KR20220057017A - 에어클리너의 커버 강성 보강 부재 및 이를 포함하는 에어클리너 - Google Patents

에어클리너의 커버 강성 보강 부재 및 이를 포함하는 에어클리너 Download PDF

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한주호
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 에어클리너 바디에 안착되는 흡기 필터, 상기 흡기 필터와 이격되어 상기 에어클리너 바디와 결합되는 에어클리너 커버 및 상기 흡기 필터 상에 탈착 가능하게 결합되어, 상기 에어클리너 커버의 상기 흡기 필터 방향으로의 변위를 제한하는 커버 강성 보강 부재를 포함하는 에어클리너로서, 본 발명에 의하면, 에어클리너의 커버에 의한 소음을 저감시킬 수 있으면서 교체가 용이할 수 있도록 한다.

Description

에어클리너의 커버 강성 보강 부재 및 이를 포함하는 에어클리너{REINFORCEMENT MEMBER FOR A COVER OF AN AIR CLEANER AND THE AIR CLEANER COMPRISING THE SAME}
본 발명은 에어클리너에 관한 것이며, 특히 에어클리너의 커버 강성을 보강하기 위한 부재에 관한 것이다.
자동차의 에어 클리너는 기관에 흡입되는 공기 속의 먼지나 토사를 제거함으로써 실린더의 마모를 방지하고, 공기가 실린더 내로 흡입될 때 일어나는 소음을 방지하기 위해 장착된다.
그런데, 특정 RPM(Revolution per Minute), 예를 들어 2,200 RPM 대역(220Hz)에서 실내의 전석 및 후석에서 소음이 과다하게 발생하는 문제가 있다.
이는 에어 클리너의 강성 약화에 따른 에어클리너 박스의 진동이 과다한 것이 그 원인이다. 다시 말해, 에어클리너 박스(커버)의 방사음과 흡압에 의한 상하 수축에 의해 발생하는 것이다.
그래서, 도 1과 같은 종래의 에어클리너(10)에는 커버(cover)와 필터 부직포 간에 스토퍼(11, stopper)를 적용하기도 하였으나, 이러한 구조에서는 필터의 교환을 위해서는 에어클리너 커버의 탈거가 필요하였고, 스토퍼(11) 및 그 지지 구조의 추가에 따른 필터 원가 및 유지보수 비용이 상승하고, 스토퍼(11) 및 그 지지 구조로 인해 에어클리너 커버의 체결이 어려운 점이 있다.
이상의 배경기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
한국등록특허공보 제10-1714219호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 에어클리너의 커버에 의한 소음을 저감시킬 수 있으면서 교체가 용이할 수 있도록 하는 에어클리너의 커버 강성 보강 부재 및 이를 포함하는 에어클리너를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 관점에 의한 에어클리너는, 에어클리너 바디에 안착되는 흡기 필터, 상기 흡기 필터와 이격되어 상기 에어클리너 바디와 결합되는 에어클리너 커버 및 상기 흡기 필터 상에 탈착 가능하게 결합되어, 상기 에어클리너 커버의 상기 흡기 필터 방향으로의 변위를 제한하는 커버 강성 보강 부재를 포함한다.
그리고, 상기 흡기 필터는, 유입된 외부 공기의 이물질을 여과하는 필터 부직포 및 상기 필터 부직포의 둘레를 감싸 고정시키는 필터 프레임을 포함한다.
또한, 상기 커버 강성 보강 부재는 양 단부가 각각 상기 필터 프레임에 체결되며, 상기 흡기 필터와 이격 배치되는 보강부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 보강부는 복수 개인 것을 특징으로 한다.
나아가, 상기 보강부는 서로 평행하게 이격 배치되는 제1 보강부 및 제2 보강부를 포함할 수 있다.
더 나아가, 상기 커버 강성 보강 부재는, 상기 제1 보강부와 상기 제2 보강부 간 연결되는 제3 보강부를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제3 보강부 상에는 고무 패드가 장착된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제3 보강부는, 상기 제1 보강부 및 상기 제2 보강부와 각각 연결되는 한 쌍의 연결부, 한 쌍의 상기 연결부 각각으로부터 상향 경사 방향으로 연장되는 한 쌍의 경사부 및 한 쌍의 상기 경사부 간 연결되는 평탄부를 포함한다.
