KR20120107597A - 배기밸브 장치 - Google Patents

Abstract

배기밸브 장치는 배기압력이 작용하는 머플러의 내부에 구비된 격벽에 형성된 통공에 설치되는 배기밸브 장치이며, 배기가스가 통과하는 관통 구멍을 형성하는 케이스, 중심을 지나는 회전축에 의해 상기 케이스의 관통 구멍에 회동 가능하게 설치되는 밸브 플레이트, 그리고 한 단은 상기 케이스에 고정되고 다른 한 단은 상기 회전축에 고정되어 상기 밸브 플레이트의 회전에 따라 탄성 복원력을 제공하는 탄성 부재를 포함한다.

Description

배기밸브 장치{Exhaust valve apparatus}

본 발명은 차량의 머플러 내의 격벽에 장착되는 배기밸브 장치에 관한 것이다.

자동차 등의 내연기관에는 머플러가 구비되어 있고, 머플러에는 배기밸브 장치가 구비되어 있다.

일반적으로 저속 운전의 경우 차량 주행에 따른 윈드 노이즈(wind noise), 타이어소음, 엔진소음 등은 배기소음보다 작아, 전체 소음에 미치는 영향이 지배적인 배기소음을 저감시키는 것이 중요하다. 반면에 고속 운전의 경우 배기소음보다 윈드 노이즈, 타이어 소음, 엔진 소음이 더 크게 증가하게 되어 배기소음의 비중이 작아지게 된다.

한편 엔진의 성능 측면에서 보면, 저속 운전 시에는 배기압력이 크게 중요한 요소가 아닐 수 있지만, 고속 운전 시에는 배기압력을 저감시키는 것이 엔진의 성능에 있어 중요한 요소가 될 수 있다.

이에 따라 배기밸브 장치는 보통 저속 운전 시에는 배기 소음을 저감시키고, 고속 운전 시에는 배기압력을 저감시키도록 구성되어 있으며, 종래의 배기밸브 장치를 살펴보면, 머플러의 격벽에 형성되는 통공의 둘레를 따라 구비되는 베이스, 상기 베이스의 일측에 구비되는 축, 상기 축에 회동가능하게 둘레의 일측이 외팔보 식으로 연결되는 커버, 그리고 상기 축에 결합되어 상기 커버를 탄성적으로 지지하는 복원스프링을 포함하는 외팔보 타입이다.

다만, 종래의 배기밸브 장치는 커버가 닫힌 상태에서 일정한 배기압력을 받기 시작하면 고주파수의 진동을 함으로써 커버 베이스와 접촉 및 비접촉 상태를 반복적으로 발생하여 진동 및 접촉음이 발생하고, 열린 상태에서는 스프링의 가압점이 치우쳐 있는 상태에서 공진에 의한 커버의 변형으로 장기간 사용 시 베이스와 밀착성 저하로 저속에서의 소음감쇠력이 떨어지고, 진동하는 커버는 배기가스를 불균일하게 유동하게 하여 소음의 감쇠 장치가 또 다른 소음원이 되고 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명이 해결하려는 과제는 머플러의 배기밸브 장치에서 발생할 수 있는 접촉음을 방지하고 소음 특성을 최적화할 수 있는 배기밸브 장치를 제공하는 것이다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 배기밸브 장치는 배기압력이 작용하는 머플러의 내부에 구비된 격벽에 형성된 통공에 설치되는 배기밸브 장치이며, 배기가스가 통과하는 관통 구멍을 형성하는 케이스, 중심을 지나는 회전축에 의해 상기 케이스의 관통 구멍에 회동 가능하게 설치되는 밸브 플레이트, 그리고 한 단은 상기 케이스에 고정되고 다른 한 단은 상기 회전축에 고정되어 상기 밸브 플레이트의 회전에 따라 탄성 복원력을 제공하는 탄성 부재를 포함한다.

상기 회전축은 상기 케이스의 외부로 돌출되는 연결부를 포함할 수 있고, 상기 탄성 부재는 상기 케이스의 외부에 배치되어 상기 회전축의 연결부에 연결될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 배기밸브 장치는 상기 회전축과 상기 케이스가 접촉하는 부분에 배치되는 부시(bush)를 더 포함할 수 있다.

상기 부시는 금속 메쉬(mesh)로 형성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 밸브 플레이트의 회동에 의해 개방 및 폐쇄 동작이 반복적으로 진행되어도 밸브 플레이트가 다른 부재와 충돌되는 것이 원천적으로 방지되기 때문에 배기밸브 장치의 접촉 소음이 원천적으로 방지된다.

