KR101441010B1 - 배기밸브 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 배기밸브 장치는 배기압력이 작용하는 머플러의 내부에 구비된 배플(baffle)에 형성된 통공을 개폐하기 위한 배기밸브 장치로서, 브라켓, 일측이 곡면으로 만곡되어 상기 브라켓의 일측면에 접하도록 배치되고 상기 배기압력의 크기에 따라 회동하여 상기 통공을 개폐하는 커버, 그리고 상기 브라켓에 체결되어 회동된 상기 커버를 복원시키도록 작용하는 탄성 복원력을 제공하는 탄성부재를 포함하고, 상기 커버는 회동 시 상기 곡면으로 만곡된 부분이 상기 브라켓의 일측면에서 구름 방식으로 회동하여 상기 통공을 개폐한다. 본 발명에 의하면, 커버가 브라켓에 접촉되어 있는 상태를 유지하고, 회동 시 브라켓에 구름 접촉되어 통공을 개폐하게 됨으로써, 커버의 회동에 의한 개폐 동작이 반복적으로 진행되어도 커버가 브라켓과 충돌되는 것이 원천적으로 방지되기 때문에 배기밸브 장치의 접촉 소음이 원천적으로 방지된다.

Description

배기밸브 장치{Exhaust valve apparatus}

본 발명은 차량의 머플러 배플(baffle)에 장착되는 배기밸브 장치에 관한 것이다.

자동차 등의 내연기관에는 머플러가 구비되어 있고, 머플러에는 배기밸브 장치가 구비되어 있다.

일반적으로 저속 운전의 경우 차량 주행에 따른 윈드 노이즈(wind noise), 타이어소음, 엔진소음 등은 배기소음보다 작아, 전체 소음에 미치는 영향이 지배적인 배기소음을 저감시키는 것이 중요하다. 반면에 고속 운전의 경우 배기소음보다 윈드 노이즈, 타이어 소음, 엔진 소음이 더 크게 증가하게 되어 배기소음의 비중이 작아지게 된다.

한편 엔진의 성능 측면에서 보면, 저속 운전 시에는 배기압력이 크게 중요한 요소가 아닐 수 있지만, 고속 운전 시에는 배기압력을 저감시키는 것이 엔진의 성능에 있어 중요한 요소가 될 수 있다.

이에 따라 배기밸브 장치는 보통 저속 운전 시에는 배기 소음을 저감시키고, 고속 운전 시에는 배기압력을 저감시키도록 구성되어 있으며, 종래의 배기밸브 장치를 살펴보면, 머플러 내부에 설치되어 유로와 연통되고 배기가스가 통과되는 연통부가 형성된 배플에 설치되고 커버를 지지하는 브라켓, 브라켓에 결합되어 커버를 회전시키는 밸브축, 그리고 개방된 커버를 원위치로 복귀시키는 복원 스프링을 포함하여 구성된다.

그러나, 상기한 종래의 배기밸브 장치는 커버가 닫힌 상태에서 일정한 배기압력을 받기 시작하면 고주파수에 의한 진동이 발생됨으로써, 커버가 브라켓과 접촉 및 비접촉 상태를 반복적으로 발생하여 진동 및 접촉음이 발생하고, 커버가 개방되어 스프링의 가압점이 치우쳐 있는 상태에서는 공진에 의한 커버의 변형으로 장기간 사용 시 연통부와의 밀착성 저하로 저속에서의 소음감쇠력이 떨어지고, 진동하는 커버는 배기가스를 불균일하게 유동하게 하여 소음의 감쇠 장치가 또 다른 소음원이 되는 문제점이 있었다.