또한, 상기 제1 보강부 및 상기 제2 보강부 각각은, 상기 흡기 필터 상에 형성된 체결 핀이 삽입되는 체결 홀이 형성된 한 쌍의 체결부, 한 쌍의 상기 체결부 각각으로부터 상향 경사 방향으로 연장되는 한 쌍의 경사부 및 한 쌍의 상기 경사부 간 연결되는 평탄부를 포함한다.
그리고, 상기 체결 홀 내측면에는 고무 소재의 인슐레이터가 구비된 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 제1 보강부, 상기 제2 보강부 및 상기 제3 보강부는 I형 단면을 가진 I빔(I-beam)인 것을 특징으로 한다.
다음으로, 본 발명의 일 관점에 의한 에어클리너의 커버 강성 보강 부재는, 양 단부가 에어클리너의 필터 프레임에 탈착 가능하게 체결되며, 서로 평행하게 이격 배치되는 제1 보강부 및 제2 보강부, 상기 제1 보강부와 상기 제2 보강부 간 연결되는 제3 보강부를 포함한다.
그리고, 상기 제3 보강부 상에는 고무 패드가 장착된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 보강부 및 상기 제2 보강부 각각은, 체결 홀이 형성된 한 쌍의 체결부, 한 쌍의 상기 체결부 각각으로부터 상향 경사 방향으로 연장되는 한 쌍의 경사부 및 한 쌍의 상기 경사부 간 연결되는 평탄부를 포함한다.
그리고, 상기 제3 보강부는, 상기 제1 보강부 및 상기 제2 보강부와 각각 연결되는 한 쌍의 연결부, 한 쌍의 상기 연결부 각각으로부터 상향 경사 방향으로 연장되는 한 쌍의 경사부 및 한 쌍의 상기 경사부 간 연결되는 평탄부를 포함할 수 있다.
나아가, 상기 체결 홀 내측면에는 고무 소재의 인슐레이터가 구비된 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 제1 보강부, 상기 제2 보강부 및 상기 제3 보강부는 I형 단면을 가진 I빔(I-beam)인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 에어클리너 및 커버 강성 보강 부재에 의하면, 에어클리너 커버에 의한 소음이 저감되며, 종래에 비해 원가 절감 및 엔진 상단 흡기 시스템의 고질적 문제인 잔수축(펌핑) 현상을 개선할 수가 있다.
도 1은 종래의 에어클리너의 일부 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 에어클리너 및 커버 강성 보강 부재를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 커버 강성 보강 부재를 별도 도시한 것이다.
도 4는 도 3의 A-A' 절개 도면이다.
도 5는 도 3의 커버 강성 보강 부재를 일부 분리 도시한 것이다.
도 6은 도 5의 B-B' 절개 도면이다.
도 7a는 종래의 에어클리너 적용시 실내 소음의 측정 결과이고, 도 7b는 본 발명의 에어클리너 적용시 실내 소음의 측정 결과이다.
도 8a는 종래의 에어클리너 적용시 엔진룸 소음의 측정 결과이고, 도 8b는 본 발명의 에어클리너 적용시 엔진룸 소음의 측정 결과이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 기술이나 반복적인 설명은 그 설명을 줄이거나 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 에어클리너 및 커버 강성 부재를 도시한 것이고, 도 3은 본 발명의 커버 강성 보강 부재를 별도 도시한 것이며, 도 4는 도 3의 A-A' 절개 도면이다. 그리고, 도 5는 도 3의 커버 강성 보강 부재를 일부 분리 도시한 것이고, 도 6은 도 5의 B-B' 절개 도면이다.
이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 에어클리너의 커버 강성 부재 및 이를 포함하는 에어클리너를 설명하기로 한다.
에어클리너는 에어클리너 바디(120)에 흡기 필터(130)가 안착되며, 흡기 필터(130)의 상면을 덮도록 에어클리너 커버(140)가 에어클리너 바디(120)에 결합된다.
외부 공기는 제1 흡기덕트(111)로 유입되고, 에어클리너 바디(120)의 일 측에 결합되는 제2 흡기덕트(112)를 통해 에어클리너 바디(120) 내로 유입된다.
제2 흡기덕트(112)는 엔진으로부터의 진동을 제1 흡기덕트(111)로 전달을 제한하기 위해 벨로우즈(bellows)가 구성되어 있다.
에어클리너 바디(120) 내로 유입된 외부 공기는 흡기 필터(130)에 의해 걸러진 후, 흡기호스(172)를 통해 ETC(Electronic Throttle Control)로 유입되게 가이드 된다.
