KR20180047059A

KR20180047059A - 머플러용 배플 일체형 가변 밸브

Info

Publication number: KR20180047059A
Application number: KR1020160142717A
Authority: KR
Inventors: 양영덕
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2016-10-31
Filing date: 2016-10-31
Publication date: 2018-05-10
Also published as: KR102416768B1

Abstract

본 발명은 기존의 가변밸브 하우징을 삭제한 가변 밸브와 배플 결합 마운트 구조를 적용함으로써, 가변밸브 커버 거동의 지지 강건성을 확보함과 동시에, 가변 밸브 하우징 삭제를 통한 원가 / 중량 절감 효과를 기대할 수 있도록 한 배플 일체형 가변 밸브로, 상기 가변밸브 장치를 구성하며 배기가스 방향전환 파이프(8) 전면에 설치되는 배플판(200)에 공명실(300)을 설치하되, 상기 배기가스 방향전환 파이프 (8) 입구 쪽에 상기 공명실(300)과 통하는 구멍(201)을 설치하고, 상기 배기가스 방향전환 파이프(8) 입구 쪽에는 가변밸브커버(100)가 설치되기 위한 결합마운트(210)가 일정한 간격을 두고 수직으로 설치되어 샤프트(400)에 의해 회동 가능하게 설치되고, 상기 공명실(300) 입구를 가변밸브커버(100)가 막고 있다가, 상기 가변밸브커버(100)가 열리게 되면, 상기 공명실(300) 입구가 작동하여 가속 전/후 시 특정 배기 사운드 주파수 튜닝을 차별화 하여 사운드 감성 품질을 높일 수 있도록 구성된다.

Description

머플러용 배플 일체형 가변 밸브{VARIABLE VALVE INTEGRATED WITH BAFFLE FOR MUFFLER}

본 발명은 배플 일체형 가변 밸브에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 기존의 가변밸브 하우징을 삭제한 가변 밸브와 배플 결합 마운트 구조를 적용함으로써, 가변밸브 커버 거동의 지지 강건성을 확보함과 동시에, 가변 밸브 하우징 삭제를 통한 원가 / 중량 절감 효과를 기대할 수 있도록 한 배플 일체형 가변 밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차용 머플러는, 엔진에서 배출된 고온 고압의 맥동성 배기가스를 그대로 외부로 방출하는 경우에 급격한 압력 변동으로 인해 매우 큰 배기 소음이 발생하므로 이러한 배압을 단계적으로 낮추어주기 위한 장치이다.

도 1(a)에서는 통상적인 머플러 장치에 대해서 도시한 것인데, 이 도면은 본 출원인에 의해서 기 출원된 특허공개공보 제2003-0005472호(2003.1.23)에 기재된 첨부도면 중의 한 도면이다. 도 1(a)에서 도시된 바와 같이, 통상적인 머플러 장치는 원통(1) 내부를 복수개의 격벽(2,3)들에 의해 제1 챔버(6) 및 제2 챔버(4)와 같은 몇 개의 공간으로 구획하고, 배기 매니폴드 측에 접속하여 원통 내로 배기가스를 도입하는 배기가스 유입파이프(7)와, 그 배기가스 유입 파이프(7)를 통해 유입한 배기가스를 방향 전환하여 전방측에 형성한 공간(4)으로 보내어 확산을 유도하는 방향 전환 파이프(8) 및 그 가스의 방향을 다시 바꾸어 후방으로 배출하기 위한 테일파이프에 접속되는 배기가스 유출 파이프(9)를 포함하고 있다.

현재, 이러한 차량의 머플러의 NVH(Noise, Vibration, Harshness) 및 배압 성능에 대한 요구 수준이 높아지고 있으나, 이러한 요구 수준을 만족하기 위하여 머플러의 사이즈를 증대시키는 데 있어서는 일정한 제약이 뒤따른다.

이러한 머플러 사이즈 증대의 어려움을 극복하기 위하여 머플러 내부 구조 내에 가변밸브를 구비하는 방안이 있다.

