KR102144817B1

KR102144817B1 - 차량용 멀티밸브 및 이의 액추에이터장치

Info

Publication number: KR102144817B1
Application number: KR1020190056855A
Authority: KR
Inventors: 한철우; 한형현; 이현석
Original assignee: 인지컨트롤스 주식회사
Priority date: 2019-05-15
Filing date: 2019-05-15
Publication date: 2020-08-14
Also published as: CN210372139U

Abstract

개시된 본 발명에 의한 밸브를 구비하여 유체의 흐름을 다방향으로 제어할 수 있는 차량용 멀티밸브의 액추에이터장치는, 밸브의 일측에 마련되는 액추에이터 하우징, 액추에이터 하우징 내부에 마련되어 구동력을 발생시키는 모터부, 모터부의 모터축에 결합되는 구동기어, 밸브와 연결되어 구동력을 전달하는 출력기어 및, 구동기어의 구동력을 상기 출력기어로 전달하는 적어도 하나 이상의 전달기어를 포함하는 기어부, 출력기어에 링(Ring) 형상으로 마련되는 자석부 및, 자석부로부터 기 설정된 간격만큼 이격되도록 마련되어 자석부에서 발생되는 자기장 변화를 감지하는 감지부를 포함한다. 이러한 구성에 의하면, 자기장 감지의 선형성 향상에 따른 측정 정확도를 향상시킬 수 있게 된다.

Description

차량용 멀티밸브 및 이의 액추에이터장치{MULTI VALVE FOR VEHICLE AND ACTUATOR APPARATUS THEREOF}

본 발명은 차량용 멀티밸브 및 이의 액추에이터장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 유체의 유로를 제어하는 밸브의 구동 정확도를 향상시킴과 아울러, 컴팩트한 구성이 가능한 차량용 멀티밸브 및 이의 액추에이터장치에 관한 것이다.

내연기관인 엔진에 의해 구동되는 차량은 내부에 다양한 종류의 밸브가 장착되며, 이러한 밸브는 엔진의 냉각, 실내 공간의 냉/난방, 배기가스의 재순환(EGR) 등과 같은 용도에 따라 다양한 종류의 유체 흐름을 분배, 제어 내지는 단속할 수 있도록 구성된다.

차량용 밸브 중, 유체의 유로를 2방향 이상으로 제어할 수 있는 밸브가 내연기관의 엔진 유체 순환 회로에 주로 적용되며, 이러한 밸브를 다방향 전환 밸브 또는 멀티밸브라고도 한다. 멀티밸브는 엔진 내외를 순환하는 냉각수의 흐름을 다방향으로 제어하도록 주로 적용된다.

한편, 멀티밸브는 냉각수의 방향을 전환하거나 유량을 조절함에 따라, 차량용 엔진의 성능에 직접적인 영향을 미친다. 이에 따라, 근래에는 차량용 냉각수의 정확한 흐름 제어를 위한 차량용 멀티밸브의 성능을 개선하기 위한 다양한 연구가 이루어지고 있는 추세이다.

대한민국 등록특허공보 제10-1500391호 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0072781호

본 발명의 목적은 컴팩트한 구성으로 유체의 밸부의 구동 제어 정확도를 향상시킬 수 잇는 차량용 멀티밸브를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 목적이 달성된 차량용 멀티밸브의 액추에이터장치를 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 차량용 멀티밸브의 액추에이터장치는, 밸브를 구비하여 유체의 흐름을 다방향으로 제어하기 위한 것으로서, 상기 밸브의 일측에 마련되는 액추에이터 하우징, 상기 액추에이터 하우징 내부에 마련되어, 구동력을 발생시키는 모터부, 상기 모터부의 모터축에 결합되는 구동기어, 상기 밸브와 연결되어 구동력을 전달하는 출력기어 및, 상기 구동기어의 구동력을 상기 출력기어로 전달하는 적어도 하나 이상의 전달기어를 포함하는 기어부, 상기 출력기어에 링(Ring) 형상으로 마련되는 자석부 및 상기 자석부로부터 기 설정된 간격만큼 이격되도록 마련되어, 상기 자석부에서 발생되는 자기장 변화를 감지하는 감지부를 포함한다.

또한, 상기 자석부는 상기 감지부와 마주하도록 상기 출력기어의 일면에 마련되고, 상기 자석부의 내측에는 상기 밸브의 밸브축이 배치되되, 상기 자석부의 내측면은 상기 밸브축의 둘레로부터 소정 간격 이격될 수 있다.

