KR101566614B1 - 내연 기관의 배기 시스템 - Google Patents

Abstract

내연 기관의 배기 시스템에서, 출력 부재(8)는 모터(M)에 의해 발생된 동력을 밸브 스템(5)을 통해 밸브 요소(4)에 전달하도록 구성된다. 출력 샤프트(19)는 출력 기어(17)의 회전 중심축 상에 배치되며, 출력 기어(17)와 일체로 회전가능하도록 커플링된다. 종동체(23)는 출력 샤프트(19)의 회전 중심축에 대하여 편심 배치되며, 출력 샤프트(19)와 일체로 회전가능하게 연결된다. 제1 수용 챔버(41)는 적어도 밸브 스템(5)과 종동체(23)를 수용한다. 제2 수용 챔버(42 내지 44)는 적어도 모터(M)와 출력 기어(17)를 수용한다. 하우징(3)은 제2 수용 챔버(42 내지 44)로부터 제1 수용 챔버(41)를 분할하는 하우징 벽(W1, W2)을 포함한다. 하우징 벽(W1, W2)은 출력 샤프트(19)를 그 회전 방향으로 활주가능하게 지지하는 제1 베어링(24, 25)과, 제1 베어링(24, 25)의 외주를 지지하는 원통형 제1 베어링 홀더(81)를 포함한다.

Description

내연 기관의 배기 시스템 {EXHAUST SYSTEM FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 일반적으로 내연 기관용 배기 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 내연 기관(엔진)용 배기 가스 재순환 시스템에 관한 것이다.

종래에, 내연 기관용 배기 시스템에 있어서, 예컨대, 자동차와 같은 차량의 주행을 위한 엔진의 실린더로부터 배출되는 배기 가스에 포함된 유해 물질(예컨대, 질소 산화물: NOx)을 저감하기 위한 목적으로, 내연 기관(엔진)의 배기 파이프로부터 배기 가스 재순환 파이프를 통해 흡기 파이프로 배기 가스(이하, "EGR 가스"라 함)를 재순환(환류)시키는 배기 가스 재순환 시스템(EGR 시스템)이 공지되어 있다.

EGR 시스템에는, 배기 가스 재순환 파이프 내의 EGR 유동 통로를 통해 흐르는 EGR 가스의 유량을 가변 제어하기 위한 EGR 가스 유량 제어 밸브(이하, "EGR 제어 밸브"라 함)가 배치되어 있다(예컨대, WO/2012/126876 참조). 이 EGR 제어 밸브는 모터 샤프트와 피니언 기어를 가진 전기 모터, 피니언 기어와 맞물려 회전하는 중간 기어를 갖는 중간 샤프트, 중간 기어와 맞물려 회전하는 출력 기어와 편심체를 가진 편심 샤프트, 포핏 밸브, 밸브 스템 및 편심체가 서로 맞물린 연결 링크를 포함한다. 중간 샤프트는, 편심체와 연결 링크가 전기 모터 근방에 배치되도록, 편심 샤프트 근방에 측방향으로 배치된다.

종래의 EGR 제어 밸브에서는, 출력 기어와 편심체 사이에 하우징 벽이 존재하지 않아, 편심 샤프트를 그 회전 방향으로 활주가능하게 지지하기 위한 베어링을 배치하는 것이 어렵다. 따라서, 편심 샤프트의 축방향 편향으로 인해 중간 기어와 출력 기어 간의 맞물림이 불충분하게 된다. 그 결과, 전기 모터의 동력이 편심체와 포핏 밸브로 효율적으로 전달되지 않는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점들 중 적어도 하나를 해소한다. 따라서, 본 발명의 목적은, 출력 부재의 출력 샤프트를 지지하는 제1 베어링의 배치를 가능하게 함으로써, 모터의 동력을 요크와 밸브에 효율적으로 전달할 수 있는 내연 기관용 배기 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해, 하우징, 밸브, 액추에이터, 제1 수용 챔버 및 제2 수용 챔버를 포함하는 내연 기관용 배기 시스템을 제공한다. 하우징은 엔진으로부터의 배기 가스가 흐르는 유동 통로를 포함한다. 밸브는 밸브 요소와 밸브 스템을 포함한다. 밸브 요소는 유동 통로를 개폐하도록 구성된다. 밸브 스템은 밸브 요소를 지지한다. 액추에이터는 모터와 출력 부재를 포함한다. 모터는 모터에 전력이 공급될 때 밸브를 구동하기 위한 동력을 발생시키도록 구성된다. 출력 부재는 모터에 의해 발생된 동력을 밸브 스템을 통해 밸브 요소에 전달하도록 구성된다. 밸브와 액추에이터는 하우징 내에 내장된다. 출력 부재는 출력 기어, 출력 샤프트 및 종동체를 포함한다. 상기 출력 기어는 모터의 동력을 받아서 회전하도록 구성된다. 출력 샤프트는 출력 기어의 회전 중심축 상에 배치되며, 출력 기어와 일체로 회전가능하도록 출력 기어와 커플링된다. 종동체는 출력 샤프트의 회전 중심축에 대하여 편심 배치되며, 출력 샤프트와 일체로 회전가능하게 출력 샤프트에 연결된다. 제1 수용 챔버는 적어도 밸브 스템과 종동체를 수용한다. 제2 수용 챔버는 적어도 모터와 출력 기어를 수용한다. 하우징은 제2 수용 챔버로부터 제1 수용 챔버를 분할하는 하우징 벽을 더 포함한다. 상기 하우징 벽은 제1 베어링과 원통형 제1 베어링 홀더를 포함한다. 제1 베어링은 출력 샤프트를 그 회전 방향으로 활주가능하게 지지한다. 제1 베어링 홀더는 제1 베어링의 외주를 유지한다.

본 발명의 여타 목적, 특징 및 장점은 첨부 도면을 참조한 이하의 상세한 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.
도 1은 제1 실시예에 따른 EGR 제어 밸브를 도시한 단면도.
도 2는 제1 실시예에 따른 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 취한 단면도.
도 3은 제1 실시예에 따른 센서 커버가 제거된 상태를 도시한 평면도.
도 4는 제1 실시예에 따른 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 취한 단면도.
도 5는 제1 실시예의 EGR 제어 밸브를 도시한 단면도.
도 6은 제1 실시예에 따른 액추에이터와 EGR 밸브를 도시한 사시도.
도 7은 제1 실시예의 액추에이터와 EGR 밸브를 도시한 사시도.
도 8a는 제1 실시예의 출력 기어 서브-조립체(출력 부재)를 도시한 정면도.
도 8b는 제1 실시예의 출력 기어 서브-조립체(출력 부재)를 도시한 측면도.
도 8c는 제1 실시예에 따른 출력 기어 서브-조립체(출력 부재)를 도시한 배면도.
도 9는 제1 실시예에 따른 요크에 종동체를 설치하는 방법을 도시한 부착 공정도.
도 10은 제1 실시예의 요크에 종동체를 설치하는 방법을 도시한 부착 공정도.
도 11은 제1 실시예의 요크에 종동체를 설치하는 방법을 도시한 부착 공정도.
도 12는 제2 실시예에 따른 요크에 종동체를 설치하는 방법을 도시한 부착 공정도.
도 13은 제2 실시예의 요크에 종동체를 설치하는 방법을 도시한 부착 공정도.
도 14는 제2 실시예의 요크에 종동체를 설치하는 방법을 도시한 부착 공정도.
도 15는 제2 실시예의 요크에 종동체를 설치하는 방법을 도시한 부착 공정도.

첨부 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다.

(제1 실시예)

이하, 제1 실시예의 내연 기관용 배기 시스템의 구성에 대하여 설명한다. 도 1 내지 도 11은 본 발명이 적용되는 엔진용 배기 가스 재순환 시스템(EGR 시스템)에 사용되는 제1 실시예의 EGR 제어 밸브를 도시하고 있다.

본 실시예의 엔진의 배기 시스템은 자동차와 같은 차량에 배치된 내연 기관(다기통 디젤 엔진: 이하, "엔진"이라 함)의 배기 파이프로부터 흡기 파이프로 배기 가스(이하, "EGR 가스"라 함)를 재순환(환류)시키는 배기 가스 재순환 시스템(이하, "EGR 시스템"이라 함)을 포함한다. EGR 시스템은 배기 매니폴드 또는 배기 파이프 내의 배기 통로로부터 흡기 매니폴드 또는 흡기 파이프 내의 흡기 통로로 EGR 가스를 환류시키기 위한 EGR 가스 파이프를 포함한다. 이 EGR 가스 파이프 내에는 EGR 가스 유동 통로가 형성되며, 상기 EGR 가스 유동 통로를 통해 EGR 가스가 배기 통로로부터 흡기 통로로 흐르게 된다.

EGR 가스 파이프에는, EGR 밸브(1)의 개폐 동작에 의해, EGR 가스 유동 통로를 통해 흐르는 EGR 가스의 유량을 제어하는 EGR 제어 밸브가 배치된다. EGR 시스템은 엔진 운전 상황에 기초하여 EGR 제어 밸브의 EGR 밸브(1)의 개폐를 제어하기 위한 EGR 밸브 제어 장치(엔진용 EGR 제어 장치)로서 사용된다. 이 EGR 밸브 제어 장치는 다른 시스템과 연동하여 EGR 제어 밸브의 액추에이터(2)를 제어하는 엔진 제어 유닛(전자 제어 유닛: 이하, "ECU"라 함)을 포함한다.

EGR 제어 밸브는 EGR 가스 유동 통로를 통해 흐르는 EGR 가스의 유량을 조절하기 위한 EGR 밸브(1), 이 EGR 밸브(1)를 그 축방향으로 왕복 이동시키기 위한 액추에이터(2), 및 EGR 밸브(1)와 액추에이터(2)가 수용(통합)되는 하우징(3)을 포함한다. EGR 밸브(1)는 EGR 가스가 통과하는 EGR 가스 유동 통로를 개폐하기 위한 밸브 요소인 밸브 헤드(EGR 제어 밸브의 밸브 요소)(4)와, 이 밸브 헤드(4)를 지지하기 위한 밸브 스템인 밸브 샤프트(EGR 제어 밸브의 밸브 스템: 이하, "밸브 스템"이라 함)(5)를 포함한다. 이 밸브 스템(5)의 축방향 기단부에는 말굽 형상의 단면을 가진 요크(6)를 통해 액추에이터(2)로부터 모터(M)의 회전력이 전달되는 입력부가 제공된다. 요크(6)는, 예컨대, 압입 또는 용접에 의해, 밸브 스템(5)의 입력부의 외주(도 1에서 상단부의 외주)에 고정된다.

액추에이터(2)는 모터 샤프트(7)를 가진 모터(M), 이 모터(M)의 샤프트(7)의 회전을 2단 감속하기 위한 감속 기구(기어 트레인: G), 감속 기구와 요크(6)를 구동시키고 함께 연결하기 위한 변환 기구(링크 기구: R), 감속 기구와 링크 기구의 일부분이 요크(6)를 향하여 모터(M)의 동력을 출력하도록 하는 출력 부재(8), 이 출력 부재(8)의 회전각을 검출하기 위한 회전각 검출 장치, 및 밸브 헤드(4)가 폐쇄되는 측(밸브 완전 폐쇄측)으로 밸브 스템(5)을 압박하기 위한 리턴 스프링(9)을 포함한다. 하우징(3)과 센서 커버(10) 사이에, 하우징(3)은 액추에이터(2)가 수용되는 오목부를 포함한다. 하우징(3)은 밸브 헤드(4)가 착좌 가능한 환형 밸브 시트(11), EGR 밸브(1)를 수용하는 밸브 바디(12), 모터(M)를 수용하는 모터 케이스(13), 및 감속 기구를 수용하는 기어 케이스(14)를 포함한다.

