KR101822282B1 - 차량의 밸브 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 밸브 장치에 관한 것으로, 압력이 조절되는 제1실 및 제2실이 마련된 공압식밸브; 및 상기 공압식밸브에 결합되고, 제1실과 연통되며, 정압측개방구 및 부압측개방구가 형성되고, 정압측개방구 및 부압측개방구를 선택적으로 개폐함으로써 상기 제1실의 압력을 조절하도록 마련된 압력조절밸브;를 포함하는 차량의 밸브 장치가 소개된다.

Description

차량의 밸브 장치{VALVE DEVICE FOR VEHICLE}
본 발명은 차량의 밸브 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부압을 이용한 밸브의 응답성을 향상시킨 차량의 밸브 장치에 관한 것이다.
차량의 내부에는 공기 또는 연료 등 다양한 유체의 유동이 존재하며, 이러한 유체의 유동을 단속하기 위한 다양한 종류의 밸브가 마련된다. 이러한 밸브 중 공압식 밸브는 공압실에 형성되는 공압을 이용하여 작동된다.
구체적으로, 공압실은 복수의 공간으로 구획되어 어느 하나의 공간에 부압이 형성되면 압력차에 의해 밸브가 작동되도록 마련된다. 이 때, 상기 공압실 내에 형성되는 압력을 조절하기 위해 부압라인과 정압라인이 마련되고, 부압라인과 상기 공압실이 연통되는 것을 단속하기 위한 별도의 밸브가 마련될 수 있다.
다만, 상기한 방식의 밸브는 공압실 내의 정압 또는 부압 충진 시간을 단축시킬수록 밸브의 작동성 내지 응답성이 향상될 수 있어 이를 개선하는 것이 중요한 과제가 된다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2012-0092776 A1
본 발명은 간단하고 효과적으로 밸브의 응답성을 향상시키고 공간활용도를 향상시킬 수 있는 차량의 밸브 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 밸브 장치는 압력이 조절되는 제1실 및 제2실이 마련된 공압식밸브; 상기 공압식밸브에 결합되고, 제1실과 연통되며, 정압측개방구 및 부압측개방구가 형성되고, 정압측개방구 및 부압측개방구를 선택적으로 개폐함으로써 상기 제1실의 압력을 조절하도록 마련된 압력조절밸브;를 포함한다.
상기 공압식밸브는 터보차져의 하류측 흡기가 터보차져의 상류측으로 바이패스되는 바이패스유로상에 장착되어 흡기의 유동을 단속하도록 마련될 수 있다.
상기 압력조절밸브는 아마추어가 구비된 솔레노이드식 밸브로 구비되며, 아마추어 이동경로의 일단부에는 부압측개방구가 형성되고 타단부에는 정압측개방구가 형성됨으로써, 아마추어의 이동에 따라 부압측개방구 및 정압측개방구 중 어느 하나가 차폐되면 나머지 하나는 개방되어 상기 제1실과 연통되도록 마련될 수 있다.
상기 압력조절밸브는 상기 공압식밸브에 착탈 가능하도록 결합될 수 있다.
상기 공압식밸브의 외측에는 원을 이루도록 배열된 복수의 삽입홈이 형성되고, 상기 압력조절밸브에는 상기 삽입홈에 대응되는 위치에 복수의 삽입돌기가 형성됨으로써, 상기 압력조절밸브가 상기 공압식밸브에 대해 상대 회전된 상태로 상기 공압식밸브에 장착될 수 있도록 마련될 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량의 밸브 장치에 따르면, 간단하고 효과적으로 밸브의 응답성을 향상시키고 공간활용도를 향상시킬 수 있다.
특히, 제1실 및 제2실이 마련된 공압식밸브의 제1실에 압력조절밸브가 결합되어 정압측개방구 및 부압측개방구의 개폐여부를 조절함으로써, 제1실의 부압 및 정압 형성에 소요되는 시간을 효과적으로 단축시킬 수 있다.
또한, 상기 공압식밸브는 터보차져가 장착된 흡기유로의 바이패스라인에 마련됨으로써, 팁아웃 상황에서 터보차져를 통해 역류할 수 있는 과급 공기를 신속하게 바이패스시키는데 유리하다.
