KR101039891B1 - 자동차의 흡기 매니폴드 - Google Patents

자동차의 흡기 매니폴드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차의 흡기 매니폴드에 관한 것으로서, 쓰로틀 바디로부터 유입되는 흡기를 안정화시키는 탱크와; 상기 탱크로부터 분기되는 복수의 집 튜브(zip tube)와; 상기 집 튜브와 연결되어 엔진의 각 기통별 실린더와 개별적으로 연통되는 복수의 러너(runner)와; 상기 집 튜브 및 상기 러너의 일측에 마련되어 엔진 운전영역에 따라 집경과 러너경을 연속적으로 변화시키기 위한 가변수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의하여, 가변 수단에 의해 집경과 러너경이 엔진의 전 운전 영역에 따라 연속적으로 가변될 수 있으므로 엔진 성능이 향상될 수 있다.

Description

자동차의 흡기 매니폴드 {INTAKE MANIFOLD OF VEHICLE}
본 발명은 자동차의 흡기 매니폴드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 러너경과 집경을 동시에 연속적으로 변경시킴으로써 엔진의 전 운전 영역에서 엔진 성능을 향상시킬 수 있는 자동차의 흡기 매니폴드에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 흡기 매니폴드는 흡기를 연소실로 공급하기 위한 관으로서, 최근 흡기 매니폴드에는 낮은 회전수(rpm)일 때에는 흡기의 이동 거리를 길게 하고 그 이동 통로를 좁게 하며, 높은 회전수일 때에는 흡기의 이동 거리를 짧게 하고 그 이동 통로를 넓게 하는 가변 흡기 시스템(VIS: Variable Intake System)이 적용되고 있다.
즉, 흡입 공기량은 흡기 맥동(부하)을 이용하면 증가시킬 수 있는데, 흡기관 길이와 직경의 영향을 받으며, 고속 영역에서는 관 길이가 짧고 직경이 큰 것이 저항을 적에 받으므로 유리하고, 저중속 영역에서는 관 길이가 길고 직경이 작은 것이 흡기 맥동을 충분히 이용할 수 있어 유리하다.
따라서, 흡기관을 2개로 분리하여 부압이나 스텝 모터 등을 이용하여 밸브로 전환해 주면 각 엔진 회전수에 맞는 최적의 제어가 가능하게 되어 체적 효율이 증 가하게 된다.
이것에 대한 종래예가 도 10에 도시되어 있다.
도 10은 종래의 뱅크 분리형 흡기 매니폴드(100)를 일부 절단하여 보여준 사시도로서, 종래의 흡기 매니폴드(100)는 쓰로틀 바디와 연결되는 집 튜브(zip tube, 110)와, 집 튜브(110)와 연통되고 2 분할된 뱅크(122)가 형성된 플레늄 챔버(120)와, 플레늄 챔버(120)와 연통되어 각 기통별 연소실에 흡기를 공급하는 복수의 러너(130)를 포함하여 이루어진다.
이 때, 플레늄 챔버(120)에는 가변 흡기 시스템 밸브(VIS VALVE, 125)가 설치되어 있는데, 대략 4000rpm 전까지는 이 가변 흡기 시스템 밸브(125)를 닫음으로써 뱅크(122)를 분리시켜 흡기 맥동을 살려주고, 4000rpm 이상에서는 이 가변 흡기 시스템 밸브(125)를 열음으로써 흡기 맥동을 충분히 이용하여 많은 흡기가 연소실로 공급될 수 있다.
즉, 가변 흡기 시스템 밸브(125)를 적용함으로써 뱅크(122)간 간섭효과를 제거하거나 간섭효과를 극대화하여, 대략 3000rpm 영역에서 발생하는 토크 밸리(Torque Valley)를 방지할 수 있는 것이다.
