KR100332955B1 - 플라스틱 가변 흡기 매니폴드용 밸브 조립체 및 그 장착방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플라스틱 가변 흡기 매니폴드용 밸브 조립체 및 그 장착방법에 관한 것으로, 내부에 플래늄 쳄버(110), 기통별 순환통로(120), 기통별 직통통로(4a) 및 기통별 런너(130)를 제공하는 플라스틱 케이싱(100)을 갖춘 플라스틱 가변 흡기 매니폴드 내부에, 상기 플래늄 쳄버(110)와 기통별 직통통로(4a)를 개폐하기 위한 것으로, 몸체(12)에 상기 각각의 직통통로(4a)와 대응하는 밸브판(16)이 회전축(14)으로써 회전가능하게 설치된 플라스틱 밸브 조립체(10)를 장착하는 방법에 있어서, 상기 직통통로(4a)의 상면에 마련된 평탄면(4b)에 밸브 조립체(10)의 몸체(12)를 안착시킨 다음, 상기 몸체(12)의 각 유통로(18) 사이에 관통 형성된 복수의 통공(18)을 통하여 스크류(140)를 관통시켜 상기 직통통로(4a)를 이루고 있는 부분의 케이싱(100)에 체결하고, 몸체(12)의 각 통공(18) 일측에 마련된 삽입홈(20)에 'Г' 형상의 리테이너(150)를 압입시켜 이의 리테이너(150) 상측부분이 스크류(140)의 머리부분을 누르도록 하여 장착함을 특징으로 하며, 상기 리테이너(150)는 플라스틱 재질로서 상기 삽입공(20)에 진동융착으로 접합할 수 있다.
이러한 본 발명은 플래늄 쳄버와 런너 사이에 공기의 유통을 방지하고 밸브 조립체의 견고한 장착상태가 유지되도록 한 것으로, 가변 흡기 매니폴드 전체를 플라스틱으로 구현할 수 있는 기술적 근거와 완벽한 실링성을 제공한다.
Description
본 발명은 엔진용 플라스틱 가변 흡기 매니폴드의 밸브 조립체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플래늄 쳄버와 런너 사이에 공기의 누설을 방지할 수 있는 구조의 밸브 조립체를 제공하는 한편, 밸브 조립체의 안정된 장착상태를 유지함으로써 실링성을 보다 향상시킬 수 있는 플라스틱 가변 흡기 매니폴드용 밸브 조립체 및 그 장착방법에 관한 것이다.
잘 아는 바와 같이, 가변 흡기 매니폴드는 저속 회전수 영역에서 흡기관의 길이를 길게하고 고속 회전수 영역에서는 흡기관의 길이를 짧게 함으로써 충전효율을 향상시키고자 한 것으로 최근의 자동차 엔진에 널리 적용되고 있다.
이러한 가변 흡기 매니폴드로서 종래에 알려진 것은 통상 알루미늄재 혹은 주철재로 이루어져서 중량이 많이 나가기 때문에 이를 플라스틱재로 대체하고자 하는 연구가 진행되어 왔다. 그 결과로, 최근에는 통상적인 흡기 매니폴드를 플라스틱으로 성형할 수 있는 단계에 이르고 있다.
본 출원인과 발명자들은 구조가 복잡한 가변 타입 흡기 매니폴드도 전체적으로 플라스틱으로 구현할 수 있는 구조의 플라스틱 가변 흡기 매니폴드를 최초로 완성하여 이를 본 발명의 출원일과 동일자로 특허출원(발명의 명칭 : 가변 흡기 시스템용 플라스틱 흡기 매니폴드, Plastic Intake Manifold For Variable Intake System) 하고 있다.
첨부도면 도 1은 상기 특허출원 '가변 흡기 시스템용 플라스틱 흡기 매니폴드'의 전체적인 구성을 나타내는 것으로서, 도시된 바와 같이 가변 흡기 시스템용 흡기 매니폴드는 전통적인 흡기 매니폴드에서의 플래늄 쳄버 부분과 런너 부분을 플라스틱 성형에 알맞게 분할한 구조를 갖추고 있는 바, 가변 흡기 매니폴드의 케이싱(100) 부분을 어퍼 하우징(2), 센터 하우징(4) 및 로워 하우징(6)으로 나누어 성형한 후 이들을 진동 융착 방법으로 접합하며, 이들의 내부에 별도의 플라스틱 성형된 플래늄 인서트(8) 및 밸브 조립체(10)를 융착접합 없이 각각 끼워맞춤 방식과 안착방식으로 설치하고 있다.
