WO2020204383A1 - Egr 쿨러용 바이패스밸브 조립체 - Google Patents

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WO2020204383A1
WO2020204383A1 PCT/KR2020/003364 KR2020003364W WO2020204383A1 WO 2020204383 A1 WO2020204383 A1 WO 2020204383A1 KR 2020003364 W KR2020003364 W KR 2020003364W WO 2020204383 A1 WO2020204383 A1 WO 2020204383A1
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WO
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link
driving
driven
egr cooler
lever link
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PCT/KR2020/003364
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Inventor
조형근
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주식회사 코렌스
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23—Layout, e.g. schematics
    • F02M26/25—Layout, e.g. schematics with coolers having bypasses
    • F02M26/26—Layout, e.g. schematics with coolers having bypasses characterised by details of the bypass valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/52—Systems for actuating EGR valves
    • F02M26/53—Systems for actuating EGR valves using electric actuators, e.g. solenoids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/65—Constructional details of EGR valves
    • F02M26/70—Flap valves; Rotary valves; Sliding valves; Resilient valves

Definitions

  • the present invention relates to a bypass valve assembly for an EGR cooler, and more particularly, to a bypass valve assembly for an EGR cooler configured to improve driving force and responsiveness, and the valve to have a self-locking function.
  • the so-called exhaust gas recirculation system is a system that reduces the temperature of the combustion gas in the cylinder by returning part of the exhaust gas discharged from the engine to the intake system, thereby suppressing the generation of NOx, and lowers the temperature of the exhaust gas. It includes an EGR Cooler.
  • the catalyst does not function as a catalyst in a cooled state, and only plays a role when heated to some extent.
  • HC and CO generated when the engine is started are not converted into harmless gases in the catalyst and are discharged as they are.
  • a bypass valve is installed in the EGR cooler, and when the engine is started, EGR gas is not cooled, but supplied to the engine to increase the temperature of the exhaust gas to increase the activity of the catalyst.
  • a conventional bypass valve for an RG cooler is configured to be driven by a vacuum actuator, but when using a vacuum pressure, there is a disadvantage in that there is a limitation in increasing the opening and closing driving force and responsiveness of the valve.
  • the flap of the bypass valve should be kept in a closed or open state of the flow path.
  • the exhaust pressure of the vehicle is transmitted to the flap of the valve. Movement may occur against the intention of When the flap moves against the intention of the user as described above, the exhaust gas flows in an abnormal path, and thus the exhaust gas reduction effect may be deteriorated.
  • the present invention has been proposed to solve the above problems, and provides a bypass valve assembly for an EGR cooler, which can increase the driving force and response of the valve, and the flap does not move arbitrarily by the exhaust gas pressure of the vehicle. It has a purpose.
  • the driven side lever link is made longer than the driving side lever link.
  • a worm wheel gear having a gear shaft fixedly coupled to the other side of the drive-side lever link in the longitudinal direction, and a worm gear coupled to the drive shaft of the drive motor to transmit rotational force generated by the drive motor to the worm wheel gear.
  • It further comprises a magnet formed to be curved so as to form an arc direction about the rotation axis of the worm wheel gear and coupled to one surface of the worm wheel gear, and a Hall sensor for non-contact sensing the position of the magnet.
  • a motor housing in which the worm wheel gear and the driving motor are mounted therein, and a vibration-proof pad surrounding an outer surface of the driving motor.
  • driven-side link pin fixedly coupled to the other side in the longitudinal direction of the driven-side lever link
  • driving-side link pin fixedly coupled to one side in the longitudinal direction of the driving-side lever link
  • connection link ends of the driven-side link pin and the driving-side link pin are inserted at one side and the other side in the longitudinal direction, respectively.
  • FIG. 1 is a perspective view of a bypass valve assembly for an EGR cooler according to the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing a coupling structure of a valve shaft and a flap included in the bypass valve assembly for an EGR cooler according to the present invention.
  • FIG 3 is a perspective view showing the internal configuration of a motor housing included in the bypass valve assembly for an EGR cooler according to the present invention.
  • FIG. 4 is a bottom perspective view showing the power transmission structure of the drive motor and the worm wheel gear.
  • FIG. 1 is a perspective view of a bypass valve assembly for an EGR cooler according to the present invention
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing a coupling structure of a valve shaft and a flap included in the bypass valve assembly for an EGR cooler according to the present invention.
  • the bypass valve assembly is a device for directly supplying the EGR gas to the engine without cooling the EGR gas when starting the engine so that the temperature of the exhaust gas can be increased to improve the catalyst activity. It is configured to determine whether to bypass the RG gas according to which direction the opening and closing component rotates.
  • the bypass valve assembly according to the present invention has the greatest feature in that the power transmission structure for transmitting the rotational force of the motor is simply configured so that the product can be compacted and the driving force and response force are improved.
