KR20170025511A - 차량용 공명기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외형을 구성하는 외부 파이프, 일부분이 상기 외부 파이프의 내부에 삽입되고 공기의 이동 통로인 복수의 슬릿이 형성되는 내부 파이프, 상기 내부 파이프의 외면으로부터 상기 외부 파이프 방향으로 돌출되어 상기 외부 파이프의 내면과 접촉하는 격벽 및 상기 슬릿과 연통되어 흡기 소음을 저감하기 위한 공간을 제공하고 상기 격벽에 의해 그 공간이 복수 개로 구분되는 복수의 공명실을 포함하고, 상기 외부 파이프에는 상기 격벽의 측면에 대응하여 하방으로 연장되는 단차부가 형성되고, 상기 단차부에는 상기 격벽과 상기 단차부 사이의 공간을 밀폐하기 위한 탄성부재가 삽입되도록 상기 단차부의 내측 방향으로 함몰되는 탄성부재 삽입 홈이 형성되는 차량용 공명기에 관한 것이다.

Description

차량용 공명기{Resonator for vehicle}

본 발명은 공기의 이동 소음을 저감하기 위하여 복수의 공명실이 형성되는 차량용 공명기에 관한 것으로서, 구체적으로 상기 공명기의 소음 저감이 효율적으로 이루어지도록 상기 공명실의 밀폐 성능을 향상시킬 수 있는 차량용 공명기에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차의 흡기 시스템에는 에어 클리너(Air cleaner), 터보차저(Turbo-charger), 인터쿨러(Inter-cooler), 에어 덕트(Air duct) 및 엔진 메니폴더(Engine manifolder)가 구비되고, 상기 흡기 시스템에 의하여 내연기관으로 유입된 외부 공기는 팽창과 압축을 반복하면서 흡기 맥동이 발생하게 된다. 이러한 흡기 맥동 현상은 공기의 압력 변화에 따라 소음을 유발하고, 특히 차체 또는 차량의 실내 공간에서 공기의 공진 현상에 의해 더욱 큰 소음 유발의 원인이 되었다.

이러한 흡기 소음을 억제하기 위하여 상기 터보차저의 후단에 설치되는 흡기 호스에는, 흡기계를 특정 주파수로 튜닝(tunning)하기 위한 공명기(resonator)가 배치된다.

일반적으로 종래의 공명기는 외형을 형성하는 외부 파이프 및 상기 외부 파이프 내에 삽입되는 내부 파이프로 구성되고, 상기 외부 파이프와 상기 내부 파이프 사이에는 공기의 주파수를 튜닝하여 흡기 소음을 저감하는 공명실이 형성된다. 그리고, 상기 내부 파이프의 양측에는 공기의 유입 통로인 유입구와 공기의 배출 통로인 유출구가 형성된다. 따라서, 상기 유입구를 통해 상기 내부 파이프로 유입된 공기의 일부는 상기 공명실로 이동되고, 상기 공명실로 이동된 공기는 공명 현상에 의하여 공기의 주파수 튜닝이 이루어짐에 따라 흡기 소음이 저감되는 것이다.

다만, 종래 기술에 따른 공명기는 공명실의 개수가 제한되므로 외부 공기의 주파수 튜닝 작업이 넓은 대역에 걸쳐서 이루어지지 못하는 문제가 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 공개특허공보 2012-0037150호는 내부 파이프의 외면으로부터 외측 수직 방향으로 연장되는 격벽이 형성되어 상기 격벽에 의해 공명실이 복수 개로 구분되는 자동차용 소음기를 개시하고 있다. 상기 소음기는 외부 파이프 내에 격벽을 구비하는 내부 파이프를 삽입하여 양 구성을 조립하는 방식으로 제조가 이루어진다.

다만, 이러한 종래의 소음기를 조립시, 상기 격벽의 단부는 상기 외부 파이프의 내면과 접촉한 상태로 이동함에 따라 접촉 부위에 마모가 발생하여 상기 공명실의 밀폐가 효율적으로 이루어지지 못하는 문제점이 있었다. 또한 상기 소음기의 작동시 상기 격벽의 단부와 상기 외부 파이프의 내면 사이의 접촉 또는 충격에 의해 구성의 일부가 파손이 발생되는 문제점이 있었다.

