KR20220040475A - 이중 밸브 부재 작동에 적합한 클러치를 구비한 밸브 어셈블리 - Google Patents

이중 밸브 부재 작동에 적합한 클러치를 구비한 밸브 어셈블리 Download PDF

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KR20220040475A
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clutch
valve shaft
bore
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KR1020227006276A
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오스왈드 바아쉬
스테판 비. 홀더
존 에이. 비글리
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아벤틱스 코포레이션
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Abstract

밸브 어셈블리(100)는 제1 부분 및 제2 부분, 보어(103), 1차 개구(104), 및 2차 개구(106)를 포함하는 밸브 바디(101)를 포함한다. 1차 밸브 샤프트(110)는 보어 내에 배치되고 1차 단부 부분(114)을 갖는다. 2차 밸브 샤프트(112)는 보어 내에 배치되고 1차 밸브 샤프트의 1차 단부 부분과 마주하는 2차 단부 부분(116)을 갖는다. 1차 밸브 부재(118)는 1차 개구에 대해 이동 가능하고 1차 밸브 샤프트에 결합된다. 2차 밸브 부재(119)는 2차 개구에 대해 이동 가능하고 2차 밸브 샤프트에 결합된다. 클러치(128)는 1차 밸브 샤프트가 2차 밸브 샤프트와 독립적으로 움직일 수 있게 하는 제1 위치와 2차 밸브 샤프트가 1차 밸브 샤프트와 함께 이동할 수 있게 하는 제2 위치 사이에서 이동 가능하다.

Description

이중 밸브 부재 작동에 적합한 클러치를 구비한 밸브 어셈블리
본 특허는 일반적으로 밸브 어셈블리(valve assembly)에 관한 것으로, 특히 이중 밸브 부재 작동(dual valve member actuation)에 적합한 클러치(clutch)를 구비한 밸브 어셈블리에 관한 것이다.
디젤 또는 가스 엔진은 배기 매니폴드, 터보 차저 및 배기 가스 재순환(EGR) 밸브를 포함할 수 있다. 작동 시, EGR 밸브는 배기 매니폴드의 배기 가스 일부를 터보 차저로 다시 보내어, 배기 가스를 재연소하여 질소 산화물 배출을 줄일 수 있다.
제1 예에 따르면, 밸브 어셈블리는 밸브 바디, 1차 밸브 샤프트, 2차 밸브 샤프트, 1차 플랩, 2차 샤프트 및 클러치를 포함한다. 밸브 바디는 보어, 보어에 인접하게 배치된 1차 플랩 개구 및 1차 플랩 개구에 인접하게 배치된 2차 플랩 개구를 포함한다. 1차 밸브 샤프트는 보어 내에 배치되고 1차 단부 부분을 갖는다. 2차 밸브 샤프트는 보어 내에 배치되고 1차 밸브 샤프트의 1차 단부 부분과 마주하는 2차 단부 부분을 갖는다. 1차 플랩은 1차 플랩 개구 내에 배치되고 1차 밸브 샤프트에 결합되고, 2차 플랩은 2차 플랩 개구 내에 배치되고 2차 밸브 샤프트에 결합된다. 클러치는 1차 밸브 샤프트가 2차 밸브 샤프트와 독립적으로 이동 가능하도록 클러치가 1차 및 2차 단부 부분들 중 하나로부터 이격되는 제1 위치와 2차 밸브 샤프트가 1차 밸브 샤프트와 함께 이동할 수 있도록 클러치가 1차 및 2차 단부 부분들의 각각과 맞물리는 제2 위치 사이에서 이동 가능하다.
제2 예에 따르면, 밸브 어셈블리는 밸브 바디, 1차 액추에이터, 1차 밸브 샤프트, 2차 밸브 샤프트, 1차 플랩, 2차 플랩, 및 클러치 링을 포함한다. 밸브 바디는 제1 부분 및 제2 부분, 제1 보어 부분 및 제2 보어 부분을 포함하는 보어, 1차 플랩 개구 및 2차 플랩 개구를 포함한다. 1차 액추에이터는 밸브 바디의 제1 부분에 결합되고 1차 밸브 샤프트는 제1 보어 부분 내에 배치되고 제1 부분 및 제 2 부분을 갖는다. 1차 밸브 샤프트의 제1 부분은 로터리 액추에이터에 결합되고 1차 밸브 샤프트의 제2 부분은 외부 스플라인들을 갖는다. 2차 밸브 샤프트는 제2 보어 부분 내에 배치되고 제1 부분 및 제2 부분을 갖는다. 2차 밸브 샤프트의 제1 부분은 외부 스플라인들을 가지며 1차 밸브 샤프트의 제2 부분과 마주한다. 1차 플랩은 1차 플랩 개구 내에 배치되고 요크를 갖는다. 1차 플랩의 요크는 1차 밸브 샤프트의 제2 부분에 결합된다. 2차 플랩은 2차 플랩 개구 내에 배치되고 요크를 갖는다. 2차 플랩의 요크는 2차 밸브 샤프트의 제1 부분에 결합된다. 클러치 링은 내부 스파인들을 갖는다. 클러치 링은 1차 밸브 샤프트의 외부 스플라인들 또는 2차 밸브 샤프트의 외부 스플라인들 중 하나의 외부 스플라인들을 둘러싸고 내부 스플라인들을 이와 결합하도록 하는 것 및 1차 밸브 샤프트의 외부 스플라인들과 2차 밸브 샤프트의 외부 스플라인들의 외부 스플라인들 모두를 둘러싸고 내부 스플라이들을 이와 결합하도록 하는 것 사이에서 이동 가능하다.
