KR20180096925A

KR20180096925A - Egr 밸브

Info

Publication number: KR20180096925A
Application number: KR1020170023326A
Authority: KR
Inventors: 박준영; 서형준; 김동우
Original assignee: 삼보모터스주식회사
Priority date: 2017-02-22
Filing date: 2017-02-22
Publication date: 2018-08-30
Also published as: CN206845348U

Abstract

본 발명은 밸브에 관한 것으로서, 차량의 배기가스 재순환 장치에 특히 적합하게 적용될 수 있는 전자식 EGR(exhaust gas recirculation) 밸브에 관한 것으로, 기어베이스가 종래의 플라스틱 구조가 아닌 금속소재로 되어 잇고 기어치는 인서트 사출을 통해 형성됨 으로써 내구성이 취약한 문제를 해결하는 효과가 있다.

Description

EGR 밸브{EGR Valve}

본 발명은 밸브에 관한 것으로서, 차량의 배기가스 재순환 장치에 특히 적합하게 적용될 수 있는 EGR(exhaust gas recirculation) 밸브에 관한 것이다.

EGR은 배기가스 배출 규제 물질 중 하나인 NOx를 저감하기 위해서 일반적으로 사용되고 있는 수단의 하나로서, 종래의 일반적인 기계식 EGR 밸브는 흡기관과 배기관의 차압(부압)을 이용하여 기계식 EGR 밸브의 하단부에 장착되어 있는 밸브를 들어올려 배기가스를 연소실로 재순환하였다.

그러나 최근에 사용되는 EGR 밸브는 모터를 통해 전자식으로 제어하는데 이 경우 밸브를 개방하는 기어장치와 회전축이 플라스틱 소재로 되어 있어 내구성이 저하되는 등의 문제가 발생되어 이를 해결하기 위한 EGR 밸브기술이 필요한 실정이다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

본 발명은 내구성이 우수한 새로운 구조의 EGR 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 EGR 밸브는 모터, 모터기어, 밸브기어, 회전샤프트, EGR 밸브체 어셈블리를 포함한다.

모터는 전원이 공급됨에 따라 회전 제어되어 구동력을 발생시킨다.

모터기어는 모터의 회전축에 결합되고, 모터의 회전에 따라 함께 회전된다.

밸브기어는 회전 중심에 압입홀이 형성된 금속제 기어베이스와 모터의 회전동력을 전달받도록 모터기어와 연결되는 기어부를 포함한다.

기어부는 기어베이스의 회전 중심으로부터 반경방향으로 이격된 위치에서 기어베이스에 인서트 사출로 일체 형성될 수 있다.

기어베이스는 기어부와의 결합력을 강화시키도록 기어부가 사출 형성되는 부위에 다수의 사출관통홀이 형성될 수 있다.

또한, 다른 실시예에서 기어부는 샤프트관통홀이 형성되고, 샤프트관통홀 둘레에 복수의 금속제 체결수단이 인서트 사출로 일체 형성되며, 기어베이스는 체결수단과 나사 결합될 수 있다.

기어베이스에는 회전중심으로부터 반경방향으로 설정 거리 이격된 위치에 복수의 제1스토퍼가 형성될 수 있다.

또한, 기어베이스는 압입홀을 포함하고, 기어베이스의 압입홀은 설정된 높이를 가지도록 돌출 형성된다.

기어베이스는 마그넷 고정홈이 형성되고, 마그넷 고정홈에 자석과 인서트 사출을 통해 일체로 구성되는 마그넷 고정부가 설치될 수 있다. 홀센서가 마그넷 고정부 위에 설치될 수 있으며, 홀센서 및 마그넷 고정부를 통해 기어베이스의 회전 각도를 센싱할 수 있다.

기어베이스는 회전중심으로부터 반경방향으로 이격된 위치에 캠프로파일이 형성될 수 있다.

그리고, 기어베이스는 캠프로파일을 통해 회전 동력을 전달받아 개폐 작동하는 쓰로틀 밸브 어셈블리를 추가로 포함하여 EGR 가스와 신기의 양을 통합 제어할 수 있다.

회전샤프트는 기어베이스의 압입홀에 압입되어 고정되고, 중간부의 외주 둘레면이 회전 지지된다.

