KR101531331B1

KR101531331B1 - 흡기매니폴드용 가변흡기밸브 모듈 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101531331B1
Application number: KR1020130167158A
Authority: KR
Inventors: 김승현; 김대중; 박상준
Original assignee: 말레동현필터시스템 주식회사
Priority date: 2013-12-30
Filing date: 2013-12-30
Publication date: 2015-06-25

Abstract

흡기매니폴드의 하우징 쉘 부품에 조립되는 가변흡기밸브 모듈이 개시된다. 이 가변흡기밸브 모듈은, 샤프트와; 상기 샤프트 상에서 사출 성형되는 복수의 베어링과; 상기 복수의 베어링을 피해 상기 샤프트 상에서 사출 성형되는 복수의 플랩과; 상기 복수의 베어링에 조립된 상태로 상기 복수의 베어링과 상기 복수의 플랩과 함께 상기 하우징 쉘 부품에 조립되는 복수의 케이지를 포함한다.

Description

흡기매니폴드용 가변흡기밸브 모듈 및 그 제조방법{VARIABLE INDUCTION VALVE MODULE AND ITS MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 흡기매니폴드에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 가변흡기밸브 모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다.

고유가로 인한 에너지 효율과 관련하여 차량 연료 소비의 효율성을 증진시킴과 동시에 신속한 차량 반응을 동시에 이루기 위한 끊임없는 연구 및 생산이 진행되고 있다. 한편, 차량의 엔진에 장착되는 매니폴드는 엔진 내 연소에 소요되는 공기 등을 공급하는 구성요소인데, 근래 연비와 고출력이라는 요구 사항을 동시에 만족시키기 위하여 가변흡기밸브를 구비하는 흡기매니폴드에 대한 연구와 생산도 이루어지고 있다.

"한국공개특허 제10-2010-0090022호"는 본 발명의 출원인인 "말레 동현 시스템" 에 의해 2009년 02월 05일 출원된 것으로서, 종래의 가변흡기밸브를 갖는 흡기매니폴드에 대해 개시한다.

개시된 바에 따르면, 흡기매니폴드는 하우징 쉘과 가변흡기밸브를 포함한다. 하우징 쉘은 흡기 유동 경로를 이루는 프레넘 챔버와 러너를 내부에 포함하며, 유입 공기는 프레넘 챔버와 러너를 거쳐 러너 포트를 통하여 각각의 엔진 실린더로 유입된다. 가변흡기밸브는 하우징 쉘에 배치되고 복수의 가변 밸브 플랩을 구비하여 프레넘 챔버 및 러너에 의하여 형성되는 흡기 유동 경로를 가변시키는 역할을 한다.

도 1a, 도 1b, 도 1c, 도 1d, 도 1e는 종래의 가변흡기밸브를 제작 및 설치하는 과정을 설명하기 위한 도면들이다.

먼저 도 1a에 도시된 것과 같이 양측에 돌기를 갖는 4개의 플랩(1)들을 각각 금형을 이용하여 사출 성형한다. 다음, 도 1b에 도시된 것과 같이, 4개의 플랩(1)들 각각의 가장자리에 러버(1a)를 오버 몰드 사출 성형한다. 다음, 도 1c에 도시된 것과 같이, 사출 성형을 통해 미리 제작된 베어링(2)들을 4개의 플랩(1)들 각각에 조립한다. 다음 1d에 도시된 것과 같이, 플랩(1)에 조립된 베어링(2; 도 1a 및 도 1b)들과 케이지(3)들을 조립하여 하우징 쉘 부품(5)에 조립한다. 다음 도 1e에 도시된 것과 같이, 기다란 샤프트(4)를 케이지(3)들 및 베어링(2; 도 1a 및 도 1b 참조) 함께 하우징 쉘 부품(5)에 조립된 플랩(1)들에 조립한다.

