KR102455463B1 - 차량용 3웨이 밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제1유로와, 상기 제1유로와 나란히 이격 배치되는 제2유로와, 상기 제1유로와 제2유로를 동시에 관통하는 샤프트홀이 형성되는 밸브 하우징; 상기 샤프트홀에 삽입되고 일 단부에 구동부가 연결되는 샤프트와, 상기 샤프트의 일 측에 결합되어 상기 제1유로를 개폐하는 제1플레이트와, 상기 샤프트의 타 측에 결합되어 상기 제2유로를 개폐하며 상기 제1플레이트와 샤프트 상에 직렬로 연결되는 제2플레이트와, 상기 제1플레이트와 제2플레이트 사이의 샤프트 영역에 마련되는 제1니들 베어링을 포함하는 개폐부; 를 포함하고, 상기 샤프트 상에서 상기 제1플레이트와 제2플레이트의 배치 각도가 서로 다르게 형성되며, 상기 제1플레이트와 제2플레이트 중 적어도 어느 하나는 외주면에 실링부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 3웨이 밸브를 제공한다.

Description

차량용 3웨이 밸브{A bypass valve for vehicle}
본 발명은 차량용 3웨이 밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 밸브 하우징 내부에서 직렬로 이격 배치된 두 개의 유로를 선택적으로 개폐할 수 있는 차량용 3웨이 밸브에 관한 것이다.
차량용 3웨이 밸브는 차량의 엔진으로 공급되는 공기(신기) 또는 엔진에서 배출되는 배기 가스의 유동량을 제어하기 위해서 설치된다.
이러한 차량용 3웨이 밸브는 디젤 엔진에서 스로틀 바디, EGR 밸브, VGT 등에 사용되고 있다.
스로틀 바디에서 바이패스 밸브는 운전자가 시동 키이를 온(ON) 작동시켰을 경우에 스로틀 밸브가 소정수준 개방되도록 하여 엔진 내로 흡입공기가 유입되도록 하고, 키이를 오프(Off) 작동시켰을 경우에 흡입공기가 엔진으로 유입되는 것을 차단시키도록 구성되어 있다.
EGR 밸브는 엔진에서 배출된 배기가스의 일부를 흡기계로 환류시키기 위한 것으로, 흡기계로 환류된 배기가스가 실린더 안의 연소가스 온도를 떨어뜨림으로써 질소산화물(NOx)의 생성을 억제하게 된다.
VGT(가변용량 터보차져, Variable Geometry Turbocharger)는 터보차저를 통과하는 배기가스의 양과 유속을 정밀하게 제어해 저속 및 고속 전구간에서 최적의 동력성능이 발휘되도록 설치되어 있다.
차량용 3웨이 밸브는 하우징과, 하우징에 마련되는 구동부와, 구동부와 연결되며 기어 어셈블리로 구현되는 구동력 전달부와, 구동력 전달부와 연결되어 회동운동을 하는 샤프트와, 하우징 내부에 마련된 두 개의 유로 내부에서 회동 가능하게 배치되어 샤프트의 회동운동에 따라서 각 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 밸브 구조에서 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 되면 완전 폐쇄 상태가 된다.
그러나, 하나의 샤프트를 통하여 두 개의 유로를 개폐하는 바이패스 밸브 구조는 두 유로 사이에 샤프트를 잡아주는 지지구조가 필요하기 때문에 지지구조가 마련된 유로 내벽과 밸브 플레이트 사이에 공간이 생기기 때문에 개방과 폐쇄가 반복되는 과정에서 리크(leak) 발생이 증가하는 문제가 제기되고 있다.
한국등록특허 제10-1057066호 (2011.08.09)
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 하우징 내부에서 두 개의 유로 중 적어도 하나 유로는 오프셋 밸브가 설치되는 차량용 3웨이 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 제1유로와, 상기 제1유로와 나란히 이격 배치되는 제2유로와, 상기 제1유로와 제2유로를 동시에 관통하는 샤프트홀이 형성되는 밸브 하우징; 상기 샤프트홀에 삽입되고 일 단부에 구동부가 연결되는 샤프트와, 상기 샤프트의 일 측에 결합되어 상기 제1유로를 개폐하는 제1플레이트와, 상기 샤프트의 타 측에 결합되어 상기 제2유로를 개폐하며 상기 제1플레이트와 샤프트 상에 직렬로 연결되는 제2플레이트와, 상기 제1플레이트와 제2플레이트 사이의 샤프트 영역에 마련되는 제1니들 베어링을 포함하는 개폐부; 를 포함하고, 상기 샤프트 상에서 상기 제1플레이트와 제2플레이트의 배치 각도가 서로 다르게 형성되며, 상기 제1플레이트와 제2플레이트 중 적어도 어느 하나는 외주면에 실링부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 3웨이 밸브를 제공한다.