한편, 상기 압력조절밸브는 상기 공압식밸브에 상대 회전된 상태로 결합될 수 있도록 마련됨으로써, 레이아웃 측면에서 요구되는 방향으로 호스방향을 변경시킬 수 있어 공간활용적인 측면에서 유리하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 밸브 장치가 터보차져의 컴프레셔에 연결된 흡기유로에 대한 바이패스유로상에 장착된 모습을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 밸브 장치를 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 밸브 장치가 닫힌 상황을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 밸브 장치가 열린 상황을 나타낸 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴본다.
도 2 내지 4와 같이, 본 발명에 따른 차량의 밸브 장치(100)는 압력이 조절되는 제1실 및 제2실이 마련된 공압식밸브(150); 및 상기 공압식밸브(150)에 결합되고, 제1실과 연통되며, 정압측개방구(220) 및 부압측개방구(210)가 형성되고, 정압측개방구(220) 및 부압측개방구(210)를 선택적으로 개폐함으로써 상기 제1실의 압력을 조절하도록 마련된 압력조절밸브(200);를 포함한다.
이를 구체적으로 살펴보면, 공압식밸브(150)는 압력이 조절되는 제1실 및 제2실이 마련된다.
바람직하게는, 공압식밸브(150)의 내부에는 압력변화가 일어나는 공간이 마련되고, 상기 공간은 구획되어 제1실 및 제2실을 이룬다. 제1실과 제2실을 구획하는 판은 변형이 용이한 판막 형상으로 마련되어 제1실 또는 제2실의 압력변화에 따라 변형되도록 마련된다.
도 3 내지 4에는 본 발명의 공압식밸브(150)의 내부가 다이아프램으로 구획되어 제1실 및 제2실로 구분되고, 상기 다이아프램에 밸브 본체가 결합되어 다이아프램의 변형상태에 따라 이동되면서 개폐상태로 조절되도록 마련된 모습이 도시되어 있다.
또한, 바람직하게는 제2실은 정압을 형성하는 유체와 연통되어 정압을 이루며, 제1실은 정압을 형성하는 호스 및 부압을 형성하기 위한 진공탱크와 연결되는 호스와 연통되도록 마련되어 정압 및 부압이 형성되도록 마련된다.
바람직하게는, 제1실에는 다이아프램 또는 밸브 본체를 제2실측으로 밀어내는 탄성력을 제공하는 탄성부가 마련된다. 도 3 내지 4에는 제1실 내부의 탄성부가 코일 스프링으로 마련된 모습이 개략적으로 도시되어 있다.
이에 따라, 도 3과 같이 제1실에 정압이 충진되면 제1실과 제2실간의 압력차는 사라지고 탄성부의 탄성작용에 의해 밸브가 차단상태를 이룬다. 한편, 도 4와 같이 제1실에 부압이 충진되면 제1실 및 제2실간 압력착에 의해 다이아프램이 제1실측으로 밀려 올라가게 되고, 다이아프램의 변형에 의해 밸브 본체가 제1실측으로 이동되면서 밸브는 개방상태를 이루게 된다.
한편, 압력조절밸브(200)는 상기 공압식밸브(150)에 결합되고, 제1실과 연통되며, 정압측개방구(220) 및 부압측개방구(210)가 형성되고, 정압측개방구(220) 및 부압측개방구(210)를 선택적으로 개폐함으로써 상기 제1실의 압력을 조절하도록 마련된다.
압력조절밸브(200)는 제1실과 연통되도록 마련되어 제1실의 압력을 조절하도록 마련된다. 구체적으로, 압력조절밸브(200)는 정압호스와 연결되는 정압측개방구(220) 및 부압호스와 연결된 부압측개방구(210)가 형성되고, 내부공간이 제1실과 연통되도록 공압식밸브(150)에 결합된다. 이와 같이 공압식밸브(150)에 결합된 압력조절밸브(200)가 도 2에 도시되어 있다.
또한, 도 3과 같이 압력조절밸브(200)가 정압측개방구(220)를 개방시키고 부압측개방구(210)를 차폐하게 되면, 압력조절밸브(200)와 연통된 제1실은 정압이 형성되어 공압식밸브(150)가 차폐상태를 이루게 되며, 도 4와 같이 압력조절밸브(200)가 부압측개방구(210)를 개방시키고 정압측개방구(220)를 차폐하게 되면 제1실은 부압이 충진되어 공압식밸브(150)가 개방상태를 이루게 되는 것이다.
