KR101316133B1

KR101316133B1 - 차량용 소음기

Info

Publication number: KR101316133B1
Application number: KR1020120087688A
Authority: KR
Inventors: 원태호
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2012-08-10
Filing date: 2012-08-10
Publication date: 2013-10-08
Also published as: US8636103B1; US20140041959A1; DE102012111324A1; DE102012111324B4; CN103573364B; JP2014037822A; CN103573364A

Abstract

본 발명은 차량용 소음기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발진 부밍 노이즈를 최소화할 수 있는 차량용 소음기에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 리어 서스펜션의 전방에 배치되는 메인 소음기, 상기 메인 소음기의 내부를 복수개의 챔버로 구획하는 복수개의 배플, 상기 메인 소음기의 일측 중앙에 설치되고, 상기 복수개의 배플을 관통함과 동시에 상기 챔버 내부에 위치하도록 형성되는 유입 파이프, 상기 메인 소음기의 타측 하부 설치되고, 상기 복수개의 배플을 관통함과 동시에 상기 유입 파이프로 유입된 배기가스가 외부로 배출되도록 위치하는 배출 파이프, 상기 유입 파이프의 출구로부터 배출된 배기가스가 연통되도록 배치되는 중간 파이프 및 상기 중간 파이프의 출구로부터 배출된 배기가스가 배압에 따라 개폐됨으로써 인접 챔버와 연통되도록 형성되는 가변 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 메인 소음기를 제공한다.

Description

차량용 소음기{MUFFLER FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 소음기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발진 부밍 노이즈를 최소화할 수 있는 차량용 소음기에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 엔진에서 발생하는 배기가스를 배출하기 위한 배기 시스템에는 배기가스를 차량의 후방 측으로 유도하는 배기 라인 상에 배기 소음을 감쇄시킬 수 있는 머플러를 설치하게 된다.

특히, 도 1에 도시한 바와 같이 종래기술에 의한 메인 소음기(10)는 차량의 하부 구조 상 차량의 후방에 장착하게 되어 있다. 즉, 연료 탱크 및 서스펜션 등의 관련 부품에 의해 상기 메인 소음기(10)의 위치는 레이아웃 상 차량의 후방에 장착될 수 밖에 없는 구조이다.

이때, 상기 메인 소음기(10)가 상기와 같이 차량의 후방에 위치하게 되면 부밍을 저감시키는데 취약해지며, 삽입 손실이 악화되는 문제점을 내포한다.

한국공개특허 10-2010-0005982 한국공개특허 10-2010-0005984

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 메인 소음기를 리어 서스펜션보다 전측에 위치하도록 배치함과 동시에 발진 부밍 노이즈를 최소화하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 소음기는 리어 서스펜션의 전방에 배치되는 메인 소음기, 상기 메인 소음기의 내부를 복수개의 챔버로 구획하는 복수개의 배플, 상기 메인 소음기의 일측 중앙에 설치되고, 상기 복수개의 배플을 관통함과 동시에 상기 챔버 내부에 위치하도록 형성되는 유입 파이프, 상기 메인 소음기의 타측 하부 설치되고, 상기 복수개의 배플을 관통함과 동시에 상기 유입 파이프로 유입된 배기가스가 외부로 배출되도록 위치하는 배출 파이프, 상기 유입 파이프의 출구로부터 배출된 배기가스가 연통되도록 배치되는 중간 파이프 및 상기 중간 파이프의 출구로부터 배출된 배기가스가 배압에 따라 개폐됨으로써 인접 챔버와 연통되도록 형성되는 가변 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 메인 소음기의 내부는 제1, 2, 3, 4 배플에 의해서 구획되는 제1, 2, 3, 4, 5 챔버로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 챔버, 제3 챔버, 제4 챔버를 통과하는 상기 유입 파이프의 외주면에는 제1 타공홀, 제2 타공홀 및 제3 타공홀이 각각 형성되고, 상기 제1 챔버와 제2 챔버를 통과하는 상기 배출 파이프의 외주면에는 제4 타공홀 및 제5 타공홀이 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 유입 파이프는 상기 제1, 2, 3, 4 배플을 관통하도록 형성되고, 상기 유입 파이프의 출구가 제5 챔버 내에 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배출 파이프는 상기 제1, 2, 3, 4 배플을 관통하도록 형성되고, 상기 배출 파이프의 입구가 제1 챔버 내에 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 중간 파이프는 제3 배플과 제4 배플을 관통하도록 제4 챔버 내에 형성되고, 제3 챔버와 제5 챔버를 연통하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가변 밸브는 상기 메인 소음기 내부의 배압이 소정 압력 이상에 도달하면 개방되어 제2 챔버와 제3 챔버를 연통하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가변 밸브는 상기 메인 소음기 내부의 배압이 소정 압력 미만인 경우 폐쇄 상태를 유지하고, 소량의 배기가스가 상기 유입 파이프의 제1 타공홀을 통과한 후 상기 배출 파이프의 제5 타공홀을 통과하여 배출되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유입 파이프가 통과하는 제4 챔버에 글라스울을 충전한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제4 챔버를 구획하는 제3 배플과 제4 배플의 전면적에 걸쳐 복수개의 유동홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제3 챔버를 경유하여 상기 가변 밸브를 통과하는 배기가스가 상기 제1 챔버로 통과할 수 있도록 상기 제1 배플에 복수개의 타공홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차량용 소음기에 의하면, 메인 소음기를 리어 서스펜션보다 전측에 위치함으로써 체적을 증대시킬 수 있도록 축 길이를 확보함과 동시에 부밍 노이즈의 저감을 최적화할 수 있다.