그런데, 이러한 종래의 흡기 매니폴드(100)에 있어서는, 저중속 영역과 고속 영역의 두 영역으로 나누어 가변 흡기 시스템 밸브(125)를 개폐시키기 때문에, 엔진의 전 운전 영역의 흡기 맥동을 충분히 이용할 수 없어 엔진 성능을 최적화시키기에는 한계가 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 본원 발명자들은 러너의 직경(이하, 러너경 이라 함)과 집의 직경(이하, 집경이라 함)을 동시에 연속적으로 가변시킴으로써, 엔진의 전 운전 영역에서 흡기 맥동을 충분히 이용하여 엔진 성능을 향상시킬 수 있는 흡기 매니폴드를 발명하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 러너경과 집경을 동시에 연속적으로 변경시킴으로써 엔진의 전 운전 영역에서 엔진 성능을 향상시킬 수 있는 자동차의 흡기 매니폴드를 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라, 자동차의 흡기 매니폴드에 있어서, 쓰로틀 바디로부터 유입되는 흡기를 안정화시키는 탱크와; 상기 탱크로부터 분기되는 복수의 집 튜브(zip tube)와; 상기 집 튜브와 연결되어 엔진의 각 기통별 실린더와 개별적으로 연통되는 복수의 러너(runner)와; 상기 집 튜브 및 상기 러너의 일측에 마련되어 엔진 운전영역에 따라 집경과 러너경을 연속적으로 변화시키기 위한 가변수단에 의해 달성된다.
상기 탱크는 센터 탱크 및 메인 탱크로 구성되며, 상기 집 튜브는 상기 센터 탱크와 상기 메인 탱크의 사이에 위치해 있다.
여기서, 상기 집 튜브는 상기 센터 탱크의 좌우로 각각 분기되는 좌측 집 튜브 및 우측 집 튜브로 구성되고, 상기 메인 탱크는 상기 좌측 집 튜브와 상기 우측 집 튜브의 하단에 각각 연결되는 좌측 메인 탱크 및 우측 메인 탱크로 구성되며, 상기 러너는 상기 좌측 메인 탱크의 하단에 연결되는 좌측 러너와, 상기 우측 메인 탱크의 하단에 연결되는 우측 러너로 구성되는 것이 바람직하다.
이 때, 상기 가변 수단은 상기 센터 탱크와 상기 집 튜브를 걸쳐 설치되어 집경을 가변시키기 위한 집 밸브와; 상기 러너에 설치되어 러너경을 가변시키기 위한 러너 밸브와; 상기 집 밸브 및 상기 러너 밸브를 구동시키는 구동부를 포함하는 것이 바람직하다.
이 때, 상기 집 밸브는 상기 센터 탱크에 지지되는 집 회전축과; 상기 집 회전축을 중심으로 상하 방향으로 회전 가능하게 설치되어 좌측 집경과 우측 집경을 가변시키기 위한 좌측 집 밸브 및 우측 집 밸브로 구성된 것이 바람직하다.
또는, 상기 집 밸브는 판상으로 이루어지며 양측 단부가 절곡 형성될 수도 있다.
상기 러너 밸브는 상기 좌측 러너 및 상기 우측 러너가 교차하는 위치에 설치되는 러너 회전축과; 상기 러너 회전축을 중심으로 상하 방향으로 회전 가능하게 설치되어 좌측 러너경과 우측 러너경을 가변시키기 위한 좌측 러너 밸브 및 우측 러너 밸브로 구성된 것이 바람직하며, 이 때 상기 러너 회전축은 오일 미스트 홀이 형성되도록 중공으로 제작되며, PCV((Positive Crankcase Ventilation)밸브로부터 공급된 오일 미스트에 의해 윤활되는 것이 좋다.
상기 구동부는 상기 집 밸브 및 상기 좌측 러너 밸브와 접촉 가능하게 좌측 캠 축과 일체로 회전하는 좌측 캠과; 상기 집 밸브 및 상기 우측 러너 밸브와 접촉 가능하게 우측 캠 축과 일체로 회전하는 우측 캠과; 상기 좌측 캠의 양측 노우즈가 상기 집 밸브 및 상기 좌측 러너 밸브와 접촉되도록 탄성 지지하는 좌측 복원부재와; 상기 우측 캠의 양측 노우즈가 상기 집 밸브 및 상기 우측 러너 밸브와 접촉되도록 탄성 지지하는 우측 복원부재로 이루어진 것이 바람직하다.
