KR20140077039A - 가변 밸브 장치 및 이를 구비한 소음기 - Google Patents

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계재홍
윤종서
구자경
김휘년
김홍재
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Abstract

본 발명은 가변 밸브 장치에 관한 것으로, 샤프트 홀이 쌍으로 형성되고, 게이트 홀이 형성된 하우징; 상기 게이트 홀을 선택적으로 열도록 구비되는 게이트; 상기 샤프트 홀에 구비되며, 상기 게이트가 연결되는 샤프트; 및 상기 샤프트에 구비되어 상기 게이트를 탄성 지지하는 스프링;을 포함하되, 상기 게이트와 상기 하우징 사이에는 설정 크기의 갭이 형성될 수 있다.

Description

가변 밸브 장치 및 이를 구비한 소음기{VARIABLE VALVE APPRATUS AND MUFFLER PROVIDED WITH THE SAME}
본 발명은 가변 밸브 장치 및 이를 구비한 소음기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터칭 소음과 부밍 소음 발생을 줄일 수 있는 가변 밸브 장치 및 이를 구비한 소음기에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 등에 사용되는 엔진인 가솔린 엔진(이하, 엔진이라 함)에 있어서 예를 들면, 아이들 회전의 750RPM부터 2500~3000RPM의 상용 사용 영역에서는 소음이 없는 정숙함이 요구되고, 3000RPM 이상의 고회전 영역에서는 정숙함보다는 고출력이 요구된다.
이러한 엔진의 소음은 대부분 엔진으로부터 배출되는 배기음에 기인하고, 이러한 배기음을 억제할 뿐만 아니라 고출력을 발휘하기 위하여 소음 장치의 다양한 연구가 진행되고 있다.
이러한 요구를 만족하기 위하여 소음기 내부에 배기 가스 압력에 따라 개폐되는 가변 밸브가 소음기에 장착된다.
그런데, 일반적인 가변 밸브는 배기 가스 압력 변화로 인해 게이트와 하우징간 빈번한 접촉으로 인한 소음 발생이 문제되고 있다.
본 발명은, 터칭 소음과 부밍 소음 발생을 줄일 수 있는 가변 밸브 장치 및 이를 구비한 소음기를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 장치는 샤프트 홀이 쌍으로 형성되고, 게이트 홀이 형성된 하우징; 상기 게이트 홀을 선택적으로 열도록 구비되는 게이트; 상기 샤프트 홀에 구비되며, 상기 게이트가 연결되는 샤프트; 및 상기 샤프트에 구비되어 상기 게이트를 탄성 지지하는 스프링;을 포함하되, 상기 게이트와 상기 하우징 사이에는 설정 크기의 갭이 형성될 수 있다.
상기 샤프트와 인접한 위치의 상기 하우징에는 상기 게이트를 지지하는 금속 메쉬가 구비될 수 있다.
상기 하우징과 상기 게이트의 사이에는 배기 가스가 상기 갭으로 흐르는 것을 안내하는 안내 공간이 형성될 수 있다.
상기 하우징에는 그 외측으로 경사진 하우징 경사부가 형성되고, 상기 게이트에는 상기 하우징 내측으로 경사지게 돌출된 돌출부가 형성되며, 상기 안내 공간은 상기 경사부와 상기 돌출부 사이 공간으로 할 수 있다.
상기 게이트는 상기 하우징 내부에 간섭 없이 완전히 삽입될 수 있다.
상기 갭을 형성하는 상기 게이트의 일단과 상기 하우징의 일단은 동일 평면상에 위치할 수 있다.
상기 샤프트 홀에는 부싱이 구비되어 상기 샤프트가 상기 부싱에 의해 지지될 수 있다.