배기 가변밸브는 배기가스 량이 적은 저 RPM 조건에서는 배기 밸브의 열림량을 작게하여 배압을 증가시켜 NVH 성능을 향상시키며, 반대로 배기 가스 량이 많은 고 RPM 조건에서는 배기밸브의 열림량을 크게 하여 배압을 감소시켜 차량의 동력 성능을 향상시키도록 하는 장치이다.

통상적으로 자동차의 배기 시스템에서 사용되는 가변밸브에는 도 1(b)에서 도시된 원판형 가변밸브 장치(10)가 있다. 원판형 가변밸브는 도 1(a)에 도시되어 있는 바와 같이, 배기가스 방향전환 파이프(8)의 일단에 부착된다.

도 1(b)의 원판형 가변밸브는, 도 2(a) 에서 도시된 바와 같이, 밸브의 원판형 게이트가 초기에는 스프링에 힘에 의해서 닫혀 있다가 유량이 증가함에 따라 배압이 스프링의 구속력을 이길 정도로 상승하게 되면, 도 2(b)에서 도시되어 있는 바와 같이 게이트가 회전하게 되어 열리게 되는 구조로 되어 있다. 따라서, 배출가스의 양이 적고 배기압이 낮은 아이들 및 저속 운전시에서는 그 게이트의 개방량을 작게하여 저주파 배기 부밍 소음을 저감하도록 하는 한편, 계속해서 엔진의 구동 속도가 증가하여 배기가스의 유량이 증가함에 함에 따라 선형적으로 그 게이트의 개방량을 증가시켜 고속으로 배출되는 배기가스의 배기 저항을 줄여 배기가스가 원활히 배출될 수 있도록 하고 있다.

이와 같이, 기존의 원판형 가변밸브 장치(10)의 경우, 배기가스가 가변밸브의 게이트면과 충돌시 샤프트의 중심을 기준으로 게이트(11)가 회전하게 되고, 점차적으로 유로 면적이 증대되는 구조로 있는데, 이 때, 저 RPM 조건 시 게이트가 닫히도록 하여 소음을 저감시키기 위해서는 스프링의 강성이 강해야 하나, 고 RPM 영역에서 게이트를 열어 배압을 저감시키기 위해서는 스프링의 강성이 약해져야 하는 모순이 있다. 즉, 고 RPM 영역에서 가변 밸브의 게이트가 개도량이 크지 않아 배압이 상승하고 엔진 성능이 저하되는 문제점이 발생한다.

또한, 가변밸브 장치(10)는 밸브 거동을 지지하는 하우징(13)의 형상이 충분히 크지 않고, 또 강건하지도 않아, 게이트(11)의 급격한 거동 변화에 대해 상대적으로 지지력이 부족한 문제점이 있었다.

또한, 머플러 시스템에서 가변밸브 부품이 차지하는 원가/중량 부담이 크기 때문에 이를 절감하기 위한 방안이 필요하다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 방안으로, 가변밸브 하우징을 삭제한 가변 밸브와 배플 결합 마운트 구조를 적용함으로써, 가변밸브 커버 거동의 지지 강건성을 확보함과 동시에, 가변 밸브 하우징 삭제를 통한 원가 / 중량 절감 효과를 기대할 수 있는 발명을 제안하게 되었다.

1. 한국 공개특허 제10-2014-0020019호(2014.02.18 공개)

1. 한국 공개특허 제10-2003-0005472호(2003.01.23. 공개)

1. 한국 등록특허 제10-0444848호(2004.08.09. 공고)

1. 한국 등록특허 제0-0507811호(2005.08.03. 공고)

본 발명은 기존의 가변밸브 하우징을 삭제한 가변 밸브와 배플 결합 마운트 구조를 적용함으로써, 가변밸브 커버 거동의 지지 강건성을 확보함과 동시에, 가변 밸브 하우징 삭제를 통한 원가 / 중량 절감 효과를 기대할 수 있도록 한 배플 일체형 가변 밸브를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 다른 목적은 공간이 협소한 소음기 내부구조에서 가변 밸브 장착 공간을 좀 더 축소할 수 있게 하는데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 내부구조 NVH 튜닝에 있어, 좀 더 많은 설계 자유도를 가질 수 있도록 하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 가변 밸브 커버가 배플 공명실 입구의 개/폐 역할을 하여, 최근에 강조되고 있는 배기 사운드 감성 튜닝에 있어, 차량 가속 전/후시에 튜닝 주파수 대역을 차별화 하여 사운드 감성 품질을 증대하는 데에 있다.

