KR20130033643A - 차량 소음기용 가변밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 배기가스가 통과하는 유로 파이프의 끝단 부분을 확관하고, 이와 같은 구조에서 배기가스의 압력에 의해 용이하게 개폐가 가능한 밸브를 갖는 차량 소음기용 가변밸브에 관한 것이다.
보다 더 구체적으로 본 발명에 의하면, 배기가스가 통과하는 유로 파이프의 끝단에 형성되며 배기가스의 압력에 의해 수평으로 이동하여 개폐되는 밸브, 상기 밸브의 수평이동을 안내하는 가이드 핀, 상기 가이드 핀을 둘러싸도록 형성되며, 상기 밸브 이동시 그 장력을 조절하는 스프링 및 상기 유로 파이프의 내면에 고정되고, 상기 가이드 핀 및 스프링과 결합되어 상기 밸브의 수평이동을 제한하는 브라켓을 포함하는 차량 소음기용 가변밸브를 제공한다.

Description

차량 소음기용 가변밸브{Variable Valve for Muffler of Vehicle}

본 발명은, 배기가스가 통과하는 소음기 내부 파이프의 끝단 부분을 확관하고, 이와 같은 구조에서 배기가스의 압력에 의해 용이하게 개폐되는 밸브를 갖는 차량의 소음 저감용 가변밸브에 관한 것이다.

통상 차량에 있어서는, 엔진의 아이들(Idle) 회전 750회전/분부터 2500~3000회전/분의 상용 사용영역에서는 소음이 없는 정숙함이 요구되고, 3000회전/분 이상의 고회전 영역에서는 고출력이 요구되는 것이 일반적이다.

이와 같은 소음의 상당부분은 엔진에서 배출되는 배기음에 기인하고, 이러한 배기음의 억제와 더불어 고출력을 발휘하기 위해 소음 장치의 다양한 연구가 진행되고 있는데, 이와 같은 요구를 충족시키기 위해서 소음기 내부에 배기 가스압력을 조절하는 가변 밸브를 장착하고 있다.

가변밸브가 장착된 소음 장치는 소음기 내부의 유로 파이프의 출구에 가변 밸브를 장착하여 조립한다. 여기서 가변 밸브는 엔진의 저속 회전영역에서는 배기 가스압이 약하므로 이보다 높은 탄성 스프링의 지지력에 의해 가변 밸브를 연통관 측으로 가압하여서 통로를 폐쇄하는 상태가 되므로 소음기 내부에서 배기가스는 배기저항이 높은 통로를 경유하여 배출 우로가 형성되여 배기소음이 정숙하게 된다. 엔진이 3000회전/분 이상의 고속회전 영역이 되면 배기 가스압력이 증가하여 강한 압력에 의해 상기 가변 밸브가 개방된다.

도 1은 종래기술에 따른 소음기 가변밸브의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 브라켓(14)은 유로 파이프에 용접되여 밸브(11)를 고정시키고 엔진이 고속으로 회전하면서 배기압이 증가되면 유로 파이프 끝에 설치된 밸브(11)가 가이드 핀(13)을 지지축으로 열리게 되며, 이 때 밸브의 장력 조정은 스프링(12)에 의해 조절되는 구조를 취하고 있다.

도 2a 내지 도 2b는 종래기술에 따른 가변밸브가 창작된 차량용 소음기의 일예시도이다.

도 2a에서 볼 수 있듯이 종래의 가변 밸브는 유로 파이프의 끝단에 장착되게 되는데, 도 2b에서 볼수 있듯이 엔진의 배기압이 일정 기준 이상 증가하게 되면, 밸브(10)가 가이드 핀(13)을 지지축으로 개방되게 되는 구조를 취하고 있다.

이와 같은 종래기술에 따른 가변밸브는, ① 가변밸브가 유로 파이프의 외부에 장착하는 형태를 갖고 있어, 레이아웃 구성에 불리하고, ② 제품에 적용되는 스프링의 장력 편차로 인해 균일한 성능을 얻기 어려웠으며, ③ 가변 밸브의 사이즈가 크게 형성될 수 밖에 없으므로 중량의 면에서 불리하고 제조단가가 비싼 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 유로 파이프의 내부장착형 가변 밸브 구조를 채용함으로써, 간편한 구조를 가지면서도 사이즈(size)가 축소되어 제조비용이 저렴한 차량용 소음기 가변밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 가변밸브가 회전운동하여 개폐되는 종래 방식과 달리, 가이드 핀을 따라 수평운동하여 개폐되는 방식을 채택함으로써 소음기의 장기간 사용시에도 내구성 및 안정성이 보장되는 차량용 소음기 가변밸브를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의하면, 배기가스가 유출되는 유로 파이프의 끝단에 형성되며 배기가스의 압력에 의해 수평으로 이동하여 개폐되는 밸브, 상기 밸브의 수평이동을 안내하는 가이드 핀, 상기 가이드 핀을 둘러싸도록 형성되며, 상기 밸브 이동시 그 장력을 조절하는 스프링 및 상기 유로 파이프의 내면에 고정되고, 상기 가이드 핀 및 스프링과 결합되어 상기 밸브의 수평이동을 제한하는 브라켓을 포함하는 차량 소음기용 가변밸브를 제공한다.

