KR20160016008A

KR20160016008A - 선형 센서를 구비한 밸브장치

Info

Publication number: KR20160016008A
Application number: KR1020140099110A
Authority: KR
Inventors: 박천수; 신동빈
Original assignee: 주식회사 현대케피코
Priority date: 2014-08-01
Filing date: 2014-08-01
Publication date: 2016-02-15
Also published as: KR101594684B1

Abstract

본 발명은 선형 센서를 구비한 밸브장치에 관한 것으로, 모터의 회전력을 전달받아 밸브유닛을 직선 이동시켜 가스 유로를 개폐하며, 상기 밸브유닛과 함께 직선 이동하는 감지체와 상기 감지체를 감지하는 감지센서부를 포함하여 밸브 유닛의 위치를 정확하게 감지하여 오작동 발생 시 이를 신속하게 확인할 수 있도록 한다.

Description

선형 센서를 구비한 밸브장치{Valve Apparatus with Linear sensor}

본 발명은 선형 센서를 구비한 밸브장치에 관한 것으로 더 상세하게는 직선 왕복 이동하여 가스 유로를 개폐하는 밸브 유닛의 위치를 정확하게 감지할 수 있도록 한 선형 센서를 구비한 밸브장치에 관한 발명이다.

일반적으로 자동차에 설치된 엔진에서 배기되는 배기가스에서 발생되는 질소산화물(NOx)의 생성을 억제하기 위해 배기가스 재순환(EGR ; Exhaust Gas Recirculation) 밸브로 냉각된 배기가스의 일부를 혼합기에 더하여 실린더 내로 흡입시키고 있다.

배기가스를 재순환하기 위해 배기 매니폴드와 흡기 매니폴드의 스로틀 밸브의 하류사이에서 배기가스를 재순환시키기 위한 통로를 형성하고, 상기 통로에 배기가스 재순환 밸브를 설치하여 상기 통로를 개폐하고 있다.

상기 배기가스 재순환 밸브는, 배기가스가 흡입되고 배출되는 가스 유로를 구비하는 하우징과, 직선이동하여 상기 가스유로를 선택적으로 개폐하는 밸브유닛과, 상기 밸브유닛을 작동시키는 동력을 발생시키는 모터와, 상기 모터의 회전력을 전달받아 직선 이동으로 변환하여 상기 밸브 이동축을 직선 왕복이동시키는 밸브 작동부, 상기 모터의 회전력을 상기 밸브 작동부로 전달하는 동력전달부를 포함한다.

그러나, 상기 배기가스 재순환 밸브는 직선이동하여 가스 유로를 개폐하는 상기 밸브유닛의 위치를 정확하게 감지하지 못해 오작동 발생 시 이를 감지하지 못하는 문제점이 있었다.

국내특허등록 제0299364호 '내연기관의배기가스재순환밸브장치'(2001.06.08 등록)

본 발명의 목적은, 오작동을 정확하게 감지하여 작동 신뢰성을 확보하고, 오작동 시 발생 시 신속하게 대처할 수 있는 선형 센서를 구비한 밸브장치를 제공하는 데 있다.

이러한 본 발명의 과제는, 가스가 유입되고 배출되는 가스 유로를 구비한 밸브 하우징;

직선이동하여 상기 가스유로를 선택적으로 개폐하는 밸브유닛;

상기 밸브 이동축을 작동시키는 동력을 발생시키는 모터;

상기 모터의 회전력을 전달받아 직선 이동으로 변환하여 상기 밸브 이동축을 직선 왕복이동시키는 밸브 작동부;

상기 모터의 회전력을 상기 밸브 작동부로 전달하는 동력전달부;

상기 밸브유닛에 연결되어 상기 밸브유닛과 함께 직선 이동하는 감지체;

상기 감지체를 감지하는 감지센서부를 포함한 선형 센서를 구비한 밸브장치를 제공함으로써 해결된다.

본 발명에서 상기 감지체는 자석이고, 상기 감지센서부는 상기 감지체와 이격되게 위치하고 자석의 자성을 감지하는 센서를 포함한다.

본 발명에서 상기 센서는 서로 다른 두방향의 자속(Bx, Bz)을 측정하고, 두방향 자속 비율로 출력값을 계산하여 상기 감치체의 위치를 감지한다.

본 발명에서 상기 동력전달부는 상기 모터의 회전력을 전달하는 동력전달 기어부를 포함하고, 상기 밸브 하우징에는 동력전달 기어부의 회전축 양 단부를 각각 지지하는 제1축지지부와 제2축지지부가 구비되며, 상기 제1축지지부와 상기 제2축지지부 중 어느 한 측에는 상기 감지체가 삽입되어 직선 이동하는 센싱 가이드부가 형성된다.

본 발명에서 상기 센싱 가이드부는 상기 밸브유닛이 직선이동 방향으로 길게 형성되며, 홈 또는 구멍 형상을 가진다.

본 발명에 따른 선형 센서를 구비한 밸브장치는 상기 밸브유닛과 상기 감지체를 연결하여 상기 감지체가 상기 센싱 가이드부 내에 위치되어 직선이동되게 지지하는 지지프레임부를 더 포함한다.

본 발명에 따른 선형 센서를 구비한 밸브장치는 상기 제1축지지부와 상기 제2축지지부의 외측 둘레를 감싸 커버하는 하우징 커버부를 더 포함하며, 상기 하우징 커버부에는 상기 감지센서부가 내부에 삽입되고 밀폐되는 센서삽입부가 구비된다.

