KR102215422B1

KR102215422B1 - 차량용 밸브

Info

Publication number: KR102215422B1
Application number: KR1020200021872A
Authority: KR
Inventors: 김성근; 구정석; 김승용; 서창호
Original assignee: 캄텍주식회사
Priority date: 2020-02-21
Filing date: 2020-02-21
Publication date: 2021-02-15
Also published as: EP3869027B1; EP3869027A1

Abstract

본 발명은 차량용 밸브에 관한 것으로서, 상세하게는 크기가 컴팩트하면서도 EGR밸브의 개도 상태에 따른 신기 밸브의 동작 타이밍이 정밀하게 제어될 수 있는차량용 밸브에 관한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, EGR 유로 및 신기 유로가 형성되는 하우징과; 구동 모터와; 상기 구동 모터와 연결되는 기어 트레인과; 상기 기어 트레인을 구성하는 제1 출력기어 및 제2 출력기어와; 상기 제2 출력 기어에 설치되어 제2출력 기어와 함께 회전하는 걸림 부재와; EGR 밸브가 장착되며 제1출력 기어에 고정되는 제1샤프트와, 신기 밸브가 장착되는 제2 샤프트와; 제2 샤프트와 연결되며, 상기 제2 샤프트의 걸림부재와 선택적으로 접촉하여 걸림부재와 접촉 후 걸림부재가 미는 경우, 걸림부재 및 신기 밸브 출력기어와 함께 회전하며, 제2 샤프트를 동시에 회전시키는 회전부재를 포함하되, 상기 제2출력기어의 최초 회전과 상기 회전부재의 최초 회전은 시간차를 두고 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 밸브를 제공한다.

Description

차량용 밸브 { A valve for a vechicle }

본 발명은 차량용 밸브에 관한 것으로서, 상세하게는 크기가 컴팩트하면서도 EGR밸브의 개도 상태에 따른 신기 밸브의 동작 타이밍이 정밀하게 제어될 수 있는차량용 밸브에 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.

EGR밸브의 구성을 보면, 한국 등록 특허 10-1338272에서 개시된 바와 같이, 외부의 신기(fresh air)가 유입되는 신기 유로와, 엔진에서 배출된 배기가스가 리턴되어 다시 엔진으로 재유입되도록 안내하는 EGR유로를 포함한 다.

여기서, 신기 유로에는 신기 조절 밸브가 마련되고, EGR유로에는 EGR 조절 밸브가 마련된다.

상기 EGR 조절밸브와 신기 조절밸브는 각각 따로 움직이는 것이 아니라 기어와 같은 동력전달 수단 및 이와 연결되는 액츄에이터에 의하여 상호 연계되는 구성을 취한다.

위 종래 기술에 의하면, EGR 밸브가 완전히 폐쇄되는 경우에는 신기 조절 밸브가 그 신기의 유동방향에 평행하게 배치되어, 신기의 유입에 대해서 장애가 되는 것을 최소화 하여 신기가 그 최대 유입량을 유지하면서 엔진으로 유입될 수 있다.

그리고, 배기가스가 엔진으로 재유입되도록 EGR밸브가 일정량까지 개방되면, 동시에 상기 신기 조절 밸브가 움직이면서 신기 유로의 단면 면적을 일정 부분 가로 막도록 하여 시간당 유입되는 신기의 양을 줄이는 역할을 한다.

그리고, EGR 밸브가 완전히 개방되면 신기 조절 밸브의 폐쇄 상태가 최대화 됨으로써 엔진으로 유입되는 신기의 양을 더 감소시키는 역할을 수행한다.

다만, 이러한 종래 기술의 경우, 그 크기가 커서 공간을 많이 차지하여 공간의 자유도를 훼손한다는 문제점이 있었다.

