KR101519904B1 - 자동차용 이지알밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차용 이지알밸브에 관한 것으로서, 하단부에 연소실로 배기가스가 유입되도록 하는 흡기구(7a)가 마련된 밸브본체(7); 상기 밸브본체(7) 내부에 배치되고 모터(5)의 구동기어(5a)와 치합되어 축 회전되는 회전기어(10); 상기 회전기어(10)와 나사 결합되어 상하 승강되고 하단부에 밸브본체(7)의 흡기구(7a)를 개폐시키는 밸브판(22)이 마련된 샤프트(20); 상기 회전기어(10)와 결합되어 이 회전기어(10)가 원상태로 복귀되도록 탄성 지지하는 스프링(30); 및 상기 스프링(30)의 외부를 덮어씌우고 중앙에 상기 샤프트(20)가 상방으로 관통되도록 한 상태에서 샤프트(20)를 감싸는 연장관체(42)가 마련된 스프링커버(40)를 포함하여 구성되는 자동차용 이지알밸브에 있어서, 상기 샤프트(20)가 흡기구(7a) 개방을 위해 일정길이 하강되었을 때 그 회전이 정지되도록 하는 회전정지부재(50)가 더 구비된 것을 특징으로 한다. 따라서, 샤프트와 회전기어 간의 과잉 회전 작동에 인한 양자의 손상을 미연에 방지할 수 있도록 하여 부품의 수명을 연장시킬 수 있게 되고, 또한, 밸브판의 개방량을 정확하게 단속하여 배기가스의 흡입이 원활하게 이루어지도록 하여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 되는 등의 효과를 얻는다.
자동차용 이지알밸브, 회전기어, 샤프트, 밸브판, 회전정지부재

Description

자동차용 이지알밸브{Exhaust gas recirculation valve for vehicles}
본 발명은 자동차용 이지알밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 샤프트의 상단에 결합하여 샤프트가 해당 위치로 하강하고 나면 스프링커버의 연장관체에 걸려 샤프트의 하강이 정지되도록 하는 동시에 회전기어의 회전이 정지되도록 하는 회전정지부재를 마련함으로써, 샤프트와 회전기어 간의 과잉 회전 작동에 인한 양자의 손상을 미연에 방지할 수 있도록 함은 물론 밸브판의 개방량을 정확하게 단속하여 배기가스의 흡입이 원활하게 이루어지도록 하는 자동차용 이지알밸브에 관한 것이다.
일반적으로 내연기관용 배기가스 재순환장치(EGR : exhaust gas recirculation)라 함은 친환경적인 엔진을 지향하는 다양한 배기가스 저감 기술 중에 질소산화물(NOX)을 효과적으로 제어할 수 있도록 하는 장치를 말한다.
자동차용 엔진에 대한 연구는 사회적 현상과 더불어 발전하여 최근에는 연비, 환경, 안전의 3축이 고르게 발전하고 있는데, 이 중 전 세계적으로 환경에 관심이 높아지면서 대기오염에 대한 개선방안이 논의되기 시작하였고 자동차의 배기 가스에 대한 규제가 본격적으로 실시되고 있다.
이에 대해, 이지알(EGR)장치는 질소산화물의 저감을 위한 가장 효과적인 방법 중의 하나로서, 이는 배기가스의 이산화탄소 등과 같은 불활성 가스가 흡기의 일부와 치환되어 혼입됨으로써 혼합기의 열용량이 증대되어 실린더 내 연소가스의 온도상승을 억제하며, 또한 공기 과잉율을 낮추어 서멀(thermal) 질소산화물 생성을 억제함으로써 전체 질소산화물의 발생량을 줄이도록 하는 원리이다.
또한, 흡기의 일부가 산소농도가 낮은 배기가스로 치환되면서 연소실 내 산소가 감소하기 때문에 질소산화물 생성이 억제되어, 결과적으로 이지알 장치는 촉매장치에서 질소산화물 환원반응의 부하를 대폭 줄여주는 역할을 하게 된다.
