KR100868206B1 - 차량용 가변 머플러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배기 머플러 내의 튜브 일측에 엔진 RPM에 의한 배기압에 따라 가변하여 작동하는 가변 배기 수단을 구성하여 최적의 배기성능을 실현하며, 이상소음의 발생을 최소화하는 차량용 가변 머플러를 제공한다.

가변 머플러, 배기 시스템, 가변 배기 수단

Description

차량용 가변 머플러{VARIABLE EXHAUST MUFFLER OF VEHICLES}

도 1은 종래 기술에 따른 가변 머플러의 구성 단면도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 가변 머플러의 구성 단면도이다.

도 3은 도 2의 A 부분에 적용되는 가변 배기 수단의 확대 단면도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 가변 머플러의 작동 상태도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

3,5; 전,후측 배기파이프 7; 하우징

9,11; 격벽 13; 연결튜브

15; 가변 배기 수단 OP; 개폐관;

S; 슬라이딩부 SP;슬라이딩 관

RS; 리턴 스프링

본 발명은 차량용 가변 머플러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배기 머플러 내의 튜브 일측에 엔진 RPM에 의한 배기압에 따라 가변하여 작동하는 가변 배기 수단을 구성하여 최적의 배기성능 및 작동소음의 저감을 실현할 수 있는 차량용 가 변 머플러에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 배기 시스템(Exhaust System)은 엔진 연소의 생성물인 고온, 고압의 가스를 대기로 방출하며, 이때 발생하는 배기소음을 감쇄시키게 된다.

이러한 배기 시스템은 크게 배기소음의 저감과 배압저감이라는 두 가지 기능에 의해 그 성능이 결정되며, 현재까지는 머플러나 파이프 등의 형상을 최적화함으로써, 앞서 언급한 소음저감과 배압저감이라는 두 가지 기능에 충실하게 설계되어 왔다.

한편, 최근에는 상기 소음저감 및 배압저감이라는 두 가지 기능을 모두 만족시키려는 노력에서 가변 머플러가 개발되어 장착되는 추세이며, 이러한 가변 머플러는 기존 고정된 배기계 형상 및 머플러의 구조로는 해결하기 어려웠던 다양한 엔진 RPM영역에서 효과적인 성능을 발휘할 수 있도록 하기 위하여 저속영역과 고속영역의 상반되는 두가지 조건을 모두 만족하도록 밸브개폐에 의해 작동하는 가변 머플러구조를 갖도록 하였다.

도 5는 종래 기술에 따른 가변 머플러의 구성도로서, 종래 가변 머플러의 일실시예에 의한 구성을 살펴보면, 단면이 4각박스 혹은 원통형상으로 이루어진 일정용량을 가진 하우징(101)이 전후의 배기파이프(102,107)와 연결되어 장착되고, 이 하우징(101)의 내부에는 다수개의 격벽(103)이 설치되며, 이 격벽(103)에 튜브(104)가 하나의 격벽(103)을 길이방향으로 관통하여 고정되며, 상기 하우징(101)내에는 엔진의 연소 후, 전측의 배기파이프(102)를 통해 내부로 유입되는 배기가스에 가해지는 배압의 크기를 임의대로 조절할 수 있는 듀얼모드용 밸브(105)가 구비되어 이루어진다.

여기서 상기 듀얼모드용 밸브(105)는 2개의 격벽(103)을 길이방향으로 관통하여 고정된 상기 저측의 배기 파이프(102)의 출구쪽에 장착되며, 저속영역에서는 상기 듀얼모드용 밸브(105)를 닫고, 고속영역에서는 상기 듀얼모드용 밸브(105)를 열도록 되어 배압에 따른 2가지 조건, 즉 저속 또는 고속시의 배압에 따라 배기 유동의 경로를 가변할 수 있도록 이루어진다.

그러나 상기한 바와 같은 가변 머플러는 듀얼모드용 밸브의 개폐를 통하여서만 배기 유동의 경로를 가변할 수 있는 구조로 이루어져 엔진으로부터의 배기가스의 유동을 설정되는 저속 및 고속의 2가지 조건에서만 조정하도록 이루어져 실제 엔진의 출력 및 배기 유량에 민감하게 배기 유동의 경로를 가변할 수 없으며, 이에 따라 소음저감 및 배압의 최적화에 한계가 있다는 등의 문제점을 내포하고 있다.