하우징(3)의 상세에 대해서는 후술할 것이다. 모터(M)는 그 축방향(이하, "회전축 방향"이라 함)으로 연장하는 모터 샤프트(7)를 가진 내부 회전자(아마추어), 이 아마추어를 그 원주 방향으로 둘러싼 원통형 고정자, 및 이 고정자에 고정된 브러시 홀더 내에 수용되어 유지되는 한 쌍의 피드 브러시(feed brush)(이하, "브러시"라 함)를 포함한다. 감속 기구는 모터(M)의 모터 샤프트(7)의 단부의 외주에 고정된 피니언 기어(입력 기어, 모터 기어)(15), 이 피니언 기어(15)와 맞물려 회전하는 중간 기어(16), 이 중간 기어(16)와 맞물려 회전하는 출력 기어(밸브 기어)(17), 모터 샤프트(7)와 평행하게 배치된 중간 샤프트(18), 그리고 모터 샤프트(7) 및 중간 샤프트(18)와 평행하게 배치된 출력 샤프트(19)를 포함한다.

출력 부재(8)는 밸브 스템(5)을 통하여 밸브 헤드(4)로 모터(M)의 회전력을 전달한다. 이 출력 부재(8)는 모터(M)의 회전력을 받았을 때 회전하는 출력 기어(17)와, 이 출력 기어(17)의 회전 중심축을 따라 배치되며 기어(17)와 일체로 회전할 수 있도록 출력 기어(17)에 연결된 출력 샤프트(19)를 포함한다. 출력 기어(17)와 출력 샤프트(19)는 감속 기구를 구성하며, 출력 샤프트(19)는 감속 기구의 출력 샤프트로서 구성된다. 출력 부재(8)는 샤프트(19)와 일체로 회전할 수 있도록 출력 샤프트(19)에 연결된 출력 레버(21), 이 출력 레버(21)의 돌출 단부에 의해 유지되는 편심 핀(이하, "피봇 핀"이라 함)(22), 및 이 피봇 핀(22)의 외주에 의해 회전가능하게 지지되는 볼 베어링(이하, "종동체"라 함)(23)을 포함한다. 출력 레버(21), 피봇 핀(22) 및 종동체(23)는 링크 기구를 구성한다.

출력 부재(8)는 출력 샤프트(19)를 그 회전 방향으로 활주가능하게 지지하기 위한 이중 볼 베어링(24, 25)과, 이 이중 볼 베어링(24, 25)의 외주 주위에 압입되어 고정된 원통형 칼라(26)를 포함한다. 출력 부재(8)를 구성하는 출력 기어(17), 출력 샤프트(19), 출력 레버(21), 피봇 핀(22), 종동체(23), 이중 볼 베어링(24, 25) 및 원통형 칼라(26)는 미리 조립되어, 이 출력 기어 서브-조립체의 상태로 하우징(3)에 부착된다. 한편, 피봇 핀(22)과 종동체(23)는 요크(6)의 요크 홈(27) 내로 통합된다. 링크 기구는 요크(6), 출력 레버(21), 피봇 핀(22) 및 종동체(23)를 포함한다.

EGR 밸브(1)는 포핏 밸브이며, EGR 가스 유동 통로(입구 포트(31)→유동 통로 구멍(32 내지 34)→출구 포트(35))를 개폐하기 위해 하우징(3)의 밸브 시트(11)와 맞물리거나 분리되는 환형 밸브 헤드(밸브 메인 바디)(4)를 포함한다. 본 실시예에서, 밸브 헤드(4)의 외주 단면(테이퍼(원뿔) 형상을 가진 밀봉면)은 밸브 시트(11)와 맞물리는 밸브 페이스 역할을 한다. EGR 밸브(1)는 출력 부재(8)의 회전 변위와 연동하여 EGR 밸브(1)의 중심축 방향으로 왕복 이동하는 밸브 스템(5)을 포함한다. 또한, 밸브 헤드(4)와 밸브 스템(5)이 일체로 구성된 EGR 밸브(1)가 채용될 수 있다.

밸브 스템(5)은 EGR 밸브(1)의 중심축 방향으로 직선으로 연장되며, 요크(6)를 포함하는 링크 기구와 EGR 밸브(1)에 결합된다. 이 밸브 스템(5)은 모터(M)의 모터 샤프트(7), 중간 샤프트(18) 및 출력 샤프트(19)에 대해 수직한 방향으로 연장된다. 요크(6)로부터 액추에이터(2)의 동력을 받는 입력부가 밸브 스템(5)의 축방향 기단부에 제공된다. EGR 밸브(1)로 액추에이터(2)의 동력을 출력하는 출력부가 밸브 스템(5)의 축방향 선단부에 제공된다.

환형 밸브 헤드(4)는 용접과 같은 결합 수단에 의해 밸브 스템(5)의 출력부의 외주(선단부 외주)에 고정된다. 밸브 스템(5)의 축방향 중간부는 금속 베어링(36)을 통해 하우징(3)의 베어링 홀더(37)에 의해 활주가능하게 지지된다. 밸브 헤드(4), 밸브 스템(5), 요크(6) 및 리턴 스프링(9)은 미리 조립되어, 이 밸브 서브-조립체의 상태로 하우징(3)에 부착된다.

연소 잔유물 또는 탄소와 같은 배기 가스 입자(입자상 물질: PM)는 EGR 가스와 같은 배기 가스에 혼합된다. 이러한 이유로, 밸브 스템(5)과 금속 베어링(36) 사이로 EGR 가스에 포함된 입자상 물질(PM)의 유입을 제한하기 위한 파이프(38)가 베어링 홀더(37)와 밸브 스템(5)의 중간부 사이에 부착된다. 밸브 스템(5)과 금속 베어링(36) 사이의 활주부를 윤활하는 윤활 그리스나 윤활유의 유출을 방지하기 위한 오일 시일(39)이 밸브 스템(5)의 중간부의 외주에 부착된다.

오일 시일(39)은, 예컨대, L자형 금속 링 보강재에 의해 보강된 시일이며, 합성 고무로 제조되어 밸브 스템(5)의 반경 방향 및 추력 방향으로 탄성적으로 변형가능한 밀봉 고무(탄성 변형부)를 포함한다. 이 오일 시일(39)은 밸브 스템(5)을 그 원주 방향으로 둘러싸도록 베어링 홀더(37)의 시일 압입 구멍 내에 배치된다. 금속 링 보강재는 베어링 홀더(37)의 시일 압입 구멍의 벽면에 압입되어 고정된 원통 형상을 가진 외측 환형부를 포함한다. 이 외측 환형부의 외주부는 베어링 홀더(37)의 시일 압입 구멍에 압입되어 액밀식으로 고정되는 압입 고정부로서 사용된다. 외측 환형부는 오일 시일(39)의 압입 고정 위치를 제한하도록 베어링 홀더(37)의 제1 단차(바닥부)와 접촉하고 있다. 밀봉 고무는 밸브 스템(5)의 외주면(활주면)과 활주 접촉하고 있는 시일 립을 포함하며, 밸브 스템(5)의 외주와 밸브 홀더(37)의 내주 사이의 간극을 액밀식으로 그리고 기밀식으로 밀봉하는 먼지 밀봉 기능을 갖는다. 이 밀봉 고무는 밸브 스템(5)을 그 원주 방향으로 둘러싸도록 베어링 홀더(37) 내부에 배치된다.

EGR 밸브(1)(밸브 헤드(4), 밸브 스템(5))를 이동가능하게 수용한 밸브 바디(12), 요크(6), 리턴 스프링(9) 등은 하우징(3)과 일체로 형성된다. 도 1에서 이 밸브 바디(12)의 하단측(밸브 시트(11)측)에는 커플링 플랜지(미도시)가 제공된다. 이 커플링 플랜지는 EGR 제어 밸브의 부착 부재(고정 부재)에 부착되는 커플링 단면을 포함하며, 볼트와 같은 체결 도구를 사용하여 고정 부재의 부착면에 체결 고정된다. 이에 따라, EGR 제어 밸브는 엔진측(차량측)의 고정 부재에 고정된다.

EGR 가스 유동 통로를 구성하는 입구 포트(31), 유동 통로 구멍(32 내지 34) 및 출구 포트(35)는 밸브 바디(12) 내부에 형성된다. 밸브 시트(11)는 유동 통로 구멍(33)으로부터 입구 포트(31)를 분할하는 밸브 바디(12)의 원통형 격벽(분리부)에 압입 고정된다. 이 밸브 시트(11)의 개방된 주연 에지에는 밸브 헤드(4)가 맞물릴 수 있는 절두원추 형상(테이퍼 형상)을 가진 밸브 시트가 형성되어 있다. 밸브 시트(11) 내부에는, 입구 포트(31)와 유동 통로 구멍(33) 사이에서 연통하며 이를 통해 EGR 가스가 통과하여 흐르는 유동 통로 구멍(EGR 제어 밸브의 밸브 구멍)(32)이 형성되어 있다. 입구 포트(31), 유동 통로 구멍(32 내지 34) 및 출구 포트(35)는 EGR 가스(배기 가스)가 통과하여 흐르는 배기 가스 재순환 루트(유동 통로)를 구성한다. 금속 베어링(36)의 외주를 유지하기 위한 원통형 베어링 홀더(37)는 밸브 바디(12)와 일체로 형성된다. 이 베어링 홀더(37)는 금속 베어링(36)을 그 원주 방향으로 둘러싸도록 배치된다.

금속 베어링(36)은 그 내부에 윤활유(윤활 그리이스, 윤활 오일)가 함침된 원통형 오일 함침식 소결 베어링(제2 베어링, 금속 부시)이다. 이 금속 베어링(36)은 밸브 스템(5)을 그 변위 방향으로 활주가능하게 지지한다. 이 금속 베어링(36) 내부에는, 밸브 스템(5)의 외주면을 그 변위 방향으로 활주가능하게 지지하기 위한 활주 구멍이 금속 베어링(36)을 관통하여 형성되어 있다. 밸브 스템(5)의 외주면과 금속 베어링(36)의 내주면 사이에는, 밸브 스템(5)의 원활한 왕복 운동을 위한 활주 간극이 제공된다. 금속 베어링(36)은 베어링 홀더(37)의 베어링 압입 구멍의 벽면에 압입 고정되는 원통 형상을 가진 외측 환형부를 포함한다. 이 외측 환형부의 외주부가 베어링 홀더(37)의 베어링 압입 구멍에 기밀식으로 압입 고정되는 압입 고정부로서 사용된다. 외측 환형부는 금속 베어링(36)의 압입 고정 위치를 제한하도록 베어링 홀더(37)의 제2 단차와 접촉하고 있다.

베어링 홀더(37)는 금속 베어링(36)의 외측 환형부를 지지하기 위한 원통형의 제2 베어링 홀더이다. 이 베어링 홀더(37) 내부에는, 밸브 스템(5)이 그 변위 방향으로 왕복 이동할 수 있도록 결합되어 삽입되는 밸브 스템 수용 구멍이 제공된다. 이 밸브 스템 수용 구멍을 위해, 금속 베어링(36)의 외측 환형부가 압입되는 베어링 압입 구멍과, 오일 시일(39)의 외측 환형부가 압입되는 시일 압입 구멍이 제공된다. 베어링 홀더(37)가 금속 베어링(36)을 그 원주 방향으로 둘러싸도록 원통형으로 형성되어 있다.

제2 수용 챔버(42)로부터 제1 수용 챔버(41)를 분할하는 하우징 벽(W1, W2)이 하우징(3)에, 특히, 밸브 바디(12)와 기어 케이스(14) 사이에 제공된다. 제1 수용 챔버(41)는 도 4에서 짧은 점선으로 둘러싸인 변환 기구와 EGR 밸브(1)가 수용되는 오목부이다. 이러한 제1 수용 챔버(41) 내에 수용되는 EGR 밸브(1)와 변환 기구는 적어도 밸브 헤드(4), 밸브 스템(5), 요크(6), 출력 레버(21), 피봇 핀(22), 종동체(23) 등이다. 제2 수용 챔버(42)는 오목부이며, 이 오목부와 센서 커버(10) 사이에는 도 4에서 짧은 점선으로 둘러싸인 모터(M)와 감속 기구가 수용된다. 이러한 제2 수용 챔버(42) 내에 수용되는 모터(M)와 감속 기구는 적어도 모터(M), 피니언 기어(15), 중간 기어(16), 출력 기어(17) 등이다.

