KR20140002765A - 자동차 배기가스 재순환밸브 장치 - Google Patents

자동차 배기가스 재순환밸브 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내연기관용의 자동차 배기가스 재순환밸브 장치에 관한 것으로, 모터축(14)과 모터피니언(16)을 갖는 전기 구동모터(12); 모터피니언(16)에 맞물리는 출력기어(20)가 달린 중간축(18); 중간축 피니언(19) 및 편심캠(26)에 맞물리는 구동기어(24)가 달린 편심축(22); 및 밸브판(32), 밸브로드(34) 및 편심캠(26)이 맞물리는 링크(28)를 갖는 밸브드라이브를 포함한다. 중간축은 편심캠과 링크가 구동모터 바로 옆에 있도록 편심축 옆에 나란히 배열된다.
편심캠(26)과 링크(28)가 구동모터(12) 바로 옆에 있도록 중간축(18)이 편심축(22) 옆에 배치되는 것을 특징으로 하는 자동차 배기가스 재순환밸브장치(10)..

Description

자동차 배기가스 재순환밸브 장치{MOTOR VEHICLE EXHAUST-GAS RECIRCULATION VALVE ARRANGEMENT}
본 발명은 내연기관용의 자동차 배기가스 재순환밸브 장치에 관한 것이다.
배기가스 재순환을 위한 밸브장치의 사용으로, 개솔린이나 디젤엔진에서 배출되는 NOx가 줄어든다. 배기가스 재순환의 제어는, 외부 기체를 혼합하는 파이프를 통해 흡기부에 배기가스의 일부분을 우회시켜 이루어진다.
DE102006031028A1에 소개된 밸브장치는 밸브판이 달린 밸브로드의 행정작용을 위한 편심드라이브와 구동모터를 갖는다. 편심드라이브는 밸브로드에 고정된 폴로워와 캠을 포함한다. 또, 여러 트랜스미션 파트를 갖는 2단 평기어 트랜스미션도 있다. 구동모터, 트랜스미션 파트 및 밸브로드가 반경방향으로 나란히 배열되고, 일부 트랜스미션 파트는 구동모터와 밸브로드 사이에 위치한다.
이 장치의 단점은 트랜스미션 파트, 특히 캠의 디자인이 아주 복잡한데 있다. 또, 캠의 바깥면에 있는 접촉면도 복잡하여 곡면 치결합이나 마찰을 일으킨다.
트랜스미션과 구동모터와 밸브로드가 횡방향으로 나란히 배열되므로, 구조적 공간이 더 필요하고 모듈형 구조가 불가능하다. 밸브축에 횡방향으로 길이가 길수록 전체 구조의 진동이 강해져, 마모도 심해진다.
본 발명의 목적은 컴팩트하면서도 무게중심 위치가 유리한 배기가스 재순환밸브장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 이런 목적은 특허청구범위 제1항의 특징에 의해 달성된다.
본 발명에 따른, 내연기관의 배기가스 재순환시스템용의 자동차 배기가스 재순환밸브장치는, 모터축과 모터축에 장치되어 같이 회전하는 모터피니언을 갖는 전기 구동모터를 포함한다. 이 장치는 모터피니언에 맞물리는 출력기어가 달린 중간축을 더 포함하는데, 출력기어는 중간축에 연결되어 중간축과 같이 회전하고 그 직경은 모터축의 모터피니언보다 크다. 모터축에 나란한 중간축의 중간축 피니언은 편심축의 구동기어와 맞물린다. 직경이 중간축 피니언보다 큰 구동기어는 편심축과 동축으로 같이 회전한다. 또, 편심축에 편심캠이 설치된다. 본 발명의 장치는 밸브판이 달린 밸브드라이브, 밸브로드 및 링크를 더 포함하고, 편심캠이 링크에 맞물린다. 편심캠과 링크가 구동모터 바로 옆에 있으면서 구동모터의 축방향으로 구동모터의 길이 안에 있도록 중간축이 편심축 옆에 배치된다. 또, 링크와 구동모터 사이에는 아무런 요소도 없다. 따라서, 간단하고 컴팩트항 장치가 구현되는데, 이는 편심캠과 링크의 위치 때문에 전체 장치의 무게중심의 위치가 밸브축에 대해 유리한 곳에 있을 수 있기 때문이다.
또, 밸브로드는 구동모터 하우징과 트랜스미션 하우징으로 이루어진 전체 길이의 중간에 위치하는 것이 좋다. 이때의 전체 길이는 구동모터의 축방향을 말한다. 이런 배열에 의하면, 밸브축과 장치 전체의 무게중심 사이의 레버아암이 짧아져, 장치의 진동폭이 상당히 작아진다.
또, 자동차 배기가스 재순환밸브장치의 무게중심에 대한 밸브로드의 반경 거리는 구동모터 하우징과 트랜스미션 하우징의 전체 길이의 1/4보다 작은 것이 좋다. 이런 이유로, 밸브추이나 밸브로드가 무게중심에 아주 근접해져, 한편으로는 무게중심의 위치를 유리하게 잡을 수 있고, 다른 한편으로는 장치의 진동폭이 작아진다. 중간축은 구동모터의 외경 안에 위치하는 것이 바람직하다.
또, 링크의 위치를 감지하는 위치센서장치를 중간축과 편심축을 둘러싼 트랜스미션 하우징 안에 배치하는 것이 바람직하다. 따라서, 열에 민감한 위치센서장치를 장치의 열이 심한 구역에서 멀리 단열되게 배치할 수 있다.
또, 위치센서장치가 링크의 직선위치를 감지하는 홀센서를 포함한 선형센서를 포함할 수 있다. 홀센서는 비접촉 측정을 구현하므로, 정밀도는 높으면서도 기계적으로는 아주 둔감하다.
이하, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 자세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 자동차 배기가스 재순환 밸브장치의 개략적 평면도;
도 2는 배기가스 재순환밸브장치의 측면도;
도 3은 자동차 배기가스 재순환밸브장치의 사시도.