즉, 상기한 종래의 듀얼모드용 밸브는 스프링력에 따라 유량이 많을 경우 열리는 단순한 기능만을 가짐으로 밸브 개폐 시의 2가지 조건만을 반영할 뿐이며, 특정영역에서의 밸브의 튜닝이 사실상 불가능한 구조이다. 또한, 배기가스가 순간적으로 약해질 경우, 밸브가 순간적으로 닫히면서 밸브가 배기파이프에 닿아서 발생되는 개폐음에 의해 정숙감을 저해하는 문제점도 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 배기 머플러 내의 튜브 일측에 엔진 RPM에 의한 배 기압에 따라 가변하여 작동하는 가변 배기 수단을 구성하여 최적의 배기성능을 실현하며, 이상소음의 발생을 최소화하는 차량용 가변 머플러를 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 차량용 가변 머플러는 엔진의 연소실로부터 연소되어 생성되는 배기가스의 배기 유동 경로를 가변하여 배압을 조정하는 차량용 가변 머플러에 있어서,

전,후측의 배기파이프와 연결되어 장착되고, 내부에는 다수개의 격벽이 설치되는 다단의 배기실로 나누어지는 중공부를 갖는 하우징과; 상기 하우징의 내부에서 격벽에 의해 장착되어 상기 다단의 배기실을 연결하는 연결튜브와; 상기 전측의 배기파이프 출구단과 하우징의 내벽 사이에 장착되어 배기압에 따라 상기 전측 배기파이프의 출구단 개방정도를 가변하여 작동하는 가변 배기 수단을 포함한다.

상기 하우징은 그 내부가 2개의 격벽에 의해 전방으로부터 제1,2,3배기실로 서로 구획되는 것을 특징으로 하며, 상기 전측 배기파이프는 그 출구단이 하우징 내부의 전방으로부터 2개의 격벽을 관통하여 제3배기실에 배치되는 것을 특징으로 하며, 상기 후측 배기파이프는 그 입구단이 하우징 내부의 후방으로부터 2개의 격벽을 관통하여 제1배기실에 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 가변 배기 수단은 상기 전측 배기파이프의 출구단에 대응하도록 하우징 내벽에 장착된 상태로 슬라이딩부를 통하여 서로 연결되는 다수개의 슬라이딩 관; 상기 슬라이딩 관의 선단에 슬라이딩부를 통하여 연결되어 상기 전측 배기파이프의 출구단을 직접적으로 개폐 단속하는 개폐관; 상기 다수개의 슬라이딩 관 내부에 배 치되어 일단이 상기 개페관의 내면에 지지되고, 타단은 상기 하우징의 내벽에 지지되는 리턴 스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 슬라이딩 관 끼리 연결하거나 또는 슬라이딩 관과 개폐관을 연결하는 슬라이딩부는 'ㄷ'자 형상과 역 'ㄷ'자 형상을 서로 맞물리도록 걸어서 상호간에 일정한 표면 마찰력을 발생시키도록 하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 리턴 스프링은 그 양단에 고리부를 형성하고, 상기 개폐관의 내면과 하우징의 내벽에 각각 고리홈을 형성하여 이 고리홈에 상기 고리부를 각각 끼워 설치되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 가변 머플러의 구성 단면도이고, 도 3은 도 2의 A 부분에 적용되는 가변 배기 수단의 확대 단면도이다.

본 발명에 따른 차량용 가변 머플러(1)는 엔진(미도시)의 연소실로부터 연소되어 생성되는 배기가스의 배기 유동 경로 상의 전측 배기파이프(3)의 출구단에서 그 개방량을 가변하여 배압을 조정하게 된다.

이러한 차량용 배기 머플러(1)의 구체적인 구성은 전,후측의 배기파이프(3,5)에 의해 하우징(7)이 연결되어 장착되는데, 상기 하우징(7)의 내부 중공부는 2개의 격벽(9,11)이 설치되어 3단의 배기실(V1,V2,V3)로 나누어진다.

즉, 상기 하우징(7) 내부의 중공부는 전,후측의 격벽(9,11)에 의해 전방으로부터 제1,2,3배기실(V1,V2,V3)로 서로 구획되는 것이다.