도 1은 종래기술에 의한 차량용 소음기를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 소음기를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 소음기의 단면도를 나타낸 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 소음기를 나타낸 것이다. 도 2에 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 소음기는 소정 체적을 갖도록 밀폐된 메인 소음기(100)를 구비한다. 또한, 상기 메인 소음기(100)의 외곽은 통상 타원형의 단면 형상을 갖도록 형성될 수 있으며, 차량 진행 방향 전후측으로 길이를 갖도록 한다. 특히, 본 실시예에서는 차량의 후륜에 연결되어 진동을 흡수하기 위한 리어 서스펜션(미도시)보다 전측에 위치하기 때문에 종래의 메인 소음기에 비하여 배치 공간을 확보할 수 있다. 따라서, 축 길이를 확장함으로써 일 예로서 종래 대비 27리터보다 큰 33리터 체적으로 형성할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 소음기의 단면도를 나타낸 것이다. 도 3에 도시한 바와 같이 상기 메인 소음기(100)의 길이 방향을 따라 그 내부를 복수개의 챔버(101, 102, 103, 104, 105)로 구획할 수 있도록 복수개의 배플(111, 112, 113, 114)이 소정 간격으로 배치된다. 즉, 상기 복수개의 배플(111, 112, 113, 114)은 제1 배플(111), 제2 배플(112), 제3 배플(113) 및 제4 배플(114)로 이루어지고, 상기 제1 배플(111), 제2 배플(112), 제3 배플(113) 및 제4 배플(114)에 의해 형성되는 매 사이에는 제1 챔버(101), 제2 챔버(102), 제3 챔버(103), 제4 챔버(104) 및 제5 챔버(105)가 형성된다.

그리고, 상기 메인 소음기(100)의 일측 중앙에는 상기 제1 챔버(101)로부터 제5 챔버(105)를 통과하도록 유입 파이프(120)가 배치된다. 즉, 상기 유입 파이프(120)는 상기 제1 배플(111), 제2 배플(112), 제3 배플(113) 및 제4 배플(114)을 모두 관통하도록 배치된다. 이때, 상기 유입 파이프(120)의 입구(121)는 상기 메인 소음기(100)의 외부로 연통되고, 상기 유입 파이프(120)의 출구(122)는 상기 제5 챔버(105)에 위치하도록 한다.

또한, 상기 메인 소음기(100)의 타측 하부에는 상기 제1 챔버(101)로부터 제5 챔버(105)를 통과하도록 배출 파이프(130)가 배치된다. 즉, 상기 배출 파이프(130)는 상기 제1 배플(111), 제2 배플(112), 제3 배플(113) 및 제4 배플(114)을 모두 관통하도록 배치된다. 이때, 상기 배출 파이프(130)의 입구(131)는 상기 제1 챔버(101)의 내부에 위치하도록 하고, 상기 배출 파이프(130)의 출구(132)는 상기 메인 소음기(100)의 외부와 연통되도록 한다.

또한, 상기 유입 파이프(120)로부터 배기가스가 배출되는 출구(122)와 연통되도록 중간 파이프(140)가 배치된다. 상기 중간 파이프(140)는 상기 제4 챔버(104) 내에 설치되어 상기 제3 배플(113)과 제4 배플(114)을 관통하도록 배치됨으로써 상기 제3 챔버(103)와 제5 챔버(105)를 연통시키게 된다. 이때, 상기 제4 챔버(104)의 내부에는 글라스 울(glass wool; G)을 충전하는 것이 바람직하다. 여기서, 전술한 바와 같이 메인 소음기(100)가 리어 서스펜션보다 전측에 배치됨으로써 배기가스의 온도 및 유속/난류 에너지가 증대되기 때문에 기류음 발생 및 고주파가 악화되는 문제를 해결하기 위하여 상기와 같이 상기 제4 챔버(104)의 내부에는 글라스 울(G)을 충전하게 된다.

