KR100471869B1 - 자동차의 듀얼 모드 머플러 - Google Patents

자동차의 듀얼 모드 머플러 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차의 듀얼 모드 머플러에 관한 것으로, 엔진 RPM과 연소가스의 배기량에 따라 개도량이 조절되는 밸브수단이 배기가스를 외부로 배출시키도록 하는 배출파이프(13)내에 설치되는 자동차의 듀얼 모드 머플러에 있어서, 상기 밸브수단(30)은 배출파이프(13)의 안쪽면에 서로 이격되면서 고정되도록 설치되는 제1힌지축(311) 및 제2힌지축(331)과 이들의 힌지축(311,331)을 감싸면서 설치되는 제1토션스프링(313) 및 제2토션스프링(333)에 의해 각각 탄력적으로 회전가능하게 설치되는 제1회전삼각플랩(310) 및 제2회전삼각플랩(330)과; 상기 제1,2힌지축(311,331)과 삼각형을 이루도록 배출파이프(13)에 고정설치되는 가이드축(351)과 이 가이드축(351)과 연결되는 압축스프링(353)에 의해 배출파이프(13)의 길이방향으로 탄력적인 직선왕복 이동이 가능하도록 설치되는 직선이동삼각플랩(350)으로 구성되는데; 상기 직선이동삼각플랩(350)은 어느 한쪽의 모서리부가 제1,2삼각플랩(310,330)사이의 공간으로 삽입되면서 양변이 제1,2삼각플랩(310,330)과 서로 접촉을 이루도록 설치되어져, 엔진 RPM의 변화량과 연소가스의 배기량에 따라 개도량이 자동적으로 조절되는 본 발명에 따른 밸브수단(30)이 듀얼 모드 머플러(10)내에 장착되어져, 소음저감과 배압저감이란 배기계의 기능을 어떠한 조건에서도 만족시킬 수가 있게 되고 이로 인해 배기계의 성능이 대폭적으로 향상되도록 된 것이다.

Description

자동차의 듀얼 모드 머플러{dual mode muffler of vehicle}
본 발명은 자동차의 듀얼 모드 머플러에 관한 것으로, 특히 엔진 RPM 및 연소가스의 배기량에 따라 개도량이 자동적으로 조절되는 밸브수단을 배출파이프내에 설치하여 소음저감과 배압저감의 상반되는 두가지 조건을 모두 만족시킬 수 있도록 된 자동차의 듀얼 모드 머플러에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차의 배기시스템은 연소의 생성물인 고온, 고압의 가스를 적당한 곳으로 안내할 뿐만 아니라, 그때 발생된 연소음을 감쇄시키는 장치로서의 기능을 해왔다.
이러한 배기계의 기능은 크게 소음저감과 배압저감이라는 두가지로 나누어지며, 최근까지 소음저감과 배압저감이라는 두가지 요소를 모두 만족시키려는 시도가 계속해서 진행되었는 바, 이로 인해 두가지의 욕구를 모두 만족시키는 듀얼 모드 머플러(Dual mode muffler)가 개발되기에 이르렀다.
상기한 듀얼 모드 머플러는 머플러를 구성하는 배출파이프의 내부에 밸브수단을 설치한 것으로서, 상기 밸브수단은 엔진 RPM이 저속영역일에는 밀폐되고 고속영역일때에는 개방되도록 구성되어 있다.
이러한 듀얼 모드 머플러(10)의 종래구조는 도 1에 도시된 바와 같이, 머플러(10)의 몸체를 이루도록 타원형의 강판으로 형성되면서 그 내부에는 다수개의 격판(11a)이 일정간격으로 배설된 하우징(11)과, 엔진의 연소가스를 수집하는 배기매니폴드와 연결되면서 그 선단이 상기 하우징(11)의 일측면과 격판(11a)을 순차적으로 관통하여 하우징(11)내에 위치되도록 설치되는 유입파이프(12)와, 이 유입파이프(12)와 병설되면서 일단은 하우징(11)내에 위치되고 타단은 다수의 격판(11a)과 하우징(11)의 타측면을 순차적으로 관통하여 설치됨으로써 하우징(11)내의 배기가스를 외부로 배출시키도록 하는 배출파이프(13)와, 상기 하우징(11)내에 위치된 유입 및 배출파이프(12,13)를 감싸 고정시키면서 하우징(11)으로 흡입되는 외부공기의 흡입소음을 감소시키도록 하는 흡음재(도1에서는 도시않됨)로 구성된다.