이 때, 상기 좌측 캠 축 및 상기 우측 캠 축에는 좌측 캠 스프로켓 및 우측 캠 스프로켓이 각각 결합되고, 상기 좌측 캠 스프로켓 및 상기 우측 캠 스프로켓 사이에는 서로 맞물리는 리버스 기어가 치합되어 있어 상기 좌측 캠 축과 상기 우측 캠 축 중 어느 하나에 하나의 모터가 결합되는 것이 좋다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 가변 수단에 의해 집경과 러너경이 엔진의 운전 영역에 따라 연속적으로 가변될 수 있어 전 운전 영역에서 엔진 성능이 향상될 수 있는 자동차의 흡기 매니폴드가 제공된다.
또한, 뱅크 분리에 의해 3000rpm 영역의 토크 밸리(Torque Valley)가 제거되어 저중속 성능이 보다 향상될 수 있다.
한편, 회전축에 PCV 밸브를 결합시켜 PCV 밸브로 유입된 오일 미스트를 이용하여 회전축을 윤활함으로써 별도의 윤활장치가 불필요하므로 원가가 절감되는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 자동차의 흡기 매니폴드에 대해 상세히 설명한다.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
도 1a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자동차의 흡기 매니폴드를 도시한 측 면도이고, 도 1b는 도 1a의 평면도로서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 자동차의 흡기 매니폴드(1)는 탱크(10, 33, 37)와, 탱크(10, 33, 37)로부터 분기되는 복수의 집 튜브(zip tube, 20, 25)와, 복수의 집 튜브(20, 25)와 각각 연결되어 엔진의 각 기통별 실린더와 개별적으로 연통되는 복수의 러너(runner, 30, 35)와, 엔진의 운전 영역에 따라 집경과 러너경을 연속적으로 변화시키기 위한 가변 수단(50)을 포함하여 이루어진다.
탱크는 쓰로틀 바디와 연결되는 센터 탱크(10)와, 메인 탱크(33, 37)로 구성되며, 이 때 집 튜브(20, 25)는 센터 탱크(10)와 메인 탱크(33, 37)의 사이에 위치한다.
센터 탱크(10)는 쓰로틀 바디로부터 유입되는 흡기가 통과되면서 안정화되는 하나의 긴 통로이다.
집 튜브는 센터 탱크(10)로부터 좌측으로 분기되는 좌측 집 튜브(20)와, 센터 탱크(10)로부터 우측으로 분기되는 우측 집 튜브(25)로 구성된다. 이 때, 좌측 집 튜브(20)와 우측 집 튜브(25)의 각 개수는 실린더의 개수와 일치되도록 형성되어야 함은 물론이다. 여기서, 후술하는 집 밸브(60)가 작동되는 영역의 집 튜브(20, 25)의 단면은 집 밸브(60)가 작동시 간섭되지 않도록 사각형으로 제작되면 좋다.
메인 탱크는 좌측 집 튜브(20)의 하단과 후술할 좌측 러너(30)의 상단에 연결되는 좌측 메인 탱크(33)와, 우측 집 튜브(25)의 하단과 후술할 우측 러너(35)의 상단에 연결되는 우측 메인 탱크(37)로 구성된다.
좌측 메인 탱크(33)는 분기된 복수의 좌측 러너(30)로 유입되는 흡기가 혼합되어 안정화되도록 하나의 긴 통로로 제작되며, 좌측 메인 탱크(33)로부터 좌측 러너(30)가 분기 형성된다.
우측 메인 탱크(37)는 분기된 복수의 우측 러너(35)로 유입되는 흡기가 혼합되어 안정화되도록 하나의 긴 통로로 제작되며, 우측 메인 탱크(37)로부터 우측 러너(35)가 분기 형성된다.
러너는 좌측 메인 탱크(33)의 하단에 연결되어 좌측 집 튜브(20)의 하측에 배치되는 좌측 러너(30)와, 우측 메인 탱크(37)의 하단에 연결되어 우측 집 튜브(25)의 하측에 배치되는 우측 러너(35)로 구성된다. 여기서, 후술하는 러너 밸브(70, 도 2 참조)가 작동되는 영역의 러너(30, 35)의 단면은 러너 밸브(70)가 작동시 간섭되지 않도록 사각형으로 제작되면 좋다.