제2 수용 챔버(42)는 모터(M)가 수용되는 모터 수용 챔버(43)와, 감속 기구가 수용되는 기어 수용 챔버(44)를 포함한다. 하우징 벽(W1)은 제2 수용 챔버(42)로부터, 특히, 기어 수용 챔버(44)로부터 제1 수용 챔버(41)를 분할한다. 하우징 벽(W2)은 제2 수용 챔버(42)로부터, 특히, 모터 수용 챔버(43)로부터 제1 수용 챔버(41)를 분할한다. 부착시 제1 수용 챔버(41) 내로 밸브 서브-조립체를 삽입하기 위한 개구부가 하우징(3)에 제공되어 있다. 이 개구부는 플러그 또는 캡(45)에 의해 폐쇄된다. 또한, 개구부가 하우징(3)에 제공되어 있다. 이 개구부는 플러그 또는 캡(46)에 의해 덮여 있다.

바닥부를 구비한 원통 형상이며 모터(M)를 수용하여 지지하는 모터 케이스(13)는 하우징(3)과 일체로 형성된다. 이 모터 케이스(13)는 모터(M)의 원통형 요크(47)를 그 원주 방향으로 둘러싸는 원통형 측벽부와, 이 측벽부의 일 단부측에서 개방되어 부착시 모터(M)를 모터 수용 챔버(43)에 삽입하기 위한 개구부(모터 삽입 개구)를 포함한다. 이 모터 삽입 개구는 모터(M)의 전방 브라켓(48)에 의해 폐쇄된다. 이 전방 브라켓(48)은 볼트 등을 사용하여 모터 케이스(13)의 모터 삽입 개구의 개방된 주연 에지에 체결 고정된다. 이에 따라, 모터 수용 챔버(43) 내에 모터(M)가 수용되어 지지된다.

감속 기구를 수용하는 기어 케이스(14)가 하우징(3)에 제공되어 있다. 이 기어 케이스(14)는 부착시 기어 수용 챔버(44) 내에 액추에이터(2)를 삽입하기 위한 개구부를 포함한다. 이 개구부는 합성 수지로 제조된 센서 커버(10)에 의해 덮여 있다. 센서 커버(10)에는, 모터(M)의 전방 브라켓(48)으로부터 돌출된 한 쌍의(제1 및 제2) 브러시 단자(51, 52)와 한 쌍의(제1 및 제2) 모터 단자(미도시) 간의 전기 접속을 위한 내부 접속용 커넥터와, 한 쌍의(제1 및 제2) 모터 단자 및 EGR 개방도 센서(53)의 센서 단자와 외부 회로(ECU 및 배터리) 간의 전기 접속을 위한 외부 접속용 커넥터가 제공된다.

센서 커버(10)의 내측 표면에는, 상기 한 쌍의(제1 및 제2) 모터 단자의 노출된 일단부(내부 접속부)를 수용하는 내부 접속용 커넥터의 커넥터 케이스(미도시)가 제공된다. 센서 커버(10)의 외측 표면에는, 한 쌍의(제1 및 제2) 모터 단자의 타단부(외부 접속부)와, 상기 센서 단자의 노출된 단부(외부 접속부)를 수용하는 외부 접속용 커넥터의 커넥터 케이스(54)가 제공된다. 상기 한 쌍의(제1 및 제2) 모터 단자의 각각의 중간부와 상기 센서 단자의 대부분이 센서 커버(10) 내에 인서트 성형된다. 한 쌍의(제1 및 제2) 모터 단자와 센서 단자는 내부 접속용 커넥터 또는 외부 접속용 커넥터의 커넥터 단자(외부 접속 단자)를 구성한다.

도 1 내지 도 11을 참조하여 본 실시예의 액추에이터(2)의 상세를 설명한다. 액추에이터(2)는 밸브 폐쇄(완전 폐쇄) 방향으로 EGR 밸브(1)를 압박하기 위한 리턴 스프링(9), 전력이 공급될 때 EGR 밸브(1)를 왕복 이동시키기 위해 회전력(토크)을 발생시키는 모터(M), 이 모터(M)의 모터 샤프트(7)의 회전을 2단 감속하여 감속된 회전을 출력 샤프트(19)에 전달하는 감속 기구, 이 감속 기구의 출력 기어(17)의 회전 왕복(회전) 운동을 EGR 밸브(1)의 선형 왕복 운동(EGR 밸브(1)의 축방향 왕복 운동)으로 변환하기 위한 동력 변환 기구(링크 기구), 및 출력 샤프트(19)의 회전각을 검출하기 위한 회전각 검출 장치를 포함한다.

리턴 스프링(9)은 베어링 홀더(37)와 도 1의 밸브 스템(5)의 상단측을 나선형으로(helically) 둘러싸도록 배치된다. 이 리턴 스프링(9)은 밸브 스템(5)의 단차(환형 단차)와 그 상단측이 맞물린 환형 스프링 시트(55)의 스프링 시트부와 하우징(3)의 바닥부(베어링 홀더(37)의 반경 방향 외측에 있는 원통형의 오목한 홈의 바닥부)의 스프링 시트부 사이에 나선형으로 권취된 코일부를 포함한다. 리턴 스프링(9)은 밸브 스템(5)에 대하여 밸브 헤드(4)를 그 밸브 폐쇄 방향으로 압박하기 위한 탄성력을 발생시키는 코일 압축 스프링이다.

리턴 스프링(9)의 코일부의 권취 방향으로의 일단측은 스프링 시트(55)의 스프링 시트부와 맞물리거나 그에 의해 지지된다. 리턴 스프링(9)의 코일부의 권취 방향으로의 타단측은 하우징(3)의 스프링 시트부와 맞물리거나 그에 의해 지지된다. 베어링 홀더(37)는 리턴 스프링(9)의 코일부의 코일 내경을 안내(지지)하기 위한 스프링 내주 가이드로서의 기능을 갖는다.

도 1 내지 도 11을 참조하여 본 실시예의 모터(M)의 상세를 설명한다. 모터(M)는, 하우징(3)과 일체로 형성되고 바닥부를 가진 원통형 모터 케이스(13)의 모터 수용 챔버(43) 내에 수용되어 유지된다. 원통형 요크(47)의 전방측에 전방 브라켓(48)이 연결된다. 모터(M)는 외부 고정자의 내주측에 내부 회전자가 상대적으로 회전가능하게 배치된 브러시를 가진 DC 모터이며, 회전축 방향으로 직선으로 연장된 모터 샤프트(7)를 가진 아마추어, 이 아마추어를 그 원주 방향(모터 원주 방향)으로 둘러싼 원통형 고정자, 이 고정자에 고정된 브러시 홀더, 및 아마추어 코일에 파워를 공급하기 위해 아마추어의 정류자와 가압 접촉하고 있는 한 쌍의(제1 및 제2) 브러시를 포함한다.

고정자는 아마추어의 모터 샤프트(7)를 회전가능하게 수용하는 바닥부를 가진 원통형 요크(47)와, 이 원통형 요크(47)의 내주면에 고정된 영구 자석(계자)을 포함한다. 아마추어는 고정자와의 사이에 소정 간격을 두고 고정자의 반경 방향 외측에 배치된다. 이 아마추어는 베어링을 통해 판형 전방 브라켓(48)의 베어링 지지부(베어링 홀더)와 원통형 요크(47)의 베어링 지지부(베어링 홀더)에 의해 회전가능하게 지지된 모터 샤프트(7), 이 모터 샤프트(7)의 회전축 방향으로 자성 강판을 적층하여 형성된 아마추어 코어, 이 아마추어 코어 주위에 권취된 아마추어 권선(아마추어 코일, 회전자 코일), 및 한 쌍의(제1 및 제2) 브러시와 가압 접촉하고 있는 정류자를 포함한다.

한 쌍의(제1 및 제2) 브러시 중 하나의(제1) 브러시는 외부 접속용 커넥터의 제1 단자와 제1 브러시 단자(51)를 포함한 전력 공급 라인을 통해 자동차와 같은 차량에 배치된 외부 전원(배터리)의 양극측(VCC측)에 전기적으로 접속된다. 다른 하나의(제2) 브러시는 외부 접속용 커넥터의 제2 단자와 제2 브러시 단자(52)를 포함한 전력 공급 라인을 통해 외부 전원(배터리)의 음극측(접지측, GND측)에 전기적으로 접속된다. 2개의(제1 및 제2) 브러시 단자(51, 52)는 아마추어 코일에 연결된 제1 및 제2 브러시(도전체)에 도전 결합되는 내부 접속부를 포함한다. 2개의(제1 및 제2) 브러시 단자(51, 52)의 각각의 외부 접속부는 전방 브라켓(48)을 통과하여 제2 수용 챔버(42) 내로, 특히, 모터 수용 챔버(43) 내로 돌출된다. 이 돌출부는 외부 접속용 커넥터의 제1 및 제2 모터 단자에 도전 결합된다.

액추에이터(2)의 동력원인 모터(M)는 ECU에 의해 전자적으로 제어되는 모터 구동 회로를 통해 외부 전원(배터리)에 전기적으로 접속된다. ECU에는, 제어 처리와 연산 처리를 실시하는 중앙 처리 유닛(CPU), 제어 프로그램과 각종 제어 데이터(예컨대, 맵)를 저장하기 위한 저장 장치(리드 온리 메모리(ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM)와 같은 메모리), 및 입력 회로(입력부), 출력 회로(출력부), 전력 공급 회로 및 타이머의 기능을 포함한 공지의 구조를 가진 마이크로 컴퓨터가 제공된다.

점화 스위치가 턴 온되면(IG-ON), ECU는 마이크로컴퓨터의 메모리에 저장된 제어 프로그램에 기초하여 EGR 제어 밸브의 모터(M)의 통전을 제어한다. ECU는 EGR 개방도 센서(53), 공기 유량계, 크랭크 각도 센서, 액셀러레이터 개방도 센서, 스로틀 개방도 센서, 흡기 공기 온도 센서, 냉각수 온도 센서 및 배기 가스 센서(공연비 센서, 산소 농도 센서)와 같은 각종 센서로부터의 센서 출력 신호가 A/D 변환 회로에 의해 A/D 변환된 다음 마이크로컴퓨터에 입력되도록 구성된다.

회전각 검출 장치는 출력 기어(17)의 원통형 보스(56)와 일체로 회전가능하게 제공된 원통형 자기 회로부와, 이 자기 회로부의 회전각을 측정하여 EGR 제어 밸브의 밸브 개방도를 검출하는 EGR(밸브) 개방도 센서(53)를 포함하며, 자기 회로부에 의한 EGR 개방도 센서(53)의 자기적 변화를 이용하여 EGR 개방도 센서(53)와 자기 회로부 간의 상대적인 회전각 변화를 검출한다.

EGR 개방도 센서(53)는 센서 커버(10)의 센서 장착부에 배치된다. 이 EGR 개방도 센서(53)는 반도체 홀 소자의 자성 감지면과 연결된 자속 밀도에 따라 아날로그 전압 신호를 ECU에 출력하는 홀 IC로 주로 구성된다. 홀 IC 대신, 홀 소자 단독, 자기 저항 소자와 같은 비접촉식 자기 검출 소자가 사용될 수 있다.

자기 회로부는, 예컨대, 접착제에 의해, 원통형 보스(56)의 내주에 고정된다. 원통형 보스(56)가 합성 수지로 이루어진 경우, 자기 회로부는 원통형 보스(56) 내에 인서트 성형될 수 있다. 이 자기 회로부는 원통형 보스(56)의 직경 방향으로 2개의 부분들로 분할된 한 쌍의 부분 원통형 요크(57)와, 요크(57)의 분할된 부분(대향 부분)에서 자극들이 동일한 방향을 향하도록 하여 배열된 한 쌍의 자석(영구 자석)(58)을 포함한다.

도 1 내지 도 11을 참조하여 본 실시예의 감속 기구의 상세를 설명한다. 전술한 바와 같이, 감속 기구는 피니언 기어(15), 중간 기어(16), 출력 기어(17), 중간 샤프트(18) 및 출력 샤프트(19)를 포함한다. 기어 케이스(14)의 오목부와 센서 커버(10)의 오목부 사이에 형성된 내부 공간인 기어 수용 챔버(44) 내에 3개의 감속 기어들이 회전 가능하게 수용된다. 피니언 기어(15)는 금속 또는 합성 수지로 일체로 형성된다. 이 피니언 기어(15)는 압입 등에 의해 모터 샤프트(7)의 선단부 외주 주위에 고정된다.

