KR102433333B1 - 흡기 매니폴드용 밸브 어셈블리 - Google Patents

흡기 매니폴드용 밸브 어셈블리 Download PDF

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Abstract

흡기 매니폴드용 밸브어셈블리가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡기 매니폴드용 밸브어셈블리는 케이지에 간극 조절부가 이탈되지 않고 결합이 가능하여 안정적인 엔진 작동을 도모할 수 있다.

Description

흡기 매니폴드용 밸브 어셈블리{Valve assembly for intake manifold}
본 발명은 흡기매니폴드(Intake manifold)에 설치되어 흡기통로 안에서 공기 유량을 제어하기 위한 것으로서, 보다 상세하게는 흡기 매니폴드용 밸브 어셈블리에 관한 것이다.
최근의 글로벌 자동차시장은 친환경 기술, 승객의 안전과 편의, 통신 및 IT 기술을 중심으로 급속도로 발전하고 있는 가운데, 미래의 파워트레인(Power train)시스템적 측면으로는 내연기관(Internal combustion engine)의 친환경기술 적용과 전기차(EV)와 연료전지차량(FCEV)의 개발이 주요기술로 진행되고 있다.
그러나 미래의 전기에너지가 화석연료를 대체하기 위해서는 인프라 구축, 기술 및 경제적인 측면의 문제점들로 인해 일정기간 소요될 것으로 예상된다. 이에 따라, 앞으로도 지속적인 가솔린 및 디젤기관의 개발이 이루어질 것으로 여겨진다.
특히, 가솔린엔진 개발에 있어서는 가솔린 직접분사기관(Gasoline direct injection; GDI)시스템, 가변 흡기밸브 시스템, 연속가변 밸브리프트(Continuously variable valve lift; CVVL)시스템 등의 최신 기술을 접목하여 눈부시게 발전해 왔다.
또한, 엔진의 친환경 및 다운 사이징(Down sizing)이라는 세계적인 추세에 발맞춰 과급 시스템(Turbo charger system)을 이용하여 흡입 체적 용량을 최대화시켜 엔진 성능을 극대화한 터보엔진이 적용된 차량의 개발이 활발해지고 있다.
한편, 자동차 엔진이 원활하게 작동하기 위해서는 각 실린더 내로 혼합기를 흡입하는 흡기장치와 연소 후 가스를 배출하는 배기장치가 구비되어야 하는데, 상기한 흡기장치(흡기계통)로는 흡입공기 중의 먼지 등을 제거하는 공기청정기와 혼합기를 각 실린더에 분배하는 흡기매니폴드로 구성되어 있다.
그리고 흡입되는 공기의 유동경로는 공기청정기를 통과하여 스로틀바디(Throttle body)를 지나 흡기매니폴드를 통해 실린더 헤드로 들어와 연료와 혼합하여 폭발을 일으킨 후 배기매니폴드(Exhaust manifold)로 빠져나가는 흐름을 가진다.
상기 흡기매니폴드(Intake manifold)는 흡기, 연료, 블로바이가스와 배기재순환가스를 각 실린더(cylinder)에 균등하게 분배하며, 체적효율을 높이고 출력성능을 향상시키기 위하여 보다 많은 공기를 실린더내로 보내는 기능을 한다.
상기 흡기매니폴드에는 내부의 각 흡기통로 안에서 각각의 공기 유량을 제어하는 밸브 어셈블리가 장착된다.
상기 밸브 어셈블리는 각형 또는 원형의 샤프트(shaft)와, 상기 샤프트의 회전을 지지하는 지지대(hinge support)와, 상기 샤프트의 회전을 원활히 하도록 지지대에 더 구비되는 베어링(bearing)과, 각각의 흡기통로를 개폐하여 유량을 제어하는 플랩(flap)과, 상기 흡기통로가 밀폐되었을 때의 기밀유지를 위해 상기 플랩의 외곽에 덮어씌운 마감고무로 구성된다. 통상적으로 상기 샤프트는 스테인리스, 상기 지지대는 플라스틱, 상기 베어링과 플랩은 플라스틱 또는 스테인레스 재질이 사용된다.
