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KR102765635B1 - Spring Slide Abrasion Prevention type 3 Way EGR Valve Unit EGR(and Exhaust Gas Recirculation System thereby - Google Patents

Spring Slide Abrasion Prevention type 3 Way EGR Valve Unit EGR(and Exhaust Gas Recirculation System thereby Download PDF

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KR102765635B1
KR102765635B1 KR1020220169712A KR20220169712A KR102765635B1 KR 102765635 B1 KR102765635 B1 KR 102765635B1 KR 1020220169712 A KR1020220169712 A KR 1020220169712A KR 20220169712 A KR20220169712 A KR 20220169712A KR 102765635 B1 KR102765635 B1 KR 102765635B1
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egr
valve
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신성철
남지현
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주식회사 현대케피코
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Abstract

본 발명의 EGR 시스템(200)에 적용된 스프링 습동 마모 방지 타입 3 방향 EGR 밸브 유닛(1)은 밸브 하우징(3)에 내장된 모터와 감속기의 구동력에 의한 세그먼트 기어(30)에 고정된 EGR 밸브 샤프트(41)의 EGR 밸브(40)로 EGR 유량 포트(5)를 개폐하고, 상기 세그먼트 기어(30)로 회전되는 프로파일(30A)에 접촉된 볼 베어링(70)과 함께 로테이션 암(60)에 고정된 흡기 밸브 샤프트(81)의 흡기 밸브(80)로 공기 유량 포트(7)를 개폐하며, 상기 세그먼트 기어(30)의 회전방향에 따른 인장 후 복원 시 상기 EGR 밸브(40)를 디폴트 위치로 복귀시키는 EGR 리턴 인장 스프링(50); 및 상기 로테이션 암(60)의 회전방향에 따른 인장 후 복원 시 상기 흡기 밸브(80)를 디폴트 위치로 복귀시키는 흡기 리턴 인장 스프링(90)이 포함됨으로써 밸브 하우징 내부에서 스프링 습동부 제거로 내부 마모 이물질에 의한 밸브 작동 불량(STUCK)을 해소하고, 특히 밸브 하우징 내부 공간에서 토션 스프링 장착 공간이 제거됨으로써 밸브 부품들에 대한 레이아웃(Layout) 자유도가 크게 향상되면서 EGR 밸브와 흡기 밸브의 축방향 길이 축소로 완제품 사이즈(Size) 축소도 이루어지는 특징을 갖는다.The spring-type wear prevention type 3-way EGR valve unit (1) applied to the EGR system (200) of the present invention opens and closes the EGR flow port (5) with the EGR valve (40) of the EGR valve shaft (41) fixed to the segment gear (30) by the driving force of the motor and reducer built into the valve housing (3), opens and closes the air flow port (7) with the intake valve (80) of the intake valve shaft (81) fixed to the rotation arm (60) together with the ball bearing (70) in contact with the profile (30A) rotated by the segment gear (30), and returns the EGR valve (40) to the default position when restored after being tensioned in the rotational direction of the segment gear (30). And by including an intake return tension spring (90) that returns the intake valve (80) to the default position when restored after tensioning in the rotational direction of the rotation arm (60), the valve operation failure (STUCK) due to internal wear foreign substances is eliminated by removing the spring sliding part inside the valve housing, and in particular, by eliminating the torsion spring mounting space in the internal space of the valve housing, the degree of freedom in the layout of valve parts is greatly improved, and the axial length of the EGR valve and intake valve is reduced, thereby reducing the size of the finished product.

Description

스프링 습동 마모 방지 타입 3 방향 EGR 밸브 유닛 및 EGR 시스템{Spring Slide Abrasion Prevention type 3 Way EGR Valve Unit EGR(and Exhaust Gas Recirculation System thereby}{Spring Slide Abrasion Prevention type 3 Way EGR Valve Unit EGR (and Exhaust Gas Recirculation System thereby}

본 발명은 3 방향 EGR 밸브 유닛에 관한 것으로, 특히 인장 리턴 스프링으로 밸브 내부와 스프링 습동부를 형성하지 않는 3 방향 EGR 밸브 유닛이 적용된EGR 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a three-way EGR valve unit, and more particularly, to an EGR system to which a three-way EGR valve unit is applied that does not form a spring sliding part with the inside of the valve by a tensile return spring.

일반적으로 차량의 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 시스템에 적용된 3 방향(3 WAY) EGR 밸브 유닛은 엔진의 연소실에서 흡기 인테이크의 흡기(즉, 신기)와 혼합되도록 배기가스의 일부를 EGR 가스로 공급하여 준다. 이 경우 상기 EGR 시스템은 흡입공기 압축에 의한 공기 공급량 증대에 더해 EGR 가스의 공급으로 엔진 고출력화와 함께 성능향상 및 연비향상에 기여한다.Generally, a 3-way EGR valve unit applied to a vehicle's EGR (Exhaust Gas Recirculation) system supplies a portion of the exhaust gas as EGR gas to be mixed with the intake (i.e., fresh air) of the intake in the engine's combustion chamber. In this case, the EGR system contributes to improved performance and fuel efficiency along with increased engine output by supplying EGR gas in addition to increasing the air supply amount by compressing the intake air.

일례로 상기 3 방향(3 WAY) EGR 밸브 유닛은 EGR 밸브와 연계된 모터, 감속부, 캠, 로테이션 암, 흡기 밸브, EGR 리턴 스프링(즉, EGR 밸브용) 및 흡기 리턴 스프링(즉, 흡기 밸브용) 등으로 구성된다. 이 경우 상기 EGR 밸브는 밸브 하우징의 EGR 유량 포트를 상기 흡기 밸브는 밸브 하우징의 공기 유량 포트에서 각각 통로를 개폐하여 준다.For example, the above-described 3-way EGR valve unit is composed of a motor, a reduction gear, a cam, a rotation arm, an intake valve, an EGR return spring (i.e., for the EGR valve), and an intake return spring (i.e., for the intake valve) linked to the EGR valve. In this case, the EGR valve opens and closes a passage in the EGR flow port of the valve housing, and the intake valve opens and closes a passage in the air flow port of the valve housing, respectively.

이를 통해 상기 3 방향(3 WAY) EGR 밸브 유닛은 EGR 밸브 열림 동작(즉, OPEN 동작) 시, 모터와 감속부를 사용하여 EGR 밸브를 회전시키고, 회전에 따라 EGR 밸브 기어에 장착된 캠 구조가 로테이션 암의 베어링을 밀어냄으로써 흡기 밸브를 회전(즉, CLOSE)시켜주며, 밸브 작동(OPEN) 후 디폴트 위치(CLOSE)로 복귀되는 EGR 밸브 닫힘 동작(즉, CLOSE 동작) 시 EGR 밸브는 모터와 감속부에 의해 복귀되면서 흡기 밸브는 흡기 리턴 스프링에 의해 복귀(즉, OPEN 동작) 된다.Through this, the above-mentioned 3-way EGR valve unit uses a motor and a reduction gear to rotate the EGR valve during the EGR valve opening operation (i.e., OPEN operation), and according to the rotation, a cam structure mounted on the EGR valve gear pushes the bearing of the rotation arm to rotate (i.e., CLOSE) the intake valve, and during the EGR valve closing operation (i.e., CLOSE operation) in which the valve returns to the default position (CLOSE) after valve operation (OPEN), the EGR valve is returned by the motor and reduction gear, and the intake valve is returned (i.e., OPEN operation) by the intake return spring.