본 발명에서 상기 하우징 커버부에는 상기 센서삽입부의 내부를 개폐하는 센서캡이 구비된다.

본 발명에서 상기 밸브작동부는 상기 동력전달 기어부에 맞물려 회전하는 작동 기어부를 포함하며, 상기 작동 기어부는 회전중심과 편심된 캠구멍이 일체로 형성되고, 상기 밸브작동부는, 상기 캠구멍에 삽입되어 상기 캠구멍 내에서 굴러 이동하는 작동롤부; 및 상기 작동롤부가 회전 가능하게 연결되며 상기 밸브유닛의 단부에 장착되는 롤브라켓트부를 포함한다.

본 발명에서 상기 지지프레임부는 상기 롤브라켓트부에 장착된다.

본 발명에서 상기 밸브작동부는, 상기 동력전달 기어부에 맞물려 회전하는 작동 기어부; 및 일단부가 상기 작동 기어부의 측면에 회전 가능하게 연결되고, 타단부가 상기 밸브유닛에 회전 가능하게 연결되어 상기 작동 기어부와 상기 밸브유닛을 상기 밸브유닛의 직선이동 방향과 일직선으로 배치되게 하는 작동 링크부를 포함한다.

본 발명에서 상기 밸브작동부는, 상기 밸브유닛의 단부에 장착되어 상기 작동 링크부가 연결되는 링크연결 브라켓트부를 더 포함하며, 상기 지지프레임부는 상기 링크연결 브라켓트부에 장착된다.

본 발명은 직선 왕복 이동하여 배기가스 재순환을 위한 가스 유로를 개폐하는 밸브 유닛의 위치를 정확하게 감지하여 오작동 발생 시 이를 신속하게 확인할 수 있도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 오작동 발생 시 신속하게 확인하고 이에 따른 정비가 가능하여 배기가스 재순환이 안정적으로 이루어질 수 있도록 하고, 배기가스에서 발생되는 질소산화물(NOx)의 생성을 효과적으로 억제할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 선형 센서를 구비한 밸브장치의 일 실시 예를 도시한 분해 사시도
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 선형 센서를 구비한 밸브장치를 도시한 단면도
도 4 및 도 5는 도 1에 도시된 선형 센서를 구비한 밸브장치의 작동 예를 도시한 개략도
도 6은 도 1에 도시된 선형 센서를 구비한 밸브장치의 다른 작동 예를 도시한 개략도
도 7은 본 발명에 따른 선형 센서를 구비한 밸브장치의 다른 실시 예를 도시한 분해 사시도
도 8은 도 7에 도시된 선형 센서를 구비한 밸브장치를 도시한 단면도
도 9 및 도 10은 도 7에 도시된 선형 센서를 구비한 밸브장치의 작동 예를 도시한 개략도

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

본 발명은 선형 센서를 구비한 밸브장치에 관한 것이며, 자동차의 내연기관에서 발생된 배기가스를 흡기 매니폴드로 재순환시키는 통로를 개폐하는 배기가스 재순환(EGR ; Exhaust Gas Recirculation) 밸브장치인 것을 일 예로 하여 설명한다.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 선형 센서를 구비한 밸브장치는 배기가스가 유입되고 배출되는 가스 유로(11a)를 구비한 밸브 하우징(10), 상기 가스 유로(11a)를 선택적으로 개폐하는 밸브유닛(20), 상기 밸브유닛(20)을 작동시키는 동력을 발생시키는 모터(30), 및 상기 모터(30)의 회전력을 상기 밸브유닛(20)으로 전달하여 상기 밸브유닛(20)을 작동시키는 동력전달부(50)를 포함한다.

본 발명에 따른 선형 센서를 구비한 밸브장치는, 상기 동력전달부(50)로부터 상기 모터(30)의 회전력을 전달받아 상기 밸브유닛(20)을 직선이동시키는 밸브작동부(40)를 더 포함한다. 상기 동력전달부(50)는 상기 모터(30)의 회전력을 상기 밸브작동부(40)로 전달하며, 상기 밸브작동부(40)는 상기 밸브유닛(20)을 직선 이동시켜 상기 밸브 하우징(10)의 상기 가스 유로(11a)를 선택적으로 개폐하도록 한다.

또한, 본 발명에 따른 선형 센서를 구비한 밸브장치는, 상기 밸브유닛(20)에 연결되어 상기 밸브유닛(20)과 함께 직선 이동하는 감지체(90)와 상기 감지체(90)를 감지하는 감지센서부(100)를 더 포함한다.

상기 감지체(90)는 자석인 것을 일 예로 하며, 전자석 또는 영구자석 중 어느 하나인 것을 일 예로 한다.

상기 감지센서부(100)는, 상기 감지체(90)를 감지하여 상기 감지체(90)의 위치 즉, 상기 감지체(90)와 일체로 이동하는 상기 밸브유닛(20)의 위치를 정확하게 감지한다.

상기 감지센서부(100)는 상기 밸브유닛(20)이 상기 가스 유로(11a)를 닫은 위치 또는 상기 가스 유로(11a)를 열은 위치 중 어느 한 측에 배치되며, 본 발명에서 상기 밸브유닛(20)이 상기 가스 유로(11a)를 닫은 위치로 배치되는 것을 일 예로 한다.