상기 제1플레이트와 제2플레이트 중 적어도 제2플레이트는 상기 샤프트의 회전 중심에서 벗어난 장착영역에 고정되는 로워 플랩과, 상기 로워 플랩의 외측에서 함께 고정되되, 외곽 영역이 상기 로워 플랩과 서로 이격되도록 배치되는 어퍼 플랩 및 상기 로워 플랩과 어퍼 플랩 사이에 개재되어 상기 외곽 영역에 장착되는 실링부재를 포함할 수 있다.
상기 로워 플랩은 상기 장착 영역에 일 면이 밀착 고정되는 제1원판부재와, 상기 제1원판부재의 외곽에서 상기 실링부재 방향으로 연장되는 제1연장부재와, 상기 제1연장부재의 단부에서 상기 실링부재의 일 측면과 마주하도록 절곡되는 제1플랜지부재를 포함할 수 있다.
상기 어퍼 플랩은 상기 제1원판부재의 타 면에 밀착 고정되는 제2원판부재와, 상기 제2원판부재의 외곽에서 상기 제1연장부재의 내주면과 마주하도록 연장되고, 상기 실링부재의 내주면을 지지하도록 더 연장되는 제2연장부재와, 상기 제2연장부재의 단부에서 상기 실링부재의 타 측면과 마주하도록 절곡되는 제2플랜지부재를 포함할 수 있다.
상기 제1플레이트와 제2플레이트 중 적어도 하나는 상기 실링부재의 최외곽 지름보다 상기 제1플랜지부재의 최외곽 지름이 작고, 상기 제1플랜지부재의 최외곽 지름보다 상기 제2플랜지부재의 최외곽 지름이 작게 형성될 수 있다.
상기 개폐부는 상기 제1니들베어링과, 상기 샤프트의 일 단부에 인접한 샤프트홀 내부에 마련되어 상기 샤프트의 일 단부를 지지하는 제2니들베어링과, 상기 샤프트의 타 단부에 인접한 샤프트홀 내부에 마련되어 상기 샤프트의 타 단부를 지지하는 베어링부쉬를 포함할 수 있다.
상기 제1니들베어링은 양 단부에 각각 배치되어 상기 하우징의 중간영역의 샤프트홀과 샤프트 사이를 차폐하는 씰 부재를 포함할 수 있다.
상기 제1니들베어링은 상기 제1유로와 제2유로 사이에 배치되는 상기 하우징의 중간영역에서 상기 샤프트홀을 상기 제2유로에서 제1유로 방향으로 가공한 베어링 홈에 장착될 수 있다.
상기 샤프트의 회전중심을 기준으로 상기 실링부재가 제2유로 내주면에 접촉하는 위치까지의 거리가 상기 베어링 홈의 내주면까지의 거리보다 클 수 있다.
상기 제1플레이트와 제2플레이트 중 적어도 어느 하나는 상기 샤프트의 회전 중심으로부터 오프셋 상태를 유지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 3웨이 밸브에 의하면,
첫째, 3웨이 밸브 구조에서 중심홀 내부에는 양 단부에 씰 부재가 구비된 제1니들베어링이 장착되면서, 샤프트와 샤프트홀 사이에서 플레이트와 이격 공간이 발생하는 것을 현저히 감소시킬 수 있어 제1유로와 제2유로 사이에서 이격 공간을 통해 내부 리크가 발생하는 것을 방지할 수 있고,
둘째, 제2플레이트가 오프셋 밸브로 구성되면서 이격 공간이 형성되는 제2유로 내에서도 리크 방지 성능을 향상시킬 수 있으며,
셋째, 제2플레이트를 로워 플랩과 어퍼 플랩이 결합된 구조로 마련하여 상대적으로 온도가 높거나 또는 압력이 높은 제2유로에서 안정적으로 개폐작동이 구현될 수 있고,
넷째, 하나의 샤프트를 이용하여 제1플레이트와 제2플레이트를 선택적으로 개폐 작동시킴으로써 각 유로 내부에서 유동하는 유체를 선택적으로 바이패스 시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 3웨이 밸브를 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 차량용 3웨이 밸브의 배면을 도시하는 배면도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 차량용 3웨이 밸브를 분해하여 도시하는 분해 사시도이다.