본 발명의 상기 목적 및 기타의 목적은 하기 설명되는 본 발명에 의해 모두 달성될 수 있다.

본 발명 차량용 머플러에 설치되는 가변밸브 장치는,

상기 가변밸브 장치를 구성하며 배기가스 방향전환 파이프(8) 전면에 설치되는 배플판(200)에 공명실(300)을 설치하되, 상기 배기가스 방향전환 파이프 (8) 입구 쪽에 상기 공명실(300)과 통하는 구멍(201)을 설치하고, 상기 배기가스 방향전환 파이프(8) 입구 쪽에는 가변밸브커버(100)가 설치되기 위한 결합마운트(210)가 일정한 간격을 두고 수직으로 설치되어 샤프트(400)에 의해 회동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 공명실(300) 입구를 가변밸브커버(100)가 막고 있다가, 상기 가변밸브커버(100)가 열리게 되면, 상기 공명실(300) 입구가 작동하여 가속 전/후 시 특정 배기 사운드 주파수 튜닝을 차별화 하여 사운드 감성 품질을 높일 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

상기 가변밸브커버(100)는 상기 공명실(300)과 통하는 구멍(201)을 막기 위한 원형의 볼록한 마개부(110)가 형성되고, 이 마개부(110)는 상기 샤프트(400)가 고정되기 위한 고정구멍(121)을 가지는 지지몸체(120)와 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명 배플 일체형 가변 밸브는 다음과 같은 효과를 얻을 수가 있다.

첫째, 기존의 가변밸브 하우징을 삭제한 가변 밸브와 배플 결합 마운트 구조를 적용함으로써, 가변밸브 커버 거동의 지지 강건성을 확보함과 동시에, 가변 밸브 하우징 삭제를 통한 원가 / 중량 절감 효과를 기대할 수가 있다.

둘째, 공간이 협소한 소음기 내부구조에서 가변 밸브 장착 공간을 좀 더 축소할 수가 있다.

셋째, 내부구조 NVH 튜닝에 있어, 좀 더 많은 설계 자유도를 가질 수가 있다.

넷째, 가변 밸브 커버가 배플 공명실 입구의 개/폐 역할을 하여, 최근에 강조되고 있는 배기 사운드 감성 튜닝에 있어, 차량 가속 전/후시에 튜닝 주파수 대역을 차별화 하여 사운드 감성 품질을 증대할 수가 있다.

도 1의 (a)(b)는 종래 가변밸브 및 가변밸브 장치가 적용된 머플러를 보인 도면이다.
도 2의 (a)(b)는 종래의 가변밸브 장치의 열림 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 배플 일체형 가변 밸브를 정면에서 본도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 배플 일체형 가변 밸브를 일부 발췌하여 나타낸 사시도이다.

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.

이하 첨부된 도 3을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

종래의 가변밸브 장치구조는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 가변밸브하우징, 밸브커버 샤프트 등이 필요하였다.

따라서, 머플러 시스템에서 가변 밸브 부품이 차지하는 원가/중량 부담이 크기 때문에 이를 절감하기 위한 방안이 필요하여, 본 발명은 상기 가변밸브하우징을 삭제하고, 이를 하기와 같은 구조를 채택하게 되었다.