또한, 상기 자석부와 감지부 사이의 간격은 0mm 보다는 크고, 4mm보다는 작을 수 있다.

또한, 상기 자석부는 두께를 갖는 링 형상으로 형성되고, 상기 자석부의 내측에는 빈 공간이 형성되며, 상기 밸브의 밸브축 방향으로 바라 보았을 때, 상기 감지부는 상기 자석부의 내측 빈 공간에 배치되고, 상기 자석부 및 감지부는 서로 중첩하지 않을 수 있다.

또한, 상기 액추에이터 하우징은 격벽에 의해 상호 구획되는 제1 및 제2캐비티가 마련되며, 상기 제1캐비티에는 상기 모터부, 기어부 및 자석부가 수용되고, 제2캐비티에는 상기 감지부가 수용되되, 상기 감지부는 상기 제2캐비티에 수용되는 인쇄회로기판을 포함할 수 있다.

또한, 상기 격벽에는 상기 감지부가 상기 제1캐비티 측으로 노출될 수 있는 개방홀이 형성될 수 있다.

또한, 상기 기어부는 다수의 기어축들이 포함되고, 상기 기어축들은 상기 제1캐비티에만 배치될 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 차량용 멀티밸브는, 차량내의 유체 흐름을 다방향으로 개방 또는 폐쇄시키는 밸브를 포함하는 밸브장치 및 상기 밸브장치의 구동을 제어하는 액추에이터장치를 포함하며, 상기 액추에이터장치는, 상기 밸브장치의 일측에 마련되는 액추에이터 하우징, 상기 액추에이터 하우징 내부에 마련되어 구동력을 발생시키는 모터부, 상기 모터부의 구동력을 상기 밸브로 전달하는 복수의 기어를 포함하는 기어부, 상기 밸브의 움직임에 연동하도록 마련되는 링(Ring) 형상의 자석부 및, 상기 자석부로부터 기 설정된 간격만큼 이격되도록 마련되어, 상기 자석부에서 발생되는 자기장 변화를 감지하는 감지부를 포함한다.

또한, 상기 기어부는, 상기 모터부와 연결되는 구동기어, 상기 밸브의 밸브축과 연결되어 구동력을 전달하는 출력기어 및, 상기 구동기어의 구동력을 상기 출력기어로 전달하는 적어도 하나 이상의 전달기어를 포함하며, 상기 자석부는 상기 감지부와 마주하도록 상기 출력기어의 일측에 마련되고, 상기 자석부의 내측에는 상기 밸브축이 배치되되, 상기 자석부의 내측면은 상기 밸브축의 둘레로부터 소정 간격 이격되도록 마련될 수 있다.

또한, 상기 감지부는 상기 자석부의 자기장을 감지하는 센서를 포함하며, 상기 밸브축 방향으로 바라 보았을 때, 상기 센서는 상기 자석부의 내측 빈 공간에 배치되고, 상기 자석부 및 센서는 서로 중첩하지 않을 수 있다.

또한, 상기 액추에이터 하우징은 상기 모터부, 기어부 및 자석부가 수용되는 제1캐비티 및, 상기 제1캐비티와 격벽에 의해 상호 구획되며 상기 감지부가 수용되는 제2캐비티가 마련되며, 상기 제1캐비티에는 상기 기어부의 다수의 기어축들이 배치되고, 제2캐비티에는 인쇄회로기판이 배치될 수 있다.

또한, 상기 격벽에는 상기 자석부 및 감지부를 상호 대면시키기 위해 관통된 개방홀이 마련될 수 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 첫째, 밸브의 밸브축과 중첩되지 않도록 액추에이터장치의 자석부가 링 형상으로 마련됨으로써, 밸브의 동작에 간섭됨 없이 자기장의 감지 정확도를 향상시킬 수 있게 된다.

