KR20130038626A

KR20130038626A - 차량용 이지알 밸브

Info

Publication number: KR20130038626A
Application number: KR1020110103092A
Authority: KR
Inventors: 임환묵
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2011-10-10
Filing date: 2011-10-10
Publication date: 2013-04-18

Abstract

차량용 이지알 밸브가 개시된다. 개시된 차량용 이지알 밸브는 ⅰ)밸브 하우징과, ⅱ)상기 밸브 하우징의 일측에 설치되는 구동부와, ⅲ)상기 구동부와 연결되게 구성되고, 상기 구동부에서 발생된 구동력을 전달받아 배기가스의 흐름을 제어하는 밸브부를 포함하며, 상기 밸브부는 커플링을 통해 상호 연결되는 한 쌍의 회전축과, 상기 회전축에 설치되며 상기 커플링으로 토션 복원력을 제공하는 토션부재를 포함할 수 있다.

Description

차량용 이지알 밸브 {EXHAUST GAS RECIRCULATION VALVE FOR VEHICLE}

본 발명의 실시예는 차량의 배기 가스 재순환(Exhaust Gas Recirculation: EGR)(이하에서는 편의상 "EGR" 이라고 한다) 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배기 매니폴드에서 배출되는 배기가스를 흡기 매니폴드로 재순환시키기 위한 이지알 밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 배기 가스 재순환(Exhaust Gas Recirculation: EGR) 시스템은 디젤 엔진에서 연소되어 배출된 배기 가스의 일부가 엔진의 흡기 측을 경유하여 연소실로 재유입되도록 함으로써 연소 가능한 신기의 양, 즉 산소농도를 감소시켜 최고 연소온도 저하 및 녹스(NOx: 질소 산화물)를 희석시킬 수 있는 이산화탄소의 증가로 녹스의 발생을 억제하는 시스템이다.

이러한 EGR 시스템은 디젤 입자상 물질 필터(DPF)와 같은 촉매장치를 거친 배기 가스를 공기(신기/흡기)와 함께 디젤 엔진의 흡기 매니폴드로 재순환시킬 수 있는 저압 배기 가스 순환(Low Pressure Exhaust Gas Recirculation: LP-EGR) 시스템을 예로 들 수 있다.

상기 LP-EGR 시스템은 터보 차져의 터빈 후단 측에 디젤 입자상 물질 필터가 설치되고, 디젤 입자상 물질 필터의 후단과 터보 차져의 컴프레셔를 연결하는 LP-EGR 라인이 구비된다.

그리고, 상기 LP-EGR 라인에는 배기 가스 중의 일부를 흡기 매니폴드로 재순환시키기 위한 이지알 밸브가 설치되어 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 차량용 이지알 밸브의 일 예를 개략적으로 도시한 단면 구성도이다.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 차량용 이지알 밸브(200)는 배기 가스 중의 일부가 흡기 매니폴드로 재순환될 수 있도록 내부 영역이 분할 형성된 유로 라인(11)을 지닌 밸브 하우징(110)이 구비된다.

상기 밸브 하우징(110)의 일측에는 모터와 기어 어셈블리 등으로 이루어진 구동부(130)가 설치되고, 밸브 하우징(110)의 유로 라인(11)에는 구동부(130)에서 발생된 구동력을 직접 전달받아 그 유로 라인(11)을 통해 유동하는 배기 가스의 흐름을 개별적으로 제어하기 위한 밸브부(150)가 구성된다.

여기서, 상기 밸브부(150)는 밸브 작동을 위한 모터의 온도 저감을 위해 일부가 외부로 노출되고, 방열 면적을 증대시키고 열이 전도되는 단면을 축소시키기 위해 밸브 축을 커플링으로 연결한 구조로 이루어진다.

