KR20130013999A

KR20130013999A - 머플러 외장형 가변 배기 밸브

Info

Publication number: KR20130013999A
Application number: KR1020110075979A
Authority: KR
Inventors: 문성제; 서경원; 김명혁
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2013-02-06

Abstract

머플러 외장형 가변 배기 밸브가 개시된다. 개시된 머플러 외장형 가변 배기 밸브는 배기 시스템의 배기 라인에 구성되는 것으로서, ⅰ)배기 라인에 설치되는 파이프부재와, ⅱ)파이프부재의 내부에서 관로 중심을 지나는 회전 중심축을 통해 회전 가능하게 설치되는 플랩부재와, ⅲ)회전 중심축을 기준으로 플랩부재의 일측에 연결되며, 파이프부재의 내벽면에 연결되는 제1 판스프링과, ⅳ)회전 중심축을 기준으로 플랩부재의 다른 일측에 연결되며, 파이프부재의 내벽면에 연결되는 제2 판스프링을 포함할 수 있다.

Description

머플러 외장형 가변 배기 밸브 {VARIABLE EXHAUST GAS VALVE OF MUFFLER EXTERNAL TYPE}

본 발명의 실시예는 차량용 배기 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배기 시스템의 배기 라인에 설치되는 머플러 외장형 가변 배기 밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 차량에는 엔진에서 발생하는 배기가스를 차량의 후방 측으로 유도하는 배기 시스템이 구비되어 있다.

상기 배기 시스템은 배기 소음을 감쇄시키며 배기 가스 중의 유해 물질을 정화시킬 수 있는 구성으로 이루어지는 바, 예를 들면 고속으로 배출되는 배기 가스의 소음을 저감하기 위한 센터 머플러 및 메인 머플러, 촉매 작용으로 배기 가스 중의 유해 물질을 제거하는 촉매 장치 등을 구비한다.

이와 같은 배기 시스템에는 엔진의 저속 영역에서 밸브의 닫힘으로 인해 부밍 노이즈를 저감시키고, 고속 영역에서 밸브의 열림으로 엔진의 출력을 향상시킬 수 있는 가변 배기 밸브를 채용하고 있다.

상기 가변 배기 밸브는 머플러의 내부에 구성되는 머플러 내장형 밸브와, 머플러 외측에서 배기 라인에 구성되는 머플러 외장형 밸브로 구분할 수 있다.

이 중에서, 종래 기술에 따른 머플러 외장형 가변 배기 밸브는 파이프의 내부에 회전 가능하게 설치되는 플랩과, 파이프의 외주면 측에서 플랩으로 탄성력을 발휘하는 탄성수단으로서의 코일 스프링을 기본적으로 구비하고 있다.

그런데, 종래 기술에 따른 머플러 외장형 가변 배기 밸브는 머플러 내장형 밸브와 같이 플랩으로 탄성력을 발휘하는 탄성수단으로서 파이프의 외주면 측에 장착되는 코일 스프링을 구비하므로, 전체 밸브의 구조가 복잡해질 수 있다.

또한, 종래 기술에 따른 머플러 외장형 가변 배기 밸브는 코일 스프링이 외부로 노출되게 구성됨에 따라, 밸브 작동 시의 이음이 발생하거나 외부 이물질의 끼임으로 인한 작동 불량 등을 야기시킬 수 있고, 외력에 의해 파손되거나 녹/부식이 발생되는 등 내구성이 취약할 뿐만 아니라, 겨울철 결빙으로 인한 작동 불량을 야기시킬 수도 있다.

