KR101518668B1

KR101518668B1 - 밸브 구동 장치 및 이를 갖는 과급기

Info

Publication number: KR101518668B1
Application number: KR1020140051694A
Authority: KR
Inventors: 데츠지 야마나카; 에츠고 야나기다; 마사시 야마구치
Original assignee: 가부시키가이샤 덴소
Priority date: 2013-04-30
Filing date: 2014-04-29
Publication date: 2015-05-07
Also published as: US9103235B2; CN104131882A; US20140318510A1; CN104131882B; KR20140130053A; JP5874680B2; DE102014207904A1; JP2014214733A

Abstract

제1 봉(65)이 제1 구동 레버 샤프트(43) 및 제1 밸브 레버 샤프트(612)에 회전 가능하게 연결된다. 제2 봉(66)이 제2 구동 레버 샤프트(53) 및 제2 밸브 레버 샤프트(622)에 회전 가능하게 연결된다. 제1 미리 정해진 형상부(71)가 미리 정해진 거리만큼 출력 샤프트(37)의 축으로부터 이격된 위치에 형성된다. 제2 미리 정해진 형상부(72)가 제2 구동 레버(50) 내에 형성되고 제1 미리 정해진 형상부(71)와 접촉 가능하다. 스프링(81)이 액추에이터(30)와 제2 구동 레버(50) 사이에 배치되고 제2 밸브(18)의 폐쇄 방향 및 제1 미리 정해진 형상부(71)를 향한 제2 미리 정해진 형상부(72)의 접근 방향과 일치하는 미리 정해진 방향으로 제2 구동 레버(50)를 압박한다.

Description

밸브 구동 장치 및 이를 갖는 과급기 {VALVE DRIVE APPARATUS AND SUPERCHARGER HAVING THE SAME}

본 발명은 밸브 구동 장치 및 이를 구비한 과급기(supercharger)에 관한 것이다.

종래, 과급기의 2개의 밸브를 구동하는 밸브 구동 장치가 공지되어 있다. 예를 들어, JP2010-281271A호는 2단 과급기의 2개의 밸브(제1 및 제2 밸브)를 구동하는 단일의 액추에이터를 갖는 밸브 구동 장치를 개시하고 있다. 이 밸브 구동 장치는 액추에이터와 밸브 사이에 배치된 링크 기구(link mechanism)를 포함한다. 액추에이터의 구동력이 링크 기구를 통해 밸브에 전달된다.

JP2010-281271A호의 밸브 구동 장치에서, 제2 밸브는 스프링에 의해 그 폐쇄 방향으로 압박되고, 이에 의해 제1 밸브가 미리 정해진 개방도 이상으로 개방될 때까지 밸브 폐쇄 상태로 유지된다. 제1 밸브가 미리 정해진 개방도 이상으로 개방될 때, 제2 밸브는 제1 밸브와 동기하여 링크 기구에 의해 개방된다. 제2 밸브가 제1 밸브와 동기하여 개방될 때, 스프링의 압박력이 제1 밸브 및 제2 밸브에 인가된다. JP2010-281271A호의 밸브 구동 장치에서, 링크 기구는 다수의 구성 부재로 형성되고 이에 의해 복잡하다. 따라서, 밸브 구동 장치의 구성 부재들의 비용 및 밸브 구동 장치의 제조 비용이 불리하게 증가될 수도 있다.

더욱이, 링크 기구의 링크 노드의 작동각에 따라, 액추에이터의 구동력의 전달 효율이 가능하게 열화될 수도 있다. JP2010-281271A호는 구동력의 전달 효율을 향상시키는 구조체를 개시하고 있지 않다.

게다가, 제1 밸브의 개방의 시작으로부터 제2 밸브의 개방의 시작까지의 범위에서, 즉 제1 밸브가 스프링의 압박력을 수용하지 않고 개방될 수 있는 범위는 제1 부재와 제2 부재 사이의 간극에 의해 결정된다. 제1 부재와 제2 부재 사이의 간극의 크기는 구성 부재의 편차에 따라 변경될 수 있고, 이에 의해 전술된 범위를 정확하게 설정하는 것이 어려울 수도 있다.

본 발명은 상기 단점들의 견지에서 이루어졌다. 따라서, 본 발명의 목적은 비교적 간단한 구조를 갖고 액추에이터의 구동력을 밸브에 효율적으로 전달할 수 있는 밸브 구동 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 이러한 밸브 구동 장치를 갖는 과급기를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 제1 밸브 샤프트의 축 둘레로 회전 가능한 제1 밸브와, 제2 밸브 샤프트의 축 둘레로 회전 가능한 제2 밸브를 포함하는 과급기에 설치되는 밸브 구동 장치가 제공된다. 밸브 구동 장치는 제1 밸브 및 제2 밸브를 구동하도록 구성된다. 밸브 구동 장치는 액추에이터, 제1 구동 레버, 제2 구동 레버, 제1 밸브 레버, 제2 밸브 레버, 제1 봉(rod), 제2 봉, 제1 미리 정해진 형상부, 제2 미리 정해진 형상부 및 압박 장치를 포함한다. 액추에이터는 출력 샤프트의 축 둘레로 회전 가능한 출력 샤프트를 포함한다. 제1 구동 레버는 출력 샤프트와 일체로 회전 가능한 제1 구동 레버 샤프트를 포함한다. 제1 구동 레버 샤프트의 축은 출력 샤프트의 축에 평행하고 제1 미리 정해진 거리만큼 출력 샤프트의 축으로부터 이격된 위치에 배치된다. 제2 구동 레버는 출력 샤프트에 대해 회전 가능한 제2 구동 레버 샤프트를 포함한다. 제2 구동 레버 샤프트의 축은 출력 샤프트의 축에 평행하고 제2 미리 정해진 거리만큼 출력 샤프트의 축으로부터 이격된 위치에 배치된다. 제1 밸브 레버는 제1 밸브 샤프트와 일체로 회전 가능한 제1 밸브 레버 샤프트를 포함한다. 제1 밸브 레버 샤프트의 축은 제1 밸브 샤프트의 축에 평행하고 제3 미리 정해진 거리만큼 제1 밸브 샤프트의 축으로부터 이격된 위치에 배치된다. 제2 밸브 레버는 제2 밸브 샤프트와 일체로 회전 가능한 제2 밸브 레버 샤프트를 포함한다. 제2 밸브 레버 샤프트의 축은 제2 밸브 샤프트의 축에 평행하고 제4 미리 정해진 거리만큼 제2 밸브 샤프트의 축으로부터 이격된 위치에 배치된다. 제1 봉은 제1 봉의 일 단부에서 제1 구동 레버 샤프트에 회전 가능하게 연결되고 제1 봉의 일 단부로부터 대향하는 제1 봉의 다른 단부에서 제1 밸브 레버 샤프트에 회전 가능하게 연결된다. 제2 봉은 제2 봉의 일 단부에서 제2 구동 레버 샤프트에 회전 가능하게 연결되고 제2 봉의 일 단부로부터 대향하는 제2 봉의 다른 단부에서 제2 밸브 레버 샤프트에 회전 가능하게 연결된다. 제1 미리 정해진 형상부는 미리 정해진 거리만큼 출력 샤프트의 축으로부터 이격된 제1 구동 레버의 대응 위치에 형성된다. 제2 미리 정해진 형상부는 제2 구동 레버 내에 형성되고, 제1 미리 정해진 형상부와 접촉 가능하다. 압박 장치는 액추에이터와 제2 구동 레버 사이에 배치되고, 제2 밸브의 폐쇄 방향 및 제1 미리 정해진 형상부를 향한 제2 미리 정해진 형상부의 접근 방향에 일치하는 미리 정해진 방향으로 제2 구동 레버를 압박한다.

본 발명에 따르면, 압축기, 터빈, 제1 밸브, 제2 밸브 및 전술된 밸브 구동 장치를 포함하는 과급기가 또한 제공된다. 압축기는 흡입 공기를 내연기관에 안내하는 흡기 통로 내에 설치된다. 터빈은 내연기관으로부터 배출된 배기 가스를 인도하는 배기 통로 내에 설치된다. 터빈은 터빈이 터빈으로의 배기 가스의 공급시에 회전될 때 압축기를 회전시킨다. 제1 밸브는 내연기관으로부터 터빈으로 배기 가스를 안내하는 배기 유로 내에 설치된다. 제1 밸브는 제1 밸브 샤프트의 축 둘레의 제1 밸브의 회전을 통해 배기 유로를 개방 또는 폐쇄한다. 제2 밸브는 배기 통로 내에서, 바이패스 유로가 터빈을 바이패스하면서, 내연기관이 위치되는 터빈의 일측과 내연기관으로부터 대향하는 터빈의 대향측 사이를 연결하는 바이패스 유로 내에 설치된다. 제2 밸브는 제2 밸브 샤프트의 축 둘레의 제2 밸브의 회전을 통해 바이패스 유로를 개방 또는 폐쇄한다. 밸브 구동 장치의 제1 밸브 레버는 제1 밸브를 구동하도록 제1 밸브 샤프트와 일체로 회전 가능하다. 밸브 구동 장치의 제2 밸브 레버는 제2 밸브를 구동하도록 제2 밸브 샤프트와 일체로 회전 가능하다.

본 발명에 따르면, 제1 압축기, 제2 압축기, 제1 터빈, 제2 터빈, 제1 밸브, 제2 밸브 및 전술된 밸브 구동 장치를 포함하는 과급기가 또한 제공된다. 제1 압축기 및 제2 압축기는 흡입 공기를 내연기관에 안내하는 흡기 통로 내에 설치된다. 제1 터빈은 내연기관으로부터 배출된 배기 가스를 인도하는 배기 통로 내에 설치된다. 제1 터빈은 제1 터빈이 제1 터빈으로의 배기 가스의 공급시에 회전될 때 제1 압축기를 회전시킨다. 제2 터빈은 배기 통로 내에 설치된다. 제2 터빈은 제2 터빈이 제2 터빈으로의 배기 가스의 공급시에 회전될 때 제2 압축기를 회전시킨다. 제1 밸브는 내연기관으로부터 제1 터빈으로 배기 가스를 안내하는 제1 배기 유로 및 내연기관으로부터 제2 터빈으로 배기 가스를 안내하는 제2 배기 유로 중 하나 내에 설치된다. 제1 밸브는 제1 밸브 샤프트의 축 둘레의 제1 밸브의 회전을 통해 제1 배기 유로 및 제2 배기 유로 중 하나를 개방 또는 폐쇄한다. 제2 밸브는 배기 통로 내에서, 바이패스 유로가 제1 터빈 및 제2 터빈을 바이패스하면서, 내연기관이 위치되는 제1 터빈 및 제2 터빈의 일측과 내연기관으로부터 대향하는 제1 터빈 및 제2 터빈의 대향측 사이를 연결하는 바이패스 유로 내에 설치된다. 제2 밸브는 제2 밸브 샤프트의 축 둘레의 제2 밸브의 회전을 통해 바이패스 유로를 개방 또는 폐쇄한다. 밸브 구동 장치의 제1 밸브 레버는 제1 밸브를 구동하도록 제1 밸브 샤프트와 일체로 회전 가능하다. 밸브 구동 장치의 제2 밸브 레버는 제2 밸브를 구동하도록 제2 밸브 샤프트와 일체로 회전 가능하다.

본 명세서에 설명된 도면은 단지 예시의 목적이고, 본 발명의 개시 내용의 범주를 어떠한 방식으로도 한정하도록 의도된 것은 아니다.

