KR20110041265A - 자동차 ｅｇｒ용 플랩 밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차 EGR용 플랩 밸브에 관한 것으로서, 특히, 플랩 밸브의 샤프트가 결합되는 밸브판 원주면상에 평면 형태로 가공된 영역인 평면부를 형성하고 실링부재의 하단이 밸브판의 평면부와 부분적으로 면접촉되도록 구성함으로써 플랩 밸브가 완전히 닫힌 상태에서 밸브 몸체와 샤프트 사이로 유체가 누출되는 것을 방지하고 배기가스 배출로 인한 환경오염을 최소화할 수 있는 자동차 EGR용 플랩 밸브에 관한 것이다.

Description

자동차 ＥＧＲ용 플랩 밸브{Flap valve for EGR of a vehicle}
본 발명은 자동차 EGR용 플랩 밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플랩 밸브가 완전히 닫힌 상태에서 밸브 몸체와 샤프트 사이로 유체가 누출되는 것을 최소화하여 배기가스 배출로 인한 환경오염을 최소화할 수 있는 자동차 EGR용 플랩 밸브에 관한 것이다.
일반적으로, 질소산화물(NOx)은 고압, 고온 시에 산소와 질소가 결합하여 발생하는 것으로, 이를 억제하기 위하여 대기중으로 배출되는 배기가스 일부를 다시 흡기계통측에 공급하여 최고 연소온도를 낮추고, 산소 공급을 줄여 질소산화물의 생성을 저감시키는 EGR(exhaust gas recirculation) 시스템이 사용된다.
상기 EGR 시스템에서 대기중으로 배출되는 배기가스 일부를 다시 흡기계통측에 공급하는 배기가스의 양에 따라 연료의 연소상태가 좌우됨으로 엔진의 출력과 배출가스에 함유되는 질소산화물(NOx)과 입자상 물질(PM) 등에 영향을 미친다.
상기와 같이 EGR 시스템에서는 리턴되는 배기가스의 양이 중요시되며, 상기 리턴되는 배기가스를 제어하는 것이 EGR 밸브이다.
도 1은 종래의 EGR 시스템에서 사용되는 EGR용 버터플라이밸브를 도시하는 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래기술에 의한 EGR용 버터플라이밸브는 하우징(22)의 일측에 브래킷(24)이 결합되고, 상기 하우징(22)의 내부에는 상기 배기 파이프(16)를 개폐하는 차단판(26)이 설치된다. 또한, 상기 하우징(22) 및 브래킷(24)을 관통하여 회전축(28)이 회전 가능하게 결합되고, 상기 회전축(28)의 중단부에는 상기 차단판(26)이 결합되고, 그 타단부에는 소정의 레버(30)가 힌지 결합되어 액추에이터의 로드(42)와 연결된 구성으로 되어 있었다.
그러나 상기와 같은 종래의 버터플라이밸브는 하우징(22)을 관통하여 설치되는 회전축(28)과 하우징(22) 사이에 일정한 간극이 존재하여 밸브가 완전히 닫힌 상태에서도 상기 회전축(28)과 하우징(22) 사이에 형성된 틈새 간극을 통해 배기가스가 외부로 누출되는 문제가 있었고 이 배기가스의 누출로 인하여 결국 환경오염을 야기시키게 되는 문제가 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 유로를 개폐하는 밸브판의 원주면상에 평면 형태로 가공된 평면부를 형성하고 실링부재의 하단이 평면부와 부분적으로 면접촉되도록 구성함으로써 플랩 밸브가 완전히 닫힌 상태에서 밸브 몸체와 샤프트 사이로 유체가 누출되는 것을 방지하고 배기가스 배출로 인한 환경오염을 최소화할 수 있는 자동차 EGR용 플랩 밸브를 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동차 EGR용 플랩 밸브는, 유체가 흐르는 유로와 샤프트의 설치를 위한 설치공이 형성된 밸브 몸체; 원판 형태로 이루어지며, 일측에 상기 설치공을 통해 삽입된 샤프트가 결합되는 결합공이 형성되고, 상기 샤프트의 회전시 연동하여 회전되면서 상기 유로를 개폐하는 밸브판; 상기 샤프트의 외주에 결합되며 상기 샤프트와 상기 설치공 사이의 틈새 공간을 폐쇄하여 유체가 외부로 누출되지 않도록 밀폐하는 실링부재를 포함하여 이루어지되, 상기 결합공이 위치된 상기 밸브판의 원주면상에는 평면 형태로 가공된 평면부가 형성되고, 상기 실링부재는 상기 밸브판의 평면부와 면접촉하여 유체의 누출을 차단하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 본 발명의 플랩 밸브에는 상기 설치공의 최외곽을 폐쇄하는 캡; 및 상기 캡과 실링부재 사이에 지지되며 상기 실링부재를 가압하는 스프링이 더 설치 되되, 상기 실링부재는 상기 스프링의 탄성에 의해 상기 밸브판의 평면부에 가압되어 밀착되도록 구성할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 샤프트의 끝단부가 결합공 내에서 결합핀을 통해 고정되도록 구성할 수 있다.
