KR20170038593A - 플랩 밸브 - Google Patents

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Abstract

플랩 밸브는 배기 가스가 통과하는 유로 상에 구비되는 밸브 하우징과, 상기 밸브 하우징을 가로지르도록 구비되는 회전축과, 상기 회전축에 구비되어 상기 유로를 선택적으로 개폐하는 플랩 및 상기 밸브 하우징의 외부 일측에 구비되며, 전자석을 이용하여 직선 왕복운동을 회전운동으로 변환하여 상기 회전축을 회전시킴으로써 상기 플랩으로 상기 유로를 선택적으로 개폐시키기 위한 구동력을 제공하는 구동부를 포함한다. 상기 구동부가 상기 배기 가스의 열에 의해 열화되지 않으므로, 상기 플랩 밸브의 내구성을 향상시킬 수 있다.

Description

플랩 밸브{Flap valve}
본 발명은 플랩 밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배기 가스 순환 시스템에서 사용되는 플랩 밸브에 관한 것이다.
일반적으로, 배기가스(emission)는 혼합기의 연소 시 발생하여 배기관을 통해 외부로 배출되는 가스이며, 일산화탄소(CO), 질소산화물(NOX), 미연소 탄화수소(HC) 등의 유해물질을 포함한다.
상기 배기가스에 포함된 유해물질 중 질소산화물은 일산화탄소 및 탄화수소와 반비례적인 인과관계를 갖고 있다. 즉, 연료가 완전히 연소되어 일산화탄소 및 탄화수소가 가장 적게 배출되는 시점에서 질소산화물은 가장 많이 발생한다.
따라서 질소산화물을 포함하는 오염물질의 허용량을 관계 법률로서 규제함에 따라 배기가스의 오염물질을 줄이기 위한 다양한 기술이 개발되고 있으며, 그 중 하나가 배기가스 재순환 시스템(Exhaust Gas Recirculation;EGR)이다.
상기 배기가스 재순환 시스템은 엔진에서 배출되는 배기가스의 일부를 실린더의 흡기 장치로 되돌림으로써 엔진의 연소 온도를 내리고, 질소산화물의 발생량을 저감시킨다.
상기 배기가스의 재순환을 제어하기 위해서 재순환 유로 또는 배기 유로에 플랩 밸브(flap valve)가 설치된다. 상기 플랩 밸브는 구동부인 모터를 이용하여 플랩의 열림 정도를 제어한다.
상기 재순환되거나 배기되는 배기가스의 온도가 높고 엔진의 가동상태에 따라서 상기 플랩이 열리고 닫히는 동작을 반복한다. 상기 모터는 열에 상대적으로 취약하고 상기 플랩의 개폐를 위하여 반복적으로 작동하므로 내구성이 취약하다. 그러므로, 상기 모터가 쉽게 손상되는 문제점이 발생되고 있다.
본 발명은 배기 가스의 열에 견디며, 반복적인 동작에 대한 내구성을 갖는 구동부를 갖는 플랩 밸브를 제공한다.
본 발명에 따른 플랩 밸브는 배기 가스가 통과하는 유로 상에 구비되는 밸브 하우징과, 상기 밸브 하우징을 가로지르도록 구비되는 회전축과, 상기 회전축에 구비되어 상기 유로를 선택적으로 개폐하는 플랩 및 상기 밸브 하우징의 외부 일측에 구비되며, 전자석을 이용하여 직선 왕복운동을 회전운동으로 변환하여 상기 회전축을 회전시킴으로써 상기 플랩으로 상기 유로를 선택적으로 개폐시키기 위한 구동력을 제공하는 구동부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 구동부는, 전류에 따라 인력과 척력을 선택적으로 제공하는 전자석과, 상기 전자석과 인접하는 일단에 영구자석을 가지며, 상기 전자석의 인력 및 척력에 따라 직선 왕복 운동하도록 구비되는 커넥팅 로드 및 상기 커넥팅 로드의 타단과 회전 가능하도록 연결되며 상기 회전축에 고정되도록 구비되고, 상기 커넥팅 로드의 직선 왕복 운동에 따라 상기 회전축을 회전시키기 위한 크랭크 암을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 구동부는, 전류의 방향에 따라 극성을 선택적으로 변환할 수 있는 전자석과, 상기 전자석과 인접하는 일단에 영구자석을 가지며, 상기 전자석의 인력 및 척력에 따라 직선 왕복 운동하도록 구비되는 랙 기어 및 상기 랙 기어와 맞물리도록 상기 회전축에 고정되고, 상기 랙 기어의 직선 왕복 운동에 따라 상기 회전축을 회전시키기 위한 피니언 기어를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 구동부는 상기 크랭크 암의 회전 범위 또는 상기 랙 기어의 이동 범위를 제한하기 위한 스토퍼를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 플랩 밸브는 구동부가 전자석의 인력과 척력을 이용하여 직선 왕복 운동을 회전 운동으로 변환하여 플랩을 개폐한다. 상기 전자석이 상기 배기 가스의 열에 손상되지 않으므로, 상기 구동부가 안정적으로 작동할 수 있다. 따라서, 상기 플랩 밸브의 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 모터를 사용하지 않고 전자석의 인력과 척력을 이용하여 플랩을 개폐하므로, 플랩 밸브에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플랩 밸브를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 구동부의 다른 예를 설명하기 위한 측면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 플랩 밸브에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플랩 밸브를 설명하기 위한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 플랩 밸브(100)는 배기가스의 재순환을 제어하기 위해 배기가스 재순환 유로에 구비되거나, 상기 배기 가스의 배압을 상승시켜 상기 배기가스 재순환 유로의 유량을 증가시키기 위해 배기 유로에 구비될 수 있다.
플랩 밸브(100)는 밸브 하우징(110), 회전축(120), 플랩(130) 및 구동부(140)를 포함한다.
밸브 하우징(110)은 상기 배기 가스가 통과하는 유로 상에 구비된다. 상기 유로는 상기 배기가스 재순환 유로 또는 배기 유로일 수 있다. 밸브 하우징(110)은 상기 유로와 연결되는 내부 공간을 갖는다.