도 1a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 밸브 구동 장치 및 과급기의 단면도.
도 1b는 도 1a의 라인 IB-IB를 따라 취한 단면도.
도 2는 제1 실시예의 밸브 구동 장치가 설치되는 과급기를 도시하는 개략도.
도 3은 제1 실시예에 따른 밸브 구동 장치 및 과급기를 도시하는 개략도.
도 4는 도 3의 화살표 IV의 방향에서 취한 도면.
도 5는 도 3의 화살표 V의 방향에서 취한 도면.
도 6은 도 3의 화살표 VI의 방향에서 취한 도면.
도 7은 도 3의 라인 VII-VII을 따라 취한 단면도.
도 8a는 제1 실시예에 따른 제1 밸브의 밸브 폐쇄 상태 및 제2 밸브의 밸브 폐쇄 상태를 도시하는 다이어그램.
도 8b는 액추에이터가 도 8a에 도시된 작동 상태로부터 미리 정해진 양 회전되어 있는 작동 상태를 도시하는 다이어그램.
도 9a는 액추에이터가 도 8b에 도시된 작동 상태로부터 미리 정해진 양 회전되어 있는 작동 상태를 도시하는 다이어그램.
도 9b는 액추에이터가 도 9a에 도시된 작동 상태로부터 미리 정해진 양 회전되어 있는 작동 상태를 도시하는 다이어그램.
도 10a는 액추에이터의 각도와 제1 및 제2 밸브의 개방각 사이의 관계를 도시하는 다이어그램.
도 10b는 액추에이터의 각도와 액추에이터의 구동력 사이의 관계를 도시하는 다이어그램.
도 11은 제1 실시예의 밸브 구동 장치를 구비한 내연기관의 회전수와 제동 평균 유효 압력(brake mean effective pressure: BMEP) 또는 토크 사이의 관계를 도시하는 다이어그램.
도 12a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 밸브 구동 장치를 구비한 과급기를 도시하는 개략도.
도 12b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 밸브 구동 장치를 구비한 과급기를 도시하는 개략도.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 밸브 구동 장치 및 과급기를 도시하는 개략도.

본 발명의 다양한 실시예가 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다. 이하의 실시예에서, 유사한 구성 요소들은 동일한 도면 부호에 의해 지시될 것이고, 간단화를 위해 중복 설명되지 않을 것이다.

(제1 실시예)

도 1a 내지 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 밸브 구동 장치를 도시한다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 밸브 구동 장치(1)는 예를 들어 차량의 내연기관(이하, 엔진이라 칭함)(2)에 흡입 공기를 과급하는 과급기(3)에 설치된다. 과급기(3)는 엔진(2)의 출력을 증가시키고, 엔진(2)의 실제 회전수 범위 내에서 토크를 증가시키고, 연료 소비를 향상시키기 위해 엔진(2)에 흡입 공기를 과급한다.

흡기 도관(4)이 엔진(2)에 연결된다. 흡기 도관(5)은 엔진(2)으로부터 대향하는 흡기 도관(4)의 측에 제공된다. 분위기로 개방되어 있는 흡기 개구(도시 생략)가 흡기 도관(4)으로부터 대향하는 흡기 도관(5)의 단부에 형성된다. 흡기 통로(6)가 흡기 도관(4)의 내부 및 흡기 도관(5)의 내부에 형성된다. 흡기 통로(6)는 흡기 개구로부터 흡인되는 공기(이하, 흡입 공기라 칭함)를 엔진(2)으로 안내한다.

배기 도관(7)이 엔진(2)에 연결된다. 배기 도관(8)은 배기 배출물(exhaust emission) 정화기(9) 및 배기 도관(8)의 배기구를 통해 분위기에 연통한다. 배기 배출물 정화기(9)는 촉매(도시 생략)를 포함한다. 배기 통로(10)가 배기 도관(7)의 내부 및 배기 도관(8)의 내부에 형성된다. 배기 통로(10)는 엔진(2)의 작동 중에 발생된 연소 가스를 포함하는 배기 가스를 인도한다. 배기 가스는 배기 배출물 정화기(9)를 통해 정화되고, 배기구를 통해 분위기로 배출된다.

과급기(3)는 압축기(11), 압축기 하우징(12), 터빈(13), 터빈 하우징(14), 베어링(15), 샤프트(16), 제1 밸브(17) 및 제2 밸브(18)를 포함한다.

압축기(11)는 금속(예를 들어, 알루미늄)으로 제조되고, 흡기 통로(6) 내의 흡기 도관(4)과 흡기 도관(5) 사이에 배치된다. 압축기(11)는 관형부(111) 및 복수의 블레이드(112)를 포함한다. 관형부(111)는 관형부(111)의 일 단부로부터 다른 단부로 증가하는 증가 외경을 갖는 관형 형태로 구성된다. 각각의 블레이드(112)는 만곡 플레이트 형태로 구성된다. 블레이드(112)는 관형부(111)의 외부벽 내에 형성되고, 관형부(111)의 일 단부로부터 관형부(111)의 다른 단부로 연장한다. 블레이드(112)는 관형부(111)의 원주방향에서 일반적으로 등간격으로 서로 차례로 배열된다. 압축기(11)는 압축기 하우징(12) 내에 수용된다.

압축기 하우징(12)은 흡기 도관(4)과 흡기 도관(5) 사이에 배치된다. 압축기 하우징(12)은 예를 들어 금속으로 제조된다. 압축기 하우징(12)은 스크롤(scroll)(121)을 포함한다. 스크롤(121)은 환형 형태(링 형태)로 구성되고, 압축기(11)의 블레이드(112)의 반경방향 외부측 상에 배치되고 블레이드(112) 주위에 원주방향으로 연장한다. 이에 의해, 흡입 공기가 흡기 도관(5)으로부터 압축기 하우징(12)의 내부에 위치된 압축기(11)와 스크롤(121)을 통해 흡기 도관(4)으로 안내된다.

터빈(13)은 예를 들어 니켈계 내열강으로 제조되고, 배기 통로(10) 내의 배기 도관(7)과 배기 도관(8) 사이에 배치된다. 터빈(13)은 관형부(131) 및 복수의 블레이드(132)를 포함한다. 관형부(131)는 관형부(131)의 일 단부로부터 다른 단부로 증가하는 증가 외경을 갖는 관형 형태로 구성된다. 각각의 블레이드(132)는 만곡 플레이트 형태로 구성된다. 블레이드(132)는 관형부(131)의 외부벽 내에 형성되고 관형부(131)의 일 단부로부터 관형부(131)의 다른 단부로 연장한다. 블레이드(132)는 관형부(131)의 원주방향에서 일반적으로 등간격으로 차례로 배열된다. 터빈(13)은 터빈 하우징(14) 내에 수용된다.

터빈 하우징(14)은 배기 도관(7)과 배기 도관(8) 사이에 배치된다. 터빈 하우징(14)은 금속(예를 들어, 니켈을 함유하는 철 금속)으로 제조된다. 터빈 하우징(14)은 제1 스크롤(141) 및 제2 스크롤(142)을 포함한다. 제1 스크롤(141)은 환형 형태(링 형태)로 구성되고, 블레이드(132)의 반경방향 외부측에 배치되고 블레이드(132) 주위에 원주방향으로 연장한다. 유사하게, 제2 스크롤(142)은 환형 형태(링 형태)로 구성되고, 블레이드(132)의 반경방향 외부측에 배치되고 블레이드(132) 주위에 원주방향으로 연장한다. 제2 스크롤(142)은 관형부(131)의 일 단부가 위치되어 있는 제1 스크롤(141)의 축방향측에 형성된다.

도 1b에 도시된 바와 같이, 제1 유로(143), 제2 유로(144) 및 제3 유로(145)가 터빈 하우징(14) 내에 형성된다. 제1 유로(143)는 배기 도관(7)의 내부와 제1 스크롤(141) 사이를 연결한다. 제2 유로(144)는 제1 유로(143)를 따라 연장하고, 제2 스크롤(142)에 연결된 일 단부를 갖는다. 개구(146)가 격벽 내에 형성되고, 이 격벽은 제1 유로(143)와 제2 유로(144) 사이를 구획한다. 따라서, 제2 유로(144)의 다른 단부는 개구(146) 및 제1 유로(143)를 통해 배기 도관(7)의 내부에 연결된다.

제3 유로(145)는 제1 스크롤(141) 및 제2 스크롤(142)을 배기 도관(8)의 내부에 연결하고, 제2 유로(144)를 따라 연장한다. 터빈(13)은 제1 스크롤(141)과 제2 스크롤(142)에 인접한 대응 위치에서 제3 유로(145) 내에 배치된다. 개구(147)가 격벽 내에 형성되고, 이 격벽은 제2 유로(144)와 제3 유로(145) 사이를 구획한다. 이에 의해, 제2 유로(144)는 터빈(13)을 바이패스하면서 개구(147)를 통해 제3 유로(145)에 연결된다.

전술된 구성에 의해, 엔진(2)으로부터 배출되는 배기 가스는 배기 도관(7)의 내부, 제1 유로(143), 제1 스크롤(141), 터빈(13) 및 제3 유로(145)를 통해 배기 도관(8)으로 유동할 수 있다. 더욱이, 엔진(2)으로부터 배출되는 배기 가스는 배기 도관(7)의 내부, 제1 유로(143), 개구(146), 제2 유로(144), 제2 스크롤(142), 터빈(13) 및 제3 유로(145)를 통해 배기 도관(8)으로 유동할 수 있다. 여기서, 제1 유로(143), 개구(146), 제2 유로(144) 및 제2 스크롤(142)은 본 발명의 배기 유로로서 기능한다. 더욱이, 엔진(2)으로부터 배출된 배기 가스는 배기 도관(7)의 내부, 제1 유로(143), 개구(146), 제2 유로(144), 개구(147) 및 제3 유로(145)를 통해 배기 도관(8)으로 유동할 수 있다. 여기서, 제2 유로(144), 개구(147) 및 제3 유로(145)는 본 발명의 바이패스 유로로서 기능하고, 이 바이패스 유로는, 바이패스 유로가 터빈(13)을 바이패스하면서 엔진(2)이 위치되어 있는 터빈(13)의 일측(상류측)과 배기 통로(10) 내의 엔진(2)으로부터 대향하는 터빈(13)의 대향측(하류측) 사이를 연결한다.

도 2는 과급기(3)의 구조를 개략적으로 도시한다.

베어링(15)은 예를 들어 금속으로 제조되고, 압축기 하우징(12)과 터빈 하우징(14) 사이에 배치된다. 샤프트(16)는 예를 들어 금속으로 제조되고, 봉 형태로 구성된다. 샤프트(16)는 관형부(111)와 관형부(131) 사이를 동축으로 연결한다. 샤프트(16)는 베어링(15)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 이에 의해, 압축기(11)와 터빈(13)은 샤프트(16)와 일체로 회전할 수 있다.

제1 스크롤(141)로부터 배출되는 배기 가스와 제2 스크롤(142)로부터 배출되는 배기 가스가 터빈(13)의 블레이드(132)에 대해 충돌할 때, 터빈(13)은 회전된다. 이에 의해, 압축기(11)가 회전되어, 흡기 도관(5) 내에 존재하는 흡입 공기가 압축되고 엔진(2)에 안내되게 된다. 본 실시예에서, 인터쿨러(intercooler)(19)가 압축기 하우징(12)과 엔진(2) 사이의 흡기 통로(6) 내에 배치된다. 인터쿨러(19)는 그 온도가 압축기(11)를 통한 압축시에 증가되는 흡입 공기를 냉각한다. 따라서, 흡입 공기의 밀도가 증가되고, 이에 의해 다량의 흡입 공기가 엔진(2)에 공급될 수 있다.

본 실시예에서, 스로틀 밸브(20)가 인터쿨러(19)와 엔진(2) 사이의 흡기 통로(6) 내에 배치된다. 스로틀 밸브(20)는 흡기 통로(6)를 개폐할 수 있다. 전자 제어 유닛(이하, ECU라 칭함)(21)이 스로틀 밸브(20)에 접속된다. ECU(21)는 프로세서, 저장 장치(들) 및 입출력 장치를 포함하는 소형 컴퓨터이다. ECU(21)는 차량의 대응 장치들을 제어하기 위해 차량의 대응 구성 요소들 내에 설치된 센서들로부터 수신된 신호들에 기초하여 다양한 연산을 실행하도록 저장 장치 내에 저장된 프로그램을 실행하여, ECU(21)가 전체 차량을 제어하게 된다. ECU(21)는 엔진(2)에 공급된 흡입 공기량을 조정하기 위해 스로틀 밸브(20)의 작동(개방도)을 제어한다.