상기 감지센서부(100)는 상기 감지체(90)를 감지하는 센서(101)와 상기 센서(101)가 실장되는 회로기판(102)을 포함한다. 상기 감지센서부(100)는 상기 감지체(90)와 이격되게 위치하고, 상기 센서(101)는 자석의 자성을 감지하는 센서인 것을 일 예로 하며, 자동차의 ECU에 연결되는 터미널(103)을 포함하여 상기 터미널(103)을 통해 전원을 공급받고, 상기 감지체(90)를 감지한 감지신호를 ECU로 전달한다.

상기 센서(101)는 서로 다른 두방향의 자속(Bx, Bz)을 측정하고, 두방향 자속 비율로 출력값을 계산하여 상기 감치체의 위치를 정확하게 감지할 수 있다.

상기 센서(101)는 상기 감지체(90)인 자석의 자속이 온도 변화에 따라 변화하여도 상기 감지체(90)의 위치에 따른 두방향 자속 비율은 동일하게 유지되므로 배기가스의 온도 변화에 따른 주변 온도 변화에도 상기 감지체(90)의 위치를 정확하게 확인할 수 있다.

상기 밸브유닛(20)은, 상기 밸브작동부(40)에 의해 직선 이동하는 밸브 이동축(21)과 상기 밸브 이동축(21)의 단부에 구비되어 가스 유로(11a)의 배출구를 개폐하는 밸브 디스크(22)를 포함한다.

상기 동력전달부(50)는 상기 모터(30)의 회전력을 상기 밸브작동부(40)로 전달하는 동력전달 기어부(51)를 포함하며, 상기 동력전달 기어부(51)는 제1회전축(50a)에 의해 회전 가능하게 상기 밸브 하우징(10)에 지지된다.

상기 밸브 하우징(10)에는 상기 제1회전축(50a)의 양 단부를 각각 지지하는 제1축지지부(13)와 제2축지지부(14)가 구비된다.

즉, 상기 제1회전축(50a)의 양 단부는 각각 상기 제1축지지부(13)와 상기 제2축지지부(14)에 결합되어 지지된다.

상기 밸브 하우징(10)은, 배기가스가 유입되어 배출되는 가스 유로(11a)가 형성된 유로 몸체부(11); 유로 몸체부(11) 상에 일체로 구비되고, 상기 가스 유로(11a)와 연통되며 상기 밸브 이동축(21)이 관통되는 이동축 관통구멍(12a)이 형성된 베이스 몸체부(12)를 포함하며, 상기 제1축지지부(13)와 상기 제2축지지부(14)는 상기 베이스 몸체부(12) 상에 이격되게 세워져 구비된다.

상기 가스 유로(11a)는 배기가스가 유입되는 유입구와 배기가스를 배출시켜 자동차의 내연기관으로 공기를 흡입시키는 흡기 매니폴드로 유입시키는 배출구가 구비된다. 상기 배출구는 상기 밸브유닛(20)의 직선이동방향에서 상기 이동축 관통구멍(12a)과 연통되게 형성되어 상기 밸브 이동축(21)의 직선 이동 시 상기 밸브 디스크(22)에 의해 개폐되도록 한다.

상기 제1축지지부(13)와 상기 제2축지지부(14) 중 어느 한 측에는 상기 모터(30)가 내부로 삽입되는 모터 삽입부(15)가 구비되며, 상기 모터 삽입부(15)의 내부와 연통되며 상기 모터(30)의 모터 샤프트가 관통되는 샤프트 관통공(15a)이 구비된다.

상기 모터 삽입부(15) 내로 삽입된 상기 모터(30)는 모터 샤프트가 상기 샤프트 관통공(15a)을 통해 상기 제1축지지부(13)와 상기 제2축지지부(14)의 사이로 돌출된다.

상기 제1축지지부(13)와 상기 제2축지지부(14) 중 어느 한 측에는 상기 감지체(90)가 삽입되어 직선 이동하는 공간인 센싱 가이드부(16)가 형성된다.

상기 센싱 가이드부(16)는 상기 밸브유닛(20)이 직선이동 방향으로 길게 형성되며, 홈 또는 구멍 형상을 가진다.

또한, 본 발명에 따른 선형 센서를 구비한 밸브장치는 상기 밸브유닛(20)과 상기 감지체(90)를 연결하여 상기 감지체(90)가 상기 센싱 가이드부(16) 내에 위치되어 직선이동되게 지지하는 지지프레임부를 더 포함한다.

상기 감지체(90)와 상기 감지센서부(100)는 배기가스의 고온에 의해 오작동되거나 손상될 위험이 있으므로 상기 가스 유로(11a)와 최대한 이격되게 위치되는 것이 바람직하다.

상기 감지체(90)는 상기 제1축지지부(13)와 상기 제2축지지부(14) 중 어느 한 측에 형성된 상기 센싱 가이드부(16) 내에 배치되어 배기가스의 온도에 직접적인 영향이 최소화되고, 상기 제1축지지부(13)와 상기 제2축지지부(14) 중 어느 한 측은 배기가스의 온도가 상기 감지센서부(100)로 전달되는 것을 일부분 차단하는 역할을 한다.

또한, 상기 센싱 가이드부(16)는 상기 제1축지지부(13)와 상기 제2축지지부(14) 중 어느 한 측에서 상기 가스 유로(11a)와 더 멀게 이격된 단부 측에 형성되어 상기 감지체(90)와 상기 감지센서부(100)를 상기 가스 유로(11a)와 최대한 이격되게 위치되도록 한다.