공개특허공보 10-2008-0051512

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명이 해결하려는 과제는 머플러의 배기밸브 장치에서 발생할 수 있는 접촉음을 방지하고 소음 특성을 최적화할 수 있는 배기밸브 장치를 제공하는 것이다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 배기밸브 장치는 배기압력이 작용하는 머플러의 내부에 구비된 배플(baffle)에 형성된 통공을 개폐하기 위한 배기밸브 장치로서, 브라켓, 일측이 곡면으로 만곡되어 상기 브라켓의 일측면에 접하도록 배치되고 상기 배기압력의 크기에 따라 회동하여 상기 통공을 개폐하는 커버, 그리고 상기 브라켓에 체결되어 회동된 상기 커버를 복원시키도록 작용하는 탄성 복원력을 제공하는 탄성부재를 포함하고, 상기 커버는 회동 시 상기 곡면으로 만곡된 부분이 상기 브라켓의 일측면에서 구름 방식으로 회동하여 상기 통공을 개폐한다.

상기 브라켓, 상기 커버 및 상기 탄성부재를 서로 결합시키고 상기 커버를 회동시키는 고정부재를 더 포함할 수 있다.

상기 고정부재는 상기 커버 측으로 삽입되어 상기 브라켓, 상기 커버 및 상기 탄성부재를 관통하는 볼트, 그리고 상기 볼트에 나사결합되어 상기 커버를 상기 볼트에 고정 시키고, 상기 탄성부재를 상기 브라켓에 고정시키는 너트를 포함할 수 있다.

상기 커버 및 상기 브라켓은 상기 볼트가 관통되는 관통홀을 각각 형성하되, 상기 브라켓의 관통홀은 상기 커버의 회동방향으로 형성된 슬롯(slot)이며, 상기 볼트는 상기 너트의 결합위치를 기준으로 상기 슬롯을 따라 이동하여 상기 커버가 상기 브라켓에 구름 접촉 되도록 회동시킬 수 있다.

상기 커버는 상기 배플에 형성된 상기 통공에 대응되는 형상으로 돌출되어 상기 통공을 덮는 개폐부, 그리고 상기 개폐부로부터 연장되며 만곡되어 구름면을 형성하여 상기 브라켓에 접하는 회동부를 포함할 수 있다.

상기 브라켓은 수직으로 절곡되어 상기 회동부에 접하는 제1 결합부, 그리고 상기 배플에 결합되는 제2 결합부를 포함할 수 있다.

상기 탄성부재는 일측에서 타측으로 갈수록 직경이 점차 증가되는 원뿔 나선형 압축코일스프링일 수 있다.

상기 볼트는 상기 커버와 접하는 머리부, 그리고 상기 브라켓, 상기 커버 및 상기 탄성부재를 관통하여 상기 너트와 체결되는 체결부를 포함하되, 상기 머리부는 상기 커버의 접촉부위에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.

상기 볼트는 상기 브라켓의 관통홀을 관통하여 설치되되, 상기 브라켓의 관통홀의 내면에 접하지 않도록 상기 브라켓의 관통홀의 내면으로부터 미리 정해진 간격으로 이격되어 설치될 수 있다.

상기 브라켓은 상기 배플에 설치될 수 있다.

상기 커버 및 상기 브라켓과 상기 커버 및 상기 브라켓을 관통하는 상기 볼트 사이에는 완충부재가 삽입될 수 있다.

본 발명에 의하면, 커버가 브라켓에 접촉되어 있는 상태를 유지하고, 회동 시 브라켓에 구름 접촉되어 통공을 개폐하게 됨으로써, 커버의 회동에 의한 개폐 동작이 반복적으로 진행되어도 커버가 브라켓과 충돌되는 것이 원천적으로 방지되기 때문에 배기밸브 장치의 접촉 소음이 원천적으로 방지된다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 배기밸브 장치가 차량의 머플러에 설치된 상태를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 배기밸브 장치의 분해사시도이다.
도 3은 도 1의 'A'를 확대한 부분 확대도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 배기밸브 장치의 커버가 닫힌 상태를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 배기밸브 장치의 커버가 열린 상태를 나타내는 개략적인 단면도이다.

