KR0159482B1 - 자동차의 테일 파이프 레조네이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 테일 파이프의 끝단 둘레에 설치되어 외관을 미려하게 하는 트림 링이 소음기능을 갖도록 할 수 있는 자동차의 테일 파이프 레조네이터를 제공하기 위하여 소음기(31)의 테일 파이프(32) 외주를 둘러싸고 있는 트림 링(33)과 그 테일 파이프(32)의 사이에 형성되어 있는 공명실(34)에 흡음재(35)가 충진되어 구성된 자동차의 테일 파이프 레조네이터에 있어서, 상기 트림 링(33)의 끝단부를 상기 테일 파이프(32)의 안쪽을 향해 역방향을 절곡형성하여 그 테일 파이프(32)의 내경(D)보다 작은 내경(d)을 가지는 배출구(36)와 테일 파이프(32)를 통해 대기중으로 방출되려는 일부의 배기가스(G)를 상기 공명실(34)로 역류시키는 바이패스 통로(37)를 형성하는 한편, 상기 트림 링(33)과 테일 파이프(32)가 이루고 있는 공명실(34)을 여러개의 배플구멍(38a)이 형성되어 있는 배플(38)에 의해 구획형성하여 일측에는 상기 흡음재(35)가 위치되는 흡음재 충전실(39)을 형성하고, 타측에는 상기 바이패스 통로(37)와 이어지는 빈 공간부(41)를 형성하며, 상기 테일 파이프(32)의 내벽에 상기 흡음재 충전실(39)로 통하는 여러개의 관통구멍(42)을 일정한 배열로 형성하여 한 것이다.

Description

자동차의 테일 파이프 레조네이터(tail pipe resonator)

제1도의 (a)(b)(c)(d)는 일반적인 소음기의 원리를 개략적으로 설명하기 위한 각각의 도면.

제2도는 본 발명에 따른 자동차의 테일 파이프 레조네이터를 보이는 부분측단면도.

제3도는 본 발명에 따른 자동차의 테일 파이프 레조네이터를 보이는 정면도.

제4도는 본 발명에 따른 자동차의 테일 파이프 레조네이터를 구성하고 있는 배플의 구조를 보이는 정면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

31 : 소음기 32 : 테일 파이프

33 : 트림 링 34 : 공명실

35 : 흡음재 D : 내경

d : 내경 36 : 배출구

G : 배기가스 37 : 바이패스 통로

38a : 배플구멍 38 : 배플

39 : 흡음재 충전실 37 : 바이패스 통로

41 ; 빈 공간부 39 : 흡음재 충전실

42 : 관통구멍 51 : 크로스 보강편

본 발명은 자동차의 테일 파이프 레조네이터에 관한 것으로, 특히 소음기의 테일 파이프 둘레를 감싸는 트림 링에 레조네이터 기능을 부가한 자동차의 테일 파이프 레조네이터에 관한 것이다.

자동차 엔진의 배기밸브가 열려 배기가스가 실린더 밖으로 배출될 때의 온도는 600℃ 정도이며, 압력은 3 ∼ 5㎏/㎠, 매초 3 ∼ 10만 사이클 정도의 고주파 음향이 발생하며, 2차 현상으로 배기관 내의 가스 기둥과 실린더내의 가스 기둥이 진동하여 매우 큰 소음을 발생하며, 승차감에 매우 불쾌감을 주게 된다. 이 진동성의 배기를 원활하게 하고 동시에 저하시키는 것이 소음기(exhaust muffler)이다. 이러한 소음기는 사이렌서라고도 하며 일반적으로 배기 매니폴드로부터 긴 배기관의 끝에 있으며, 여기서 소음한 다음에 테일 파이프를 지나 대기로 배기가스를 방출시키도록 되어 있다.

또한, 소음기는 칸막이를 설치하거나 배기 통로를 구부려도 어느 정도 소음의 목적을 달성할 수 있으나 배압(back pressure)이 커지게 된다.