좌측 러너(30)는 기통별 실린더의 수와 동일하게 좌측 메인 탱크(33)로부터 분기 형성되어 각 기통별 실린더로 흡기를 공급하는 기능을 한다. 이 때, 좌측 러너(30)는 좌측 집 튜브(20)의 하부에 배치되도록 좌측 메인 탱크(33)에서 내측으로 수평 연장된 후 하향 절곡되는 형상을 가진다.
우측 러너(35)는 기통별 실린더의 수와 동일하게 우측 메인 탱크(37)로부터 분기 형성되어 각 기통별 실린더로 흡기를 공급하는 기능을 한다. 이 때, 우측 러너(35)는 우측 집 튜브(25)의 하부에 배치되도록 우측 메인 탱크(37)에서 내측으로 수평 연장된 후 좌측 러너(30)와 교차되도록 하향 절곡되는 형상을 가진다.
가변 수단(50)은 집 튜브(20, 25) 및 러너(30, 35)의 일측에 마련되어 집경 과 러너경을 연속적으로 변화시키기 위한 장치로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 집경을 가변시키기 위한 집 밸브(60)와, 러너경을 가변시키기 위한 러너 밸브(70)와, 집 밸브(60) 및 러너 밸브(70)를 구동시키기 위한 구동부(80)로 크게 구분된다.
집 밸브(60)는 센터 탱크(10)에 지지되는 집 회전축(61)과, 집 회전축(61)을 중심으로 상하 방향으로 회전 가능하게 설치되어 좌측 집경을 가변시키는 좌측 집 밸브(62)와, 집 회전축(61)에 대해 상하 방향으로 회전 가능하게 설치되어 우측 집경을 가변시키는 우측 집 밸브(63)로 구성된다.
러너 밸브(70)는 좌측 러너(30)와 우측 러너(35)가 교차하는 위치에 설치되는 러너 회전축(72)과, 러너 회전축(72)을 중심으로 상하 방향으로 회전 가능하게 설치되어 좌측 러너경을 가변시키는 좌측 러너 밸브(75)와, 러너 회전축(72)을 중심으로 상하 방향으로 회전 가능하게 설치되어 우측 러너경을 가변시키는 우측 러너 밸브(76)로 구성된다.
이 때, 집 밸브(60) 및 러너 밸브(70)는 구동부(80)에 의해 구동되어 집경 및 러너경을 각각 가변시키는데, 구동부(80)는 좌측 집 밸브(62) 및 좌측 러너 밸브(75)를 구동시키는 좌측 캠(81)과, 우측 집 밸브(63) 및 우측 러너 밸브(76)를 구동시키는 우측 캠(82)과, 좌측 캠(81)의 양측 노우즈(A, A', 도 3 참조)가 좌측 집 밸브(62) 및 좌측 러너 밸브(75)에 각각 접촉되도록 탄성 지지하는 좌측 복원부재(87)와, 우측 캠(82)의 양측 노우즈(B, B')가 우측 집 밸브(63) 및 우측 러너 밸브(76)에 각각 접촉되도록 탄성 지지하는 우측 복원부재(88)로 구성된다.
좌측 캠(81)은 좌측 집 밸브(62)와 좌측 러너 밸브(75) 사이에 위치하여 좌 측 캠 축(83)과 일체로 회전한다. 이에, 좌측 캠(81)의 회전각에 따라 좌측 집 밸브(62)와 좌측 러너 밸브(75)가 각 회전축(61, 72)을 중심으로 회전됨으로써 좌측 집경과 좌측 러너경이 연속적으로 가변될 수 있다.
우측 캠(82)은 우측 집 밸브(63)와 우측 러너 밸브(76) 사이에 위치하여 우측 캠 축(84)과 일체로 회전한다. 이에, 우측 캠(82)의 회전각에 따라 우측 집 밸브(63)와 우측 러너 밸브(76)가 각 회전축(61, 72)을 중심으로 회전됨으로써 우측 집경과 우측 러너경이 연속적으로 가변될 수 있다.
