KR101865455B1 - 내연기관용 구동장치와 배가스 순환밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구동요소, 하우징, 및 구동요소와 하우징 사이에 압축상태로 배열되는 중간요소를 포함하는 내연기관용 구동장치와, 하우과 구동요소 역할을 하는 전기모터를 포함하면서 전기모터는 트랜스미션을 통해 밸브를 구동하며 이 밸브는 입출구 사이의 통로를 제어하는 배가스 순환밸브에 관한 것이다. 구동요소의 전방향 진동분리를 위해, 하우징(10)이 고정 수용부(32)와 이 수용부에 결합되는 커버(38)를 포함하고, 커버는 고정 수용부(32)의 걸림턱(60)에 대해 축방향으로 맞닿으며, 상기 중간요소(64)는 커버(38)와 구동요소(12) 사이에 방사상으로 배치되고 탄성변형 상태에서는 구동요소(12)와 커버(38) 사이에 축방향으로 배치된다.

Description

내연기관용 구동장치와 배가스 순환밸브{DRIVE ARRANGEMENT FOR AN ASSEMBLY OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE, AND EXHAUST GAS RECIRCULATION VALVE}
본 발명은 구동요소, 하우징, 및 구동요소와 하우징 사이에 압축상태로 배열되는 중간요소를 포함하는 내연기관용 구동장치와, 하우과 구동요소 역할을 하는 전기모터를 포함하면서 전기모터는 트랜스미션을 통해 밸브를 구동하며 이 밸브는 입출구 사이의 통로를 제어하는 배가스 순환밸브에 관한 것이다.
이런 종류의 구동장치는 내연기관의 여러 부품들을 구동하는데 사용된다. 이런 관점에서, 연속적으로나 장기간에 걸쳐 동작하는 부품들, 예컨대 공기나 배가스나 냉매나 다른 유체를 공급하는 펌프와, 일정 범위내에서만 작동하는 부품, 예컨대 밸브나 플랩, 배가스 순환밸브, 배가스 플랩, 스로틀 플랩 등 사이에 차이를 두어야 한다.
모든 구동부는 내연기관내에서 큰 진동과 충격에 노출되므로, 구동요소의 손상을 피하려면, 반경방향과 축방향 양쪽으로 가능한 최적으로 진동과 충격을 감쇠할 수 있도록 구동요소를 지지해야 한다.
따라서, 베어링 지지부의 이런 감쇠효과를 높이려고 중간요소를 작동 모터에 연결해 사용하는 것이 알려졌다.
예컨대 DE 10 2006 046451A1에는 스로틀 플랩용의 합성수지제 하우징 안에 금속캡슐에 쌓인 DC 전기모터를 설치한 베어링 구조를 소개한다. 합성수지와 전기모터의 금속하우징의 변형차로 인해, 합성수지는 급속변형에 대한 보호를 받아야 한다. 이런 이유로, 전기모터의 단부와 합성수지 하우징 사이에 탄성체를 배치하고, 하우징에 대한 탄성체의 맞대기면을 금속하우징에 대한 맞대기면보다 더 크게 한다. 탄성체의 금속 디스크 전연부에 사다리꼴 고무캡을 배치한다. 그러나, 이 발명은 고무캡과 금속디스크 사이에 접착이 생기는 문제가 있음은 물론, 전기모터의 방사상 고정이 A-베어링판의 연결을 통해서만 일어난다.
또, US6,860,466B2에서는 스로틀밸브의 하우징 안에서 DC모터의 단부를 금속링을 통해 방사상으로 지지하는 구조를 소개한다. EP1544428A2는 전기모터와 하우징을 지지하는 금속제 진동방지 링을 소개한다. 하우징과 모터 사이에 축방향 진동을 감쇠하기 위해 O-링을 설치한다. 그러나, B-베어링에 배치된 방사상 허용오차가 심한 베어링 지지부는 종래의 기술에서는 공지되지 않았다.
이런 관점에서, DE 10 2004 017 300 A1은 A-베어링판과 B-베어링 구역의 지지판에서 2차 송풍기의 구동부를 지지하는 2부분으로 된 중간요소를 제안한다. 이런 중간요소는 반경방향과 축방향 양쪽으로 지지하는 형상을 갖는다. 그러나, 이런 베어링 지지부의 조립은 아주 어렵다. 하우징에 지지판을 연결하고, 중간요소가 제 효과를 내도록 지지판을 정위치시키기가 특히 어렵다.