한국 등록 특허 제 10-1338272 (2013.12.09 공고) 한국 등록 특허 제 10-1987054 (2019.06.10 공고) 한국 공개 특허 제 10-2017-0060452 (2017.06.01 공개)

본 발명은 이러한 문제점을 해소하기 위해서 마련된 것으로서, 상세하게는 크기가 컴팩트하면서도 EGR밸브의 개도 상태에 따른 신기 밸브의 동작 타이밍이 정밀하게 제어될 수 있는 차량용 밸브에 관한 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, EGR 유로 및 신기 유로가 형성되는 하우징과; 구동 모터와; 상기 구동 모터와 연결되는 기어 트레인과; 상기 기어 트레인을 구성하는 제1 출력기어 및 제2 출력기어와; 상기 제2 출력 기어에 설치되어 제2출력 기어와 함께 회전하는 걸림 부재와; EGR 밸브가 장착되며 제1출력 기어에 고정되는 제1샤프트와, 신기 밸브가 장착되는 제2 샤프트와; 제2 샤프트와 연결되며, 상기 제2 샤프트의 걸림부재와 선택적으로 접촉하여 걸림부재와 접촉 후 걸림부재가 미는 경우, 걸림부재 및 신기 밸브 출력기어와 함께 회전하며, 제2 샤프트를 동시에 회전시키는 회전부재를 포함하되, 상기 제2출력기어의 최초 회전과 상기 회전부재의 최초 회전은 시간차를 두고 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 밸브를 제공한다.

기어트레인은; 모터축에 연결된 모터기어와; 모터 기어와 치합되는 중간 기어와; 중간 기어와 치합되는 제1출력 기어와; 제1 출력기어와 치합되는 제2 출력기어를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 EGR밸브의 완전 폐쇄 상태 및 상기 신기 밸브의 완전 개방 상태에서, 모터가 구동하는 경우, 제1 출력 기어가 회전하여 EGR밸브는 개방을 시작하고, 제1 출력 기어에 치합된 제2 출력 기어도 회전하는 반면에, 상기 걸림부재가 회전부재에 닿기 전까지 회전부재 및 제2 샤프트는 회전하지 않음으로써, 신기 밸브의 완전 개방 상태가 유지되는 것을 특징으로 한다.

상기 EGR밸브의 부분 개방 상태 및 상기 신기 밸브의 완전 개방 상태에서 모터가 더 구동하고, 상기 걸림부재가 회전 부재에 닿은 후 더 회전하면, 회전부재 및 제2 샤프트가 회전하여 신기 밸브가 폐쇄 동작을 수행하기 시작하는 것을 특징으로 한다.

상기 걸림부재는; 상기 제2 출력 기어에 고정되는 베이스부와; 상기 베이스부에서 돌출되어 회전부재와 접촉가능하게 마련되는 걸림부을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 베이스부는 링 형태로 마련되고, 상기 걸림부은 복수개로 마련되어 서로 반대편에 위치하는 것을 특징으로 한다.

상기 회전부재는 플레이트 형태로 마련되며, 상기 제2 샤프트가 관통하면서 고정되는 고정홀과; 외곽 테두리에 마련되며 걸림부재가 닿아서 접촉할 수 있는 돌출된 접촉부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

하우징에 마련되고, 회전부재에 근접하게 마련되면서, 상기 접촉부와 접촉가능하게 마련되어 상기 회전부재의 회전 운동이 일정 이상 되는 것을 억제하는 것을 특징으로 하는 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로한다.

제1출력기어는 제1샤프트에 고정되어 제1출력기어의 회전에 따라서 제1샤프트 및 이에 고정된 EGR밸브가 회전하고, 제2출력기어는 제1샤프트에 회동 가능하게 설치되어 제2출력기어에 설치된 걸림부재가 회전부재에 접촉하기 전까지는 제2출력기어의 회전은 제1샤프트에 영향을 주지 않는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 EGR 유로 및 신기 유로가 형성되는 하우징과; 구동 모터와; 상기 구동 모터와 연결되는 기어 트레인과; 상기 기어 트레인을 구성하는 제1 출력기어 및 제2 출력기어와; 상기 제2 출력 기어에 설치되어 제2출력 기어와 함께 회전하는 걸림 부재와; EGR 밸브가 장착되며 제1출력 기어에 고정되는 제1샤프트와신기 밸브가 장착되는 제2 샤프트와; 제2 샤프트와 연결되며, 상기 제2 샤프트의 걸림부재와 선택적으로 접촉하여 걸림부재와 접촉 후 걸림부재가 미는 경우, 걸림부재 및 신기 밸브 출력기어와 함께 회전하며, 제2 샤프트를 동시에 회전시키는 회전부재를 포함하되, 신기 유로의 완전 개방시 및 EGR유로의 완전 폐쇄시에 걸림부재와 회전부재가 비접촉 상태가 되고, 신기 유로의 완전 개방시 및 EGR유로의 부분 개방시 걸림부재와 회전 부재가 접촉가능하게 마련되며, 걸림부재가 회전부재를 미는 경우, 신기 유로에 대한 신기 밸브의 개도는 축소되고, EGR유로에 대한 EGR밸브의 개도는 증가하는 것을 특징으로 하는 차량용 밸브를 제공한다.

