KR101428616B1 - 밸브의 열해방지 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 배기가스가 유동하는 배기관의 외주면에 결합되는 브라켓;과 상기 브라켓과 결합되며 내부에 모터가 장착된 하우징;과 모터와 연결되어 축회전하고 브라켓과 배기관을 관통하는 샤프트;와 상기 샤프트의 끝단에 결합되어 샤프트의 회동에 따라 배기관의 내부를 개폐하는 게이트;와 상기 샤프트의 회전에 따라 가압되어 전기를 생산하는 압전모듈; 및 압전소자에서 생성된 전기를 인가받아 흡열하는 펠티어모듈;을 포함하고, 상기 배기관에서 하우징으로 전달되는 열을 차폐하도록 상기 펠티어모듈이 브라켓 또는 하우징에 결합된다.
상기와 같은 구성의 본 발명은 펠티어모듈을 가짐으로써 모터 및 전기부품의 열해를 방지할 수 있을 뿐만아니라 상기 펠티어모듈로 인가되는 전기는 샤프트의 회동에 따라 압전모듈에서 발전되도록 구성되어 별도의 전원인가장치의 추가없이도 게이트의 개폐에 따라 하우징으로 배기가스의 열이 전도되는 것을 차단시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

밸브의 열해방지 구조{Prevention structure of thermal damage for valve}

본 발명은 머플러의 내부 또는 외부에 위치하는 배기관에 장착되는 밸브의 열해방지 구조에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 전류가 인가되면 일측 접점에서 흡열(냉각)이 이뤄지는 펠티어모듈을 구비하여 샤프트와 연결된 기어박스, 상기 기어박스와 결합된 모터 및 상기 모터를 제어하는 부품들의 열해를 방지하기 위한 구조에 관한 것이다.

차량의 엔진에서 생성된 배기가스는 유동소음을 저감시키기 위해 머플러를 통과한 후 차체 후방으로 배출되도록 구성된다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 차량에 장착되는 머플러(1)는 소정의 크기를 갖는 통 모양으로 형성되되 내부에는 다수 개의 배플들(4)이 부설되며 배기관(2)이 관통되도록 설치되고, 상기 배기관(2)에는 밸브(5)가 장착되어 밸브(5)의 개폐에 따라 배기관(2)에서 분기된 서브관(3)으로 배기가스가 우회(bypass)하도록 구성된다.

상기와 같은 구성에 의해 밸브(5)가 배기관(2) 내부를 폐쇄하여 배기가스가 우회하게 되면 배플들(4) 사이에서 배기가스의 팽창에 따라 공명 및 흡음 효과가 발생함으로써 배기가스의 유동소음은 저감된다.

한편, 엔진에서 생성되는 배기가스의 양은 차량의 주행상황에 따라 달라지므로, 엔진의 회전수에 따라 배기효율과 소음억제 성능을 더 효율적으로 제어할 수 있도록 상기 밸브(5)는 고속주행시(배기가스 생성량이 많을 때)에는 밸브(5)를 개방하고 저속주행시(배기가스의 생성량이 작을 때)에는 밸브(5)를 폐쇄하여 배기소음을 낮추도록 구성된다.

종래의 통상적인 밸브는 스프링의 탄성력에 의해 게이트의 개폐가 이뤄지도록 구성되었었다. 즉, 배기가스의 배기압력이 스프링의 탄성력을 극복하기 전까지 게이트가 폐쇄되되 스프링의 탄성력 이상으로 배기가스의 배기압력이 증가하면 게이트가 개방되도록 구성되었었다.

하지만, 차량의 감성품질이 중요해짐에 따라서 배기가스의 소음저감 뿐만아니라 차량과 일체감 있는 배기음을 구현하기 위해서 모터를 이용한 전자식으로 작동하는 밸브가 점차적으로 채택되고 있다.

상기 전자식 밸브는 배기관에 장착된 게이트가 전류인가에 따라 작동하는 모터에 의해 회동하여 개폐가 이뤄지도록 구성됨으로써, 엔진출력에 따라서 유동적으로 배기가스의 배출을 제어할 수 있을 뿐만아니라 보다 다이나믹한 배기음을 구현해 낼 수 있는 장점이 있다.

상기 전자식 밸브는 모터의 회전력을 게이트와 결합된 샤프트를 회전시키도록 변환하는 기어박스는 물론 모터의 작동을 제어하는 회로기판 및 전기부품 등이 함께 결합된 구조를 갖는다.

하지만, 게이트가 배기관 내에 내장되어야 하는 구조적인 특징상 모터를 포함한 주변 전기부품들은 배기가스에서 발산되는 열에 의해 고장이 발생할 수 있는 문제점이 있었다.