소음기는 배기 가스를 가지고 있는 음향 에너지를 되도록 낮은 저항으로 소모시키는 장치로서 기본적으로는 첨부도면 제1도의 (a)에 도시된 바와 같이 팽창형(관로의 도중에 팽창실을 집어넣은 것)과 동도의 (b)에 도시된 바와 같이 공명형(공명 감쇠의 원리를 이용한 것)의 두 종류로 대별되며, 동도의 (c)(d)와 같은 흡수형, 간섭형의 것도 많이 사용된다.

이러한 소음기는 배압이 될 수 있으면 작은 것이 유리하므로 표준 출력시에 약 0.1기압 정도, 최고 출력시에도 약 0.3기압을 초과하지 않도록 하여야 하는데, 이것을 만족시키기 위해서는 소음기의 용적도 커지게 되며, 구조도 복잡하게 되므로 최근의 소음기는 첨부도면 제2도 및 제3도에 도시된 바와 같이 흡수, 팽창, 공명 등의 원리가 가미되어 있는 복합적인 구조이거나, 1개의 관벽에 여러 개의 작은 구멍을 뚫어 그 바깥에 동심관으로 공명 상자를 만들어 그 속에 흡음재(吸音材)를 채운 것이 많이 사용된다. 이 공명 상자는 배기관의 진동수와 같은 진동수를 갖는 것으로 진동 에너지는 완전히 흡수된다. 흡음재는 내열성의 섬유성물질이다. 어느 것이나 메인 파이프는 장애물이 없으므로 배압도 매우 적다. 또한 소음기에서 나오는 테일 파이프는 붕어꼬리모양으로 넓혀서 그 외면에도 작은 구멍을 뚫게 되면 소음효과는 한층 좋아진다.

소음기에 의한 소음의 원리는 소음기 속으로 들어온 음파가 팽창실의 벽으로부터 다른 벽으로 반사하여 우왕좌왕하는 동안에 서로 간섭하여(서로 층돌하여) 점차적으로 그의 세력을 상실하게 되는 것이다. 따라서 소음기의 소음 효과를 높이기 위해서는 내부를 복잡하게 할수록 좋으나 반사하는 음파의 일부와 충돌하거나 팽창 가스가 교축되거나 하면 저항이 되어서 엔진의 출력이 저하된다.

따라서 되도록 저항이 작고 또한 소리를 작게 하기 위해서, 서로 반사하는 기능을 하나로 묶어 보려는데 고심이 있다. 일반적으로 머플러의 용적은 배기량의 15 ∼ 20배가 필요하며, 출력 손실은 회전수에 따라 다르겠으나 5 ∼ 10 %로 되어 있다. 또한 스포츠카 등에서는 그다지 조용하지 않고 적당히 강열하여, 쾌감을 느낄 수 있는 익소스트 노트(exhaust note:리드미컬한 소음)가 요구된다고 할 수 있다.

흡음재 음파의 에너지를 흡수하는 흡음재에 널리 사용되고 있는 것은 글라스 울(글라스 파이버)이며, 석면(asbestos)이나 암면(rock wool)등도 사용된다. 이들은 고온도, 고속 가스류에 충분히 견딜 수 있어야 하며, 흡음 성능이 좋은 것이 아니면 사용할 수 없을 뿐 아니라 흡음재는 다공성의 것이기 때문에 오랫동안 배기 가스 중에 포함되는 수분이나 탄소 입자가 막혀서 흡음 성능이 저하할 뿐 아니라 배기 가스류에 공진(共振)하여 이음을 발생할 때가 있다. 이와 같은 경우에는 흡음재의 교환이 필요하다.

