KR20050039684A - 배기가스 재순환 밸브 - Google Patents

Abstract

배기가스 재순환 밸브는 회전 구동장치와, 회전-피스톤-변환기구와, 회전 구동장치에 의해 회전하면서 구동 가능하며, 회전-피스톤-변환기구의 부분이며, 이 회전-피스톤-변환기구에 의한 회전의 결과로 위치 변경이 가능한 구동 엘리먼트 및 밸브 엘리먼트를 제시하고 있으며, 구동 엘리먼트가 적어도 열림 방향으로 회전 가능하게 밸브 엘리먼트와 결합되어 있고, 이로써 밸브 엘리먼트가 열릴 때 구동 엘리먼트와 함께 회전할 수 있으며, 그러나 반드시 강제적으로 구동 엘리먼트와 함께 회전되지는 않는 것을 특징으로 한다.

Description

배기가스 재순환 밸브{Exhaust gas recirculation valve}

본 발명은 청구항 1의 독립항에 따른 배기가스 재순환 밸브에 관한 것이다.

자동차 기술분야에서는 특히 엔진 연소가스의 배출치의 개선 및 연료소비 절감과 관련하여 연소엔진의 공기 공급장치에 배기가스 재순환 장치를 장착하는 것이 공지된 사실이다.

독일 특허 DE 196 03 592 C1에서 곡선 궤도를 제시하는 피스톤 장치에 의해 회전자석의 회전 운동이 밸브 원판의 피스톤 운동으로 강제적으로 변환되는 배기가스 재순환 밸브가 개시되어 있다. 여기서 밸브 태핏은 축으로 되어 있으며, 따라서 회전할 수 없다.

미국 특허 US 4,646,705는 플레이트 형태의 밸브 엘리먼트가 편심으로 축에 장착되어 있음으로 인해, 밸브를 열기 위해 필수적인 피스톤 운동 외에도 필연적으로 회전 운동이 일어나게 되어 있으며, 이 회전 운동에 의해 오염 물질이 떨어져 나가는 배기가스 재순환 밸브를 제시하고 있다.

청구항 1의 독립항에 의한 배기가스 재순환 밸브는 유럽 특허 EP 1 111 227 A2에서 개시되었으며, 밸브 엘리먼트가 적어도 열리는 과정의 초기에는 올려질 뿐만 아니라 돌려지도록 되어 있다. 이로 인해 열리는 과정에서 오염 물질이나 점착 부분이 떨어져 나갈 수 있다.

본 발명의 목적은 상당 부분이 오염 되었음에도 불구하고 신뢰성 있게 작동하는 개량된 배기가스 재순환 밸브를 제조하는 것이다.

본 발명의 과제는 청구항 1에서 기술된 배기가스 재순환 밸브에 의해 그 해결이 가능하다.

이에 의하면 본 밸브는 회전 구동장치 및 회전-피스톤-변환기구를 제시한다. 구동 엘리먼트는 회전 구동장치에 의해 회전하면서 구동가능하며, 회전-피스톤-변환기구의 일 부분을 보여준다. 더욱이 이미 언급한 것처럼, 회전 구동장치에 의해 회전하면서 구동가능한 구동 엘리먼트는 회전-피스톤-변환기구에 의한 회전의 결과로 올려지거나 내려지는 것이 가능하다. 본질적으로 밸브의 개폐를 유발하기 위해 구동 엘리먼트에 의한 밸브 엘리먼트의 상승과 하강이 일어난다. 이러한 목적을 위해 구동 엘리먼트와 밸브 엘리먼트가 결합되어 있음으로 인해, 구동 엘리먼트의 상승과 하강 또는 일반적으로 직선 운동이 밸브 엘리먼트로 전달되는 바, 이 밸브엘리먼트에서는 예를 들면 밸브 엘리먼트에 장착된 밸브 원판을 구비한 밸브 태핏이 중요하다.