이러한 밸브부(150)는 구동부(130)와 연결되는 제1 회전축(151)과, 커플링(153)을 통해 제1 회전축(151)과 연결되며 부시(65)를 통해 밸브 하우징(110)에 결합되는 제2 회전축(155)과, 제2 회전축(155)과 부시(65)의 씰링을 위해 제2 회전축(155)에 설치되는 씰링 홀더(157)와, 제2 회전축(155)에 장착되며 커플링(153)과 씰링 홀더(157)에 탄발력을 발휘하는 탄성부재(159)를 구비한다.

도면에서, 미설명된 도면 참조 부호 61은 제2 회전축(155)에 설치되는 배기 조절 밸브를 나타내고, 도면 참조 부호 63은 제2 회전축(155)의 동축 상에 설치되는 재순환 조절 밸브를 나타낸다.

그런데, 상기와 같이 구성되는 종래 기술의 이지알 밸브(200)에 의하면, 방열을 위해 밸브 축을 제1 및 제2 회전축(151, 155)으로 구성하고, 이들 회전축(151, 155)을 커플링(153)을 통해 연결하므로, 제1 및 제2 회전축(151, 155)과 커플링(153) 간에 유격이 발생하게 된다.

이와 같은 유격은 배기 가스에서 전달되는 맥동에 의해 커플링(153)의 섭동부가 고주파로 유동하게 되고, 이로 인해 커플링(153)의 섭동부와 부시(65)에 마모를 발생시키는 요인으로서 작용하게 된다.

본 발명의 실시예들은 제1 및 제2 회전축을 커플링으로 연결함에 따라 발생되는 유격을 간단한 구성으로 제거할 수 있도록 한 차량용 이지알 밸브를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 이지알 밸브는, ⅰ)밸브 하우징과, ⅱ)상기 밸브 하우징의 일측에 설치되는 구동부와, ⅲ)상기 구동부와 연결되게 구성되고, 상기 구동부에서 발생된 구동력을 전달받아 배기가스의 흐름을 제어하는 밸브부를 포함하며, 상기 밸브부는 커플링을 통해 상호 연결되는 한 쌍의 회전축과, 상기 회전축에 설치되며 상기 커플링으로 토션 복원력을 제공하는 토션부재를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량용 이지알 밸브에 있어서, 상기 밸브부는, 상기 구동부와 연결되는 제1 회전축과, 상기 커플링을 통해 상기 제1 회전축과 연결되며 배기 조절 밸브와 재순환 조절 밸브가 설치되는 제2 회전축과, 상기 제2 회전축에 결합되는 씰링 홀더를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량용 이지알 밸브에 있어서, 상기 제2 회전축은 부시를 통해 상기 밸브 하우징에 결합될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량용 이지알 밸브에 있어서, 상기 토션부재는 토션이 인가된 상태로 상기 커플링과 씰링 홀더에 결합되며, 상기 제2 회전축에 장착되는 나선형의 토션 스프링으로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량용 이지알 밸브에 있어서, 상기 커플링에는 상기 토션 스프링의 일측 단부가 안착되며 그 일측 단부가 끼워질 수 있는 제1 끼움홈이 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량용 이지알 밸브에 있어서, 상기 씰링 홀더에는 상기 토션 스프링의 다른 일측 단부가 안착되며 그 다른 일측 단부가 끼워질 수 있는 제2 끼움홈이 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 커플링과 씰링 홀더에 토션 복원력을 발휘하는 토션부재로서 양단부가 커플링과 씰링 홀더에 결합되는 토션 스프링을 설치함으로써 제2 회전축과 부시를 밀착시키며, 커플링과 제1 및 제2 회전축 간의 유격을 제거할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 토션 스프링에 의해 제2 회전축과 부시를 밀착시키며 커플링과 제1 및 제2 회전축 간의 유격을 제거함으로써 배기 가스에서 전달되는 맥동에 의한 커플링 섭동부와 부시의 마모를 미연에 방지할 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 종래 기술에 따른 차량용 이지알 밸브의 일 예를 개략적으로 도시한 단면 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 이지알 밸브를 도시한 사시도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 이지알 밸브를 도시한 사시도이다.