  • the bypass valve assembly for an EGR cooler includes the valve block 110 and the block cover 120 in which the exhaust gas flow path is formed, and the valve block 110 and the block cover 120. It is inserted into the flap 220 for opening and closing the exhaust gas flow path, and the valve block 110 and the block cover 120 are coupled in a rotatable structure, but one end of the flap 220 is fixedly coupled, in the direction of rotation Accordingly, a valve shaft 210 that rotates the flap 220 so that the exhaust gas flow path is opened and closed, and a longitudinal end of the valve shaft 210 protruding to the outside of the block cover 120 is fixedly coupled to the end of the valve shaft 210.
  • a gasket 230 is provided between the valve block 110 and the block cover 120 so that exhaust gas does not flow out to the coupling portion between the valve block 110 and the block cover 120.
  • the flap 220 is a component that determines the flow direction of the exhaust gas by opening and closing the bypass flow path formed in the valve block 110, and the valve shaft 210 rotates in which direction the valve shaft 210 rotates. 210) and the role of opening or closing the bypass flow path by rotating integrally, such a flap 220 and valve shaft 210 has been applied substantially the same to the conventional bypass valve assembly for EGR cooler. Detailed descriptions of the flap 220 and the valve shaft 210 will be omitted.
  • the drive motor 440 is mounted inside the motor housing 400 and serves to rotate the drive-side lever link 350, and the mounting structure and power transmission structure of the drive motor 440 are described below. It will be described in detail with reference to 3 and 4.
  • the power transmission unit 300 for transmitting the rotational force of the driving motor 440 to the flap 220 is the driven side lever link 310 and the connecting link 330 and the driving side. It is composed of a connecting link 330, that is, a four-fold link structure, and has an advantage that the internal configuration is simplified compared to a structure in which power is transmitted through a plurality of gears.
  • the drive shaft 442 of the drive motor 440 and the valve shaft 210 coupled to the flap 220 are configured to transmit power by a plurality of gears, backlash occurs between the gears, so that the drive shaft 442 is There is a problem that the rotation time and the rotation time of the valve shaft 210 do not coincide. That is, the conventional EGR cooler bypass valve assembly has a disadvantage in that the valve shaft 210 rotates only after a certain period of time has elapsed after the rotation of the drive shaft 442 starts, and thus the response is poor.
  • the bypass valve assembly for an EGR cooler according to the present invention has the advantage that the responsiveness is remarkably improved since the valve shaft 210 is immediately rotated as soon as the driving lever link 350 rotates by the driving shaft 442. have.
  • the driven side lever link 310 is the driving side lever link so that the valve shaft 210 to which the flap 220 is coupled can be rotated with a stronger force. It is preferable to be made longer than (350).
  • the driven-side lever link 310 when the driven-side lever link 310 is made longer than the driving-side lever link 350, the point at which the force is applied to the driven-side lever link 310 (more specifically, the driven-side lever link 310 and the connecting link) Since the distance between the point where 330 is connected) and the axis of rotation of the driven lever link 310 increases, there is an advantage that the valve shaft 210 and the flap 220 coupled thereto can be rotated with a stronger force. . Therefore, the bypass valve assembly for an EGR cooler has an advantage that the flap 220 can stably open and close the bypass flow path even if the back pressure inside the valve block 110 is large.
  • the length ratio of the driven-side lever link 310 and the driving-side lever link 350 is preferably set to 2:1.15.
  • the driven side lever link 310 and the connecting link 330 are coupled in a rotatable structure without direct contact, and the driving side lever link 350 and the connecting link 330 are rotatable without direct contact.
  • a driven-side link pin 320 fixedly coupled to the other longitudinal side of the driven-side lever link 310, and a driving-side link pin 340 fixedly coupled to one longitudinal side of the driving-side lever link 350 It is preferable that) is additionally provided.
  • the driven-side lever link 310 is fixedly coupled to the lower end of the driven-side link pin 320, and the connecting link 330 is coupled so that the upper end of the driven-side link pin 320 is inserted at one side in the longitudinal direction.
  • the connecting link 330 may be connected to the driven-side lever link 310 in a rotatable structure without directly contacting the driven-side lever link 310.
  • the driving-side lever link 350 is fixedly coupled to the lower end of the driving-side link pin 340, and the connecting link 330 is coupled so that the upper end of the driving-side link pin 340 is inserted into the other side in the longitudinal direction.
  • the connection link 330 can be connected to the drive-side lever link 350 in a rotatable structure without directly contacting the drive-side lever link 350.
  • the bypass valve assembly for an EGR cooler may additionally include a wave washer 350 to minimize friction between each link.
  • the wave washer 350 is fastened to the driven link pin 320 so as to be positioned between the driven link pin 320 and the connecting link 330, and connected to the driving link pin 340 It is fastened to the driving-side link pin 340 so as to be positioned between the links 330, so that the connection link 330 prevents the direct contact of the driven-side lever link 310 with the driving-side lever link 350. It has the advantage of being able to.