종래 소음기의 테일 파이프의 외관을 미려하게 하기 위해서 설치되는 트림 링은 단지 외관을 보기 좋게 향상시키는 기능 외에는 아무런 기능을 수행하지 못하는 다기능화에 부응하지 못하는 문제점을 가지고 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점들을 해소하고자 안출한 것으로, 테일 파이프의 끝단 둘레에 설치되어 외관을 미려하게 하는 트림 링이 소음기능을 갖도록 할 수 있는 자동차의 테일 파이프 레조네이터를 제공하려는데 그 목적이 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 소음기의 테일 파이프 외주를 둘러싸고 있는 트림 링과 그 테일 파이프의 사이에 형성되어 있는 공명실에 흡음재가 충진되어 구성된 자동차의 테일 파이프 레조네이터에 있어서, 상기 트림 링의 끝단부를 상기 테일 파이프의 안쪽을 향해 역방향으로 절곡형성하여 그 테일 파이프의 내경보다 작은 내경을 가지는 배출구와 테일 파이프를 통해 대기중으로 방출되려는 일부의 배기가스를 상기 공명실로 역류시키는 바이패스 통로를 형성하는 한편, 상기 트림 링과 테일 파이프가 이루고 있는 공명실을 여러 개의 배플구멍이 형성되어 있는 배플에 의해 구획형성하여 일측에는 상기 흡음재가 위치되는 흡음재 충전실을 형성하고, 타측에는 상기 바이패스 통로와 이어지는 빈 공간부를 형성하며, 상기 테일 파이프의 내벽에 상기 흡음재 충전실로 통하는 여러개의 관통구멍을 일정한 배열로 형성하여 가 자동차의 테일 파이프 레조네이터가 제공된다.

상기 트림 링의 배출구 내주면상에 이 배출구를 가로지르는 다수개의 크로스 보강편을 추가로 설치하여 구성할 수 있다.

이하 본 발명에 따른 자동차의 테일 파이프 레조네이터의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

첨부도면 제2도 내지 제4도는 본 발명에 다른 자동차의 테일 파이프 레조네이터의 실시예를 도시하는 것으로서, 이에 도시한 바와 같이 소음기(31)의 테일 파이프(32) 외주를 둘러싸고 있는 트림 링(33)과 그 테일 파이프(32)의 사이에 형성되어 있는 공명실(34)에 흡음재(35)가 충진되어 구성된 자동차의 테일 파이프 레조네이터에 있어서, 상기 트림 링(33)의 끝단부를 상기 테일 파이프(32)의 안쪽을 향해 역방향으로 절곡형성하여 그 테일 파이프(32)의 내경(D)보다 작은 내경(d)을 가지는 배출구(36)와 테일 파이프(32)를 통해 대기중으로 방출되려는 일부의 배기가스(G)를 상기 공명실(34)로 역류시키는 바이패스 통로(37)를 형성하는 한편, 상기 트림 링(33)과 테일 파이프(32)가 이루고 있는 공명실(34)을 여러 개의 배플구멍(38a)이 형성되어 있는 베플(38)에 의해 구획형성하여 일측에는 상기 흡음재(35)가 위치되는 흡음재 충전실(39)을 형성하고, 타측에는 상기 바이패스 통로(37)와 이어지는 빈 공간부(41)를 형성하며, 상기 테일 파이프(32)의 내벽에 상기 흡음재 충전실(39)로 통하는 여러개의 관통구멍(42)을 일정한 배열로 형성하여 구성하였다.

상기 트림 링(33)의 배출구(36) 내주면상에 이 배출구(36)를 가로지르는 다수 개의 크로스 보강편(51)을 추가로 설치하여 고압의 배기가스(G)가 지닌 압력에 대해 견딜 수 있는 트림 링(33)의 내구성을 향상시킬 수 있도록 구성하였다.

상기 트림 링(33)의 일측단은 상기 테일 파이프(32)의 외주에 용접되어 있으며, 그 반대편의 타측단은 상기 안쪽으로 절곡되어 배출구(36)와 바이패스 통로(37)가 형성되어 있다. 그리고 이 바이패스 통로(37)는 만곡진 모양으로 형성하여 배기가스(G)의 흐름이 원활하게 되도록 구성하였다.

상기 배플(38)은 도시예에서와 같이 얇은 판재를 원형으로 따낸 링모양으로 형성되어 있으며, 그 내외측단을 상기 테일 파이프(32)의 외주와 상기 트림 내주면상에 용접하여 구성하였다. 그리고 그 배플(38)의 전후면을 관통하는 배플구멍(38a)은 도시예에서와 같이 일정한 모양으로 배열되고 전체적인 형상이 원호모양과 흡사한 형태로 형성할 수 있다.

