KR20190043004A

KR20190043004A - Egr밸브

Info

Publication number: KR20190043004A
Application number: KR1020170134762A
Authority: KR
Inventors: 김종구
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2017-10-17
Filing date: 2017-10-17
Publication date: 2019-04-25
Also published as: US10443547B2; US20190113009A1; DE102017221356A1; DE102017221356B4

Abstract

본 발명에 의한 EGR밸브는, 유로를 가진 밸브하우징; 상기 밸브하우징의 유로를 개폐하고, 샤프트 및 상기 샤프트를 수용하는 허브를 가진 플랩; 상기 플랩을 회전시키기 위한 토크를 발생하는 엑츄에이터; 상기 엑츄에이터의 토크를 상기 플랩 측으로 전달하는 토크전달기구;를 포함하고, 상기 토크전달기구는 상기 엑츄에이터의 출력축에 연결된 제1레버와, 상기 플랩에 연결된 제2레버와, 상기 제1레버 및 상기 제2레버 사이에 연결된 중간링크를 포함하고, 상기 중간링크는 상기 제1레버 및 상기 제2레버에 대해 상대적으로 경사지게 배치되며, 상기 허브의 양측에는 제1부싱 및 제2부싱이 대칭적으로 형성되고, 상기 밸브하우징의 내면에는 상기 제1부싱과 접촉가능한 제3부싱 및 상기 제2부싱과 접촉가능한 제4부싱이 형성될 수 있다.

Description

EGR밸브{EXHAUST GAS RECIRCUATION VALVE}

본 발명은 EGR밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 안정적인 개폐성능을 구현함과 더불어, 플랩과 하우징 사이에서 발생하는 마모를 효과적으로 방지할 수 있는 EGR밸브에 관한 것이다.

내연기관의 연소 시에 내연기관의 연소열을 낮춤으로써 질소산화물, 하이드로카본 등을 억제하고, 공기와 연료의 혼합비를 줄여 연비를 향상시키기 위한 다양한 기술이 연구개발되고 있다.

연소열 및 질소산화물 등을 저감하고, 연비를 향상시키기 위한 대표적인 기술로는 EGR 시스템(Exhaust Gas Recirculation system) 등이 연구개발되고 있다.

EGR시스템은 엔진의 배기계에서 흡기계 측으로 EGR가스를 순환시키기 위한 EGR도관과, EGR가스의 온도를 냉각시키는 EGR 쿨러와, EGR가스의 유량을 조절하기 위한 EGR밸브 등을 포함한다.

한편, EGR밸브는 유로를 가진 하우징과, 하우징의 유로를 개폐하도록 회전가능하게 설치된 플랩과, 플랩을 회전시키는 구동유닛을 포함한다. 구동유닛은 구동모터 등과 같은 엑츄에이터와, 엑츄에이터의 동력을 플랩 측으로 전달하는 전달기구 등을 가질 수 있다.

이러한 EGR밸브는 플랩의 개폐작동을 위한 구조적 안전성이 확보되어야 할 뿐만 아니라 EGR밸브를 통과하는 EGR가스의 고온으로부터 엑츄에이터를 보호하는 구조가 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 안출한 것으로, 플랩 측으로 엑츄에이터의 동력을 원활하게 전달하기 위한 구조적 안전성을 확보할 수 있고, 이를 통해 EGR밸브의 개폐성능을 구현할 수 있으며, 플랩의 외면과 밸브하우징의 내면 사이에서 발생하는 마모를 방지할 수 있는 EGR밸브를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 EGR밸브는,

유로를 가진 밸브하우징;

상기 밸브하우징의 유로를 개폐하고, 샤프트 및 상기 샤프트를 수용하는 허브를 가진 플랩;

상기 플랩을 회전시키기 위한 토크를 발생하는 엑츄에이터;

