을 위해 한정된 접촉 표면으로 제2 하우징 부분(13)은 2개의 직경을 갖는 원통형 측방 표면을 갖는다. 큰 직경(18)은 하우징(1)을 향해 배향되고 원통형 부분(17)보다 더 큰 반면, 작은 직경(19)은 내부 측면이 부분(17)과 압입 연결을 하기 위한 접촉 표면을 형성하도록 선택된다. 큰 직경(18)의 영역은 하우징(1) 상에서 접촉 표면(15)을 분리하는 역할을 하고 작은 직경(19)의 영역은 압입 연결을 수행하는 역할을 한다.

제2 하우징 부분(13)은 하우징(1)과는 반대쪽 단부에서 90°로 절곡되어 반경 방향 내측을 향하는 칼라(collar)(20)를 더 갖는다. 제2 하우징 부분(13)에 배치된 밀봉재(21)는 제2 하우징 부분(13)의 영역을 둘러싼다. 상기 제2 하우징 부분의 영역은 원통형 측방 표면(19)의 일부 및 칼라(20)를 포함한다. 측방 표면(19)과 칼라(20)는 밀봉재(21)가 분리되는 것을 방지하는 언더컷을 형성한다. 불소 고무로 구성된 밀봉재(21)는 제2 하우징 부분(13) 상의 상기 영역을 둘러싸는 주 몸체(22), 및 하우징의 방향을 향하는 밀봉 립(23)으로 구성된다. 밀봉 립(23)은 축 방향 밀봉재 형태로 피스톤(8) 상의 밀봉 표면(24)과 상호 작용한다. 이를 위해, 피스톤(8)은 하우징(1)을 향하는 단부에 반경 방향 외측을 향하는 돌출하는 에지를 갖고, 이 돌출하는 에지는 밸브의 폐쇄된 상태에서 밀봉 립(23) 상에 놓인다.

밀봉재(10)는 피스톤(8)의 크라운(crown)(9) 상에 배치된다. 불소 고무가 여기에 사용된다. 밀봉재(10)는 피스톤(8) 상에 가황 처리된다. 크라운(9)은 밀봉재(10)에 의해 채워지는 다수의 리세스(24)를 갖는다. 이러한 방식으로, 밀봉재(10)는 피스톤(8)에 분리 가능하지 않게 연결된다.

도 3은 밀봉재(21) 없는 제2 하우징 부분(13)을 도시한다. 칼라(20)는 6개의 리세스(25)를 갖고, 이 리세스는 또한 밀봉재가 리세스(25)를 채우기 때문에 밀봉재(21)를 위한 언더컷을 형성한다.

도 4는 밀봉재(21) 및 피스톤을 향하여 배향된 밀봉 립(23)을 갖는 제2 하우징 부분(13)을 도시한다.

Claims

밸브로서,
하우징; 상기 하우징 내에 배치된 솔레노이드; 상기 솔레노이드에 의해 이동 가능한 핀(pin); 및 상기 핀에 연결된 피스톤으로서, 상기 하우징을 지지하고 상기 피스톤을 부분적으로 둘러싸는 제2 하우징 부분이 제공되는, 상기 피스톤; 및 상기 제2 하우징 부분과 피스톤 사이에 배치된 밀봉재를 포함하되,
상기 밀봉재(21)는 상기 제2 하우징 부분(13)에 연결되고, 상기 밀봉재(21)는 상기 제2 하우징 부분(13)의 영역이 상기 밀봉재(13)를 위한 적어도 하나의 언더컷(undercut)(20, 25)을 형성하도록 상기 제2 하우징 부분(13)의 영역을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 밸브.
제1항에 있어서, 상기 언더컷(20)은 반경으로 형성된 적어도 하나의 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브.
제1항에 있어서, 상기 언더컷(25)은 적어도 하나의 리세스(recess), 바람직하게는 2개 내지 12개의 리세스, 특히 4개 내지 8개의 리세스를 갖는 적어도 하나의 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀봉재(21)는 FKM 고무로 구성되는 것을 특징으로 하는 밸브.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀봉재(21)는 상기 제2 하우징 부분(13) 상에 가황 처리되는 것을 특징으로 하는 밸브.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀봉재(21)는 축 방향으로 작용하는 밀봉 립(23)을 갖는 것을 특징으로 하는 밸브.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 하우징 부분(13)은 금속, 바람직하게는 고급 강, 특히 크롬-니켈 강으로 구성되는 것을 특징으로 하는 밸브.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 하우징 부분(13)은 딥 드로잉된(deep-drawn) 부품인 것을 특징으로 하는 밸브.
제8항에 있어서, 피스톤(8)은 금속, 바람직하게는 고급 강, 특히 크롬-니켈 강으로 구성되는 것을 특징으로 하는 밸브.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피스톤(8)은 딥 드로잉된 부품인 것을 특징으로 하는 밸브.