KR101055063B1 - 소음기용 가변밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소음기용 가변밸브에 관한 것으로, 배기가스의 배기압력과 이에 대항하는 중력으로 배기가스의 유로를 가변시켜 엔진이 저속으로 운전될 때에는 소음저감효과가 더욱 향상됨과 더불어 엔진이 고속으로 운전될 때에는 엔진의 출력을 향상시킬 수 있도록 소음기의 내부에 형성된 배기가스 통로를 상기 배기가스의 배기압력과 자체의 중량으로 조절하는 밸브바디를 구비한다.

가변밸브, 배기가스 통로, 웨이트블록, 배플

Description

소음기용 가변밸브{Variable flow passage valve for muffler}

본 발명은 차량의 소음기에 관한 것으로, 특히 소음기 내부의 배기가스 유로를 가변시키기 위해 중력을 사용한 소음기용 가변밸브에 관한 것이다.

종래 차량의 소음기는 소정 용적을 가진 밀폐된 소음기 하우징의 내부에 하나 이상의 배플을 설치하여 다수의 챔버를 형성하고, 상기 소음기 하우징의 내부로 배기가스를 유입시키는 배기유입파이프와 상기 소음기 하우징의 외부로 배기가스를 유출시키는 배기유출파이프 등을 설치하여, 상기 배기유입파이프를 통해 소음기 하우징의 내부로 유입된 배기가스가 소음기 하우징의 내부에 설정된 배기경로를 따라 유동하면서 그 압력과 소음이 저감된 상태로 상기 배기유출파이프를 통해 소음기의 외부로 유출되는 구조로 이루어진다.

도 1에는 종래 기술에 따른 소음기의 일례가 도시되어 있는 바, 즉 대체로 타원 박스형상을 이루는 소음기 하우징(1)에 엔진으로부터 배출되는 배기가스를 유입시키는 배기유입파이프(2)가 상기 하우징(1)의 내부와 연통되게 하우징(1)의 전면에서 접속되고, 상기 하우징의 내부에서 설정된 경로를 따라 유동하여 그 압력과 소음이 저감된 배기가스를 하우징의 외부로 유출시키는 배기유출파이프(3)가 하우 징의 후면으로부터 외부로 돌출하도록 접속되어 있다.

그리고 상기 소음기 하우징(1)의 내부에는 다수개의 배플(4a,4b)이 하우징의 길이방향을 따라 배치되어 하우징의 내부를 다수의 챔버로 구획지우고, 전방의 제1배플(4a)에는 상기 배기유입파이프(2)가 관통해서 장착되며, 후방의 제2배플(4b)에는 상기 배기유입파이프(2)를 통해 유입된 배기가스를 상기 배기유출파이프(3) 쪽으로 유도하는 유도파이프(5)가 설치되어 있다.

또한 상기 제1배플(4a)에는 엔진의 구동 속도에 따라 배기가스 유로를 개폐하는 가변밸브(6)가 설치되어, 엔진이 고속으로 운전될 경우에 상기 가변밸브(6)가 개방되면서 가변밸브를 통한 배기가스의 유동을 촉진하여 배압과 소음을 저감시켜 엔진의 출력을 향상시키게 있다.

상기 가변밸브(6)는 상기 제1배플(4a)에 형성된 원형의 배기가스 통로를 개폐하는 밸브바디(6a)와, 이 밸브바디(6a)를 탄력적으로 지지하도록 밸브바디(6a)의 밸브축에 감겨진 지지스프링(6b)을 구비한다.

그런데 상기와 같은 종래의 가변밸브를 사용할 경우에 상기 밸브바디가 스프링에 의해 지지됨에 따라 밸브바디에 작용하는 배기압력에 선형적으로 비례해서 제1배플에 형성된 배기가스 통로를 개방하게 되는 데, 엔진의 출력을 향상시키기 위해서는 배기가스 통로를 보다 크게 개방해야 함에도 불구하고 상기 스프링의 선형적으로 증가하는 지지력에 의해 가변밸브가 개방하는 개방량이 한정될 수밖에 없어서 엔진의 출력 향상에 장애가 된다는 결점이 있었다.

