KR101935523B1 - 머플러용 가변형 배기밸브장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 머플러용 가변형 배기밸브장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하우징 내부에 밸브수단이 내입된 구조로 구성하여 배기가스나 이물질의 접촉을 방지함에 따른 내구성을 향상시키고, 밸브수단의 개폐를 일정 각도 범위에서 이루지도록 구성하여 저압의 배기가스 환경에서 밀폐효과를 극대화됨에 따른 배기소음의 저감 효과가 탁월하며, 간소화된 구성으로 제조원가를 절감할 수 있는 머플러용 가변형 배기밸브장치에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명의 머플러용 가변형 배기밸브장치는 본 발명에서는 외주면 양측방으로 축공이 형성되고, 내부가 중공된 배기구를 갖는 하우징; 하우징 내부에 설치되어 배기구를 개폐하는 밸브수단; 밸브수단에 탄성력을 작용하여 개폐회전시키는 탄성부재;을 포함하며, 상기 밸브수단은 하우징 배기구의 상부에 설치되어 탄성부재의 상부지지로드가 고정지지되는 고정판이 형성되고, 고정판의 후단에 지지판이 수직방향으로 하향 절곡 형성된 고정부재와, 상기 고정부재의 하부에서 배기가스의 배기 압력에 따라 배기구를 개폐할 수 있도록 탄성부재의 하부지지로드가 지지되어 탄성력을 갖는 회동판이 구비되고, 상기 회동판의 상부 전단에 한쌍의 힌지구가 전방으로 돌출 형성된 게이트와, 상기 게이트 및 탄성부재를 체결하여 고정 지지하도록 하우징의 축공에 축설되는 회동축과, 회동축에서 게이트의 회전이 자유롭도록 힌지구에 내입되는 베어링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

머플러용 가변형 배기밸브장치 {Variable type exhaust valve device for muffler}

본 발명은 자동차의 머플러 내에 설치되어 자동차의 엔진의 출력에 따라 머플러 내부의 배기가스 유로의 개방정도를 가변적으로 조절하여 유동량을 제어하는 머플러용 가변형 배기밸브장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차용 배기 계통은 배기다기관, 삼원 촉매 변환 장치, 머플러 등으로 구성된다.

상기 머플러(muffler)는 고온고압의 연소 가스를 냉각시켜 외부로 배출시키며 배기가스의 유속을 낮추고 발생되는 소음을 줄이는 장치이며, 머플러(muffler) 내부에 여러 개의 작은 관, 관의 지지 및 격벽 역할을 하는 배플과 이의 외부를 둘러싼 외막으로 구성되어 있으며, 양 끝에 입구와 출구의 관이 연결된 형태이다. 머플러(muffler)는 소음을 줄이기 위해 배기가스의 배출 저항을 크게 하면 배기소음은 줄일 수 있으나 배기압력이 높아져 엔진의 출력이 저하되는 단점이 있고, 반대로 배출 저항을 작게 하면 배기 소음이 증대되는 문제점이 발생한다.

이러한 머플러(muffler)를 부착하여도 효과적으로 소음을 줄이지 못하여 머플러(muffler) 내부의 배기유로에는 배기가스의 배출량을 제어하는 밸브를 추가로 장착하여 소음저하효과를 더욱 향상시키는데 배기가스의 배출 압력에 따라 밸브의 개방 정도가 가변되는 방식의 가변형 배기밸브가 사용되고 있다.

대한민국특허청 등록특허공보 제10-1135075호‘가변제어밸브’에는 개구를 가진 브라켓, 회전축을 매개로 상기 브라켓의 개구를 개폐하도록 설치되는 밸브부재, 및 상기 밸브부재를 폐쇄방향으로 편향시키는 비틀림스프링을 포함하고, 상기 비틀림스프링은 제1및 제2 레그를 가지고, 상기 제1레그는 상기 브라켓 측에 지지되며, 상기 제2레그의 단부에는 회전체가 회전가능 하게 설치되며, 상기 밸브부재는 상기 브라켓의 개구를 개폐하는 개폐부를 가지고, 상기 개폐부에는 상기 제2레그의 회전체가 구름접촉하면서 안내되는 안내구조가 형성된 기술이 개시된바 있다.