회전축(120)은 밸브 하우징(110)의 내부 공간을 가로지르며, 밸브 하우징(110)에 대해 회전 가능하도록 구비된다.
구체적으로, 회전축(120)은 상기 배기 가스의 진행 방향과 수직하도록 구비되며, 밸브 하우징(110)의 외부까지 연장한다.
플랩(130)은 밸브 하우징(110)의 내부에서 회전축(120)에 고정된다. 구체적으로, 플랩(130)은 대략 원판 형태를 가지며, 플랩(130)의 중앙 부분이 회전축(120)에 고정된다. 따라서, 플랩(130)은 회전축(120)의 회전에 따라 플랩(130)이 회전할 수 있다. 그러므로, 플랩(130)은 회전축(120)이 회전함에 따라 상기 유로를 선택적으로 개폐할 수 있다.
구동부(140)는 밸브 하우징(110)의 외부에 구비되며, 전자석을 이용하여 직선 왕복운동을 회전운동으로 변환하여 회전축(120)을 회전시킨다. 따라서, 구동부(140)는 플랩(130)으로 상기 유로를 선택적으로 개폐시키기 위한 구동력을 제공한다.
구체적으로, 구동부(140)는 전자석(142), 커넥팅 로드(144), 크랭크 암(146) 및 스토퍼(148)를 포함한다.
전자석(140)은 외부 전원과 연결되며, 상기 전원으로부터 제공되는 전류에 따라 자력을 형성한다. 이때, 전자석(140)은 전류의 방향을 바꾸는 등의 방법으로 상기 자력의 극성을 변환할 수 있다.
한편, 전자석(140)은 특정 위치에 고정되도록 구비되는 것이 바람직하나, 필요에 따라 커넥팅 로드(144)의 이동 방향과 동일한 방향으로 이동 가능하도록 구비될 수도 있다.
커넥팅 로드(144)는 전자석(140)과 인접하는 일단에 영구자석(145)을 갖는다. 전자석(140)은 상기 자력의 극성을 변환할 수 있으므로, 전자석(140)은 영구자석(145)에 인력을 제공하거나 척력을 제공할 수 있다. 그러므로, 커넥팅 로드(144)는 전자석(142)의 인력 및 척력에 따라 직선 왕복 운동할 수 있다.
크랭크 암(146)은 커넥팅 로드(144)의 타단과 회전 가능하도록 연결되고, 회전축(120)에 고정되도록 구비된다. 커넥팅 로드(144)의 직선 왕복 운동에 따라 크랭크 암(146)이 회전축(120)을 중심으로 회전하므로, 크랭크 암(146)과 고정된 회전축(120)도 회전한다. 회전축(120)의 회전에 따라 플랩(130)의 상기 유로를 개폐하게 된다.
스토퍼(148)는 크랭크 암(146)과 인접하도록 구비되며, 크랭크 암(146)의 회전 범위를 제한한다. 예를 들면, 스토퍼(148)는 크랭크 암(146)의 회전 구간 양단에 각각 구비되어 크랭크 암(146)이 약 90도 만큼만 회전 가능하도록 크랭크 암(146)의 회전 범위를 제한한다. 크랭크 암(146)이 약 90도 만큼만 회전 가능하면, 회전축(120) 및 플랩(130)도 약 90도 만큼만 회전할 수 있다. 따라서, 플랩(130)은 상기 유로를 완전 개방하거나 완전 차단하는 범위 사이에서 회전할 수 있다.
전자석(142)이은 배기 가스의 열에 손상되지 않으므로, 구동부(140)가 상기 배기가스 재순환 유로 또는 배기 유로에서도 안정적으로 작동할 수 있다. 따라서, 플랩 밸브(100)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 구동부의 다른 예를 설명하기 위한 측면도이다.
도 2를 참조하면, 구동부(150)는 전자석(152), 랙 기어(154), 피니언 기어(156) 및 스토퍼(158)를 포함한다.
전자석(150)은 외부 전원과 연결되며, 상기 전원으로부터 제공되는 전류에 따라 자력을 형성한다. 이때, 전자석(150)은 전류의 방향을 바꾸는 등의 방법으로 상기 자력의 극성을 변환할 수 있다.
한편, 전자석(150)은 특정 위치에 고정되도록 구비되는 것이 바람직하나, 필요에 따라 랙 기어(154)의 이동 방향과 동일한 방향으로 이동 가능하도록 구비될 수도 있다.
랙 기어(154)는 전자석(150)과 인접하는 일단에 영구자석(155)을 갖는다. 전자석(150)은 상기 자력의 극성을 변환할 수 있으므로, 전자석(150)은 영구자석(155)에 인력을 제공하거나 척력을 제공할 수 있다. 그러므로, 랙 기어(154)는 전자석(152)의 인력 및 척력에 따라 직선 왕복 운동할 수 있다.
피니언 기어(156)는 회전축(120)에 고정되며 랙 기어(154)와 맞물리도록 구비된다. 랙 기어(154)의 직선 왕복 운동에 따라 피니언 기어(156)가 회전축(120)을 중심으로 회전하므로, 피니언 기어(156)와 고정된 회전축(120)도 회전한다. 회전축(120)의 회전에 따라 플랩(130)의 상기 유로를 개폐하게 된다.
스토퍼(158)는 랙 기어(154)와 인접하도록 구비되며, 랙 기어(154)의 이동 범위를 제한한다. 예를 들면, 스토퍼(158)는 랙 기어(154)의 이동 구간 양단에 각각 구비되어 피니언 기어(156)가 약 90도 만큼만 회전 가능하도록 랙 기어(154)의 이동 범위를 제한한다. 피니언 기어(156)가 약 90도 만큼만 회전 가능하면, 회전축(120) 및 플랩(130)도 약 90도 만큼만 회전할 수 있다. 따라서, 플랩(130)은 상기 유로를 완전 개방하거나 완전 차단하는 범위 사이에서 회전할 수 있다.
전자석(152)이은 배기 가스의 열에 손상되지 않으므로, 구동부(150)가 상기 배기가스 재순환 유로 또는 배기 유로에서도 안정적으로 작동할 수 있다. 따라서, 플랩 밸브(100)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 플랩 밸브는 전자석을 포함하는 구동부를 이용하여 플랩을 구동한다. 상기 구동부가 배기 가스의 열에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있으므로, 상기 플랩 밸브의 내구성을 향상시킬 수 있으며, 상기 플랩 밸브의 작동 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 플랩 밸브 110 : 밸브 하우징
120 : 회전축 130 : 플랩
140, 150 : 구동부 142, 152 : 전자석
144 : 커넥팅 로드 145, 155 : 영구자석
146 : 크랭크 암 148, 158 : 스토퍼
154 : 랙 기어 156 : 피니언 기어

