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KR101926686B1 - 유성기어를 구비하는 이지알 밸브 - Google Patents

유성기어를 구비하는 이지알 밸브 Download PDF

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KR101926686B1
KR101926686B1 KR1020180027364A KR20180027364A KR101926686B1 KR 101926686 B1 KR101926686 B1 KR 101926686B1 KR 1020180027364 A KR1020180027364 A KR 1020180027364A KR 20180027364 A KR20180027364 A KR 20180027364A KR 101926686 B1 KR101926686 B1 KR 101926686B1
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valve
housing
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valve shaft
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Inventor
조형근
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주식회사 코렌스
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    • 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
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Abstract

본 발명에 의한 이지알 밸브는, 내부공간을 구비하는 하우징; 회전력을 발생시키는 모터샤프트가 중심부를 관통하도록 장착되어, 상기 하우징의 내부공간 상측에 결합되는 BLDC모터; 상기 모터샤프트의 하단에 결합되는 선기어; 상기 선기어를 중심으로 방사형으로 배열되며, 수직방향 중심축을 회전축으로 자전이 가능한 구조로 상기 하우징 내에 결합되는 셋 이상의 유성기어; 상기 셋 이상의 유성기어를 둘러싸도록 배열되되 수직방향 중심축을 중심으로 자전 가능한 구조로 상기 하우징 내에 결합되며, 중심부에 수직으로 연장되는 나사홀이 형성되는 링기어; 길이방향이 수직을 향하도록 배열되되, 상기 나사홀에 나사결합되는 수나사산이 상측에 형성되고, 포핏밸브가 하단에 구비되어, 상기 모터샤프트 자전 시 승강하는 밸브샤프트;를 포함하여 구성된다. 본 발명에 의한 이지알 밸브는, 회전운동을 직선운동으로 전환시키는 부품의 구성이 간단하고, 밸브샤프트가 승강하는 과정에서 소음 및 진동이 크게 발생하지 아니하며, 자전하지 아니하여 안정성 및 내구성이 우수하다는 장점이 있다.

Description

유성기어를 구비하는 이지알 밸브 {EGR valve having planetary gear}
본 발명은 이지알 밸브에 관한 것으로, 더 상세하게는 모터에서 출력되는 회전운동을 직선운동으로 전환하는 구조가 간단하면서 높은 감속비를 가질 수 있도록 구성되는 이지알 밸브에 관한 것이다.
일반적으로 NOx(질소산화물)은 고압, 고온 시에 산소와 질소가 결합하여 발생하는 것으로, 이를 억제하기 위하여 대기 중으로 배출되는 배기가스 일부를 다시 흡기계통측에 공급하여 최고 연소온도를 낮추고, 산소 공급을 줄여 NOx의 생성을 저감시키는 EGR(exhaust gas recirculation) 시스템이 사용된다.
상기 EGR 시스템에서 대기 중으로 배출되는 배기가스 일부를 다시 흡기계통측에 공급하는 배기가스의 양에 따라 연료의 연소상태가 좌우됨으로 엔진의 출력과 배출가스에 함유되는 NOx과 PM(입자상 물질) 등에 영향을 미친다. 즉, EGR 시스템은 엔진에서 배출되는 배기가스의 일부를 실린더의 흡기장치로 되돌림으로써 엔진의 연소 온도를 내리고, NOx의 발생량을 저감시킨다.
상기와 같이 EGR 시스템에서는 리턴되는 배기가스의 양이 중요시되며, 상기 리턴되는 배기가스를 제어하는 것이 이지알 밸브이다. 상기 이지알 밸브는, 배기가스의 재순환을 제어할 수 있도록 재순환 유로에는 밸브가 설치되고, 상기 밸브에 결합된 샤프트 즉, 밸브샤프트의 승강 높이를 감지할 수 있도록 구성된다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 종래의 이지알 밸브에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 종래의 이지알 밸브 내부구조를 도시하는 사시도이고, 도 2는 종래의 이지알 밸브 부분단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 종래의 이지알 밸브는, 수직으로 세워져 수직 중심축을 중심으로 자전하면서 승강 가능한 밸브샤프트(10)와, 상기 밸브샤프트(10)의 일부를 감싸도록 일체로 결합되며 외측면에 나선홈(32)이 형성되고 상단에 다각기둥(34)이 형성된 원통캠(30)과, 일단이 상기 나선홈(32)에 슬라이딩 가능한 구조로 삽입되도록 상기 원통캠(30)의 측방에 고정되는 고정베어링(50)과, 상기 다각기둥(34)이 회전축을 관통하도록 삽입되는 회전기어(40)와, 상기 원통캠(30)을 관통한 밸브샤프트(10)의 상단에 결합되는 원통마그넷(20)과, 상기 원통마그넷(20)의 일측에 고정되어 상기 원통마그넷(20)의 승강을 감지하는 홀센서(60)와, 회전기어(40) 회전각을 원상태로 복원시키는 리턴스프링(80)을 포함하여 구성된다.