상기 설정된 크기는 0.5mm 내지 2.0mm로 할 수 있다
본 발명의 실시예에 의한 가변 밸브 장치가 구비된 소음기는 하우징 내부가 격벽에 의해서 복수개로 구획되는 챔버; 상기 하우징 내부로 배기가스를 유입시키기 위한 인렛 파이프; 상기 챔버들로 유입된 배기가스를 외부로 배출하기 위한 배출 파이프; 상기 하우징의 내부에서 상기한 챔버들 사이를 직접 연통시키기 위한 이너 파이프; 및 상기 이너 파이프의 후류측에 형성되고, 배기가스 압력에 의해서 자동으로 개폐량이 조절되는 가변 밸브 장치;를 포함하고, 상기 가변 밸브 장치는 샤프트 홀이 쌍으로 형성되고, 게이트 홀이 형성된 하우징; 상기 게이트 홀을 선택적으로 열도록 구비되는 게이트; 상기 샤프트 홀에 구비되며, 상기 게이트가 연결되는 샤프트; 및 상기 샤프트에 구비되어 상기 게이트를 탄성 지지하는 스프링;을 포함하고, 상기 게이트와 상기 하우징 사이에는 설정 크기의 갭이 형성될 수 있다.
상기 샤프트와 인접한 위치의 상기 하우징에는 상기 게이트를 지지하는 금속 메쉬가 구비될 수 있다.
상기 하우징과 상기 게이트의 사이에는 배기 가스가 상기 갭으로 흐르는 것을 안내하는 안내 공간이 형성될 수 있다.
상기 하우징에는 그 외측으로 경사진 하우징 경사부가 형성되고, 상기 게이트에는 상기 하우징 내측으로 경사지게 돌출된 돌출부가 형성되며, 상기 안내 공간은 상기 경사부와 상기 돌출부 사이 공간일 수 있다.
상기 게이트는 상기 하우징 내부에 간섭 없이 완전히 삽입될 수 있다.
상기 갭을 형성하는 상기 게이트의 일단과 상기 하우징의 일단은 동일 평면상에 위치할 수 있다.
상기 샤프트 홀에는 부싱이 구비되어 상기 샤프트가 상기 부싱에 의해 지지될 수 있다.
상기 설정된 크기는 0.5mm 내지 2.0mm로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 장치 및 이를 구비한 소음기에 의하면 터칭 소음과 부밍 소음 발생을 줄일 수 있다.
도1은 본 발명의 실시예에 의한 가변 소음기를 나타낸 평면도이다.
도2는 본 발명의 실시예에 의한 가변 소음기를 나타낸 사시도이다.
도3은 본 발명의 실시예에 의한 가변 밸브의 단면도이다.
도4는 본 발명의 실시예에 의한 가변 밸브의 분해도이다.
아래에서는 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
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 바로 위에 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도1은 본 발명의 실시예에 의한 가변 소음기를 나타낸 평면도이고, 도2는 본 발명의 실시예에 의한 가변 소음기를 나타낸 사시도이다.
도1 및 도2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 가변 소음기는 하우징(100), 인렛 파이프(110), 아웃렛 파이프(120), 상기 하우징(100) 내부에 구비되는 이너 파이프(130)를 포함한다.
상기 하우징(100)의 내부는 다공판으로 형성된 격벽(140)들에 의해서 복수개의 챔버(101,102,103)로 구획된다.
그리고, 상기 인렛 파이프(110)의 일단은 상기 하우징(100)의 외부로 노출되고, 그 타단은 배기가스가 상기 하우징(100) 내부로 유입되도록 형성된다.
또한, 상기 인렛 파이프(110)는 상기 하우징(100)으로 유입된 배기가스가 하우징(100)의 후측으로 배출되도록 일단이 각각 하우징(100)의 내부로 인입된 채로 배관된다.
상기 격벽(140)은 상기 하우징 내부에 구비되는 제1, 제2 격벽(141,142)을 포함하고, 상기 제1, 제2 격벽(141,142) 및 상기 하우징(100)은 제1, 제2, 제3 챔버(101,102,103)를 형성한다.
상기 인렛 파이프(110)는 상기 제1 챔버(101), 상기 제1 격벽(141) 및 상기 제2 격벽(142)을 관통하여 상기 제3 챔버(103)와 연통한다.
여기서, 상기 아웃렛 파이프(120)에는 상기 제2 챔버(102)와 연통하도록 관통홀(123)이 형성된다.
이러한 관통홀(123)은 상기 아웃렛 파이프(120)의 외주면을 복수개의 구멍으로 관통 형성함으로써 소음 감쇄효과를 얻을 수 있다.