이에 더하여, 상기 외부 파이프 내에 상기 내부 파이프를 삽입하는 과정에서 필연적으로 상기 내부 파이프의 격벽과 상기 외부 파이프의 내면 사이에 조립 공차에 의한 소정의 간격이 발생하므로 상기 공명실의 밀폐 성능이 현저히 떨어지는 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허공보 제2012-0037150호(2012. 4. 19. 공개)

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계와 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 구체적으로는 외부 파이프와 내부 파이프 사이에 형성되는 복수의 공명실의 밀폐 성능을 향상시키고, 이에 따라 공기의 이동 소음을 효율적으로 저감할 수 있는 차량용 공명기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 외형을 구성하는 외부 파이프, 일부분이 상기 외부 파이프의 내부에 삽입되고 공기의 이동 통로인 복수의 슬릿이 형성되는 내부 파이프, 상기 내부 파이프의 외면으로부터 상기 외부 파이프 방향으로 돌출되어 상기 외부 파이프의 내면과 접촉하는 격벽 및 상기 슬릿과 연통되어 흡기 소음을 저감하기 위한 공간을 제공하고 상기 격벽에 의해 그 공간이 복수 개로 구분되는 복수의 공명실을 포함하고, 상기 외부 파이프에는 상기 격벽의 측면에 대응하여 하방으로 연장되는 단차부가 형성되고, 상기 단차부에는 상기 격벽과 상기 단차부 사이의 공간을 밀폐하기 위한 탄성부재가 삽입되도록 상기 단차부의 내측 방향으로 함몰되는 탄성부재 삽입 홈이 형성되는 차량용 공명기를 제공한다.

제안되는 본 발명에 따르면, 외부 파이프에는 내부 파이프의 격벽 측면에 대응하여 하방으로 연장되는 단차부가 형성되므로 상기 외부 파이프와 상기 내부 파이프의 결합시 발생 가능한 조립 공차를 현저하게 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 외부 파이프 내에 상기 내부 파이프를 조립시, 상기 외부 파이프는 상기 단차부 내에 설치되는 탄성부재와 접촉한 이후에 상기 내부 파이프와 접촉하므로 양 구성의 접촉 또는 충격에 의해 구성의 일부가 파손될 가능성이 현저하게 낮아지므로 공명기의 조립 작업이 효율적으로 이루어질 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 탄성부재는 상기 외부 파이프와 상기 내부 파이프 사이에 설치되어 상기 격벽에 의해 복수 개로 구분되는 공명실 각각을 밀폐하므로 공기의 이동 소음 저감 성능이 향상될 수 있는 장점이 있다.

도 1은 차량의 흡기 시스템을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공명기의 전체적인 모습을 보여주는 사시도이다.
도 3은 상기 공명기의 세부 구성을 보여주는 분해 사시도이다.
도 4는 도 2의 I-I' 부분을 절개한 단면도이다.
도 5는 도 4의 A 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도 4의 A 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시 예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.

도 1은 차량의 흡기 시스템을 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면, 차량의 흡기 시스템(1)은 엔진으로 공급되는 흡기를 과급하기 위한 터보차저(30)가 설치된다. 상기 터보차저(30)는 구동 시에 고주파 대역의 흡기 소음이 발생하므로, 상기 터보차저(30)에서 발생하는 작동 소음에 의해 운전자의 차량 승차감이 저하되어 전체적으로 차량의 상품성을 떨어뜨리는 문제점이 있었다. 따라서, 상기 터보차저(30)의 후단에는 이러한 작동 소음을 저감하기 위한 소음 감쇄장치로서 공명기(100)가 함께 설치된다.

또한, 상기 흡기 시스템(1)은 동력을 공급하는 엔진(20)과, 상기 엔진(20)으로부터 공급되는 흡기 중 이물질을 여과하는 에어 클리너(10)와, 상기 터보차저(30)에서 과급된 흡기를 냉각시켜서 상기 엔진(20)으로 공급하기 위한 인터쿨러(40)를 포함한다.

