KR101451157B1 - 가변밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 파이프에 장착되어 배기가스의 압력에 따라 개폐가 조절되는 가변밸브에 있어서, 배기가스의 유동을 차폐하도록 상기 파이프 내에 장착되며 개통홀이 타공된 닫음판;과 탄성을 갖는 재질로 제조되며 닫음판에 결합되는 스프링; 및 상기 스프링의 탄성에의해 개통홀을 차폐하도록 장착된 게이트;를 포함하고, 상기 스프링은 각 끝단에서 닫음판에 결합되는 두 개의 다리부들 및 상기 다리부들을 연결하며 게이트에 밀착되는 연결부를 갖되, 상기 다리부들은 연결부에서 서로 다른 방향으로 비틀려진 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성의 본 발명은, 게이트의 회전축이 되는 샤프트가 파이프의 외측에 배치되는 종래의 구조와 달리 게이트가 파이프의 내측에서 개폐되므로 개폐시 외부로 전달되는 소음을 현저하게 감소시킬 수 있고, 머플러 내부공간 내에서 부피를 작게 차지하므로 가변밸브는 물론 주변부품의 크기를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

가변밸브{Variable valve}

본 발명은 배기가스의 유동압력에 따라 게이트의 개폐가 조절되는 가변밸브에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 비대칭형 스프링을 이용하여 게이트의 개폐소음을 감소시킬 수 있고, 복수 개의 게이트들을 가짐으로써 배기가스의 유동량을 더욱 효율적으로 제어할 수 있는 가변밸브에 관한 것이다.

엔진에서 생성되는 배기가스를 차체 후방으로 배출하는 배기장치에는 배기가스 배출에 따른 소음을 억제하도록 머플러가 포함된다.

차량에 장착되는 머플러(5)는 소정의 크기를 갖는 통 모양으로 형성되되 도 1 에 도시된 바와 같이, 내부에 다수 개의 파이프(6) 및 배플들(7)이 장착되어 배기가스의 유동 시 팽창, 공명, 흡음이 이뤄져서 배기가스의 소음이 낮아지도록 구성된다.

한편, 엔진에서 생성되는 배기가스의 양은 차량의 주행상황에 따라 달라지므로, 주행상황에 따라 배기효율과 소음억제 성능을 더 효율적으로 조절할 수 있도록 가변밸브(1)가 내장된 머플러가 차량에 적용되고 있다.

종래의 가변밸브(1)는 엔진의 저속 회전시에는 게이트(2)를 닫아 배기소음을 감소시키고 엔진의 고속 회전시에는 게이트(2)를 개방해 배기성능을 향상시키는 기능을 한다.

상기 가변밸브(1)는 머플러(5) 내부에 장착된 파이프(6) 또는 내부 공간을 구획하도록 벽면을 형성하는 배플들(7) 중에 하우징(3)이 결합되어 고정되되 상기 하우징(3)에는 배기가스가 통과할 수 있도록 개구홀이 형성되고 게이트(2)가 상기 개구홀을 개폐한다.

상기 게이트(2)는 하우징(3)의 일측에서 장착된 샤프트(8)를 통해서 회전가능하게 장착되되, 상기 샤프트(8)에는 코일스프링(4)이 끼워진다. 상기 코일스프링(4)의 일측 끝단은 게이트(2)의 회동에 따라 비틀리는 힘에 저항하여 탄성력을 발생시킨다.

상기와 같이 구성된 가변밸브(1)는 배기가스의 압력이 코일스프링(4)의 탄성력을 초과하여 발생하면 게이트(2)가 개방되며 배기가스의 압력이 코일스프링(4)의 탄성력 보다 작으면 게이트(2)의 닫힘 상태를 유지한다.

하지만 종래의 구조에서는 샤프트(8)가 파이프(6)의 외측 일측편에 위치하게 되므로 상기 게이트(2)가 열리기 시작한 직후 또는 게이트(2)가 닫히기 직전에 코일스프링(4)의 탄성력과 배기가스의 유동압력이 평형을 이루는 순간에 게이트(2)의 진동을 유발 할 수 있었다.

