KR102089462B1

KR102089462B1 - 레조네이터

Info

Publication number: KR102089462B1
Application number: KR1020190076315A
Authority: KR
Inventors: 이종성; 서정민; 김국현; 최재혁; 김선묵
Original assignee: 주식회사 화승알앤에이
Priority date: 2019-06-26
Filing date: 2019-06-26
Publication date: 2020-04-27
Also published as: US11448172B2; US20200408178A1; EP3757380A1

Abstract

본 발명의 일실시예는 자동차의 엔진에 공기를 공급하는 흡기계에 장착되어, 흡기소음 중 특정 주파수를 공진시켜 흡기소음을 저감시키는 레조네이터를 제공한다. 레조네이터는 내부공간을 형성하는 내측면과 외측면을 가지는 원통 형상을 가지고, 상기 내측면으로부터 상기 외측면으로 관통하는 제1 개구부와, 상기 제1 개구부로부터 이격된 위치에 제2 개구부가 형성된 내측관; 상기 내측관의 외측면 둘레에 결합되는 제1 커버로서, 상기 내측관의 외측면과 상기 제1 커버의 내측면의 사이에 상기 제1 개구부를 통해 상기 내측관의 내부공간과 연통되는 제1 공명공간이 형성되며, 제1 주파수 저감을 위해 상기 제1 공명공간의 부피가 설정된 제1 커버; 그리고 상기 내측관의 외측면 둘레에 결합되는 제2 커버로서, 상기 내측관의 외측면과 상기 제2 커버의 내측면의 사이에 상기 제2 개구부를 통해 상기 내측관의 내부공간과 연통되는 제2 공명공간이 형성되며, 제2 주파수 저감을 위해 상기 제2 공명공간의 부피가 설정된 제2 커버;를 포함한다.

Description

레조네이터{RESONATOR}

본 발명은 레조네이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다양한 공명주파수를 제공할 수 있는 레조네이터에 관한 것이다.

차량 실내의 정숙성이 차량의 가치를 판단하는 척도가 되고 있다. 이에 따라 소음진동(Noise Vibration Harshness : NVH) 성능에 대한 고객의 요구가 높아지고 있는 추세이지만 엔진룸 내부에 추가사양 적용을 위한 공간은 점점 협소해졌다.

특히, 차량에서 엔진 폭발 성분 소음이 실내에 미치는 영향은 지배적이다. 가속 주행시 특정 RPM영역에서 발생하는 엔진 소음은 특정 주파수를 가지며 흡기 덕트를 통해 실내로 전달된다.

통상적으로, 차가 달릴 때, 바깥 공기는 라디에이터를 통과해서 엔진룸으로 들어온다. 자동차의 엔진룸의 일측 구석에는 에어클리너가 설치되며, 에어클리너는 라디에이터를 통과한 공기 중의 먼지가 엔진으로 들어가지 않도록 한다. 에어클리너에는 공기 흡입을 위한 흡기파이프가 연통되어 있다.

에어클리너는 에어덕트(air duct)를 통해 엔진으로 연결된다. 공기가 에어덕트를 통해 엔진으로 들어갈 때의 속도는 초속 7~8m에 이른다. 이런 속도로 공기가 들어가 에어덕트와 엔진의 구부러진 통도를 지나가면 흡입 소음이 발생한다. 이러한 흡입 소음을 줄이기 위해 에어덕트에는 레조네이터(resonator)가 주머니처럼 붙어있다.

엔진의 흡기소음은 엔진회전수에 따라 다른 주파수를 가지며, 이에 따라, 흡기소음은 여러 RPM 대역에 걸쳐 다수의 특정 주파수로 발생될 수 있다. 엔진 소음 제거를 위해 거의 모든 차종에서 주파수 제어가 가능하도록 레조네이터를 사용하고 있지만, 한개의 레조네이터로 흡기 소음을 효과적으로 저감 및 제어하기는 매우 어려운 실정이며, 엔진룸 내부 공간 및 원가를 고려할 때 두개 이상의 레조네이터를 사용하기에는 어려움이 있다.

소음 감소효과는 레조네이터의 구조에 의해 결정된다. 고정된 구조의 레조네이터는 특정한 주파수의 소음에 대해 가장 뛰어난 소음 저감효과를 보인다. 레조네이터의 구조는 엔진의 흡기소음이 가장 큰 영향을 미치는 주파수의 소음을 효과적으로 줄이도록 설계된다.

구체적으로, 레조네이터의 최대 소음저감효과 주파수는 볼륨과, 넥의 길이, 넥의 면적이라는 3개의 제어 인자를 통해 결정되는데, 종래기술의 레조네이터는 한 개의 넥을 사용하기 때문에 단순히 레조네이터의 체적 변화에 의존한 주파수 제어는 저주파영역에서 고주파영역에 이르기까지 넓은 대역의 주파수를 모두 제어하는데 한계가 있다.

또한, 체적의 변화만으로 넓은 주파수 대역의 소음을 제어하기 위해서는 상당한 체적의 기본 용량이 확보가 되어야 하기 때문에 공간과 원가의 제약이 크다.