또한 상기 EGR 리턴 스프링과 상기 흡기 리턴 스프링은 모터 고장 시 림프 홈(Limp home) 동작부로 동작함으로써 EGR 리턴 스프링은 EGR 밸브의 디폴트 위치(즉, CLOSE) 복귀를 흡기 리턴 스프링은 흡기밸브의 디폴트 위치(즉, OPEN) 복귀를 각각 담당한다.In addition, the EGR return spring and the intake return spring operate as limp home operating parts in the event of a motor failure, so that the EGR return spring is responsible for returning the EGR valve to the default position (i.e., CLOSE) and the intake return spring is responsible for returning the intake valve to the default position (i.e., OPEN), respectively.

그러므로 상기 3 방향(3 WAY) EGR 밸브 유닛은 모터 고장 시에도 리턴 스프링을 통해 EGR 밸브와 흡기 밸브의 디폴트 위치 미 복귀 문제를 해소할 수 있고, 특히 제품 동작 중 모터 고장 등에 의한 제어 불능 상태일 경우 림프 홈(limp-home)의 기능을 추가로 수행할 수 있도록 한다.Therefore, the above 3-way EGR valve unit can solve the problem of the EGR valve and intake valve not returning to the default position through the return spring even in the event of a motor failure, and especially, can additionally perform the limp-home function in the event of an uncontrollable state due to a motor failure, etc. during product operation.

일본등록특허 JP 5086338 B (2012.09.14)Japanese registered patent JP 5086338 B (2012.09.14)

하지만, 상기 리턴 스프링은 토션 스프링 타입으로 회전 동작 시 스프링 가이드(스프링 내측)에 항상 습동 하는 특성을 갖으며, 이는 부하로 작용되어 마이너스 영향을 끼치는 문제가 발생된다.However, the above return spring is a torsion spring type and has the characteristic of always sliding against the spring guide (inside the spring) during rotational motion, which causes a problem in that it acts as a load and has a negative effect.

일례로 토션 리턴 스프링 사용 시 밸브 하우징과 스프링 간 습동 부작용을 예시한 도 5를 참조하면, 밸브 하우징(3)의 축 보스(95)의 경우, 상기 리턴 스프링은 장기간 작동 시 스프링 습동부의 마모를 발생함으로써 내부 마모 이물질에 의한 부작용이 있을 수밖에 없으며, 심각할 경우 상기 내부 마모 이물질은 밸브 작동 불량(STUCK)으로 진행되는 문제도 발생된다.For example, referring to Fig. 5, which illustrates the adverse effect of friction between a valve housing and a spring when using a torsion return spring, in the case of the shaft boss (95) of the valve housing (3), the return spring inevitably causes adverse effects due to internal wear foreign substances as the spring friction portion wears during long-term operation, and in severe cases, the internal wear foreign substances may cause problems that lead to valve malfunction (STUCK).

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 EGR 밸브와 흡기 밸브의 외부로 인장 리턴 스프링을 적용함으로써 밸브 하우징 내부에서 스프링 습동부 제거로 내부 마모 이물질에 의한 밸브 작동 불량(STUCK) 없이 안정적인 밸브 동작이 이루어지고, 특히 밸브 하우징 내부 공간에서 토션스프링 장착 공간이 제거됨으로써 밸브 부품들에 대한 레이아웃(Layout) 자유도가 크게 향상되면서 EGR 밸브와 흡기 밸브의 축방향 길이 축소로 완제품 사이즈(Size) 축소도 이루어지는 스프링 습동 마모 방지 타입 3 방향 EGR 밸브 유닛 및 EGR 시스템의 제공에 목적이 있다.Accordingly, taking the above points into consideration, the present invention aims to provide a spring friction wear prevention type 3-way EGR valve unit and EGR system in which a tension return spring is applied to the outside of an EGR valve and an intake valve, thereby eliminating the spring friction part inside the valve housing and thereby achieving stable valve operation without valve operation malfunction (STUCK) due to internal wear foreign substances, and in particular, the freedom of layout for valve parts is greatly improved by eliminating the torsion spring mounting space in the internal space of the valve housing, and the axial length of the EGR valve and intake valve is reduced, thereby reducing the size of the finished product.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 3 방향 EGR 밸브 유닛은 EGR 유량 포트와 공기 유량 포트가 구비된 밸브 하우징; 모터와 감속기의 구동력으로 회전되는 세그먼트 기어를 고정한 EGR 밸브 샤프트와 결합되고, 상기 세그먼트 기어의 반시계방향 회전으로 상기 EGR 유량 포트를 개폐하는 EGR 밸브; 상기 세그먼트 기어로 회전되는 프로파일에 접촉된 볼 베어링과 함께 로테이션 암을 고정한 흡기 밸브 샤프트와 결합되고, 상기 로테이션 암의 회전방향에 따라 상기 공기 유량 포트를 개폐하는 흡기 밸브; 상기 세그먼트 기어의 반시계방향 회전에 의한 상기 EGR 밸브의 열림 시, 상기 세그먼트 기어에 의해 인장되는 EGR 리턴 인장 스프링; 및 상기 로테이션 암의 시계방향 회전에 의한 상기 흡기 밸브의 닫힘 시, 상기 로테이션 암에 의해 인장되는 흡기 리턴 인장 스프링이 포함되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the three-way EGR valve unit of the present invention is characterized by including: a valve housing having an EGR flow port and an air flow port; an EGR valve coupled to an EGR valve shaft having a segment gear fixed thereon, which is rotated by the driving force of a motor and a reducer, and which opens and closes the EGR flow port by counterclockwise rotation of the segment gear; an intake valve coupled to an intake valve shaft having a rotation arm fixed thereon together with a ball bearing in contact with a profile rotated by the segment gear, and which opens and closes the air flow port according to the rotation direction of the rotation arm; an EGR return tension spring tensioned by the segment gear when the EGR valve is opened by counterclockwise rotation of the segment gear; and an intake return tension spring tensioned by the rotation arm when the intake valve is closed by clockwise rotation of the rotation arm.

바람직한 실시예로서, 상기 EGR 리턴 인장 스프링은 상기 세그먼트 기어에 의한 인장 후 복원 시, 상기 세그먼트 기어를 시계방향으로 회전시켜 상기 EGR 밸브를 디폴트 위치로 복귀시킨다.In a preferred embodiment, the EGR return tension spring, when restored after being tensioned by the segment gear, rotates the segment gear clockwise to return the EGR valve to the default position.

바람직한 실시예로서, 상기 EGR 리턴 인장 스프링은 상기 밸브 하우징의 세그먼트 기어 수용 공간에서 상기 세그먼트 기어의 상면에 위치되며, 상기 밸브 하우징에 형성된 돌기 구조의 밸브 하우징 어퍼 후크로 한쪽 끝부를 고정하고, 상기 세그먼트 기어의 상면에 형성된 돌기 구조의 세그먼트 기어 후크로 반대쪽 끝부를 고정하며, 상기 세그먼트 기어 후크는 상기 세그먼트 기어의 하부 영역에 위치된다.In a preferred embodiment, the EGR return tension spring is positioned on an upper surface of the segment gear in the segment gear receiving space of the valve housing, has one end fixed by a valve housing upper hook having a protrusion structure formed on the valve housing, and has the opposite end fixed by a segment gear hook having a protrusion structure formed on the upper surface of the segment gear, and the segment gear hook is positioned in a lower area of the segment gear.

바람직한 실시예로서, 상기 흡기 리턴 인장 스프링은 상기 로테이션 암에 의한 인장 후 복원 시, 상기 로테이션 암을 반시계방향으로 회전시켜 상기 흡기 밸브를 디폴트 위치로 복귀시킨다.In a preferred embodiment, the intake return tension spring, when restored after being tensioned by the rotation arm, rotates the rotation arm counterclockwise to return the intake valve to the default position.