도 4는 도 1에 나타낸 차량용 3웨이 밸브의 I-I' 단면을 도시하는 종단면도이다.
도 5는 도 3에 나타낸 차량용 3웨이 밸브의 제1플레이트를 분해하여 도시하는 분해사시도이다.
도 6은 도 3에 나타낸 차량용 3웨이 밸브의 제2플레이트를 분해하여 도시하는 분해사시도이다.
도 7은 도 4에 나타낸 차량용 3웨이 밸브의 제2유로와 베어링 홈이 인접한 주변을 도시하는 종단면도이다.
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 3웨이 밸브를 도시하는 사시도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 차량용 3웨이 밸브의 배면을 도시하는 배면도이며, 도 3은 도 1에 나타낸 차량용 3웨이 밸브를 분해하여 도시하는 분해 사시도이고, 도 4는 도 1에 나타낸 차량용 3웨이 밸브의 I-I' 단면을 도시하는 종단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 3웨이 밸브(100)는 밸브 하우징(110, 이하, 하우징이라 함)과, 구동부(120) 및 개폐부(130)를 포함한다. 이러한 차량용 3웨이 밸브(100)는 차량의 바이패스(bypass) 기능을 필요로 하는 위치에 적용될 수 있다.
먼저, 하우징(110)은 본 발명에 따른 차량용 3웨이 밸브(100)의 외관을 형성하는 부분으로써, 내부에는 후술하는 구동부(120)와 개폐부(130)가 각각 수용된다.
하우징(110)의 내부에는 내벽에 의하여 유체(공기(신기) 또는 가스)가 유동하기 위한 공간이 형성되며, 본 실시예에서는 이러한 유체(이하, 공기를 일 예로써 설명함)가 유동하기 위한 공간을 유로(流路)라 정의한다.
본 발명의 실시예에 따른 하우징(110) 내부의 유로는 공기(신기) 또는 가스 중 하나가 유동하는 제1유로(111a)와, 공기 또는 가스 중 다른 하나가 유동하는 제2유로(111b)를 포함하고, 후술하는 개폐부(130)가 각 유로 상에 장착됨으로써 유로의 개도 정도를 제어하여 공기와 가스의 유동양 또는 혼합량을 조절할 수 있다. 본 실시예에서는 제1유로(111a)에 공기가 유동하고, 제2유로(111b)에 가스가 유동하는 것을 일 예로써 설명하며, 공기와 가스는 서로 반대의 유로에서 유동하도록 할 수도 있다. 예컨대, 개폐부(130)는 하나의 샤프트(131)를 이용하여 제1플레이트(210)와 제2플레이트(220)를 선택적으로 개폐하여 각 유로 내부에서 유동하는 유체를 선택적으로 바이패스 시킬 수도 있다.
또한, 하우징(110) 내부에는 샤프트(131)가 설치되는 샤프트홀(112)이 형성된다. 샤프트홀(112)은 각 유로를 관통하도록 가공된다. 이때, 샤프트홀(112)의 길이방향은 각 유로(111a, 111b) 중 하나의 중심들을 연결한 가상의 연장선(L)과 직교한 방향으로 형성될 수 있다.
그리고, 구동부(120)는 각 유로(111a, 111b)에서의 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 회전축(121a)에 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(121) 출력 보다 감속되면서 큰 토크를 샤프트(131)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, 제1플레이트(210) 및 제2플레이트(220)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)은 샤프트(131)의 일 단부 위치에 대응하는 상부홀(112a)과, 샤프트(131)의 중심 위치에 대응하는 중심홀(112b)과, 샤프트(131)의 타 단부 위치에 대응하는 하부홀(112c)을 포함한다.
개폐부(130)는 상부홀(112a) 외측으로 돌출되어 샤프트기어(122c)의 회전중심에 결합되는 부싱(bushing, 135a)과, 상부홀(112a) 내부에서 샤프트(131) 일 단부를 지지하는 제2니들 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. 그리고 상부홀(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.