대한민국특허청 등록특허공보 제10-1405644호‘게이트 형상을 최적화한 머플러용 배기 가변밸브 장치’에는 배기가스 방향전환 파이프의 하류측 단부에 구비되고, 그 일측에 제1 브라켓이 형성되는 하우징과, 상기 힌지축을 구성하는 샤프트와, 상기 게이트가 열리게 될 때, 탄성력을 축적하는 스프링을 구비하고, 상기 게이트는 그 일측에 형성된 제2 브라켓이 상기 샤프트에 의해 상기 하우징의 상기 제1 브라켓에 회동작동하도록 연결되고, 상기 게이트의, 상기 배기가스 방향전환 파이프와 마주하는 면의 적어도 일부가 곡면으로 형성되고, 상기 곡면이, 상기 게이트로부터 상기 배기가스 방향전환 파이프의 외부를 향해 함몰되는 형상을 가지고, 상기 게이트의 상기 곡면의 정점이, 측면에서 보았을 때, 상기 배기가스 방향전환 파이프의 중심축과 상기 힌지축 사이에 위치하는 기술이 개시된바 있다.

그러나 종래의 가변형 배기밸브는 원형으로 형성되는 게이트에 스프링이 작용하는 지지력의 비례로 개폐가 실시되는데 배기가스의 초기 배출시의 게이트의 열림과 최대 열림 사이의 효율이 좋지 않아 게이트의 떨림 현상이 발생되고, 스프링이 하우징 외부로 노출되도록 구조됨에 따라 게이트의 작동 시의 이음이 발생하거나 배기가스의 직접적인 접촉 및 외부 이물질의 끼임으로 인한 작동 불량 등을 야기시킬 수 있고, 외력에 의한 파손되거나 녹/부식이 발생되는 등 내구성이 저하되며, 머플러의 형상에 따라 설치가 까다로운 문제점이 있었다.

또한, 밸브가 열리고 닫히는 스톱퍼의 범위가 있으나 그 각도를 규정하는 스톱퍼가 없고 단지 리턴 스프링의 인장력에 의존하므로 밸브의 각도가 광범위하게 나타나는 문제점이 있다.

KR 10-1135075 B1 (2012. 04. 03) KR 10-1405644 B1 (2014. 06. 02)

이에 본 발명에서는 상기한 종래 기술의 제반 문제점들을 해결코자 새로운 기술을 창안한 것으로서, 하우징 내부에 밸브수단이 내장되도록 구성하여 머플러 내에 잔재하는 배기가스나 이물질의 접촉이 방지됨에 따른 내구성을 향상시키고, 밸브수단을 일정 각도 범위에서 개폐되도록 구성하여 저압의 배기가스 환경에서 밀폐효과를 극대화됨에 따른 배기소음의 저감 효과가 탁월하며, 간소화된 구성으로 제조원가를 절감할 수 있는 머플러용 가변형 배기밸브장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 발명의 과제를 해결하기 위한 구체적인 수단으로 본 발명에서는 외주면 양측방으로 축공이 형성되고, 내부가 중공된 배기구를 갖는 하우징; 하우징의 배기구를 개폐하도록 내부에 설치되는 밸브수단; 밸브수단이 탄성력에 의해 개폐회전하도록 설치되는 탄성부재;를 포함하며, 상기 밸브수단은 하우징의 배기구 상부에 고정 설치되는 고정판이 형성되고, 고정판의 후단에 탄성부재의 상부지지로드가 고정지지되는 지지판이 수직방향으로 하향 절곡 형성된 고정부재와, 상기 고정부재의 하부에서 배기가스의 배기 압력에 따라 배기구를 개폐하도록 탄성부재의 하부지지로드가 지지되어 탄성력을 갖는 회동판이 구비되고, 상기 회동판의 상부 전단에 한쌍의 힌지구가 전방으로 돌출 형성된 게이트와, 상기 게이트 및 탄성부재를 체결하여 고정 지지하도록 하우징의 축공에 축설되는 회동축과, 회동축에서 게이트의 회전이 자유롭도록 힌지구에 내입되는 베어링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 머플러용 가변형 배기밸브장치에 의하면, 하우징 내부에 밸브수단이 내입된 구조의 머플러용 가변형 배기밸브장치를 구성함으로써 배기가스나 외부 이물질의 접촉이 효과적으로 방지되어 내구성이 향상되고, 엔진 출력 상태에 따른 밸브수단의 원활한 개폐작동으로 소음저감 및 배기압의 감소 효과가 향상되어 엔진의 성능 향상에 크게 기여하게 된다.