그러나 종래 밸브 어셈블리의 구성품들은 각각 개별적으로 사출되어 조립되거나 흡기 매니 폴더에 적용됨으로써 샤프트의 공차와 케이지의 공차 간의 갭(Gap)으로 간섭이 발생하고, 간섭에 의한 마찰이 증대되어 마모가 발생되며, 헐거움에 의한 진동으로 소음이 발생될 뿐만 아니라 케이지와 샤프트의 갭 관리가 어려운 문제점이 있었다.
특히 상기 샤프트와 지지대 사이의 간극을 조절하기 위해 사용되는 간극 조절 핀은 분리형 타입으로 상기 지지대에 각각 결합되는데, 상기 간극 조절 핀이 지지대에서 분리될 경우 엔진으로 유입되어 상기 엔진에 손상을 가할 수 있는 문제점이 유발되었다.
또한, 제조공정이 복잡하여 제조성이 떨어지고, 플라스틱의 경우 사출성형의 특성상 수축에 의한 변형이 발생될 수 있으며, 정밀한 치수로 가공되기 어렵기 때문에 조립성이 떨어지는 문제점이 있었다.
또한, 부품 간의 유격 및 플라스틱의 사출성형에 의한 수축/변형으로 장시간 사용시에 각 부품 간의 마모가 발생되고, 이로 인하여 제품의 수명이 단축되며 아울러 제품의 성능이 떨어지게 되는 문제점이 유발되어 이에 대한 대책이 필요하게 되었다.
대한민국공개특허 제10-2015-0024666호
본 발명의 실시 예들은 케이지에서 간극 조절부의 이탈이 원천적으로 방지되어 엔진 손상을 방지할 수 있는 흡기 매니폴드용 밸브어셈블리을 제공하고자 한다.
본 실시 예에 의한 흡기 매니폴드용 밸브어셈블리는 흡기 매니폴드의 흡기통로를 가로질러 설치되는 샤프트(100); 상기 샤프트(100)의 외면에 사출 성형되어 상기 흡기매니폴드의 각 흡기통로에 대응되도록 상기 샤프트(100)의 축방향을 따라 일정간격으로 배치되어 상기 샤프트(100)의 회전에 의해 흡기통로를 개폐하는 플랩(200); 상기 샤프트(100)의 양단부에 사출 성형되어 상기 샤프트(100)와 직교되는 방향으로 슬롯(302)이 형성된 케이지(300); 상기 케이지(300)와 연결되어 상기 슬롯(302)을 향해 회전 가능하게 연결된 회전부(400); 및 상기 슬롯(302)과 결합 또는 결합 해제시에도 상기 회전부(400)와 일체 형성된 상태가 유지되어 상기 샤프트(100)와의 간극을 조절하기 위한 간극 조절부(310)를 포함한다.
상기 회전부(400)는 일단이 상기 케이지(300)에 연결되어 외측을 향해 소정의 길이로 연장된 연장부(410); 상기 연장부(410)의 단부에 일체 형성되고 상기 간극 조절부(310)가 지지되는 지지부(420)를 포함한다.
상기 연장부(410)는 탄성 복원력을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 간극 조절부(310)는 상기 슬롯(302)에 삽입되는 제1 간극 조절 부재(312)를 포함한다.
상기 간극 조절부(310)는 상기 제1 간극 조절 부재(312)의 반경 방향 외측에 구비된 제2 간극 조절 부재(314)를 더 포함하고, 상기 케이지(300)에는 상기 제2 간극 조절 부재(314)가 삽입되는 보조 홈부(304)가 형성된다.
상기 제2 간극 조절 부재(314)는 상기 제1 간극 조절 부재(312) 보다 상대적으로 작은 크기로 형성된다.
상기 제2 간극 조절 부재(314)는 다각 형태 또는 원형 형태 중에서 선택되는 어느 하나의 형태인 것을 특징으로 한다.