여기서, 상기한 배출파이프(13)는 도면에 도시된 바와 같이 한쌍으로 구성되는데, 그 중 한 개는 밸브수단(21)이 장착된 고속용 배출파이프(13a)이고 나머지 한 개는 밸브수단(21)이 장착되지 않는 저속용 배출파이프(13b)이며, 각각의 배출파이프(13a,13b)는 서로 이격되어 병렬식으로 설치되게 된다.
한편, 상기한 밸브수단(21)은 엔진의 RPM이 저속일 때와 고속일 때에만 작동되도록 설정되어 있는 바, 즉 엔진 RPM이 일정값 이하인 저속에서는 밀폐되고 반대로 엔진 RPM이 일정값 이상인 고속에서는 개방되도록 작동되게 된다.
이에 따라, 상기한 밸브수단(21)은 엔진 RPM이 저속과 고속사이에 있을 경우에는 작동되지 않게 되고, 이로 인해 종래의 듀얼 모드 머플러(10)는 엔진 RPM 및 연소가스의 배기량에 따라 민감하게 대처할 수가 없다는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 머플러를 구성하는 배출파이프내에 엔진 RPM과 연소가스의 배기량에 따라 개도량이 자동적으로 조절되는 밸브수단을 설치하여, 소음저감과 배압저감의 조건을 모두 만족시키면서 차세대의 배기계에서도 유용하게 사용할 수 있도록 된 자동차의 듀얼 모드 머플러를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엔진 RPM과 연소가스의 배기량에 따라 개도량이 조절되는 밸브수단이 배기가스를 외부로 배출시키도록 하는 배출파이프내에 설치되는 자동차의 듀얼 모드 머플러에 있어서, 상기 밸브수단은 배출파이프의 안쪽면에 서로 이격되면서 고정되도록 설치되는 제1힌지축 및 제2힌지축과 이들의 힌지축을 감싸면서 설치되는 제1토션스프링 및 제2토션스프링에 의해 각각 탄력적으로 회전가능하게 설치되는 제1회전삼각플랩 및 제2회전삼각플랩과; 상기 제1,2힌지축과 삼각형을 이루도록 배출파이프에 고정설치되는 가이드축과 이 가이드축과 연결되는 압축스프링에 의해 배출파이프의 길이방향으로 탄력적인 직선왕복 이동이 가능하도록 설치되는 직선이동삼각플랩으로 구성되는데; 상기 직선이동삼각플랩은 어느 한쪽의 모서리부가 제1,2삼각플랩사이의 공간으로 삽입되면서 양변이 제1,2삼각플랩과 서로 접촉을 이루도록 설치되는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 밸브수단이 장착된 듀얼 모드 머플러를 설명하기 위한 부분절개 측면도로서, 종래구조와 동일한 부위에는 동일한 참조부호를 붙이면서 설명하기로 한다.
본 발명에 따라 듀얼 모드 머플러에 장착되는 밸브수단은 엔진 RPM과 연소가스의 배기량에 따라 개도량이 자동적으로 조절되는 것에 그 특징이 있다.
여기서, 상기한 듀얼 모드 머플러(Dual mode muffler)는 배기계가 가지는 소음저감과 배압저감의 기능을 모두 만족시키기 위해 개발된 것이며, 그 구조는 도 2에 도시된 바와 같다.
