KR20170090251A - 경사면이 형성된 밸브샤프트를 포함하는 이지알 밸브 - Google Patents

경사면이 형성된 밸브샤프트를 포함하는 이지알 밸브 Download PDF

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Abstract

경사면이 형성된 밸브샤프트를 포함하는 이지알 밸브가 게시된다. 본 발명의 실시예에 따른 이지알 밸브는, 밸브샤프트(120)가 상하로 이동함으로써 밸브샤프트(120)에 설치되어 있는 밸브(121)가 상하로 이동하여 배기가스의 입구 통로 및 출구 통로를 개폐시키는 이지알 밸브에 있어서, 밸브샤프트(120)의 상하 왕복 방향과 대응되는 방향으로 관통구가 형성된 베이스; 상기 관통구에 장착되고, 밸브샤프트(120)의 외주면을 감싸도록 밸브샤프트(120)의 외경과 대응되는 구조의 관통구(113)가 형성된 부싱(110); 및 상기 부싱(110)에 형성된 관통구(113) 형성 방향을 따라 상하로 이동하여 배기가스의 입구 통로 및 출구 통로를 개폐시키고, 외주면에는 상방으로 외경이 감소되도록 경사면이 형성된 밸브샤프트(120);를 포함하는 것을 구성의 요지로 한다.
본 발명에 따르면, 밸브샤프트와 부싱의 간섭을 최소화하여 밸브샤프트의 구동에 있어 마찰력을 최소화 할 수 있으며, 결과적으로 밸브샤프트 구동 응답성능을 현저히 향상시킬 수 있으며, 부싱의 가공정밀도를 높이지 않고 누적된 공차들을 흡수하면서 리크(leak) 양을 최소화 할 수 있는 구조를 포함하는 이지알 밸브를 제공할 수 있다.

