KR20160038424A - 배기가스 재순환 액추에이터의 캠 작동 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예는 배기가스 재순환 액추에이터의 캠 작동 구조에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 기어의 회전운동을 밸브로드의 직선운동으로 변환시키는 배기가스 재순환 액추에이터의 캠 작동 구조에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기어의 내부에 밸브로드의 직선 운동축이 위치하도록 하여, 종래기술이 가지는 회전운동이 직선운동으로 변환시 생기는 사이드 포스를 억제하는 효과를 제공한다.

Description

배기가스 재순환 액추에이터의 캠 작동 구조{Cam Operation Structure of Exhaust Gas Recirculation Actuator}

본 발명의 실시예는 배기가스 재순환 액추에이터의 캠 작동 구조에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 기어의 회전운동을 밸브로드의 직선운동으로 변환시키는 배기가스 재순환 액추에이터의 캠 작동 구조에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

배기가스 재순환(Exhaust gas recirculation, 이하 EGR) 액추에이터는 엔진의 연소시 발생되는 대기오염물질인 질소산화물(NOx)를 저감시키기 위해 배기가스를 다시 연소실로 재순환시켜 연소실의 온도를 낮춤으로써 NOx의 발생을 저감시키는 장치이다.

EGR 액추에이터의 동력전달부는 회전운동을 직선운동으로 변환하는 방식으로 작동한다.

도 1은 종래의 기술에 의한 배기가스 재순환 액추에이터의 동력전달부 구조를 나타낸다. 도 1을 참조하면, 종래의 기술에 의한 동력전달부 구조(10)는 기어(11)와 기어(11)에 연결되는 레버(12)와 레버(12)에 연결되는 캠(13)과 캠(13)에 의하여 직선 이동하는 캠하우징(14)을 포함하는데,

이러한 구조에서는 기어(11)의 회전운동이 레버를 통하여 캠하우징()의 직선운동으로 변환되는데, 캠하우징(13)의 직선운동축이 기어(11) 회전으로부터 이격되어 서로 다른 면에서 작용하게 되므로 사이드 포스(Side Force)가 생기게 된다.

이러한 사이드 포스는 제품의 동력손실을 가져오며, 배기가스 재순환 액추에이터의 내구성을 저하시키는 문제가 있다.

이에 본 발명에 따른 일 실시예는, 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 기어의 내부에 밸브로드의 직선 운동축이 위치하도록 하여 회전운동이 직선운동으로 변환시 생기는 사이드 포스를 억제하는 새로운 구조를 가지는 배기가스 재순환 액추에이터를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 캠하우징 및 밸브로드의 좌우 회전을 방지하는 가이드 구조를 포함한 배기가스 재순환 액추에이터를 제공함에 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 재순환 액추에이터는 구동력을 발생하는 구동부를 포함할 수 있다.

상기 구동부로부터 상기 구동력을 전달받아 회전하고, 내부에 캠하우징수용부가 형성되며, 상기 회전의 중심축으로부터 편심된 위치에 캠연결홈이 형성된 기어를 포함할 수 있다.

상기 기어의 회전에 의해 상기 중심축 둘레를 공전하고, 상기 캠연결홈과 연결되는 캠축부와, 상기 캠축부와 연결되고 상기 캠하우징수용부 내부에 위치하는 동력전달캠을 가지는 캠연결부를 포함할 수 있다.

상기 캠하우징수용부에 수용되고, 상기 동력전달캠과 함께 상기 중심축 둘레를 공전하는 캠하우징을 포함할 수 있다.

상기 캠하우징에 연결되어 상기 캠하우징과 함께 왕복 운동하는 밸브로드를 포함할 수 있다.

상기 밸브로드와 연결되어 배기가스가 흐르는 유로를 개폐하는 밸브를 포함할 수 있다.

또한, 상기 캠하우징은 그 내부에 상기 동력전달캠을 수용하는 캠수용부가 형성될 수 있다.

또한, 상기 캠수용부와 상기 동력전달캠 사이에, 상기 동력전달캠이 상기 캠수용부 내부에서 유동할 수 있도록 유격이 형성될 수 있다.

또한, 상기 캠수용부에서 상기 동력전달캠이 슬라이딩 접촉하는 부분은 메탈시트(Metal Sheet)로 구성될 수 있다.

또한, 상기 캠하우징수용부는, 상기 중심축 방향으로 서로 마주보도록 형성된 제1면과 제2면, 및

상기 제1면과 상기 제2면을 연결하는 제3면을 포함하되,

상기 제3면은 긴직선면과 상기 긴직선면과 수직으로 연결되는 짧은직선면을 가지질 수 있다.

