KR100623197B1 - 가변 댐핑 특성을 가지는 머플러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연기관을 가지는 모터 차량을 위하여 가변 댐핑 특성을 구비하는 머플러에 관한 것으로서, 상기 머플러는 하우징(20) 내에서 끝나는 적어도 하나의 가스 파이프(1)를 구비하는 상기 하우징(20)과, 폐쇄요소(3)가 정지 위치에서 상기 파이프(1)의 단부(2)를 폐쇄하는 적어도 하나의 밸브를 구비한다. 상기 폐쇄요소(3)는 디스크이며, 가이드 로드(4) 상에 안착된다. 가이드 로드(4)는 가이드 슬리브(5)내에서 안내되며, 상승 움직임을 수행한다. 상기 스프링(8)은 밸브 하우징(10)내에 위치하는데, 상기 밸브 하우징(10)은 공기 밀폐되며, 상기 머플러 하우징(20)에 기밀 방식으로 연결되어 있다.

가스 파이프(1) 내의 압력이 충분히 높게 되자마자, 상기 밸브 디스크(3)가 상기 스프링(8)의 힘에 대항하여 개방된다.

Description

가변 댐핑 특성을 가지는 머플러{Muffler with variable damping characteristic}

도 1은, 밸브 부분만 나타내며 가변 댐핑 특성을 가지는 음향 댐퍼의 부분 단면도이고,

도 2는 완전한 음향 댐퍼의 길이 방향 단면도이다.

본 발명은 모터 차량을 위한 가변 댐핑 특성을 구비하는 머플러에 관한 것이다.

가변 댐핑 특성을 구비하는 머플러는 미합중국 등록특허 제4484659호, 제5614699호, 또는 미합중국 공개특허 2002-0033303A호에 개시되어 있다. 이러한 머플러들은 모두 하우징을 구비하는데, 하우징 내부로 내연기관의 배출가스가 입구 파이프를 통하여 들어가고 출구 파이프를 통하여 배출된다. 상기 머플러 하우징의 내부에는 부가 파이프들이 제공된다.

더욱이 상기 머플러 하우징의 내부에는, 밸브가 제공된다. 이 밸브는 스프링으로 작동되는 폐쇄요소를 구비하는데, 상기 폐쇄요소는 정지 조건일 때, 예를 들 어 엔진이 무부하일 경우와 같이 가스 유동이 낮을 때, 가스 포트를 폐쇄한다. 이것은 배출 가스로 하여금 긴 거리를 가로질러가게 하여, 머플러 하우징 내부에서 소음 간섭을 크게 줄어준다.

만일 상기 내연기관의 회전속도가 증가하면, 배출 가스의 속도가 증가한다. 그러므로, 큰 압력이 밸브의 폐쇄요소에 가해져 스프링의 움직임에 대항하여 상기 폐쇄요소가 개방된다. 상기 개구를 통하여 배출 가스가 흘러가면, 이제 명백히 상기 머플러 하우징에서의 압력 저하가 감소되고 상기 엔진의 출력이 증가한다.

미합중국 등록특허 제4484659호는 다수의 밸브 설계를 개시한다.

제 1의 디자인은, 일 측에 부착된 강철 스프링의 밸브 디스크를 채택하는 것이다.

제 2의 디자인은 인장 스프링(tension spring)에 부착된 밸브 디스크를 채택하는 것이다.

제 3의 디자인은 제어 압력이 벤츄리 노즐(Venturi nozzle)에 의해 생성되는 멤브런스 챔버에 의하여 부착된 회전 플랩을 채택하는 것이다.

제 4의 디자인은 제어 압력이 벤츄리 노즐에 의해 생성되는 멤브런스 챔버를 이용하여 움직이는 로터리 슬라이드를 채택하는 것이다.

미합중국 공개특허 제2002-0033303A호에는 폐쇄요소로서 스프링에 의해 작동되는 플랩을 채택한다.

미합중국 등록특허 제5614699호는 유사하게 스프링으로 작동되는 스윙 플랩(swing flap)을 채택한다.