이하 본 발명의 실시예에 따른 작용·효과를 설명한다.

실린더로부터 배출되는 배기가스(G)가 배가 파이프(도시 생략)와 소음기(31)를 거처 테일 파이프(32)를 통과하게 되면, 일부의 배기가스(G)는 테일 파이프(32)의 내주면에 형성되어 있는 관통구멍(42)을 통해 트림 링(33)과 테일 파이프(32) 사이에 형성되어 있는 흡음재 충전실(39)로 유입되어 흡음재(35)를 진동시키는 에너지로 소멸되며, 나머지 배기가스(G)는 트림 링(33)의 끝단부와 테일 파이프(32)가 이루고 있는 바이패스 통로(37)를 통해 역류되어 공명실(34)의 빈 공간부(41)로 유입되고, 또 다른 배기가스(G), 즉 대부분의 배기가스(G)는 트림 링(33)의 끝단부에 형성되어 있는 배출구(36)를 통하여 대기중으로 방출된다.

이때 바이패스 통로(37)를 통해 빈 공간부(41)로 유입된 배기가스(G)는 배플(38)에 형성되어 있는 여러 개의 각 배플구멍(38a)을 통하여 흡음재 충전실(39)로 유입되어 이와는 다른 경로인 테일 파이프(32)의 내주면에 형성되어 있는 관통구멍(42)을 통해 흡음재 충전실(39)로 유입되는 다른 배기가스(G)와 부딪히면서 충돌하게 된다.

이때 배기가스(G) 지닌 운동에너지의 일부를 상실하게 되어 소음이 저감된다.

한편, 트림 링(33)의 배출구(36)에 설치되어 있는 크로스 보강편(51)은 고압의 배기가스(G)가 지닌 압력에 의해 트림 링(33)의 끝단부가 바깥쪽으로 밀리어 벌어지는 것을 방지하게 된다.

이상에서와 같은 본 발명의 효과는 소음기의 테일 파이프를 미려하게 꾸미기 위한 목적으로 사용되는 트림 링을 이용하여 소음기의 기능을 갖도록 구성되어 있으므로, 외관을 미려하게 꾸미기 위해 사용되는 기존의 트림 링이 설치되어 있는 소음기에서 배기가스에 의해 발생되는 소음을 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 소음기(31)의 테일 파이프(32) 외주를 둘러싸고 있는 트림 링(33)과 그 테일 파이프(32)의 사이에 형성되어 있는 공명실(34)에 흡음재(35)가 충진되어 구성된 자동차의 테일 파이프 레조네이터에 있어서, 상기 트림 링(33)의 끝단부를 상기 테일 파이프(32)의 안쪽을 향해 역방향으로 절곡형성하여 그 테일 파이프(32)의 내경(D)보다 작은 내경(d)을 가지는 배출구(36)와 테일 파이프(32)를 통해 대기중으로 방출되려는 일부의 배기가스(G)를 상기 공명실(34)로 역류시키는 바이패스 통로(37)를 형성하는 한편, 상기 트림 링(33)과 테일 파이프(32)가 이루고 있는 공명실(34)을 여러개의 배플구멍(38a)이 형성되어 있는 배플(38)에 의해 구획형성하여 일측에는 상기 흡음재(35)가 위치되는 흡음재 충전실(39)을 형성하고, 타측에는 상기 바이패스 통로(37)와 이어지는 빈 공간부(41)를 형성하며, 상기 테일 파이프(32)의 내벽에 상기 흡음재 충전실(39)로 통하는 여러개의 관통구멍(42)을 일정한 배열로 형성하여 구성한 것을 특징으로 하는 자동차의 테일 파이프 레조네이터.
2. 제1항에 있어서, 상기 트림 링(33)의 배출구(36) 내주면상에 이 배출구(36)를 가로지르는 다수 개의 크로스 보강편(51)을 추가로 설치하여 구성한 것을 특징으로 하는 자동차의 테일 파이프 레조네이터.