그리고 배기가스의 맥동 압력이 가변밸브의 밸브바디에 그대로 전달되어 밸 브바디가 계속적으로 떨리거나 진동하면서 배기가스 유로를 개폐함에 따라 배기가스 유로의 제어가 부정확하고, 밸브바디를 지지하는 지지스프링이 고온의 배기가스에 노출됨에 따라 고강도의 특수강 스프링을 사용해야 하므로 재료비가 비싸지는 등의 결점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 배기가스의 배기압력과 이에 대항하는 중력으로 배기가스의 유로를 가변시켜 엔진이 저속으로 운전될 때에는 소음저감효과가 더욱 향상됨과 더불어 엔진이 고속으로 운전될 때에는 엔진의 출력을 향상시킬 수 있도록 한 소음기용 가변밸브를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 소음기의 내부에 형성된 배기가스 통로를 상기 배기가스의 배기압력과 자체의 중량으로 조절하는 밸브바디를 구비한다.

바람직하기로는 상기 배기가스 통로가 상기 소음기의 내부에 구비된 배플에 형성되고, 상기 배플에 의해 형성된 소음기 내부의 전방 챔버와 중앙 챔버를 상기 배기가스 통로가 연통시키는 것을 특징으로 한다.

상기 소음기의 내부로 배기가스를 유입시키는 배기유입파이프에 상기 전방 챔버로 배기가스가 유입되게 하는 다수개의 타공홀이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 밸브바디에는 중량을 가중시키는 웨이트블록이 추가로 구비된 것을 특 징으로 한다.

상기 밸브바디는 상기 배플에 고정되게 부착된 밸브하우징에 힌지축을 매개로 회전가능하게 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 밸브바디는 상기 힌지축에 일단이 회전가능하게 결합되면서 타단은 상기 밸브하우징의 외주로 연장된 제1밸브바디플레이트와, 이 제1밸브바디플레이트의 상기 타단에 하방으로 일체로 절곡되어 형성된 제2밸브바디플레이트를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 밸브하우징에는 하부에 개구부가 형성되고, 상기 개구부를 통해 상기 밸브바디가 삽입되어 상기 힌지축에 회전가능하게 결합되며, 상기 밸브바디의 하방 이탈을 방지하기 위해 상기 밸브하우징의 개구부의 양측 가장자리에는 걸림턱이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 소음기용 가변밸브에 의하면, 엔진이 저속으로 운전될 경우에는 밸브의 개방량이 작아서 배기소음을 효과적으로 저감시키고, 엔진이 고속으로 운전될 경우에는 엔진의 구동 속도에 비례하여 밸브의 개방량이 증가되어 엔진의 출력을 효과적으로 향상시키며, 밸브를 지지하기 위한 고강도 스프링을 장착할 필요가 없으므로 재료비를 절감할 수 있고, 배기가스의 맥동 압력을 덜 받아서 배기가스의 유로를 정확하게 가변 제어할 수 있는 등의 효과가 있다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 2에는 본 발명에 따른 가변밸브가 설치된 소음기의 구조가 사시도로 도시되어 있는 바, 즉 대체로 타원 박스형상을 이루는 소음기 하우징(1)에 엔진으로부터 배출되는 배기가스를 유입시키는 배기유입파이프(2)가 상기 하우징(1)의 내부와 연통되게 하우징(1)의 전면에서 접속되고, 상기 하우징의 내부에서 설정된 경로를 따라 유동하여 그 압력과 소음이 저감된 배기가스를 하우징의 외부로 유출시키는 배기유출파이프(3)가 하우징의 후면으로부터 외부로 돌출하도록 접속되어 있다.