회전샤프트의 끝단면은 압입홀 둘레 내측에서 기어베이스의 상면보다 낮게 위치되어 압입홀 둘레면에 용접될 수 있다. 즉, 회전샤프트의 상면이 압입홀 둘레면에 용접될 수 있다. 회전샤프트가 기어베이스 상면보다 더 높게 돌출되지 않으므로 마그넷 고정부의 결합에 간섭을 주지 않는다. 또한, 회전샤프트의 상면이 압입홀 둘레면에 용접되어 결합력이 더욱 강화될 수 있다.

회전샤프트는 압입 고정을 강화하도록 둘레면에 세레이션이 형성될 수 있다.

회전샤프트의 중간부 둘레를 회전 지지하기 위해 베어링이 추가로 포함될 수 있다. 베어링은 동으로 만들어진 튜브 형태일 수 있으며, 회전샤프트가 동튜브에 삽입되어 그 외주면이 통튜브의 내주면에 미끄럼 운동을 하면서 지지되는 구조일 수 있다.

회전샤프트는 중간부 둘레보다 직경이 더 크게 형성되어 기어베이스의 압입홀에 압입되며, 하단의 직경 단차부에서 베어링에 의해 상하 방향으로 지지되는 압입부를 포함한다. 압입부의 외주면에 전술한 바와 같은 세레이션이 형성될 수 있다.

EGR 밸브체 어셈블리는 회전샤프트의 회전력을 전달받아 개폐 작동한다.

EGR 밸브체 어셈블리는, EGR 가스의 통로를 개폐하기 위한 포핏밸브, 포핏밸브와 연결된 스템, 회전운동을 상하운동으로 전환시켜 스템에 전달하는 운동변환구조를 포함할 수 있다.

운동변환구조는, 스템에 대해 반경방향으로 돌출되도록 연결된 캠샤프트, 캠샤프트가 회전됨에 따라 상하 방향으로 움직임을 가이드하는 원통캠, 회전샤프트에 의해 회전되어 캠샤프트를 회전시키는 캠샤프트 홀더를 포함할 수 있다.

또한, EGR밸브는 각각의 제1스토퍼와 상호 작용하는 복수의 제2스토퍼를 가지는 미들플레이트를 추가로 포함할 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 EGR 밸브에 따르면, 기어베이스가 종래의 플라스틱 구조가 아닌 금속소재로 만들어지고, 기어는 인서트 사출을 통해 형성됨 으로써 내구성이 취약한 문제를 해결하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 EGR 밸브를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 EGR 밸브에서 하우징을 제거한 모습을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 EGR 밸브의 기어베이스의 형상과 결합관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 EGR 밸브의 밸브체 어셈블리의 구조를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 EGR 밸브의 기어베이스와 회전샤프트의 결합관계를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예인 EGR 통합제어 밸브에 적용된 기어베이스의 실시 예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예인 EGR 통합제어 밸브에 적용된 기어베이스의 실시 예를 도시한 도면이다.

이하에서는 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 EGR 밸브에 대하여 살펴본다.

본 발명에 따른 EGR 밸브는 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 하우징(100), 하우징커버(미도시), 모터기어(170), 밸브기어(180, 190), 회전샤프트(195), EGR 밸브체 어셈블리를 포함한다.

하우징(100)은 모터실(110)과 모터실(110)과 길이방향으로 평행하게 형성되며, 모터실(110)의 외주면에 형성된 동력변환실(120)과 엔진으로 배기가스가 유입되도록 동력변환실(120)의 일측에 형성된 밸브실과 모터실(110) 및 상기 동력변환실(120) 외측에 형성되는 기어실(130)을 포함한다.

하우징커버(미도시)는 기어실(130)을 덮으며, 후술할 모터(160)의 전극과 연결되어 전력을 공급하는 금속선과 커넥터삽입부를 포함한다.

모터(160)는 전원이 공급됨에 따라 회전 제어되어 구동력을 발생시킨다.

모터기어(170)는 모터(160)의 회전축에 결합되고, 모터(160)의 회전에 따라 함께 회전된다.

