KR20190119578A

KR20190119578A - 자동차용 밸브 장치

Info

Publication number: KR20190119578A
Application number: KR1020197021367A
Authority: KR
Inventors: 크리스티안 바이스; 카스튼 미콜라에크
Original assignee: 씨피티 그룹 게엠베하
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2017-12-13
Publication date: 2019-10-22
Also published as: US20210148483A1; DE102016226111A1; KR102221874B1; JP2020503472A; JP6835970B2; CN110168267B; WO2018114543A1; EP3559521B1; CN110168267A; EP3559521A1

Abstract

본 발명은 자동차용 밸브 장치(100)로서, 폐쇄 부재(120)에 고정 연결된 밸브 플런저(110); 밸브 하우징(130); 밸브 안착부(140); 및 상기 밸브 플런저(110)를 이동시킬 수 있는 전기 모터(150)를 포함하는 상기 자동차용 밸브 장치(100)에 관한 것이다. 구동 모터의 회전 운동을 밸브 플런저의 선형 운동으로 개선되고 보다 신뢰성 있게 변환시키는 자동차용 밸브 장치를 형성하기 위해, 밸브 장치로서, 외부 나사산(160) 및 내부 나사산(170)을 갖는 나선형 기어를 포함하고, 상기 밸브 플런저(110)는 적어도 일부 영역에 외부 나사산(160)을 포함하고, 상기 밸브 장치(100)는 내부 나사산(170)을 갖는 나사산 형성된 슬리브, 또는 내부 나사산(170)을 갖는 스핀들 너트를 포함하고, 또는 상기 밸브 플런저(110)는 내부 나사산(170)을 갖는 부품에 고정 연결되고, 상기 밸브 장치(100)는 외부 나사산(160)을 포함하고, 상기 밸브 플런저(110)는 제1 기어 휠(180)에 연결되고, 상기 밸브 장치(100)는 적어도 하나의 제2 기어 휠(190)을 포함하고, 상기 제2 기어 휠(190)은 회전 운동을 상기 제1 기어 휠(180)에 직접 또는 중간 기어를 통해 전달할 수 있도록 배치된, 상기 밸브 장치가 제안된다.

Description

자동차용 밸브 장치

본 발명은 자동차용 밸브 장치로서, 폐쇄 부재에 고정 연결된 밸브 플런저; 밸브 하우징; 밸브 안착부; 및 상기 밸브 플런저를 이동시킬 수 있는 전기 모터를 포함하는 상기 자동차용 밸브 장치에 관한 것이다.

밸브를 작동시키기 위해 구동 모터의 회전 운동을 선형 운동으로 변환시키는 원리는 예를 들어 자동차의 배기 가스 재순환을 제어하기 위한 밸브에도 적용된다. 밸브 구동을 위해 전기 모터를 갖는 자동차용 밸브 및 밸브 장치의 다양한 실시예가 알려져 있다. 이를 위해, 회전 운동을 대응하는 운동 기구에 의해 선형 또는 병진 운동으로 변환시키는 변속 기구가 종종 사용된다. 회전 운동의 변환은 예를 들어 크랭크 구동기 또는 슬롯 형성된 링크 기구를 통해 실현될 수 있다.

상기 유형의 디바이스의 단점은 특히 운동을 변환시키는 동안 원치 않는 횡방향 힘이 발생해서 밸브 플런저 또는 밸브 디스크로 전달될 수 있다는 것이다. 이로 인해 마모가 커지고 수명이 단축된다. 또한, 밸브 막힘이 발생할 수 있다.

나아가, 밸브 디스크 및 밸브 플런저에서 가능한 한 작은 유격(play)이 유지되도록 특히 슬롯 형성된 링크 기구의 슬롯이 매우 높은 생산 정밀도로 제조되어야 한다는 단점이 있다. 또한 설치 공간의 요구 사항 및 크랭크 구동기 또는 슬롯 형성된 링크 구동기의 구조 설계로 인해, 밸브 플런저의 일측에만 장착이 제공되는 경우가 종종 있어서, 이로 특히 밸브 플런저가 기울어지거나 또는 막힐 수 있다는 단점이 있다.

더욱이, 크랭크 구동기 또는 슬롯 형성된 링크 기구를 통해 실현되는 변속 디바이스는 복잡한 조립 공정, 생산 공정, 또는 비스듬한 커버와 같은 복잡한 개별 부품을 필요로 하여, 디바이스의 생산을 특히 번거롭게 하거나 비싸게 만든다는 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 구동 모터의 회전 운동을 밸브 플런저의 선형 운동으로 개선되고 보다 신뢰성 있게 전달하는 자동차용 밸브 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은 청구항 1에 따른 자동차용 밸브 장치에 의해 달성된다. 본 발명의 개념의 구성 및 개선은 종속 청구항의 주제이다.

