KR100508179B1 - 가변 머플러의 밸브 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하우징 내부의 파이프를 개폐하는 밸브의 개도량이 배기 가스의 유동압력에 따라서 조절되도록 하는 가변 머플러에서 구성은 단순하면서도 소음 및 배압저감의 효과는 상승되도록 하는 가변 머플러의 밸브 구조에 관한 것으로,

하우징의 내부 공간이 여러 개의 챔버로 나뉘도록 격벽이 소정 간격으로 배치되고, 그 챔버와 챔버 간에는 인렛 파이프, 아웃렛 파이프, 중간 파이프로써 연통되어지며, 상기 중간 파이프의 일측 끝단에 배기 가스의 배압에 의해 개폐작동되는 가변 밸브가 장착되는 머플러에 있어서,

상기한 중간 파이프의 후측단에 직경의 단면적이 점차 감소되어, 그 구간이 경사지게 형성되는 밸브 시트부와;

일측면은 개방되고 타측면에는 벽면이 형성된 다중의 원통형상으로 상기 벽면에는 배기 가스가 통과되도록 통공이 형성되어지되, 외측원통이 상기 중간 파이프의 밸브 시트부 안쪽으로 고정된 채 수용되며, 내측원통의 외측에는 스프링이 장착되기 위한 공간이 마련되는 밸브 바디와;

상기한 밸브 시트부의 끝단 내경의 크기로 형성되는 원판으로, 그 일측으로 상기 내측원통과 결합되기 위한 중심관이 돌출형성되는 밸브판과;

상기한 밸브 시트부에 일단이 지지되며, 다른 일단은 상기 중심관의 외주연을 수용한 채 밸브판의 일측면을 탄력지지하는 스프링; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

가변 머플러의 밸브 구조{Valve apparatus for variable muffler}

본 발명은 가변 머플러의 밸브 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하우징 내부의 파이프를 개폐하는 밸브의 개도량이 배기 가스의 유동압력에 따라서 조절되도록 하는 가변 머플러에서 구성은 단순하면서도 소음 및 배압저감의 효과는 상승되도록 하는 가변 머플러의 밸브 구조에 관한 것이다.

일반적으로 머플러는 엔진에서 배출되는 배기 가스의 온도와 압력을 낮추어 배기소음을 감쇄시키는 장치이다.

이러한 머플러는 소음 감쇄효과를 높이기 위해 머플러의 저항을 크게 하면 배기소음을 줄일 수 있으나 배기 행정에 가해지는 저항 즉, 배압이 높아져서 엔진의 출력이 저하되고, 이와 반대로 배압을 줄이기 위해 머플러의 저항을 작게 하면 배기소음이 증대된다. 따라서 배기소음과 배기압을 동시에 만족시키기 위한 머플러의 개발이 활발히 진행되고 있는 실정이다.

도 6은 일반적인 엔진에 적용되는 가변 머플러(10)를 도시한 것으로서, 하우징(11)의 내부가 격벽(12,13)에 의해서 다수의 챔버(14,15,16)로 나누어진다. 그리고 배기 파이프와 연결되는 인렛 파이프(21)가 제1챔버(14)와 제2챔버(15)를 가로질러 제3챔버(16)의 도중에 그 끝단이 위치되도록 배치된다. 상기 제2챔버(15)에 위치되는 인렛 파이프(21)의 도중은 천공구간(22)으로 형성되어 상기 인렛 파이프(21)를 통해 유입되는 배기 가스는 제3챔버(16)와 제2챔버(15)로 유도되도록 형성된다. 제3챔버(16)로 유입된 배기 가스를 다시 제1챔버(14)로 유도하기 위해서 제1챔버(14)와 제3챔버(16)를 연결하는 중간 파이프(23)가 형성되고, 상기 중간 파이프(23)의 일단에는 배압에 따라서 개폐되는 가변 밸브(24)가 장착된다.

그리고 상기한 중간 파이프(23)를 통해 제1챔버(14)로 유입된 배기 가스를 하우징(11)의 후방으로 안내하기 위한 아웃렛 파이프(25)의 전단이 상기 제1챔버(14)의 도중에 위치되고, 그 도중은 제2챔버(15)와 제3챔버(16)를 가로질러 상기한 하우징(11)의 후측면에 그 끝단이 연결되도록 구성된다.

따라서 엔진이 저속영역에서 운전되는 경우에는 배기 가스의 압력이 낮기 때문에 상기 가변 밸브(24)가 닫힘 상태가 되어 저주파 소음이 감쇄되고, 엔진의 고속영역에서 운전되는 경우에는 배기 가스의 압력이 증가됨에 따라 가변 밸브(24)가 점진적으로 열리면서 고주파 소음이 감쇄된다. 그리고 엔진의 운전영역이 고속영역에서 저속영역으로 전환되면 배기 가스의 압력이 낮아지면서 가변 밸브(24)는 다시 닫히게 된다.

