KR102062615B1 - 차량용 egr 밸브 - Google Patents

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KR102062615B1
KR102062615B1 KR1020180134854A KR20180134854A KR102062615B1 KR 102062615 B1 KR102062615 B1 KR 102062615B1 KR 1020180134854 A KR1020180134854 A KR 1020180134854A KR 20180134854 A KR20180134854 A KR 20180134854A KR 102062615 B1 KR102062615 B1 KR 102062615B1
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김성근
구정석
심재하
이정락
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캄텍주식회사
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Abstract

본 발명은 차량용 EGR밸브에 관한 것으로서, 상세하게는 스템 가이드 부재와 밸브 스템 간의 습동부에 응축수나 이물질이 침투하는 것을 방지하여 밸브 스템의 작동이 원활하게 이루어지도록 하고, 응축수에 의한 습동부의 부식을 방지할 수 있는 차량용 EGR밸브에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 밸브 하우징과; 상기 하우징의 내부에 상하 방향으로 동작 가능하게 마련되는 밸브 스템과; 상기 하우징 내부에 마련되고 밸브 스템을 둘러싸며 밸브 스템의 상하 이동을 가이드하는 부싱 형태의 스템 가이드 부재와; 상기 스템 가이드 부재 하부에 장착되는 링 형태의 실링부재를 포함하며, 상기 스템 가이드 부재 내면과 밸브 스템의 외면 간의 습동 영역이, 상기 실링 부재 내면과 밸브 스템의 외면 간의 접촉 영역보다 상부에 위치하여, 밸브 하우징에 마련되는 EGR 유로와 습동 영역 사이에 실링 부재가 위치하는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 밸브.

Description

차량용 EGR 밸브 { An EGR valve for a vechicle }
본 발명은 차량용 EGR밸브에 관한 것으로서, 상세하게는 스템 가이드 부재와 밸브 스템 간의 습동부에 응축수나 이물질이 침투하는 것을 방지하여 밸브 스템의 작동이 원활하게 이루어지도록 하고, 응축수에 의한 습동부의 부식을 방지할 수 있는 차량용 EGR밸브에 관한 것이다.
일반적으로 자동차에 설치된 엔진에서 배기되는 배기가스에서 발생되는 질소산화물(NOx)의 생성을 억제하기 위하여 현재 가장 많이 사용하고 있는 방법은 냉각된 배기가스의 일부를 혼합기에 더하여 실린더 내로 흡입시키는 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 밸브를 사용하고 있다.
이러한 EGR밸브의 구성은 한국 등록 특허 10-1225681 에 나타나고 있다.
EGR밸브의 구성을 보면, 유입구와 배출구가 형성되는 하우징과, 상기 유입구를 선택적으로 개폐하는 밸브장치와, 밸브 장치의 왕복운동을 유발하는 구동 모터를 구비한다.
밸브 장치는 다시 배기 가스 유입구를 선택적으로 차단하는 밸브 플레이트와, 밸브 플레이트와 연결되는 밸브 스템, 밸브 스템 상면에 마련되는 롤러, 롤러가 이동가능하게 되는 캠 그루브를 갖는 캠과, 캠과 연결되는 샤프트 및 기어 트레인, 기어 트레인과 결합되는 구동 모터를 포함한다.
하우징에는 밸브 스템이 움직이는 이동통로가 마련되고, 이동통로에는 밸브 스템이 관통하며, 가스가 엑츄에이터 방향으로 향하는 것을 방지하는 실링부재가 마련된다.
그리고, 실링 부재의 아래에는 밸브 스템의 상하 이동을 가이드 하면서, 밸브 스템을 지지하는 부싱 형태의 스템 가이드 부재가 마련되는데, 이러한 스템 가이드 부재는 상하로 길게 형성된다.