별도의 회전모터에 의해 상기 회전기어가 회전되면, 상기 원통캠(30) 및 밸브샤프트(10)는 회전기어(40)를 따라 회전하는데, 이때 고정베어링(50)이 삽입된 나선홈(32) 위치가 변경됨에 따라 원통캠(30) 및 밸브샤프트(10)는 자전을 하면서 나선홈(32)의 경사각에 따라 승강하게 된다. 상기 밸브샤프트(10)가 자전을 하면서 승강됨에 따라 원통마그넷(20) 역시 자전을 하면서 승강되고, 홀센서(60)는 원통마그넷(20)의 승강을 감지하여 밸브샤프트(10)의 승강 거리를 산출할 수 있게 된다.
이와 같이 구성되는 종래의 이지알 밸브는 외부로부터 전달된 회전력으로 밸브샤프트(10)를 승강시키기 위하여 회전기어(40)와 원통캠(30)과 고정베어링(50) 등이 필수로 요구되는바, 내부 구조가 복잡해질 뿐만 아니라, 원통캠(30)과 고정베어링(50) 간의 마찰력이 크게 발생되어 밸브샤프트가 원활하게 승강되지 못하게 된다는 단점이 있다.
또한, 종래의 이지알 밸브는 밸브샤프트(10)가 승강하는 과정에서 자전까지 함께 하게 되는바, 밸브샤프트(10)의 하단에 구비된 포핏밸브가 밸브시트에 안착되는 과정에서 손상될 우려가 있고, 밸브샤프트(10)의 자전 과정에서 진동이나 소음이 발생될 수 있다는 단점이 있다.
KR 10-1689783 B1
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 회전운동을 직선운동으로 전환시키는 부품의 구성이 간단하고, 밸브샤프트가 승강하는 과정에서 소음 및 진동이 크게 발생하지 아니하며, 자전하지 아니하여 안정성 및 내구성이 향상되는 이지알 밸브를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 이지알 밸브는, 내부공간을 구비하는 하우징; 회전력을 발생시키는 모터샤프트가 중심부를 관통하도록 장착되어, 상기 하우징의 내부공간 상측에 결합되는 BLDC모터; 상기 모터샤프트의 하단에 결합되는 선기어; 상기 선기어를 중심으로 방사형으로 배열되며, 수직방향 중심축을 회전축으로 자전이 가능한 구조로 상기 하우징 내에 결합되는 셋 이상의 유성기어; 상기 셋 이상의 유성기어를 둘러싸도록 배열되되 수직방향 중심축을 중심으로 자전 가능한 구조로 상기 하우징 내에 결합되며, 중심부에 수직으로 연장되는 나사홀이 형성되는 링기어; 길이방향이 수직을 향하도록 배열되되, 상기 나사홀에 나사결합되는 수나사산이 상측에 형성되고, 포핏밸브가 하단에 구비되어, 상기 모터샤프트 자전 시 승강하는 밸브샤프트;를 포함하여 구성된다.
상기 유성기어의 상측 외주면에는 상기 선기어와 나사결합되는 제1 기어이빨이 형성되고, 상기 유성기어의 하측 외주면에는 상기 링기어와 나사결합되는 제2 기어이빨이 형성되며,
상기 유성기어는 상기 제1 기어이빨이 형성된 부위의 직경이 상기 제2 기어이빨이 형성된 부위의 직경보다 크게 형성된다.
상기 밸브샤프트는, 회전은 불가하고 길이방향으로 이동만 가능하도록 상기 하우징 내에 장착된다.