자동차용 본 발명에 따른 밸브 장치는, 폐쇄 부재에 고정 연결된 밸브 플런저; 밸브 하우징; 밸브 안착부; 및 상기 밸브 플런저를 이동시킬 수 있는 전기 모터를 포함하고, 상기 밸브 장치는 외부 나사산 및 내부 나사산을 갖는 나선형 기어(helical gear)를 포함하고, 상기 밸브 플런저는 적어도 일부 영역에 외부 나사산을 포함하고, 상기 밸브 장치는 내부 나사산을 갖는 나사산 형성된 슬리브, 또는 내부 나사산을 갖는 스핀들 너트를 포함하고, 또는 상기 밸브 플런저는 내부 나사산을 갖는 부품에 고정 연결되고, 상기 밸브 장치는 외부 나사산을 포함하고, 상기 밸브 플런저는 제1 기어 휠(gearwheel)에 연결되고, 상기 밸브 장치는 적어도 하나의 제2 기어 휠을 포함하고, 상기 제2 기어 휠은 회전 운동을 상기 제1 기어 휠에 직접 또는 중간 기어를 통해 전달할 수 있도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특정 실시예는 종속 청구항의 주제이다.

상기 밸브/밸브 장치의 선형 운동(즉, 개폐 운동)은 밸브 디스크가 부착되는 상기 플런저의 선형 운동에 의해 실현된다. 일 설정에서 상기 디스크는 상기 밸브 채널을 차단한다. 상기 밸브 장치는 외부 나사산 및 내부 나사산을 갖는 나선형 기어를 포함하고, 상기 플런저는 스핀들 구동기의 형태로 상기 나선형 기어에 의해 선형으로 이동된다. 이 경우, 기어 휠에 연결된 상기 플런저는 전기 모터에 의해 구동되는 다른 기어 휠에 의해 회전되도록 설정된다. 상기 플런저는, 내부 나사산 내에서 움직이는 외부 나사산, 예를 들어, 나사산 형성된 스핀들을 포함하고, 또는 상기 플런저는 내부 나사산을 갖는 부품에 고정 연결되고, 상기 내부 나사산 내에서 상기 밸브 장치의 외부 나사산이 움직인다. 그 결과, 상기 플런저가 반경 방향으로 회전되도록 설정될 때 상기 플런저의 축 방향으로 선형 운동이 발생한다. 그리하여 상기 플런저는 전반적으로 그 길이방향 축을 중심으로 회전 운동을 수행함과 동시에 그 길이방향 축을 따라 선형 운동을 수행하는데, 이는 본 발명에 따른 밸브 장치의 밸브의 작동에 대응한다.

본 발명에 따른 하나의 밸브 장치에서, 상기 밸브 플런저의 일부 영역에서 외부 나사산은 나사산 형성된 스핀들 및 나사산 형성된 너트를 갖는 스핀들 구동기와 같이 나사산 형성된 슬리브 또는 스핀들 너트와 상호 작용한다. 여기서, 나사산 형성된 플런저 상의 외부 나사산과 나사산 형성된 슬리브 또는 스핀들 너트는 나선형 기어를 형성하고, 즉 밸브 플런저 상의 외부 나사산은 나사산 형성된 슬리브의 내부 나사산 내에서 맞물린 방식으로 움직인다.

본 발명에 따른 다른 밸브 장치에서, 상기 밸브 플런저에 고정 연결된 상기 부품이 갖는 내부 나사산은 나사산 형성된 슬리브 또는 스핀들 너트와 같이 동작하고, 상기 내부 나사산은 상기 밸브 장치의 외부 나사산을 함께, 나사산 형성된 스핀들 및 나사산 형성된 너트를 갖는 스핀들 구동기를 형성한다. 이 경우, 상기 밸브 장치의 외부 나사산과 상기 제1 기어 휠의 내부 나사산은 나선형 기어를 형성하고, 즉 상기 밸브 플런저에 고정 연결된 부품의 내부 나사산은 상기 밸브 장치의 외부 나사산 상에서 움직인다. 상기 외부 나사산은 예를 들어 상기 밸브 장치의 하우징 상에 고정 배열될 수 있다.

본 발명에 따른 밸브 장치와 관련하여, 힘 맞춤(force-fitting) 기어 휠 및 형태 맞춤(form-fitting) 기어 휠이 모두 가능하다. 기어 휠은 예를 들어 톱니 휠 또는 마찰 휠일 수 있다. 마찰 휠은 예를 들어 고무 또는 엘라스토머로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 밸브 장치는 100 ms 영역의 스위칭 시간을 허용한다.