제1 밸브(17)는 예를 들어 금속으로 제조되고, 제2 유로(144)의 개구(146)에 인접한 위치에 배치된다. 제1 밸브는 아암(171), 밸브 요소(172) 및 제1 밸브 샤프트(173)를 포함한다. 아암(171)은 봉 형태로 구성된다. 밸브 요소(172)는 아암(171)의 일 단부에 제공된다. 제1 밸브 샤프트(173)는 일반적으로 원통형 관형 형태로 구성되고 제1 밸브 샤프트(173)의 일 단부가 아암(171)의 다른 단부에 연결되도록 아암(171)과 일체화된다. 제1 밸브 샤프트(173)는 제1 밸브 샤프트(173)의 다른 단부가 터빈 하우징(14)의 외부에 노출되고 제1 밸브 샤프트(173)가 제1 밸브 샤프트(173)의 축 둘레로 회전 가능하도록 터빈 하우징(14)에 설치된다. 이 방식으로, 제1 밸브 샤프트(173)가 제1 밸브 샤프트(173)의 축 둘레로 회전될 때, 밸브 요소(172)는 개구(146)를 향해 또는 개구로부터 이격하여 이동된다. 밸브 요소(172)가 개구(146)의 주연부에 접촉할 때, 배기 유로는 폐쇄 상태(완전 폐쇄 상태, 밸브 폐쇄 상태)로 유지된다. 대조적으로, 밸브 요소(172)가 개구(146)의 주연부로부터 이격하여 이동될 때, 배기 유로는 개방 상태(밸브 개방 상태)로 배치된다.

제1 밸브(17)의 밸브 폐쇄 상태에서, 배기 가스는 제1 유로(143) 및 제1 스크롤(141)을 통해 터빈(13)으로 안내되어 터빈(13)을 회전시킨다. 대조적으로, 제1 밸브(17)의 밸브 개방 상태에서, 배기 가스는 제1 유로(143), 개구(146), 제2 유로(144), 제1 스크롤(141) 및 제2 스크롤(142)을 통해 터빈(13)으로 안내되어 터빈(13)을 회전시킨다. 전술된 바와 같이, 제1 밸브(17)는 전환 밸브(change valve)로서 기능하고 터빈(13)에 공급된 배기 가스의 양을 제어한다. 따라서, 본 실시예에서, 과급기(3)는 가변 용량형 과급기(variable displacement supercharger)이다.

제2 밸브(18)는 예를 들어 금속으로 제조되고, 제3 유로(145)의 개구(147)에 인접한 위치에 배치된다. 제2 밸브(18)는 아암(181), 밸브 요소(182) 및 제2 밸브 샤프트(183)를 포함한다. 아암(181)은 봉 형태로 구성된다. 밸브 요소(182)는 아암(181)의 일 단부에 제공된다. 제2 밸브 샤프트(183)는 일반적으로 원통형 관형 형태로 구성되고, 제2 밸브 샤프트(183)의 일 단부가 아암(181)의 다른 단부에 연결되도록 아암(181)과 일체화된다. 제2 밸브 샤프트(183)는 제2 밸브 샤프트(183)의 다른 단부가 터빈 하우징(14)의 외부에 노출되고 제2 밸브 샤프트(183)가 제2 밸브 샤프트(183)의 축 둘레로 회전 가능하도록 터빈 하우징(14)에 설치된다. 이 방식으로, 제2 밸브 샤프트(183)가 제2 밸브 샤프트(183)의 축 둘레로 회전될 때, 밸브 요소(182)는 개구(147)를 향해 또는 개구로부터 이격하여 이동된다. 밸브 요소(182)가 개구(147)의 주연부에 접촉할 때, 바이패스 유로는 폐쇄 상태(완전 폐쇄 상태, 밸브 폐쇄 상태)로 유지된다. 대조적으로, 밸브 요소(182)가 개구(147)의 주연부로부터 이격하여 이동될 때, 바이패스 유로는 개방 상태(밸브 개방 상태)로 배치된다.

개구(146)의 주연부로부터 이격하는 제1 밸브(17)의 밸브 요소(172)의 이동 방향은 이하 제1 밸브(17)의 밸브 개방 방향이라 또한 칭할 것이다. 또한, 개구(147)의 주연부로부터 이격하는 제2 밸브(18)의 밸브 요소(182)의 이동 방향은 이하 제2 밸브(18)의 밸브 개방 방향이라 또한 칭할 것이다. 더욱이, 개구(146)의 주연부를 향한 제1 밸브(17)의 밸브 요소(172)의 이동 방향은 이하 제1 밸브(17)의 밸브 폐쇄 방향이라 또한 칭할 것이다. 또한, 개구(147)의 주연부를 향한 제2 밸브(18)의 밸브 요소(182)의 이동 방향은 이하 제2 밸브(18)의 밸브 폐쇄 방향이라 또한 칭할 것이다.

제1 밸브(17)가 밸브 개방 상태에 있고 제2 밸브(18)는 밸브 폐쇄 상태에 있는 상태에서, 배기 가스는 제1 유로(143), 개구(146), 제2 유로(144), 제1 스크롤(141) 및 제2 스크롤(142)을 통해 터빈(13)에 안내되어 터빈(13)을 회전시킨다. 대조적으로, 제1 밸브(17) 및 제2 밸브(18)가 모두 개방 상태에 있는 상태에서, 제2 유로(144) 내의 배기 가스의 일부는 개구(147)를 통해 제3 유로(145)로 인도된다. 따라서, 터빈(13)의 회전 속도가 감소되고, 이에 의해 과급 압력이 감소된다. 이 방식으로, 과급 압력의 과도한 증가를 제한하는 것이 가능하다. 전술된 바와 같이, 제2 밸브(18)는 불용 배기문 밸브(waste gate valve)로서 기능하고 터빈(13)을 바이패스하는 배기 가스의 양을 제어한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 밸브 구동 장치(1)는 액추에이터(30), 제1 구동 레버(40), 제2 구동 레버(50), 제1 밸브 레버(61), 제2 밸브 레버(62), 제1 봉(65), 제2 봉(66), 제1 미리 정해진 형상부(71), 제2 미리 정해진 형상부(72), 스프링(압박 장치 및 탄성 부재로서 기능함)(81) 및 간극 형성부(90)를 포함한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 액추에이터(30)는 하우징(31), 전기 모터(이하, 모터라 칭함)(34), 기어 부재(36), 출력 샤프트(37) 및 회전 위치 센서(38)를 포함한다.

하우징(31)은 예를 들어 금속으로 제조되고, 관형부(32) 및 커버부(33)를 포함한다. 관형부(32)는 컵 형태로 구성된다. 커버부(33)는 컵 형태로 구성되고, 관형부(32)의 개구에 접촉하는 개구를 갖는다. 커버부(33)는 관형부(32)로부터 이격하여 커버부(33)의 저부면으로부터 돌출하는 결합부(331)를 포함한다(도 3, 도 4 및 도 5 참조).

모터(34)는 관형부(32) 내에 수용된다. 모터(34)는 고정자 및 회전자(도시 생략)를 포함하다. 모터 샤프트(35)는 회전자의 회전 중심에 배치된다. 전력이 모터(34)에 공급될 때, 회전자 및 모터 샤프트(35)가 회전된다.

기어 부재(36)는 기어 부재(36)가 모터 샤프트(35)에 연결되도록 커버부(33)의 내부에 배치된다. 출력 샤프트(37)의 일 단부는 기어 부재(36)에 연결되고, 출력 샤프트(37)의 다른 단부는 커버부(33)의 외부에 노출된다. 출력 샤프트(37)의 축은 모터 샤프트(35)의 축에 평행하다. 출력 샤프트(37)는 커버부(33)에 의해 회전 가능하게 지지된다.

모터(34)[모터 샤프트(35)]로부터 출력된 회전의 회전 속도가 기어 부재(36)를 통해 감속되고, 감속된 회전 속도의 회전은 출력 샤프트(37)를 통해 출력된다. 회전 위치 센서(38)는 기어 부재(36) 내에 제공된다. 회전 위치 센서(38)는 출력 샤프트(37)와 커버부(33) 사이의 상대 회전 위치를 지시하는 신호를 ECU(21)에 출력한다. 이 방식으로, ECU(21)는 출력 샤프트(37)의 회전 위치를 감지할 수 있다. ECU(21)는 회전 위치 센서(38)의 신호 및 다른 정보에 기초하여, 모터(34)에 공급되는 전력을 조정하여 모터(34)의 회전을 제어한다. 이에 의해, 출력 샤프트(37)의 회전이 제어된다.

액추에이터(30)는 하우징(31)이 압축기 하우징(12)에 고정되도록 과급기(3)에 설치된다.

제1 구동 레버(40)는 예를 들어 금속으로 제조되고, 관형부(32)로부터 대향하는 커버부(33)의 대향측에 배치된다. 제1 구동 레버(40)는 주 본체(41), 돌출부(42) 및 제1 구동 레버 샤프트(43)를 포함한다. 주 본체(41)는 예를 들어 일반적으로 원형 디스크 플레이트 형태로 구성되고, 일반적으로 커버부(33)의 저부면에 평행하다. 도 7에 도시된 바와 같이, 구멍이 주 본체(41)의 중심에 형성되고, 출력 샤프트(37)는 이 구멍 내에 끼워진다. 이 방식으로, 주 본체(41)[제1 구동 레버(40)]는 출력 샤프트(37)와 일체로 회전할 수 있다. 돌출부(42)는 주 본체(41)의 외주부로부터 반경방향 외향으로 돌출한다.

제1 구동 레버 샤프트(43)는 예를 들어 금속으로 제조되고, 일반적으로 원통형 관형 형태로 구성된다. 제1 구동 레버 샤프트(43)는 주 본체(41)로부터 대향하는 돌출부(42)의 대향측에 배치된다. 제1 구동 레버 샤프트(43)의 축은 출력 샤프트(37)의 축에 평행하고, 제1 미리 정해진 거리(D1)만큼 출력 샤프트(37)의 축으로부터 이격된 위치에 배치된다(도 3 및 도 7 참조).

제2 구동 레버(50)는 예를 들어 금속으로 제조되고, 커버부(33)로부터 대향하는 제1 구동 레버(40)의 대향측에 배치된다. 제2 구동 레버(50)는 주 본체(51), 결합부(52) 및 제2 구동 레버 샤프트(53)를 포함한다. 주 본체(51)는 예를 들어 일반적으로 원형 디스크 플레이트 형태로 구성되고, 일반적으로 제1 구동 레버(40)의 주 본체(41)에 평행하다. 도 7에 도시된 바와 같이, 구멍이 주 본체(51)의 중심에 형성되고, 베어링(54)이 이 구멍 내에 배치된다. 출력 샤프트(37)의 단부는 베어링(54) 내에 끼워진다. 이 방식으로, 주 본체(51)[제2 구동 레버(50)]는 출력 샤프트(37) 및 제1 구동 레버(40)에 대해 회전할 수 있다. 결합부(52)는 주 본체(51)의 외주연부로부터 반경방향 외향으로 돌출하고, 제1 구동 레버(40)를 향해 연장한다.

제2 구동 레버 샤프트(53)는 예를 들어 금속으로 제조되고, 일반적으로 원통형 관형 형태로 구성된다. 제2 구동 레버 샤프트(53)는 주 본체(51)의 외주연부에 배치된다. 제2 구동 레버 샤프트(53)의 축은 출력 샤프트(37)의 축에 평행하고, 제2 미리 정해진 거리(D2)만큼 출력 샤프트(37)의 축으로부터 이격된 위치에 배치된다(도 3 참조).

제1 구동 레버(40) 및 제2 구동 레버(50)는 출력 샤프트(37)의 축방향에서 차례로 배치된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제1 밸브 레버(61)는 주 본체(611) 및 제1 밸브 레버 샤프트(612)를 포함한다. 주 본체(611)는 예를 들어 금속으로 제조되고, 가늘고 긴 플레이트 형태로 구성된다. 주 본체(611)의 일 단부는 제1 밸브 샤프트(173)에 고정된다. 주 본체(611)의 플레이트 두께 방향[즉, 주 본체(611)의 평면에 수직인 방향]은 일반적으로 제1 밸브 샤프트(173)의 축에 평행하다. 이 방식으로, 주 본체(611)[제1 밸브 레버(61)]는 제1 밸브 샤프트(173)와 일체로 회전할 수 있다. 따라서, 주 본체(611)가 제1 밸브 샤프트(173)와 일체로 회전될 때, 제1 밸브(17)는 개방 또는 폐쇄된다.