상기 포핏밸브가 배기가스 유로를 닫는 방향으로 상기 링기어에 회전탄성력을 인가하는 토션스프링을 더 포함한다.
상기 밸브샤프트의 상단은 상기 나사홀을 관통한 후 상향으로 돌출되고,
중심부 저면이 상기 밸브샤프트의 상단에 안착된 상태를 유지하면서 승강 가능한 구조로 상기 하우징 내에 장착되는 샤프트홀더와, 상기 샤프트홀더에 하향 탄성력을 인가하는 압축스프링을 더 포함한다.
상기 압축스프링은, 수직으로 세워진 코일스프링 형상으로 형성되어 상단이 상기 하우징에 밀착되고,
상기 샤프트홀더는, 상기 밸브샤프트의 상단을 중심으로 방사형으로 연장되는 복수 개의 연장부와, 상기 연장부의 끝단측 상면에 형성되어 상기 압축스프링의 하단이 안착되는 안착홈 또는 안착돌기를 구비한다.
상기 밸브샤프트의 하측을 둘러싸도록 장착되되 상하 방향으로 상호 이격되는 한 쌍의 포핏시일과, 상기 한 쌍의 포핏시일 사이의 공간을 외부로 연통시키는 벨트홀을 더 포함한다.
상기 밸브샤프트의 하측 외주면에 밀착되는 스크래퍼를 더 포함한다.
본 발명에 의한 이지알 밸브는, 회전운동을 직선운동으로 전환시키는 부품의 구성이 간단하고, 밸브샤프트가 승강하는 과정에서 소음 및 진동이 크게 발생하지 아니하며, 자전하지 아니하여 안정성 및 내구성이 우수하다는 장점이 있다.
도 1은 종래의 이지알 밸브 내부구조를 도시하는 사시도이다.
도 2는 종래의 이지알 밸브 부분단면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 이지알 밸브의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 의한 이지알 밸브의 단면사시도이다.
도 5 및 도 6은 선기어와 유성기어와 링기어의 결합구조를 도시하는 사시도 및 평면도이다.
도 7은 샤프트홀더의 결합구조를 도시하는 분해사시도이다.
도 8은 링기어와 토션스프링의 결합구조를 도시하는 분해사시도이다.
도 9는 샤프트홀더와 링기어와 토션스프링의 결합구조를 도시하는 단면사시도이다.
도 10 및 도 11은 링기어 회전을 제한하는 락킹장치를 도시한다.
도 12는 모터커버와 밸브하우징의 결합구조를 도시하는 단면사시도이다.
도 13은 링기어와 볼베어링의 결합구조를 도시하는 저면사시도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 이지알 밸브의 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 의한 이지알 밸브의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 의한 이지알 밸브의 단면사시도이며, 도 5 및 도 6은 선기어와 유성기어와 링기어의 결합구조를 도시하는 사시도 및 평면도이다.
본 발명에 의한 이지알 밸브는 포핏밸브(620)가 결합된 밸브샤프트(600)를 승강시켜 엔진으로 리턴되는 배기가스의 양을 조절하기 위한 장치로서, 종래의 이지알 밸브와 같이 기어 및 원통캠을 사용하지 아니하고서도 외부로부터 인가된 회전운동을 직선운동으로 전환시킬 수 있어 제품의 컴팩트화가 가능하고, 회전력 감속률이 매우 우수하여 포핏샤프트의 승강을 보다 안정적으로 수행할 수 있으며, 응답성과 내구성이 우사하다는 점에 구성상의 가장 큰 특징이 있다.
즉, 본 발명에 의한 이지알 밸브는, 내부공간을 구비하는 하우징(100)과, 회전력을 발생시키는 모터샤프트(210)가 중심부를 관통하도록 장착되어 상기 하우징(100)의 내부공간 상측에 결합되는 BLDC모터(200)와, 상기 모터샤프트(210)의 하단에 결합되는 선기어(300)와, 상기 선기어(300)를 중심으로 방사형으로 배열되며 수직방향 중심축을 회전축으로 자전이 가능한 구조로 상기 하우징(100) 내에 결합되는 셋 이상의 유성기어(400)와, 상기 셋 이상의 유성기어(400)를 둘러싸도록 배열되되 수직방향 중심축을 중심으로 자전 가능한 구조로 상기 하우징(100) 내에 결합되며 중심부에 수직으로 연장되는 나사홀(510)(도 8 참조)이 형성되는 링기어(500)와, 길이방향이 수직을 향하도록 배열되되 상기 나사홀(510)에 나사결합되는 수나사산(610)이 상측에 형성되고 포핏밸브(620)가 하단에 구비되는 밸브샤프트(600)를 포함하여 구성된다.