또한, 상기 캠하우징은 공전시 상기 제3면에 접촉하지 않도록 그 외주면이 곡선의 형태로 형성될 수 있다.

실시예에 따라서 상기 긴직선면과 상기 짧은직선면의 연결부위는 라운드 형태일 수 있다.

상기 캠연결홈은 상기 짧은직선면 측으로 치우쳐 위치할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기어의 내부에 밸브로드의 직선 운동축이 위치하도록 하여, 종래기술이 가지는 회전운동이 직선운동으로 변환시 생기는 사이드 포스를 억제하는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명의 실시예는 캠하우징에 형성된 캠수용부에 캠하우징 및 밸브로드의 좌우 회전을 방지하는 가이드 구조를 형성하여 밸브의 원활한 개폐를 가능하게 한다.

한편, 배기가스 재순환 액추에이터는 고온에 노출되어 있어, 열에 최적화된 구조와 부품 수를 줄이기 위한 노력이 필요한 실정인데, 본 실시예는 종래기술 대비 부품 수가 감소 되므로 내구성 및 제조비용 측면에서도 유리하다.

도 1은 종래의 기술에 의한 배기가스 재순환 액추에이터의 동력전달부 구조를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 재순환 액추에이터의 동력전달부 구조를 나타낸다.
도 3은 본 실시예에 따른 기어의 구조를 나타낸다.
도 4는 본 실시예에 따른 동력전달캠이 캠하우징이 캠수용부 내에 수용된 모습을 나타낸다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 그러나 이는 본 발명의 범위를 한정하려고 의도된 것은 아니다.

각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

먼저, 본 실시예에 따른 배기가스 재순환 액추에이터를 설명하면 다음과 같다.

본 실시예에 따른 배기가스 재순환 액추에이터는 구동부(미도시), 동력전달부(100), 밸브(미도시)를 포함하여 구성할 수 있다. 여기서 구동부는 전기력에 의하여 회전력을 발생시키는 것을 포함할 수 있다. 예컨대, 구동부는 모터일 수 있다.

밸브는 엔진의 연소실로부터 배출되는 배기가스가 흘러 나가는 유로를 개폐하는 것일 수 있다. 밸브의 형태는 접시 형태를 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 재순환 액추에이터의 동력전달부 구조를 나타낸다.

먼저, 도 2를 참조하여 본 실시예에 따른 동력전달부(100)의 구조에 대하여 설명한다. 본 실시예에 따른 동력전달부(100)는 기어(110), 캠연결부(130), 캠하우징(140), 밸브로드(150)를 포함하여 구성될 수 있다.

기어(110)는 구동부로부터 구동력을 전달받아 회전하고, 내부에 캠하우징수용부(120)가 형성되며, 기어(110) 회전의 중심축(C)으로부터 편심된 위치에 캠연결홈(125)이 형성될 수 있다.

캠연결홈(125)이 중심축(C)으로부터 편심되는 간격은 밸브가 직선 왕복 운동하는 거리와 밀접한 관련이 있다. 같은 길이의 밸브로드(150)에 대하여, 캠연결홈(125)이 중심축(C)으로부터 편심되는 간격이 클수록 밸브의 직선 왕복 운동의 거리는 길어진다. 즉, 편심된 간격과 밸브의 직선 왕복 운도의 거리는 비례하는 관계일 수 있다.

기어(110)는 전체적으로 디스크 형상일 수 있다. 기어(110)의 외주면의 전부 또는 일부에는 톱니가 형성될 수 있다. 도 2에서는 기어(110) 외주면의 일부에 톱니가 형성된 모습을 나타낸다. 톱니가 형성되지 않은 기어(110) 외주면의 나머지 부분에는 내측으로 오목하게 들어가 형성된 캠하우징수용부(120)가 마련될 수 있다.

도 3은 본 실시예에 따른 기어의 구조를 나타낸다.

도 3을 참조하여 설명하면, 캠하우징수용부(120)는 제1면(121), 제2면(122) 및 제3면(123,124)을 포함하여 구성될 수 있다. 제1면(121)과 제2면(122)은 기어(110)의 회전 중심축(C) 방향으로 서로 일정 간격을 두고 마주보도록 형성될 수 있다.