본 발명의 실시예들은 파이프의 외주면 측에 설치되는 코일 스프링을 삭제하고, 플랩에 탄성력을 발휘하는 탄성수단을 파이프의 내부에 구성할 수 있도록 한 머플러 외장형 가변 배기 밸브를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예에 따른 머플러 외장형 가변 배기 밸브는, 배기 시스템의 배기 라인에 구성되는 것으로서, ⅰ)상기 배기 라인에 설치되는 파이프부재와, ⅱ)상기 파이프부재의 내부에서 관로 중심을 지나는 회전 중심축을 통해 회전 가능하게 설치되는 플랩부재와, ⅲ)상기 회전 중심축을 기준으로 상기 플랩부재의 일측에 연결되며, 상기 파이프부재의 내벽면에 연결되는 제1 판스프링과, ⅳ)상기 회전 중심축을 기준으로 상기 플랩부재의 다른 일측에 연결되며, 상기 파이프부재의 내벽면에 연결되는 제2 판스프링을 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 상기 머플러 외장형 가변 배기 밸브에 있어서, 상기 플랩부재는 상기 파이프부재의 내부에서 배기 가스의 스트림 방향을 따라 사선 방향으로 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 상기 머플러 외장형 가변 배기 밸브에 있어서, 상기 제1 판스프링은 상기 파이프부재를 통과하는 배기 가스의 스트림 방향으로 굴곡지며 상기 플랩부재의 일측에 연결되고, 상기 파이프부재의 내벽면에 연결될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 상기 머플러 외장형 가변 배기 밸브에 있어서, 상기 제2 판스프링은 상기 파이프부재를 통과하는 배기 가스의 스트림 방향의 반대 방향으로 굴곡지며 상기 플랩부재의 다른 일측에 연결되고, 상기 파이프부재의 내벽면에 연결될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 상기 머플러 외장형 가변 배기 밸브에 있어서, 상기 파이프부재에는 상기 플랩부재의 다른 일측과 걸림이 이루어지는 스토퍼가 돌출되게 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 상기 머플러 외장형 가변 배기 밸브에 있어서, 상기 스토퍼는 상기 파이프부재의 외측에서 내측으로 함몰되게 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 코일 스프링이 파이프의 외주면 측에 설치되는 종래 기술과 달리, 파이프부재의 내부에 설치되는 제1 및 제2 판스프링의 탄성력을 이용하여 플랩부재를 회전시킴으로써 파이프부재의 관로를 개폐할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 플랩부재로 탄성력을 발휘하는 제1 및 제2 판스프링을 파이프부재의 내부에 구성하므로, 외부로 노출되는 코일 스프링을 삭제함으로써 구조가 간단하고, 밸브 작동 시의 이음이 발생하거나 외부 이물질의 끼임으로 인한 작동 불량을 방지할 수 있으며, 외력에 의해 파손되고 녹이나 부식이 발생되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 겨울철 결빙으로 인한 작동 불량을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 제1 및 제2 판스프링을 통해 플랩부재의 힌지점을 옵셋시킴으로서 배기 가스의 배압에 의해 플랩부재에 작용하는 모멘트를 이용하여 밸브의 개폐량을 조절할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 제1 및 제2 판스프링을 파이프부재의 내부에 적용하고 배기 가스의 압력을 이용함으로서 밸브 개폐량을 능동적으로 제어할 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 머플러 외장형 가변 배기 밸브가 적용되는 배기 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 머플러 외장형 가변 배기 밸브를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 단면 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 머플러 외장형 가변 배기 밸브의 작동을 설명하기 위한 단면 구성도이다.

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 실시예에 따른 머플러 외장형 가변 배기 밸브가 적용되는 배기 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 머플러 외장형 가변 배기 밸브(100)는 차량의 엔진에서 배출되는 배기 가스의 소음을 저감하며, 배기 가스 중에 함유된 유해물질을 제거하는 차량의 배기 시스템(200)에 적용될 수 있다.