이러한 스템 가이드 부재의 내면과 밸브 스템 사이에는 미세한 간극이 형성되고, 이 미세한 간극을 통해서 밸브 스템이 스템 가이드 부재를 따라서 상하로 이동할 수 있는데, EGR가스에 포함되는 응축수 분자나 이물질이 이 간극으로 유입되면 밸브 스템의 동작성을 훼손시키거나, 밸브 스템을 부식시킬 수 있다는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 상세하게는 스템 가이드 부재와 밸브 스템 간의 습동부에 응축수나 이물질이 침투하는 것을 방지하여 밸브 스템의 작동이 원활하게 이루어지도록 하고, 응축수에 의한 습동부의 부식을 방지할 수 있는 차량용 EGR밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 밸브 하우징과; 상기 하우징의 내부에 상하 방향으로 동작 가능하게 마련되는 밸브 스템과; 상기 하우징 내부에 마련되고 밸브 스템을 둘러싸며 밸브 스템의 상하 이동을 가이드하는 부싱 형태의 스템 가이드 부재와; 상기 스템 가이드 부재 하부에 장착되는 링 형태의 실링부재를 포함하며, 상기 스템 가이드 부재 내면과 밸브 스템의 외면 간의 습동 영역이, 상기 실링 부재 내면과 밸브 스템의 외면 간의 접촉 영역보다 상부에 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기 실링부재를 둘러싸며, 스템 가이드 부재의 하부영역에 장착되며 밸브 스템이 관통하도록 마련되는 케이스를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 스템 가이드 부재의 외주면에 마련되는 스템 가이드 부재 단차부와;상기 밸브 하우징 에 마련되는 하우징 단차부와; 상기 케이스 상단부에 마련되어 반경 방향으로 확장되는 확장부를 더 포함하되, 상기 확장부는 상기 스템 가이드 부재 단차부와 상기 하우징 단차부 사이에 끼워져서 고정되는 것을 특징으로 한다.
상기 케이스는 원통형의 상부 영역과, 끝이 절단된 원추형의 하부 영역을 포함하며, 상기 하부 영역과 상기 상부 영역 사이에는 실링 부재가 안착되는 평면 형태의 안착면이 마련되는 것을 특징으로 한다.
상기 안착면에 배치되는 실링부재의 외주면에는 다수의 돌기부가 형성되고, 돌기부는 케이스의 상부 영역의 내주면과 접촉되게 마련되는 것을 특징으로 한다.
상기 하부 영역의 하단부에 하방으로 원통형태로 연장되며 밸브 스템을 둘러싸는 연장부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 실링부재는; 탄성재질로 구성되며 립씰(lip seal) 형태로 구성되는 제1몸체부와, 제1몸체부 내부에 위치하면서, 제1몸체부의 형상이 유지되도록 하는 금속재질의 제2몸체부를 포함하며, 제1몸체부의 외측부는 케이스 내벽에 접촉하여 접촉되는 부분을 실링하는 역할을 하고, 제1몸체부의 내측부는 하향 경사지게 형성되며, 밸브 스템의 표면과 접촉하여 실링을 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 밸브 스템과 부싱 형태의 스템 가이드 부재 간의 습동 영역으로 EGR가스 및 이에 포함된 이물질이나 수분이 침투하는 것을 방지하여 부식 이나 습동 방해를 방지할 수 있다.
실링 부재와 밸브 스템 간의 실링 영역이, 밸브 스템과 스템 가이드 부재 간의 습동 영역보다 아래에 위치하기 때문에, 습동 영역으로 이물질과 수분이 침투하는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 이러한 방어 능력을 개선하기 위해서, 케이스의 연장부를 형성하는 한편, 케이스의 하부 영역이 디퓨저 기능을 수행할 수 있도록 원추 형태로 제작하였는바, EGR가스 및 이에 포함된 이물질과 응축수 분자는 1차적으로 케이스의 연장부에 의하여 막히고, 이를 통과한다고 하더라도 2차적으로 디퓨져 형태로 마련되는 케이스의 하부 영역에 의하여 그 이동속도가 현저하게 떨어져서 이동 능력이 감퇴되고, 3차적으로 실링부재에 의하여 막혀서, 하부 스템과 스템 가이드 부재 간의 습동부 영역까지 이동할 수 있는 것이 원천적으로 차단될 수 있다.
도1은 본 발명에 의한 EGR밸브의 측단면도이다.
도2는 도1의 부분 측단면도이다.
도3은 본 발명에 의한 EGR밸브의 부분 구성요소들의 분해 사시도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 이외의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 실시예들을 첨부 도면을 참조하면서 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도1에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 EGR밸브(1)는 그 몸체를 구성하는 밸브 하우징(10)과, 밸브 하우징(10)의 전방을 덮는 하우징 커버(20)가 외관을 형성한다.
