KR100501450B1 - 가변 배기 파이프의 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배기 가스의 유동압력에 따라서 배기 가스의 흐름 모드가 변경되도록 하므로서 배기 소음을 줄이며, 배기 가스의 배압 성능이 향상되도록 하는 가변 배기 파이프의 구조에 관한 것으로,

엔진의 배기계에서 배출되는 배기 가스가 차량의 후방으로 안내되도록 관형태로 형성되는 배기 파이프에 있어서,

파이프의 도중에 그 단면형상이 내측으로 오목한 다수의 내향 돌부가 형성되며, 상기 내향 돌부의 후측에 외부와 연통되는 제1관통공이 형성되는 아웃터 파이프와;

상기 아웃터 파이프에 수용되는 파이프로 도중에 그 단면형상이 외측으로 볼록한 다수의 외향 돌부가 형성되며, 상기 외향 돌부의 후측에 상기 아웃터 파이프와 연통되는 제2관통공이 형성되는 인너 파이프와;

배기 가스의 유동 압력에 대해 상기 인너 파이프의 위치가 가변될 수 있도록 상기한 내향 돌부와 외향 돌부 사이의 공간 일측에 개재되는 스프링; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

가변 배기 파이프의 구조{Variable exhaust pipe}

본 발명은 가변 배기 파이프의 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배기 가스의 유동압력에 따라서 배기 가스의 흐름 모드가 변경되도록 하므로서 배기 소음을 줄이며, 배기 가스의 배압 성능이 향상되도록 하는 가변 배기 파이프의 구조에 관한 것이다.

차량의 배기 파이프는 엔진의 배기 매니폴드로부터 방출되는 배기 가스가 차량의 후방으로 안내되도록 하는 관으로서, 그 도중에는 배기 가스에 포함된 소음을 감쇄시키기 위한 머플러와 촉매 컨버터 등이 장착된다. 그리고 차량 하측에 비교적 길게 배관되는 배기 파이프는 그 내부로 배기 가스가 통과되면서 배기 가스에 수반된 열의 일부를 외부로 발산하는 역할을 하게 된다.

배기 파이프는 강관을 구부려 제작되는 것이 일반적인데, 일부의 차량에서는 주철제의 것이 사용되거나 스테인레스 스틸제의 것이 사용되기도 한다.

한편, 기존의 배기계를 설계하는데 있어서 배기 가스에 수반된 소음 및 배압을 저감시키기 위한 목적을 달성하기 위해서 최근에는 머플러 및 배기 파이프의 다양한 설계변화가 시도되고 있는 실정이다.

특히, 머플러의 경우에는 엔진의 운전영역에 따라서 유로가 변경되는 가변 머플러가 개발되는 등 다양한 시도가 이루어지고 있으나, 이것도 가변 머플러 내의 밸브 개폐를 통한 2가지 모드 또는 3가지 모드 정도밖에 조정되지 못하므로서, 모든 조건의 엔진 회전수에 따라 배기계 시스템이 적절히 대응하지 못해 효과적인 성능을 얻기가 불가능하였다.

그리고 배기 파이프의 경우에는 대부분 직경이 동일하게 이루어지는 다순원형관으로써, 소음 및 배압을 저감하기 위한 배기계의 성능 개선에 제한된 형상을 벗어나지 못하고 있는 실정이었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 배기 가스의 유동압력에 따라서 배기 가스의 흐름 모드가 변경되도록 하므로서 배기 소음을 줄이며, 배기 가스의 배압 성능이 향상되도록 하는 가변 배기 파이프의 구조를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

엔진의 배기계에서 배출되는 배기 가스가 차량의 후방으로 안내되도록 관형태로 형성되는 배기 파이프에 있어서,

파이프의 도중에 그 단면형상이 내측으로 오목한 다수의 내향 돌부가 형성되며, 상기 내향 돌부의 후측에 외부와 연통되는 제1관통공이 형성되는 아웃터 파이프와;

상기 아웃터 파이프에 수용되는 파이프로 도중에 그 단면형상이 외측으로 볼록한 다수의 외향 돌부가 형성되며, 상기 외향 돌부의 후측에 상기 아웃터 파이프와 연통되는 제2관통공이 형성되는 인너 파이프와;

배기 가스의 유동 압력에 대해 상기 인너 파이프의 위치가 가변될 수 있도록 상기한 내향 돌부와 외향 돌부 사이의 공간 일측에 개재되는 스프링; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 가변 배기 파이프의 구성 및 작동에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 가변 배기 파이프의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 의한 가변 배기 파이프의 작동상태도이다.