즉, 코일스프링(4)이 게이트(2)를 누르고 있다가 배기가스의 압력이 높아지면 게이트(2)가 열리게 되지만, 게이트(2)의 개방이 시작될 때 코일스프링(4)의 누르는 힘과 배기가스의 미는 힘의 균형이 깨지면서 게이트(2) 자체에 떨림이 발생하는 경우가 있고, 게이트(2)가 개방된 상태에서 배기가스의 압력이 저하되면 게이트(2)가 닫히게 되는데 상기 게이트(2)가 닫히기 직전에 배기가스의 미는 힘이 코일스프링(4)의 탄성력 보다 작아지는 순간에 게이트(2) 자체에 떨림이 발생할 수도 있었다.

이러한 게이트(2)의 진동유발을 억제하기 위해서 상기 게이트(2)에 중량물(9)을 추가할 수도 있으나 이러한 구조는 가변밸브(1) 전체의 중량을 증가시키고 생산원가도 증가시키는 문제점이 있다.

그러므로, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로써 게이트의 개폐시 진동을 유발하지 않고 중량이 저감될 수 있는 가변밸브를 제공하는 것에 주목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 파이프에 장착되어 배기가스의 압력에 따라 개폐가 조절되는 가변밸브에 있어서, 배기가스의 유동을 차폐하도록 상기 파이프 내에 장착되며 개통홀이 타공된 닫음판;과 탄성을 갖는 재질로 제조되며 닫음판에 결합되는 스프링; 및 상기 스프링의 탄성에의해 개통홀을 차폐하도록 장착된 게이트;를 포함하고, 상기 스프링은 각 끝단에서 닫음판에 결합되는 두 개의 다리부들 및 상기 다리부들을 연결하며 게이트에 밀착되는 연결부를 갖되, 상기 다리부들은 연결부에서 서로 다른 방향으로 비틀려진 상태로 장착된 것을 특징으로 한다.

상기 다리부들은 상대적으로 더 짧은 길이를 갖는 제1다리부와 상대적으로 더 긴 길이를 갖는 제2다리부로 구성된다.

그리고, 상기 다리부들의 끝단은 절곡되어 닫음판의 표면에서 돌출된 홀드링에 끼워진다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 개통홀은 닫음판에서 적어도 두 개 이상이 타공되고, 각각의 개통홀에 대응하여 상기 닫음판에는 스프링 및 게이트가 추가적으로 장착된다.

아울러, 각 개통홀의 닫음판들의 개방이 시작되는 (배기가스의) 압력이 서로 다르게 정해지도록, 상기 개통홀들 각각에 장착되는 스프링들은 서로 다른 탄성계수를 갖거나, 상기 개통홀들의 크기가 서로 다르게 형성된다.

상기와 같은 구성의 본 발명은, 게이트의 회전축이 되는 샤프트가 파이프의 외측에 배치되는 종래의 구조와 달리 게이트가 파이프의 내측에서 개폐되므로 개폐시 외부로 전달되는 소음을 현저하게 감소시킬 수 있고, 머플러 내부공간 내에서 부피를 작게 차지하므로 가변밸브는 물론 주변부품의 크기를 줄일 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 스프링은 종래의 코일형 스프링을 대신하여 비틀림스프링(토션스프링)으로 구성되므로 제작이 용이하게 이뤄질 수 있으며, 다리부의 길이 조절을 통해 탄성력의 설정이 더 용이하게 이뤄질 수 있다.