본 발명에 따르면 구동 엘리먼트는 적어도 개구부의 방향으로 회전가능하게 밸브 엘리먼트와 결합되어 있다. 이러한 회전 가능한 결합은 직접 또는 간접적으로 구성가능하다. 다른 말로 하면, 밸브 엘리먼트는 열릴 때 구동 엘리먼트와 함께 회전될 수 있으나, 반드시 강제적으로 함께 회전되는 것은 아니다. 이 점이 밸브 엘리먼트의 회전이 항상 강제적으로 그것의 피스톤 운동과 함께 일어났었던 지금까지 공지된 장치들과의 차이점이며, 본 발명의 중요한 장점이기도 하다. 본 발명에 따르면 끈끈한 점착 부분이나 오염 물질이 밸브 엘리먼트의 회전 위치에 붙어 있다 하더라도, 밸브의 열림이 가능하다는 장점이 있다. 지금까지 공지된, 도입부에서 서술된 배기가스 재순환 밸브에서는 이러한 상황 하에서 오염 물질이 회전을 방해하는 경우에, 밸브 엘리먼트를 강제적으로 회전시킴으로 인해 밸브 엘리먼트, 구동 엘리먼트의 작동장애 및 그로 인해 전체 구동장치의 작동장애 현상이 나타날 수 있다. 즉 이러한 경우에는 밸브가 열리지 않게 될 수 있으며, 이는 바람직하지 않은 기능 장애를 의미한다.

본 발명에 따른 배기가스 재순환 밸브에서는 구동 엘리먼트가 (예를 들면 점착 부분으로 인해) 꽉 물려 있는 밸브 엘리먼트에 관해서는 적어도 개구부 방향으로 회전가능하다. 따라서 구동 엘리먼트의 회전은 밸브 엘리먼트가 꽉 물려있는 경우에도 방해받지 않으며, 회전-피스톤-변환기구에 의해 회전은 피스톤 운동으로 변환되며, 따라서 밸브는 고장 없이 열리게 될 수 있다. 전체적으로 이로써 고장 없는 작동이 보장될 수 있다. 본 발명에 따른 배기가스 재순환 밸브에서는 구동 엘리먼트와 밸브 엘리먼트 사이에 작용하는 마찰에 의해 조절이 발생하는데, 작동장애를 막기 위해서 그 힘으로 밸브 엘리먼트의 비틀림(twist)이 일어나고, 그 임계치에서 구동 엘리먼트와 밸브 엘리먼트 사이에서 비틀림이 허용된다. 이미 언급된 엘리먼트 사이에서 일정한 마찰이 작용하는 한, 밸브 엘리먼트가 구동 엘리먼트와 함께 회전하면서 이로 인해 점착 물질이 떨어져 나가면서, 서술된 마찰 보다 작은 힘을 요하는 점착 물질이나 오염 물질이 떨어져 나간다. 만약 이것이 이미 언급된 엘리먼트 사이에서의 마찰로 인한 끼움 보다 더 강력한 것으로 나타나면, 구동 엘리먼트의 회전이 일어나게 되고, 따라서 이 경우에도 작동장애가 발생하지 않게 되며, 밸브는 구동 엘리먼트의 회전 운동의 결과로 열리게 된다. 이와 관련하여 구동 엘리먼트가 일반적으로 밸브 엘리먼트와 관련하여 이미 기술된 마찰과 무관하게 완전히 자유롭게 회전가능하며, 여기에 용수철이나 이와 비슷한 엘리먼트가 개입되어 있지 않다는 점도 언급되어야 할 것이다. 그러나 도면에서 알 수 있듯이 밸브 엘리먼트의 넓은 플랜지가 구동 엘리먼트의 단차부의 영역에서 구동 엘리먼트 안으로 삽입될 수 있다는 사실을 언급해야 할 것이다. 밸브 엘리먼트를 넓은 플랜지로 고정하기 위해서는 고정 엘리먼트와 플랜지 사이에 예를 들면 축의 고정에 기여하는 원반용수철이 개입될 수 있다. 이 용수철은 밸브 엘리먼트와 구동 엘리먼트 사이에서 작용하지는 않으며, 따라서 이 경우에는 마찰과 무관하게 자유롭게 회전가능한 결합이 존재한다. 이러한 조치, 즉 밸브 엘리먼트와 구동 엘리먼트 사이의 완전히 자유로운 회전은 구동 엘리먼트가 회전-피스톤-변환기구의 일 부분에 포함되지 않는 다른 변형된 실시례에서도 가능하다. 이러한 변형된 실시예는 앞에서 상술한 실시예들과 다른 구성임에도 불구하고 가능하며, 특히 밸브 엘리먼트와 구동 엘리먼트 사이에 완전히 자유롭게 회전가능한 결합을 구비한 어떤 다른 실시예도 본 출원의 대상으로 볼 수 있다.

