KR20110038974A - 자동차 머플러용 배기 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 머플러에 설치되어 배기 가스의 압력의 크기에 따라 자동적으로 개폐될 수 있는 자동차 머플러용 배기 밸브에 관한 것이다. 자동차 머플러용 배기 밸브는 자동차 머플러에 설치되는 길이 방향의 관통공을 형성하는 배기관에 설치되며, 상기 배기관에 설치되는 지지대, 상기 관통공을 선택적으로 개폐할 수 있도록 상기 지지대에 회동 가능하게 설치되는 한 쌍의 밸브 유닛, 그리고 상기 한 쌍의 밸브 유닛이 상기 관통공을 개방하도록 회동할 때 인장되도록 상기 한 쌍의 밸브 유닛에 각각 연결되는 인장 스프링을 포함한다. 한 쌍의 밸브 유닛이 구비되고 이 밸브 유닛이 인장 스프링에 의해 서로 연결되고 그 회동에 따라 배기관의 관통공을 개방함으로써 밸브 작동 시 소음 및 진동이 크게 개선될 수 있다.

머플러, 배기 밸브, 밸브 플레이트, 인장 스프링, 회동, 개방, 폐쇄

Description

자동차 머플러용 배기 밸브{Exhaust valve for muffler of vehicle}

본 발명은 자동차 머플러에 설치되어 배기 가스의 압력의 크기에 따라 자동적으로 개폐될 수 있는 자동차 머플러용 배기 밸브에 관한 것이다.

자동차의 머플러에 설치되어 저속 운전 시에는 배기 소음을 저감하고 고속 운전 시에는 배압을 저감시키도록 구성되는 배기 밸브가 사용되고 있다.

종래의 자동차 머플러용 배기 밸브는 배기관에 설치되는 밸브 플레이트 하우징에 원형 플레이트 형태를 가지는 밸브 플레이트를 회동 가능하게 설치하고 이 밸브 플레이트에 토션 스프링(torsion spring)을 설치하여 배기 가스의 압력에 의해 밸브 플레이트가 회동할 수 있도록 하는 것이 일반적이다.

그러나 이러한 종래의 자동차 머플러용 배기 밸브는 외팔보 타입의 밸브 플레이트가 배기관과 부딪히면서 소음 및 진동이 발생하는 문제가 있으며 또한 밸브 플레이트의 외측 단이 토션 스프링에 의해 지지됨으로써 밸브 플레이트에 편심 하중이 작용하여 하중의 정확한 규제와 틈새 유지가 어려운 문제가 있다.

또한 외팔보 형태의 밸브 플레이트와 밸브 플레이트 하우징 사이의 충돌에 따른 진동 및 소음을 감소시키기 위해 별도 재질의 충격 흡수 부재를 추가하기도 하나, 이러한 충격 흡수 부재의 추가에 의해 무게 및 크기가 증가하는 문제가 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 소음 및 진동이 적으며 밸브 플레이트에 작용하는 하중의 규제 및 틈새 조절이 용이한 자동차 머플러용 배기 밸브를 제공하는 것이다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 자동차 머플러용 배기 밸브는 자동차 머플러 내부에 설치되며 길이 방향의 관통공을 형성하는 배기관에 설치되며, 지지대, 한 쌍의 밸브 유닛, 그리고 인장 스프링을 포함한다. 지지대는 상기 배기관에 설치되고, 상기 한 쌍의 밸브 유닛은 상기 관통공을 선택적으로 개폐할 수 있도록 상기 지지대에 회동 가능하게 설치되며, 상기 한 쌍의 밸브 유닛이 상기 관통공을 개방하도록 회동할 때 인장되도록 상기 한 쌍의 밸브 유닛에 각각 연결된다.

상기 한 쌍의 밸브 유닛 각각은, 상기 지지대에 피봇 가능하게 연결되는 피봇 부재, 그리고 상기 피봇 부재에 고정되며 상기 관통공의 절반을 폐쇄할 수 있도록 형성되는 밸브 플레이트를 포함할 수 있다.

상기 한 쌍의 밸브 유닛의 밸브 플레이트는 상기 관통공의 중심부에서 외측으로 벌어지도록 설치될 수 있다.