상기 공명기(100)는 상기 터보차저(30)의 작동 소음을 저감하기 위하여 상기 인터쿨러(40)와 연결되는 호스(51, 52) 사이에 설치되는 구성으로서, 공기의 흡입 시 맥동압력을 낮추어 이러한 소음을 개선하는 것이다.

이하에서는, 상기 공명기(100)의 세부 구성에 대하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공명기의 전체적인 모습을 보여주는 사시도이고, 도 3은 상기 공명기의 세부 구성을 보여주는 분해 사시도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공명기(100)는 외형을 구성하는 외부 파이프(200) 및 상기 외부 파이프(200)의 내부에 삽입되는 내부 파이프(300)를 포함한다. 상기 내부 파이프(300)는 원통형으로 이루어지는 본체(310)와, 상기 본체(310)의 외면을 감싸고 상기 본체(310)의 외면으로부터 외측 방향으로 돌출되는 하나 이상의 격벽(320)으로 구성된다.

상기 본체(310)에는 공기의 이동 통로를 제공하는 슬릿(331, 332, 333)이 형성된다. 상기 슬릿은 공기의 이동 소음을 저감하는 공명실과 연통하고, 상기 공명실은 상기 격벽(320)에 의해 내부 공간이 구획될 수 있다.

상기 외부 파이프(200)의 단부에는 외부 체결판(201)이 구비되고, 상기 내부 파이프(300)에는 상기 격벽(320)과 소정 거리 이격하게 배치되어 상기 외부 체결판(201)에 결합 가능하도록 구성되는 내부 체결판(301)이 구비된다. 즉, 상기 외부 체결판(201)과 상기 내부 체결판(301)의 결합에 의해 상기 공명기(100)가 제조되는 것이다.

또한, 상기 외부 파이프(200)와 상기 내부 파이프(300)가 접촉하는 부분에는 원형 링 형상을 가지고 상기 격벽(320)에 대응하는 개수로 구성되는 오링(400)이 설치된다. 상기 오링(400)은 소정의 탄성력을 가지는 고무 재질로서 탄성부재로 구성된다면 그 종류에는 제한이 없음을 밝혀둔다.

상기 오링(400)에 의해 상기 외부 파이프(200)와 상기 내부 파이프(300)의 조립시 구성 중 일부가 파손되는 것을 방지할 수 있고, 상기 공명실의 밀폐 성능이 향상될 수 있다. 이하에서는, 상기 오링(400)이 상기 공명기(100) 내에서 삽입되는 위치 및 상기 공명기(100)의 내부 구조에 대하여 설명한다.

도 4는 도 2의 I-I' 부분을 절개한 단면도이고, 도 5는 도 4의 A 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 공기의 유입구(70)로부터 공기의 배출구(80)를 향하는 방향을 기준으로, 상기 내부 파이프(300)에는 제1 공명실(510)과 연통하는 제1 슬릿(331), 제2 공명실(520)과 연통하는 제2 슬릿(332) 및 제3 공명실(530)과 연통하는 제3 슬릿(333)이 형성된다. 그리고, 상기 제1 공명실(510)과 상기 제2 공명실(520)은 상기 제1 슬릿(331)과 상기 제2 슬릿(332) 사이의 일 지점으로부터 상기 외부 파이프(200)의 내면을 향하는 방향으로 연장되는 제1 격벽(321)에 의해 양 공간이 구분된다. 이와 마찬가지로 상기 제2 공명실(520)과 상기 제3 공명실(530)은 상기 제2 슬릿(332)과 상기 제3 슬릿(333) 사이의 일 지점으로부터 상기 외부 파이프(200)의 내면을 향하는 방향으로 연장되는 제2 격벽(322)에 의해 양 공간이 구분된다.

상기 외부 파이프(200)의 내면은 소정의 간격을 두고 단차부가 형성되도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 격벽(321)의 측면은 상기 외부 파이프(200)의 제1 단차부(211)와 접촉하고, 상기 제2 격벽(322)의 측면은 상기 외부 파이프(200)의 제2 단차부(212)와 접촉한다.

