KR20170143071A - 가변밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 배기가스의 유동을 허용 또는 차단하는 가변밸브에 있어서, 배기가스가 통과하는 개구부가 형성된 하우징;과 상기 하우징의 일측에서 돌출형성된 힌지지지부에서 힌지핀을 통해 회동가능하게 장착되어 개구부를 개폐하는 밸브커버; 및 밸브커버가 개구부를 폐쇄하는 방향으로 탄성력이 작용하도록 하우징의 일측에서 돌출된 안착부와 상기 밸브커버 사이에 장착되는 스프링;을 포함하고, 상기 안착부에는 스프링의 위치를 고정시키는 안착좌면이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은 스프링이 위치가 고정되도록 안착좌면에 삽입된 형태로 조립되므로 스프링의 이탈 및 흔들림을 방지할 수 있다.

Description

가변밸브{VARIABLE VALVE}

본 발명은 배기가스의 유동을 차단 또는 허용하도록 개폐되는 가변밸브에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 밸브커버의 안정적인 회전이 이뤄지며 스프링의 이탈을 방지할 수 있는 가변밸브에 관한 것이다.

엔진에서 생성되는 배기가스를 차체 후방으로 배출하는 배기장치는 배기가스 배출 시 배기소음을 감소시키는 머플러를 포함하여 구성된다.

차량에 장착되는 머플러는 소정의 크기를 갖는 통 모양으로 형성되되 내부에 다수 개의 파이프 및 배플(baffle)이 장착되어 배기가스의 유동 시 상기 배기가스의 팽창과 공명 및 흡음을 유도하여 배기소음이 낮아지도록 구성된다.

한편, 엔진에서 생성되는 배기가스의 양은 차량의 주행상황에 따라 달라지므로, 주행상황에 따라 배기효율과 소음억제 성능을 더 효율적으로 조절할 수 있도록 머플러 내에는 가변밸브가 장착되고 있다.

상기 가변밸브는 엔진의 저속 회전시에는 밸브커버를 닫아 배기소음을 감소시키고 엔진의 고속 회전시에는 밸브커버를 개방해 배기성능을 향상시키는 기능을 한다.

그리고, 도 1a 에 도시된 바와 같이 통상적인 종래의 가변밸브는 개구부(2)가 형성된 하우징(1)에서 밸브커버(3)가 스프링(4)과 함께 결합되어 (스프링의 탄성력 보다 배기가스의 압력이 더 작으면 닫힘 상태를 유지하고 스프링의 탄성력 보다 배기가스의 압력이 더 크면 밸브커버가 개방되므로써) 상기 밸브커버(3)의 회동에 의해 개구부(2)의 개폐가 조절되되, 머플러 내부에 장착된 파이프 또는 내부 공간을 구획하도록 벽면을 형성하는 배플들 중에 어느 한 곳 이상에서 하우징(1)이 결합되어 장착되었다.

하지만, 코일 스프링을 사용하는 구조에서는 일정 고온 이상의 사용 환경에서 스프링 특성이 현저히 떨어져 정밀한 배기가스의 유량 제어가 불가능하고, 설계치 이상의 밸브커버(3) 개방이 발생하여 주변 부품과의 간섭이 발생하는 문제점이 있으며, 스프링(4)의 일단이 단순히 점 접촉되어 밸브커버(3)를 지지하므로 밸브커버(3)의 거동을 강건하게 지지하지 못하여 떨림에 의한 이음(異音)이 발생되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 출원인의 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 코일 스프링을 대신하여 판 스프링을 사용하는 특허출원 제 10-2014-0095783 호(발명의 명칭: 판스프링 타입 가변밸브)를 2014. 7. 28 자로 출원한 바 있었으나, 제 10-2014-0095783 호의 스프링(5)은 밸브커버 개방에 따라 판스프링의 과대변위가 발생하면 도 1b 에 도시된 바와 같이 판스프링(5) 자체가 후방으로 이탈될 수 있는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 전술한 종래기술의 문제점(코일스프링을 사용하는 구조의 문제점 및 제 10-2014-0095783 호에서 판스프링 자체가 후방으로 이탈될 가능성이 있는 문제점)을 해소하고, 밸브커버의 개폐 시 안정적인 작동이 이뤄질 수 있는 가변밸브를 제공하는데 그 목적이 있다. 즉, 종래의 구조에서는 스프링의 거동이 커서, 밸브커버의 거동이 안정적이지 않을 뿐더러, 판스프링 구조를 적용할 경우 과대 변위시에 스프링이 이탈하는 문제가 발생 할 수도 있었으나, 본 발명의 구조에서는 스프링의 위치가 고정되므로 안정적인 밸브커버의 거동을 확보할 수 있으며 스프링 형상을 축소하여 생산원가 절감를 절감할 수 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 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 머플러 내부의 배기파이프 또는 배플에 장착되어 배기가스의 유동을 조절하는 가변밸브에 있어서, 배기가스가 통과하는 개구부가 형성된 하우징;과 상기 하우징의 일측에서 돌출형성된 힌지지지부에서 힌지핀을 통해 회동가능하게 장착되어 개구부를 개폐하는 밸브커버; 및 밸브커버가 개구부를 폐쇄하는 방향으로 탄성력이 작용하도록 하우징의 일측에서 돌출된 안착부와 상기 밸브커버 사이에 장착되는 스프링;을 포함하고, 상기 스프링은 안착부에 면접촉하는 제1지지부와 밸브커버에 면접촉하는 제2지지부 사이에 사잇각이 형성되는 굽혀진 판 모양으로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 안착부에는 제1지지부의 위치를 고정시키며 움직임을 방지하도록 오목한 홈 모양으로(오목하게 파인 모양으로) 안착좌면이 형성된다.