하지만, 종래기술은 베어링(2)을 사출 성형한 후 플랩(1)에 조립한 후, 후 공정을 위해, 이동이 필요하고, 이러한 이동 과정 중에 베어링(2)이 이탈될 우려가 큰 단점을 갖는다. 또한 베어링(2)이 조립된 플랩(1)들을 케이지(3)들과 함께 하우징 쉘 부품(5)에 조립함에 있어서, 플랩(1)들의 방향성으로 인한 복잡한 구분 조립이 필요하고 이는 작업성을 크게 떨어뜨리는 원인이 된다. 또한, 종래기술은 샤프트(4)와 플랩(1)들 간의 간극 발생 우려가 크고 간극 발생시 조립성 저하와 품질 저하의 문제가 발생한다. 또한, 종래기술은 개별적으로 나뉘어 조립되는 플랩(1)들에 대하여 플랩(1)들 개수 이상의 축 정렬이 요구되는 단점을 갖는다. 즉, 4개의 플랩(1)들이 이용되는 경우, 총 5개소에서 축 정렬이 요구된다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 모듈로 완전히 조립된 상태로 하우징 쉘 부품에 최종 조립될 수 있고, 부품들의 제작 및 이들의 조립이 간단하며 축 정렬이 용이한 새로운 개념의 흡기매니폴드용 가변흡기밸브 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따라, 흡기매니폴드의 하우징 쉘 부품에 조립되는 가변흡기밸브 모듈이 제공되며, 가변흡기밸브 모듈은, 샤프트와; 상기 샤프트 상에서 사출 성형되는 복수의 베어링과; 상기 복수의 베어링을 피해 상기 샤프트 상에서 사출 성형되는 복수의 플랩과; 상기 복수의 베어링에 조립된 상태로 상기 복수의 베어링과 상기 복수의 플랩과 함께 상기 하우징 쉘 부품에 조립되는 복수의 케이지를 포함한다.

일 실시예에 따라, 상기 복수의 플랩은 제1 세트의 플랩들과 제2 세트의 플랩들을 포함하며, 상기 제1 세트의 플랩들은 상기 제1 세트의 플랩들과 함께 성형된 제1 연결부에 의해 서로 일체화되며, 상기 제2 세트의 플랩들은 상기 제2 세트의 플랩들과 함께 성형된 제2 연결부에 의해 서로 일체화되며, 상기 복수의 베어링 중 하나의 베어링이 상기 제1 세트의 플랩들과 상기 제2 세트의 플랩들 사이에 위치한다.

일 실시예에 따라, 상기 복수의 케이지 각각은 베어링 유지홈을 서로 대향하는 결합면에 구비하는 한 쌍의 케이지 하프 파트가 서로 결합되어 이루어지고, 상기 한 쌍의 케이지 하프 파트는 서로에 대응되는 조립돌기와 조립홀을 서로 대향하는 결합면에 구비한다.

일 실시예에 따라, 상기 복수의 플랩 각각의 가장자리에는 러버 재질의 씨일이 형성된다.

본 발명의 다른 측면에 따라, 흡기매니폴드의 하우징 쉘 부품에 조립되는 가변흡기밸브 모듈을 제조하는 방법이 제공된다. 상기 방법은, (a) 샤프트를 준비하는 단계와; (b) 복수의 베어링을 상기 샤프트 상에 사출 성형하는 단계와; (c) 상기 복수의 베어링을 피해 상기 샤프트 상에 복수의 플랩을 사출 성형하는 단계와; (d) 오버몰드 사출 성형에 의해 상기 복수의 플랩의 가장자리에 러버 재질의 씨일을 형성하는 단계와; (e) 상기 가변흡기밸브 모듈을 상기 하우징 쉘 부품에 조립하기 전에, 상기 복수의 케이지를 상기 복수의 베어링에 조립하는 단계를 포함한다.

일 실시예에 따라, 상기 (c) 단계는 제1 세트의 플랩들과 제2 세트의 플랩들을 포함하는 복수의 플랩을 상기 샤프트 상에 사출 성형하되, 상기 제1 세트의 플랩들은 상기 제1 세트의 플랩들과 함께 성형된 제1 연결부에 의해 서로 일체화되며, 상기 제2 세트의 플랩들은 상기 제2 세트의 플랩들과 함께 성형된 제2 연결부에 의해 서로 일체화되며, 상기 제1 세트의 플랩들과 상기 제2 세트의 플랩들 사이에는 상기 복수의 베어링 중 하나의 베어링이 위치한다.