바람직한 실시예로서, 상기 흡기 리턴 인장 스프링은 상기 밸브 하우징의 로테이션 암 수용 공간에서 상기 로테이션 암의 상면에 위치되며, 상기 밸브 하우징에 형성된 돌기 구조의 밸브 하우징 로어 후크로 한쪽 끝부를 고정하고, 상기 로테이션 암의 상면에 형성된 돌기 구조의 로테이션 암 후크로 반대쪽 끝부를 고정하며, 상기 로테이션 암 후크는 상기 로테이션 암의 하부 영역에 위치된다.In a preferred embodiment, the intake return tension spring is positioned on an upper surface of the rotation arm in the rotation arm receiving space of the valve housing, has one end fixed by a valve housing lower hook having a protrusion structure formed on the valve housing, and has the opposite end fixed by a rotation arm hook having a protrusion structure formed on an upper surface of the rotation arm, and the rotation arm hook is positioned in a lower region of the rotation arm.

그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 EGR 시스템은 밸브 하우징에 내장된 모터와 감속기의 구동력에 의해 회전되는 세그먼트 기어에 고정된 EGR 밸브 샤프트의 EGR 밸브로 EGR 유량 포트를 개폐하고, 상기 세그먼트 기어로 회전되는 프로파일에 접촉된 볼 베어링과 함께 로테이션 암에 고정된 흡기 밸브 샤프트의 흡기 밸브로 공기 유량 포트를 개폐하며, 상기 세그먼트 기어의 회전방향에 따라 인장 후 복원 시 상기 EGR 밸브를 디폴트 위치로 복귀시키는 EGR 리턴 인장 스프링; 및 상기 로테이션 암의 회전방향에 따라 인장 후 복원 시 상기 흡기 밸브를 디폴트 위치로 복귀시키는 흡기 리턴 인장 스프링으로 구성된 3 방향 EGR 밸브 유닛이 포함되고, 상기 3 방향 EGR 밸브 유닛의 밸브 개방 시, 상기 EGR 유량 포트에서 나온 EGR 가스 유량과 상기 공기 유량 포트에서 나온 공기 유량을 엔진 시스템의 엔진으로 보내주는 것을 특징으로 한다.And to achieve the above object, the EGR system of the present invention comprises a three-way EGR valve unit comprising an EGR valve of an EGR valve shaft fixed to a segment gear which is rotated by the driving force of a motor and a reducer built into a valve housing, which opens and closes an EGR flow port, and an intake valve of an intake valve shaft fixed to a rotation arm together with a ball bearing which is in contact with a profile which is rotated by the segment gear, which opens and closes an air flow port, and an EGR return tension spring which returns the EGR valve to a default position when tensioned and then restored in accordance with the rotational direction of the segment gear; and an intake return tension spring which returns the intake valve to a default position when tensioned and then restored in accordance with the rotational direction of the rotation arm, and is characterized in that when the valve of the three-way EGR valve unit is opened, the EGR gas flow rate from the EGR flow rate port and the air flow rate from the air flow rate port are sent to an engine of an engine system.

바람직한 실시예로서, 상기 EGR 유량 포트와 상기 공기 유량 포트는 예각 배열의 레이아웃을 갖는다.In a preferred embodiment, the EGR flow port and the air flow port have an acute angled layout.

바람직한 실시예로서, 상기 EGR 밸브는 상기 엔진 시스템의 배기 파이프를 흐르는 배기가스 중 일부 배기가스를 터보차저 후단 위치에서 뽑아 EGR 가스로 공급하는 저압(Low Pressure) EGR 밸브 타입이다.As a preferred embodiment, the EGR valve is a low pressure EGR valve type that extracts some of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe of the engine system at a position after the turbocharger and supplies it as EGR gas.

이러한 본 발명의 EGR 시스템에 적용된 스프링 습동 마모 방지 타입 3 방향 EGR 밸브 유닛은 하기와 같은 작용 및 효과를 구현한다.The spring wet wear prevention type 3-way EGR valve unit applied to the EGR system of the present invention implements the following functions and effects.

첫째, 디폴트 위치 복귀 작용에 스프링 습동부를 갖는 토션 스프링 대비 습동 구조 원천 제거의 인장 리턴 스프링이 사용됨으로써 내부 마모 이물질로 인한 밸브 작동 불량(STUCK) 없이 안정적인 밸브 동작이 이루어진다. 둘째, 기존의 토션 스프링의 내부 조립 구조 대비 부품 조립 난이도가 낮아짐으로써 조립공수 개선이 이루어진다. 셋째, 밸브 내부에서 스프링 공간이 제거됨으로써 밸브 부품들에 대한 레이아웃(Layout) 자유도가 크게 향상된다. 넷째, 밸브 내부에서 스프링 공간이 제거됨으로써 EGR 밸브와 흡기 밸브의 축방향 길이 축소로 완제품 사이즈(Size) 축소로 보다 콤팩트 한 3 방향 EGR 밸브 유닛 제조가 가능하다.First, since a tension return spring with no spring movement structure source is used in comparison with a torsion spring having a spring movement part for returning to the default position, stable valve operation is achieved without valve operation malfunction (STUCK) due to internal wear foreign substances. Second, since the difficulty of assembling parts is reduced compared to the internal assembly structure of the existing torsion spring, assembly man-hours are improved. Third, since the spring space is eliminated inside the valve, the degree of freedom in the layout of valve parts is greatly improved. Fourth, since the spring space is eliminated inside the valve, the axial length of the EGR valve and intake valve is reduced, which enables the manufacture of a more compact 3-way EGR valve unit by reducing the size of the finished product.

도 1은 본 발명에 따른 스프링 습동 마모 방지 타입 3 방향 EGR 밸브 유닛의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 스프링 습동 마모 방지 타입 인장 리턴스프링의 레이아웃 예이며, 도 3은 본 발명에 따른 스프링 습동 마모 방지 타입 3 방향 EGR 밸브 유닛이 적용된 EGR 시스템의 예이고, 도 4는 본 발명에 따른 EGR 시스템에서 3 방향 EGR 밸브 유닛의 작동 상태이며, 도 5는 종래 기술인 토션 리턴 스프링 사용 시 밸브 하우징과 스프링 간 습동 부작용을 예시한 상태이다.FIG. 1 is a configuration diagram of a spring wet wear prevention type 3-way EGR valve unit according to the present invention, FIG. 2 is a layout example of a spring wet wear prevention type tensile return spring according to the present invention, FIG. 3 is an example of an EGR system to which a spring wet wear prevention type 3-way EGR valve unit according to the present invention is applied, FIG. 4 is an operating state of a 3-way EGR valve unit in an EGR system according to the present invention, and FIG. 5 is a state exemplifying a wet wear side effect between a valve housing and a spring when a torsion return spring, which is a conventional technology, is used.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached exemplary drawings. These embodiments are provided as examples, and since those skilled in the art can implement the present invention in various different forms, it is not limited to the embodiments described herein.

도 1을 참조하면, 3 방향 EGR 밸브 유닛(1)은 밸브 하우징(3)의 EGR 유량 포트(5)를 개폐하는 EGR 밸브(40)와 공기 유량 포트(7)를 개폐하는 흡기 밸브(80)에 인장 리턴 스프링(50,90)이 적용된다. 이 경우 상기 3 방향 EGR 밸브 유닛(1)은 저압타입 EGR 밸브(40)가 공기량 제어 밸브인 흡기 밸브(80)의 통합 밸브로 배기가스를 연소실로 재순환시켜 연비향상을 위한 유량을 제어하는 LP(Low Pressure) EGR 쓰로틀 밸브이다.Referring to Fig. 1, a three-way EGR valve unit (1) has an EGR valve (40) that opens and closes an EGR flow port (5) of a valve housing (3) and an intake valve (80) that opens and closes an air flow port (7), and a tension return spring (50, 90) applied thereto. In this case, the three-way EGR valve unit (1) is an LP (Low Pressure) EGR throttle valve in which a low-pressure type EGR valve (40) is an integrated valve of an intake valve (80) that is an air flow control valve, thereby controlling the flow rate for improving fuel efficiency by recirculating exhaust gas to a combustion chamber.