이하에서 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 배기밸브 장치가 차량의 머플러에 설치된 상태를 나타내는 개략적인 단면도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 배기밸브 장치의 분해사시도이며, 도 3은 도 1의 'A'를 확대한 부분 확대도이다. 또한, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 배기밸브 장치의 커버가 닫힌 상태를 나타내는 개략적인 단면도이고, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 배기밸브 장치의 커버가 열린 상태를 나타내는 개략적인 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 배기밸브 장치(100)(이하 '배기밸브 장치(100)'라 함)는 배기압력이 작용하는 차량의 머플러(muffler)(도시되지 않음) 내부에 구비된 배플(baffle)(200)에 설치될 수 있다. 배플(200)은 차량의 머플러 내부의 공간을 구획하도록 머플러 내에 설치되며, 배플(200)에는 배기가스가 통과하는 통공(210)이 형성될 수 있다. 따라서, 본 배기밸브 장치(100)는 배플(200)의 통공(210)에 설치되어 배기가스의 압력에 따라 선택적으로 개폐되도록 구성된다. 즉, 배기압력이 커지면 본 배기밸브 장치(100)가 개방되어 배기가스가 배플(200)을 통과하여 이동하게 되고, 배기압력이 감소하면 본 배기밸브 장치(100)가 폐쇄된다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 배기밸브 장치(100)는 브라켓(10)을 포함한다.

브라켓(10)은 배플(200)에 설치된다.

더 자세하게는, 브라켓(10)은 평판형의 플레이트가 수직으로 절곡되어 마치 'ㄴ'자 형상으로 형성되며, 일측이 배플(200)에 설치되어 고정되고, 타측이 후술할 커버(20)에 결합될 수 있다. 즉, 브라켓(10)은 'ㄴ'자 형상으로 절곡되어 커버(20)에 접하는 제1 결합부(11) 및 배플(200)에 결합되는 제2 결합부(13)로 구성될 수 있다.

또한, 브라켓(10)은 후술할 고정부재(40)가 관통되기 위한 관통홀(111)을 형성할 수 있다.

도 2, 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 배기밸브 장치(100)는 커버(20)를 포함한다.

커버(20)는 일측이 곡면으로 만곡되어 브라켓(10)의 일측면에 접하도록 배치되고, 배기압력의 크기에 따라 회동하여 통공(210)을 개폐한다.

더 자세하게는, 커버(20)는 크게 개폐부(21) 및 회동부(23)를 포함하여 구성된다.

여기서, 개폐부(21)는 배플(200)에 형성된 통공(210)에 대응되는 형상으로 돌출되어 배기가스의 배기압력이 작용하지 않을 시에 통공(210)을 덮고, 배기압력이 작용하였을 시에는 배기압력의 크기에 따라 개방되도록 구성된다. 또한, 커버(20)의 회동부(23)를 살펴보면, 회동부(23)는 상기한 개폐부(21)로부터 연장되며, 일측이 커버(20)의 내측으로 만곡되어 구름면을 형성하여 이를 통해 브라켓(10)에 접하도록 구성된다.

또한, 커버(20)에는 앞서 살핀 브라켓(10)과 마찬가지로, 볼트(41)가 관통되기 위한 관통홀(231)이 형성될 수 있다.

또한 도 1 및 도 3을 참조하면, 본 배기밸브는 탄성부재(30)를 포함한다.

탄성부재(30)는 브라켓(10)에 체결되어 배기가스의 배기압력에 의해 회동된 커버(20)를 복원시키도록 작용하는 탄성 복원력을 제공한다.

더 자세하게는, 탄성부재(30)는 브라켓(10)의 타측에 배치되어 브라켓(10) 및 후술할 고정부재(40)와 체결된다.