따라서, 컴팩트한 구조를 가져 설치공간의 부담이 작고, 다양한 주파수의 소음에도 효과적으로 대응할 수 있는 구조를 가지는 레조네이터가 요구되게 되었다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 넓은 대역의 복수의 피크의 공명주파수를 제공할 수 있는 레조네이터를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 자동차의 엔진에 공기를 공급하는 흡기계에 장착되어, 흡기소음 중 특정 주파수를 공진시켜 흡기소음을 저감시키는 레조네이터를 제공한다. 레조네이터는 내부공간을 형성하는 내측면과 외측면을 가지는 원통 형상을 가지고, 상기 내측면으로부터 상기 외측면으로 관통하는 제1 개구부와, 상기 제1 개구부로부터 이격된 위치에 제2 개구부가 형성된 내측관; 상기 내측관의 외측면 둘레에 결합되는 제1 커버로서, 상기 내측관의 외측면과 상기 제1 커버의 내측면의 사이에 상기 제1 개구부를 통해 상기 내측관의 내부공간과 연통되는 제1 공명공간이 형성되며, 제1 주파수 저감을 위해 상기 제1 공명공간의 부피가 설정된 제1 커버; 그리고 상기 내측관의 외측면 둘레에 결합되는 제2 커버로서, 상기 내측관의 외측면과 상기 제2 커버의 내측면의 사이에 상기 제2 개구부를 통해 상기 내측관의 내부공간과 연통되는 제2 공명공간이 형성되며, 제2 주파수 저감을 위해 상기 제2 공명공간의 부피가 설정된 제2 커버;를 포함하며, 상기 내측관에는 제3 개구부가 더 형성되며, 상기 레조네이터는, 상기 내측관의 길이방향으로 상기 제2 커버와 이격되어 상기 내측관의 외측면 둘레에 결합되는 제3 커버로서, 상기 내측관의 외측면과 상기 제3 커버의 내측면의 사이에 상기 제3 개구부를 통해 상기 내측관의 내부공간과 연통되는 제3 공명공간이 형성되며, 제3 주파수 저감을 위해 상기 제3 공명공간의 부피가 설정된 제3 커버;를 더 포함하며, 상기 제1 커버, 제2 커버 및 제3 커버는 각각 개별적으로 상기 내측관에 탈착 가능하게 결합되고, 상기 내측관은, 상기 제1 커버에 삽입되어 결합되는 제1 관부; 상기 제2 커버에 삽입되어 결합되며, 일측단이 상기 제1 관부와 탈착가능하게 결합되는 제2 관부; 그리고 상기 제3 커버에 삽입되어 결합되며, 일측단이 상기 제2 관부와 탈착가능하게 결합되는 제3 관부;를 포함하며, 상기 제1 주파수, 상기 제2 주파수 및 상기 제3 주파수는 상기 흡기소음의 주파수 대역에서 저감대상으로 선택된 서로 다른 주파수들이고, 상기 제1 내지 제3 개구부의 형태와 상기 제1 내지 제3 공명공간의 부피가 상기 서로 다른 주파수들이 각각 서로 다른 공명주파수가 되도록 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 내측관의 일측단은 외부 공기가 유입되는 흡기계의 제1 배관과 연통되고, 상기 내측관의 타측단은 엔진으로 공기가 공급되는 제2 배관과 연통되며, 상기 제1 내지 제3 커버는 각각 상기 내측관이 삽입되는 고리형상의 부재일 수 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는 자동차의 엔진에 공기를 공급하는 흡기계에 장착되어, 흡기소음 중 특정 주파수를 공진시켜 흡기소음을 저감시키는 레조네이터를 제공한다. 레조네이터는 내부공간을 형성하는 내측면과 외측면을 가지는 원통 형상을 가지고, 상기 내측면으로부터 상기 외측면으로 관통하는 제1 개구부와, 상기 제1 개구부로부터 이격된 위치에 제2 개구부가 형성된 내측관; 상기 내측관의 외측면 둘레에 결합되는 제1 커버로서, 상기 내측관의 외측면과 상기 제1 커버의 내측면의 사이에 상기 제1 개구부를 통해 상기 내측관의 내부공간과 연통되는 제1 공명공간이 형성되며, 제1 주파수 저감을 위해 상기 제1 공명공간의 부피가 설정된 제1 커버; 그리고 상기 내측관의 외측면 둘레에 결합되는 제2 커버로서, 상기 내측관의 외측면과 상기 제2 커버의 내측면의 사이에 상기 제2 개구부를 통해 상기 내측관의 내부공간과 연통되는 제2 공명공간이 형성되며, 제2 주파수 저감을 위해 상기 제2 공명공간의 부피가 설정된 제2 커버;를 포함하며, 상기 제1 커버와 상기 제2 커버는 상기 내측관의 외측면 상에서 원주방향으로 일체로 연결되어 고리형상 부재의 일부를 이루며, 상기 제1 커버와 상기 제2 커버는 격벽에 의해 구획되고, 상기 내측관은, 상기 제1 관부; 일측단이 상기 제1 관부와 탈착 가능하게 결합되는 제2 관부; 그리고 일측단이 상기 제2 관부와 탈착 가능하게 결합되는 제3 관부;를 포함하며, 상기 제1 관부, 상기 제2 관부 및 상기 제3 관부에는 상기 고리형상 부재가 각각 결합되며, 상기 제1 주파수 및 상기 제2 주파수는 상기 흡기소음의 주파수 대역에서 저감대상으로 선택된 서로 다른 주파수들이고, 상기 제1 및 제2 개구부의 형태와 상기 제1 및 제2 공명공간의 부피가 상기 서로 다른 주파수들이 각각 서로 다른 공명주파수가 되도록 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 내지 제3 개구부는 상기 내측관의 원주방향으로 연장되도록 형성된 슬릿형상을 가지며, 상기 제1 내지 제3 개구부는 개구부의 개수, 상기 원주방향 슬릿길이, 상기 내측관의 길이방향 폭 및 개수 중 적어도 하나가 서로 다른 것일 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 내측관에는 제3 개구부가 더 형성되며, 상기 레조네이터는, 상기 내측관의 외측면 상에서 원주방향으로 상기 제2 커버에 일체로 연결되어 고리형상 부재의 일부를 이루는 제3 커버로서, 상기 제2 커버와 상기 제3 커버는 추가의 격벽에 의해 구획되고, 상기 내측관의 외측면과 상기 제3 커버의 내측면의 사이에 상기 제3 개구부를 통해 상기 내측관의 내부공간과 연통되는 제3 공명공간이 형성되며, 제3 주파수 저감을 위해 상기 제3 공명공간의 부피가 설정된 제3 커버;를 더 포함할 수 있다.