중간 기어(16)는 금속 또는 합성 수지로 일체로 형성된다. 이 중간 기어(16)는 중간 샤프트(18)의 외주 주위에 상대적으로 회전가능하도록 설치된다. 이 중간 기어(16)는 중간 샤프트(18)의 중심축을 중심으로 회전하도록 중간 샤프트(18)의 외주 주위에 회전가능하게 설치되는 원통부를 포함한다. 이 원통부의 축방향으로의 일단부에는 피니언 기어(15)와 맞물리는 대직경 기어(중간 기어치)(61)가 형성된다. 원통부의 축방향으로의 타단부에는 출력 기어(17)와 맞물리는 소직경 기어(중간 기어치)(62)가 형성된다.

출력 기어(17)는 금속 또는 합성 수지로 일체로 형성된다. 이 출력 기어(17)의 내주부에는 원통형 보스(56)가 일체로 형성되어 있다. 출력 기어(17)는 원통형 보스(56)의 반경 방향 외측에 부분적으로 원통 형상(부채꼴 형상)을 가진 치 형성부(63)를 포함한다. 치 형성부(63)의 외주에는 중간 기어(16)의 소직경 기어(62)와 맞물리는 출력 기어 치(64)가 소정 각도만큼 부채꼴 형태로 형성된다. 치 형성부(63)의 외주부와 내주부 사이(치 형성부(63)의 중간부)에는 원호 형상의 단차가 제공된다.

원통형 보스(56)의 개구부를 그 일단측(밸브측)에 폐쇄하기 위해 결합부(65)가 출력 기어(17)에 일체로 제공된다. 이 결합부(65)는 원통형 보스(56)보다 두께가 작은 환형상을 갖는다. 결합부(65)의 중앙부를 관통하여, 볼트 폭(출력 샤프트(19)의 자유 회전을 방지하기 위한 구조 또는 회전 방지 구조)을 가진 결합 구멍(66)이 형성되어 있다. 이 결합 구멍(66)에는 출력 샤프트(19)의 입력부(출력 샤프트(19)의 제1 돌출 샤프트부)가 회전 방지된 상태로 체결 고정된다.

원통형 보스(56)의 외주와 치 형성부(63)의 내주 사이에, 출력 기어(17)는 원통형 칼라(26)의 외경을 볼 수 있는 원호형 창(67)을 포함한다. 이 원호형 창(67) 내에는, 하우징(3)의 하우징 벽(W1)에 원통형 칼라(26)가 부착될 때(압입될 때) 원통형 칼라(26)의 환형 단부면을 지지하기 위한 프레싱 지그의 일부분이 삽입될 수 있다. 중간 샤프트(18)는 금속 또는 합성 수지로 일체로 형성된다. 중간 샤프트(18)의 축방향으로의 일단부는 하우징(3)의 기어 케이스(14)의 원통형 보스의 결합 오목부에 압입(고정)된다. 중간 샤프트(18)의 축방향으로의 타단부는 센서 커버(10)의 원통형 보스의 결합 오목부 내에 설치된다.

출력 샤프트(19)는 금속으로 일체로 형성된다. 이 출력 샤프트(19)는 원통형 칼라(26)와 이중 볼 베어링(24, 25)을 통해 하우징(3)의 하우징 벽(W1) 내부에 회전가능하게 또는 활주가능하게 수용된다. 출력 샤프트(19)는 샤프트(19)의 회전축 방향으로 양측에 제1 및 제2 돌출 샤프트부(소직경 샤프트부)를 각각 포함한다. 제1 및 제2 돌출 샤프트부 사이에는, 하우징(3)의 하우징 벽(W1)의 (후술하는) 베어링 수용 구멍 내부에 배치되는 축부(중간 샤프트부, 제1 및 제2 돌출 샤프트부보다 외경이 큰 대직경 샤프트)가 제공된다.

제1 돌출 샤프트부는 출력 샤프트(19)의 축방향(회전축 방향) 기단부측(입력부)에 제공되며, 볼트 폭을 갖는다. 제1 돌출 샤프트부는 사각 형상의 단면을 가질 수 있다. 제2 돌출 샤프트부는 출력 샤프트(19)의 축방향 선단부측(출력부)에 제공되며, 원형 단면을 갖는다. 제2 돌출 샤프트부는 볼트 폭을 가질 수 있다. 출력 샤프트(19)의 중간 샤프트부의 외주 주위에는 이중 볼 베어링(24, 25)의 각각의 내부 링이 압입에 의해 체결되어 유지된다.

도 1 내지 도 11을 참조하여 본 실시예의 링크 기구의 상세를 설명한다. 전술한 바와 같이, 링크 기구는 요크(6), 출력 레버(21), 피봇 핀(22) 및 종동체(23)를 포함한다. 요크(6)는 금속으로 일체로 형성된다. 종동체(23)를 통해 피봇 핀(22)으로부터 모터(M)의 회전력을 받았을 때, 이 요크(6)는 밸브 스템(5)의 축방향으로 왕복 이동하게 된다. 요크(6)는 스템(5)과 일체로 이동가능하도록 밸브 스템(5)에 연결되어 있다. 요크(6)는 종동체(23)를 통해 출력 부재(8)의 동력을 받는 말굽 형상의 단면을 가진 입력부와, 밸브 스템(5)에 출력 부재(8)의 동력을 전달하는 출력부를 포함한다.

요크(6)의 입력부 내에는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 오목한 곡면(홈 바닥면)으로 2개의 평행하고 평탄한 홈 측면들을 함께 연결함으로써 제공되는 U자형 요크 홈(27)이 형성되어 있다. 이 요크 홈(27)은, 2개의 표면의 적어도 측면에서 개방되어 2개의 표면 중 하나의 표면의 측면의 개구부(70)로부터 배면을 향하여 연장되는 오목한 홈이다. 요크 홈(27)은 피봇 핀(22)에 의해 지지된 종동체(23)가 착탈가능하게 삽입될 수 있는 축방향 홈(출력 샤프트(19)의 회전축 방향과 평행한 방향으로 연장되는 오목한 홈)을 포함한다. 이에 따라, 요크(6)의 입력부는 종동체(23)를 활주가능하게 수용하는 U자형 종동체 수용부(또는 결합부)로서 구성된다. 요크 홈(27)의 개구측으로부터 배면측까지의 홈 깊이는 종동체(23)의 직경보다 크다. 오목한 곡면의 곡률 반경은 일반적으로 종동체(23)의 외주면의 곡률 반경과 동일하거나 그보다 더 크다.

요크(6)의 입력부는 부착시 피봇 핀(22)과 종동체(23)가 삽입되는 삽입 방향에 대향하는 2개의 표면 이외에, 적어도 4개의(제1 내지 제4) 측면을 가진 다면체 형상(말굽 형상의 단면)을 갖는다. 요크(6)의 입력부는 종동체(23)를 그 원주 방향으로 둘러싸도록 환형상의 단면으로 형성될 수 있다.

요크 홈(27)은 요크 홈(27) 내로 종동체(23)를 삽입하기 위한 개구부(71)를 포함하며, 출력 부재(8), 특히, 종동체(23)를 요크(6)에 부착할 때, 출력 부재(8)는 선형적으로 이동하게 된다. 이 개구부(71)는 밸브 스템(5)의 축방향에 대해 직교하는 방향으로, 특히, 피봇 핀(22)과 종동체(23)가 부착시 삽입되는 삽입 방향의 대향 방향으로 개방된다. 도 2, 도 5, 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 개구부(71)에는 요크(6)의 개구측으로부터 요크 홈(27)의 배면측을 향하여 개구 면적이 점진적으로 작아지고 종동체(23)를 요크 홈(27) 내로 유도(안내)하는 테이퍼형 안내면(72)이 제공된다.

바닥부를 구비하고 원통(또는 각진) 형상을 가진 결합부(74)가 요크(6)의 출력부와 일체로 제공되어 있다. 이 결합부(74) 내에는, 밸브 스템(5)의 축방향 기단부(입력부)가 압입되는 압입 홈(75)이 형성되어 있다. 이 압입 홈(75)은, 요크(6)에 밸브 스템(5)을 부착할 때, 밸브 스템(5)을 선형적으로 이동시키면서 압입 홈(75) 내에 밸브 스템(5)의 입력부를 삽입하기 위한 개구부를 포함한다.

입력부에는, 슬릿을 가지며 종동체(23)가 대향하는 대향면이 제공된다. 이 슬릿을 통해 피봇 핀(22)의 단부면을 볼 수 있다. 입력부의 제1 측면에는 밸브 스템(5)의 축방향에 대해 수직하는 방향으로 개방된 측면 개구부(76)가 제공된다. 입력부의 내주에는 종동체(23)의 수용 위치를 제한하기 위한 단차(77)가 제공된다. 밸브 스템(5)의 축방향 기단부(입력부)는, 예컨대, 크림핑(crimping) 또는 용접에 의해 요크(6)의 결합부(74)에 고정될 수 있다. 밸브 스템(5)과 요크(6)는 단일 부품으로서 구성될 수 있다.

출력 레버(21)는 금속으로 일체로 형성된다. 이 출력 레버(21)는 출력 샤프트(19)의 반경 방향 외측으로 돌출하도록 제공된다. 출력 레버(21)는 출력 샤프트(19)와 피봇 핀(22) 및 종동체(23)를 구동 및 함께 연결하여 피봇 핀(22)과 종동체(23)에 모터(M)의 회전력을 전달하는 연결 레버이다. 제2 돌출 샤프트부가 제1 결합 구멍을 그 축방향으로 관통하도록, 출력 샤프트(19)의 제2 돌출 샤프트부가 압입되는 제1 결합 구멍이 출력 레버(21)의 기단부에 각각 제공된다. 이에 따라, 출력 레버(21)는 출력 샤프트(19)와 일체로 회전가능하도록 출력 샤프트(19)에 연결된다.

피봇 핀(22)이 제2 결합 구멍을 그 축방향으로 관통하도록, 피봇 핀(22)이 압입되는 제2 결합 구멍이 출력 레버(21)의 선단부에 각각 제공된다. 이에 따라, 피봇 핀(22)은 출력 레버(21)와 일체로 회전가능하도록 출력 레버(21)에 연결된다. 제2 결합 구멍은 출력 샤프트(19)의 제2 돌출 샤프트부의 회전 중심축으로부터 소정 거리만큼 편심된 위치에 제공된다. 피봇 핀(22)은 금속으로 형성되며, 출력 레버(21)의 출력부에 압입 고정되도록 출력 레버(21)의 제2 결합 구멍 내로 구동된다. 이 피봇 핀(22)은 종동체(23)를 회전가능하게 지지한다. 종동체(23)와 함께, 이 피봇 핀(22)은 요크(6)의 요크 홈(27) 내에 삽입된다.

종동체(23)는 피봇 핀(22)의 외주 주위에 압입 고정되는 내부 링과, 요크(6)의 요크 홈(27)의 홈 측면과 활주 접촉하는 외부 링과, 내부 링과 외부 링으로 된 2개의 베어링 링 사이에 활주가능하게 수용된 스틸 볼을 포함하는 볼 베어링이다. 종동체(23)는 피봇 핀(22)의 외주에 의해 회전가능하게 지지되며, 요크(6)의 요크 홈(27) 내에 활주가능하게(롤링가능하게) 삽입된다. 이 종동체(23)는 출력 샤프트(19)의 제2 돌출 샤프트부의 회전 중심축으로부터 소정 거리만큼 편심된 위치에 제공된다.

