KR20240015474A

KR20240015474A - 차량용 밸브

Info

Publication number: KR20240015474A
Application number: KR1020220093398A
Authority: KR
Inventors: 구정석; 류동한; 박성현; 황성하
Original assignee: 캄텍주식회사
Priority date: 2022-07-27
Filing date: 2022-07-27
Publication date: 2024-02-05

Abstract

본 발명은 내부에 유로가 형성되고, 상기 유로와 교차하도록 샤프트홀이 형성되는 밸브 하우징; 상기 밸브 하우징에 마련되어 회전력을 제공하는 구동부; 및 상기 구동부에 연결되어 회전 가능하도록 배치되는 샤프트와, 상기 샤프트에 결합되어 회전을 통하여 상기 유로를 선택적으로 개폐하는 플레이트를 포함하는 개폐부; 를 포함하고, 상기 플레이트는 상기 샤프트와 밀착하도록 배치되는 로워 플랩과, 상기 로워 플랩의 외측에 결합되되 외주면을 따라서 일부 절곡되면서 체결공간을 형성하는 어퍼 플랩 및 상기 체결공간 상에 결합되는 실링부재를 포함하며, 상기 로워 플랩과 어퍼 플랩은 압입 방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 밸브를 제공한다.

Description

차량용 밸브{A valve for a vehicle}

본 발명은 차량용 밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 밸브 하우징 내부에서 밸브 플레이트와, 플레이트의 회전축이 서로 이격 배치된 구조의 차량용 밸브에 관한 것이다.

차량용 밸브는 차량의 엔진으로 공급되는 공기(신기) 또는 엔진에서 배출되는 배기 가스의 유동량을 제어하기 위해서 마련된다.

이러한 차량용 밸브는 한국등록특허 10-1057066에서 개시된 바와 같이, 하우징과, 하우징에 마련되는 구동부와, 구동부와 연결되며 기어 어셈블리로 구현되는 구동력 전달부와, 구동력 전달부와 연결되어 회동운동을 하는 샤프트와, 하우징 내부에 마련된 유로 내부에서 회동 가능하게 마련되고, 샤프트에 결합되어 샤프트의 회동운동에 따라서 유로의 개도를 조절하고 개폐를 담당하는 밸브 플레이트로 구성된다.

통상적으로 밸브 플레이트는 금속 재질의 원판으로 형성되어 있고, 샤프트의 중앙 영역에 형성된 슬롯에 끼워진 상태에서 볼트와 같은 체결부재에 의하여 결합된다. 그리고, 샤프트의 회전 중심은 유로의 중앙 영역에 배치된다.

이러한 차량용 밸브는 샤프트가 회전을 하여 밸브 플레이트가 유로에서의 유동의 진행방향에 평행하게 되면 완전 개방상태가 되고, 밸브 플레이트가 유로에서의 유동의 진행방향에 대해서 경사지게 배치되되, 밸브 플레이트의 테두리가 유로의 내벽에 닿게 되면서 완전 폐쇄 상태가 된다.

그런데, 이러한 차량용 밸브는 밸브경이 증가하면서 기존의 CNC 가공으로 제작이 불가능하여 프레스 공법으로 제작이 이루어지는데, 프레스 가공으로는 로워 플랩과 어퍼 플랩을 따로 가공하여 이들을 서로 결합해야 하는 공정이 추가되기 때문에 이들의 물리적인 결합방식을 개선해야 하는 문제를 가지고 있다.

한국등록특허 제10-1057066호 (2011.08.09)

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 차량용 밸브의 로워 플레이트와 어퍼 플레이트를 견고하게 결합할 수 있는 차량용 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 내부에 유로가 형성되고, 상기 유로와 교차하도록 샤프트홀이 형성되는 밸브 하우징; 상기 밸브 하우징에 마련되어 회전력을 제공하는 구동부; 및 상기 구동부에 연결되어 회전 가능하도록 배치되는 샤프트와, 상기 샤프트에 결합되어 회전을 통하여 상기 유로를 선택적으로 개폐하는 플레이트를 포함하는 개폐부; 를 포함하고, 상기 플레이트는 상기 샤프트와 밀착하도록 배치되는 로워 플랩과, 상기 로워 플랩의 외측에 결합되되 외주면을 따라서 일부 절곡되면서 체결공간을 형성하는 어퍼 플랩 및 상기 체결공간 상에 결합되는 실링부재를 포함하며, 상기 로워 플랩과 어퍼 플랩은 압입 방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 밸브를 제공한다.