그리고, 본 발명에서 상기 사잇각은 개구부를 향하는 쪽(전방 쪽)으로 형성되며 10° 내지 30°사이의 범위로 형성된다.

본 발명의 실시예에서, 상기 제1지지부와 제2지지부가 연결되는 굽혀진 부분은 뾰쪽하지 않게 호형(弧形)으로 형성되고, 상기 제2지지부에 면접촉하는 밸브커버의 접촉부분에는 상기 밸브커버가 개방될 때 제2지지부와 접촉부분 사이의 마찰력을 감소시키도록 끝단이 상측으로 굽혀진 모양으로 형성된다.

또한, 상기 밸브커버는 제2지지부가 맞닿는 위치에서 충격을 흡수하는 완충재가 배치되되, 본 발명에서 상기 완충재는 금속재 와이어들이 다공성(多孔性)을 갖도록(가령, 철 수세미와 같은 구조를 갖도록) 판 모양을 이루게 뭉쳐져 제조된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은 스프링이 제1지지부와 제2지지부 사이에 사잇각이 형성되는 굽혀진 판모양으로 형성되며, 위치가 고정되도록 안착좌면에 삽입된 형태로 조립되므로 스프링의 이탈 및 흔들림을 방지할 수 있다.

그리고, 밸브커버의 접촉부분의 끝단은 굽혀진 모양으로 형성되고, 완충재가 결합되어 충격을 흡수하며 밸브커버의 회전이 안정적으로 이뤄질 수 있다.

도 1a 는 코일스프링을 사용하는 종래의 가변밸브의 사시도,
도 1b 는 특허출원 제 10-2014-0095783 호의 구조에서 하우징에 장착된 스프링이 뒷쪽으로 밀리는 모습(밸브커버가 탈거된 상태)을 표시한 도면,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가변밸브의 사시도,
도 3 은 도 2 에서 밸브커버 및 스프링이 탈거됐을 때의 모습을 도시한 도면,
도 4 는 도 3 의 하우징에 스프링이 장착됐을 때의 모습을 도시한 도면,
도 5a 와 도 5b 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스프링의 사시도와 측면도,
도 6 은 도 2 의 가변밸브가 절단된 단면모습을 도시한 도면,
도 7 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 밸브커버에 완충재가 부착된 모습을 도시한 도면.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 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, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 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.

본 발명은 머플러 내부의 배기파이프 또는 배플에 장착되어 배기가스의 유동을 조절하는 가변밸브에 관한 것으로써 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명한다.

도 2 내지 도 4 를 참조하면, 본 발명의 가변밸브는 배기가스가 통과하는 개구부(11)가 형성된 하우징(10)과 상기 하우징(10)의 일측에서 돌출형성된 힌지지지부(12)에서 힌지핀(15)을 통해 회동가능하게 장착되어 개구부(11)를 개폐하는 밸브커버(20)가 결합되어 구성되며, 상기 밸브커버(20)가 개구부(11)를 폐쇄하는 방향으로 탄성력이 작용하도록 상기 힌지지지부(12)에서 연장된 안착부(13)와 상기 밸브커버(20) 사이에 스프링(30)이 장착된다.

본 발명에서, 상기 스프링(30)은 도 5a 와 도 5b 에 도시된 바와 같이 안착부(13)에 면접촉하는 제1지지부(31)와 밸브커버(20)에 면접촉하는 제2지지부(32) 사이에 사잇각(α)이 형성되는 굽혀진 판 모양(가령, 측면에서 바라봤을 때 'V' 모양 또는 'U' 모양)으로 형성된다. 상기 사잇각(α)은 개구부(11)를 향하는 쪽(전방 쪽)으로 형성되며 10° 내지 30°사이의 범위로 형성된다.