제3 예에 따르면, 밸브 어셈블리는 밸브 바디, 1차 밸브 샤프트, 2차 밸브 샤프트, 1차 밸브 부재, 2차 밸브 부재, 및 클러치를 포함한다. 밸브 바디는 제1 부분 및 제2 부분, 보어, 보어에 인접하게 배치된 1차 개구, 및 1차 개구 및 보어에 인접하게 배치된 2차 개구를 포함한다. 1차 밸브 샤프트는 보어 내에 배치되고 1차 단부 부분을 갖고, 2차 밸브 샤프트는 보어 내에 배치되고 1차 밸브 샤프트의 1차 단부 부분과 마주하는 2차 단부 부분을 갖는다. 1차 밸브 부재는 1차 개구에 대해 이동 가능하고 1차 밸브 샤프트에 결합된다. 2차 밸브 부재는 2차 개구에 대해 이동 가능하고 2차 밸브 샤프트에 결합된다. 클러치는 1차 밸브 샤프트가 2차 밸브 샤프트와 독립적으로 이동할 수 있게 하는 제1 위치와 2차 밸브 샤프트가 1차 밸브 샤프트와 함께 이동할 수 있게 하는 제2 위치 사이에서 이동 가능하다.
전술한 제1, 제2, 및/또는 제3 예에 따라, 장치 및/또는 방법은 다음 중 임의의 하나 이상을 더 포함할 수 있다:
일 예에 따르면, 1차 및 2차 단부 부분들의 각각은 외부 스플라인들을 포함하고 클러치는 클러치 링이 제2 위치에 있을 때 외부 스플라인들과 맞물리는 내부 스플라인들을 갖는 클러치 링을 포함한다.
다른 예에 따르면, 1차 및 2차 단부 부분들의 각각은 내부 스플라인들을 포함하고 클러치는 클러치가 제2 위치에 있을 때 내부 스플라인들과 맞물리는 외부 스플라인들을 갖는다.
다른 예에 따르면, 1차 플랩은 1차 밸브 샤프트에 결합되는 1차 요크를 갖고, 2차 플랩은 2차 밸브 샤프트에 결합되는 2차 요크를 갖는다.
다른 예에 따르면, 밸브 어셈블리는 1차 밸브 샤프트의 위치를 제어하기 위해 1차 밸브 샤프트에 결합된 로터리 액추에이터를 포함한다.
다른 예에 따르면, 밸브 어셈블리는 제1 위치와 제2 위치 사이에서 클러치를 이동시키도록 구성된 클러치 액추에이터를 포함한다.
다른 예에 따르면, 클러치 액추에이터는 솔레노이드 밸브를 포함한다.
다른 예에 따르면, 클러치는 외부 그루브를 포함한다. 밸브 어셈블리는 또한 제1 부분 및 제2 부분을 포함하는 피봇 암을 포함한다. 피봇 암의 제1 부분은 클러치에 결합되고 피봇 암의 제2 부분은 클러치 액추에이터에 결합된다. 클러치 액추에이터에 의한 작동에 응답하여, 피봇 암의 제1 부분은 클러치의 외부 그루브의 벽과 맞물리고, 이에 의해 클러치를 제2 위치로 구동한다.
다른 예에 따르면, 밸브 어셈블리는 피봇 암을 통해 연장되는 피봇 핀을 더 포함한다.
다른 예에 따르면, 밸브 바디는 1차 플랩 개구와 2차 플랩 개구 사이에 밸브 바디에 의해 정의되고 보어에 대한 액세스를 제공하는 액세스 개구를 포함한다. 피봇 암의 제1 부분은 밸브 바디의 액세스 개구를 통해 연장된다.
다른 예에 따르면, 밸브 어셈블리는 플랜지 및 보어를 갖는 하우징을 포함하는 액추에이터 커플링을 포함한다. 플랜지는 밸브 바디에 연결되고 액세스 개구를 갖는다. 플랜지의 액세스 개구는 밸브 바디의 액세스 개구와 정렬된다. 클러치 액추에이터는 액추에이터 스템을 가지며 액추에이터 커플링의 하우징에 결합된다. 액추에이터 스템은 액추에이터 커플링 하우징의 보어 내로 연장되고 피봇 암의 제2 부분에 결합된다.
다른 예에 따르면, 액추에이터 스템은 그루브를 갖는다. 피봇 암의 제2 부분은 그루브를 적어도 부분적으로 둘러싼다.
다른 예에 따르면, 스템의 그루브는 대향하는 볼록 부분들을 갖는다.