예를 들면, 상기 배기 시스템(200)은 촉매 작용으로 배기 가스 중의 유해 물질을 제거하는 촉매 컨버터(110)와, 배기 가스의 팽창, 간섭 공명, 습음의 원리로서 배기음을 저감하는 센터 머플러(130) 및 메인 머플러(150)와, 이들을 거친 배기 가스를 외부로 배출하는 테일 파이프(170)를 포함한다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 상기 머플러 외장형 가변 배기 밸브(100)는 메인 머플러(150)의 후단에서 테일 파이프(170)를 구성하는 배기 라인(190)에 구성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 상기 머플러 외장형 가변 배기 밸브(100)는 외부로 노출되는 코일 스프링을 삭제함으로써, 구조가 간단하고, 밸브 작동 시의 이음이 발생하거나 외부 이물질의 끼임으로 인한 작동 불량을 방지할 수 있고, 외력에 의해 파손되고 녹이나 부식이 발생되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 겨울철 결빙으로 인한 작동 불량을 방지할 수 있는 구조로 이루어진다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 머플러 외장형 가변 배기 밸브(100)는 구성이 단순하여 중량 및 원가 측면에서 유리하고, 배기 가스의 압력을 이용하여 밸브 개폐량을 능동적으로 제어할 수 있는 구조로 이루어진다.

이하, 상기에서와 같은 배기 시스템(200)에 채용될 수 있는 본 발명의 실시예에 따른 머플러 외장형 가변 배기 밸브(100)의 구성을 앞서 개시한 도면 및 하기의 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 머플러 외장형 가변 배기 밸브를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 단면 구성도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 상기 머플러 외장형 가변 배기 밸브(100)는 기본적으로, 파이프부재(10)와, 플랩부재(50)와, 제1 판스프링(70)과, 제2 판스프링(90)을 포함하여 구성되며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.

상기에서, 파이프부재(10)는 엔진에서 배출되는 배기 가스의 유동 경로를 형성하는 것으로, 메인 머플러(150: 도 1 참조)의 후단에서 테일 파이프(170: 도 1 참조)를 구성하는 배기 라인(190: 도 1 참조)에 설치되며, 양단이 개방된 원통형 파이프로 이루어진다.

본 실시예에서, 상기 플랩부재(50)는 파이프부재(10)의 관로를 개폐시키기 위한 것으로서, 파이프부재(10)의 내부에서 그 파이프부재(10)의 관로 단면 중심을 지나는 회전 중심축(20)을 통해 회전 가능하게 설치된다.

상기 플랩부재(50)는 파이프부재(10)의 관로를 가로막을 수 있는 플레이트 형태로 이루어지며, 회전 중심축(20)에 플레이트의 중앙 부분이 고정되게 설치된다.

여기서, 상기 회전 중심축(20)은 파이프부재(10)의 내부에서 관로의 단면 중심을 지나도록 배치되며, 양단부가 파이프부재(10)에 회전 가능하게 연결될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 제1 및 제2 판스프링(70, 90)은 플랩부재(50)에 탄성력을 발휘하며 그 탄성력에 의해 플랩부재(50)로 하여금 파이프부재(10)의 관로를 폐쇄할 수 있게 한다.

그리고, 상기 파이프부재(10)의 관로로 유입되는 배기 가스의 압력에 의해 플랩부재(50)가 제1 및 제2 판스프링(70, 90)의 탄성력을 극복하며 회전함으로써 파이프부재(10)의 관로를 개방하는 경우, 제1 및 제2 판스프링(70, 90)은 플랩부재(50)에 대하여 관로를 폐쇄하는 방향으로 탄성력을 발휘할 수 있다.

상기에서, 제1 판스프링(70)은 회전 중심축(20)을 기준으로 플랩부재(50)의 일측(도면을 기준으로 플랩부재의 상측)에 연결되며, 파이프부재(10)의 내벽면(도면을 기준으로 파이프부재에 상측 내주면)에 연결된다.