상기 밸브 플레이트에는 상기 인장 스프링의 일부를 수용할 수 있도록 함몰 되어 형성되는 함몰부가 구비될 수 있다.

상기 인장 스프링은 상기 밸브 플레이트와 일정 거리 이격된 상태로 설치될 수 있다.

상기 지지대는 V자형 단면 형상을 가질 수 있고, 상기 지지대는 상기 V자형 단면 중 돌출되는 부분으로 배기 가스가 유입되도록 설치될 수 있다.

상기 인장 스프링은 상기 지지대의 V자형 단면 중 함몰된 부분 쪽에 배치될 수 있다.

상기 인장 스프링의 중심선과 상기 밸브 유닛의 회동 중심선이 동일 평면 상에 위치하도록 정렬될 수 있다.

상기 지지대에는 상기 배기관이 끼워지는 삽입홈이 형성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 한 쌍의 밸브 유닛이 구비되고 이 밸브 유닛이 인장 스프링에 의해 서로 연결되고 그 회동에 따라 배기관의 관통공을 개방함으로써 밸브 작동 시 소음 및 진동이 크게 개선될 수 있다.

또한 관통공을 개폐하는 밸브 플레이트가 관통공의 중심부에서 외측으로 벌어지도록 설치되어 밸브 플레이트가 열리거나 닫힐 때 밸브 플레이트와 배기관 충돌 및 밸브 플레이트 사이의 충돌이 발생하지 않아 소음 및 진동이 원천적으로 차단될 수 있다.

나아가 한 쌍의 밸브 플레이트가 인장 스프링에 의해 연결됨으로써 하중의 규제 및 틈새 조절이 용이하다.

이하에서 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 자동차 머플러용 배기 밸브는 자동차의 머플러의 배기 가스 이동 통로인 배기관에 설치되며 배기압이 증가하여 일정 압력 이상이 되면 자동적으로 개방되도록 작동한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자동차 머플러요 배기 밸브는 머플러(도시되지 않음) 내부에 배치되는 배기관(11)에 설치된다. 배기관(11)에는 길이 방향(도 2에서 상하 방향)으로 관통공(13)이 형성된다. 즉, 배기관(11)은 길이 방향으로 관통공(13)이 형성되어 있는 원통 형상을 가질 수 있다. 관통공(13)은 배기 가스가 지나는 통로로 작용하며, 도면에 구체적으로 도시되지 않았으나 배기관(11)은 머플러의 내부 구조에 따라 머플러 내부의 적당한 위치에 배치될 수 있다.

지지대(21)가 배기관(11)에 설치되며, 지지대(21)는 막대 형상으로 연장되어 형성되는 몸체부(23)와 이 몸체부(23)의 양측 단에서 수직 방향으로 연장되어 형성되는 한 쌍의 체결부(25, 26)를 포함한다.

각 체결부(25, 26)는 서로 마주하는 한 쌍의 플레이트의 형태로 구현될 수 있다.

그리고 지지대(21)의 몸체부(23)의 양 단 근처에 몸체부(23)와 체결부(25, 26)를 걸쳐 한 쌍의 삽입 홈(27, 28)이 형성된다.

배기관(11)이 지지대(21)의 삽입 홈(27, 28)에 끼워 진 상태로 지지대(21)가 배기관(11)에 체결된다. 그리고 지지대(21)와 배기관(11)이 접촉하는 부분을 용접하여 지지대(21)와 배기관(11)을 고정할 수 있다.

이때, 도면에 도시된 바와 같이, 지지대(21)는 몸체부(23)가 배기관(11)의 관통공(13)을 가로지르도록 설치되며 지지대(21)의 몸체부(23)는 배기관(11)의 관통공(13)의 일부를 막는 크기를 가진다. 따라서 지지대(21)가 배기관(11)에 설치된 상태에서, 배기 가스가 지지대(21)의 몸체부(23)의 주위를 지나면서 배기관(11)을 통과할 수 있다.