그리고, 디젤엔진의 이지알에 의한 질소산화물 저감 효과는 휘발유 엔진과는 차이가 있다. 휘발유 엔진에서는 이지알 가스가 연료혼합기와 균일하게 혼합되기 때문에 연소화염을 효율적으로 냉각시키는 반면, 디젤엔진의 경우는 연료혼합기가 공간적으로 매우 불균일하기 때문에 이지알 가스가 연소화염을 냉각시키는데 공간적으로 제약이 있다.
따라서, 디젤엔진에서 이지알에 의한 질소산화물 저감 메카니즘은, 휘발유 엔진처럼 이지알 가스가 연소온도를 낮춘다는 설명보다는 연소공기의 산소농도를 저감시킴으로써 질소산화물이 저감된다는 이론이 강하게 제시되어 있으며 이들의 규명에 대한 연구가 계속되고 있다.
한편, 일례로 종래 기술의 내연기관용 배기가스 재순환장치에 적용되는 이지알밸브에 대해 개략적으로 살펴보면, 중앙 관통공 내주면에 나사산이 형성되고 모 터의 구동기어와 치합되어 축 회전되는 회전기어와, 이 회전기어의 관통공을 관통하여 나사 결합되도록 외주면에 나사산이 형성되고 하단부에 밸브본체의 흡기구를 개폐시키는 밸브판이 마련된 샤프트와, 상기 회전기어와 결합되어 이 회전기어가 원상태로 복귀되도록 탄성 지지하는 스프링 및 이 스프링의 외부를 덮어씌우고 중앙에 상기 샤프트가 상방으로 관통되도록 한 상태에서 샤프트를 감싸는 연장관체가 마련된 스프링커버를 포함하여 구성된다.
이러한 구성에 따른 종래 기술의 이지알밸브는 밸브판을 개방시키기 위해 모터의 구동기어가 회전하여 밸브본체 내의 회전기어를 축 회전시키면 이와 연동하여 이 회전기어와 나사 결합되어 있는 샤프트가 하강되어 흡기구를 개방시키도록 하는 구조로 되어 있다.
그러나, 위와 같은 종래 기술의 자동차용 이지알밸브는 회전기어의 축 회전에 따라 상대적으로 승강되는 샤프트의 승강범위를 제한하기 위한 별도의 스톱퍼가 마련되어 있지 않고 이들의 서로 간에 나사 결합이 벗어나면 샤프트의 승강이 정지되도록 하는 구조로 되어 있기 때문에, 나사 결합이 벗어나는 위치에서 양자 간에 손상(예를 들어, 회전기어의 나사산과 샤프트의 외주면 간의 마찰)이 발생됨은 피할 수 없게 되고, 또한, 이러한 구조에 의해 밸브판의 개방 정도를 정확하게 제어할 수 없게 되어 흡기구를 통한 배기가스의 흡입량이 일정하지 못하게 되는 등의 문제점을 갖고 있었다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 샤프트의 상단에 결합하여 샤프트가 해당 위치로 하강하고 나면 스프링커버의 연장관체에 걸려 샤프트의 하강이 정지되도록 하는 동시에 회전기어의 회전이 정지되도록 하는 회전정지부재를 마련함으로써, 샤프트와 회전기어 간의 과잉 회전 작동에 인한 양자의 손상을 미연에 방지할 수 있도록 하여 부품의 수명을 연장시킬 수 있게 되고, 또한, 밸브판의 개방량을 정확하게 단속하여 배기가스의 흡입이 원활하게 이루어지도록 하여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 되는 자동차용 이지알밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명의 자동차용 이지알밸브는 하단부에 연소실로 배기가스가 유입되도록 하는 흡기구가 마련된 밸브본체; 상기 밸브본체 내부에 배치되고 모터의 구동기어와 치합되어 축 회전되는 회전기어; 상기 회전기어와 나사 결합되어 이 회전기어의 정, 역회전에 따라 상하 승강되고 하단부에 밸브본체의 흡기구를 개폐시키는 밸브판이 마련된 샤프트; 상기 회전기어와 결합되어 이 회전기어가 원상태로 복귀되도록 탄성 지지하는 스프링; 및 상기 스프링의 외부를 덮어씌우고 중앙에 상기 샤프트가 상방으로 관통되도록 한 상태에서 샤프트를 감싸는 연장관체가 마련된 스프링커버를 포함하여 구성되는 자동차용 이지알밸브에 있어서, 상기 샤프트가 흡기구 개방을 위해 일정길이 하강되었을 때 그 회전이 정지되도록 하는 