다른 예에 따르면, 밸브 어셈블리는 1차 부싱 및 2차 부싱을 포함한다. 1차 부싱은 1차 밸브 샤프트를 둘러싸고 보어 내에 배치된다. 2차 부싱은 2차 밸브 샤프트를 둘러싸고 보어 내에 배치된다.
다른 예에 따르면, 1차 부싱은 그루브를 포함하고 2차 부싱은 그루브를 포함한다. 밸브 어셈블리는 대응하는 그루브 내에 수용될 핀을 더 포함한다.
다른 예에 따르면, 밸브 어셈블리는 1차 비틀림 스프링 및 2차 비틀림 스프링을 포함한다. 1차 비틀림 스프링은 1차 밸브 샤프트의 제1 부분을 편향시키도록 배열되고, 2차 비틀림 스프링은 2차 밸브 샤프트의 제2 부분을 편향시키도록 배열된다.
다른 예에 따르면, 2차 비틀림 스프링은 제1 부분 및 제2 부분을 포함한다. 2차 비틀림 스프링의 제1 부분은 밸브 바디에 연결되고, 2차 비틀림 스프링의 제2 부분은 2차 밸브 샤프트에 결합된다.
다른 예에 따르면, 밸브 어셈블리는 클러치 링을 상기 1차 밸브 샤프트의 상기 외부 스플라인들 또는 상기 2차 밸브 샤프트의 상기 외부 스플라인들 중 하나의 상기 외부 스플라인들을 둘러싸고 상기 내부 스플라인들을 이와 결합하도록 하는 것 및 상기 1차 밸브 샤프트의 상기 외부 스플라인들과 상기 2차 밸브 샤프트의 상기 외부 스플라인들의 상기 외부 스플라인들 모두를 둘러싸고 상기 내부 스플라이들을 이와 결합하도록 하는 것 사이에서 이동시키도록 구성된 클러치 액추에이터를 포함한다.
다른 예에 따르면, 클러치 액추에이터는 솔레노이드 밸브, 다이어프램 액추에이터, 리드 스크류 또는 공압 액추에이터 중 하나를 포함한다.
다른 예에 따르면, 밸브 어셈블리는 클러치 액추에이터와 클러치 링 사이의 커플링을 포함한다.
다른 예에 따르면, 커플링은 1차 밸브 샤프트 및 2차 밸브 샤프트의 길이방향 축에 대해 이동 가능한 피봇 암 또는 암을 포함한다.
다른 예에 따르면, 2차 밸브 부재는 밸브 플랩, 디스크, 또는 밸브 플러그 중 하나를 포함한다.
다른 예에 따르면, 제1 및 제2 단부 부분들의 각각은 내부 스플라인들을 포함하고 클러치는 클러치가 제2 위치에 있을 때 내부 스플라인들과 맞물리는 외부 스플라인들을 갖는다.
다른 예에 따르면, 1차 단부 부분 또는 2차 단부 부분 중 적어도 하나는 키홈을 갖고 클러치는 클러치가 제2 위치에 있을 때 키홈과 짝을 이루는 키를 갖는다.
다른 예에 따르면, 1차 단부 부분 또는 2차 단부 부분 중 적어도 하나는 암형 부분을 갖고 클러치는 클러치가 제2 위치에 있을 때 암형 부분과 짝을 이루는 수형 부분을 갖는다.
도 1은 본 발명의 제1 개시된 예에 따라 조립된 밸브 어셈블리를 도시한다.
도 2는 클러치가 제1 위치에 있는 도 1의 밸브 어셈블리의 상세한 단면도를 도시한다.
도 3은 클러치가 제2 위치에 있는 도 1의 밸브 어셈블리의 상세한 단면도를 도시한다.
도 4는 클러치가 제1 위치에 있는 도 1의 밸브 어셈블리의 상세한 등각 투영도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 제2 개시된 예에 따라 조립된 밸브 어셈블리를 도시한다.
도 6은 도 5의 밸브 어셈블리의 일부의 등각투영도를 예시한다.
도 7은 도 5의 밸브 어셈블리의 일부의 등각투영도를 예시한다.
다음 텍스트는 예시적인 방법, 장치 및/또는 제조 물품에 대한 상세한 설명을 개시하지만, 재산권의 법적 범위는 이 특허의 끝 부분에 명시된 청구 범위에 의해 정의된다는 점을 이해해야 한다. 따라서, 다음의 상세한 설명은 단지 예로서 해석되어야 하며 모든 가능한 예를 설명하는 것이 불가능하지는 않더라도 비실용적이므로 모든 가능한 예를 설명하지는 않는다. 현재 기술 또는 이 특허 출원일 이후에 개발된 기술을 사용하여 수 많은 대체 예를 구현할 수 있다. 그러한 대안적인 예는 여전히 청구범위의 범위에 속할 것으로 고려된다.
이제 도면을 참조하면, 도 1은 본 발명의 제1 개시된 예에 따라 조립된 밸브 어셈블리(valve assembly)(100)를 도시한다. 개시된 예에 따르면, 밸브 어셈블리(100)는 밸브 바디(valve body)(101) 및 로터리 액추에이터(rotary actuator)(102)를 포함한다.