이러한 모든 설계에 있어서, 상기 밸브가 상기 머플러 하우징의 내부에 수용되어 있기 때문에, 밸브의 모든 부품들은 열, 공격적인 요소들 및, 배출 가스의 압력 맥동에 노출된다. 그러므로 몇몇 부품들이 내열 및, 비산화성 재료로 제작되어야 한다. 따라서, 이러한 설계들을 실제에 적용하는데 실패해 왔다.

본 발명의 목적은 저렴한 재료를 사용하더라도 사용기간이 긴, 전술한 종류의 음향 댐퍼를 구체화하는데 있다.

본 발명의 목적은 다음의 특징을 구비하는 음향 댐퍼에 의해 성취된다.

- 하우징,

- 상기 하우징 내에서 끝나는 적어도 하나의 가스 파이프,

- 폐쇄요소가 스프링의 도움으로 정지 위치에서 상기 파이프의 단부를 폐쇄하는 적어도 하나의 밸브,

- 상기 밸브는 상승 움직임을 수행하며,

- 상기 폐쇄요소는 디스크이며,

- 상기 디스크는 가이드 로드 상에 안착되며,

- 상기 가이드 로드는 가이드 슬리브내에서 안내되며,

- 상기 스프링은 밸브 하우징내에 위치하며,

- 상기 밸브 하우징은 공기 밀폐되고, 기밀 방식으로 상기 음향 댐퍼 하우징에 연결된다.

본 발명의 본질적인 장점은 온도에 민감한 스프링이 수용된 밸브 하우징이 머플러 하우징의 외부에 위치한다는 사실에 기초한다. 뜨거운 배출가스는 직접적으로 밸브 하우징을 가열할 수 없다. 더욱이, 상기 밸브 하우징은 공기흐름에 의해 냉각된다. 상기 밸브 하우징이 공기 밀폐되고 상기 머플러 하우징에 기밀방식으로 연결되어 있기 때문에, 어떠한 배출가스도 새어 나갈 수 없다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 스프링 가이드 디스크(spring guide disk)가 가이드 로드(guide rod)의 스프링 단부에 설치된다. 그렇게 함으로써 상기 스프링은 안전한 자리를 확보한다. 게다가 상기 스프링 동작은 상기 가이드 로드에 대칭적으로 전달되어, 상기 가이드 로드가 가이드 슬리브(guide sleeve) 내에서 끼어서 움직이지 않는 곳이 없게 된다.

이와 더불어, 와이어 니트 링(wire knit ring)은 상기 가이드 로드의 스프링 단부에 위치할 수 있다. 이는 댐핑 요소로서 작용하고, 덜거덕거리는 소음을 억제한다.

바람직하게는 상기 파이프의 단부가 테이퍼져 있고, 상기 디스크도 테이퍼져 있다. 그러므로, 상기 폐쇄요소는 상기 가스 운반 파이프의 단부에 안전하게 안착될 것이다.

본 발명의 일 구현에 따르면, 상기 스프링은 원뿔형이다. 원뿔형 스프링과 같은 스프링의 특성은 상기 밸브 디스크의 개폐 특성에 최적으로 알맞다.

도면을 참조하면, 본 발명이, 예로서 일 구현예의 형식내에서 보다 자세히 설명되어질 것이다.

도 1과 도 2는, 매우 개략적으로 머플러 하우징(20)의 단면을 나타내는데, 머플러 하우징(20)의 내부는 횡방향 칸막이(21, 22)에 의해 세 개의 챔버(23, 24, 25)로 나뉜다. 파이프(27)는 배기 가스를 하우징(20)으로 운반하고, 다시 파이프(28)는 그 배기 가스를 하우징(20)의 밖으로 운반한다.

하우징(20)의 내부에는 가스를 운반하는 세 개의 파이프(1, 1', 1")가 도시되어 있다. 파이프(1)는 첫 번째 챔버(23)의 근방으로 그 가스들이 새어 나갈 수 있는 관통구(26)를 가지고 있다.