회전정지부재가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 자동차용 이지알밸브에 있어서, 상기 회전정지부재는 샤프트의 상단부에 결합된 상태에서 이 샤프트의 일정길이 하강 후 스프링커버의 연장관체 상단부에 걸려 상기 샤프트의 하강이 정지되도록 하는 구조로 된 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 자동차용 이지알밸브에 있어서, 상기 회전정지부재의 구조는 샤프트의 상단 외주면을 덮어씌워 결합되는 결합관체와, 이 결합관체의 상단부에서 방사상으로 돌출 형성된 걸림돌부가 마련된 구조로 된 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 자동차용 이지알밸브에 있어서, 상기 회전정지부재의 걸림돌부는 결합관체의 상단 외주면 전체에서 방사상으로 연장되는 플랜지 형상으로 된 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 자동차용 이지알밸브에 있어서, 상기 회전정지부재가 승강되는 동안 축 회전되는 것을 방지하기 위해 상기 연장관체의 내주면에 가이드홈이 형성되고, 이에 대응되는 결합관체의 외주면에 상기 가이드홈을 따라 승강되도록 하는 날개부(52a)가 돌출 형성된 것이 바람직하다.
이상에서와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 이지알밸브는 샤프트의 상단에 결합하여 샤프트가 해당 위치로 하강하고 나면 스프링커버의 연장관체에 걸려 샤프트의 하강이 정지되도록 하는 동시에 회전기어의 회전이 정지되도록 하는 회전정지부재를 마련함으로써, 샤프트와 회전기어 간의 과잉 회전 작동에 인한 양자의 손상을 미연에 방지할 수 있도록 하여 부품의 수명을 연장시킬 수 있게 되고, 또한, 밸브판의 개방량을 정확하게 단속하여 배기가스의 흡입이 원활하게 이 루어지도록 하여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 되는 등의 효과를 얻는다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 대해 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 4에서 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 이지알밸브는 밸브본체(7) 내에 배치되고 모터(5)의 구동기어(5a)와 치합되어 축 회전되는 회전기어(10)와, 이 회전기어(10)와 나사 결합되어 승강되는 샤프트(20)와, 상기 회전기어(10)가 원상태로 복귀되도록 탄성 지지하는 스프링(30)과, 이 스프링(30)의 외부를 덮어씌우는 스프링커버(40) 및 상기 샤프트(20)의 회전을 정지시키는 회전정지부재(50)를 포함하는 구성으로 되어 있다.
상기 밸브본체(7)는 하단부에 연소실(미도시)로 배기가스가 유입되도록 하는 흡기구(7a)가 마련된 구조로 되어 있다.
상기 회전기어(10)는 밸브본체(7) 내부에 배치되고 중앙 관통공(12) 내주면에 샤프트(20)의 나사산(20a)과 나사 결합되도록 나사산(12a)이 형성되며 그 외주면에 모터(5)의 구동기어(5a)와 치합되어 축 회전되도록 하는 기어치(14)가 형성된 원판 링 구조로 되어 있다.
상기 샤프트(20)는 회전기어(10)의 관통공(12)을 관통하여 나사 결합되도록 외주면 중앙부에 나사산(20a)이 형성되는 길다란 봉 형상으로, 그 하단부에는 밸브본체(7)의 흡기구(7a)를 개폐시키기 위한 원판 형상의 밸브판(22)이 마련되어 있다.
여기서, 상기 회전기어(10)와 샤프트(20)의 나사 결합에 따른 승강 구조는 일반적인 볼스크류 구조를 적용하여 회전기어(10)의 정, 역회전에 따라 샤프트(20)가 승강되도록 하는 구조로 되어 있다.