이러한 본 발명에 의하면 걸림부재와 회전 부재 간의 선택적 접촉 및 걸림부재의 회전부재에 대한 미는 동작에 의하여 신기 밸브와 EGR밸브의 개도가 조정되므로, 개도 조절 타이밍이 정밀하게 조정될 수 있다.

그리고 걸림 부재와 회전부재가 금속 재질로 구성되는 경우, 내마모성도 개선될 수 있다.

제1출력기어가 EGR밸브를 회전시키는 동시에 제2출력기어에 회전동력을 전달하므로, 다기능을 수행할 수 있으므로 동력 전달만을 위한 기어의 수량을 줄일 수 있어서 공간의 활용도가 높아지고, 크기가 컴팩트해지는 장점도 있다.

도1은 본 발명의 사시도이다.
도2는 본 발명의 분해사시도이다.
도3은 본 발명의 제2출력기어 및 걸림부재가 결합된 상태에서 회전부재와 이격된 상태를 도시한 분해 사시도이다.
도4는 본 발명의 투시도이다.
도5는 본 발명의 내부 사시도이다.
도6은 본 발명에서 신기밸브가 완전 개방 및 EGR밸브의 완전 폐쇄 상태를 도시한 것이다.
도7은 본 발명에서 신기밸브가 완전 개방 및 EGR밸브의 일부 개방 상태를 도시한 것이다.
도8은 본 발명에서 신기밸브가 일부 개방 및 EGR밸브의 완전 개방 상태를 도시한 것이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소 들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도1에서 도시한 바와 같이, 차량용 밸브는 3way 밸브로서, 몸체를 구성하는 하우징(100)의 일측에는 신기(fresh air) 유로(110)가 형성되고, 타측에는 EGR 유로(120)가 형성된다. 여기서 EGR유로(120)는 신기 유로(110)의 배치방향에 직교되는 방향 또는 비스듬하게 배치되는 방향으로 배열되는 것이 바람직하다.

EGR 유로(110)에는 EGR 유로(110)를 개폐하는 EGR 밸브(200)가 마련되며, 신기 유로(110)에는 신기 유로(110)를 개폐하는 신기 밸브(300)가 마련된다. 후술하겠지만, 신기 밸브(300)와 EGR 밸브(200)의 동작은 서로 연동되어 있다.

한편, 신기 유로(110)의 직경은 EGR 유로(120)의 직경보다 크게 형성되는데, 이는 유입되는 신기의 양이 EGR 가스의 양보다 많아야 하기 때문이다.

도2에서 도시한 바와 같이 하우징(100)의 내부는 모터(10)와, 모터(10)와 연결되는 기어 트레인과, 기어 트레인들과 연결되어 동작하는 두 개의 샤프트(210, 310)가 마련된다.

두 개의 샤프트는 EGR 밸브 샤프트(이하, 제1샤프트라 한다)(210)와, 신기 밸브 샤프트(이하, 제2샤프트라 한다)(310)이다.

하우징(100) 내부에는 모터 삽입부(101)가 설치되며, 모터 삽입부(101)에 모터(10)가 삽입되어 고정된다.