삭제

본 발명의 실시예에 따르면, 내측관에 형성된 개구의 사이즈나 형태, 커버의 사이즈 변경에 의한 공명공간의 부피 조절에 의해, 복수의 목표 공명주파수에 ?춤된 레조네이터를 제공할 수 있다.

또한, 이러한 복수의 목표 공명주파수를 위한 개구부 및 커버의 조절 내지 조합이 용이하게 설계 및 변경될 수 있고, 컴팩트한 구조를 가지는 레조네이터를 제공할 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 공명에 의해 특정 주파수의 소음을 저감하는 효과를 테스트하기 위한 장치의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레조네이터를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레조네이터를 나타내는 도면이다.
도 4는 개구부의 개수 및 폭의 변화와 전달손실의 피크 주파수와의 관계를 시험하는 일 예를 나타낸다.
도 5는 하나의 공명공간 내에서 개구부의 개수 변화와 전달손실의 피크 주파수와의 관계를 시험하는 일 예를 나타낸다.
도 6은 도 4 및 도 5의 시험결과를 나타내는 도면이다.
도 7은 공명공간의 개수의 변화와 전달손실의 피크 주파수와의 관계를 시험하는 일 예를 나타낸다.
도 8은 도 7 및 도 2의 시험결과를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 3의 시험결과를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레조네이터를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레조네이터를 나타내는 도면이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 공명에 의해 특정 주파수의 소음을 제거하는 효과를 테스트하기 위한 장치의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.

레조네이터(10)에 의한 공명에 의해 특정 주파수의 소음저감효과는 레조네이터(10)의 구조에 의해 결정된다. 예를 들어, 도 1의 상측 그림에 개념적으로 표시한 바와 같이, 레조네이터(10)의 최대 소음저감효과 주파수는 부피(Volume : V1)과, 넥의 길이(Neck Length : L1), 넥의 면적(Hole Area : A1)이라는 3개의 제어 인자를 통해 아래의 수학식1과 같이 결정된다.

상기 수학식1에서 V,L,A는 도 1에서 공명공간의 부피(V1), 넥의 길이(L1) 및 넥의 면적(A1)에 각각 대응될 수 있으며, 이들을 변경하여 공명주파수(또는 공진주파수), 즉 최대 소음저감효과 주파수를 튜닝할 수 있다.

레조네이터(10)의 공명주파수를 테스트하는 방법의 예로, 도 1의 하측의 그림과 같은 장치를 사용하여, 상기 공명주파수를 시험할 수 있다.

즉, 레조네이터(10)의 입구와 출구에 소음이 진행되는 제1 배관(20) 및 제2 배관(40)을 각각 연결하고, 제1 배관(20)의 말단에 음원을 설치하고, 레조네이터(10)의 입구측 제1 배관(20) 및 출구측 제2 배관(40)에 각각 센서(80,90)(예: 마이크로폰)을 설치하여 레조네이터(10)의 입구와 출구 간의 음향파워(Sound Power)의 차이를 측정할 수 있다.

여기서 음향파워의 차이로부터 전달손실(Transmission Loss : TL)을 구할 수 있고, 레조네이터(10)의 구조, 예를 들어, 상기한 공명공간의 부피, 넥의 길이 및 넥의 면적과 전달손실이 가장 큰 공명주파수와의 관계를 확인할 수 있다.

따라서, 특정 목표 주파수에 맞는 레조네이터(10)의 구조를 설계할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레조네이터(10)를 나타내는 도면이다.

본 실시예의 레조네이터(10)는 자동차의 엔진에 공기를 공급하는 흡기계에 장착되어, 흡기소음 중 특정 주파수를 공진 또는 공명시켜 소음을 감소 내지 저감시키는 데에 사용될 수 있다.

레조네이터(10)는 내측관(100), 제1 커버(300), 제2 커버(500) 및 제3 커버(700)를 포함할 수 있다.

내측관(100)은 소음이 통과하는 관으로서, 내부공간을 형성하는 내측면과 외측면을 가지는 원통 형상을 가질 수 있다. 도 2의 상측 그림에 예시된 바와 같이, 내측관(100)의 일측단은 외부 공기가 유입되는 흡기계의 제1 배관(20)과 연통되고, 내측관(100)의 타측단은 엔진으로 공기가 공급되는 제2 배관(40)과 연통될 수 있다. 물론, 내측관(100)은 흡기계의 하나의 배관일 수도 있다.

내측관(100)은 내측면으로부터 외측면으로 관통하는 제1 개구부(110), 제2 개구부(130) 및 제3 개구부(150)가 형성될 수 있다.

제1 개구부(110), 제2 개구부(130) 및 제3 개구부(150)는 내측관(100)의 길이 방향으로 이격되어 있다. 제1 개구부(110), 제2 개구부(130) 및 제3 개구부(150)는 도 1에서 설명된 레조네이터(10)에서 넥에 대응될 수 있다. 즉, 제1 개구부(110), 제2 개구부(130) 및 제3 개구부(150)의 사이즈 또는 형태에 따라 공명주파수가 달라질 수 있다.