이하에서는 도 1에 구성 요소와 도 2에 개시된 구성 요소를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차량용 이지알 밸브(100)의 구성을 상세하게 설명하는데, 도 2에서 도 1과 동일한 구성 요소는 동일한 도면 부호를 부여한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 이지알 밸브(100)는 디젤 엔진의 배기 매니폴드에서 배출되는 배기 가스를 흡기 매니폴드로 재순환시켜 배기가스 중의 녹스(NO_X)를 저감시키는 배기 가스 재순환 시스템(Exhaust Gas Recircula: EGR) 시스템에 적용될 수 있다.

예를 들면, 상기 EGR 시스템은 디젤 입자상 물질 필터(DPF: Diesel Particulate matter Filter)와 같은 촉매장치를 거친 배기 가스를 공기(신기/흡기)와 함께 디젤 엔진의 흡기 매니폴드로 재순환시킬 수 있는 저압 배기 가스 순환 시스템(Low Pressure Exhaust Gas Recirculation System: LP-EGR System)으로 구성될 수 있다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 상기 이지알 밸브(100)는 디젤 엔진의 배기 라인과 흡기 라인 사이에 설치되는 터보 차져와 디젤 입자상 물질 필터(DPF: Diesel Particulate matter Filter)와 같은 촉매의 후단을 연결하는 EGR 라인에 구성될 수 있다.

즉, 상기 이지알 밸브(100)는 엔진에서 발생된 배기 가스를 공급받는 고압용 이지알 밸브와는 달리, 배기 매니폴드와 터보차져 및 디젤 입자상 물질 필터(DPF)를 경유한 배기 가스를 공급받아 엔진으로 배기 가스를 재순환시키게 된다.

상기 차량용 이지알 밸브(100)는 밸브 작동을 위한 모터의 온도 저감을 위해 밸브 축의 중간을 외기에 노출시키고, 방열 면적을 증대시키고 열이 전도되는 단면을 축소시키기 위해 밸브 축을 커플링 연결한 구조로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 상기 차량용 이지알 밸브(100)는 밸브 축에 커플링을 적용함에 따라 발생하는 유격으로 배기 가스에서 전달되는 맥동에 의해 커플링 섭동부가 고주파로 유동하면서 커플링 섭동부를 중심으로 과다 마모가 발생되는 것을 방지할 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량용 이지알 밸브(100)는 밸브 축에 커플링을 적용함에 따라 발생되는 유격을 간단한 구성으로 제거할 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 상기 이지알 밸브(100)는 기본적으로, 밸브 하우징(10)과, 구동부(30)와, 밸브부(50)를 포함하여 구성되며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.

상기에서, 상기 밸브 하우징(10)은 배기 가스가 배출되는 배기 라인과 연결 설치되며, 배기 가스 중의 일부가 유입되어 흡기 매니폴드로 재순환되도록 내부 영역이 분할 형성된 유로 라인(11: 이하 도 1 참조)을 구비하고 있다.

이 경우, 상기 유로 라인(11)은 배기 가스가 유출입되는 배기가스 유로라인과, 배기 가스가 흡기 매니폴드로 재순환되도록 하는 재순환 유로라인으로 이루어질 수 있다.

상기 구동부(30)는 밸브 하우징(10)의 일측에 설치되며, 뒤에서 더욱 설명될 밸브부(50)에 구동력을 전달하는 것으로, 예를 들면 모터와, 그 모터에 구비된 모터축과 결합되는 다수 개의 기어 어셈블리를 포함하여 구성되고, 그 구동부(30)가 안착되는 구동부 커버가 구비될 수 있다.

이러한 구동부(30)는 당 업계에서 널리 알려진 밸브 구동을 위한 모터부와 기어 어셈블리를 포함하여 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 밸브부(50)는 구동부(30)에서 발생된 구동력을 직접 전달받아 밸브 하우징(10)의 유로 라인(11)을 통해 유동하는 배기 가스의 흐름을 동시에 개별적으로 제어하기 위한 것이다.