본 밸브 장치의 예시적인 실시예에서, 운동을 제한하는 한 쌍의 정지부는 하나의 정지부가 상기 제1 기어 휠에 부착되고 제2 정지부가 상기 하우징에 부착되도록 설계된다. 여기서, 상기 정지부는, 상기 기어 휠이 정지 위치에 도달하지 않는 한, 상기 기어 휠의 운동에 영향을 주지 않도록 배치된다. 상기 정지 위치에서, 상기 2개의 정지부는 접촉하고, 이 경우, 회전축을 중심으로 상기 기어 휠이 회전 운동하는 것이 제한된다. 상기 정지부들이 접촉하면, 상기 기어 휠의 회전 운동에 대해 접선 방향으로 상기 정지부들 사이에 힘이 작용한다. 하나의 간단한 경우에, 각각의 정지부는, 상기 기어 휠의 회전 운동에 대해 반경 방향으로 배향되는, 즉 발생하는 힘/베어링 모멘트의 벡터에 대해 수직으로 배향되는 표면을 갖는다. 상기 표면들은 제한 설정에서 접촉한다. 그러나 상기 정지부의 형성은 상기 형태로 제한되는 것은 아니다. 오히려, 상기 간단한 예는 단지 예시적인 목적을 위해 제공된 것일 뿐, 상기 정지부를 다양한 방법으로 형성하는 것이 가능하다. 상기 정지부들이 상호 작용하면 상기 제1 기어 휠의 회전 축을 중심으로 그리하여 또한 상기 플런저의 길이 방향 축을 중심으로 상기 제1 기어 휠의 회전 운동이 제한되는데 그리하여 또한 상기 제1 기어 휠에 고정 연결된 상기 밸브 플런저의 회전 운동이 제한된다. 정지부가 회전 운동을 직접 제한하는 것이 아니라 기어 휠들이 축 방향으로 서로 대향하여 위치된다는 점에서 먼저 기어 휠의 길이방향 운동(그리고 나아가 또한, 간접적인 결과로서 회전 운동)을 제한하는 것으로 제한하는 것에 비해, 본 명세서에서 제시된 실시예는 유리하게는 상기 정지부들 사이의 마찰을 감소시켜 정지부, 기어 휠 및 구동 모터의 사용 수명을 연장시킨다.

본 발명에 따른 밸브 장치의 특히 유리한 실시예에서, 플런저의 모든 위치에서 상기 제1 기어 휠과 상기 제2 기어 휠이 충분히 중첩하는 것이 보장되도록 하기 위해 하나의 기어 휠 또는 두 개의 기어 휠이 상기 플런저의 행정 운동 방향의 축을 따라 연장된다는 점에서 상기 플런저의 전체 행정에 걸쳐 상기 제1 기어 휠과 상기 제2 기어 휠 사이에 힘 맞춤 기어 휠 맞물림이 달성된다.

본 발명에 따른 밸브 장치의 다른 특히 유리한 실시예에서, 중간 기어 휠로서, 상기 제1 기어 휠과 상기 제2 기어 휠 사이에 회전 운동을 전달하는 적어도 하나의 제3 기어 휠을 포함하고, 플런저의 모든 위치에서, 상기 기어 휠의 회전 운동을 힘 맞춤 방식으로 달성하는데 충분한 중첩이 보장되도록 하기 위해, 상기 플런저의 행정 운동 방향의 축을 따라 적어도 하나의 제3 기어 휠이 연장된다는 점에서 상기 플런저의 전체 행정에 걸쳐 상기 제1 기어 휠과 제3 기어 휠 사이 또는 상기 제2 기어 휠과 제3 기어 휠 사이에 힘 맞춤 기어 휠 맞물림이 달성된다. 더욱 특히 유리한 실시예에서, 복수의 제3 기어 휠이 중간 휠로서 사용되고, 하나 또는 복수의 중간 휠이 연장된다. 추가적으로, 상기 제1 기어 휠 및/또는 상기 제2 기어 휠이 연장될 수도 있다.

본 발명에 따른 밸브 장치의 특히 유리한 실시예에서, 상기 폐쇄 부재는 상기 밸브의 폐쇄된 설정에서 상기 밸브 안착부를 밀봉 가능하게 지지한다. 이것은 특히 유리하게는 상기 밸브가 상기 폐쇄 부재와 상기 안착부 사이에 직접 접촉하는 것에 의해 밀봉되게 한다. 상기 밸브 안착부에서 상기 폐쇄 부재가 안착되는 부분은 상기 폐쇄 부재의 선형 운동 및 그리하여 또한 상기 밸브 플런저의 선형 운동을 정지시키는 정지부를 구성하고, 이 정지부는 상기 밸브/밸브 장치의 폐쇄 공정 동안 운동을 제한한다.

본 발명에 따른 밸브 장치의 하나의 특히 유리한 실시예는 추가적으로 자기장 센서를 포함하고, 상기 자기장 센서에 의해 상기 밸브의 설정을 검출할 수 있기 위해 추가적으로 자석이 상기 밸브 플런저에 연결되는 방식으로 배치된다. 이러한 방식으로, 상기 밸브 플런저의 위치 및/또는 설정을 비접촉식으로 검출하는 것이 특히 유리하다. 나아가, 상기 밸브 장치가 개방 상태에 있는지, 폐쇄 상태에 있는지 또는 중간 상태에 있는지가 명확해진다.