상기 제1 판스프링(70)은 소정 폭과 길이를 지닌 띠 형상의 판 스프링으로서, 파이프부재(10)를 통과하는 배기 가스의 스트림 방향으로 굴곡지며 일단부가 플랩부재(50)의 상측에 연결되고, 다른 일단부가 파이프부재(10)의 상측 내주면에 연결될 수 있다.

즉, 상기 제1 판스프링(70)은 파이프부재(10)를 통과하는 배기 가스의 스트림 방향으로 굴곡지게 배치됨에 따라 플랩부재(50)의 일측에 대하여 배기 가스의 스트림 방향으로 탄성력을 발휘한다.

그리고, 상기 제2 판스프링(90)은 회전 중심축(20)을 기준으로 플랩부재(50)의 다른 일측(도면을 기준으로 플랩부재의 하측)에 연결되며, 파이프부재(10)의 내벽면(도면을 기준으로 파이프부재에 하측 내주면)에 연결된다.

상기 제2 판스프링(90)은 소정 폭과 길이를 지닌 띠 형상의 판 스프링으로서, 파이프부재(10)를 통과하는 배기 가스의 스트림 방향의 반대 방향으로 굴곡지며 일단부가 플랩부재(50)의 하측에 연결되고, 다른 일단부가 파이프부재(10)의 하측 내주면에 연결될 수 있다.

즉, 상기 제2 판스프링(90)은 파이프부재(10)를 통과하는 배기 가스의 스트림 방향의 반대 방향으로 굴곡지게 배치됨에 따라 플랩부재(50)의 다른 일측에 대하여 배기 가스의 스트림 방향에 반대되는 방향으로 탄성력을 발휘한다.

이와 같이 상기 제1 및 제2 판스프링(70, 90)이 플랩부재(50)의 상하측에 연결되면서 파이프부재(10)의 내주면 상하측에 연결됨에 따라, 상기한 플랩부재(50)는 파이프부재(10)의 내부에서 배기 가스의 스트림 방향을 따라 사선 방향으로 배치될 수 있다.

한편, 상기 파이프부재(10)에는 플랩부재(50)의 다른 일측과 걸림이 이루어지는 스토퍼(30)가 돌출되게 형성되어 있다.

상기 스토퍼(30)는 제1 및 제2 판스프링(70, 90)의 탄성력이 작용하는 플랩부재(50)를 파이프부재(10)의 내부에서 정위치시키기 위한 것으로서, 파이프부재(10)의 외측에서 내측 방향으로 함몰되게 형성될 수 있다.

즉, 상기 스토퍼(30)는 파이프부재(10)의 내부를 기준으로 그 파이프부재(10)의 하측 내주면에 외측에서 내측으로 돌출되게 형성된다.

따라서, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 머플러 외장형 가변 배기 밸브(100)에 의하면, 우선 엔진의 아이들 영역이나 저속 영역에서는 배기 가스의 압력이 제1 및 제2 판스프링(70, 90)의 탄성력을 극복하지 못하기 때문에, 도 3에서와 같이 플랩부재(50)는 제1 및 제2 판스프링(70, 90)의 탄성력이 작용하면서 스토퍼(30)에 스토핑 된 상태로, 파이프부재(10)의 관로를 폐쇄하고 있다.

이에, 본 발명의 실시예에 의한 상기 가변 배기 밸브(100)는 엔진의 아이들 영역이나 저속 영역에서 배기 가스의 흐름을 막아 배압을 증가시킴으로써 소음을 저감시킬 수 있게 된다.

이와 같은 상태에서, 엔진의 중/고속 조건인 경우, 도 4에서와 같이 플랩부재(50)는 배기 가스의 압력에 의해 제1 및 제2 판스프링(70, 90)의 탄성력을 극복하며, 회전 중심축(20)을 힌지점으로 하여 배기 가스의 흐름 방향으로 회전하면서 파이프부재(10)의 관로를 개방한다.