따라서, 본 발명의 목적은 한편으로는 하우징 안에서 구동부를 축방향으로 지지하고 진동을 감쇠하면서, 다른 한편으로는 신뢰성 있게 구동부를 방사상으로 지지하는 구동장치를 제공하는데 있다. 조립을 가능한한 간단하게 하여, 하우징의 부품들이 가능한한 높은 허용오차를 갖도록 한다. 이 구동장치는 저렴하게 생산할 수 있어야 한다. 본 발명의 다른 목적은 이런 장점을 갖는 구동장치를 포함하는 배가스 순환밸브를 제공하는데 있다.
본 발명의 이런 목적들은 제1항의 기술적 특징들을 갖는 내연기관용 구동장치와, 제12항의 기술적 특징을 갖는 배가스 순환밸브에 의해 달성된다. 본 발명의 다른 특징들, 즉 종속항들의 기술적 특징들도 본 발명의 특징이다.
본 발명에 의하면, 하우징이 고정 수용부와 이 수용부에 결합되는 커버를 포함하고, 커버는 고정 수용부의 걸림턱에 대해 축방향으로 맞닿으며, 중간요소는 커버와 구동요소 사이에 방사상으로 배치되고 탄성변형 상태에서는 구동요소와 커버 사이에 축방향으로 배치되고, 전기모터가 하우징에 대해 축방향과 반경방향 양쪽으로 분리되어 진동감쇠 효과가 이루어진다. 이런 구동요소는 가단하게 설치되고, 하우징의 부품들은 저렴하고 큰 허용오차를 갖도록 생산될 수 있는데, 이는 중간요소가 사이즈의 편차들을 보정할 수 있기 때문이다.
본 발명의 배가스 순환밸브의 경우, 탄성변형된 중간요소의 탄력에 의해 전기모터가 하우징에 형성된 A-베어링판에 대해 축방향으로 압축된채 중간요소에 의해 커버내에 방사상으로 지지되는 특징을 갖고, 이때문에 모든 측면에서 진동분리가 가능하고 전기모터를 하우징 안에 지지할 수 있어, 하류측의 트랜스미션의 구동 톱니바퀴의 안전한 결합과 기계적 응력의 감쇠가 보장된다. 그 결과, 전기모터의 수명이 연장된다. 전기모터의 크기와 하우징과 커버 사이의 허용오차도 현저하게 높일 수 있다.
종속항의 기술적 특징들은 구동장치는 물론 배가스 순환밸브의 다양한 적용에 유리하게 이용할 수 있다.
바람직하게, 중간요소는 중앙 구멍을 갖고, 구동요소의 축방향 단부가 이 구멍을 통해 뻗는다. 이 경우, 구동요소의 단부를 둘러싸게 되어, 설치 과정중에 중간요소를 간단하게 제자리에 배치할 수 있다.
또, 중간요소가 디스크 부분을 포함하고, 디스크 부분에 하나 또는 다수의 돌기가 축방향으로 뻗어있으며, 이들 돌기는 커버의 축방향 맞대기면과 구동요소의 축방향 맞대기면 사이에 탄성변형된 상태로 배치될 수 있다. 이런 돌기들은 커버에 대한 구동요소의 축방향 분리와 축방향 허용오차 보정을 위한 것이다. 커버나 구동요소를 향한 맞대기 면적이 줄어들어, 경도와 동일한 정도로, 전면 맞대기에 비해 더 강력한 탄성효과와 개별적인 턴성이 구현되고, 열전달 면적이 줄어든다.
또, 축방향으로 뻗는 돌기가 환형이기 때문에, 중간요소의 밀봉기능에 기여한다.
또, 축방향으로 뻗는 다른 돌기들이 외주변을 따라 분산된 다수의 돌기로 형성되어, 각각의 돌기의 탄성효과가 특히 좋아진다.
또, 중간요소가 축방향으로 뻗는 환형의 탄성 칼라를 포함하고, 이 칼라는 반경방향 안쪽으로는 구동요소에 맞닿고 반경방향 바깥쪽으로는 커버에 맞닿는 것이 바람직하다. 이 경우, 구동요소의 축방향 지지와 압축 외에도, 구동요소를 커버 안에 간단히 지지하면서 하나의 부품만을 사용해 방사상 감쇠가 이루어진다.