상기 제1 간극 조절 부재(312)는 상기 제2 간극 조절 부재(314) 보다 우선적으로 상기 슬롯(302)에 삽입된 후에 상기 제2 간극 조절 부재(314)가 상기 보조 홈부(304)에 나중에 삽입되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 간극 조절 부재(314)는 외측을 향해 서로 다른 길이로 연장된다.
상기 제2 간극 조절 부재(314)는 서로 다른 단면을 갖는 복수개로 이루어진다.
본 발명의 실시 예들은 케이지와 간극 조절부가 일체 사출 방식으로 제작되어 상기 케이지에서 간극 조절부가 이탈되는 현상이 방지되어 엔진의 오작동 및 고장 발생이 방지된다.
본 발명의 실시 예들은 제1 간극 조절 부재와 함께 제2 간극 조절 부재를 통해 슬롯에서 간극 조절부가 이탈되는 현상을 근본적으로 예방할 수 있어 엔진의 안정적인 작동을 도모할 수 있다.
도 1은 본 실시 예에 의한 흡기 매니폴드용 밸브어셈블리를 도시한 사시도.
도 2는 본 실시 예에 의한 간극 조절부가 슬롯에 결합 되기 이전 상태를 도시한 사시도.
도 3은 본 실시 예에 의한 간극 조절부가 슬롯에 결합된 상태를 도시한 사시도.
도 4는 도 3의 종 단면도.
도 5 내지 도 6은 본 실시 예에 의한 간극 조절부의 다양한 실시 예를 도시한 도면.
도 7은 본 실시 예에 의한 제2 간극 조절 부재의 다른 실시 예를 도시한 종 단면도.
본 실시 예에 따른 흡기 매니폴드용 밸브어셈블리에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 첨부된 도 1은 본 실시 예에 의한 흡기 매니폴드용 밸브어셈블리를 도시한 사시도 이고, 도 2는 본 실시 예에 의한 간극 조절부가 슬롯에 결합 되기 이전 상태를 도시한 사시도 이며, 도 3은 본 실시 예에 의한 간극 조절부가 슬롯에 결합된 상태를 도시한 사시도 이고, 도 4는 도 3의 종 단면도 이다.
첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시 예에 개시된 흡기 매니폴드용 밸브어셈블리(1)는 후술할 간극 조절부(310)가 케이지(300)에서 분리되어 엔진 내부로 유입되지 않도록 상기 케이지(300)와 일체 사출 방식으로 제작하여 안정적인 차량 주행을 도모 하고자 한다.
이를 위해 본 실시 예는 흡기 매니폴드의 흡기통로를 가로질러 설치되는 샤프트(100)와, 상기 샤프트(100)의 외면에 사출 성형되어 상기 흡기매니폴드의 각 흡기통로에 대응되도록 상기 샤프트(100)의 축방향을 따라 일정간격으로 배치되어 상기 샤프트(100)의 회전에 의해 흡기통로를 개폐하는 플랩(200)과, 상기 샤프트(100)의 양단부에 사출 성형되어 상기 샤프트(100)와 직교되는 방향으로 슬롯(302)이 형성된 케이지(300)와, 상기 케이지(300)와 연결되어 상기 슬롯(302)을 향해 회전 가능하게 연결된 회전부(400) 및 상기 슬롯(302)과 결합 또는 결합 해제시에도 상기 회전부(400)와 일체 형성된 상태가 유지되어 상기 샤프트(100)와의 간극을 조절하기 위한 간극 조절부(310)를 포함한다.
상기 밸브어셈블리(1)는 흡기매니폴더(미도시)의 흡기통로에 엔진의 성능향상과 배기가스 저감을 위해 공기유량(air discharge)을 제어하기 위해 장착된다.
상기 샤프트(100)에는 축 방향을 따라서 일정 간격으로 복수개의 플랩(200)이 배치되고, 상기 플랩(200) 사이에는 가격을 일정하게 유지시키고 상기 플랩(220)의 축 방향 이동을 방지하는 이동 방지구(10)가 구비된다.