제1 개구부(110), 제2 개구부(130) 및 제3 개구부(150)는 각각 내측관(100)의 원주방향으로 연장되도록 형성된 슬릿형상을 가질 수 있다. 즉, 제1 개구부(110)는 내측관(100)의 특정 위치에서 원주방향으로 슬릿형상으로 하나 이상이 형성될 수 있다. 제2 개구부(130) 및 제3 개구부(150)도 내측관(100)의 길이방향 위치만 달리하여, 원주방향으로 각각 하나 이상이 형성될 수 있다.

도 2의 하측 그림에 예시된 바와 같이, 제1 개구부(110) 및 제2 개구부(130)는 개구부의 개수, 원주방향 슬릿길이 및 내측관(100)의 길이방향 폭 중 적어도 하나가 서로 다르게 형성될 수 있다. 이에 따라, 후술되는 바와 같이, 여러 개의 공명주파수에 대해 소음저감효과를 얻을 수 있다.

제1 커버(300), 제2 커버(500) 및 제3 커버(700)는 각각 내측관(100)이 삽입되는 고리형상의 부재일 수 있다. 즉, 제1 커버(300), 제2 커버(500) 및 제3 커버(700)는 내측관(100)의 외측면 둘레에 결합될 수 있다.

제1 커버(300), 제2 커버(500) 및 제3 커버(700)는 각각 별개의 부재일 수 있다. 이와 다르게, 본 실시예와 같이, 제1 커버(300), 제2 커버(500) 및 제3 커버(700)는 일체로, 도 2에 도시된 바와 같이 직렬로 연결되어 형성될 수도 있다.

제1 커버(300)의 일측단이 연장되어 흡기계의 제1 배관(20)과, 상기 제1 커버(300)의 일측단 및 제1 배관에 형성된 나사산을 이용하여, 체결될 수 있다. 내측관(100)의 일측단은 제1 커버(300)의 내측에 삽입되며, 흡기계의 제1 배관(20)과 연통될 수 있다.

제1 커버(300)는 제1 개구부(110)에 대응되고, 제2 커버(500)는 제2 개구부(130)에 대응되며, 제3 커버(700)는 제3 개구부(150)에 대응될 수 있다.

도 2의 하측에 예시된 바와 같이, 제1 개구부(110), 제2 개구부(130) 및 제3 개구부(150)의 원주방향 길이 및 개수, 길이방향 폭 및 개수는 소음저감 목표 주파수, 즉 공진주파수(또는 공명주파수)에 따라 서로 다르게 형성될 수 있다.

제1 커버(300)는 내측관(100)의 외측면 둘레에 결합되며, 내측관(100)의 외측면과 제1 커버(300)의 내측면의 사이에 제1 공명공간(310)이 형성된다. 제1 공명공간(310)은 제1 개구부(110)를 통해 내측관(100)의 내부공간과 연통될 수 있다. 제1 공명공간(310)의 부피는 제1 주파수의 공명주파수에 대응하도록 선택될 수 있다.

제2 커버(500)는 내측관(100)의 외측면 둘레에 결합되며, 내측관(100)의 외측면과 제2 커버(500)의 내측면의 사이에 제2 공명공간(510)이 형성된다. 제2 공명공간(510)은 제2 개구부(130)를 통해 내측관(100)의 내부공간과 연통될 수 있다. 제2 공명공간(510)의 부피는 제2 주파수의 공명주파수에 대응하도록 선택될 수 있다.

제3 커버(700)는 내측관(100)의 외측면 둘레에 결합되며, 내측관(100)의 외측면과 제3 커버(700)의 내측면의 사이에 제3 공명공간(710)이 형성된다. 제3 공명공간(710)은 제3 개구부(150)를 통해 내측관(100)의 내부공간과 연통될 수 있다. 제3 공명공간(710)의 부피는 제3 주파수의 공명주파수에 대응하도록 선택될 수 있다.

제1 공명공간(310), 제2 공명공간(510) 및 제3 공명공간(710)은 도 1에서 개념적으로 설명한 부피에 대응될 수 있다. 제1 공명공간(310), 제2 공명공간(510) 및 제3 공명공간(710)은 제1 커버(300), 제2 커버(500) 및 제3 커버(700)의 직경과 길이방향 폭을 변경하여 변경될 수 있다.

제1 개구부(110), 제2 개구부(130) 및 제3 개구부(150)의 슬릿길이, 개수, 폭과 제1 공명공간(310), 제2 공명공간(510) 및 제3 공명공간(710)의 부피를 목표 공명주파수에 맞도록 설계할 수 있다. 물론, 공명주파수를 추가하기 위해 제4 개구부(170) 및 제4 커버(900)와 같이 간편하게 구조를 더 추가할 수 있으며, 이로 인해 소음저감 목표 주파수에 따라 구조를 쉽게 변경이 가능하다.

따라서, 본 실시예에의 레조네이터(10)에 의하면, 제1 커버(300), 제2 커버(500) 및 제3 커버(700)가 컴팩트한 구조로 형성되면서도 공명공간을 여러 개 용이하게 형성할 수 있고, 개구부의 형태와 공명공간의 부피를 조절하기가 용이하다. 그 결과, 원하는 주파수 대역에서, 즉, 저주파 영역으로부터 고주파 영역까지 넓은 범위에서 소음저감 효과를 달성하되, 엔진룸과 같이 제한적 공간에 효율적으로 설치될 수 있는 컴팩트한 레조네이터(10)가 제공될 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레조네이터(10)를 나타내는 도면이다.