밸브기어(180, 190)는 회전 중심에 압입홀(250)이 형성된 금속제 기어베이스(190)와 모터(160)의 회전동력을 전달받도록 모터기어(170)와 연결되는 기어부(180)를 포함한다.

기어베이스(190)에는 도 3을 참조하면 회전중심으로부터 반경방향으로 이격된 위치에 복수의 제1스토퍼(240)가 형성될 수 있다.

기어부(180)는 기어베이스(190)의 회전 중심으로부터 반경방향으로 이격된 위치에서 기어베이스(190)에 인서트 사출을 통해 일체로 형성될 수 있다.

기어베이스(190)는 도 3에 도시된 바와 같이 기어부(180)와의 결합력을 강화시키도록 기어부(180)가 사출 형성되는 부위에 다수의 사출관통홀(210)이 형성될 수 있다.

기어부(180)는 모터기어(170)에 의해 회전동력이 전달될 수 있고, 도 2에 도시된 바와 같이 기어부(180)와 모터기어(170) 사이에 감속기어(200)를 설치하여 회전동력을 감속하여 모터(160)의 힘을 증가시킬 수 있다. 본 실시 예에서 감속기어(200)는 컴파운드기어이다.

또 다른 실시 예에 따라 밸브기어(180, 190)는 도 7에 도시된 바와 같이 샤프트관통홀(191)이 형성되고, 샤프트관통홀(191) 둘레에 복수의 금속제 체결수단(220)으로서 볼트 또는 나사가 인서트 사출로 일체 형성되며, 기어베이스(190)는 너트를 통해 체결수단(220)과 결합될 수 있다. 샤프트관통홀(191)에는 회전샤프트(195)가 관통되며 회전샤프트(195)의 일측은 기어베이스(190)에 결합된다. 회전샤프트(195)와 기어베이스(190)의 결합은 전술한 실시예의 경우와 동일하다. 또한, 회전샤프트(195)의 회전각도를 감지하기 위해 마그넷(280)이 설치된다.

또 다른 실시예의 기어베이스(190)는 도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같이 회전중심으로부터 반경방향으로 이격된 위치에 캠프로파일(290)이 형성될 수 있다.

본 실시예에서는 캠프로파일(290)과 연결되어 개폐 작동하는 쓰로틀 밸브 어셈블리가 포함되어 EGR 가스와 신기의 양이 하나의 모터에 의해 통합적으로 제어된다.

스로틀 밸브 어셈블리(380, 390, 400)는 플랩(380), 플랩샤프트(390), 연결링크(400)를 포함하며, 캠프로파일(290)을 따라 연결링크(400)의 롤러가 회전하면서 이동하며 연결링크(400)이 회전하게 되고, 이에 따라 샤프트(390) 및 플랩(380)이 회전된다.

기어베이스(190)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 압입홀(250)을 포함하고, 압입홀(250)은 설정된 높이를 가지도록 돌출(A) 형성된다. 압입홀(250)은 회전샤프트(195)에 결합된 기어베이스(190)가 흔들리지 않도록 후술할 회전샤프트(195)의 압입부(196)를 고정하는 역할을 수행하며, 내주면에 세레이션이 형성될 수 있다.

회전샤프트(195)는 기어베이스(190)의 압입홀(250)에 압입되어 고정되고, 중간부의 외주 둘레면이 회전 지지된다.

회전샤프트(195)의 끝단면(a)은 도 5을 참조하면 압입홀(250) 둘레 내측에서 기어베이스(190)의 상면(b)보다 낮게 위치되어 압입홀(250) 둘레면에 용접될 수 있다.

회전샤프트(195)는 압입 고정을 강화하도록 둘레면 또는 압입부(196)에 세레이션이 형성될 수 있다.

상기에 언급한대로 압입홀(250)의 내주면 또는 회전샤프트(195)의 둘레면에 세레이션이 형성되어 결합력이 강화되는 효과가 발생된다.

회전샤프트(195)는 회전샤프트(195)의 중간부 둘레를 회전 지지하는 베어링(300)을 추가로 포함할 수 있다. 본 실시예에서 베어링(300)은 동으로 만들어진 튜브이며, 회전샤프트(195)의 외주면이 동튜브(300) 내주면에서 미끄럼 운동을 하면 지지된다.