밸브 바디(101)는 보어(bore)(103), 1차 플랩 개구(flap opening)(104), 및 2차 플랩 개구(106)를 포함한다. 도시된 예에서, 1차 플랩 개구(104)는 보어(103)에 인접하게 배치되고 2차 플랩 개구(106)는 1차 플랩 개구(104)에 인접하게 배치된다. 두 개의 플랩 개구들이 도시되어 있지만, 예를 들어 세 개의 플랩 개구들, 네 개의 플랩 개구들 등과 같은 임의의 다른 수의 플랩 개구들이 포함될 수 있다. 밸브 바디(101)는 또한 냉각수 흐름 경로(coolant flow path)(107)를 포함한다.
밸브 어셈블리(100)는 1차 밸브 샤프트(110) 및 2차 밸브 샤프트(112)를 포함한다. 1차 밸브 샤프트(110)는 보어(103) 내에 배치되고 1차 단부 부분(114)을 포함한다. 로터리 액추에이터(102)는 1차 밸브 샤프트(110)에 연결되고 1차 밸브 샤프트(110)의 위치를 제어하도록 구성된다.
2차 밸브 샤프트(112)는 보어(103) 내에 배치되고 1차 밸브 샤프트(110)의 1차 단부 부분(114)과 대면하는 2차 단부 부분(116)을 포함한다.
1차 플랩(118)(1차 플랩(118)은 도 5에 가장 명확하게 도시됨)은 1차 플랩 개구(104) 내에 배치되고 1차 밸브 샤프트(110)에 연결된다. 2차 플랩(119)(2차 플랩(119)은 도 5에 가장 명확하게 도시됨)은 2차 플랩 개구(106) 내에 배치되고 2차 밸브 샤프트(112)에 연결된다. 도시된 예에서, 1차 플랩(118)은 핀(pin)(120)을 통해 1차 밸브 샤프트(110)에 연결된다. 밸브 바디(101)는 액세스 보어(access bore)(122)를 정의한다.
밸브 바디(101)의 액세스 보어(122)는 핀(120)이 1차 플랩(118)의 1차 요크(yoke)(126)의 대응하는 핀 보어(124) 내에 위치되도록 허용함으로써 1차 플랩(118)과 1차 밸브 샤프트(110)를 결합시킨다. 2차 플랩(119)은 유사한 방식으로 2차 밸브 샤프트(112)에 결합된다. 예시적인 밸브 어셈블리(100)가 플랩 개구들(104, 106) 및 플랩들(118, 119)을 개시하지만, 밸브 어셈블리(100)는 상이한 유형의 밸브 부재들을 사용하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 개구(106)는 디스크(disk) 또는 플러그(plug)(예를 들어, 선형으로 이동 가능한 밸브 플러그)와 같은 밸브 부재를 수용하도록 구성될 수 있다. 대응하는 액추에이터들 및/또는 드라이브들(예를 들어, 리드 스크류들)은 밸브 부재를 회전 또는 선형 방식으로 작동시키기 위해 포함될 수 있다.
도 2는 도 1의 밸브 어셈블리(100)의 상세한 단면도를 도시한다. 도시된 예에서, 밸브 어셈블리(100)는 클러치(clutch)(128)를 포함한다. 클러치(128)는 클러치 링(clutch ring) 또는 내부 스플라인(spline)(130)을 갖는 링 기어(ring gear)이다. 1차 및 2차 단부 부분들(114, 116)은 외부 스플라인들(132, 134)을 갖는다. 클러치(128)의 내부 스플라인들(130)은 클러치(128)가 제1 위치에 있을 때 밸브 샤프트들(110, 112)의 외부 스플라인들(132, 134) 중 하나와 맞물리도록 구성되어, 1차 밸브 샤프트(110)가 2차 밸브 샤프트(112)와 독립적으로 이동하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 플랩들(118, 119)은 독립적으로 이동 가능하다.
도 3은 제2 위치에 있는 클러치(128)를 갖는 도 1의 밸브 어셈블리(100)의 상세한 단면도를 도시한다. 제2 위치에서, 클러치(128)는 2차 밸브 샤프트(112)가 1차 밸브 샤프트(110)와 함께 이동할 수 있도록 1차 및 2차 단부 부분들(114, 116)의 각각에 맞물린다.
대안적으로, 1차 및 2차 단부 부분들(114, 116)은 내부 스플라인들을 가질 수 있고 클러치(128)는 외부 스플라인들을 가질 수 있다. 외부 스플라인들은 클러치(128)가 제2 위치에 있을 때 1차 및 2차 단부들(114, 116)의 내부 스플라인들과 맞물리도록 구성될 수 있다.
다른 대안으로서, 1차 단부 부분(114) 또는 2차 단부 부분(116)은 키홈(keyway)을 형성할 수 있고 클러치(128)는 클러치(128)가 제2 위치에 있을 때 키홈과 짝을 이루도록 적응된 키를 가질 수 있다. 달리 말하면, 1차 단부 부분(114) 또는 2차 단부 부분(116)은 암형 부분을 가질 수 있고 클러치(128)는 클러치(128)가 제2 위치에 있을 때 암형 부분과 짝을 이루도록 구성된 수형 부분을 가질 수 있다.
