KR101534220B1 - 스토퍼 구조를 갖는 흡기매니폴드의 밸브장치 - Google Patents

스토퍼 구조를 갖는 흡기매니폴드의 밸브장치 Download PDF

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Abstract

나란한 복수개의 러너 포트를 한정하는 어댑터에 설치되는 흡기매니폴드의 밸브장치가 개시된다. 상기 흡기매니폴드의 밸브장치는, 상기 러너 포트에 대응되게 나란하게 배열된 복수의 플랩 및 상기 복수의 플랩을 연결하는 샤프트를 포함하며, 회전에 의해 상기 러너 포트를 오픈 또는 클로즈시키는 플랩 밸브와; 몸체부의 중앙에 상기 샤프트와 연결되는 축부를 구비하고 상기 몸체부의 가장자리 일측에 로드 연결부를 구비한 레버 암과; 액추에이터에 의해 작동될 때 상기 로드 연결부를 밀거나 당겨 상기 레버 암을 회전시키는 액츄에이터 로드를 포함한다. 상기 레버 암은 상기 몸체부의 가장자리 타측에 암 스토퍼를 구비하고, 상기 암 스토퍼는 상기 어댑터에 형성된 제1 규제 리브와 작용하여 상기 플랩 밸브를 오픈 위치에서 스톱시키고 상기 어댑터에 형성된 제2 규제 리브와 작용하여 상기 플랩 밸브를 클로즈 위치에서 스톱시킨다.

