KR20240121110A - 차량용 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일 측에 구동 모터가 장착되도록 설치홈이 형성되고, 공기 또는 가스가 통과하는 유로가 형성된 하우징; 상기 하우징 상에서 상기 유로를 중심과 중첩되도록 배치된 샤프트홀에 삽입되어 상기 구동 모터의 작동과 연동하여 회전하는 샤프트와, 상기 샤프트에 결합되어 상기 샤프트의 정회전 또는 역회전을 통해 상기 유로를 개폐하는 밸브 플레이트를 구비하는 밸브부; 를 포함하며, 상기 유로는 상기 밸브 플레이트가 폐쇄된 상태에서 일 측에 배치된 제1유로와, 타 측에 배치된 제2유로를 포함하고, 상기 샤프트의 회전 중심에서 상기 제1유로의 중심과 제2유로의 중심이 서로 오프셋되는 것을 특징으로 하는 차량용 밸브를 제공한다.

Description

차량용 밸브{A valve for a vehicle}

본 발명은 본 발명은 차량용 밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모터의 회전에 따라 연동하여 밸브 플레이트를 개폐 제어할 수 있는 차량용 밸브에 관한 것이다.

차량에 사용되어 엔진에 유입되는 공기 또는 엔진에서 배출되는 배기가스의 유동제어를 하기 위한 밸브는 밸브 하우징과, 밸브 하우징 내부에 있는 밸브 샤프트, 밸브 샤프트에 장착된 밸브 플레이트를 포함한다.

밸브 하우징에는 액츄에이터가 마련되며, 이러한 액츄에이터는 모터와, 구동기어부를 구비한다.

구동 기어부가 밸브 샤프트에 연결되고, 모터의 동작에 따라서 밸브 샤프트가 회동하면서 밸브 플레이트가 회전하고, 이에 의하여 개도가 조절되어 가스 또는 공기의 유량이 제어된다.

이러한 차량용 밸브 구조는 한국 공개특허공보 제10-1997-0070479호에 상세하게 개시되어 있다.

그리고, 밸브는 밸브 플레이트가 폐쇄된 상태에서 유로와의 사이에 이격된 공간이 있어야 한다.

이는 뜨거운 배기 가스와 같이 온도가 높은 기체가 지나가는 경우, 밸브 플레이트가 열 팽창하여 그 직경이나 부피가 증가할 수 있기 때문에 이러한 열팽창이나 부피 증가분을 고려하여 여유 공간을 둔 것이다.

그런데, 이러한 공간 사이로 기체가 통과할 수 있어서, 밸브 플레이트가 기체의 유동을 차단하여도 그 이격 공간 사이로 리크(leak)가 발생하여 정확한 유동제어가 어려워진다는 문제점이 있다.

한국 공개특허공보 제10-1997-0070479호(1997.11.07. 공개)

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 보다 상세하게는 밸브 플레이트가 유로 내주면에 밀착하도록 배치되어 밸브 플레이트 폐쇄 시 리크를 방지할 수 있는 차량용 밸브를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 밸브 플레이트가 유로 내주면에 밀착하는 구조를 가지면서도 열 팽창에 대응할 수 있는 차량용 밸브를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

이와 같은 목적을 수행하기 위한 본 발명은 일 측에 구동 모터가 장착되고, 공기 또는 가스가 통과하는 유로가 형성된 하우징; 상기 하우징 상에서 상기 유로를 중심과 중첩되도록 배치된 샤프트홀에 삽입되어 상기 구동 모터의 작동과 연동하여 회전하는 샤프트와, 상기 샤프트에 결합되어 상기 샤프트의 정회전 또는 역회전을 통해 상기 유로를 개폐하는 밸브 플레이트를 구비하는 밸브부; 를 포함하며, 상기 유로는 상기 밸브 플레이트가 폐쇄된 상태에서 일 측에 배치된 제1유로와, 타 측에 배치된 제2유로를 포함하고, 상기 샤프트의 회전 중심에서 상기 제1유로의 중심선과 제2유로의 중심선이 서로 오프셋되는 것을 특징으로 하는 차량용 밸브를 제공한다.

상기 유로는 상기 제1유로와 제2유로가 인접한 내주면 상에서 마련되어 상기 밸브 플레이트가 폐쇄될 때 접촉하도록 돌출되는 단턱을 포함할 수 있다.