또한, 구성의 간소화됨에 따른 콤팩트한 구조의 실현이 가능하고 그에 따른 제조원가를 절감하여 경제적인 비용으로 우수한 제품을 제공할 수 있다.

또한, 하우징내에 밸브수단과 탄성부재가 내입되는 구조에 따라 조립이 간단하고, 협소한 공간에도 제약없이 설치가 용이하다.

도 1은 본 발명의 분리사시도
도 2는 본 발명의 조립상태를 보인 사시도
도 3는 본 발명의 정면도
도 4는 본 발명의 작용상태를 보인 측단면도
도 5는 본 발명의 사용상태를 보인 사시도
도 6은 본 발명의 다른실시예를 보인 사시도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 이러한 도면은 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐,이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 또한 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 통상의 기술자에게는 당연할 것이다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어 및 단어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 발명의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서 후술하는 실시예에서 사용된 용어는, 본 명세서에 구체적으로 정의된 경우에는 그 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우는 통상의 기술자들이 일반적으로 인식하는 의미로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 분리사시도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 조립상태를 보인 사시도를 나타낸 것이며, 도 3는 본 발명의 정면도를 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 머플러용 가변형 배기밸브장치(1)는 내부가 중공된 원통의 하우징(2)과, 하우징(2) 내부에 설치되어 유로를 개폐하는 밸브수단(3)과, 밸브수단에 탄성력을 작용하여 개폐회전시키는 탄성부재(4)를 포함한다.

하우징(2)은 배기관(5)과 연통되어 배기가스가 배출되도록 내부에 배기구(11)가 중공된 관체(10)로 형성되며, 외주면 상단에 양측방으로 축공(12)이 수평관통되어 후술되는 회동축(40)이 축설된다.

밸브수단(3)은 하우징(2)의 배기구(11) 상부에 설치되어 탄성부재(4)의 일단을 고정지지하는 고정부재(20)와, 고정부재(20)의 하부에서 탄성부재(4)에 의해 배기구(11)를 탄력적으로 개폐하는 게이트(30)와, 게이트(30) 및 탄성부재(4)를 고정 지지하도록 하우징(10)의 축공(12)에 축설되는 회동축(40)과, 회동축(40)에서 게이트(30)의 회전이 자유롭도록 지지하는 베어링(50)을 포함한다.

상기 고정부재(20)는 하우징(2)의 내주면에 고정 설치되는 고정판(21)이 형성되고, 고정판(21)의 후단에 지지판(22)이 수직방향으로 하향 절곡 형성되며, 지지판(22)의 끝단부에 상부스토퍼(23)가 후방으로 하향 경사지게 형성되어 게이트(30)의 회동각도를 제한시키게 된다.

상기 고정부재(20)의 고정판(21) 및 상단면은 하우징(2)의 내주면에 부합되도록 만곡진 형상으로 이루어지며, 고정판(21)은 하우징(2)의 내주면에 용접으로 고정시키게 된다.

상기 게이트(30)는 고정부재(20)의 하부에서 배기가스의 배기 압력에 따라 배기구(11)를 개폐할 수 있도록 회동판(31)이 구비되고, 상기 회동판(31)의 상부 전단에 한쌍의 힌지구(32,32')가 전방으로 돌출 형성되고, 상기 한쌍의 힌지구(32,32') 사이 반대측에는 하부스토퍼(33)가 후방으로 절곡 형성된다.

이러한 게이트(30)는 하우징(2)의 축공(12)에 축설되는 회동축(40)이 힌지구(32,32')를 관통하도록 체결되되, 힌지구(32,32')의 내측에는 회동축(40)에서 게이트(30)의 회전이 자유롭도록 베어링(50)이 내입된다.

상기 회동축(40)은 하우징의 외주면에서 돌출됨이 방지되는 길이를 가지며 양단부는 용접으로 고정하여 회전이 방지되도록 설치함이 바람직하다.

