KR101610080B1 - 차량의 머플러용 가변 밸브 장치 - Google Patents

Abstract

차량의 머플러용 가변 밸브 장치가 개시된다. 개시된 차량의 머플러용 가변 밸브 장치는, 머플러 케이스 내부의 파이프부재에 구성되며 배기 가스의 배압에 의해 파이프부재의 유로를 개폐하기 위한 것으로서, ⅰ)파이프부재의 끝단에 회전 가능하게 설치되며 파이프부재의 유로를 개폐하는 밸브 게이트와, 연결 로드를 통하여 밸브 게이트와 연결되며 밸브 게이트에 대하여 폐쇄 방향으로 자력을 발휘하는 마그네틱 엑츄에이터를 포함한다.

Description

차량의 머플러용 가변 밸브 장치 {VARIABLE FLOW PASSAGE VALVE FOR MUFFLER}

본 발명의 예시적인 실시예는 차량의 배기계용 머플러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 머플러 내부의 배기가스 유로를 가변시킬 수 있는 차량의 머플러용 가변 밸브 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 엔진에서 발생하는 배기가스를 배출하기 위한 배기 시스템에는 배기가스를 차량의 후방 측으로 유도하는 배기 라인 상에 배기 소음을 감쇄시킬 수 있는 머플러를 설치하고 있다.

이러한 머플러는 엔진에서 배출되는 배기가스의 온도와 압력을 낮추어 배기소음을 저하시키는 것으로서, 구조에 따라서 다양한 형식으로 구분된다.

일 예에 따른 종래 기술의 머플러는 소정 용적을 가진 밀폐된 머플러 하우징 내부에 하나 이상의 배플을 설치하여 다수의 챔버를 형성하고, 머플러 하우징의 내부로 배기가스를 유입시키는 배기 유입 파이프와, 머플러 하우징의 외부로 배기가스를 유출시키는 배기 유출 파이프 등을 설치하여 이루어진다.

즉, 상기 머플러는 배기 유입 파이프를 통해 머플러 하우징의 내부로 유입된 배기가스가 머플러 하우징의 내부에 설정된 배기 경로를 따라 유동하면서 그 압력과 소음이 저감된 상태로 배기 유출 파이프를 통해 외부로 유출될 수 있는 구조로 이루어진다.

이와 같은 머플러에는 엔진의 구동 속도에 따라 배기가스 유로를 개폐하는 가변 밸브가 설치되는데, 가변 밸브는 엔진의 아이들 영역이나 저속 영역에서 배기가스의 흐름을 막아 배압을 증가시킴으로써 소음을 저감시키고, 엔진의 중/고속 영역에서 배기가스의 흐름을 개방하면서 배기가스의 배압과 소음을 저감시킴으로써 엔진의 출력을 향상시키는 기능을 하게 된다.

종래 기술에 따른 상기 머플러용 가변 밸브는 기본적으로, 배기가스 통로를 개폐하는 밸브 바디와, 이 밸브 바디를 탄성적으로 지지하는 지지 스프링을 구비하여 이루어진다.

따라서, 상기 가변 밸브는 밸브 바디가 지지 스프링에 의해 지지됨에 따라 그 밸브 바디에 작용하는 배기 압력에 선형적으로 비례해서 배기가스 통로를 개방하게 된다.

그런데, 종래 기술에 따른 상기 가변 밸브는 밸브 바디를 지지 스프링으로 지지하는 구조로 이루어지기 때문에 구성 부품이 다소 복잡하고 중량이 증가하게 되며, 지지 스프링으로서 최고급 스테인레스 재질을 사용하기 때문에 제작 원가가 증가하게 된다는 문제점을 내포하고 있다.

본 발명의 예시적인 실시예들은 지지 스프링을 배제한 간단한 구조로서 배기가스의 통로를 개폐시킬 수 있도록 한 차량의 머플러용 가변 밸브 장치를 제공한다.

본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량의 머플러용 가변 밸브 장치는, 머플러 케이스 내부의 파이프부재에 구성되며 배기 가스의 배압에 의해 상기 파이프부재의 유로를 개폐하기 위한 것으로서, ⅰ)상기 파이프부재의 끝단에 회전 가능하게 설치되며 상기 파이프부재의 유로를 개폐하는 밸브 게이트와, 연결 로드를 통하여 상기 밸브 게이트와 연결되며 상기 밸브 게이트에 대하여 폐쇄 방향으로 자력을 발휘하는 마그네틱 엑츄에이터를 포함한다.

상기 차량의 머플러용 가변 밸브 장치에 있어서, 상기 마그네틱 엑츄에이터는 상기 머플러 케이스의 외측면에 설치될 수 있다.