일례로 상기 밸브 하우징(3)은 3 방향 EGR 밸브 유닛(1)의 전체적인 형상 및 사이즈(Size)를 형성하며, EGR 유량 포트(5)와 공기 유량 포트(7)가 서로에 대해 예각인 90° 이내 배열의 레이아웃을 갖고 형성되고, 상기 EGR 유량 포트(5)는 배기가스 중 일부를 EGR 가스로 공급하며, 상기 공기 유량 포트(7)는 외부 공기(즉, 대기)를 신기로 공급한다.For example, the valve housing (3) forms the overall shape and size of the three-way EGR valve unit (1), and is formed with a layout in which the EGR flow port (5) and the air flow port (7) are arranged within an acute angle of 90° with respect to each other, and the EGR flow port (5) supplies a portion of the exhaust gas as EGR gas, and the air flow port (7) supplies external air (i.e., atmosphere) as fresh air.

구체적으로 상기 3 방향 EGR 밸브 유닛(1)은 밸브 하우징(3)에 조립된 모터와 감속기의 구동력으로 회전되면서 프로파일(30A)이 구비된 세그먼트 기어(30), 로테이션 암(60) 및 볼 베어링(70)을 구동부로 구성하고, EGR 유량 포트(5)에 위치되어 EGR 유량을 제어하는 EGR 밸브(40)와 공기 유량 포트(7)에 위치되어 공기 유량을 제어하는 흡기 밸브(80)를 밸브부로 구성한다. 이 경우, 상기 모터는 ECU(Electronic Control Unit)(예, EGR 제어기)에 의한 PID(Proportional Integral Differential) 제어로 구동되는 DC 모터로서 EGR 밸브(40)와 흡기 밸브(80)를 개폐(즉, 개방과 닫힘)시키는 동력을 발생하며, 상기 감속기는 소/대 직경의 2단 기어로 구성되어 모터의 회전수와 토크(즉, 모터 구동력)를 변화시켜 준다.Specifically, the above-described three-way EGR valve unit (1) is configured as a driving part including a segment gear (30) equipped with a profile (30A), a rotation arm (60), and a ball bearing (70) that rotates by the driving force of a motor and a reducer assembled in a valve housing (3), and an EGR valve (40) positioned at an EGR flow port (5) to control EGR flow rate and an intake valve (80) positioned at an air flow port (7) to control air flow rate are configured as a valve part. In this case, the motor is a DC motor driven by PID (Proportional Integral Differential) control by an ECU (Electronic Control Unit) (e.g., EGR controller) to generate power to open and close (i.e., open and close) the EGR valve (40) and the intake valve (80), and the reducer is configured as a two-stage gear with small and large diameters to change the rotational speed and torque (i.e., motor driving force) of the motor.

일례로 상기 세그먼트 기어(30)는 EGR 밸브 샤프트를 매개로 EGR 밸브(40)와 연결되어 감속기의 2단 기어 중 대직경 기어와 고정되어 함께 회전되며, 상기 프로파일(30A)은 세그먼트 기어(30)에 인서트 사출로 결합되어 함께 동작하여 볼 베어링(70)을 작동시켜 준다. 상기 로테이션 암(60)은 원판 형상으로 이루어져 흡기 밸브 샤프트를 매개로 흡기 밸브(80)와 연결되며, 상기 볼 베어링(70)은 흡기 밸브 샤프트에 고정된 베어링 로드와 결합되어 프로파일(30A)과 접촉으로 움직임으로써 로테이션 암(60)이 세그먼트 기어(30)의 회전을 추종하도록 한다.For example, the segment gear (30) is connected to the EGR valve (40) via the EGR valve shaft and is fixed to a large-diameter gear among the second gears of the reducer and rotates together, and the profile (30A) is inserted into the segment gear (30) and operates together to operate the ball bearing (70). The rotation arm (60) is formed in a disc shape and is connected to the intake valve (80) via the intake valve shaft, and the ball bearing (70) is combined with a bearing rod fixed to the intake valve shaft and moves in contact with the profile (30A) so that the rotation arm (60) follows the rotation of the segment gear (30).

특히 상기 세그먼트 기어(30)는 밸브 하우징(3)의 세그먼트 기어 수용 공간에 위치되고, 상기 세그먼트 기어 수용 공간은 EGR 밸브 샤프트(41)가 관통하는 축 보스(95)(도 5 참조)를 형성한다. 그리고 상기 로테이션 암(60)은 밸브 하우징(3)의 로테이션 암 수용 공간에 위치되고, 상기 로테이션 암 수용 공간은 흡기 밸브 샤프트(81)가 관통하는 축 보스(95)(도 5 참조)를 형성한다. 이 경우 상기 세그먼트 기어 수용 공간과 상기 로테이션 암 수용 공간의 축 보스(95)(도 5 참조)에 대한 간격은 밸브 축간 거리(L)로 정의된다.In particular, the segment gear (30) is positioned in the segment gear receiving space of the valve housing (3), and the segment gear receiving space forms an axial boss (95) (see FIG. 5) through which the EGR valve shaft (41) passes. And the rotation arm (60) is positioned in the rotation arm receiving space of the valve housing (3), and the rotation arm receiving space forms an axial boss (95) (see FIG. 5) through which the intake valve shaft (81) passes. In this case, the distance between the segment gear receiving space and the rotation arm receiving space with respect to the axial boss (95) (see FIG. 5) is defined as the valve shaft-to-axis distance (L).

그러므로 상기 세그먼트 기어(30)와 상기 프로파일(30A)은 모터/감속기를 동력원으로 하여 EGR 밸브(40)를 직접적으로 동작시켜 주며, 상기 로테이션 암(60)과 상기 볼 베어링(70)은 흡기 밸브(80)를 직접적으로 동작시켜 준다.Therefore, the above segment gear (30) and the above profile (30A) directly operate the EGR valve (40) using the motor/reducer as a power source, and the above rotation arm (60) and the above ball bearing (70) directly operate the intake valve (80).

일례로 상기 밸브부에서, 상기 EGR 밸브(40)는 세그먼트 기어(30)와 프로파일(30A)을 고정한 EGR 밸브 샤프트(41)와 결합되어 EGR 유량 포트(5)로 위치되고, 세그먼트 기어(30)의 회전방향 및 회전 정도에 따라 EGR 유량 포트(5)의 통로를 열어 줌으로써 EGR 유량을 제어한다. 상기 흡기 밸브(80)는 로테이션 암(60)과 볼 베어링(70)을 고정한 흡기 밸브 샤프트(81)를 매개로 공기 유량 포트(7)로 위치되고, 로테이션 암(60)의 회전방향 및 회전 정도에 따라 공기 유량 포트(7)의 통로를 닫아 줌으로써 공기 유량을 제어한다.For example, in the valve section, the EGR valve (40) is coupled with the segment gear (30) and the EGR valve shaft (41) that fixes the profile (30A) and is positioned at the EGR flow port (5), and the EGR flow rate is controlled by opening the passage of the EGR flow port (5) according to the rotation direction and degree of the segment gear (30). The intake valve (80) is positioned at the air flow port (7) through the intake valve shaft (81) that fixes the rotation arm (60) and the ball bearing (70), and the air flow rate is controlled by closing the passage of the air flow port (7) according to the rotation direction and degree of the rotation of the rotation arm (60).