상기 하우징(7)의 내부에서 전측 격벽(9)에는 연결튜브(13)가 장착되어 상기 제,제2배기실(V1,V2)을 연결한다.

또한, 상기 전측 배기파이프(3)는 그 출구단이 하우징(7) 내부의 전방으로부터 2개의 격벽(9,11)을 관통하여 상기 제3배기실(V3)에 배치되며, 상기 후측 배기파이프(5)는 그 입구단이 하우징(7) 내부의 후방으로부터 2개의 격벽(9,11)을 관통하여 제1배기실(V1)에 배치되는 것이다.

그리고 상기 제3배기실(V3) 내부에는 상기 전측 배기파이프(3) 출구단과 하우징(7)의 내벽 사이에 가변 배기 수단(15)이 장착되어 배기압에 따라 상기 전측 배기파이프(3)의 출구단 개방정도를 가변하도록 작동하게 된다.

상기 가변 배기 수단(15)의 구체적인 구성은, 도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 전측 배기파이프(3)의 출구단에 대응하도록 하우징(7) 내벽에 장착된 상태로 슬라이딩부(S)를 통하여 서로 연결되는 3개의 슬라이딩 관(SP)이 구비된다.

상기 슬라이딩 관(SP)의 선단에는 슬라이딩부(S)를 통하여 개폐관(OP)이 연결되어 상기 전측 배기파이프(3)의 출구단을 직접적으로 개폐 단속하도록 구성된다.

또한, 상기 3개의 슬라이딩 관(SP) 내부에는 리턴 스프링(RS)이 배치되어 그 일단이 상기 개페관(OP)의 내면에 지지되고, 그 타단은 상기 하우징(7)의 내벽에 지지된다.

여기서, 상기 슬라이딩 관(SP) 끼리 연결하거나 또는 슬라이딩 관(SP)과 개폐관(OP)을 연결하는 슬라이딩부(S)는 'ㄷ'자 형상과 역 'ㄷ'자 형상을 서로 맞물리도록 걸어서 상호간에 일정한 표면 마찰력을 발생시키도록 하여 구성된다.

또한, 상기 리턴 스프링(RS)은 그 양단에 고리부(17)를 형성하고, 상기 개폐관(OP)의 내면과 하우징(7)의 내벽에 각각 고리홈(19)을 형성하여 이 고리홈(19)에 상기 고리부(17)를 각각 끼워 설치되는 것이 바람직하다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 차량용 가변 머플러(1)의 작동은 먼저, 차량이 저속으로 주행(아이들 RPM 또는 저 RPM 주행)할 경우, 도 2에서 도시한 바와 같이, 전측 배기파이프(3)를 통하여 유입되는 배기가스의 배기압이 작아 상기 가변 배기 수단(15)의 리턴 스프링(RS)의 탄성력을 극복하지 못하여 상기 개폐관(OP)에 의해 전측 배기파이프(3)의 출구단은 폐쇄된 상태를 유지하게 된다.

이 때, 상기 배기가스는 전측 배기파이프(3)의 배기구(21)를 통해서만 제2배기실(V2)로 배출되도록 하여 배기압을 상승시키고, 상승된 배기압으로 인해 아이들 부밍소음 및 저주파 부밍소음을 저감시키도록 작용하게 된다.

그리고 상기 제2배기실(V2)로 유입된 배기가스는 연결튜브(13)를 통하여 제1배기실(V1)을 거쳐 후측 배기파이프(5)를 통하여 배출된다.

반면, 도 4에서 도시한 바와 같이, 점차 차량이 저속에서 고속영역으로 이동하여 상기 전측 배기파이프(3)를 통하여 유입되는 배기가스의 배기압이 커지게 되면, 상기 배기압은 상기 가변 배기 수단(15)의 리턴 스프링(RS)의 탄성력을 극복하고, 개폐관(OP)을 밀어 전측 배기파이프(3)의 출구단 개방량을 상기 배기가스의 배기압에 따라 가변하여 조절하게 된다.

이 때, 상기 배기가스는 전측 배기파이프(3)의 배기구(21) 및 출구단을 통해서 제2배기실(V1)과 제3배기실(V3)로 동시에 배출되도록 하여 최고 RPM에서의 배기압 상승을 억제하여 최고 마력의 고출력 엔진 성능을 얻을 수 있도록 한다.