에어클리너 바디(120)에는 흡기 필터(130)가 안착될 수 있는 필터 안착면이 형성되어 있고, 레조네이터(resonator) 일체형으로 구성된다.
그리고, 흡기호스(172)의 전단에는 흡입공기 유량센서(171, AFS, Air Flow, Sensor)가 구비된다.
에어클리너 커버(140)는 흡기 필터(130)의 상면을 덮도록 에어클리너 바디(120)에 결합되고, 흡기 필터(130)의 탈착시 함께 탈착된다.
본 발명은 종래 이러한 에어클리너 커버(140)가 흡압에 의해 잔수축(펌핑)하는 것을 완화하기 위해 흡기 필터(130)에 탈착 가능한 커버 강성 보강 부재(150)를 포함한다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 먼저 흡기 필터(130)는 필터 부직포(131), 필터 프레임(132), 씰 러버(133)를 포함한다.
필터 부직포(131)는 외부로부터 유입된 공기 내의 이물질을 여과하기 위한 것이며, 벌키층, 중간층, 조밀층 등의 3층 구조로 구성될 수 있으며, 기계적 결합력에 의해 먼지를 포집한다.
필터 프레임(132)은 필터 부직포(131)를 고정하기 위한 프레임으로, 필터 부직포(131)와 일체로 사출 제조될 수 있으며, 씰 러버(133)는 흡기 필터(130)가 에어클리너 바디(120)와 에어클리너 커버(140) 사이에 안착될 시, 완충재 역할을 하고, 에어클리너 바디(120)와 에어클리너 커버(140) 사이에 이물질이 유입되지 않도록 필터 프레임(132)의 둘레를 감싸도록 마련된다.
필터 프레임(132)은 평행하게 대향되는 제1 프레임부(132-1)와 제2 프레임부(132-2)를 포함하고, 제1 프레임부(132-1)와 제2 프레임부(132-2)에 수직하게 연결되는 보조 프레임부(132-3)를 포함한다.
여기서, 제1 프레임부(132-1)와 제2 프레임부(132-2)는 필터 프레임(132) 중 장변을 형성하는 프레임부일 수 있다.
그리고, 보조 프레임부(132-3)는 하나로 구성될 수 있으며, 둘 이상이 일정 간격 이격되어 배치될 수 있다.
또한, 필터 프레임(132) 상에 커버 강성 보강 부재(150)와의 체결을 위한 체결 핀(132-4)이 형성될 수 있으며, 체결 핀(132-4)은 제1 프레임부(132-1), 제2 프레임부(132-2)에 형성될 수 있으며, 제1 프레임부(132-1), 제2 프레임부(132-2)와 보조 프레임부(132-3)의 연결 지점에 체결 핀(132-4) 장착을 위한 충분한 면적으로 형성된 연결 프레임부에 형성될 수 있다.
체결 핀(132-4)은 보조 프레임부(132-3)의 수에 따라 달라지며, 하나의 보조 프레임부(132-3)에 대해 한 쌍의 체결 핀(132-4)이 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 체결 핀(132-4)의 상단부는 확장된 형상을 가지고 중공이 형성됨으로써, 도 4와 같이 커버 강성 보강 부재의 체결 홀에 억지 끼움된 후 이탈이 용이하지 않게 한다.
다음으로, 커버 강성 보강 부재(150)는 보조 프레임부(132-3)에 평행하게 배치되며, 양 단에 형성된 체결 홀을 통해 체결 핀(132-4)과 체결되는 제1 보강부(151), 제2 보강부(152)를 포함하고, 제3 보강부(153) 및 고무 패드(160)를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에서는 제1 보강부(151) 및 제2 보강부(152)의 두 개의 보강부로 구성되어 제1 보강부(151)와 제2 보강부(152)를 잇는 제3 보강부(153)로 구성되는 것을 예로 들었으며, 제1 보강부(151), 제2 보강부(152) 및 제3 보강부(153)에 의해 평면상 H 형태로 구성됨으로써 보다 강성 강화에 유리한 형상을 가진다.
한편, 제1 보강부(151) 하나로 구성되며, 제1 보강부(151) 상면에 고무 패드(160)가 장착되어 형성될 수도 있다.
또한, 제1 보강부(151) 및 제2 보강부(152)와 평행하게 배열되는 보강부를 포함하여 3 이상의 평행한 보강부로 구성될 수도 있다.