상기 엑츄에이터의 토크를 상기 플랩 측으로 전달하는 토크전달기구;를 포함하고,

상기 토크전달기구는 상기 엑츄에이터의 출력축에 연결된 제1레버와, 상기 플랩에 연결된 제2레버와, 상기 제1레버 및 상기 제2레버 사이에 연결된 중간링크를 포함하고,

상기 중간링크는 상기 제1레버 및 상기 제2레버에 대해 상대적으로 경사지게 배치되며, 상기 허브의 양측에는 제1부싱 및 제2부싱이 대칭적으로 형성되고, 상기 밸브하우징의 내면에는 상기 제1부싱과 접촉가능한 제3부싱 및 상기 제2부싱과 접촉가능한 제4부싱이 형성될 수 있다.

상기 제1레버는 제1축선을 따라 연장되고, 상기 제1레버의 일단은 상기 엑츄에이터의 출력축에 피벗가능하게 연결되며, 상기 제1레버의 타단은 제1피벗핀에 의해 상기 중간링크의 일단에 피벗가능하게 연결될 수 있다.

상기 제2레버는 제2축선을 따라 연장되고, 상기 제2레버의 일단은 상기 샤프트의 일단에 연결되며, 상기 제2레버의 타단은 제2피벗핀에 의해 중간링크의 타단에 피벗가능하게 연결될 수 있다.

상기 중간링크는 제3축선을 따라 연장되고, 상기 중간링크의 일단이 제1피벗핀을 통해 상기 제1레버의 타단에 피벗가능하에 연결되며, 상기 중간링크의 타단이 제2피벗핀을 통해 상기 제2레버의 타단에 연결될 수 있다.

상기 중간링크의 일단에는 상기 제1피벗핀이 관통하는 제1관통공이 형성되고, 상기 중간링크의 타단에는 상기 제2피벗핀이 관통하는 제2관통공이 형성될 수 있다.

상기 제1관통공의 축선은 상기 중간링크의 제3축선과 일정 각도로 교차하고, 상기 제2관통공의 축선은 상기 중간링크의 제3축선과 일정 각도로 교차할 수 있다.

상기 플랩이 폐쇄위치에 위치한 상태에서 상기 중간링크의 일단이 상기 제2레버에 근접하고, 상기 중간링크의 타단이 상기 제1레버에 근접하도록 배치됨으로써 상기 중간링크의 제3축선이 일정한 경사각을 가진 경사 위치에 위치할 수 있다.

상기 제2레버의 일단에는 캡부가 형성되고, 상기 샤프트의 일단이 상기 캡부에 피벗가능하게 연결되며, 상기 제2레버의 캡부와 상기 밸브하우징의 보스는 서로 마주보게 배치될 수 있다.

상기 제2레버의 캡부와 상기 밸브하우징의 보스 사이에는 스프링이 개재될 수 있다.

상기 캡부는 제1수용홈을 가지고, 상기 보스는 제2수용홈을 가지며, 상기 스프링은 상기 캡부의 제1수용홈 및 상기 보스의 제2수용홈에 수용될 수 있다.

본 발명에 의하면, 플랩 측으로 엑츄에이터의 동력을 원활하게 전달하기 위한 구조적 안전성을 확보할 수 있고, 이를 통해 EGR밸브의 개폐성능을 구현할 수 있으며, 플랩의 외면과 밸브하우징의 내면 사이에서 발생하는 마모를 방지할 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 의하면, 플랩이 폐쇄위치에 위치할 때 중간링크의 축선이 수직선을 기준으로 일정한 경사각으로 경사진 경사 위치에 위치할 수 있고, 플랩이 폐쇄위치에서 개방위치로 이동할 때 중간링크가 경사 위치에서 수직위치로 이동함으로써 제2레버에 인접한 제1부싱과 제3부싱이 서로 이격될 수 있으므로 제1부싱과 제3부싱이 마모됨이 방지될 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 EGR밸브를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 화살표 A 부분을 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 C-C선을 따라 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 EGR밸브의 토크전달기구를 도시한 분해사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 EGR밸브의 중간링크를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 EGR밸브의 중간링크를 도시한 정면도이다.
도 7은 중간링크가 경사진 구조 및 중간링크가 경사지지 않은 구조에서 각 EGR밸브의 플랩의 샤프트에 인가되는 변형률을 비교한 그래프이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 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 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 EGR밸브(100)는 유로(11)를 가진 밸브하우징(10)과, 밸브하우징(10)의 유로(11)를 개폐하도록 회전가능하게 설치된 플랩(20)과, 플랩(20)을 회전시키기 위한 토크를 발생하는 엑츄에이터(30)와, 엑츄에이터(30)의 토크를 플랩(20) 측으로 전달하는 토크전달기구(40, torque transmitting mechanism)를 포함할 수 있다.