상기 모터 샤프트에는 상기 동력전달 기어부(51)와 맞물리는 메인 기어부(60)가 구비된다. 상기 메인 기어부(60)는 피니언 기어인 것을 일 예로 한다.

상기 밸브작동부(40)는, 외주면의 적어도 일부에 상기 동력전달 기어부(51)에 맞물려 회전하며 상기 밸브 하우징(10)에 지지되는 제2회전축(41b)을 중심으로 회전하는 작동 기어부(41)를 포함한다.

상기 작동 기어부(41)는 상기 제2회전축(41b)과 편심되며 상기 밸브유닛(20)을 밀어 이동시키는 캠부(43)가 구비되며, 상기 밸브작동부(40)는, 상기 밸브유닛(20)을 탄성 지지하는 스프링부(42)를 더 포함한다.

상기 작동 기어부(41)는 제2회전축(41b)을 중심으로 회전하며, 상기 작동 기어부(41)의 회전 중심과 편심되어 회전하는 상기 캠부(43)에 의해 상기 밸브유닛(20)이 밀려 상기 가스 유로(11a)의 배출구를 여는 방향으로 직선이동하고, 상기 캠부(43)에 의한 상기 밸브유닛(20)의 가압이 해제되면 상기 스프링부(42)에 의해 상기 밸브유닛(20)이 상기 가스 유로(11a)의 배출구를 닫는 방향으로 이동하여 상기 배출구를 다시 닫게 되는 것이다.

상기 캠부(43)는 상기 작동 기어부(41)의 일측에 원호 형상의 캠구멍(43a)으로 형성되고, 상기 밸브작동부(40)는, 상기 캠구멍(43a)에 삽입되어 상기 캠구멍(43a) 내에서 굴러 이동하는 작동롤부(44); 및

상기 작동롤부(44)가 회전 가능하게 연결되며 상기 밸브 이동축(21)의 단부에 장착되는 롤브라켓트부(45)를 포함한다.

상기 작동롤부(44)는 상기 캠구멍(43a)의 내주면에 접촉되어 굴러 이동한다.

상기 작동 기어부(41)는 상기 작동롤부(44)가 삽입되어 이동하며 회전중심과 편심된 캠구멍(43a)이 일체로 형성되어 제조비용을 절감하고, 가스 유로(11a)를 개폐하는 데 있어 더 안정적인 작동을 가능하게 하고, 작동 신뢰도를 더 향상시킬 수 있다.

더 상세하게 상기 캠구멍(43a)은 상기 밸브유닛(20)과 근접한 일 단부측 보다 타단부 측이 상기 제2회전축(41b)의 중심과의 거리가 크도록 형성된다. 상기 작동롤부(44)가 상기 밸브유닛(20)과 근접한 상기 캠홈 또는 상기 캠구멍(43a)의 일단부 측에 위치할 때 상기 밸브유닛(20)은 상기 가스 유로(11a)의 배출구를 닫은 상태로 위치되고, 상기 작동롤부(44)가 상기 밸브유닛(20)과 상대적으로 떨어진 상기 캠홈 또는 상기 캠구멍(43a)의 타단부 측에 위치할 때 상기 밸브유닛(20)을 밀려 직선 이동되면서 상기 가스 유로(11a)의 배출구를 열게 되는 것이다.

상기 롤브라켓트부(45)는 상기 작동 기어부(41)의 양 측면에 각각 배치되어 상기 작동롤부(44)의 롤축 양단을 지지하는 제1롤 지지부(45a)와 제2롤 지지부(45b), 상기 작동 기어부(41)의 외측에서 상기 제1롤 지지부(45a)와 상기 제2롤 지지부(45b)를 연결하며 상기 밸브 이동축(21)의 단부가 장착되는 브라켓트 바닥부(45c)를 포함한다.

상기 지지프레임부는 일단부 측이 상기 롤브라켓트부(45)에 장착되고, 타단부 측에 상기 감지체(90)에 장착되는 것을 일 예로 한다.

상기 캠구멍(43a)은 상기 작동 기어부(41)의 양측면으로 관통된 형상을 가지며 상기 제1롤 지지부(45a)와 상기 제2롤 지지부(45b)는 상기 캠구멍(43a)의 양 측에 각각 배치된다.

상기 롤브라켓트부(45)는 상기 브라켓트 바닥부(45c)의 양 측단부에 상기 제1롤 지지부(45a)와 상기 제2롤 지지부(45b)가 세워진 형태를 가진다.

상기 작동 기어부(41)는 일측에 상기 작동롤부(44)가 내부로 삽입되어 구르는 캠구멍(43a)이 일체로 형성되고, 상기 캠구멍(43a) 내에 상기 작동롤부(44)가 삽입된 상태에서 상기 작동롤부(44)의 롤축 양단부가 상기 캠구멍(43a)의 양측에서 상기 제1롤 지지부(45a)와 상기 제2롤지지부에 각각 지지되며, 상기 브라켓트 바닥부(45c)에 상기 밸브 이동축(21)의 단부가 장착됨으로써 상기 작동 기어부(41), 상기 작동롤부(44), 상기 밸브 이동축(21)은 동일 직선 상에 배치되고, 이는 상기 밸브 이동축(21)의 직선 이동방향과 일치한다.

따라서, 상기 작동 기어부(41), 상기 작동롤부(44), 상기 밸브 이동축(21)이 상기 밸브 이동축(21)이 직선 이동하는 방향과 일치되게 배치됨으로써 작동 중 축력(Side force) 및 마찰력을 저감시켜 동력 전달 과정에서 발생하는 동력 손실을 최소화한다.