상기 로워 플랩은 상기 어퍼 플랩의 제1결합공을 관통한 패스너를 통하여 함께 상기 샤프트 상에 고정될 수 있도록 형성된 제2결합공과, 상기 어퍼 플랩을 향하여 돌출되는 적어도 하나 또는 복수개의 돌출부재를 포함할 수 있다.

상기 어퍼 플랩은 상기 돌출부재가 삽입되도록 형성된 통공을 포함할 수 있다.

상기 플레이트는 상기 통공에 삽입된 돌출부재의 단부가 가압되면서 상기 통공의 지름 보다 더 크게 외측으로 인장되어 상기 로워 플랩과 어퍼 플랩이 결합되고, 상기 돌출부재의 단부에서 가압이 해제되면 가압홈이 형성될 수 있다.

상기 통공은 상기 샤프트와 중첩되지 않는 위치에 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 밸브에 의하면,

첫째, 차량용 밸브의 로워 플랩과 어퍼 플랩을 압입 방식으로 가압하여 결합함으로써 견고한 결합이 이루어질 수 있고,

둘째, 압입 방식으로 이들을 결합하기 때문에 고온 및 고압에서 차량용 밸브가 작동하는 과정에서도 이들의 결합상태를 견고하게 유지할 수 있으며,

셋째, 로워 플랩과 어퍼 플랩을 선 조립한 후에 샤프트와 결합이 이루어지기 때문에 조립성이 증대되는 효과가 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

아래에서 설명하는 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 바람직한 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 밸브를 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 차량용 밸브의 정면을 도시하는 정면도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 차량용 밸브를 분해하여 도시하는 분해 사시도이다.
도 4는 도 1에 나타낸 차량용 밸브의 I-I' 단면을 도시하는 종단면도이다.
도 5는 도 3에 나타낸 차량용 밸브의 개폐부를 확대하여 도시하는 부분 확대 사시도이다.
도 6은 도 3에 나타낸 차량용 밸브의 II-II' 단면을 도시하는 횡단면도이다.
도 7은 도 5에 나타낸 차량용 밸브의 실링부재를 분해하여 도시하는 참고도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소 들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 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 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 밸브를 도시하는 사시도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 차량용 밸브의 정면을 도시하는 정면도이며, 도 3은 도 1에 나타낸 차량용 밸브를 분해하여 도시하는 분해 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 밸브(100)는 하우징(110)과, 구동부(120) 및 개폐부(130)를 포함한다.

먼저, 하우징(110)은 본 발명에 따른 차량용 밸브(100)의 외관을 형성하는 부분으로써, 내부에는 후술하는 구동부(120)와 개폐부(130)가 수용된다.

하우징(110)의 내부에는 내벽에 의하여 공기 또는 가스가 유동하기 위한 공간이 형성되며, 본 실시예에서는 이러한 공기 또는 가스가 유동하기 위한 공간을 유로(流路, 111)라 정의한다.

본 발명의 실시예에 따른 하우징(110) 내부의 유로(111)는 공기가 유동하기 위한 통로이며, 후술하는 개폐부(130)가 유로 상에 장착됨으로써 공기의 유동을 제어할 수 있다.

또한, 하우징(110)은 내부에 샤프트(131)가 설치되는 샤프트홀(112)이 형성된다. 샤프트홀(112)의 일 단부는 유로(111)와 연통하도록 가공된다. 이때, 샤프트홀(112)의 길이방향은 유로(111)의 중심들을 연결한 가상의 연장선(L)과 직교한 방향으로 배치될 수 있다.