따라서, 본 발명의 실시예에 의한 상기 가변 배기 밸브(100)는 엔진의 중/고속 영역에서 배기 가스의 흐름을 개방하면서 배기 가스의 배압과 소음을 저감시킴으로써 엔진의 출력을 향상시킬 수 있게 된다.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 머플러 외장형 가변 배기 밸브(100)는 코일 스프링이 파이프의 외주면 측에 설치되는 종래 기술과 달리, 파이프부재(10)의 내부에 설치되는 제1 및 제2 판스프링(70, 90)의 탄성력을 이용하여 플랩부재(50)를 회전시킴으로써 파이프부재(10)의 관로를 개폐할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 플랩부재(50)로 탄성력을 발휘하는 제1 및 제2 판스프링(70, 90)을 파이프부재(10)의 내부에 구성하므로, 외부로 노출되는 코일 스프링을 삭제함으로써 구조가 간단하고, 밸브 작동 시의 이음이 발생하거나 외부 이물질의 끼임으로 인한 작동 불량을 방지할 수 있으며, 외력에 의해 파손되고 녹이나 부식이 발생되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 겨울철 결빙으로 인한 작동 불량을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 제1 및 제2 판스프링(70, 90)을 통해 플랩부재(50)의 힌지점을 옵셋시킴으로서 배기 가스의 배압에 의해 플랩부재(50)에 작용하는 모멘트를 이용하여 밸브의 개폐량을 조절할 수 있다.

이로써, 본 발명의 실시예에서는 제1 및 제2 판스프링(70, 90)을 파이프부재(10)의 내부에 적용하고 배기 가스의 압력을 이용함으로서 밸브 개폐량을 능동적으로 제어할 수 있게 된다.

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.

10... 파이프부재 20... 회전 중심축
30... 스토퍼 50... 플랩부재
70... 제1 판스프링 90... 제2 판스프링

Claims

배기 시스템의 배기 라인에 구성되는 머플러 외장형 가변 배기 밸브로서,
상기 배기 라인에 설치되는 파이프부재;
상기 파이프부재의 내부에서 관로 중심을 지나는 회전 중심축을 통해 회전 가능하게 설치되는 플랩부재;
상기 회전 중심축을 기준으로 상기 플랩부재의 일측에 연결되며, 상기 파이프부재의 내벽면에 연결되는 제1 판스프링; 및
상기 회전 중심축을 기준으로 상기 플랩부재의 다른 일측에 연결되며, 상기 파이프부재의 내벽면에 연결되는 제2 판스프링
을 포함하는 것을 특징으로 하는 머플러 외장형 가변 배기 밸브.
제1 항에 있어서,
상기 플랩부재는,
상기 파이프부재의 내부에서 배기 가스의 스트림 방향을 따라 사선 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 머플러 외장형 가변 배기 밸브.
제2 항에 있어서,
상기 제1 판스프링은,
상기 파이프부재를 통과하는 배기 가스의 스트림 방향으로 굴곡지며 상기 플랩부재의 일측에 연결되고, 상기 파이프부재의 내벽면에 연결되는 것을 특징으로 하는 머플러 외장형 가변 배기 밸브.
제3 항에 있어서,
상기 제2 판스프링은,
상기 파이프부재를 통과하는 배기 가스의 스트림 방향의 반대 방향으로 굴곡지며 상기 플랩부재의 다른 일측에 연결되고, 상기 파이프부재의 내벽면에 연결되는 것을 특징으로 하는 머플러 외장형 가변 배기 밸브.
제1 항 내지 제4 항 중에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,
상기 파이프부재에는 상기 플랩부재의 다른 일측과 걸림이 이루어지는 스토퍼가 돌출되게 형성되는 것을 특징으로 하는 머플러 외장형 가변 배기 밸브.
제5 항에 있어서,
상기 스토퍼는 상기 파이프부재의 외측에서 내측으로 함몰되게 형성되는 것을 특징으로 하는 머플러 외장형 가변 배기 밸브.