나아가 상기 3 방향 EGR 밸브 유닛(1)은 림프 홈(Limp home) 동작부로 리턴 스프링(50,90)을 적용하고, 상기 리턴 스프링(50,90)은 EGR 밸브(40)용 EGR 리턴 인장 스프링(50)과 흡기 밸브(80)용 흡기 리턴 인장 스프링(90)으로 구성된다.In addition, the above-mentioned three-way EGR valve unit (1) applies a return spring (50, 90) to a limp home operating part, and the return spring (50, 90) is composed of an EGR return tension spring (50) for the EGR valve (40) and an intake return tension spring (90) for the intake valve (80).

일례로 상기 EGR 리턴 인장 스프링(50)은 세그먼트 기어 하부 영역에서 세그먼트 기어(30)의 위쪽면으로 설치됨으로써 EGR 밸브 열림 동작(즉, OPEN 동작) 시 세그먼트 기어(30)에 의해 인장되었다가 EGR 밸브 닫힘 동작(즉, CLOSE 동작) 시 복원되며, 상기 흡기 리턴 인장 스프링(90)은 로테이션 암 하부 영역에서 로테이션 암(60)의 위쪽면으로 설치됨으로써 EGR 밸브 열림 동작(즉, OPEN 동작) 시 볼 베어링(70)과 함께 회전되는 로테이션 암(60)에 의해 인장되었다가 EGR 밸브 닫힘 동작(즉, CLOSE 동작) 시 복원된다.For example, the EGR return tension spring (50) is installed on the upper surface of the segment gear (30) in the lower region of the segment gear so that it is tensioned by the segment gear (30) during the EGR valve opening operation (i.e., OPEN operation) and then restored during the EGR valve closing operation (i.e., CLOSE operation), and the intake return tension spring (90) is installed on the upper surface of the rotation arm (60) in the lower region of the rotation arm so that it is tensioned by the rotation arm (60) that rotates together with the ball bearing (70) during the EGR valve opening operation (i.e., OPEN operation) and then restored during the EGR valve closing operation (i.e., CLOSE operation).

특히 상기 EGR 리턴 인장 스프링(50)은 모터 고장 상태에서 EGR 밸브(40)를 디폴트 위치로 복귀시키는 탄성 복원력을 제공함으로써 EGR 밸브 닫힘 동작(즉, CLOSE 동작)을 수행하고, 상기 흡기 리턴 인장 스프링(90)은 모터 정상 및 고장 상태에서 흡기 밸브(80)를 디폴트 위치로 복귀시키는 탄성 복원력을 제공함으로써 EGR 밸브 닫힘 동작(즉, CLOSE 동작)과 연동된다.In particular, the EGR return tension spring (50) performs an EGR valve closing operation (i.e., a CLOSE operation) by providing an elastic restoring force that returns the EGR valve (40) to the default position in a motor failure state, and the intake return tension spring (90) is linked to the EGR valve closing operation (i.e., a CLOSE operation) by providing an elastic restoring force that returns the intake valve (80) to the default position in a motor normal and failure state.

그러므로 상기 EGR 리턴 인장 스프링(50)과 상기 흡기 리턴 인장 스프링(90)은 양끝부의 고정 상태에서 한쪽 끝부가 잡아당겨지는 인장 스프링 타입이다.Therefore, the EGR return tension spring (50) and the intake return tension spring (90) are tension spring types in which one end is pulled while both ends are fixed.

이로부터 상기 3 방향 EGR 밸브 유닛(1)은 세그먼트 기어(30)의 하부와 로테이션 암(60)의 하부가 위치되는 밸브 하우징(3)의 공간이 기존의 EGR 토션스프링과 흡기 토션스프링 장착 구조 대비 축소될 수 있는데, 이러한 이유는 상기 밸브 하우징(3)의 공간은 기존의 EGR 토션스프링과 흡기 토션스프링의 크기를 수용할 수 있는 길이(즉, 크기)로 형성되어야 하기 때문이다.From this, the space of the valve housing (3) where the lower part of the segment gear (30) and the lower part of the rotation arm (60) are located in the three-way EGR valve unit (1) can be reduced compared to the existing EGR torsion spring and intake torsion spring mounting structure. This is because the space of the valve housing (3) must be formed with a length (i.e., size) that can accommodate the sizes of the existing EGR torsion spring and intake torsion spring.

일례로 상기 밸브 하우징(3)의 공간을 EGR 축 허브 공간 길이(La)와 흡기 축 허브 공간 길이(Lb)로 할 때, 상기 EGR 축 허브 공간 길이(La)는 세그먼트 기어(30)의 하부에 형성된 축 허브 구조만 수용하도록 설정됨으로써 기존에 함께 고려되었던 EGR 토션스프링 크기의 제외로 보다 짧게 줄어 들 수 있고, 상기 흡기 축 허브 공간 길이(Lb)는 로테이션 암(60)의 하부에 형성된 축 허브 구조만 수용하도록 설정됨으로써 기존에 함께 고려되었던 흡기 토션스프링 크기의 제외로 보다 짧게 줄어 들 수 있다.For example, when the space of the valve housing (3) is defined as the EGR shaft hub space length (La) and the intake shaft hub space length (Lb), the EGR shaft hub space length (La) is set to accommodate only the shaft hub structure formed at the lower portion of the segment gear (30), thereby being able to be shortened further by excluding the EGR torsion spring size that was previously considered, and the intake shaft hub space length (Lb) is set to accommodate only the shaft hub structure formed at the lower portion of the rotation arm (60), thereby being able to be shortened further by excluding the intake torsion spring size that was previously considered.

그러므로 상기 밸브하우징(3)은 EGR 축 허브 공간 길이(La)와 흡기 축 허브 공간 길이(Lb)의 축소 크기만큼 EGR 밸브 샤프트(41)와 흡기 밸브 샤프트(81)의 밸브 축간 거리(L)도 짧게 줄일 수 있고, 이러한 밸브 축간 거리(L)의 축소는 밸브하우징 크기(Size)를 그 만큼 줄일 수 있도록 작용한다.Therefore, the valve housing (3) can also shorten the valve axis distance (L) between the EGR valve shaft (41) and the intake valve shaft (81) by the amount of reduction in the EGR shaft hub space length (La) and the intake shaft hub space length (Lb), and this reduction in the valve axis distance (L) acts to reduce the valve housing size (Size) by that amount.

그 결과 상기 3 방향 EGR 밸브 유닛(1)은 짧아진 밸브 축간 거리(L)로 EGR 밸브(40)와 흡기 밸브(80)의 장착 간격을 유지한 상태에서 보다 콤팩트한 사이즈로 제작 가능하다.As a result, the above three-way EGR valve unit (1) can be manufactured in a more compact size while maintaining the mounting gap between the EGR valve (40) and the intake valve (80) with a shortened valve shaft distance (L).

도 2를 참조하면, 상기 EGR 리턴 인장 스프링(50)과 상기 흡기 리턴 인장 스프링(90)의 고정 구조가 예시된다.Referring to FIG. 2, the fixing structure of the EGR return tension spring (50) and the intake return tension spring (90) is exemplified.

일례로 상기 EGR 리턴 인장 스프링(50)의 고정 구조에서, 상기 EGR 리턴 인장 스프링(50)은 양끝부 중 한쪽 끝부가 밸브 하우징(3)의 밸브 하우징 어퍼 후크(51)에 고정되고, 반대쪽 끝부가 세그먼트 기어(30)의 세그먼트 기어 후크(52)에 고정됨으로써 세그먼트 기어 하부 영역에서 세그먼트 기어(30)의 위쪽면으로 설치된다. 이 경우 상기 세그먼트 기어 후크(52)는 세그먼트 기어(30)의 하부 영역에 위치된다.For example, in the fixed structure of the EGR return tension spring (50), the EGR return tension spring (50) is fixed at one end of both ends to the valve housing upper hook (51) of the valve housing (3), and the opposite end is fixed to the segment gear hook (52) of the segment gear (30), thereby being installed at the upper surface of the segment gear (30) in the lower region of the segment gear. In this case, the segment gear hook (52) is located at the lower region of the segment gear (30).