아울러, 본 발명에서는 두 개 이상의 개통홀들 각각에 게이트 및 스프링이 장착되도록 구성되어 각 스프링들의 탄성계수를 다르게 하거나, 개통홀의 크기를 다르게 설정함으로써(배기가스에 의해 가압되는 면적을 다르게 설정함으로써) 각 게이트들의 열림량 및 열림에 필요한 압력 등을 서로 다르게 셋팅할 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 종래의 가변밸브가 머플러 내에 장착된 모습을 도시한 도면,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가변밸브가 파이프에 장착된 모습을 도시한 도면,
도 3 은 도 2 의 가변밸브에서 게이트들이 개방된 모습을 도시한 도면,
도 4a 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스프링의 사시도,
도 4b 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스프링의 측면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 머플러 내부에서 파이프에 장착되어(또는 파이프의 내경과 비슷한 크기를 갖는 배플에 타공된 홀에 장착되어) 배기가스의 유동압력에 따라 개폐되는 가변밸브를 더욱 상세하게 설명한다.

도 2 와 도 3 을 참조하면, 본 발명의 가변밸브는 배기가스의 유동을 차폐하도록 파이프(40) 내에 장착되는 닫음판(10)에 스프링(30)과 게이트(20)가 결합되어 구성된다.

즉, 상기 닫음판(10)은 파이프(40) 내에서 고정되되 배기가스가 통과가능하도록 개통홀(11)이 타공되며, 회동에 따라 상기 개통홀(11)을 개폐하는 게이트(20)가 닫음판(10)에 장착되되 상기 게이트(20)는 스프링(30)과 결합되어 상기 스프링(30)의 탄성력과 배기가스의 유동압력에 따라 개폐가 이뤄진다.

본 발명에 따른 스프링(30)은 두 개의 다리부들(31, 32) 및 상기 다리부들(31, 32)을 연결하며 게이트(20)를 가압하는 연결부(33)를 포함하며, 상기 다리부들(제1다리부와 제2다리부) 각각이 닫음판(10)의 표면에서 돌출된 홀드링들(12)에 각각 끼워지도록 구성된다. 그리고, 도 4a 와 도 4b 에 도시된 바와 같이, 상기 다리부들(31, 32)은 연결부(20)에서 서로 다른 방향(도 4b 에서 윗쪽 방향과 아랫쪽 방향으로) 비틀려지게 구성된다.

본 발명의 다리부들(31, 32)은 상대적으로 더 짧은 길이를 갖는 제1다리부(31)와 상대적으로 더 긴 길이를 갖는 제2다리부(32)로 구성되며, 상기 제1다리부(31)와 제2다리부(32)의 각 끝단은 홀드링(12)에 끼워지도록 절곡된 모양을 갖는다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 개통홀(11)은 닫음판(10)에서 적어도 두 개 이상이 형성되고, 각각의 개통홀(11)에 대응하여 상기 닫음판(10)에는 스프링 및 게이트가 쌍을 이뤄 추가적으로 장착된다.

그리고, 각 개통홀(11)에서 게이트(20)의 개방이 시작되는 (배기가스의) 압력이 서로 다르게 정해지도록, 상기 개통홀들(11) 각각에 장착되는 스프링들은 서로 다른 탄성계수를 갖거나, 상기 개통홀들(11)의 크기가 서로 다르게 형성된다. 상기 스프링(30)의 탄성계수는 다리부(31, 32) 또는 연결부(33)의 직경이나 길이를 다르게 함으로써 설정될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 제2다리부(32)는 제1다리부(31) 보다 더 긴 길이를 가질 뿐만아니라 도 4b 와 같이, 제1다리부(31)의 끝단은 연결부(33) 보다 a 만큼 윗쪽으로 비틀려져 있고, 제2다리부(32)의 끝단은 연결부(33) 보다 b 만큼 아랫쪽으로 비틀려져 있다. 상기와 같은 구성을 갖는 스프링(30)은 닫음판(10)에 끼워질 때, 양 끝단을 동일 높이로 고정하면(제2다리부가 홀드링에 끼워진 상태에서 제1다리부를 동일 높이로 낮춰서 홀드링에 끼우면) 연결부(33)는 아랫쪽을 향하여 탄성력이 작용하여 게이트(20)를 누르게 된다. 상기 스프링(30)은 배기가스의 유동압력에 따라서 회동하되, 외력이 작용하지 않을 때는 항시 연결부(33)가 게이트(20)를 가압하여 개통홀(11)이 닫혀지도록 탄성력이 작용한다.