밸브하우징(10)은 그 내부에 EGR가스가 통과하는 유로(11)가 형성되고, 밸브하우징(10)은 EGR도관과 연결될 수 있다. 알려진 바와 같이, EGR도관은 배기파이프와 흡기파이프 사이에 연결될 수 있다.

플랩(20)은 밸브하우징(10)의 내부에 회전가능하게 장착될 수 있고, 이에 플랩(20)이 밸브하우징(10)의 유로(11)를 개방하는 개방위치 및 밸브하우징(10)의 유로(11)를 폐쇄하는 폐쇄위치 사이로 이동함으로써 밸브하우징(10)의 유로(11)를 개폐할 수 있다.

플랩(20)는 허브(22)를 가지며, 허브(22)는 샤프트(21)를 수용할 수 있다. 샤프트(21)가 허브(22)에 결합됨으로써 샤프트(21)는 플랩(20)에 결합될 수 있으며, 샤프트(21)는 밸브하우징(10)에 회전가능하게 장착될 수 있다.

밸브하우징(10)의 외면에는 보스(15, boss)가 돌출할 수 있고, 보스(15)에는 플랩(20)의 샤프트(21)의 일단이 관통하여 돌출할 수 있으며, 샤프트(21)의 일단에는 토크전달기구(40)가 연결될 수 있다.

플랩(20)의 허브(22)의 양측에는 제1부싱(23) 및 제2부싱(24)이 대칭적으로 마련되고, 허브(22)를 관통하는 샤프트(21)는 제1부싱(23)과 제2부싱(24) 사이를 연결하는 가상축선을 따라 연장될 수 있다. 제1부싱(23)은 밸브하우징(10)의 보스(15)에 인접하게 배치될 수 있고, 제2부싱(24)은 보스(15)의 반대측에 배치될 수 있다.

밸브하우징(10)의 내면에는 제3부싱(25) 및 제4부싱(26)이 대칭적으로 마련될 수 있다. 제3부싱(25)은 밸브하우징(10)의 보스(15)에 인접하게 배치될 수 있고, 제4부싱(26)은 보스(15)의 반대측에 배치될 수 있다. 제1부싱(23)과 제3부싱(25)이 서로 접촉가능하고, 제2부싱(24)과 제4부싱(26)이 서로 접촉가능하게 구성됨에 따라 샤프트(21)는 밸브하우징(10)에 회전가능하게 지지될 수 있다.

엑츄에이터(30)는 전기모터 또는 유압모터 등과 같이 플랩(20)을 회전시키기 위한 토크를 발생시키도록 구성될 수 있다.

엑츄에이터(30)는 회전가능한 출력축(31)을 가지고, 엑츄에이터(30)의 출력축(31)에는 토크전달기구(40)가 연결되며, 토크전달기구(40)에 의해 엑츄에이터(30)의 토크가 플랩(20) 측으로 원활하게 전달될 수 있다.

토크전달기구(40)는 엑츄에이터(30)의 출력축(31)에 연결된 제1레버(41)와, 플랩(20)의 샤프트(21)에 연결된 제2레버(42)와, 제1레버(41) 및 제2레버(42) 사이에 연결된 중간링크(43)를 포함할 수 있다.