  • Figure 3 is a perspective view showing the internal configuration of the motor housing 400 included in the bypass valve assembly for an EGR cooler according to the present invention
  • Figure 4 is a power transmission structure of the drive motor 440 and the worm wheel gear 410 It is a bottom perspective view shown.
  • the bypass valve assembly for an EGR cooler according to the present invention is configured to reduce the rotational force of the driving shaft 442 and then transmit it to the driving-side lever link 350. That is, the bypass valve assembly for an EGR cooler according to the present invention includes a worm wheel gear 410 having a gear shaft 420 fixedly coupled to the other side in the longitudinal direction of the driving-side lever link 350, and the drive motor ( It may be configured to include a worm gear 430 coupled to the drive shaft 442 of the 440 to transmit the rotational force generated by the drive motor 440 to the worm wheel gear 410.
  • the gear ratio between the worm wheel gear 410 and the worm gear 430 is preferably appropriately selected according to various conditions such as the capacity of the drive motor 440 or the standard of the power transmission unit 300.
  • the bypass valve assembly for an EGR cooler may be configured to detect the rotation angle of the worm wheel gear 410 to control whether the driving motor 440 is operated.
  • the magnet is formed to be curved to form an arc direction around the rotation axis of the worm wheel gear 410 and is coupled to one surface of the worm wheel gear 410 460 and a Hall sensor 470 for non-contact sensing the position of the magnet 460 may be additionally provided.
  • the rotation angle of the worm wheel gear 410 can be calculated using the position signal of the magnet 460 detected by the Hall sensor 470, so that the flap ( There is an advantage that the driving motor 440 can be precisely controlled so that 220) rotates only by a predetermined distance.
  • the magnet 460 and the Hall sensor 470 are widely commercialized devices in the field of measurement for measuring the rotation angle of the object to be measured, the configuration and operation principle of the magnet 460 and the Hall sensor 470 Detailed description is omitted.
  • the driving motor 440 is mounted inside the motor housing 400 so that it is not directly exposed to the outside, and when the driving motor 440 and the motor housing 400 are directly contacted, the driving motor 440 occurs.
  • the bypass valve assembly for an EGR cooler includes a motor housing 400 in which the worm wheel gear 410 and the driving motor 440 are mounted, but the outer surface of the driving motor 440 is It may further include an enclosing anti-vibration pad 450.
  • the vibration isolating pad 450 When the vibration isolating pad 450 is configured to surround the outer surface of the driving motor 440 in this way, the vibration generated from the driving motor 440 is absorbed by the vibration isolating pad 450 and transmitted to the motor housing 400. Therefore, there is an advantage in that it is possible to prevent the generation of vibration and noise of the motor housing 400.
  • the anti-vibration pad 450 may be made of any material as long as it has a certain level of elasticity so as to attenuate the vibration generated by the driving motor 440 and is not easily torn by external force. .

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Abstract

본 발명에 의한 EGR 쿨러용 바이패스밸브 조립체는, 배기가스유로가 내부에 형성되는 밸브블록 및 블록커버; 상기 밸브블록 및 블록커버 내부에 삽입되어 상기 배기가스유로를 개폐시키는 플랩; 상기 밸브블록 및 블록커버 내부에 자전 가능한 구조로 결합되되 상기 플랩의 일단이 고정결합되어, 자전 방향에 따라 상기 배기가스유로가 개폐되도록 상기 플랩을 회전시키는 밸브샤프트; 길이방향 일측이 상기 블록커버의 외부로 돌출된 밸브샤프트의 끝단에 고정결합되는 종동측 레버링크; 길이방향 일측이 상기 레버링크의 길이방향 타측에 회전 가능한 구조로 결합되는 연결링크; 길이방향 일측이 상기 연결링크의 길이방향 타측에 회전 가능한 구조로 결합되는 구동측 레버링크; 상기 구동측 레버링크의 길이방향 타측을 중심으로 상기 구동측 레버링크를 회전시키는 구동모터를 포함하여 구성된다.

Description

EGR 쿨러용 바이패스밸브 조립체
본 발명은 EGR 쿨러용 바이패스밸브 조립체에 관한 것으로, 더 상세하게는 구동력 및 응답성이 향상되고 밸브가 자기잠금 기능을 구비하도록 구성되는 EGR 쿨러용 바이패스밸브 조립체에 관한 것이다.
엔진에서 배출되는 배기가스의 일부를 흡기계로 환류시켜 실린더 안의 연소가스 온도를 떨어뜨림으로써 NOx의 생성이 억제되도록 하는 시스템을 이른바 배기가스 재순환장치(EGR 장치)라고 하며, 배기가스의 온도를 저하시키는 이지알 쿨러(EGR Cooler)를 포함한다.