밸브 어셈블리(100)는 클러치 액추에이터(136)를 포함한다. 클러치 액추에이터(136)는 제1 위치와 제2 위치 사이에서 클러치(128)를 이동시키도록 구성된다. 클러치 액추에이터(136)는 솔레노이드 밸브(solenoid valve)로 도시되어 있다. 그러나 다른 유형의 액추에이터가 사용될 수 있다. 예를 들어, 클러치 액추에이터(136)는 대안적으로 다이어프램 액추에이터(diaphragm actuator), 리드 스크류(lead screw), 공압 액추에이터, 또는 유압 액추에이터일 수 있다. 하나의 클러치 액츄에이터가 도시되어 있지만, 두 개 이상의 플랩들이 제공되고 두 개 이상의 샤프트들이 제공되는 경우, 대응하는 수의 클러치 액추에이터들(예를 들어, 세 개의 플랩들, 세 개의 샤프트들, 두 개의 클러치 액추에이터들)이 포함될 수 있으며, 이들 모두는 예를 들어 로터리 액추에이터(102)에 의해 구동될 수 있다.
도시된 예에서, 클러치(128)는 외부 그루브(groove)(138)을 갖고 밸브 어셈블리(100)는 제1 부분(142) 및 제2 부분(144)을 갖는 피봇 암(pivot arm)(140)을 포함한다. 피봇 암(140)의 제1 부분(142)은 아크형 부분(arced portion)을 가질 수 있거나 외부 그루브의 윤곽과 짝을 이루는 윤곽을 가질 수 있다. 예에서, 제1 부분(142)은 포크(fork)이다.
피봇 암(140)의 제1 부분(142) 및 피봇 암(140)의 제2 부분(144)은 클러치 액추에이터(136)에 결합된다. 클러치 액추에이터(136)의 작동에 응답하여, 피봇 암(140)의 제1 부분(142)은 클러치(128)를 제2 위치로 구동하기 위해 외부 그루브(138)의 벽(146)과 맞물린다. 유사하게, 클러치 액추에이터(136)의 작동에 응답하여, 피봇 암(140)의 제1 부분(142)은 클러치(128)를 제1 위치로 구동하기 위해 외부 그루브(138)의 대향(opposing) 벽(146)과 맞물린다. 피봇 암(140)을 통해 연장되는 피봇 핀(148)이 제공된다. 예시적인 밸브 어셈블리(100)가 피봇 암(140)을 포함하는 동안, 클러치(128)는 상이한 방식으로 작동될 수 있다. 예를 들어, 1차 밸브 샤프트(110) 및 2차 밸브 샤프트(112)의 길이방향 축에 대해 이동 가능한 암이 대안적으로 제공될 수 있다. 이러한 구성에서, 클러치 액추에이터(136)의 배향이 변경될 수 있다. 예를 들어, 클러치 액추에이터(136)의 길이방향 축은 샤프트들(110, 112)의 길이방향 축에 실질적으로 평행할 수 있다.
도 4는 클러치(128)가 제1 위치에 있는 도 1의 밸브 어셈블리(100)의 상세한 등각 투영도를 도시한다. 도시된 예에서, 밸브 바디(101)는 1차 플랩 개구(104)와 2차 플랩 개구(106) 사이에 정의되고 밸브 바디(101)의 보어(103)에 대한 액세스를 제공하는 액세스 개구(150)를 갖는다. 피봇 암(140)의 제1 부분(142)은 밸브 바디(101)의 액세스 개구(150)를 통해 연장된다.
밸브 어셈블리(100)는 플랜지(flange)(154) 및 보어(158)를 갖는 하우징(housing)(156)을 포함하는 액추에이터 커플링(actuator coupling)(152)을 포함한다. 플랜지(154)는 밸브 바디(101)에 결합되고 밸브 바디(101)의 액세스 개구(150)와 정렬되는 액세스 개구(160)를 갖는다.
도시된 예에서, 클러치 액추에이터(136)는 액추에이터 커플링(152)의 하우징(156)에 결합되고 액추에이터 스템(actuator stem)(162)을 갖는다. 액추에이터 스템(162)은 액추에이터 커플링(152)의 하우징(156)의 보어(158) 내로 연장되고 피봇 암(140)의 제2 부분(144)에 결합된다. 액추에이터 스템(162)은 피봇 암(140)의 제2 부분(144)이 적어도 부분적으로 둘러싸는 그루브(164)를 갖는다. 이 예에서, 그루브(164)는 대향하는 볼록 부분들(166)을 갖는다. 그러나, 그루브(164)를 형성하는 벽들은 다른 윤곽(예를 들어, 서로에 대해 오목하거나 평행)을 가질 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 밸브 어셈블리(100)는 1차 부싱(bushing)(168) 및 2차 부싱(170)을 포함한다. 추가 부싱들(172)이 또한 제공될 수 있다. 1차 부싱(168)은 1차 밸브 샤프트(110)를 둘러싸고 보어(103) 내에 배치되고, 2차 부싱(170)은 2차 밸브 샤프트(112)를 둘러싸고 보어(103) 내에 배치된다. 부싱들(168, 170)은 대응하는 핀들(176)을 수용하도록 구성된 그루브들(174)을 갖는다. 핀들(176)은 보어(103) 내에서 부싱들(168, 170)의 길이방향 위치를 고정할 수 있다.