상기 밸브 플레이트는 상기 유로의 길이방향에 대해서 직교하는 위치에서 상기 단턱과 접촉할 수 있다.

상기 유로는 상기 제1유로와 제2유로의 각 선단을 향할수록 내경이 증가할 수 있다.

상기 유로는 상기 밸브 플레이트가 폐쇄된 중심부를 기준으로 상기 제1유로와 제2유로의 각 내경이 일정한 제1영역과, 상기 제1유로와 제2유로의 각 내경이 증가하는 제2영역을 포함할 수 있다.

상기 유로는 상기 제1유로와 제2유로의 각 상기 제1영역과 제2영역 사이가 상기 제1영역의 지름에 대해서 경사지도록 배치될 수 있다.

상기 유로는 상기 제1유로와 제2유로가 상기 샤프트의 회전 중심을 기준으로 대각선 방향을 향하여 점대칭일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 밸브에 의하면,

첫째, 제1유로와 제2유로가 밸브 샤프트의 회전 중심에 대해서 오프셋되도록 배치될 수 있고,

둘째, 오프셋 배치됨으로 인하여 유로 내주면에 단차를 용이하게 형성할 수 있으며,

셋째, 열 팽창에 대응할 수 있도록 밸브 플레이트의 선단과 유로 내주면 사이에 간극이 형성되도록 성형하더라도 밸브 플레이트가 단차에 접촉하면서 밀폐가 가능해지고,

넷째, 제2영역을 유로의 양 측 선단에 인접하도록 형성함으로써 하우징 성형 시 탈거가 용이함과 동시에 유체의 유동이 보다 원활해지도록 유도할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 밸브를 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 차량용 밸브의 밸브부를 분리하여 도시하는 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 차량용 밸브의 I-I' 부분을 도시하는 단면도이다.
도 4는 도 3에 나타낸 차량용 밸브의 A영역을 확대하여 도시하는 부분 확대도이다.
도 5는 도 2에 나타낸 차량용 밸브의 II-II' 부분을 도시하는 단면도이다.

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 밸브부를 분리하여 도시하는 분해 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 밸브(100)는 하우징(110)과 밸브부(120)를 포함한다.

먼저, 하우징(110)은 차량용 밸브(100)의 외관을 형성한다. 하우징(110)의 일 측에는 구동 모터(111)가 장착되도록 내부에 설치홈(112)이 형성되어, 구동 모터(111)를 수납할 수 있다. 하우징(110) 상에서 설치홈(112)에 인접해서는 유로(113)가 배치된다.

유로(113)는 내부 중심에 배치된 밸브부(120)를 통해서 개폐 상태가 조절될 수 있다.

구동 모터(111)는 피니언(111a)이 회전축(111b)에 결합되고, 피니언(111a)은 적어도 하나 이상의 감속기어(111c, 111d)와 치합되면서 구동 모터(111)의 회전과 연동하여 밸브부(120)를 작동할 수 있다. 또한, 하우징(110) 상에는 이러한 구동 모터(111), 피니언(111a), 감속기어(111c, 111d) 및 밸브부(120)의 상부를 감싸도록 결합되는 커버(110')가 마련된다.

그리고 밸브부(120)는 샤프트(121) 및 밸브 플레이트(122)를 구비한다.

샤프트(121)는 밸브부(120)의 봉 형상으로 이루어져 회전축을 이루고, 구동 모터(111)의 피니언(111a)에 치합된 감속기어(111c, 111d)와 연동하여 회전 가능하도록 배치된다.

샤프트(121)는 하우징(110)의 유로(113)를 중심으로 양 측에 형성된 샤프트홀(114)에 삽입된다.

샤프트(121)의 외주면 상에는 샤프트홀(114) 내부에서 샤프트(121)를 지지하는 베어링(123)과, 샤프트홀(114)과 샤프트(121) 사이에서 기밀을 유지하는 실링부재(124) 등이 결합된다.

밸브 플레이트(122)는 샤프트(121)의 회전에 따라서 유로(113)를 개폐하거나 일부 개방되도록 배치되면서 유로(113)의 개방 각도(샤프트(121)의 회전 각도에 따라 밸브 플레이트(122)가 유로(113)를 개방하는 양에 대응함)를 선택적으로 조절할 수 있다.

샤프트홀(114) 상에서 유로(113)와 인접하게 배치된 입구 부분은 샤프트(121)와 샤프트홀(114)이 서로 이격되도록 배치된다. 샤프트홀(114)과 샤프트(121)의 이격 거리는 조립공차에 대응할 수 있다.

