KR100590276B1 - 소음기 - Google Patents

Abstract

소음기(10)는 중합체 재질의 스페이서(52)에 의해 하나 이상의 입구 파이프 및 하나 이상의 출구 파이프로부터 일정한 간격을 이룬 중합체 재질의 케이싱(12)을 포함한다. 상기 중합체 재질의 스페이서는 중합체 재질의 케이싱의 것과 다른 재료로 만들어진다. 상기 중합체 재질의 스페이서는 열저항체이고 중합체 재질의 케이싱보다 높은 융점을 가진다. 상기 중합체 재질의 스페이서는 중합체 재질의 케이싱보다 연질 재료로 만들어지고, 중합체 재질의 스페이서는 입구 및 출구 파이프의 불규칙한 형상을 수용하도록 변형될 수 있다.

Description

소음기{SILENCER}

본 발명은 자동차용 소음기(silencer)에 관한 것이다.

자유 유동 배기 시스템(Free Flow Exhaust System)은 종래 배기 시스템들과 비교할 때 자동차의 성능을 개선하기 위한 것으로서 자동차 산업에 폭 넓게 사용되고 있다. 그러나, 자유 유동 배기 시스템과 관련된 결점은 배출가스 소음 수준이 종래 배기 시스템을 위한 것보다 상당히 높고, 법정 한계보다 종종 높은 경향이 있다는 것이다.

자유 유동 배기 시스템들의 소음을 수용 가능한 수준으로 감소시킬 수 있는 소음기들 또는 머플러들을 제공하려는 시도가 계속되어 왔다. 통상적으로, 이러한 시도에서는 소음 수준을 완화하기 위해 배출가스 파이프의 관통된 부분의 둘레에 설치된 긴 소음기 제공을 필요하게 되었다. 종래 소음기처럼, 상기 자유 유동 배출가스 소음기들은 스테인레스강 또는 유사한 금속 재료로 만들어졌다. 결과적으로, 그것들은 일반적으로 전문적인 정비공에 의해 맞추어져야 한다. 또한 그것들은 부식에 약하기 때문에 자주 적절하게 교체되어야 하는 것이 일반적이다.

본 발명에 따른 소음기는 중합체 재질의 스페이서(polymeric spacer)들에 의해 하나 이상의 입구 파이프와 하나 이상의 출구 파이프에 연결된 중합체 재질의 케이싱(casing)을 포함한다.

중합체 재질의 스페이서들은 열저항체인 것이 바람직하고, 중합체 재질의 케이싱보다 융점이 높은 것이 바람직하고, 중합체 재질의 케이싱의 것과는 다른 재료로 만들어지는 것이 바람직하고, 중합체 재질의 케이싱에 비하여 유연하고 연질인 것이 바람직하다.

상기 중합체 재질의 스페이서는 입구 및/또는 출구 파이프의 형상의 불규칙을 수용하기 위해 변형이 가능하다.

상기 입구 및 출구 파이프는 바람직하게 강(steel) 재질의 금속으로 만들어지는 것이 바람직하다.

케이싱은 칼라(collar)를 구비하며, 중합체 재질의 스페이서가 칼라와 출구 및 입구 파이프 사이에 설치되는 것이 바람직하다. 하우징은 바람직하게 칼라들을 향하여 좁아진다.

밀봉재는 중합체 재질의 스페이서와 그들 각각의 입구 및 출구 파이프 사이에 삽입된다.

바람직하게는 중합체 재질의 스페이서들은 입구 및 출구 파이프에 케이싱을 고정시킨다.

상기 중합체 재질의 스페이서는 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene) 으로 만들어진다.

상기 하우징은 서로 고정된 두 개의 부분들을 포함한다.

상기 두 부분들은 바람직하게는 커넥터에 의해 서로 고정된다. 상기 두 부분 들과 커넥터는 두 부분들이 커넥터에 고정될 수 있도록 클립 형성물(formation)들을 구비한다. 상기 커넥터는 하우징의 길이를 증가시키기 위한 스페이서이다. 바람직하게는 두 부분들은 동일하다. 각 부분은 일체로 형성된 칼라를 포함한다.

상기 중합체 재질의 케이싱은 바람직하게 유리 충전 나일론으로 만들어진다.