밸브 어셈블리는 또한 1차 비틀림 스프링(torsion spring)(178) 및 2차 비틀림 스프링(180)을 포함한다. 도시된 예에서, 1차 비틀림 스프링(178)은 1차 밸브 샤프트(110)를 편향시키도록 배열되고, 2차 비틀림 스프링(180)은 2차 밸브 샤프트(112)를 편향시키도록 배열된다.
도 5는 본 발명의 제2 개시된 예에 따른 조립된 밸브 어셈블리(200)를 도시한다. 밸브 어셈블리(200)는 도 1의 밸브 어셈블리(100)와 유사하다. 대조적으로, 클러치 액추에이터(136)의 배향은 반대이고 열 차폐물(heat shield)(202)이 제공된다. 이렇게 구성된 클러치 액추에이터(136)는 밸브 바디(101)의 냉각수 흐름 경로(107)에 더 가깝게 배치된다.
도 6은 도 5의 밸브 어셈블리(200)의 일부의 등각 투영도를 예시한다. 도시된 바와 같이, 1차 비틀림 스프링(178)은 로터리 액추에이터(102)의 커버(208)로부터 연장되는 포스트(206)와 1차 밸브 샤프트(110) 사이에 결합된다. 로터리 액추에이터(102)의 피니언(pinion)(210)이 또한 예시되고 기어(212)와 맞물려 1차 밸브 샤프트(110)를 회전시키도록 배열된다.
도 7은 도 5의 밸브 어셈블리(200)의 일부의 등각 투영도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 2차 비틀림 스프링(180)은 밸브 바디(101)의 커버(216)로부터 연장되는 포스트(214)와 2차 밸브 샤프트(112) 사이에 결합된다.
전술한 것으로부터, 상기 개시된 장치, 방법, 및 제조 물품은 밸브 어셈블리가 더 적은 중량 및 더 적은 열 질량을 사용하여 제조될 수 있게 하는 것으로 이해될 것이다. 개시된 예는 또한 배기 가스 재순환(EGR)을 개선하고 및/또는 엔진 복잡성을 감소시킨다. 따라서, 개시된 밸브 어셈블리는 패키지 크기의 감소, 통합된 설계, 증가된 효율성을 허용하고 일부 공지된 예와 비교하여 더 나은 가치를 제공한다. 밸브 어셈블리는 매니폴드 및 터보 차저를 포함하는 차량(예를 들어, 디젤 차량, 상업용 차량)에서 사용될 수 있다. 샤프트들 중 하나(예를 들어, 1차 밸브 샤프트)는 배기 가스 재순환을 위한 비례 제어를 제공하도록 구성될 수 있고 샤프트들 중 다른 하나(예를 들어, 2차 밸브 샤프트)는 터보 차저로의 배기 가스 흐름을 직접 제어하도록 구성될 수 있다. 그러한 예에서, 밸브 어셈블리는 시동(저온) 및 작동 조건 동안 더 높은 효율과 제어를 제공할 수 있다.
차량에 대한 구현이 언급되었지만, 개시된 예는 예를 들어 오일 & 가스, 식품 및 음료, 유체 제어 등을 비롯한 다른 산업에도 적용될 수 있다.
추가로, 몇몇 예가 본원에 개시되었지만, 임의의 예로부터의 임의의 특징은 다른 예로부터의 다른 특징과 조합되거나 이에 의해 대체될 수 있다. 더욱이, 몇몇 예가 본원에 개시되었지만, 특허 청구범위의 범위를 벗어나는 범위 내에서 개시된 예에 변경이 이루어질 수 있다.

Claims (26)

  1. 밸브 어셈블리(valve assembly)에 있어서,
    밸브 바디(valve body)로서,
    보어(bore);
    상기 보어에 인접하게 배치된 1차 플랩 개구(flap opening); 및
    상기 1차 플랩 개구에 인접하게 배치된 2차 플랩 개구를 포함하는, 상기 밸브 바디;
    상기 보어 내에 배치되고 1차 단부 부분을 갖는 1차 밸브 샤프트(valve shaft);
    상기 보어 내에 배치되고 상기 1차 밸브 샤프트의 상기 1차 단부 부분과 마주하는 2차 단부 부분을 갖는 2차 밸브 샤프트;
    상기 1차 플랩 개구 내에 배치되고 상기 1차 밸브 샤프트에 결합되는 1차 플랩;
    상기 2차 플랩 개구 내에 배치되고 상기 2차 밸브 샤프트에 결합되는 2차 플랩; 및
    상기 1차 밸브 샤프트가 상기 2차 밸브 샤프트와 독립적으로 이동 가능하도록 클러치(clutch)가 상기 1차 및 2차 단부 부분들 중 하나로부터 이격되는 제1 위치와 상기 2차 밸브 샤프트가 상기 1차 밸브 샤프트와 함께 이동 가능하도록 상기 클러치가 상기 1차 및 2차 단부 부분들의 각각과 맞물리는 제2 위치 사이에서 이동 가능한 상기 클러치를 포함하는, 밸브 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 1차 및 2차 단부 부분들의 각각은 외부 스플라인(spline)들을 포함하고, 상기 클러치는 클러치 링이 제2 위치에 있을 때 상기 외부 스플라인들과 맞물리는 내부 스플라인들을 갖는 상기 클러치 링을 포함하는, 밸브 어셈블리.
