KR101503790B1

KR101503790B1 - 레버 암 이탈 방지 구조를 갖는 흡기매니폴드의 밸브장치

Info

Publication number: KR101503790B1
Application number: KR20130160195A
Authority: KR
Inventors: 김대중; 김승현; 변창수
Original assignee: 말레동현필터시스템 주식회사
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2015-03-19

Abstract

샤프트 구멍을 갖는 샤프트 유지부가 형성된 매니폴드 몸체에 설치되는 흡기매니폴드의 밸브장치가 개시된다. 이 흡기매니폴드의 밸브장치는, 복수의 플랩 및 상기 복수의 플랩을 연결하는 샤프트가 형성된 플랩밸브와; 상기 샤프트 구멍을 통해 상기 샤프트와 연결되는 커플링부가 내측면에 형성되고 돌출부가 외측면에 형성된 레버 암과; 액추에이터에 의해 작동되어 상기 레버 암을 회전시키는 액추에이터 로드와; 상기 샤프트와 상기 샤프트 유지부로부터 상기 레버 암의 이탈을 방지하는 이탈 방지 클립을 포함한다. 상기 이탈 방지 클립은, 상기 돌출부가 끼워지는 유지 홀이 형성된 중앙 판부와, 탄성 변형 가능하고 상기 샤프트 유지부에 서로 대향되게 형성된 한 쌍의 조립 돌기에 끼워지는 조립 홀이 형성된 한 쌍의 다리 판부를 포함한다.

Description

레버 암 이탈 방지 구조를 갖는 흡기매니폴드의 밸브장치{VALVE DEVICE WITH LEVER ARM SEPARATION PREVENTION STRUCTURE IN INTAKE MANIFOLD}

본 발명은 흡기매니폴드의 밸브장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 플랩 밸브의 샤프트로부터 이와 연결된 레버 암이 이탈되는 것을 방지할 수 있는 구조를 갖춘 흡기매니폴드의 밸브장치에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 차량용 엔진은 실린더 헤드 및 실린더 블록에 의해 형성된 하나 이상의 실린더를 가지고, 각 실린더 내에서 적정 비율의 연료와 공기가 혼합된 혼합기가 연소됨으로써 발생하는 운동에너지를 차량의 구동에 이용한다.

이러한 차량용 엔진의 실린더 헤드 측에는 흡기매니폴드가 설치되고, 이 흡기매니폴드를 통해 공기가 엔진의 실린더로 공급된다. 흡기매니폴드는 그 일측에 구비된 플레넘(plenum, 또는 서지탱크) 및 플레넘으로부터 분기되는 복수의 러너를 가진다. 스로틀밸브를 통과하여 공급된 공기는 플레넘 내에서 혼합된 후에 복수의 러너를 통해 분배되어 엔진의 각 실린더 내로 공급된다.

흡기매니폴드는 텀블 조절 밸브장치 및 가변 흡기 밸브장치와 같은 밸브장치를 포함한다. 특히, 텀블 조절 밸브 장치는 전술한 러너의 포트에 설치되어 엔진의 속도 및 부하 조건에 따라 개폐 작동되는 텀블 조절 밸브(tumble control valve)를 포함한다. 이러한 텀블 조절 밸브는 PDA밸브(Port De-Activation valve)라고도 한다.

엔진의 저속/저부하 상태일 경우에 텀블 조절 밸브가 폐쇄되어 텀블비(tumble ratio)를 높이고, 이에 흡입공기의 유동을 텀블화시켜 연소효율의 향상 및 배출가스의 감소를 구현할 수 있다 엔진의 고속/고부하 상태일 경우에는 텀블 조절 밸브가 개방되어 유량 계수를 증대시켜 엔진의 출력 및 연비를 향상시킬 수 있다.

위와 같은 흡기매니폴드의 밸브장치는 액추에이터와, 액추에이터 로드와, 레버 암과, 플랩 밸브를 포함한다. 플랩 밸브는 복수의 러너 포트 또는 복수의 러너에 대응되게 나란하게 마련된 복수의 플랩과, 복수의 플랩 연결하는 샤프트를 포함한다. 레버 암은 내측면의 대략 중앙에 매니폴드 몸체에 형성된 샤프트 구멍을 통해 샤프트와 연결되는 커플러를 포함하고 가장자리 일측에서 액추에이터 로드와 힌지 연결된다.

