KR102290497B1

KR102290497B1 - 밸브 개폐용 액츄에이터

Info

Publication number: KR102290497B1
Application number: KR1020200038838A
Authority: KR
Inventors: 한만승; 홍성렬; 전승환; 곽동길
Original assignee: 주식회사 고아정공
Priority date: 2020-03-31
Filing date: 2020-03-31
Publication date: 2021-08-18

Abstract

밸브 개폐용 액츄에이터가 소개된다.
밸브 개폐용 액츄에이터는 하우징과, 밸브를 개폐하도록 상기 하우징에 이동 가능하게 장착되는 이동체와, 하우징에 회전 가능하게 조립되고 이동체를 이동시키기 위해 이동체에 회전 결합되며 외주연에 걸림홈부가 형성되는 회전체와, 회전체에 회전력을 제공하도록 회전체에 구동 연결되는 구동체와, 구동체를 회전시키는 구동모터를 포함하고, 하우징은 회전체의 조립을 위한 개구부를 제공하고 회전체와 구동체가 서로 교차되게 장착되는 본체와, 개구부에 안착되고 회전체가 회전 가능하도록 걸림홈부를 지지하는 걸림턱부를 제공하는 커버를 포함할 수 있다.

Description

밸브 개폐용 액츄에이터{ACTUATOR FOR VALVE}

본 발명은 밸브 개폐용 액츄에이터에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차에 설치된 엔진에서 배기되는 배기가스에서 발생되는 질소산화물(NOx)의 생성을 억제하기 위하여, 냉각된 배기가스의 일부를 혼합기에 더하여 실린더 내로 흡입시키는 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 밸브가 사용된다.

EGR밸브는 흡입구와 배출구가 형성되는 하우징과, 흡입구를 선택적으로 개폐하는 개폐장치와, 개폐장치를 동작시켜 왕복운동을 유발하는 액츄에이터를 구비한다.

종래 EGR밸브에 적용되는 액츄에이터의 경우, 액츄에이터의 회전샤프트를 제자리에서 회전시키기 위해서, 회전샤프트의 위치를 고정하는 부시(Bush)와 스냅링(Snap Ring)이 적용될 수 있다.

그런데, 부시와 스냅링을 액츄에이터에 적용을 위해서는, 회전샤프트에 결합된 스냅링을 액츄에이터에 설치된 부시에 조립해야 되지만, 작은 크기의 액츄에이터의 내부공간에서, 회전샤프트에 결합된 스냅링을 부시에 정확하게 결합해야 하므로, 작업상의 어려움이 야기되고 있다.

특히, 스냅링과 부시 간에 조립이 제대로 이루어지지 않게 되면, 회전샤프트의 안정적인 회전이 어려울 수 있고, 회전샤프트의 회전시, 소음이 발생될 수도 있다.

국내 등록특허공보 10-1225682호 (2013.01.17. 등록)

본 발명의 실시예들은 하우징 내 회전샤프트의 신속하고 용이한 조립이 가능하고, 회전샤프트의 안정적인 회전을 구현할 수 있는 밸브 개폐용 액츄에이터를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 밸브 개폐용 액츄에이터는, 밸브를 개폐하기 위한 밸브 개폐용 액츄에이터에 있어서, 하우징; 상기 밸브를 개폐하도록 상기 하우징에 이동 가능하게 장착되는 이동체; 상기 하우징에 회전 가능하게 조립되고, 상기 이동체를 이동시키기 위해 상기 이동체에 회전 결합되며, 외주연에 걸림홈부가 형성되는 회전체; 상기 회전체에 회전력을 제공하도록 상기 회전체에 구동 연결되는 구동체; 및 상기 구동체를 회전시키는 구동모터를 포함하고, 상기 하우징은 상기 회전체의 조립을 위한 개구부를 제공하고, 상기 회전체와 상기 구동체가 서로 교차되게 장착되는 본체; 및 상기 개구부에 안착되고, 상기 회전체가 회전 가능하도록 상기 걸림홈부를 지지하는 걸림턱부를 제공하는 커버를 포함할 수 있다.