본 발명에 따른 밸브 장치의 하나의 특히 유리한 실시예에서, 상기 밸브 플런저에 배열된 자석은 원통형 형상을 갖는다. 원통형 형상의 자석은 특히 유리하게는 비용 효과적으로 제조될 수 있다.

상기 밸브 플런저의 위치 및/또는 설정을 비접촉식으로 검출하면 상기 밸브/밸브 장치의 스위칭 상태를 전반적으로 동시에 검출할 수 있다. 상기 밸브 플런저에 배치된 자석 및 자기장 센서에 의해 이러한 검출을 하기 위해, 높은 동질성을 갖는 자석이 특히 적합하다.

본 발명에 따른 밸브 장치의 하나의 특히 유리한 실시예에서, 상기 밸브 플런저는 상기 외부 나사산을 더 포함하도록 중실 물질로 구성된다. 이러한 구성은 특히 유리하게는 상기 플런저와 외부 나사산이 한편으로는 특히 강인한 방식으로 제조될 수 있게 하고 다른 한편으로는 일체형으로 제조될 수 있게 한다.

본 발명에 따른 밸브 장치의 다른 특히 유리한 실시예에서, 상기 외부 나사산은 별도의 슬리브를 통해 상기 밸브 플런저에 부착된다. 이것은, 예를 들어 특히 유리하게는, 먼저 상기 플런저 및 이어서 상기 나사산이 상이한 물질로 제조될 수 있게 한다.

본 발명에 따른 밸브 장치의 다른 특히 유리한 실시예에서, 상기 외부 나사산 또는 상기 내부 나사산은 사출 성형에 의해 상기 밸브 플런저에 부착된다. 그 결과, 유리하게는 상기 외부 나사산이 공정 측면에서 특히 경제적으로 비용 효율적으로 부착될 수 있다.

본 발명에 따른 밸브 장치의 하나의 특히 유리한 실시예에서, 상기 제1 기어 휠 및 상기 외부 나사산은 단일 부품 사출 성형으로 제조된다. 공동 생산은 특히 유리하게는 생산 공정의 중간 단계를 생략하고 품질 관리를 감소시킬 수 있게 한다. 이것은 상기 제1 기어 휠 및 상기 내부 나사산을 단일 부품 사출 성형으로 제조하는 본 발명에 따른 밸브 장치의 특히 유리한 실시예의 변형예에 유사한 방식으로 적용된다. 여기서, 상기 밸브 플런저에 고정 연결된 제1 기어 휠과 내부 나사산은 하나의 부품으로 결합된다. 그런 다음, 상기 내부 나사산은 상기 밸브 장치의 외부 나사산과 함께 스핀들 구동기를 형성한다. 여기서도 공동 생산은 특히 유리하게는 생산 공정의 중간 단계를 생략하고 품질 관리를 감소시킬 수 있게 한다.

본 발명에 따른 밸브 장치의 하나의 특히 유리한 개선은, 상기 제1 기어 휠과 상기 외부 나사산 또는 상기 제1 기어 휠과 상기 내부 나사산이 단일 부품 사출 성형으로 제조되고, 추가적으로 자기장 센서를 포함하고, 상기 자기장 센서에 의해 상기 밸브 플런저의 설정을 검출할 수 있기 위해 추가적으로 자석이 상기 밸브 플런저에 연결되는 방식으로 배치되고, 상기 제1 기어 휠과 상기 외부 나사산 또는 상기 제1 기어 휠과 상기 내부 나사산은 공동 사출 성형으로 제조되고, 상기 공동 사출 성형은 생산 동안 상기 자석이 캡슐화된다는 점에서 상기 자석을 상기 밸브 플런저에 연결한다. 이것은 상기 제1 기어 휠과 상기 외부 나사산 또는 상기 제1 기어 휠과 상기 내부 나사산이 생산 측면에서 특히 경제적인 방식으로 한 번에 생산될 수 있고, 동시에 추가적인 자석이 상기 밸브 플런저에 배열될 수 있게 한다. 이는 공정 단계 수의 감소 및 품질 관리에 대한 필요성 감소로 인해 공정 신뢰도를 증가시킬 수 있게 한다.

본 발명에 따른 밸브 장치의 특히 유리한 실시예에서, 더 큰 토크가 상기 제1 기어 휠에 작용하지 않는다면, 상기 밸브 플런저가 시작 위치로, 바람직하게는 폐쇄된 설정으로 되 회전되도록 하기 위해 기계적 복원 요소 또는 스프링이 상기 밸브 플런저 및 밸브 하우징에 연결된다. 이것은 특히 유리하게는 예를 들어 전기 모터가 고장난 경우, 상기 밸브 플런저가 여전히 한정된 상태, 즉 시작 위치 또는 비상 설정에 도달할 수 있게 한다.

