KR20190100281A - 밸브 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 밸브로서, 하우징(1); 상기 하우징(1) 내에 배치된 솔레노이드(5); 상기 솔레노이드(5)에 의해 이동 가능한 핀(7); 상기 핀(7)에 연결된 피스톤(8); 및 상기 하우징(1)과 상기 피스톤(8) 사이에 배치된 밀봉재(10)를 포함하는 상기 밸브에 관한 것이다. 상기 피스톤(8)은 상기 밸브가 폐쇄될 때 제2 하우징 부분(13)을 지지하는 반경 방향 외주 밀봉재(15)를 적어도 개방 단부(14)의 영역에 구비하고, 상기 제2 하우징 부분(13)은 상기 하우징(1)에 연결된, 상기 밸브에 관한 것이다.
Description
본 발명은 하우징; 상기 하우징 내에 배치된 솔레노이드; 상기 솔레노이드에 의해 이동 가능한 핀(pin); 및 상기 핀에 연결된 포트(pot)형 피스톤; 및 상기 하우징과 상기 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, V 형상 밀봉재를 하우징 내에 배치하는 것이 알려져 있고, 이 밀봉재의 가장자리들은 각각의 경우에 포트형 피스톤의 측방 표면 및 하우징을 지지한다. 밀봉 작용은 두 가장자리에 선부하(preload)를 가하는 것에 의해 달성된다. 여기서, 피스톤을 지지하는, 하나의 가장자리의 밀봉 립(sealing lip)은 개폐 동안 피스톤 운동으로 인해 마찰을 받아 마모가 증가된다는 것이 단점이다.
따라서, 본 발명은 개선된 밀봉 기능을 갖는 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적은, 본 피스톤은 밸브가 폐쇄될 때 제2 하우징 부분을 지지하는 반경 방향 외주 밀봉재를 적어도 개방 단부의 영역에 구비하고, 상기 제2 하우징 부분은 상기 하우징에 연결되는 것에 의해 달성된다.
폐쇄 상태에서 상기 제2 하우징 부분과만 상호 작용하는 상기 피스톤의 개방 단부에 반경 방향 외주 밀봉재를 배치하는 것에 의해, 밀봉은 상기 피스톤이 정지하기 직전 시간 기간을 포함하여 상기 피스톤이 폐쇄 위치에 있는 시간 기간으로 제한되는 것이 달성된다. 이것은 피스톤과 밀봉재가 폐쇄 위치 직전에 이미 접촉된다는 것을 의미한다. 상기 피스톤이 최종적으로 폐쇄 위치로 이동한 경우, 상기 밀봉재는 상기 제2 하우징 부분과 접촉하고 접촉 시 상기 제2 하우징 부분에 선부하를 가하는 방식으로 밀봉재가 변형된다. 축 방향으로 작용하는 밀봉재에 의해, 상기 밀봉재는 이에 따라 개폐 공정에서 상기 피스톤의 이동 동안 상기 제2 하우징 부분과 접촉하는 것이 방지되어 그리하여 관련 마찰을 받는 것이 방지된다. 따라서 마찰로 야기되는 마모가 방지되고 상기 밀봉재의 사용 수명이 향상된다.
이러한 종류의 축 방향으로 작용하는 밀봉재의 특히 양호한 밀봉 효과는 상기 밀봉재가 적어도 하나의 밀봉 립을 갖고, 상기 밀봉 립은 반경 방향 외측으로 상기 포트형 피스톤의 베이스(base)를 향하며 상기 제2 하우징 부분의 밀봉 표면과 접촉하고, 상기 밀봉 표면은 반경 방향 내측을 향하는 칼라(collar)에 배치되는 것에 의해 달성된다.
상기 밀봉재가 매체에 우수한 저항성을 갖는 것은 밀봉 재료로서 고무, 바람직하게는 플루오르 고무를 사용하는 것에 의해 보장된다. 다른 장점은 이런 종류의 고무 밀봉재가 최대 180℃ 온도까지 안정적이라는 것이다.
간단한 실시예에서, 상기 밀봉재는 상기 피스톤의 개방 단부에 배치된다. 상기 밸브의 구성 요소, 예를 들어, 솔레노이드, 하우징, 스프링 및 피스톤은 설치 상황 및 동작 조건과 일치하도록 설계되어야 한다. 그 결과, 상기 피스톤은 특정 높이를 가져야 할 수 있으며, 이에 따라 대응한 크기의 밀봉재를 설계해야 할 수 있다. 여기서 상기 밀봉재를 개방 단부에만 배치하지 않고 개방 단부에 위치된 영역에 배치하고 피스톤 높이의 최대 30%까지 차지하는 것이 유리하다는 것이 입증되었다. 이것은 밀봉재, 특히 밀봉 립의 치수를 더 작게 하는 것을 허용하면서 밀봉재가 피스톤의 측방 표면의 개방 단부 아래에 배치될 수도 있다는 장점을 갖는다.