이때, 상기 본체는 상기 개구부가 상부에 형성되는 바디부; 상기 회전체의 전단이 관통되도록 상기 바디부의 전방부에 형성되는 관통부; 상기 회전체의 후단이 삽입되어 지지되도록 상기 바디부의 후방부에 마련되는 삽입홈부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 걸림턱부는 상기 걸림홈부를 적어도 일부를 감싸도록 반원형의 걸림고리 형태로 제공될 수 있다.

또한, 상기 커버는 가장자리부가 상기 개구부에 대응되는 형태로 제공되는 플레이트부; 및 상기 걸림턱부가 단턱지게 돌출 형성되는 지지턱부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 회전체는 상기 구동체에 의한 회전시, 제자리에서 스핀되도록 외경면의 적어도 일부가 상기 지지턱부에 지지된 상태에서, 상기 걸림홈부가 상기 걸림턱부에 구속된 상태를 유지할 수 있다.

또한, 상기 회전체는 전단에 상기 이동체에 회전 결합되는 스크류부가 형성되고, 후단부가 상기 본체의 삽입홈부에 삽입되며, 외주연에 상기 걸림홈부가 형성되는 회전샤프트; 및 상기 구동체와 구동 연결되도록 상기 회전샤프트에 마련되는 회전톱니를 포함할 수 있다.

또한, 상기 구동체는 상기 구동모터에 구동 연결되는 구동샤프트; 및 상기 회전톱니에 맞물리도록 상기 구동샤프트의 단부에 마련되는 웜기어를 포함할 수 있다.

또한, 상기 이동체는 리드너트부; 상기 리드너트부의 이동을 안내하도록 상기 하우징에 관통되는 가이드부; 상기 회전체의 스크류부가 회전 결합되도록 상기 리드너트부의 후단에 형성되는 스크류홈부; 및 상기 리드너트부와 상기 하우징 간의 연결부위를 덮는 신축부를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 하우징 내 회전샤프트를 장착한 후, 커버를 하우징에 조립하는 작업만을 통해, 커버의 걸림턱부가 회전샤트프의 걸림홈부에 구속됨으로써, 액츄에이터의 조립이 신속하고 손쉽게 이루어질 수 있고, 결국, 액츄에이터의 전체 조립공수가 줄어들 수 있다는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 실시예들은 커버의 걸림턱부를 통해, 회전샤트프의 위치를 안정적으로 구속함으로써, 하우징 내에서 회전샤프트가 안정으로 회전될 수 있다는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 개폐용 액츄에이터를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 개폐용 액츄에이터를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 "A-A"선부를 절개하여 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3의 "B"부를 확대하여 도시한 확대도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 측면(aspects) 중 하나이며, 하기의 설명은 본 발명에 대한 상세한 기술의 일부를 이룰 수 있다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성 또는 기능에 관한 구체적인 설명은 본 발명을 명료하게 하기 위해 생략할 수 있다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 포함할 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 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.

그리고 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 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. 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.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 개폐용 액츄에이터를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 개폐용 액츄에이터를 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 도 1의 "A-A"선부를 절개하여 도시한 단면도이며, 도 4는 도 3의 "B"부를 확대하여 도시한 확대도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 개폐용 액츄에이터(10)는, 하우징(100), 이동체(200), 구동체(400) 및 구동모터(500)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 하우징(100)은 밸브 개폐용 액츄에이터(10)의 전체적인 외관을 제공할 수 있다. 이 하우징(100)에는 이동체(200), 구동체(400) 및 구동모터(500)가 장착될 수 있다.

이러한 하우징(100)은 본체(110) 및 커버(120)를 포함할 수 있다. 본체(110)의 상부에는 회전체(300)의 조립을 위한 개구부(114)가 제공될 수 있다. 본체(110)의 내부공간에는 회전체(300)와 구동체(400)가 서로 교차되게 장착될 수 있다.

이를 위해, 본체(110)는 개구부(114)가 상부에 형성되는 바디부(110)와, 바디부(110)의 전방부에 형성되는 관통부(112)와, 바디부(110)의 후방부에 마련되는 삽입홈부(113)를 포함할 수 있다. 관통부(112)에는 회전체(300)의 전단이 관통될 수 있다. 그리고 관통부(112)에는 이동체(200)의 가이드부(220)가 관통될 수 있다. 삽입홈부(113)는 회전체(300)의 후단이 삽입되도록 회전체(300)의 후단과 대응되는 내경을 가질 수 있다. 삽입홈부(113)는 회전체(300)의 후단을 지지할 수 있다. 이러한 삽입홈부(113)는 베어링 등의 부재없이 강체로 형성되어 본체(110)와 일체로 형성될 수 있다.