기어 트레인은 모터 축에 설치되는 피니언 기어(11)와, 피니언 기어(11)와 치합되며 복층 기어 형태로 마련되는 중간 기어(12)와, 중간 기어(12)의 소경부와 치합되는 EGR 밸브 출력 기어(이하 제1출력 기어)(13)와, 제1출력 기어(13)와 치합되는 신기 밸브 출력 기어(이하, 제2출력 기어)(14)를 포함한다.

여기서, 상기 제1,2출력기어(13, 14)는 치형이 테두리 일부에만 형성되는 부분 치형 기어로 구현될 수 있다.

하우징(100)에는 제1출력기어(13)가 회동 가능하게 설치되는 제1출력기어 설치부(15)가 형성되며, 제1출력기어(13)와 제1출력 기어 설치부(15) 사이에는 코일 스프링 형태의 제1탄성복원부재(21)가 마련된다.

그리고, 하우징(100)에는 제2출력기어(14)가 회동 가능하게 설치되는 제2출력 기어 설치부(16)가 형성되며, 제2출력기어 설치부(16)와 제2출력 기어(14) 사이에는 제2탄성복원 부재(22)와 제3탄성 복원부재(23)가 설치되며, 제3탄성 복원부재(23)는 제2탄성 복원부재(22)에 의하여 둘러싸이게 설치된다.

여기서 제2탄성 복원부재(22)는 제2출력기어(14)를 원위치로 복귀시키는 역할을 수행하고, 제3탄성부재(23)는 후술하는 회전부재(400)를 원위치로 복귀시킴으로써, 제2샤프트(310) 및 신기 밸브(300)가 완전 개방 위치로 복귀시키려는 힘을 가한다.

상기 제2출력기어(14)의 일측(또는 아래)에는 걸림부재(500)가 마련되어 있으며, 걸림 부재(500)의 아래에는 제2출력 기어 설치부(16) 상에 회동가능하게 설치되며, 제2샤프트(310)와 용접이나 기타 고정 수단으로 고정되는 회전부재(400)가 마련된다.

걸림부재(500)는 금속재질로 구성되고, 제2출력 기어(14)에 인서트 방식으로 고정되는 것이 바람직하며, 제2출력기어(14)와 함께 회전운동을 한다.

회전부재(400)는 제2출력기어(14) 및 걸림부재(500)와 별도로 회전하는 구성요소로서, 금속 재질로 구성되고, 제2샤프트(300)와 함께 고정되어 제2샤프트(300)와 함께 회전한다. 걸림부재(500)와 회전부재(400)는 선택적으로 접촉하여 같이 회전하거나, 또는 서로 이격되어 있는 경우에는 걸림부재(500)만 회전하고, 회전부재(400)는 정지한 상태를 유지한다.

걸림 부재(500)는 원형 링 형태의 베이스 부(510)가 마련되며, 제2출력 기어(14)의 하부에 마련되는 다수의 격벽(14a, 14b) 사이에 끼워질 수 있게 된다. 이를 위해서 베이스 부(510)의 중앙에는 관통공(530)이 설치된다.

따라서 베이스 부(510)의 얇은 살이 격벽(14a, 14b) 사이에 위치할 수 있다.

한편, 걸림부재(500)는 베이스부(510)에서 돌출되어 있는 걸림부(520)을 더 포함한다. 걸림부(520)은 'ㄱ'자 형태로 마련되며, 수평 연장부(521)와, 수평 연장부(521)에서 하방으로 연장되는 하방 연장부(522)를 포함한다.

걸림부재(500)는 두 개로 마련되어 서로 반대 방향에 위치하는 것이 바람직하나, 그 위치나 수량은 이에만 한정되는 것은 아니다.

걸림부재(500)의 걸림부(520)이 회전부재(400)와 접촉하여 걸릴 수 있는 것이 바람직하다. 이를 위해서, 회전부재(400)는 대략 원형의 플레이트 구조로 마련되고, 그 주위에 연장되어 구현되는 접촉부(410)가 마련되어 있다.