그리고 상기 소음기 하우징(1)의 내부에는 다수개의 배플(4a,4b)이 하우징의 길이방향을 따라 배치되어 하우징의 내부를 다수의 챔버로 구획지우도록 상기 하우징(1)의 내측면에 고정되게 부착되고, 전방의 제1배플(4a)에는 상기 배기유입파이프(2)가 관통해서 장착되며, 후방의 제2배플(4b)에는 상기 배기유입파이프(2)를 통해 유입된 배기가스를 상기 배기유출파이프(3) 쪽으로 유도하는 유도파이프(5)가 설치되어 있다.

또한 상기 제1배플(4a)에는 엔진의 구동 속도에 따라 배기가스 유로를 가변시키는 본 발명에 따른 가변밸브(16)가 설치된다.

즉 상기 제1배플(4a)에는 배플에 의해 구획된 소음기 하우징 내부의 전방 챔버와 중앙 챔버를 연통시키는 배기가스 통로(4ab)가 관통해서 형성되고, 상기 배기가스 통로(4ab)를 상기 가변밸브(16)가 엔진의 구동 속도에 따라 개폐하게 된다.

상기 가변밸브(16)에 의해 상기 배기가스 통로(4ab)가 개방되면, 상기 배기유입파이프(2)에 형성된 다수개의 타공홀(2a)을 통해 전방 챔버로 유입된 배기가스가 개방된 배기가스 통로(4ab)를 통해 중앙 챔버로 유입된 이후에 상기 유도파이 프(5)를 거쳐서 후방 챔버로 유동하게 되어, 배기가스의 유동이 촉진되면서 배압의 저감으로 엔진의 출력이 향상되게 되는 것이다.

도 3에는 본 발명에 따른 가변밸브(16)의 구성이 사시도로 자세히 도시되어 있는 바, 상기 제1배플(4a)에는 하부가 개구된 밸브하우징(16a)이 고정되게 설치되고, 상기 밸브하우징(16a)의 개구부를 통해 밸브바디(16b)가 삽입되어서 힌지축(16c)을 매개로 회전가능하게 지지되며, 상기 밸브바디(16b)의 하방 이탈을 방지하기 위해 밸브하우징(16a)의 개구된 양측 하단부에는 내측으로 돌출한 걸림턱(16d)이 형성되어 있다.

또한 상기 힌지축(16c)의 양측 선단부에는 부시(16e)가 장착되어 상기 밸브바디(16b)가 회전할 때에 작동 소음을 저감시키게 된다.

상기 밸브바디(16b)는 일단이 상기 힌지축(16c)에 끼워져 결합되면서 타단은 상기 밸브하우징(16a0의 외측으로 연장된 대체로 수평한 제1밸브바디플레이트(16ba)와, 이 제1밸브바디플레이트(16ba)의 상기 타단에서 하방으로 일체로 절곡되어 형성된 제2밸브바디플레이트(16bb) 및, 상기 제2밸브바디플레이트(16bb)에 고정되게 부착되면서 중량을 가진 웨이트블록(16bc)으로 구성된다.

도 4 내지 도 6에는 본 발명에 따른 가변밸브(16)의 작동 상태가 엔진의 구동 속도에 따라 측면도로 도시되어 있는 바, 본 발명에 따른 가변밸브는 어떠한 외력이 가해지지 않는 한 자체의 중량과 상기 웨이트블록의 중량에 의해 하방으로 회동해서 제1밸브바디플레이트(16ba)가 제1배플의 배기가스통로를 막고 있는 상태를 유지한다.

상기와 같은 상태에서 엔진이 저속으로 운전될 경우에는 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 배출량이 적고, 이에 따라 소음기 내부로 유입된 배기가스 중의 일부는 화살표로 도시한 바와 같이 제1밸브바디플레이트(16ba)에 작용하게 되는 데, 이 경우에 상기 힌지축(16c)을 중심으로 밸브바디를 개방하기 위해서는 큰 모멘트가 필요하게 되므로, 가변밸브는 배기가스 통로를 거의 막고 있는 상태를 유지해서 엔진의 저속 운전시에 배기소음을 효과적으로 저감시키게 된다.