한편, 도면에 도시된 바와 같이, 지지대(21)가 V자형 단면 형상을 가지고 V자형의 돌출된 부분으로 배기 가스가 유입됨으로써 배기 가스의 원활한 흐름을 확보할 수 있다. 즉, 배기 가스가 도 2에서 아래에서 위 방향으로 지나게 되어 배기 가스가 지지대(21)의 V자형 단면의 돌출된 부분으로 유입됨으로써 배기 가스가 지지대(21)의 주위로 원활하게 흐를 수 있다.

그리고 도면을 참조하면 인장 스프링(51)이 지지대(21)의 뒷쪽(즉 도 2에서 윗쪽)에 배치된다. 즉, 인장 스프링(51)이 지지대(21)의 V자형 단면의 함몰된 부분 쪽에 배치됨으로써 배기 가스가 인장 스프링(51)에 직접 접촉되는 것을 방지할 수 있으며 이에 따라 인장 스프링(51)이 배기 가스의 열에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다.

한 쌍의 밸브 유닛(31, 41)이 지지대(21)에 회동 가능하게 설치된다. 이때, 한 쌍의 밸브 유닛(31, 41)은 배기관(11)의 관통공(13)을 그 회동에 따라 선택적으로 개폐할 수 있도록 형성된다. 즉, 한 쌍의 밸브 유닛(31, 41)은 도 2의 상태에 있는 경우 배기관(11)의 관통공(13)을 폐쇄하고 도 4의 상태로 회동하는 경우 배기관(11)의 관통공(13)을 개방한다. 여기서 관통공(13)이 개방된다고 함은 관통공(13)이 완전히 개방되는 것은 물론 부분적으로 개방되는 것을 포함한다.

그리고 인장 스프링(51)이 한 쌍의 밸브 유닛(31,41)에 각각 연결된다. 이때, 인장 스프링(51)은 밸브 유닛(31, 41)이 관통공(13)을 개방하도록 회동할 때 인장되도록 설치된다. 즉, 인장 스프링(51)은 밸브 유닛(31, 41)에 외력이 작용하지 않거나 저속 상태에서 배기 가스의 압력이 일정 압력 이하인 경우에 인장 스프링(51)의 복원력에 의해 밸브 유닛(31, 41)이 폐쇄 상태를 유지하여 관통공(13)을 폐쇄하는 상태(즉, 도 2의 상태)에 있도록 하고 외력(즉, 배기 가스에 의한 압력)이 밸브 유닛(31, 41)에 작용하는 경우 인장되도록 한 쌍의 밸브 유닛(31, 41)에 연결된다.

도면을 참조하여 밸브 유닛(31, 41)에 대해 보다 구체적으로 설명한다.

먼저, 한 쌍의 밸브 유닛(31, 41) 각각은 피봇 부재(33, 43), 그리고 밸브 플레이트(35, 45)를 각각 포함한다.

피봇 부재(33, 43)는 지지대(21)에 피봇(pivot) 가능하게 각각 연결되며, 밸브 플레이트(35, 45)는 피봇 부재(33, 43)에 각각 고정되며 관통공(13)의 절반을 폐쇄할 수 있도록 형성된다.

피봇 부재(33, 43)는 피봇 축(61, 71)에 의해 지지대(21)에 피봇 가능하게 연결된다.

구체적으로, 피봇 부재(33, 43)는 지지대(21)의 체결부(25, 26) 사이에 각각 배치되는 대략 ┏┓ 형상의 브라켓(34, 44)를 각각 포함한다. 이 브라켓(34, 44)과 지지대(21)의 체결부(25, 26)를 각각 관통하여 피봇 축(61, 71)이 삽입 체결됨으로써 피봇 부재(33, 43)가 지지대(21)에 피봇 가능하게 연결될 수 있다. 이때, 도면에 도시된 바와 같이 브라켓(34, 44)은 배기관(11)의 외측에 배치될 수 있다.

그리고 피봇 부재(33, 43)는 브라켓(34, 44)으로부터 내측으로 연장되어 형성되는 연결부(36, 46)를 포함할 수 있다. 연결부(36, 46)는 브라켓(34, 44)에서 아래 방향으로 연장된 후 다시 수평 방향으로 내측으로 연장되어 형성될 수 있다. 연결부(36, 46)의 내측 끝단은 일정 거리만큼 떨어진 상태로 서로 마주하게 배치될 수 있다.