이 때, 좌측 캠 축(83)과 우측 캠 축(84)은 하나의 모터(90)로 구동되는데, 이를 위해 좌측 캠 축(83)에는 좌측 캠 스프로켓(85)이 결합되어 있고 우측 캠 축(84)에는 우측 캠 스프로켓(86)이 결합되어 있으며, 좌측 캠 스프로켓(85) 및 우측 캠 스프로켓(86) 사이에는 서로 맞물리는 리버스 기어(85a, 86a)가 치합되어 있다. 즉, 좌측 캠 스프로켓(85), 우측 캠 스프로켓(86), 리버스 기어(85a, 86a)가 서로 치합되어 있기 때문에, 하나의 모터(90)를 이용하여 각 캠 축(83, 84)을 구동시킬 수 있는 이점이 있는 것이다.
한편, 러너 회전축(72)에는 좌측 러너 밸브(75)와 우측 러너 밸브(76)가 회전될 때 발생하는 마찰력을 저감시키기 위해 PCV(Positive Crankcase Ventilation) 밸브(73)가 결합되어 있다. 이를 위해, 러너 회전축(72)은 복수의 오일 미스트 홀(72a)이 형성되도록 중공으로 제작되는데, 이에, PCV 밸브(73)로 넘어오는 오일 미스트가 오일 미스트 홀(72a)로 빠짐으로써 러너 회전축(72)과 각 러너 밸브(75, 76)의 마찰부분이 윤활될 수 있는 것이다.
이러한 구성에 의하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 자동차의 흡기 매니폴드(1)의 작동 원리를 도 1a, 도 3 및 도 4를 참조하여 간단히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 엔진이 저속 영역인 경우, 좌측 캠(81) 및 우측 캠(82)의 상태는 도 3과 같다. 즉, 좌측 캠(81)과 우측 캠(82)이 모터(90)에 의해 90도 회전한 상태가 됨으로써, 좌측 캠(81)의 양측 노우즈(A, A')가 좌측 집 밸브(62)와 좌측 러너 밸브(75)에 최대한 각각 접촉되어 있고, 우측 캠(82)의 양측 노우즈(B, B')가 우측 집 밸브(63)와 우측 러너 밸브(76)에 최대한 각각 접촉되어 있다. 그 결과, 집 밸브(60)와 러너 밸브(70)가 캠(81, 82)에 의해 최대한 가압되어 집경과 러너경이 최대한 좁혀진 상태가 됨으로써, 흡기의 유속이 증가되어 연료의 무화가 촉진되어 촉매 용량을 저감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 엔진이 저속 영역에서 중속 영역으로 변화되면, ECU는 모터(90)를 구동시켜 좌측 캠(81)과 우측 캠(82)의 회전각을 변화시키게 되고 그 결과 도 4와 같은 상태가 된다. 즉, 좌측 캠(81)과 우측 캠(82)이 모터(90)에 의해 도 3 상태에서 일방향으로 45도 회전한 상태가 됨으로써, 저속 상태에 비해 좌측 집 밸브 및 우측 집 밸브(62, 63)는 집 회전축(61)을 중심으로 하향 회전되고, 좌측 러너 밸브 및 우측 러너 밸브(75, 76)는 러너 회전축(72)을 중심으로 상향 회전된다. 이에, 엔진이 중속 영역으로 운전될 때에는 저속 영역에 비해 집경과 러너경이 증대되어 흡기가 연소실로 충분히 공급될 수 있다.