상기 이동 방지구(10)는 상기 샤프트(100)와 함께 일체로 사출 성형되거나, 별도로 삽입되는 어느 하나의 방식으로 제작될 수 있다.
상기 샤프트(100)는 축 방향에서 상기 케이지(300)에 의해 회전 가능하게 지지되며 차량의 엔진 구동과 연동하여 플랩(200)의 회전 운동을 가능하게 한다.
본 실시 예에 의한 회전부(400)는 일단이 상기 케이지(300)에 연결되어 외측을 향해 소정의 길이로 연장된 연장부(410)와, 상기 연장부(410)의 단부에 일체 형성되고 상기 간극 조절부(310)가 지지되는 지지부(420)를 포함한다.
상기 회전부(400)는 지지부(420)와 함께 상기 케이지(300)와 일체로 사출 성형 되므로 상기 케이지(300)에서 분리되지 않고 도면에 도시된 바와 같이 일체로 결합된 상태가 유지된다.
이 경우 상기 간극 조절부(310)는 상기 회전부(400)에서 상기 슬롯(302)과 결합 또는 결합 해제되는 경우에도 후술할 제1 간극 조절 부재(312)가 지지부(420)에서 분리 되지 않고 일체로 유지된 상태가 안정적으로 지속될 수 있어 이탈 또는 분리로 인한 문제점이 발생되지 않는다.
상기 회전부(400)는 케이지(300)의 외측에 형성된 보강부(301)와 일체 사출 방식으로 제작되므로 회전에 따른 변형이 방지되고 이탈로 인한 문제점이 방지될 수 있다.
연장부(410)는 스트립 형태로 구성되나 다른 형태로 변경 가능하며 도면에 도시된 형태로 한정하지 않는다.
상기 연장부(410)는 탄성 복원력을 갖고 있어 상기 슬롯(302)을 향해 회전되는 경우에도 작업자가 손쉽게 간극 조절부(310)를 슬롯(302)의 내측으로 결합시키거나 결합 해제가 가능하여 안정적인 설치가 가능해 진다.
지지부(420)는 제1 간극 조절 부재(312)의 일면이 지지되기 위해 구비된 구성으로 도면에 도시된 형태 또는 다른 형태로 변경될 수 있다.
지지부(420)는 상면이 상기 케이지(300)의 상면과 밀착되기 위해 편평하게 연장되어 있어 상기 간극 조절부(310)가 슬롯(302)에 결합될 경우 면 접촉된 상태로 밀착되어 결합력이 유지된다.
상기 간극 조절부(310)는 상기 슬롯(302)에 삽입되는 제1 간극 조절 부재(312)를 포함하고, 상기 제1 간극 조절 부재(312)의 반경 방향 외측에 구비된 제2 간극 조절 부재(314)를 더 포함한다.
본 실시 예는 제1 간극 조절 부재(312)만 사용하지 않고 제2 간극 조절 부재(314)를 함께 사용하므로 상기 간극 조절부(310)의 결합 안정성이 향상되고, 상기 제1 간극 조절 부재(312)가 상기 슬롯(302)에서 이탈될 수 있는 가능성을 예방하여 보다 안정적인 사용이 가능해 진다.
상기 제1 간극 조절 부재(312)는 일 예로 원기둥 형태의 핀으로 도시하였으나 다른 형태(다각 형태, 타원 형태)로 변경 가능하며 도면에 도시된 형태로 한정하지 않는다.
상기 슬롯(302)은 제1 간극 조절 부재(312)가 내측으로 결합될 때 안정적인 삽입이 이루어지도록 원통 형태의 홈 또는 홀로 형성되며 다른 형태로 변형되는 것도 가능할 수 있다.
제2 간극 조절 부재(314)는 제1 간극 조절 부재(312)의 반경 방향 외측에 위치되어 있으며, 상기 제1 간극 조절 부재(312)는 상기 제2 간극 조절 부재(314) 보다 우선적으로 상기 슬롯(302)에 삽입된 후에 상기 제2 간극 조절 부재(314)가 상기 보조 홈부(304)에 나중에 삽입된다.
