KR101318833B1

KR101318833B1 - 비틀림을 방지하는 형상을 가진 커플러 구조체

Info

Publication number: KR101318833B1
Application number: KR1020110110478A
Authority: KR
Inventors: 한승훈; 변장원
Original assignee: 주식회사 현대케피코
Priority date: 2011-10-27
Filing date: 2011-10-27
Publication date: 2013-10-18
Also published as: KR20130046111A

Abstract

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 커플러 구조체는, 차량 내의 구동 모터로부터 발생하는 회전 구동력을 차량 내에 구비된 특정 밸브축에 전달하는 커플러 구조체에 있어서, 상기 커플러 구조체는, 상기 구동 모터의 외부로 돌출되어, 상기 회전 구동력을 발생하는 홀딩샤프트와 홈 결합하는 결합홈을 갖는 몸통을 가지며, 상기 몸통의 결합홈은, 상기 홀딩샤프트의 테두리를 완전히 감싸도록 상기 홀딩샤프트와 홈 결합하는 것인 비틀림을 방지하는 형상을 갖는다.

Description

비틀림을 방지하는 형상을 가진 커플러 구조체{Coupler for preventing tortion}

본 발명은 플랩을 회전시키는 구동기에서 비틀림을 방지하는 형상을 가진 커플러 구조체에 관한 것이다.

일반적으로, 가솔린 엔진에서 멀티 포인트 분사(Multi Point Injection; 이하 'MPI'라 함)용 전자 제어 시스템(Electronic Management System; 이하 'EMS'라 함)은 쓰로틀링을 통한 제어로서 가변 차지 모션 밸브(Variable Charge Motion 밸브 ; 이하 VCM 밸브라 함)를 선택적으로 사용한다.

상기 가변 차지 모션(VCM)은 엔진의 시동시 불완전 연소로 발생하는 각종 가스를 최소화시키고자 텀블 타입의 유동을 발생하여 분사가스의 완전연소를 이룩하기 위한 시스템이다. 여기서, 상기 VCM 밸브는 흡기 메니폴드 모듈의 내부에 구성되어, 흡기 유동을 스월 또는 텀블 타입으로 연소실에 공급하기 위한 스월 컨트롤 밸브(Swirl Control Valve; SCV) 또는 텀블 컨트롤 밸브(Tumble Control Valve; TCV)라 불리기도 한다.

도 1은 흡기 매니폴드 모듈(Intake manifold module)의 전체 외관을 보여주는 사시도이고, 도 2는 상기 흡기 매니폴드 모듈에 구성된 VCM 밸브 조립체를 보여주는 개략적인 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 흡기 매니폴드 모듈(100)은 VCM 밸브 조립체(110)와 상기 VCM 밸브 조립체(110)의 하우징(120)으로 구성된다.

상기 VCM 밸브 조립체(110)는 VCM 밸브(112)와 VCM 모터(114) 및 상기 VCM 밸브(112)와 VCM 모터(114)를 연결하는 커플러(116)으로 구성된다. 상기 VCM 밸브(112)는 상기 하우징(120)을 일직선의 형태로 가로질러 설치되는 밸브 축(112A) 즉 회전축과, 상기 밸브 축(112A)에 고정되어, 흡기 매니폴드의 공기 통로마다 한 개씩 배치되도록 설치되어 상기 VCM 모터(114)의 동력으로 상기 밸브 축(112A)과 함께 회전하면서 상기 공기 통로를 선택적으로 개폐시키는 다수의 밸브 판(112B)으로 구성된다. 상기 VCM 모터(114)는 상기 흡기 매니폴드에서 공기 흐름을 조절하기 위한 상기 밸브 판(112B)을 개폐 동작시키는 상기 밸브 축(112A)에 동력을 전달하다.