둘째, 밸브축 방향으로 바라 보았을때, 링 형상의 자석부의 내측 빈 공간에 감지부의 센서가 위치함에 따라, 자기장 감지의 선형성 향상에 기여할 수 있게 된다. 이러한 선형성 향상은 감지 정확도 향상과 더불어, 자기장의 예측 정확도도 향상시킬 수 있어 밸브 제어의 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

셋째, 액추에이터 하우징의 내부를 격벽에 의해 구획하여 감지부의 인쇄회로기판을 모터부, 기어부 및 자석부와 다른 캐비티에 배치시킴에 따라, 인쇄회로기판의 회로 패턴과 상관없이 기어부의 다수의 기어축들을 액추에이터 하우징 내에 안정적으로 지지시킬 수 있게 된다. 그로 인해, 기존의 인쇄회로기판을 간섭하지 않도록 기어축들을 위치시키기 위해 부피가 확장되었던 구성에 비해, 컴팩트한 구성이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 차량용 멀티밸브를 개략적으로 분해 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 차량용 멀티밸브의 액추에이터장치를 개략적으로 분해 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 액추에이터 하우징의 내부를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 개략적으로 절단한 단면도이다.
도 5는 도 4의 Ⅴ영역을 개략적으로 확대 도시한 단면도이다.
도 6은 도 5의 센서에서 자석부를 바라본 상태를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 7은 자석부와 감지부 사이의 에어 간격에 따른 자기장 감지를 설명하기 위해 개략적으로 도시한 그래프이다. 그리고,
도 8은 링 형상의 자석부의 내측면이 센서와 이격됨에 따른 선형성 향상을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 그래프이다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 설명한다. 다만, 본 발명의 사상이 그와 같은 실시예에 제한되지 않고, 본 발명의 사상은 실시예를 이루는 구성요소의 부가, 변경 및 삭제 등에 의해서 다르게 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 발명의 사상에 포함되는 것이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 차량용 멀티밸브(1)는 밸브장치(10)와 액추에이터장치(20)를 포함하여, 차량의 냉각수 흐름을 능동적으로 제어한다.

보다 구체적으로, 본 발명에서 설명하는 차량용 멀티밸브(1)는 내연기관인 엔진(E)을 구비하는 차량에 장착되어, 엔진(E), 라디에이터(R) 및 냉각기(C) 사이에서 냉각수를 포함하는 유체의 흐름을 제어하는 것으로 예시 및 도시한다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 경로로 유체의 흐름을 제어하기 위한 것이라면 다양한 유로 상에 적용 가능하다.

참고로, 본 발명에서 설명하는 차량용 멀티밸브(1)는 가솔린, 디젤, 하이브리드, 전기 및 수소 등과 같은 연료원이 적용되는 다양한 종류의 차량에 모두 적용 가능하다.

밸브장치(10)는 밸브 하우징(11)과 밸브(15)를 포함하여, 차량의 냉각수를 포함하는 유체의 유로를 개폐시킨다.

밸브 하우징(11)은 내부에 후술할 밸브(15)가 수용되며, 엔진(E), 라디에이터(R) 및 냉각기(C)와 각각 연결되는 제1 내지 제3포트(12)(13)(14)가 마련된다. 여기서, 제1포트(12)는 엔진(E)과 연결되어 가열된 냉각수가 유입되며, 제2 및 제3포트(13)(14)는 각각 라디에이터(R)와 냉각기(C)로 냉각수를 배출한다. 여기서, 밸브 하우징(11)과 제1 내지 제3포트(12)(13)(14)에는 각각 오링(O-ring)과 같은 실링 수단이 개재되어, 밸브 하우징(11)의 외부로 유체가 누설됨이 차단될 수 있다.

도 1에 도시된 제1 내지 제3포트(12)(13)(14)의 위치는 일 예일 뿐, 도시된 예로만 한정되지 않는다. 또한, 제1 내지 제3포트(12)(13)(14)로만 포트의 개수를 한정하지 않으며, 적용 대상에 따라 포트의 개수가 가변 가능함은 당연하다.

이러한 밸브 하우징(11)은 스테인레스 스틸, 황동 등과 같이 내부식성과 내구성이 우수한 금속 재질 또는 엔지니어링 플라스틱으로 형성됨이 바람직하나, 꼭 이에 한정되지 않는다.

밸브(15)는 밸브 하우징(11)의 내부에 마련되어, 밸브축(17)을 중심으로 회전되며 유체가 유입 및 배출될 수 있는 밸브홀(16)이 관통 형성된다. 이러한 밸브(15)는 밸브축(17)을 중심으로 회전되는 회전 자세에 따라 제1 내지 제3포트(12)(13)(14) 중 적어도 어느 하나를 개방 또는 폐쇄시킨다.