일례로 상기 흡기 리턴 인장 스프링(90)의 고정 구조에서, 상기 흡기 리턴 인장 스프링(90)은 양끝부 중 한쪽 끝부가 밸브 하우징(3)의 밸브 하우징 로어 후크(91)에 고정되고, 반대쪽 끝부가 로테이션 암(60)의 로테이션 암 후크(92)에 고정됨으로써 로테이션 암 하부 영역에서 로테이션 암(60)의 위쪽면으로 설치된다. 이 경우 상기 로테이션 암 후크(92)는 로테이션 암(60)의 하부 영역에 위치된다.For example, in the fixed structure of the above-described intake return tension spring (90), one end of the intake return tension spring (90) is fixed to the valve housing lower hook (91) of the valve housing (3) and the opposite end is fixed to the rotation arm hook (92) of the rotation arm (60), thereby being installed in the lower region of the rotation arm to the upper surface of the rotation arm (60). In this case, the rotation arm hook (92) is located in the lower region of the rotation arm (60).

특히 상기 밸브 하우징 어퍼 후크(51), 상기 세그먼트 기어 후크(52), 상기 밸브 하우징 로어 후크(91) 및 상기 로테이션 암 후크(92)의 각각은 돌기 구조로 이루어진다.In particular, each of the valve housing upper hook (51), the segment gear hook (52), the valve housing lower hook (91) and the rotation arm hook (92) is formed with a protrusion structure.

그러므로 상기 EGR 리턴 인장 스프링(50)은 밸브 작동(OPEN) 후 디폴트 위치(CLOSE)로 복귀되는 EGR 밸브 닫힘 동작(즉, CLOSE 동작) 시 모터 고장 상태에서도 EGR 밸브(40)를 디폴트 위치로 복귀시키는 림프 홈 동작이 가능하도록 하고, 상기 흡기 리턴 인장 스프링(90)은 밸브 작동(CLOSE) 후 디폴트 위치(OPEN)로 복귀되는 EGR 밸브 닫힘 동작(즉, CLOSE 동작) 시 흡기 밸브(80)를 디폴트 위치로 복귀시키는 림프 홈 동작이 가능하도록 한다.Therefore, the EGR return tension spring (50) enables a limp home operation to return the EGR valve (40) to the default position (CLOSE) even in a motor failure state when the EGR valve is closed (i.e., CLOSE operation) to return to the default position (CLOSE) after valve operation (OPEN), and the intake return tension spring (90) enables a limp home operation to return the intake valve (80) to the default position (OPEN) when the EGR valve is closed (i.e., CLOSE operation) to return to the default position (OPEN) after valve operation (CLOSE).

한편 도 3 내지 도 5는 엔진 시스템(100)에 적용된 EGR 시스템(200)이 3 방향 EGR 밸브 유닛(1)으로 구성된 예를 나타낸다.Meanwhile, FIGS. 3 to 5 show examples in which an EGR system (200) applied to an engine system (100) is composed of a three-way EGR valve unit (1).

도 3을 참조하면, 상기 엔진 시스템(100)은 EGR 시스템(200)을 포함하고, 상기 EGR 시스템(200)은 3 방향 EGR 밸브 유닛(1)으로 배기가스의 일부를 EGR 가스로 공급하면서 공기 유량을 엔진의 연소실로 공급한다.Referring to FIG. 3, the engine system (100) includes an EGR system (200), and the EGR system (200) supplies a portion of exhaust gas as EGR gas to a three-way EGR valve unit (1) while supplying air flow to a combustion chamber of the engine.

일례로 상기 3 방향 EGR 밸브 유닛(1)은 도 1,2에서 기술된 3 방향 EGR 밸브 유닛(1)이다.For example, the above three-way EGR valve unit (1) is the three-way EGR valve unit (1) described in FIGS. 1 and 2.

일례로 상기 엔진 시스템(100)은 엔진을 중심으로 하여 연소실로 혼합기(신기+배기가스)를 공급하는 흡기 장치와 엔진의 배기가스를 배출하는 배기 장치로 구성된다.For example, the above engine system (100) is composed of an intake device that supplies a mixture (new air + exhaust gas) to a combustion chamber centered on the engine, and an exhaust device that discharges exhaust gas of the engine.

일례로 상기 EGR 시스템(200)은 혼합기(신기 + 배기가스)가 엔진의 연소실로 공급되기 전 흡기 인테이크의 흡기(즉, 신기)와 배기가스의 일부인 EGR 가스를 서로 섞어 연소실에 공급되도록 한다.For example, the EGR system (200) mixes the intake (i.e., fresh air) of the intake and the EGR gas, which is part of the exhaust gas, before the mixture (fresh air + exhaust gas) is supplied to the combustion chamber of the engine and is supplied to the combustion chamber.

특히 상기 EGR 시스템(200)은 터보차저와 촉매 후단에서 배기 파이프로부터 배기가스의 일부를 뽑아 EGR 가스로 공급하는 LP(Low Pressure) EGR 시스템이다.In particular, the above EGR system (200) is an LP (Low Pressure) EGR system that extracts a portion of exhaust gas from an exhaust pipe at the rear end of a turbocharger and a catalyst and supplies it as EGR gas.

도 4를 참조하면, 상기 3 방향 EGR 밸브 유닛(1)은 밸브초기위치(A), 열림 제어(B), 닫힘 제어(C)로 작동한다.Referring to Fig. 4, the three-way EGR valve unit (1) operates in valve initial position (A), opening control (B), and closing control (C).

일례로 상기 밸브초기위치(A)는 EGR 전폐로 EGR 밸브(40)의 개도 0°/흡기밸브(80)의 쓰로틀(Throttle) 개도 0°이다.For example, the above valve initial position (A) is EGR fully closed, EGR valve (40) opening degree 0°/intake valve (80) throttle opening degree 0°.

이어 상기 열림 제어(B)는 모터(10)와 감속기(20)에 의한 구동력에 의한 세그먼트 기어(30)의 회전이 EGR 밸브 샤프트(41)를 통해 EGR 밸브(40)를 동작시키고, EGR 밸브(40)의 개도 86°/세그먼트 기어(30)의 프로파일(30A)과 접촉되는 볼 베어링(60)에 의한 로테이션 암(60)의 회전이 흡기 밸브 샤프트(81)를 통해 흡기 밸브(80)를 동작시킴으로써 흡기 밸브(80)의 쓰로틀(Throttle) 개도 41°가 EGR 전폐 위치로 형성된다.Next, the above-described opening control (B) operates the EGR valve (40) through the EGR valve shaft (41) by the rotation of the segment gear (30) by the driving force of the motor (10) and the reducer (20), and the opening degree of the EGR valve (40) is 86°. The rotation of the rotation arm (60) by the ball bearing (60) in contact with the profile (30A) of the segment gear (30) operates the intake valve (80) through the intake valve shaft (81), so that the throttle opening degree of the intake valve (80) is formed as the EGR fully closed position.

반면 상기 닫힘 제어(C)는 모터(10)와 감속기(20)의 역회전에 의한 동작으로 세그먼트 기어(30)가 원복되면서 EGR 밸브(40)를 개도 0°으로 복귀시키면서 흡기 리턴 인장 스프링(90)의 탄성 복원력으로 흡기밸브(80)를 쓰로틀(Throttle) 개도 0°으로 복귀시켜 준다.On the other hand, the above closing control (C) returns the EGR valve (40) to the opening degree of 0° by restoring the segment gear (30) through the operation of the reverse rotation of the motor (10) and the reducer (20), and returns the intake valve (80) to the throttle opening degree of 0° by the elastic restoring force of the intake return tension spring (90).