마지막으로, 엔진이 중속 영역에서 고속 영역으로 변화되면, ECU는 모터(90) 를 구동시켜 좌측 캠(81)과 우측 캠(82)의 회전각이 0도가 되도록 하여 도 1a와 같은 상태가 된다. 즉, 좌측 캠(81)과 우측 캠(82)이 모터(90)에 의해 도 4에서 일방향으로 45도 회전한 상태가 됨으로써, 중속 상태에 비해 좌측 집 밸브 및 우측 집 밸브(62, 63)는 집 회전축(61)을 중심으로 최대한 하향 회전되고, 좌측 러너 밸브 및 우측 러너 밸브(75, 76)는 러너 회전축(72)을 중심으로 최대한 상향 회전된다. 이에, 엔진이 고속 영역으로 운전될 때에는 집경과 러너경이 최대한 증대되어 흡기 저항이 최소화됨으로써 고속 성능이 향상될 수 있는 것이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 제2 실시예의 흡기 매니폴드(201)를 나타낸 도면으로서, 제1 실시예의 흡기 매니폴드(1)와 다른 구성은 동일하나 가변 수단(250)의 구조가 다르다.
즉, 제1 실시예의 가변 수단(50)에서는 좌측 집 밸브(62)와 우측 집 밸브(63)가 집 회전축(61)을 중심으로 회전되도록 구성된 반면, 제2 실시예의 가변 수단(250)에서는 제1실시예에서의 집 회전축(61)이 삭제되고 집 밸브(260)가 판상으로 이루어져 센터 탱크(10)를 가로질러 설치된다.
여기서, 제2 실시예에서의 집 밸브(260)는 하부면이 개방된 구조로서, 판상으로 이루어져 양측 단부가 하향 절곡되어 단면이'ㄷ'자 형상으로 마련된다.
한편, 러너 밸브(270)는 제1 실시예의 경우와 구조가 동일하나 재차 설명하자면, 좌측 러너(30) 및 우측 러너(35)가 교차하는 위치에 설치되는 러너 회전축(272)과, 러너 회전축(272)을 중심으로 상하 방향으로 회전 가능하게 설치되어 좌측 러너경과 우측 러너경을 각각 가변시키는 좌측 러너 밸브(275) 및 우측 러너 밸브(276)로 구성된다.
여기서, 러너 회전축(272)에는 좌측 러너 밸브(275)와 우측 러너 밸브(276)가 회전될 때 발생하는 마찰력을 저감시키기 위해 PCV(Positive Crankcase Ventilation) 밸브(73)가 결합되어 있다. 이를 위해, 러너 회전축(272)은 복수의 오일 미스트 홀(272a)이 형성되도록 중공으로 제작되는데, 이에, PCV 밸브(73)로 넘어오는 오일 미스트가 오일 미스트 홀(272a)로 빠짐으로써 러너 회전축(272)과 좌측 러너 밸브 및 우측 러너 밸브(275, 276)의 마찰부위가 윤활될 수 있는 것이다.
이 때, 집 밸브(260)와 러너 밸브(270)이 구동부(80)에 의해 구동되는 것은 제1 실시예와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 하겠다.
또한, 도 5는 엔진의 운전상태가 고속인 경우 가변 수단(250)의 작동 상태이고, 도 7은 엔진의 운전상태가 저속인 경우 가변 수단(250)의 작동 상태를 도시한 측면도이고, 도 8은 엔진의 운전상태가 중속인 경우 가변 수단(250)의 작동 상태를 도시한 측면도를 나타낸 것인데, 각 경우의 집경 및 러너경이 가변되는 원리는 제1 실시예와 동일하므로 생략하기로 하겠다.
한편, 본 실시예에서는 캠(81, 82)이 도 9의 (a)와 같은 형상으로 이루어져 있는데, 다시 말해, 캠 축(83, 84)이 캠(81, 82)의 중앙에 배치됨으로써 캠(81, 82)의 양측 노우즈(A, A')(B, B')가 집 밸브(60)(260)와 러너 밸브(70)(270)를 동일 비율로 가압하여 집경과 러너경이 동일 비율로 변화되도록 이루어져 있다.
그러나, 상기 예에 한정되지 않고, 도 9의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이 캠의 프로파일을 달리 변경할 수도 있음은 물론이다.