도 1에서 확대도로 도시된 바와 같이, 첫 번째 파이프(1)의 단부(2)는 원뿔모양으로 넓어진다. 마찬가지로 원뿔형의 밸브 디스크(3)는 파이프(1)의 단부(2)를 폐쇄한다. 밸브 디스크(3)는 가이드 로드(4) 상에 설치되어 있으며, 가이드 슬리브(5) 안으로 차례로 안내된다. 가이드 슬리브(5)는, 음향 댐퍼 하우징(20)의 벽에서 공기 밀폐되어 설치되어 있는 조립체 슬리브(assembly sleeve:11)에 의해 지지된다. 머플러(20)의 외부에 밸브 하우징(10)이 도시되어 있다. 그 안에는 스프링 서스펜션(9)에 의해 지지되는 원뿔형 스프링(8)이 있다. 가이드 로드(4)의 단부에 설치된 스프링 가이드 디스크(7)를 스프링(8)의 다른 단부가 누르고 있다. 이러한 방법으로, 스프링(8)은 안전하게 지지되며, 가이드 로드에 대칭적으로 그것의 힘을 분산시킨다.

스프링 가이드 디스크(7)와 밸브 하우징(10) 사이에는, 와이어 니트의 링(6)이 가이드 로드(4) 상에 위치한다. 이 링(6)은 댐핑 요소로서 역할을 하며, 소음 간섭을 막는다.

도 1에 도시된 바와 같이, 정지 조건에 있는 밸브 디스크(3)는, 파이프(1)의 단부(2)로부터 짧은 거리에서는 스프링(8)의 움직임에 영향을 받는다. 그러므로, 배출 가스는 이러한 고리형 틈의 작은 유동 단면을 통하여 흘러간다. 배출 가스의 대부분의 양은, 만일 관통구(도 2에 도시됨)(26)가 존재하면 관통구(26)를 통하여 파이프(1)를 떠나고, 첫 번째 챔버(23)를 통하여 가스 파이프(1")로 흘러가며, 출구 파이프(28)를 통하여 머플러 하우징(20)을 나간다.

내연기관(미도시)의 회전 속도가 증가하자마자, 파이프(27)를 통하여 머플러 하우징(20)으로 흐르는 배기 가스의 양이 증가한다. 이는 밸브 디스크(3)의 제트 충격을 증가시킨다. 압력이 충분히 높게 되자마자, 밸브 디스크(3)는 스프링(8)의 힘에 대항하면서 개방되고, 배기 가스들을 위한 유로를 확실하게 한다. 도 2에 이러한 상황이 도시되어 있다. 배기 가스가 파이프(1)를 통하여 세 번째 챔버(25)로 흐르기 때문에, 배기 가스가 두 번째 가스 파이프(1')를 통하여 챔버(23)로 흐르며, 파이프(1")를 통하여 챔버(23)를 나간다.

본 발명에 의하여 저렴한 재료를 사용하더라도 사용기간이 긴 음향 댐퍼를 제공한다.

Claims (5)

1. 하우징(20);

   상기 하우징 내에서 끝나는 적어도 하나의 가스 파이프(1); 및

   폐쇄요소(3)가 스프링(8)의 도움으로 정지 위치에서 상기 파이프(1)의 단부(2)를 폐쇄하는 적어도 하나의 밸브를 구비하고,

   상기 폐쇄요소는 디스크(3)이며;

   상기 디스크(3)는 가이드 로드(4) 상에 안착되고, 압력이 상기 디스크(3)에 가해지면 상기 스프링(8)의 힘에 대항하여 상기 파이프(1)의 단부(2)를 개방하며;

   상기 가이드 로드(4)는 가이드 슬리브(5)내에서 안내되며;

   상기 스프링(8)은 밸브 하우징(10)내에 위치하며; 그리고

   상기 밸브 하우징(10)은 공기 밀폐되며, 기밀 방식으로 상기 머플러 하우징(20)에 연결되는 것을 특징으로 하는 내연기관을 가지는 모터 차량을 위한 가변 댐핑 특성을 구비하는 머플러.
2. 제1항에 있어서, 스프링 가이드 디스크(7)가 상기 가이드 로드(4)의 스프링 단부에 설치되는 것을 특징으로 하는 머플러.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 와이어 니트(wire knit)의 링(6)이 상기 가이드 로드(4)의 스프링 단부 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 머플러.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 파이프(1)의 단부(2)가 원뿔형이고, 상기 디스크(3)도 역시 원뿔형인 것을 특징으로 하는 머플러.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스프링(8)이 원뿔형인 것을 특징으로 하는 머플러.

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