제1레버(41)는 제1축선(X1)을 따라 연장될 수 있고, 제1레버(41)의 일단(41a)은 엑츄에이터(30)의 출력축(31)에 피벗가능하게 연결될 수 있으며, 제1레버(41)의 타단(41b)은 제1피벗핀(51)에 의해 중간링크(43)의 일단(43a)에 피벗가능하게 연결될 수 있다.

제2레버(42)는 밸브하우징(10)의 보스(15)에 인접하고, 이에 제1부싱(23) 및 제3부싱(25)는 제2레버(42)와 인접할 수 있다.

제2레버(42)는 제2축선(X2)을 따라 연장될 수 있으며, 제2레버(42)의 일단(42a)은 플랩(20)의 샤프트(21)의 일단에 연결될 수 있고, 제2레버(42)의 타단(42b)은 제2피벗핀(52)에 의해 중간링크(43)의 타단(43b)에 피벗가능하게 연결될 수 있다.

중간링크(43)는 제3축선(X3)을 따라 연장될 수 있고, 중간링크(43)의 일단(43a)이 제1피벗핀(51)을 통해 제1레버(41)의 타단(41b)에 피벗가능하에 연결될 수 있으며, 중간링크(43)의 타단(43b)이 제2피벗핀(52)을 통해 제2레버(42)의 타단(42b)에 연결될 수 있다.

중간링크(43)의 양단(43a, 43b) 각각에는 제1피벗핀(51)과 제2피벗핀(52)이 개별적으로 설치될 수 있다. 이를 구체적으로 살펴보면, 중간링크(43)의 일단(43a)에는 제1관통공(61)이 형성될 수 있고, 제1관통공(61)에는 제1피벗핀(51)이 관통할 수 있으며, 중간링크(43)의 타단(43b)에는 제2관통공(62)이 형성될 수 있고, 제2관통공(62)에는 제2피벗핀(52)이 관통할 수 있다.

엑츄에이터(30)의 출력축(31)이 회전하면, 제1레버(41), 중간링크(43), 제2레버(42)가 서로에 대해 상대적으로 피벗할 수 있고, 이를 통해 엑츄에이터(30)의 동력이 플랩(20)의 샤프트(21)에 전달됨으로써 플랩(20)은 회전할 수 있다.

예컨대, 엑츄에이터(30)의 출력축(31)이 일방향으로 회전하면, 제1레버(41)는 출력축(31)에 연결된 단부(41a)를 중심으로 피벗하며, 이러한 제1레버(41)의 피벗팅에 의해 생성된 토크(torque)가 중간링크(43)를 통해 제2레버(42)에 전달되고, 이에 제2레버(42)는 중간링크(42)에 연결된 단부(42b)를 중심으로 피벗함으로써 플랩(20)의 샤프트(21)가 회전할 수 있다.

이와 같이, 전달기구(40)는 3절링크(three-bar linkage)를 구성함으로써 엑츄에이터(30)의 동력을 플랩(20) 측으로 안정적으로 전달할 수 있고, 또한 엑츄에이터(30)와 밸브하우징(10)이 전달기구(40)에 의해 서로 이격됨에 따라 엑츄에이터(30)는 밸브하우징(10)의 유로(11)를 통과하는 고온의 배기가스로부터 열적으로 보호될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제2레버(42)의 일단(42a)에는 캡부(45, cap portion)가 형성되고, 제2레버(42)와 인접하는 밸브하우징(10)의 일부에는 보스(15, boss)가 형성되며, 이러한 보스(15)에는 플랩(20)의 샤프트(21)의 일단이 관통하고, 샤프트(21)의 일단은 캡부(45)에 피벗가능하게 연결될 수 있다. 제2레버(42)의 캡부(45)와 밸브하우징(10)의 보스(15)는 서로 마주보게 배치될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제2레버(42)의 캡부(45)와 밸브하우징(10)의 보스(15) 사이에는 스프링(18)이 개재될 수 있고, 스프링(18)의 스프링력에 의해 엑츄에이터(30)의 토크가 전달기구(40)를 통해 플랩(20)의 샤프트(21)로 전달될 때 그 토크 전달의 안정성을 확보함으로써 플랩(20)의 회전이 보다 원활하게 이루어질 수 있다.