그러나 상기와 같이 구성되는 가변 머플러의 경우에 밸브 개폐를 통해 제한된 2가지 모드 또는 3가지 모드 정도밖에 변경되지 않기 때문에, 모든 조건의 엔진 운전영역에 따라 배기계 및 머플러 시스템이 적절히 대응하지 못해 효과적인 배기 성능을 거두지 못하는 문제점이 있었다. 또한, 고RPM 운전영역에서 저RPM 운전영역으로 돌아올 때에 발생하는 단속음이 계속적으로 발생되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 하우징 내부의 파이프를 개폐하는 밸브의 개도량이 배기 가스의 유동압력에 따라서 조절되도록 하는 가변 머플러에서 구성은 단순하면서도 소음 및 배압저감의 효과는 상승되도록 하는 가변 머플러의 밸브 구조를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

하우징의 내부 공간이 여러 개의 챔버로 나뉘도록 격벽이 소정 간격으로 배치되고, 그 챔버와 챔버 간에는 인렛 파이프, 아웃렛 파이프, 중간 파이프로써 연통되어지며, 상기 중간 파이프의 일측 끝단에 배기 가스의 배압에 의해 개폐작동되는 가변 밸브가 장착되는 머플러에 있어서,

상기한 중간 파이프의 후측단에 직경의 단면적이 점차 감소되어, 그 구간이 경사지게 형성되는 밸브 시트부와;

일측면은 개방되고 타측면에는 벽면이 형성된 다중의 원통형상으로 상기 벽면에는 배기 가스가 통과되도록 통공이 형성되어지되, 외측원통이 상기 중간 파이프의 밸브 시트부 안쪽으로 고정된 채 수용되며, 내측원통의 외측에는 스프링이 장착되기 위한 공간이 마련되는 밸브 바디와;

상기한 밸브 시트부의 끝단 내경의 크기로 형성되는 원판으로, 그 일측으로 상기 내측원통과 결합되기 위한 중심관이 돌출형성되는 밸브판과;

상기한 밸브 시트부에 일단이 지지되며, 다른 일단은 상기 중심관의 외주연을 수용한 채 밸브판의 일측면을 탄력지지하는 스프링; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 가변 밸브의 구성 및 작동에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의해 형성되는 가변 머플러의 다면도이고, 도 2는 본발명에 의한 가변 밸브의 장착상태도를 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명에 의한 가변 밸브의 작동상태를 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명에 의해 형성되는 밸브 바디의 사시도이고, 도 5는 본 발명에 의해 형성되는 댐핑 플레이트의 사시도이다.

도면 중에 표시되는 도면부호 30은 본 발명에 의해 형성되는 가변 머플러를 지시하는 것이고, 도면부호 40은 본 발명에 의해 형성되는 가변 밸브를 지시하는 것이다.

상기한 가변 머플러(30)는 종래의 일반적인 머플러에서와 같이 하우징(31)의 내부가 격판(32,33)에 의해서 여러 개의 챔버(34,35,36)로 분리되고, 각 챔버(34,35,36) 간에는 인렛 파이프(37), 중간 파이프(38), 아웃렛 파이프(39) 등에 의해서 연통되도록 구성된다. 즉, 머플러 전방의 배기 파이프에서 유입된 배기 가스가 인렛 파이프(37)와 중간 파이프(38)를 통과한 후 아웃렛 파이프(39)를 통해서 머플러 후방과 연결되는 배기 파이프 측으로 흐르도록 구성되는 것이다.

그리고 제1챔버(34)에 위치되는 상기 중간 파이프(38)의 구간에는 상기 인렛 파이프(37)를 통해 제3챔버(36)로 유입되는 배기 가스의 일부가 제1챔버(34)로도 유도될 수 있도록 하기 위해서 다수의 소공(37a)이 형성된 천공구간이 마련된다.

그리고 상기한 중간 파이프(38)의 후방측 끝단부에는 그 직경의 단면적이 점차로 감소되는 구간인 밸브 시트부(38a)가 형성된다. 상기 밸브 시트부(38a)의 끝단부는 후설할 가변 밸브(40)의 밸브판(46) 외주면이 접할 수 있도록 그 내경이 형성되는 것으로, 상기 중간 파이프(38)의 외경이 점차 후방을 향할수록 직경이 작게 구성되는 것이다. 이는 제3챔버(36)로 유입된 배기 가스가 상기 중간 파이프(38)로 유입되는 과정에서, 상기한 밸브 시트부(38a) 구간에서는 상기 가변 밸브(40)가 배압에 의해서 밀릴수록 배기 가스의 통과면적이 점차 넓어지도록 하기 위한 것이다.