한편, 상기 제2회전축(41b)의 양 단부는 각각 상기 제1축지지부(13)와 상기 제2축지지부(14)에 결합되어 지지된다.

상기 동력전달 기어부(51)는 상기 메인 기어부(60)에 맞물리는 제1중간기어부(51a);

상기 제1중간기어부(51a)보다 작은 직경을 가지고 상기 제1중간기어부(51a)의 일측에 돌출되어 상기 작동 기어부(41)에 맞물리는 제2중간기어부(51b)를 포함한다.

상기 제1중간기어부(51a) 및 상기 제2중간기어부(51b)는 상기 제1회전축(50a)을 중심으로 동일한 회전중심에서 회전된다.

상기 동력전달 기어부(51)와 상기 동력전달 기어부(51)의 회전력을 전달받아 회전하는 상기 작동 기어부(41)는 각각 상기 제1회전축(50a)과 상기 제2회전축(41b)을 중심으로 회전하며, 상기 제1회전축(50a)은 양단부가 각각 상기 제1축지지부(13)와 상기 제2축지지부(14)에 결합되어 지지되고, 상기 제2회전축(41b)은 양단부가 각각 상기 제1축지지부(13)와 상기 제2축지지부(14)에 결합되어 지지된다.

상기 제1중간기어부(51a)와 상기 메인 기어부(60)는 서로 맞물려 상기 작동 기어부(41)와 이격되고 나란하게 배치되며, 상기 제2중간기어부(51b)는 상기 작동 기어부(41)에 맞물려 상기 작동 기어부(41)와 상기 밸브 이동축(21)이 직선 이동하는 방향과 일치되게 배치된다.

따라서, 상기 제2중간기어부(51b), 상기 작동 기어부(41), 상기 작동롤부(44), 상기 밸브 이동축(21)이 상기 밸브 이동축(21)이 직선 이동하는 방향과 일치되게 배치됨으로써 작동 중 축력(Side force) 및 마찰력을 더 저감시켜 동력 전달 과정에서 발생하는 동력 손실을 더 최소화한다.

또한, 상기 동력전달 기어부(51)는 상기 제1회전축(50a)의 양단부가 각각 상기 제1축지지부(13)와 상기 제2축지지부(14)에 지지된 상태에서 회전되며, 상기 작동 기어부(41)는 상기 제2회전축(41b)의 양단부가 각각 상기 제1축지지부(13)와 상기 제2축지지부(14)에 지지된 상태에서 회전됨으로써, 상기 동력전달부(50)와 상기 작동 기어부(41)는 회전 시 진동발생이 최소화되며 안정적으로 정확한 기어비로 작동 제어가 가능한 것이다.

한편, 상기 밸브작동부(40)는, 상기 작동 기어부(41)의 회전을 설정된 범위 내에서 제한하는 회전스토퍼부(70)를 더 포함한다.

상기 회전스토퍼부(70)는, 상기 작동 기어부(41)가 상기 밸브유닛(20)의 직선이동범위를 제한하여 상기 밸브유닛(20)이 과도하게 이동하여 상기 가스유로 내에서 파손되는 것을 방지한다.

상기 작동 기어부(41)는 상기 밸브유닛(20)이 상기 가스 유로(11a)의 배출구를 닫고, 배출구를 여는 범위 내에서만 회전되도록 상기 회전스토퍼부(70)에 의해 회전반경이 제한된다.

상기 작동 기어부(41)의 측면에는 상기 작동 기어부(41)의 회전반경을 제한하도록 원호 형상의 스토퍼 홈(41a) 또는 스토퍼 구멍이 형성되고, 상기 회전스토퍼부(70)는 상기 제1축지지부(13)와 상기 제2축지지부(14) 중 어느 한측에서 돌출되어 상기 스토퍼 홈(41a) 또는 상기 스토퍼 구멍 내로 삽입되는 스토퍼 핀(71)을 포함한다.

본 발명에서, 상기 작동 기어부(41)의 측면에는 상기 스토퍼 핀(71)의 단부가 삽입되어 상기 작동 기어부(41)의 회전반경 범위 내에서 걸리도록 원호 형상의 스토퍼 홈(41a)이 형성되는 것을 일 예로 한다.

상기 모터(30)의 작동에 의해 상기 모터(30)의 회전력은 상기 동력전달 기어부(51)를 통해 상기 작동 기어부(41)로 전달되어 상기 작동 기어부(41)를 회전시킨다.

또한, 선형 센서를 구비한 밸브장치는, 상기 제1축지지부(13)와 상기 제2축지지부(14)의 외측 둘레를 감싸 커버하는 하우징 커버부(80)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 하우징 커버부(80)는 상기 제1축지지부(13)와 상기 제2축지지부(14)의 사이에 배치되는 상기 동력전달부(50)와 상기 밸브작동부(40)의 노출을 방지하여 작동 시 이물질이 기어 사이에 끼임으로써 발생되는 고장 또는 사고를 방지할 수 있다.

상기 하우징 커버부(80)는 상기 밸브 하우징(10)에 분리 가능하게 결합되어 상기 제1축지지부(13)와 상기 제2축지지부(14)의 사이를 선택적으로 개방하여 상기 제1축지지부(13)와 상기 제2축지지부(14) 사이의 상기 동력 전달 기어부, 상기 작동 기어부(41) 및 상기 작동롤부(44)를 보수 및 정비할 수 있도록 한다.