도 4 및 도 5를 참조하여 본 실시예의 하우징(3)의 하우징 벽(W1, W2)의 상세를 설명한다. 하우징(3)에는 제2 수용 챔버(42)로부터 제1 수용 챔버(41)를 분할하기 위한 하우징 벽(W1, W2)이 제공된다. 하우징 벽(W1)은 제1 수용 챔버(41)를 향하여 하우징(3)의 내벽부로부터 돌출하도록 제공된 슬리브 형상을 가진 격벽이다. EGR 밸브(1), 특히, 밸브 스템(5), 요크(6), 출력 레버(21), 피봇 핀(22) 및 종동체(23)는 제1 수용 챔버(41) 내에 이동가능하게 수용된다. 모터(M)와 감속 기구(예컨대, 피니언 기어(15), 중간 기어(16), 출력 기어(17))는 제2 수용 챔버(42) 내에 수용된다.

전술한 바와 같이, 이중 볼 베어링(24, 25)의 각각의 내부 링은 압입에 의해 출력 샤프트(19)의 중간 샤프트부의 외주 주위에 체결되어 유지된다. 하우징 벽(W1)은 원통형 칼라(26)를 통해 이중 볼 베어링(24, 25)을 유지하기 위한 베어링 홀더(제1 베어링 홀더)(81)를 포함하며, 환형 연결 벽(연결부)(82)을 통해 하우징(3)의 외벽부(83)에 연결된다. 베어링 홀더(81)는 출력 샤프트(19)의 중간 샤프트부, 이중 볼 베어링(24, 25) 및 원통형 칼라(26)를 둘러싸도록 원통형으로 형성된다. 이 베어링 홀더(81)에는, 출력 부재(8), 특히, 출력 샤프트(19)의 회전축 방향(축방향)으로 직선으로 연장된 베어링 수용 구멍(축방향 구멍)(84)이 형성되어 있다. 이 베어링 수용 구멍(84)은 출력 샤프트(19)가 회전가능하게 체결되어 삽입되는 샤프트 수용 구멍으로서 구성된다.

베어링 수용 구멍(84)은 이중 볼 베어링(24, 25)과 원통형 칼라(26)를 수용하기 위한 칼라 수용 구멍을 포함한다. 이 칼라 수용 구멍은 원통형 칼라(26)의 외측 환형부가 압입되는 칼라 압입 구멍이며, 이중 볼 베어링(24, 25)의 각각의 외부 링이 원통형 칼라(26)를 통해 압입되는 베어링 압입 구멍으로서 구성된다. 베어링 수용 구멍(84)과 동일 축선 상에 각각의 압입 구멍이 형성된다. 베어링 홀더(81)의 내주에는 원통형 칼라(26)와 맞물리는 단차가 제공된다.

이중 볼 베어링(24, 25)은 베어링 홀더(81)의 베어링 수용 구멍(84) 내에 수용되어 출력 부재(8)의 출력 샤프트(19)를 그 회전 방향으로 활주가능하게 지지하는 제1 베어링(롤러 베어링)으로서의 역할을 한다. 이중 볼 베어링(24, 25)은 출력 샤프트(19)의 중간 샤프트부의 외주 주위에 압입 고정되는 내부 링과, 원통형 칼라(26)의 내주에 압입 고정되는 외부 링과, 내부 링과 외부 링으로 된 2개의 베어링 링들 사이에 활주가능하게 수용된 스틸 볼을 포함한다.

이중 볼 베어링(24, 25)의 각각의 내부 링은 출력 샤프트(19)의 중간 샤프트부의 외주 주위에 기밀식으로 압입 고정되는 압입 고정부로서 구성된다. 이중 볼 베어링(24, 25)의 각각의 외부 링은 원통형 칼라(26)의 내주에 기밀식으로 압입 고정되는 압입 고정부로서 구성된다. 이중 볼 베어링(24, 25)은 회전축 방향으로 스틸 볼의 양 단부측과 2개의 베어링 링 사이에 각각 부착된 2개의 립 시일(실란트)과, 스틸 볼들의 분리를 방지하기 위한 2개의 리테이너를 포함한다. 스틸 볼 대신 롤러와 같은 롤링 요소가 채용될 수 있다. 2개의 립 시일 대신 금속으로 제조된 보강재(부착 링)가 사용될 수 있다.

본 실시예의 원통형 칼라(26)는 금속 또는 합성 수지로 일체로 형성된다. 이 원통형 칼라(26)는 이중 볼 베어링(24, 25)의 각각의 외부 링의 외주와 하우징(3)의 하우징 벽(W1)의 내주 사이에 압입 고정된다. 원통형 칼라(26)는, 출력 레버(21), 피봇 핀(22) 및 종동체(23)를 포위하고 출력 샤프트(19)의 샤프트 중심(회전 중심축)이 중심 역할을 하는, 포위하는 원(enveloping circle)과 동일하거나 그보다 큰 외경을 갖는다.

원통형 칼라(26)는 이중 볼 베어링(24, 25)의 각각의 외부 링의 외주 주위에 기밀식으로 압입 고정된 압입 고정부로서 구성된다. 또한, 원통형 칼라(26)는 하우징 벽(W1)의 내주에 기밀식으로 압입 고정된 압입 고정부로서 구성된다. 원통형 칼라(26)는 이중 볼 베어링(24, 25)과 원통형 칼라(26)의 압입 고정 위치를 제한하기 위해 하우징 벽(W1)의 단차와 접촉하고 있다. 원통형 칼라(26)는 이중 볼 베어링(24, 25)의 각각의 외부 링의 외주와 하우징(3)의 하우징 벽(W1)의 내주 사이에 압입된다.

원통형 칼라(26)에는 출력 샤프트(19)를 그 원주 방향으로 둘러싸는 베어링 수용 구멍(85)이 형성되어 있다. 원통형 칼라(26)의 내주에는, 베어링 수용 구멍(85)과 동일 축선 상에 형성되는 2개의(제1 및 제2) 압입 구멍이 제공된다. 이러한 제1 및 제2 압입 구멍은 출력 샤프트(19)의 회전축 방향으로 서로 인접하게 제공된다. 이중 볼 베어링(24, 25)의 외측 환형부인 각각의 외부 링은 2개의(제1 및 제2) 압입 구멍에 압입 고정된다. 2개의(제1 및 제2) 압입 구멍은 그들 사이에 소정의 간격을 두고 출력 샤프트(19)의 회전축 방향으로 서로 인접하게 배치될 수 있다.

도 1 내지 도 11을 참조하여 본 제1 실시예의 EGR 제어 밸브의 부착 방법을 간략하게 설명한다. 도 9 내지 도 11은 종동체와 요크의 결합 방법을 도시한 공정도이다.

먼저, 도 9에 도시된 바와 같이, 하우징(3)에 출력 부재(8)를 부착하기 전에, EGR 밸브(1), 요크(6), 리턴 스프링(9), 밸브 시트(11), 금속 베어링(36), 파이프(38), 오일 시일(39) 및 스프링 시트(55)를 하우징(3)에 미리 부착한다(제1 부착 공정).

그 다음, 도 8a 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 출력 샤프트(19)의 제1 돌출 샤프트부를, 자기 회로부(요크(57) 쌍, 자석(58) 쌍)가 고정된 출력 기어(17)의 결합 구멍(66) 내에 결합한다. 그 다음, 결합 구멍(66)을 통해 원통형 보스(56) 내로 돌출된 돌출부를 플랜지 형상으로 크림핑함으로써, 출력 기어(17)를 출력 샤프트(19)의 제1 돌출 샤프트부에 고정한다.

그 다음, 이중 볼 베어링(24, 25)의 내부 링을 출력 샤프트(19)의 중간 샤프트부의 외주 주위에 압입 고정한다. 그 후, 원통형 칼라(26)를 이중 볼 베어링(24, 25)의 외부 링의 외주 주위에 압입 고정한다. 이중 볼 베어링(24, 25)과 원통형 칼라(26)는 출력 샤프트(19)의 중간 샤프트부의 외주 주위에 부착되기 전에 함께 부착될 수 있다.

그 다음, 출력 레버(21)가 출력 샤프트(19)의 제2 돌출 샤프트부에 고정되도록, 출력 레버(21)의 제1 결합 구멍을 출력 샤프트(19)의 제2 돌출 샤프트부의 외주에 결합한다. 그리고, 출력 레버(21)의 제2 결합 구멍 내로 피봇 핀(22)을 구동함으로써, 제2 결합 구멍 밖으로 돌출된 핀(22)의 일부분의 외주 주위에 종동체(23)를 압입 고정한다. 전술한 방식으로, 출력 기어(17), 출력 샤프트(19), 출력 레버(21), 피봇 핀(22), 종동체(23), 이중 볼 베어링(24, 25) 및 원통형 칼라(26)를 조립함으로써, 이들 부품이 유니트(서브-조립체)화되는 출력 부재(8)를 구성하게 된다(제2 부착 공정).

이어서, 기어 케이스(14)의 개구부로부터 센서 커버(10)를 제거하고, 원통형 칼라(26)의 환형 단부면에 프레싱된 출력 기어(17)의 원호형 창(67)을 일부분이 통과하는 프레싱 지그를 사용하여, 기어 케이스(14)의 개구부측으로부터 하우징(3) 내로 출력 부재(8)를 그 회전축 방향(도 9에서 화살표 방향)으로 직선으로 가압한다. 그동안, 도 10에 도시된 바와 같이, 원통형 칼라(26)의 외주는 하우징 벽(W1)의 베어링 수용 구멍(85) 내에 압입 고정된다.

그 후, 도 11에 도시된 바와 같이, 종동체(23)를 요크(6)의 테이퍼형 안내면(72)에 접촉시키고 이 테이퍼형 안내면(72)에 의해 요크(6) 내로 안내되도록 함으로써, 요크 홈(27) 내로 종동체(23)를 매끄럽게 삽입한다. 이러한 방식으로, 소정 결합 위치에서 함께 결합된(맞물린) 피봇 핀(22)과 종동체(23) 그리고 요크(6)의 요크 홈(27)에 의해, EGR 밸브(1), 요크(6) 및 출력 부재(8)가 하우징(3)에 부착된다(제3 부착 공정).

도 1 내지 도 8c를 참조하여 본 제1 실시예의 EGR 제어 밸브의 작동을 간략하게 설명한다. 본 실시예의 EGR 밸브(1)를 구동하는 모터(M)의 통전은 ECU에 의해 제어된다.

모터(M)에 전력이 공급되지 않으면, 그 축방향으로 밸브 스템(5)의 출력부(단부의 외주)에 용접 고정된 밸브 헤드(4)의 밀봉면은 리턴 스프링(9)의 압박력(스프링 부하)에 의해 밸브 시트(11)와 맞물리게 된다. 이에 따라, 하우징(3)의 밸브 바디(12) 내에 형성된 유동 통로 구멍(32 내지 34)이 폐쇄된다. 그 결과, 에어 클리너를 통과한 깨끗한 흡기(신선한 공기)에 EGR 가스가 혼합되지 않는다(EGR 차단).

EGR 제어 밸브가 개방되는 운전 상태(엔진의 운전 상태)에서, 밸브 개방 동작은, EGR 밸브(1)가 운전 상태에 대응하는 소정의 밸브 개방도(리프트 량 또는 스트로크 량)로 개방되도록 수행된다. 그 다음, 모터(M)의 샤프트(7)를 밸브 개방 방향으로 회전시키도록, 전력이 모터(M)에 공급된다. 이에 따라, 모터(M)의 회전력(토크)이 피니언 기어(15), 중간 기어(16) 및 출력 기어(17)에 전달된다. 그 후, 출력 기어(17)로부터 토크를 전달받은 출력 샤프트(19)가 출력 기어(17)의 회전에 따른 소정의 회전각만큼 밸브 개방 방향으로 회전하게 된다. 이어서, 출력 샤프트(19)로부터 토크를 전달받은 출력 레버(21)가 출력 샤프트(19)의 회전에 따른 소정의 회전각(출력 기어(17)의 작동 각도와 동일한 캠 각도)만큼 밸브 개방 방향으로 회전하게 된다.