회전샤프트(195)는 도 5에 도시된 바와 같이 중간부 둘레보다 직경이 더 크게 형성되어 기어베이스(190)의 압입홀(250)에 압입되어 고정되며, 하단의 직경 단차부(197)에서 베어링(300)에 의해 상하 방향으로 지지되는 압입부(196)를 포함한다. 압입부(196)는 직경이 중간부 또는 하부보다 크게 형성함으로써 단차부(197)가 형성되고, 이를 통해 회전샤프트(195)가 하방으로 빠지는 것을 방지하는 효과가 있다.

기어베이스(190)는 도 3에 도시된 바와 같이 마그넷 고정홈(260)이 형성되고, 마그넷 고정홈(260)에 자석과 인서트 사출을 통해 일체로 구성되는 마그넷 고정부(270)가 설치될 수 있다. 마그넷 고정부(270)는 중앙에 마그넷(280)이 인서트 사출로 구성되며, 마그넷 고정부(270)의 하부에 후크(275)가 형성되어 기어베이스(190)와 결합될 수 있다.

도 2, 도 3 및 도 4를 참조하면, EGR 밸브체 어셈블리는 회전샤프트(195)의 회전력을 전달받아 개폐 작동한다.

EGR 밸브체 어셈블리는, 포핏밸브(310), 포핏밸브(310)와 연결된 스템(320), 스템(320)에 대해 반경방향으로 돌출되도록 연결된 캠샤프트(330), 캠샤프트(330)가 회전됨에 따라 상하 방향으로 움직임을 가이드하는 원통캠(340), 회전샤프트(195)에 의해 회전되어 캠샤프트(330)를 회전시키는 캠샤프트 홀더(350)를 포함한다.

기어베이스(190)가 회전됨에 따라 회전샤프트(195)가 회전되고, 회전샤프트(195) 하단에 압입 고정된 캠샤프트홀더(350)가 함께 회전되며, 캠샤프트홀더(350)에 의해 캠샤프트홀더(350)에 상하방향으로 이동 가능하게 끼워진 캠샤프트(330)가 회전된다. 캠샤프트(330)는 스템(320)과 함께 회전하고 상하방향으로 이동할 수 있도록 연결되어 있다. 또한, 캠샤프트(330)는 원통캠(340)에 형성된 가이드부(캠프로파일)에 삽입되어 있으며, 회전됨에 따라 가이드부를 따라 회전하면서 상하방향으로 이동된다. 이와 같이 캠샤프트(330)가 가이드되어 회전운동이 왕복운동으로 변환되어 포핏밸브(310)가 상하로 움직이면서 EGR가스의 양이 제어된다.

EGR밸브는 도 3에 도시된 바와 같이 각각의 제1스토퍼(240)와 상호 작용하는 복수의 제2스토퍼(370)를 가지는 미들 플레이트(360)를 추가로 포함할 수 있다.

미들 플레이트(360)는 베어링(300)을 수용하는 베어링홈이 상향 돌출 형성되어 있으며, 기어들을 지지하는 역할을 한다. 미들 플레이트(360)의 제2스토퍼(370)는 기어베이스(190)가 설정각도 이상으로 회전되는 것을 방지하는 역할을 한다.

기어베이스(190)와 미들 플레이트(360) 사이에는 스프링이 설치되어 모터에 전력이 인가되지 않았을 때 포핏밸브(310)가 담힘 상태를 유지하도록 복원력을 발휘한다. 스프링(230)은 본 실시 예에서 토션스프링이 사용될 수 있다.