상기 제1 단차부(211)와 상기 제2 단차부(212)는 그 형상이 동일하므로 이하에서는 상기 제1 단차부(211)를 예로 들어 설명한다.

상기 제1 단차부(211)에는 상기 오링(410)이 삽입 가능한 탄성부재 삽입 홈(215)이 형성된다. 즉, 상기 탄성부재 삽입 홈(215)은 상기 제1 단차부(211)의 일면으로부터 내측 방향으로 함몰되어 상기 오링(410)을 수용하는 공간이다. 그리고, 상기 제1 단차부(211)의 하부에는 상기 오링(410)의 위치를 고정시키도록 지지돌기(216)가 형성된다. 따라서, 상기 오링(410)은 상기 탄성부재 삽입 홈(215)에 수용된 상태에서 상기 지지돌기(216)와 상기 제1 격벽(321)에 의해 그 위치가 고정될 수 있다.

또한, 상기 오링(410)이 상기 탄성부재 삽입 홈(215)에 삽입되는 길이는, 상기 탄성부재 삽입 홈(215)의 깊이에 비해 상대적으로 길게 형성된다. 다시 말하면, 상기 오링(410)이 상기 탄성부재 삽입 홈(215)에 안착시, 상기 오링(410)은 상기 지지돌기(216)의 단부로부터 수직한 방향으로 연장되는 가상의 연장선 밖으로 돌출되는 부분을 가진다. 이에 따라, 상기 외부 파이프(200) 내에 상기 내부 파이프(300)를 삽입 결합시, 상기 제1 격벽(321)은 상기 제1 단차부(211)와의 접촉 이전에 상기 오링(410)과 접촉하므로 완충 작용에 의해 구성 파손이 방지될 수 있는 장점이 있다. 또한, 상기 오링(410)은 원형 링의 형상을 가지므로 상기 공명실의 밀폐력을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

이와 마찬가지로, 상기 제2 단차부(212)에도 원형 링 형상을 가지고 고무 재질로 이루어지는 다른 오링(제2 오링)(420)이 삽입 가능한 제2 탄성부재 삽입 홈이 형성된다. 상기 오링(410)이 삽입되는 상기 제1 단차부(211)와, 상기 제2 오링(420)이 삽입되는 상기 제2 단차부(212)는 그 구조가 동일하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

상기 외부 파이프(200) 내에 상기 내부 파이프(300)를 조립하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 작업자는 상기 외부 파이프(200)의 위치를 고정시킨 상태에서 상기 외부 파이프(200) 내에 상기 내부 파이프(300)를 상기 유입구(70)로부터 상기 배출구(80) 방향으로 삽입한다. 이에 따라, 상기 제1 단차부(211)의 탄성부재 삽입 홈(215)에 안착된 오링(410)은 상기 제1 격벽(321)과 접촉함과 동시에 상기 제2 단차부(212)의 제2 탄성부재 삽입 홈에 안착된 제2 오링(420)은 상기 제2 격벽(322)과 접촉한다. 이러한 상태에서 상기 내부 파이프(300)를 상기 외부 파이프(200) 내로 더욱 삽입하면, 상기 제1 단차부(211)와 상기 제1 격벽(321)이 완충이 이루어진 상태로 서로 접촉하게 되고, 이와 동시에 상기 제2 단차부(212)와 상기 제2 격벽(322) 역시 완충이 이루어진 상태로 서로 접촉하게 된다.

그 다음, 상기 내부 파이프(300)의 내부 체결판(301)과 상기 외부 파이프(200)의 외부 체결판(201)을 서로 융착 결합함으로써 상기 내부 파이프(300)와 상기 외부 파이프(200)를 서로 결합한다. 구체적으로, 상기 내부 체결판(301)의 돌출부(301a)가 상기 외부 체결판(201)의 융착 홈(201a)에 삽입된 상태로 회전 융착되면, 상기 돌출부(301a)의 용융액이 상기 홈(201a)을 채우면서 상기 내부 체결판(301)과 상기 외부 체결판(201)의 결합이 이루어짐에 따라 상기 공명기(100)의 전체 조립이 완성된다.