이와 같은 본 발명의 구조는 게이트(20)의 회전축(양측 다리부의 구부러진 끝단)이 파이프(40) 내에 형성되므로, 게이트의 회전축이 되는 샤프트가 파이프의 외측에 배치되는 종래의 구조와 대비하여 게이트의 개폐 시 진동유발을 억제시킬 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 두 개의 개통홀들(11) 각각에 한 쌍의 스프링(30)과 게이트(20)가 각각 장착되되 각 스프링(30)의 스프링특성을 다르게 설정함으로써 도 3 에 도시된 바와 같이 배기가스에 의해 게이트(20)가 열리기 시작하는 시간을 다르게 설정할 수 있다. 이와 같은 구조는 배기가스의 생성량에 따라 (종래의 구조 보다) 더 세밀하게 유동량을 제어함으로써 차량의 소음 억제 및 엔진 출력 향상을 효과를 가져올 수 있다.

그리고, 본 발명의 가변밸브는 (배기가스의 유동량에 따라 배기가스의 배출을 제어하는) 본연의 기능은 유지하면서 게이트가 열리고 닫힐 때 진동을 감소시킬 수 있고, 부품 구성이 단순하게 되므로 종래기술대비 재료비와 중량을 대폭 줄일 수 있는 효과가 있다.

즉, 본 발명의 스프링(30)은 자체의 구조가 간단해서 제작이 용이하다. 종래 구조에서의 스프링은 원통형 감기식(코일형 스프링)인 반면, 본 발명의 스프링(30)은 직선형 ‘ㄷ’자 형상을 가지므로 제작이 용이하다. 아울러, 본 발명에서는 종래의 구조에서 하우징이 삭제되어 머플러 내부공간 활용이 용이한 장점을 갖는다. 종래의 구조에서는 샤프트가 파이프의 외측에 위치하기 때문에 장착위치 선정이 어려울 수 있었으나, 본 발명에서는 닫음판(10)이 파이프(40) 내부에 장착되므로 머플러 내부에서 공간 배치가 유리한 장점이 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 : 닫음판
11 : 개통홀
12 : 홀드링
20 : 게이트
30 : 스프링

Claims (5)

1. 파이프에 장착되어 배기가스의 압력에 따라 개폐가 조절되는 가변밸브에 있어서,
   배기가스의 유동을 차폐하도록 상기 파이프 내에 장착되며 개통홀이 타공된 닫음판;과
   탄성을 갖는 재질로 제조되며 닫음판에 결합되는 스프링; 및
   상기 스프링의 탄성에의해 개통홀을 차폐하도록 장착된 게이트;를 포함하고,
   상기 스프링은 각 끝단에서 닫음판에 결합되는 두 개의 다리부들 및 상기 다리부들을 연결하며 게이트에 밀착되는 연결부를 갖되, 상기 다리부들은 연결부에서 서로 다른 방향으로 비틀려진 것을 특징으로 하는 가변밸브.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 다리부들은 상대적으로 더 짧은 길이를 갖는 제1다리부와 상대적으로 더 긴 길이를 갖는 제2다리부로 구성된 것을 특징으로 하는 가변밸브.
   
3. 제 2 항에 있어서, 상기 다리부들의 끝단은 절곡되어 닫음판의 표면에서 돌출된 홀드링에 끼워지는 것을 특징으로 하는 가변밸브.
   
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개통홀은 닫음판에서 적어도 두 개 이상이 타공되고,
   각각의 개통홀에 대응하여 상기 닫음판에는 스프링 및 게이트가 추가적으로 장착된 것을 특징으로 하는 가변밸브.
   
5. 제 4 항에 있어서, 상기 개통홀들 각각에 장착되는 스프링들은 서로 다른 탄성계수를 갖는 것을 특징으로 하는 가변밸브.

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