이러한 출원발명에서 상기 밸브 조립체(10)는 몸체(12)에 상기 센터하우징(4)의 직통통로(4a)와 대응하는 밸브판(16)이 회전축(14)으로써 회전가능하게 설치된 구성을 갖추고 있으며, 상기 센터 하우징(4)의 직통통로(4a) 상면평탄면(4b)상에 안착되어 직통통로(4a)를 개폐하는 바, 밸브판(16)이 닫힐 경우에는 직통통로(4a)가 폐쇄됨으로써 플래늄 쳄버(110)로 유입된 공기가 길이가 긴 순환통로(120)를 경유하여 각 기통별 런너(130)로 흐르게 되고, 밸브판(16)이 열릴 경우에는 직통통로(4a)가 개방됨으로써 플래늄 쳄버(110)로 유입된 공기가 길이가 짧은 직통통로(4a)를 통하여 직접 런너(130)로 흐르게 되는 것이다.
여기서, 상기 밸브판(16)이 닫혔음에도 불구하고 상기 직통통로(4a)를 통하여 플래늄 쳄버(110) 부분과 런너(130) 사이에 공기의 유통(Cross Communication Flow)이 발생하면 엔진 회전수에 따른 공기유동의 최적제어가 불가능하여 가변 흡기 시스템의 본래의 목적이 희석되게 된다. 이러한 공기의 유통현상은 밸브 조립체(10)의 몸체(12)와 케이싱(100) 사이의 실링, 몸체(12)와 밸브판(16) 사이의 실링 및 밸브 조립체(10)의 전체적인 장착상태에 결과하는 밸브 조립체의 유동에 의존하게 되는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 점에 착안하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 밸브 조립체와 케이싱 사이 및 밸브 조립체의 몸체와 밸브판 사이의 실링성을 향상시킬 수 있음과 아울러, 밸브 조립체의 유동이 없는 견고한 장착상태를 실현가능한 플라스틱 가변 흡기 매니폴드용 밸브 조립체 및 그 장착방법을 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 플라스틱 가변 흡기 매니폴드용 밸브 조립체는 플래늄 쳄버, 기통별 순환통로, 기통별 직통통로 및 기통별 런너를 제공하는 플라스틱 케이싱을 갖춘 플라스틱 가변 흡기 매니폴드 내부에서 상기 직통통로 상면 평탄면에 안착되어 상기 플래늄 쳄버와 직통통로를 개폐하는 플라스틱 밸브 조립체에 있어서, 상기 직통통로에 대응하여 개설된 기통별 유통로를 갖추어 상기 직통통로의 상면 평탄면에 안착되는 몸체와; 상기 몸체의 각 유통로의 내측 윤곽을 따른 형상을 갖추어서, 상기 몸체에 길이방향으로 축설되는 회전축에 고정되어 직통통로를 개폐하는 밸브판;을 포함하되, 상기 몸체는 이 몸체와 상기 평탄면 사이의 실링을 위하여 몸체의 저면에 상기 유통로의 둘레를 따라 삽입된 러버 또는 내열성 수지재의 링형 시일을 포함하고, 상기 밸브판은 이 밸브판과 상기 몸체 사이의 실링을 위하여 밸브판의 외주연에 오버 몰딩된 러버 또는 내열성 수지재의 시일을 포함하며, 상기 몸체는 몸체 고정용 스크류의 통과를 위하여 각 유통로 사이에 관통 형성된 복수의 통공을 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 플라스틱 가변 흡기 매니폴드용 밸브 조립체 및 그 장착방법은 플래늄 쳄버, 기통별 순환통로, 기통별 직통통로 및 기통별 런너를 제공하는 플라스틱 케이싱을 갖춘 플라스틱 가변 흡기 매니폴드 내부에, 상기 플래늄 쳄버와 기통별 직통통로를 개폐하기 위한 것으로, 몸체에 상기 각각의 직통통로와 대응하는 밸브판이 회전축으로써 회전가능하게 설치된 플라스틱 밸브 조립체를 장착하는 방법에 있어서, 상기 직통통로의 상면에 마련된 평탄면에 밸브 조립체의 몸체를 안착시킨 다음, 상기 몸체의 각 유통로 사이에 관통 형성된 복수의 통공을 통하여 스크류를 관통시켜 상기 직통통로를 이루고 있는 부분의 케이싱에 체결하고, 몸체의 각 통공 일측에 마련된 삽입홈에 'Г' 형상의 리테이너를 압입시켜 이의 리테이너 상측부분이 스크류의 머리부분을 누르도록 하여 장착함을 특징으로 한다.