일 실시예에 따르면, 캡부(45)는 제1수용홈(45a)을 가질 수 있고, 보스(15)는 제2수용홈(15a)을 가질 수 있다. 스프링(18)은 캡부(45)의 제1수용홈(45a) 및 보스(15)의 제2수용홈(15a) 사이에 수용될 수 있고, 이에 스프링(18)은 캡부(45)를 보스(15)로부터 멀어지는 방향으로 밀어내는 탄성력을 인가할 수 있다. 이를 통해, 스프링(18)에 의해 제2레버(42)의 캡부(45) 및 샤프트(21)가 탄성적으로 지지될 수 있다.

플랩(20)이 폐쇄위치에 위치할 경우에는 플랩(20)의 제1부싱(23)과 밸브하우징(10)의 제3부싱(25)은 서로 접촉한 상태를 유지할 수 있고, 이에 플랩(20)이 밸브하우징(10)의 유로(11)를 폐쇄한 상태에서 EGR가스가 누설됨을 최소화할 수 있다.

플랩(20)이 폐쇄위치에서 개방위치로 이동할 때, 중간링크(43)가 경사지지 않으면 즉, 중간링크(43)가 수평위치(도 2의 점선 48 참조)에 위치하면 제2레버(42)의 토크로 인해 샤프트(21)에 발생하는 외력 및/또는 스프링(18)의 스프링력이 플랩(20)의 제1부싱(23)과 밸브하우징(10)의 제3부싱(25)에 집중적으로 작용할 수 있고, 이로 인해 플랩(20)의 제1부싱(23)과 밸브하우징(10)의 제3부싱(25)이 서로 마찰접촉할 수 있다. 이러한 제1부싱(23)과 제2부싱(25)의 마찰접촉을 통해 제1부싱(23)과 제3부싱(25) 중에서 적어도 하나가 마모될 수 있다. 이러한 마모로 인해 플랩(20)의 작동 신뢰도가 낮아질 뿐만 아니라, 플랩(20)이 밸브하우징(10)의 유로(11)를 폐쇄한 상태에서도 제1부싱(23)과 제3부싱(25)이 서로 벌어져 EGR밸브의 폐쇄 시에도 EGR가스의 일부가 흐를 수도 있으므로 EGR가스의 흐름제어가 원활해지지 않을 수도 있다.

이에 따라, 본 발명은 플랩(20)이 폐쇄위치에서 개방위치로 이동할 때 제1부싱(23)과 제3부싱(25) 사이의 마찰접촉을 방지하도록 중간링크(43)의 제3축선(X3)이 제1레버(41)의 제1축선(X1) 및 제2레버(42)의 제2축선(X2)에 대해 상대적으로 경사질 수 있다.

실시예에 따르면, 플랩(20)이 폐쇄위치에 위치한 상태에서, 도 2에 도시된 바와 같이 중간링크(43)의 제3축선(X3)은 EGR밸브(10)의 정면도 상에서 수직선(VL, Vertical Line)과 일정한 경사각(a)으로 교차하는 경사 위치에 위치할 수 있다. 예컨대, 경사각(a)은 대략 1.2°일 수 있다. 경사각(a)이 1.2°보다 클 경우에는 중간링크(43)와 제2레버(42) 사이의 간격이 협소하여 작동부하가 크게 발생할 수 있고, 경사각(a)이 1.2°보다 작을 경우에는 개선효과가 미흡해질 수 있다.