본 발명에 의하면, 칼라가 중앙 구멍과 구동요소의 축방향 단부를 둘러싸고 커버에 형성된 컵형 수납부가 칼라를 방사상으로 둘러싸도록 하는 것이 좋다. 이 경우, 구동요소의 베어링 지지가 구동요소의 B-베어링 구역에서 직접 이루어진다. B-베어링 안으로 뻗는 컵형 수납부를 큰 허용오차를 갖도록 생산할 수 있는데, 이는 수납부와 B-베어링 사이의 접촉이 칼라에 의해 방지되기 때문이다.
또, 칼라의 외주면을 따라 돌출부들이 분포되는 것이 좋다. 이 경우, 이런 돌출부들을 간단하게 방사상으로 압축할 수 있어 조립과정이 쉬워진다. 따라서, 방사상으로 양호한 감쇠효과를 얻으면서 낮은 힘으로 이동결합을 할 수 있다.
또, 중간요소의 칼라가 디스크 부분의 외주부에 배치되는 것이 바람직하다. 이 경우, 구동요소의 외주부를 통해 방사상 베어링 지지가 이루어진다.
또, 중간요소를 탄성재 또는 탄성 비금속재로 일체로 형성하는 것이 좋다. 이 경우, 한편으로는 제작과 조립이 간단해지고, 다른 한편으로는 양호한 탄성효과가 보장되어, 쇼어 경도를 바꾸기만 해도 감쇠효과를 바꿀 수 있고 자체공진도 조절할 수 있다.
컵형 수납부가 달린 커버를 딥드로잉 부품으로 형성하면, 제작과정이 특히 저렴해진다. 더이상 허용오차를 너무 작게 하지 않아도 되어, 기존의 베어링 지지와 비교할 때 딥드로잉으로 생긴 반경부들의 허용오차를 크게 할 수 있다.
본 발명의 구동장치와 배가스 순환밸브는 모든 측면에서의 진동분리로 인해 수명이 길고 부품들을 쉽게 제조할 수 있고 큰 허용오차 때문에 제작과 조립이 특히 저렴하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 배가스 순환밸브용 제1 구동장치의 측단면도;
도 2는 도 1의 중간요소의 단면도;
도 3은 도 2의 중간요소의 평면도;
도 4는 본 발명에 따른 다른 구동장치의 측단면도.
도 1에 도시된 구동장치의 하우징(10) 안에 구동요소로서 전기모터(12)가 들어있고, 전기모터(12)의 구동축(14)에 배치된 피니언(16)은 구동축과 같이 회전하면서 트랜스미션을 통해 배가스 순환밸브(18)를 작동시킨다. 배가스 순환밸브(18)의 밸브판(24)은 밸브축(22)에 설치되고, 공지의 방식으로 입구(28)와 출구(30) 사이의 통로(26)를 제어한다. 그러나, 이런 구동구조는 펌프나 플랩의 작동이나 구동에도 이용할 수 있다.
하우징(10)은 여러 부분으로 이루어지고, 도시된 단면도에서는 중간 시일(34)을 통해 트랜스미션 하우징부재(36)에 결합되는 고정 수용부(32)와, 수용부(32)에 체결되는 커버(38)를 포함한다. 수용부(32)의 커버부위(40)에 상기 시일(34)이 배치되고 트랜스미션 하우징부재(36)가 커버부위에 결합된다. 시일(34)에 비해 반경방향 안쪽으로 커버부위(40)에 달린 A-베어링판(42)에 전기모터(12)에 연결되어 전기모터를 제어하는 회로기판(44)이 배치되고, 전기모터(12)와 축방향으로 맞닿는 환형 맞대기 부위(46)가 A-베어링판에 형성된다. 맞대기 부위(46)의 안쪽에 형성된 개구부(48)는 전기모터(12)의 제1 레이디얼 베어링(50)을 감싸고, 이 개구부를 통해 피니언(16)이 뻗는다.
트랜스미션 하우징부재(36) 반대쪽으로 전기모터(12)를 둘러싸는 원통부(52)가 뻗고, 원통부의 단부에는 환형 확장부(54)가 달려있다. 전기모터(12)를 원통부(52)에 삽입한 뒤, 커버(38)를 전기모터(12) 위로 이동시킨다. 이 커버는 딥드로잉 공법으로 생산된 금속판으로서, 원통부(52)로 가려지지 않은 전기모터(12) 부분을 둘러싼다.