즉, 도 9의 (b)의 경우에는, 도 9의 (a)와 달리 캠 축(383, 384)이 캠(381, 382)의 중앙으로부터 하측으로 편향되어 배치됨으로써 캠(381, 382)의 상부 노우즈(C, D)와 캠의 하부 노우즈(C', D')가 각각 집 밸브(60)(260)와 러너 밸브(70)(270)를 가압하는 정도가 다르게 된다. 다시 말해, 캠 축(383, 384)으로부터 상부 노우즈(C, D)까지의 거리가 캠 축(383, 384)으로부터 하부 노우즈(C', D')까지의 거리에 비해 길기 때문에 집경이 러너경보다 더 크게 변경될 수 있는 것이다.
한편, 도 9의 (c)의 경우에는, 도 9의 (a)와 달리 캠 축(483, 484)이 캠(481, 482)의 중앙으로부터 상측으로 편향되어 배치됨으로써 캠(481, 482)의 상부 노우즈(E, F)와 캠의 하부 노우즈(E', F')가 각각 집 밸브(60)(260)와 러너 밸브(70)(270)를 가압하는 정도가 다르게 된다. 다시 말해, 캠 축(483, 484)으로부터 하부 노우즈(E', F')까지의 거리가 캠 축(483, 484)으로부터 상부 노우즈(E, F)까지의 거리에 비해 길기 때문에 러너경이 집경보다 더 크게 변경될 수 있는 것이다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 가변 수단(50)(250)에 의해 집경과 러너경이 엔진의 운전 영역에 따라 연속적으로 가변될 수 있으므로 엔진 성능이 전 운전 영역에서 향상될 수 있다.
전술한 실시에서, 뱅크가 좌우로 이루어진 경우를 예로 설명하였으나, 단일 뱅크로 이루어진 경우에도 적용될 수 있음은 물론이다.
전술한 실시예에서, 본 발명에서는 6기통에 적용되는 흡기 매니폴드를 실시예로 하고 있으나, 이에 한정되지 않고 4기통, 8기통 등에 적용되는 흡기 매니폴드 가 될 수도 있음은 물론이다.
전술한 실시예에서, 좌측 복원부재 및 우측 복원부재가 코일 스프링으로 마련되어 있으나, 이에 한정되지 않고 판 스프링 등 탄성력을 부여할 수 있는 것이라면 어느 것이라도 좋다.
전술한 실시예에서, 모터가 좌측 캠 축에 결합되어 있으나, 좌측 캠 축 대신 우측 캠 축에 결합될 수도 있음은 물론이다.
본 발명에서의 캠의 프로파일은 도 9에 도시된 캠의 사양에 한정되지 않고 필요에 따라 변화될 수도 있음은 물론이다.
도 1a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자동차의 흡기 매니폴드를 도시한 측면도.
도 1b는 도 1a의 평면도.
도 2는 도 1a의 가변 수단을 도시한 사시도.
도 3은 엔진의 운전상태가 저속인 경우 도 2의 가변 수단의 작동 상태를 도시한 측면도.
도 4는 엔진의 운전상태가 중속인 경우 도 2의 가변 수단의 작동 상태를 도시한 측면도.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 자동차의 흡기 매니폴드를 도시한 측면도.
도 6은 도 5의 가변 수단을 도시한 사시도.
도 7은 엔진의 운전상태가 저속인 경우 도 6의 가변 수단의 작동 상태를 도시한 측면도.
도 8은 엔진의 운전상태가 중속인 경우 도 6의 가변 수단의 작동 상태를 도시한 측면도.
도 9의 (a)는 상기 제1 및 제2 실시예에 적용된 캠의 형상으로서 러너경과 집경이 동일 비율로 변경되는 캠의 프로파일을 보여주기 위한 단면도이고, (b)는 러너경보다 집경을 더 크게 변경하기 위한 캠의 프로파일을 보여주기 위한 단면도이고, (c)는 집경보다 러너경을 더 크게 변경하기 위한 캠의 프로파일을 보여주기 위한 단면도.