도 2에 예시된 바와 같이, 플랩(20)이 폐쇄위치에 위치한 상태에서 중간링크(43)의 일단(43a)은 제2레버(42)에 근접함과 더불어 제1레버(41)로부터 이격되고, 중간링크(43)의 타단(43b)은 제1레버(41)에 근접함과 더불어 제2레버(42)에 이격될 수 있다. 이를 통해, 중간링크(43)의 제3축선(X3)은 제1레버(41)의 제1축선(X1) 및 제2레버(42)의 제2축선(X2)에 대해일정한 경사각(a)으로 경사질 수 있다.

플랩(30)이 폐쇄위치에 위치하고 중간링크(43)의 제3축선(X3)이 일정한 경사각(a)으로 경사진 상태에서, 플랩(30)이 개방위치로 이동하도록 엑츄에이터(30)의 출력축(31)이 일방향으로 회전하면, 제1레버(41)가 피벗하고, 이러한 제1레버(41)의 피벗팅에 의해 발생하는 토크에 의해 제1레버(41)의 타단(41b)에 연결된 중간링크(43)의 일단(43a)이 제1레버(41)측으로 당겨짐(도 2의 화살표 P1방향 참조)과 더불어, 중간링크(43)의 타단(43b)이 제2레버(42)를 밸브하우징(10) 측으로 밀어냄(도 2의 화살표 P2 방향 참조)으로써 제2레버(42)의 캡부(45) 및 플랩(20)의 샤프트(21)가 밸브하우징(10)의 보스(15)로부터 멀어지는 방향(즉, 도 3의 화살표 P2방향)으로 이동할 수 있고, 이로 인해 플랩(20)의 제1부싱(23)이 밸브하우징(10)의 제3부싱(25)에서 이격되는 방향(도 2의 화살표 P2 방향 참조)으로 이동할 수 있다. 이에 따라, 중간링크(43)의 제3축선(X3)은 일정각 경사각(a)으로 경사진 경사 위치에서 수직위치(48, 도 2의 2점 쇄선 참조)로 실질적으로(substantially) 근접하도록 이동할 수 있다.

이때, 샤프트(21)가 도 3의 화살표 P2방향으로 이동함에 따라 플랩(20)의 제2부싱(24)과 밸브하우징(10)의 제3부싱(25)이 서로 접촉할 수 있지만, 스프링(18) 및 열팽창 등으로 인해 제2부싱(4) 및 제3부싱(25)이 마찰적으로 접촉하지 않을 수 있다.

이와 같이, 플랩(30)이 폐쇄위치에서 개방위치로 이동함에 따라 중간링크(43)가 경사위치에서 수직위치로 이동할 수 있고, 이를 통해 플랩(20)의 샤프트(21)가 밸브하우징(10)의 보스(15)로부터 멀어지는 방향(도 3의 화살표 P2방향)으로 이동함에 따라 제2레버(42)에 인접한 제1부싱(23)과 제3부싱(25)이 서로 이격될 수 있으므로 제1부싱(23)과 제3부싱(25)이 마모됨이 방지될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 제1관통공(61)의 축선(Y1)과 제2관통공(62)의 축선(Y2)은 서로 평행하고, 제1관통공(61)의 축선(Y1)과 제2관통공(62)의 축선(Y2)은 수평선을 따라 연장될 수 있다. 중간링크(43)의 제3축선(X3)이 수직선(VL)에 대해 일정한 경사각(a)으로 경사짐에 따라 제1관통공(61)의 축선(Y1)과 중간링크(43)의 제3축선(X3)은 90°보다 약간 큰 둔각(a1)으로 교차할 수 있으며, 제2관통공(62)의 축선(Y2)과 중간링크(43)의 제3축선(X3)은 90°보다 약간 큰 둔각(a1)으로 교차할 수 있다.

그리고, 제1관통공(61)의 내경은 제1피벗핀(51)의 외경 보다 크게 형성될 수 있고, 제2관통공(62)의 내경은 제2피벗핀(52)의 외경 보다 크게 형성될 수 있다. 이를 통해 중간링크(43)가 경사위치에서 수직위치로 이동할 때 중간링크(43)의 각 관통공(61, 62) 및 각 피벗핀(51, 52) 사이의 마모를 최소화할 수 있다.