제1 밸브 레버 샤프트(612)는 예를 들어 금속으로 제조되고, 일반적으로 원통형 관형 형태로 구성된다. 제1 밸브 레버 샤프트(612)는 주 본체(611)의 다른 단부에 배치된다. 제1 밸브 레버 샤프트(612)의 축은 제1 밸브 샤프트(173)의 축에 평행하고, 제3 미리 정해진 거리(D3)만큼 제1 밸브 샤프트(173)의 축으로부터 이격된 위치에 배치된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제2 밸브 레버(62)는 주 본체(621) 및 제2 밸브 레버 샤프트(622)를 포함한다. 주 본체(621)는 예를 들어 금속으로 제조되고, 가늘고 긴 플레이트 형태로 구성된다. 주 본체(621)의 일 단부는 제2 밸브 샤프트(183)에 고정된다. 주 본체(621)의 플레이트 두께 방향[즉, 주 본체(621)의 평면에 수직인 방향]은 일반적으로 제2 밸브 샤프트(183)의 축에 평행하다. 이 방식으로, 주 본체(621)[제2 밸브 레버(62)]는 제2 밸브 샤프트(183)와 일체로 회전할 수 있다. 따라서, 주 본체(621)가 제2 밸브 샤프트(183)와 일체로 회전될 때, 제2 밸브(18)는 개방 또는 폐쇄된다.

제2 밸브 레버 샤프트(622)는 예를 들어 금속으로 제조되고, 일반적으로 원통형 관형 형태로 구성된다. 제2 밸브 레버 샤프트(622)는 주 본체(621)의 다른 단부에 배치된다. 제2 밸브 레버 샤프트(622)의 축은 제2 밸브 샤프트(183)의 축에 평행하고, 제4 미리 정해진 거리(D4)만큼 제2 밸브 샤프트(183)로부터 이격된 위치에 배치된다.

제1 봉(65)은 예를 들어 금속으로 제조되고, 봉 형태로 구성된다. 제1 봉(65)은 제1 봉(65)의 일 단부에서 제1 구동 레버 샤프트(43)에 회전 가능하게 연결되고, 제1 봉(65)의 일 단부로부터 대향하는 제1 봉(65)의 다른 단부에서 제1 밸브 레버 샤프트(612)에 회전 가능하게 연결된다.

제2 봉(66)은 예를 들어 금속으로 제조되고, 봉 형태로 구성된다. 제2 봉(66)은 제2 봉(66)의 일 단부에서 제2 구동 레버 샤프트(53)에 회전 가능하게 연결되고, 제2 봉(66)의 일 단부로부터 대향하는 제2 봉(66)의 다른 단부에서 제2 밸브 레버 샤프트(622)에 회전 가능하게 연결된다.

제1 미리 정해진 형상부(71)는 제1 미리 정해진 형상부(71)가 제1 구동 레버(40)의 주 본체(41)의 외주연부로부터 반경방향 외향으로 돌출하도록 주 본체(41)와 일체로 형성된다. 제1 미리 정해진 형상부(71)는 미리 정해진 거리만큼 출력 샤프트(37)의 축으로부터 이격된 제1 구동 레버(40)의 대응 위치에 형성된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 제1 미리 정해진 형상부(71)의 단면은 L-형상으로 구성된다. 즉, 제1 미리 정해진 형상부(71)는 주 본체(41)를 형성하는 부재를 굽힘으로써 형성된다.

제2 미리 정해진 형상부(72)는 제2 미리 정해진 형상부(72)가 제2 구동 레버(50)의 주 본체(51)의 외주연부로부터 반경방향 외향으로 돌출하도록 주 본체(51)와 일체로 형성된다. 제2 미리 정해진 형상부(72)는 미리 정해진 거리만큼 출력 샤프트(37)의 축으로부터 이격된 제2 구동 레버(50)의 대응 위치에 형성된다.

제2 미리 정해진 형상부(72)는 제1 구동 레버(40)와 제2 구동 레버(50) 사이의 상대 회전을 통해 제1 미리 정해진 형상부(71)에 접촉한다.

스프링(81)은 예를 들어 금속으로 제조된 탄성 부재로 제조된다. 스프링(81)은 코일 형태로 구성된다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 스프링(81)은 코일 스프링이고, 제1 구동 레버(40)의 주 본체(41)와 제2 구동 레버(50)의 주 본체(51) 사이에 배치되어 스프링(81)의 축이 출력 샤프트(37)의 축에 일반적으로 평행하게 된다. 스프링(81)은 커버부(33)의 결합부(331)와 결합되는 일 단부와, 제2 구동 레버(50)의 결합부(52)와 결합되는 다른 단부를 갖는다. 스프링(81)은 미리 정해진 탄성 계수를 갖는다. 스프링(81)은 제2 밸브(18)의 폐쇄 방향 및 제1 미리 정해진 형상부(71)를 향한 제2 미리 정해진 형상부(72)의 접근 방향에 일치하는 미리 정해진 방향으로 제2 구동 레버(50)를 압박한다. 본 실시예에서, 환형인 스페이서(82)가 스프링(81)의 반경방향 내부측 상에 배치된다. 이 방식으로, 스프링(81)의 붕괴가 제한된다.

간극 형성부(90)는 예를 들어 금속으로 제조되고, 제2 미리 정해진 형상부(72)에 배치된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 간극 형성부(90)는 나사부(91) 및 너트(92)를 포함한다. 나사부(91)는 일반적으로 원통형 봉 형태로 구성되고, 나사부(91)의 외주벽 내에 수나사산을 갖는다. 나사부(91)는 제2 미리 정해진 형상부(72) 내에 형성되고 나사산 형성 구멍의 내주벽 내에 형성된 암나사산을 갖는 나사산 형성 구멍 내로 나사 결합된다. 나사부(91)가 제2 미리 정해진 형상부(72)의 나사산 형성 구멍 내로 나사 결합될 때, 나사부(91)는 미리 정해진 양만큼 제2 미리 정해진 형상부(72)로부터 제1 미리 정해진 형상부(71)로 돌출한다. 제2 미리 정해진 형상부(72)로부터 제1 미리 정해진 형상부(71)로의 나사부(91)의 돌출량은 제2 미리 정해진 형상부(72)의 나사산 형성 구멍 내로의 나사부(91)의 삽입량을 조정함으로써 조정될 수 있다.

너트(92)는 환형 형태로 구성되고, 너트(92)의 내주벽 내에서 나사부(91)의 수나사산에 대응하는 암나사산을 갖는다. 너트(92)는 제1 미리 정해진 형상부(71)로부터 대향하는 나사부(91)의 단부로부터 나사부(91)에 나사식으로 설치되어, 너트(92)가 제2 미리 정해진 형상부(72)에 접촉하게 된다. 이 방식으로, 나사부(91)는 제2 미리 정해진 형상부(72)에 대해 변위 불가능하게 유지된다.

도 3 및 도 8a에 도시된 바와 같이, 제1 밸브(17) 및 제2 밸브(18)가 모두 밸브 폐쇄 상태(완전 폐쇄 상태)로 유지되는 상태에서, 나사부(91) 및 제1 미리 정해진 형상부(71)는 서로로부터 이격된다. 대조적으로, 도 8b에 도시된 바와 같이, 제2 밸브(18)가 밸브 폐쇄 상태(완전 폐쇄 상태)로 유지되는 상태에서, 제1 밸브(17)가 미리 정해진 양으로 개방될 때, 나사부(91) 및 제1 미리 정해진 형상부(71)는 서로 접촉한다. 이 때, 미리 정해진 간극은 제1 미리 정해진 형상부(71)와 제2 미리 정해진 형상부(72) 사이에 형성된다.

본 실시예에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 구동 레버(50) 및 제2 밸브 레버(62)는 제2 미리 정해진 거리(D2)가 제4 미리 정해진 거리(D4)보다 작게 설정되도록 형성된다. 즉, 제2 구동 레버(50) 및 제2 밸브 레버(62)는 D2<D4의 관계를 만족하도록 형성된다. 제1 구동 레버(40) 및 제1 밸브 레버(61)는 제1 미리 정해진 거리(D1) 및 제3 미리 정해진 거리(D3)가 서로 일반적으로 동일하게 설정되도록 형성된다. 즉, 제1 구동 레버(40) 및 제1 밸브 레버(61)는 D1

D3의 관계를 만족하도록 형성된다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에서, 제1 구동 레버(40), 제1 봉(65), 제1 밸브 레버(61), 제2 구동 레버(50), 제2 봉(66) 및 제2 밸브 레버(62)는 링크 기구(4-바아 링크 장치)를 형성한다. 제1 구동 레버(40) 및 제2 구동 레버(50)가 액추에이터(30)의 작동을 통해 회전될 때, 제1 구동 레버(40)의 회전과 제2 구동 레버(50)의 회전은 제1 밸브(17) 및 제2 밸브(18)에 각각 인도되어, 제1 밸브(17) 및 제2 밸브(18)를 개방 또는 폐쇄한다.

다음에, 본 실시예의 밸브 구동 장치(1)의 작동이 도 8a 내지 도 9b를 참조하여 설명될 것이다.

도 8a에 도시된 바와 같이, 제1 밸브(17) 및 제2 밸브(18)가 모두 밸브 폐쇄 상태(완전 폐쇄 상태)로 유지된 상태에서, 제1 미리 정해진 형상부(71) 및 나사부(91)는 서로로부터 이격된다. 출력 샤프트(37)의 회전각, 즉 이 상태에서 액추에이터(30)의 각도(회전각)는 제1 각도(θ1)로서 나타낸다. 이 때, 스프링(81)의 압박력은 제2 구동 레버(50), 제2 봉(66) 및 제2 밸브 레버(62)를 통해 제2 밸브(18)에 대해 인가되어 밸브 폐쇄 방향으로 제2 밸브(18)를 압박한다. 이 방식으로, 제2 밸브(18)의 완전 폐쇄 상태가 유지된다. 대조적으로, 이 때, 스프링(81)의 압박력은 제1 구동 레버(40)[출력 샤프트(37)]에 대해 인가되지 않는다.

더욱이, 제2 밸브(18)의 밸브 폐쇄 상태에서, 제1 구동 레버(40)는 제1 밸브(17)가 폐쇄되어 있는 위치(도 8a 참조)로부터 제1 미리 정해진 형상부(71) 및 나사부(91)가 서로 접촉하는 위치(도 8b 참조)까지인 대응 회전 범위를 통해 스프링(81)의 압박력을 수용하지 않고 회전될 수 있다.

도 8a의 상태에서, ECU(21)가 제1 밸브(17)의 개방 방향으로 제1 구동 레버(40)를 회전시키도록 액추에이터(30)를 구동할 때, 제1 미리 정해진 형상부(71)는 제2 미리 정해진 형상부(72)[간극 형성부(90)]를 향해 이동된다.

더욱이, ECU(21)가 제1 구동 레버(40)를 더 회전시키도록 액추에이터(30)를 구동할 때, 제1 미리 정해진 형상부(71)는 간극 형성부(90)의 나사부(91)에 접촉한다(도 8b 참조). 이 상태에서 액추에이터(30)의 각도는 제2 각도(θ2)로서 나타낸다. 이 때, 제1 밸브(17)는 제1 밸브(17)가 미리 정해진 양으로 개방되는 상태로 유지되고, 제2 밸브(18)는 밸브 폐쇄 상태(완전 폐쇄 상태)로 유지된다.

더욱이, ECU(21)가 제1 구동 레버(40)를 더 회전시키도록 액추에이터(30)를 구동할 때, 제2 구동 레버(50)는 제1 미리 정해진 형상부(71)와 나사부(91)가 서로 접촉하는 동안 제1 구동 레버(40)와 함께 회전된다. 이 방식으로, 제2 밸브(18)는 개방된다. 이 때, 액추에이터(30)는 스프링(81)의 발생된 토크(밸브 폐쇄 방향으로 작용함)에 대해 제1 구동 레버(40) 및 제2 구동 레버(50)를 회전시킨다.