상기 스프링(30)은 회전기어(10)와 결합되어 이 회전기어(10)가 원상태로 복귀되도록 탄성 지지하는 것으로서, 즉, 상기 샤프트(20)가 하강되어 밸브본체(7)의 흡기구(7a)가 개방된 상태로 있다가 모터(5)의 전원 차단시 스프링(30)의 반발력에 의해 샤프트(20)가 원상 복귀되면서 흡기구(7a)를 밀폐시킬 수 있도록 회전기어(10)를 원상태로 회전 복귀시키는 기능을 갖는다.
이러한 원상복귀 기능을 부여할 수 있도록 하기 위한 스프링(30)으로는 회전된 상태의 대상물을 원상태로 원활하게 복귀시킬 수 있도록 하는 기능을 갖는 태엽스프링을 적용하는 것이 바람직할 것이다.
상기 스프링커버(40)는 스프링(30)의 상측 외부를 덮어씌우는 커버 형상으로, 그 중앙에는 상기 샤프트(20)가 상방으로 관통되도록 하는 원관 구조의 연장관체(42)가 마련되어 있다.
상기 회전정지부재(50)는 샤프트(20)가 흡기구(7a) 개방을 위해 일정길이 하강되었을 때 그 하강이 정지되도록 하는 것으로서, 즉, 상기 회전정지부재(50)는 샤프트(20)의 상단부에 결합된 상태에서 이 샤프트(20)의 일정길이 하강 후 스프링커버(40)의 연장관체(42) 상단부에 걸려 상기 샤프트(20)의 하강이 정지되도록 하는 구조로 되어 있다.
여기서, 상기 회전정지부재(50)의 구조는 샤프트(20)의 상단 외주면을 덮어 씌워 결합되는 결합관체(52)와, 이 결합관체(52)의 상단부에서 방사상으로 돌출 형성된 걸림돌부(54)가 마련된 구조로서, 이 걸림돌부(54)는 결합관체(52)의 상단 외주면 전체에서 방사상으로 연장되는 플랜지 형상으로 되어 있다.
그리고, 상기 회전정지부재(50)가 승강되는 동안 축 회전되는 것을 방지하기 위해 상기 연장관체(42)의 내주면에 상하 방향으로 길게 형성된 가이드홈(42a)이 형성되고, 이에 대응되는 결합관체(52)의 외주면에 상기 가이드홈(42a)을 따라 승강되도록 하는 날개부(52a)가 돌출 형성되어 있다.
한편, 상기 모터(5)의 정, 역회전 작동 및 전원차단에 의해 밸브판(22)이 개폐되도록 자동 제어하는 별도의 콘트롤러(미도시)가 마련됨은 자명할 것이다.
이러한 구성에 따른 본 발명의 자동차용 이지알밸브는 밸브본체(7)의 흡기구(7a)를 개방시키기 위해 모터(5)의 구동기어(5a)가 회전하여 밸브본체(7) 내의 회전기어(10)를 축 회전시키면 이와 연동해서 이 회전기어(10)의 관통공(12)을 상하로 관통하여 나사 결합되어 있는 샤프트(20)가 하강되어 최종적으로 밸브본체(7)의 흡기구(7a)를 개방시키게 되는 것이다.
이때, 샤프트(20)가 하강 중 해당 지점에 도달하게 되면 이 샤프트(20) 상단부에 결합되어 있는 회전정지부재(50)의 걸림돌부(54)가 스프링커버(40)의 연장관체(42) 상단부에 걸려 샤프트(20)의 하강이 정지되고, 이와 동시에 회전기어(10) 및 구동기어(5a)의 회전도 정지하게 된다.
그리고, 상기 회전기어(10)는 회전된 회전각만큼 스프링(30)에 의해 탄성 지지된 상태가 된다.
이러한 상태에서 개방된 흡기구(7a)를 통해 배기가스가 원활하게 흡입되어 연소실 방향으로 순환하게 되는 것이다.