제1 보강부(151) 및 제2 보강부(152)는 에어클리너 커버(140)의 잔수축(펌핑), 즉 흡기 필터 방향으로의 변위를 제한하기 위한 것이므로, 중단부가 흡기 필터(130)와 이격될 필요가 있으며 전체적으로 곡선 바(bar) 형상일 수 있다.
또는 절곡부가 형성되어 밑변을 제외한 사다리꼴 형상일 수 있다.
즉, 양 측단부에 해당하는 평탄한 체결부(151-1)에 체결 홀이 형성되고, 체결부(151-1)로부터 상향 경사 방향으로 연장된 경사부(151-2) 및 양 경사부(151-3) 간에 평탄하게 구성되는 평탄부(151-3)로 구성될 수 있다.
체결 홀 내측면에는 인슐레이터(154)가 구비될 수 있다.
인슐레이터(154)는 고무(러버, rubber) 등 소재로, 체결 홀을 통해 체결 핀(132-4)이 끼워질 때 쉽게 탈착 가능하고, 커버 강성 보강 부재(150)의 사출 공차를 흡수하는 역할을 한다.
제3 보강부(153)는 제1 보강부(151)의 평탄부(151-3)와 제2 보강부(152)의 평탄부를 잇는다. 즉, 양 평탄부에 수직한 방향으로 연장 형성되고, 제3 보강부(153) 또한 제1 보강부(151) 및 제2 보강부(152)와 유사하게 연결부(153-1), 경사부(153-2), 평탄부(153-3)로 구성되어 밑변을 제외한 사다리꼴 형상일 수 있다.
한편, 이러한 형태의 제3 보강부(153)는 사다리꼴 형상으로 인해 손잡이로서도 역할하게 된다.
그리고, 제3 보강부(153)의 평탄부(153-3) 상에 고무 패드(160)가 장착된다.
고무 패드(160)는 커버 강성 보강 부재(150)와 에어클리너 커버(140) 사이의 댐핑 역할을 하며, 도 6과 같이 결합 핀(161)에 의해 제3 보강부(153)의 평탄부(153-3)에 결합됨으로써, 제3 보강부(153)의 이중 플레이트의 오버랩(overlap)에 따른 완충 역할을 한다. 또한, 결합 핀(161)의 끝단은 쐐기 형상으로 구성되어 결합 후 쉽게 이탈되지 않게 한다.
또한, 제3 보강부(153)는 사다리꼴 형상에 의해 최상부에 위치하게 되는데, 강성 보강 부재와 에어클리너 커버(140)의 조화를 위해, 에어클리너 커버(140)의 하면에는 제3 보강부(153)에 대응되는 홈이 형성되어, 에어클리너 커버(140)의 수축 변위 발생시 제3 보강부(153) 내지 고무 패드(160)가 에어클리어 커버(140) 하면의 홈에 안착되면서 수축 변위를 축소시킬 수가 있다.
나아가, 커버 강성 보강 부재(150)를 구성하는 제1 보강부(151), 제2 보강부(152) 및 제3 보강부(153)는 바(bar)가 이중으로 이격 배치된 형상, 즉 I형 단면을 가진 I형 빔(beam) 형태를 가짐으로써 그 자체로 강성이 보다 강화될 수 있게 한다.
또한, 에어클리너 교체시 흡기 필터만 교체하고 커버 강성 보강 부재는 분리하여 재사용 가능하다.
도 7a는 종래의 에어클리너 적용시 실내 소음의 측정 결과이고, 도 7b는 본 발명의 에어클리너 적용시 실내 소음의 측정 결과이다.
그리고, 도 8a는 종래의 에어클리너 적용시 엔진룸 소음의 측정 결과이고, 도 8b는 본 발명의 에어클리너 적용시 엔진룸 소음의 측정 결과이다.
도 7a 내지 도 8b에서 확인되는 바와 같이, 실내 및 엔진룸 내에서 소음이 발생하는 200Hz~220Hz에서의 소음이 본 발명의 경우에는 감소함을 알 수 있다.
이상과 같은 본 발명은 예시된 도면을 참조하여 설명되었지만, 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이며, 본 발명의 권리범위는 첨부된 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.