예시적으로, 도면상에는 도시되지 않았으나 브라켓(10) 및 고정부재(40)에는 탄성부재(30)와의 체결을 위한 구조가 형성될 수 있다. 예를 들면, 브라켓(10) 및 고정부재(40)에는 탄성부재(30)가 안착되는 홈 또는 고리 등을 형성하여 탄성부재(30)와 체결될 수 있다. 그러나, 이는 사용상 필요에 따라 다양한 구조로 변경될 수 있다.

따라서, 탄성부재(30)는 탄성 복원력을 가지는 임의의 부재일 수 있으며, 본 실시예에서의 탄성부재(30)는 일측에서 타측으로 갈수록 직경이 점차 증가되는 원뿔 나선형 압축코일스프링일 수 있다. 즉, 탄성부재(30)는 일측이 후술할 고정부재(40)와 체결되고, 타측이 브라켓(10)에 체결되어 고정될 수 있다. 이는, 회동된 커버(20)에 대하여 안정적인 탄성 지지를 수행할 수 있도록 직경이 큰 부위는 지지면적이 큰 브라켓(10)과 체결되고, 직경이 작은 부위는 지지면적이 작은 고정부재(40)에 체결될 수 있다.

한편, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 배기밸브 장치(100)는 브라켓(10), 커버(20) 및 탄성부재(30)를 서로 결합시키고 커버(20)를 회동시키는 고정부재(40)를 더 포함할 수 있다.

더 자세하게는, 고정부재(40)는 커버(20) 측으로 삽입되어 브라켓(10), 커버(20) 및 탄성부재(30)를 관통하는 볼트(41), 그리고 볼트(41)에 나사결합되어 커버(20)를 볼트(41)에 고정 시키고, 탄성부재(30)를 브라켓(10)에 고정시키는 너트(43)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 너트(43)는 브라켓(10)의 타측에 배치된 탄성부재(30)의 일측, 즉, 직경이 작은 측에 접하여 볼트(41)와 나사결합되어 탄성부재(30)를 볼트(41)의 길이 방향으로 가압함으로써, 탄성부재(30)를 브라켓(10)에 고정시킴과 동시에, 볼트(41)의 이동 시 탄성부재(30)의 탄성복원력을 발생시킬 수 있다.

즉, 본 배기밸브 장치(100)는 볼트(41) 및 너트(43)를 통해 브라켓(10), 커버(20) 및 탄성부재(30)를 관통하여 서로 결합시키고, 볼트(41)의 이동을 통해 커버(20)의 회동을 구현할 수 있다.

따라서, 본 배기밸브 커버(20)는 회동 시 곡면으로 만곡된 부분, 즉, 회동부(23)가 브라켓(10)의 일측면에서 구름 방식으로 회동하여 배플(200)에 형성된 통공(210)을 개폐한다.

이때, 도 1 및 도 2를 참조하면, 브라켓(10)에 형성된 관통홀(111)은 커버(20)의 회동방향, 즉, 브라켓(10)이 설치된 배플(200)의 설치면에 대한 수직방향으로 형성된 슬롯일 수 있다. 따라서, 커버(20)의 개폐부(21)에 배기압력이 작용할 때, 커버(20)의 회동부(23)와 결합된 볼트(41)는 볼트(41)와 체결된 너트(43)의 결합(체결)위치를 중심으로 슬롯을 따라 커버(20)의 회동방향으로 이동하게 되고, 커버(20)의 회동부(23)는 접촉되어 있는 브라켓(10)의 일측면에 구름 방식으로 회동하게 된다.

또한 도 1 및 도 3을 참조하면, 볼트(41)는 커버(20)와 접하는 머리부(411), 그리고 브라켓(10), 커버(20) 및 탄성부재(30)를 관통하여 너트(43)와 체결되는 체결부(413)를 포함할 수 있다. 이때, 볼트(41)의 머리부(411)는 커버(20)의 접촉부위에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 볼트(41)는 커버(20)의 접촉부위에 대응되는 형상으로 형성되어 커버(20)와의 결합 시 커버(20)와 밀착되어 커버(20)의 이탈방지 및 회동 시 커버(20)와 볼트(41)와의 유격에 의한 떨림을 예방할 수 있다.