커버(120)는 본체(110)의 내부공간에 장착된 부품을 보호하기 위해, 본체(110)의 개구부(114)에 결합될 수 있다. 커버(120)는 가장자리부가 개구부(114)에 대응되는 형태로 제공되는 플레이트부(121)와, 회전체(300)의 외경면을 지지하도록 플레이트부(121)의 하부에서 돌출되는 지지턱부(122)와, 지지턱부(122)에서 단턱지게 돌출 형성되는 걸림턱부(123)를 포함할 수 있다.

여기서, 걸림턱부(123)는 커버(120)가 하우징(100)에 조립될 때, 회전체(300)의 걸림홈부(311)를 지지할 수 있다. 이와 같이, 커버(120)의 걸림턱부(123)가 회전체(300), 예컨대, 회전샤프트(310)의 걸림홈부(311)를 안정적으로 구속함으로써, 종래 부시나 스냅링이 없이 회전샤프트(310)가 회전되더라도, 하우징(100) 내에서 회전샤프트(310)의 위치를 안정으로 유지시킬 수 있다.

특히, 걸림턱부(123)는 소정의 반경을 가지는 반원형의 걸림고리 형태로 제공될 수 있다. 걸림턱부(123)는 걸림홈부(311)를 전체적으로 감싸도록 걸림홈부(311)의 둘레에 배치되므로, 걸림턱부(123)는 회전샤프트(310)를 안정적으로 구속할 수 있다. 걸림턱부(123)의 반경은 삽입홈부(113)의 반경보다 더 작을 수 있다.

이동체(200)는 하우징(100)의 전,후방향으로 이동 가능하게 장착됨으로써, 밸브(미도시)를 개폐할 수 있다. 여기서, 전,후방향은 이동체(200)가 하우징(100)에서 전진 또는 후진하는 이동체(200)의 이동방향(도 1의 좌우방향)으로 이해될 수 있다. 그리고 본 실시예에서, 이동체(200)는 하우징(100)의 전,후방향으로 이동됨으로써, EGR밸브를 개폐할 수 있지만, EGR밸브 이외에도, 개폐를 위해 적용 가능한 다양한 종류의 밸브에 적용될 수 있음은 물론이다.

이동체(200)는 전,후방향 이동에 의해 밸브를 개폐하는 리드너트부(210)와, 리드너트부(210)의 전,후방향 이동을 안내하는 가이드부(220)와, 회전체(300)의 스크류부(312)가 회전 결합되도록 리드너트부(210)의 후단에 형성되는 스크류홈부(230)와, 리드너트부(210)와 하우징(100) 간의 연결부위를 덮는 자바라 형태의 신축부(240)를 포함할 수 있다.

예컨대, 회전체(300)의 회전에 의해, 회전샤프트(310)의 스크류부(312)가 시계방향 또는 반시계방향으로 회전되면, 스크류부(312)에 맞물린 스크류홈부(230)는 스크류부(312)의 회전에 의해, 리드너트부(210)를 전,후방향으로 이동될 수 있다. 이때, 가이드부(220)는 하우징(100)에 입출되면서, 리드너트부(210)의 전,후방향 이동을 안내할 수 있다.

회전체(300)는 하우징(100)에 회전 가능하게 조립될 수 있다. 회전체(300)는 이동체(200)에 회전 결합됨으로써, 이동체(200)를 전,후방향으로 이동시킬 수 있다.

회전체(300)는 외경면의 적어도 일부가 지지턱부(122)에 지지된 상태에서, 걸림홈부(311)가 걸림턱부(123)에 구속된 상태를 유지함으로써, 구동체(400)에 의한 회전시, 제자리에서 안정적으로 스핀(Spin)될 수 있다.