이와 같은 흡기매니폴드의 밸브장치에 있어서, 액추에이터 로드가 액추에이터에 의해 작동되어 레버 암의 일측 가장자리를 밀고 당기는 것에 의해, 플랩 밸브가 회전된다. 이때, 레버 암은 샤프트의 축방향으로 압력을 받아 축방향으로 이탈될 우려가 있다. 자체 볼트(self bolt) 또는 자체 테이프(self tape)를 이용하여 레버 암의 이탈을 막는 것이 고려되었지만 이는 흡기매니폴드의 조립성을 떨어뜨리고 작업성을 나쁘게 하며 신뢰성을 저하시킨다.

또한 종래에는 레버 암의 축부에 끼워지는 원호부와 매니폴드 몸체 측 부품에 끼워지는 다른 원호부를 포함하고 이 원호부들이 하나의 연결부에 의해 일체로 연결되어 구성된 커버 부품을 이용하여 레버 암의 이탈을 방지하는 기술이 제안된 바 있다.

하지만, 종래기술은 축방향으로 패키지를 많이 차지하고 별도의 조립 부품이 추가로 필요한 경우가 있으며, 샤프트에 의해 레버 암에 가해지는 압력 방향과 커버에 의한 고정력 방향이 교차 또는 불일치하여 진동에 취약하고 더 나아가 조립성이 떨어지는 단점이 있다.

따라서 발명이 해결하고자 하는 과제는, 레버 암에 가해지는 이탈 압력과 대향하는 방향으로 조립되어, 정상 작동 상태와 진동 작동 상태 모두에서 이탈 방지력이 뛰어나고 조립성이 크게 개선된 레버 암 이탈 방지 구조의 흡기매니폴드의 밸브장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일측면에 따라, 샤프트 구멍을 갖는 샤프트 유지부가 형성된 매니폴드 몸체에 설치되는 흡기매니폴드의 밸브장치가 제공된다. 상기 흡기매니폴드의 밸브장치는, 복수의 플랩 및 상기 복수의 플랩을 연결하는 샤프트가 형성된 플랩밸브와; 상기 샤프트 구멍을 통해 상기 샤프트와 연결되는 커플링부가 내측면에 형성되고 돌출부가 외측면에 형성된 레버 암과; 액추에이터에 의해 작동되어 상기 레버 암을 회전시키는 액추에이터 로드와; 상기 샤프트와 상기 샤프트 유지부로부터 상기 레버 암의 이탈을 방지하는 이탈 방지 클립을 포함하며, 상기 이탈 방지 클립은, 상기 돌출부가 끼워지는 유지 홀이 형성된 중앙 판부와, 탄성 변형 가능하고 상기 샤프트 유지부에 서로 대향되게 형성된 한 쌍의 조립 돌기에 끼워지는 조립 홀이 형성된 한 쌍의 다리 판부를 포함한다.

일 실시예에 따라, 상기 샤프트 유지부는 서로 대향하는 양 측면에 한 쌍의 슬라이딩면이 형성되고 상기 한 쌍의 슬라이딩면 각각에 상기 한 쌍의 조립 돌기 각각이 형성되며, 상기 이탈 방지 클립은 축방향으로 미는 외력에 의해 상기 한 쌍의 다리 판부가 상기 한 쌍의 슬라이딩면을 타고 슬라이딩 이동하여 상기 유지 홀에 상기 돌출부가 끼워지고 상기 한 쌍의 조립 홀에 상기 한 쌍의 조립 돌기가 끼워져 상기 레버 암과 상기 샤프트 유지부에 조립되며, 상기 한 쌍의 조립 홀에 상기 한 쌍의 조립 돌기가 끼워지는 동안, 상기 한 쌍의 다리 판부가 탄성적으로 벌어진 후 복원된다.