한편, 상기 밸브 시트부(38a) 구간과 근접한 동일 직경 구간의 중간 파이프(37) 내측에는 상기한 가변 밸브(40)가 장착되기 위한 밸브 바디(41)가 고정된 채로 수용된다.

상기 밸브 바디(41)는 원통형으로, 같은 중심선 상으로 외측원통(42)과 내측원통(43)이 형성되고, 상기 외측원통(42)과 내측원통(43)이 일체 상태로 유지되도록 하기 위해서 상기 밸브 바디(41)의 일측면은 개방되고 타측면은 부분적으로 개방된 상태로 형성된다. 즉, 상기한 밸브 바디(41)의 타측면은 외측원통(42)과 내측원통(43)이 일체로 될 수 있도록 벽면(41a)이 형성되는데, 그 외주측에 배기 가스가 통과될 수 있도록 부분적으로 통공(41b)이 형성되는 것이다. 그리고 상기한 외측원통(42)과 내측원통(43)의 사이에는 중간원통(44)이 형성되는 것이 바람직한데, 이 중간원통(44)과 내측원통(43)의 사이에 스프링(45)의 일부 구간이 수용된다. 이 스프링(45)의 일단은 상기 벽면(41a)에 탄력지지된다.

상기한 밸브 바디(41)의 벽면(41a)에 관통형성되는 통공(41b)은 상기한 외측원통(42)과 중간원통(44)의 사이의 구간에만 형성되고, 상기 중간원통(44)과 내측원통(43)에 해당되는 면은 전 구간에 걸쳐 막힌 상태가 되는 것이다.

상기한 스프링(45)의 다른 일단은 상기한 가변 밸브(40)의 밸브판(46)을 탄력지지하게 되는데, 상기 밸브판(46)의 일측에는 중심관(47)이 길게 돌출형성된다. 상기 중심관(47)은 내측원통(43)과 결합되어 밀폐된 실린더(48)를 형성하게 되는데, 이 실린더(48)에는 압축공기나 유체가 채워지게 된다.

특히, 상기한 실린더(48) 내부에는 압축공기나 유체의 댐핑 효과를 향상시키기 위해서, 그 도중에 다수의 소공(51)이 형성된 댐핑 플레이트(50)가 수용되는 것이 바람직하다. 상기 댐핑 플레이트(50)는 엔진의 급작스런 운전영역 변경에 따라서 상기 밸브판(46)이 갑자기 전후진되는 경우에 밸브판(46)과 밸브 시트부(38a) 간의 충격음이 줄어들 수 있도록 압축공기나 유체의 급작스런 흐름을 방지하기 위한 것이다.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 작동을 설명하면 다음과 같다.

엔진의 시동과 함께 발생되는 배기 가스는 배기계의 유도에 따라서 상기한 가변 머플러(30) 측으로 유도되어 소음이 감쇄된다.

상기한 가변 머플러(30) 전방의 배기 파이프와 연결되는 인렛 파이프(37)를 통해 유입되는 배기 가스는 우선 상기 인렛 파이프(37)를 통해서 대부분이 제3챔버(36)로 유입되고, 일부의 배기 가스가 상기한 다수의 소공(37a)이 형성된 천공구간을 통해서 제1챔버(34)로 유입된다.

이렇게 제3챔버(36)로 유입된 배기 가스는 중간 파이프(38)의 후측단에 장착된 가변 밸브(40)를 개방시켜 상기 중간 파이프(38)를 통해 제1챔버(34)로 유도시키게 된다. 이때, 상기한 가변 밸브(40)의 밸브판(46)은 배기 가스의 압력에 의해서 스프링(45)을 가압하면서 밀리게 되는데, 상기한 바와 같이 상기 중간 파이프(38)의 밸브 시트부(38a) 구간이 경사지게 형성되므로서, 상기 가변 밸브(40)의 밸브판(46)이 밀리면 밀릴수록 배기 가스가 통과하는 면적이 점차 넓어지게 된다.

따라서 엔진이 저RPM 운전영역에서 운전 중일 때는 상기 밸브 시트부(38a)를 통해서 배기 가스가 통과하는 면적이 상대적으로 좁아지게 되므로서, 배기 가스의 부밍 소음이 저감된다. 이때 배압의 영향이 작으므로서 밸브 시트부(38a)의 파이프 직경은 작아도 무방하게 된다.