특히 모터 고장 상태에서 EGR 밸브 닫힘 동작(즉, CLOSE 동작) 시, 상기 EGR 리턴 인장 스프링(50)은 탄성복원력으로 세그먼트 기어(30)를 시계방향으로 회전시킴으로써 EGR 밸브(40)가 디폴트 위치로 복귀되는 림프 홈 동작이 가능하도록 하고, 그리고 상기 흡기 리턴 인장 스프링(90)은 탄성복원력으로 로테이션 암(60)을 반시계방향으로 회전시킴으로써 흡기 밸브(80)가 디폴트 위치로 복귀되는 림프 홈 동작이 가능하도록 한다.In particular, when the EGR valve is closed (i.e., CLOSE operation) in a motor failure state, the EGR return tension spring (50) enables a limp home operation in which the EGR valve (40) returns to the default position by rotating the segment gear (30) clockwise with elastic restoring force, and the intake return tension spring (90) enables a limp home operation in which the intake valve (80) returns to the default position by rotating the rotation arm (60) counterclockwise with elastic restoring force.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 EGR 시스템(200)에 적용된 스프링 습동 마모 방지 타입 3 방향 EGR 밸브 유닛(1)은 밸브 하우징(3)에 내장된 모터와 감속기의 구동력에 의한 세그먼트 기어(30)에 고정된 EGR 밸브 샤프트(41)의 EGR 밸브(40)로 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 유량 포트(5)를 개폐하고, 상기 세그먼트 기어(30)로 회전되는 프로파일(30A)에 접촉된 볼 베어링(70)과 함께 로테이션 암(60)에 고정된 흡기 밸브 샤프트(81)의 흡기 밸브(80)로 공기 유량 포트(7)를 개폐하며, 상기 세그먼트 기어(30)의 회전방향에 따른 인장 후 복원 시 상기 EGR 밸브(40)를 디폴트 위치로 복귀시키는 EGR 리턴 인장 스프링(50); 및 상기 로테이션 암(60)의 회전방향에 따른 인장 후 복원 시 상기 흡기 밸브(80)를 디폴트 위치로 복귀시키는 흡기 리턴 인장 스프링(90)이 포함됨으로써 밸브 하우징 내부에서 스프링 습동부 제거로 내부 마모 이물질에 의한 밸브 작동 불량(STUCK)을 해소하고, 특히 밸브 하우징 내부 공간에서 토션 스프링 장착 공간이 제거됨으로써 밸브 부품들에 대한 레이아웃(Layout) 자유도가 크게 향상되면서 EGR 밸브와 흡기 밸브의 축방향 길이 축소로 완제품 사이즈(Size) 축소도 이루어진다.As described above, the spring-type wear prevention type 3-way EGR valve unit (1) applied to the EGR system (200) according to the present embodiment opens and closes the EGR (Exhaust Gas Recirculation) flow port (5) with the EGR valve (40) of the EGR valve shaft (41) fixed to the segment gear (30) by the driving force of the motor and reducer built into the valve housing (3), opens and closes the air flow port (7) with the intake valve (80) of the intake valve shaft (81) fixed to the rotation arm (60) together with the ball bearing (70) in contact with the profile (30A) rotated by the segment gear (30), and returns the EGR valve (40) to the default position when restored after being tensioned in the rotational direction of the segment gear (30). And by including an intake return tension spring (90) that returns the intake valve (80) to the default position after tensioning and restoring in the rotational direction of the rotation arm (60), the valve operation failure (STUCK) due to internal wear foreign substances is eliminated by removing the spring sliding part inside the valve housing, and in particular, by eliminating the torsion spring mounting space in the internal space of the valve housing, the degree of freedom in the layout of valve parts is greatly improved, and the size of the finished product is also reduced by reducing the axial length of the EGR valve and intake valve.

1 : 3 방향 EGR 밸브 유닛
3 : 밸브 하우징 5 : EGR 유량 포트
7 : 공기 유량 포트 10 : 모터
20 : 감속기 30 : 세그먼트 기어
30A : 프로파일 40 : EGR 밸브
41 : EGR 밸브 샤프트 50 : EGR 리턴 인장 스프링
51 : 밸브 하우징 어퍼 후크 52 : 세그먼트 기어 후크
60 : 로테이션 암 70 : 볼 베어링
80 : 흡기 밸브 81 : 흡기 밸브 샤프트
90 : 흡기 리턴 인장 스프링 91 : 밸브 하우징 로어 후크
92 : 로테이션 암 후크 95 : 축 보스
100 : 엔진 시스템 200 : EGR 시스템
1:3 way EGR valve unit
3: Valve housing 5: EGR flow port
7: Air flow port 10: Motor
20: Reducer 30: Segment Gear
30A : Profile 40 : EGR valve
41: EGR valve shaft 50: EGR return tension spring
51: Valve housing upper hook 52: Segment gear hook
60: Rotation arm 70: Ball bearing
80 : Intake valve 81 : Intake valve shaft
90: Intake return tension spring 91: Valve housing lower hook
92: Rotation Arm Hook 95: Axis Boss
100 : Engine System 200 : EGR System

Claims (14)