상기 하우징(100)은 모터커버(102)와 밸브하우징(106)으로 구분되어 일체로 결합될 수 있다. 또한 상기 BLDC모터(200)는 내부에 원통형의 모터코어(220)가 구비되고, 상기 모터샤프트(210)는 모터코어(220)의 중심을 수직으로 관통하도록 장착되는데, 이와 같은 모터코어(220) 및 모터샤프트(210)의 결합구조는 종래의 전동모터에도 실질적으로 동일하게 적용되고 있는바, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 BLDC모터(200)의 모터샤프트(210)가 회전을 하게 되면, 상기 모터샤프트(210)와 일체로 결합된 선기어(300)가 자전을 하고, 상기 선기어(300)와 기어결합된 유성기어(400)들은 선기어(300)와 반대 방향으로 자전하게 된다. 이때 상기 유성기어(400)들은 하우징(100)에 고정된 유성기어샤프트(410)가 중심부를 관통하도록 장착되는바, 선기어(300)가 자전할 때 상기 선기어(300)를 중심으로 공전하지 아니하고 자전만 하게 된다.
이와 같이 다수 개의 유성기어(400)가 각각의 유성기어샤프트(410)를 중심으로 자전하게 되면, 상기 유성기어(400)와 기어결합된 링기어(500)가 수직방향 중심축을 회전축으로 자전을 하게 된다. 이때 상기 밸브샤프트(600)는 자전은 불가하고 길이방향(본 실시예에서는 상하방향)으로 직선 왕복이동만이 가능하도록 하우징(100)에 설치되는바, 샤프트의 수나사산(610)이 링기어(500)의 나사홀(510)에 체결되어 있는 상태에서 상기 링기어(500)가 자전하게 되면 상기 밸브샤프트(600)는 링기어(500)의 회전방향에 따라 승강 또는 하강하게 된다.
즉, 본 발명에 의한 이지알 밸브는 별도의 원통캠이나 고정베어링을 사용하지 아니하고서도 BLDC모터(200)에서 출력되는 회전력으로 밸브샤프트(600)를 승강시킬 수 있으므로, 내부 구성이 단순해지고 제품의 소형화가 가능해진다는 장점이 있다. 또한, 도 1 및 도 2에 도시된 종래의 이지알 밸브는 고정베어링이 원통캠의 나선홈을 따라 슬라이딩하게 되는데, 이 과정에서 마찰력이 크게 발생되므로 소음 및 진동이 유발될뿐만 아니라 동력 손실이 발생된다는 문제점이 있다.
그러나 본 발명에 의한 이지알 밸브는 회전운동을 직선운동으로 전환시키는 구성요소들이 모두 기어결합되도록 구성되어 있으므로, 종래의 이지알 밸브에 비해 동력 손실이 현저히 감소되고 마찰력에 의한 소음 및 진동이 현저히 줄어들게 된다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의한 이지알 밸브는, 모터샤프트(210)의 회전력이 선기어(300)에서 유성기어(400)로 전달되는 과정에서 1차로 감속되고, 1차로 감속된 회전력이 유성기어(400)에서 링기어(500)로 전달되는 과정에서 2차로 감속되며, 2차로 감속된 회전력이 나사홀(510) 및 수나사산(610)을 통해 전달되는 과정에서 3차로 감속되는바, 종래의 이지알 밸브에 비해 감속률이 매우 우수해진다는 장점이 있다. 이와 같이 모터샤프트(210)의 회전속도가 충분히 감속되면, 밸브샤프트(600)의 승강속도가 충분히 감속되므로 상기 밸브샤프트(600)의 승강을 보다 정밀하게 제어할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 선기어(300)의 회전력이 유성기어(400)를 통해 링기어(500)로 전달되는 과정에서 감속이 더욱 크게 발생될 수 있도록, 상기 유성기어(400)는 선기어(300)와 기어결합되는 부위의 지름과 링기어(500)와 기어결합되는 부위의 지름이 상이하도록 2단기어 구조로 제작됨이 비람직하다. 즉, 상기 유성기어(400)의 상측 외주면에는 상기 선기어(300)와 나사결합되는 제1 기어이빨(420)이 형성되고, 상기 유성기어(400)의 하측 외주면에는 상기 링기어(500)와 나사결합되는 제2 기어이빨(430)이 형성되되, 상기 유성기어(400)는 상기 제1 기어이빨(420)이 형성된 부위의 직경이 상기 제2 기어이빨(430)이 형성된 부위의 직경보다 크게 형성됨이 바람직하다.