도 1은 내연기관의 배기가스 재순환 시스템을 설명하기 위한 본 발명의 자동차 배기가스 재순환 밸브장치(10)의 개략적 평면도이다. 이 밸브장치(10)의 DC 전기 구동모터(12)의 모터축(14)에 달린 모터피니언(16)은 중간축(18)에 연결된 출력기어(20)와 맞물려 출력기어를 회전시킨다. 피니언(16)과 출력기어(20)는 평기어로서, 출력기어의 직경이 모터피니언(16)의 직경보다 크다. 출력기어(20)와 중간축(18)은 동축으로 단단히 연결되어 예컨대 베어링(도시 안됨)에 지지된다.
중간축(18)은 모터축(14)과 나란히 배치되고 중간축 피니언(19)이 달려있다. 중간축 피니언(19)을 통해 중간축이 구동기어(24)에 맞물리고, 구동기어는 중간축 피니언(19)보다 직경이 크고 편심축(22)에 지지되어 회전한다.
구동기어(24)와 편심축(22)은 동축으로 단단히 연결되어 있다. 또, 편심축(22)에는 구동기어(24)를 지지하는 롤러베어링(30)이 설치된다. 한편, 이런 지지를 하는데 슬라이딩 베어링도 사용할 수 있다. 편심축(22)은 모터축(14)의 회전축에 나란하게 중간축(18) 옆에 배치되고, 링크(28)에 맞물리는 편심캠(26)을 지지한다. 편심캠(26)과 편심축(22)은 같이 회전하도록 연결된다.
링크(28)는 자동차 배기가스 재순환밸브장치(10)의 밸브드라이브의 일부로서, 밸브를 개폐하는 밸브판(32)이 달린 밸브로드(34)를 포함한다.
편심캠(26)에 맞물리는 링크(28)는 밸브로드(34)의 상단부에 연결된다(도 1 참조). 편심축(22)이 회전하면, 편심캠(26)에 링크(28)에 힘을 가하여, 직선 행정운동이 밸브로드(34)의 밸브축(36)의 방향으로 실행된다.
중간축(18)이 편심축(22) 옆에 배치되므로, 편심캠(26)과 링크(28)는 자동차 배기가스 재순환밸브장치(10)의 구동모터(12) 바로 옆에 위치한다. 또, 중간축(18)의 축선(15)은 구동모터(12)의 외경 안에 위치한다. 이때문에, 재순환밸브장치(10) 전체의 무게중심에 대한 밸브축(36)이나 밸브로드(34)의 반경거리(46)가 아주 짧게 유지된다. 구동모터(12)와 밸브드라이브 사이에는 아무런 요소도 배치되지 않는다.
도 2는 배기가스 재순환밸브장치(10)의 측면도로서, 트랜스미션 부분인 모터피니언(16), 출력기어(20), 중간축(18) 및 구동기어(24)는 트랜스미션 하우징(38) 안에 배치되어 보이지 않는다. 편심축(22)의 일부도 트랜스미션 하우징(38) 안에 위치한다. 구동모터(12는 구동모터 하우징(40) 안에 위치한다. 구동모터(12)의 축방향으로, 트랜스미션 하우징(38)과 구동모터 하우징(40)이 배기가스 재순환밸브장치(10)의 전체 길이(58)를 차지한다.
도 2에서 알 수 있듯이, 링크(28)와 밸브로드(34)가 단단히 연결된 밸브드라이브는 구동모터(12)의 축방향으로 구동모터 하우징(40)의 길이로 위치한다.
밸브로드(34)는 구동모터 하우징(40)과 트랜스미션 하우징(38)의 전체 길이(58)의 중간에 위치한다.
링크(28)나 밸브로드(34)의 병진위치상의 정확한 위치 피드백을 위해, 링크(28) 위로 안쪽에 위치센서장치(50)를 배치하되, 일부분은 센서하우징(44) 안에 들어가도록 한다.
위치센서장치(50)는 홀센서(52), 리프팅로드(54) 및 나선스프링(56)을 포함한다. 밸브로드(36)의 꼭대기에서부터 나선스프링(56)이 고정마운트(60)에 지지되는데, 밸브로드(34)를 마주보는 단부는 리프팅로드 지지링(62)으로 스프링을 지지한다. 마운트(60)는 센서하우징(44)에 고정된다. 리프팅로드 지지링(62)은 리프팅로드(54)에 결하된다. 나선스프링(56)은 리프팅로드(54)를 밸브로드(34)나 링크(28)쪽으로 밀어내린다. 밸브축(36)의 축방향으로, 리프팅로드(54)가 링크(28)에 끼워져 있어, 링크(28)나 밸브로드(34)가 직진운동하면 리프팅로드(54)가 동일하게 움직인다. 리프팅로드(54)와 링크(28)가 서로 단단히 연결된 것도 같은 개념이다. 홀센서(52)는 리프팅로드의 일단부가 홀센서의 감지영역에 있느지의 여부로 리프팅로드(54)의 승강운동을 감지한다.
센서하우징(44)과 트랜스미션 하우징(38)을 일체로 형성할 수도 있다.
도 3은 자동차 배기가스 재순환밸브장치(10)의 사시도로서, 모터피니어916)과 출력기어(20)와 중간추(18) 사이의 2단 전동연결을 잘 보여주는데, 중간축 피니언(19)과 구동기어(24)에 대해서는 도 1에서 이미 설명한 바와 같다.
편심축(22)의 롤러베어링(30)에 구동기어(24)가 단단히 고정되고, 편심축(22)의 단부에는 편심캠(26)이 달려있다.
리프팅기어(54)는 링크(28)에 받쳐지고, 편심캠(26)이 밸브축(36)의 축방향으로 링크에 맞물려있어, 링크(28)나 밸브로드(34)가 직선운동하면 이에 맞게 리프팅기어(54)도 직선운동한다.
금속판형 마운트(60)는 도 3에 도시되지 않은 센서하우징(44)에 결합되고, 이곳에 형성된 구멍을 통해 리프팅로드(54)가 승강운동한다. 또, 마운트(60)에 설치된 홀센서(52)는 구멍을 통해 나타나는 리프팅로드(54)를 감지한다.
본 발명의 재순환밸브장치(10)에 이하면, 트랜스미션과 구동모터와 밸브드라이브 사이의 배열을 아주 콤팩트하면서도 모듈화하고 경제적으로 할 수 있다. 편심캠과 링크가 구동모터의 길이 안에 위치하는 외에, 트랜스미션과 밸브드라이브 둘레의 구동모터의 배열 때문에 유리한 위치에 무게중심이 자리잡기 때문에, 배기가스 밸브재순환장치의 진동 크기가 줄어들어 진동이 줄어든다. 이때문에 모든 부품의 마모가 감소되고, 특히 일정한 직선운동을 실행하고 휘어졌을 때 걸릴 위험이 있는 밸브로드의 균열의 위험이 줄어든다. 이런 밸브로드의 균열은 밸브의 파손의 원인이 되기도 한다.