보다 구체적으로, 밸브(15)가 제1각도로 회전되면 제1포트(12)와 제2포트(13)가 개방되어, 냉각수를 포함하는 유체가 제1포트(12)로 유입되어 제2포트(13)로 배출될 수 있다. 밸브(15)가 제2각도로 회전되면 제1포트(12)와 제3포트(14)가 상호 연결되도록 개방되어 제1포트(12)로 유입된 유체가 제3포트(14)로 배출될 수 있다. 또한, 제3각도로 밸브(15)가 회전될 경우 제1포트(12)가 폐쇄되어 유체의 유입이 차단될 수도 있다. 이러한 밸브(15)의 회전 구동은 후술할 액추에이터장치(20)에 의해 제어된다.

한편, 본 발명에서 설명하는 밸브장치(10)는 밸브 하우징(11)에 대해 제2 및 제3포트(13)(14)가 상하 방향으로 2단 적층된 형상을 가지며, 이에 대응하여 밸브(15)는 2단 형상을 가지는 것으로 예시하나, 꼭 이에 한정되지 않는다.

액추에이터장치(20)는 밸브 하우징(11)의 일 측에 마련되어 밸브(15)와 연결됨으로써, 냉각수를 포함하는 유체의 흐름을 다방향으로 능동 제어한다. 이를 위해, 액추에이터장치(20)는 도 2의 도시와 같이, 밸브 하우징(11)의 일 측에 마련되는 액추에이터 하우징(30)을 포함한다. 또한, 액추에이터 하우징(30)의 내부에는 도 3의 도시와 같이, 모터부(40), 기어부(50), 자석부(60) 및 감지부(70)가 마련된다.

액추에이터 하우징(30)은 내부에 공간이 마련되며, 일측이 개방된 형상을 가진다. 이러한 액추에이터 하우징(30)의 개방된 일측은 액추에이터 커버(31)에 의해 커버되어, 내장되는 모터부(40), 기어부(50), 자석부(60) 및 감지부(70)가 보호된다.

한편, 액추에이터 하우징(30)은 상술한 밸브 하우징(11)과 마찬가지로 부식에 강하고 내구성이 우수한 금속 재질 또는 엔지니어링 플라스틱으로 형성될 수 있으나, 꼭 이에 한정되지 않는다.

모터부(40)는 구동력을 발생시킨다. 이러한 모터부(40)는 회전력을 발생시키는 일반적인 모터(41)를 포함하여, 액추에이터 하우징(30)의 내부에 마련된다. 여기서, 모터(41)는 발생된 회전력을 모터(41)의 모터축(42)과 연결되는 모터기어(43)를 통해 후술할 기어부(50)로 전달된다. 모터기어(43)는 모터(41)의 모터축(42)과 동축 회전되는 일종의 피니언 기어이다.

기어부(50)는 모터부(40)의 구동력을 상술한 밸브장치(10)의 밸브(15)로 전달한다. 이를 위해, 기어부(50)는 모터부(40)의 모터축(42)에 결합되는 구동기어(51), 밸브(15)의 밸브축(17)과 연결되어 구동력을 전달하는 출력기어(52) 및 구동기어(51)와 출력기어(52)의 사이에서 구동기어(51)의 구동력을 출력기어(52)로 전달하는 적어도 하나의 전달기어(53)를 포함한다.

구동기어(51)는 구동축(511)을 중심으로 회전되는 일종의 피니언 기어로써, 모터부(40)의 구동력에 의해 회전된다. 이러한 구동기어(51)의 구동축(511)은 도 4의 도시와 같이, 액추에이터 하우징(30)의 내면에 고정됨으로써, 구동기어(51)의 회전이 안정적으로 지지된다.

또한, 구동기어(51)는 도 3과 같이, 구동축(511)을 중심으로 회전되며 모터기어(43)와 치 결합되는 제1구동 피니언(512) 및 제1구동 피니언(512)과 다른 직경을 가지고 구동축(511)을 중심으로 회전되는 제2구동 피니언(513)을 가지는 2단 구조를 가질 수 있다. 여기서, 제2구동 피니언(513)의 직경이 제1구동 피니언(512)의 직경보다 작은 것으로 예시하나, 꼭 이에 한정되지 않는다. 또한, 구동기어(51)가 2단 구조가 아닌 단층 구조로 형성되거나 3단 이상의 구조로 형성되는 것으로 변형 가능함은 당연하다.