피봇 핀(22)은 출력 레버(21)의 돌출 단부, 즉, 출력 샤프트(19)의 회전 중심축으로부터 소정 거리만큼 편심된 위치에 부착된다. 출력 샤프트(19)와 출력 레버(21)가 회전할 때, 피봇 핀(22)에 의해 지지된 종동체(23)의 외주부(외부 링)는 요크(6)의 요크 홈(27)의 홈 측면과 활주 접촉하게 된다. 이에 따라, 회전 운동이 선형 운동으로 변환된다. 그 다음, 밸브 스템(5)과 요크(6)가 리턴 스프링(9)의 압박력에 대항하는 이동 방향으로 변위된다. 그 동안, 밸브 스템(5)은 하우징(3)의 금속 베어링(36)에 의해 그 이동 방향으로 안내된다. 이에 따라, 밸브 스템(5)이 그 축방향으로 밸브 개방 측을 향하여 선형적으로 변위된다. 밸브 스템(5)의 선형적 변위로 인하여, 밸브 스템(5)의 출력부의 외주(선단부 외주)에 고정된 밸브 헤드(4)가 하우징(3)의 밸브 시트(11)로부터 분리되고, 엔진 운전 상태에 대응하는 소정의 리프트 량 또는 스트로크 량만큼 리프팅된다.

전술한 바와 같이, 엔진 운전 상태에 대응하여 모터(M)에 공급되는 파워(구동 전류값 또는 인가 전압값)를 가변적으로 제어함으로써, EGR 제어 밸브의 밸브 개방도가 변화된다. 이에 따라, 에어 클리너를 통과한 깨끗한 흡기(신선한 공기)에 도입(혼합)되는 EGR 가스의 양이 조정된다. 따라서, EGR 밸브(1)는 제어 목표값에 대응하는 밸브 개방도로 밸브 개방이 제어된다. 이에 따라, EGR 가스 유동 통로(유동 통로 구멍(32 내지 34))이 개방된다. 따라서, 엔진의 각각의 실린더로부터 유출된 배기 가스의 일부인 EGR 가스가 배기 파이프에 형성된 배기 통로의 분지부로부터 EGR 가스 유동 통로를 통해 흡기 파이프에 형성된 흡기 통로의 합류부 내로 재순환된다. 그 결과, EGR 가스가 엔진의 각각의 실린더로 공급되는 흡기에 혼합되고, 이에 따라, 배기 가스에 포함된 유해 물질(예컨대, NOx)이 감소된다.

이하, 제1 실시예의 효과를 설명한다. WO/2012/126876(종래의 EGR 제어 밸브)에 기술된 EGR 제어 밸브에서는, 출력 기어와 편심체 사이에 하우징 벽이 존재하지 않아, 편심 샤프트를 그 회전 방향으로 활주가능하게 지지하기 위한 베어링을 배치하는 것이 어렵다. 따라서, 편심 샤프트의 축방향 편향으로 인해 중간 기어와 출력 기어 간의 맞물림이 불충분하게 된다. 그 결과, 전기 모터의 동력이 편심체와 포핏 밸브로 효율적으로 전달되지 않는 문제점이 있다.

종래의 EGR 제어 밸브에서는, 편심체와 연결 링크가 직접 접촉하므로, 활주 손실이 크고, 전기 모터의 동력이 포핏 밸브로 효율적으로 전달되지 않는 문제점이 있다. 또한, 종래의 EGR 제어 밸브에서는, 편심체와 연결 링크를 함께 부착할 때, 편심체와 연결 링크 간의 부착이 어렵고, EGR 제어 밸브의 생산성이 낮은 문제점이 있다.

따라서, 본 실시예의 EGR 제어 밸브에서는, 출력 부재(8)의 출력 샤프트(19)를 회전가능하게 지지하기 위한 이중 볼 베어링(24, 25)의 용이한 배치, EGR 밸브(1)와 요크(6)로 모터(M)의 회전력의 효율적인 전달, 및 감속 기구 내에서 출력 기어(17)와 중간 기어(16) 간의 개선된 결합 상태를 목적으로 하여, 그리고, 종동체와 요크 간의 용이한 부착을 목적으로 하여, 전술한 구성을 채용하였다.

구체적으로, EGR 밸브(1)와 액추에이터(2)가 통합된 하우징(3)에는, 모터(M)와 감속 기구가 수용된 제2 수용 챔버(42)로부터 EGR 밸브(1)와 링크 기구가 수용된 제1 수용 챔버(41)를 분할하는 하우징 벽(W1, W2)이 제공된다. 하우징 벽(W1)에는, 원통형 칼라(26)를 통해 출력 샤프트(19)를 회전가능하게 지지하는 이중 볼 베어링(24, 25)과, 이 이중 볼 베어링(24, 25)의 각각의 외부 링의 외주를 지지하는 원통형 베어링 홀더(81)가 제공된다.

제2 수용 챔버(42)로부터 제1 수용 챔버(41)를 분할하는 하우징 벽(W1)과 베어링 홀더(81)를 일체로 제공함으로써, 이중 볼 베어링(24, 25), 원통형 칼라(26) 및 베어링 홀더(81)의 배치가 매우 용이해진다. 이에 따라, 출력 샤프트(19)의 축방향 편향을 제한할 수 있으므로, 모터(M)의 회전력을 출력 기어(17)에 전달하기 위한 모터측에서의 출력 기어(17)와 중간 기어(16) 간의 결합이 개선된다. 그 결과, 모터(M)의 회전력이 EGR 밸브(1)를 구성하는 밸브 헤드(4), 밸브 스템(5) 및 요크(6)에 효율적으로 전달될 수 있다.

상기 하우징(3)을 제공함으로써, 제2 수용 챔버(42)로부터 제1 수용 챔버(41)를 분할하는 하우징 벽(W1, W2)과, 외부 접속용 커넥터의 제1 및 제2 모터 단자와 전기 접속하는 제1 및 제2 브러시 단자(51, 52)의 외부 접속부(도전성 결합부)를 포함한 모터(M)와, 중간 기어(16)와의 맞물림으로 인해 중간 기어(16)로부터 모터(M)의 회전력을 받았을 때 회전하는 출력 기어(17)가 EGR 밸브(1), 요크(6), 출력 레버(21), 피봇 핀(22), 종동체(23) 등으로 구성된 밸브 서브-조립체(밸브 샤프트부)로부터 기밀식으로 그리고 액밀식으로 분할될 수 있다.

따라서, 하우징(3)의 베어링 홀더(37)에 의해 유지된 오일 시일(39)의 밀봉 고무(시일부)와 EGR 밸브(1)의 밸브 스템(5)의 외주 사이의 간극을 통해 유동 통로 구멍(32 내지 34)으로부터 제1 수용 챔버(41) 내로 누설된 소량의 부식성 가스(배기 가스에 포함된 일산화탄소(CO), 이산화황(SO₂), 질소 산화물(NOx) 등의 부식성 가스)가 제2 수용 챔버(42) 내로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 외부 접속용 커넥터의 제1 및 제2 모터 단자와 모터(M)의 제1 및 제2 브러시 단자(51, 52) 간의 도전성 결합부의 불완전한 전도 또는 접촉 열화를 방지할 수 있다.

이중 볼 베어링(24, 25)의 각각의 외부 링의 외주 주위에 원통형 칼라(26)를 압입함으로써, 출력 부재(8)가 서브-조립체 상태로 조립된다. 원통형 칼라(26)의 외경은, 출력 레버(21), 피봇 핀(22) 및 종동체(23)를 포위하는, 출력 샤프트(19)의 샤프트 중심(회전 중심축)이 중심 역할을 하는, 포위하는 원과 동일하거나 그보다 크게 설정된다. 요크(6)의 개구부(71)에는 종동체(23)를 안내하는 테이퍼형 안내면(72)이 제공된다. 따라서, 하우징(3)의 하우징 벽(W1) 내에 원통형 칼라(26)를 압입할 때, 종동체(23)가 출력 샤프트(19)의 축방향으로부터 요크 홈(27) 내로 삽입될 수 있다. 그 결과, 요크(6)에 대한 피봇 핀(22)과 종동체(23)의 부착이 용이하게 된다. 이에 따라, EGR 밸브(1)와 하우징(3)에 대한 출력 부재(8)의 부착이 용이해지므로, EGR 제어 밸브의 생산성이 향상될 수 있다.

하우징(3)의 하우징 벽(W1)이 알루미늄 다이 캐스팅으로 제조되는 경우, 이중 볼 베어링(24, 25)의 각각의 외부 링과 유사한 탄성 계수와 선 팽창 계수를 가진 재료(예컨대, 스테인리스 스틸)를 원통형 칼라(26)에 대해 사용함으로써, 원통형 칼라(26)가 하우징(3)의 하우징 벽(W1)의 내주(베어링 홀더(81)의 베어링 수용 구멍(84))에 압입되어도, 원통형 칼라(26)와 이중 볼 베어링(24, 25)의 각각의 외부 링이, 예컨대, 두께 방향으로 쉽게 변형되지 않는다. 이에 따라, 원통형 칼라(26)가 압입된 후 베어링 링들 사이의 간극(베어링 내부 간극)의 감소 방지로 인해 롤링 요소(볼)의 표면 압력이 감소하는 효과가 발생한다.

출력 기어(17)의 원통형 보스(56)의 외주와 치 형성부(63)의 내주 사이에, 원통형 칼라(26)의 외경을 볼 수 있는 원호형 창(67)이 제공된다. 이에 따라, 원통형 칼라(26)가 하우징(3)의 하우징 벽(W1)의 내주(베어링 홀더(81)의 베어링 수용 구멍(84))에 압입될 때, 원통형 칼라(26)의 환형 단부면을 유지하기 위한 프레싱 지그의 일부분이 삽입될 수 있다. 그 결과, 하우징 벽(W1) 내로 원통형 칼라(26)가 기울어져 압입되는 것을 제한할 수 있다. 또한, EGR 밸브(1)의 밸브 스템(5)이 모터(M)의 측면에 배치될 수 있다. 이에 따라, EGR 제어 밸브의 크기를 소형화할 수 있다.

(제2 실시예)

이하, 제2 실시예의 EGR 제어 밸브의 구성에 대하여 설명한다. 도 12 내지 도 15는 본 발명이 적용되는 엔진용 배기 가스 재순환 시스템(EGR 시스템)에 사용되는 제2 실시예의 EGR 제어 밸브를 도시하고 있다. 제1 실시예와 동일한 참조 부호는 동일한 대응하는 구성 또는 기능을 나타내며, 그 설명은 생략한다.

제1 실시예와 마찬가지로, 본 실시예의 액추에이터(2)의 링크 기구는 요크(6), 출력 레버(21), 피봇 핀(22) 및 종동체(23)를 포함한다. 종동체(23)를 통해 피봇 핀(22)으로부터 모터(M)의 회전력을 받았을 때, 요크(6)는 밸브 스템(5)의 축방향으로 왕복 이동하며, 결합부(74)는 밸브 스템(5)의 축방향 기단부(입력부)에 압입된다. 이에 따라, 요크(6)는 밸브(1)와 일체로 이동가능하도록 EGR 밸브(1)에 연결된다. 따라서, 요크(6)는 모터(M)의 회전력을 선형 운동으로 변환하여 EGR 밸브(1)를 왕복 이동시킨다.

요크(6)의 입력부에는, 피봇 핀(22)에 의해 지지된 종동체(23)가 착탈가능하게 삽입될 수 있는 U자형 요크 홈(27)이 제공된다. 이 요크 홈(27)은, 2개의 표면의 적어도 측면에서 개방되어 2개의 표면 중 하나의 표면의 측면의 개구부(91)로부터 배면을 향하여 연장되는 오목한 홈이다. 또한, 이 오목한 홈은 피봇 핀(22)에 의해 지지된 종동체(23)가 착탈가능하게 삽입될 수 있는 반경 방향 홈(밸브 스템(5)의 축방향에 대해 수직한 방향으로 연장하는 오목한 홈)이다.

요크(6)의 입력부는 출력 부재(8)의 회전축 방향에 대해 평행한 방향으로 대향하는 2개의 표면 이외에, 적어도 4개의(제1 내지 제4) 측면을 포함하는 다면체 형상(말굽 형상의 단면)을 갖는다. 출력 부재(8)의 회전축 방향에 대해 평행한 방향으로 대향하는 2개의 표면에는 요크 홈(27)과 대체로 동일한 형상(U자 형상)을 가진 슬릿(개구부)이 제공된다. 이 슬릿을 통해 종동체(23)를 볼 수 있다. 입력부의 제1 측면에는, 밸브 스템(5)의 축방향에 대해 수직한 방향으로 개방된 측면 개구부가 제공된다.