Description

스토퍼 구조를 갖는 흡기매니폴드의 밸브장치{VALVE DEVICE WITH STOPPER STRUCTURES IN INTAKE MANIFOLD}
본 발명은 흡기매니폴드의 밸브장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 흡기매니폴드의 내부, 특히, 러너들의 포트에 설치된 밸브의 정확한 작동 각도 구현을 위해 스토퍼 구조를 갖는 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 밸브 장치가 신뢰성 있게 그리고 효율적으로 기능을 수행하기 위해서는 텀블 조절 밸브의 정확한 작동 각도 제어가 요구된다. 하지만, 종래에는 모터 자체에 구비된 스토퍼 기능만으로 텀블 조절 밸브의 작동 각도를 제한하므로 정확하고 신뢰성 있는 작동 각도 구현이 어려웠다.
따라서 발명이 해결하고자 하는 과제는 흡기매니폴드에 설치된 밸브의 정확한 각도를 기구적으로 구현할 수 있는 스토퍼 구조를 갖는 흡기매니폴드의 밸브장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따라 나란한 복수개의 러너 포트를 한정하는 어댑터에 설치되는 흡기매니폴드의 밸브장치가 제공된다. 상기 흡기매니폴드의 밸브장치는, 상기 러너 포트에 대응되게 나란하게 배열된 복수의 플랩 및 상기 복수의 플랩을 연결하는 샤프트를 포함하며, 회전에 의해 상기 러너 포트를 오픈 또는 클로즈시키는 플랩 밸브와; 몸체부의 중앙에 상기 샤프트와 연결되는 축부를 구비하고 상기 몸체부의 가장자리 일측에 로드 연결부를 구비한 레버 암과; 액추에이터에 의해 작동될 때 상기 로드 연결부를 밀거나 당겨 상기 레버 암을 회전시키는 액추에이터 로드를 포함한다. 상기 레버 암은 상기 몸체부의 가장자리 타측에 암 스토퍼를 구비하고, 상기 암 스토퍼는 상기 어댑터에 형성된 제1 규제 리브와 작용하여 상기 플랩 밸브를 오픈 위치에서 스톱시키고 상기 어댑터에 형성된 제2 규제 리브와 작용하여 상기 플랩 밸브를 클로즈 위치에서 스톱시킨다.
본 발명의 다른 측면에 따라 나란한 복수개의 러너 포트들을 한정하는 어댑터에 설치되는 흡기매니폴드의 밸브장치가 제공된다. 상기 흡기매니폴드의 밸브장치는 상기 러너 포트들에 대응되게 나란하게 배열된 복수의 플랩 및 상기 복수의 플랩을 연결하는 샤프트를 포함하며, 회전에 의해 상기 러너 포트들을 오픈 또는 클로즈시키는 플랩 밸브와; 몸체부의 중앙에 상기 샤프트와 연결되는 축부를 구비하고 상기 몸체부의 가장자리 일측에 로드 연결부를 구비한 레버 암과; 액추에이터에 의해 작동될 때 상기 로드 연결부를 밀거나 당겨 상기 레버 암을 회전시키는 액추에이터 로드를 포함한다. 상기 플랩에는 제1 플랩 스토퍼와 제2 플랩 스토퍼가 형성되고, 상기 제1 플랩 스토퍼는 상기 러너 포트에 형성된 제1 규제면과 작용하여 상기 플랩 밸브를 오픈 위치에서 스톱시키고 상기 제2 플랩 스토퍼는 상기 러너 포트에 형성된 제2 규제면과 작용하여 상기 플랩 밸브를 클로즈 위치에서 스톱시킨다.
본 발명의 또 다른 측면에 따라, 나란한 복수개의 러너 포트를 한정하는 어댑터에 설치되는 흡기매니폴드의 밸브장치가 제공된다. 상기 흡기매니폴드의 밸브장치는, 상기 러너 포트에 대응되게 나란하게 배열된 복수의 플랩 및 상기 복수의 플랩을 연결하는 샤프트를 포함하며, 회전에 의해 상기 러너 포트를 오픈 또는 클로즈시키는 플랩 밸브와; 몸체부의 중앙에 상기 샤프트와 연결되는 축부를 구비하고 상기 몸체부의 가장자리 일측에 로드 연결부를 구비한 레버 암과; 액추에이터에 의해 작동될 때 상기 로드 연결부를 밀거나 당겨 상기 레버 암을 회전시키는 액추에이터 로드를 포함한다. 상기 레버 암은 상기 몸체부의 가장자리 타측에 암 스토퍼를 구비하고, 상기 플랩에는 제1 플랩 스토퍼와 제2 플랩 스토퍼가 형성되되, 상기 암 스토퍼가 상기 어댑터에 형성된 제1 규제 리브와 작용하고 상기 제1 플랩 스토퍼가 상기 러너 포트에 형성된 제1 규제면과 작용하여, 상기 플랩 밸브를 오픈 위치에서 스톱시키고, 상기 암 스토퍼가 상기 어댑터에 형성된 제2 규제 리브와 작용하고 상기 제2 플랩 스토퍼가 상기 러너 포트에 형성된 제2 규제면과 작용하여, 상기 플랩 밸브를 클로즈 위치에서 스톱시킨다.
일 실시예에 따라, 상기 제1 규제 리브는 상기 어댑터의 측면에 형성된 샤프트 구멍의 외주측 일 지점에서 돌출 형성되고, 상기 제2 규제 리브는 상기 샤프트 구멍의 외주측 타 지점에서 돌출 형성되며, 상기 레버 암이 상기 샤프트 구멍에 끼워져 상기 샤프트와 조립한 상태에서, 상기 암 스토퍼는 상기 제1 규제 리브와 상기 제2 규제 리브 사이에 위치한다.
일 실시예에 따라, 상기 제1 플랩 스토퍼는 상기 플랩의 바닥면에 형성되고, 상기 제2 플랩 스토퍼는 상기 플랩의 측면에 형성되며, 상기 제1 규제면은 상기 러너 포트의 바닥면 측에서 위를 향하도록 형성되고 상기 제2 규제면은 상기 러너 포트의 측면 측에서 아래를 향하도록 형성되며, 상기 제1 규제면은 상기 플랩이 하강 회전 이동할 때 상기 제1 플랩 스토퍼와 작용하여, 상기 플랩의 하강 이동을 멈추게 하고, 상기 제2 규제면은 상기 플랩이 상승 회전 이동할 때 상기 제2 플랩 스토퍼와 작용하여, 상기 플랩의 상승 회전 이동을 멈추게 한다.
본 발명에 따르면, 밸브의 정확한 각도를 기구적으로 구현할 수 있는 스토퍼 구조에 의해 신뢰성 있게 그리고 효율적으로 흡기 기능을 수행할 수 있는 흡기매니폴드가 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 측면도로서 제1 스토퍼 구조에 의한 레버 암의 회전 범위를 함께 나타낸 도면이고,
도 4는 도 2의 A-A 단면도로서, 도 3에 도시한 레버 암의 회전 범위에 대응하는 밸브 플랩의 회전 범위를 함께 나타낸 도면이고,
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 도면이다.
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 측면도로서 제1 스토퍼 구조에 의한 레버 암의 회전 범위를 함께 나타낸 도면이고, 도 4는 도 2의 A-A 단면도로서, 도 3에 도시한 레버 암의 회전 범위에 대응하는 밸브 플랩의 회전 범위를 함께 나타낸 도면이고, 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 도면이다.
도 1 내지 도 6에 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 클로즈시킬 수 있도록 마련된다. 이를 위해, 상기 흡기매니폴드의 밸브장치(200)는 러너 포트(120)들에 설치되어 엔진의 속도 및 부하 조건에 따라 개폐 작동되는 플랩 밸브, 즉, 텀블 조절 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.
도 1, 도 4, 도 5 및 도 6에 잘 도시된 바와 같이, 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 형성된 샤프트 구멍(101)에 삽입되어 상기 샤프트(211)와 연결된다.
한편, 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 구멍(101)의 외주측 일 지점에서 돌출 형성되며, 상기 제2 규제 리브(103)는 상기 샤프트 구멍(101)의 중심으로부터 상기 제1 규제 리브(102)로부터 일 방향으로 회전된 외주측 타 지점에서 돌출 형성된다. 그리고, 상기 레버 암(220)을 샤프트 구멍(101)에 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
102: 제1 규제 리브 103: 제3 규제 리브
121: 제1 규제면 122: 제2 규제면
120: 러너 포트 210: 플랩 밸브
211: 샤프트 212: 플랩
213: 제1 플랩 스토퍼 214: 제2 플랩 스토퍼
220: 레버 암 222: 축부
223: 로드 연결부 224: 암 스토퍼
230: 액추에이터 로드 240: 액추에이터