Description

경사면이 형성된 밸브샤프트를 포함하는 이지알 밸브{EGR Valve Having Valve Shaft with Inclined Plane}
본 발명은 경사면이 형성된 밸브샤프트를 포함하는 이지알 밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 밸브샤프트 구동 응답성능을 향상시키고 이와 동시에 가스 리크량을 감소시킬 수 있는 경사면이 형성된 밸브샤프트를 포함하는 이지알 밸브에 관한 것이다.
일반적으로, 질소산화물(NOx)은 고압, 고온시에 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(exhaust gas recirculation) 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(exhaust gas recirculation) 시스템에서는 리턴되는 배기가스의 양이 중요시되며, 상기 리턴되는 배기가스를 제어하는 것이 EGR 밸브이다. 그러므로 EGR(exhaust gas recirculation) 시스템에서는 EGR 밸브가 가장 중요하다고 할 수 있으며, 이로 인하여 다양한 EGR 밸브에 대한 기술이 제시되어 있다.
일반적인 EGR밸브 중 내연기관용 EGR밸브는, 배기가스의 입,출구 통로가 연통되게 형성되는 마운팅 베이스와, 승강하는 밸브핀틀 하단부에 형성되어 마운팅 베이스에 형성된 밸브시이트에 대해 착탈되어 통로를 개폐하는 밸브와, 밸브핀틀을 지지하는 부쉬와, 하우징 상측에 설치되어 전류 인가시 구동하여 밸브를 개폐시키는 솔레노이드와, 마운팅 베이스와 솔레노이드 사이에 설치되어 밸브에 의해 통로를 폐쇄시킨 것을 초기상태로서 탄성바이어스하는 탄성부재와, 밸브핀틀과 부쉬의 결합부위의 미세한 틈새를 통해 누출되는 배기가스가 통과하는 챔버로 이루어진다.
상기 솔레노이드는 보빈에 권선되어 전류 인가시 자기력을 발생하는 코일과, 코일에 전류인가시 보빈 내부에 지지된 부쉬를 따라 하강되어 고정아마튜어와 접촉됨에 따라 밸브핀틀과 착탈되어 밸브를 개폐시키는 가동아마튜어와, 솔레노이드 상측에 설치되어 가동아마튜어가 축방향으로 위치이동하는 것을 검출하여 EGR밸브의 작동위치를 감지하는 위치감지센서와, 위치감지센서와 코일을 연결하는 터미널단자를 구비한다.
도 1에는 종래 기술에 따른 이지알 밸브를 나타내는 단면도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 이지알 밸브의 베이스(10)에는 밸브샤프트(30)의 상하 왕복 방향과 대응되는 방향으로 관통구(11)가 형성되어 있고, 베이스(10)에 형성된 관통구(11)에는 부싱(20)에 장착되어 있다. 이때, 밸브샤프트(30)의 일단부에는 밸브(40)가 장착되어 배기가스의 입구 통로 및 출구 통로를 개폐시킬 수 있다.
종래 기술에 따른 부싱(Bushing)의 구조는 금속 부싱을 금속 베이스에 압입하는 구조로 되어 있다.
부싱의 내경은 조립되는 여러 부품들의 공차들을 고려하여 그 누적된 공차들을 흡수할 수 있는 충분히 큰 크기의 내경이 사용되어진다.
부품들의 공차를 줄여준다면 부싱의 내경 크기는 최소화 될 수 있으나, 이는 가공 정밀도의 상승으로 이어져 부품 또는 제품가격 상승이 불가피하다.
또한, 밸브샤프트(30)는 외주면은 부싱(20)에 형성된 관통구의 내부면과 면접촉하여 가스 리크를 방지하고 있다. 부싱(20)에 형성된 관통구의 내경을 밸브샤프트(30)의 외경과 동일하게 제작하거나 더 작게 제작하 경우, 밀폐 효과를 향상시킬 수 있다. 그러나, 이 경우 부싱(20)은 밸브샤프트(30)의 상하 구동에 있어 마찰력을 제공하여, 밸브샤프트(30)의 상하 구동 응답속도를 저하시키는 문제점을 발생시킨다.
따라서, 상기 언급한 종래 기술에 따른 이지알 밸브의 문제점을 해결하고, 가공정밀도를 높이지 않고 누적된 공차들을 흡수하면서 리크(Leak)량을 최소화 할 수 있으며, 이와 동시에 밸브샤프트의 상하 구동 응답속도를 향상시킬 수 있는 구조를 포함하는 이지알 밸브(EGR Valve)에 관한 기술이 필요한 실정이다.
한국등록특허 제10-0707489 (등록일 2007.04.06)
본 발명의 목적은, 밸브샤프트의 상하 이동에 있어서 기밀 효과를 향상시키고, 밸브샤프트 구동 응답성능을 향상시킬 수 있는 구조를 포함하는 이지알 밸브를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 이지알 밸브는: 밸브샤프트가 상하로 이동함으로써 밸브샤프트에 설치되어 있는 밸브가 상하로 이동하여 배기가스의 입구 통로 및 출구 통로를 개폐시키는 이지알 밸브에 있어서, 밸브샤프트의 상하 왕복 방향과 대응되는 방향으로 관통구가 형성된 베이스; 상기 관통구에 장착되고, 밸브샤프트의 외주면을 감싸도록 밸브샤프트의 외경과 대응되는 구조의 관통구가 형성된 부싱; 및 상기 부싱에 형성된 관통구 형성 방향을 따라 상하로 이동하여 배기가스의 입구 통로 및 출구 통로를 개폐시키고, 외주면에는 상방으로 외경이 감소되도록 경사면이 형성된 밸브샤프트;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 부싱은: 원통형 구조로 형성되고, 밸브샤프트의 외주면을 감싸는 구조의 관통구가 중앙부에 형성되어 있는 본체부; 및 상기 본체부의 측면으로부터 측방으로 소정길이만큼 일체형으로 연장되어 베이스의 표면과 접촉하는 연장부;를 포함하는 구성일 수 있다.
또한, 상기 부싱에 형성된 관통구는 상방으로 내경이 점차 감소하는 구조일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 밸브샤프트의 외주면에 형성된 경사면의 경사 각도는 5 내지 10도일 수 있다.
또한, 상기 밸브샤프트의 외주면은, 밸브 차단시 부싱에 형성된 관통구의 내부면과 선접촉하는 것일 수 있다.