일 실시예에 따라, 상기 (e) 단계는 각 베어링에 대하여 서로 대향하는 결합면에 베어링 유지홈을 구비한 한 쌍의 케이지 하프 파트를 준비하고, 상기 한 쌍의 케이지 하프 파트를 결합하여 상기 베어링을 유지하는 베어링 유지홀을 형성한다.

본 발명에 따르면, 모듈로 완전히 조립된 상태로 하우징 쉘 부품에 최종 조립될 수 있고, 부품들의 제작 및 이들의 조립이 간단하며 축 정렬이 용이한 흡기매니폴드용 가변흡기밸브 모듈이 구현된다. 본 발명에 따른 흡기매니폴드용 가변흡기밸브 모듈은, 모듈로 제작, 조립된 상태로 별도의 추가 부품 없이 하우징 쉘 부품에 직접 조립되므로, 종래 기술과 비교하여 조립이 간단하다는 장점을 갖는다. 또한, 본 발명에 따른 가변흡기밸브 모듈은 하우징 쉘 부품에 조립되는 과정에서 플랩 방향성 다름으로 인한 종래기술의 문제점들을 해소한다. 또한 본 발명에 따른 가변흡기밸브 모듈은, 샤프트가 플랩에 인 몰드 된 구조에 의해, 구조적 강도가 높고 샤프트와 플랩 사이의 간극 발생 우려가 없다는 장점을 갖는다. 더 나아가, 본 발명에 따른 가변흡기밸브 모듈은 플랩들의 개수보다 적은 개소에서 축 정렬을 하는 것으로 족하다는 장점을 갖는다.

도 1a, 도 1b, 도 1c, 도 1d, 도 1e는 종래의 가변흡기밸브를 제작 및 설치하는 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 2 내지 도 5는 발명의 일 실시예에 따른 흡기가변밸브 모듈 제조방법의 중간 과정들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 최종적으로 제조된 가변흡기밸브 모듈을 도시한 사시도다.
도 7은 도 6에 도시된 가변흡기밸브 모듈의 일부를 도시한 분해사시도이다.
도 8은 도 6 및 도 7에 도시된 가변흡기밸브 모듈이 하우징 쉘 부품에 조립된 상태를 도시한 사시도이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 2 내지 도 5는 발명의 일 실시예에 따른 가변흡기밸브 모듈 제조방법의 중간 과정들을 설명하기 위한 도면들이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 최종적으로 제조된 가변흡기밸브 모듈을 도시한 사시도이고, 도 7은 도 6에 도시된 가변흡기밸브 모듈의 일부를 도시한 분해사시도이며, 도 8은 도 6 및 도 7에 도시된 가변흡기밸브 모듈이 하우징 쉘 부품에 조립된 상태를 도시한 사시도이다.

도 2 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 가변흡기밸브 모듈 및 그것을 제조하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

도 2를 참조하면, 가변흡기밸브 모듈의 제작을 위해, 먼저 하나의 기다란 직선형의 샤프트(40)가 준비된다. 상기 샤프트(40)는 스테인리스 스틸 등으로 제작된 것이 이용될 수 있다.

다음 도 3을 참조하면, 상기 샤프트(40)의 2개소에 2개의 베어링(20a, 20b; 통칭하여 20)이 사출 성형되어 베어링 붙이 샤프트가 제작된다. 2개의 베어링(20a, 20b) 중 하나의 베어링(20a)은 샤프트(40)의 일단부에 형성되고 나머지 베어링(20b)은 샤프트(40)의 중간에 형성된다. 샤프트(40)에 형성되는 베어링(20a, 20b)의 개수는 본 실시예에서 설명되고 도면에 도시된 것에 제한되지 않으며 흡기매니폴드에 구비된 러너 개수에 따라 적절히 변경될 수 있음에 유의한다.

베어링(20)은 사출 성형이 가능하고 내마모성이 우수한 플라스틱 재료, 더 바람직하게는 엔지니어링 플라스틱 재료를 이용하여 성형될 수 있다.