상기 피스톤이 고급 강, 바람직하게는 크롬-니켈 강으로 구성되면 부식성 매체에 저항하는 성질이 더 향상되어 사용 수명이 더 길어진다. 금속 피스톤은 또한 본 발명에 따른 밸브가, 특히 비교적 높은 온도에서 더 넓은 적용 분야를 커버할 수 있도록 더 높은 온도 안정성이 있는 장점을 갖는다.
플라스틱에 비해 금속의 안정성이 더 높기 때문에 피스톤의 벽 두께를 상당히 줄일 수 있다. 사용 분야에 따라, 피스톤의 금속이 0.3㎜ 내지 1㎜, 바람직하게는 0.4㎜ 내지 0.8㎜, 특히 0.5㎜의 두께를 갖는 것이 유리한 것으로 입증되었다.
또 다른 유리한 실시예에 따르면, 피스톤은 딥 드로잉된(deep-drawn) 부품인 경우 피스톤은 특히 저렴한 비용으로 단일 작업 단계로 제조될 수 있다.
터보 과급기의 바이패스 라인을 밀봉하는 것은 피스톤이 그 베이스 영역의 외측에 추가적인 밀봉재를 갖는다면 특히 간단한 방식으로 달성될 수 있다.
하나의 유리한 실시예에 따르면, 피스톤의 베이스가 환형 밀봉재의 영역에 적어도 3개, 바람직하게는 4개 내지 12개, 특히 5개 내지 8개의 구멍을 갖는 경우, 및 밀봉재가 구멍을 통해 베이스의 내측에까지 연장되는 경우, 피스톤에 추가적인 밀봉재를 연결하는 것이 특히 간단해진다.
하나의 특히 유리한 실시예에 따르면, 밀봉재 및 추가적인 밀봉재가 각각 개방 단부의 영역과 베이스 영역에서 서로 일체로 연결되면 두 개의 밀봉재를 배치하는데 필요한 노력을 줄일 수 있다. 이러한 방식으로 두 개의 밀봉재는 단지 단일 작업 단계로 피스톤에 연결된다. 따라서 밀봉재들을 추가로 설치하는 것을 제거할 수 있다. 또한, 이러한 종류의 피스톤의 부품 수 및 복잡성이 감소된다.
가장 단순한 경우에, 2개의 밀봉재를 일체로 연결하는 것은 피스톤의 원통형 측방 표면의 외측에 의해 달성될 수 있다. 이 경우, 피스톤은 밀봉 재료에 의해 외측이 보호된다. 그러나, 밀봉 재료가 피스톤의 원통형 측방 표면의 내측을 덮는 방식으로 두 개의 밀봉재 사이를 연결하는 것으로 설계하는 것도 고려할 수 있다.
다른 실시예에서, 2개의 밀봉재 사이를 연결하는 것은 밀봉 재료가 원통형 측방 표면의 내측과 외측 둘 다를 덮는 방식으로 구성된다. 따라서, 피스톤은 밀봉 재료에 의해 둘러싸여서 상기 영역에서 추가적으로 보호된다.
또 다른 실시예에 따르면, 개방 단부의 영역에서 적어도 하나의 밀봉재를 신뢰성 있게 연결하는 것은 피스톤에 가황 처리를 하는 것에 의해 달성된다.
또한, 상기 제2 하우징 부분은 금속, 바람직하게는 고급 강, 특히 크롬-니켈 강으로 구성되면 유리한 것으로 입증되었다. 이것은 제2 하우징 부분을 딥 드로잉된 부품으로 설계하는 것을 가능하게 하고, 그리하여 특히 저가로 제조할 수 있게 한다. 이러한 방식으로, 피스톤에 배치된 밀봉재에 대해 밀봉 표면을 갖는 칼라도 동일한 제조 공정으로 제조될 수 있다.
본 발명은 예시적인 실시예에 기초하여 보다 상세히 설명된다.
도 1은 종래 기술에 따른 밸브의 단면도;
도 2는 본 발명에 따른 밸브의 단면도; 및
도 3은 도 2에 따른 다른 실시예를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 밸브의 단면도; 및
도 3은 도 2에 따른 다른 실시예를 도시하는 도면.
도 1은 밸브를 전기적으로 연결하기 위해 일체로 형성된 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 접촉해 있다. 하우징(1) 내에는 코일(6)을 갖는 솔레노이드(5)와 금속 핀(7)이 배치되어 있다. 금속 핀(7)은 포트형 피스톤(8)에 연결되고, 피스톤은 그 베이스(9)의 원주에 축 방향으로 돌출하는 환형 밀봉 표면(10)을 갖는다. 도시된 폐쇄 위치에서, 밀봉 표면(10)은 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. 스프링(7a)에 의해 발생된 힘은 라인(12) 내 압력으로 인해 베이스(9)에 작용하는 힘에 의해 중화된다.