아울러, 본 발명에서는 스프링(30)의 탄성변형 시 상기 스프링(30)이 후방이동되거나 흔들리는 것을 방지하도록 상기 안착부(13)에는 제1지지부(31)의 이동을 방지하는 오목한 홈 모양의(오목하게 파인 모양의) 안착좌면(14)이 형성된다(도 3 과 6 참조). 상기 스프링(30)에서 제2지지부(32)는 밸브커버(20)에 의해 항시 가압되는 상태이므로 제1지지부(31)는 안착좌면(14)에 밀착가압된 상태를 유지할 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시예에서, 상기 제1지지부(31)와 제2지지부(32)가 연결되는 굽혀진 부분은 뾰쪽하지 않게 호형(弧形)으로 형성되고(도 5a 과 5b 참조), 상기 제2지지부(32)에 면접촉하는 밸브커버(20)의 접촉부분에는 상기 밸브커버(20)가 개방될 때 제2지지부(32)와 접촉부분 사이의 마찰력을 감소시키도록 끝단이 상측으로 굽혀진 모양으로 형성된다(도 6 과 7 참조).

또한, 도 6 과 7 에 도시된 바와 같이, 상기 밸브커버(20)는 제2지지부(32)가 맞닿는 위치에서 충격을 흡수하는 완충재(21)가 부착된다.

본 발명에서 상기 완충재(21)는 금속재 와이어들이 다공성(多孔性)을 갖도록 판 모양을 이루게 뭉쳐져 제조된다. 금속재 와이어들이 다공성을 갖도록 뭉쳐진 구성은 동일 또는 유사한 구조를 갖는 주방용 철 수세미 또는 스펀지철(sponge iron)과 같이 공지된 구조를 통해 그 구조가 이해될 수 있을 것이다.

따라서, 종래의 구조에서는(특허출원 제 10-2014-0095783 호의 구조에서는) 판스프링(5)의 상면과 하면의 연결 구조의 길이가 길고 굽혀진 각도가 커서 과대 변위 시 밸브커버 거동의 안정적인 선형성(線型性) 확보가 어렵고, 판스프링(5) 자체가 후방쪽(개구부가 위치한 방향의 반대쪽)으로 이탈하는 문제점이 있었으나, 본 발명의 구조에서는 스프링(30)이 제1지지부(31)와 제2지지부(32) 사이에 사잇각이 형성되는 굽혀진 판모양으로 형성되어 연결 구조의 길이가 짧고 위치가 고정되도록 안착좌면(14)에 삽입된 형태로 조립되므로 스프링(30)의 이탈 및 흔들림을 방지하여 밸브커버(20) 거동의 안정적인 선형성을 확보할 수 있다. 즉, 본 발명에서 스프링(30)은 하우징(10)의 안착좌면(14)에 삽입된 구조로 장착되어 안정성이 더욱 증대된다.

이때, 밸브커버(20) 접촉부분의 끝단은 굽혀진 모양으로 형성되고, 완충재(21)가 결합되어 충격을 흡수하며 밸브커버(20)의 회전이 안정적으로 이뤄질 수 있고, 스프링(30)의 형상이 종래 구조 대비 축소되어 원가를 절감할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

10 : 하우징
11 : 개구부
13 : 안착부
14 : 안착좌면
20 : 밸브커버
21 : 완충재
30 : 스프링

Claims (8)

1. 배기가스의 유동을 허용 또는 차단하는 가변밸브에 있어서,
   배기가스가 통과하는 개구부가 형성된 하우징;과
   상기 하우징의 일측에서 돌출형성된 힌지지지부에서 힌지핀을 통해 회동가능하게 장착되어 개구부를 개폐하는 밸브커버; 및
   밸브커버가 개구부를 폐쇄하는 방향으로 탄성력이 작용하도록 하우징의 일측에서 돌출된 안착부와 상기 밸브커버 사이에 장착되는 스프링;을 포함하고,
   상기 안착부에는 스프링의 위치를 고정시키는 안착좌면이 형성된 가변밸브.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 스프링은 안착좌면에 면접촉하는 제1지지부와 밸브커버에 면접촉하는 제2지지부 사이에 사잇각(α)이 형성되는 굽혀진 판 모양으로 형성된 가변밸브.
   
3. 제 2 항에 있어서, 상기 안착좌면은 제1지지부가 삽입되어 안착되는 오목하게 파인 모양으로 형성된 것을 특징으로 하는 가변밸브.
   
4. 제 2 항에 있어서, 상기 사잇각은 개구부를 향하는 쪽으로 형성되며 10° 내지 30° 사이의 범위로 형성된 것을 특징으로 하는 가변밸브.
   
5. 제 2 항에 있어서, 상기 제1지지부와 제2지지부가 연결되는 굽혀진 부분은 호형(弧形)으로 형성된 것을 특징으로 하는 가변밸브.
   
6. 제 2 항에 있어서, 상기 제2지지부에 면접촉하는 밸브커버의 접촉부분은 상기 밸브커버가 개방될 때 제2지지부와 접촉부분 사이의 마찰력을 감소시키도록 끝단이 상측으로 굽혀진 모양으로 형성된 것을 특징으로 하는 가변밸브.
   
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브커버는 제2지지부가 맞닿는 위치에서 충격을 흡수하는 완충재가 배치된 것을 특징으로 하는 가변밸브.
   
8. 제 7 항에 있어서, 상기 완충재는 금속재 와이어들이 다공성(多孔性)을 갖도록 뭉쳐져 제조된 것을 특징으로 하는 가변밸브.

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