상기 하우징 커버부(80)에는 상기 감지센서부(100)가 내부에 삽입되고 밀폐되는 센서삽입부(81)가 구비되며, 상기 하우징 커버부(80)에는 상기 센서삽입부(81)의 내부를 개폐하는 센서캡(81a)이 구비되어 상기 감지센서부(100)에 고장이 발생되는 경우 이를 정비할 수 있도록 한다.

상기 감지센서부(100)는 상기 센서삽입부(81) 내에 삽입되어 상기 감지체(90)의 자성을 비접촉식으로 감지하며 격리되어 상기 가스 유로(11a)를 흐르는 배기가스의 온도에 의한 영향이 최소화된다. 상기 하우징 커버부(80)에서 상기 센서삽입부(81)를 형성하는 벽체 중 상기 감지체(90)에 대향된 벽체는 상기 감지체(90)가 이동범위와 대응되는 부분의 두께가 다른 벽체의 두께보다 작게 형성되어 상기 감지체(90)의 자성을 상기 감지센서부(100)가 원활하게 감지하도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 선형 센서를 구비한 밸브장치의 작동에 대한 일 예를 도 4 및 도 5를 참고하여 설명하면 다음과 같다.

상기 모터(30)에 의해 상기 메인 기어부(60)가 회전하면 상기 메인 기어부(60)에 맞물린 상기 제1중간기어부(51a) 및 상기 제1중간기어부(51a)와 일체로 형성된 상기 제2중간기어부(51b)가 회전한다.

그리고, 도 4를 참고하면, 상기 제2중간기어부(51b)에 맞물린 상기 작동 기어부(41)가 회전되면 상기 작동롤부(44)가 상기 캠구멍(43a)의 일단부 측에서 상기 캠구멍(43a)의 내주면에 접촉되어 굴러 상기 캠구멍(43a)의 타단부 측으로 이동하고, 이 때 상기 캠구멍(43a)의 회전중심이 상기 작동 기어부(41)의 회전중심과 편심되어 있는 이유로 상기 작동롤부(44)는 상기 작동 기어부(41)에 의해 밀려 직선이동되고, 이에 따라 상기 밸브 이동축(21)이 직선이동되어 상기 밸브 디스크(22)가 상기 가스 유로(11a)의 배출구를 열게 되어 배기가스를 내연 기관의 흡기 매니폴드 내로 유입되도록 한다.

도 5를 참고하면, 상기 모터(30)에서 반대방향으로 회전력을 전달받아 상기 작동 기어부(41)가 반대방향으로 회전하여 상기 작동롤부(44)가 상기 캠구멍(43a)의 타단부 측에서 상기 캠구멍(43a)의 일단부 측으로 이동하고 상기 작동롤부(44)를 가압한 상태를 해제하게 되면 상기 스프링부(42)의 탄성력에 의해 상기 밸브 이동축(21)이 상기 밸브 디스크(22)가 상기 가스 유로(11a)의 배출구를 닫는 방향으로 직선 이동되어 상기 가스 유로(11a)의 배출구를 닫어 배기가스가 내연 기관의 흡기 매니폴드 내로 유입되는 것을 차단한다.

상기한 바와 같이 상기 밸브 이동축(21)이 직선이동할 때 상기 감지체(90)는 지지프레임부를 통해 상기 밸브 이동축(21)에 연결되어 상기 밸브 이동축(21)과 함께 이동하며, 상기 감지센서부(100)는 상기 감지체(90)의 직선이동된 위치를 감지하여 정확하게 확인할 수 있도록 한다.

또한, 도 6을 참고하면, 상기 작동 기어부(41)는 상기 스토퍼 핀(71)의 단부가 상기 스토퍼 홈(41a)의 양 단부 측에서 각각 걸려 회전 반경이 제한된다.

즉, 상기 스토퍼 핀(71)의 단부가 상기 스토퍼 홈(41a)의 일단부 측에 걸려 상기 가스 유로(11a)의 배출구를 닫는 방향으로의 상기 작동 기어부(41)의 회전 반경이 제한되고, 상기 스토퍼 홈(41a)의 타단부 측에 걸려 상기 가스 배출유로의 배출구를 여는 방향으로의 상기 작동 기어부(41)의 회전 반경이 제한된다.

한편, 도 7 및 도 8을 참고하면, 상기 밸브작동부(40)는, 외주면의 적어도 일부에 상기 동력전달 기어부(51)에 맞물려 회전하며 상기 밸브 하우징(10)에 지지되는 제2회전축(41b)을 중심으로 회전하는 작동 기어부(41); 및 일단부가 상기 작동 기어부(41)의 측면에 회전 가능하게 연결되고, 타단부가 상기 밸브유닛(20)에 회전 가능하게 연결되어 상기 작동 기어부(41)와 상기 밸브유닛(20)을 상기 밸브유닛(20)의 직선이동 방향과 일직선으로 배치되게 하는 작동 링크부(46)를 포함할 수도 있다.

상기 작동 링크부(46)는 상기 작동 기어부(41)의 회전 중심에서 이격되게 일단부가 상기 작동 기어부(41)의 측면에 회전 가능하게 연결되고, 타단부가 상기 밸브 이동축(21)의 단부 측에 회전 가능하게 연결된다.

상기 밸브작동부(40)는, 상기 밸브유닛(20)을 탄성 지지하는 스프링부(42)를 더 포함한다.