그리고, 볼트(41)는 브라켓(10)의 관통홀(111)을 관통하여 설치되되, 브라켓(10)의 관통홀(111)의 내면에 접하지 않도록 브라켓(10)의 관통홀(111)의 내면으로부터 미리 정해진 간격으로 이격되어 설치될 수 있다. 예시적으로, 미리 정해진 간격은 커버(20)가 개방에서 다시 폐쇄상태로 돌아갈 때, 커버(20)와 결합되어 브라켓(10)의 관통홀(111)을 따라 이동하는 볼트(41)가 탄성부재(30)의 관성에 의하여 관통홀(111)의 내면에 접촉되는 것을 방지할 수 있는 간격일 수 있다.

또한, 도 3을 참조하면, 커버(20) 및 브라켓(10)과 커버(20) 및 브라켓(10)을 관통하는 볼트(41) 사이에는 완충부재(50)가 삽입될 수 있다. 즉, 커버(20) 및 브라켓(10)과 접하는 볼트(41)의 외측엔 볼트(41)를 감싸는 완충부재(50)가 삽입될 수 있다.

예시적으로, 완충부재(50)는 볼트(41)의 이동 시 관통홀(111)의 내면과 볼트(41)의 접촉으로 발생되는 충격을 흡수하기 위한 쿠션일 수 있다.

또한, 커버(20)가 개방에서 다시 폐쇄상태로 돌아갈 때, 커버(20)와 결합되어 브라켓(10)의 관통홀(111)을 따라 이동하는 볼트(41)가 탄성부재(30)의 관성에 의하여 관통홀(111)의 내면에 접촉되는 것을 방지할 수 있도록, 완충부재(50)에 의해 감싸진 볼트(41)를 브라켓(10)의 관통홀(111)의 내면으로부터 미리 정해진 간격으로 이격되어 설치할 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 배기밸브 장치(100)의 개폐과정에 대하여 설명한다. 참고로, 본 배기밸브 장치(100)의 개폐과정을 설명하기 위한 각 구성에 대해서는 설명의 편의상 본 배기밸브 장치(100)를 설명하면서 사용한 도면부호를 동일하게 사용하기로 하고, 중복된 설명은 생략하기로 한다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 커버(20)의 개폐부(21)에 배기가스 압력이 가해지면, 커버(20)의 회동부(23)에 결합되어 브라켓(10) 및 탄성부재(30)에 의해 지지되고 있는 고정부재(40)가 브라켓(10)의 관통홀(111)을 따라 커버(20)의 회동방향으로 이동되어 커버(20)의 회동이 이루어진다. 이에 따라, 배플(200)에 형성된 통공(210)이 개방되어 배기가스가 외부로 방출된다.

이와는 반대로, 커버(20)의 개폐부(21)에 배기가스의 압력이 해제되면, 고정부재(40)가 탄성부재(30)의 탄성 복원력에 의해 브라켓(10)의 관통홀(111)을 따라 다시 커버(20)의 회동반대방향으로 이동되어 커버(20)가 처음의 위치로 복귀된다. 이에 따라, 배플(200)에 형성된 통공(210)이 커버(20)에 의해 다시 폐쇄된다.

이처럼, 본 발명에 의하면 커버(20)가 브라켓(10)에 접촉되어 있는 상태를 유지하고, 회동 시 브라켓(10)에 구름 접촉되어 통공(210)을 개폐하게 됨으로써, 커버(20)의 회동에 의한 개폐 동작이 반복적으로 진행되어도 커버(20)가 브라켓(10)과 충돌되는 것이 원천적으로 방지되기 때문에 배기밸브 장치(100)의 접촉 소음이 원천적으로 방지된다.