본 발명에 따른 밸브 장치의 다른 특히 유리한 실시예에서, 상기 밸브 플런저는 하나 이상의 플레인 베어링(plain bearing)으로 안내된다. 이러한 안내는 특히 유리하게는 플런저 운동이 연속적으로 안정된 방식으로 운동하는 것을 허용한다.

본 발명에 따른 밸브 장치의 특히 유리한 실시예에서, 상기 플런저의 직경보다 적어도 10배 더 작은 환형 갭이 상기 슬리브의 내부 벽과 상기 밸브 플런저 사이에 존재하도록 추가적인 슬리브가 상기 밸브 플런저 둘레 상기 밸브 하우징 내에 배치되고, 상기 슬리브는 외부 벽이 상기 하우징을 지지한다. 그 결과, 예를 들어, 그을음 및 다른 먼지들이 일반적으로 상기 밸브 하우징으로부터, 그리고 특히 상기 밸브의 베어링 영역으로부터 보다 잘 제거되는 장점이 달성된다.

본 발명에 따른 밸브 장치의 다른 특히 유리한 실시예에서, 적어도 하나의 링형 밀봉재가 상기 밸브 하우징과 상기 밸브 플런저를 밀봉 가능하게 지지하도록 상기 밸브 플런저 둘레에 위치된다. 이것은 특히 유리하게는 상기 플런저와 상기 하우징 사이에 원치 않는 물질, 예를 들어, 먼지가 진입하는 것을 방지할 수 있게 한다.

본 발명에 따른 밸브 장치의 다른 특히 유리한 실시예에서, 적어도 하나의 링형 밀봉재는 상기 밸브 하우징과 상기 밸브 플런저를 밀봉 가능하게 지지하도록 상기 밸브 플런저 둘레에 위치되고, 상기 링형 밀봉재는 엘라스토머 물질로 제조된다. 엘라스토머 물질을 사용할 때의 특정 장점은 우수한 가공성 및 우수한 밀봉 특성이 있다는 것이다.

본 발명에 따른 밸브 장치의 특히 유리한 개선에서, 적어도 하나의 링형 밀봉부는 상기 밸브 하우징과 상기 밸브 플런저를 밀봉 가능하게 지지하도록 상기 밸브 플런저 둘레에 위치되고, 상기 링형 밀봉재는 엘라스토머 물질로 제조되고, 상기 밀봉재와 상기 밸브 플런저 사이에는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 이루어진 요소가 배치된다. 상기 밀봉재와 상기 밸브 플런저 사이에 PTFE로 구성된 요소를 배치하면 특히 유리하게는 PTFE의 양호한 슬라이딩 특성을 이용할 수 있어서 전체 마찰을 감소시킬 수 있음과 동시에, 엘라스토머 부분이 마모되는 것을 크게 감소시킬 수 있다.

본 발명에 따른 밸브 장치의 다른 특히 유리한 개선에서, 상기 제1 기어 휠은 정지부를 포함하고, 다른 정지부는 상기 밸브 하우징에 배치되고, 상기 다른 정지부는 상기 기어 휠의 정지부에 대응하는 방식으로 배치되고, 상기 제1 기어 휠의 회전 운동을 제한한다. 상기 정지부들이 상호 작용하면 상기 제1 기어 휠의 회전 축을 중심으로 그리하여 또한 상기 플런저의 길이 방향 축을 중심으로 상기 제1 기어 휠의 회전 운동이 제한되는데 그리하여 또한 상기 제1 기어 휠에 고정 연결된 상기 밸브 플런저의 회전 운동이 제한된다. 이것은 특히 유리하게는 상기 밸브/밸브 장치의 개방 공정 동안 상기 플런저의 운동이 간단한 방식으로 제한될 수 있게 한다.

본 발명에 따른 밸브 장치의 다른 특히 유리한 개선에서, 상기 제1 기어 휠은 바람직하게는 원주 형태인 정지부를 갖는다. 다른 정지부는 상기 기어 휠의 정지부에 대응하는 방식으로 대향하여 위치되도록 상기 하우징에 배치된다. 상기 정지부들이 상호 작용하는 것에 의해, 상기 밸브 플런저가 그 길이방향 축 방향으로 선형 운동하는 것이 제한된다. 이것은 특히 유리하게는 상기 밸브/밸브 장치의 개방 공정 동안 상기 플런저가 운동하는 것이 간단한 방식으로 제한될 수 있게 한다.

본 발명에 따른 밸브 장치의 다른 특히 유리한 실시예는 배기 가스 재순환 밸브 장치로서 사용할 때의 온도를 견딜 수 있도록 설계된다. 이것은 특히 유리하게는 본 발명에 따른 밸브 장치가 배기 가스 재순환과 관련하여 사용될 수 있게 한다.