체결 구멍(37, 47)이 피봇 부재(33, 43)의 연결부(36, 46)에 각각 형성된다. 그리고 도면에 도시된 바와 같이 인장 스프링(51)의 양단이 체결 구멍(37, 47)에 각각 끼워짐으로써 한 쌍의 피봇 부재(33, 43)가 인장 스프링(51)에 의해 연결될 수 있다. 이때, 인장 스프링(51)은 밸브 유닛(31, 41)이 배기관(11)의 관통공(13)을 폐쇄한 상태에서 약간 인장된 상태를 가지도록 설치될 수 있다. 이에 따라 밸브 유닛(31, 41)의 밸브 플레이트(35, 45)는 밸브 유닛(31, 41)에 배기 가스의 압력에 의해 일정한 크기의 외력이 작용할 때까지 인장 스프링(51)에 의해 도 2의 상태를 유지하며 이에 의해 배기관(11)의 관통공(13)이 밸브 플레이트(35, 45)에 의해 폐쇄된다.

이때 부싱(bushing)(81, 91)이 피봇 부재(33, 43)의 브라켓(34, 44)과 피봇 축(61, 71) 사이에 게재될 수 있다. 피봇 부재(33, 43)가 부싱(81, 91)에 의해 보 다 원활하게 회동할 수 있다.

밸브 플레이트(35, 45)는 밸브 유닛(31, 41)에 외력이 작용하지 않는 상태에서 배기관(11)의 관통공(13)을 폐쇄할 수 있는 형상을 가질 수 있다. 또한 밸브 플레이트(35, 45)는 배기관(11)의 관통공(13)의 중심부에서 외측으로 벌어지도록 설치될 수 있다. 예를 들어 도면에 도시된 바와 같이 반원 형태의 플레이트로 구현될 수 있다. 이때, 밸브 플레이트(35, 45)의 내측 단은 회동하고 원래 위치로 복귀하는 과정에서 서로 부딪히지 않도록 형성될 수 있다. 이에 따라 밸브 플레이트(35, 45)가 열리고 닫힐 때 서로 부딪혀서 발생할 수 있는 소음 및 진동을 원천적으로 차단할 수 있다. 또한 인장 스프링(51)에 의해 양쪽의 밸브 유닛(31, 41)이 상호 지지되고 밸브 플레이트(35, 45)가 도 4에 도시된 바와 같이 중심에서 대칭인 방향으로 개방되므로 종래의 외팔보 방식의 밸브 플레이트 타입에 비해 진동이 매우 작고 소음 조절이 용이하다.

그리고 밸브 플레이트(35, 45)에는 인장 스프링(51)의 일부를 수용할 수 있도록 위 방향으로 함몰되는 함몰부(35a, 45a)가 구비될 수 있다. 함몰부(35a, 45a)에 인장 스프링(51)의 일부가 수용됨으로써 밸브 유닛(31, 41)의 두께가 감소될 수 있으며 지지대(21)의 높이도 낮아질 수 있다.

이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 인장 스프링(51)은 밸브 플레이트(35, 45)로부터 약간 이격된 상태를 유지하도록 설치된다. 즉, 인장 스프링(51)과 밸브 플레이트(35, 45) 사이에 틈새가 존재하도록 구성된다. 이에 따라 밸브 플레이트(35, 45)가 닫힐 때 관성력에 의해 인장 스프링(51)과 충돌되는 것을 방지할 수 있다.

또한 양쪽의 밸브 플레이트(35, 45)가 열릴 때 인장 스프링(51)에 의한 힘의 균형에 의해 같은 각도를 유지할 수 있어 밸브 플레이트(35, 45)의 열리는 각도에 따라 통과하는 배기 가스의 양에는 차이가 있지만 배기 가스의 흐름의 방향은 일정하게 되어 배기 가스의 기류에 의한 소음이 균일하게 되어 소음 개선이 쉽다.