출력기어(52)는 도 4의 도시와 같이, 액추에이터 하우징(30)의 외부로 노출되는 출력축(521)을 중심으로 회전되는 피니언 기어이다. 이러한 출력기어(52)의 출력축(521)은 밸브(15)의 밸브축(17)과 연결됨으로써, 밸브(15)를 회전시킨다.

이러한 출력기어(52)는 도 3 및 도 4의 도시와 같이, 출력축(521)을 중심으로 회전되어 밸브(15)의 밸브축(17)과 결합되는 제1출력 피니언(522) 및 출력축(521)을 중심으로 회전되며 제1출력 피니언(522)과 다른 직경을 가지는 제2출력 피니언(523)을 가지는 2단 구조로 마련될 수 있다. 이때, 제1출력 피니언(522)은 출력축(521)의 내주면을 따라 형성되어 밸브축(17)의 밸브 축기어(171)와 치 결합된다. 또한, 제2출력 피니언(523)은 도 4와 같이, 후술할 전달기어(53)와 치 결합되도록 제1출력 피니언(522)보다 큰 직경을 가진다.

전달기어(53)는 구동기어(51)와 출력기어(52) 사이에 적어도 하나 마련되어, 구동기어(51)의 구동력을 출력기어(52)로 전달한다. 본 실시예에서는 전달기어(53)가 전달축(531)을 중심으로 회전되며 구동기어(51)의 제2구동 피니언(513)과 치 결합되는 제1전달 피니언(532)(도 3 참조) 및 제1전달 피니언(532)과 다른 직경을 가지고 전달축(531)을 중심으로 회전되어 출력기어(52)의 제2출력 피니언(523)과 치 결합되는 제2전달 피니언(533)을 포함하는 2단 구조를 가지는 것으로 예시한다(도 4 참조). 이때, 전달기어(53)의 출력축(521)은 도 4와 같이, 액추에이터 하우징(30)의 내면에 고정됨으로써, 전달기어(53)의 회전이 안정적으로 지지된다.

참고로, 전달기어(53)의 제1전달 피니언(532)은 제2전달 피니언(533)보다 확장된 직경을 가지며, 제1구동 피니언(512)보다 작은 직경을 가지는 제2구동 피니언(513)과 치 결합됨이 좋다. 또한, 전달기어(53)의 제2전달 피니언(533)은 제1전달 피니언(532)보다 작은 직경을 가지며, 제1출력 피니언(522)보다 확장된 직경을 가지는 제2출력 피니언(523)과 치결함됨이 좋다.

그러나, 전달기어(53)의 형상은 도시된 예로만 한정되지 않으며, 다양하게 변형 가능함은 당연하다. 아울러, 전달기어(53)가 2단 구조로 하나만 마련되는 것으로 예시하나, 구동기어(51)와 출력기어(52)의 사이에 단층 또는 3층 이상의 구조로 2개 이상 마련되어 구동기어(51)의 구동력을 출력기어(52)로 다단계에 걸쳐 전달하는 변형예도 가능하다.

자석부(60)는 도 4 내지 도 6의 도시와 같이, 출력기어(52)에 소정 두께를 가지는 링(Ring) 형상으로 마련된다. 자석부(60)는 링 형상을 가짐에 따라, 내측에는 빈 공간이 형성되어 자기장을 형성시킨다.

자석부(60)는 출력기어(52)의 일측에 마련되어, 밸브(15)의 회전 동작에 연동한다. 이러한 자석부(60)는 밸브축(17)과 연결되는 제1출력 피니언(522)과 동축 마련되는 제2출력 피니언(523) 측에 마련됨으로써, 밸브(15)로부터 이격된 위치에서 후술할 감지부(70)와 마주하게 된다. 즉, 출력기어(52)의 제1출력 피니언(522)과 치 결합된 밸브(15)의 밸브축(17)은 상호 동축 결합되며, 자석부(60)는 출력기어(52)의 제2출력 피니언(523) 측(즉, 도 5의 도시 기준으로 출력기어(52)의 우측면)에 배치된다. 이때, 자석부(60)는 도 5의 도시와 같이, 제2출력 피니언(523)의 일면에 마련된 단턱(524)에 개재됨으로써, 출력기어(52)에 대해 자세 고정될 수 있다.