한편, 엔진에서 발생되는 배기가스 중 HC, CO는 후처리 촉매장치에서 무해가스로 변환시킨다. 그런데, 촉매는 자체 특성상, 냉각된 상태에서는 촉매의 역할을 하지 못하고 어느 정도 가열이 되어야만 역할을 수행하게 된다.
따라서, 엔진 시동시 발생되는 HC, CO는 촉매에서 무해 가스로 변환되지 않고 그대로 배출되는 문제가 발생하게 된다. 이러한 문제점을 보완하기 위해 이지알 쿨러에 바이패스 밸브를 설치하여 엔진시동시에는 이지알 가스(EGR Gas)를 냉각시키지 않고 바로 엔진으로 공급하여 배기가스의 온도를 높여 촉매의 활성도를 높게 하고 있다.
일반적으로 종래 이지알 쿨러용 바이패스밸브는 진공 엑튜에이터(Vacuum Actuator)로 구동하도록 구성되는데, 진공압을 이용하는 경우에는 밸브의 개폐 구동력과 응답성을 높이는데 한계가 있다는 단점이 있다.
따라서 근래 들어서는 모터의 구동력을 이용하여 플랩을 회전시키는 바이패스밸브가 제안된바 있으나, 현재까지는 기어를 이용하여 모터의 구동력을 감속시킨 후 플랩으로 전달하는 구성만이 제안되어 있는바, 제품의 컴팩트화에 한계가 발생할 뿐만아니라 내구성이 높지 못하다는 단점이 있다. 또한, 모터의 회전력을 직선운동으로 변환시키기 위해서는 다수 개의 기어를 사용하는데, 이와 같이 다수 개의 기어를 사용하는 경우 바이패스밸브의 크기가 증가하게 된다는 문제점이 있다.
또한, 상기 바이패스밸브의 플랩은 유로를 닫고 있는 상태 또는 개방하고 있는 상태를 일정하게 유지해야 하는데, EGR쿨러용 바이패스밸브 조립체는 자동차의 배기압이 밸브의 플랩으로 전달되는바 상기 플랩이 사용자의 의도에 반하여 움직이는 현상이 발생될 수 있다. 이와 같이 플랩이 사용자의 의도에 반하여 움직이는 경우, 배기가스가 비정상적인 경로로 흐르게 되어 배기가스 저감 효과가 떨어지는 문제가 발생될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 밸브의 구동력과 응답력을 높일 수 있으며, 자동차의 배기가스 압력에 의해 플랩이 임의로 움직이지 아니하도록 구성되는 EGR 쿨러용 바이패스밸브 조립체를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 EGR 쿨러용 바이패스밸브 조립체는, 배기가스유로가 내부에 형성되는 밸브블록 및 블록커버; 상기 밸브블록 및 블록커버 내부에 삽입되어 상기 배기가스유로를 개폐시키는 플랩; 상기 밸브블록 및 블록커버 내부에 자전 가능한 구조로 결합되되 상기 플랩의 일단이 고정결합되어, 자전 방향에 따라 상기 배기가스유로가 개폐되도록 상기 플랩을 회전시키는 밸브샤프트; 길이방향 일측이 상기 블록커버의 외부로 돌출된 밸브샤프트의 끝단에 고정결합되는 종동측 레버링크; 길이방향 일측이 상기 레버링크의 길이방향 타측에 회전 가능한 구조로 결합되는 연결링크; 길이방향 일측이 상기 연결링크의 길이방향 타측에 회전 가능한 구조로 결합되는 구동측 레버링크; 상기 구동측 레버링크의 길이방향 타측을 중심으로 상기 구동측 레버링크를 회전시키는 구동모터를 포함하여 구성된다.
상기 종동측 레버링크는 상기 구동측 레버링크보다 길게 제작된다.
상기 구동측 레버링크의 길이방향 타측에 고정결합되는 기어샤프트를 구비하는 웜휠기어와, 상기 구동모터의 구동샤프트에 결합되어 상기 구동모터에서 발생된 회전력을 웜휠기어로 전달하는 웜기어를 더 포함한다.
상기 웜휠기어의 회전축을 중심으로 원호방향을 이루도록 만곡지게 형성되어 상기 웜휠기어의 일면에 결합되는 마그네트와, 상기 마그네트의 위치를 비접촉식으로 감지하기 위한 홀센서를 더 포함한다.
상기 웜휠기어와 상기 구동모터가 내부에 장착되는 모터하우징과, 상기 구동모터의 외측면을 둘러싸는 방진패드를 더 포함한다.
상기 종동측 레버링크의 길이방향 타측에 고정결합되는 종동측 링크핀과, 상기 구동측 레버링크의 길이방향 일측에 고정결합되는 구동측 링크핀을 더 포함하고,
상기 연결링크는 길이방향 일측과 타측에 각각 상기 종동측 링크핀과 상기 구동측 링크핀의 끝단이 삽입된다.