본 발명은 상기 가이드 핀의 끝단에 스토퍼(Stopper)를 형성하되, 상기 스토퍼(Stopper)와 밸브 사이에 형성되어 충격을 완화하는 와이어 메쉬(Wire Mesh)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 유로파이프는, 상기 브라켓이 고정되는 영역의 반경이 상기 밸브가 폐쇄될 때 위치하는 영역의 반경보다 더 큰 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 브라켓은, 유로 파이프 내면에 형성되는 노치에 의해 고정되는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 스프링은, 상기 브라켓 및 밸브와 각각 해밍(hemming) 방식에 의해 결합되는 것이 바람직하다.

본 발명의 차량용 소음기 가변 밸브에 의하면, 유로 파이프의 내부장착형 가변 밸브 구조를 채용함으로써, 간편한 구조를 가지면서도 사이즈(size)가 축소된 차량용 소음기 가변밸브를 제공할 수 있는 효과가 있다.

즉, 외부장착형 가변 밸브보다 그 반경이 훨씬 작은 가변 밸브 및 이에 매칭되는 가이드 핀, 브라켓, 스프링 및 와이어 메쉬로 가변 벨브 구조를 형성할 수 있으므로 제조 비용이 대폭 감소되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의해, 가변밸브가 회전운동하여 개폐되는 종래 방식과 달리, 가이드 핀을 따라 수평운동하여 개폐되는 방식을 채택함으로써 소음기의 장기간 사용시에도 가변 밸브의 안정성 및 내구성이 높아지는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 소음기 가변밸브의 사시도.
도 2a 내지 도 2b는 종래기술에 따른 가변밸브가 창작된 차량용 소음기의 일예시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 소음기 가변밸브의 단면도.
도 4a내지 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 소음기 가변밸브의 사시도.
도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 소음기 가변밸브의 개폐모습을 나타낸 일예시도.
도 6a 내지 도 6b는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 소음기 가변밸브 구성요소들의 결합모습을 나타낸 일예시도 및 부분 확대도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명은 종래의 외부장착형 가변밸브 구조의 문제점에 착안되어 고안되었다. 즉, 종래의 외부장착형 가변밸브는 유로 파이프의 끝단 반경보다 큰 반경을 갖는 가변밸브를 채용하여야 했으며, 가이드 핀을 회전축으로 힌지운동을 하여 개폐하는 구조를 갖고 있었던 바, 그 구조가 복잡할 뿐만 아니라 소모되는 재료의 양이 많아 제조비용이 고가인 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 종래의 외부장착형 가변밸브와 달리 유로 파이프의 내부에 장착되고, 브라켓에 의해 지지되어 수평이동으로 개폐되어 그 구성이 단순하면서도 제조비용이 저렴하고 내구성이 높은 가변밸브구조를 제공한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 소음기 가변밸브의 단면도이고, 도 4a내지 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 소음기 가변밸브의 사시도이다.

본 발명의 차량 소음기용 가변밸브는, 배기가스의 유로 파이프(18)의 끝단에 형성되며 유출되는 배기가스의 압력에 의해 수평으로 이동하여 개폐되는 밸브(11), 상기 밸브의 수평이동을 안내하는 가이드 핀(13), 상기 가이드 핀을 둘러싸도록 형성되며, 상기 밸브 이동시 그 장력을 조절하는 스프링(12) 및 상기 유로 파이프의 내면에 고정되고, 상기 가이드 핀 및 스프링과 결합되어 상기 밸브의 수평이동을 제한하는 브라켓(14)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 유로 파이프(18)는, 배기가스가 유출되는 끝단 영역에 있어서, 브라켓(14)이 고정되는 영역의 반경이 상기 밸브(11)가 폐쇄될 때 위치하는 영역의 반경보다 크도록 형성할 수 있다.

이는 밸브(11)가 배기가스의 압력에 의해 브라켓(14)쪽으로 수평 이동하면, 밸브(11)와 유로 파이프(18)가 형성하는 간극 사이로 배기가스가 용이하게 배출되도록 하기 위함이다. 즉, 상기 유로 파이프(18)는 기존의 방식과 달리 그 끝단이 확관되는 구조를 취하고 있다고 할 수 있다.