또한, 개폐부(130)는 중심홀(112b) 내부에서 샤프트(131)의 중심영역 외주면을 지지하는 제1니들베어링(135f)과, 제1니들베어링(135f)의 양 단부에서 샤프트(131)를 감싸도록 배치되어 제1니들베어링(135f)과 샤프트(131) 사이를 차폐하는 씰 부재(135g)를 포함한다. 여기서, 중심홀(112b)은 내부에 추가적으로 제2유로(111b)에서 제1유로(111a) 방향으로 가공되는 베어링 홈(112d)이 형성되는데, 제1니들베어링(135f)과 씰 부재(135g)는 베어링 홈(112d) 내부에 장착된다.
제1플레이트(210)와 제2플레이트(220)는 샤프트(131) 상에 직렬로 결합되되, 제1플레이트(210)는 제1유로(111a)에 배치되고, 제2플레이트(220)는 제2유로(111b)에 배치된다. 따라서 샤프트(131)가 회전하면 제1플레이트(210)와 제2플레이트(220)는 동시에 회전이 이루어진다. 이때, 제1플레이트(210)와 제2플레이트(220)는 샤프트(131) 상에서 각각 결합 각도가 상이하게 배치되어 제1플레이트(210)와 제2플레이트(220)가 동시에 제1유로(111a)와 제2유로(111b)를 폐쇄할 수 없다. 다만, 샤프트(131)의 회전 각도에 따라서 제1플레이트(210)가 제1유로(111a)를 개폐하는 정도와 제2플레이트(220)가 제2유로(111b)를 개폐하는 정도는 조절이 가능하다.
도 4에서는 샤프트(131)가 양 측 지지구조로 구성된 것을 일 예로써 도시하고 있지만, 샤프트의 타 측 단부가 샤프트홀로부터 지지되지 않는 일 측 지지구조로 구성될 수도 있다.
또한, 개폐부(130)는 하부홀(112c) 내부에서 샤프트(131)의 타 단부를 지지하는 베어링부쉬(135h)와, 하부홀(112c)의 하단을 차폐하는 실링 캡(135i)을 포함한다.
또한, 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.
하우징은 제1유로를 통과하는 공기와 제2유로를 통과하는 가스가 혼합되면서 흡기구 방향으로 연결되는 합지관(t)을 포함한다.
도 5는 도 3에 나타낸 차량용 3웨이 밸브의 제1플레이트를 분해하여 도시하는 분해사시도이다.
도 5를 참조하면, 제1플레이트(210)는 샤프트(131)의 회전 중심에 장착되면서 버터플라이 밸브의 구조를 가진다.
샤프트(131)는 제1플레이트(210)가 삽입되는 슬릿(132)이 형성되고, 제1플레이트(210)는 슬릿(132)에 삽입된 후 패스너(f)에 의해서 체결되면서 고정이 이루어진다. 이때, 샤프트(131)의 외주면 상에는 패스너(f)의 헤드가 샤프트(131)의 외주면으로부터 적어도 일부 묻히게 자리내기를 하는 카운터 보링(counter boring) 또는 카운터 싱킹(counter sinking) 가공이 이루어질 수 있다.
또한, 제1플레이트(210)는 슬릿(132)이 샤프트(131)의 회전 중심에 배치되기 때문에 오프셋(offset)이 없는 상태이다.
도 6은 도 3에 나타낸 차량용 3웨이 밸브의 제2플레이트를 분해하여 도시하는 분해사시도이고, 도 7은 도 4에 나타낸 차량용 3웨이 밸브의 제2유로와 베어링 홈이 인접한 주변을 도시하는 종단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 제2플레이트(220)는 샤프트(131)의 회전 중심에서 벗어난 위치에 장착되면서 오프셋 밸브의 구조를 가진다.
제2플레이트(220)는 로워 플랩(221)과 어퍼 플랩(222) 및 실링부재(223)를 포함한다.
로워 플랩(221)은 샤프트(131)의 장착영역(도 3 참조, 134)에 고정된다. 장착영역(134)은 샤프트(131)의 회전 중심에서 벗어난 위치에 배치된다. 예컨대, 장착영역(134)은 샤프트(131)의 외주면을 평면으로 가공한 형태로 이루어질 수 있다.
로워 플랩(221)은 장착영역(134)에 일 면이 고정되는 제1원판부재(221a)와, 제1원판부재(221a)의 외곽에서 절곡되는 제1연장부재(221b)와, 제1연장부재(221b)의 단부에서 다시 절곡되는 제1플랜지부재(221c)를 포함한다.
제1원판부재(221a)는 얇은 원형의 판재 형상으로 이루어진다.