이와 같이 제2 기어이빨(430)이 형성된 부위의 직경이 작게 제작되면, 링기어(500)를 1회전 시키기 위한 유성기어(400)의 회전수가 증가 하는바, 감속률이 더욱 높아진다는 장점이 있다.
한편, 상기 밸브샤프트(600)가 회전은 불가하고 길이방향으로 이동만 가능하도록 하기 위해서는, 상기 밸브샤프트(600)의 회전을 제한하는 별도의 구성요소 추가되거나, 밸브샤프트(600)의 일부가 다각기둥 형상으로 형성되어 하우징(100) 내에 끼워맞춤 방식으로 삽입될 수 있다. 이와 같이 밸브샤프트(600)가 회전은 불가하고 직선 왕복 이동만 가능하도록 하는 구성은 본원발명이 해당하는 기술분야에서 널리 상용화되어 있는바, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
또한 상기 링기어(500)의 중심축을 고정하되 보다 원활한 회전이 이루어지도록 가이드하는 볼베어링(820)이 추가로 구비될 수 있는데, 상기 볼베어링(820)의 규격 및 개수는 각 구성요소들의 규격 및 배열구조에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 이지알 밸브는, 전원 차단 시 포핏밸브(620)의 닫힘상태가 유지될 수 있도록, 상기 포핏밸브(620)가 배기가스 유로를 닫는 방향(더 명확하게는 포핏밸브(620)가 배기가스 유로를 닫도록 밸브샤프트(600)가 이동하는 방향)으로 상기 링기어(500)에 회전탄성력을 인가하는 토션스프링(810)을 추가로 구비할 수 있다.
이와 같이 토션스프링(810)이 추가로 구비되면, 전원이 차단되어 BLDC모터(200)가 작동 불능이 되더라도 상기 포핏밸브(620)는 배기가스 유로를 닫도록 복귀되는바, 배기가스가 불필요하게 엔진으로 유입되는 현상을 방지할 수 있게 된다. 한편, 배기압의 영향을 극복하고 포핏밸브(620)의 닫힘상태를 유지하게 위해서는 일정 수준 이상의 힘이 필요한데, 토션스프링(810)은 밸브샤프트(600)의 수직으로 작용하는 외압의 영향을 극복하면서 포핏밸브(620)의 닫힘을 제어하는데 유리하다는 장점이 있다.
한편, 본 발명에 의한 이지알 밸브는, 밸브샤프트(600) 외주면에 카본이 부착되거나 밸브샤프트(600)의 외주면을 타고 외부 이물질이 유입되지 아니하도록, 상기 밸브샤프트(600)의 하측 외주면에 밀착되는 스크래퍼(640)를 더 포함한다.
상기 스크래퍼(640)는 밸브샤프트(600)의 하측 외주면을 둘러싸되, 하단이 밸브샤프트(600)의 외주면에 탄성적으로 밀착되는바, 밸브시트를 통과하여 유입된 카본 및 이물질이 밸브샤프트(600)의 외측면에 부착되더라도 상기 밸브샤프트(600)가 승강하는 과정에서 상기 카본 및 이물질이 스크래퍼(640)의 하단에 밀려 제거된다. 따라서 본 발명에 포함되는 밸브샤프트(600)는 외측면에 부착되는 카본 및 이물질에 의해 고착되는 현상이 발생하지 아니하게 된다는 장점이 있다.
도 7은 샤프트홀더(700)의 결합구조를 도시하는 분해사시도이고, 도 8은 링기어(500)와 토션스프링(810)의 결합구조를 도시하는 분해사시도이며, 도 9는 샤프트홀더(700)와 링기어(500)와 토션스프링(810)의 결합구조를 도시하는 단면사시도이다.