일 실시예에 따라, 상기 한 쌍의 슬라이딩면 중 적어도 하나에는 직선형의 가이드 리브가 형성되고, 상기 가이드 리브는 상기 이탈 방지 클립이 조립될 때 상기 다리 판부의 직선형 측면과 슬라이딩 가능하게 접하여 상기 이탈 방지 클립을 안내한다.

본 발명에 따르면, 레버 암에 가해지는 이탈 압력과 대향하는 방향으로 조립되어, 정상 작동 상태와 진동 작동 상태 모두에서 이탈 방지력이 뛰어나고 조립성이 크게 개선된 레버 암 이탈 방지 구조의 흡기매니폴드의 밸브장치가 구현된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡기매니폴드를 도시한 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡기매니폴드를 정면도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡기매니폴드의 측면도이다.
도 4는 도 2의 A-A 단면이다.
도 5는 레버 암과 밸브를 분리한 상태로 본 발명의 일 실시예에 따른 흡기매니폴드를 도시한 사시도로서, 밸브 오픈 상태에서 레버 암과 밸브의 위치를 함께 도시한 도면이다.
도 6은 레버 암과 밸브를 분리한 상태로 본 발명의 일 실시예에 따른 흡기매니폴드를 도시한 사시도로서, 밸브 클로즈 상태에서 레버 암과 밸브의 위치를 함께 도시한 도면이다.
도 7의 (a) 및 (b)는 이탈 방지 클립이 레버 암에 조립된 흡기매니폴의 일부를 서로 다른 방향에서 도시한 사시도들이고,
도 8의 (a) 및 (b)는 각각 이탈 방지 클립과 이탈 방지 클립이 분리된 상태의 레버 암을 도시한 사시도들이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡기매니폴드를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡기매니폴드를 정면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡기매니폴드의 측면도이고, 도 4는 도 2의 A-A 단면도이고, 도 5는 레버 암과 밸브를 분리한 상태로 본 발명의 일 실시예에 따른 흡기매니폴드를 도시한 사시도로서, 밸브 오픈 상태에서 레버 암과 밸브의 위치를 함께 도시한 도면이고, 도 6은 레버 암과 밸브를 분리한 상태로 본 발명의 일 실시예에 따른 흡기매니폴드를 도시한 사시도로서, 밸브 클로즈 상태에서 레버 암과 밸브의 위치를 함께 도시한 도면이고, 도 7의 (a) 및 (b)는 이탈 방지 클립이 레버 암에 조립된 흡기매니폴의 일부를 서로 다른 방향에서 도시한 사시도들이고, 도 8의 (a) 및 (b)는 각각 이탈 방지 클립과 이탈 방지 클립이 분리된 상태의 레버 암을 도시한 사시도들이다.

도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 흡기매니폴드는 플레넘(미도시함) 및 복수의 러너 (110)들을 갖는 매니폴드 몸체(100)를 포함한다. 또한 매니폴드 몸체(100)는 러너(110)들의 후단 측 일부분들을 한정하는 어댑터(100a)를 포함하며, 상기 어댑터(100a)는 상기 러너(100)들과 실린더의 접속이 일어지는 러너 포트(120)들을 나란하게 구비한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 흡기매니폴드의 밸브장치(200)는 상기 어댑터(100a)에 위치한 러너 포트(120)들을 오픈시키거나 클로즈 시킬 수 있도록 마련된다. 이를 위해, 상기 흡기매니폴드의 밸브장치(200)는 러너 포트(120)들에 설치되어 엔진의 속도 및 부하 조건에 따라 개폐 작동되는 텀블 조절 밸브로서 플랩 밸브(210)를 포함한다.

엔진이 저속/저부하 상태일 경우에, 플랩 밸브(210)는 러너 포트(120)를 클로즈하여 텀블비(tumble ratio)를 높이며, 이에 흡입공기의 유동을 텀블화시켜 연소효율의 향상 및 배출가스의 감소를 구현할 수 있다. 반대로, 엔진이 고속/고부하 상태일 경우에는, 플랩 밸브(212)가 러너 포트(120)들을 오픈하여 유량 계수를 증대시켜 엔진의 출력 및 연비를 향상시킬 수 있다.