그리고 상기 제2배기실(V2)로 유입된 배기가스는 연결튜브(13)를 통하여 제1배기실(V1)을 거쳐 후측 배기파이프(5)를 통하여 배출되고, 상기 제3배기실(V3)로 유입된 배기가스는 후측 배기파이프(5)의 배기구(23)를 통하여 배출된다.

또한, 상기 고 RPM 영역에서, 상기 개폐관(OP)이 배기압에 의해 밀려 개방되거나 닫히는 경우, 각 슬라이딩 관(SP)의 슬라이딩부(S)는 서로 접히거나 펴지도록 슬라이딩되면서 표면 마찰력이 발생하여 리턴 스프링(RS)에 의한 공진현상을 제거하여 개폐관(OP)의 변위가 부드럽게 변하도록 하며, 이로 인한 비정상적인 개폐관(OP)의 개폐소음의 발생을 소멸시킬 수 있게 된다.

따라서 본 발명의 차량용 가변 머플러(1)는 그 가변 배기 수단(15)에 의해 저속 영역에서는 저주파영역의 배기소음(부밍음)을 감쇄시킬 수 있도록 충분한 공간의 공명실로써의 배기실을 확보하게 되고, 배압의 최적 제어를 이룰 수 있게 되며, 고속영역으로 갈수록 배기가스의 배기압이 강하여 상기 고속에서 발생하는 고주파 기류음의 발생에 의한 배기소음을 감쇄시킬 수 있도록 하며, 배기압의 증가를 막아 최적의 배기성능을 이룰 수 있게 된다.

상기한 바와 같은 본 발명의 차량용 가변 머플러에 의하면, 배기 머플러 내에 가변 배기 수단을 구성하여 엔진의 연소실로부터 대기중으로 배출되는 배기가스 의 배기압에 따라 상기 가변 배기 수단에 의한 연결튜브의 개방량을 조절함으로서, 저속영역의 저주파 소음에서부터 고속영역의 높은 기류음에 이르기까지 전영역에서의 배기소음의 발생을 최소화하고, 최적의 배압제어를 통한 배기성능을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 전,후측의 배기파이프와 연결되어 장착되고, 내부에는 다수개의 격벽이 설치되는 다단의 배기실로 나누어지는 중공부를 갖는 하우징과; 상기 하우징의 내부에서 격벽에 의해 장착되어 상기 다단의 배기실을 연결하는 연결튜브와; 상기 전측의 배기파이프 출구단과 하우징의 내벽 사이에 장착되어 배기압에 따라 상기 전측 배기파이프의 출구단 개방정도를 가변하여 작동하는 가변 배기 수단을 포함하여 엔진의 연소실로부터 연소되어 생성되는 배기가스의 배기 유동 경로를 가변하여 배압을 조정하는 차량용 가변 머플러에 있어서,

   상기 가변 배기 수단은

   상기 전측 배기파이프의 출구단에 대응하도록 하우징 내벽에 장착된 상태로 슬라이딩부를 통하여 서로 연결되는 다수개의 슬라이딩 관;

   상기 슬라이딩 관의 선단에 슬라이딩부를 통하여 연결되어 상기 전측 배기파이프의 출구단을 직접적으로 개폐 단속하는 개폐관;

   상기 다수개의 슬라이딩 관 내부에 배치되어 일단이 상기 개페관의 내면에 지지되고, 타단은 상기 하우징의 내벽에 지지되는 리턴 스프링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 가변 머플러.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 슬라이딩 관 끼리 연결하거나 또는 슬라이딩 관과 개폐관을 연결하는 슬라이딩부는 'ㄷ'자 형상과 역 'ㄷ'자 형상을 서로 맞물리도록 걸어서 상호간에 일정한 표면 마찰력을 발생시키도록 하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 가변 머플러.
7. 청구항 5에 있어서,

   상기 리턴 스프링은 그 양단에 고리부를 형성하고, 상기 개폐관의 내면과 하우징의 내벽에 각각 고리홈을 형성하여 이 고리홈에 상기 고리부를 각각 끼워 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 가변 머플러.

Images