위의 장착 방법에서, 상기 리테이너는 플라스틱 재질로서 상기 삽입공에 진동융착으로 접합함을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 밸브 조립체 및 이 밸브 조립체를 포함하는 플라스틱 가변 흡기 매니폴드의 분리 사시도
도 2는 본 발명에 따른 밸브 조립체의 확대 분리사시도
도 3은 도 2의 밸브 조립체의 저면도
도 4는 본 발명에 따른 밸브 조립체의 설치상태를 나타내는 것으로서, 밸브판의 중간부분을 절단한 상태의 횡단면도
도 5는 본 발명에 따른 밸브 조립체의 설치상태 종단면도
도 6은 본 발명에 따른 밸브 조립체의 설치상태를 나타내는 것으로서, 밸브 조립체의 몸체에 형성된 통공을 기준으로 절단한 횡단면도
도 7은 도 6의 스크류 체결부 확대도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
4a : 직통통로 4b : 평탄면
10 : 밸브 조립체 12 : 몸체
14 : 회전축 16 : 밸브판
18 : 통공 20 : 삽입홈
22 : 링형 시일 24 : 시일
100 : 매니폴드 케이싱 110 : 플래늄 쳄버
120 : 순환통로 130 : 런너
140 : 스크류 150 : 리테이너
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거 보다 상세하게 설명한다.
먼저 도 1 및 도 4를 참조하여 본 발명의 밸브 조립체 및 이 밸브 조립체가 설치되는 플라스틱 가변 흡기 매니폴드를 설명한다.
도 1은 본 발명의 밸브 조립체(10) 및 이 밸브 조립체(10)를 포함하는 플라스틱 가변 흡기 매니폴드의 분리 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 밸브 조립체(10)의 설치상태를 나타내는 것으로서, 밸브판(16)의 중간부분을 절단한 상태의 횡단면도이다.
도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 플라스틱 가변 흡기 매니폴드용 밸브 조립체(10)는 플라스틱으로 성형된 매니폴드 케이싱(100) 내부에 배치되는데, 상기 케이싱(100)은 어퍼 하우징(2), 센터 하우징(4), 로워 하우징(6) 및 플래늄 인서트(8)가 결합되어 내측으로 플래늄 쳄버(110), 기통별 순환통로(120), 기통별 직통통로(4a) 및 기통별 런너(130)를 제공하고 있다.
상기 밸브 조립체(10)는 위와 같은 케이싱(100)의 직통통로(4a) 상면 평탄면(4b)상에 안착되어 상기 플래늄 쳄버(110)와 기통별 직통통로(4a)를 개폐하는 플라스틱 조립체이다.
첨부도면 도 2는 본 발명에 따른 밸브 조립체(10)의 전체적인 형상을 상세하게 나타내는 도면이다.
도 1과 병행하여 살펴보면, 밸브 조립체(10)는 전술한 직통통로(4a)의 상면 평탄면(4b)에 안착되는 몸체(12)를 갖추고 있고, 이 몸체(12)에는 각 직통통로(130)에 대응한 기통별 유통로(12a)가 개설되어 있다.
이러한 몸체(12)에는 그 길이방향으로 회전축(14)이 축설되어 있으며, 이의 회전축(12)에는 상기 각 유통로(12a)의 내측 윤곽을 따른 형상의 밸브판(16)이 설치되어서 회전축(14)의 회전에 의하여 상기 직통통로(4a)를 개폐하게 된다.
그리고, 상기 몸체(12)의 유통로(12a) 사이에는 몸체(12)를 케이싱(100)에 고정하도록 고정용 스크류(140)의 통과를 위한 통공(18)들이 관통 형성되어 있고, 이 통공(18)의 일측에는 'Г'형 리테이너(150)을 끼워맞춤으로 압입하기 위한 삽입홈(20)이 형성되어 있다. 상기 리테이너(150)는 상기 삽입홈(20)에 압입됨으로써 이의 리테이너(150) 상측 부분이 이미 밸브 조립체(10)를 케이싱(100)에 체결하고 있는 스크류(140)의 머리부를 누르도록 하여 스크류(140)의 이탈을 방지하게 되는 것이다.