이 경우 상기 제1 간극 조절 부재(312)는 슬롯(302)에 안정적으로 결합된 상태로 상기 제2 간극 조절 부재(314)에 의해 추가적으로 고정된 상태가 유지되어 상기 슬롯(302)에서 제1 간극 조절 부재(312)의 이탈로 인한 문제점이 예방된다.
상기 제2 간극 조절 부재(314)는 제1 간극 조절 부재(312)가 슬롯(302)에 결합된 이후에 케이지(300)의 상면과 면접촉된 지지부(420)가 이격되지 않고 밀착된 상태를 유지시켜 상기 지지부(420)가 케이지(300)의 상면에서 이격 되지 않고 면대면으로 밀착된다.
특히 상기 지지부(420)는 제1 간극 조절 부재(312)가 슬롯(302)에 결합된 이후에는 케이지(300)에서 이격되기 쉬운 측면위치에서 제2 간극 조절 부재(314)에 의해 밀착됨으로써 결합 안정성이 더욱 향상된다.
상기 케이지(300)에는 상기 제2 간극 조절 부재(314)가 삽입되는 보조 홈부(304)가 형성되어 있으며, 상기 보조 홈부(304)는 제2 간극 조절 부재(314)와 대응되는 형태로 형성된다.
상기 제2 간극 조절 부재(314)는 다각 형태 또는 원형 형태 중에서 선택되는 어느 하나의 형태로 구성되며 특별히 특정 형태로 한정하지 않고 보조 홈부(304)와 결합력을 안정적으로 유지할 수 있는 다른 형태로 다양하게 변경될 수 있다.
일 예로 본 실시 예는 상기 제2 간극 조절 부재(314)를 T자 형태인 것으로 도시하였으나, 원형 또는 반원 또는 타원 형태로도 변경될 수 있으며, 보조 홈부(304) 또한 변경된 형태와 대응되게 구성된다.
상기 제2 간극 조절 부재(314)를 T자 형태로 구성되는 이유는 서로 다른 방향에서 보조 홈부(304)에 결합됨으로써 일 방향 형태로 결합되는 경우에 비해 결합력을 증가시키기 위해서이다.
상기 제2 간극 조절 부재(314)는 상기 제1 간극 조절 부재(312) 보다 상대적으로 작은 크기로 형성되므로 상기 제1 간극 조절 부재(312)가 슬롯(214)에 삽입되거나 분리될 때 결합을 방해하지 않고 안정적으로 결합 또는 분리될 수 있다.
첨부된 도 5를 참조하면, 본 실시 예에 의한 제2 간극 조절 부재(314)는 외측을 향해 서로 다른 길이로 연장될 수 있다. 이 경우 보조 홈부(304) 또한 서로 다른 깊이로 홈이 형성되어 있어 서로 간에 상이한 길이로 이루어진 제2 간극 조절 부재(314)의 안정적인 삽입을 유지시킨다.
상기 제2 간극 조절 부재(314)가 서로 다른 길이로 연장되는 이유는 보조 홈부(304)에 결합되는 깊이 차이를 통해 지지부(420)가 케이지(300)의 상면에서 이탈되는 현상을 방지하여 결합 안정성을 향상시키기 위해서이다.
첨부된 도 6을 참조하면, 본 실시 예에 의한 제2 간극 조절 부재(314)는 서로 다른 단면을 갖는 복수개로 이루어질 수 있다. 일 예로 제2 간극 조절 부재(314)는 복수개가 외측으로 돌출될 수 있으며 단면 형상은 각각 반원형 단면과 다각 단면을 갖도록 구성될 수 있다. 이 경우 보조 홈부(304)는 서로 다른 단면을 갖는 제2 간극 조절 부재(314)와 대응되는 형태로 형성되어 있어 안정적인 삽입을 가능하게 한다.
이와 같이 제2 간극 조절 부재(314)가 서로 다른 단면 형태로 구성될 경우 상이한 단면 형태로 인한 결합력이 향상되어 보조 홈부(304)에서 이탈되는 현상이 방지되고, 제1 간극 조절 부재(312)의 안정적인 결합 상태를 일정하게 유지시킬 수 있다.