상기 플랩 밸브(210)는, 도 5 및 도 6에 잘 도시된 바와 같이, 러너 포트(120)들에 대응되게 나란하게 배열된 복수의 플랩(212)들과 상기 복수의 플랩(212)들을 연결하는 샤프트(211)를 포함한다. 샤프트(211)의 회전에 의해, 상기 복수의 플랩(212)들이 제1 위치(오픈 위치)로부터 제2 위치(클로즈 위치로)로 또는 제2 위치(클로즈 위치)로부터 제1 위치(오픈 위치)로 회전하여, 상기 러너 포트(120)을 클로즈하거나 오픈시킬 수 있다.

또한, 흡기매니폴드용 밸브장치(200)는 액추에이터 로드(230)에 의해 작동하여 상기 샤프트(211) 및 그와 연결된 복수의 플랩(212)들을 회전시키는 레버 암(220)을 포함한다. 액추에이터 로드(230)는 모터를 포함하는 액추에이터(240)에 의해 작동되어 레버 암(220)의 일측을 밀거나 당겨 상기 레버 암(220)을 회전시킨다.

상기 레버 암(220)은 몸체부(221)와, 상기 몸체부(221)의 대략 중앙에 형성되어 플랩 밸브(210)의 샤프트(211)와 연결되는 축부(222)와, 상기 몸체부(221)의 일측 가장자리에 형성되어 상기 액추에이터 로드(230)에 힌지 연결되는 로드 연결부(223)를 포함한다. 액추에이터(220)에 의해 가동된 액추에이터 로드(230)가 상기 로드 연결부(223)를 통해 상기 레버 암(220)을 밀거나 당기도록 작동시킴으로써 상기 레버 암(220)이 회전되며, 이에 의해, 상기 플랩 밸브(210) 및 이에 속한 플랩(212)들의 회전할 수 있다. 상기 축부(222)의 내측면에는 상기 샤프트(211)와의 연결을 위한 커플링부(222a)가 형성되고 상기 축부(222)의 외측면에는 대략 원형의 돌출부(222b)가 형성된다. 상기 커플링부(222a)는 상기 어댑터(100a)의 측면에 구비된 샤프트 유지부(101)의 샤프트 구멍에 삽입되어 상기 샤프트(211)와 연결된다.

또한 흡기매니폴드용 밸브장치(200)는 매니폴드 몸체(100) 및 플랩 밸브(210)의 샤프트(211)로부터 상기 레버 암(220)의 이탈을 방지하기 위한 이탈 방지 클립(250)을 포함한다.

상기 이탈 방지 클립(250)은 중앙 판부(251)과 상기 중앙 판부(251)의 좌우 양측에 형성된 한 쌍의 다리 판부(252, 252)를 포함한다. 상기 한 쌍의 다리 판부(252, 252) 각각은, 중앙 판부(251)에 대해 대략 90도를 이루도록 형성되되, 외력에 의해 탄성적으로 벌려진 후 다시 탄성 복원될 수 있도록 구성된다.

상기 중앙 판부(251)의 중앙에는 상기 레버 암(220)의 축부 외측에 형성된 원형 돌출부(222b)가 끼워지는 대략 원형의 유지 홀(2512)이 형성되고 상기 한 쌍의 다리 판부(252, 252) 각각에는 대략 사각형을 갖는 조립 홀(2521, 2521)이 형성된다. 상기 샤프트 유지부(101)의 양 측면에는 한 쌍의 평행한 슬라이딩면(101a, 101a)이 형성되며, 상기 한 쌍의 슬라이딩면(101a, 101a) 각각에는 상기 조립 홀(2521, 2521)에 대응되게 사각 단면을 갖는 한 쌍의 조립 돌기(101b, 101b)가 형성된다.