한편, 엔진이 고RPM 운전영역에서 운전 중일 때는 상기 밸브 시트부(38a)를 통해서 배기 가스가 통과되는 면적이 상대적으로 확대되므로서, 배기 가스의 기류음이 저감된다.

그리고 엔진이 고RPM 운전영역에서 저RPM 운전영역으로 급작스럽게 변하게 되는 경우에 상기 가변 밸브(40)의 밸브판(46)이 밸브 시트부(38a)에 부딪치게 되는데, 이때 본 발명에 의한 가변 밸브(40)의 경우에는 상기한 실린더(48) 내부에 댐핑 플레이트(50)가 수용되어 있으므로서, 압축공기나 유체의 순간적인 위치이동이 방지되어 상기한 가변 밸브(40)가 닫치는 과정에서 발생되었던 충격음이 감쇄된다.

상기와 같이 제1챔버(34)로 유입된 배기 가스는 아웃렛 파이프(39)를 통해서 머플러 후방에 연결되는 배기 파이프로 유도된다.

이상에서 설명된 바와 같이 본 발명에 의한 가변 머플러의 가변 밸브에 의하면, 엔진의 운전영역에 따라서 변화되는 배기 가스의 배압에 의해서 가변 밸브가 작동되는 과정에서 단순한 구성만으로도 밸브 시트부의 배기 가스 통과면적이 점차로 증가되거나 점차로 감소되도록 형성되므로서 다양한 모드로 배압과 소음을 저감시키게 될 뿐만 아니라, 가변 밸브 내에 마련된 댐핑 플레이트에 의해서 밸브가 개폐되는 과정에서의 충격음이 감쇄되는 커다란 장점이 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 의해 형성되는 가변 머플러의 단면도.

도 2는 본발명에 의한 가변 밸브의 장착상태도를 도시한 도면.

도 3은 본 발명에 의한 가변 밸브의 작동상태를 도시한 도면.

도 4는 본 발명에 의해 형성되는 밸브 바디의 사시도.

도 5는 본 발명에 의해 형성되는 댐핑 플레이트의 사시도.

도 6은 종래의 기술을 설명하기 위한 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

30 : 가변 머플러 31 : 하우징

34 : 제1챔버 36 : 제2챔버

38 : 중간 파이프 38a : 밸브 시트부

40 : 가변 밸브 41 : 밸브 바디

42 : 외측원통 43 : 내측원통

44 : 중간원통 45 : 스프링

46 : 밸브판 47 : 중심관

48 : 실린더 50 : 댐핑 플레이트

Claims (3)

1. 하우징의 내부 공간이 여러 개의 챔버로 나뉘도록 격벽이 소정 간격으로 배치되고, 그 챔버와 챔버 간에는 인렛 파이프, 아웃렛 파이프, 중간 파이프로써 연통되어지며, 상기 중간 파이프의 일측 끝단에 배기 가스의 배압에 의해 개폐작동되는 가변 밸브가 장착되는 머플러에 있어서,

   상기한 중간 파이프(38)의 후측단에 직경의 단면적이 점차 감소되어, 그 구간이 경사지게 형성되는 밸브 시트부(38a)와;

   일측면은 개방되고 타측면에는 벽면(41a)이 형성된 다중의 원통형상으로 상기 벽면(41a)에는 배기 가스가 통과되도록 통공(41b)이 형성되어지되, 외측원통(42)이 상기 중간 파이프(38)의 밸브 시트부(38a) 안쪽으로 고정된 채 수용되며, 내측원통(43)의 외측에는 스프링(45)이 장착되기 위한 공간이 마련되는 밸브 바디(41)와;

   상기한 밸브 시트부(38a)의 끝단 내경의 크기로 형성되는 원판으로, 그 일측으로 상기 내측원통(43)과 결합되기 위한 중심관(47)이 돌출형성되는 밸브판(46)과;

   상기한 밸브 시트부(38a)에 일단이 지지되며, 다른 일단은 상기 중심관(47)의 외주연을 수용한 채 밸브판(46)의 일측면을 탄력지지하는 스프링(45); 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가변 머플러의 밸브 구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기한 밸브 바디(41)의 내측원통(43)과 상기 중심관(47)의 결합에 의해 형성되는 실린더(48)에는 압축공기나 유체가 채워지는 것을 특징으로 하는 가변 머플러의 밸브 구조.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기한 실린더(48)의 도중에는 다수의 소공(51)이 형성된 댐핑 플레이트(50)가 형성된 것을 특징으로 하는 가변 머플러의 밸브 구조.