또한, 상기 밸브샤프트의 외주면에는 그루브가 형성될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 이지알 밸브에 따르면, 부싱에 형성된 관통구 형성 방향을 따라 상하로 이동하여 배기가스의 입구 통로 및 출구 통로를 개폐시키고, 외주면에는 상방으로 외경이 감소되도록 경사면이 형성된 밸브샤프트를 구비함으로써, 밸브샤프트와 부싱의 간섭을 최소화하여 밸브샤프트의 구동에 있어 마찰력을 최소화 할 수 있으며, 결과적으로 밸브샤프트 구동 응답성능을 현저히 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 이지알 밸브에 따르면, 부싱에 형성된 관통구의 내부면과 접촉되는 밸브샤프트의 외부면을 부싱에 형성된 관통구의 내경과 동일하게 가공함으로써, 부싱과 밸브샤프트 사이의 간극을 극히 최소화 할 수 있으며, 결과적으로 밸브샤프트의 상하 이동에 있어서 기밀 효과를 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 이지알 밸브를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부싱과 밸브샤프트를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 밸브샤프트가 하방으로 이동된 모습을 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 부싱과 밸브샤프트를 나타내는 단면도이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 부싱과 밸브샤프트를 나타내는 단면도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 2에 도시된 밸브샤프트가 하방으로 이동된 모습을 나타내는 단면도가 도시되어 있다. 또한, 도 4에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 부싱과 밸브샤프트를 나타내는 단면도가 도시되어 있다.
우선 도 2와 도 3을 도 1과 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 이지알 밸브는, 밸브샤프트(120)의 상하 왕복 방향과 대응되는 방향으로 관통구가 형성된 베이스, 부싱(110) 및 밸브샤프트(120)를 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 부싱(110)은, 베이스에 형성된 관통구에 장착되고, 밸브샤프트(120)의 외주면을 감싸도록 밸브샤프트(120)의 외경과 대응되는 구조의 관통구(113)가 형성된 구조일 수 있다.
더욱 구체적으로 본 실시예에 따른 부싱(110)은, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본체부(111) 및 연장부(112)를 포함하는 구조일 수 있다. 본체부(111)는, 원통형 구조로 형성되고, 밸브샤프트(120)의 외주면을 감싸는 구조의 관통구(113)가 중앙부에 형성된 구조일 수 있다. 또한, 연장부(112)는 본체부(111)의 측면으로부터 측방으로 소정길이만큼 일체형으로 연장되어 베이스의 표면과 접촉하는 구조일 수 있다.
밸브샤프트(120)는, 부싱(110)에 형성된 관통구(113) 형성 방향을 따라 상하로 이동하여 배기가스의 입구 통로 및 출구 통로를 개폐시키고, 외주면에는 상방으로 외경이 감소되도록 경사면이 형성된 구조일 수 있다.
더욱 구체적으로, 밸브샤프트(120)의 외주면에 형성된 경사면의 경사 각도(a1)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 밸브 차단시 부싱(110)에 형성된 관통구(113)의 하단부 내부면과 선접촉(c1)할 수 있는 정도의 각도라면 특별히 제한되는 것은 아니다. 바람직하게 밸브샤프트(120)의 외주면에 형성된 경사면의 경사 각도는 5 내지 10도일 수 있다.
밸브샤프트(120)의 외주면에 형성된 경사면의 경사 각도를 10도 초과하여 형성시킬 경우, 밸브 차단시 부싱(110)에 형성된 관통구(113)의 내부면과 밸브샤프트(120)의 외부면과의 접촉을 최소화 시킬 수 있고, 밸브샤프트(120)의 상하 구동 응답 성능을 현저히 향상시킬 수 있으나, 밸브샤프트(120)의 강도저하 및 밀폐 성능 저하의 문제점이 발생될 수 있어 바람직하지 않다.
또한, 밸브샤프트(120)의 외주면에 형성된 경사면의 경사 각도를 5도 미만으로 형성시킬 경우, 밸브 차단시 부싱(110)에 형성된 관통구(113)의 내부면과 밸브샤프트(120)의 외부면과의 접촉이 그대로 유지되어, 마찰력이 발생될 수 있어 밸브샤프트(120)의 상하 구동 응답 성능을 향상시킬 수 없으므로, 이 또한 바람직하지 않다.
따라서, 부싱에 형성된 관통구의 내부면과 접촉되는 밸브샤프트의 외부면을 부싱에 형성된 관통구의 내경과 동일하게 가공함으로써, 부싱과 밸브샤프트 사이의 간극을 극히 최소화 할 수 있으며, 결과적으로 밸브샤프트의 상하 이동에 있어서 기밀 효과를 향상시킬 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 부싱(110)에 형성된 관통구(113)는 상방으로 내경이 점차 감소하는 구조일 수 있다. 즉, 부싱(110)에 형성된 관통구(113)의 내부면에는 소정 각도(a2)로 경사면이 형성될 수 있다. 이 경우, 밸브 차단시 밸브샤프트(120)의 외주면은 부싱(110)에 형성된 관통구(113)의 내부면의 상단부에서 선접촉(c2)할 수 있다.
이때, 밸브샤프트(120)의 외주면에 그루브(122)를 형성시켜 가스 리크 방지 효과를 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 밸브샤프트(120)의 하방 구동시 배기 가스가 밸브샤프트(120)의 외주면을 따라 상방으로 이동하여 그루브(122)를 지나며, 와류를 형성시킬 수 있다. 이때, 형성된 와류에 의해 배기 가스가 상방으로 진행하는 것을 저지할 수 있고, 결과적으로 가스 리크 방지 효과를 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 이지알 밸브에 따르면, 부싱에 형성된 관통구 형성 방향을 따라 상하로 이동하여 배기가스의 입구 통로 및 출구 통로를 개폐시키고, 외주면에는 상방으로 외경이 감소되도록 경사면이 형성된 밸브샤프트를 구비함으로써, 밸브샤프트와 부싱의 간섭을 최소화하여 밸브샤프트의 구동에 있어 마찰력을 최소화 할 수 있으며, 결과적으로 밸브샤프트 구동 응답성능을 현저히 향상시킬 수 있다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
즉, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
10: 베이스
11: 관통구
20: 부싱
30: 밸브샤프트
40: 밸브
110: 부싱
111: 본체부
112: 연장부
113: 관통구
120: 밸브샤프트
121: 밸브
122: 그루브