요크 홈(27)은 요크 홈(27) 내로 종동체(23)를 삽입하기 위한 개구부(91)를 포함하며, 출력 부재(8), 특히, 종동체(23)를 요크(6)에 부착할 때, 출력 부재(8)는 회전하게 된다. 이 개구부(91)는 요크 홈(27)의 길이 방향 일단부에서 개방되며, EGR 밸브(1)의 밸브 스템(5)의 축방향에 대해 수직한 방향, 특히, 피봇 핀(22)과 종동체(23)가 부착시 삽입되는 삽입 방향의 대향 방향으로 개방된다. 개구부(91)에는 그 개구측으로부터 요크 홈(27)의 배면측을 향하여 개구 면적이 점진적으로 작아지고 종동체(23)를 요크 홈(27) 내로 유도(안내)하는 테이퍼형 안내면(92)이 제공된다.

도 12 내지 도 15를 참조하여 본 제2 실시예의 EGR 제어 밸브의 부착 방법을 간략하게 설명한다. 도 12 내지 도 15는 종동체와 요크의 결합 방법을 도시한 공정도이다.

먼저, 도 12에 도시된 바와 같이, 밸브 스템(5)에 밸브 헤드(4)를 용접 부착하기 전에, 밸브 스템(5), 요크(6), 리턴 스프링(9), 밸브 시트(11), 금속 베어링(36), 파이프(38), 오일 시일(39) 및 스프링 시트(55)를 하우징(3)에 미리 부착한다(제1 부착 공정). 그 다음, 도 12에 도시된 바와 같이, 출력 기어(17), 출력 샤프트(19), 출력 레버(21), 피봇 핀(22), 종동체(23), 이중 볼 베어링(24, 25) 및 원통형 칼라(26)가 미리 조립됨으로써, 이들 부품이 유니트(서브-조립체)화되는 출력 부재(8)를 구성하게 된다(제2 부착 공정).

그 다음, 기어 케이스(14)의 개구부로부터 센서 커버(10)를 제거하고, 원통형 칼라(26)의 환형 단부면에 프레싱된 출력 기어(17)의 원호형 창(67)을 일부분이 통과하는 프레싱 지그를 사용하여, 기어 케이스(14)의 개구부측으로부터 하우징(3) 내로 출력 부재(8)를 그 회전축 방향으로 직선으로 가압한다. 이에 따라, 원통형 칼라(26)의 외주가 하우징 벽(W1)의 베어링 수용 구멍(85) 내로 압입 고정된다. 그 동안, 피봇 핀(22)과 종동체(23)가 요크(6)의 요크 홈(27) 내에 결합되지 않도록, 즉, 종동체(23)가 요크(6)의 입력부와 접촉하지 않도록, 출력 샤프트(19)와 출력 레버(21)를 도 12에서 반시계 방향으로 미리 회전시킨다(제3 부착 공정).

이어서, 출력 샤프트(19)와 출력 레버(21)가 도 13에서 시계 방향으로 회전하면, 종동체(23)가 요크(6)의 개구부(91) 내에 삽입된다. 종동체(23)를 요크(6)의 테이퍼형 안내면(92)과 접촉시킴으로써, 요크(6)가 종동체(23)의 외주에 장착된다. 이에 따라, 요크(6)가 밸브 스템(5)과 함께 도 13에서 상측을 향하여 약간 들어올려진다(제4 부착 공정). 그 후, 출력 샤프트(19)와 출력 레버(21)가 도 14에서 시계 방향으로 회전하면, 종동체(23)가 요크(6)의 요크 홈(27) 내에 삽입된다(제5 부착 공정).

그 다음, 출력 샤프트(19)와 출력 레버(21)가 도 15에서 시계 방향으로 회전하여 요크(6)의 요크 홈(27)의 배면측을 향해 유입된 단계에서, 밸브 헤드(4)를 밸브 스템(5)에 용접 고정한다. 이러한 방식으로, 소정 결합 위치에서 함께 결합된(맞물린) 피봇 핀(22)과 종동체(23) 그리고 요크(6)의 요크 홈(27)에 의해, EGR 밸브(1), 요크(6) 및 출력 부재(8)가 하우징(3)에 부착된다(제6 부착 공정).

이하, 제2 실시예의 효과를 설명한다. 전술한 바와 같이, 본 실시예의 EGR 제어 밸브에서는, EGR 제어 밸브의 하우징(3)에, 모터(M)와 감속 기구가 수용된 제2 수용 챔버(42)로부터 EGR 밸브(1)와 변환 기구가 수용된 제1 수용 챔버(41)를 분할하는 하우징 벽(W1, W2)이 제공된다. 또한, 하우징 벽(W1)에는, 원통형 칼라(26)를 통해 출력 샤프트(19)를 회전가능하게 지지하는 이중 볼 베어링(24, 25)과, 이들 이중 볼 베어링(24, 25)의 각각의 외부 링의 외주를 지지하는 원통형 베어링 홀더(81)가 제공된다. 따라서, 제1 실시예와 유사한 효과가 발생될 수 있다.

요크(6)의 입력부는 대향하는 2개의 표면 이외에, 적어도 4개의(제1 내지 제4) 측면을 포함하는 다면체 형상(말굽 형상의 단면)을 갖는다. 이중 볼 베어링(24, 25)의 각각의 외부 링의 외주 주위에 원통형 칼라(26)를 압입함으로써, 출력 부재(8)가 서브-조립체 상태로 조립된다. 원통형 칼라(26)의 외경은, 출력 레버(21), 피봇 핀(22) 및 종동체(23)를 포위하고 출력 샤프트(19)의 샤프트 중심(회전 중심축)이 중심 역할을 하는, 포위하는 원과 동일하거나 그보다 크게 설정된다. 요크(6)의 개구부(91)에는 종동체를 안내하는 테이퍼형 안내면(92)이 제공된다.

이에 따라, 피봇 핀(22)과 종동체(23)가 요크(6)의 요크 홈(27) 내에 결합되지 않는 위치(홈(27)을 벗어난 위치)에서 하우징(3)의 하우징 벽(W1)의 내주와 이중 볼 베어링(24, 25)의 각각의 외부 링의 외주 사이에 원통형 칼라(26)가 압입 고정되는 방식으로, 하우징(3)에 출력 부재(8)가 부착된다. 그 다음, 출력 샤프트(19)와 출력 레버(21)가 도 15에서 시계 방향으로 회전하게 된다. 그 결과, 피봇 핀(22)과 종동체(23)가 요크(6)의 요크 홈(27) 내에 활주가능하게 삽입될 수 있다. 따라서, 요크(6)에 대한 피봇 핀(22)과 종동체(23)의 부착이 용이하게 된다. 이에 따라, EGR 밸브(1)와 하우징(3)에 대한 출력 부재(8)의 부착이 용이해지므로, EGR 제어 밸브의 생산성이 향상될 수 있다.

상기 실시예들에 대한 변형을 설명한다. 본 실시예에서, 본 발명의 배기 시스템을 위해 사용되는 배기 제어 밸브는 엔진용 배기 가스 재순환 시스템에 통합되는 EGR 제어 밸브에 적용된다. 대안적으로, 본 발명의 배기 시스템을 위해 사용되는 배기 제어 밸브는, 예컨대, 엔진의 배기 시스템에 통합되는, 웨이스트게이트 밸브, 스크롤 전환 밸브, 배기 유량 제어 밸브, 배기 압력 제어 밸브, 배기 전환 밸브, 배기 스로틀 밸브에 적용될 수 있다.

EGR 제어 밸브 또는 배기 제어 밸브의 밸브 요소로서 포핏 밸브가 채용된다. 대안적으로, 밸브와 샤프트 사이에 개재된 링크 기구를 통해, 버터플라이 밸브, 플랩 밸브, 플레이트 밸브 또는 로터리 밸브와 같은 로터리 타입 밸브가 채용될 수 있다. 또한, 이중 포핏 밸브가 채용될 수 있다. 또한, 밸브 스템(5) 대신, 축방향으로 연장된 작동 로드가 샤프트(밸브 스템)로서 사용될 수 있다.

본 실시예에서는, 하우징(3)의 하우징 벽(W1)의 내주 내, 즉, 베어링 홀더(81)의 베어링 수용 구멍(84)의 내부에 원통형 칼라(26)를 압입하기 전에, 이중 볼 베어링(24, 25)의 각각의 외부 링의 외주 주위에 원통형 칼라(26)를 미리 압입 고정한다. 대안적으로, 출력 샤프트(19)의 제1 돌출 샤프트부(입력부)에 출력 기어(17)를 부착하기 전에, 이중 볼 베어링(24, 25)의 각각의 외부 링의 외주 주위에 원통형 칼라(26)를 부착한 후에, 하우징(3)의 하우징 벽(W1)의 내주 내에 원통형 칼라(26)를 압입 고정할 수 있다.

본 실시예에서는, 원통형 칼라(26)를 통해 이중 볼 베어링(제1 베어링)(24, 25)의 각각의 외부 링의 외주를 유지하기 위한 원통형 베어링 홀더(제1 베어링 홀더)(81)가 하우징(3)의 하우징 벽(W1)에 제공된다. 대안적으로, 개재된 원통형 칼라(26)가 없는 경우, 제1 베어링의 외주를 직접 유지(지지)하는 원통형 제1 베어링 홀더가 하우징(3)의 하우징 벽(W1)에 제공될 수 있다.

제1 베어링으로서, 이중 볼 베어링(24, 25) 대신, 윤활유가 내부에 포함된 볼 베어링이 채용될 수 있다. 또한, 제1 베어링으로서, 그 내부에 윤활유가 함침된 원통형 오일 함침식 소결 베어링(금속 부시)이 채용될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 베어링 내에 윤활유가 함침되지 않고, 제1 베어링과 출력 샤프트 사이에 있는 제1 활주부(활주 간극)와 제2 베어링과 밸브 스템 사이에 있는 제2 활주부(활주 간극)에 윤활유 공급 기구로 윤활유를 공급하는 유형의 베어링을 채용할 수 있다.

출력 샤프트(19)의 제2 돌출 샤프트부(출력부)에 출력 레버(21)를 부착하기 전에, 출력 레버(21), 피봇 핀(22) 및 종동체(23)가 미리 조립될 수 있음으로써, 이들 부품이 유니트(서브-조립체)화되는 종동체 서브-조립체를 구성하게 되며, 종동체 서브-조립체는 출력 샤프트(19)의 제2 돌출 샤프트부(출력부)에 부착될 수 있다. 피봇 핀(22)의 외주에 의해 회전가능하게 지지된 종동체 롤러가 볼 베어링으로 구성된 종동체(23)의 대용물로서 사용될 수 있다.

또한, 내연 기관(엔진)으로서, 다기통 디젤 엔진 대신, 다기통 가솔린 엔진이 사용될 수 있다. 또한, 본 발명은 단기통 엔진에 적용될 수 있다. 코일에 연결되는 도전체는 모터의 회전자 코일에 전기적으로 접속된 정류자와 가압 접촉하고 있는 브러시일 수 있다. 코일로 형성된 도전체는 모터의 고정자 코일일 수 있다.

요약하자면, 상기 실시예의 내연 기관용 배기 시스템은 다음과 같이 설명할 수 있다.