한편, 나사홀(510)과 수나사산(610)의 기어이빨이 매우 정밀하게 제작된다 하더라도 상기 나사홀(510)과 수나사산(610) 간에는 백래시(Backlash)가 발생하게 되는데, 이와 같은 경우 상기 모터샤프트(210)가 자전하는 즉시 밸브샤프트(600)가 하강하지 아니하고 미세하게나마 시간차를 두고 하강하게 되므로, 응답성이 떨어지는 문제가 발생될 수 있다.
본 발명에 의한 이지알 밸브는 이와 같은 백래시 문제를 해결할 수 있도록, 상기 밸브샤프트(600)의 상단은 상기 나사홀(510)을 관통한 후 상향으로 돌출되고, 중심부 저면이 상기 밸브샤프트(600)의 상단에 안착된 상태를 유지하면서 승강 가능한 구조로 상기 하우징(100) 내에 장착되는 샤프트홀더(700)와, 상기 샤프트홀더(700)에 하향 탄성력을 인가하는 압축스프링(710)을 추가로 구비할 수 있다.
이와 같이 밸브샤프트(600)가 하향 탄성력을 인가받으면, 나사홀(510)의 기어이빨과 수나사산(610)의 기어이빨은 항상 압착된 상태를 유지하는바, 포핏밸브(620)의 응답성이 향상되는 효과를 얻을 수 있게 된다.
본 발명에 의한 이지알 밸브는 상기 샤프트홀더(700)가 상승 또는 하강하더라도 상기 압축스프링(710)은 밸브샤프트(600)에 하향 탄성력을 안정적으로 인가할 수 있도록 구성됨이 바람직하다. 즉, 상기 샤프트홀더(700)는, 상기 밸브샤프트(600)의 상단을 중심으로 방사형으로 연장되는 복수 개의 연장부(702)와, 상기 연장부(702)의 끝단측 상면에 형성되어 상기 압축스프링(710)의 하단이 안착되는 안착홈(704) 또는 안착돌기(706)를 구비하도록 제작됨이 바람직하다. 상기 압축스프링(710)은 수직으로 세워진 코일스프링 형상으로 형성되는데, 하단이 안착홈(704)에 인입되거나 안착돌기(706)가 하단 내측으로 삽입되므로, 상기 압축스프링(710)은 측방으로 기울어질 우려 없이 안정적으로 압축 및 복원이 반복될 수 있게 된다. 이때 상기 압축스프링(710)의 상단은 하우징(100)의 내벽으로부터 수평으로 돌출된 부위에 밀착되는데, 상기 압축스프링(710)의 상단은 하우징(100)에 고정될 수만 있다면 어떠한 구조로도 하우징(100)에 장착될 수 있다.
한편, 본 발명에 의한 이지알 밸브는 밸브샤프트(600)의 승강거리를 감지할 수 있도록, 상기 샤프트홀더(700)에 결합되는 마그네트(830)와 상기 마그네트(830)의 승강을 감지하는 센서(미도시)를 추가로 구비될 수 있다. 상기 샤프트홀더(700)는 밸브샤프트(600)의 상단에 항상 탄성적으로 밀착된 상태를 유지하는바, 밸브샤프트(600)가 승강할 때 상기 샤프트홀더(700) 역시 승강하게 되고, 이에 따라 마그네트(830) 역시 밸브샤프트(600)와 동일하게 승강하게 된다. 따라서 상기 센서는 마그네트(830)의 승강거리를 측정한 후 이를 밸브샤프트(600)의 승강거리로 인식하는바, 상기 포핏밸브(620)가 어느 지점에 위치하여 있는지를 산출할 수 있게 된다. 이때, 상기 마그네트(830)의 승강을 감지하는 센서는 종래의 이지알 밸브에도 동일하게 적용된바 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
또한 본 발명에 의한 이지알 밸브는 하우징(100)의 하측으로 전달된 배기가스가 하우징(100)의 상측 내부공간(더 명확하게는 BLDC모터(200)가 설치된 공간)으로 유입되지 아니하도록, 상기 밸브샤프트(600)의 하측에는 한 쌍의 포핏시일(630)이 구비된다. 상기 한 쌍의 포핏시일(630)은 밸브샤프트(600)의 외측면을 둘러싸도록 하우징(100)에 고정 결합되되, 상하 방향으로 일정 거리 이격되도록 배열됨이 바람직하다. 한편, 상기 한 쌍의 포핏시일(630) 사이로 배기가스가 이물질이 유입되었을 때 이를 외부로 방출시킬 수 있도록, 상기 한 쌍의 포핏시일(630) 사이의 공간을 외부로 연통시키는 벨트홀(미도시)가 추가될 수 있다.