EGR(Exhaust Gas Recirculation) 유량 포트와 공기 유량 포트가 구비된 밸브 하우징;
모터와 감속기의 구동력으로 회전되는 세그먼트 기어를 고정한 EGR 밸브 샤프트와 결합되고, 상기 세그먼트 기어의 반시계방향 회전으로 상기 EGR 유량 포트를 개폐하는 EGR 밸브;
상기 세그먼트 기어로 회전되는 프로파일에 접촉된 볼 베어링과 함께 로테이션 암을 고정한 흡기 밸브 샤프트와 결합되고, 상기 로테이션 암의 회전방향에 따라 상기 공기 유량 포트를 개폐하는 흡기 밸브;
상기 세그먼트 기어의 반시계방향 회전에 의한 상기 EGR 밸브의 열림 시, 상기 세그먼트 기어에 의해 인장되는 EGR 리턴 인장 스프링; 및
상기 로테이션 암의 시계방향 회전에 의한 상기 흡기 밸브의 닫힘 시, 상기 로테이션 암에 의해 인장되는 흡기 리턴 인장 스프링이 포함되며,
상기 EGR 리턴 인장 스프링은 상기 밸브 하우징의 세그먼트 기어 수용 공간에서 상기 세그먼트 기어의 상면에 위치되고, 흡기 리턴 인장 스프링은 상기 밸브 하우징의 로테이션 암 수용 공간에서 상기 로테이션 암의 상면에 위치되고,
상기 EGR 리턴 인장 스프링을 위쪽면에 위치한 상기 세그먼트 기어의 하부 공간을 축 허브의 EGR 축 허브 공간 길이로 하고, 상기 흡기 리턴 인장 스프링을 위쪽면에 위치한 상기 로테이션 암의 하부 공간을 축 허브의 흡기 축 허브 공간 길이로 하며, 상기 밸브하우징이 형성하는 상기 EGR 밸브 샤프트와 상기 흡기 밸브 샤프트의 밸브 축간 거리는 상기 EGR 축 허브 공간 길이와 상기 흡기 축 허브 공간 길이의 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 3 방향 EGR 밸브 유닛.
Valve housing with EGR (Exhaust Gas Recirculation) flow port and air flow port;
An EGR valve coupled to an EGR valve shaft having a segment gear fixed thereon, which is rotated by the driving force of a motor and a reducer, and which opens and closes the EGR flow port by counterclockwise rotation of the segment gear;
An intake valve coupled to a rotation arm fixed with a ball bearing in contact with a profile that is rotated by the above segment gear, and opening and closing the air flow port according to the rotation direction of the rotation arm;
When the EGR valve is opened by counterclockwise rotation of the segment gear, the EGR return tension spring is tensioned by the segment gear; and
When the intake valve is closed by clockwise rotation of the rotation arm, an intake return tension spring is included that is tensioned by the rotation arm.
The EGR return tension spring is positioned on the upper surface of the segment gear in the segment gear receiving space of the valve housing, and the intake return tension spring is positioned on the upper surface of the rotation arm in the rotation arm receiving space of the valve housing.
A three-way EGR valve unit, characterized in that the EGR return tension spring has a lower space of the segment gear located on the upper surface as the EGR shaft hub space length of the shaft hub, the intake return tension spring has a lower space of the rotation arm located on the upper surface as the intake shaft hub space length of the shaft hub, and the valve axis distance of the EGR valve shaft formed by the valve housing and the intake valve shaft is formed by the size of the EGR shaft hub space length and the intake shaft hub space length.
청구항 1에 있어서, 상기 EGR 리턴 인장 스프링은 상기 세그먼트 기어에 의한 인장 후 복원 시, 상기 세그먼트 기어를 시계방향으로 회전시켜 상기 EGR 밸브를 디폴트 위치로 복귀시키는 것을 특징으로 하는 3 방향 EGR 밸브 유닛.
A three-way EGR valve unit according to claim 1, characterized in that the EGR return tension spring, when restored after being tensioned by the segment gear, rotates the segment gear clockwise to return the EGR valve to the default position.
삭제delete 청구항 2에 있어서, 상기 EGR 리턴 인장 스프링은 상기 밸브 하우징에 형성된 밸브 하우징 어퍼 후크로 한쪽 끝부를 고정하고, 상기 세그먼트 기어의 상면에 형성된 세그먼트 기어 후크로 반대쪽 끝부를 고정하는 것을 특징으로 하는 3 방향 EGR 밸브 유닛.
A three-way EGR valve unit according to claim 2, characterized in that one end of the EGR return tension spring is fixed by a valve housing upper hook formed in the valve housing, and the other end is fixed by a segment gear hook formed on an upper surface of the segment gear.
청구항 4에 있어서, 상기 밸브 하우징 어퍼 후크와 상기 세그먼트 기어 후크의 각각은 돌기 구조인 것을 특징으로 하는 3 방향 EGR 밸브 유닛.
A three-way EGR valve unit according to claim 4, characterized in that each of the valve housing upper hook and the segment gear hook has a protruding structure.
청구항 4에 있어서, 상기 세그먼트 기어 후크는 상기 세그먼트 기어의 하부 영역에 위치되는 것을 특징으로 하는 3 방향 EGR 밸브 유닛.
A three-way EGR valve unit according to claim 4, characterized in that the segment gear hook is located in a lower area of the segment gear.
청구항 1에 있어서, 상기 흡기 리턴 인장 스프링은 상기 로테이션 암에 의한 인장 후 복원 시, 상기 로테이션 암을 반시계방향으로 회전시켜 상기 흡기 밸브를 디폴트 위치로 복귀시키는 것을 특징으로 하는 3 방향 EGR 밸브 유닛.
A three-way EGR valve unit according to claim 1, characterized in that the intake return tension spring, when restored after being tensioned by the rotation arm, rotates the rotation arm counterclockwise to return the intake valve to the default position.
삭제delete 청구항 7에 있어서, 상기 흡기 리턴 인장 스프링은 상기 밸브 하우징에 형성된 밸브 하우징 로어 후크로 한쪽 끝부를 고정하고, 상기 로테이션 암의 상면에 형성된 로테이션 암 후크로 반대쪽 끝부를 고정하는 것을 특징으로 하는 3 방향 EGR 밸브 유닛.
A three-way EGR valve unit according to claim 7, characterized in that the intake return tension spring has one end fixed by a valve housing lower hook formed in the valve housing, and the opposite end fixed by a rotation arm hook formed on an upper surface of the rotation arm.
청구항 9에 있어서, 상기 밸브 하우징 로어 후크와 상기 로테이션 암 후크의 각각은 돌기 구조인 것을 특징으로 하는 3 방향 EGR 밸브 유닛.
A three-way EGR valve unit according to claim 9, characterized in that each of the valve housing lower hook and the rotation arm hook has a protrusion structure.
청구항 9에 있어서, 상기 로테이션 암 후크는 상기 로테이션 암의 하부 영역에 위치되는 것을 특징으로 하는 3 방향 EGR 밸브 유닛.
A three-way EGR valve unit according to claim 9, characterized in that the rotation arm hook is located in a lower area of the rotation arm.
청구항 1, 2, 4 내지 7, 9 내지 11 중 어느 한 항에 의한 3 방향 EGR 밸브 유닛을 적용한 EGR 시스템에 있어서,
밸브 하우징에 내장된 모터와 감속기의 구동력에 의해 회전되는 세그먼트 기어에 고정된 EGR 밸브 샤프트의 EGR 밸브로 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 유량 포트를 개폐하고, 상기 세그먼트 기어로 회전되는 프로파일에 접촉된 볼 베어링과 함께 로테이션 암에 고정된 흡기 밸브 샤프트의 흡기 밸브로 공기 유량 포트를 개폐하며, 상기 세그먼트 기어의 회전방향에 따라 인장 후 복원 시 상기 EGR 밸브를 디폴트 위치로 복귀시키는 EGR 리턴 인장 스프링; 및 상기 로테이션 암의 회전방향에 따라 인장 후 복원 시 상기 흡기 밸브를 디폴트 위치로 복귀시키는 흡기 리턴 인장 스프링으로 구성된 3 방향 EGR 밸브 유닛이 포함되고,
상기 3 방향 EGR 밸브 유닛의 밸브 개방 시,
상기 EGR 유량 포트에서 나온 EGR 가스 유량과 상기 공기 유량 포트에서 나온 공기 유량을 엔진 시스템의 엔진으로 보내주는 것을 특징으로 하는 EGR 시스템.
In an EGR system applying a three-way EGR valve unit according to any one of claims 1, 2, 4 to 7, and 9 to 11,
A three-way EGR valve unit is provided, comprising: an EGR valve of an EGR valve shaft fixed to a segment gear that is rotated by the driving force of a motor and a reducer built into a valve housing, which opens and closes an EGR (Exhaust Gas Recirculation) flow port; an intake valve of an intake valve shaft fixed to a rotation arm with a ball bearing in contact with a profile that is rotated by the segment gear, which opens and closes an air flow port; an EGR return tension spring that returns the EGR valve to a default position when tensioned and then restored in accordance with the rotational direction of the segment gear; and an intake return tension spring that returns the intake valve to a default position when tensioned and then restored in accordance with the rotational direction of the rotation arm.
When the valve of the above 3-way EGR valve unit is opened,
An EGR system characterized in that it sends the EGR gas flow rate from the EGR flow port and the air flow rate from the air flow port to the engine of the engine system.
청구항 12에 있어서, 상기 EGR 유량 포트와 상기 공기 유량 포트는 90°배열의 레이아웃을 갖는 것을 특징으로 하는 EGR 시스템.
An EGR system according to claim 12, characterized in that the EGR flow port and the air flow port have a 90° arrangement layout.
청구항 12에 있어서, 상기 EGR 밸브는 상기 엔진 시스템의 배기 파이프를 흐르는 배기가스 중 일부 배기가스를 터보차저 후단 위치에서 뽑아 EGR 가스로 공급하는 저압(Low Pressure) EGR 밸브 타입인 것을 특징으로 하는 EGR 시스템.An EGR system according to claim 12, characterized in that the EGR valve is a low pressure EGR valve type that extracts some of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe of the engine system at a position after the turbocharger and supplies it as EGR gas.
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