이와 같이, 상기 외부 파이프(200)의 내면에는 상기 격벽(321, 322)의 측면에 대응하여 하방으로 연장되는 단차부(211, 212)가 형성되므로 상기 외부 파이프(200)와 상기 내부 파이프(300)의 결합시 조립 공차를 현저하게 줄일 수 있는 장점이 있다.

상기 오링(410, 420)의 다른 예로서, 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도 4의 A 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.

도 6을 참조하면, 상기 단차부(210)의 탄성부재 삽입 홈(215)에 안착되는 탄성부재는 밀폐제로서 흔히 사용되는 실링재(500)일 수 있다. 상기 실링재(500) 역시 이전 실시 예에서 상기 탄성부재로서 사용되는 오링과 마찬가지로 소정의 탄성력을 가지는 재료로 구성된다.

또한, 상기 실링재(500)가 상기 탄성부재 삽입 홈(215)에 삽입되는 길이는, 상기 탄성부재 삽입 홈(215)의 깊이에 비해 상대적으로 길게 형성된다. 즉, 상기 내부 파이프(300)를 상기 외부 파이프(200) 내로 삽입하면, 상기 단차부(210)와 상기 격벽(320)이 상기 실링재(500)에 의해 완충이 이루어진 상태로 서로 접촉하게 된다. 따라서, 상기 외부 파이프(200)의 내면에 상기 격벽(320)을 접촉하도록 조립시, 상기 실링재(500)의 완충 효과에 따라 양 구성의 접촉 또는 충격에 의해 구성의 일부가 파손될 가능성이 현저하게 낮아지므로 공명기의 조립 작업이 효율적으로 이루어질 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 실링재(500)는 상기 격벽(320)에 의해 복수 개로 구분되는 공명실(510, 520, 530)을 각각 밀폐하므로 공기의 이동 소음 저감 성능이 향상될 수 있는 장점이 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되고, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 공명기 200: 외부 파이프
210: 단차부 300: 내부 파이프
301: 내부 체결판 320: 격벽
400: 오링 500: 실링재

Claims (5)

1. 외형을 구성하는 외부 파이프;
   일부분이 상기 외부 파이프의 내부에 삽입되고 공기의 이동 통로인 복수의 슬릿이 형성되는 내부 파이프;
   상기 내부 파이프의 외면으로부터 상기 외부 파이프 방향으로 돌출되어 상기 외부 파이프의 내면과 접촉하는 격벽; 및
   상기 슬릿과 연통되어 흡기 소음을 저감하기 위한 공간을 제공하고 상기 격벽에 의해 그 공간이 복수 개로 구분되는 복수의 공명실을 포함하고,
   상기 외부 파이프에는 상기 격벽의 측면에 대응하여 하방으로 연장되는 단차부가 형성되고,
   상기 단차부에는 상기 격벽과 상기 단차부 사이의 공간을 밀폐하기 위한 탄성부재가 삽입되도록 상기 단차부의 내측 방향으로 함몰되는 탄성부재 삽입 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공명기.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 탄성부재가 상기 탄성부재 삽입 홈에 삽입되는 길이는,
   상기 탄성부재 삽입 홈의 깊이에 비해 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공명기.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 외부 파이프의 내부에 상기 내부 파이프를 조립시,
   상기 격벽은 상기 탄성부재와 접촉한 이후에 상기 단차부에 접촉하는 것을 특징으로 하는 차량용 공명기.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 내부 파이프는,
   상기 격벽으로부터 소정 거리 이격하게 배치되고, 상기 내부 파이프의 외면으로부터 상기 외부 파이프 방향으로 돌출되어 상기 외부 파이프의 단부에 용접 방식으로 결합하는 체결 판을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공명기.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 탄성부재는 상기 단차부와 상기 격벽 사이의 밀폐성을 향상하기 위하여 소정의 탄성력을 가지는 오링 또는 실링재로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공명기.

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