접촉부(410)의 측단면도 'ㄱ'자 형태로 마련되어 있다. 한편, 접촉부(410)와 접촉부(410) 사이에는 연장편(420)이 마련되어 있으며, 연장편(420)과 접촉부(410) 사이에는 좁은 형태의 슬릿부(430)가 여러개 마련되는데, 어느 하나의 슬릿부(430)에는 제3탄성 복원부재(23)의 일단부(23a)가 걸리게 된다.

그리고 제3탄성 복원 부재(23)의 타단부(23b)는 하우징(100)에 걸리게 설치된다.

여기서 걸림부(520)과 접촉부(410)가 제2출력기어(14) 및 걸림부재(500)의 회전에 따라서 선택적으로 접촉되거나 이격될 수 있다.

제1샤프트(210)에는 EGR밸브(200)가 소정의 체결부재에 의하여 체결되고, 제1샤프트(210)는 EGR유로(120)를 관통하여 제1출력 기어(13)에 결합된다. 따라서, 제1출력 기어(13)가 회전할 때마다, 제1샤프트(210) 및 이에 결합된 EGR밸브(200)가 회전하면서, EGR유로(120)의 개도를 조절하거나 개폐한다.

한편, 제1샤프트(210)의 끝단부에는 제1샤프트(210) 회전 상태를 나타내는 마그넷(220)이 마련되고, 그 반대편에는 홀센서(미도시)가 마련된다. 홀센서는 하우징 커버(30)에 마련되는 것이 바람직하다.

한편, 제2샤프트(310)에는 버터 플라이 타입의 신기 밸브(300)가 소정의 체결부재에 의하여 체결되고, 제2샤프트(310)는 신기 유로(110)를 관통하여 회전 부재(400)에 고정된다. 회전부재(400)의 회전에 따라서 제2샤프트(310) 및 이에 고정된 신기 밸브(300)가 회전하면서, 신기 유로(110)의 개도를 조절하거나 개폐한다.

미설명 부호 600은 베어링(600)으로서, 제2출력기어(14)의 회전중심에 끼워지면서, 제2샤프트(310)의 단부에 장착되어, 제2출력기어(14)가 제2샤프트(310)에 회동가능하게 지지되도록 한다. 여기서 베어링(600)은 니들베어링으로 구성되거나 다른 베어링 구조로 될 수 있다.

도3에서 도시한 바와 같이, 하우징(100)에 마련되는 제2출력기어 설치부(16) 주위에는 하우징(100)에서 돌출되어 형성되는 돌출 리브(17)가 형성되며, 돌출리브(17)에는 좁은 슬롯(17a)이 형성되어 있다.

회전부재(400)는 돌출 리브(17) 위에 회동 가능하게 설치되며, 회전 부재(400)의 아래에는 제3 탄성 복귀 부재(23)가 설치되어 있다. 제3탄성 복귀 부재(23)의 일단부(23b)는 돌출 리브(17)에 마련되는 슬롯(17a)에 끼워지고, 제3탄성 복귀 부재(23)의 타단부(23a)는 회전 부재(400)의 일측에 걸리게 된다.

상술한 바와 같이, 회전 부재(400)의 중심에는 제2샤프트(310)가 고정되며, 제2샤프트(310)의 끝 부분이 돌출된다. 제2샤프트(310)가 돌출된 부분에 베어링(미도시)가 설치되고, 베어링이 제2출력 기어(14)에 설치됨으로써, 제2출력 기어(14)가 제2샤프트(310)에 회동 가능하게 지지된다.

제2출력 기어(14)의 하면에는 걸림 부재(510)가 고정되어 있으며, 상하 방향으로 제2출력기어(14), 걸림부재(500), 회전 부재(400) 순으로 층으로 이루어 배치된다.

걸림부재(500)의 걸림부(520)의 외경은 회전부재(400)의 접촉부(410)의 외경 보다는 작고, 접촉부가 형성되지 아니한 다른 부분(예, 연장편(420))의 외경보다는 크게 형성된다.

따라서, 제2출력 기어(14) 및 걸림 부재(500)가 회전하면, 걸림부(520)은 회전부재(14)의 외주면 중 접촉부(410)가 형성되지 않은 부분의 외곽은 통과하고, 접촉부(410)에는 걸리게 된다.