밸브 하우징(10) 내부에는 구동 모터(미도시)와, 구동 모터의 모터축에 연결되는 피니언 기어(미도시)와, 피니언 기어와 치합되며 복층 기어로 구성되는 제1동력 전달기어(30)와, 제1동력 전달기어(30)와 치합되며 부분치형 기어 형태로 마련되는 제2동력 전달기어(40)가 마련된다.
한편, 제2동력 전달기어(10)의 전방과 밸브 하우징 내부 내벽 사이에는 코일 스프링 형태의 제1탄성부재(50)가 마련되어, 제2동력 전달 기어(40)를 탄성 지지하여 제2동력 전달 기어(40)의 위치를 유지시키는 동시에, 모터가 off되는 경우, 제2동력 전달 기어(40)를 원위치로 복귀시키는 역할을 한다.
이를 위해서 제1탄성부재(50)의 일단부는 밸브 하우징(10) 내부 내벽에 설치되고, 타단부는 제2동력 전달 기어(40)에 설치되는 것이 바람직하다.
제2동력 전달기어(40)의 중심에는 밸브 하우징(10) 전방을 관통하도록 마련되는 출력축(60)이 마련되고, 출력축(60) 일부 외주면에는 베어링(61)이 마련되어 출력축(60)의 회전이 원활하게 이루어지도록 유지한다.
출력축(60)의 단부에는 캠(70)이 마련되어 있고, 캠(70)에는 캠 그루브(71)가 형성되어 있으며, 캠 그루브(71) 내부에는 롤러(72)가 회동 가능하게 마련된다.
롤러(72)에는 롤러 축(73)이 결합되어 있으며, 롤러 축(73)은 전방으로 돌출되어 있어서, 밸브 스템(100)과 연결되어 있다.
따라서, 캠(70)의 회전에 따라서, 롤러(72)가 캠 그루브(71) 내부에서 회전 운동을 함으로써, 이 운동이 밸브 스템(100)의 상하 운동으로 변환된다.
밸브 스템(100)은 다시 롤러 축(73)과 연결되는 상부 스템(110)과, 상부 스템(110)의 하부에 결합되어 고정되는 하부 스템(120)을 포함한다.
상부 스템(110)의 하부에는 원추형 코일 스프링 형태의 제2탄성 부재(80)가 상부가 지지되며, 제2탄성 부재(80)의 하부는 하우징에 마련되는 탄성 부재 지지부(11)에 지지된다.
따라서, 모터가 off되는 경우, 제2탄성부재(80)의 탄성복원력에 의하여 상부 스템(110)이 위로 올라가서 밸브 스템(100)이 폐쇄 동작을 취할 수 있다.
하부 스템(120)은 상하로 길게 제작된 원기둥 형태로 마련되며, 탄성 부재 지지부(11)를 관통하여 위로는 상부 스템(110)에 결합되고, 아래로는 밸브 하우징(10)을 관통하여 EGR 유로(12)까지 이르게 된다.
하부 스템(120)의 하단부에는 밸브 하우징(10) 내부의 EGR유로(12)를 개폐하는 밸브 플레이트(130)가 마련된다.
탄성 부재 지지부(11)의 아래에는 하부 스템(120) 및 이를 둘러싸는 여러가지 구성요소들이 배치되는 배치 공간(13)이 마련되어 있다.
도2와 도3에서 도시한 바와 같이, 하부 스템(120) 주위에는 가운데에 구멍이 형성되어 하부 스템이 관통하고, 하부 스템(120)이 상하 방향으로 이동할 수 있도록 가이드 하는 스템 가이드 부재(210)가 마련되어 있다.
스템 가이드 부재(210)는 가운데 구멍이 뚫린 원기둥 또는 파이프 형태로 마련되어 있으며, 그 외주면에 밸브 하우징(10) 내부의 배치 공간(13) 내부에 끼워져서 고정되어 있다.
스템 가이드 부재(210)는 외경이 상대적으로 큰 대경부(211)와, 외경이 상대적으로 작은 소경부(212)로 구성되어 있는데, 대경부(211)와 외경부(212) 사이에는 스템 가이드 부재 단차부(213)가 마련되어 있다.