또한 게이트(30)의 회동각도를 제한하는 상부스토퍼(23)와 하부스토퍼(33)의 접촉되는 어느 한측 접촉면에는 완충패드(60)가 구비되어 접촉과정에서 소음이나 진동의 발생을 미연에 방지하게 된다.

또한 상부스토퍼(23)가 후방으로 하향 경사지는 구조에 따라 게이트(30)가 배기구(11)를 차단시 도 4에 보인바와 같이 하부스토퍼(33)가 상부스토퍼(23)에 밀착되면서 배기가스의 배출방향이 되는 전방으로 하향 경사지는 구조로 배기구(11)를 차단시키는 구조가 되며, 그에 따른 배기가스의 배출 압력에 대한 개폐작동성이보다 향상되게 된다.

즉, 게이트(30)가 수직으로 배기구를 밀폐시 게이트(30)에 탄성부재(4)에 의해 형성되는 탄성력을 극복하기 위해서는 다소 강한 배출압력이 요구됨과 아울러 게이트(30)가 다 개방되지 않고 일부만 개방될 경우 배출이 원활하지 못하게 되는 문제점이 있다.

이를 개선하기 위해 게이트(30)를 배출방향으로 경사지는 구조로 형성함으로써 밀폐효과는 극대화하면서 배기가스의 배출압력에 의한 탄성력의 극복이 원활하여 떨림이 방지되는 등의 개폐 작동성이 향상되며, 회동판이 지지판에 비해 넓게 형성됨으로써 개방시 유로가 넓어져 충분한 유량확보가

한편, 게이트(30)의 차단구조는 경사지는 구조로만 한정할 수 없으며 상부스토퍼(23)의 절곡되는 각도에 따라 수직방향으로 차단되도록 구성될 수 있다.

또한, 배기구(11)를 개방시 보다 넓은 유로를 확보하도록 지지판에 비해 회동판이 넓게 구성된 밸브수단(3)은 지지판(22)과 회동판(31)의 그 구조가 절반으로 상호 비례하는 크기로 구성될 수 있다.

탄성부재(4)는 게이트(30)의 한쌍의 힌지구(32,32') 사이로 회동축(40)의 외주면에 고정 체결되는 스프링몸체(70)가 형성되고, 상기 스프링몸체(70)의 일단에 상부지지로드(71)가 상향 돌출되고, 타단에 하부지지로드(72)가 하향 돌출된다.

상기 상부지지로드(71)는 고정부재(20)의 지지판(22)을 지지하고, 하부지지로드(72)는 게이트(30)의 회동판(31)에 탄성력을 부여하도록 지지하게 된다.

이하, 본 발명의 머플러용 가변형 배기밸브장치(1)의 작용에 따르면,

도 5는 본 발명의 사용상태를 보인 사시도를 나타낸 것으로, 본 발명은 머플러의 배기관(5)으로 하우징(2)을 설치하게 된다.

배기가스가 배출되지 않을 시에는 탄성부재(4)의 하부지지로드(72)가 게이트(30)의 회동판(31)에 형성하는 탄성력에 의해 배기구(11)를 차단하여 패쇄 상태를 유지하게 된다.

고속운행에 따른 배기가스의 배출 압력이 고압일 경우, 배기가스의 배출되는 압력이 탄성부재(4)의 하부지지로드(72)의 게이트(30)에 작용하는 탄성력을 극복하게 되어 회동판(31)이 90도까지 개방되면서 배기가스가 원활히 배출됨에 따른 엔진의 출력을 높히게 되고,

반대로 저속운행이나 정지에 따른 배기가스의 배출 압력이 저압일 경우, 배기가스의 배출되는 압력이 탄성부재(4)의 하부지지로드(72)의 탄성력을 극복하지 못하여 회동판(31)이 배기구(11)를 차단함에 따라 소음을 줄이게 된다.

즉, 본 발명은 하우징(2) 내부에 밸브수단(3)이 내입된 구조로 밸브수단(3)이 외부에 노출시 이물질이나 배기가스의 직접적인 접촉에 따른 작동불량을 미연에 방지하며 배기가스의 배출을 안정적으로 제어하여 저속에서는 배기소음을 감소시키고 고속에서는 배압을 줄여 엔진의 출력을 더욱 높힐 수 있게 된다.