이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.

100. 배기밸브 장치
10. 브라켓
11. 제1 결합부
111. 관통홀
13. 제2 결합부
20. 커버
21. 개폐부
23. 회동부
231. 관통홀
30. 탄성부재
40. 고정부재
41. 볼트
411. 머리부
413. 체결부
43. 너트
50. 완충부재
200. 배플
210. 통공

Claims (11)

1. 배기압력이 작용하는 머플러의 내부에 구비된 배플(baffle)에 형성된 통공을 개폐하기 위한 배기밸브 장치로서,
   브라켓,
   일측이 곡면으로 만곡되어 상기 브라켓의 일측면에 접하도록 배치되고 상기 배기압력의 크기에 따라 회동하여 상기 통공을 개폐하는 커버, 그리고
   상기 브라켓에 체결되어 회동된 상기 커버를 복원시키도록 작용하는 탄성 복원력을 제공하는 탄성부재를 포함하고,
   상기 커버는 회동 시 상기 곡면으로 만곡된 부분이 상기 브라켓의 일측면에서 구름 방식으로 회동하여 상기 통공을 개폐하며,
   상기 브라켓, 상기 커버 및 상기 탄성부재를 서로 결합시키고 상기 커버를 회동시키는 고정부재를 더 포함하고,
   상기 고정부재는 상기 커버 측으로 삽입되어 상기 브라켓, 상기 커버 및 상기 탄성부재를 관통하는 볼트, 그리고
   상기 볼트에 나사결합되어 상기 커버를 상기 볼트에 고정 시키고, 상기 탄성부재를 상기 브라켓에 고정시키는 너트를 포함하는 배기밸브 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에서,
   상기 커버 및 상기 브라켓은 상기 볼트가 관통되는 관통홀을 각각 형성하되,
   상기 브라켓의 관통홀은 상기 커버의 회동방향으로 형성된 슬롯(slot)이며,
   상기 볼트는 상기 너트의 결합위치를 기준으로 상기 슬롯을 따라 이동하여 상기 커버가 상기 브라켓에 구름 접촉 되도록 회동시키는 배기밸브 장치.
5. 제1항에서,
   상기 커버는 상기 배플에 형성된 상기 통공에 대응되는 형상으로 돌출되어 상기 통공을 덮는 개폐부, 그리고
   상기 개폐부로부터 연장되며 만곡되어 구름면을 형성하여 상기 브라켓에 접하는 회동부를 포함하는 배기밸브 장치.
6. 제5항에서,
   상기 브라켓은 수직으로 절곡되어 상기 회동부에 접하는 제1 결합부, 그리고
   상기 배플에 결합되는 제2 결합부를 포함하는 배기밸브 장치.
7. 제1항에서,
   상기 탄성부재는 일측에서 타측으로 갈수록 직경이 점차 증가되는 원뿔 나선형 압축코일스프링인 배기밸브 장치.
8. 제1항에서,
   상기 볼트는 상기 커버와 접하는 머리부, 그리고 상기 브라켓, 상기 커버 및 상기 탄성부재를 관통하여 상기 너트와 체결되는 체결부를 포함하되,
   상기 머리부는 상기 커버의 접촉부위에 대응되는 형상으로 형성되는 배기밸브 장치.
9. 제4항에서,
   상기 볼트는 상기 브라켓의 관통홀을 관통하여 설치되되,
   상기 브라켓의 관통홀의 내면에 접하지 않도록 상기 브라켓의 관통홀의 내면으로부터 미리 정해진 간격으로 이격되어 설치되는 배기밸브 장치.
10. 제1항에서,
    상기 브라켓은 상기 배플에 설치되는 배기밸브 장치.
11. 제1항에서,
    상기 커버 및 상기 브라켓과 상기 커버 및 상기 브라켓을 관통하는 상기 볼트 사이에는 완충부재가 삽입되는 배기밸브 장치.

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