도면 중에 표시되는 도면부호 20은 본 발명에 의한 배기 파이프를 지시하는 것이고, 도면부호 20과 도면부호 30은 각각 아웃터 파이프와 인너 파이프를 지시하는 것이다.

상기한 가변 배기 파이프(10)는 종래의 일반적인 배기 파이프와는 달리 그 도중의 소정 구간이 아웃터 파이프(20)부에 인너 파이프(30)가 수용된 이중의 파이프 형상으로 형성된다. 이와 같이 아웃터 파이프(20)의 내부에 인너 파이프(30)가 형성되는 구간은 배기계의 후방측에 위치되는 것이 바람직하다. 한편, 상기한 인너 파이프(30)의 전방 끝단과 후방 끝단은 모두 개방된 상태로 형성되는데, 특히 그 전방의 입구부는 아웃터 파이프(20)를 통과하는 배기가스의 압력을 용이하게 전달받을 수 있도록 나팔모양으로 확관형성된다.

도 1에서와 같이, 상기한 아웃터 파이프(20)의 도중에는 소정의 간격으로 그 단면형상이 내측으로 오목한 다수의 내향 돌부(21)가 형성되고, 상기한 인너 파이프(30)의 도중에는 소정의 간격으로 그 단면형상이 외측으로 볼록한 다수의 외향 돌부(31)가 형성된다.

또한, 상기한 내향 돌부(21)의 후측에는 가변 배기 파이프(10)의 외부와 연통되는 제1관통공(22)이 형성되고, 상기한 외향 돌부(31)의 후측에는 상기 아웃터 파이프(20)의 내부와 연통되는 다수의 제2관통공(32)이 형성된다. 특히, 상기한 제2관통공(32)은 서로 이웃하는 외향 돌부(31) 사이의 파이프 중간부까지 소정 간격을 두고 다수의 소공으로 형성된다.

한편, 상기한 내향 돌부(21)의 최소경은 상기 인너 파이프(30)의 외경크기로 형성되고, 외향 돌부(31)의 최대경은 상기 아웃터 파이프(20)의 내경크기로 형성되므로서, 서로 이웃하는 외향 돌부(31) 사이의 공간(40)이 내향 돌부(21)에 의해서 양분된다. 이렇게 양분되는 공간의 일측에는 배기 가스의 유동압력에 순응하여 인너 파이프(30)의 위치가 가변될 수 있도록 하기 위한 스프링(50)이 개재된다. 상기 스프링(50)은 내향 돌부(21)의 후측과 외향 돌부(31)의 전측 사이에 개재되는 것이 바람직하다.

즉, 배기 가스의 유동압력이 낮은 경우에는 상기한 제2관통공(32)의 위치와 제1관통공(22)의 상대적인 위치가 서로 어긋난 위치가 되며, 외향 돌부(31)가 상기 제2관통공(32)과 제1관통공(22) 간을 격리시키는 역할을 하게 되는 것이다. 그리고 배기 가스의 유동압력이 높을 경우에는 상기한 인너 파이프(30)의 위치가 후방으로 이동되므로서 제2관통공(32)과 제1관통공(22)의 상대적인 위치가 서로 마주하는 위치가 되므로서 상기 인너 파이프(30)를 통과하는 일부의 배기 가스가 상기 제2관통공(32)과 제1관통공(22)을 통과하여 외부로 배출될 수 있도록 구성되는 것이다.

그리고 상기한 내향 돌부(21)와 외향 돌부(31)가 접하게 되는 부분에는 인너 파이프(30)의 위치 변경에 따른 충격을 완충하기 위한 댐퍼(60)가 형성되는 것이 바람직하다. 이 댐퍼(60)는 내향 돌부(21)의 후측면 전면에 걸쳐 형성될 수도 있으며, 소정의 각도 간격으로 형성될 수도 있다.

특히, 상기한 인너 파이프(30)의 전방측 끝단은 배기 가스의 유동압력에 쉽게 순응될 수 있도록 넓게 확장된 형태로 형성되는 것이 바람직하다.

이상과 같이 구성되는 가변 배기 파이프의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

엔진이 시동되어 발생되는 배기 가스는 상기한 가변 배기 파이프(10)를 따라서 외부로 배출된다.