그리고, 구동부(120)는 유로에서의 공기 유동을 선택적으로 차단 또는 허용하는 개폐부(130)에 구동력을 제공한다.

구동부(120)는 모터(121)와, 기어부(122) 및 제어부(123)를 포함한다.

모터(121)는 하우징(110) 내부에 형성된 모터 삽입부(113)에 삽입되고, 모터 커버(124)가 모터 삽입부(113)의 주변에 고정되면서 모터(121)를 하우징(110) 상에 고정시킬 수 있다.

기어부(122)는 피니언 기어(122a)와, 감속기어(122b) 및 샤프트 기어(122c)를 포함한다.

피니언 기어(122a)는 모터(121)의 회전축에 결합되어 감속기어(122b)와 치합하도록 배치된다. 감속기어(122b)는 피니언 기어(122a)와 치합하는 제1기어(대경부, 122b1)와, 제1기어(122b1)와 일체로 이루어지고 제1기어(122b1)보다 기어 잇수가 작은 제2기어(소경부, 122b2)를 포함하는 복층기어 형태로 마련된다. 제2기어(122b2)는 샤프트 기어(122c)와 치합하도록 배치된다. 따라서, 최종적으로 샤프트 기어(122c)는 모터 출력 보다 감속되면서 큰 토크를 개폐부(130)에 제공할 수 있다.

제어부(123)는 모터(121)의 회전 또는 샤프트 기어(122c)의 회전을 제어할 수 있다. 예컨대, 제어부(123)는 모터(121)의 회전 방향이나 속도를 제어할 수 있고, 또는 홀센서(125)를 이용하여 샤프트 기어(122c)의 회전상태를 감지할 수도 있다.

하우징(110) 상에서 구동부(120)와 제어부(123)는 하우징 커버(110')에 의해 커버되고, 하우징 커버(110')는 구동부(120)의 일부를 하우징(110)의 반대 편에서 지지할 수도 있다.

그리고, 개폐부(130)는 샤프트(131)와, 플레이트(132)를 포함한다.

샤프트(131)는 일 단부가 샤프트 기어(122c)에 결합되어 샤프트홀(112) 내부에서 회전 가능하도록 배치된다. 샤프트(131)의 일 단부에는 제어부(123)의 홀센서(125)가 회전상태를 감지할 수 있도록 마그넷(133)이 결합될 수 있다.

샤프트홀(112) 내부에는 샤프트(131) 외주면에 결합되어 샤프트(131)를 지지하는 부싱(bushing, 135a)과 니들 베어링(135b) 및 씰 부재(seal, 135c)가 배치될 수 있다. 부싱(135a)은 청동 또는 황동 재질로 이루어질 수 있다. 그리고, 샤프트 기어(122c)와 하우징(110) 사이에는 샤프트 기어(122c)에 복원력을 제공하는 토션 스프링(135d)이 마련된다.

샤프트(131)의 타 단부에는 플레이트(132)가 결합되어 샤프트(131)의 회전에 따라서 플레이트(132)가 유로(111)를 개폐할 수 있다. 이때, 플레이트(132)는 샤프트(131)의 회전중심에서 이격된 위치, 즉 샤프트(131)의 외주면 상에 결합되면서 오프셋(offset) 구조로 결합된다. 그리고, 샤프트(132)의 타 단부 끝단은 유로(111)를 관통하여 반대측 하우징에 삽입되면서 양측 지지구조를 제공한다. 이때, 반대측 하우징 내부에는 샤프트홀(112)이 연장되도록 형성되며, 샤프트(131)의 타 단부를 지지하는 부싱(135f)과, 샤프트홀(112)의 단부를 커버하는 캡(135g)이 마련된다. 양측 지지구조는 샤프트(131)의 견고한 회동을 지지할 수 있어 정밀 제어가 필요한 구조에 적합하다.

플레이트(132)가 샤프트(131)에 결합된 후, 패스너(f)가 플레이트(132)를 관통하여 샤프트(131)에 고정되는데, 패스너(f)의 일 측 또는 타 측에 샤프트(131)와 결합된 면에는 접착제가 도포되거나 레이저 용접이 이루어지면서 샤프트(131)로부터 패스너(f)의 풀림을 방지할 수 있다.