첨부도면 도 3은 이러한 밸브 조립체(10)의 저면을 도시한 것으로서, 밸브체(10)의 저면에는 각 유통로(12a)의 둘레를 따라 러버 또는 내열성 수지재의 링형 시일(22)이 갖추어져 있다.
첨부도면 도 4 및 도 5는 상기한 밸브 조립체(10)가 케이싱(100) 내부에 설치된 상태 및 상기 링형 시일(22)의 실링 상태를 나타내는 것으로서, 도 4는 밸브 조립체(10)의 밸브판(16)의 중간부분을 절단한 상태의 횡단면도 이고, 도 5는 회전축(14) 중심선을 따라 절단한 종단면도이다.
도시된 바와 같이, 상기 링형 시일(22)은 밸브체(10)의 몸체(12) 저면에서 상기 유통로(12a)의 둘레를 따라 삽입된다. 이러한 링형 시일(22)은 상기 몸체(12)와 동시에 성형됨이 바람직하다.
이와 같이 링형 시일(22)을 갖춘 몸체(12)를 직통통로(4a)의 상면 평탄면(4b)에 안착시키면, 링형 시일(22)의 돌출된 부분이 평탄면(4b)에 밀착됨으로써 플래늄 쳄버(110)부의 공기가 밸브 조립체(10)와 케이싱(100)의 틈새를 따라 직통통로(4a) 및 런너(130) 측으로 유입되거나 런너(130) 측으로부터 플래늄 쳄버(110)로 역류되는 공기 유통현상을 방지할 수 있는 것이다.
또한, 본 발명의 밸브 조립체(10)에서는 밸브판(16)과 몸체(12) 사이의 실링을 위하여 밸브판(16)의 외주연에 내열성 수지재의 시일(24)을 갖추고 있다. 이의 시일(24)은 밸브판(16)과 동시에 일체로 성형함이 바람직하다.
이와 같이 갖추어진 시일(24)은 밸브판(16)을 닫을 경우 몸체(12)의유통로(12a) 내벽에 밀착됨으로써 밸브판(16)과 유통로(12a) 사이의 틈새로 공기가 유통되는 것을 방지하게 되는 것이다.
첨부도면 도 6 및 도 7은 본 발명 따른 밸브 조립체(10)가 케이싱(100) 내부에 장착된 상태를 나타내는 것으로서, 도 6은 밸브 조립체(10)의 몸체(12)에 형성된 통공(18) 중심을 기준으로 절단한 횡단면도이고, 도 7은 도 6에서의 스크류 체결부를 확대하여 도시한 상세도이다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 밸브 조립체(10)는 그 몸체(12)가 케이싱(100)의 직통통로(4a) 상면 평탄면(4b) 상에 안착되어 있는데, 앞서 설명한 바와 같이 상기 몸체(12)는 그 유통로(12a) 사이에 관통형성된 통공(18)을 갖추고 있고, 이 통공(18)의 일측에는 삽입홈(20)을 갖추고 있다. 이러한 밸브 조립체(10)를 케이싱(100)의 직통통로(4a) 상면 평탄면(4b)에 안착시킨 상태에서, 상기 통공(18)을 통하여 스크류(140)를 삽입하고, 이의 스크류(140)를 상기 평탄면(4b) 내측으로 나사체결함으로써 밸브 조립체(10)가 케이싱(100) 내측에 고정되는 구조를 갖는다.
또한, 상기와 같이 체결된 스크류(140)의 일측에서 상기 밸브 조립체(10)의 몸체(12)에 형성된 삽입홈(20)에 'Г'형상의 리테이너(150)가 삽입되어 이의 리테이너(150) 상측부분이 상기 스크류(140)의 머리부분을 누르고 있다. 여기서, 상기 리테이너(150)는 상기 삽입홈(20)에 억지적으로 압입되도록 함이 바람직하다. 이로써 리테이너(150)가 스크류(140)의 머리부를 항구적으로 누르고 있게 되는 것이다.
한편, 상기 리테이너(150)도 밸브 조립체(10)의 몸체(12)와 동일재질인 플라스틱으로 선정하여 이의 리테이너(150)를 삽입홈(20) 내에 진동융착 방법, 특히 소닉웰딩(Sonic Welding)으로 융착접합시킴이 보다 바람직하다. 이로써 리테이너(150)가 몸체(12)에 항상 일체로 결합된 상태를 유지하므로 엔진 및 차체등의 진동에 의한 스크류(140)의 이완을 완벽하게 방지할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 밸브 조립체의 몸체와 케이싱 사이 및 밸브 조립체의 몸체와 밸브판 사이에 적절한 실링구조를 제공하므로 플래늄 쳄버와 런너 사이에 공기의 유통을 방지할 수 있으며, 밸브 조립체를 케이싱에 스크류로 체결하면서 이 스크류의 풀림을 리테이너의 설치로 방지하므로써 밸브 조립체의 견고한 장착상태를 유지할 수 있다.