그리고, 상기 샤프트의 외주에는 환형 턱이 형성되고, 상기 실링부재는 상기 환형 턱의 내,외측에 각각 설치되도록 구성할 수 있다.
이때, 상기 환형턱은 테이퍼지게 형성될 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은 샤프트가 결합되는 플랩 밸브의 밸브판 원주면상에 평면 형태로 가공된 영역인 평면부를 형성하여 실링부재의 하단이 상기 밸브판의 평면부와 부분적으로 면접촉되도록 구성함으로써, 플랩 밸브의 몸체와 샤프트 사이에서의 유체가 누출을 방지할 수 있다.
또한, 몸체의 설치공 최외곽에 캡을 설치하고 상기 캡과 실링부재 사이에 스프링을 설치하여 상기 스프링의 힘에 의해 내측 실링부재가 밸브판의 평면부를 가압하여 항상 밀착된 상태로 면접촉되도록 구성함으로써, 몸체와 샤프트 사이의 밀폐력을 한층 더 증대시킬 수 있고, 아울러, 실링부재가 마모되어 치수가 변하더라도 실링부재와 샤프트의 환형 턱이 항상 면접촉 상태로 유지되기 때문에 실링부재와 환형 턱 사이의 틈새 공간으로 유체가 누출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 플랩 밸브의 몸체와 샤프트 사이의 틈새 공간을 밀폐해 주는 실링부재 를 카본(carbon) 재질로 구성함으로써, 고무나 테프론(teflon) 재질로 이루어졌었던 기존의 실링부재와 달리 고온의 환경에서도 실링부재의 파손 없이 안정적으로 유체 누출방지 효과를 얻을 수 있다.
아울러, 샤프트의 끝단부를 밸브판의 결합공 내에서 별도의 결합핀을 통해 고정되도록 구성함으로써, 밸브판과 샤프트의 결합위치가 정위치에 고정되도록 할 수 있기 때문에 기존처럼 부품들의 조립오차에 의해 밸브판의 중심이 몸체의 유로 중심과 일치되지 못하여 간섭됨으로써 발생되는 작동성능 저하 현상을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 샤프트의 외주에 형성된 환형 턱을 일정 기울기로 테이퍼지도록 형성함으로써, 샤프트의 반복적인 회전 작동시 환형 턱 부분과 실링부재 사이에서의 마찰력을 감소시켜 실링부재가 빨리 마모되는 것을 방지하여 내구성을 높일 수 있다.
이하, 첨부도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 자동차 EGR용 플랩 밸브의 구조를 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 밸브판의 정면 및 측면 모습을 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 자동차 EGR용 플랩 밸브는, 밸브의 몸체(100) 중앙에 유체(가스)가 흐르는 유로(102)가 형성되고, 상기 유로(102)의 상,하부에서 몸체(100)를 수직으로 관통하여 설치공(104)이 형성된다.
상기 상,하부 설치공(104) 내부에는 외부의 회전수단(미도시)과 연결된 샤프트(110)가 삽입된다.
상기 상,하부 설치공(104)을 통해 몸체(100)에 삽입된 각 샤프트(110)의 끝단은 유로(102) 내에 배치된 원판 형태로 이루어진 밸브판(200)과 결합된다.
이때, 상기 밸브판(200)의 양측에는 설치공(104) 내부로 삽입된 샤프트(110)의 끝단부가 결합될 수 있도록 결합공(210)이 형성된다.