아울러, 상기 제3 배플(113)과 제4 배플(114)의 전면적에 걸쳐서 복수개의 유동홀(113a, 114a)을 형성할 수 있다. 이와 같이 유동홀(113a, 114a)을 복수개 형성하면 보다 효과적으로 고주파 소음을 제거할 수 있게 된다.

한편, 상기 제2 배플(112)에는 상기 중간 파이프(140)의 출구(142)로부터 배출되는 배기가스가 상기 제2 챔버(102)로 공급되도록 가변 밸브(150)가 구비된다. 상기 가변 밸브(150)에는 차량의 공회전 시 폐쇄되고 엔진의 회전수가 증가하거나 메인 소음기(100) 내부의 배압이 증가하면 개방되는 게이트(152)가 구비된다. 예를 들면, 상기 가변 밸브(150)에는 차량의 엔진 회전수가 상용 영역 구간인 2500rpm 미만 또는 이상인 경우의 각 배압에 따라 개방 또는 폐쇄되도록 탄성 계수를 갖는 탄성 부재(미도시)를 적용할 수 있다.

상기 유입 파이프(120)의 외주면에는 타공홀(120a, 120b, 120c)을 형성함으로써 엔진 회전수의 각 영역에 따라 배기가스의 흐름이 가변할 수 있도록 한다. 즉, 상기 제2 챔버(102)를 통과하는 유입 파이프(120)의 제1 타공홀(120a), 상기 제3 챔버(103)를 통과하는 유입 파이프(120)의 제2 타공홀(120b) 및 상기 제4 챔버(104)를 통과하는 유입 파이프(120)의 제3 타공홀(120c)을 각각 형성한다. 상기 각 챔버를 통과하는 상기 타공홀의 개수는 실험값에 따라 달리 적용할 수 있음은 물론이다.

마찬가지로, 상기 배출 파이프(130)의 외주면에도 타공홀(130a, 130b)을 형성할 수 있다. 즉, 상기 제1 챔버(101)에 위치하는 배출 파이프(130)의 제4 타공홀(130a) 및 상기 제2 챔버(102)를 통과하는 배출 파이프(130)의 제5 타공홀(130b)을 각각 형성한다.

전술한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 소음기의 작동을 설명하면 다음과 같다.

차량의 엔진 회전수 저부하 영역인 경우 유입 파이프(120)를 통하여 배기가스가 유입된 후, 제5 챔버(105) 내에서 중간 파이프(140)의 입구(141)를 경유하여 가변 밸브(150) 측으로 유동한다. 이때, 배기가스의 낮은 압력으로 인하여 상기 가변 밸브(150)의 게이트(152)는 폐쇄된 상태를 유지하므로 적은 양의 배기가스가 제2 챔버(102) 내에서 상기 유입 파이프(120)의 제1 타공홀(120a)을 통과한 후 배출 파이프(130)의 제5 타공홀(130b)을 통과하여 배출된다. 또한, 제1 챔버(101)와 제2 챔버(102)는 공명실 형태로 이루어지므로 일 예로서, 110Hz 대역의 부밍 노이즈를 저감시킬 수 있게 된다.

한편, 엔진 회전수 고부하 영역인 경우 고압의 배기가스는 상기 유입 파이프(120)의 출구(122)까지 통과한 후, 중간 파이프(140)의 입구(141)를 경유하여 상기 가변 밸브(150)에 도달한다. 이때, 상기 가변 밸브(150)의 탄성 부재의 탄성계수 내에서 배기가스의 압력에 의해 탄성력을 초과하는 외력이 작용하므로 게이트(152)가 개방된다. 이후, 배기가스는 제1 배플(111)의 일부면에 형성되는 유동홀(111a)을 통하여 제1 챔버(101)로 이동하고 제1 챔버(101) 내에서 배출 파이프(130)의 입구(131) 및 제4 타공홀(130a)을 통하여 배출 파이프(130)로 유동하며 외부로 배출된다. 이때, 상기 메인 소음기(100)는 종래 대비 리어 서스펜션의 전방에 위치하는 것에 기인하여 배기가스의 온도가 높고, 유속/난류 에너지가 증대되므로 기류음 및 고주파 악화가 발생될 수 있지만, 상기 제4 챔버(104) 내에 충전된 글라스 울(G) 및 제3 배플(113)과 제4 배플(114)의 전체 면에 걸쳐 형성된 복수의 유동홀(113a, 114a)을 통과하면서 고주파 노이즈가 제거된다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