상기 밸브작동부(40)는, 상기 작동 링크부(46)의 타단부가 회전 가능하게 연결되며 상기 밸브 이동축(21)의 단부에 장착된 링크연결 브라켓트부(47)를 더 포함하며, 상기 링크연결 브라켓트부(47)는 상기 밸브 이동축(21)과 상기 작동 기어부(41)와 상기 밸브 이동축(21)의 직선 이동 방향과 일직선되게 배치된다.

상기 작동 링크부(46)는, 상기 작동 기어부(41)의 일 측면에 일단부가 회전 가능하게 연결되는 제1작동 링크(46a), 및 상기 작동 기어부(41)의 타 측면에 일단부가 회전 가능하게 연결되는 제2작동 링크(46b)를 포함하여 상기 작동 기어부(41)의 회전력을 상기 밸브유닛(20)으로 안정적으로 전달할 수 있도록 하고, 작동 중 하중을 분산시켜 내구성을 증대시키는 것이 바람직하다.

상기 링크연결 브라켓트부(47)는 상기 밸브 이동축(21)의 단부가 장착되는 브라켓트 바닥부(47a); 상기 브라켓트 바닥부(47a)의 일 측에서 돌출되어 상기 제1작동 링크(46a)가 회전 가능하게 연결되는 제1링크 연결부(47b), 상기 브라켓트 바닥부(47a)의 타 측에서 돌출되어 상기 제2작동 링크(46b)가 회전 가능하게 연결되는 제2링크 연결부(47c)를 포함한다.

상기 지지프레임부는 일단부 측이 상기 링크연결 브라켓트부(47)에 장착되고, 타단부 측에 상기 감지체(90)에 장착되는 것을 일 예로 한다.

상기 작동 기어부(41)는 양 측면에 상기 제1작동 링크(46a)의 일단부와 상기 제2작동 링크(46b)의 일단부가 각각 회전 가능하게 연결되고, 상기 제1작동 링크(46a)의 타단부와 상기 제2작동 링크(46b)의 타단부는 상기 제1링크 연결부(47b)와 상기 제2링크 연결부(47c)에 각각 회전 가능하게 연결됨으로써 상기 작동 기어부(41), 상기 링크연결 브라켓트부(47), 상기 밸브 이동축(21)은 동일 직선 상에 배치되고, 이는 상기 밸브 이동축(21)의 직선 이동방향과 일치한다.

그리고, 도 9를 참고하면, 상기 제2중간기어부(51b)에 맞물린 상기 작동 기어부(41)가 상기 제2회전축(41b)을 중심으로 상기 작동 링크부(46)의 일단부 측이 상기 밸브유닛(20)의 단부측과 근접하는 방향으로 회전하면, 상기 작동 링크부(46)는 상기 작동 기어부(41)의 측면에 회전 가능하게 연결된 일단부 측이 상기 밸브유닛(20)의 단부측과 근접하는 방향으로 회전하여 이동하게 되고, 바람직하게 상기 작동 링크부(46)의 일단부가 상기 밸브유닛(20)의 직선 이동방향과 일치되게 위치하여 상기 밸브 이동축(21)을 밀어 직선이동시킴으로써 상기 밸브 디스크(22)가 상기 가스 유로(11a)의 배출구를 열게 된다.

도 10을 참고하면, 상기 모터(30)의 작동에 의해 상기 작동 링크부(46)의 일단부 측이 상기 밸브유닛(20)의 단부측과 멀어지는 방향으로 상기 작동 기어부(41)가 상기 제2회전축(41b)을 중심으로 회전하면 상기 작동 링크부(46)는 상기 작동 기어부(41)의 측면에 회전 가능하게 연결된 일단부 측이 상기 밸브유닛(20)의 단부 측과 멀어지는 방향으로 회전하여 이동하게 되고, 이에 따라 상기 밸브 이동축(21)을 당겨 직선이동시킴으로써 상기 밸브 디스크(22)가 상기 가스 유로(11a)의 배출구를 닫게 된다.

상기 스프링부(42)는 상기 작동 링크부(46)에 의해 상기 밸브유닛(20)이 직선 이동할 때 발생하는 충격을 흡수하고, 완충하여 상기 밸브유닛(20)의 손상 및 파손을 방지하고, 상기 밸브유닛(20)의 내구성을 증대시킨다.

상기 작동 기어부(41)의 회전력은 상기 작동 링크부(46)에 의해 상기 밸브 이동축(21)으로 전달되어 상기 밸브 이동축(21)을 직선 이동시키는 단순한 구조를 가진다.

상기 모터(30)의 회전력을 전달받는 작동 기어부(41)와 밸브작동부(40)의 밸브 이동축(21)을 일직선 상에 배치하여 축력 및 마찰력을 저감시켜 동력 전달 과정에서 발생하는 동력 손실을 최소화하고, 가스 유로(11a)를 개폐하는 데 있어 안정적인 작동을 가능하게 하고, 작동 신뢰도를 향상시킨다.

본 발명은 동력을 전달하는 기어의 회전축을 양단 지지하여 기어의 작동 시 진동발생을 최소화하며 기어 및 회전축의 내구성을 향상시킨다.