도 3의 상측 그림을 참조하면, 본 실시예의 레조네이터(10)는 내측관(100), 제1 커버(300), 제2 커버(500), 제3 커버(700) 및 제4 커버(900)를 포함할 수 있다.

내측관(100)은 소음이 통과하는 관으로서, 내부공간을 형성하는 내측면과 외측면을 가지는 원통 형상을 가질 수 있다.

내측관(100)의 일측단은 외부 공기가 유입되는 흡기계의 제1 배관과 연통되고, 내측관(100)의 타측단은 엔진으로 공기가 공급되는 제2 배관과 연통될 수 있다.

제1 커버(300), 제2 커버(500), 제3 커버(700) 및 제4 커버(900)는 내측관(100)의 외측면 상에서 원주방향으로 일체로 연결되어 고리형상을 이룰 수 있다. 즉, 제1 커버(300), 제2 커버(500), 제3 커버(700) 및 제4 커버(900)가 일체로 형성되어 고리형상의 하나의 부재가 될 수 있다.

제1 커버(300), 제2 커버(500), 제3 커버(700) 및 제4 커버(900)와 내측관(100)의 외측면 사이의 공간은 격벽(210)에 의해 제1 공명공간(310), 제2 공명공간(510), 제3 공명공간(710) 및 제4 공명공간(910)으로 구획될 수 있다. 격벽(210)은 내측관(100)으로부터 반경방향으로 연장되어 형성되거나, 제1 커버(300), 제2 커버(500), 제3 커버(700) 및 제4 커버(900)의 내측면으로부터 연장되어 형성될 수도 있다.

내측관(100)에는 제1 개구부(110), 제2 개구부(130), 제3 개구부(150) 및 제4 개구부(170)가 형성될 수 있다. 제1 개구부(110), 제2 개구부(130), 제3 개구부(150) 및 제4 개구부(170)는 원주방향으로 연장된 슬릿형상을 가질 수 있으며, 슬릿길이, 개수 및 내측관(100)의 길이방향으로의 슬릿의 개수는 서로 다를 수 있다. 따라서, 제1 공명공간(310), 제2 공명공간(510), 제3 공명공간(710) 및 제4 공명공간(910)에 의한 공명주파수도 서로 달라질 수 있다.

각 개구부의 슬릿길이, 개수 및 내측관(100)의 길이방향으로의 슬릿의 개수를 목표 공명주파수에 적합하도록 설계하고, 격벽(210)의 위치를 변경하여 제1 공명공간(310), 제2 공명공간(510), 제3 공명공간(710) 및 제4 공명공간(910)의 부피를 변경할 수 있다. 격벽(210)이 내측관(100)의 외측면 상에서 슬라이딩되거나 커버의 내측면에 상에서 슬라이딩되거나 체결되는 구조를 적용하여 격벽(210)의 위치를 필요에 따라 가변할 수도 있다.

이러한, 레조네이터(10)에 의하면, 매우 컴팩트하면서도 여러 개의 공명공간을 가지고, 그 공명공간의 공명주파수를 변경하는 것이 용이해서, 필요한 공명주파수에 ?춤되고 넓은 주파수 대역을 커버할 수 있는 레조네이터(10)를 제공할 수 있다.

한편, 도 3의 하측에 도시된 그림을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 레조네이터(10)는 도 2에서 설명된 레조네이터(10)와 도 3에서 설명된 레조네이터(10)의 특징을 조합한 특징을 가질 수 있다.

즉, 도 3의 하측에 도시된 레조네이터(10)는 내측관(100), 제1 커버(300), 제2 커버(500) 및 제3 커버(700)를 포함할 수 있다. 이들의 결합관계는 도 2에서 설명된 바와 같다. 한편, 제1 커버(300), 제2 커버(500) 및 제3 커버(700)에 의한 제1 공명공간(310), 제2 공명공간(510) 및 제3 공명공간(710) 중 적어도 하나는 도 3의 하측에 도시된 바와 같이, 격벽(210)에 의해 구획되어 더 세분화된 공명공간들을 형성할 수 있다. 이러한 세부적인 공명공간들은 내측관(100)에 형성된 개구부들에 의해 내측관(100)의 내부공간과 각각 연통될 수 있다.

이러한 레조네이터(10)에 의하면, 내측관(100)의 길이방향으로도 컴팩트하면서도 다수의 공명공간을 용이하게 변경 가능하게 형성하고, 이에 더하여 원주방향으로도 격벽(210)에 의해 컴팩트하면서도 여러 개의 세부 공명공간을 용이하게 변경 가능하게 형성할 수 있어서, 넓고 다양한 주파수에 대해 공명주파수를 가질 수 있는 레조네이터(10)가 제공될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예들에 따른 레조네이터(10)의 구조에 따른 최대 전달손실 주파수, 즉, 공명주파수를 더 설명한다.

도 4는 개구부의 개수 및 폭의 변화와 전달손실의 피크 주파수와의 관계를 시험하는 일 예를 나타낸다. 도 5는 하나의 공명공간 내에서 개구부의 개수 변화와 전달손실의 피크 주파수와의 관계를 시험하는 일 예를 나타낸다. 도 6은 도 4 및 도 5의 시험결과를 나타내는 도면이다.

전술된 바와 같이, 각 개구부는 내측관(100)의 원주방향으로 연장되도록 형성된 슬릿형상을 가지며, 각 개구부의 개수, 원주방향 슬릿길이 및 내측관(100)의 길이방향 폭 중 적어도 하나가 서로 다르게 형성될 수 있다.