또한, 중간링크(43)는 도 5에 도시된 바와 같이, 그 중간부에 곡면부(43f)가 함몰되게 형성될 수 있다. 이러한 곡면부(43f)에 의해 중간링크(43)의 중량이 감소될 뿐만 아니라 중간링크(43)의 작동성이 개선될 수 있다.

도 7은 중간링크(43)가 경사진 구조 및 중간링크(43)가 경사지지 않은 구조에서 각 EGR밸브의 플랩의 샤프트에 인가되는 변형률을 비교한 그래프이다.

도 7의 A선은 중간링크(43)가 경사지지 않은 구조에서 EGR밸브(100)의 플랩(20)의 샤프트(21)에 스트레인게이지를 장착한 후에 플랩(20)이 폐쇄위치에서 개방위치로 이동할 때 플랩(20)의 샤프트(21)에 인가되는 변형율을 측정한 값이다. 플랩(20)이 폐쇄위치(C 점)에서 개방위치로 이동한 후에 다시 폐쇄위치(D 점)로 이동할 때, 플랩(20)의 샤프트(21)에 인가되는 변형율이 음의 값을 가짐을 알 수 있고, 이로부터 플랩(20)이 폐쇄위치에서 개방위치로 이동할 때 플랩(20)의 샤프트(21)에 압축부하가 인가됨을 알 수 있었다.

도 7의 A선에 나타난 바와 같이, 중간링크(43)가 경사위치에 위치하지 않으면 즉, 중간링크(43)가 수평위치(도 2의 점선 48 참조)에 위치하면 제2레버(42)의 토크로 인해 샤프트(21)에 발생하는 외력 및/또는 스프링(18)의 스프링력이 플랩(20)의 제1부싱(23)과 밸브하우징(10)의 제3부싱(25)에 집중적으로 작용할 수 있고, 이로 인해 플랩(20)의 제1부싱(23)과 밸브하우징(10)의 제3부싱(25)이 서로 마찰접촉할 수 있고, 이러한 마찰접촉에 의해 플랩(20)의 샤프트(21)에 압축부하가 인가됨을 알 수 있었다.

도 7의 B선은 중간링크(43)가 경사진 구조에서 EGR밸브(100)의 플랩(20)의 샤프트(21)에 스트레인게이지를 장착한 후에, 플랩(20)이 폐쇄위치에서 개방될 때 플랩(20)의 샤프트(21)에 인가되는 변형율을 측정한 값이다. 플랩(20)이 폐쇄위치(C 점)에서 개방위치로 이동한 후에 다시 폐쇄위치(D 점)로 이동할 때, 플랩(20)의 샤프트(21)에 인가되는 변형율이 양의 값을 가짐을 알 수 있고, 이로부터 플랩(20)이 폐쇄위치에서 개방위치로 이동할 때 플랩(20)의 샤프트(21)에 인장부하가 인가됨을 알 수 있었다.

도 7의 B선에 나타난 바와 같이 중간링크(43)가 경사진 상태에서, 플랩(30)이 폐쇄위치에서 개방위치로 이동하면 제2레버(42)의 캡부(45) 및 플랩(20)의 샤프트(21)가 밸브하우징(10)의 보스(15)로부터 멀어지는 방향(즉, 도 3의 화살표 P2방향)으로 이동할 수 있고, 이로 인해 플랩(20)의 제1부싱(23)이 밸브하우징(10)의 제3부싱(25)에서 이격되는 방향(도 2의 화살표 P2 방향 참조)으로 이동할 수 있다. 이러한 제1부싱(23)과 제3부싱(25)의 이격에 의해 플랩(20)의 샤프트(21)에 인장부하가 인가됨을 알 수 있었다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 밸브하우징 11: 유로
15: 보스 20: 플랩
21: 샤프트 22: 허브
23: 제1부싱 24: 제2부싱
25: 제3부싱 26: 제4부싱
30: 엑츄에이터 40: 토크전달기구
41: 제1레버 42: 제2레버
43: 중간링크