도 3은 도 1에 나타낸 차량용 밸브의 I-I' 부분을 도시하는 단면도이고, 도 4는 도 3에 나타낸 차량용 밸브의 A영역을 확대하여 도시하는 부분 확대도이며, 도 5는 도 2에 나타낸 차량용 밸브의 II-II' 부분을 도시하는 단면도이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 밸브는 유로(113) 내부에서 서로 밸브 플레이트(122)의 폐쇄 상태를 기준으로 나뉘는 제1유로(113a)와 제2유로(113b)를 포함한다. 본 실시예에서 유로(113)는 제1유로(113a)와 제2유로(113b)가 서로 동일한 내경 또는 단면적을 갖고, 샤프트(121)의 회전 중심을 기준으로 점대칭으로 형성된다. 물론, 제1유로(113a)와 제2유로(113b)의 형상이나 크기는 서로 다른 형상이나 크기로 변경될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 유로(113)는 제1유로(113a)와 제2유로(113b)가 서로 어긋난 배치구조를 이룰 수 있다.

예컨대, 샤프트(121)의 회전 중심을 지나는 가상의 중심선(C1)을 기준으로 제1유로(113a)의 길이방향에 따른 중심선(C2)과 제2유로(113b)의 길이방향에 따른 중심선(C3)은 서로 오프셋(offset)될 수 있다.

여기서, 샤프트(121)의 회전 중심으로부터 오프셋 되는 방향은 밸브 플레이트(122)가 유로(113) 내부를 폐쇄하도록 배치됐을 때 밸브 플레이트의 길이방향에 대응할 수 있다.

이때, 유로(113)는 밸브 플레이트(122)가 폐쇄된 상태에서 제1유로(113a)의 일 측에서 밸브 플레이트(122)가 접촉하도록 돌출된 제1단턱(113c)과, 제2유로(113b)의 일 측에서 밸브 플레이트(122)가 접촉하도록 돌출된 제2단턱(113d)을 포함한다.

제1단턱(113c)과 제2단턱(113d)은 제1유로(113a)와 제2유로(113b) 사이에서 서로 마주하도록 배치된다. 물론, 제1단턱(113c)과 제2단턱(113d)은 도 5에 도시된 바와 같이, 밸브 플레이트(122)가 폐쇄된 상태의 테두리 영역 중에서 샤프트홀(114)과 인접한 영역으로 갈수록 유로(113)의 내주면으로부터 그 돌출된 정도가 줄어들 수 있다. 따라서, 밸브 플레이트(122)는 밸브 플레이트(122)가 폐쇄된 상태 즉, 유로(113)의 길이방향에 대해서 직교하는 위치이면서 샤프트홀(114)과도 직교하는 위치에서 밸브 플레이트(113)와 가장 많이 접촉하도록 배치될 수 있다. 물론, 샤프트홀(114)에 인접한 유로(113)의 내주면에서는 제1단턱(113c)과 제2단턱(113d)의 돌출된 정도가 최소 높이로 형성될 수 있다.

그리고, 유로(113) 외곽에 대응하는 하우징(110)의 두께는 제1단턱(113c)과 제2단턱(113d) 주변에서 밸브 플레이트(122)가 폐쇄되는 방향을 향하여 그 두께가 점차 증가되는 곡면부(또는 경사면)(113g)를 가질 수 있다. 그리고, 곡면 영역(113g)의 단부에서 각 유로(113a, 113b)의 외측 방향으로는 직선부(113h)를 포함한다.

그리고, 제1단턱(113c)과 제2단턱(113d)은 유로(113)의 내주면으로부터 직각으로 돌출되며, 밸브 플레이트(122)가 폐쇄될 때, 각각 제1단턱(113c)과 제2단턱(113d)의 측면에 접촉하도록 배치된다.

이렇게, 제1유로(113a)와 제2유로(113b)가 서로 오프셋 되도록 배치되고, 오프셋 값에 대응하도록 단턱이 형성되면, 밸브 플레이트가 열 팽창에 의해 유로 내주면에 직접적으로 접촉하는 것을 방지하도록 갭(G)을 두면서도 단턱에 접촉하면서 리크가 발생되는 것을 최소화하거나 방지할 수 있기 때문에 정밀제어가 가능해지는 효과가 있다.