상기 종동측 링크핀과 상기 연결링크 사이에 위치되도록 상기 종동측 링크핀에 체결되고, 상기 구동측 링크핀과 상기 연결링크 사이에 위치되도록 상기 구동측 링크핀에 체결되는 웨이브와셔를 더 포함한다.
본 발명에 의한 EGR 쿨러용 바이패스밸브 조립체는, 모터의 회전력이 링크구조를 통해 플랩으로 전달되므로 밸브의 구동력이 우수하고, 모터의 회전 즉시 플랩의 회동이 이루어지므로 응답력이 우수하며, 자동차의 배기가스 압력에 의해 플랩이 임의로 움직이지 아니하므로 안정성이 높다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 의한 EGR 쿨러용 바이패스밸브 조립체의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 의한 EGR 쿨러용 바이패스밸브 조립체에 포함되는 밸브샤프트 및 플랩의 결합구조를 도시하는 분해사시도이다.
도 3은 본 발명에 의한 EGR 쿨러용 바이패스밸브 조립체에 포함되는 모터하우징의 내부구성을 도시하는 사시도이다.
도 4는 구동모터와 웜휠기어의 동력전달구조를 도시하는 저면사시도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 EGR 쿨러용 바이패스밸브 조립체의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 EGR 쿨러용 바이패스밸브 조립체의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 의한 EGR 쿨러용 바이패스밸브 조립체에 포함되는 밸브샤프트 및 플랩의 결합구조를 도시하는 분해사시도이다.
일반적으로 바이패스밸브 조립체는 배기가스의 온도를 높여 촉매의 활성도를 향상시킬 수 있도록, 엔진 시동시 이지알 가스(EGR Gas)를 냉각시키지 않고 바로 엔진으로 곧바로 공급하기 위한 장치로서, 바이패스 유로를 개폐시키는 구성요소가 어느 방향으로 회전되는지에 따라 이지알 가스의 바이패스 여부가 결정되도록 구성된다.
이때 본 발명에 의한 바이패스밸브 조립체는 모터의 회전력을 전달하기 위한 동력전달구조가 간단하게 구성되어 제품의 컴팩트화가 가능해지고, 구동력 및 응답력이 향상된다는 점에 가장 큰 특징이 있다.
즉, 본 발명에 의한 EGR 쿨러용 바이패스밸브 조립체는, 배기가스유로가 내부에 형성되는 밸브블록(110) 및 블록커버(120)와, 상기 밸브블록(110) 및 블록커버(120) 내부에 삽입되어 상기 배기가스유로를 개폐시키는 플랩(220)과, 상기 밸브블록(110) 및 블록커버(120) 내부에 자전 가능한 구조로 결합되되 상기 플랩(220)의 일단이 고정결합되어, 자전 방향에 따라 상기 배기가스유로가 개폐되도록 상기 플랩(220)을 회전시키는 밸브샤프트(210)와, 길이방향 일측이 상기 블록커버(120)의 외부로 돌출된 밸브샤프트(210)의 끝단에 고정결합되는 종동측 레버링크(310)와, 길이방향 일측이 상기 레버링크의 길이방향 타측에 회전 가능한 구조로 결합되는 연결링크(330)와, 길이방향 일측이 상기 연결링크(330)의 길이방향 타측에 회전 가능한 구조로 결합되는 구동측 레버링크(350)와, 상기 구동측 레버링크(350)의 길이방향 타측을 중심으로 상기 구동측 레버링크(350)를 회전시키는 구동모터(440)(도 3 참조)를 포함하여 구성된다.
상기 밸브블록(110)과 블록커버(120) 간의 결합부위로 배기가스가 유출되지 아니하도록, 상기 밸브블록(110)과 블록커버(120) 사이에는 가스켓(230)이 구비된다. 또한 상기 플랩(220)은 밸브블록(110) 내부에 형성된 바이패스유로를 개폐함으로써 배기가스의 유동방향을 결정하는 구성요소로서, 밸브샤프트(210)가 어느 방향으로 회전하는지에 따라 상기 밸브샤프트(210)와 일체로 회전함으로써 바이패스유로를 개방 또는 폐쇄하는 역할을 하게 되는데, 이와 같은 플랩(220) 및 밸브샤프트(210)는 종래의 EGR 쿨러용 바이패스밸브 조립체에도 실질적으로 동일하게 적용된 바 있으므로 상기 플랩(220) 및 밸브샤프트(210)에 대한 상세한 설명은 생략한다.