한편, 상기 커플러(116)는 상기 밸브 판들(112B)을 고정하고 있는 밸브 축(112A)과 상기 VCM 모터(114)를 연결하는 구성으로서, 상기 VCM 모터(114)의 회전 구동력을 상기 밸브 축(112A)에 전달하는 데, 종래의 커플러(116)의 구조는 도 3에 도시된 바와 같다.

도 3은 도 2에 도시된 종래의 커플러 구조를 보여주는 도면으로서, 도 3의 (a)는 종래의 커플러 구조를 보여주는 사시도이고, (b)는 종래의 커플러가 VCM 모터의 체결된 상태를 보여주는 도면이다.

도 3을 참조하면, 종래의 커플러 구조는 양쪽 단부에 개방형의 결합홈(16)이 형성되어, 한쪽 단부에 형성된 결합홈(16)이 상기 VCM 모터(114)의 외부로 돌출된 홀딩샤프트(14: Holding Shaft)의 끝단부가 홈 결합되고, 홀딩샤프트(14)를 통해 전해지는 회전 구동력을 전달받게 된다.

한편, 종래의 커플러 구조는 도시된 바와 같이, 양쪽 단부에 형성된 결합홈이 개방형의 슬릿 구조로 형성된다. 이에, 상기 홀딩샤프트(14)의 끝단부에 수직방향 또는 수평방향으로 자유로운 결합이 용이한 장점이 있다.

그러나, 상기와 같은 개방형의 슬릿 홈 구조는 상기 홀딩샤프트(14)를 통해 전달되는 회전 구동력에 의해 비틀림이 발생하며, 이는 VCM 모터(114) 내부에 회전 위치를 감지하는 센서가 밸브 판(112B)의 정확한 회전 센싱을 방해하는 요인이 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 비틀림 방지 구조를 가지며, 이러한 비틀림 방지 구조를 이용하여 구동기의 회전축과 플랩들을 고정하고 있는 축을 연결하여 정확한 밸브 판 회전을 센싱할 수 있게 하는 커플러 구조체를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 커플러 구조체는, 차량 내의 구동모터로부터 발생하는 회전구동력을 차량 내에 구비된 VCM(Variable Charge Motion) 밸브를 구성하는 밸브축에 전달하는 커플러 구조체에 있어서, 기둥 형상의 몸통과; 상기 몸통의 일단에 지름방향으로 길게 형성되고, 상기 밸브축이 삽입 결합되는 제1결합홈과; 상기 몸통의 타단에 지름방향으로 길게 형성되고, 상기 구동모터로부터 외부로 돌출되어 상기 회전구동력을 발생하는 홀딩샤프트가 삽입 결합되는 제2결합홈을 포함하여 이루어지되, 상기 제1결합홈과 제2결합홈은 측부가 비개방형으로 이루어져 각각 상기 밸브축의 둘레와 상기 홀딩샤프트의 둘레를 완전히 감싸고, 상기 제1결합홈과 제2결합홈은 상호 직교되게 형성되며, 상기 제1결합홈과 제2결합홈은 상호 연통되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 기존 개방형 커플러에 비해 구동기의 회전력에 의한 비틀림 및 벌어짐이 없으며, 일체형 커플러는 연결 부의 유격이 없으므로, 마모에 강건하고, 회전 위치에 대한 정밀도가 향상된다.

도 1은 흡기 매니폴드 모듈(Intake manifold module)의 전체 외관을 보여주는 사시도이다.
도 2는 상기 흡기 매니폴드 모듈에 구성된 VCM 밸브 조립체를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 종래의 커플러 구조를 보여주는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 커플러 구조체를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 커플러 구조체가 VCM 모터에 체결된 상태를 상세히 보여주기 위한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 커플러 구조체를 보여주는 도면이다.
도 7에서는 홀딩샤프트 구조와 커플러의 몸통이 일체형으로 이루어진 본 발명의 다른 실시예에 따른 커플러 구조체가 VCM 모터(114)에 결합된 구조를 보여주고 있다.