상기 차량의 머플러용 가변 밸브 장치에 있어서, 상기 마그네틱 엑츄에이터는, 상기 머플러 케이스의 외측면에 고정되며 상기 연결 로드가 회전 가능하게 관통 설치되는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 설치되는 제1 고정 마그네틱과, 상기 제1 고정 마그네틱에 대응하여 상기 하우징의 내부에 설치되고 상기 제1 고정 마그네틱과 반대의 극성을 가지는 제2 고정 마그네틱과, 상기 연결 로드와 연결되게 설치되며 상기 제1 및 제2 고정 마그네틱 사이에 배치되고 상기 제1 및 제2 고정 마그네틱 중 어느 하나의 동일한 극성을 가지는 회전 마그네틱을 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 차량의 머플러용 가변 밸브 장치에 있어서, 상기 제1 고정 마그네틱은 상기 하우징의 단면 형상이 원형일 때, 반원 형태로 이루어질 수 있다.

상기 차량의 머플러용 가변 밸브 장치에 있어서, 상기 제2 고정 마그네틱은 쿼터 써클 형상으로 이루어지며, 상기 제1 고정 마그네틱 사이에 상기 회전 마그네틱의 회전 공간을 형성할 수 있다.

상기 차량의 머플러용 가변 밸브 장치에 있어서, 상기 회전 마그네틱은 상기 연결 로드와 연결되며 상기 회전 공간에 배치되고, 상기 제1 고정 마그네틱과 동일한 극성을 가지며, 상기 제2 고정 마그네틱과 서로 다른 극성을 가지는 플레이트 형상으로 이루어질 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량의 머플러용 가변 밸브 장치에 의하면, 마그네틱 엑츄에이터에 의한 자성으로서 밸브 게이트의 밸브 작동이 이루어지므로, 종래 기술에서와 같은 고가의 스프링을 배제할 수 있으며, 이로 인해 전체 장치의 제작 원가 및 중량을 절감할 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 가변 밸브 장치의 장착 구조를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량의 머플러용 가변 밸브 장치를 도시한 부분 절개 사시도이다.
도 3은 도 2의 정면 구성도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량의 머플러용 가변 밸브 장치의 작동 상태를 도시한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 가변 밸브 장치의 장착 구조를 도시한 사시도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 가변 밸브 장치(100)는 차량의 엔진에서 발생된 고온 고압의 배기 가스를 대기 중으로 방출하기 전에 배기가스의 온도 및 압력을 저하시켜 대기 중에서의 급격한 팽창에 따른 폭음을 억제하는 머플러에 적용될 수 있다.

여기서, 머플러는 머플러 케이스(11)의 내부에 배플을 통해 다수의 챔버를 형성하고, 이들 챔버를 연결하는 배기가스 유통로서의 파이프부재(21)를 포함하여 구성될 수 있다.

본 실시예에 의한 상기 머플러용 가변 밸브 장치(100)는 엔진의 아이들 영역이나 저속 영역에서 파이프부재(21)를 통한 배기가스의 흐름을 막아 배압을 증가시킴으로써 소음을 저감케 한다.

그리고, 상기 머플러용 가변 밸브 장치(100)는 엔진의 중/고속 영역에서 파이프부재(21)를 개방하면서 배기가스의 배압과 소음을 저감시킴으로써 엔진의 출력을 향상시킬 수 있게 한다.

상기한 머플러용 가변 밸브 장치(100)는 본 실시예에서 구성이 다소 복잡하고 고가의 스프링을 사용하는 종래 기술과 달리, 스프링을 배제한 간단한 구조로서 파이프부재(21)의 유로를 개폐시킬 수 있는 구성으로 이루어진다.

도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량의 머플러용 가변 밸브 장치를 도시한 부분 절개 사시도이고, 도 3은 도 2의 정면 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량의 머플러용 가변 밸브 장치(100)는 기본적으로, 밸브 게이트(30)와, 마그네틱 엑츄에이터(50)를 포함하여 구성되며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.

본 실시예에서, 상기 밸브 게이트(30)는 파이프부재(21)의 배기가스 배출단인 한 쪽 끝단에 회전 가능하게 설치되며, 그 파이프부재(21)의 유로를 선택적으로 개폐한다.

상기 밸브 게이트(30)는 파이프부재(21)의 배기가스 배출단에 형성된 힌지 결합부(25)에 힌지 결합되는 바, 뒤에서 더욱 설명될 연결 로드(41)를 통하여 힌지 결합부(25)에 회전 가능하게 지지된다.