종래와 같은 일반적인 공압식밸브(150)의 경우, 압력변화가 발생되는 제1실에 정압호스 및 부압호스가 연결되며, 상기 부압호스의 일지점에 부압 전달여부를 단속하기 위한 밸브가 마련된다. 이에 따라, 부압호스 상의 밸브를 개방시키더라도 부압이 상기 공압식밸브(150)까지 전달되는 것은 부압호스의 길이만큼 지연시간을 초래하게 되고, 이에 따라 밸브 작동이 요구되는 상황에서 밸브의 작동 지연시간이 발생되어 응답성 향상에 불리하였다.
본 발명의 경우, 제1실의 압력변화를 제어하기 위한 압력조절밸브(200)가 직접 공압식밸브(150)의 제1실측에 결합하되, 바람직하게는 도 2 내지 4와 같이 제1실의 일부를 이루도록 마련됨으로써, 공압식밸브(150) 개방이 요구되어 부압 충진시 압력조절밸브(200) 작동과 동시에 제1실에 부압이 충진될 수 있으므로, 공압식밸브(150)의 작동성 및 응답성이 크게 향상될 수 있다.
한편, 도 1과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 밸브 장치(100)는 상기 공압식밸브(150)가 터보차져의 하류측 흡기가 터보차져의 상류측으로 바이패스되는 바이패스유로(30)상에 장착되어 흡기의 유동을 단속하도록 마련된다.
구체적으로, 엔진 성능을 향상시키기 위해 엔진으로 유동되는 흡기의 유로상에 터보차져가 구비될 수 있다. 차량의 팁인 상황에서는 엔진으로부터 요구되는 흡기량이 증가되어 터보차져를 경유하며 엔진으로 유동하는 흡기의 양이 증가된다.
다만, 차량이 팁아웃 상황으로 전환되면 엔진의 요구 흡기량이 대폭 감소하게 되고, 터보차져의 컴프레셔(15)를 지나면서 압축된 흡기가 압력차에 의해 다시 터보차져 컴프레셔(15)의 상류측으로 역류하는 상황이 발생될 수 있다.
이 때, 컴프레셔(15)는 여전히 정방향으로 유동하는 흡기를 압축하도록 회전중이므로, 역류하는 흡기에 의해 충격이 발생될 수 있는 것이다. 따라서, 터보차져가 장착된 흡기유로(20)상에는 과급된 공기가 다시 터보차져 컴프레셔(15)의 상류측으로 바이패스 될 수 있는 바이패스유로(30)가 마련될 수 있다.
한편, 상기 바이패스유로(30)는 흡기의 역류가 염려되는 상황 외에는 공기의 유동이 차단된 상태를 유지하다가, 팁아웃 상황에 따라 흡기 역류가 예상되는 상황에서 개방될 수 있도록 밸브가 마련되어야 한다.
다만, 상기 배이패스유로상에 마련되는 밸브는 흡기 역류가 예상되는 상황 시 신속하게 개방되어 터보차져 또는 흡기유로(20) 내에서의 충격 발생을 방지하여야 하므로, 그 응답성을 향상시키는 것이 특히 중요한 것이다.
따라서, 본 발명과 같이 공압식밸브(150)의 압력조절을 위한 압력조절밸브(200)가 직접 공압식밸브(150)가 결합되어 일체를 이루도록 마련된 차량의 밸브 장치(100)는 상기 배이패스유로상에 장착되어 최적의 효과를 발휘할 수 있다.
즉, 본 발명의 공압식밸브(150)는 압력조절밸브(200)와의 이격거리가 없어 부압형성이 요구되면, 지연시간 없이 곧바로 제1실의 부압 충진이 이루어져, 밸브 개방이 신속하게 이루어지므로, 상기 배이패스유로상에 마련되어 터보차져를 바이패스하는 공기 유동을 단속하는 밸브로 이용될 수 있는 것이다. 도 1에는 본 발명에 따른 차량의 밸브 장치(100)가 터보차져 바이패스유로(30)상에 장착된 모습이 도시되어 있다.
결국, 본 발명의 실시예에서는 응답성이 향상된 공압식밸브(150)가 터보차져 배이패스 유로상에 장착됨으로써, 팁아웃 상황에서 터보차져 바이패스유로(30)를 신속하게 개방하여 컴프레셔(15) 또는 흡기유로(20)상의 충격발생을 효과적으로 방지할 수 있는 것이다.