한편, 상기 구동모터(440)는 모터하우징(400) 내부에 장착되어 구동측 레버링크(350)를 회전시키는 역할을 하는데, 이와 같은 구동모터(440)의 장착구조 및 동력전달 구조에 대해서는 이하 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 EGR 쿨러용 바이패스밸브 조립체는 구동모터(440)의 회전력을 플랩(220)으로 전달하는 동력전달유닛(300)이 종동측 레버링크(310)와 연결링크(330)와 구동측 연결링크(330)로 구성되는바 즉, 4절링크 구조로 이루어지는바, 다수 개의 기어로 동력을 전달하는 구조에 비해 내부 구성이 단순해진다는 장점이 있다.
또한, 구동모터(440)의 구동샤프트(442)와 플랩(220)이 결합된 밸브샤프트(210)가 다수 개의 기어에 의해 동력전달되도록 구성되면, 기어 간에 백래시가 발생하므로 구동샤프트(442)의 회전시점과 밸브샤프트(210)의 회전시점이 일치하지 아니하게 된다는 문제점이 있다. 즉, 종래의 EGR 쿨러용 바이패스밸브 조립체는 구동샤프트(442)의 회전이 시작된 이후 일정 시간이 경과되어야만 밸브샤프트(210)가 회전되므로 응답성이 떨어진다는 단점이 있다. 그러나 본 발명에 의한 EGR 쿨러용 바이패스밸브 조립체는 구동샤프트(442)에 의해 구동측 레버링크(350)가 회전하는 즉시 밸브샤프트(210)가 즉각적으로 회전되므로, 응답성이 현저히 향상된다는 장점이 있다.
한편, 본 발명에 의한 EGR 쿨러용 바이패스밸브 조립체는 플랩(220)이 결합된 밸브샤프트(210)를 보다 강한 힘으로 회전시킬 수 있도록, 상기 종동측 레버링크(310)가 상기 구동측 레버링크(350)보다 길게 제작됨이 바람직하다.
이와 같이 종동측 레버링크(310)가 구동측 레버링크(350)보다 길게 제작되면, 종동측 레버링크(310)에 힘이 인가되는 지점(더 명확하게는 종동측 레버링크(310)와 연결링크(330)가 연결된 지점)과 종동측 레버링크(310)의 회전축 까지의 거리가 길어지므로, 상기 밸브샤프트(210) 및 이에 결합된 플랩(220)을 보다 강한 힘으로 회전시킬 수 있다는 장점이 있다. 따라서 EGR 쿨러용 바이패스밸브 조립체는, 밸브블록(110) 내부의 배압이 크게 발생하더라도 상기 플랩(220)이 바이패스유로를 안정적으로 개폐시킬 수 있다는 장점이 있다.
이때, 상기 종동측 레버링크(310)와 구동측 레버링크(350) 간의 길이 차이가 너무 크면 종동측 레버링크(310)와 연결링크(330)의 연결부위에서 마찰력이 증가하므로 동력손실이 발생하게 된다는 문제점이 있다. 따라서 상기 종동측 레버링크(310)와 구동측 레버링크(350)의 길이비율은 2:1.15로 설정됨이 바람직하다.
또한, 종동측 레버링크(310)와 연결링크(330)가 직접 접촉되지 아니하면서 회전 가능한 구조로 결합되고 구동측 레버링크(350)와 연결링크(330)가 직접 접촉되지 아니하면서 회전 가능한 구조로 결합되도록, 상기 종동측 레버링크(310)의 길이방향 타측에 고정결합되는 종동측 링크핀(320)과, 상기 구동측 레버링크(350)의 길이방향 일측에 고정결합되는 구동측 링크핀(340)이 추가로 구비됨이 바람직하다. 상기 종동측 레버링크(310)는 종동측 링크핀(320)의 하측 끝단에 고정결합되고 상기 연결링크(330)는 길이방향 일측에 종동측 링크핀(320)의 상측 끝단이 삽입되도록 결합되는바, 상기 연결링크(330)는 종동측 레버링크(310)와 직접 접촉되지 아니하면서도 회전 가능한 구조로 종동측 레버링크(310)에 연결될 수 있게 된다. 마찬가지로 상기 구동측 레버링크(350)는 구동측 링크핀(340)의 하측 끝단에 고정결합되고 상기 연결링크(330)는 길이방향 타측에 구동측 링크핀(340)의 상측 끝단이 삽입되도록 결합되는바, 상기 연결링크(330)는 구동측 레버링크(350)와 직접 접촉되지 아니하면서도 회전 가능한 구조로 구동측 레버링크(350)에 연결될 수 있게 된다.
이와 같이 종동측 링크핀(320)과 구동측 링크핀(340)이 추가로 구비되면, 각 링크 간의 마찰을 최소화시키면서 동력을 즉각적으로 전달할 수 있으므로, 동력전달 효율을 극대화시킬 수 있다는 장점이 있다.