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 나란한 복수개의 러너 포트를 한정하는 어댑터에 설치되는 흡기매니폴드의 밸브장치에 있어서,
    상기 러너 포트에 대응되게 나란하게 배열된 복수의 플랩 및 상기 복수의 플랩을 연결하는 샤프트를 포함하며, 회전에 의해 상기 러너 포트의 개방비율을 조절하는 플랩 밸브;
    몸체부의 중앙에 상기 샤프트와 연결되는 축부를 구비하고 상기 몸체부의 가장자리 일측에 로드 연결부를 구비한 레버 암; 및
    액추에이터에 의해 작동될 때 상기 로드 연결부를 밀거나 당겨 상기 레버 암을 회전시키는 액추에이터 로드를 포함하며,
    상기 레버 암은 상기 몸체부의 가장자리 타측에 암 스토퍼를 구비하고, 상기 플랩에는 제1 플랩 스토퍼와 제2 플랩 스토퍼가 형성되되,
    상기 암 스토퍼가 상기 어댑터에 형성된 제1 규제 리브와 작용할 때 상기 제1 플랩 스토퍼가 상기 러너 포트에 형성된 제1 규제면과 작용하여 상기 플랩 밸브가 상기 러너 포트의 내부유로를 모두 개방시키는 위치에서 스톱되고, 상기 암 스토퍼가 상기 어댑터에 형성된 제2 규제 리브와 작용할 때 상기 제2 플랩 스토퍼가 상기 러너 포트에 형성된 제2 규제면과 작용하여 상기 플랩 밸브가 상기 러너 포트의 내부유로가 일부 폐쇄되는 위치에서 스톱되며,
    상기 제1 규제 리브는 상기 어댑터의 측면에 형성된 샤프트 구멍의 외주측 일 지점에서 돌출 형성되고, 상기 제2 규제 리브는 상기 샤프트 구멍의 외주측 타 지점에서 돌출 형성되며, 상기 레버 암이 상기 샤프트 구멍에 끼워져 상기 샤프트와 조립한 상태에서 상기 암 스토퍼는 상기 제1 규제 리브와 상기 제2 규제 리브 사이에 위치되고,
    상기 플랩은 바닥면에 상기 제1 플랩 스토퍼가 바닥면에 형성되고 측면에 상기 제2 플랩 스토퍼가 형성되어 상기 러너 포트의 내측면에 묻히도록 장착되며, 상기 제1 규제면은 상기 플랩이 묻힌 부위의 바닥면에 형성되고 상기 제2 규제면은 상기 플랩이 묻힌 부위의 측벽 중 아래를 향하는 면에 형성되어, 상기 러너 포트의 내부유로가 모두 개방되록 상기 플랩이 하강 회전 이동될 때 상기 제1 플랩 스토퍼가 상기 제1 규제면에 안착되고, 상기 러너 포트의 내부유로가 사전에 설정된 범위 내에서 최대한 폐쇄되도록 상기 플랩이 상승 회전 이동될 때 상기 제2 플랩 스토퍼가 상기 제2 규제면에 안착되는 것을 특징으로 하는 흡기매니폴드의 밸브장치.
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