제1연장부재(221b)는 제1원판부재(221a)의 외곽을 따라서 일체로 절곡되고, 제1플랜지부재(221c)가 다시 제1연장부재(221b)의 외곽에서 절곡되어 제1원판부재(221a)와 나란히 연장되면서 대략 모자 형상의 단면을 가진다.
어퍼 플랩(222)은 제1원판부재(221a)의 타 면에 밀착 고정되는 제2원판부재(222a)와, 제2원판부재(222a)의 외곽에서 제1연장부재(221b)의 내주면과 마주하도록 연장되는 제2연장부재(222b)와, 제2연장부재(222b)의 단부에서 절곡되어 제1플랜지부재(221c)와 이격되도록 배치되는 제2플랜지부재(222c)를 포함한다.
제2원판부재(222a)는 제1원판부재(221a)와 함께 제2유로(111b) 내부의 가스 유동을 개폐하는 도어 역할을 한다.
제1원판부재(221a)와 제2원판부재(222a)는 이들을 관통하는 패스너(f)가 샤프트(131)에 결합되면서 고정되는데, 패스너(f)의 일 측 또는 타 측에서 샤프트(131)와 결합된 면에는 접착제(예컨대, 록타이트 401)가 도포되거나 레이저 용접이 이루어지면서 샤프트(131)로부터 패스너(f)의 풀림을 방지할 수 있다.
제2연장부재(222b)는 제1연장부재(221b)에 비하여 폭이 길게 형성되어 외주면 상에 실링부재(223)가 장착된다.
이때, 제1플랜지부재(221c)와 제2플랜지부재(222c)는 각각 실링부재(223)의 일 측면과 타 측면을 마주하도록 배치되고, 서로 밀착하도록 배치될 수 있다
그리고, 제2플레이트(220)는 실링부재(223)의 최외곽 지름보다 제1플랜지부재(221c)의 최외곽 지름이 작게 형성되고, 제1플랜지부재(221c)의 최외곽 지름보다 제2플랜지부재(222c)의 최외곽 지름이 작게 형성된다. 즉, 제1플랜지부재(221c)와 제2플랜지부재(222c)는 중간에 배치된 실링부재(223)의 양 측면을 각각 지지하되, 실링부재(223)보다 외측으로 돌출되지 않도록 배치되어 실링부재(223)가 제2유로(111b)의 곡면 형상인 내주면과 직접 접촉할 수 있도록 지지한다.
또한, 실링부재(223)는 대략 링 형상으로 이루어지고, 양 단부가 사선 방향으로 절단되어 서로 마주하도록 배치된 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 실링부재(223)는 내열성이 있는 합성수지재로 구성될 수 있다.
또한, 상술한 베어링 홈(112d)에 의해 제2유로(111b)와 중심홀(112b) 사이에 비교적 큰 간극이 발생하기 때문에 제2플레이트(220)는 오프셋 밸브의 구조로 적용되는 것이 바람직하다. 즉, 샤프트(131)의 회전 중심으로부터 실링부재(223)가 제2유로(111b) 내주면에 접촉하는 위치까지의 거리는 샤프트(131)의 회전 중심으로부터 베어링 홈(112d)의 내주면까지의 거리보다 크게 형성되어, 베어링 홈(112d)에 의해 간극이 크게 형성되는 구조에서도 제2플레이트(220)가 제2유로(111b)를 안정적으로 개폐할 수 있고, 리크(leak) 방지성능을 향상시킬 수 있게 된다.