이에 따라, 외부 회전수단에 의해 샤프트(110)의 회전이 이루어지면 이와 연동하여 밸브판(200)이 회전되면서 유로(102)를 개폐하게 된다.
상기 샤프트(110)의 외주에는 몸체(100)와 샤프트(110) 사이의 틈새 공간을 폐쇄하는 실링부재(140)(141) 안착될 수 있도록 환형 턱(110a)이 형성되어 있다.
상기 실링부재(140)(141)는 고온의 열에 의해 쉽게 파손되지 않도록 열에 강한 카본(carbon) 재질로 구성되는바, 이러한 실링부재(140)(141)는 환형 턱(110a)을 중심으로 샤프트(110)의 내측(유로에 가까워지는 방향)과 외측(유로로부터 멀어지는 방향)에 각각 끼워져 결합된다.
이때, 상기 실링부재(140)(141)는 샤프트(110)의 외주면 및 환형 턱(110a)의 내,외측면과 서로 면접촉 상태를 유지하게 된다.
아울러, 상기 실링부재(140)(141)는 샤프트(110)와 몸체(100) 사이의 틈새 공간을 폐쇄하여 유체가 외부로 누출되지 않도록 밀폐하게 된다.
그리고, 상기 결합공(210)이 위치된 상기 밸브판(200)의 원주면상에는 평면 형태로 가공된 평면부(212)가 형성된다.
아울러, 내측 실링부재(140)의 하단면 역시 평면 형태로 가공되어, 상기 실링부재(140)의 하단 평면부가 상기 밸브판(200)의 결합공(210) 측에 형성된 평면부(212)와 부분적으로 면접촉함으로써 샤프트(110)와 몸체(100) 사이로 유체가 누출되는 것을 차단하게 된다.
그리고, 상기 설치공(104)의 최외곽에는 캡(120)이 결합되는데, 상기 캡(120)은 샤프트(110)의 외주부를 둘러싸며 설치공(104)을 폐쇄한다.
또한, 상기 캡(120)과 외측 실링부재(141) 사이에는 스프링(130)이 설치된다.
상기 스프링(130)은 외측 실링부재(141)를 몸체(100)의 내측방향으로 눌러 가압하게 된다. 이렇게 되면, 샤프트(110)의 환형 턱(110a)에 의해 내측 실링부재(140)가 눌려져 가압되므로 내측 실링부재(140)가 결합공(210) 상단의 평면부(212)에 항상 밀착 상태로 유지되어 밀폐력이 증대된다.
아울러, 내,외측 실링부재(140)(141)는 상기 스프링(130)의 탄성에 의해 샤프트(110)의 환형 턱(110a)에 항상 맞닿은 상태로 유지되어 실링부재(140)(141)와 환형 턱(110a) 사이의 틈새 공간으로 유체가 누출되지 않는다.
상기한 구성을 갖는 본 발명은 샤프트(110)가 결합되는 플랩 밸브의 밸브판(200) 원주면상에 평면 형태로 가공된 영역인 평면부(212)를 형성하고, 실링부재(140)의 하단이 상기 밸브판(212)의 평면부(212)와 부분적으로 면접촉되도록 구성함으로써, 몸체(100)와 샤프트(110) 사이로 유체가 누출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 몸체(100)의 설치공(104) 최외곽에 캡(120)을 설치하고 상기 캡(120)과 실링부재(141) 사이에 스프링(130)을 설치하여 상기 스프링(130)의 힘에 의해 내측 실링부재(140)가 밸브판(200)의 평면부(212)를 가압하여 항상 밀착된 상태로 면접촉되도록 구성함으로써, 몸체(100)와 샤프트(110) 사이의 밀폐력을 증대시킬 수 있으며, 실링부재(140)(141)가 마모되어 치수가 변하더라도 실링부재(140)(141)와 샤프트(110)의 환형 턱(110a)이 항상 면접촉 상태로 유지되기 때문에 실링부재(140)(141)와 환형 턱(110a) 사이의 틈새 공간으로 유체가 누출되는 것을 방지할 수 있다.