더욱이, ECU(21)가 제1 구동 레버(40)[및 제2 구동 레버(50)]를 더 회전시키도록 액추에이터(30)를 구동할 때, 제1 구동 레버(40)의 돌출부(42) 및 제1 봉(65)은 정렬되고 직선을 따라 연장하도록 배치된다. 즉, 출력 샤프트(37)의 축 및 제1 구동 레버 샤프트(43)의 축에 수직인 제1 직선(L1) 및 제1 구동 레버 샤프트(43)의 축 및 제1 밸브 레버 샤프트(612)의 축에 수직인 제2 직선(L2)은 공통 직선을 따라 서로 중첩한다(도 9a 참조). 이 상태에서 액추에이터(30)의 각도는 제3 각도(θ3)로서 나타낸다. 이 상태에서, 제1 밸브(17)의 개방도는 제1 밸브(17)의 최대 개방도이다(도 10a 참조).

ECU(21)가 제1 구동 레버(40)[및 제2 구동 레버(50)]를 더 회전시키도록 액추에이터(30)를 구동할 때, 제1 밸브(17)는 밸브 폐쇄 방향으로 이동되고[제1 밸브(17)의 개방도를 감소시킴], 제2 밸브(18)는 밸브 개방 방향으로 이동된다[제2 밸브(18)의 개방도를 증가시킴].

액추에이터(30)는 제1 구동 레버(40) 및 제2 구동 레버(50)의 각각이 도 9b에 도시된 대응 위치에 배치될 때까지 제1 구동 레버(40) 및 제2 구동 레버(50)를 구동할 수 있다. 도 9b에 도시된 상태에서 액추에이터(30)의 각도는 제4 각도(θ4)로서 나타낸다. 이 상태에서, 제2 밸브(18)의 개방도는 제2 밸브(18)의 최대 개방도이다(도 10a 참조).

도 10a에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 액추에이터(30)의 각도가 제2 각도(θ2)일 때, 제1 밸브(17)의 개방도는 필요 개방도이다. 필요 개방도는 밸브를 통해 통과하는 유체의 유량이 더 이상 변화하지 않는 최소 개방도이다.

더욱이, 액추에이터(30)의 각도가 제2 각도(θ2)와 제3 각도(θ3) 사이에 있는 제5 각도(θ5)일 때, 제2 밸브(18)의 개방도는 필요 개방도가 된다(도 10a 참조).

즉, 본 실시예에서, 제1 각도(θ1)로부터 제2 각도(θ2)까지의 범위는 제1 밸브(17)의 실질적인 제어 범위로서 설정되고, 제2 각도(θ2)로부터 제5 각도(θ5)까지의 범위는 제2 밸브(18)의 실질적인 제어 범위로서 설정된다. 더욱이, 제5 각도(θ5)로부터 제4 각도(θ4)까지의 범위는 배기 배출물 정화기(9)의 촉매의 워밍업을 위한 제어 범위이다.

더욱이, 본 실시예에서, 도 10a에 도시된 바와 같이, 그 최대 개방도, 즉 제4 각도(θ4)에서 액추에이터(30)를 유지할 때, 제1 밸브(17)는 제1 밸브(17)의 필요 개방도와 같거나 큰 개방도를 갖는다.

더욱이, 도 10b에 도시된 바와 같이, 액추에이터(30)의 제1 각도(θ1)로부터 제2 각도(θ2)까지의 범위[제1 밸브(17)의 제어 범위]에서, 액추에이터(30)에 대해 인가된 부하는 단지 배기 가스 맥동의 밸브 구동력(밸브 개방 방향으로 인가됨)이다. 액추에이터(30)의 제2 각도(θ2)로부터 제4 각도(θ4)까지의 범위에서, 액추에이터(30)에 대해 인가된 부하는 스프링(81)의 발생된 토크(밸브 폐쇄 방향으로 인가됨)로부터 배기 가스 맥동의 밸브 구동력(밸브 개방 방향으로 인가됨)을 차감함으로써 얻어진다.

더욱이, 본 실시예에서, 액추에이터(30)의 각도가 제3 각도(θ3)일 때, 제1 직선(L1)과 제2 직선(L2)은 공통 직선을 따라 서로 중첩하고(도 9a 참조), 제1 밸브(17)의 개방도는 최대 개방도이다. 즉, 제1 구동 레버(40)의 회전 가능 범위는 출력 샤프트(37)의 축 및 제1 구동 레버 샤프트(43)의 축에 수직인 제1 직선(L1)과 제1 구동 레버 샤프트(43)의 축 및 제1 밸브 레버 샤프트(612)의 축에 수직인 제2 직선(L2)이 공통 직선을 따라 서로 중첩하는 미리 정해진 회전 위치를 포함한다.

더욱이, 본 실시예에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 구동 레버(50), 제2 봉(66) 및 제2 밸브 레버(62)는 밸브 폐쇄 상태(완전 폐쇄 상태)에서 제2 밸브(18)의 배치시에 이하의 조건들, 즉 출력 샤프트(37)의 축 및 제2 구동 레버 샤프트(53)의 축에 수직인 제3 직선(L3)과 제2 구동 레버 샤프트(53)의 축 및 제2 밸브 레버 샤프트(622)의 축에 수직인 제4 직선(L4) 사이의 각도가 예각인 조건, 제2 밸브 레버 샤프트(622)의 축 및 제2 밸브 샤프트(183)의 축에 수직인 제5 직선(L5)과 제4 직선(L4) 사이의 거리가 직각인 조건의 모두를 만족시키도록 배열된다. 이 설명에서, 용어 "직각"은 반드시 90도의 정확한 각도에 한정되는 것은 아니고 대체로 직각(예를 들어, 89도, 91도)을 포함할 수도 있다.

제1 구동 레버(40), 제1 봉(65) 및 제1 밸브 레버(61)는 도 3에 도시된 밸브 폐쇄 상태(완전 폐쇄 상태)에서 제1 밸브(17)의 배치시에 이하의 조건들, 즉 제1 직선(L1)과 제2 직선(L2) 사이의 각도가 둔각인 조건, 제1 밸브 레버 샤프트(612)의 축 및 제1 밸브 샤프트(173)의 축에 수직인 제6 직선(L6)과 제2 직선(L2) 사이의 각도가 둔각인 조건의 모두를 만족시키도록 배열된다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에서, 제1 밸브(17)가 완전 폐쇄 상태에 있을 때, 미리 정해진 간극이 제1 미리 정해진 형상부(71)와 제2 미리 정해진 형상부(72)[간극 형성부(90)] 사이에 형성된다. 이 방식으로, 제2 밸브(18)는 제1 밸브(17)가 미리 정해진 개방도 또는 그 이상으로 개방될 때까지 스프링(81)으로 제2 밸브(18)를 압박함으로써 밸브 폐쇄 상태로 유지될 수 있다. 따라서, 제1 밸브(17)(전환 밸브)는 미리 정해진 범위 내에서 구동될 수 있고 제2 밸브(18)(불용 배기문 밸브)는 스프링(81)의 압박으로 완전 폐쇄 상태로 유지된다. 제1 밸브(17)가 미리 정해진 개방도 또는 그 이상으로 개방될 때, 제1 미리 정해진 형상부(71) 및 간극 형성부(90)[나사부(91)]는 서로 접촉하고, 제2 밸브(18)는 제2 밸브 레버(62), 제2 봉(66), 제2 구동 레버(50), 제1 구동 레버(40), 제1 봉(65) 및 제1 밸브 레버(61)를 통해 제1 밸브(17)와 동기하여 개방된다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 링크 기구는 더 적은 수의 구성 부재로 형성되고, 2개의 밸브[제1 밸브(17) 및 제2 밸브(18)]는 단일의 액추에이터(30)에 의해 구동될 수 있다. 따라서, 밸브 구동 장치(1)의 구성 부재들의 비용 및 밸브 구동 장치(1)의 제조 비용이 감소될 수 있다.

더욱이, 본 실시예에서, 출력 샤프트(37)와 제1 구동 레버 샤프트(43) 사이의 거리, 출력 샤프트(37)와 제2 구동 레버 샤프트(53) 사이의 거리, 제1 밸브 샤프트(173)와 제1 밸브 레버 샤프트(612) 사이의 거리 및 제2 밸브 샤프트(183)와 제2 밸브 레버 샤프트(622) 사이의 거리, 즉 제1 내지 제4 거리(D1 내지 D4)는 제1 밸브(17) 및 제2 밸브(18)로의 액추에이터(30)의 구동력의 전달 효율의 조정을 가능하게 하도록 적절하게 설정된다. 따라서, 액추에이터(30)의 구동력은 제1 밸브(17) 및 제2 밸브(18)로 효율적으로 전달될 수 있다.

또한, 본 실시예에서, 스프링(81)은 미리 정해진 탄성 계수를 갖는 탄성 부재로 제조된다. 더욱이, 스프링(81)의 일 단부는 액추에이터(30)의 결합부(331)와 결합되고, 스프링(81)의 다른 단부는 제2 구동 레버(50)의 결합부(52)와 결합된다. 이 방식으로, 제1 밸브(17)는 스프링(81)의 압박력으로 제2 밸브(18)의 완전 폐쇄 상태를 유지하면서 미리 정해진 범위 내에서 구동될 수 있다. 액추에이터(30)는 압축기 하우징(12)에 설치된다. 따라서, 배기 가스의 열에 의해 스프링(81)의 온도의 증가를 고온으로 제한하는 것이 가능하다. 따라서, 스프링(81)은 비교적 낮은 내열성을 갖는 저비용 부재로 제조될 수 있다.

더욱이, 본 실시예에서, 제1 구동 레버(40) 및 제1 밸브 레버(61)는 제1 미리 정해진 거리(D1)와 제3 미리 정해진 거리(D3)가 일반적으로 서로 동일하도록 형성된다. 게다가, 제1 구동 레버(40), 제1 봉(65) 및 제1 밸브 레버(61)는 밸브 폐쇄 상태(완전 폐쇄 상태)에서 제1 밸브(17)의 배치시에 이하의 조건들, 즉 제1 직선(L1)과 제2 직선(L2) 사이의 각도가 둔각인 조건, 제6 직선(L6)과 제2 직선(L2) 사이의 각도가 둔각인 조건의 모두를 만족시키도록 배열된다. 따라서, 제1 구동 레버(40)의 회전 가능한 범위는 제1 직선(L1)과 제2 직선(L2)이 공통 직선을 따라 서로 중첩하는 미리 정해진 회전 위치를 포함한다. 따라서, 액추에이터(30)가 제2 밸브(18)의 밸브 개방 방향으로 회전될 때, 제1 밸브(17)의 개방도는 최대 개방도[제3 각도(θ3)]의 도달 후에 감소된다. 이 방식으로, 제1 밸브(17)의 최대 개방도(상한)가 조정될 수 있고, 터빈 하우징(14) 내의 제1 밸브(17)의 수용 공간(사체적)은 감소되거나 최소화될 수 있다. 그 결과, 터빈 하우징(14)의 크기를 감소시키는 것이 가능하고, 사체적의 증가에 의해 유발되는 열 질량의 증가 및 압력 손실의 증가를 제한하는 것이 또한 가능하다.

더욱이, 본 실시예에서, 제2 구동 레버(50) 및 제2 밸브 레버(62)는 제2 미리 정해진 거리(D2)가 제4 미리 정해진 거리(D4)보다 작게 설정되도록 형성된다. 이 방식으로, 출력 샤프트(37)[제2 구동 레버(50)]의 토크는 증폭될 수 있고 제2 밸브 레버(62)[제2 밸브(18)]로 전달될 수 있다. 따라서, 액추에이터(30)의 구동력은 제2 밸브(18)로 효율적으로 전달될 수 있다.

더욱이, 본 실시예에서, 제2 구동 레버(50), 제2 봉(66) 및 제2 밸브 레버(62)는 밸브 폐쇄 상태(완전 폐쇄 상태)에서 제2 밸브(18)의 배치시에 이하의 조건들, 즉 제3 직선(L3)과 제4 직선(L4) 사이의 각도가 예각인 조건, 제5 직선(L5)과 제4 직선(L4) 사이의 각도가 직각인 조건의 모두를 만족시키도록 배열된다. 이 방식으로, 출력 샤프트(37)[제2 구동 레버(50)]의 토크는 증폭될 수 있고, 제2 밸브 레버(62)[제2 밸브(18)]로 효율적으로 전달될 수 있다.