그리고, 밸브 하우징(10) 내부의 배치 공간(13) 내부에도 하우징 단차부(14)가 마련되어 있어서, 스템 가이드 부재 단차부(213)가 하우징 단차부(14)에 안착될 수 있게 된다.
한편, 스템 가이드 부재(210)의 아래에는 링 형태의 실링 부재(220)가 마련되고, 실링부재(220)의 가운데를 하부 스템(120)이 관통하여 통과한다.
이러한 구조에 의하면, 스템 가이드 부재(210) 내면과 하부 스템(120)의 외면 간의 습동 영역이, 실링 부재(220) 내면과 밸브 스템(120)의 외면 간의 접촉 영역보다 상부에 위치하여, 밸브 하우징(10)에 마련되는 EGR 유로와 습동 영역 사이에 실링 부재가 위치하게 된다.
실링 부재(220)의 주위에는 케이스(230)가 마련되는데, 케이스(230)는 실링 부재(220)를 수용하며, 스템 가이드 부재(210)의 하부(소경부(212))에 결합된다.
케이스(230)는 원통 형태의 상부 영역(231)과, 끝이 절단된 형태의 원추형 형태의 하부 영역(232)과, 하부 영역(232)의 하단부에서 원통 형태로 하방으로 연장되는 연장부(233)를 포함하고 있다.
상부 영역(231)의 상단부에는 반경 방향으로 확장되어 있는 확장부(234)가 마련되어 있는데, 확장부(234)는 스템 가이드 부재(210)의 단차부(213)와 밸브 하우징의 단차부(14) 사이에 끼워져서 결합되고 고정된다.
그리고, 케이스(230)의 상부 영역(231)과 하부 영역(232) 사이에는 단차진 평면 형태의 안착면(235)이 마련되는데, 이 안착면(235)에 실링부재(220)가 배치될 수 있다.
실링부재(220)의 하면이 안착면(235)에 배치되고, 실링부재(220)의 외주면은 케이스(230)의 상부 영역(231)의 내주면에 밀착될 수 있다. 더 바람직하게는 실링부재(220)의 외주면에는 다수의 돌출부(221a)가 마련되어 이 돌출부(220a)가 케이스(230)의 상부 영역(231)의 내주면에 밀착되어 실링부재(220)와 케이스(230) 상부 영역(231) 간의 실링역할 및 고정역할을 수행한다.
실링 부재(220)는 탄성재질로 구성되며 립씰(lip seal) 형태로 구성되는 제1몸체부(221)와, 제1몸체부(221) 내부에 위치하면서, 제1몸체부(221)의 형상이 유지되도록 하는 금속재질의 제2몸체부(222)를 포함한다.
제1몸체부(221)의 외주면부에는 돌출부(221a)가 형성되어 케이스(230) 내벽에 접촉하여 접촉되는 부분을 실링하는 역할을 하고, 제1몸체부(221)의 내측부(221b)는 하향 경사지게 형성되며, 하부 스템(120)의 표면과 접촉하여 실링을 수행한다.
한편, 케이스(230) 상부 영역(231)의 외주면과 배치 공간(13) 내벽면 사이에는 간격(간극)이 형성되는데, 만약에 케이스 상부 영역(231)의 외주면이 배치 공간(13)의 내벽면에 꽉 끼워지게 되면, 케이스 상부 영역(231)의 내주면에 실링 부재(220)의 외주면에 닿게 되고, 실링 부재(220) 내부의 제2몸체부(222)가 영향을 받아서 실링 부재(220) 전체가 뒤틀려서 제1몸체부(221) 내측부와 하부 스템(120)간의 실링 상태까지 영향을 주기 때문이다.
따라서, 케이스 상부 영역(231)과 실링 부재(220) 사이에 접촉이 있는 경우, 오히려 케이스 상부 영역(231)이 외측으로 약간 변형될 수 있도록 마진을 주기 위해서 케이스 상부 영역(231)의 외주면과 배치 공간(13) 내벽면 사이에는 간격을 제공한다.
케이스(230)의 하부 영역은 안착면에서 하방으로 연장되되, 그 내경이 아래로 갈수록 줄어드는 원추형태로 마련되는데, 이는 디퓨저가 되어 케이스(230)로 유입될 수도 있는 이물질이나 응축수 분자의 유입 속도를 급격하게 떨어뜨려서, 실링부재(220)와 케이스(230) 상부 영역 내면 사이 및 실링 부재(220)와 하부 스템(120) 사이로 침투하려는 것을 방지할 수 있다.