입구 및 출구 파이프들은 바람직하게는 하우징을 통하여 연장되는 연속 파이프의 일 부분을 형성하며, 상기 하우징 내에 위치하는 연속 파이프의 적어도 일부분에는 구멍이 형성된다. 단열재가 바람직하게 연속 파이프를 에워싼다. 상기 단열재는 연속 파이프 둘레를 감싼 연속적인 유리솜이다.

그러나 상기 소음기는 복수의 입구 및 출구 파이프들을 구비할 수 있다. 상기 입구 및 출구 파이프들은 하우징을 관통하여 연장되는 복수의 연속 파이프들에 의해 형성될 수 있으며, 하우징 내부에 위치하는 각각의 연속 파이프의 적어도 일부분에는 구멍이 형성된다.

이하에서는 본 발명을 첨부된 도면들을 참고로 하여 비제한적인 의미를 갖는 일례들을 들어 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 소음기의 전개 사시도.

도 2는 배출가스 파이프의 단면에 맞추어진, 도 1의 소음기의 선 2-2에 대한 단면도.

도 3은 두 개의 배출가스 파이프를 가진 소음기의 단면도.

복합 소음기(10)는 세 개의 부품으로 구성된 나일론 케이싱(12)을 포함한다. 상기 나일론 케이싱(12)은 커넥터(18)에 의해 서로 연결된 두 개의 동일한 부분(14 및 16)으로 구성된다. 상기 커넥터는 부분(14, 16)들의 개구부 (20, 22) 사이에 설치된다.

두 부분(14, 16)들과 커넥터(18)는 보완 클립 형성물(24, 26)을 통하여 서로 고정된다. 상기 부분들(14, 16)상의 클립 형성물(24)은 개구부(20, 22)를 둘러싸는 링형 돌출부 또는 립(lip)의 형태이다. 상기 커넥터(18) 상의 클립 형성물 (26)은 보완 수용 체널의 형태이다. 비록 상기 클립 장치가 바람직하지만, 암수(male and female) 형성물 또는 베이어닛 타입의(bayonet-type) 형성물과 같은 다른 적절한 장치들이 두 부분들을 서로 직접적으로 연결하기 위하여 사용될 수 있다.

각각의 부분들(14, 16)은 각각 일체로 형성된 단부 벽들(28, 30)을 구비하고, 각각 환상(環狀) 칼라(32, 34)를 향하여 좁아진다. 상기 칼라들(32, 34)은, 긴 배출가스 파이프(40)가 나일론 케이싱(12)을 관통하여 연장되도록 하는, 축 방향으로 정렬된 구멍들(36, 38)을 구비한다. 상기 배출가스 파이프(40)는 배출가스가 배출가스 파이프(40)를 통하여 케이싱(12)에 의해 형성된 챔버(44) 안으로 들어가도록 하는 천공(42)을 구비한다.

비록 상기 실시예는 단일, 일직선인 배출가스 파이프(40)에 관한 것이지만, 다른 형상의 배출가스 파이프들이 사용될 수 있다. 도 3에서 보인 바와 같이, 두 개의 배출가스 파이프들은 케이싱을 통하여 관통한다. 도 3에서, 접미사 ".1"은 도 1 및 2의 것들과 대응하는 부품들을 표시하기 위해 사용되었다. 그러나, 상기 배출가스 파이프 형상은 단일 파이프가 케이싱의 일단부에서 케이싱 안으로 들어와서, Y-분관을 통하여 두 개의 파이프로 분기하고 이 두 개의 분기된 파이프들이 케이싱의 반대 단부를 통해 밖으로 나가는 형상으로 구성될 수 있다. 다른 방법으로, 상기한 것과는 반대로, 상기 배출가스 파이프의 형상은 두 개의 배출가스 파이프가 케이싱 안으로 들어와서 단일의 배출가스 파이프가 케이싱 밖으로 나가는 형상으로 구성될 수 있다. 각각의 상기 형상들에 있어서, 각 케이싱 부분들(14 및 16)은 다른 형상들을 수용하도록 구성된다. 상기 부분들(14 및 16) 및 커넥터(18)는 나일론 66으로 알려진 유리 충전 나일론 재료로부터 사출 성형된다. 상기 재료는 대략 60 내지 65% 나일론과 대략 30 내지 35% 유리로 구성된다. 비록 다른 적당한 열저항 중합체 재질의 재료가 사용될 수 있지만, 나일론 66의 열저항특성으로 인해 나일론 66을 사용하는 것이 바람직하다. 이것은 약 -70℃에서 약 200℃까지의 범위인 작동 온도를 견딜 수 있고, 261℃의 융점을 가진다. 또한, 이것은 높은 충격 흡수제이기 때문에 사용하는 동안 진동 및 다른 본체 피로를 견딜 수 있다. 상기 중합체 재질의 재료는 스테인레스강 보다 작은 밀도 때문에 스테인레스강 보다 더 큰 정도의 소음을 흡수한다.