전술한 구동 엘리먼트와 밸브 엘리먼트 사이에서의 일정한 마찰 관계의 조정을 통해 오염 물질의 분리와 관련하여 일정한 특징을 얻을 수 있다는 가능성과 관련하여, 본 발명에 따른, 구동 엘리먼트와 밸브 엘리먼트 사이의 회전가능하고 간접 또는 직접적인 결합이 회전 구동장치 대신에 직선 운동, 예를 들면 솔레노이드(solenoid)가 구비된 배기가스 재순환 밸브에도 적용될 수 있다. 이러한 종류의 배기가스 재순환 밸브에도 역시 밸브를 열 때 점착 물질을 털어내기 위해 밸브 엘리먼트의 비틀림이 가능하다. 이것은 구동장치의 직선 운동을 밸브 엘리먼트의 적어도 약간의 회전으로 변환시키는 회전-피스톤-변환기구에 의해 달성 가능하다. 달리 표현하자면, 이 경우에 구동 엘리먼트는 직선 운동의 결과로 회전한다. 여기서도 역시 작동장애를 방지하기 위해, 구동 엘리먼트와 밸브 엘리먼트 사이의 회전 가능한 결합이 예정되어 있으며, 오염 물질의 분리를 위한 비틀림을 강제화 하기 위해서가 아니라, 비틀림이 점착 물질에 의해 장애를 받게 되는 경우에도 직선 운동에 의해 밸브를 열 수 있도록 하기 위해서이다.

본 발명에 따른 배기가스 재순환 밸브의 바람직한 구성은 이하의 청구항들에서 서술된다.

구동 엘리먼트와 밸브 엘리먼트 사이에서의 회전 가능한 베어링을 위해서는 라이너가 탁월한 것으로 증명되었다. 그러한 종류의 엘리먼트에 의해 전술된 마찰이 구현될 수 있다. 특히 이미 언급된 엘리먼트 및/또는 적합한 소재 간의 적합한 끼워맞춤 관계의 선택에 의하여 마찰력의 전달에 관하여 원하는 특징이 구현될 수 있다.

밸브를 잠글 때는 밸브 엘리먼트가 구동 엘리먼트와 함께 강제적으로 회전되도록 되어 있긴 하지만, 바람직하기로는 구동 엘리먼트가 전체적인 방향에서, 즉 잠금 방향에서도 밸브 엘리먼트와 관련해서 회전 가능하다는 것이다.

회전-피스톤-변환기구를 위해서 적어도 고정되게 장착되고 회전 가능하게 배치된 롤러가 장착된 나사 궤도가 선호된다. 다른 말로 하면, 상기 바람직한 경우에서의 구동 엘리먼트에는 예를 들면 비교적 짧은 나사선의 형태로 너트가 구비되어 있다. 구동 엘리먼트가 회전할 때, 너트플랭크(nut flank)가 너트에 장착된 롤러를 지탱하고 있으며, 그로 인해 구동 엘리먼트의 회전의 결과로 밸브의 개폐에 이용되는 직선 운동을 야기시킨다.

밸브 엘리먼트에 대해 임의의 적합한 구성들이 고안 가능함에도 불구하고, 현재로서는 본 발명에 의거한 배기가스 재순환 밸브가 바람직하므로 밸브 엘리먼트는 밸브 원판을 구비한 밸브 태핏이다. 전술된 장점들을 구현하기 위해서는, 밸브 태핏이 축으로 구동 엘리먼트와 함께 고정되어 결합되어 있음에도 불구하고, 회전 가능하도록 구성되는 것이 바람직하다. 이 경우에 회전-피스톤-변환기구의 일부인 밸브 태핏이 일 부분에서라도 구동 엘리먼트와 고정 결합되어 있으며, 밸브 원판은 밸브 태핏과 관련하여 회전 가능하다는 것 역시 생각할 수 있다. 밸브 원판이 밸브 시트에 고착되어 있음으로 해서 밸브 원판을 강제적으로 회전 시킬 때 밸브의 작동에 장애가 발생하더라도, 피스톤 운동으로 인한 밸브의 열림이 구현될 수 있다.

구동 엘리먼트가 두 부분으로 구성되어 있을 때, 본 발명에 의거한 배기가스 재순환 밸브의 조립과 관련하여 특별한 장점들이 나타난다.