이때 하우징(2) 내측의 상부에 구성된 고정부재(20)의 하부에서 회동 개폐하는 게이트(30)가 상부스토퍼(23)에 의해 폐쇄방향으로의 회전각도가 제한되면서 배출방향으로 경사지는 구조로 이루어짐에 따라 배출 압력에 대한 개폐 작동이 용이하게 이루어짐으로써, 작동불량에 의한 게이트(30)와 하우징(2) 사이에 떨림 현상에 의한 소음이 방지되면서 원활한 배기가스의 배출에 의한 자동차의 출력을 향상시키게 된다.

도 6은 본 발명의 다른실시예를 보인 사시도를 보인 것으로,

본 발명의 구성중 게이트(30)에는 가변 개폐작용의 용이성을 위해 회동판(31)의 전면에 무게추(34)가 더 포함될 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 상세한 설명에는 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 기술범위에 벗어나지 않는 범위 내에서는 다양한 변형실시도 가능하다 할 것이며, 따라서 본 발명의 보호범위는 상기 실시 예에 한정하여 정해지는 것이 아니라, 후술하는 특허청구범위의 기술들과 이들 기술로부터 균등한 기술수단들에까지 보호범위가 인정되어야 할 것이다.

1:배기밸브장치
2:하우징
10:관체 11:배기구 12:축공
3:밸브수단
20:고정부재 21:고정판 22:지지판 23:상부스토퍼
30:게이트 31:회동판 32,32':힌지구 33:하부스토퍼
34:무게추
40:회동축 50:베어링 60:완충패드
4:탄성부재
70:스프링몸체 71:상부지지로드 72:하부지지로드
5:배기관

Claims (4)

1. 외주면 양측방으로 축공(12)이 형성되고, 내부가 중공된 배기구(11)를 갖는 하우징(2);
   하우징(2)의 배기구(11)를 개폐하도록 내부에 설치되는 밸브수단(3);
   밸브수단(3)이 탄성력에 의해 개폐회전하도록 설치되는 탄성부재(4);를 포함하며,
   상기 밸브수단(3)은 하우징(2)의 배기구(11) 상부에 고정 설치되는 고정판(21)이 형성되고, 고정판(21)의 후단에 탄성부재(4)의 상부지지로드(71)가 고정지지되는 지지판(22)이 수직방향으로 하향 절곡 형성된 고정부재(20)와,
   상기 고정부재(20)의 하부에서 배기가스의 배기 압력에 따라 배기구(11)를 개폐하도록 탄성부재(4)의 하부지지로드(72)가 지지되어 탄성력을 갖는 회동판(31)이 구비되고, 상기 회동판(31)의 상부 전단에 한쌍의 힌지구(32,32')가 전방으로 돌출 형성된 게이트(30)와,
   상기 게이트(30) 및 탄성부재(4)를 체결하여 고정 지지하도록 하우징(10)의 축공(12)에 축설되는 회동축(40)과,
   회동축(40)에서 게이트(30)의 회전이 자유롭도록 힌지구(32,32')에 내입되는 베어링(50)을 포함하는 것을 특징으로 하는 머플러용 가변형 배기밸브장치
   
2. 제 1항에 있어서,
   밸브수단(3)에는 게이트(30)의 폐쇄방향으로의 회동각도를 제한하도록
   고정부재(20)의 지지판(22) 끝단부에 상부스토퍼(23)가 돌출 형성되고,
   상기 회동판(31)의 상부 전단에 한쌍의 힌지구(32,32')의 사이 반대측에 하부스토퍼(33)가 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 머플러용 가변형 배기밸브장치
   
3. 제 2항에 있어서,
   상부스토퍼(23)는 저면에 하부스토퍼(33)가 밀착되면서 게이트(30)가 배기구를 차단시 배기가스의 배출 압력에 따른 게이트(30)의 작동이 용이하도록 배기가스의 배출방향이 되는 전방으로 하향 경사지는 구조를 형성하도록 지지판(22) 끝단부에서 후방으로 하향 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 머플러용 가변형 배기밸브장치
   
4. 제 1항에 있어서,
   게이트(30)에는 가변 개폐작용의 용이성을 위해 회동판(31)의 전면에 무게추(34)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 머플러용 가변형 배기밸브장치
   

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