본 발명의 커플러에서는 2가지의 구조가 제안된다. 첫째는 비 개방형 구조의 결합홈을 갖는 커플러 구조체와, 상기 비 개방형 구조와 더불어 구동 모터를 구성하는 일부 부품과 일체형으로 구현된 일체형 구조의 커플러 구조체가 개시된다.

상기 비 개방형 구조의 결합홈을 갖는 커플러 구조체는 모터의 회전력에 의한 비틀림 및 벌어짐을 최소화 할 수 있으며, 상기 일체형 구조의 커플러 구조체는 모터의 회전력에 의한 비틀림 및 벌어짐을 최소화할 뿐만 아니라 구동 모터와의 연결부위에 유격이 없어, 마모에 강건하고, 회전위치에 대한 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 커플러 구조체를 보여주는 도면으로서, 도 4의 (a)는 커플러 구조체의 사시도이고, (b)는 (a)의 커플러 구조체를 위에서 바라본 평면도이고, (c)는 (a)의 커플러 구조체를 아래에서 바라본 평면도이다. 그리고, (d)는 (a)의 커플러 구조체의 단면도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 커플러 구조체(200)는 원기둥 형상의 몸통(210)을 갖는다.
도 4(a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 몸통(210)의 상면 즉 일단에는 지름방향으로 길게 제1결합홈(220)이 형성되어 있다.
그리고 도 4(c)에 도시된 바와 같이, 상기 몸통(210)의 하면 즉 타단에는 지름방향을 길게 제2결합홈(230)이 형성되어 있다.
상기 제1결합홈(220)에는 VCM밸브를 구성하며, 다수개의 밸브판이 결합된 밸브축(112A)이 삽입 결합된다.
상기 제2결합홈(230)에는 구동모터(114) 즉 VCM모터로부터 외부로 돌출되어 회전구동력을 발생하는 홀딩샤프트(14)가 삽입 결합된다.

상기 결합홈 즉 상기 제1결합홈(220) 및 제2결합홈(230) 도 4에 도시된 바와 같이 대략적으로 '-'형으로 형성되고, 도 3의 종래의 커플러 구조체에 형성된 결합홈의 형상과는 달리 측부가 개방되지 않은 비개방형의 홈 구조를 갖는다.

즉, 본 발명의 일실시예에 따른 커플러 구조체(200)가 상기 밸브축(112A) 및 상기 구동모터(114)의 홀딩샤프트(14)와 결합하는 경우, 상기 제1결합홈(220)은 삽입된 상기 밸브축(112A)의 둘레를 완전히 감싸면서 결합되고, 상기 제2결합홈(230)은 삽입된 상기 홀딩샤프트(14)의 둘레를 완전히 감싸면서 결합된다.

다시 말해, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 종래의 측면 개방형 구조의 결합홈에서는 구동모터(114)의 홀딩샤프트(14)가 반시계방향(R)으로 회전하는 경우, 개방된 부분을 형성하는 측벽의 한쪽 모서리(A, B)에 구동모터의 회전력이 쏠리게 되는 현상으로 인해 상기 측벽이 비틀리거나 벌어지는 현상이 발생하게 된다.

그러나, 본 발명에서는 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 결합홈의 개방된 측면 부분을 완전히 차폐시키는 측벽 구조를 형성함으로써, 상기 구동모터(114)의 회전력이 한쪽으로 쏠리는 힘을 측벽 전체로 분산시키게 된다. 따라서, 커플러 구조체(200)의 측벽이 비틀리거나 벌어지는 현상을 방지할 수 있다.