그러므로, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로써 모터 및 전기부품들이 내장된 하우징으로 배기가스에서 생성되는 열이 전달되는 것을 방지할 수 있는 밸브의 열해방지 구조를 제공하는 것에 주목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 배기가스가 유동하는 배기관의 외주면에 결합되는 브라켓;과 상기 브라켓과 결합되며 내부에 모터가 장착된 하우징;과 기어박스를 통해 모터와 연결되어 축회전하고 브라켓과 배기관을 관통하는 샤프트;와 상기 샤프트의 끝단에 결합되어 샤프트의 회동에 따라 배기관의 내부를 개폐하는 게이트;와 상기 샤프트의 회전에 따라 가압되어 전기를 생산하는 압전모듈; 및 압전소자에서 생성된 전기를 인가받아 흡열하는 펠티어모듈;을 포함하고, 상기 배기관에서 하우징으로 전달되는 열을 차폐하도록 상기 펠티어모듈이 브라켓 또는 하우징에 결합된 것을 특징으로 한다.

상기 펠티어모듈을 전기가 인가될 때 일측면을 발열하고 타측면을 흡열하도록 판 모양으로 구성되고 브라켓에 밀착되도록 장착되되, 흡열이 이뤄지는 면이 하우징을 향하도록 상기 하우징과 브라켓이 밀착되는 부분에 장착된다.

그리고, 상기 브라켓은 하우징이 장착되도록 평평한 면을 갖는 평판부; 및 상기 평판부를 배기관에서 이격시키도록 평판부의 양측에서 연장되어 절곡된 모양을 갖는 다리부들;을 포함하여 구성된다.

아울러, 본 발명에서 상기 샤프트의 외주면에는 다수 개의 기어치들(gear tooth)이 돌출되고, 상기 압전모듈은 하우징 또는 브라켓에 고정 장착되되, 가압될 때 개별적으로 전기를 생산하는 다수 개의 압전소자들을 구비하고, 상기 압전소자들은 샤프트의 축회전에 따라 가압될 수 있도록 기어치들과 근접하게 배치된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 기어치들은 원형의 봉 형태를 갖는 샤프트의 외주면에서 둘레를 따라 방사형으로 배치되고, 상기 압전모듈은 샤프트가 끼워지는 링 모양을 갖고 압전소자들이 둘레를 따라서 내주면에서 배치되되 상기 압전소자들 각각이 이웃하는 기어치들 사이에 위치하도록 배치된다.

상기와 같은 구성의 본 발명은 펠티어모듈을 가짐으로써 모터 및 전기부품의 열해를 방지할 수 있을 뿐만아니라 상기 펠티어모듈로 인가되는 전기는 샤프트의 회동에 따라 압전모듈에서 발전되도록 구성되어 별도의 전원인가장치의 추가없이도 게이트의 개폐에 따라 하우징으로 배기가스의 열이 전도되는 것을 차단시킬 수 있는 효과가 있다.

상기 브라켓은 다리부를 포함하여 구성됨에 따라 하우징을 배기관에서 이격시킬 수 있는 효과가 있다. 그리고, 상기 기어치들과 압전소자들은 각각이 쌍을 이뤄 치합하는 구조를 가짐으로써 더욱 효율적으로 발전이 이뤄질 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 배기관에 결합된 머플러의 모습 및 상기 머플러의 단면모습을 도시한 도면,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 밸브의 사시도,
도 3 은 도 2 의 종방향 단면모습을 도시한 도면,
도 4 는 도 2 에서 A 로 표시된 부분의 모습으로써 하우징이 탈거된 상태에서 윗쪽에서 아랫쪽으로 브라켓을 바라본 모습을 도시한 도면,
도 5 는 배기관이 탈거된 상태에서 아랫쪽에서 윗쪽으로 브라켓을 바라본 모습을 도시한 도면.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 밸브의 열해방지 구조를 더욱 상세하게 설명한다.

도 2 와 도 3 을 참조하면, 배기가스가 유동하는 배기관(70)의 외부에는 게이트(60)와 결합된 샤프트(50) 및 하우징(10)이 장착될 수 있도록 브라켓(40)이 장착된다.

본 발명에 따른 브라켓(40)은 하우징(10)이 장착될 수 있도록 평평한 면을 갖는 평판부(40a) 및 상기 평판부(40a)를 배기관(70)에서 이격시키도록 평판부(40a)의 양측에서 연장되어 절곡된 모양을 갖는 다리부들(40b)을 포함하여 구성된다.

상기 평판부(40a)의 윗쪽으로는 모터(미도시)와 상기 모터를 작동시키기 위한 제어장치(미도시) 및 웜(worm)와 웜휠(wormwheel)과 같이 종감속기어가 내장된 기어박스(11)를 내장한 하우징(10)이 장착된다.

그리고, 상기 배기관(70)과 평판부(40a) 및 하우징(10)을 관통하여 상기 하우징(10) 내에서 기어박스(11)와 연결되도록 샤프트(50)가 장착된다. 상기 샤프트(50)는 하단에서 배기관(70) 내에 위치하는 게이트(60)와 결합되어 모터의 작동에 따라서 게이트(60)가 배기관(70) 내부를 개폐하도록 축회전한다.