111 : 제1 흡기덕트 122 : 제2 흡기덕트
120 : 에어클리너 바디
130 : 흡기 필터
131 : 필터 부직포
132 : 필터 프레임
132-1 : 제1 프레임부 132-2 : 제2 프레임부
132-3 : 보조 프레임부 132-4 : 체결 핀
133 : 씰 러버
140 : 에어클리너 커버
150 : 커버 강성 보강 부재
151 : 제1 보강부
151-1 : 체결부
151-2 : 경사부
151-3 : 평탄부
152 : 제2 보강부
153 : 제3 보강부
153-1 : 연결부
153-2 : 경사부
153-3 : 평탄부
154 : 인슐레이터
160 : 고무 패드 161 : 결합 핀
171 : 흡입공기 유량 센서 172 : 흡기호스

Claims (17)

  1. 에어클리너 바디에 안착되는 흡기 필터;
    상기 흡기 필터와 이격되어 상기 에어클리너 바디와 결합되는 에어클리너 커버; 및
    상기 흡기 필터 상에 탈착 가능하게 결합되어, 상기 에어클리너 커버의 상기 흡기 필터 방향으로의 변위를 제한하는 커버 강성 보강 부재를 포함하는,
    에어클리너.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡기 필터는,
    유입된 외부 공기의 이물질을 여과하는 필터 부직포; 및
    상기 필터 부직포의 둘레를 감싸 고정시키는 필터 프레임을 포함하는,
    에어클리너.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 커버 강성 보강 부재는 양 단부가 각각 상기 필터 프레임에 체결되며, 상기 흡기 필터와 이격 배치되는 보강부를 포함하는,
    에어클리너.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 보강부는 복수 개인 것을 특징으로 하는,
    에어클리너.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 보강부는 서로 평행하게 이격 배치되는 제1 보강부 및 제2 보강부를 포함하는,
    에어클리너.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 커버 강성 보강 부재는,
    상기 제1 보강부와 상기 제2 보강부 간 연결되는 제3 보강부를 더 포함하는,
    에어클리너.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제3 보강부 상에는 고무 패드가 장착된 것을 특징으로 하는,
    에어클리너.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제3 보강부는,
    상기 제1 보강부 및 상기 제2 보강부와 각각 연결되는 한 쌍의 연결부;
    한 쌍의 상기 연결부 각각으로부터 상향 경사 방향으로 연장되는 한 쌍의 경사부; 및
    한 쌍의 상기 경사부 간 연결되는 평탄부를 포함하는,
    에어클리너.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1 보강부 및 상기 제2 보강부 각각은,
    상기 흡기 필터 상에 형성된 체결 핀이 삽입되는 체결 홀이 형성된 한 쌍의 체결부;
    한 쌍의 상기 체결부 각각으로부터 상향 경사 방향으로 연장되는 한 쌍의 경사부; 및
    한 쌍의 상기 경사부 간 연결되는 평탄부를 포함하는,
    에어클리너.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 체결 홀 내측면에는 고무 소재의 인슐레이터가 구비된 것을 특징으로 하는,
    에어클리너.
  11. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 보강부, 상기 제2 보강부 및 상기 제3 보강부는 I형 단면을 가진 I빔(I-beam)인 것을 특징으로 하는,
    에어클리너.
  12. 양 단부가 에어클리너의 필터 프레임에 탈착 가능하게 체결되며, 서로 평행하게 이격 배치되는 제1 보강부 및 제2 보강부;
    상기 제1 보강부와 상기 제2 보강부 간 연결되는 제3 보강부를 포함하는,
    에어클리너의 커버 강성 보강 부재.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제3 보강부 상에는 고무 패드가 장착된 것을 특징으로 하는,
    에어클리너의 커버 강성 보강 부재.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 보강부 및 상기 제2 보강부 각각은,
    체결 홀이 형성된 한 쌍의 체결부;
    한 쌍의 상기 체결부 각각으로부터 상향 경사 방향으로 연장되는 한 쌍의 경사부; 및
    한 쌍의 상기 경사부 간 연결되는 평탄부를 포함하는,
    에어클리너의 커버 강성 보강 부재.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 제3 보강부는,
    상기 제1 보강부 및 상기 제2 보강부와 각각 연결되는 한 쌍의 연결부;
    한 쌍의 상기 연결부 각각으로부터 상향 경사 방향으로 연장되는 한 쌍의 경사부; 및
    한 쌍의 상기 경사부 간 연결되는 평탄부를 포함하는,
    에어클리너의 커버 강성 보강 부재.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 체결 홀 내측면에는 고무 소재의 인슐레이터가 구비된 것을 특징으로 하는,
    에어클리너의 커버 강성 보강 부재.
  17. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 보강부, 상기 제2 보강부 및 상기 제3 보강부는 I형 단면을 가진 I빔(I-beam)인 것을 특징으로 하는,
    에어클리너의 커버 강성 보강 부재.
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