하우징(110) 내부에서 구동부(120) 주변과 하우징 커버(110')가 마주하는 면 또는, 하우징(110)과 하우징 커버(110')가 결합되면서 마주하는 면에는 실링재(114)가 구비될 수 있다.

그리고, 플레이트(132)는 로워 플랩(132a)과, 어퍼 플랩(132b) 및 실링부재(132c)를 포함한다. 이와 관련한 상세한 설명은 후기하기로 한다.

도 4는 도 1에 나타낸 차량용 밸브의 I-I' 단면을 도시하는 종단면도이고, 도 5는 도 4에 나타낸 차량용 밸브의 개폐부를 확대하여 도시하는 부분 확대 사시도이며, 도 6은 도 3에 나타낸 차량용 밸브의 II-II' 단면을 도시하는 횡단면도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 샤프트홀(도 3 참조, 112)은 상부 샤프트홀(112a)과 하부 샤프트홀(112b)을 포함한다. 상부 샤프트홀(112a)에는 샤프트(131) 외주면 상에 결합되는 리테이닝 와셔(retaining washer, 135e)가 지지될 수 있도록 제1단턱(115a)이 마련되고, 씰 부재(135c)가 샤프트(131)에 결합되는 영역에 인접하여 샤프트(131)와 샤프트홀(112) 사이에 최소한의 조립 공차만이 형성되도록 제2단차(115b)가 마련될 수 있다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 플레이트(132)는 로워 플랩(132a)과, 어퍼 플랩(132b) 및 실링부재(132c)를 포함한다.

로워 플랩(132a)은 스테인리스 스틸 재질로 이루어지고, 일 측이 샤프트(131)와 밀착하도록 배치된다. 로워 플랩(132a)의 타 측은 어퍼 플랩(132b)과 마주하도록 배치된다. 로워 플랩(132a)은 샤프트(131) 상에 고정될 수 있도록 패스너(f)가 관통하는 제1결합공(132a1)이 형성되고, 로워 플랩(132a)의 타 측에는 어퍼 플랩(132b)을 향하여 돌출되는 적어도 하나 또는 복수개의 돌출부재(132a2)를 포함한다. 이때, 제1결합공(132a1)은 로워 플랩(132a)의 타 측 중심을 기준으로 돌출부재(132a2)와 직교 방향으로 서로 배치된다. 물론, 돌출부재(132a2)는 로워 플랩(132a) 타 측면 상에서 샤프트(131)와 중첩되지 않는 위치라면 어느 위치든 상관없이 배치될 수 있다.

본 실시예에서는 제1결합공(132a1)과 돌출부재(132a2)가 각각 2개씩 구비된 것을 일 예로써 설명한다.

그리고, 어퍼 플랩(132b)은 스테인리스 스틸 재질로 이루어지고, 제1결합공(132a1)에 대응하도록 제2결합공(132b1)이 형성되고, 돌출부재(132a2)에 대응하도록 통공(132b2)이 형성된다. 또한, 어퍼 플랩(132b)은 가장자리를 따라서 단차지도록 절곡되어 로워 플랩(132a)과 설정 간격 이격된 체결공간(134)을 형성한다. 체결공간(134) 상에는 실링부재(132c)가 결합된다.

이때, 도 6(a)와 같이, 로워 플랩(132a)의 돌출부재(132a2)가 어퍼 플랩(132b)의 통공(132b2)과 마주하도록 배치되면 가결합이 이루어진다.

로워 플랩(132a)과 어퍼 플랩(132b)은 가결합 후, 돌출부재(132a2)를 가압하여 돌출부재(132a2)의 외형이 변형되면서 물리적인 결합이 이루어진다.