즉, 듀얼 모드 머플러(10)의 일반적인 구조는 머플러(10)의 몸체를 이루도록 타원형의 강판으로 형성되면서 그 내부에는 다수개의 격판(11a)이 일정간격으로 배설된 하우징(11)과, 엔진의 연소가스를 수집하는 배기매니폴드와 연결되면서 그 선단이 상기 하우징(11)의 일측면과 격판(11a)을 순차적으로 관통하여 하우징(11)내에 위치되도록 설치되는 유입파이프(12)와, 이 유입파이프(12)와 병설되면서 일단은 하우징(11)내에 위치되고 타단은 다수의 격판(11a)과 하우징(11)의 타측면을 순차적으로 관통하여 설치됨으로써 하우징(11)내의 배기가스를 외부로 배출시키도록 하는 배출파이프(13)와, 상기 하우징(11)내에 위치된 유입 및 배출파이프(12,13)를 감싸 고정시키면서 하우징(11)으로 흡입되는 외부공기의 흡입소음을 감소시키도록 하는 흡음재(14)와, 상기 배출파이프(13)내에 설치되어 엔진 RPM과 연소가스의 배기량에 따라 개도량이 자동적으로 조절되면서 배기계가 가지는 소음저감과 배압저감의 기능을 모두 만족시키도록 하는 밸브수단(30)으로 구성된다.
한편, 본 발명에 따라 듀얼 모드 머플러(10)에 구비되는 밸브수단(30)은 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 크게 제1회전삼각플랩(310)과 제2회전삼각플랩(330) 및 직선이동삼각플랩(350)으로 구성되는데, 상기한 제1회전삼각플랩(310)과 제2회전삼각플랩(330) 및 직선이동삼각플랩(350)은 각각 복수개로 구성되며, 이들은 상기 배출파이프(13)의 지름방향으로 서로 마주대하면서 설치되는 구조로 되어 있다.
즉, 상기한 배출파이프(13)의 안쪽면에는 소정길이를 가지는 제1힌지축(311)이 용접과 같은 결합방식을 이용해 고정되도록 설치되고, 상기 제1힌지축(311)에는 제1회전삼각플랩(310)이 그 중앙부가 관통되면서 회전가능하도록 결합되는데, 상기한 제1힌지축(311)에는 제1토션스프링(313)이 감싸여지면서 그 일단은 제1힌지축(311)에 고정되도록 결합되고 타단은 제1회전삼각플랩(310)에 고정되도록 결합되게 된다.
이에 따라, 상기한 제1회전삼각플랩(310)은 제1힌지축(311)을 중심으로 회전될 때 제1토션스프링(313)에 의해 탄성력이 부가되게 된다.
그리고, 상기한 제2회전삼각플랩(330)은 제1회전삼각플랩(310)의 일측에서 제2힌지축(331)과 제2토션스프링(333)을 매개체로 하여 상기 제1회전삼각플랩(310)과 동일한 결합방법으로 설치되게 된다.
또한, 상기 제1,2힌지축(311,331)과 삼각형의 모양을 이루는 배출파이프(13)의 소정부위에는 가이드축(351)이 고정되도록 설치되고, 이 가이드축(351)에는 가이드구멍(350a)이 형성된 직선이동삼각플랩(350)이 설치되는데, 상기 가이드축(351)은 가이드구멍(350a)을 관통하도록 설치되어 있으며, 상기 가이드구멍(350a)으로는 압축스프링(353)이 구멍(350a)의 길이방향을 따라 배치되면서 일단은 가이드축(351)에 결합되고 타단은 가이드구멍(350a)의 안쪽면에 결합되어 설치되게 된다.
여기서, 상기한 가이드구멍(350a)은 배출파이프(13)의 길이방향을 따라 길게 연장되는 타원모양으로 형성되게 되며, 이에 따라 상기한 직선이동삼각플랩(350)은 배출파이프(13)의 길이방향을 따라 탄력적인 직선왕복 이동을 수행할 수 있게 된다.
한편, 상기 직선이동삼각플랩(350)이 설치될 때에는 세 개의 모서리부 중 어느 한쪽의 모서리부가 제1,2삼각플랩(310,330)사이의 공간으로 삽입되어 설치되게 되며, 이에 따라 상기한 직선이동삼각플랩(350)의 양변은 제1,2삼각플랩(310,330)과 서로 접촉을 이루면서 설치되게 된다.
이하, 본 발명에 따라 듀얼 모드 머플러(10)에 장착되는 밸브수단(30)의 작동과정에 대해 도 4와 도 5를 참조로 상세히 설명한다.