한편, 돌출 리브(17) 중 일부분은 위쪽으로 솟아 올라서 스토퍼(19)을 형성한다. 스토퍼(19)는 회전 부재(400)가 회전할 때, 과도한 회전을 방지하기 위해서 접촉부(410)가 이동하는 루트 상에 배치되어 접촉부(410)와 접촉할 수 있게 마련된다.

도4에서 도시한 바와 같이, 차량용 밸브(1)에서 모터가 구동하지 않은 평시의 상태에서는 EGR밸브(200)가 EGR유로(120)를 완전히 폐쇄하고, 있고, 신기 밸브(300)가 신기 유로(110)를 완전하게 개방한다.

이 경우에서는 EGR 가스가 엔진으로 유입되는 것이 방지된다.

EGR밸브(200)가 EGR유로(120)를 완전히 폐쇄하고, 있고, 신기 밸브(300)가 신기 유로(110)를 완전하게 개방한 상태에서는 도5에서 도시한 바와 같이, 신기 밸브(300)는 신기 유로(110)의 배치 방향에 대해서 평행하게 배열되고, EGR밸브(200)는 EGR유로(120)의 배치 방향에 대해서 직교 방향으로 교차되게 배치되어 EGR유로(120)를 막고 있다.

한편, 이 경우, 모터 기어(11)와 중간기어(12)의 대경부가 치합되고, 중간 기어(12)의 소경부와 제1출력기어(13)가 치합되며, 제1출력기어(13)와 제2출력기어(14)가 치합된다.

이 상태에서는 제1출력 기어(13)의 일단부와 제2출력 기어(14)의 타단부가 서로 맞물려 있다. 한편, 제2출력기어(14)에 고정되어 있는 걸림 부재(500)의 걸림부(520)은 제2샤프트(310)에 고정되어 있는 회전부재(400)의 접촉부(410)와 이격되어 있다.

이하에서는 본 발명의 동작에 대해서 설명하기로 하겠다.

도6에서 도시한 바와 같이, 모터(10)에 전원이 인가되지 않은 상태에서는 제1출력기어(13)의 일단부와 제2출력 기어(14)의 타단부가 맞물려 있으며, EGR밸브(200)는 EGR유로(210)를 차단하여 완전히 폐쇄하고 있고, 신기 밸브(300)는 신기 유로(110)를 완전하게 개방한 상태가 된다.

이 상태에서, EGR가스가 신기 유로(110)로 유입되는 것이 방지된다.

이 상태에서 걸림 부재(500)의 걸림부(520)은 회전부재(400)의 접촉부(410)와 이격되어 있다.

이 상태에서 EGR가스를 엔진에 재 유입시키기 위하여 모터(10)에 전원이 인가되면, 도7과 같이, 모터 기어(11), 중간 기어(12)가 회전하고, 이에 의하여 제1출력 기어(13)가 회전하며, 제1출력기어(13)와 맞물린 제2출력기어(14)도 회전한다.

이 상태에서, 제1출력기어(13)의 일단부와 중앙부 사이의 영역과, 제2출력 기어(14)의 중앙 영역이 맞물린다.

한편, 제1샤프트(210)는 제1출력 기어(13)에 고정되어 있기 때문에, 제1출력기어(13)가 회전한 각도 만큼 제1샤프트(210)도 회전하고, 제1샤프트(210)에 고정되어 있는 EGR밸브(200)도 회전하여 EGR 유로(120)가 부분적으로 개방된다.

따라서, EGR가스가 신기 유로(110)에 유입되기 시작한다.

다만, 제2출력 기어(14)는 제2샤프트(310)에 고정되어 있는 것이 아니라 회동가능하게 배치되어 있으므로 제2출력기어(14)가 회전하여도 제2샤프트(310)가 회전하지는 않는다.

다만 제2출력기어(14)에는 걸림 부재(500)가 고정되어 있으므로, 제2걸림 부재(500)는 제2출력기어(14)의 회전 각도만큼 회전하고, 걸림 부재(500)의 걸림부(520)이 회전부재(400)의 접촉부(410)에 닿는다.