한편, 도 3 내지 4와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 밸브 장치(100)는 상기 압력조절밸브(200)가 아마추어(230)가 구비된 솔레노이드식 밸브로 구비되며, 아마추어(230) 이동경로의 일단부에는 부압측개방구(210)가 형성되고 타단부에는 정압측개방구(220)가 형성됨으로써, 아마추어(230)의 이동에 따라 부압측개방구(210) 및 정압측개방구(220) 중 어느 하나가 차폐되면 나머지 하나는 개방되어 상기 제1실과 연통되도록 마련된다.
구체적으로, 압력조절밸브(200)는 솔레노이드식 밸브로 구비된다. 솔레노이드가 둘러진 아마추어(230)의 이동경로상에 아마추어(230)가 구비되어 작동신호에 따라 아마추어(230)가 이동경로를 따라 직선운동한다.
바람직하게는, 공압식밸브(150)의 제1실에 결합되어 일체화된 압력조절밸브(200)는 아마추어(230)의 직선경로 양단부가 제1실과 연통되도록 마련된다. 또한 아마추어(230) 직선경로의 일단부에는 부압호스와 연결된 부압측개방구(210)가 형성되고, 타단부에는 정압호스가 연결된 정압측개방구(220)가 형성된다.
도 3 내지 4를 통해 압력조절밸브(200)와 공압식밸브(150)의 작동관계를 설명하면 다음과 같다.
우선, 도 3 내지 4에는 압력조절밸브(200)가 공압식밸브(150)의 제1실 상부에 결합된 모습이 도시되어 있다. 도 3의 경우, 압력조절밸브(200)의 마련된 아마추어(230)가 이동경로의 타단부를 향해 이동되어 부압측개방구(210)는 차폐되고 일단부에 형성된 정압측개방구(220)는 개방되어 제1실에 정압이 형성된 모습이 도시되어 있다.
도 4의 경우, 아마추어(230)가 이동경로의 일단부를 향해 이동되어 정압측개방구(220)가 차폐된 모습이 도시되어 있다. 이 때, 타단부의 부압측개방구(210)는 개방상태가 되어 제1실에 연통됨으로써 제1실은 부압이 형성된다. 따라서 제1실과 제2실 사이에 압력차가 형성되고 밸브본체는 제1실측으로 상승되어 공압식밸브(150)가 개방된다.
결국, 본 발명의 실시예에서는 압력조절밸브(200)가 솔레노이드식 밸브로 마련되고, 상기 아마추어(230)의 이동에 따라 정압측개방구(220) 및 부압측개방구(210) 중 어느 하나의 차폐되며 나머지 하나는 개방됨으로써, 공압식밸브(150) 제1실의 압력을 조절하여 공압식밸브(150)의 개폐상태를 조절하게 되는 것이다. 압력조절밸브(200)는 별도로 마련되는 제어부를 통해 인가되는 전류신호가 단속되어 개폐상태가 조절될 수 있다.
한편, 도 2와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 밸브 장치(100)는 상기 압력조절밸브(200)가 상기 공압식밸브(150)에 착탈 가능하도록 결합된다.
구체적으로, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 정압호스 및 부압호스가 상기 압력조절밸브(200)에 연결되고, 상기 압력조절밸브(200)는 착탈이 용이하도록 마련되어 필요에 따라 공압식밸브(150)로부터 탈거되어 교환될 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에서는 압력조절밸브(200)를 착탈식으로 마련함으로써 고장 발생시 교환이 용이하도록 하여 내구 문제를 개선할 수 있다. 도 2의 경우, 압력조절밸브(200)가 공압식밸브(150)의 제1실측에 결합되되, 돌기삽입식으로 결합되어 필요에 따라 착탈이 용이하도록 마련된 모습이 도시되어 있다.
한편, 도 2와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 밸브 장치(100)에서, 상기 공압식밸브(150)의 외측에는 원을 이루도록 배열된 복수의 삽입홈(190)이 형성되고, 상기 압력조절밸브(200)에는 상기 삽입홈(190)에 대응되는 위치에 복수의 삽입돌기(240)가 형성됨으로써, 상기 압력조절밸브(200)가 상기 공압식밸브(150)에 대해 상대 회전된 상태로 상기 공압식밸브(150)에 장착될 수 있도록 마련된다.