도 10 및 도 11은 링기어 회전을 제한하는 락킹장치를 도시한다.
본 발명에 포함되는 포핏밸브(620)는 별도의 외력이 인가되지 아니하는 한 토션스프링(810)의 탄성력에 의해 닫혀있는 상태를 유지하게 되는데, 본 발명에 의한 이지알 밸브가 이지알 쿨러에 조립될 때에는 상기 포핏밸브(620)가 개방된 상태를 유지해야 한다. 이때 본 발명에 의한 이지알 쿨러는 별도의 구동장치 없이도 포핏밸브(620)가 개방된 상태를 유지할 수 있도록, 상기 토션스프링(810)에 의해 회전하는 링기어(500)의 회전을 제한하는 별도의 록킹부(900)를 추가로 구비할 수 있다.
상기 록킹부(900)는, 길이방향 일단이 상기 링기어(500)의 걸림단(530)에 걸리도록 하우징(100)(더 명확하게는 밸브하우징(106))에 거치되는 탄성판(910)과, 상기 하우징(100)에 나사결합되었을 때 끝단이 상기 탄성판(910)의 중단을 가압하여 벤딩시킴으로써 상기 탄성판(910)의 길이방향 끝단이 상기 걸림단(530)으로부터 걸림 해제되도록 하는 가압볼트(920)를 포함하여 구성된다.
즉, 도 10에 도시된 바와 같이 가압볼트(920)가 완전히 나사결합되어 있지 아니한 상태에서는 상기 탄성판(910)의 끝단이 링기어(500)의 걸림단(530)에 걸려 있는 상태를 유지하는바, 상기 링기어(500)가 임으로 회전하지 못하게 된다. 그러나 도 11에 도시된 바와 같이 작업자가 가압볼트(920)를 끝까지 조이는 경우, 상기 가압볼트(920)의 끝단이 탄성판(910)의 가운데 부위를 가압하여 상기 탄성판(910)을 벤딩시키는바, 상기 걸림단(530)은 탄성판(910)으로 부터 걸림이 해제되고, 이에 따라 링기어(500)는 자유롭게 회전이 가능한 상태를 유지하게 된다.
도 12는 모터커버와 밸브하우징의 결합구조를 도시하는 단면사시도이고, 도 13은 링기어와 볼베어링의 결합구조를 도시하는 저면사시도이다.
상기 모터커버(102)와 밸브하우징(106)은 별도의 볼팅 없이 압입 방식으로 조립될 수 있다. 즉, 도 12에 도시된 바와 같이 상기 모터커버(102)에 결합된 커버부시(104)가 밸브하우징(106)에 압입됨으로써 일체로 결합될 수 있다. 이때, 본 발명에 의한 이지알 밸브가 쿨러블록(미도시)에 나사결합될 때 별도의 볼팅홀을 형성할 필요가 없도록, 상기 커버부시(104)는 체결나사가 나사결합될 수 있는 크기의 원통 형상으로 형성됨이 바람직하다.
한편, 상기 볼베어링(820)이 별도의 결합장치 없이도 링기어(500)에 장착될 수 있도록, 상기 링기어(500)는 상기 볼베어링(820)의 내측 하단에 걸리는 체결후크(520)가 하향으로 연장 형성될 수 있다. 이와 같이 링기어(500)에 체결후크(520)가 구비되면, 작업자는 볼베어링(820)을 위로 밀어 넣는 조작만으로 링기어(500)에 체결시킬 수 있으므로, 볼베어링(820)과 링기어(500) 간의 결합구조가 매우 단순해지고 조립이 용이해진다는 장점이 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.