이와 같이, 자석부(60)는 출력기어(52)의 일측에 링 형상으로 마련됨으로써, 출력기어(52)와 결합되는 밸브(15)의 회전에 연동하게 된다. 그로 인해, 밸브(15)의 회전 자세에 따라 자기장이 가변됨에 따라, 이를 후술할 감지부(70)가 감지하여 밸브(15)의 회전 자세가 감지되어 구동이 제어될 수 있다.

감지부(70)는 자석부(60)로부터 기 설정된 에어 간격(A)만큼 이격되도록 마련되어, 자석부(60)에서 발생되는 자기장의 변화를 감지한다. 이러한 감지부(70)는 자석부(60)와 마주하는 일종의 홀센서를 포함하는 센서(71)와, 센서(71)와 전기적으로 연결되어 감지된 정보를 처리하는 인쇄회로기판(PCB)(72)를 포함한다.

감지부(70)의 센서(71)와 자석부(60) 사이의 이격된 에어 간격(A)은 0mm 보다는 크고, 4mm보다 작다. 이때, 도 7의 도시와 같이, 감지부(70)와 자석부(60) 사이의 에어 간격(A)이 0mm 내지 4mm일 경우에는 자기장 변화를 감지할 수 있으나, 4mm 이상일 경우 자기장 감지가 어려울 수 있다.

또한, 도 5 및 도 6과 같이, 밸브축(17) 방향으로 바라 보았을 경우, 자석부(60)의 내측에는 밸브(15)의 밸브축(17)이 배치된다. 이때, 도 5 및 도 6의 도시와 같이, 자석부(60)의 내측면은 밸브축(17)의 둘레로부터 소정 간격(G) 이격되어 출력축(521)의 외주면에 대해서도 이격되도록 마련된다. 아울러, 감지부(70)는 자석부(60)의 내측 빈 공간과 마주하도록 배치된다. 즉, 자석부(60)는 출력축(521)의 외주면에 대해 이격되어 출력축(521)에 결합되지 않음으로써, 밸브축(17)을 간섭하지 않음과 아울러, 자석부(60) 및 감지부(70)는 서로 중첩되지 않는다.

이러한 구성으로 인해, 도 8과 같이, 감지부(70)의 센서(71)는 자석부(60)의 내측 빈 공간과 마주하여 자석부(60)의 내측 빈 공간에서 형성되는 자기장의 변화를 감지함에 있어서, 선형성이 우수하다. 즉, 밸브(15)의 회전에 연동하는 자석부(60)의 회전 각도에 따른 감지부(70)에 의해 감지되는 자기장 데이터의 선형성이 우수함을 확인할 수 있는 것이다. 이와 같이, 밸브(15)의 회전 각도에 따른 자석부(60)의 자기장 변화의 선형성이 우수할 경우, 자기장 측정 정확도와 함께 자기장 변화 예측 정확도도 향상시킬 수 있다.

한편, 도 4의 도시와 같이, 액추에이터 하우징(30)은 격벽(32)으로 상호 구획되는 제1 및 제2캐비티(33)(34)를 가진다. 여기서, 제1캐비티(33)에는 상술한 모터부(40), 기어부(50) 및 자석부(60)가 수용되며, 제2캐비티(34)에는 감지부(70)가 수용된다. 이때, 제2캐비티(34)에는 감지부(70)의 센서(71)와 인쇄회로기판(72)이 마련된다. 여기서, 격벽(32)에는 감지부(70)의 센서(71)와 자석부(60)가 상호 대면하여 센서(71)가 자석부(60)이 자기장 변화를 감지할 수 있도록 개방된 개방홀(321)이 관통 형성된다.

이와 같이, 제1캐비티(33)와 제2캐비티(34)가 상호 구획됨으로써, 기어부(50)의 다수의 기어축들이 액추에이터 하우징(30) 내부에 지지됨에 있어 인쇄회로기판(72)의 회로 패턴을 간섭하지 않는다. 그로 인해, 기존의 인쇄회로기판(72)의 회로 패턴과 내장된 기어들의 축 사이의 중첩을 방지하기 위해 액추에이터 하우징(30)이 불필요하게 부피 확장되는 문제점을 개선할 수 있게 된다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 차량용 멀티밸브(1)의 밸브 동작을 도 1 내지 도 6을 참고하여 설명한다.