본 발명의 바람직한 실시예의 설명

도 1에서 제시된 배기가스 재순환 밸브(10)는 그 상부 영역에서 우선 몇몇의 케이스 부분들과 현존하는 위치 응답 센서용 접속 장치들 및 그와 유사한 것들을 제시하고 있다. 본 발명에 대한 설명은 톱니바퀴(12)의 회전의 결과로 인한 작동이 어떻게 행해지는지에 대해 집중될 것이다. 회전 구동장치와 관련하여 예를 들면 토크-모터 또는 디시-모터와 같은 임의의 구동장치가 가능하다는 점이 언급될 수 있다. 소위 구동 엘리먼트가 회전하면서 구동가능하다는 점이 중요하다. 서술된 예에서는 이것이 톱니바퀴(12)를 통해 일어나는 바, 이 톱니바퀴(12)는 도면에서 두개 중 하나만 도시되고 있는 두 개의 축(46)을 통해서 구동 엘리먼트(14)와 결합되어 있으며, 본질적으로 슬리브의 형태로 제시되고 있다. 구동 엘리먼트(14)의 상부 영역에는 비틀림 용수철이 구비되어 있고, 구동 엘리먼트를 닫혀진 상태로 유지되도록 용수철(48)이 우선적으로 설치되어 있음으로 인해 구동장치의 오작동 시에도 신뢰 가능한 닫힘이 가능하도록 되어 있다. 이러한 용수철에는 나선형 용수철 또는 소위 시계 제조용 용수철이 사용될 수 있으며, 이 용수철은 밸브의 열림 시에 변형됨으로써, 밸브의 닫힘 방향으로 힘을 가한다. 구동 엘리먼트(14)의 외부 둘레에는 본질적으로 너트(16) 형태로 궤도가 형성되어 있는 바, 이 궤도는 나사선의 단면을 제시한다. 이 나사 궤도(16)에는 제시된 예에서 롤러(18)가 위치해 있다. 이 롤러(18)는 케이스(22)와 관련하여 축(20)에 고정되어 장착되어 있으며, 축(20)을 중심으로 회전 가능하다.

도 1을 참조하면, 위에서 보았을 때 반시계 방향으로의 구동 엘리먼트(14)의 회전에 의해 롤러(18)가 상부 너트플랭크(24)에서 굴러가게 되고, 구동 엘리먼트(14)가 롤러(18)가 위치해 있는 궤도의 나선형 형상으로 인해 위로 움직이게 된다는 것은 어렵지 않게 인식될 수 있는 바, 이로 인해 밸브 원판(26)이 밸브 시트(28)로부터 분리됨으로써, 밸브가 열리게 된다. 이것은 특히 구동 엘리먼트(14)의 내부 보링에 단차부(30)가, 그리고 밸브 태핏(32)에 확장부(34)가 예정되어 있음으로 인해 보장된다. 제시된 예에서는 밸브 태핏(32)과 구동 엘리먼트(14) 사이에 라이너(36)가 위치해 있는 바, 라이너는 들어 올릴 때 구동 엘리먼트(14), 특히 그 단차부(30)로부터 밸브 태핏(32), 특히 그 확장부(34)에 힘을 전달한다. 닫힐 때에는 이 과정이 역 방향으로 일어난다. 구동 엘리먼트(14)의 회전 및 구동 엘리먼트(14)의 외부 둘레에서의 나선형 궤도에서 롤러(18)가 굴러감으로 인해, 구동 엘리먼트(14)는 아래로 눌러진다. 구동 엘리먼트에서 밸브 태핏(32)이 축 방향으로 고정되어 장착되어 있음으로 인해, 구동 엘리먼트 역시 아래로 눌러지고, 이로써 밸브 원판(26)이 다시 밸브 시트(28)에 도달하게 되고, 밸브는 닫히게 된다.

본 발명에 따르면 밸브 엘리먼트, 제시된 실시예의 경우에는 밸브 태핏(32)이 구동 엘리먼트(14)와 관련하여 회전 가능한 상태에 있다. 이것은 제시된 예에서는 라이너(36)로 인해 가능하다. 도 1에서 제시된 바와 같이, 밸브의 닫혀진 상태에서 보면, 구동 엘리먼트(14)는 점착 물질로 인해 고착되어질 수 있는 밸브 엘리먼트(32)와 관련하여 비틀어 질 수 있다. 이러한 회전 운동이 고착된 밸브 엘리먼트에서도 가능하므로, 회전-피스톤-변환기구는 나사 궤도(16) 및 롤러(18)의 형태로 작용가능하며, 구동 엘리먼트(14)의 시동 및 이로 인한 밸브의 열림이 일어나게 된다. 이로써 고장이 없는 열림 및 전체적으로 고장이 없는 작동이 구현될 수 있다. 밸브 태핏(32)의 하부 영역에서는 이것이 케이스(22)에 장착되어 있는 적합한 라이너(38)에서 회전 가능하며 위치 변경 가능한 상태에 놓여 있다는 점이 보충적으로 언급될 수 있다. 이 때에 더욱 유리한 방법으로 밀폐 패킹이 적용될 수 있다.