이와 같이 본 발명에서는 확관된 유로 파이프(18) 구조를 취하고 있으므로, 브라켓(14) 자체의 반경이 밸브(11)의 반경보다 크게 형성된다고 할 수 있다.

상기 밸브(11)는 개폐가 용이하도록 확관되지 않은 유로 파이프 영역에 정확하게 매칭되도록 그 반경을 설계하는 것이 바람직하며, 다만, 밸브(11)와 유로 파이프(18) 사이에 소정의 간극(19)을 두어 밸브(11)가 폐쇄된 경우에도 소량의 배기가스가 통과할 수 있도록 형성하는 것이 바람직할 것이다.

상기 간극(19)은 차종 및 엔진 성능에 따라 파이프 확관 깊이를 조정한 후 밸브(11)의 반경 등을 고려하여 결정할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명에서 상기 가이드 핀(13)은 회전축으로 작용하는 것이 아니라, 밸브(11)의 수평이동을 안내하는 역할을 수행한다. 즉, 가이드 핀(13)은 브라켓(14)과 고정적으로 결합하되, 밸브(11)를 관통하도록 결합하고 그 끝단에 스토퍼(stopper)(17)를 형성하여 밸브(11)의 수평이동거리를 제한할 수 있다.

이 때, 상기 가이드 핀(13)의 스토퍼(17)와 밸브(11) 사이에는 와이어 메쉬(Wire Mesh)(15)를 형성하여 밸브(11) 개폐시 충격을 완화하는 역할을 수행할 수 있을 것이다.

그리고, 상기 밸브(11)는 가이드 핀(13)을 둘러싸며 형성되는 스프링(12)에 의해 이동시 그 장력이 조절될 수 있다. 즉, 유출되는 배기가스의 압력이 높아지면 스프링(12)의 탄성력에 의해 밸브(11)가 자연스럽게 수평 이동되어 개방될 수 있으며, 이에 반해 유출되는 배기가스의 압력이 낮아지면 스프링(12)의 복원력에 의해 밸브(11)가 수평 이동되어 폐쇄되게 된다.

상기 브라켓(14)은 유로 파이프(18)의 최끝단의 내면에 고정되고, 상기 가이드 핀(13) 및 스프링(12)과 결합되어 상기 밸브(11)의 수평이동을 제한하는 역할을 수행한다. 즉, 브라켓(14)과 스토퍼(17)에 의해 밸브(11)의 이동거리는 배기가스의 유출에 알맞도록 조절할 수 있다.

상기 브라켓(14)은 밸브(11)의 개폐기능을 원활하게 하기 위하여, 유로 파이프(18)의 내면에 형성되는 노치(19')에 의해 유로 파이프(18) 바깥쪽으로 밀려나지 않도록 고정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 브라켓(14)은 배기가스의 원활한 유출을 위해 유로 파이프(18)를 폐쇄하는 구조를 취할 수는 없으며, 도 4a 내지 도 4b에서 볼 수 있듯이 십자형 등의 형상으로 채택될 수 있을 것이다.

또한, 상기 스프링(12)의 안정적인 탄성력 및 복원력을 담보하기 위하여, 스프링(12)은 브라켓(14) 및 밸브(11)와 각각 해밍(hemming) 방식에 의해 결합될 수 있다.

이와 같이 밸브(11), 가이드 핀(13), 스프링(12), 브라켓(14) 및 와이어 메쉬(15)를 확관된 유로 파이프(18)의 내부에 장착하게 되면, 배기가스의 압력에 의해 용이하게 개폐되며, 종래방식에 비해 간편한 구조를 취하면서도 내구성이 좋은 가변밸브 구조를 생성할 수 있게 된다.

도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 소음기 가변밸브의 개폐모습을 나타낸 일예시도이다.

도 5a에서 볼 수 있듯이, 배기가스의 압력이 하강하면 밸브(11)는 유로 파이프(18)의 확관되지 않은 영역으로 수평이동하여 그 입구를 폐쇄하게 되는데, 본 발명에서는 밸브(11)와 유로 파이프(18) 사이에 간극을 두어 완전 폐쇄되는 것을 방지하고 있다.

또한 도 5b에서 볼 수 있듯이, 배기가스의 압력이 상승하면 밸브(11)는 유로 파이프(18)의 확관된 영역으로 수평이동하여 그 입구를 개방하게 되는데, 이 때에도 브라켓(14), 스토퍼(17) 및 스프링(12)에 의해 완전 개방되는 것을 방지하고 있다.

이처럼 본 발명에서는 가변밸브가 완전 폐쇄되거나 완전 개방되는 것을 방지하여 고속에서 기류음 증대, 저속 토크 저하, 고속에서 배기가스 압력감소에 의한 출력 저하를 방지하고 있다.