먼저, 차량의 주행을 위해 시동을 온(ON)시킨 상태이거나 또는 엔진 RPM이 저속인 상태(보통 20Km/h 이하로 주행하는 상태)에서는 도 4에 도시된 바와 같이 연소가스의 배기량이 적은 관계로 인해 배기소음 및 연소가스의 배기압력은 낮은 상태를 유지하게 되고, 이와 같이 배기압력이 낮은 상태에서는 연소가스가 배출파이프(13)를 통과하더라도 제1토션스프링(313) 및 제2토션스프링(333)의 힘을 이기지 못하게 되며, 이로 인해 제1,2삼각플랩(310,330)은 회전운동을 하지 못하게 된다.
이와 같이, 연소가스의 배기압력이 낮아 상기한 제1,2삼각플랩(310,330)이 회전운동을 하지 못하게 되면, 상기한 밸브수단(30)의 개도량은 최소인 상태를 유지하게 된다.
이후, 차량의 고속주행을 위해 운전자가 가속페달을 점차적으로 많이 밟아주게 되면, 엔진 RPM이 상승되어 고속인 상태(보통 20Km/h 이상으로 주행하는 상태)로 변화되게 되고, 이에 따라 배기소음이 커지면서 연소가스의 배기량도 점차적으로 많아지게 되며 상기 배출파이프(13)를 통과하는 배기가스의 압력도 상승되게 된다.
이와 같이, 배출파이프(13)를 통과하는 배기가스의 압력이 상승되면 이 압력은 제1토션스프링(313) 및 제2토션스프링(333)의 힘을 이기게 되고, 이로 인해 제1,2삼각플랩(310,330)은 도 5에 도시된 바와 같이 연소가스의 배출방향으로 회전되게 되면서 상기 직선이동삼각플랩(350)을 연소가스의 배출방향과 반대되는 방향으로 직선이동시키게 되며, 이에 따라 상기한 밸브수단(30)의 개도량도 점차적으로 커지게 된다.
따라서, 엔진 RPM의 상승으로 배기소음이 커지고 배기가스의 압력이 상승될 때 본 발명에 따른 밸브수단(30)이 증가되는 배기소음 및 배기압력에 크기에 비례하여 개도량이 점차적으로 커지게 되면, 증가되는 배기소음을 감소시킬 수 있게 되고 또한 증가되는 배기압력도 감소시킬 수 있게 된다.
한편, 도 5에 도시된 밸브수단(30)은 개도량이 최대인 상태를 도시한 것이다.
그리고, 차량의 주행조건에 따라 엔진 RPM이 저속인 상태로 변화되면 낮은 연소가스의 배기압력에 의해 연소가스의 배출방향으로 회전되었던 제1,2삼각플랩(310,330)은 제1,2토션스프링(313,333)의 탄성복원력에 의해 연소가스의 배출방향과 반대되는 방향으로 회전복귀 되에 되고, 이에 연동하여 상기 직선이동삼각플랩(350)도 압축스프링(353)의 탄성복원력에 의해 연소가스의 배출방향으로 직선이동 복귀되게 되며, 이에 따라 상기한 밸브수단(30)의 개도량은 점차적으로 작아지게 된다.
이와 같이, 엔진 RPM의 변화량과 연소가스의 배기량에 따라 개도량이 자동적으로 조절되는 본 발명에 따른 밸브수단(30)이 듀얼 모드 머플러(10)에 장착되면, 소음저감과 배압저감이란 배기계의 기능을 어떠한 조건에서도 만족시킬 수가 있게 되며, 이로 인해 배기계의 성능을 대폭적으로 향상시킬 수가 있는 잇점이 있게 된다.
또한, 배기계의 성능이 향상되면 차체쪽으로 전달되는 진동 및 소음을 감소시킬 수가 있게 되므로, 차량의 NVH성능에도 도움을 줄 수 있는 잇점이 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 엔진 RPM의 변화량과 연소가스의 배기량에 따라 개도량이 자동적으로 조절되는 본 발명에 따른 밸브수단이 듀얼 모드 머플러내에 장착되어져, 소음저감과 배압저감이란 배기계의 기능을 어떠한 조건에서도 만족시킬 수가 있게 되고 이로 인해 배기계의 성능이 대폭적으로 향상되는 효과가 있게 된다.