상기 밸브부(50)는 구동부(30)와 연결되게 구성되며, 위에서 언급한 바와 같이 구동부(30)의 온도 저감을 위해 밸브 축의 일부가 외기에 노출되도록 구성될 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 상기 밸브부(50)는 제1 회전축(51)과, 커플링(53)과, 제2 회전축(55)과, 씰링 홀더(57)와, 토션부재(59)를 포함하고 있다.

상기에서 제1 및 제2 회전축(51, 55)은 일부가 외기에 노출되며 밸브 하우징(10)의 유로 라인(11)을 경유하여 위치하는 밸브 회전축으로 이루어질 수 있다.

상기 제1 회전축(51)은 당 업계에서 "센서 샤프트" 라고도 하며, 이의 상단부가 구동부(30)와 결합되고, 이의 하단부에는 상기 커플링(53)이 결합될 수 있다.

그리고, 상기 제2 회전축(55)은 당 업계에서 "밸브 샤프트" 라고도 하며, 커플링(53)을 통해 제1 회전축(51)과 연결될 수 있다.

상기 제2 회전축(55)에는 회전 상태에 따라 유로 라인(11)의 배기가스 유로라인을 개폐 조절하는 배기 조절 밸브(61: 이하 도 1 참조)와, 회전 상태에 따라 유로 라인(11)의 재순환 유로라인을 개폐 조절하는 재순환 조절 밸브(63: 이하 도 1 참조)가 설치된다.

이 경우, 상기 제2 회전축(55)은 도 1에 도시된 부시(65)를 통하여 밸브 하우징(10)에 결합될 수 있다.

여기서, 상기 커플링(53)은 제1 및 제2 회전축(51, 55) 사이에서 이들 회전축(51, 55)을 연결하는 것으로, 제1 및 제2 회전축(51, 55)을 통한 방열 면적을 증대시키고, 열이 전도되는 단면을 축소시키기 기능도 하게 된다.

상기 커플링(53)은 제1 및 제2 회전축(51, 55)을 연결하기 위해, 커플링(53)의 일측면에는 제1 회전축(51)의 하단부와 결합되는 제1 돌기(54a)가 형성되고, 커플링(53)의 다른 일측면에는 제2 회전축(55)의 상단부와 결합되는 제2 돌기(54b)가 형성되어 있다.

즉, 상기 제1 회전축(51)의 하단부에는 커플링(53)의 제1 돌기(54a)가 결합되는 결합홈이 형성되고, 제2 회전축(55)의 상단부에는 커플링(53)의 제2 돌기(54b)가 결합되는 결합홈이 형성되어 있다.

상기에서 씰링 홀더(57)는 밸브 하우징(10)에 대하여 제2 회전축(55)을 씰링하기 위한 것으로, 링 형상으로 이루어지며, 제2 회전축(55)의 외주면에 삽입 설치될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 토션부재(59)는 제2 회전축(55)의 축 방향으로 커플링(53)과 씰링 홀더(57)에 탄발력을 발휘하여 씰링 홀더(57)를 통해 제2 회전축(55)과 부시(65)를 밀착시키며 이들 제2 회전축(55)과 부시(65) 사이로 배기 가스가 누기되는 것을 방지하는 기능을 하게 된다.

그리고, 상기 토션부재(59)는 커플링(53)과 씰링 홀더(57)에 토션 복원력을 발휘하여제2 회전축(55)과 부시(65)를 밀착시키며 커플링(53)과 제1 및 제2 회전축(51, 55) 간의 유격을 제거함으로써 배기 가스에서 전달되는 맥동에 의한 커플링 섭동부와 부시의 마모를 방지하는 기능도 하게 된다.

상기와 같은 토션부재(59)는 토션이 인가된 상태로 커플링(53)과 씰링 홀더(57) 사이에서 제2 회전축(55)에 장착되며, 이의 양단부가 커플링(53)과 씰링 홀더(57)에 결합될 수 있는 나선형의 토션 스프링(71)으로 이루어진다.