이 상태에서도 신기 밸브(300)가 신기 유로(110)를 완전히 개방하고 있는 상태를 유지한다.

따라서, EGR가스의 유입량에 비해서 신기 유입량의 상대 비율이 크므로, 엔진으로 유입되는 가스 중 EGR가스의 비율이 상대적으로 작다.

그 상태에서 모터에 전원이 더 인가되는 상태가 지속되면, 제1출력기어(13) 및 이와 치합된 제2출력기어(14)가 더 회전을 한다. 이 상태에서 제1출력기어(13)의 중앙 영역과 제2출력기어(14)의 일단부가 치합된다.

제1출력기어(13)가 더 회전하면(시계 반대 방향), EGR밸브(200)는 EGR유로(120)를 완전히 개방한다. 즉, EGR밸브(200)는 EGR유로(120)의 길이 방향을 따라서 평행하게 배치된다.

한편, 제2출력기어(14)가 더 회전하면, 도8과 같이, 걸림부재(500)의 걸림부(520)가 회전부재(400)의 접촉부(410)를 밀어서 회전부재(400)를 시계 방향으로 회전시킨다.

이 경우 신기 유로(110)에 대한 신기 밸브(300)의 개도는 축소되고, EGR유로(120)에 대한 EGR밸브(200)의 개도는 증가한다.

회전부재(400)는 제2샤프트(310)와 고정 결합되어 있고, 제2샤프트(310)에는 신기 밸브(300)가 배치되어 있으므로 회전부재(500)가 회전하는 만큼 제2샤프트(310) 및 신기 밸브(300)가 회전하게 되고, 이에 의하여 신기 유로(120)가 부분적으로 닫혀서 개도가 축소된다.

다만, 이와 같은 회전은 무한정 가능한 것은 아니고, 하우징(10)에 마련된 스토퍼(19)에 접촉부(410)가 닿을 때 까지 수행된다.

상기 스토퍼(19)에 접촉부(410)가 닿는 경우, 회전부재(400)와 걸림부재(500)와, 제2출력 기어(14)의 회전이 더 이상 진전되지 않고, 그에 따라서 제1출력기어(13)의 회전도 중단된다.

제1출력기어(13)의 회전이 중단되는 타이밍이 EGR밸브(200)가 EGR유로(120)를 최대로 개방한 상태, 즉 EGR 밸브(200)가 EGR유로(120)에 평행하게 되는 상태이며, 이 경우, 신기 유로(110)로 유입되는 EGR 가스의 유입량이 최대가 되고, 도7의 상태에 비하여 엔진으로 유입되는 가스에서 EGR가스의 비율이 높아진다.

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.

10: 모터 11: 모터 기어
12: 중간 기어 13: 제1출력기어
14: 제2출력기어 19: 스토퍼
200: EGR밸브 210: 제1샤프트
300: 신기 밸브 310: 제2샤프트
400: 회전부재 410: 접촉부
500: 걸림부재 520: 걸림부
600: 베어링