상기 제2 챔버(102)에는 흡음제(300)가 충진될 수 있으며, 상기 흡음제(300)는 재질을 유리섬유(glass wool)로 형성함으로써 배기가스가 제2 챔버(102)를 통과하는 과정에서 발생하는 기류음을 감쇄시키는 기능을 할 수도 있다.
상기 이너 파이프(130)는 상기 제1 챔버(101)와 상기 제3 챔버(103)를 연통하도록 구비된다.
상기 제1 격벽(141)에는 상기 제1 챔버(101)와 상기 제2 챔버(102)를 연통하는 제1 격벽 관통홀(143)이 형성된다.
상기 아웃렛 파이프(120)는 "U"자 형으로 형성될 수 있다.
상기 아웃렛 파이프(120)는 상기 제1,2,3 챔버(101,102,103)를 적어도 1회 이상 관통하도록 구비될 수 있다.
상기 아웃렛 파이프(120)는 상기 제1 챔버(101), 상기 제2 챔버(102), 상기 제3 챔버(103), 상기 제2 챔버(102), 상기 제1 챔버(101), 상기 제2 챔버(102), 상기 제3 챔버(103)를 순차적으로 지나도록 구비될 수 있다.
상기 이너 파이프(130)의 하류측, 즉, 상기 이너 파이프 출구(132)에는 배기가스의 양을 조절하기 위한 가변 밸브(200)가 설치된다.
도3은 본 발명의 실시예에 의한 가변 밸브의 단면도이고, 도4는 본 발명의 실시예에 의한 가변 밸브의 분해도이다.
도3 및 도4를 참조하면, 상기 가변 밸브 장치(200)는 샤프트 홀(212)이 쌍으로 형성되고, 게이트 홀(214)이 형성된 하우징(210), 상기 게이트 홀(214)을 선택적으로 열도록 구비되는 게이트(220), 상기 샤프트 홀(212)에 구비되며, 상기 게이트(220)가 연결되는 샤프트(230) 및 상기 샤프트(230)에 구비되어 상기 게이트(220)를 탄성 지지하는 스프링(240)을 포함한다.
그리고, 상기 게이트(220)와 상기 하우징(210) 사이에는, 도3에 도시된 바와 같이, 설정 크기의 갭(G)이 형성되며, 상기 설정된 크기는 0.5mm 내지 2.0mm로 할 수 있다.
상기 게이트(220)에는 연결 홀(226)이 형성되고, 상기 샤프트(230)가 상기 연결 홀(226)에 삽입되어, 상기 게이트(220)와 상기 하우징(210)이 회전 가능하게 연결된다.
상기 샤프트(230)와 인접한 위치의 상기 하우징(210)에는 상기 게이트(220)를 지지하는 금속 메쉬(mesh; 250)가 구비될 수 있다. 상기 금속 메쉬(250)가 상기 하우징(210)과 상기 게이트(220) 사이에 구비되어 상기 하우징(210)과 상기 게이트(220)가 접촉하여 소음을 발생시키는 것을 완화시킬 수 있다.
상기 하우징(210)과 상기 게이트(220)의 사이에는 배기 가스가 상기 갭(G)으로 흐르는 것을 안내하는 안내 공간(260)이 형성될 수 있다.
상기 하우징(210)에는 그 외측으로 경사진 하우징 경사부(216)가 형성되고, 상기 게이트(220)에는 상기 하우징(210) 내측으로 경사지게 돌출된 돌출부(222)가 형성되며, 상기 안내 공간(260)은 상기 경사부(216)와 상기 돌출부(222) 사이 공간으로 할 수 있다.
엔진 RPM 이 증가하면, 상기 가변 밸브 장치(200)로 유입되는 배기가스의 압력이 상기 게이트(220)를 열게 된다. 저속 구간에서는 상기 게이트(220)가 서서히 열리게 되나, 중저속 구간에서 압력 변동이 과다할 경우, 상기 게이트(220)가 떨리면서, 상기 하우징(210)가 접촉할 가능성이 있다. 그러나, 상기 안내부(260)가 일종의 디퓨져 기능을 하게 되며, 상기 안내부(260)에서 압력은 부드럽게 약화되며 압력 변동을 완화하여 밸브의 떨림 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 게이트(220)와상기 하우징(210)의 접촉에 의한 소음 발생을 억제할 수 있다.