도 2는 크롬-니켈 강으로 구성되고 0.5㎜의 벽 두께를 갖는 포트형 피스톤(8)을 갖는 밸브를 도시한다. 플루오르 고무로 구성된 밀봉재(15)는 개방 단부의 영역(14)에 배치된다. 밀봉재(15)는 밀봉 립(16)을 갖고, 이 밀봉 립은 반경 방향 외측으로 포트형 피스톤(8)의 베이스(9)를 향하며 제2 하우징 부분(13)의 밀봉 표면(17)과 접촉하고, 밀봉 표면(17)은 반경 방향 내측을 향하는 칼라(18)에 배치된다. 피스톤(8)과 마찬가지로, 제2 하우징 부분(13)은 딥 드로잉된 부품이고, 또한 크롬-니켈 강으로 구성된다. 피스톤의 베이스(9)는 8개의 구멍(19)을 갖고, 이 구멍을 통해 추가적인 밀봉재(10)가 통과하여, 베이스(9)의 외측에 배치된 환형의 추가적인 밀봉재(10)가 베이스의 내측에까지 연장된다. 여기서, 구멍(19)은 추가적인 밀봉재(10)에 형성된 일종의 언더컷(undercut)으로서, 밀봉재가 피스톤(8)에 포획되는 방식으로 연결되는 것을 보장한다. 동시에, 추가 밀봉재(10)는 피스톤의 원통형 측방 표면의 외측이 0.5㎜ 두께의 플루오르 고무 층으로 덮이는 방식으로 밀봉재(15)에 일체로 연결된다. 베이스(9)에 위치된 비드(bead)(20)는 스프링(7a)을 안내하여 그 중심을 잡는데 사용된다. 베이스(9)의 개구(도시하지 않음)는 보다 쉽게 개방될 수 있도록 밸브의 내부와 압력이 등화되게 한다.
기본적인 구조 관점에서, 도 3의 피스톤 영역에서 본 발명에 따른 밸브의 확대도는 도 2의 밸브에 대응한다. 2개의 밀봉재(10, 15)는 또한 서로 일체로 연결되고, 밀봉 재료(21)는 피스톤(8)의 원통형 측방 표면의 내측과 외측 둘 다를 덮는다. 따라서, 피스톤(8)은 상기 영역에서 밀봉 재료(21)에 의해 둘러싸인다.
Claims (12)
- 밸브로서,
하우징; 상기 하우징 내에 배치된 솔레노이드; 상기 솔레노이드에 의해 이동 가능한 핀(pin); 상기 핀에 연결된 포트(pot)형 피스톤; 및 상기 하우징과 상기 피스톤 사이에 배치된 밀봉재를 포함하되,
상기 피스톤(8)은 상기 밸브가 폐쇄될 때 제2 하우징 부분(13)을 지지하는 반경 방향 외주 밀봉재(15)를 적어도 개방 단부(14)의 영역에 구비하고, 상기 제2 하우징 부분(13)은 상기 하우징(1)에 연결되는 것을 특징으로 하는 밸브. - 제1항에 있어서, 상기 밀봉재(15)는 적어도 하나의 밀봉 립(sealing lip)(16)을 구비하되, 상기 밀봉 립은 반경 방향 외측으로 상기 포트형 피스톤(8)의 베이스(9)를 향하며 상기 제2 하우징 부분(13)의 밀봉 표면(17)과 접촉하고, 상기 밀봉 표면(17)은 반경 방향 내측을 향하는 칼라(collar)(18)에 배치되는 것을 특징으로 하는 밸브.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 밀봉재(15)는 고무, 바람직하게는 플루오르 고무로 구성되는 것을 특징으로 하는 밸브.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀봉재(15)가 배치되는 상기 영역(14)은 상기 피스톤 높이의 30%까지 차지하는 것을 특징으로 하는 밸브.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피스톤(8)은 금속, 바람직하게는 고급 강, 특히 크롬-니켈 강으로 구성되는 것을 특징으로 하는 밸브.
- 제5항에 있어서, 상기 피스톤(8)은 0.3㎜ 내지 1㎜, 바람직하게는 0.4㎜ 내지 0.8㎜, 특히 0.5㎜의 벽 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 밸브.
- 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 피스톤(8)은 딥 드로잉된(deep-drawn) 부품인 것을 특징으로 하는 밸브.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피스톤(8)은 그 베이스(9)의 영역의 외측에 추가적인 밀봉재(10)를 구비하는 것을 특징으로 하는 밸브.
- 제8항에 있어서, 상기 밀봉재(15)와 상기 추가적인 밀봉재(10)는 각각 상기 개방 단부(14)의 영역과 상기 베이스 영역(9)에서 서로 일체로 연결되는 것을 특징으로 하는 밸브.
- 제9항에 있어서, 상기 2개의 밀봉재(15, 10)는 밀봉 재료(21)가 상기 피스톤(8)의 원통형 측방 표면의 내측과 외측 둘 다를 덮는 방식으로 서로 일체로 연결되는 것을 특징으로 하는 밸브.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 밀봉재(15)는 상기 개방 단부(14)의 영역에서 가황 처리되는 것을 특징으로 하는 밸브.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 하우징 부분(13)은 금속, 바람직하게는 고급 강, 특히 크롬-니켈 강으로 구성되는 것을 특징으로 하는 밸브.
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