본 실시예에서, 상기 마그네틱 엑츄에이터(50)는 마그네틱의 자성으로서 밸브 게이트(30)에 대하여 파이프부재(21)를 폐쇄하는 힘을 제공하기 위한 것이다.

즉, 상기 마그네틱 엑츄에이터(50)는 엔진의 아이들 영역이나 저속 영역에서 마그네틱의 자력을 밸브 게이트(30)에 제공하여 파이프부재(21)를 통한 배기가스의 흐름을 막을 수 있다.

또한, 상기 마그네틱 엑츄에이터(50)는 엔진의 중/고속 영역에서 마그네트의 자력이 배기가스의 압력을 이기지 못해 밸브 게이트(30)가 파이프부재(21)를 개방한 상태에서 배기가스의 압력이 감소하는 경우, 마그네틱의 자력으로서 밸브 게이트(30)를 원상 복귀시킬 수 있다.

이 경우, 상기 마그네틱 엑츄에이터(50)는 마그네틱의 자성이 고온의 배기가스 분위기에서 소멸하는 특성이 있기 때문에, 이를 방지하기 위해 머플러 케이스(11)의 외측면에 설치되는 것이 바람직하다.

이러한 마그네틱 엑츄에이터(50)는 연결 로드(41)를 통하여 밸브 게이트(30)와 연결되며 그 밸브 게이트(30)에 대하여 폐쇄 방향으로 자력을 발휘하는 기능을 하게 된다.

구체적으로, 상기 마그네틱 엑츄에이터(50)는 하우징(61)과, 제1 고정 마그네틱(71)과, 제2 고정 마그네틱(81)과, 회전 마그네틱(91)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기에서 하우징(61)은 원형의 단면 형상으로 이루어지며, 머플러 케이스(11)의 외측면에 고정되게 장착되며, 언급한 바 있는 연결 로드(41)가 회전 가능하게 관통 설치된다.

상기 제1 고정 마그네틱(71)은 하우징(61)의 내부에 고정되게 설치되는데, 하우징(61)의 원형 단면을 기준으로 반원 형태로서 구비된다. 이 때, 상기 제1 고정 마그네틱(71)은 하우징(61)의 내부에서 도면을 기준으로 상측에 배치된다.

상기 제2 고정 마그네틱(81)은 제1 고정 마그네틱(71)에 대응하여 하우징(61)의 내부에 고정되게 설치되고, 제1 고정 마그네틱(71)과 반대의 극성을 지닌다.

이 경우, 상기 제1 고정 마그네틱(71)은 (+) 극성을 지니며, 제2 고정 마그네틱(81)은 (-) 극성을 지닌다.

여기서, 상기 제2 고정 마그네틱(81)은 쿼터 써클(quarter circle) 형상으로 이루어지며, 제1 고정 마그네틱(71) 사이에 뒤에서 더욱 설명될 회전 마그네틱(91)의 회전 공간(85)을 형성한다. 이 때, 제2 고정 마그네틱(81)은 도면을 기준할 때 제1 고정 마그네틱(71)의 하측에서 한 쪽 편에 고정되게 설치될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 회전 마그네틱(91)은 제1 및 제2 고정 마그네틱(71, 81) 사이에서 연결 로드(41)에 고정되게 설치되며, 제1 및 제2 고정 마그네틱(71, 81) 중 어느 하나의 동일한 극성을 갖는다.

즉, 상기 회전 마그네틱(91)은 연결 로드(41)와 연결되며 위에서 언급한 바 있는 회전 공간(85)에 배치되는 플레이트 형상으로 이루어지며, 제1 고정 마그네틱(71)과 동일한 극성을 가지며, 상기 제2 고정 마그네틱(81)과 서로 다른 극성을 갖는다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량의 머플러용 가변 밸브 장치(100)의 작동을 하기의 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량의 머플러용 가변 밸브 장치의 작동 상태를 도시한 도면이다.

우선, 도 4a를 참조하면 엔진의 아이들 영역이나 저속 영역에서 밸브 게이트(30)는 마그네틱 엑츄에이터(50)의 자력에 의해 파이프부재(21)를 통한 배기가스의 흐름을 막아 배압을 증가시킴으로써 배기 소음을 저감시킬 수 있다.

여기서, 마그네틱 엑츄에이터(50)의 회전 마그네틱(91)은 제1 고정 마그네틱(71)과 동일한 극성을 가지며 제2 고정 마그네틱(81)과 서로 다른 극성을 가지므로, 제2 고정 마그네틱(81)과의 인력에 의해 그 제2 고정 마그네틱(81)에 부착된 상태에 있다.