다음 도 4를 참조하면, 도 3에 도시된 것과 같은 베어링 붙이 샤프트(40)의 4개소에 4개의 플랩(10a, 10b, 10,c 10d; 통칭하여 10)이 사출 성형된다. 4개의 플랩(10a, 10b, 10c, 10d) 중 제1 세트의 두 플랩(10a, 10b)은 중간에 위치한 베어링(20a)을 기준으로 일측에 치우쳐져 일체로 형성되고, 나머지 제2 세트의 두 플랩(10c, 10d)은 중간에 위치한 베어링(20a)을 기준으로 타측에 치우쳐져 일체로 형성된다. 달리 말하면, 제1 세트의 두 플랩(10a, 10b)은 그들 사이를 일체로 연결하는 제1 연결부(11a)에 의해 일체화된 채 샤프트(40) 상에 형성되고 제2 세트의 두 플랩(10c, 10d)은 그들 사이를 일체로 연결하는 제2 연결부(11b)에 의해 일체화된 채 샤프트(40) 상에 형성된다. 이때, 제1 세트의 플랩들(10a, 10b)들 및 제2 세트의 플랩들(10c, 10d) 모두 내마모성이 우수한 엔지니어링 플라스틱 재료로 형성된다.

다음 도 5를 참조하면, 플랩들(10a, 10b, 10c, 10d) 각각의 가장자리에 러버 재질의 씨일(12)이 오버몰드(overmold) 사출 성형된다.

다음 도 6을 참조하면, 베어링(20a, 20b) 각각에 미리 준비된 케이지(30)가 억지 끼움 방식으로 조립되어 가변흡기밸브 모듈(100)의 제작이 완료된다.

도 7에 잘 도시된 것과 같이, 케이지(30)는 반원형 베어링 유지홈(312)을 서로 대향되는 결합면에 구비하는 한 쌍의 케이지 하프 파트(31a, 31b)가 서로 결합되어 상기 베어링(20) 각각에 조립될 수 있다. 한 쌍의 케이지 하프 파트(31a, 31b)가 서로 결합될 때, 두 반원형 베어링 유지홈(312, 312)이 합쳐져 하나의 원형 베어링 유지홀을 형성한다. 또한, 상기 한 쌍의 케이지 하프 파트(31a, 31b) 각각은 결합면에 조립돌기(314)와 조립홀(315)을 구비한다. 제1 케이지 하프 파트(31a)의 조립돌기(314)들이 제2 케이지 하프 파트(31b)의 조립홀(315)들에 끼워지고 제2 케이지 하프 파트(31b)의 조립돌기(314)들이 제1 케이지 하프 파트(31a)의 조립홀들에 끼워짐으로써, 한 쌍의 케이지 하프 파트(31a, 31b)가 단단하게 결합되며, 이에 의해, 상기 케이지(30)가 베어링(20) 각각에 신뢰성 있게 조립될 수 있다.

위와 같이 제작된 가변홉기밸브 모듈(100)은, 도 8에 도시된 것과 같이, 별도의 추가 부품 없이 직접 하우징 쉘 부품(200)에 조립된다. 하우징 쉘 부품(200)은 흡기매니폴드의 하우징 쉘 전체의 일부로서, 4개의 러너들의 일부분들로서 4개의 러너부들(201)을 구비하고 있다. 상기 하우징 쉘 부품(200)은 좌우 양 측벽(210, 210)과, 상기 양 측벽(210, 210)과 함께 4개의 러너부(201)들을 한정하는 3개의 격벽부(220)을 구비하고 있다. 상기 측벽(210)에는 샤프트(40)가 삽입 지지되는 샤프트 홀(212)이 형성되며, 상기 격벽부(220)에는 상기 샤프트(40)의 회전을 허용하는 홈(221) 또는 상기 케이지(30)의 조립, 장착을 허용하는 케이지 장착 홈(222)이 형성된다.

전술한 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변흡기밸브 모듈(100)은, 모듈로 제작, 조립된 상태로 별도의 추가 부품 없이 하우징 쉘 부품(200)에 직접 조립되므로, 종래 기술과 비교하여 조립이 간단하다는 장점을 갖는다. 또한, 상기 가변흡기밸브 모듈(100)은 하우징 쉘 부품에 조립되는 과정에서 플랩 방향성 다름으로 인한 종래기술의 문제점들을 해소하였다는 장점을 갖는다. 또한, 상기 가변흡기밸브 모듈(100)은, 샤프트(40)가 플랩(10)에 인 몰드 된 구조에 의해, 구조적 강도가 높고 샤프트(40)와 플랩(10) 사이의 간극 발생 우려가 없다는 장점을 갖는다. 더 나아가, 상기 흡기 가변밸브 모듈(100)은, 플랩(10)들의 개수보다 작은 3개소에서만 축 정렬이 필요하므로, 조립시 작업성과 구동에 대한 마찰 등이 크게 개선된 장점을 갖는다.