  3. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1차 및 2차 단부 부분들의 각각은 내부 스플라인들을 포함하고, 상기 클러치는 상기 클러치가 상기 제2 위치에 있을 때 상기 내부 스플라인들과 맞물리는 외부 스플라인들을 갖는, 밸브 어셈블리.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1차 플랩은 상기 1차 밸브 샤프트에 결합되는 1차 요크(yoke)를 갖고, 상기 2차 플랩은 상기 2차 밸브 샤프트에 결합되는 2차 요크를 갖는, 밸브 어셈블리.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1차 밸브 샤프트의 위치를 제어하기 위해 상기 1차 밸브 샤프트에 결합되는 로터리 액추에이터(rotary actuator)를 더 포함하는, 밸브 어셈블리.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이에서 상기 클러치를 이동시키도록 구성된 클러치 액추에이터를 더 포함하는, 밸브 어셈블리.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 클러치 액추에이터는 솔레노이드 밸브(solenoid valve)를 포함하는, 밸브 어셈블리.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 클러치는 외부 그루브(groove)를 포함하고, 제1 부분 및 제2 부분을 포함하는 피봇 암(pivot arm)을 더 포함하고, 상기 피봇 암의 상기 제1 부분은 상기 클러치에 결합되고, 상기 피봇 암의 상기 제2 부분은 상기 클러치 액추에이터에 결합되며, 상기 클러치 액추에이터에 의한 작동에 응답하여, 상기 피봇 암의 상기 제1 부분은 상기 클러치의 상기 외부 그루브의 벽과 맞물려, 상기 클러치를 상기 제2 위치로 구동하는, 밸브 어셈블리.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피봇 암을 통해 연장되는 피봇 핀을 더 포함하는, 밸브 어셈블리.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 바디는 상기 1차 플랩 개구와 상기 2차 플랩 개구 사이에 상기 밸브 바디에 의해 정의되고 상기 보어에 대한 액세스(access)를 제공하는 액세스 개구(access opening)를 포함하고, 상기 피봇 암의 상기 제1 부분은 상기 밸브 바디의 상기 액세스 개구를 통해 연장되는, 밸브 어셈블리.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 플랜지(flange) 및 보어를 갖는 하우징(housing)을 포함하는 액추에이터 커플링(actuator coupling)을 더 포함하고, 상기 플랜지는 상기 밸브 바디에 결합되고 상기 밸브 바디의 상기 액세스 개구와 정렬된 액세스 개구를 가지며, 상기 클러치 액추에이터는 액추에이터 스템(actuator stem)을 가지며 상기 액추에이터 커플링의 하우징에 결합되고, 상기 액추에이터 스템은 상기 액추에이터 커플링의 상기 하우징의 상기 보어 내로 연장되고 상기 피봇 암의 상기 제2 부분에 결합되는, 밸브 어셈블리.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액추에이터 스템은 그루브를 갖고, 상기 피봇 암의 상기 제2 부분은 상기 그루브를 적어도 부분적으로 둘러싸는, 밸브 어셈블리.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스템의 상기 그루브는 대향하는 볼록 부분들을 갖는, 밸브 어셈블리.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 1차 부싱(bushing) 및 2차 부싱을 더 포함하고, 상기 1차 부싱은 상기 1차 밸브 샤프트를 둘러싸고 상기 보어 내에 배치되고, 상기 2차 부싱은 상기 2차 밸브 샤프트를 둘러싸고 상기 보어 내에 배치되는, 밸브 어셈블리.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1차 부싱은 그루브를 포함하고 상기 2차 부싱은 그루브를 포함하며, 대응하는 그루브들 내에 수용되는 핀들을 더 포함하는, 밸브 어셈블리.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 1차 비틀림 스프링(torsion spring) 및 2차 비틀림 스프링을 더 포함하고, 상기 1차 비틀림 스프링은 상기 1차 밸브 샤프트의 상기 제1 부분을 편향시키도록 배열되고, 상기 2차 비틀림 스프링은 상기 2차 밸브 샤프트의 상기 제2 부분을 편향시키도록 배열되는, 밸브 어셈블리.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2차 비틀림 스프링은 제1 부분 및 제2 부분을 포함하고, 상기 2차 비틀림 스프링의 상기 제1 부분은 상기 밸브 바디에 결합되고, 상기 2차 비틀림 스프링의 상기 제2 부분은 상기 2차 밸브 샤프트에 결합되는, 밸브 어셈블리.