도 2 및 도 3의 도시와 같이, 액추에이터장치(20)의 모터부(40)로부터 구동력이 발생되면, 모터기어(43)와 치 결합된 기어부(50)의 구동기어(51)로 구동력이 전달된다. 구동기어(51)는 제1구동 피니언(512)이 모터기어(43)와 연결되어 회전되며, 구동축(511)상에 동축 마련된 제2구동 피니언(513)이 전달기어(53)의 제1전달 피니언(532)과 치 결합되어 구동력을 전달하게 된다. 전달기어(53)의 제1전달 피니언(532)의 회전력은 전달축(531)과 동축 마련된 제2전달 피니언(533)으로 전달되어 최종적으로 치 결합된 출력기어(52)의 제2출력 피니언(523)을 회전시키게 된다. 그로 인해, 제2출력 피니언(523)과 출력축(521) 상에 동축 마련된 제1출력 피니언(522)이 회전됨으로써, 제1출력 피니언(522)과 치 결합된 밸브축(17)이 회전되어 밸브(15)가 회전 구동된다.

그로 인해, 도 1과 같이, 액추에이터장치(20)의 구동력으로 밸브(15)가 제1 내지 제3각도 중 어느 한 각도로 회전되어 냉각수를 포함한 유체를 엔진(E)으로부터 유입받거나, 라디에이터(R) 또는 냉각기(C)로 배출시키게 된다.

한편, 도 4 및 도 5의 도시와 같이, 출력기어(52)의 출력축(521)으로부터 이격되도록 링 형상의 자석부(60)가 마련되며, 자석부(60)는 격벽(32)의 개방홀(321)을 통해 제2캐비티(34)에 위치하는 감지부(70)의 센서(71)에 의해 감지된다. 그로 인해, 감지부(70)는 밸브(15)의 회전에 연동하는 자석부(60)의 자기장 변화를 감지하여 밸브(15)의 회전 구동을 제어하게 된다.

이때, 링 형상의 자석부(60)의 내측면이 밸브축(17)의 외주면으로부터 소정 간격(G) 이격됨으로써, 밸브축(17)과의 자기장 간섭을 야기하지 않으며 자석부(60)의 내측 빈공간에 형성된 자기장을 감지부(70)의 센서(71)가 정확히 감지할 수 있게 된다. 그로 인해, 도 8과 같은 회전 각도에 따른 가지장 감지의 선형성을 향상시킬 수 있어, 측정 확도 향상과 함께 자기장 변화 예측 정확도도 향상시킬 수 있다.

참고로, 모터부(40)와 기어부(50)가 격벽(32)에 의해 감지부(70)의 인쇄회로기판(72)과 구획된 제1캐비티(33)에 위치함으로써, 기어부(50)가 인쇄회로기판(72)의 회로 패턴과 상관 없이 액추에이터 하우징(30) 내에서 안정적으로 지지될 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1: 차량용 멀티밸브장치 10: 밸브장치
11: 밸브 하우징 12: 제1포트
13: 제2포트 14: 제3포트
15: 밸브 16: 밸브홀
17: 밸브축 20: 액추에이터장치
30: 액추에이터 하우징 31: 커버
32: 격벽 33: 제1캐비티
34: 제2캐비티 40: 모터부
41: 모터 42: 모터축
43: 모터기어 50: 기어부
51: 구동기어 511: 구동축
512: 제1구동 피니언 513: 제2구동 피니언
52: 출력기어 521: 출력축
522: 제1출력 피니언 523: 제2출력 피니언
53: 전달기어 531: 전달축
532: 제1전달 피티언 533: 제2전달 피니언
60: 자석부 70: 감지부
71: 센서 72: 인쇄회로기판