Claims

EGR 유로 및 신기 유로가 형성되는 하우징과;
구동 모터와;
상기 구동 모터와 연결되는 기어 트레인과;
상기 기어 트레인을 구성하는 제1 출력기어 및 제2 출력기어와;
상기 제2 출력 기어에 설치되어 제2출력 기어와 함께 회전하는 걸림 부재와;
EGR 밸브가 장착되며 제1출력 기어에 고정되는 제1샤프트와
신기 밸브가 장착되는 제2 샤프트와;
제2 샤프트와 연결되며, 상기 제2 샤프트의 걸림부재와 선택적으로 접촉하여 걸림부재와 접촉 후 걸림부재가 미는 경우, 걸림부재 및 신기 밸브 출력기어와 함께 회전하며, 제2 샤프트를 동시에 회전시키는 회전부재를 포함하되,
상기 제2출력기어의 최초 회전과 상기 회전부재의 최초 회전은 시간차를 두고 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 밸브.
제1항에 있어서,
기어트레인은;
모터축에 연결된 모터기어와;
모터 기어와 치합되는 중간 기어와;
중간 기어와 치합되는 제1출력 기어와;
제1 출력기어와 치합되는 제2 출력기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 밸브.
제1항에 있어서,
상기 EGR밸브의 완전 폐쇄 상태 및 상기 신기 밸브의 완전 개방 상태에서, 모터가 구동하는 경우, 제1 출력 기어가 회전하여 EGR밸브는 개방을 시작하고, 제1 출력 기어에 치합된 제2 출력 기어도 회전하는 반면에,
상기 걸림부재가 회전부재에 닿기 전까지 회전부재 및 제2 샤프트는 회전하지 않음으로써, 신기 밸브의 완전 개방 상태가 유지되는 것을 특징으로 하는 차량용 밸브.
제3항에 있어서,
상기 EGR밸브의 부분 개방 상태 및 상기 신기 밸브의 완전 개방 상태에서 모터가 더 구동하고, 상기 걸림부재가 회전 부재에 닿은 후 더 회전하면, 회전부재 및 제2 샤프트가 회전하여 신기 밸브가 폐쇄 동작을 수행하기 시작하는 것을 특징으로 하는 차량용 밸브.
제1항에 있어서,
상기 걸림부재는;
상기 제2 출력 기어에 고정되는 베이스부와;
상기 베이스부에서 돌출되어 회전부재와 접촉가능하게 마련되는 걸림부을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 밸브.
제5항에 있어서,
상기 베이스부는 링 형태로 마련되고,
상기 걸림부은 복수개로 마련되어 서로 반대편에 위치하는 것을 특징으로 하는 차량용 밸브.
제1항에 있어서,
상기 회전부재는 플레이트 형태로 마련되며,
상기 제2 샤프트가 관통하면서 고정되는 고정홀과;
외곽 테두리에 마련되며 걸림부재가 닿아서 접촉할 수 있는 돌출된 접촉부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 밸브.
제7항에 있어서,
하우징에 마련되고, 회전부재에 근접하게 마련되면서, 상기 접촉부와 접촉가능하게 마련되어 상기 회전부재의 회전 운동이 일정 이상 되는 것을 억제하는 것을 특징으로 하는 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 밸브.
제1항에 있어서
제1출력기어는 제1샤프트에 고정되어 제1출력기어의 회전에 따라서 제1샤프트 및 이에 고정된 EGR밸브가 회전하고,
제2출력기어는 제1샤프트에 회동 가능하게 설치되어 제2출력기어에 설치된 걸림부재가 회전부재에 접촉하기 전까지는 제2출력기어의 회전은 제1샤프트에 영향을 주지 않는 것을 특징으로 하는 차량용 밸브.
EGR 유로 및 신기 유로가 형성되는 하우징과;
구동 모터와;
상기 구동 모터와 연결되는 기어 트레인과;
상기 기어 트레인을 구성하는 제1 출력기어 및 제2 출력기어와;
상기 제2 출력 기어에 설치되어 제2출력 기어와 함께 회전하는 걸림 부재와;
EGR 밸브가 장착되며 제1출력 기어에 고정되는 제1샤프트와
신기 밸브가 장착되는 제2 샤프트와;
제2 샤프트와 연결되며, 상기 제2 샤프트의 걸림부재와 선택적으로 접촉하여 걸림부재와 접촉 후 걸림부재가 미는 경우, 걸림부재 및 신기 밸브 출력기어와 함께 회전하며, 제2 샤프트를 동시에 회전시키는 회전부재를 포함하되,
신기 유로의 완전 개방시 및 EGR유로의 완전 폐쇄시에 걸림부재와 회전부재가 비접촉 상태가 되며,
신기 유로의 완전 개방시 및 EGR유로의 부분 개방시 걸림부재와 회전 부재가 접촉가능하게 마련되며,
걸림부재가 회전부재를 미는 경우, 신기 유로에 대한 신기 밸브의 개도는 축소되고, EGR유로에 대한 EGR밸브의 개도는 증가하는 것을 특징으로 하는 차량용 밸브.