도 1은 종래의 일실시예에 따른 듀얼 모드 머플러를 설명하기 위한 종단면도,
도 2는 본 발명에 따른 밸브수단이 장착된 듀얼 모드 머플러를 설명하기 위한 부분절개 측면도,
도 3은 본 발명에 따른 듀얼 모드 머플러의 밸브수단을 설명하기 위한 사시도,
도 4와 도 5는 본 발명에 따라 듀얼 모드 머플러에 장착된 밸브수단의 작동과정을 설명하기 위한 개념도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10 - 머플러 13 - 배출파이프
30 - 밸브수단 310 - 제1회전삼각플랩
311 - 제1힌지축 313 - 제1토션스프링
330 - 제2회전삼각플랩 331 - 제2힌지축
333 - 제2토션스프링 350 - 직선이동삼각플랩
350a - 가이드구멍 351 - 가이드축
353 - 압축스프링

Claims (4)

  1. 엔진 RPM과 연소가스의 배기량에 따라 개도량이 조절되는 밸브수단이 배기가스를 외부로 배출시키도록 하는 배출파이프(13)내에 설치되는 자동차의 듀얼 모드 머플러에 있어서,
    상기 밸브수단(30)은 배출파이프(13)의 안쪽면에 서로 이격되면서 고정되도록 설치되는 제1힌지축(311) 및 제2힌지축(331)과 이들의 힌지축(311,331)을 감싸면서 설치되는 제1토션스프링(313) 및 제2토션스프링(333)에 의해 각각 탄력적으로 회전가능하게 설치되는 제1회전삼각플랩(310) 및 제2회전삼각플랩(330)과; 상기 제1,2힌지축(311,331)과 삼각형을 이루도록 배출파이프(13)에 고정설치되는 가이드축(351)과 이 가이드축(351)과 연결되는 압축스프링(353)에 의해 배출파이프(13)의 길이방향으로 탄력적인 직선왕복 이동이 가능하도록 설치되는 직선이동삼각플랩(350)으로 구성되는데; 상기 직선이동삼각플랩(350)은 어느 한쪽의 모서리부가 제1,2삼각플랩(310,330)사이의 공간으로 삽입되면서 양변이 제1,2삼각플랩(310,330)과 서로 접촉을 이루도록 설치되는 것을 특징으로 하는 자동차의 듀얼 모드 머플러.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제1,2삼각플랩(310,330)과 직선이동삼각플랩(350)은 각각 복수개로 구성되고 상기 배출파이프(13)의 지름방향으로 서로 마주대하면서 설치되는 것을 특징으로 하는 자동차의 듀얼 모드 머플러.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 직선이동삼각플랩(350)에는 배출파이프(13)의 길이방향을 따라 길게 연장되는 타원모양의 가이드구멍(350a)이 형성되는데 이 가이드구멍(350a)으로는 가이드축(351)의 선단이 관통되면서 설치되고, 상기 압축스프링(353)은 가이드구멍(350a)내에서 구멍(350a)의 길이방향을 따라 배치되면서 일단은 가이드축(351)에 결합되고 타단은 가이드구멍(350a)의 안쪽면에 결합되어 설치되는 것을 특징으로 하는 자동차의 듀얼 모드 머플러.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 밸브수단(30)의 개도량은 엔진 RPM이 상승되면서 연소가스의 배기량이 증가될 때 상기 제1,2회전삼각플랩(310.330)이 연소가스의 배출방향으로 회전되면서 상기 직선이동삼각플랩(350)을 연소가스의 배출방향과 반대되는 방향으로 직선이동시킴에 따라 점차적으로 커지게 되고, 엔진 RPM이 다운되면서 연소가스의 배기량이 감소될 때 상기 제1,2회전삼각플랩(310.330)이 연소가스의 배출방향과 반대되는 방향으로 회전복귀 되면서 상기 직선이동삼각플랩(350)이 연소가스의 배출방향으로 직선이동 복귀됨에 따라 점차적으로 작아지게 되는 것을 특징으로 하는 자동차의 듀얼 모드 머플러.
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