이러한 회전체(300)는 외주연에 걸림홈부(311)가 형성되는 회전샤프트(310)와, 구동체(400)에 구동 연결되도록 회전샤프트(310)에 마련되는 회전톱니(320)를 포함할 수 있다. 여기서, 회전샤프트(310)의 전단에는 이동체(200)에 회전 결합되는 스크류부(312)가 형성될 수 있다. 회전샤프트(310)의 후단부는 본체(110)의 삽입홈부(113)에 삽입될 수 있다. 회전샤프트(310)는 구동체(400)와 교체되게 배치될 수 있다. 이때, 회전톱니(320)는 구동체(400)의 웜기어(420)에 맞물림으로써, 구동체(400)로부터 회전력을 전달받을 수 있다.

걸림홈부(311)는 삽입홈부(113)에 삽입되는 회전샤프트(310)의 후단부와 회전톱니(320)의 사이에 위치할 수 있다.

구동체(400)는 회전체(300)에 회전력을 제공하도록 회전체(300)에 구동 연결될 수 있다. 구동체(400)는 회전체(300)와 수직방향으로 교차되게 배치될 수 있다. 예를 들어, 이동체(200)가 하우징(100) 내에서 수평방향(전,후방향)으로 배치되는 경우, 구동체(400)는 수직방향(상,하방향)으로 배치될 수 있다.

구동체(400)는 구동모터(500)의 구동력을 회전체(300)에 전달할 수 있다. 이를 위해, 구동체(400)는 구동모터(500)에 구동 연결되는 구동샤프트(410)와, 회전톱니(320)에 맞물리도록 구동샤프트(410)의 단부에 마련되는 웜기어(420)를 포함할 수 있다.

구동모터(500)는 회전체(300)를 회전시키기 위한 구동력을 구동체(400)에 제공할 수 있다. 구동모터(500)의 구동축은 구동체(400)의 구동샤프트(410)와 동일한 구성이거나, 구동샤프트(410)와 전달기구(미도시)를 매개로 연결될 수 있다. 이에 따라, 구동모터(500)가 작동되면, 구동모터(500)는 구동체(400)의 구동샤프트(410)를 회전시킴으로써, 구동모터(500)의 구동력을 회전체(300)에 제공할 수 있다.

이하에서는 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 밸브 개폐용 액츄에이터의 조립 과정에 대해 설명하기로 한다.

먼저, 하우징(100)의 커버(120)가 개방된 상태에서, 본체(110)의 내부공간에는 구동모터(500), 구동체(400) 및 이동체(200)가 장착될 수 있다. 구동모터(500), 구동체(400) 및 이동체(200)가 본체(110)에 장착되면, 이동체(200)가 본체(110)에 조립될 수 있다.

이동체(200)가 본체(110)에 조립되는 경우, 회전샤프트(310)의 스크류부(312)는 본체(110)의 관통부(112)에 삽입된 후, 이동체(200)의 스크류홈부(230)에 회전 결합될 수 있다. 이때, 회전샤프트(310)의 후단은 본체(110)의 삽입홈부(113)에 삽입될 수 있다. 그리고 회전샤프트(310)의 회전톱니(320)는 구동체(400)의 웜기어(420)에 맞물리도록 결합될 수 있다.

이동체(200)가 본체(110)에 조립되면, 본체(110)의 개구(114)에 커버(120)가 조립될 수 있다. 이때, 커버(120)의 걸림턱부(123)는 회전샤프트(310)의 걸림홈부(311)를 구속할 수 있다. 이에 따라, 구동모터(500)의 작동에 의해 회전샤프트(310)가 회전되면, 회전샤프트(310)는 하우징(100) 내 제자리에서 안정적으로 회전될 수 있다. 다시 말해, 회전샤프트(310)가 회전 가능하도록 걸림턱부(123)와 걸림홈부(311)가 서로 맞물림으로써, 회전샤프트(310)가 그 연장 방향으로 이동되는 것이 방지될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 하우징 내 회전샤프트를 장착한 후, 커버를 하우징에 조립하는 작업만을 통해, 커버의 걸림턱부가 회전샤트프의 걸림홈부에 구속되므로, 액츄에이터의 조립이 신속하고 손쉽게 이루어질 수 있고, 커버의 걸림턱부를 통해, 회전샤트프의 위치를 안정적으로 구속 가능하므로, 하우징 내에서 회전샤프트가 안정으로 회전될 수 있다는 등의 우수한 효과를 갖는다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안 되며, 이러한 변형된 실시예는 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.