배출가스 파이프(40)의 외부 표면(46)과 칼라(32, 34)들의 내부 벽(48, 50)들 사이 각각에는 부싱(52)의 형태의 한 쌍의 열저항 스페이서가 위치한다. 부싱(52)은 열저항 중합체 재질의 재료이며, 본 실시예의 경우에는 폴리테트라플루오로에틸렌(P.T.F.E)으로 형성된다. 상기 부싱(52)은 칼라들의 내부벽(48, 50)들 사이와, 부싱(52)의 구멍과 배출가스 파이프(40) 사이에서 제위치에 압입되어서 억지 끼워맞춤된다. 실질적으로 부싱(52)은 챔버(44)의 단부를 밀봉하고 배출가스 파이프(40)를 통하여 관통하는 뜨거운 배출가스 가스로부터 배출가스 파이프(40)에서 케이싱(12)까지 이동하는 열에 대한 저항을 제공한다. 실리콘 밀봉재(54)는 부싱과 배출가스 파이프(40) 사이에 제공된다. 이것은 부싱(52)과 케이싱(12)이 열에 의해 팽창하는 것과 같은 특정한 상태에 있어 필요하다. 부싱과 케이싱은 열팽창계수가 다르기 때문에, 그들의 구성품들의 팽창은 챔버(44)로부터 가스 누수와 같은 바람직하지 않은 결과를 초래한다. 부싱과 칼라 사이 그리고 부싱과 배출가스 파이프 사이의 밀봉은 누수 없이 대기압 위로 2 바(bar)까지의 압력에 견뎌야 한다.

비록 다른 재료들이 부싱(52) 재료로 사용될 수 있지만, 폴리테트라플루오로에틸렌(P.T.F.E) 부싱은 그들의 열저항 특성 때문에 바람직하다. 폴리테트라플루오로에틸렌 부싱(52)은 -269℃ 내지 270℃의 작동 온도 범위를 가지며, 약 380℃의 융점을 갖는다. 상기 폴리테트라플루오로에틸렌 부싱은 330℃까지의 열 스파이크를 견딜 수 있고, 370℃까지의 열 스파이크를 견딜 수 있는 것으로 여겨진다. 따라서 상기 재료는 스테인레스강 배출가스의 높은 온도를 견디고 케이싱(12)으로 이동하는 열에 대한 저항력을 갖는다. 또한, 부싱(52)은 케이싱(12)에 비하여 유연하고 연질이다. 따라서 상기 부싱(52)은 완전히 둥글지 않은 배출가스 파이프(40)의 불규칙한 형상에 따라 변형될 수 있다.

연속적인 긴 유리솜(56)이 챔버(44) 내부의 배출가스 파이프(40) 둘레를 감쌈으로써 부가적으로 배출가스 소음이 완화된다. 상기 유리솜은 700℃까지의 온도에 견딜 수 있다.

가변성 너비를 갖는 커넥터(18)가 사용될 수 있다. 결과적으로, 케이싱(12)의 전체 길이는 다른 너비의 커넥터(18)를 사용함으로써 조절될 수 있다. 이것은 사용자가 간단하게 단일 부품을 변화시킴으로써 특정 자동차에 적합하도록 케이싱의 길이를 변화시키는 것을 가능케 한다. 다른 너비의 커넥터(18)는 커넥터(18)의 선택을 단순화시키기 위해 색깔로 암호화 되어 있다.

본 출원인은, 소음기(10)가 동일한 부분(14, 16), 적어도 하나의 커넥터(18), 부싱(52), 유리솜, 및 스테인레스강 천공 배출가스 파이프 부분(40)으로 구성된 키트 형태로 판매하기 위해 제공되는 것을 예상한다. 상기 키트는 배출가스 파이프(40) 둘레에 유리솜을 감고, 각 칼라(32, 34)들 내부에 부싱(52)을 위치시키고, 파이프(40) 위로 두 부분(14, 16)을 그들 사이에 위치한 커넥터(18)에 대해 미끄러져 움직이게 하고, 부품들을 서로 고정시킴으로써 쉽게 조립할 수 있다. 일반적으로, 부가적인 밀봉이 필요한 곳에서는, 실리콘 밀봉재(54)가 부품들을 서로 고정하기 전에 일정한 곳에 넣어질 것이다. 그 후 배출가스 파이프의 일부분이 그에 맞춰진 조립된 소음기(10)를 가진 배출가스 파이프(40)로 대체된다. 다른 방법으로, 상기 소음기는 천공되어진 현존 배출가스 파이프상의 원래 상태로 조립된다.