아울러, 본 발명에서는 샤프트(50)의 축회전과 동시에 전기를 생성하는 압전모듈(20) 및 상기 압전모듈(20)과 연결되어 흡열기능(냉각기능)을 수행하는 펠티어모듈(30)이 추가적으로 장착된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압전모듈(20)은 링 모양으로 구성되어 샤프트(50)가 끼워진 형태로 하우징(또는 브라켓)에 고정장착되며, 내주면에는 다수 개의 압전소자들(21)이 돌출된 모양으로 형성된다.

즉, 도 4 에 도시된 바와 같이 본 발명에서는 상기 샤프트(50)의 외주면에는 다수 개의 기어치들(51)이 돌출되고, 상기 압전모듈(20)은 하우징(10)에 고정 장착되되, 압전소자들(21)은 샤프트(50)의 축회전에 따라 가압될 수 있도록 기어치들(51)과 근접하게 배치된다.

바람직한 실시예로써, 상기 기어치들(51)은 원형의 봉 형태를 갖는 샤프트(50)의 외주면에서 둘레를 따라 방사형으로 배치되며, 상기 압전소자들(21)은 각각이 이웃하는 기어치들(51) 사이에 위치하도록 배치되어 샤프트(50)가 축회전하면 개별 압전소자들(21)에서는 전기가 생성된다.

상기 압전모듈(20)은 생성된 전기가 공급될 수 있도록 펠티어모듈(30)과 연결된다. 상기 펠티어모듈(30)은 브라켓(40)의 평판부(40a) 하측면에(또는 하우징에) 결합되어 배기관(70)에서 하우징(10)으로 전달되는 열을 차단한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상기 펠티어모듈(30)은 다수 개의 펠티어소자들이 결합되어 이뤄지되 전기가 인가될 때 일측면을 발열하고 타측면을 흡열하도록 판 모양으로 구성되고, 흡열이 이뤄지는 면이 하우징(10)을 향하도록(도 3 에서 윗쪽을 향하도록) 장착된다.

상기 펠티어모듈(30)은 도 5 에 도시된 바와 같이, 압전모듈(20)과 샤프트(50)가 장착된 부분을 제외한 평판부(40a)의 하측면 전체를 덮을 수 있는 크기로 제조되되, 브라켓(40)의 형상에 따라서 냉각효율을 증대시키기 위해 다리부(40b)까지 확장될 수도 있다.

한편, 본 명세서에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10 : 하우징
20 : 압전모듈
21 : 압전소자
30 : 펠티어모듈
40 : 브라켓
50 : 샤프트
60 : 게이트
70 : 배기관

Claims (5)

1. 배기가스가 유동하는 배기관의 외주면에 결합되는 브라켓;과
   상기 브라켓과 결합되며 내부에 모터가 장착된 하우징;과
   모터와 연결되어 축회전하고 브라켓과 배기관을 관통하는 샤프트;와
   상기 샤프트의 끝단에 결합되어 샤프트의 회동에 따라 배기관의 내부를 개폐하는 게이트;와
   상기 샤프트의 회전에 따라 가압되어 전기를 생산하는 압전모듈; 및
   압전소자에서 생성된 전기를 인가받아 흡열하는 펠티어모듈;을 포함하고,
   상기 배기관에서 하우징으로 전달되는 열을 차폐하도록 상기 펠티어모듈이 브라켓 또는 하우징에 결합된 것을 특징으로 하는 밸브의 열해방지 구조.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 펠티어모듈을 전기가 인가될 때 일측면을 발열하고 타측면을 흡열하도록 구성되고 브라켓에 밀착되도록 장착되되, 흡열이 이뤄지는 면이 하우징을 향하도록 장착된 것을 특징으로 하는 밸브의 열해방지 구조.
   
3. 제 2 항에 있어서, 상기 브라켓은, 하우징이 장착되도록 평평한 면을 갖는 평판부; 및 상기 평판부를 배기관에서 이격시키도록 평판부의 양측에서 연장되어 절곡된 모양을 갖는 다리부들;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 밸브의 열해방지 구조.
   
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샤프트의 외주면에는 다수 개의 기어치들이 돌출되고,
   상기 압전모듈은 하우징 또는 브라켓에 고정 장착되되, 가압될 때 개별적으로 전기를 생산하는 다수 개의 압전소자들을 구비하고, 상기 압전소자들은 샤프트의 축회전에 따라 가압될 수 있도록 기어치들과 근접하게 배치된 것을 특징으로 하는 밸브의 열해방지 구조.
   
5. 제 4 항에 있어서, 상기 기어치들은 원형의 봉 형태를 갖는 샤프트의 외주면에서 둘레를 따라 방사형으로 배치되고,
   상기 압전모듈은 샤프트가 끼워지는 링 모양을 갖고 압전소자들이 둘레를 따라서 내주면에서 배치되되 상기 압전소자들 각각이 이웃하는 기어치들 사이에 위치하도록 배치된 것을 특징으로 하는 밸브의 열해방지 구조.

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