내연 기관용 배기 시스템은 하우징(3), 밸브(1), 액추에이터(2), 제1 수용 챔버(41) 및 제2 수용 챔버(42 내지 44)를 포함한다. 하우징(3)은 엔진으로부터의 배기 가스가 흐르는 유동 통로(31 내지 35)를 포함한다. 밸브(1)는 밸브 요소(4)와 밸브 스템(5)을 포함한다. 밸브 요소(4)는 유동 통로(31 내지 35)를 개폐하도록 구성된다. 밸브 스템(5)은 밸브 요소(4)를 지지한다. 액추에이터(2)는 모터(M)와 출력 부재(8)를 포함한다. 모터(M)는 모터(M)에 전력이 공급될 때 밸브(1)를 구동하기 위한 동력을 발생시키도록 구성된다. 출력 부재(8)는 모터(M)에 의해 발생된 동력을 밸브 스템(5)을 통해 밸브 요소(4)에 전달하도록 구성된다. 밸브(1)와 액추에이터(2)는 하우징(3) 내에 통합된다. 출력 부재(8)는 출력 기어(17), 출력 샤프트(19) 및 종동체(23)를 포함한다. 출력 기어(17)는 모터(M)의 동력을 받아 회전하도록 구성된다. 출력 샤프트(19)는 출력 기어(17)의 회전 중심축 상에 배치되며, 출력 기어(17)와 일체로 회전가능하도록 출력 기어(17)와 커플링된다. 종동체(23)는 출력 샤프트(19)의 회전 중심축에 대하여 편심 배치되며, 출력 샤프트(19)와 일체로 회전가능하게 출력 샤프트(19)에 연결된다. 제1 수용 챔버(41)는 적어도 밸브 스템(5)과 종동체(23)를 수용한다. 제2 수용 챔버(42 내지 44)는 적어도 모터(M)와 출력 기어(17)를 수용한다. 하우징(3)은 제2 수용 챔버(42 내지 44)로부터 제1 수용 챔버(41)를 분할하는 하우징 벽(W1, W2)을 더 포함한다. 하우징 벽(W1, W2)은 제1 베어링(24, 25)과 원통형 제1 베어링 홀더(81)를 포함한다. 제1 베어링(24, 25)은 출력 샤프트(19)를 그 회전 방향으로 활주가능하게 지지한다. 제1 베어링 홀더(81)는 제1 베어링(24, 25)의 외주를 유지한다. 이에 따라, 제2 수용 챔버(42 내지 44)로부터 제1 수용 챔버(41)를 분할하는 하우징 벽(W1, W2)에 제1 베어링 홀더(81)를 제공함으로써, 제1 베어링(24, 25)과 제1 베어링 홀더(81)의 배치가 매우 용이해진다. 그 결과, 출력 샤프트(19)의 축방향 편향을 제한할 수 있으므로, 모터(M)의 동력을 출력 기어(17)에 전달하기 위한 모터측 기어와 출력 기어(17) 간의 결합이 개선된다. 이에 따라, 모터(M)의 동력이 요크(6)와 밸브(1)에 효율적으로 전달될 수 있다.

제2 수용 챔버(42 내지 44)로부터 제1 수용 챔버(41)를 분할하는 하우징 벽(W1, W2)으로 인하여, 예컨대, 외부와 전기 접속하는 도전성 결합부를 포함한 모터(M)와, 이 모터(M)의 동력을 받았을 때 회전하는 출력 기어(17)가 밸브(1)(적어도 밸브 스템(5))와 종동체(23)로부터 분할될 수 있다. 따라서, 하우징(3)과 밸브(1)의 밸브 스템(5) 사이의 간극(예컨대, 시일부)을 통해 유동 통로 구멍(31 내지 35)으로부터 제1 수용 챔버(41)로 누설된 소량의 부식성 가스(배기 가스에 포함된 부식성 가스)가 제2 수용 통로(42 내지 44)로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 외부와 모터(M) 간의 도전성 결합부의 불완전한 전도 또는 접촉 열화를 방지할 수 있다.

본 발명이 그 실시예들을 참조하여 설명되었으나, 본 발명이 그 실시예들과 구조들로 한정되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 본 발명은 다양한 변형과 등가의 구성을 포함하는 것으로 의도된다. 또한, 다양한 조합과 구성이 개시되어 있으나, 단일의 요소, 또는 그보다 많거나 적은 요소들을 포함하는 다른 조합과 구성도 본 발명의 사상과 범주 내에 속한다.

Claims (13)

1. 하우징(3), 밸브(1), 액추에이터(2), 제1 수용 챔버(41) 및 제2 수용 챔버(42 내지 44)를 포함하는 내연 기관의 배기 시스템이며,
   상기 하우징(3)은 엔진으로부터의 배기 가스가 흐르는 유동 통로(31 내지 35)를 포함하고,
   상기 밸브(1)는,
   상기 유동 통로(31 내지 35)를 개폐하도록 구성된 밸브 요소(4)와,
   상기 밸브 요소(4)를 지지하는 밸브 스템(5)을 포함하고,
   상기 액추에이터(2)는,
   모터(M)에 전력이 공급될 때 밸브(1)를 구동하는 동력을 발생시키도록 구성된 모터(M)와,
   상기 모터(M)에 의해 발생된 동력을 밸브 스템(5)을 통해 밸브 요소(4)에 전달하도록 구성된 출력 부재(8)를 포함하고,
   상기 밸브(1)와 액추에이터(2)는 하우징(3) 내에 내장되고,
   상기 출력 부재(8)는,
   상기 모터(M)의 동력을 받아 회전하도록 구성된 출력 기어(17)와,
   상기 출력 기어(17)의 회전 중심축 상에 배치되며, 상기 출력 기어(17)와 일체로 회전가능하도록 출력 기어(17)와 커플링된 출력 샤프트(19)와,
   상기 출력 샤프트(19)의 회전 중심축에 대하여 편심 배치되며, 상기 출력 샤프트(19)와 일체로 회전가능하게 출력 샤프트(19)에 연결된 종동체(23)를 포함하고,
   상기 제1 수용 챔버(41)는 적어도 밸브 스템(5)과 종동체(23)를 수용하며,
   상기 제2 수용 챔버(42 내지 44)는 적어도 모터(M)와 출력 기어(17)를 수용하고,
   상기 하우징(3)은 제2 수용 챔버(42 내지 44)로부터 제1 수용 챔버(41)를 분할하는 하우징 벽(W1, W2)을 더 포함하며,
   상기 하우징 벽(W1, W2)은,
   상기 출력 샤프트(19)를 그 회전 방향으로 활주가능하게 지지하는 제1 베어링(24, 25)과,
   상기 제1 베어링(24, 25)의 외주를 유지하는 원통형 제1 베어링 홀더(81)를 포함하는, 내연 기관의 배기 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 하우징(3)은,
   상기 밸브 스템(5)을 그 이동 방향으로 활주가능하게 지지하는 원통형 제2 베어링(36)과,
   상기 제2 베어링(36)의 외주를 유지하는 원통형 제2 베어링 홀더(37)를 더 포함하는, 내연 기관의 배기 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 액추에이터(2)는,
   상기 모터(M)의 회전을 감속하여 감속된 회전을 출력 샤프트(19)에 전달하도록 구성된 감속 기구(15 내지 19)와,
   상기 출력 샤프트(19)의 회전 운동을 밸브 스템(5)의 선형 운동으로 변환하도록 구성된 변환 기구(6, 21 내지 23, 27)를 더 포함하는, 내연 기관의 배기 시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 변환 기구(6, 21 내지 23, 27)는,
   상기 출력 샤프트(19)와 일체로 회전가능하도록 출력 샤프트(19)와 커플링되며, 상기 출력 샤프트(19)의 반경 방향 외측으로 돌출하는 레버(21)와,
   상기 레버(21)에 의해 유지되는 편심 핀(22)과,
   상기 종동체(23)를 통해 편심 핀(22)으로부터 모터(M)의 동력을 받아 밸브 스템(5)의 축방향으로 왕복 이동하도록 구성되고, 밸브 스템(5)과 일체로 이동가능하도록 밸브 스템(5)과 커플링된 요크(6, 27)를 포함하고,
   상기 종동체(23)는 편심 핀(22)의 외주에 의해 회전가능하게 지지되고, 상기 요크(6, 27) 내에 활주 가능하게 삽입되는, 내연 기관의 배기 시스템.
5. 제4항에 있어서, 상기 요크(6, 27)는 종동체(23)가 삽입될 수 있는 요크 홈(27)을 포함하고,
   상기 요크 홈(27)은, 요크(6)에 종동체(23)를 부착할 때, 상기 출력 부재(8)를 선형적으로 변위시키면서 요크 홈(27)에 종동체(23)를 삽입하기 위한 개구부(71)를 포함하며,
   상기 개구부(71)는 밸브 스템(5)의 축방향에 대해 수직한 방향으로 개방된, 내연 기관의 배기 시스템.
6. 제5항에 있어서, 상기 개구부(71)는 그 개구측으로부터 요크 홈(27)의 배면측을 향하여 개구 면적이 점진적으로 작아지고 종동체(23)를 요크 홈(27) 내로 안내하는 테이퍼형 안내면(72)을 포함하는, 내연 기관의 배기 시스템.
7. 제3항에 있어서, 상기 변환 기구(6, 21 내지 23, 27)는,
   상기 출력 샤프트(19)와 일체로 회전가능하도록 출력 샤프트(19)에 연결되고, 상기 출력 샤프트(19)의 반경 방향 외측으로 돌출하는 레버(21)와,
   상기 레버(21)에 의해 유지되는 편심 핀(22)과,
   상기 종동체(23)를 통해 편심 핀(22)으로부터 모터(M)의 동력을 받아 밸브 스템(5)의 축방향으로 왕복 이동하도록 구성되고 밸브 스템(5)과 일체로 이동가능하도록 밸브 스템(5)과 커플링된 말굽 형상의 요크(6, 27)를 포함하고,
   상기 종동체(23)는 편심 핀(22)의 외주에 의해 회전가능하게 지지되고 상기 요크(6, 27) 내에 활주 가능하게 삽입되는, 내연 기관의 배기 시스템.
8. 제7항에 있어서, 상기 요크(6, 27)는 종동체(23)가 삽입될 수 있는 요크 홈(27)을 포함하고,
   상기 요크 홈(27)은, 요크(6)에 종동체(23)를 부착할 때, 상기 출력 부재(8)를 회전시키면서 요크 홈(27) 내로 종동체(23)를 삽입하기 위한 개구부(91)를 포함하고,
   상기 개구부(91)는 밸브 스템(5)의 축방향에 대해 수직한 방향으로 개방되는, 내연 기관의 배기 시스템.
9. 제8항에 있어서, 상기 개구부(91)는 그 개구측으로부터 요크 홈(27)의 배면측을 향하여 개구 면적이 점진적으로 작아지고 종동체(23)를 요크 홈(27) 내로 안내하는 테이퍼형 안내면(92)을 포함하는, 내연 기관의 배기 시스템.
10. 제4항에 있어서, 상기 하우징 벽(W1, W2)은 제1 베어링(24, 25)의 외주 주위에 압입되는 원통형 칼라(26)를 더 포함하고,
    상기 칼라(26)는, 레버(21), 편심 핀(22) 및 종동체(23)를 포위하고 상기 출력 샤프트(19)의 샤프트 중심이 중심 역할을 하는, 포위하는 원(enveloping circle)과 동일하거나 그보다 큰 외경을 갖는, 내연 기관의 배기 시스템.
11. 제10항에 있어서, 상기 출력 기어(17)는 칼라(26)의 외경을 볼 수 있는 창(67)을 포함하는, 내연 기관의 배기 시스템.
12. 제4항에 있어서, 상기 출력 샤프트(19)의 축방향 일단부측은 제1 수용 챔버(41)측의 개방 단부로부터 제1 수용 챔버(41) 내로 돌출되어 레버(21)와 일체로 회전가능하게 커플링되고,
    상기 출력 샤프트(19)의 축방향 타단부측은 제2 수용 챔버(42 내지 44)측의 개방 단부로부터 제2 수용 챔버(42 내지 44) 내로 돌출되어 출력 기어(17)와 일체로 회전가능하게 커플링되는, 내연 기관의 배기 시스템.
13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 커버(10)를 더 포함하고,
    상기 모터(M)는 코일과, 상기 코일에 연결된 도전체 또는 상기 코일을 형성하는 도전체에 도전 결합되는 단자(51, 52)를 포함하고,
    상기 커버(10)는 단자(51, 52)를 통해 외부 장치와 모터(M) 간의 전기 접속을 위한 외부 접속용 커넥터(54)를 포함하고,
    상기 하우징(3)은 하우징(3)과 커버(10) 사이에 제2 수용 챔버(42 내지 44)로서 구성된 오목부를 더 포함하는, 내연 기관의 배기 시스템.

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