본 발명에 따른 밸브 장치의 하나의 특히 유리한 실시예에서, 상기 밸브 플런저의 전체 행정에 걸쳐 상기 기어 휠이 충분히 맞물리거나 중첩하는 것이 보장되도록 하기 위해 적어도 하나의 기어 휠은 축 방향으로, 즉 회전축을 따라 크기가 확장된다. 이러한 방식으로, 첫째, 상기 플런저의 선형 운동 범위 전체에 걸쳐 충분한 맞물림이 제공되는 것이 특히 유리하게 보장된다. 둘째, 상기 맞물림은 특히 유리하게는 특히 직접 달성됨과 동시에 비용 효율적으로 달성되어, 상대적으로 복잡한 보상 디바이스가 필요치 않다.

본 발명에 따른 밸브 장치의 다른 특히 유리한 실시예에서, 적어도 하나의 추가적인 기어 휠은 상기 제1 기어 휠과 상기 제2 기어 휠 사이에 회전 운동을 전달하고, 상기 제1 기어 휠과 상기 제2 기어 휠은 접촉하지 않는다. 이것은 특히 유리하게는 다른 변속 구조 및 더 큰 변속 비율을 가능하게 하고 및/또는 그리하여 제한된 공간 조건에 더 잘 적응할 수 있게 한다. 하나의 특정 실시예에서, 이러한 방식으로 상기 밸브 플런저의 전체 행정 범위에 걸쳐 충분한 기어 휠 맞물림이 가능하도록 하기 위해 회전 운동 전달 기어 휠은 축 방향으로 연장될 수 있다. 그러나, 축 방향으로 연장될 수 있는 하나 이상의 기어 휠을 포함하는 복수의 회전 운동 전달 기어 휠이 고려될 수도 있다.

본 발명은, 동일하거나 유사한 요소에 동일한 참조 부호가 제공된 첨부 도면을 참조하여 아래에서 보다 상세히 논의된다.
도 1은, 폐쇄 부재에 고정 연결된 밸브 플런저; 밸브 하우징; 밸브 안착부; 및 밸브 플런저를 이동시킬 수 있는 전기 모터를 포함하는 자동차용 본 발명에 따른 밸브 장치의 측면도;
도 2는 복수의 플레인 베어링을 포함하는 자동차용 본 발명에 따른 밸브 장치의 측면도;
도 3은 제1 기어 휠과 제2 기어 휠에 더하여, 제3 기어 휠을 포함하는 자동차용 본 발명에 따른 밸브 장치의 사시도;
도 4는 밸브 플런저가 내부 나사산을 갖는 부품에 고정 연결되고 밸브 장치가 외부 나사산을 갖는 자동차용 본 발명에 따른 밸브 장치의 사시도.

명확성을 위해, 톱니 휠 형태로 설계된 기어 휠의 가능한 톱니는 다소 표시되어 있지 않다.

도 1은 자동차용 본 발명에 따른 밸브 장치(100)의 일 실시예의 측단면도를 도시한다. 밸브 플런저(110)는 폐쇄 부재(120)에 고정 연결된다. 폐쇄 부재(120)는 밸브 안착부(140)와 접촉하면 접촉 영역이 누설되는 것을 방지한다. 밸브 장치는 밸브 하우징(130)을 갖는다. 제1 기어 휠(180)은 밸브 플런저(110)에 연결된다. 제2 기어 휠(190)은 전기 모터(150)에 연결되고, 제2 기어 휠은 회전 운동을 제1 기어 휠(180)에 직접 전달하도록 배치된다. 밸브 플런저(110)는 일부 영역에 외부 나사산(160)을 갖고, 이 외부 나사산은 나사산 형성된 슬리브 또는 스핀들 너트(170) 내에서 움직인다. 외부 나사산(160) 및 나사산 형성된 슬리브 또는 스핀들 너트(170)는 함께 나선형 기어를 형성한다. 그리하여, 밸브 플런저가 그 길이방향 축을 중심으로 회전 운동하면 동시에 그 길이방향 축을 따라 선형 운동이 야기된다. 더 큰 토크가 제1 기어 휠(180)에 작용하지 않으면 밸브 플런저(110)가 시작 위치로 되 회전되도록 하기 위해 기계적 복원 요소(310) 또는 스프링이 밸브 플런저(110) 및 밸브 하우징(130)에 연결된다. 시작 위치는 밸브 장치/밸브가 폐쇄된 설정이다. 자기장 센서(210)가 밸브 플런저의 설정을 검출하기 위해 자석(220)이 밸브 플런저(110)에 연결된다. 밸브 플런저(110)는 플레인 베어링(410)에 의해 안내된다. 플런저(110)의 직경보다 적어도 10배 더 작은 환형 갭이 밸브 플런저(110)와 슬리브(510)의 내부 벽 사이에 존재하도록 추가적인 슬리브(510)는 밸브 플런저(110) 둘레 밸브 하우징(130) 내에 배치되고, 슬리브(510)는 외부 벽이 하우징(130)을 지지한다. 링형 밀봉재(610)가 밸브 하우징(130) 및 밸브 플런저(110)를 밀봉 가능하게 지지하도록 밸브 플런저(110) 둘레에 위치된다. 제1 기어 휠(180)은 정지부(185)를 갖고, 다른 정지부(135)는 하우징(130)에 배치되고, 상기 다른 정지부는 기어 휠(180)의 정지부(185)에 대응하는 방식으로 배치되고, 제1 기어 휠(180)의 회전 운동을 제한한다. 밸브 플런저(110)의 전체 행정에 걸쳐 기어 휠(180, 190)이 충분히 맞물리거나 중첩하는 것이 보장되도록 하기 위해 제1 기어 휠(180)은 길이 방향으로, 즉 회전축을 따라 크기가 확장된다.