한편, 본 발명의 실시예에 따르면 인장 스프링(51)의 중심선과 밸브 유닛(31, 41)의 회동 중심선, 즉 피봇 축(61, 71)의 길이 방향 중심선이 동일 평면 상에 위치하도록 정렬될 수 있다. 즉, 도 2에서 인장 스프링(51)의 가로 방향 중심선과 피봇 축(61, 71)의 중심선이 하나의 공통된 평면 상에 위치하게 된다. 이에 따라 밸브 유닛(31, 41)은 배기 가스의 압력이 필요한 초기 압력에 도달할 때까지 폐쇄 상태를 유지할 수 있게 된다.

밸브 플레이트(35, 45)는 피봇 부재(33, 43)에 고정 결합될 수 있다. 예를 들어, 밸브 플레이트(35, 45)에 상하 방향의 용접 구멍(35b, 45b)이 형성되고 이 용접 구멍(35b, 45b)을 통해서 용접을 수행함으로써 밸브 플레이트(35, 45)와 피봇 부재(33, 43)가 결합될 수 있다.

밸브 플레이트(35, 45)가 피봇 부재(33, 43)에 고정 결합됨으로써 관통공(13)을 통과하는 배기 가스에 의해 밸브 플레이트(35, 45)에 압력이 가해지는 경우 밸브 플레이트(35, 45)가 피봇 축(61, 71)을 중심으로 피봇 운동을 함으로써 배기관(11)의 관통공(13)이 개방될 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한 정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동차 머플러용 배기 밸브의 사시도이다.

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절개한 단면도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동차 머플러용 배기 밸브의 분해 사시도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동차 머플러용 배기 밸브의 밸브 플레이트가 개방된 상태를 보여주는 단면도이다.

Claims (9)

1. 자동차의 머플러 내에 설치되는 길이 방향의 관통공을 형성하는 배기관에 설치되는 자동차 머플러용 배기 밸브로서,

   상기 배기관에 설치되는 지지대,

   상기 관통공을 선택적으로 개폐할 수 있도록 상기 지지대에 회동 가능하게 설치되는 한 쌍의 밸브 유닛, 그리고

   상기 한 쌍의 밸브 유닛이 상기 관통공을 개방하도록 회동할 때 인장되도록 상기 한 쌍의 밸브 유닛에 각각 연결되는 인장 스프링을 포함하는 자동차 머플러용 배기 밸브.
2. 제1항에서,

   상기 한 쌍의 밸브 유닛 각각은

   상기 지지대에 피봇 가능하게 연결되는 피봇 부재, 그리고

   상기 피봇 부재에 고정되며 상기 관통공의 절반을 폐쇄할 수 있도록 형성되는 밸브 플레이트를 포함하는 자동차 머플러용 배기 밸브.
3. 제2항에서,

   상기 한 쌍의 밸브 유닛의 밸브 플레이트는 상기 관통공의 중심부에서 외측으로 벌어지도록 설치되는 자동차 머플러용 배기 밸브.
4. 제2항에서,

   상기 밸브 플레이트에는 상기 인장 스프링의 일부를 수용할 수 있도록 함몰되어 형성되는 함몰부가 구비되는 자동차 머플러용 배기 밸브.
5. 제1항 또는 제4항에서,

   상기 인장 스프링은 상기 밸브 플레이트와 일정 거리 이격된 상태로 설치되는 자동차 머플러용 배기 밸브.
6. 제1항에서,

   상기 지지대는 V자형 단면 형상을 가지고, 상기 지지대는 상기 V자형 단면 중 돌출되는 부분으로 배기 가스가 유입되도록 설치되는 자동차 머플러용 배기 밸브.
7. 제6항에서,

   상기 인장 스프링은 상기 지지대의 V자형 단면 중 함몰된 부분 쪽에 배치되는 자동차 머플러용 배기 밸브.
8. 제1항에서,

   상기 인장 스프링의 중심선과 상기 밸브 유닛의 회동 중심선이 동일 평면 상 에 위치하도록 정렬되는 자동차 머플러용 배기 밸브.
9. 제1항에서,

   상기 지지대에는 상기 배기관이 끼워지는 삽입홈이 형성되는 자동차 머플러용 배기 밸브.

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