도 10은 종래의 자동차의 흡기 매니폴드의 일부를 절단하여 보여준 사시도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1, 201 : 흡기 매니폴드 10 : 좌측 집 튜브
25 : 우측 집 튜브 30 : 좌측 러너
33 : 좌측 메인 탱크 35 : 우측 러너
37 : 우측 메인 탱크 50, 250 : 가변 수단
60, 260 : 집 밸브 70, 270 : 러너 밸브
80 : 구동부 81 : 좌측 캠
82 : 우측 캠 85 : 좌측 캠 스프로켓
86 : 우측 캠 스프로켓 87 : 좌측 복원부재
88 : 우측 복원부재 90 : 모터

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 쓰로틀 바디로부터 유입되는 흡기를 안정화시키는 센터 탱크와;
    상기 센터 탱크로부터 좌측 및 우측으로 각각 분기된 복수개의 좌측 집 튜브 및 복수개의 우측 집 튜브와;
    하나의 긴 통로로 제작되어 상기 좌측 집 튜브 및 상기 우측 집 튜브의 하단에 각각 수직하게 연결된 좌측 메인 탱크 및 우측 메인 탱크와;
    상기 좌측 집 튜브 및 상기 우측 집 튜브의 하측에 배치되도록 상기 좌측 메인 탱크 및 상기 우측 메인 탱크에서 각각 내측으로 분기되어, 엔진의 각 기통별 실린더와 개별적으로 연통되는 복수개의 좌측 러너 및 복수개의 우측 러너와;
    상기 좌측 집 튜브 및 상기 우측 집 튜브와 상기 좌측 러너 및 상기 우측 러너의 사이에 마련되어 엔진 운전영역에 따라 집경과 러너경을 동시에 연속적으로 변화시키기 위한 가변수단을 포함하며, 상기 가변 수단은
    상기 센터 탱크와 상기 좌측 집 튜브 및 상기 우측 집 튜브를 걸쳐 설치되어 집경을 가변시키기 위한 집 밸브와;
    상기 좌측 러너 및 상기 우측 러너가 교차하는 위치에 설치되는 러너 회전축과, 상기 러너 회전축을 중심으로 상하 방향으로 회전 가능하게 설치되어 좌측 러너경과 우측 러너경을 가변시키기 위한 좌측 러너 밸브 및 우측 러너 밸브로 구성된 러너 밸브와;
    상기 집 밸브 및 상기 좌측 러너 밸브와 접촉 가능하게 좌측 캠 축과 일체로 회전하는 좌측 캠과, 상기 집 밸브 및 상기 우측 러너 밸브와 접촉 가능하게 우측 캠 축과 일체로 회전하는 우측 캠과, 상기 좌측 캠의 양측 노우즈가 상기 집 밸브 및 상기 좌측 러너 밸브와 접촉되도록 탄성 지지하는 좌측 복원부재와, 상기 우측 캠의 양측 노우즈가 상기 집 밸브 및 상기 우측 러너 밸브와 접촉되도록 탄성 지지하는 우측 복원부재로 구성된 구동부를 포함하며,
    상기 좌측 캠 축 및 상기 우측 캠 축에는 좌측 캠 스프로켓 및 우측 캠 스프로켓이 각각 결합되고, 상기 좌측 캠 스프로켓 및 상기 우측 캠 스프로켓 사이에는 서로 맞물리는 리버스 기어가 치합되어 있어 상기 좌측 캠 축과 상기 우측 캠 축 중 어느 하나에 하나의 모터가 결합되는 것을 특징으로 하는 자동차의 흡기 매니폴드.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서, 상기 집 밸브는
    상기 센터 탱크에 지지되는 집 회전축과;
    상기 집 회전축을 중심으로 상하 방향으로 회전 가능하게 설치되어 좌측 집경과 우측 집경을 가변시키기 위한 좌측 집 밸브 및 우측 집 밸브로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 흡기 매니폴드.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 집 밸브는 판상으로 이루어지며 양측 단부가 하향 절곡 형성된 것을 특징으로 하는 자동차의 흡기 매니폴드.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제3항에 있어서,
    상기 러너 회전축은 오일 미스트 홀이 형성되도록 중공으로 제작되며, PCV((Positive Crankcase Ventilation)밸브로부터 공급된 오일 미스트에 의해 윤활되는 것을 특징으로 하는 자동차의 흡기 매니폴드.
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