Claims (6)

  1. 밸브샤프트(120)가 상하로 이동함으로써 밸브샤프트(120)에 설치되어 있는 밸브(121)가 상하로 이동하여 배기가스의 입구 통로 및 출구 통로를 개폐시키는 이지알 밸브에 있어서,
    밸브샤프트(120)의 상하 왕복 방향과 대응되는 방향으로 관통구가 형성된 베이스;
    상기 관통구에 장착되고, 밸브샤프트(120)의 외주면을 감싸도록 밸브샤프트(120)의 외경과 대응되는 구조의 관통구(113)가 형성된 부싱(110); 및
    상기 부싱(110)에 형성된 관통구(113) 형성 방향을 따라 상하로 이동하여 배기가스의 입구 통로 및 출구 통로를 개폐시키고, 외주면에는 상방으로 외경이 감소되도록 경사면이 형성된 밸브샤프트(120);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이지알 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 부싱(110)은:
    원통형 구조로 형성되고, 밸브샤프트(120)의 외주면을 감싸는 구조의 관통구(113)가 중앙부에 형성되어 있는 본체부(111); 및
    상기 본체부(111)의 측면으로부터 측방으로 소정길이만큼 일체형으로 연장되어 베이스의 표면과 접촉하는 연장부(112);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이지알 밸브.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 부싱(110)에 형성된 관통구(113)는 상방으로 내경이 점차 감소하는 구조인 것을 특징으로 하는 이지알 밸브.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브샤프트(120)의 외주면에 형성된 경사면의 경사 각도는 5 내지 10도 인 것을 특징으로 하는 이지알 밸브.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브샤프트(120)의 외주면은, 밸브 차단시 부싱(110)에 형성된 관통구(113)의 내부면과 선접촉하는 것을 특징으로 하는 이지알 밸브.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브샤프트(120)의 외주면에는 그루브(122)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이지알 밸브.
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KR20190077853A (ko) 2017-12-26 2019-07-04 이래에이엠에스 주식회사 미로형태의 배출구를 포함하는 egr 밸브
KR20190077854A (ko) 2017-12-26 2019-07-04 이래에이엠에스 주식회사 그루브가 형성된 밸브샤프트를 포함하는 이지알 밸브

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