Claims

밸브를 구비하여 유체의 흐름을 다방향으로 제어할 수 있는 차량용 멀티밸브의 액추에이터장치에 있어서,
상기 밸브의 일측에 마련되는 액추에이터 하우징;
상기 액추에이터 하우징 내부에 마련되어, 구동력을 발생시키는 모터부;
상기 모터부의 모터축에 결합되는 구동기어, 상기 밸브와 연결되어 구동력을 전달하는 출력기어 및, 상기 구동기어의 구동력을 상기 출력기어로 전달하는 적어도 하나 이상의 전달기어를 포함하는 기어부;
상기 출력기어에 링(Ring) 형상으로 마련되는 자석부; 및
상기 자석부로부터 기 설정된 간격만큼 이격되도록 마련되어, 상기 자석부에서 발생되는 자기장 변화를 감지하는 감지부;
를 포함하며,
상기 액추에이터 하우징은 격벽에 의해 상호 구획되는 제1 및 제2캐비티가 마련되며,
상기 제1캐비티에는 상기 모터부, 기어부 및 자석부가 수용되고, 제2캐비티에는 상기 감지부가 수용되되,
상기 감지부는 상기 제2캐비티에 수용되는 인쇄회로기판을 포함하고,
상기 격벽에는 상기 감지부가 상기 제1캐비티 측으로 노출될 수 있는 개방홀이 형성되는 차량용 멀티밸브의 액추에이터 장치.
제1항에 있어서,
상기 자석부는 상기 감지부와 마주하도록 상기 출력기어의 일면에 마련되고, 상기 자석부의 내측에는 상기 밸브의 밸브축이 배치되되, 상기 자석부의 내측면은 상기 밸브축의 둘레로부터 소정 간격 이격되는 차량용 멀티밸브의 액추에이터 장치.
제1항에 있어서,
상기 자석부와 감지부 사이의 간격은 0mm 보다는 크고, 4mm보다는 작은 것을 특징으로 하는 차량용 멀티밸브의 액추에이터 장치.
제1항에 있어서,
상기 자석부는 두께를 갖는 링 형상으로 형성되고, 상기 자석부의 내측에는 빈 공간이 형성되며,
상기 밸브의 밸브축 방향으로 바라 보았을 때, 상기 감지부는 상기 자석부의 내측 빈 공간에 배치되고, 상기 자석부 및 감지부는 서로 중첩하지 않는 것을 특징으로 하는 차량용 멀티밸브의 액추에이터 장치.
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제1항에 있어서,
상기 기어부는 다수의 기어축들이 포함되고, 상기 기어축들은 상기 제1캐비티에만 배치되는 차량용 멀티밸브의 액추에이터 장치.
차량내의 유체 흐름을 다방향으로 개방 또는 폐쇄시키는 밸브를 포함하는 밸브장치; 및
상기 밸브장치의 구동을 제어하는 액추에이터장치;
를 포함하며,
상기 액추에이터장치는,
상기 밸브장치의 일측에 마련되는 액추에이터 하우징;
상기 액추에이터 하우징 내부에 마련되어 구동력을 발생시키는 모터부;
상기 모터부의 구동력을 상기 밸브로 전달하는 복수의 기어를 포함하는 기어부;
상기 밸브의 움직임에 연동하도록 마련되는 링(Ring) 형상의 자석부; 및
상기 자석부로부터 기 설정된 간격만큼 이격되도록 마련되어, 상기 자석부에서 발생되는 자기장 변화를 감지하는 감지부;
를 포함하며,
상기 액추에이터 하우징은 상기 모터부, 기어부 및 자석부가 수용되는 제1캐비티 및, 상기 제1캐비티와 격벽에 의해 상호 구획되며 상기 감지부가 수용되는 제2캐비티가 마련되며,
상기 제1캐비티에는 상기 기어부의 다수의 기어축들이 배치되고, 제2캐비티에는 인쇄회로기판이 배치되고,
상기 격벽에는 상기 자석부 및 감지부를 상호 대면시키기 위해 관통된 개방홀이 마련되는 차량용 멀티밸브.
제8항에 있어서,
상기 기어부는,
상기 모터부와 연결되는 구동기어;
상기 밸브의 밸브축과 연결되어 구동력을 전달하는 출력기어; 및
상기 구동기어의 구동력을 상기 출력기어로 전달하는 적어도 하나 이상의 전달기어;
를 포함하며,
상기 자석부는 상기 감지부와 마주하도록 상기 출력기어의 일측에 마련되고, 상기 자석부의 내측에는 상기 밸브축이 배치되되, 상기 자석부의 내측면은 상기 밸브축의 둘레로부터 소정 간격 이격되도록 마련되는 차량용 멀티밸브.
제8항에 있어서,
상기 자석부와 감지부 사이의 간격은 0mm 보다는 크고, 4mm보다는 작은 것을 특징으로 하는 차량용 멀티밸브.
제9항에 있어서,
상기 감지부는 상기 자석부의 자기장을 감지하는 센서를 포함하며,
상기 밸브축 방향으로 바라 보았을 때, 상기 센서는 상기 자석부의 내측 빈 공간에 배치되고, 상기 자석부 및 센서는 서로 중첩하지 않는 것을 특징으로 하는 차량용 멀티밸브.
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