구체적으로, 도 2와 같이 상기 공압식밸브(150)의 외측에는 복수의 삽입홈(190)이 형성된다. 상기 복수의 삽입홈(190)은 공압식밸브(150) 외측으로부터 돌출된 슬리브의 분할체와 같이 원을 이루도록 배열된다.
한편, 상기 압력조절밸브(200)는 상기 공압식밸브(150)와 결합하는 지점에 삽입돌기(240)가 형성된다. 상기 삽입돌기(240)는 복수로 이루어지며 삽입홈(190)의 형상에 대응되도록 마련된다.
이에 따라, 압력조절밸브(200)가 공압식밸브(150)에 결합시 상기 삽입돌기(240)가 상기 삽입홈(190)에 삽입되어 고정되면서 압력조절밸브(200)와 공압식배브가 일체를 이루게 된다.
한편, 상기한 바와 같이 공압식밸브(150)의 삽입홈(190) 및 압력조절밸브(200)의 삽입돌기(240)는 원을 이루도록 배열된 바, 압력조절밸브(200)는 결합시 공압식밸브(150)에 대한 상대회전을 이룬 채로 공압식밸브(150)에 결합 가능하다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에서는 본 발명의 밸브 장치(100)가 엔진의 흡기유로(20)가 위치된 공간에 마련될 수 있는데, 상기 공간에는 다양한 장치가 구비되어 있어 그 공간활용적인 부분을 적절히 설정하는 것이 매우 중요하다.
한편, 본 발명에서 바람직하게는 압력조절밸브(200)에 부압호스 및 정압호스가 연결되는데, 이러한 연결구조에 의해 상기 밸브의 장착위치에 따라 그 레이아웃을 결정하는 것이 공간활용면에서 중요해지는 것이다.
즉, 본 발명의 실시예에서는 바람직하게는 정압호스 및 부압호스가 연결된 압력조절밸브(200)가 상대회전된 상태로 공압식밸브(150)에 결합될 수 있도록 마련됨에 따라, 공압식밸브(150)의 장착위치에 따라 변할 수 있는 허용공간을 고려하여 적절히 압력조절밸브(200)의 회전시켜 공압식밸브(150)에 결합시킴으로써 그 공간활용성을 개선할 수 있는 것이다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
150 : 공압식밸브 200 : 압력조절밸브
210 : 부압측개방구 220 : 정압측개방구

Claims (5)

  1. 다이아프램으로 구획되어 압력이 조절되는 제1실 및 제2실이 마련된 공압식밸브; 및
    상기 공압식밸브에 결합되고, 제1실과 연통되며, 정압측개방구 및 부압측개방구가 형성되고, 정압측개방구 및 부압측개방구를 선택적으로 개폐함으로써 상기 제1실의 압력을 조절하도록 마련된 압력조절밸브;를 포함하고,
    상기 압력조절밸브는 아마추어가 구비된 솔레노이드식 밸브로 구비되며, 아마추어 이동경로의 일단부에는 부압측개방구가 형성되고 타단부에는 정압측개방구가 형성됨으로써, 아마추어의 이동에 따라 부압측개방구 및 정압측개방구 중 어느 하나가 차폐되면 나머지 하나는 개방되어 상기 제1실과 연통되도록 마련된 것을 특징으로 하는 차량의 밸브 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 공압식밸브는 터보차져의 하류측 흡기가 터보차져의 상류측으로 바이패스되는 바이패스유로상에 장착되어 흡기의 유동을 단속하도록 마련된 것을 특징으로 하는 차량의 밸브 장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 압력조절밸브는 상기 공압식밸브에 착탈 가능하도록 결합된 것을 특징으로 하는 차량의 밸브 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 공압식밸브의 외측에는 원을 이루도록 배열된 복수의 삽입홈이 형성되고, 상기 압력조절밸브에는 상기 삽입홈에 대응되는 위치에 복수의 삽입돌기가 형성됨으로써, 상기 압력조절밸브가 상기 공압식밸브에 대해 상대 회전된 상태로 상기 공압식밸브에 장착될 수 있도록 마련된 것을 특징으로 하는 차량의 밸브 장치.
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