  18. 밸브 어셈블리에 있어서,
    밸브 바디로서,
    제1 부분 및 제2 부분;
    제1 보어 부분 및 제2 보어 부분을 포함하는 보어;
    1차 플랩 개구; 및
    2차 플랩 개구를 포함하는, 상기 밸브 바디;
    상기 밸브 바디의 상기 제1 부분에 결합된 1차 액추에이터;
    상기 제1 보어 부분 내에 배치되고 제1 부분 및 제2 부분을 갖는 1차 밸브 샤프트-여기서, 상기 1차 밸브 샤프트의 상기 제1 부분은 로터리 액추에이터에 결합되고 성가 1차 밸브 샤프트의 상기 제2 부분은 외부 스플라인들을 가짐-;
    상기 제2 보어 부분 내에 배치되고 제1 부분 및 제2 부분을 갖는 2차 밸브 샤프트-여기서, 상기 2차 밸브 샤프트의 상기 제 1 부분은 외부 스플라인들을 갖고 상기 1차 밸브 샤프트의 상기 제 2 부분을 마주함-;
    상기 1차 플랩 개구 내에 배치되고 상기 1차 밸브 샤프트의 상기 제 2 부분에 결합된 요크를 갖는 1차 플랩;
    상기 2차 플랩 개구 내에 배치되고 상기 2차 밸브 샤프트의 상기 제 1 부분에 결합된 요크를 갖는 2차 플랩; 및
    내부 스파인들을 갖는 클러치 링을 포함하고,
    상기 클러치 링은 상기 1차 밸브 샤프트의 상기 외부 스플라인들 또는 상기 2차 밸브 샤프트의 상기 외부 스플라인들 중 하나의 상기 외부 스플라인들을 둘러싸고 상기 내부 스플라인들을 이와 결합하도록 하는 것 및 상기 1차 밸브 샤프트의 상기 외부 스플라인들과 상기 2차 밸브 샤프트의 상기 외부 스플라인들의 상기 외부 스플라인들 모두를 둘러싸고 상기 내부 스플라이들을 이와 결합하도록 하는 것 사이에서 이동 가능한, 밸브 어셈블리.
  19. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 클러치 액추에이터는 솔레노이드 밸브, 다이어프램 액추에이터, 리드 스크류 또는 공압 액추에이터 중 하나를 포함하는, 밸브 어셈블리.
  20. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 클러치 액추에이터와 상기 클러치 링 사이에 커플링을 더 포함하는, 밸브 어셈블리.
  21. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플링은 상기 1차 밸브 샤프트 및 상기 2차 밸브 샤프트의 길이방향 축에 대해 이동 가능한 피벗 암 또는 암을 포함하는, 밸브 어셈블리.
  22. 밸브 어셈블리에 있어서,
    밸브 바디로서,
    제1 부분 및 제2 부분;
    보어;
    상기 보어에 인접하게 배치된 1차 개구; 및
    상기 1차 개구와 상기 보어에 인접하게 배치된 2차 개구를 포함하는, 상기 밸브 바디;
    상기 보어 내에 배치되고 1차 단부 부분을 갖는 1차 밸브 샤프트;
    상기 보어 내에 배치되고 상기 1차 밸브 샤프트의 상기 1차 단부 부분과 마주하는 2차 단부 부분을 갖는 2차 밸브 샤프트;
    상기 1차 개구에 대해 이동 가능하고 상기 1차 밸브 샤프트에 결합된 1차 밸브 부재;
    상기 2차 개구에 대해 이동 가능하고 상기 2차 밸브 샤프트에 결합된 2차 밸브 부재; 및
    상기 1차 밸브 샤프트가 상기 2차 밸브 샤프트와 독립적으로 이동할 수 있게 하는 제1 위치와 상기 2차 밸브 샤프트가 상기 1차 밸브 샤프트와 함께 이동할 수 있게 하는 제2 위치 사이에서 이동 가능한 클러치를 포함하는, 밸브 어셈블리.
  23. 제22항에 있어서, 상기 2차 밸브 부재는 밸브 플랩(valve flap), 디스크(disk), 또는 밸브 플러그(valve plug) 중 하나를 포함하는, 밸브 어셈블리.
  24. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1차 및 2차 단부 부분들의 각각은 내부 스플라인들을 포함하고, 상기 클러치는 상기 클러치가 상기 제2 위치에 있을 때 상기 내부 스플라인들과 맞물리는 외부 스플라인들을 갖는, 밸브 어셈블리.
  25. 제23항에 있어서, 상기 1차 단부 부분 또는 상기 2차 단부 부분 중 적어도 하나는 키홈을 갖고, 상기 클러치는 상기 클러치가 상기 제2 위치에 있을 때 상기 키홈과 짝을 이루는 키를 갖는, 밸브 어셈블리.
  26. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1차 단부 부분 또는 상기 2차 단부 부분 중 적어도 하나는 암형 부분을 갖고 상기 클러치는 상기 클러치가 상기 제2 위치에 있을 때 상기 암형 부분과 짝을 이루는 수형 부분을 갖는, 밸브 어셈블리.
KR1020227006276A 2019-07-29 2020-07-27 이중 밸브 부재 작동에 적합한 클러치를 구비한 밸브 어셈블리 KR20220040475A (ko)

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