Claims (5)

  1. 내연기관의 배기가스 재순환시스템용의 자동차 배기가스 재순환밸브장치(10)에 있어서:
    모터축(14)과 모터피니언(16)을 갖는 전기 구동모터(12);
    모터피니언(16)에 맞물리는 출력기어(20)가 달린 중간축(18);
    중간축 피니언(19) 및 편심캠(26)에 맞물리는 구동기어(24)가 달린 편심축(22); 및
    밸브판(32), 밸브로드(34) 및 편심캠(26)이 맞물리는 링크(28)를 갖는 밸브드라이브;를 포함하고,
    편심캠(26)과 링크(28)가 구동모터(12) 바로 옆에 있도록 중간축(18)이 편심축(22) 옆에 배치되는 것을 특징으로 하는 자동차 배기가스 재순환밸브장치(10).
  2. 제1항에 있어서, 상기 밸브로드(34)가 구동모터 하우징(40)과 트랜스미션 하우징(38)으로 이루어진 전체 길이(58)의 중간에 위치하는 것을 특징으로 하는 자동차 배기가스 재순환밸브장치(10).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 자동차 배기가스 재순환밸브장치(10)의 무게중심에 대한 밸브로드(34)의 반경 거리(46)가 구동모터 하우징(40)과 트랜스미션 하우징(38)의 전체 길이(58)의 1/4보다 작은 것을 특징으로 하는 자동차 배기가스 재순환밸브장치(10).
  4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 하나에 있어서, 링크(28)의 위치를 감지하는 위치센서장치(50)가 중간축(18)과 편심축(22)을 둘러싼 트랜스미션 하우징(38) 안에 배치되는 것을 특징으로 하는 자동차 배기가스 재순환밸브장치(10).
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 하나에 있어서, 위치센서장치(50)가 링크(28)의 직선위치를 감지하는 홀센서(52)를 포함한 선형센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 배기가스 재순환밸브장치(10).
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