첨부된 도 7을 참조하면, 본 실시 예에 의한 제2 간극 조절 부재(314)에는 길이 방향에서 외측으로 돌출된 돌기(314a)가 형성되고, 보조 홈부(304)에도 상기 돌기(314a)와 대응되는 형태로 돌기 홈부(304a)가 형성되어 있어 서로 간에 밀착된 상태로 결합된다.
상기 돌기(314a)는 제2 간극 조절 부재(314)에서 직교 방향으로 돌출되어 있어 상기 제2 간극 조절 부재(314)가 보조 홈부(304)에 삽입된 이후에 별도의 외력이 가해지지 않는 이상 이탈되지 않고 안정적으로 결합된 상태가 일정하게 유지된다.
특히 상기 돌기(314a)가 상기 돌기 홈부(304a)에 삽입될 경우 수직으로 직교되게 결합되므로 일정 외력 이상으로 상기 지지부(420)를 케이지(300)의 결합 반대방향으로 빼지 않는 이상 결합 상태가 안정적으로 유지될 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100 : 샤프트
200 : 플랩
300 : 케이지
302 : 슬롯
304 : 보조 홈부
310 : 간극 조절부
312, 314 : 제1,2 간극 조절 부재
320 : 회전부
322 : 연장부
324 : 지지부
400 : 회전부

Claims (8)

  1. 흡기 매니폴드의 흡기통로를 가로질러 설치되는 샤프트(100);
    상기 샤프트(100)의 외면에 사출 성형되어 상기 흡기매니폴드의 각 흡기통로에 대응되도록 상기 샤프트(100)의 축방향을 따라 일정간격으로 배치되어 상기 샤프트(100)의 회전에 의해 흡기통로를 개폐하는 플랩(200);
    상기 샤프트(100)의 양단부에 사출 성형되어 상기 샤프트(100)와 직교되는 방향으로 슬롯(302)이 형성된 케이지(300);
    상기 케이지(300)와 연결되어 상기 슬롯(302)을 향해 회전 가능하게 연결된 회전부(400); 및
    상기 슬롯(302)과 결합 또는 결합 해제시에도 상기 회전부(400)와 일체 형성된 상태가 유지되어 상기 샤프트(100)와의 간극을 조절하기 위한 간극 조절부(310)를 포함하되,
    상기 간극 조절부(310)는 상기 슬롯(302)에 삽입되는 제1 간극 조절 부재(312)와, 상기 제1 간극 조절 부재(312)의 반경 방향 외측에 구비된 제2 간극 조절 부재(314)를 포함하고,
    상기 케이지(300)에는 상기 제2 간극 조절 부재(314)가 삽입되는 보조 홈부(304)가 형성된 흡기 매니폴드용 밸브어셈블리.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 회전부(400)는 일단이 상기 케이지(300)에 연결되어 외측을 향해 소정의 길이로 연장된 연장부(410);
    상기 연장부(410)의 단부에 일체 형성되고 상기 간극 조절부(310)가 지지되는 지지부(420)를 포함하는 흡기 매니폴드용 밸브어셈블리.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 연장부(410)는 탄성 복원력을 갖는 것을 특징으로 하는 흡기 매니폴드용 밸브어셈블리.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 간극 조절 부재(314)는 상기 제1 간극 조절 부재(312) 보다 상대적으로 작은 크기로 형성된 흡기 매니폴드용 밸브어셈블리.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 간극 조절 부재(314)는 다각 형태 또는 원형 형태 중에서 선택되는 어느 하나의 형태인 것을 특징으로 하는 흡기 매니폴드용 밸브어셈블리.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 간극 조절 부재(312)는 상기 제2 간극 조절 부재(314) 보다 우선적으로 상기 슬롯(302)에 삽입된 후에 상기 제2 간극 조절 부재(314)가 상기 보조 홈부(304)에 나중에 삽입되는 것을 특징으로 하는 흡기 매니폴드용 밸브어셈블리.
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