도면에 도시하지는 않았지만, 제1플레이트(210)는 제2유로(111b)에 배치되고 제2플레이트(220)는 제1유로(111a)에 배치되어 샤프트(131)에 장착될 수도 있고, 제2플레이트(220)가 각각 제1유로(111a)와 제2유로(111b)에 모두 장착될 수도 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 3웨이 밸브에 의하면 3웨이 밸브 구조에서 중심홀 내부에는 양 단부에 씰 부재가 구비된 제1니들베어링이 장착되면서, 샤프트와 샤프트홀 사이에서 플레이트와 이격 공간이 발생하는 것을 현저히 감소시킬 수 있어 제1유로와 제2유로 사이에서 이격 공간을 통해 내부 리크가 발생하는 것을 방지할 수 있고, 제2플레이트가 오프셋 밸브로 구성되면서 이격 공간이 형성되는 제2유로 내에서도 리크 방지 성능을 향상시킬 수 있으며, 제2플레이트를 로워 플랩과 어퍼 플랩이 결합된 구조로 마련하여 상대적으로 온도가 높거나 또는 압력이 높은 제2유로에서 안정적으로 개폐작동이 구현될 수 있고, 하나의 샤프트를 이용하여 제1플레이트와 제2플레이트를 선택적으로 개폐 작동시킴으로써 각 유로 내부에서 유동하는 유체를 선택적으로 바이패스 시킬 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 3웨이 밸브
110 : 하우징
120 : 구동부
130 : 개폐부

Claims (10)

  1. 제1유로와, 상기 제1유로와 나란히 이격 배치되는 제2유로와, 상기 제1유로와 제2유로를 동시에 관통하는 샤프트홀이 형성되는 밸브 하우징;
    상기 샤프트홀에 삽입되고 일 단부에 구동부가 연결되는 샤프트와, 상기 샤프트의 일 측에 결합되어 상기 제1유로를 개폐하는 제1플레이트와, 상기 샤프트의 타 측에 결합되어 상기 제2유로를 개폐하며 상기 제1플레이트와 샤프트 상에 직렬로 연결되는 제2플레이트와, 상기 제1플레이트와 제2플레이트 사이의 샤프트 영역에 마련되는 제1니들 베어링을 포함하는 개폐부; 를 포함하고,
    상기 샤프트 상에서 상기 제1플레이트와 제2플레이트의 배치 각도가 서로 다르게 형성되며,
    상기 제2플레이트는 상기 샤프트의 회전 중심에서 벗어난 장착영역에 고정되는 로워 플랩과, 상기 로워 플랩의 외측에서 함께 고정되되, 외곽 영역이 상기 로워 플랩과 서로 이격되도록 배치되는 어퍼 플랩 및 상기 로워 플랩과 어퍼 플랩 사이에 개재되어 상기 외곽 영역에 장착되는 실링부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 3웨이 밸브.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 로워 플랩은,
    상기 장착 영역에 일 면이 밀착 고정되는 제1원판부재와,
    상기 제1원판부재의 외곽에서 상기 실링부재 방향으로 연장되는 제1연장부재와,
    상기 제1연장부재의 단부에서 상기 실링부재의 일 측면과 마주하도록 절곡되는 제1플랜지부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 3웨이 밸브.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 어퍼 플랩은,
    상기 제1원판부재의 타 면에 밀착 고정되는 제2원판부재와,
    상기 제2원판부재의 외곽에서 상기 제1연장부재의 내주면과 마주하도록 연장되고, 상기 실링부재의 내주면을 지지하도록 더 연장되는 제2연장부재와,
    상기 제2연장부재의 단부에서 상기 실링부재의 타 측면과 마주하도록 절곡되는 제2플랜지부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 3웨이 밸브.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1플레이트와 제2플레이트 중 적어도 하나는,
    상기 실링부재의 최외곽 지름보다 상기 제1플랜지부재의 최외곽 지름이 작고, 상기 제1플랜지부재의 최외곽 지름보다 상기 제2플랜지부재의 최외곽 지름이 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 3웨이 밸브.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 개폐부는,
    상기 제1니들베어링과,
    상기 샤프트의 일 단부에 인접한 샤프트홀 내부에 마련되어 상기 샤프트의 일 단부를 지지하는 제2니들베어링과,
    상기 샤프트의 타 단부에 인접한 샤프트홀 내부에 마련되어 상기 샤프트의 타 단부를 지지하는 베어링부쉬를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 3웨이 밸브.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1니들베어링은,
    양 단부에 각각 배치되어 상기 하우징의 중간영역의 샤프트홀과 샤프트 사이를 차폐하는 씰 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 3웨이 밸브.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1니들베어링은,
    상기 제1유로와 제2유로 사이에 배치되는 상기 하우징의 중간영역에서 상기 샤프트홀을 상기 제2유로에서 제1유로 방향으로 가공한 베어링 홈에 장착되는 것을 특징으로 하는 차량용 3웨이 밸브.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 샤프트의 회전중심을 기준으로,
    상기 실링부재가 제2유로 내주면에 접촉하는 위치까지의 거리가 상기 베어링 홈의 내주면까지의 거리보다 큰 것을 특징으로 하는 차량용 3웨이 밸브.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1플레이트와 제2플레이트 중 적어도 어느 하나는 상기 샤프트의 회전 중심으로부터 오프셋 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 차량용 3웨이 밸브.
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