도 7 및 도 8에 잘 도시된 바와 같이, 이탈 방지 클립(250)은 축방향으로 미는 외력에 의해 한 쌍의 다리 판부(252, 252)가 상기 한 쌍의 슬라이딩면(101a, 101a)을 타고 슬라이딩 이동하여 상기 유지 홀(2512)에 상기 돌출부(222b)가 끼워지고 상기 한 쌍의 조립 홀(2521, 2521)에 상기 한 쌍의 조립 돌기(101b, 101b)가 끼워짐으로써, 이탈 방지 클립(250)이 레버 암(220)과, 매니폴드 본체(100)의 샤프트 유지부(101)에 조립된다. 한 쌍의 조립 홀(2521, 25251)에 상기 한 쌍의 조립 돌기(101b, 101b)가 끼워지는 동안 상기 이탈 방지 클립(250)의 다리 판부(252, 252)들이 탄성적으로 벌어진 후 탄성적으로 복원한다. 상기 한 쌍의 슬라이딩면(101a, 101a) 중 적어도 하나에는 상기 다리 판부(252)의 직선형 측면과 슬라이딩 가능하게 접하여 이탈 방지 클립(250)의 조립을 안내하는 직선형의 가이드 리브(101c)가 형성될 수 있다.

전술한 이탈 발지 클립(250)의 조립 과정은, 이탈 방지 클립(250)을 축방향으로 미는 외력을 가하는 것만으로 이루어지므로, 매우 쉽고 간단하며 편리하다. 또한, 상기 이탈 방지 클립(250)은 조립이 완료된 상태에서, 샤프트(211)로부터 레버 암(220)에 가해지는 축방향 압력에 대하여, 상기 이탈 방지 클립(250)의 중앙 판부(251)가 대항력을 가지면서 가압하므로, 레버 암(220)의 이탈을 보다 더 신뢰성 있게 막을 수 있다.

다시 도 5 및 도 6을 참조하면, 플랩(212)들의 정확한 회전각도 구현을 위해, 본 실시예에 따른 흡기매니폴드용 밸브장치(200)는, 레버 암(220) 측에 마련된 암 스토퍼(224)와, 플랩 밸브(212) 측에 마련된 제1 및 제2 플랩 스토퍼(213, 214)를 포함한다.

상기 암 스토퍼(224)는, 전술한 로드 연결부(223)와 대략 대향되게 상기 몸체부(221)의 타측 가장자리에 돌출 형성된 채, 상기 매니폴드 몸체(100)의 어댑터(100a)에 형성된 제1 규제 리브(102) 및 제2 규제 리브(103) 중 어느 하나와 작용한다.

상기 제1 규제 리브(102)는 상기 샤프트 유지부(101)의 외주측 일 지점에서 돌출 형성되며, 상기 제2 규제 리브(103)는 상기 샤프트 유지부(101)의 중심으로부터 상기 제1 규제 리브(102)로부터 일 방향으로 회전된 외주측 타 지점에서 돌출 형성된다. 그리고, 상기 레버 암(220)을 샤프트 유지부(101)의 샤프트 구멍에 끼워 샤프트(211)와 조립한 상태에서, 상기 암 스토퍼(224)는 상기 제1 규제 리브(102)와 상기 제2 규제 리브(103) 사이에 위치한다.

상기 암 스토퍼(224)가 상기 제1 규제 리브(102)와 작용하여 스톱될 때, 상기 플랩 밸브(210)는 상기 러너 포트(120)들을 오픈시키고, 상기 암 스토퍼(224)가 상기 제2 규제 리브(103)와 작용하여 스톱될 때, 상기 플랩 밸브(210)는 상기 러너 포트(120)들을 클로즈시킨다. 상기 암 스토퍼(224)와 상기 제1 규제 리브(102) 및 상기 제2 규제 리브(103)에 의한, 상기 플랩 밸브(210)의 제1 위치(오픈 위치)와 제2 위치(클로즈 위치) 사이의 각도 범위는 예컨대, 41도로 정확히 구현될 수 있다.