더욱이, 본 실시예에서, 간극 형성부(90)가 형성되어 제2 미리 정해진 형상부(72)로부터 제1 미리 정해진 형상부(71)를 향해 돌출된다. 간극 형성부(90)는 간극 형성부(90)가 제1 미리 정해진 형상부(71)에 접촉할 때 제1 미리 정해진 형상부(71)와 제2 미리 정해진 형상부(72) 사이에 미리 정해진 간극을 형성한다. 간극 형성부(90)[나사부(91)]는 제2 미리 정해진 형상부(72)로부터 간극 형성부(90)의 돌출량이 가변적이도록(조정 가능함) 형성된다. 본 실시예에서, 제1 밸브(17)의 밸브 개방의 시작으로부터 제2 밸브(18)의 밸브 개방의 시작까지의 범위, 즉 제1 밸브(17)가 스프링(81)의 압박력을 수용하지 않고 밸브 개방 방향에서 이동될 수 있는 범위는 제1 미리 정해진 형상부(71)와 제2 미리 정해진 형상부(72) 사이의 간극에 의해 결정된다. 본 실시예에서, 제1 미리 정해진 형상부(71)와 제2 미리 정해진 형상부(72) 사이의 간극은 간극 형성부(90)에 의해 조정될 수 있다. 따라서, 제1 구동 레버(40)와 제2 구동 레버(50) 사이의 위치 관계의 변동 및 스프링(81)의 토크의 변동을 조정함으로써, 제1 밸브(17)의 제어 범위(작동 범위)가 정확하게 결정될 수 있다. 이에 의해, 구성 요소들의 공차가 증가될 수 있고, 제조 비용이 감소될 수 있다.

더욱이, 본 실시예에서, 제1 구동 레버(40) 및 제2 구동 레버(50)는 출력 샤프트(37)의 축방향에서 차례로 배치된다. 게다가, 제1 미리 정해진 형상부(71)는 제1 구동 레버(40)[주 본체(41)]를 형성하는 부재를 굽힘으로써 형성된다. 이 방식으로, 제1 구동 레버(40) 및 제1 미리 정해진 형상부(71)는 저비용 부재(예를 들어, 프레스 성형 프로세스를 통해 가공되는 프레스 성형 재료로 제조된 부재)로부터 형성될 수 있다.

더욱이, 본 실시예에서, 액추에이터(30)는 출력 샤프트(37)에 연결된 기어 부재(36)와, 기어 부재(36)를 통해 출력 샤프트(37)에 구동력을 전달하는 전기 모터(34)를 포함한다. 액추에이터(30)의 각도가 제2 각도(θ2)로부터 제4 각도(θ4)까지의 범위 내에, 즉 제2 밸브(18)의 밸브 개방 제어 범위의 범위 내에 있을 때, 스프링(81)의 생성된 토크는 출력 샤프트(37)에 대해 인가된다(밸브 폐쇄 방향으로 인가됨). 따라서, 기어 부재의 백래시(backlash)가 감소될 수 있다. 따라서, 이 때, 전기 모터(34)를 포함하는 액추에이터(30)의 작동 위치의 제어성이 향상될 수 있다.

도 11은 엔진(2)의 회전수와 제동 평균 유효 압력(BMEP) 또는 토크 사이의 관계를 도시하는 다이어그램이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 엔진(2)의 작동 범위는 실질적으로 제2 밸브(18)의 밸브 개방 제어 범위 내에 있다. 따라서, 본 실시예에서, 기어 부재(36)의 백래시가 엔진(2)의 전체 작동 범위 내에서 실질적으로 감소될 수 있고, 액추에이터(30)의 작동 위치의 제어성이 향상될 수 있다. 이에 의해, 연료 소비가 향상될 수 있다.

더욱이, 본 실시예에서, 스프링(81)의 토크는 제2 밸브(18)를 완전히 폐쇄되도록 요구되는 요구 부하 및 배기 가스 맥동의 최고 압력에 의해 제2 밸브(18)의 밸브 개방 방향에서 제2 밸브(18)에 대해 인가되는 토크보다 크도록 설정된다. 이에 의해, 액추에이터(30)의 제어성이 더 안정될 수 있다.

더욱이, 액추에이터(30)의 각도가 제1 각도(θ1)로부터 제2 각도(θ2)까지의 범위[제1 밸브(17)의 제어 범위] 내에 있을 때, 스프링(81)의 토크는 출력 샤프트(37)에 대해 인가되지 않는다. 따라서, 전술된 장점들은 예측될 수 없다. 그러나, 이 때, 제1 밸브(17)에 대해 인가되는 배기 가스 맥동이 작아, 이것이 실질적인 단점을 유발하지는 않게 될 것이다.

(제2 실시예)

도 12a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 밸브 구동 장치를 도시한다. 제2 실시예에서, 밸브 구동 장치(1)의 구조는 제1 실시예의 구조와 유사하다. 그러나, 밸브 구동 장치(1)가 설치되는 과급기의 구조는 제1 실시예와는 상이하다.

제2 실시예에서, 과급기(22)는 제1 유로(221), 제2 유로(222) 및 제3 유로(223)를 포함한다. 제1 유로(221)는 엔진(2)과 제1 스크롤(141) 사이를 연결한다. 제2 유로(222)는 제1 유로(221)와 제2 스크롤(142) 사이를 연결한다. 여기서, 제1 유로(221) 및 제2 유로(222)는 본 발명의 배기 유로로서 기능한다. 제3 유로(223)는 터빈(13)을 바이패스하면서 제1 유로(221)와 배기 배출물 정화기(9) 사이를 연결한다. 여기서, 제3 유로(223)는 본 발명의 바이패스 유로로서 기능한다.

본 실시예에서, 제1 밸브(17)(전환 밸브)는 제1 밸브(17)가 제2 유로(222)를 개폐할 수 있도록 제2 유로(222) 내에 배치된다. 제2 밸브(18)(불용 배기문 밸브)는 제2 밸브(18)가 제3 유로(223)를 개폐할 수 있도록 제3 유로(223) 내에 배치된다.

본 실시예에서도, 제1 실시예의 것들과 유사한 장점들이 성취될 수 있다.

(제3 실시예)

도 12b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 밸브 구동 장치를 도시한다. 제3 실시예에서, 밸브 구동 장치(1)의 구조는 제1 실시예의 구조와 유사하다. 그러나, 밸브 구동 장치(1)가 설치되는 과급기의 구조는 제1 실시예와는 상이하다.

제3 실시예에서, 과급기(23)는 제1 유로(231), 제2 유로(232), 제3 유로(233) 및 제4 유로(234)를 포함한다. 제1 유로(231)는 엔진(2)과 제1 스크롤(141) 사이를 연결한다. 제2 유로(232)는 제1 유로(231)와 제2 스크롤(142) 사이를 연결한다. 제3 유로(233)는 터빈(13)을 바이패스하면서 제2 유로(232)와 배기 배출물 정화기(9) 사이를 연결한다. 제4 유로(234)는 터빈(13)을 바이패스하면서 제1 유로(231)와 제3 유로(233) 사이를 연결한다. 여기서, 제1 유로(231) 및 제2 유로(232)는 본 발명의 배기 유로로서 기능한다. 더욱이, 제3 유로(233) 및 제4 유로(234)는 본 발명의 바이패스 유로로서 기능한다.

본 실시예에서, 제1 밸브(17)(전환 밸브)는 제1 밸브(17)가 제2 유로(232)를 개폐할 수 있도록 제2 유로(232) 내에 배치된다. 제2 밸브(18)(불용 배기문 밸브)는 제2 밸브(18)가 제3 유로(233) 및 제4 유로(234)를 개폐할 수 있도록 제3 유로(233)와 제4 유로(234) 사이의 연결부에 배치된다.

본 실시예에서도, 제1 실시예의 것들과 유사한 장점이 성취될 수 있다.

(제4 실시예)

도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 밸브 구동 장치를 도시한다. 제4 실시예에서, 밸브 구동 장치(1)의 구조는 제1 실시예의 구조와 유사하다. 그러나, 제4 실시예의 밸브 구동 장치가 적용되는 주 장치는 제1 실시예의 장치와는 상이하다.

제4 실시예에서, 밸브 구동 장치(1)는 흡입 공기를 엔진(2)에 과급하는 과급기(24)에 설치된다. 과급기(24)는 제1 압축기(251), 제2 압축기(252), 제1 터빈(261), 제2 터빈(262), 제1 샤프트(263), 제2 샤프트(264), 제1 밸브(17) 및 제2 밸브(18)를 포함한다.

제1 압축기(251) 및 제2 압축기(252)는 흡입 공기를 엔진(2)으로 안내하는 흡기 통로(6) 내에 배치된다.

제1 터빈(261) 및 제2 터빈(262)은 엔진(2)으로부터 배출된 배기 가스를 인도하는 배기 통로(10) 내에 배치된다. 제1 터빈(261)은 제1 샤프트(263)를 통해 제1 압축기(251)에 연결된다. 이 방식으로, 제1 터빈(261)은 배기 가스가 제1 터빈(261)에 공급될 때 제1 압축기(251)를 회전시켜 배기 가스를 회전시킬 수 있다. 여기서, 제1 터빈(261)은 예를 들어 저속(소유량) 터빈으로서 사용된다.

더욱이, 제2 터빈(262)은 제2 샤프트(264)를 통해 제2 압축기(252)에 연결된다. 이 방식으로, 제2 터빈(262)은 배기 가스가 제2 터빈(262)에 공급될 때 제2 압축기(252)를 회전시켜 배기 가스를 회전시킬 수 있다. 여기서, 제2 터빈(262)은 예를 들어 고속(대유량) 터빈으로서 사용된다.

본 실시예에서, 제1 배기 유로(271) 및 제2 배기 유로(272)는 배기 통로(10) 내에 형성된다. 제1 배기 유로(271)는 엔진(2)으로부터 제1 터빈(261)으로 배기 가스를 안내한다. 제2 배기 유로(272)는 엔진(2)으로부터 제2 터빈(262)으로 배기 가스를 안내한다. 여기서, 제2 터빈(262)으로부터 대향하는 제2 배기 유로(272)의 대향 단부가 제1 배기 유로(271)에 연결된다.

더욱이, 바이패스 유로(273)는 배기 통로(10) 내에서, 바이패스 유로(273)가 제1 터빈(261)과 제2 터빈(262)을 바이패스하면서, 내연기관(2)에 위치되어 있는 제1 터빈(261) 및 제2 터빈(262)의 일측(상류측)과 내연기관(2)으로부터 대향하는 제1 터빈(261) 및 제2 터빈(262)의 대향측(하류측) 사이를 연결한다.

제1 밸브(17)는 제1 밸브(17)가 제1 밸브 샤프트(173)의 축 둘레의 제1 밸브(17)의 회전시에 제2 배기 유로(272)를 개폐할 수 있도록 제2 배기 유로(272) 내에 배치된다. 제2 밸브(18)는 제2 밸브(18)가 제2 밸브 샤프트(183)의 축 둘레로 제2 밸브(18)의 회전시에 바이패스 유로(273)를 개폐할 수 있도록 바이패스 유로(273) 내에 배치된다.

제1 밸브(17)의 밸브 폐쇄 상태에서, 배기 가스는 제1 배기 유로(271)를 통해 제1 터빈(261)으로 안내되어 제1 터빈(261)을 회전시킨다. 대조적으로, 제1 밸브(17)의 밸브 개방 상태에, 배기 가스는 제1 배기 유로(271)를 통해 제1 터빈(261)으로 안내되어 제1 터빈(261)을 회전시키고, 또한 제2 배기 유로(272)를 통해 제2 터빈(262)으로 안내되어 제2 터빈(262)을 회전시킨다. 전술된 바와 같이, 제1 밸브(17)는 전환 밸브로서 기능하고, 2개의 터빈[제1 터빈(261) 및 제2 터빈(262)]에 공급된 배기 가스의 양을 제어할 수 있다. 즉, 본 실시예에서, 과급기(22)는 2단 과급기이다.