10, 10a, 10b, 10c, 10d 20, 20a, 20b: 베어링
30: 케이지 40: 샤프트
50: 하우징 쉘 부품

Claims

흡기매니폴드의 하우징 쉘 부품에 조립되는 가변흡기밸브 모듈로서,
샤프트;
상기 샤프트 상에서 사출 성형되는 복수의 베어링;
상기 복수의 베어링을 피해 상기 샤프트 상에서 사출 성형되는 복수의 플랩; 및
상기 복수의 베어링에 조립된 상태로 상기 복수의 베어링과 상기 복수의 플랩과 함께 상기 하우징 쉘 부품에 조립되는 복수의 케이지를 포함하고,
상기 복수의 플랩은 제1 세트의 플랩들과 제2 세트의 플랩들을 포함하며, 상기 제1 세트의 플랩들은 상기 제1 세트의 플랩들과 함께 성형된 제1 연결부에 의해 서로 일체화되며, 상기 제2 세트의 플랩들은 상기 제2 세트의 플랩들과 함께 성형된 제2 연결부에 의해 서로 일체화되며, 상기 복수의 베어링 중 하나의 베어링이 상기 제1 세트의 플랩들과 상기 제2 세트의 플랩들 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 흡기매니폴드의 가변흡기밸브 모듈.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 복수의 케이지 각각은 베어링 유지홈을 서로 대향하는 결합면에 구비하는 한 쌍의 케이지 하프 파트가 서로 결합되어 이루어지고, 상기 한 쌍의 케이지 하프 파트는 서로에 대응되는 조립돌기와 조립홀을 서로 대향하는 결합면에 구비하는 것을 특징으로 하는 흡기매니폴드의 가변흡기밸브 모듈.
청구항 1에 있어서, 상기 복수의 플랩 각각의 가장자리에는 러버 재질의 씨일이 형성된 것을 특징으로 하는 흡기매니폴드의 가변흡기밸브 모듈.
흡기매니폴드의 하우징 쉘 부품에 조립되는 가변흡기밸브 모듈을 제조하는 방법으로서,
(a) 샤프트를 준비하는 단계;
(b) 복수의 베어링을 상기 샤프트 상에 사출 성형하는 단계;
(c) 상기 복수의 베어링을 피해 상기 샤프트 상에 복수의 플랩을 사출 성형하는 단계;
(d) 오버몰드 사출 성형에 의해 상기 복수의 플랩의 가장자리에 러버 재질의 씨일을 형성하는 단계; 및
(e) 상기 가변흡기밸브 모듈을 상기 하우징 쉘 부품에 조립하기 전에, 상기 복수의 케이지를 상기 복수의 베어링에 조립하는 단계를 포함하고,
상기 (c) 단계는 제1 세트의 플랩들과 제2 세트의 플랩들을 포함하는 복수의 플랩을 상기 샤프트 상에 사출 성형하되, 상기 제1 세트의 플랩들은 상기 제1 세트의 플랩들과 함께 성형된 제1 연결부에 의해 서로 일체화되며, 상기 제2 세트의 플랩들은 상기 제2 세트의 플랩들과 함께 성형된 제2 연결부에 의해 서로 일체화되며, 상기 제1 세트의 플랩들과 상기 제2 세트의 플랩들 사이에는 상기 복수의 베어링 중 하나의 베어링이 위치하는 것을 특징으로 하는 흡기매니폴드의 가변흡기밸브 모듈 제조방법.
삭제
청구항 5에 있어서, 상기 (e) 단계는 각 베어링에 대하여 서로 대향하는 결합면에 베어링 유지홈을 구비한 한 쌍의 케이지 하프 파트를 준비하고, 상기 한 쌍의 케이지 하프 파트를 결합하여 상기 베어링을 유지하는 베어링 유지홀을 형성하는 것을 특징으로 하는 흡기매니폴드의 가변흡기밸브 모듈 제조방법.