한편, 엔진의 중/고속 영역에서는 도 4b에서와 같이 파이프부재(21)를 통과하는 배기가스의 압력에 의해 밸브 게이트(30)는 회전 마그네틱(91)에 작용하는 자력(인력)을 극복하면서 파이프부재(21)를 개방함으로서 배기가스의 배압과 소음을 저감시킬 수 있다.

즉, 상기 회전 마그네틱(91)은 연결 로드(41)를 통해 밸브 게이트(30)와 연결되어 있기 때문에, 밸브 게이트(30)에 작용하는 배기가스의 압력에 의해 제2 고정 마그네틱(81)으로부터 떨어지게 되며, 하우징(61) 내부의 회전 공간(85)에서 제1 고정 마그네틱(71) 쪽으로 회전하게 된다.

이에, 상기 회전 마그네틱(81)이 제2 고정 마그네틱(81)과의 인력을 극복하며 제1 고정 마그네틱(71) 쪽으로 회전함에 따라 밸브 게이트(30) 또한 일측 방향으로 회전하면서 파이프부재(21)의 유로를 개방하게 된다.

이 때, 상기 제1 고정 마그네틱(71)과 회전 마그네틱(91)은 동일한 극성을 가지므로 이들 사이에 척력이 작용하게 되고, 이 척력은 회전 마그네틱(91)을 원래의 위치로 회전시키려는 구동력으로서 작용하게 된다.

상기와 같은 상태에서 배기가스의 압력이 감소하는 경우, 회전 마그네틱(91)은 제1 고정 마그네틱(71)과의 척력에 의해 반대 방향으로 회전하며 원래의 위치대로 제2 고정 마그네틱(81)에 부착된다.

그러면, 상기 밸브 게이트(30)는 회전 마그네틱(91)에 의해 다른 일측 방향으로 회전하면서 파이프부재(21)의 유로를 다시 폐쇄하게 된다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량의 머플러용 가변 밸브 장치(100)에 의하면, 마그네틱 엑츄에이터(50)에 의한 자성으로서 밸브 게이트(30)의 밸브 작동이 이루어지므로, 종래 기술에서와 같은 고가의 스프링을 배제할 수 있으며, 이로 인해 전체 장치의 제작 원가 및 중량을 절감할 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

11... 머플러 케이스 21... 파이프부재
25... 힌지 결합부 30... 밸브 게이트
41... 연결 로드 50... 마그네틱 엑츄에이터
61... 하우징 71... 제1 고정 마그네틱
81... 제2 고정 마그네틱 85... 회전 공간
91... 회전 마그네틱

Claims (6)

1. 머플러 케이스 내부의 파이프부재에 구성되며 배기 가스의 배압에 의해 상기 파이프부재의 유로를 개폐하는 차량의 머플러용 가변 밸브 장치에 있어서,
   상기 파이프부재의 끝단에 회전 가능하게 설치되며 상기 파이프부재의 유로를 개폐하는 밸브 게이트; 및
   연결 로드를 통하여 상기 밸브 게이트와 연결되며 상기 밸브 게이트에 대하여 폐쇄 방향으로 자력을 발휘하는 마그네틱 엑츄에이터;
   를 포함하며,
   상기 마그네틱 엑츄에이터는, 상기 머플러 케이스의 외측면에 고정되며 상기 연결 로드가 회전 가능하게 관통 설치되는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 설치되는 제1 고정 마그네틱과, 상기 제1 고정 마그네틱에 대응하여 상기 하우징의 내부에 설치되고 상기 제1 고정 마그네틱과 반대의 극성을 가지는 제2 고정 마그네틱과, 상기 연결 로드와 연결되게 설치되며 상기 제1 및 제2 고정 마그네틱 사이에 배치되고 상기 제1 및 제2 고정 마그네틱 중 어느 하나의 동일한 극성을 가지는 회전 마그네틱을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 머플러용 가변 밸브 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 고정 마그네틱은 상기 하우징의 단면 형상이 원형일 때, 반원 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 머플러용 가변 밸브 장치.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 제2 고정 마그네틱은 쿼터 써클 형상으로 이루어지며, 상기 제1 고정 마그네틱 사이에 상기 회전 마그네틱의 회전 공간을 형성하는 차량의 머플러용 가변 밸브 장치.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 회전 마그네틱은,
   상기 연결 로드와 연결되며 상기 회전 공간에 배치되고, 상기 제1 고정 마그네틱과 동일한 극성을 가지며, 상기 제2 고정 마그네틱과 서로 다른 극성을 가지는 플레이트 형상으로 이루어지는 차량의 머플러용 가변 밸브 장치.

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