상기 게이트(220)는 상기 하우징(210) 내부에 간섭 없이 완전히 삽입될 수 있으며, 이러한 구성에 의해 상기 게이트(220)와상기 하우징(210)의 접촉에 의한 소음 발생을 억제할 수 있다.
또한, 상기 갭(G)을 형성하는 상기 게이트의 일단(221)과 상기 하우징의 일단(211)은 동일 평면상에 위치 할 수 있다.
상기 게이트(220)는 상기 하우징(210) 내측으로 돌출 형성된 돌출부(222)를 포함할 수 있으며, 상기 돌출부(222) 내측에는 상기 하우징(210) 외측으로 돌출된 오목부(224)가 형성될 수 있다.
상기 샤프트 홀(212)에는 부싱(270)이 구비되어 상기 샤프트(230)가 상기 부싱(270)에 의해 지지될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 상기 가변 밸브 장치(200)의 상기 오목부(224)는 상기 가변 밸브 장치(200)로 전달되는 배기 가스의 압력을 받아 상기 게이트(220)가 상기 샤프트(230)를 중심으로 회전 이동할 수 있도록 한다. 여기서 의 상기 오목부(224)의 형상에 의하여 저속의 배기가스가 상기 게이트(220)로 전달 되더라도, 상기 게이트(220)가 열릴 수 있도록 한다.
상기 게이트(220)와 상기 하우징(210) 사이의 상기 갭(G)은 상기 게이트(220)와 상기 하우징(210)의 접촉에 의한 소음 발생을 차단할 수 있으며, 상기 금속 메쉬(250)가 상기 게이트(220)와 상기 하우징(210) 사이에 장착되어 상기 게이트(220)와 상기 하우징(210)의 접촉 소음 발생을 차단할 수 있다.
상기 갭의 크기, 즉 상기 설정된 크기는 0.5mm 내지 2.0mm로 할 수 있으며, 이는 제작 공차나 진동에 의한 상기 게이트(220)와 상기 하우징(210) 간의 접촉을 방지할 수 있으며, 이보다 큰 갭이 형성되면 부밍(booming) 소음 발생 가능성이 있으므로, 갭의 크기는 0.5mm 내지 2.0mm로 한정한다.
상기 하우징(210)과 상기 게이트(220)의 사이의 상기 안내 공간(260)은 배기 가스가 상기 갭(G)으로 흐르는 것을 안내하고, 진동 등에 의하여 상기 게이트(220)가 상기 하우징(210)과 접촉하려 할 때 일종의 쿠션 역할을 하여 접촉을 방지하거나 접촉 하더라도 충격을 완화하여 소음을 완화하게 된다.
도4에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(210)의 상기 샤프트(230)와 인접하지 않은 부분에 단차부(216)를 형성하여 상기 안내 공간(260)을 형성할 수도 있다.