예를 들어, 도 4에 도시된 예에서, 상측 그림에 비해 가운데 그림에서는 제1 개구부(110)의 원주방향 개수 증가 또는 길이가 증가되었고, 가운데 그림에 비해 하측 그림에서는 내측관(100)의 길이방향의 제1 개구부(110)의 폭이 증가되었다.

공명주파수 측정 시험결과, 도 6의 상측 그림의 그래프와 같이, 이러한 개구부의 폭의 증가나 슬릿길이 증가 및 개수가 증가하면, 공명주파수가 현저히 증가하는 것을 확인하였다.

도 6에서 가로축은 전달되는 소음의 주파수를 나타내며, 세로축은 전술된 전달손실을 나타낸다. 도 6의 상측 그림에서 G1, G2, G3의 그래프는 도 4의 상측 그림, 가운데 그림 및 하측 그림의 예에서의 최대 전달손실 주파수, 즉 공명주파수를 각각 나타낸다.

예를 들어, G1의 그래프를 참조하면, 도 4의 상측 그림과 같은 구조의 레조네이터(10)의 경우, 약 1000 헤르츠의 주파수에서 전달손실이 최대값을 가지며, 따라서 공명주파수는 1000 헤르츠가 된다. 다른 그래프들도 마찬가지 방식으로 해석될 수 있다.

한편, 도 5에 예시된 바와 같이, 하나의 공명공간에 대응하는 제1 개구부(110)의 개수가 내측관(100)의 길이 방향으로 증가하는 경우, 공명주파수가 더욱 크게 증가함을 확인하였다.

도 6의 하측 그림에서 G4, G5, G6의 그래프는 도 5의 상측 그림, 가운데 그림 및 하측 그림의 예에서의 최대 전달손실 주파수를 각각 나타낸다.

즉, 더욱 고주파 영역의 소음에 대해 공명주파수가 형성될 수 있어서, 고주파 영역의 소음의 저감효과 향상을 달성할 수 있다. 반대로, 개구부를 변형하여 저주파 영역에 대응하도록 할 수도 있음을 확인하였다.

도 7은 공명공간의 개수의 변화와 전달손실의 피크 주파수와의 관계를 시험하는 일 예를 나타낸다. 도 8은 도 7 및 도 2의 시험결과를 나타내는 도면이다.

전술된 바와 같이, 서로 다른 공명공간을 여러 개 형성하여 필요한 목표 공명주파수에 대응하도록 할 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 개구부의 형태가 동일하더라도, 제1 내지 제3 커버(300,500,700)의 사이즈를 달리하여 각 공명공간을 다르게 형성할 수 있다.

도 8의 상측 그림의 G7,G8,G9 그래프는 도 7의 상측 그림, 가운데 그림 및 하측 그림의 예들의 시험결과를 각각 나타낸다. 즉, 각 공명공간에 대응하는 공명주파수가 형성되며, 공명공간이 클수록 고주파의 공명주파수를 가짐을 확인할 수 있다.

도 4 내지 도 8에서 설명된 바와 같이, 레조네이터(10)의 개구부의 형태와 공명공간의 사이즈를 변경하여 필요한 공명주파수에 대응하도록 할 수 있다.

도 2에 도시된 실시예에 대해 시험한 결과가 도 8의 하측에 나타나 있다. 이를 참조하면, 해석 예측값과 시험결과(평가결과)가 매우 유사하게 나타난 것을 확인할 수 있으며, 넓은 대역의 여러 개의 공명주파수(다수의 피크)를 가짐을 확인할 수 있다.

도 9는 도 3의 시험결과를 나타내는 도면이다.

전술된 바와 같이, 도 3에서 제1 내지 제4 커버(300,500,700,900)는 내측관(100)의 원주방향으로 연결되어 고리형상의 하나의 부재를 형성할 수 있고, 각 커버에 의한 공명공간은 격벽(210)에 의해 서로 구획될 수 있다.

도 9에서 하측 그림은 상측 그림에 비해 피크값이 더 많이 나타남을 알 수 있다. 도 9에서 하측 그림은 상측 그림에 비해 격벽(210)의 개수가 더 많아서 원주방향으로 구획되는 세부 공명공간의 개수가 증가한 예를 나타낸다.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레조네이터(10)를 나타내는 도면이다.

본 실시예의 레조네이터(10)는 복수의 커버가 서로 분리되어 개별적으로 내측관(100)과 각각 착탈가능하게 결합되는 것을 제외하고는 도 2 및 도 3에서 설명된 레조네이터(10)와 유사하므로, 중복된 설명은 생략한다.

도 10을 참조하면, 레조네이터(10)는 내측관(100) 및 제1 커버(300), 제2 커버(500), 제3 커버(700) 및 제4 커버(900)를 포함할 수 있다.

내측관(100)에는 제1 개구부(110), 제2 개구부(130) 및 제3 개구부(150)가 형성될 수 있다. 물론, 제1 개구부(110), 제2 개구부(130) 및 제3 개구부(150)의 원주방향 개수, 슬릿길이, 내측관(100)의 길이방향 폭은 서로 다르게 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 제1 개구부(110), 제2 개구부(130) 및 제3 개구부(150)가 모두 복수 개가 형성되어 있다. 물론, 제4 개구부가 더 형성될 수도 있다.

도 10의 가운데 그림과 같이 제1 커버(300), 제2 커버(500), 제3 커버(700) 및 제4 커버(900) 순서로 내측관(100)에 결합될 수 있으며, 각 커버는 서로 이격될 수 있다. 이 경우, 각 커버 간의 이격 간격은 각 커버의 길이방향 폭보다 작을 수 있다. 즉, 제1 커버(300), 제2 커버(500), 제3 커버(700) 및 제4 커버(900)는 내측관(100)에 서로 컴팩트하게 인접하여 결합될 수 있다.