이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구 범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

10 : 밸브 하우징 11 : 유로 몸체부
11a : 가스 유로 12 : 베이스 몸체부
12a : 이동축 관통구멍 13 : 제1축지지부
14 : 제2축지지부 15 : 모터 삽입부
15a : 샤프트 관통공 16 : 센싱 가이드부
20 : 밸브유닛 21 : 밸브 이동축
22 : 밸브 디스크 30 : 모터
40 : 밸브작동부 41 : 작동 기어부
42 : 스프링부 43 : 캠부
43a : 캠구멍 44 : 작동롤부
45 : 롤브라켓트부 46 : 작동 링크부 47 : 링크연결 브라켓트부 50 : 동력전달부
50a : 제1회전축 51 : 동력전달 기어부
60 : 메인 기어부 70 : 회전스토퍼부
71 : 스토퍼 핀 80 : 하우징 커버부
81 : 센서삽입부 81a : 센서캡
90 : 감지체 100 : 감지센서부
101 : 센서 102 : 회로기판
103 : 터미널 110 : 지지프레임부

Claims

가스가 유입되고 배출되는 가스 유로를 구비한 밸브 하우징;
직선이동하여 상기 가스유로를 선택적으로 개폐하는 밸브유닛;
상기 밸브 이동축을 작동시키는 동력을 발생시키는 모터;
상기 모터의 회전력을 전달받아 직선 이동으로 변환하여 상기 밸브 이동축을 직선 왕복이동시키는 밸브 작동부;
상기 모터의 회전력을 상기 밸브 작동부로 전달하는 동력전달부;
상기 밸브유닛에 연결되어 상기 밸브유닛과 함께 직선 이동하는 감지체;
상기 감지체를 감지하는 감지센서부를 포함한 것을 특징으로 하는 선형 센서를 구비한 밸브장치.
청구항 1에 있어서,
상기 감지체는 자석이고,
상기 감지센서부는 상기 감지체와 이격되게 위치하고 자석의 자성을 감지하는 센서를 포함한 것을 특징으로 하는 선형 센서를 구비한 밸브장치.
청구항 2에 있어서,
상기 센서는 서로 다른 두방향의 자속(Bx, Bz)을 측정하고, 두방향 자속 비율로 출력값을 계산하여 상기 감치체의 위치를 감지하는 것을 특징으로 하는 선형 센서를 구비한 밸브장치.
청구항 1에 있어서,
상기 동력전달부는 상기 모터의 회전력을 전달하는 동력전달 기어부를 포함하고,
상기 밸브 하우징에는 동력전달 기어부의 회전축 양 단부를 각각 지지하는 제1축지지부와 제2축지지부가 구비되며,
상기 제1축지지부와 상기 제2축지지부 중 어느 한 측에는 상기 감지체가 삽입되어 직선 이동하는 센싱 가이드부가 형성된 것을 특징으로 하는 선형 센서를 구비한 밸브장치.
청구항 4에 있어서,
상기 센싱 가이드부는 상기 밸브유닛이 직선이동 방향으로 길게 형성되며, 홈 또는 구멍 형상을 가진 것을 특징으로 하는 선형 센서를 구비한 밸브장치.
청구항 5에 있어서,
상기 밸브유닛과 상기 감지체를 연결하여 상기 감지체가 상기 센싱 가이드부 내에 위치되어 직선이동되게 지지하는 지지프레임부를 더 포함한 것을 특징으로 하는 선형 센서를 구비한 밸브장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1축지지부와 상기 제2축지지부의 외측 둘레를 감싸 커버하는 하우징 커버부를 더 포함하며,
상기 하우징 커버부에는 상기 감지센서부가 내부에 삽입되고 밀폐되는 센서삽입부가 구비된 것을 특징으로 하는 선형 센서를 구비한 밸브장치.
청구항 7에 있어서,
상기 하우징 커버부에는 상기 센서삽입부의 내부를 개폐하는 센서캡이 구비된 것을 특징으로 하는 선형 센서를 구비한 밸브장치.
청구항 6에 있어서,
상기 밸브작동부는 상기 동력전달 기어부에 맞물려 회전하는 작동 기어부를 포함하며,
상기 작동 기어부는 회전중심과 편심된 캠구멍이 일체로 형성되고,
상기 밸브작동부는, 상기 캠구멍에 삽입되어 상기 캠구멍 내에서 굴러 이동하는 작동롤부; 및
상기 작동롤부가 회전 가능하게 연결되며 상기 밸브유닛의 단부에 장착되는 롤브라켓트부를 포함한 것을 특징으로 하는 선형 센서를 구비한 밸브장치.
청구항 9에 있어서,
상기 지지프레임부는 상기 롤브라켓트부에 장착되는 것을 특징으로 하는 선형 센서를 구비한 밸브장치.
청구항 6에 있어서,
상기 밸브작동부는, 상기 동력전달 기어부에 맞물려 회전하는 작동 기어부; 및
일단부가 상기 작동 기어부의 측면에 회전 가능하게 연결되고, 타단부가 상기 밸브유닛에 회전 가능하게 연결되어 상기 작동 기어부와 상기 밸브유닛을 상기 밸브유닛의 직선이동 방향과 일직선으로 배치되게 하는 작동 링크부를 포함한 것을 특징으로 하는 선형 센서를 구비한 밸브장치.
청구항 11에 있어서,
상기 밸브작동부는, 상기 밸브유닛의 단부에 장착되어 상기 작동 링크부가 연결되는 링크연결 브라켓트부를 더 포함하며,
상기 지지프레임부는 상기 링크연결 브라켓트부에 장착되는 것을 특징으로 하는 선형 센서를 구비한 밸브장치.