Claims

유로를 가진 밸브하우징;
상기 밸브하우징의 유로를 개폐하고, 샤프트 및 상기 샤프트를 수용하는 허브를 가진 플랩;
상기 플랩을 회전시키기 위한 토크를 발생하는 엑츄에이터;
상기 엑츄에이터의 토크를 상기 플랩 측으로 전달하는 토크전달기구;를 포함하고,
상기 토크전달기구는 상기 엑츄에이터의 출력축에 연결된 제1레버와, 상기 플랩에 연결된 제2레버와, 상기 제1레버 및 상기 제2레버 사이에 연결된 중간링크를 포함하고,
상기 중간링크는 상기 제1레버 및 상기 제2레버에 대해 상대적으로 경사지게 배치되며, 상기 허브의 양측에는 제1부싱 및 제2부싱이 대칭적으로 형성되고, 상기 밸브하우징의 내면에는 상기 제1부싱과 접촉가능한 제3부싱 및 상기 제2부싱과 접촉가능한 제4부싱이 형성되는 EGR밸브.
청구항 1에 있어서,
상기 제1레버는 제1축선을 따라 연장되고, 상기 제1레버의 일단은 상기 엑츄에이터의 출력축에 피벗가능하게 연결되며, 상기 제1레버의 타단은 제1피벗핀에 의해 상기 중간링크의 일단에 피벗가능하게 연결되는 EGR밸브.
청구항 2에 있어서,
상기 제2레버는 제2축선을 따라 연장되고, 상기 제2레버의 일단은 상기 샤프트의 일단에 연결되며, 상기 제2레버의 타단은 제2피벗핀에 의해 중간링크의 타단에 피벗가능하게 연결되는 EGR밸브.
청구항 3에 있어서,
상기 중간링크는 제3축선을 따라 연장되고, 상기 중간링크의 일단이 제1피벗핀을 통해 상기 제1레버의 타단에 피벗가능하에 연결되며, 상기 중간링크의 타단이 제2피벗핀을 통해 상기 제2레버의 타단에 연결되는 EGR밸브.
청구항 4에 있어서,
상기 중간링크의 일단에는 상기 제1피벗핀이 관통하는 제1관통공이 형성되고, 상기 중간링크의 타단에는 상기 제2피벗핀이 관통하는 제2관통공이 형성되는 EGR밸브.
청구항 5에 있어서,
상기 제1관통공의 축선은 상기 중간링크의 제3축선과 일정 각도로 교차하고, 상기 제2관통공의 축선은 상기 중간링크의 제3축선과 일정 각도로 교차하는 EGR밸브.
청구항 6에 있어서,
상기 플랩이 폐쇄위치에 위치한 상태에서 상기 중간링크의 일단이 상기 제2레버에 근접하고, 상기 중간링크의 타단이 상기 제1레버에 근접하도록 배치됨으로써 상기 중간링크의 제3축선이 일정한 경사각을 가진 경사 위치에 위치하는 EGR밸브.
청구항 1에 있어서,
상기 제2레버의 일단에는 캡부가 형성되고, 상기 샤프트의 일단이 상기 캡부에 피벗가능하게 연결되며,
상기 제2레버의 캡부와 상기 밸브하우징의 보스는 서로 마주보게 배치되는 EGR밸브.
청구항 8에 있어서,
상기 제2레버의 캡부와 상기 밸브하우징의 보스 사이에는 스프링이 개재되는 EGR밸브.
청구항 9에 있어서,
상기 캡부는 제1수용홈을 가지고, 상기 보스는 제2수용홈을 가지며, 상기 스프링은 상기 캡부의 제1수용홈 및 상기 보스의 제2수용홈에 수용되는 EGR밸브.