본 발명에 따른 소음기는 종래 스테인레스강 머플러보다 많은 장점을 가질 것으로 믿는다. 본 발명의 소음기가 나일론으로 만들어지기 때문에, 스테인레스강 보다 밀도가 적고, 스테인레스강보다 큰 범위로 소음을 완화 또는 소거하기 쉬워진다. 또한, 단순하고, 효과적으로 다양한 부품들을 서로 고정하는 방법과 자유 유동 배출가스 파이프에 상기 부품들을 마찰 끼워맞춤하는 것은 사용자 스스로가 소음기를 조립하는 것을 가능하게 할 것이다. 용접 또는 특별한 부착제는 소음기를 조립하기 위해 또는 배출가스 파이프에 상기를 맞추기 위해 필요하지 않다. 또한, 사용자는 다른 너비의 커넥터를 교환함으로써 차량의 특별한 구성에 적합하도록 소음기의 길이를 변경시킬 수 있다. 추가로, 본 발명에 따른 소음기는 소음를 완화시키는 나일론 성질의 우수함 때문에 종래 소음기보다 작고, 동등한 강 재질의 배출가스 장치보다 35% 내지 55% 정도로 가볍다.

본 발명에 대해서는 그 범주를 벗어남이 없이 다른 많은 변경과 변화들이 가능하다.

Claims (47)

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35. 챔버를 형성하며, 입구를 이루는 제 1 부분과 출구를 이루는 제 2 부분을 구비한 중합체 재질의 케이싱과;

    배출 가스를 상기 중합체 재질의 케이싱 안으로 운반하기 위하여 상기 입구를 통과하여 상기 중합체 재질의 케이싱 안으로 연장되어 있고, 상기 입구와 관련해서는 그 입구와의 사이에 제1 틈을 형성하고 있는, 배출 가스 입구 파이프와;

    배출 가스를 상기 중합체 재질의 케이싱 밖으로 운반하기 위하여 상기 중합체 재질의 케이싱으로부터 출구를 통과하여 연장되어 있고, 상기 출구와 관련해서는 그 출구와의 사이에 제2 틈을 형성하고 있는, 배출 가스 출구 파이프와;

    상기 제1 틈과 제2 틈 각각의 안으로 눌려져, 상기 중합체 재질의 케이싱의 입구와 배출 가스 입구 파이프와의 사이에서와 출구와 배출 가스 출구 파이프와의 사이에서 각각 억지 끼워맞춤(interference fit)으로 고정됨으로써, 그 사이에서의 열전달 저항을 제공하고 상기 챔버에 대해서는 배출 가스 밀봉을 제공하는 폴리테트라플루오르에틸렌 재질의 부싱을 포함하는 소음기.
36. 제 35 항에 있어서,

    각각이 상기 출구와 입구를 이루는 상기 중합체 재질의 케이싱의 제1 부분과 제2 부분이 칼라(collar)로 형성되는 것을 특징으로 하는 소음기.
37. 제 35 항에 있어서,

    상기 중합체 재질의 케이싱이 서로 고정된 두 개의 실질적으로 동일한 부분들로 이루어진 것을 특징으로 하는 소음기.
38. 제 37 항에 있어서,

    상기 두 개의 실질적으로 동일한 부분들은 커넥터에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 소음기.
39. 제 35 항에 있어서,