밸브 하우징에서 복원 요소(310) 또는 스프링을 고정하는 것은 명확성을 위해 도시되지 않았다.

도 2는 자동차용 본 발명에 따른 밸브 장치(100)의 예시적인 실시예의 측단면도를 도시한다. 도 2에 도시된 밸브 장치는, 밸브 플런저(110)의 전체 행정에 걸쳐 기어 휠(180, 190)이 충분히 맞물리거나 중첩하는 것이 보장되도록 하기 위해, 제2 기어 휠(190)이 길이 방향으로, 즉 회전축을 따라 크기가 확장된다는 점에서, 도 1에 도시된 밸브 장치와 상이하다.

도 3은 본 발명에 따른 밸브 장치(110)의 예시적인 실시예의 사시도를 도시한다. 도 3에 도시된 밸브 장치는, 여기서 제1 기어 휠(180)과 제2 기어 휠(190) 사이의 회전 운동이 추가적인 기어 휠(710)에 의해 전달된다는 점에서 도 1 및 도 2에 도시된 밸브 장치와 상이하다. 이 경우, 제1 기어 휠(180)과 제2 기어 휠(190)은 접촉하지 않는다.

도 4는, 밸브 플런저(110)가 내부 나사산(170)을 갖는 부품에 고정 연결되고 밸브 장치(100)는 외부 나사산(160)을 갖는, 본 발명에 따른 밸브 장치(100)의 예시적인 실시예의 사시도를 도시한다. 밸브 플런저(110)는 상기 플런저의 일 단부에서 폐쇄 부재(120)에 고정 연결되고 타 단부에서 제1 기어 휠(180)에 고정 연결된다. 기어 휠(180)은 내부 나사산(170)을 갖는다. 외부 나사산(160)은 플런저(110)를 둘러싸지만 플런저에 연결되지는 않는다. 다시 말해, 플런저(110)는 외부 나사산(160)을 통해 돌출하고, 외부 나사산에 대해 길이방향 축을 중심으로 회전하거나 또는 외부 나사산을 통해 길이방향 축을 따라 이동할 수 있다. 내부 나사산(170)은 하우징(130)에 고정 연결된 외부 나사산(160) 위에서 움직인다. 모터(150)가 제1 기어 휠(180)과 맞물리는 제2 기어 휠(190)에 회전 운동을 전달할 때, 제1 기어 휠(180)도 또한 회전되도록 설정된다. 내부 나사산(170)과 외부 나사산(160)은 함께 나선형 기어를 형성하고, 그 결과 제1 기어 휠(180)의 회전 운동은 또한 회전축을 따라 제1 기어 휠(180)의 직선 운동을 야기한다. 제1 기어 휠(180)은 밸브 플런저(110)에 고정 연결되어 있기 때문에, 플런저(110)도 또한 플런저의 회전축인 기어 휠의 회전축을 중심으로 회전 운동을 함과 동시에 이 회전축을 따라 선형 운동을 하게 된다.