한편, 상기 연결링크(330)의 길이방향 양단에 종동측 링크핀(320)과 구동측 링크핀(340)의 상측 끝단이 삽입된다 하더라도, 상기 연결링크(330)의 구동이 지속되는 경우 연결링크(330)가 아래로 처짐으로 인해 종동측 레버링크(310) 및 구동측 레버링크(350)에 접촉될 우려가 있다. 이와 같이 연결링크(330)의 길이방향 양측이 종동측 레버링크(310)와 구동측 레버링크(350)에 접촉되면, 동력손실이 발생될 뿐만아니라 소음 및 진동이 발생된다는 문제가 야기된다.
따라서 본 발명에 의한 EGR 쿨러용 바이패스밸브 조립체는 각 링크 간의 마찰을 최소화시킬 수 있도록 웨이브와셔(350)를 추가로 구비할 수 있다. 상기 웨이브와셔(350)는, 상기 종동측 링크핀(320)과 상기 연결링크(330) 사이에 위치되도록 상기 종동측 링크핀(320)에 체결되고, 상기 구동측 링크핀(340)과 상기 연결링크(330) 사이에 위치되도록 상기 구동측 링크핀(340)에 체결되는바, 연결링크(330)가 종동측 레버링크(310)가 구동측 레버링크(350)에 직접 접촉되는 현상을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
이때, 상기 연결링크(330)가 종동측 레버링크(310)나 구동측 레버링크(350)의 상측 끝단으로부터 빠지지 아니하도록, 상기 종동측 레버링크(310)의 상측 끝단과 구동측 레버링크(350)의 상측 끝단에는 이링(370)(E-ring)이 장착되어야 할 것이다.
도 3은 본 발명에 의한 EGR 쿨러용 바이패스밸브 조립체에 포함되는 모터하우징(400)의 내부구성을 도시하는 사시도이고, 도 4는 구동모터(440)와 웜휠기어(410)의 동력전달구조를 도시하는 저면사시도이다.
일반적으로 구동모터(440)의 구동샤프트(442)는 매우 빠른 속도로 회전하므로, 상기 구동샤프트(442)가 직접 구동측 레버링크(350)를 회전시키도록 구성되면 플랩(220)의 회전 각도를 일정하게 제어하기 어려울 뿐만 아니라, 동력전달유닛(300)에 충격력이 크게 발생하여 각 링크가 파손될 우려가 있다.
따라서 본 발명에 의한 EGR 쿨러용 바이패스밸브 조립체는 구동샤프트(442)의 회전력을 감속시킨 후 구동측 레버링크(350)로 전달하도록 구성됨이 바람직하다. 즉, 본 발명에 의한 EGR 쿨러용 바이패스밸브 조립체는, 상기 구동측 레버링크(350)의 길이방향 타측에 고정결합되는 기어샤프트(420)를 구비하는 웜휠기어(410)와, 상기 구동모터(440)의 구동샤프트(442)에 결합되어 상기 구동모터(440)에서 발생된 회전력을 웜휠기어(410)로 전달하는 웜기어(430)를 포함하여 구성될 수 있다.
이와 같이 구동샤프트(442)와 구동측 레버링크(350)가 웜휠기어(410) 및 웜기어(430)로 연결되면 구동샤프트(442)의 회전력이 현저히 감소된 후 구동측 레버링크(350)로 전달되므로, 동력전달유닛(300)에 인가되는 충격력을 감소시킬 수 있을뿐만 아니라, 플랩(220)의 회전속도를 정확하게 제어할 수 있다는 장점이 있다. 이때, 웜휠기어(410)와 웜기어(430)의 기어비는 구동모터(440)의 용량이나 동력전달유닛(300)의 규격 등 여러가지 조건에 따라 적절하게 선택됨이 바람직하다.
한편, 상기 언급한 바와 같이 웜휠기어(410) 및 웜기어(430)가 구동샤프트(442)의 회전력을 감속시켜 전달하도록 구성되는 경우, 상기 웜휠기어(410)의 회전각도에 따라 밸브샤프트(210) 및 이에 결합된 플랩(220)의 회전각도가 결정된다. 따라서 본 발명에 의한 EGR 쿨러용 바이패스밸브 조립체는 웜휠기어(410)의 회전각도를 감지하여 구동모터(440)의 동작 여부를 제어하도록 구성될 수 있다. 또한 이와 같이 웜휠기어(410)의 회전각도를 보다 정확하게 감지할 수 있도록, 상기 웜휠기어(410)의 회전축을 중심으로 원호방향을 이루도록 만곡지게 형성되어 상기 웜휠기어(410)의 일면에 결합되는 마그네트(460)와, 상기 마그네트(460)의 위치를 비접촉식으로 감지하기 위한 홀센서(470)를 추가로 구비할 수 있다.