본 발명은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100: 하우징
110: 모터실
120: 동력변환실
130: 기어실
140: 하우징커버
150: 커넥터삽입부
160: 모터
170: 모터기어
180: 기어부
190: 기어베이스
191: 샤프트관통홀
195: 회전샤프트
196: 압입부
197: 단차부
200: 감속기어
210: 사출관통홀
220: 체결수단
230: 스프링
240: 제1스토퍼
250: 압입홀
260: 마그넷 고정홈
270: 마그넷 고정부
275: 후크
280: 마그넷
290: 캠프로파일
300: 베어링
310: 포핏밸브
320: 스템
330: 캠샤프트
340: 원통캠
350: 캠샤프트 홀더
360: 미들 플레이트
370: 제2스토퍼
380: 플랩
390: 플랩샤프트
400: 연결링크

Claims

전원이 공급됨에 따라 회전 제어되는 모터;
상기 모터의 회전에 따라 함께 회전되는 모터기어;
회전 중심에 압입홀이 형성된 금속제 기어베이스와 상기 모터의 회전동력을 전달받도록 상기 모터기어와 연결되는 기어부를 포함하는 밸브기어;
상기 기어베이스의 압입홀에 압입되어 고정되고, 중간부의 외주 둘레면이 회전 지지되는 회전샤프트; 및
상기 회전샤프트의 회전력을 전달받아 개폐 작동하는 EGR 밸브체 어셈블리
를 포함하는 EGR 밸브.
제1항에 있어서,
상기 기어부는 상기 기어베이스의 회전 중심으로부터 반경방향으로 이격된 위치에서 상기 기어베이스에 인서트 사출로 일체 형성된 것을 특징으로 하는 EGR 밸브.
제1항에 있어서,
상기 기어베이스는 상기 기어부와의 결합력을 강화시키도록 상기 기어부가 사출 형성되는 부위에 다수의 사출관통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 EGR 밸브.
제1항에 있어서,
상기 기어베이스는 상기 회전중심으로부터 반경방향으로 이격된 위치에 캠프로파일이 형성되고,
상기 캠프로파일을 통해 회전 동력을 전달받아 개폐 작동하는 쓰로틀 밸브 어셈블리를 추가로 포함하여 EGR 가스와 신기의 양을 통합 제어하는 것을 특징으로 하는 EGR 밸브.
제1항에 있어서,
상기 기어부는 샤프트관통홀이 형성되고, 상기 샤프트관통홀 둘레에 복수의 금속제 체결수단이 인서트 사출로 일체 형성되며, 상기 기어베이스는 상기 체결수단과 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 EGR 밸브.
제1항에 있어서,
상기 기어베이스의 상기 압입홀은 설정된 높이를 가지도록 돌출 형성되고,
상기 회전샤프트의 끝단면은 상기 압입홀 둘레 내측에서 상기 기어베이스의 상면보다 낮게 위치되어 상기 압입홀 둘레면에 용접된 것을 특징으로 하는 EGR 밸브.
제1항에 있어서,
상기 회전샤프트는 상기 압입 고정을 강화하도록 둘레면에 세레이션이 형성된 것을 특징으로 하는 EGR 밸브.
제1항에 있어서,
상기 회전샤프트의 상기 중간부 둘레를 회전 지지하는 베어링을 추가로 포함하고,
상기 회전샤프트는 상기 중간부 둘레보다 직경이 더 크게 형성되어 상기 기어베이스의 압입홀에 압입되며, 하단의 직경 단차부에서 상기 베어링에 의해 상하 방향으로 지지되는 압입부를 포함하는 것을
특징으로 하는 EGR 밸브.
제1항에 있어서,
상기 EGR 밸브체 어셈블리는, 포핏밸브, 상기 포핏밸브와 연결된 스템, 상기 스템에 대해 반경방향으로 돌출되도록 연결된 캠샤프트, 상기 캠샤프트가 회전됨에 따라 상하 방향으로 움직임을 가이드하는 원통캠, 상기 회전샤프트에 의해 회전되어 상기 캠샤프트를 회전시키는 캠샤프트 홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 EGR 밸브.
제1항에 있어서,
상기 기어베이스는 마그넷 고정홈이 형성되고, 상기 마그넷 고정홈에 자석과 인서트 사출을 통해 일체로 구성되는 마그넷 고정부가 설치되는 것을 특징으로 하는 EGR 밸브.
제1항에 있어서,
상기 기어베이스에는 상기 회전중심으로부터 반경방향으로 설정 거리 이격된 위치에 복수의 제1스토퍼가 형성되고,
상기 각각의 제1스토퍼와 상호 작용하는 복수의 제2스토퍼를 가지는 미들플레이트를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 EGR 밸브.