도 5는 도 4에 도시된 커플러 구조체(200)가 VCM모터 즉 구동모터(114)에 체결된 상태를 상세히 보여주기 위한 단면도로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 구동모터(114)는 웜(12: Worm)과 웜 휠(13: Worm wheel) 및 홀딩샤프트(14)로 구성되어, 웜(Worm)과 웜 휠(Worm wheel)의 소정 기어비에 따라 회전 구동력을 상기 홀딩샤프트(14)에 전달하고, 홀딩샤프트(14)는 전달받은 회전 구동력을 본 실시예에 따른 커플러 구조체(200)로 전달한다. 이때, 본 실시예에 따른 커플러 구조체(200)는 비 개방형 구조의 결합홈을 통해 상기 홀딩샤프트(14)의 테두리를 완전히 감싸도록 결합하여 측벽의 비틀림 또는 벌어짐 없이 상기 회전 구동력을 정확하게 전달받을 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 제1결합홈(220)과 제2결합홈(230)은 상호 직교되게 형성되어 있다.
위와 같은 상기 제1결합홈(220)과 제2결합홈(230)은 상호 직교되게 때문에, 단면도인 도 4(d)에서 상기 제1결합홈(220)은 길게 형성되어 있고, 상기 제2결합홈(230)은 짧게 형성되어 있다.
또한, 상기 제1결합홈(220)과 상기 제2결합홈(230)은 상호 연통되어 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 커플러 구조체를 보여주는 도면으로서, 도 6의 (a)는 커플러 구조체의 외관을 보여주는 사시도이고, (b)는 (a)에 도시된 다른 실시예에 따른 커플러 구조체를 위에서 바라본 정면도이고, (c)는 (a)에 도시된 다른 실시예에 따른 커플러 구조체를 아래에서 바라본 정면도이고, (d)는 (a)에 도시된 다른 실시예에 따른 커플러 구조체의 단면도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 커플러 구조체는 상면에 비개방형의 결합홈(330)이 형성된 원통형상의 몸통(310)과 상기 몸통(310)과 함께 사출성형되어 일체형으로 형성된 홀딩샤프트 부재(320)로 구성된다.

즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 커플러 구조체는 도 5의 실시예와는 달리 상부면에만 비개방형의 결합홈(330)의 구조가 형성되어, 도 2에 도시된 밸브 축(112A)의 한쪽 단부와 결합하여, 비틀림 또는 벌어짐 없이 VCM 모터의 회전 구동력을 전달하게 된다. 그리고, 하부면에는 도 5의 실시예에서와 같이, VCM 모터에 포함되어 분리된 홀딩샤프트부재(320)가 상기 몸통(310)과 함께 일체형으로 구현된다.

이에 따라 물리적으로 분리된 커플러와 홀딩샤프트에 의해 발생할 수 있는 유격으로 인해 커플러가 마모될 수 있는 도 5의 실시예에 따른 문제점을 추가적으로 해결할 수 있다. 도 7에서는 홀딩샤프트 구조와 커플러의 몸통이 일체형으로 이루어진 본 발명의 다른 실시예에 따른 커플러 구조체가 VCM 모터(114)에 결합된 구조를 보여주고 있다.

Claims

차량 내의 구동모터로부터 발생하는 회전구동력을 차량 내에 구비된 VCM(Variable Charge Motion)밸브를 구성하는 밸브축에 전달하는 커플러 구조체에 있어서,
기둥 형상의 몸통과;
상기 몸통의 일단에 지름방향으로 길게 형성되고, 상기 밸브축이 삽입 결합되는 제1결합홈과;
상기 몸통의 타단에 지름방향으로 길게 형성되고, 상기 구동모터로부터 외부로 돌출되어 상기 회전구동력을 발생하는 홀딩샤프트가 삽입 결합되는 제2결합홈을 포함하여 이루어지되,
상기 제1결합홈과 제2결합홈은 측부가 비개방형으로 이루어져 각각 상기 밸브축의 둘레와 상기 홀팅샤프트의 둘레를 완전히 감싸고,
상기 제1결합홈과 제2결합홈은 상호 직교되게 형성되며,
상기 제1결합홈과 제2결합홈은 상호 연통되는 것을 특징으로 하는 비틀림을 방지하는 형상을 가진 커플러 구조체.
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