이 과정에서 엔진의 RPM이 낮을 운전영역의 경우에는 배기 가스의 유동압력이 낮아지게 되는데, 이 때 상기한 스프링(50)의 탄성력이 배기 가스의 유동압력보다 높은 상태가 되므로서, 상기한 인너 파이프(30)의 위치는 크게 변하지 않게 된다. 따라서 상기한 가변 배기 파이프(10)를 통과하는 배기 가스는 인너 파이프(30)를 통해서만 외부로 방출된다.

한편, 엔진의 RPM이 높은 운전영역의 경우에는 배기 가스의 유동압력도 상승되는데, 이 때 상기한 스프링(50)의 탄성력보다 배기 가스의 유동압력이 높아지게 된다. 따라서 상기한 인너 파이프(30)로 유입되는 배기 가스의 일부는 상기 제2관통공(32)을 통해서 인너 파이프(30)와 아웃터 파이프(20) 사이에 형성된 공간(40)으로 유도되고, 상기 공간(40)으로 유입된 배기 가스는 상기 제1관통공(22)을 통해서 외부로 방출된다.

그리고 엔진의 운전영역이 다시 저RPM 영역이 되면, 상기한 인너 파이프(30)는 스프링(50)의 탄성력에 의해서 원래의 위치로 복귀된다. 이 때, 상기한 댐퍼(60)에 의해서 인너 파이프(30)의 외향 돌부(31)가 아웃터 파이프(20)의 내향 돌부(21)에 부딪치면서 발생되는 충격을 완충하게 되므로서 충격음이 방지된다.

즉, 상기한 바와 같이 엔진의 운전영역에 따라서 인너 파이프(30)의 위치가 가변되므로서, 엔진의 운전 영역이 저RPM 영역인 경우에는 배기 가스가 통과되는 파이프의 단면적이 감소되어 배기 가스의 부밍 소음이 저감되고, 엔진의 운전 영역이 고RPM 영역인 경우에는 배기 가스가 통과되는 파이프의 단면적이 증대된 상태가 되어 배기 가스의 기류음이 저감된다.

이상과 같이 구성되는 본 발명은 엔진의 운전영역에 따라서 배기 가스가 통과되는 파이프의 단면적이 가변되도록 구성되므로서 엔진이 저부하영역에서 운전되는 경우에는 배기 가스의 유동압력에 의한 부밍 소음이 저감되고, 엔진이 고부하영역에서 운전되는 경우에는 배기 가스의 유동압력에 의한 기류음이 저감되는 커다란 장점이 있었다.

도 1은 본 발명에 의한 가변 배기 파이프의 구성도.

도 2는 본 발명에 의한 가변 배기 파이프의 작동상태도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 가변 배기 파이프 20 : 아웃터 파이프

21 : 내향 돌부 22 : 제1관통공

30 : 인너 파이프 31 : 외향 돌부

32 : 제2관통공 40 : 공간

50 : 스프링 60 : 댐퍼

Claims (4)

1. 엔진의 배기계에서 배출되는 배기 가스가 차량의 후방으로 안내되도록 관형태로 형성되는 배기 파이프에 있어서,

   파이프의 도중에 그 단면형상이 내측으로 오목한 다수의 내향 돌부(21)가 형성되며, 상기 내향 돌부(21)의 후측에 외부와 연통되는 제1관통공(22)이 형성되는 아웃터 파이프(20)와;

   상기 아웃터 파이프(20)에 수용되는 전후방이 개방된 파이프의 도중에 그 단면형상이 외측으로 볼록한 다수의 외향 돌부(31)가 형성되며, 상기 외향 돌부(31)의 후측에 상기 아웃터 파이프(20)와 연통되는 제2관통공(32)이 형성되며, 그 전방 입구부는 나팔모양으로 확관형성된 인너 파이프(30)와;

   배기 가스의 유동 압력에 대해 상기 인너 파이프(30)의 위치가 가변될 수 있도록 상기한 내향 돌부(21)와 외향 돌부(31) 사이의 공간(40) 일측에 개재되는 스프링(50)과;

   상기한 내향 돌부(21)와 외향 돌부(31)가 접하게 되는 부분에 양 부재 사이의 완충을 위해 개재된 댐퍼(60); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가변 배기 파이프의 구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기한 내향 돌부(21)의 최소경은 인너 파이프(30)의 외경크기로 형성되고, 상기 외향 돌부(31)의 최대경은 아웃터 파이프(20)의 내경크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 배기 파이프의 구조.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기한 스프링(50)은 압축 스프링으로 그 일단은 상기 내향 돌부(21)의 후면에 접하고, 다른 일단은 상기 외향 돌부(31)의 전면에 접하도록 개재되는 것을 특징으로 하는 가변 배기 파이프의 구조.
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