이와 같이 마그네트(460)와 홀센서(470)가 구비되면, 상기 홀센서(470)에 의해 감지된 마그네트(460)의 위치신호로 웜휠기어(410)의 회전각도를 산출할 수 있으므로, 플랩(220)이 사전에 설정된 거리만큼만 회전되도록 구동모터(440)를 정밀하게 제어할 수 있다는 장점이 있다.
이때, 상기 마그네트(460)와 홀센서(470)는 측정대상의 회전각도를 측정하기 위한 계측분야에서 널리 상용화된 장치이므로, 상기 마그네트(460)와 홀센서(470)의 구성 및 작동원리에 대한 상세한 설명은 생략한다.
또한, 상기 구동모터(440)는 외부로 직접 노출되지 아니하도록 모터하우징(400)의 내부에 안착되는데, 상기 구동모터(440)와 모터하우징(400)이 직접 접촉되면 구동모터(440)에서 발생된 진동이 모터하우징(400)으로 곧바로 전달되어 모터하우징(400)의 진동 및 소음이 유발된다는 문제점이 있다. 따라서 본 발명에 의한 EGR 쿨러용 바이패스밸브 조립체는, 상기 웜휠기어(410)와 상기 구동모터(440)가 내부에 장착되는 모터하우징(400)을 구비하되 상기 구동모터(440)의 외측면을 둘러싸는 방진패드(450)를 더 포함할 수 있다.
이와 같이 방진패드(450)가 구동모터(440)의 외측면을 둘러싸도록 구성되면, 상기 구동모터(440)에서 발생되는 진동이 상기 방진패드(450)에 흡수되어 모터하우징(400)으로는 전달되지 아니하므로, 상기 모터하우징(400)의 진동 및 소음 발생을 방지할 수 있다는 장점이 있다. 이때 상기 방진패드(450)는 구동모터(440)에서 발생된 진동을 감쇄시킬 수 있도록 일정 수준의 탄성력을 가지면서 외력에 의해 쉽게 찢어지지 아니하도록 강성을 갖는 재료라면 어떠한 재료로도 제작될 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 배기가스유로가 내부에 형성되는 밸브블록 및 블록커버;
    상기 밸브블록 및 블록커버 내부에 삽입되어 상기 배기가스유로를 개폐시키는 플랩;
    상기 밸브블록 및 블록커버 내부에 자전 가능한 구조로 결합되되 상기 플랩의 일단이 고정결합되어, 자전 방향에 따라 상기 배기가스유로가 개폐되도록 상기 플랩을 회전시키는 밸브샤프트;
    길이방향 일측이 상기 블록커버의 외부로 돌출된 밸브샤프트의 끝단에 고정결합되는 종동측 레버링크;
    길이방향 일측이 상기 레버링크의 길이방향 타측에 회전 가능한 구조로 결합되는 연결링크;
    길이방향 일측이 상기 연결링크의 길이방향 타측에 회전 가능한 구조로 결합되는 구동측 레버링크;
    상기 구동측 레버링크의 길이방향 타측을 중심으로 상기 구동측 레버링크를 회전시키는 구동모터;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 EGR 쿨러용 바이패스밸브 조립체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 종동측 레버링크는 상기 구동측 레버링크보다 길이가 긴 것을 특징으로 하는 EGR 쿨러용 바이패스밸브 조립체.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동측 레버링크의 길이방향 타측에 고정결합되는 기어샤프트를 구비하는 웜휠기어와, 상기 구동모터의 구동샤프트에 결합되어 상기 구동모터에서 발생된 회전력을 웜휠기어로 전달하는 웜기어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 EGR 쿨러용 바이패스밸브 조립체.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 웜휠기어의 회전축을 중심으로 원호방향을 이루도록 만곡지게 형성되어 상기 웜휠기어의 일면에 결합되는 마그네트와, 상기 마그네트의 위치를 비접촉식으로 감지하기 위한 홀센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 EGR 쿨러용 바이패스밸브 조립체.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 웜휠기어와 상기 구동모터가 내부에 장착되는 모터하우징과, 상기 구동모터의 외측면을 둘러싸는 방진패드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 EGR 쿨러용 바이패스밸브 조립체.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 종동측 레버링크의 길이방향 타측에 고정결합되는 종동측 링크핀과, 상기 구동측 레버링크의 길이방향 일측에 고정결합되는 구동측 링크핀을 더 포함하고,
    상기 연결링크는 길이방향 일측과 타측에 각각 상기 종동측 링크핀과 상기 구동측 링크핀의 끝단이 삽입되는 것을 특징으로 하는 EGR 쿨러용 바이패스밸브 조립체.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 종동측 링크핀과 상기 연결링크 사이에 위치되도록 상기 종동측 링크핀에 체결되고, 상기 구동측 링크핀과 상기 연결링크 사이에 위치되도록 상기 구동측 링크핀에 체결되는 웨이브와셔를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 EGR 쿨러용 바이패스밸브 조립체.
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