Claims

자동차용 밸브 장치(100)로서,
폐쇄 부재(120)에 고정 연결된 밸브 플런저(110); 밸브 하우징(130); 밸브 안착부(140); 및 상기 밸브 플런저(110)를 이동시킬 수 있는 전기 모터(150)를 포함하되,
상기 밸브 장치(100)는 외부 나사산(160) 및 내부 나사산(170)을 갖는 나선형 기어(helical gear)를 포함하고, 상기 밸브 플런저(110)는 적어도 일부 영역에 외부 나사산(160)을 포함하고, 상기 밸브 장치(100)는 내부 나사산(170)을 갖는 나사산 형성된 슬리브, 또는 내부 나사산(170)을 갖는 스핀들 너트를 포함하고, 또는 상기 밸브 플런저(110)는 내부 나사산(170)을 갖는 부품에 고정 연결되고, 상기 밸브 장치(100)는 외부 나사산(160)을 포함하고, 상기 밸브 플런저(110)는 제1 기어 휠(180)에 연결되고, 상기 밸브 장치(100)는 적어도 하나의 제2 기어 휠(190)을 포함하고, 상기 제2 기어 휠(190)은 회전 운동을 상기 제1 기어 휠(180)에 직접 또는 중간 기어를 통해 전달할 수 있도록 배치되는 것을 특징으로 하는 밸브 장치(100).
제1항에 있어서, 추가적으로 자기장 센서(210)를 포함하되, 상기 자기장 센서(210)에 의해 상기 밸브의 설정을 검출할 수 있기 위해 추가적으로 자석(220)이 상기 밸브 플런저(110)에 연결되는 방식으로 배치되는, 밸브 장치(100).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 밸브 플런저(110)는 상기 외부 나사산(160)을 더 포함하도록 중실 물질로 구성되는, 밸브 장치(100).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 외부 나사산(160)은 별도의 슬리브를 통해 상기 밸브 플런저(110)에 부착되는, 밸브 장치(100).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 외부 나사산(160) 또는 상기 내부 나사산(170)은 사출 성형에 의해 상기 밸브 플런저(110)에 부착되는, 밸브 장치(100).
제5항에 있어서, 상기 제1 기어 휠(180)과 상기 외부 나사산(160) 또는 상기 제1 기어 휠(180)과 상기 내부 나사산(170)은 단일 부품 사출 성형으로 제조되는, 밸브 장치(100).
제6항에 있어서, 추가적으로 자기장 센서(210)를 포함하되, 상기 자기장 센서(210)에 의해 상기 밸브 플런저(110)의 설정을 검출할 수 있기 위해 추가적으로 자석(220)이 상기 밸브 플런저(110)에 연결되는 방식으로 배치되고, 상기 제1 기어 휠(180)과 상기 외부 나사산(160) 또는 상기 제1 기어 휠(180)과 상기 내부 나사산(170)은 공동 사출 성형으로 제조되고, 상기 공동 사출 성형은 또한 생산 동안 상기 자석(220)이 캡슐화된다는 점에서 상기 자석(220)을 상기 밸브 플런저(110)에 연결하는, 밸브 장치(100).
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 더 큰 토크가 상기 제1 기어 휠(180)에 작용하지 않는다면, 상기 밸브 플런저(110)가 시작 위치로, 바람직하게는 폐쇄된 설정으로 되 회전되도록 하기 위해 기계적 복원 요소(310) 또는 스프링이 상기 밸브 플런저(110) 및 밸브 하우징(130)에 연결되는, 밸브 장치(100).
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 플런저(110)는 하나 이상의 플레인 베어링(plain bearing)(410)으로 안내되는, 밸브 장치(100).
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플런저(110)의 직경보다 적어도 10배 더 작은 환형 갭이 상기 슬리브(510)의 내부 벽과 상기 밸브 플런저(110) 사이에 존재하도록 추가적인 슬리브(510)가 상기 밸브 플런저(110) 둘레 상기 밸브 하우징(130) 내에 배치되고, 상기 슬리브(510)는 외부 벽이 상기 하우징(130)을 지지하는, 밸브 장치(100).
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 링형 밀봉재(610)가 상기 밸브 하우징(130)과 상기 밸브 플런저(110)를 밀봉 가능하게 지지하도록 상기 밸브 플런저(110) 둘레에 위치되는, 밸브 장치(100).
제11항에 있어서, 상기 링형 밀봉재(610)는 엘라스토머 물질로 제조되는, 밸브 장치(100).
제12항에 있어서, 상기 밀봉재(610)와 상기 밸브 플런저(110) 사이에는 PTFE(620)로 구성된 요소가 배치되는, 밸브 장치(100).
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 기어 휠(180)은 정지부(185)를 포함하고, 다른 정지부(135)는 상기 하우징(130)에 배치되고, 상기 다른 정지부는 상기 제1 기어 휠(180)의 정지부(185)에 대응하는 방식으로 배치되고, 상기 제1 기어 휠(180)의 회전 운동을 제한하는, 밸브 장치(100).
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 배기 가스 재순환 밸브 장치(100)로서 사용할 때의 온도를 견딜 수 있도록 설계된, 밸브 장치(100).
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 추가적인 기어 휠(710)은 상기 제1 기어 휠(180)과 상기 제2 기어 휠(190) 사이에 회전 운동을 전달하고, 상기 제1 기어 휠(180)과 상기 제2 기어 휠(190)은 접촉하지 않는, 밸브 장치(100).
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 플런저(110)의 전체 행정에 걸쳐 상기 기어 휠(180, 190)이 충분히 맞물리거나 중첩하는 것이 보장되도록 하기 위해 적어도 하나의 기어 휠(180, 190, 710)은 상기 회전축을 따라 크기가 확장되는, 밸브 장치(100).