케이스(230)의 하부 영역의 아래에는 아래로 일정 길이만큼 연장되는 연장부(233)가 마련되는데, 연장부(233)는 연장부(233) 하부에서 EGR유로에서 일부 빠져나와서 케이스(230) 방향으로 이동하는 EGR가스 및 이에 포함된 이물질과 응축수 분자를 막아주는 역할을 수행한다.
따라서, EGR가스 및 이에 포함된 이물질과 응축수 분자는 1차적으로 케이스(230)의 연장부(233)에 의하여 막히고, 이를 통과한다고 하더라도 2차적으로 디퓨져 형태로 마련되는 케이스(230)의 하부 영역(232)에 의하여 그 이동속도가 현저하게 떨어져서 이동 능력이 감퇴되고, 3차적으로 실링부재(220)에 의하여 막혀서, 하부 스템(120)과 스템 가이드 부재(210) 간의 습동부 영역까지 이동할 수 있는 것이 원천적으로 차단될 수 있다.
이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 발명의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는 균등한 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다.
100: 밸브 스템 110: 상부 스템
120: 하부 스템 210: 스템 가이드 부재
220: 실링부재 230: 케이스

Claims (7)

  1. 밸브 하우징과;
    상기 하우징의 내부에 상하 방향으로 동작 가능하게 마련되는 밸브 스템과;
    상기 하우징 내부에 마련되고 밸브 스템을 둘러싸며 밸브 스템의 상하 이동을 가이드하는 부싱 형태의 스템 가이드 부재와;
    상기 스템 가이드 부재 하부에 장착되는 링 형태의 실링부재를 포함하며,
    상기 스템 가이드 부재 내면과 밸브 스템의 외면 간의 습동 영역이,
    상기 실링 부재 내면과 밸브 스템의 외면 간의 접촉 영역보다 상부에 위치하여, 밸브 하우징에 마련되는 EGR 유로와 습동 영역 사이에 실링 부재가 위치하되,
    상기 실링부재를 둘러싸며, 스템 가이드 부재의 하부영역에 장착되며 밸브 스템이 관통하도록 마련되는 케이스와,
    상기 스템 가이드 부재의 외주면에 마련되는 스템 가이드 부재 단차부와;
    상기 밸브 하우징 에 마련되는 하우징 단차부와;
    상기 케이스 상단부에 마련되어 반경 방향으로 확장되는 확장부를 더 포함하되,
    상기 확장부는 상기 스템 가이드 부재 단차부와 상기 하우징 단차부 사이에 끼워져서 고정되고,
    상기 케이스는 원통형의 상부 영역과, 끝이 절단된 원추형의 하부 영역을 포함하며, 상기 하부 영역과 상기 상부 영역 사이에는 실링 부재가 안착되는 평면 형태의 안착면이 마련되며,
    상기 안착면에 배치되는 실링부재의 외주면에는 다수의 돌기부가 형성되고, 돌기부는 케이스의 상부 영역의 내주면과 접촉되게 마련되고,
    상기 하부 영역의 하단부에 하방으로 원통형태로 연장되며 밸브 스템을 둘러싸는 연장부를 더 포함하고,
    케이스의 상부 영역의 외주면과 케이스가 설치되는 하우징 내의 설치공간 내벽면 사이에는 간극이 형성되어 케이스 상부 영역과 실링 부재 사이에 접촉이 있는 경우 케이스 상부 영역이 외측으로 변형될 수 있는 마진을 제공하는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 밸브.
  2. 삭제
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  7. 제1항에 있어서,
    상기 실링부재는;
    탄성재질로 구성되며 립씰(lip seal) 형태로 구성되는 제1몸체부와,
    제1몸체부 내부에 위치하면서, 제1몸체부의 형상이 유지되도록 하는 금속재질의 제2몸체부를 포함하며,
    제1몸체부의 외측부는 케이스 내벽에 접촉하여 접촉되는 부분을 실링하는 역할을 하고, 제1몸체부의 내측부는 하향 경사지게 형성되며, 밸브 스템의 표면과 접촉하여 실링을 하는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 밸브.

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