아울러, 플랩 밸브의 몸체(100)와 샤프트(110) 사이의 틈새 공간을 밀폐해 주는 실링부재(140)(141)를 고열에 강한 카본(carbon) 재질로 구성함으로써, 고무나 테프론(teflon) 재질로 구성되던 기존의 실링부재와 달리 고온의 작동환경에서도 파손 없이 원활하게 작동될 수 있다.
한편, 도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 플랩 밸브 구조를 도시한 것이다.
도 4에서 보는 바와 같이 본 발명의 다른 실시 예에 의한 플랩 밸브 구조는 샤프트(110)의 끝단이 밸브판(200)의 결합공(210)에 삽입되어 결합되되, 상기 샤프트(110)의 끝단부가 상기 결합공(210) 내에서 결합핀(220)을 통해 고정되도록 구성될 수 있다. 이렇게 구성하게 되면 밸브판(200)과 샤프트(110)의 결합위치가 정위치에 고정되기 때문에 기존처럼 부품들의 조립오차에 의해 밸브판(200)의 중심이 몸체(100)와 유로(102) 중심과 일치되지 못하여 간섭됨으로써 발생되는 작동성능 저하 현상을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 도 5에 도시한 바와 같이 샤프트(110)의 외주에 형성된 환형 턱(110b)의 상,하부면에 일정 기울기의 경사면(110c)을 두어 환형 턱(110b)이 사다리꼴 형태로 테이퍼(taper)지도록 형성하고, 상기 테이퍼진 환형 턱(110b)의 상,하부면에 내,외측 실링부재(140)(141)가 면접촉되도록 구성함으로써, 샤프트(110)의 반복적인 회전 작동시 환형 턱(110b) 부분과 실링부재(140)(141) 사이에서의 마찰력을 감소시켜 실링부재(140)(141)가 빨리 마모되는 것을 방지하여 내구성을 높일 수 있다.
도 1은 종래의 자동차 EGR용 버터플라이밸브를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 자동차 EGR용 플랩 밸브의 구조를 도시한 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 밸브판의 정면 및 측면 모습을 도시한 부분도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 플랩 밸브 구조를 도시한 단면도.
*** 도면의 주요 부분에 사용된 부호의 설명 ***
100 : 몸체 102 : 유로
104 : 설치공 110 : 샤프트
110a,110b : 환형 턱 120 : 캡
130 : 스프링 140,141 : 실링부재
200 : 밸브판 210 : 결합공
212 : 평면부 220 : 결합핀

Claims (5)

  1. 유체가 흐르는 유로와 샤프트의 설치를 위한 설치공이 형성된 밸브 몸체;
    원판 형태로 이루어지며, 일측에 상기 설치공을 통해 삽입된 샤프트가 결합되는 결합공이 형성되고, 상기 샤프트의 회전시 연동하여 회전되면서 상기 유로를 개폐하는 밸브판;
    상기 샤프트의 외주에 결합되며 상기 샤프트와 상기 설치공 사이의 틈새 공간을 폐쇄하여 유체가 외부로 누출되지 않도록 밀폐하는 실링부재를 포함하여 이루어지되,
    상기 결합공이 위치된 상기 밸브판의 원주면상에는 평면 형태로 가공된 평면부가 형성되고, 상기 실링부재는 상기 밸브판의 평면부와 면접촉하여 유체의 누출을 차단하는 것을 특징으로 하는 자동차 EGR용 플랩 밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 설치공의 최외곽을 폐쇄하는 캡; 및
    상기 캡과 실링부재 사이에 지지되며 상기 실링부재를 가압하는 스프링이 더 설치되며,
    상기 실링부재는 상기 스프링의 탄성에 의해 상기 밸브판의 평면부에 가압되어 밀착되는 것을 특징으로 하는 자동차 EGR용 플랩 밸브.
  3. 제1항에 있어서, 상기 샤프트의 끝단부는 결합공 내에서 결합핀을 통해 고정되는 것을 특징으로 하는 자동차 EGR용 플랩 밸브.
  4. 제1항에 있어서, 상기 샤프트의 외주에는 환형 턱이 형성되고, 상기 실링부재는 상기 환형 턱의 내,외측에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 자동차 EGR용 플랩 밸브.
  5. 제4항에 있어서, 상기 환형턱은 테이퍼지게 형성된 것을 특징으로 하는 자동차 EGR용 플랩 밸브.
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