즉, 본 발명 차량용 머플러에 설치되는 가변밸브 장치는,

상기 가변밸브 장치를 구성하며 배기가스 방향전환 파이프(8) 전면에 설치되는 배플판(200)에 공명실(300)을 설치하되, 상기 배기가스 방향전환 파이프 (8) 입구 쪽에 상기 공명실(300)과 통하는 구멍(201)을 설치하고, 상기 배기가스 방향전환 파이프(8) 입구 쪽에는 가변밸브커버(100)가 설치되기 위한 결합마운트(210)가 일정한 간격을 두고 수직으로 설치되어 샤프트(400)에 의해 회동 가능하게 설치된다.

이때, 상기 가변밸브커버(100)는 상기 공명실(300)과 통하는 구멍(201)을 막기 위한 원형의 볼록한 마개부(110)가 형성되고, 이 마개부(110)는 상기 샤프트(400)가 고정되기 위한 고정구멍(121)을 가지는 지지몸체(120)와 일체로 형성된다.

상기 공명실(300)은 도 4의 A-A 도에 나타낸 바와 같이, 사각의 긴 형상으로 하고 내측에 공명을 가지는 긴구멍(301)이 형성하였으나 필요에 따라 일측이 막히고 타측이 개구된 원통형상으로 할 수도 있다.

따라서, 상기 공명실(300) 입구를 가변밸브커버(100)가 막고 있다가, 상기 가변밸브커버(100)가 열리게 되면, 상기 공명실(300) 입구가 열림으로써, 가속 전/후 시 특정 배기 사운드 주파수 튜닝을 높일 수가 있는 것이다.

즉, 가변밸브커버(100)가 배플 공명실(300) 입구의 개/폐 역할을 하도록 함으로써, 최근에 강조되고 있는 배기 사운드 감성 튜닝에 있어, 차량 가속 전/후시에 튜닝 주파수 대역을 차별화하여 사운드 감성 품질을 증대할 수가 있는 것이다.

또한, 본 발명은 기존의 가변밸브하우징을 없앰으로써, 공간이 협소한 소음기 내부구조에서 가변 밸브 장착 공간을 좀 더 축소할 수가 있고, 내부구조 NVH 튜닝에 있어, 좀 더 많은 설계 자유도를 가질 수가 있는 것이다.

본 발명은 상기한 바람직한 실시 예와 첨부한 도면을 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 사상 및 범위 내에서 상이한 실시예를 구성할 수도 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해지며, 본 명세서에 기재된 특정 실시예에 의해 한정되지 않는 것으로 해석되어야 한다.

8 : 배기가스 방향전환 파이프
100 : 가변밸브커버
110 : 마개부
120 : 지지몸체
121 : 고정구멍
200: 배플판
201 : 구멍
210 : 결합마운트
300 : 공명실

Claims

차량용 머플러에 설치되는 가변밸브 장치에 있어서,
상기 가변밸브 장치를 구성하며 배기가스 방향전환 파이프(8) 전면에 설치되는 배플판(200)에 공명실(300)을 설치하되, 상기 배기가스 방향전환 파이프 (8) 입구 쪽에 상기 공명실(300)과 통하는 구멍(201)을 설치하고, 상기 배기가스 방향전환 파이프(8) 입구 쪽에는 가변밸브커버(100)가 설치되기 위한 결합마운트(210)가 일정한 간격을 두고 수직으로 설치되어 샤프트(400)에 의해 회동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 배플 일체형 가변 밸브.
제 1항에 있어서,
상기 공명실(300) 입구를 가변밸브커버(100)가 막고 있다가, 상기 가변밸브커버(100)가 열리게 되면, 상기 공명실(300) 입구가 작동하여 가속 전/후 시 특정 배기 사운드 주파수 튜닝을 차별화 하여 사운드 감성 품질을 높일 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 배플 일체형 가변 밸브.
제 1항에 있어서,
상기 가변밸브커버(100)는 상기 공명실(300)과 통하는 구멍(201)을 막기 위한 원형의 볼록한 마개부(110)가 형성되고, 이 마개부(110)는 상기 샤프트(400)가 고정되기 위한 고정구멍(121)을 가지는 지지몸체(120)와 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 배플 일체형 가변 밸브.