커버(38)는 직경이 3단계로 줄어드는 컵 모양을 갖고, 가장 큰 직경 부위는 수용부(32)에서 확장부(54)를 둘러싸고, 중간 직경부는 전기모터(12)를 둘러싸며, 가장 작은 직경부인 후방부는 뒷쪽을 막으면서 전기모터(12)의 단부(59)를 이루는 B-베어링부위(56)를 둘러싼다.
조립 과정에서, 커버(38)의 2개 대직경부 사이에 있는 제1 단턱(58)이 확장부(54)의 축방향 단부로 이루어진 걸림턱(60)에 맞닿을 때까지 커버가 확장부(54) 위로 움직인다. 환형 확장부(54)에 있는 환형 홈은 제1 단턱(58)을 마주보고, 이 홈에 O-링(62)을 끼워넣어 기밀작용을 하도록 한다. 커버(38)의 단부를 확장부(54) 뒷쪽에서 구부려 고정 수용부(32)에 체결한다.
그러나, 본 발명에서는 커버(38)를 걸림턱(60)쪽으로 이동시키는 도중에, B-베어링부위(56)를 통해 미리 제자리를 잡고있던 중간요소(64)가 전기모터(12)의 축방향 맞대기면(67) 역할을 하는 전기모터의 뒷벽(66)과 커버(38)의 최소 직경부와 중간 직경부의 천이부를 이루는 커버의 제2 단턱 사이에서 압력에 의해 고정된채 탄성변형되고, 이런 천이부는 커버(38)의 축방향 맞대기면(69) 역할을 한다. 그와 동시에, B-베어링부위(56)와 전기모터(12)의 단부(59)를 둘러싸는 중간부위(64)의 환형 칼라(68)가 커버의 최소 직경부로 이루어진 컵형 수납부(70) 안에 삽입되어 조여진다.
중간요소(64)는 탄성재이면서 가운데 구멍(74)이 뚫린 디스크 부분(72)으로 이루어진다(도 2~3 참조). 디스크 부분(72)의 방사상 외곽부에 축방향으로 8개의 돌기(76)가 돌출되어 원주방향으로 분산되어 있다. 조립할 때, 이들 돌기(76)는 전기모터(12)와 커버(38)의 맞대기면(67,69) 사이에서 축방향으로 압축된다. 이들 돌기가 커버(38)를 향하고 있어, 디스크 부분(72)이 전기모터(12)의 뒷벽(66)에 납닿게 된다. 구멍(74)을 둘러싼 칼라(68)는 디스크 부분(72)의 방사상 내곽부로부터 축방향으로 돌출하고, 이 칼라(68)의 외측으로 8개의 돌출부(78)가 형성되어 있어 칼라의 표면이 물결무늬로 이루어지며, 각각의 돌출부(78)는 디스크 부분(72)에서부터 칼라의 축방향 단부 바로 앞까지 뻗는다. 칼라의 외주면쪽의 단부에 베벨(8)이 형성되어 있어, 커버(38)가 베벨(80)을 통해 중간요소(64)에 결합될 때 B-베어링부위(56)가 컵형 수납부(70) 안에서 중심이 일치되게 된다. 따라서, 칼라(68) 위로 결합할 때 베벨(80)을 지난 뒤에야 방사상 압력이 생기기 때문에 조립과정이 아주 용이하다.
중간요소(64)의 탄성에 의해, 커버(38) 안에 끼워진 전기모터(12)가 축방향과 반경방향 양쪽으로 진동이 감쇠된다. 커버(38)는 많은 허용오차가 허용되는데, 이는 중간요소(64)가 이런 허용오차를 보상할 수 있기 때문이다.
도 4를 보면, 디스크 부분(72)에 환형 돌기(82)가 형성되고, 이 돌기는 전기모터(12)의 뒷벽(66)을 향해 뻗으며 조립과정중에 탄성변형이 가능하다. 그러나, 커버(38) 안에서의 전기모터(12)의 방사상 지지는 전기모터(12)의 외주면과 커버(38)의 중간직경부를 통해 이루어진다. 중간요소(64)의 디스크 부분(72)의 직경은 전기모터(12)보다 크다. 커버(38)가 제자리로 움직일 때, 디스크 부분(72)의 방사상 외곽 돌출부가 안쪽으로 접히면서 전기모터(12)의 외표면과 커버(38)의 중간부위 사이에 조여진다. 이 상태에서는 이 부분이 칼라(68)를 형성하지만, 조립된 상태에서는 고정 수용부(32) 방향으로 뻗는다.