100 : 하우징 102 : 모터커버
104 : 커버부시 106 : 밸브하우징
108 : 지지돌기 200 : BLDC모터
210 : 모터샤프트 220 : 모터코어
300 : 선기어 400 : 유성기어
410 : 유성기어샤프트 420 : 제1 기어이빨
430 : 제2 기어이빨 500 : 링기어
510 : 나사홀 520 : 체결후크
530 : 걸림단 600 : 밸브샤프트
610 : 수나사산 620 : 포핏밸브
630 : 포핏시일 640 : 스크래퍼
700 : 샤프트홀더 702 : 연장부
704 : 안착홈 706 : 안착돌기
710 : 압축스프링 810 : 토션스프링
820 : 볼베어링 830 : 마그네트
900 : 록킹부 910 : 탄성판
920 : 가압볼트

Claims (9)

  1. 내부공간을 구비하는 하우징;
    회전력을 발생시키는 모터샤프트가 중심부를 관통하도록 장착되어, 상기 하우징의 내부공간 상측에 결합되는 BLDC모터;
    상기 모터샤프트의 하단에 결합되는 선기어;
    상기 선기어를 중심으로 방사형으로 배열되며, 수직방향 중심축을 회전축으로 자전이 가능한 구조로 상기 하우징 내에 결합되는 셋 이상의 유성기어;
    상기 셋 이상의 유성기어를 둘러싸도록 배열되되 수직방향 중심축을 중심으로 자전 가능한 구조로 상기 하우징 내에 결합되며, 중심부에 수직으로 연장되는 나사홀이 형성되는 링기어; 및
    길이방향이 수직을 향하도록 배열되되, 상기 나사홀에 나사결합되는 수나사산이 상측에 형성되고, 포핏밸브가 하단에 구비되어, 상기 모터샤프트 자전 시 승강하는 밸브샤프트;를 포함하고,
    상기 밸브샤프트의 상단은 상기 나사홀을 관통한 후 상향으로 돌출되고,
    중심부 저면이 상기 밸브샤프트의 상단에 안착된 상태를 유지하면서 승강 가능한 구조로 상기 하우징 내에 장착되는 샤프트홀더와, 상기 샤프트홀더에 하향 탄성력을 인가하는 압축스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이지알 밸브.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유성기어의 상측 외주면에는 상기 선기어와 나사결합되는 제1 기어이빨이 형성되고, 상기 유성기어의 하측 외주면에는 상기 링기어와 나사결합되는 제2 기어이빨이 형성되며,
    상기 유성기어는 상기 제1 기어이빨이 형성된 부위의 직경이 상기 제2 기어이빨이 형성된 부위의 직경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 이지알 밸브.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 밸브샤프트는, 회전은 불가하고 길이방향으로 이동만 가능하도록 상기 하우징 내에 장착되는 것을 특징으로 하는 이지알 밸브.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 포핏밸브가 배기가스 유로를 닫는 방향으로 상기 링기어에 회전탄성력을 인가하는 토션스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이지알 밸브.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 압축스프링은, 수직으로 세워진 코일스프링 형상으로 형성되어 상단이 상기 하우징에 밀착되고,
    상기 샤프트홀더는, 상기 밸브샤프트의 상단을 중심으로 방사형으로 연장되는 복수 개의 연장부와, 상기 연장부의 끝단측 상면에 형성되어 상기 압축스프링의 하단이 안착되는 안착홈 또는 안착돌기를 구비하는 것을 특징으로 하는 이지알 밸브.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 밸브샤프트의 하측을 둘러싸도록 장착되되, 상하 방향으로 상호 이격되는 한 쌍의 포핏시일과,
    상기 한 쌍의 포핏시일 사이의 공간을 외부로 연통시키는 벨트홀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이지알 밸브.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 밸브샤프트의 하측 외주면에 밀착되는 스크래퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이지알 밸브.
  9. 청구항 4에 있어서,
    상기 토션스프링에 의해 회전하는 링기어의 회전을 제한하는 록킹부가 더 구비되고,
    상기 록킹부는,
    길이방향 일단이 상기 링기어의 걸림단에 걸리도록 상기 하우징에 거치되는 탄성편과, 상기 하우징에 나사결합되었을 때 끝단이 상기 탄성편의 중단을 가압하여 벤딩시킴으로써 상기 탄성편의 길이방향 끝단이 상기 걸림단으로부터 걸림 해제되도록 하는 가압볼트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이지알 밸브.
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