한편, 이렇게 흡기가 이루어지는 동안 상기 모터(5)에 전원 공급이 차단되면 모터(5)의 구동기어(5a)는 아이들 상태가 되고 이에 따라 이 구동기어(5a)와 맞물려있는 회전기어(10) 역시 아이들 상태가 되며, 여기서 이 회전기어(10)는 스프링(30)의 반발력에 의해 원상 복귀되고 샤프트(20)도 연동되면서 결과적으로 흡기구(7a)로 밸브판(22)이 밀폐되면서 흡기가 차단된다.
이렇게, 콘트롤러를 통해 상기 모터(5)를 정, 역회전 작동시키거나 또는 전원을 차단하여 선택적으로 밸브판(22)이 개폐되도록 할 수 있을 것이다.
이상에서와 같이, 본 발명은 상기의 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 이러한 실시예를 종래의 공지 기술과 단순히 조합 적용한 실시예는 물론 본 발명의 특허청구범위와 상세한 설명에서 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 용이하게 변형하여 이용할 수 있는 기술들은 본 발명의 기술범위에 당연히 포함된다고 보아야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 이지알밸브를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 이지알밸브를 나타낸 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 이지알밸브의 밸브판이 닫혀 있는 상태를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 이지알밸브의 밸브판이 열려 있는 상태를 나타낸 단면도이다.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
5 : 모터 5a : 구동기어
7 : 밸브본체 7a : 흡기구
10 : 회전기어 12 : 관통공
12a : 나사산 14 : 기어치
20 : 샤프트 20a : 나사산
22 : 밸브판 30 : 스프링
40 : 스프링커버 42 : 연장관체
42a : 가이드홈 50 : 회전정지부재
52 : 결합관체 52a : 날개부
54 : 걸림돌부

Claims (5)

  1. 하단부에 연소실로 배기가스가 유입되도록 하는 흡기구(7a)가 마련된 밸브본체(7);
    상기 밸브본체 내부에 배치되고 모터(5)의 구동기어(5a)와 치합되어 축 회전되는 회전기어(10);
    상기 회전기어(10)와 나사 결합되어 이 회전기어의 정, 역회전에 따라 상하 승강되고 하단부에 밸브본체(7)의 흡기구(7a)를 개폐시키는 밸브판(22)이 마련된 샤프트(20);
    상기 회전기어(10)와 결합되어 이 회전기어(10)가 원상태로 복귀되도록 탄성 지지하는 스프링(30); 및
    상기 스프링(30)의 외부를 덮어씌우고 중앙에 상기 샤프트(20)가 상방으로 관통되도록 하는 연장관체(42)가 마련된 스프링커버(40);
    를 포함하여 구성되는 자동차용 이지알밸브에 있어서,
    상기 샤프트(20)가 흡기구(7a) 개방을 위해 일정길이 하강되었을 때 그 회전이 정지되도록 하는 회전정지부재(50)가 더 구비되고,
    상기 회전정지부재(50)는 샤프트(20)의 상단부에 결합된 상태에서 이 샤프트(20)의 일정길이 하강 후 스프링커버(40)의 연장관체(42) 상단부에 걸려 상기 샤프트(20)의 하강이 정지되도록 하는 구조로 된 것을 특징으로 하는 자동차용 이지알밸브.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회전정지부재(50)의 구조는 샤프트(20)의 상단 외주면을 덮어씌워 결합되는 결합관체(52)와, 이 결합관체(52)의 상단부에서 방사상으로 돌출 형성된 걸림돌부(54)가 마련된 구조로 된 것을 특징으로 하는 자동차용 이지알밸브.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 회전정지부재(50)의 걸림돌부(54)는 결합관체(52)의 상단 외주면 전체에서 방사상으로 연장되는 플랜지 형상으로 된 것을 특징으로 하는 자동차용 이지알밸브.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 회전정지부재(50)가 승강되는 동안 축 회전되는 것을 방지하기 위해 상기 연장관체(42)의 내주면에 가이드홈(42a)이 형성되고, 이에 대응되는 결합관체(52)의 외주면에 상기 가이드홈(42a)을 따라 승강되도록 하는 날개부(52a)가 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 이지알밸브.
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