도 6a 내지 도 6b는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 소음기 가변밸브 구성요소들의 결합모습을 나타낸 일예시도 및 부분 확대도이다.

본 발명에서는 힌지운동을 하는 가변밸브 구조를 채택하지 않고, 제조비용 절감과 간편한 구성을 위해 수평운동을 하는 가변밸브 구조를 채택한 바, 밸브의 개폐 용이성, 내구성 및 안정성을 담보하기 위해서는 각 구성요소들의 결합이 공고해야 한다.

밸브와 유로 파이프의 결합영역(31)을 살펴보면, 전술한 바와 같이 밸브(11)와 유로 파이프(18) 사이에 소정의 간극(19)을 두어 가변밸브에 의해 유로 파이프(18)가 완전 폐쇄되거나 완전 개방되는 것을 방지하여 차량의 출력저하 또는 소음증대를 방지한다.

또한, 브라켓과 유로 파이프의 결합영역(32)을 살펴보면, 상기 브라켓(14)은 밸브(11)의 완전 개방을 방지하는 역할을 수행하고 있는 바, 유로 파이프(18)의 외부 쪽으로 밀려나지 않고 고정되어야 한다. 즉, 브라켓(14)은 확관된 유로 파이프(18)의 반경에 꽉 끼워지도록 설계하되, 유로 파이프(18)의 최끝단에 노치(19')를 형성하여 유로 파이프(18)의 외부쪽으로 이동되지 않도록 고정된다.

스프링과 브라켓의 결합영역(33)을 살펴보면, 스프링(12)이 안정적으로 결합할 수 있도록 브라켓(14)이 해밍 구조(16)를 갖도록 성형하여 스프링(12)을 고정할 수 있을 것이다.

밸브, 와이어 메쉬 및 가이드 핀의 결합영역(34)을 살펴보면, 가이드 핀(12)의 끝단인 스토퍼(17)와 밸브(11) 사이에 와이어 메쉬(15)를 형성하여 밸브(11)의 수평이동에 따른 충격을 완화하도록 하였다.

이와 같이 본 발명에서는 간편한 구조의 채용으로 인한 제조비용 절감과 더불어, 브라켓(14)을 유로 파이프(18) 내측에 압입하여 고정후 빠짐 방지를 위해 유로 파이프(18)에 노치 (19')를 추가하였으며, 스프링(12)의 고정을 위해 브라켓(14) 및 밸브(11)를 성형하여 해밍 구조(16)를 형성한 후 스프링(12)과 결합토록 하여 가변 밸브의 내구성 및 안정성을 담보토록 하였다.

이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시 형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

10: 가변 밸브 11: 밸브
12: 스프링 13: 가이드 핀
14: 브라켓 15: 와이어 메쉬
16: 해밍 구조 17: 스토퍼
18: 유로 파이프 19: 밸브와 유로파이프간 간극
19'; 노치 20: 소음기
21: 배기가스의 이동경로 31: 밸브와 유로 파이프의 결합영역
32: 브라켓과 유로 파이프의 결합영역 33: 스프링과 브라켓의 결합영역
34: 밸브, 와이어 메쉬 및 가이드 핀의 결합영역

Claims (5)

1. 배기가스가 유출되는 유로 파이프의 끝단에 형성되며 배기가스의 압력에 의해 수평으로 이동하여 개폐되는 밸브;
   상기 밸브의 수평이동을 안내하는 가이드 핀;
   상기 가이드 핀을 둘러싸도록 형성되며, 상기 밸브 이동시 그 장력을 조절하는 스프링; 및
   상기 유로 파이프의 내면에 고정되고, 상기 가이드 핀 및 스프링과 결합되어 상기 밸브의 수평이동을 제한하는 브라켓;
   을 포함하는 차량 소음기용 가변밸브.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 가이드 핀의 끝단에 스토퍼(Stopper)를 형성하되, 상기 스토퍼(Stopper)와 밸브 사이에 형성되어 충격을 완화하는 와이어 메쉬(Wire Mesh)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 소음기용 가변밸브.
3. 제 1항에 있어서, 상기 유로파이프는,
   상기 브라켓이 고정되는 영역의 반경이 상기 밸브가 폐쇄될 때 위치하는 영역의 반경보다 더 큰 것을 특징으로 하는 차량 소음기용 가변밸브.
4. 제 1항에 있어서, 상기 브라켓은,
   유로 파이프 내면에 형성되는 노치에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 차량 소음기용 가변밸브.
5. 제 1항에 있어서, 상기 스프링은,
   상기 브라켓 및 밸브와 각각 해밍(hemming) 방식에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 차량 소음기용 가변밸브.

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