또, 본 발명에 의하면 저렴하고 조립이 쉬운 부품들을 이용해 수명이 긴 구동장치를 구현할 수 있는데, 이는 구동요소에 작용하는 충격과 진동응력이 반경방향과 축방향 양쪽으로 현저하기 감소되기 때문이다. 이런 구동장치는 배가스 순환밸브에 특히 적합하다.

Claims (13)

  1. 구동요소(12); 하우징(10); 및 구동요소(12)와 하우징(10) 사이에 압축상태로 배열되는 중간요소(64)를 갖춘 내연기관용 구동장치에 있어서:
    상기 하우징(10)이 고정 수용부(32)와 이 수용부에 결합되는 커버(38)를 포함하고, 상기 구동요소(12)가 고정 수용부(32)와 커버(38)를 갖는 하우징(10) 안에 배치되며, 상기 커버는 고정 수용부(32)의 걸림턱(60)에 대해 축방향으로 맞닿고, 상기 중간요소(64)는 커버(38)와 구동요소(12) 사이에 방사상으로 배치되면서 탄성변형 상태로 구동요소(12)와 커버(38) 사이에 축방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 구동장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중간요소(64)가 중앙 구멍(74)을 갖고, 구동요소(12)의 축방향 단부(59)가 구멍(74)을 통해 뻗는 것을 특징으로 하는 내연기관용 구동장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 중간요소(64)가 디스크 부분(72)을 포함하고, 디스크 부분에 하나 또는 다수의 돌기(76;82)가 축방향으로 뻗어있으며, 이들 돌기는 커버(38)의 축방향 맞대기면(69)과 구동요소(12)의 축방향 맞대기면(67) 사이에 탄성변형된 상태로 배치되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 구동장치.
  4. 제3항에 있어서, 축방향으로 뻗는 상기 돌기(82)가 환형인 것을 특징으로 하는 내연기관용 구동장치.
  5. 제3항에 있어서, 축방향으로 뻗는 상기 돌기(76)가 외주변을 따라 분산된 다수의 돌기로 형성된 것을 특징으로 하는 내연기관용 구동장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 중간요소(64)가 축방향으로 뻗는 환형의 탄성 칼라(68)를 포함하고, 이 칼라는 반경방향 안쪽으로는 구동요소(12)에 맞닿고 반경방향 바깥쪽으로는 커버(38)에 맞닿는 것을 특징으로 하는 내연기관용 구동장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 칼라(68)가 중앙 구멍(74)과 구동요소(12)의 축방향 단부(59)를 둘러싸고 커버(38)에 형성된 컵형 수납부(70)가 칼라(68)를 방사상으로 둘러싸는 것을 특징으로 하는 내연기관용 구동장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 칼라(68)의 외주면을 따라 돌출부들(78)이 분포되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용 구동장치.
  9. 제6항에 있어서, 중간요소(64)의 칼라(68)가 디스크 부분(72)의 외주부에 배치되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 구동장치.
  10. 제1항에 있어서, 중간요소가 탄성재 또는 탄성 비금속재로 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 구동장치.
  11. 제7항에 있어서, 컵형 수납부(70)가 달린 커버(38)가 딥드로잉 부품으로 형성되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 구동장치.
  12. 하우징(10,36)과 구동요소(12) 역할을 하는 전기모터를 갖추고, 구동요소는 트랜스미션(20)을 통해 밸브(18)를 구동하며, 이 밸브는 입구(28)와 출구(30) 사이의 통로(26)를 제어하는 배가스 순환밸브에 있어서:
    탄성변형된 중간요소(64)의 탄력에 의해 상기 구동요소(12)가 하우징(10)에 형성된 A-베어링판(42)에 대해 축방향으로 압축된채 중간요소(64)에 의해 커버(38)내에 방사상으로 지지되는 것을 특징으로 하는 배가스 순환밸브.
  13. 제12항에 있어서, 상기 배가스 순환밸브가 구동요소(12), 하우징(10), 및 구동요소(12)와 하우징(10) 사이에 압축상태로 배열되는 중간요소(64)를 갖춘 내연기관용 구동장치에 사용되고;
    상기 하우징(10)은 고정 수용부(32)와 이 수용부에 결합되는 커버(38)를 포함하며, 상기 커버는 고정 수용부(32)의 걸림턱(60)에 대해 축방향으로 맞닿으며, 상기 중간요소(64)는 커버(38)와 구동요소(12) 사이에 방사상으로 배치되면서 탄성변형 상태로 구동요소(12)와 커버(38) 사이에 축방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 배가스 순환밸브.
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