Claims (4)

  1. 배기 가스가 통과하는 유로 상에 구비되는 밸브 하우징;
    상기 밸브 하우징을 가로지르도록 구비되는 회전축;
    상기 회전축에 구비되어 상기 유로를 선택적으로 개폐하는 플랩; 및
    상기 밸브 하우징의 외부 일측에 구비되며, 전자석을 이용하여 직선 왕복운동을 회전운동으로 변환하여 상기 회전축을 회전시킴으로써 상기 플랩으로 상기 유로를 선택적으로 개폐시키기 위한 구동력을 제공하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플랩 밸브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구동부는,
    전류에 따라 인력과 척력을 선택적으로 제공하는 전자석;
    상기 전자석과 인접하는 일단에 영구자석을 가지며, 상기 전자석의 인력 및 척력에 따라 직선 왕복 운동하도록 구비되는 커넥팅 로드; 및
    상기 커넥팅 로드의 타단과 회전 가능하도록 연결되며 상기 회전축에 고정되도록 구비되고, 상기 커넥팅 로드의 직선 왕복 운동에 따라 상기 회전축을 회전시키기 위한 크랭크 암을 포함하는 것을 특징으로 하는 플랩 밸브.
  3. 제1항에 있어서, 상기 구동부는,
    전류의 방향에 따라 극성을 선택적으로 변환할 수 있는 전자석;
    상기 전자석과 인접하는 일단에 영구자석을 가지며, 상기 전자석의 인력 및 척력에 따라 직선 왕복 운동하도록 구비되는 랙 기어; 및
    상기 랙 기어와 맞물리도록 상기 회전축에 고정되고, 상기 랙 기어의 직선 왕복 운동에 따라 상기 회전축을 회전시키기 위한 피니언 기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 플랩 밸브.
  4. 제2항 및 제3항에 있어서, 상기 구동부는 상기 크랭크 암의 회전 범위 또는 상기 랙 기어의 이동 범위를 제한하기 위한 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플랩 밸브.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109653908A (zh) * 2018-12-07 2019-04-19 安徽江淮汽车集团股份有限公司 一种电磁驱动式egr阀

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