    상기 중합체 재질의 케이싱 내부에 단열재가 배치되는 것을 특징으로 하는 소음기.
40. 제 39 항에 있어서,

    상기 단열재는 유리 솜(glass wool)인 것을 특징으로 하는 소음기.
41. 제 35 항에 있어서,

    상기 중합체 재질의 케이싱은 유리 충진 중합체 재질의체로 이루어진 것을 특징으로 하는 소음기.
42. 제 41 항에 있어서,

    상기 유리 충진 중합체 재질의체는 유리 충진 나일론인 것을 특징으로 하는 소음기.
43. 제 35 항에 있어서,

    상기 배출 가스 입구 파이프와 출구 파이프 각각은 상기 중합체 재질의 케이싱을 관통하는 연속적인 배출 가스 파이프를 형성하며, 상기 입구와 출구 사이에 위치하는 상기 연속적인 배출 가스 파이프의 부분들에는 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 소음기.
44. 챔버를 형성하며, 입구를 이루는 제1 부분과 출구를 이루는 제2 부분을 구비한 중합체 재질의 케이싱과;

    배출 가스를 상기 중합체 재질의 케이싱 안으로 운반하기 위하여 상기 입구를 통과하여 상기 중합체 재질의 케이싱 안으로 연장되어 있고, 상기 입구와 관련해서는 그 입구와의 사이에 제1 틈을 형성하고 있는, 배출 가스 입구 파이프와;

    배출 가스를 상기 중합체 재질의 케이싱 밖으로 운반하기 위하여 상기 중합체 재질의 케이싱으로부터 출구를 통과하여 연장되어 있고, 상기 출구와 관련해서는 그 출구와의 사이에 제2 틈을 형성하고 있는, 배출 가스 출구 파이프와;

    상기 중합체 재질의 케이싱에 대해 유연성을 갖도록 설계되며, 상기 제1 틈과 제2 틈 각각의 안으로 눌려져 상기 중합체 재질의 케이싱의 입구와 배출 가스 입구 파이프와의 사이에서와 출구와 배출 가스 출구 파이프와의 사이에서 각각 억지 끼워맞춤으로 고정됨으로써, 그 사이에서의 열전달 저항을 제공하고 상기 챔버에 대해서는 배출 가스 밀봉을 제공하는 폴리테트라플루오르에틸렌 재질의 부싱을 포함하는 소음기.
45. 제 44 항에 있어서,

    상기 입구와 출구 부싱은 수직 원기둥 형상의 슬리브로 설계되는 것을 특징으로 하는 소음기.
46. 챔버를 형성하며, 입구를 이루는 제1 부분과 출구를 이루는 제2 부분을 구비한 중합체 재질의 케이싱과;

    상기 중합체 재질의 케이싱의 안팎으로 배출 가스를 운반하기 위하여 상기 입구를 통하여 중합체 재질의 케이싱 안으로 연장되고 또한 상기 출구를 통하여 중합체 재질의 케이싱 밖으로 연장되며, 상기 입구와 출구 사이의 부분에는 천공이 형성되어 있으며, 상기 입구와 관련해서는 그 입구와의 사이에 제1 틈을 형성하고 상기 출구와 관련해서는 그 출구와의 사이에 제2 틈을 형성하고 있는, 연속적인 배출 가스 파이프와;

    상기 제1 틈과 제2 틈 각각의 안으로 눌려져 상기 중합체 재질의 케이싱의 입구와 배출 가스 입구 파이프와의 사이에서와 출구와 배출 가스 출구 파이프와의 사이에서 각각 억지 끼워맞춤으로 고정됨으로써, 그 사이에서의 열전달 저항을 제공하고 상기 챔버에 대해서는 배출 가스 밀봉을 제공하는 폴리테트라플루오르에틸렌 재질의 부싱을 포함하는 소음기.
47. 챔버를 형성하며, 입구를 이루는 제 1 부분과 출구를 이루는 제 2 부분을 구비한 중합체 재질의 케이싱과;

    배출 가스를 상기 중합체 재질의 케이싱 안으로 운반하기 위하여 상기 입구를 통과하여 상기 중합체 재질의 케이싱 안으로 연장되어 있는 배출 가스 입구 파이프와;

    배출 가스를 상기 중합체 재질의 케이싱 밖으로 운반하기 위하여 상기 중합체 재질의 케이싱으로부터 출구를 통과하여 연장되어 있는 배출 가스 출구 파이프와;

    상기 중합체 재질의 케이싱에 대해 유연성을 갖도록 설계되며, 입구와 배출 가스 입구 파이프와의 사이에서와 출구와 배출 가스 출구 파이프와의 사이에서 각각 억지 끼워맞춤으로 고정됨으로써, 그 사이에서의 열전달 저항을 제공하고 상기 챔버에 대해서는 배출 가스 밀봉을 제공하는 중합체 재질의 스페이서를 포함하는 소음기.

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