상기 단차부(216) 형상에 의하여 상기 안내 공간(260)이 형성될 수 있으며, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 안내 공간(260)은 배기 가스를 유도하며, 상기 게이트(220)와 상기 하우징(210) 사이에서 배기가스의 압력에 의해 일종의 쿠션 역할을 하게 된다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
100: 하우징 101: 제1 챔버
102: 제2 챔버 103: 제3 챔버
110: 인렛 파이프 112: 인렛 파이프 출구
120: 아웃렛 파이프 123: 관통홀
130: 이너 파이프 140: 격벽
141: 제1 격벽 143: 제1 격벽 관통홀
142: 제2 격벽 200: 가변 밸브
210: 하우징 211: 하우징 일단
212: 샤프트 홀 214: 게이트 홀
216: 하우징 경사부 220: 게이트
221: 게이트 일단 222: 돌출부
224: 오목부 226: 연결 홀
230: 샤프트 240: 스프링
250: 금속 메쉬 260: 안내 공간
270: 부싱 300: 흡음제

Claims (16)

  1. 샤프트 홀이 쌍으로 형성되고, 게이트 홀이 형성된 하우징;
    상기 게이트 홀을 선택적으로 열도록 구비되는 게이트;
    상기 샤프트 홀에 구비되며, 상기 게이트가 연결되는 샤프트; 및
    상기 샤프트에 구비되어 상기 게이트를 탄성 지지하는 스프링;
    을 포함하되,
    상기 게이트와 상기 하우징 사이에는 설정 크기의 갭이 형성된 것을 특징으로 하는 가변 밸브 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 샤프트와 인접한 위치의 상기 하우징에는 상기 게이트를 지지하는 금속 메쉬가 구비된 것을 특징으로 하는 가변 밸브 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 하우징과 상기 게이트의 사이에는 배기 가스가 상기 갭으로 흐르는 것을 안내하는 안내 공간이 형성된 것을 특징으로 하는 가변 밸브 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 하우징에는 그 외측으로 경사진 하우징 경사부가 형성되고,
    상기 게이트에는 상기 하우징 내측으로 경사지게 돌출된 돌출부가 형성되며,
    상기 안내 공간은 상기 경사부와 상기 돌출부 사이 공간인 것을 특징으로 하는 가변 밸브 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 게이트는 상기 하우징 내부에 간섭 없이 완전히 삽입되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 장치.
  6. 제3항에서,
    상기 갭을 형성하는 상기 게이트의 일단과 상기 하우징의 일단은 동일 평면상에 위치하는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 샤프트 홀에는 부싱이 구비되어 상기 샤프트가 상기 부싱에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 설정된 크기는 0.5mm 내지 2.0mm인 것을 특징으로 하는 가변 밸브 장치.
  9. 하우징 내부가 격벽에 의해서 복수개로 구획되는 챔버;
    상기 하우징 내부로 배기가스를 유입시키기 위한 인렛 파이프;
    상기 챔버들로 유입된 배기가스를 외부로 배출하기 위한 배출 파이프;
    상기 하우징의 내부에서 상기한 챔버들 사이를 직접 연통시키기 위한 이너 파이프; 및
    상기 이너 파이프의 후류측에 형성되고, 배기가스 압력에 의해서 자동으로 개폐량이 조절되는 가변 밸브 장치;
    를 포함하고,
    상기 가변 밸브 장치는
    샤프트 홀이 쌍으로 형성되고, 게이트 홀이 형성된 하우징;
    상기 게이트 홀을 선택적으로 열도록 구비되는 게이트;
    상기 샤프트 홀에 구비되며, 상기 게이트가 연결되는 샤프트; 및
    상기 샤프트에 구비되어 상기 게이트를 탄성 지지하는 스프링;
    을 포함하고,
    상기 게이트와 상기 하우징 사이에는 설정 크기의 갭이 형성된 것을 특징으로 하는 가변 밸브 장치가 구비된 소음기.
  10. 제9항에서,
    상기 샤프트와 인접한 위치의 상기 하우징에는 상기 게이트를 지지하는 금속 메쉬가 구비된 것을 특징으로 하는 소음기.
  11. 제9항에서,
    상기 하우징과 상기 게이트의 사이에는 배기 가스가 상기 갭으로 흐르는 것을 안내하는 안내 공간이 형성된 것을 특징으로 하는 소음기.
  12. 제11항에서,
    상기 하우징에는 그 외측으로 경사진 하우징 경사부가 형성되고,
    상기 게이트에는 상기 하우징 내측으로 경사지게 돌출된 돌출부가 형성되며,
    상기 안내 공간은 상기 경사부와 상기 돌출부 사이 공간인 것을 특징으로 하는 소음기.
  13. 제12항에서,
    상기 게이트는 상기 하우징 내부에 간섭 없이 완전히 삽입되는 것을 특징으로 하는 소음기.
  14. 제11항에서,
    상기 갭을 형성하는 상기 게이트의 일단과 상기 하우징의 일단은 동일 평면상에 위치하는 것을 특징으로 하는 소음기.
  15. 제9항에서,
    상기 샤프트 홀에는 부싱이 구비되어 상기 샤프트가 상기 부싱에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 소음기.
  16. 제9항에서,
    상기 설정된 크기는 0.5mm 내지 2.0mm인 것을 특징으로 하는 소음기.
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