도 6(b)에서와 같이, 통공(132b2)을 관통한 돌출부재(132a2)는 가압장비(P)를 통해서 압입이 이루어지는데, 이 과정에서 돌출부재(132a2)의 단부는 통공(132b2)의 크기(예컨대, 지름) 보다 크게 외측으로 인장되면서 통공(132b2)으로부터 빠지지 않도록 변형됨으로써 견고한 결합이 이루어질 수 있다. 예컨대, 가압장비(P)는 리벳 코킹(caulking)에 사용되는 코킹 정 또는 프레스 장비가 적용될 수 있다. 돌출부재(132a2)의 단부에는 가압장비(P)의 가압이 완료된 후 돌출부재(132a2)의 가장자리가 통공(132b2) 주변으로 인장되면서 가압홈(132a3)이 형성될 수 있다. 물론, 돌출부재(132a2)의 단부에는 가압홈이 형성되지 않도록 리벳(rivet) 머리와 같은 형상으로 가공이 이루어질 수도 있다.

이와 같이, 돌출부재(132a2)를 압입 가공하게 되면, 돌출부재(132a2)와 통공(132b2) 사이의 기밀이 유지될 수 있어 개폐부의 폐쇄 상태에서도 압력 유지가 용이하게 되고, 동시에 로워 플랩(132a)과 어퍼 플랩(132b)의 결합이 견고하게 유지되는 장점이 있다.

그리고, 실링부재(132c)는 체결공간(134)에 결합되어 유로 내부에서 밀착됨으로써 개폐부의 밀폐 기능을 향상시킨다. 이때, 실링부재(132c)는 레진을 이용한 사출 성형으로 제작될 수 있다. 따라서, 실링부재(132c)는 로워 플랩(132a) 또는 어퍼 플랩(132b)에 비하여 경도가 작고, 탄성을 가지는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 밸브에 의하면, 차량용 밸브의 로워 플랩과 어퍼 플랩을 압입 방식으로 가압하여 결합함으로써 견고한 결합이 이루어질 수 있고, 압입 방식으로 이들을 결합하기 때문에 고온 및 고압에서 차량용 밸브가 작동하는 과정에서도 이들의 결합상태를 견고하게 유지할 수 있으며, 로워 플랩과 어퍼 플랩을 선 조립한 후에 샤프트와 결합이 이루어지기 때문에 조립성이 증대되는 효과가 있다.

이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위+에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의해 결정되어야 한다.

100: 차량용 밸브
110: 하우징
120: 구동부
130: 개폐부

Claims

내부에 유로가 형성되고, 상기 유로와 교차하도록 샤프트홀이 형성되는 밸브 하우징;
상기 밸브 하우징에 마련되어 회전력을 제공하는 구동부; 및
상기 구동부에 연결되어 회전 가능하도록 배치되는 샤프트와, 상기 샤프트에 결합되어 회전을 통하여 상기 유로를 선택적으로 개폐하는 플레이트를 포함하는 개폐부; 를 포함하고,
상기 플레이트는 상기 샤프트와 밀착하도록 배치되는 로워 플랩과, 상기 로워 플랩의 외측에 결합되는 어퍼 플랩 및 상기 로워 플랩과 어퍼 플랩 사이에 결합되는 실링부재를 포함하며,
상기 로워 플랩과 어퍼 플랩은 압입 방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 밸브.
청구항 1에 있어서,
상기 로워 플랩은,
상기 어퍼 플랩의 제1결합공을 관통한 패스너를 통하여 함께 상기 샤프트 상에 고정될 수 있도록 형성된 제2결합공과,
상기 어퍼 플랩을 향하여 돌출되는 적어도 하나 또는 복수개의 돌출부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 밸브.
청구항 2에 있어서,
상기 어퍼 플랩은,
상기 돌출부재가 삽입되도록 형성된 통공을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 밸브.
청구항 3에 있어서,
상기 플레이트는,
상기 통공에 삽입된 돌출부재의 단부가 가압되면서 상기 통공의 지름 보다 더 크게 외측으로 인장되어 상기 로워 플랩과 어퍼 플랩이 결합되고,
상기 돌출부재의 단부에서 가압이 해제되면 가압홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 밸브.
청구항 3에 있어서,
상기 통공은,
상기 샤프트와 중첩되지 않는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 밸브.