엔진이 중속으로 운전될 경우에는 도 5에 도시한 바와 같이 배기가스에 의해 작용하는 압력이 점차적으로 커지면서 배기가스의 합력이 대체적으로 제1밸브바디플레이트와 제2밸브바디플레이트의 절곡된 연결부에 작용하고, 밸브바디에 의해 배기가스 통로의 일부가 개방되면서 배기가스가 전방 챔버로부터 중앙 챔버로 유동하여 배압을 감소시키면서 엔진의 출력을 서서히 증가시키는 방향으로 작동하게 된다.

한편 엔진이 고속으로 운전될 경우에는 도 6에 도시한 바와 같이 밸브바디가 힌지축을 중심으로 점차적으로 확대되어 회전하면서 배기가스의 합력이 제2밸브바디플레이트에 작용하게 되며, 밸브바디에 의한 배기가스 통로의 개방량이 확장되게 되어 엔진의 출력을 높이게 되는 데, 상기와 같이 밸브가 개방됨에 따라 밸브를 개방시키는 데에 소요되는 토크는 밸브 열림량에 반비례하여 감소하게 된다.

즉 도 7과 도 8에 각각 종래 스프링식 가변밸브와 본 발명의 중력식 가변밸브의 작동 비교그래프로 도시한 바와 같이 종래의 가변밸브는 밸브가 개방됨에 따라 밸브의 개방량에 선형적으로 비례하는 큰 배기압력이 필요한 반면에 본 발명에 서는 밸브의 개방량에 반비례하는 배기압력이 필요하거나 배기압력에 거의 변화가 없게 되고, 이는 엔진의 운전 속도가 증가할수록 가변밸브의 개방량이 종래에 비해 확장되어 엔진의 출력을 보다 향상시키게 되는 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 가변밸브를 구비한 소음기의 내부 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 가변밸브를 구비한 소음기의 내부 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 가변밸브의 확대 사시도,

도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 가변밸브의 작동 설명도,

도 7과 도 8은 본 발명과 종래 기술에 따른 가변밸브의 비교 그래프이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1-소음기 하우징 2-배기유입파이프

3-배기유출파이프 4a,4b-배플

5-유도파이프 16-가변밸브

Claims (7)

1. 삭제
2. 소음기 내부에 형성된 배기가스 통로를 상기 배기가스의 배기압력과 자체의 중량으로 조절하는 밸브바디를 구비한 소음기용 가변밸브에 있어서,

   상기 배기가스 통로는 배플에 의해 형성된 상기 소음기 내부의 전방 챔버와 중앙 챔버를 연통시키도록 상기 배플에 형성되고,

   상기 소음기의 내부로 배기가스를 유입시키는 배기유입파이프에는 상기 전방 챔버로 배기가스가 유입되게 하는 다수개의 타공홀이 형성되며,

   상기 밸브바디는 상기 배플에 고정되게 부착된 밸브하우징에 힌지축을 매개로 회전가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 소음기용 가변밸브.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 2에 있어서, 상기 밸브바디는 상기 힌지축에 일단이 회전가능하게 결합되면서 타단은 상기 밸브하우징의 외주로 연장된 제1밸브바디플레이트와, 이 제1밸브바디플레이트의 상기 타단에 하방으로 일체로 절곡되어 형성된 제2밸브바디플레이트를 구비한 것을 특징으로 하는 소음기용 가변밸브.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 밸브하우징에는 하부에 개구부가 형성되고, 상기 개구부를 통해 상기 밸브바디가 삽입되어 상기 힌지축에 회전가능하게 결합되며, 상기 밸브바디의 하방 이탈을 방지하기 위해 상기 밸브하우징의 개구부의 양측 가장자리에는 걸림턱이 형성된 것을 특징으로 하는 소음기용 가변밸브.

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