10 :밸브 개폐용 액츄에이터 100 :하우징
110 :본체 110 :바디부
112 :관통부 113 :삽입홈부
114 :개구 120 :커버
121 :플레이트부 122 :지지턱부
123 :걸림턱부 200 :이동체
210 :리드너트부 220 :가이드부
230 :스크류홈부 240 :신축부
300 :회전체 310 :회전샤프트
320 :회전톱니 400 :구동체
410 :구동샤프트 420 :웜기어
500 :구동모터

Claims

밸브를 개폐하기 위한 밸브 개폐용 액츄에이터에 있어서,
하우징;
상기 밸브를 개폐하도록 상기 하우징에 이동 가능하게 장착되는 이동체;
상기 하우징에 회전 가능하게 조립되고, 상기 이동체를 이동시키기 위해 상기 이동체에 회전 결합되며, 외주연에 걸림홈부가 형성되는 회전체;
상기 회전체에 회전력을 제공하도록 상기 회전체에 구동 연결되는 구동체; 및
상기 구동체를 회전시키는 구동모터를 포함하고,
상기 하우징은
상기 회전체의 조립을 위한 개구부를 제공하고, 상기 회전체와 상기 구동체가 서로 교차되게 장착되는 본체; 및
상기 개구부에 안착되고, 상기 회전체가 회전 가능하도록 상기 걸림홈부를 지지하는 걸림턱부를 제공하는 커버를 포함하는,
밸브 개폐용 액츄에이터.
제 1 항에 있어서,
상기 본체는
상기 개구부가 상부에 형성되는 바디부;
상기 회전체의 전단이 관통되도록 상기 바디부의 전방부에 형성되는 관통부; 및
상기 회전체의 후단이 삽입되어 지지되도록 상기 바디부의 후방부에 마련되는 삽입홈부를 포함하는,
밸브 개폐용 액츄에이터.
제 2 항에 있어서,
상기 걸림턱부는
상기 걸림홈부의 적어도 일부를 감싸도록 반원형의 걸림고리 형태로 제공되는,
밸브 개폐용 액츄에이터.
제 2 항에 있어서,
상기 커버는
가장자리부가 상기 개구부에 대응되는 형태로 제공되는 플레이트부; 및
상기 플레이트부의 하부에서 돌출되고, 상기 걸림턱부가 단턱지게 돌출 형성되는 지지턱부를 더 포함하는,
밸브 개폐용 액츄에이터.
제 4 항에 있어서,
상기 회전체는
상기 구동체에 의한 회전시, 제자리에서 스핀되도록 외경면의 적어도 일부가 상기 지지턱부에 지지된 상태에서, 상기 걸림홈부가 상기 걸림턱부에 구속된 상태를 유지하는,
밸브 개폐용 액츄에이터.
제 1 항에 있어서,
상기 회전체는
전단에 상기 이동체에 회전 결합되는 스크류부가 형성되고, 후단부가 상기 본체의 삽입홈부에 삽입되며, 외주연에 상기 걸림홈부가 형성되는 회전샤프트; 및
상기 구동체와 구동 연결되도록 상기 회전샤프트에 마련되는 회전톱니를 포함하는,
밸브 개폐용 액츄에이터.
제 6 항에 있어서,
상기 구동체는
상기 구동모터에 구동 연결되는 구동샤프트; 및
상기 회전톱니에 맞물리도록 상기 구동샤프트의 단부에 마련되는 웜기어를 포함하는,
밸브 개폐용 액츄에이터.
제 1 항에 있어서,
상기 이동체는
리드너트부;
상기 리드너트부의 이동을 안내하도록 상기 하우징에 관통되는 가이드부;
상기 회전체의 스크류부가 회전 결합되도록 상기 리드너트부의 후단에 형성되는 스크류홈부; 및
상기 리드너트부와 상기 하우징 간의 연결부위를 덮는 신축부를 포함하는,
밸브 개폐용 액츄에이터.