제2 밸브(18)가 밸브 개방 상태에 있을 때, 배기 통로(10) 내의 배기 가스의 부분은 바이패스 유로(273)를 통해 인도된다. 따라서, 제1 터빈(261)의 회전 속도 및 제2 터빈(262)의 회전 속도는 과급 압력의 감소를 유발하도록 감소된다. 이 방식으로, 과급 압력의 과도한 증가를 제한하는 것이 가능하다. 전술된 바와 같이, 제2 밸브(18)는 불용 배기문 밸브로서 기능하고, 제1 터빈(261) 및 제2 터빈(262)을 바이패스하는 배기 가스의 양을 제어한다.

밸브 구동 장치(1)는 밸브 구동 장치(1)가 제1 밸브(17)와 제2 밸브(18)를 구동할 수 있는 이러한 방식으로 과급기(24)에 설치된다. 구체적으로, 본 실시예에서, 밸브 구동 장치(1)는 불용 배기문 밸브를 포함하는 2단 과급기[과급기(24)]에 적용된다. 밸브 구동 장치(1)는 제1 밸브(17) 및 제2 밸브(불용 배기문 밸브)(18)를 구동하고, 제1 밸브(17)는 2개의 터빈[제1 터빈(261) 및 제2 터빈(262)]에 공급된 배기 가스의 양을 제어하고, 제2 밸브(18)(불용 배기문 밸브)는 터빈[제1 터빈(261) 및 제2 터빈(262)]을 바이패스하는 배기 가스의 양을 제어한다.

본 실시예의 액추에이터(30), 제1 구동 레버(40), 제2 구동 레버(50), 제1 밸브 레버(61), 제2 밸브 레버(62), 제1 봉(65), 제2 봉(66), 제1 미리 정해진 형상부(71), 제2 미리 정해진 형상부(72) 및 스프링(81)은 제1 실시예의 것들과 동일하다. 따라서, 제1 밸브(17)(전환 밸브)는 스프링(81)의 압박력에 의해 제2 밸브(18)(불용 배기문 밸브)의 완전 폐쇄 상태를 유지하면서 액추에이터(30)에 의해 미리 정해진 범위 내에서 구동될 수 있다. 그 결과, 제1 실시예의 것들과 유사한 장점이 제4 실시예에서 성취될 수 있다.

이제, 상기 실시예들의 수정예들이 설명될 것이다.

상기 실시예들의 일 수정예에서, 제1 밸브는 터빈에 공급된 배기 가스의 양을 제어하는 가변 노즐로서, 즉 가변 용량 과급기의 가변 노즐로서 사용될 수도 있다. 이러한 경우에, 제1 밸브(가변 노들)는 압박 장치의 압박력에 의해 제2 밸브(불용 배기문 밸브)의 완전 폐쇄 상태를 유지하면서 액추에이터에 의해 미리 정해진 범위 내에서 구동될 수 있다.

압박 장치는 금속 코일 스프링에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 실시예들의 다른 수정예에서, 압박 장치는 금속 코일 스프링의 재료와는 상이한 재료로 제조되고 금속 코일 스프링의 형상과는 상이한 형상을 갖는 탄성 부재로 제조될 수도 있다.

상기 실시예들의 다른 수정예에서, 제1 구동 레버의 회전 범위는 제1 직선과 제2 직선이 공통 직선을 따라 서로 중첩하는 회전 위치를 포함하지 않을 수도 있다.

더욱이, 상기 실시예들의 다른 수정예에서, 제2 구동 레버 및 제2 밸브 레버는 제2 미리 정해진 거리가 제4 미리 정해진 거리 이상이도록 형성될 수도 있다.

더욱이, 상기 실시예들의 다른 수정예에서, 제1 구동 레버 및 제1 밸브 레버는 제1 미리 정해진 거리가 제3 미리 정해진 거리보다 작도록 형성될 수도 있다. 이러한 경우에, 출력 샤프트(제1 구동 레버)의 토크는 증폭될 수 있고 제1 밸브 레버(제1 밸브)에 전달될 수 있다. 더욱이, 제1 구동 레버 및 제1 밸브 레버는 제1 미리 정해진 거리가 제3 미리 정해진 거리보다 크도록 형성될 수도 있다.

더욱이, 상기 실시예들의 다른 수정예에서, 제2 구동 레버, 제2 봉 및 제2 밸브 레버는 완전 폐쇄 상태에서 제2 밸브의 배치시에 이하의 조건, 즉 제3 직선과 제4 직선 사이의 각도가 둔각인 조건, 제5 직선과 제4 직선 사이의 각도가 직각인 조건의 모두를 만족시키도록 배열될 수도 있다. 이러한 경우에도, 출력 샤프트(제2 구동 레버)의 토크는 증폭될 수 있고, 제2 밸브 레버(제2 밸브)에 전달될 수 있다. 더욱이, 제2 구동 레버, 제2 봉 및 제2 밸브 레버는 완전 폐쇄 상태에서 제2 밸브의 배치시에 이하의 조건, 즉 제3 직선과 제4 직선 사이의 각도가 직각인 조건을 만족시키도록 배열될 수도 있다. 게다가, 제2 구동 레버, 제2 봉 및 제2 밸브 레버는 완전 폐쇄 상태에서 제2 밸브의 배치시에 이하의 조건, 즉 제5 직선과 제4 직선 사이의 각도가 예각 또는 둔각인 조건을 만족시키도록 배열될 수도 있다.

더욱이, 상기 실시예들의 다른 수정예에서, 제1 구동 레버, 제1 봉 및 제1 밸브 레버는 완전 폐쇄 상태에서 제1 밸브의 배치시에 이하의 조건, 즉 제1 직선과 제2 직선 사이의 각도가 예각 또는 둔각인 조건, 제6 직선과 제2 직선 사이의 각도가 직각인 조건의 모두를 만족시키도록 배열될 수도 있다. 이러한 경우에, 출력 샤프트(제1 구동 레버)의 토크는 증폭될 수 있고, 제1 밸브 레버(제1 밸브)에 효율적으로 전달될 수 있다. 더욱이, 제1 구동 레버, 제1 봉 및 제1 밸브 레버는 완전 폐쇄 상태에서 제1 밸브의 배치시에 이하의 조건, 즉 제6 직선과 제2 직선 사이의 각도가 예각 또는 둔각인 조건을 만족시키도록 배열될 수도 있다.

또한, 상기 실시예들의 다른 수정예에서, 간극 형성부는 제1 미리 정해진 형상부 내에 형성될 수도 있다. 더욱이, 밸브 구동 장치는 간극 형성부를 갖지 않을 수도 있다. 이러한 경우에, 제1 미리 정해진 형상부 및 제2 미리 정해진 형상부는 서로 접촉할 수 있고, 제1 미리 정해진 형상부와 제2 미리 정해진 형상부 사이의 간극은 조정될 수 없다. 그러나, 제1 밸브는 액추에이터에 의해 미리 정해진 범위 내에서 구동될 수 있고, 반면 제2 밸브는 압박 장치의 압박력으로 완전 폐쇄 상태로 유지된다.

또한, 상기 실시예들의 다른 수정예에서, 제2 미리 정해진 형상부는 제2 구동 레버를 형성하는 부재를 굽힘으로써 형성될 수도 있다. 더욱이, 제1 미리 정해진 형상부 및 제2 미리 정해진 형상부의 각각은 제1 구동 레버 또는 제2 구동 레버를 형성하는 부재를 굽힘으로써(프레스 성형 프로세스) 형성되지 않을 수도 있다. 예를 들어, 제1 미리 정해진 형상부 및 제2 미리 정해진 형상부는 절삭 프로세스 또는 금속 주조 프로세스를 통해 형성될 수도 있다.

더욱이, 상기 실시예들의 다른 수정예에서, 액추에이터는 출력 샤프트에 연결되는 기어 부재를 갖지 않을 수도 있다. 즉, 출력 샤프트 및 모터는 서로 직접 연결될 수도 있다. 더욱이, 액추에이터는 액추에이터의 출력 샤프트가 출력 샤프트의 축 둘레로 회전되는 한, 전기 액추에이터에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 액추에이터는 공압 압력, 유압 압력 또는 임의의 다른 구동력에 의해 구동되는 액추에이터일 수도 있다.

전술된 바와 같이, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니고, 상기 실시예들은 본 발명의 사상 및 범주 내에서 수정될 수도 있다.