또한 탄성 부재의 탄성력과 밸브 플레이트의 직경의 변경이 용이하여 차량 배기 소음의 특성의 최적화가 매우 용이하다.

나아가 케이스의 관통 구멍에 밸브 플레이트가 삽입되어 설치되는 구조를 가지기 때문에 가스 토출 방향이 관통 구멍의 방향으로 따라 일정하게 유지됨으로써 소음 튜닝이 용이하다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 배기밸브 장치가 차량의 머플러의 격벽에 설치된 상태를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 배기밸브 장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 배기밸브 장치의 밸브 플레이트가 닫힌 상태를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 배기밸브 장치의 밸브 플레이트가 열린 상태를 보여주는 도면이다.

이하에서 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배기밸브 장치(100)는 배기압력이 작용하는 차량의 머플러(muffler)(200) 내부에 설치되는 격벽(210)에 설치될 수 있다. 격벽(210)은 머플러 내부의 공간을 구획하도록 머플러(200) 내에 설치되며, 격벽(210)에는 배기가스가 통과하는 배출구멍(220)이 형성될 수 있다. 배기밸브 장치(100)는 격벽(210)의 배출구멍(220)에 설치되어 배기가스의 압력에 따라 선택적으로 개폐되도록 구성된다. 배기압력이 커지면 배기밸브 장치(100)가 개방되어 배기가스가 격벽(210)을 통과하여 이동하게 되고, 배기압력이 감소하면 배기밸브 장치(100)가 점차로 폐쇄된다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배기밸브 장치(100)는 케이스(case)(110)를 포함한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 케이스(110)는 머플러(200) 내부의 격벽(210)에 설치된다. 케이스(110)는 배기가스가 통과하는 관통 구멍(111)을 형성한다. 예를 들어, 도면에 도시된 바와 같이, 관통 구멍(111)은 케이스(110)의 길이 방향으로 따라 관통되어 형성될 수 있으며 그 단면은 원형의 형태를 가질 수 있다.

밸브 플레이트(120)가 케이스(110)의 관통 구멍(111)에 회동 가능하게 설치된다. 이때, 밸브 플레이트(120)는 그 중심을 지나는 회전축(121)에 의해 케이스(110)의 회동 가능하게 설치될 수 있다. 예를 들어, 도면에 도시된 바와 같이, 밸브 플레이트(120)는 대략 원형 플레이트의 형상을 가질 수 있으며, 케이스(110)의 관통 구멍(111)의 단면과 동일한 형상으로 이루어질 수 있다. 밸브 플레이트(120)가 회전축(121)을 중심으로 회동함으로써 케이스(110)의 관통 구멍(111)이 개방되거나 폐쇄될 수 있다. 이때, 밸브 플레이트(120)의 크기를 케이스(110)의 관통 구멍(111)의 크기보다 약간 작게 함으로써 밸브 플레이트(120)의 회동 시 케이스(110)와의 충돌을 방지하여 소음을 원천적으로 차단할 수 있다.

밸브 플레이트(120)에 탄성 복원력을 제공하는 탄성 부재(130)가 구비된다. 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 탄성 부재(130)의 한 단은 케이스(110)에 고정되고 다른 한 단은 밸브 플레이트(120)의 회전축(121)에 고정된다. 탄성 부재(130)는 수축 또는 팽창된 상태에서 탄성 복원력을 가지는 임의의 탄성 부재일 수 있으며, 본 실시예에서는 탄성 부재(130)는 코일 스프링(coil spring)으로 구현되었다.

탄성 부재(130)는 밸브 플레이트(120)가 케이스(120)의 관통 구멍(121)을 최대한 폐쇄하는 상태에서 일정한 장력으로 인장된 상태를 갖도록 설치될 수 있다. 이에 따라 밸브 플레이트(120)는 배압이 미리 정해진 값에 도달할 때까지 닫힌 상태를 유지하고 배압이 미리 정해진 값을 초과하는 경우 개방될 수 있다.

그리고 밸브 플레이트(120)의 회전축(121)에 연결되는 탄성 부재(130)의 한 단은 회전축(121)의 중심에서 일정 거리만큼 이격된 지점(즉, 편심된 지점)에 연결됨으로써 배기가스의 압력이 작용하지 않거나 일정 크기 이하의 압력인 경우에 밸브 플레이트(120)가 케이스(120)의 관통 구멍(121)을 최대한 폐쇄하는 상태로 복원되도록 할 수 있다. 이때, 탄성 부재(130)의 변위가 최소가 되는 상태(즉, 도 3의 상태)에서 밸브 플레이트(120)가 관통 구멍(121)을 최대한 폐쇄하도록 밸브 플레이트(120)와 회전축(121)이 정렬될 수 있다.