제1 커버(300)는 제1 개구부(110)에 대응하고, 제2 커버(500)도 다른 제1 개구부(110)에 대응하되, 제1 커버(300)와는 다른 개수의 제1 개구부(110)에 대응할 수 있다.

제3 커버(700)는 제2 개구부(130)와 제3 개구부(150)에 모두 대응할 수 있다.

제4 커버(900)는 다른 제3 개부부와 대응할 수 있다.

각 커버와 각 개구부의 대응방식은 필요에 따라 다양하게 변경 내지 조합될 수 있다.

특히, 본 실시예에서는 제1 커버(300), 제2 커버(500), 제3 커버(700) 및 제4 커버(900)가 개별적으로 내측관(100)과 결합된다. 따라서, 필요에 따라서는 도 10의 하측 그림과 같이, 제1 커버(300), 제2 커버(500), 제3 커버(700) 및 제4 커버(900)의 순서가 변경될 수 있고, 이에 대응하여 내측관(100)의 개구부의 위치도 변경될 수 있다.

이와 같이, 제1 커버(300), 제2 커버(500), 제3 커버(700) 및 제4 커버(900) 자체의 사이즈도 서로 다를 수 있을 뿐만 아니라, 이들이 대응하는 개구부의 개수나 사이즈 및 형태도 서도 다를 수 있어서, 다양한 목표 공명주파수에 대응하도록 레조네이터(10)의 구조를 설계할 수 있다.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레조네이터(10)를 나타내는 도면이다.

본 실시예의 레조네이터(10)는 내측관(100)이 복수의 관부의 결합체인 것을 제외하고는 도 10에서 설명된 레조네이터(10)와 유사하므로 중복된 설명은 생략한다.

레조네이터(10)는 내측관(100), 제1 커버(300), 제2 커버(500), 제3 커버(700), 및 제4 커버(900)를 포함한다.

내측관(100)은 제1 관부(120), 제2 관부(140), 제3 관부(160), 및 제4 관부(180)를 포함할 수 있다.

도 11의 상측 그림과 같이, 제1 관부(120)는 제1 커버(300)에 삽입되어 결합되며, 제2 관부(140)는 제2 커버(500)에 삽입되어 결합되며, 제3 관부(160)는 제3 커버(700)에 삽입되어 결합되며, 제4 관부(180)는 제4 커버(900)에 삽입되어 결합될 수 있다.

각 관부의 양단에는 나사산이 형성되어 서로 연쇄적으로 결합되어 도 11의 가운데 그림과 같이 내측관(100)을 형성하고 제1 커버(300), 제2 커버(500), 제3 커버(700), 및 제4 커버(900)가 각각 결합된 구조를 이룰 수 있다.

또한, 필요에 따라 결합의 순서를 달리하여, 도 11의 하측에 예시된 바와 같이, 제3 관부(160), 제2 관부(140), 제1 관부(120) 및 제4 관부(180)의 순서로 결합될 수 있고, 이에 대응하여, 제3 커버(700), 제2 커버(500), 제1 커버(300) 및 제4 커버(900)의 순서로 위치할 수 있다.

관부와 커버의 결합체로서 레조네이터 모듈이 복수개가 결합되어 특정 사양에 ?춤된 레조네이터가 조립될 수 있다.

즉, 필요한 공명주파수 피크의 개수와 주파수에 맞게 레조네이터 모듈을 각각 선택하고, 이들을 결합함으로써 하나의 레조네이터를 제조할 수 있다.

이와 같은 레조네이터에 의하면, 넓은 범위, 다양한 공명주파수에 대응할 수 있고, 컴팩트하면서도 조합이 매우 용이하고 편리한 레조네이터를 제공할 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 레조네이터
100 : 내측관
110 : 제1 개구부
130 : 제2 개구부
150 : 제3 개구부
300 : 제1 커버
310 : 제1 공명공간
500 : 제2 커버
510 : 제2 공명공간
700 : 제3 커버
710 : 제3 공명공간
900 : 제4 커버
910 : 제4 공명공간