100: 메인 소음기
101: 제1 챔버
102: 제2 챔버
103: 제3 챔버
104: 제4 챔버
105: 제5 챔버
111: 제1 배플
111a: 유동홀
112: 제2 배플
113: 제3 배플
113a: 유동홀
114: 제4 배플
114a: 유동홀
120: 유입 파이프
121: 유입 파이프의 입구
122: 유입 파이프의 출구
120a: 제1 타공홀
120b: 제2 타공홀
120c: 제3 타공홀
130: 배출 파이프
130a: 제4 타공홀
130b: 제5 타공홀
131: 배출 파이프의 입구
132: 배출 파이프의 출구
140: 중간 파이프
141: 중간 파이프의 입구
142: 중간 파이프의 출구
150: 가변 밸브
151: 가변 밸브의 입구
152: 게이트
G: 글라스 울

Claims

리어 서스펜션의 전방에 배치되는 메인 소음기;
상기 메인 소음기의 내부를 복수개의 챔버로 구획하는 복수개의 배플;
상기 메인 소음기의 일측 중앙에 설치되고, 상기 복수개의 배플을 관통함과 동시에 상기 챔버 내부에 위치하도록 형성되는 유입 파이프;
상기 메인 소음기의 타측 하부 설치되고, 상기 복수개의 배플을 관통함과 동시에 상기 유입 파이프로 유입된 배기가스가 외부로 배출되도록 위치하는 배출 파이프;
상기 유입 파이프의 출구로부터 배출된 배기가스가 연통되도록 배치되는 중간 파이프; 및
상기 중간 파이프의 출구로부터 배출된 배기가스가 배압에 따라 개폐됨으로써 인접 챔버와 연통되도록 형성되는 가변 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 메인 소음기.
제1항에 있어서,
상기 메인 소음기의 내부는 제1, 2, 3, 4 배플에 의해서 구획되는 제1, 2, 3, 4, 5 챔버로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 소음기.
제2항에 있어서,
상기 제2 챔버, 제3 챔버, 제4 챔버를 통과하는 상기 유입 파이프의 외주면에는 제1 타공홀, 제2 타공홀 및 제3 타공홀이 각각 형성되고,
상기 제1 챔버와 제2 챔버를 통과하는 상기 배출 파이프의 외주면에는 제4 타공홀 및 제5 타공홀이 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 소음기.
제3항에 있어서,
상기 유입 파이프는 상기 제1, 2, 3, 4 배플을 관통하도록 형성되고, 상기 유입 파이프의 출구가 제5 챔버 내에 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 소음기.
제3항에 있어서,
상기 배출 파이프는 상기 제1, 2, 3, 4 배플을 관통하도록 형성되고, 상기 배출 파이프의 입구가 제1 챔버 내에 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 소음기.
제3항에 있어서,
상기 중간 파이프는 제3 배플과 제4 배플을 관통하도록 제4 챔버 내에 형성되고, 제3 챔버와 제5 챔버를 연통하는 것을 특징으로 하는 차량용 소음기.
제3항에 있어서,
상기 가변 밸브는 상기 메인 소음기 내부의 배압이 소정 압력 이상에 도달하면 개방되어 제2 챔버와 제3 챔버를 연통하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 소음기.
제3항에 있어서,
상기 가변 밸브는 상기 메인 소음기 내부의 배압이 소정 압력 미만인 경우 폐쇄 상태를 유지하고, 소량의 배기가스가 상기 유입 파이프의 제1 타공홀을 통과한 후 상기 배출 파이프의 제5 타공홀을 통과하여 배출되는 것을 특징으로 하는 차량용 소음기.
제8항에 있어서,
상기 유입 파이프가 통과하는 제4 챔버에 글라스울을 충전한 것을 특징으로 하는 차량용 소음기.
제9항에 있어서,
상기 제4 챔버를 구획하는 제3 배플과 제4 배플의 전면적에 걸쳐 복수개의 유동홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 소음기.
제3항에 있어서,
상기 제3 챔버를 경유하여 상기 가변 밸브를 통과하는 배기가스가 상기 제1 챔버로 통과할 수 있도록 상기 제1 배플에 복수개의 유동홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 소음기.