또한, 유로는 밸브 플레이트(122)가 폐쇄된 중심부에서 내경이 일정하게 형성되는 제1영역(113e)과, 제1유로(113a)와 제2유로(113b)의 각 제1영역(113e)으로부터 양 측 선단을 향하여 내경이 증가하는 제2영역(113f)을 포함한다. 이때, 제1유로(113a)와 제2유로(113b)는 각각의 제1영역(113e)과 제2영역(113f)을 포함하되, 샤프트(121)의 회전 중심을 기준으로 점대칭으로 형성될 수 있다. 즉, 제1유로(113a)의 제1영역(113e)과 제2영역(113f)은 제2유로(113b)의 제1영역(113e)과 제2영역(113f)이 샤프트(121)의 회전 중심을 기준으로 대각선 방향으로 대칭을 이룰 수 있다.

그리고, 제1유로(113a)와 제2유로(113b)는 제1영역(113e)과 제2영역(113f) 사이가 제1영역(113e)의 지름에 대해서 경사지도록 배치될 수 있다. 이러한 제2영역(113f)은 내부 지름이 증가하는 방향으로 형성되기 때문에 하우징의 성형 과정에서 탈거가 용이하도록 구배를 주는 기능과 함께 내부에서 유동하는 유체의 흐름을 보다 원활하게 할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 밸브에 의하면, 제1유로와 제2유로가 밸브 샤프트의 회전 중심에 대해서 오프셋되도록 배치될 수 있고, 오프셋 배치됨으로 인하여 유로 내주면에 단차를 용이하게 형성할 수 있으며, 열 팽창에 대응할 수 있도록 밸브 플레이트의 선단과 유로 내주면 사이에 간극이 형성되도록 성형하더라도 밸브 플레이트가 단차에 접촉하면서 밀폐가 가능해지고, 제2영역을 유로의 양 측 선단에 인접하도록 형성함으로써 하우징 성형 시 탈거가 용이함과 동시에 유체의 유동이 보다 원활해지도록 유도할 수 있는 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 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의해 결정되어야 한다.

100: 차량용 밸브
110: 하우징
111: 구동모터 112: 장착홈
113: 유로 114: 샤프트홀
120: 밸브부
121: 샤프트 122: 밸브 플레이트

Claims (7)

1. 일 측에 구동 모터가 장착되고, 공기 또는 가스가 통과하는 유로가 형성된 하우징;
   상기 하우징 상에서 상기 유로를 중심과 중첩되도록 배치된 샤프트홀에 삽입되어 상기 구동 모터의 작동과 연동하여 회전하는 샤프트와, 상기 샤프트에 결합되어 상기 샤프트의 정회전 또는 역회전을 통해 상기 유로를 개폐하는 밸브 플레이트를 구비하는 밸브부; 를 포함하며,
   상기 유로는 상기 밸브 플레이트가 폐쇄된 상태에서 일 측에 배치된 제1유로와, 타 측에 배치된 제2유로를 포함하고,
   상기 샤프트의 회전 중심에서 상기 제1유로의 중심선과 제2유로의 중심선이 서로 오프셋되는 것을 특징으로 하는 차량용 밸브.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 유로는,
   상기 제1유로와 제2유로가 인접한 내주면 상에서 마련되어 상기 밸브 플레이트가 폐쇄될 때 접촉하도록 돌출되는 단턱을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 밸브.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 밸브 플레이트는,
   상기 유로의 길이방향에 대해서 직교하는 위치에서 상기 단턱과 접촉하는 것을 특징으로 하는 차량용 밸브.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 유로는,
   상기 제1유로와 제2유로의 각 선단을 향할수록 내경이 증가하는 것을 특징으로 하는 차량용 밸브.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 유로는,
   상기 밸브 플레이트가 폐쇄된 중심부를 기준으로 상기 제1유로와 제2유로의 각 내경이 일정한 제1영역과,
   상기 제1유로와 제2유로의 각 내경이 증가하는 제2영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 밸브.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 유로는,
   상기 제1유로와 제2유로의 각 상기 제1영역과 제2영역 사이가 상기 제1영역의 지름에 대해서 경사지도록 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 밸브.
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 유로는,
   상기 제1유로와 제2유로가 상기 샤프트의 회전 중심을 기준으로 대각선 방향을 향하여 점대칭인 것을 특징으로 하는 차량용 밸브.