Claims

자동차의 엔진에 공기를 공급하는 흡기계에 장착되어, 흡기소음 중 특정 주파수를 공진시켜 흡기소음을 저감시키는 레조네이터에 있어서,
내부공간을 형성하는 내측면과 외측면을 가지는 원통 형상을 가지고, 상기 내측면으로부터 상기 외측면으로 관통하는 제1 개구부와, 상기 제1 개구부로부터 이격된 위치에 제2 개구부가 형성된 내측관;
상기 내측관의 외측면 둘레에 결합되는 제1 커버로서, 상기 내측관의 외측면과 상기 제1 커버의 내측면의 사이에 상기 제1 개구부를 통해 상기 내측관의 내부공간과 연통되는 제1 공명공간이 형성되며, 제1 주파수 저감을 위해 상기 제1 공명공간의 부피가 설정된 제1 커버; 그리고
상기 내측관의 외측면 둘레에 결합되는 제2 커버로서, 상기 내측관의 외측면과 상기 제2 커버의 내측면의 사이에 상기 제2 개구부를 통해 상기 내측관의 내부공간과 연통되는 제2 공명공간이 형성되며, 제2 주파수 저감을 위해 상기 제2 공명공간의 부피가 설정된 제2 커버;를 포함하며,
상기 내측관에는 제3 개구부가 더 형성되며,
상기 레조네이터는,
상기 내측관의 길이방향으로 상기 제2 커버와 이격되어 상기 내측관의 외측면 둘레에 결합되는 제3 커버로서, 상기 내측관의 외측면과 상기 제3 커버의 내측면의 사이에 상기 제3 개구부를 통해 상기 내측관의 내부공간과 연통되는 제3 공명공간이 형성되며, 제3 주파수 저감을 위해 상기 제3 공명공간의 부피가 설정된 제3 커버;를 더 포함하며,
상기 제1 커버, 제2 커버 및 제3 커버는 각각 개별적으로 상기 내측관에 탈착 가능하게 결합되고,
상기 내측관은,
상기 제1 커버에 삽입되어 결합되는 제1 관부;
상기 제2 커버에 삽입되어 결합되며, 일측단이 상기 제1 관부와 탈착가능하게 결합되는 제2 관부; 그리고
상기 제3 커버에 삽입되어 결합되며, 일측단이 상기 제2 관부와 탈착가능하게 결합되는 제3 관부;를 포함하며,
상기 제1 주파수, 상기 제2 주파수 및 상기 제3 주파수는 상기 흡기소음의 주파수 대역에서 저감대상으로 선택된 서로 다른 주파수들이고, 상기 제1 내지 제3 개구부의 형태와 상기 제1 내지 제3 공명공간의 부피가 상기 서로 다른 주파수들이 각각 서로 다른 공명주파수가 되도록 형성된 것을 특징으로 하는 레조네이터.
제1항에 있어서,
상기 내측관의 일측단은 외부 공기가 유입되는 흡기계의 제1 배관과 연통되고,
상기 내측관의 타측단은 엔진으로 공기가 공급되는 제2 배관과 연통되며,
상기 제1 내지 제3 커버는 각각 상기 내측관이 삽입되는 고리형상의 부재인 것을 특징으로 하는 레조네이터.
자동차의 엔진에 공기를 공급하는 흡기계에 장착되어, 흡기소음 중 특정 주파수를 공진시켜 흡기소음을 저감시키는 레조네이터에 있어서,
내부공간을 형성하는 내측면과 외측면을 가지는 원통 형상을 가지고, 상기 내측면으로부터 상기 외측면으로 관통하는 제1 개구부와, 상기 제1 개구부로부터 이격된 위치에 제2 개구부가 형성된 내측관;
상기 내측관의 외측면 둘레에 결합되는 제1 커버로서, 상기 내측관의 외측면과 상기 제1 커버의 내측면의 사이에 상기 제1 개구부를 통해 상기 내측관의 내부공간과 연통되는 제1 공명공간이 형성되며, 제1 주파수 저감을 위해 상기 제1 공명공간의 부피가 설정된 제1 커버; 그리고
상기 내측관의 외측면 둘레에 결합되는 제2 커버로서, 상기 내측관의 외측면과 상기 제2 커버의 내측면의 사이에 상기 제2 개구부를 통해 상기 내측관의 내부공간과 연통되는 제2 공명공간이 형성되며, 제2 주파수 저감을 위해 상기 제2 공명공간의 부피가 설정된 제2 커버;를 포함하며,
상기 제1 커버와 상기 제2 커버는 상기 내측관의 외측면 상에서 원주방향으로 일체로 연결되어 고리형상 부재의 일부를 이루며, 상기 제1 커버와 상기 제2 커버는 격벽에 의해 구획되고,
상기 내측관은,
제1관부;
일측단이 상기 제1 관부와 탈착 가능하게 결합되는 제2 관부; 그리고
일측단이 상기 제2 관부와 탈착 가능하게 결합되는 제3 관부;를 포함하며,
상기 제1 관부, 상기 제2 관부 및 상기 제3 관부에는 상기 고리형상 부재가 각각 결합되며,
상기 제1 주파수 및 상기 제2 주파수는 상기 흡기소음의 주파수 대역에서 저감대상으로 선택된 서로 다른 주파수들이고, 상기 제1 및 제2 개구부의 형태와 상기 제1 및 제2 공명공간의 부피가 상기 서로 다른 주파수들이 각각 서로 다른 공명주파수가 되도록 형성된 것을 특징으로하는 레조네이터.
제2항에 있어서,
상기 제1 내지 제3 개구부는 상기 내측관의 원주방향으로 연장되도록 형성된 슬릿형상을 가지며,
상기 제1 내지 제3 개구부는 개구부의 개수, 상기 내측관의 원주방향 슬릿길이, 상기 내측관의 길이방향 폭 및 개수 중 적어도 하나가 서로 다른 것을 특징으로 하는 레조네이터.
제3항에 있어서,
상기 내측관에는 제3 개구부가 더 형성되며,
상기 레조네이터는,
상기 내측관의 외측면 상에서 원주방향으로 상기 제2 커버에 일체로 연결되어 고리형상 부재의 일부를 이루는 제3 커버로서, 상기 제2 커버와 상기 제3 커버는 추가의 격벽에 의해 구획되고,
상기 내측관의 외측면과 상기 제3 커버의 내측면의 사이에 상기 제3 개구부를 통해 상기 내측관의 내부공간과 연통되는 제3 공명공간이 형성되며, 제3 주파수 저감을 위해 상기 제3 공명공간의 부피가 설정된 제3 커버;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레조네이터.
제5항에 있어서,
상기 제1 내지 제3 개구부는 상기 내측관의 원주방향으로 연장되도록 형성된 슬릿형상을 가지며,
상기 제1 내지 제3 개구부는 개구부의 개수, 상기 내측관의 원주방향 슬릿길이, 상기 내측관의 길이방향 폭 및 개수 중 적어도 하나가 서로 다른 것을 특징으로 하는 레조네이터.
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