도 2에서는 본 발명에 의거한 배기가스 재순환 밸브(10)가 보충적으로 사시도로 그리고 예를 들면 회전모터(40)와 같은 부가적인 구성요소와 함께 나타나 있다. 모터의 회전은 상이한 톱니바퀴들(42)을 통해 톱니바퀴(12)에, 그리고 거기에서 구동 엘리먼트(14)로 전달되는 바, 톱니바퀴(12)는 도 1의 실시예에서와는 다르게 장착되어 있다. 도 2에서는 구동 엘리먼트(14)가 제품 완성 상의 이유로 인해 두 부분으로 형성되어 있다는 점을 보충적으로 알 수 있다. 예로서 제시된 바와 같이, 이것은 특히 구동 엘리먼트(14)의 양분화로 인해 나사 궤도(16)가 양분화하는 경우에 구현되며, 이로써 이것은 다른 말로 하면 구동 엘리먼트의 양 부분의 결합으로 인해 형성된다. 비틀림 용수철(44)에 의해 밸브가 닫혀지는 위치로 신뢰성 있게 가압되고, 이로써 회전 구동장치(40)의 영역에서 장애가 발생 시에도 신뢰 가능한 닫힘이 보장된다는 점이 마지막으로 언급되어야 할 것이다.

이상에서 서술한 것과 같이 구성된 본 발명에 따르면, 본 발명에는 밸브 엘리먼트의 회전이 항상 강제적으로 그것의 피스톤 운동과 함께 일어났었던 지금까지 공지된 장치들과 차이점 및 중요한 장점이 있다. 본 발명에 따른 실시는 끈끈한 점착 부분이나 오염 물질이 밸브 엘리먼트의 회전 위치에 붙어 있다 하더라도, 밸브의 열림이 가능하다는 효과가 있다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예를 통하여 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니라, 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 당업자들에 의해 가능한 본 발명에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능할 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경과 수정 및 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 배기가스 재순환 밸브의 단면도이고,

도 2는 본 발명에 따른 배기가스 재순환 밸브의 사시도와 부분 단면도이다.

Claims (6)

1. 회전 구동장치(40);

   회전-피스톤-변환기구(14, 18);

   상기 회전 구동장치(40)에 의해 회전하면서 구동 가능하며, 상기 회전-피스톤-변환기구(14, 18)의 일부분이며, 상기 회전-피스톤-변환기구에 의해 회전의 결과로 위치 변경이 가능한 구동 엘리먼트(14); 및

   밸브 엘리먼트(32, 26);를 구비한 배기가스 재순환 밸브(10)에 있어서,

   상기 구동 엘리먼트(14)는 적어도 열림 방향으로 회전 가능하게 상기 밸브 엘리먼트(32)와 결합되어 있고, 이로써 상기 밸브 엘리먼트(32)는 열릴 때 상기 구동 엘리먼트(14)와 함께 회전할 수 있으며, 그러나 반드시 강제적으로 상기 구동 엘리먼트와 함께 회전되지는 않는 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환 밸브.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 구동 엘리먼트(14)와 상기 밸브 엘리먼트(32) 사이에 라이너(36)가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환 밸브.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 구동 엘리먼트(14)는 상기 밸브 엘리먼트(32)와 관련하여 닫힘 방향으로도 회전가능한 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환 밸브.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 회전-피스톤-변환기구(14, 18)는 나선 궤도(16)를 가지며, 적어도 고정되게 장착되며, 회전가능한 상태에 있는 롤러(18)가 상기 나선 궤도(16)에 장착되어 있는 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환 밸브.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 밸브 엘리먼트는 밸브 원판(26)을 구비한 밸브 태핏(32)인 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환 밸브.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 구동 엘리먼트(14)는 두 부분으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환 밸브.