제3면(123,124)은 제1면(121)과 제2면(122)을 연결하는 면일 수 있다. 제3면(123,124)은 캠하우징수용부(120)의 바닥면일 수 있다. 제3면(123,124)은 제1면(121)과 제2면(122)의 둘레의 일부를 연결하여 형성되는 면이다. 제1면(121)과 제2면(122)의 둘레의 나머지 일부는 개구부를 형성하는 부분이다.

제3면(123,124)은 긴직선면(123)과 짧은직선면(124)을 가질 수 있다. 긴직선면(123)과 짧은직선면(124)은 수직하게 연결될 수 있다. 실시예에 따라서 긴직선면(123)과 짧은직선면(124)의 연결부위는 라운드 형태를 포함할 수 있다. 이러한 라운드 형태는 기어(110)의 강도를 향상시킨다.

캠연결홈(125)은 제1면(121) 또는 제2면(122) 상에 형성될 수 있다. 실시예에 따라서 캠연결홈(125)은 제1면(121)과 제2면(122) 상에 형성될 수 있다. 캠연결홈(125)은 관통홈일 수 있으며, 비관통홈일 수도 있다. 도 3에서는 캠연결홈(125)이 관통홈인 경우를 나타낸다.

실시예에 따라서, 캠연결홈(125)은 짧은직선면(124) 측으로 치우쳐 위치할 수 있다. 즉, 캠연결홈(125)은 긴직선면(123)을 기준으로 볼 때, 긴직선면(123)을 이등분한 두 개의 면 중에서 짧은직선면(124)에 가까운 면에 인접한 위치에서 형성될 수 있다.

이러한 구조는 기어(110)의 회전에 의한 캠연결부(130) 및 캠하우징(140)을 하방으로 이동시키는 힘이 안정적으로 발휘되도록 한다.

캠연결부(130)는 기어(110)의 회전에 의해 기어(110)의 회전 중심축(C) 둘레를 공전할 수 있다. 캠연결부(130)의 구조는 실시예에 따라서, 캠축부(131)와 동력전달캠(132)을 포함하여 구성될 수 있다.

캠축부(131)는 캠연결홈(125)과 연결될 수 있다. 실시예에 따라서 캠축부(131)는 캠연결홈(125)에 회전 가능하도록 연결될 수 있다. 실시예에 따라서 캠축부(131)는 캠연결홈(125)에 고정되어 연결될 수 있다.

동력전달캠(132)은 디스크 형상을 포함할 수 있다. 이 경우 동력전달캠(132)은 일정한 두께를 가질 수 있다. 동력전달캠(132)의 두께는 캠하우징(140)을 밀어 이동시키는데 필요한 정도로 설계될 수 있다.

동력전달캠(132)은 캠축부(131)와 연결될 수 있다. 실시예에 따라서 동력전달캠(132)은 캠축부(131)와 일체로 형성될 수 있다. 동력전달캠(132)의 직경이 캠축부(131)의 직경 보다 클 수 있다.

동력전달캠(132)은 캠하우징수용부(120) 내부에 위치할 수 있다.

캠하우징(140)은 캠하우징수용부(120)에 수용되고, 동력전달캠(132)과 함께 기어(110)의 회전 중심축(C) 둘레를 공전할 수 있다.

도 4는 본 실시예에 따른 동력전달캠이 캠하우징이 캠수용부 내에 수용된 모습을 나타낸다.

도 4를 참조하면, 캠하우징(140)은 내부에 캠수용부를 포함할 수 있다. 캠수용부는 동력전달캠(132)을 수용할 수 있다. 동력전달캠(132)은 캠하우징(140)의 캠수용부에 수용되어 캠하우징(140)을 직선 이동시킬 수 있다.

캠수용부와 동력전달캠(132) 사이에는 동력전달캠(132)이 캠수용부 내부에서 유동할 수 있도록 유격(P)이 형성될 수 있다. 여기서 유동은 캠하우징(140)이 직선 이동하는 방향에 수직한 방향(A)일 수 있다.

밸브가 원활하게 개폐되기 위해서는 캠하우징(140)은 A방향으로 이동하지 않으면서 직선 왕복 운동을 하여야 한다. 그러나 캠하우징(140)을 이동시키는 동력전달캠(132)은 기어(110)의 회전 중심축(C)을 기준으로 공전하므로, 동력전달캠(132)의 이동 방향은 A방향의 성분을 갖는다. 따라서 캠수용부와 동력전달캠(132) 사이에 유격(P)을 형성하여 동력전달캠(132)이 캠수용부 내부에서 유동하도록 만듦으로써 캠하우징(140)의 A방향 이동을 억제할 수 있다.