이를 위해 상기 커플링(53)에는 토션 스프링(71)의 일측 단부가 안착되며 그 일측 단부가 끼워질 수 있는 제1 끼움홈(73)이 형성되고, 씰링 홀더(57)에는 토션 스프링(71)의 다른 일측 단부가 안착되며 그 다른 일측 단부가 끼워질 수 있는 제2 끼움홈(75)이 형성된다.

즉, 상기 토션 스프링(71)은 제2 회전축(55)을 감싸도록 설치되며, 토션이 인가된 상태에서 일측 단부가 커플링(53)의 제1 끼움홈(73)에 결합되고, 다른 일측 단부가 씰링 홀더(57)의 제2 끼움홈(75)에 결합될 수 있다.

따라서, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 이지알 밸브(100)에 의하면, 커플링(53)과 씰링 홀더(57)에 토션 복원력을 발휘하는 토션부재(59)로서 양단부가 커플링(53)과 씰링 홀더(57)에 결합되는 토션 스프링(71)을 설치함으로써 제2 회전축(55)과 부시(65)를 밀착시키며, 커플링(53)과 제1 및 제2 회전축(51, 55) 간의 유격을 제거할 수 있다.

이로써, 본 발명의 실시예에서는 토션 스프링(71)에 의해 제2 회전축(55)과 부시(65)를 밀착시키며 커플링(53)과 제1 및 제2 회전축(51, 55) 간의 유격을 제거함으로써 배기 가스에서 전달되는 맥동에 의한 커플링 섭동부와 부시의 마모를 방지할 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

10... 밸브 하우징 11... 유로 라인
30... 구동부 50... 밸브부
51... 제1 회전축 53... 커플링
54a... 제1 돌기 54b... 제2 돌기
55... 제2 회전축 57... 씰링 홀더
59... 토션부재 61... 배기 조절 밸브
63... 재순환 조절 밸브 65... 부시
71... 토션 스프링 73... 제1 끼움홈
75... 제2 끼움홈

Claims

밸브 하우징;
상기 밸브 하우징의 일측에 설치되는 구동부; 및
상기 구동부와 연결되게 구성되고, 상기 구동부에서 발생된 구동력을 전달받아 배기가스의 흐름을 제어하는 밸브부
를 포함하며,
상기 밸브부는 커플링을 통해 상호 연결되는 한 쌍의 회전축과, 상기 회전축에 설치되며 상기 커플링으로 토션 복원력을 제공하는 토션부재를 포함하는 차량용 이지알 밸브.
제1 항에 있어서,
상기 밸브부는,
상기 구동부와 연결되는 제1 회전축과,
상기 커플링을 통해 상기 제1 회전축과 연결되며, 배기 조절 밸브와 재순환 조절 밸브가 설치되는 제2 회전축과,
상기 제2 회전축에 결합되는 씰링 홀더
를 포함하는 차량용 이지알 밸브.
제2 항에 있어서,
상기 제2 회전축은 부시를 통해 상기 밸브 하우징에 결합되는 차량용 이지알 밸브.
제3 항에 있어서,
상기 토션부재는 토션이 인가된 상태로 상기 커플링과 씰링 홀더에 결합되며, 상기 제2 회전축에 장착되는 나선형의 토션 스프링으로 이루어지는 차량용 이지알 밸브.
제4 항에 있어서,
상기 커플링에는 상기 토션 스프링의 일측 단부가 안착되며 그 일측 단부가 끼워질 수 있는 제1 끼움홈이 형성되는 차량용 이지알 밸브.
제5 항에 있어서,
상기 씰링 홀더에는 상기 토션 스프링의 다른 일측 단부가 안착되며 그 다른 일측 단부가 끼워질 수 있는 제2 끼움홈이 형성되는 차량용 이지알 밸브.