본 발명은 위와 같은 점을 복합적으로 채용하여 밸브 조립체를 케이싱 내에 견고하고 쉽게 장착가능함으로써 크게는 가변 흡기 매니폴드 전체를 플라스틱으로 구현할 수 있는 기술적 근거를 제공함과 아울러, 구체적으로는 실링성도 매우 완벽하게 유지할 수 있다.
Claims (4)
- 내부에 플래늄 쳄버(110), 기통별 순환통로(120), 기통별 직통통로(4a) 및 기통별 런너(130)를 제공하는 플라스틱 케이싱(100)을 갖춘 플라스틱 가변 흡기 매니폴드 내부에서 상기 직통통로(4a) 상면 평탄면(4b)에 안착되어 상기 플래늄 쳄버(110)와 직통통로(4a)를 개폐하는 플라스틱 밸브 조립체에 있어서,상기 직통통로(4a)에 대응하여 개설된 기통별 유통로(12a)를 갖추어 상기 직통통로(4a)의 상면 평탄면(4b)에 안착되는 몸체(12)와;상기 몸체(12)의 각 유통로(12a)의 내측 윤곽을 따른 형상을 갖추어서, 상기 몸체(12)에 길이방향으로 축설되는 회전축(14)에 고정되어 직통통로(4a)를 개폐하는 밸브판(16);을 포함하되,상기 몸체(12)는 이 몸체(12)와 상기 평탄면(4b) 사이의 실링을 위하여 몸체(12)의 저면에 상기 유통로(12a)의 둘레를 따라 삽입된 러버 또는 내열성 수지재의 링형 시일(22)을 포함하고,상기 밸브판(16)은 이 밸브판(16)과 상기 몸체(12) 사이의 실링을 위하여 밸브판(16)의 외주연에 오버 몰딩된 러버 또는 내열성 수지재의 시일(24)을 포함하며,상기 몸체(12)는 몸체(12) 고정용 스크류(140)의 통과를 위하여 각 유통로(12a) 사이에 관통 형성된 복수의 통공(18)을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 가변 흡기 매니폴드용 밸브 조립체.
- 청구항 1에 있어서,상기 몸체(12)의 각 통공(18) 일측에, 이 통공(18)에 삽입된 스크류(150)의 머리부분을 누르기 위한 리테이너(150) 끼워맞춤용 삽입홈(20)이 형성되어 있음을 특징으로 하는 플라스틱 가변 흡기 매니폴드용 밸브 조립체.
- 내부에 플래늄 쳄버(110), 기통별 순환통로(120), 기통별 직통통로(4a) 및 기통별 런너(130)를 제공하는 플라스틱 케이싱(100)을 갖춘 플라스틱 가변 흡기 매니폴드 내부에, 상기 플래늄 쳄버(110)와 기통별 직통통로(4a)를 개폐하기 위한 것으로, 몸체(12)에 상기 각각의 직통통로(4a)와 대응하는 밸브판(16)이 회전축(14)으로써 회전가능하게 설치된 플라스틱 밸브 조립체(10)를 장착하는 방법에 있어서,상기 직통통로(4a)의 상면에 마련된 평탄면(4b)에 밸브 조립체(10)의 몸체(12)를 안착시킨 다음, 상기 몸체(12)의 각 유통로(18) 사이에 관통 형성된 복수의 통공(18)을 통하여 스크류(140)를 관통시켜 상기 직통통로(4a)를 이루고 있는 부분의 케이싱(100)에 체결하고, 몸체(12)의 각 통공(18) 일측에 마련된 삽입홈(20)에 'Г' 형상의 리테이너(150)를 압입시켜 이의 리테이너(150) 상측부분이 스크류(140)의 머리부분을 누르도록 하여 장착함을 특징으로 하는 플라스틱 가변 흡기 매니폴드용 밸브 조립체 장착방법.
- 청구항 3에 있어서,상기 리테이너(150)는 플라스틱 재질로서 상기 삽입공(20)에 진동융착으로 접합함을 특징으로 하는 플라스틱 가변 흡기 매니폴드용 밸브 조립체 장착방법.
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