실시예에 따라서 캠수용부에서 동력전달캠(132)이 슬라이딩 접촉하는 부분은 메탈시트(141, Metal Sheet)로 구성될 수 있다. 메탈시트(141)의 내면에는 윤활층이 형성될 수 있다. 메탈시트(141)는 실시예에 따라서 캠수용부의 둘레면을 모두 둘러싸며 배치될 수 있다. 메탈시트(141)는 실시예에 따라서 동력전달캠(132)이 슬라이딩 접촉하는 부분에만 배치될 수 있다. 도 4는 메탈시트(141)가 캠수용부의 둘레면을 모두 둘러싸며 배치된 모습을 나타낸다.

메탈시트(141) 구조를 채용함으로써 동력전달캠(132)이 캠수용부 내부에서 원활하게 유동하도록 할 수 있다.

캠하우징(140)은 공전시 전술한 제3면(123,124)에 접촉하지 않도록 그 외주면이 곡선의 형태로 형성될 수 있다. 이러한 형상은 캠하우징(140)의 강도를 향상시키면서도 캠축부(131)를 중심으로 원활하게 회전하도록 할 수 있다.

밸브로드(150)의 일단은 캠하우징(140)에 연결되어 캠하우징(140)과 함께 왕복 운동할 수 있다. 실시예에 따라서 밸브로드(150)의 타단에는 전술한 밸브가 연결될 수 있다.

동력전달부(100)는 이러한 구조를 통하여 기어(110)의 회전운동을 밸브로드(150)의 직선운동을 변환시켜 밸브를 개폐할 수 있다.

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 실시예는 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: 종래의 기술에 의한 동력전달부
100: 본 발명의 일 실시예에 따른 동력전달부
110: 기어
120: 캠하우징수용부
121: 제1면
122: 제2면
123: 긴직선면
124: 짧은직선면
125: 캠연결홈
130: 캠연결부
131: 캠축부
132: 동력전달캠
140: 캠하우징
141: 메탈시트
150: 밸브로드

Claims (8)

1. 구동력을 발생하는 구동부;
   상기 구동부로부터 상기 구동력을 전달받아 회전하고, 내부에 캠하우징수용부가 형성되며, 상기 회전의 중심축으로부터 편심된 위치에 캠연결홈이 형성된 기어;
   상기 기어의 회전에 의해 상기 중심축 둘레를 공전하고, 상기 캠연결홈과 연결되는 캠축부와, 상기 캠축부와 연결되고 상기 캠하우징수용부 내부에 위치하는 동력전달캠을 가지는 캠연결부;
   상기 캠하우징수용부에 수용되고, 상기 동력전달캠과 함께 상기 중심축 둘레를 공전하는 캠하우징;
   상기 캠하우징에 연결되어 상기 캠하우징과 함께 왕복 운동하는 밸브로드; 및
   상기 밸브로드와 연결되어 배기가스가 흐르는 유로를 개폐하는 밸브;
   를 포함하는 배기가스 재순환 액추에이터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 캠하우징은 그 내부에 상기 동력전달캠을 수용하는 캠수용부가 형성된 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환 액추에이터.
3. 제2항에 있어서,
   상기 캠수용부와 상기 동력전달캠 사이에, 상기 동력전달캠이 상기 캠수용부 내부에서 유동할 수 있도록 유격이 형성된 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환 액추에이터.
4. 제3항에 있어서,
   상기 캠수용부에서 상기 동력전달캠이 슬라이딩 접촉하는 부분은 메탈시트(Metal Sheet)로 구성된 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환 액추에이터.
5. 제1항에 있어서,
   상기 캠하우징수용부는,
   상기 중심축 방향으로 서로 마주보도록 형성된 제1면과 제2면, 및
   상기 제1면과 상기 제2면을 연결하는 제3면을 포함하되,
   상기 제3면은 긴직선면과 상기 긴직선면과 수직으로 연결되는 짧은직선면을 가지는 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환 액추에이터.
6. 제5항에 있어서,
   상기 캠하우징은 공전시 상기 제3면에 접촉하지 않도록 그 외주면이 곡선의 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환 액추에이터.
7. 제5항에 있어서,
   상기 긴직선면과 상기 짧은직선면의 연결부위는 라운드 형태인 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환 액추에이터.
8. 제5항에 있어서,
   상기 캠연결홈은 상기 짧은직선면 측으로 치우쳐 위치하는 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환 액추에이터.

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