회전축(121)은 케이스(110)의 외부로 돌출되는 연결부(123)를 포함할 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 연결부(123)는 회전축(121)의 끝단에 회전축(121)과 함께 회전하도록 결합된다. 연결부(123)에는 탄성 부재(130)가 연결되는 체결 구멍(125)이 형성될 수 있으며, 이 체결 구멍(125)은 회전축(121)의 중심에서 일정 거리만큼 이격된 지점에 형성된다.

그리고 탄성 부재(130)의 한 단은 케이스(110)의 외부에 배치되어 회전축(121)의 연결부(123)에 체결된다. 이때, 탄성 부재(130)의 다른 한 단은 케이스(110)의 외벽에 돌출되어 형성된 체결부(113)에 체결될 수 있다. 체결부(113)에는 체결 구멍(115)이 형성되고, 탄성 부재(130)의 끝단이 체결 구멍(115)에 삽입되어 체결될 수 있다.

한편, 회전축(121)과 케이스(110)가 접촉하는 부분에 부시(bush)(140)가 구비될 수 있다. 부시(140)는 회전축(121)의 양 단에 각각 배치되도록 한 쌍으로 구비될 수 있다. 부시(140)는 회전축(121)을 둘러싸도록 배치되며 회전축(121)이 보다 부드럽게 회동될 수 있게 하는 기능을 한다. 예를 들어, 부시(140)는 금속 메쉬(mesh)로 형성될 수 있으며, 더 구체적으로 스테인레스 금속 재질의 메쉬로 형성될 수 있다.

위에서 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 배기밸브 장치는 밸브 플레이트(120)에 작용하는 배기가스의 압력이 일정 압력 이하인 경우에는 도 3과 같이 케이스(110)의 관통 구멍(111)을 최대한 폐쇄하는 상태를 유지하며, 배기가스의 압력이 일정 압력을 넘어서게 되면 밸브 플레이트(120)에 작용하는 압력이 탄성 부재(130)의 탄성력을 극복하게 되어 밸브 플레이트(120)가 회동하게 되어 도 4와 같이 관통 구멍(111)이 개방되는 상태가 된다. 그리고 도 4와 같은 관통 구멍(111)이 개방된 상태에서 배기가스의 압력이 감소하는 경우 회전축(121)에 작용하는 탄성 부재(130)의 탄성 복원력에 의해 밸브 플레이트(120)가 반대 방향으로 회동하여 관통 구멍(111)의 개방 정도가 감소하거나 도 3과 같은 상태로 복귀하게 된다.

본 발명의 실시예에 의하면 밸브 플레이트(120)의 회동에 의해 개방 및 폐쇄 동작이 반복적으로 진행되어도 밸브 플레이트(120)와 다른 부재의 충돌이 원천적으로 방지되기 때문에 배기밸브 장치의 접촉 소음이 원천적으로 방지된다. 또한 탄성 부재(130)의 탄성력과 밸브 플레이트(120)의 직경의 변경이 용이하여 차량 배기 소음의 특성의 최적화가 매우 용이하다. 또한 케이스(110)의 관통 구멍(111)에 밸브 플레이트(120)가 삽입되어 설치되는 구조를 가지기 때문에 가스 토출 방향이 관통 구멍(111)의 방향으로 따라 일정하게 유지됨으로써 소음 튜닝이 용이하다.

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

100. 배기밸브 장치
110. 케이스
120. 밸브 플레이트
121. 회전축
130. 탄성 부재

Claims (4)

1. 배기압력이 작용하는 머플러의 내부에 구비된 격벽에 형성된 통공에 설치되는 배기밸브 장치로서,
   배기가스가 통과하는 관통 구멍을 형성하는 케이스,
   중심을 지나는 회전축에 의해 상기 케이스의 관통 구멍에 회동 가능하게 설치되는 밸브 플레이트, 그리고
   한 단은 상기 케이스에 고정되고 다른 한 단은 상기 회전축에 고정되어 상기 밸브 플레이트의 회전에 따라 탄성 복원력을 제공하는 탄성 부재를 포함하는 배기밸브 장치.
2. 제1항에서,
   상기 회전축은 상기 케이스의 외부로 돌출되는 연결부를 포함하고,
   상기 탄성 부재는 상기 케이스의 외부에 배치되어 상기 회전축의 연결부에 연결되는 배기밸브 장치.
3. 제1항에서,
   상기 회전축과 상기 케이스가 접촉하는 부분에 배치되는 부시(bush)를 더 포함하는 배기밸브 장치.
4. 제3항에서,
   상기 부시는 금속 메쉬(mesh)로 형성되는 배기밸브 장치.

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