한편, 상기 제1 및 제2 플랩 스토퍼(213, 214)은, 도 5 및 도 6에 잘 도시된 바와 같이, 상기 플랩(212)들 각각의 바닥면과, 상기 플랩(211)들 각각의 측면에 형성되며, 상기 러너 포트(120)에 형성된 제1 규제면(121) 및 제2 규제면(122) 중 어느 하나와 작용한다. 상기 제1 규제면(121)은, 상기 러너 포트(120)의 바닥면 측에서 위를 향하도록 형성되므로, 하강 이동하는 플랩(211)의 제1 플랩 스토퍼(213)와 작용하여, 상기 플랩(212)의 하강 이동을 멈추는 스톱 기능을 수행하고, 상기 제2 규제면(122)은 상기 러너 포트(120)의 측면 측에서 아래를 향하도록 형성되므로, 상승 이동하는 플랩(212)의 제2 플랩 스토퍼(214)와 작용하여, 상기 플랩(212)의 상승 이동을 멈추는 스톱 기능을 수행한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 흡기매니폴드용 밸브장치(200)가 제1 위치(오픈 위치)로부터 제2 위치(클로즈 위치)로 도는 제2 위치로부터 제1 위치로 플랩 밸브(210)를 이동시킬 때 차례로 플랩 스토퍼(213, 214)와 암 스토퍼(224)가 정확한 오픈 각도 및 클로즈 각도를 구현하여 정확하고 신뢰성 있는 작동이 가능하다는 장점 갖는다.

100: 매니폴드 몸체 100a: 어댑터
101: 샤프트 유지부 101a: 슬라이딩면
101b: 조립 돌기 101c: 가이드 리브
210: 플랩 밸브 211: 샤프트
212: 플랩 220: 레버 암
222: 축부 222a: 돌출부
223: 로드 연결부 224: 암 스토퍼
230: 액추에이터 로드 240: 액추에이터
250: 이탈 방지 클립 251: 중앙 판부
252: 다리 판부 2521: 조립 홀

Claims

샤프트 구멍을 갖는 샤프트 유지부가 형성된 매니폴드 몸체에 설치되는 흡기매니폴드의 밸브장치에 있어서,
복수의 플랩 및 상기 복수의 플랩을 연결하는 샤프트가 형성된 플랩밸브;
상기 샤프트 구멍을 통해 상기 샤프트와 연결되는 커플링부가 내측면에 형성되고 돌출부가 외측면에 형성된 레버 암;
액추에이터에 의해 작동되어 상기 레버 암을 회전시키는 액추에이터 로드; 및
상기 샤프트와 상기 샤프트 유지부로부터 상기 레버 암의 이탈을 방지하는 이탈 방지 클립을 포함하며,
상기 이탈 방지 클립은, 상기 돌출부가 끼워지는 유지 홀이 형성된 중앙 판부와, 탄성 변형 가능하고 상기 샤프트 유지부에 서로 대향되게 형성된 한 쌍의 조립 돌기에 끼워지는 조립 홀이 형성된 한 쌍의 다리 판부를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡기매니폴드의 밸브장치.
청구항 1에 있어서, 상기 샤프트 유지부는 서로 대향하는 양 측면에 한 쌍의 슬라이딩면이 형성되고 상기 한 쌍의 슬라이딩면 각각에 상기 한 쌍의 조립 돌기 각각이 형성되며, 상기 이탈 방지 클립은 축방향으로 미는 외력에 의해 상기 한 쌍의 다리 판부가 상기 한 쌍의 슬라이딩면을 타고 슬라이딩 이동하여 상기 유지 홀에 상기 돌출부가 끼워지고 상기 한 쌍의 조립 홀에 상기 한 쌍의 조립 돌기가 끼워져 상기 레버 암과 상기 샤프트 유지부에 조립되며, 상기 한 쌍의 조립 홀에 상기 한 쌍의 조립 돌기가 끼워지는 동안, 상기 한 쌍의 다리 판부가 탄성적으로 벌어진 후 복원되는 것을 특징으로 하는 흡기매니폴드의 밸브장치.
청구항 2에 있어서, 상기 한 쌍의 슬라이딩면 중 적어도 하나에는 직선형의 가이드 리브가 형성되고, 상기 가이드 리브는 상기 이탈 방지 클립이 조립될 때 상기 다리 판부의 직선형 측면과 슬라이딩 가능하게 접하여 상기 이탈 방지 클립을 안내하는 것을 특징으로 하는 흡기매니폴드의 밸브장치,