Claims

제1 밸브 샤프트(173)의 축 둘레로 회전 가능한 제1 밸브(17)와, 제2 밸브 샤프트(183)의 축 둘레로 회전 가능한 제2 밸브(18)를 포함하는 과급기(3, 22, 23, 24)에 설치되고, 제1 밸브(17) 및 제2 밸브(18)를 구동하도록 구성된 밸브 구동 장치이며,
출력 샤프트(37)의 축 둘레로 회전 가능한 출력 샤프트(37)를 포함하는 액추에이터(30)와,
상기 출력 샤프트(37)와 일체로 회전 가능한 제1 구동 레버 샤프트(43)를 포함하는 제1 구동 레버(40)로서, 상기 제1 구동 레버 샤프트(43)의 축은 출력 샤프트(37)의 축에 평행하고 제1 미리 정해진 거리(D1)만큼 출력 샤프트(37)의 축으로부터 이격된 위치에 배치되는, 제1 구동 레버(40)와,
상기 출력 샤프트(37)에 대해 회전 가능한 제2 구동 레버 샤프트(53)를 포함하는 제2 구동 레버(50)로서, 상기 제2 구동 레버 샤프트(53)의 축은 출력 샤프트(37)의 축에 평행하고 제2 미리 정해진 거리(D2)만큼 출력 샤프트(37)의 축으로부터 이격된 위치에 배치되는, 제2 구동 레버(50)와,
제1 밸브 샤프트(173)와 일체로 회전 가능한 제1 밸브 레버 샤프트(612)를 포함하는 제1 밸브 레버(61)로서, 상기 제1 밸브 레버 샤프트(612)의 축은 제1 밸브 샤프트(173)의 축에 평행하고 제3 미리 정해진 거리(D3)만큼 제1 밸브 샤프트(173)의 축으로부터 이격된 위치에 배치되는, 제1 밸브 레버(61)와,
제2 밸브 샤프트(183)와 일체로 회전 가능한 제2 밸브 레버 샤프트(622)를 포함하는 제2 밸브 레버(62)로서, 상기 제2 밸브 레버 샤프트(622)의 축은 제2 밸브 샤프트(183)의 축에 평행하고 제4 미리 정해진 거리(D4)만큼 제2 밸브 샤프트(183)의 축으로부터 이격된 위치에 배치되는, 제2 밸브 레버(62)와,
제1 봉(65)의 일 단부에서 제1 구동 레버 샤프트(43)에 회전 가능하게 연결되고 제1 봉(65)의 일 단부로부터 대향하는 제1 봉(65)의 다른 단부에서 제1 밸브 레버 샤프트(612)에 회전 가능하게 연결되는 제1 봉(65)과,
제2 봉(66)의 일 단부에서 제2 구동 레버 샤프트(53)에 회전 가능하게 연결되고 제2 봉(66)의 일 단부로부터 대향하는 제2 봉(66)의 다른 단부에서 제2 밸브 레버 샤프트(622)에 회전 가능하게 연결되는 제2 봉(66)과,
미리 정해진 거리만큼 출력 샤프트(37)의 축으로부터 이격된 제1 구동 레버(40)의 대응 위치에 형성되는 제1 미리 정해진 형상부(71)와,
상기 제2 구동 레버(50) 내에 형성되고, 제1 미리 정해진 형상부(71)와 접촉 가능한 제2 미리 정해진 형상부(72)와,
상기 액추에이터(30)와 제2 구동 레버(50) 사이에 배치되고, 제2 밸브(18)의 폐쇄 방향 및 제1 미리 정해진 형상부(71)를 향한 제2 미리 정해진 형상부(72)의 접근 방향에 일치하는 미리 정해진 방향으로 제2 구동 레버(50)를 압박하는 압박 장치(81)를 포함하는, 밸브 구동 장치.
제1항에 있어서,
상기 밸브 구동 장치는 과급기(3, 22, 23)에 설치되고, 상기 과급기는,
흡입 공기를 내연기관(2)에 안내하는 흡기 통로(6) 내에 설치된 압축기(11),
상기 내연기관(2)으로부터 배출된 배기 가스를 인도하는 배기 통로(10) 내에 설치된 터빈(13)으로서, 상기 터빈(13)은 터빈(13)이 터빈(13)으로의 배기 가스의 공급시에 회전될 때 압축기(11)를 회전시키는, 터빈(13),
상기 내연기관(2)으로부터 터빈(13)으로 배기 가스를 안내하는 배기 유로(142, 143, 144, 146, 221, 222, 231, 232) 내에 설치된 제1 밸브(17)로서, 상기 제1 밸브(17)는 제1 밸브 샤프트(173)의 축 둘레의 제1 밸브(17)의 회전을 통해 배기 유로(142, 143, 144, 146, 221, 222, 231, 232)를 개방 또는 폐쇄하는, 제1 밸브(17), 및
상기 배기 통로(10) 내에서, 바이패스 유로(145, 147, 223, 233, 234)가 터빈(13)을 바이패스하면서, 내연기관(2)이 위치되는 터빈(13)의 일측과 내연기관(2)으로부터 대향하는 터빈(13)의 대향측 사이를 연결하는 바이패스 유로(145, 147, 223, 233, 234) 내에 설치된 제2 밸브(18)로서, 상기 제2 밸브(18)는 제2 밸브 샤프트(183)의 축 둘레의 제2 밸브(18)의 회전을 통해 바이패스 유로(145, 147, 223, 233, 234)를 개방 또는 폐쇄하는, 제2 밸브(18)를 포함하고,
상기 밸브 구동 장치는 제1 밸브(17) 및 제2 밸브(18)를 개방 또는 폐쇄하는, 밸브 구동 장치.
제1항에 있어서,
상기 밸브 구동 장치는 과급기(3, 22, 23)에 설치되고, 상기 과급기는
흡입 공기를 내연기관(2)에 안내하는 흡기 통로(6) 내에 설치된 제1 압축기(251) 및 제2 압축기(252),
상기 내연기관(2)으로부터 배출된 배기 가스를 인도하는 배기 통로(10) 내에 설치된 제1 터빈(261)으로서, 상기 제1 터빈(261)은 제1 터빈(261)이 제1 터빈(261)으로의 배기 가스의 공급시에 회전될 때 제1 압축기(251)를 회전시키는, 제1 터빈(261),
상기 배기 통로(10) 내에 설치된 제2 터빈(262)으로서, 상기 제2 터빈(262)은 제2 터빈(262)이 제2 터빈(262)으로의 배기 가스의 공급시에 회전될 때 제2 압축기(252)를 회전시키는, 제2 터빈(262),
상기 내연기관(2)으로부터 제1 터빈(261)으로 배기 가스를 안내하는 제1 배기 유로(271) 및 내연기관(2)으로부터 제2 터빈(262)으로 배기 가스를 안내하는 제2 배기 유로(272) 중 하나 내에 설치된 제1 밸브(17)로서, 상기 제1 밸브(17)는 제1 밸브 샤프트(173)의 축 둘레의 제1 밸브(17)의 회전을 통해 제1 배기 유로(271) 및 제2 배기 유로(272) 중 하나를 개방 또는 폐쇄하는, 제1 밸브(17), 및
상기 배기 통로(10) 내에서, 바이패스 유로(273)가 제1 터빈(261) 및 제2 터빈(262)을 바이패스하면서, 내연기관(2)이 위치되는 제1 터빈(261) 및 제2 터빈(262)의 일측과 내연기관(2)으로부터 대향하는 제1 터빈(261) 및 제2 터빈(262)의 대향측 사이를 연결하는 바이패스 유로(273) 내에 설치된 제2 밸브(18)로서, 상기 제2 밸브(18)는 제2 밸브 샤프트(183)의 축 둘레의 제2 밸브(18)의 회전을 통해 바이패스 유로(273)를 개방 또는 폐쇄하는, 제2 밸브(18)를 포함하고,
상기 밸브 구동 장치는 제1 밸브(17) 및 제2 밸브(18)를 개방 또는 폐쇄하는, 밸브 구동 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 압박 장치(81)는 미리 정해진 탄성 계수를 갖는 탄성 부재로 제조되고,
상기 압박 장치(81)의 일 단부는 액추에이터(30)와 결합되고,
상기 압박 장치(81)의 일 단부로부터 대향하는 압박 장치(81)의 다른 단부가 제2 구동 레버(50)와 결합되는, 밸브 구동 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 구동 레버(40)의 회전 가능 범위는 출력 샤프트(37)의 축 및 제1 구동 레버 샤프트(43)의 축에 수직인 제1 직선(L1)과 제1 구동 레버 샤프트(43)의 축 및 제1 밸브 레버 샤프트(612)의 축에 수직인 제2 직선(L2)이 공통 직선을 따라 서로 중첩하는 미리 정해진 회전 위치를 포함하는, 밸브 구동 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 구동 레버(50) 및 제2 밸브 레버(62)는 제2 미리 정해진 거리(D2)가 제4 미리 정해진 거리(D4)보다 작도록 구성되는, 밸브 구동 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 구동 레버(40) 및 제1 밸브 레버(61)는 제1 미리 정해진 거리(D1)가 제3 미리 정해진 거리(D3)보다 작도록 구성되는, 밸브 구동 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 구동 레버(50), 제2 봉(66) 및 제2 밸브 레버(62)는 완전 폐쇄 상태에서 제2 밸브(18)의 배치시에 이하의 조건들, 즉
상기 출력 샤프트(37)의 축 및 제2 구동 레버 샤프트(53)의 축에 수직인 제3 직선(L3)과 제2 구동 레버 샤프트(53)의 축 및 제2 밸브 레버 샤프트(622)의 축에 수직인 제4 직선(L4) 사이의 각도가 예각 또는 둔각인 조건, 및
상기 제2 밸브 레버 샤프트(622)의 축 및 제2 밸브 샤프트(183)의 축에 수직인 제5 직선(L5)과 제4 직선(L4) 사이의 각도가 직각인 조건의 모두를 만족시키도록 배열되는, 밸브 구동 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 구동 레버(40), 제1 봉(65) 및 제1 밸브 레버(61)는 완전 폐쇄 상태에서 제1 밸브(17)의 배치시에 이하의 조건들, 즉
제1 직선(L1)과 제2 직선(L2) 사이의 각도가 예각 또는 둔각인 조건, 및
상기 제1 레버 샤프트(612)의 축 및 제1 밸브 샤프트(173)의 축에 수직인 제6 직선(L6)과 제2 직선(L2) 사이의 각도가 직각인 조건의 모두를 만족시키도록 배열되는, 밸브 구동 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 미리 정해진 형상부(71) 및 제2 미리 정해진 형상부(72) 중 하나로부터 제1 미리 정해진 형상부(71) 및 제2 미리 정해진 형상부(72) 중 다른 하나를 향해 형성되어 돌출하고, 간극 형성부(90)가 제1 미리 정해진 형상부(71) 및 제2 미리 정해진 형상부(72) 중 다른 하나에 접촉할 때 제1 미리 정해진 형상부(71)와 제2 미리 정해진 형상부(72) 사이에 미리 정해진 간극을 형성하는 간극 형성부(90)를 더 포함하고, 제1 미리 정해진 형상부(71) 및 제2 미리 정해진 형상부(72) 중 하나로부터 간극 형성부(90)의 돌출량은 가변적인, 밸브 구동 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 구동 레버(40) 및 제2 구동 레버(50)는 출력 샤프트(37)의 축방향에서 차례로 배치되고,
상기 제1 미리 정해진 형상부(71) 및 제2 미리 정해진 형상부(72) 중 적어도 하나는 제1 구동 레버(40) 및 제2 구동 레버(50) 중 하나를 형성하는 부재를 굽힘으로써 형성되는, 밸브 구동 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액추에이터(30)는
출력 샤프트(37)에 연결된 기어 부재(36), 및
기어 부재(36)를 통해 출력 샤프트(37)에 구동력을 출력하는 전기 모터(34)를 포함하는, 밸브 구동 장치.
과급기이며,
흡입 공기를 내연기관(2)에 안내하는 흡기 통로(6) 내에 설치된 압축기(11)와,
상기 내연기관(2)으로부터 배출된 배기 가스를 인도하는 배기 통로(10) 내에 설치된 터빈(13)으로서, 상기 터빈(13)은 터빈(13)이 터빈(13)으로의 배기 가스의 공급시에 회전될 때 압축기(11)를 회전시키는, 터빈(13)과,
상기 내연기관(2)으로부터 터빈(13)으로 배기 가스를 안내하는 배기 유로(142, 143, 144, 146, 221, 222, 231, 232) 내에 설치된 제1 밸브(17)로서, 상기 제1 밸브(17)는 제1 밸브 샤프트(173)의 축 둘레의 제1 밸브(17)의 회전을 통해 배기 유로(142, 143, 144, 146, 221, 222, 231, 232)를 개방 또는 폐쇄하는, 제1 밸브(17), 및
상기 배기 통로(10) 내에서, 바이패스 유로(145, 147, 223, 233, 234)가 터빈(13)을 바이패스하면서, 내연기관(2)이 위치되는 터빈(13)의 일측과 내연기관(2)으로부터 대향하는 터빈(13)의 대향측 사이를 연결하는 바이패스 유로(145, 147, 223, 233, 234) 내에 설치된 제2 밸브(18)로서, 상기 제2 밸브(18)는 제2 밸브 샤프트(183)의 축 둘레의 제2 밸브(18)의 회전을 통해 바이패스 유로(145, 147, 223, 233, 234)를 개방 또는 폐쇄하는, 제2 밸브(18)와,
제1항의 밸브 구동 장치(1)로서, 제1 밸브 레버(61)는 제1 밸브(17)를 구동하도록 제1 밸브 샤프트(173)와 일체로 회전 가능하고, 제2 밸브 레버(62)는 제2 밸브(18)를 구동하도록 제2 밸브 샤프트(183)와 일체로 회전 가능한, 밸브 구동 장치(1)를 포함하는, 과급기.
과급기이며,
흡입 공기를 내연기관(2)에 안내하는 흡기 통로(6) 내에 설치된 제1 압축기(251) 및 제2 압축기(252)와,
상기 내연기관(2)으로부터 배출된 배기 가스를 인도하는 배기 통로(10) 내에 설치된 제1 터빈(261)으로서, 상기 제1 터빈(261)은 제1 터빈(261)이 제1 터빈(261)으로의 배기 가스의 공급시에 회전될 때 제1 압축기(251)를 회전시키는, 제1 터빈(261)과,
상기 배기 통로(10) 내에 설치된 제2 터빈(262)으로서, 상기 제2 터빈(262)은 제2 터빈(262)이 제2 터빈(262)으로의 배기 가스의 공급시에 회전될 때 제2 압축기(252)를 회전시키는, 제2 터빈(262),
상기 내연기관(2)으로부터 제1 터빈(261)으로 배기 가스를 안내하는 제1 배기 유로(271) 및 내연기관(2)으로부터 제2 터빈(262)으로 배기 가스를 안내하는 제2 배기 유로(272) 중 하나 내에 설치된 제1 밸브(17)로서, 상기 제1 밸브(17)는 제1 밸브 샤프트(173)의 축 둘레의 제1 밸브(17)의 회전을 통해 제1 배기 유로(271) 및 제2 배기 유로(272) 중 하나를 개방 또는 폐쇄하는, 제1 밸브(17)와,
상기 배기 통로(10) 내에서, 바이패스 유로(273)가 제1 터빈(261) 및 제2 터빈(262)을 바이패스하면서, 내연기관(2)이 위치되는 제1 터빈(261) 및 제2 터빈(262)의 일측과 내연기관(2)으로부터 대향하는 제1 터빈(261) 및 제2 터빈(262)의 대향측 사이를 연결하는 바이패스 유로(273) 내에 설치된 제2 밸브(18)로서, 상기 제2 밸브(18)는 제2 밸브 샤프트(183)의 축 둘레의 제2 밸브(18)의 회전을 통해 바이패스 유로(273)를 개방 또는 폐쇄하는, 제2 밸브(18)와,
제1항의 밸브 구동 장치(1)로서, 제1 밸브 레버(61)는 제1 밸브(17)를 구동하도록 제1 밸브 샤프트(173)와 일체로 회전 가능하고, 제2 밸브 레버(62)는 제2 밸브(18)를 구동하도록 제2 밸브 샤프트(183)와 일체로 회전 가능한, 과급기.