KR102554930B1 - 차량용 배기음 조절 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 배기가스의 통과량을 제어하여 배기음을 조절하는 배기밸브장치에 의해, 스포티한 주행시 배기음이 실내로 전달되도록 하고, 정숙한 주행시에는 실내로 전달되는 배기음이 최소화되도록 함으로써, 운전자의 주행 상황에 따라 배기음이 가변되어 주행시 사운드 감성 품질이 향상되는 차량용 배기음 조절 장치가 소개된다.

Description

차량용 배기음 조절 장치 {EXHAUST SOUND CONTROL DEVICE FOR VEHICLE}
본 발명은 차량의 배기 사운드를 실내에 선택적으로 전달하여, 주행시 사운드 감성 품질이 향상되도록 하는 차량용 배기음 조절 장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 엔진 내부의 연소물인 배기가스는 배기밸브와 배기관을 통해서 대기중으로 방출되는데, 그 속도가 거의 음속에 가깝고 고온 고압이기 때문에 바로 대기중으로 방출할 경우에 급격한 팽창을 하면서 폭발음을 발생시키게 된다. 즉, 배기가스가 유통되는 배기관은 배기매니폴드에서 보내온 배기가스 중의 유해한 성분을 무해한 성분으로 산화, 환원시키는 촉매컨버터와 배기가스의 온도와 압력을 낮추어 배기소음을 저하시키면서 외부로 방출하는 머플러로 구성되며, 이들은 각각 파이프로 연결되어 있다.
한편, 차량의 배기음은 운전자에게 있어 주행 감성을 풍부하게 제공하는데, 배기파이프에서 실내까지 배기음의 전달 중 도어, 윈도우, 윈드 노이즈 등에 의해 배기사운드가 손실된다. 이와 더불어, 대부분의 나라에서는 각 나라별로 배기음의 상한치를 법으로 정해서 배기음을 규제하고 있기 때문에, 배기음을 실내에 제공하는데 어려움이 있다.
그에 따라, 운전석에서는 자차의 배기음을 확인하기가 어렵고, 이는 운전자의 취향을 고려하지 못하거나 배기음을 확인하여 엔진의 이상 여부를 개략적으로 확인하기에도 어려움이 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-1298481 B1 (2013.08.14)
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 차량 실내에 제공되는 배기음을 조절하여 주행시 사운드 감성 품질이 향상되도록 하는 차량용 배기음 조절 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 배기음 조절 장치는 머플러측에서 탑승좌석측으로 연장되고, 중공으로 형성되어 내부에 소리가 전달되도록 이루어지며, 외부의 소리가 내부로 유입되도록 관통홀이 구비된 사운드터널; 및 일단부는 배기가스가 유통되는 머플러의 배기튜브를 축방향으로 관통하며 배기튜브의 유통로를 개폐하는 배기밸브가 결합되고, 타단부는 관통홀측으로 연장되며 관통홀을 개폐하는 차폐밸브가 결합된 샤프트가 구성되는 배기밸브장치;를 포함함으로써, 배기밸브장치의 작동에 의해 샤프트의 회전 위치가 조절되어 배기튜브의 유통로와 관통홀이 개방되면, 배기가스가 유통됨에 따른 배기음이 관통홀을 통해 사운드터널로 유입되어 탑승좌석측으로 전달되도록 하는 것을 특징으로 한다.
사운드터널은 차체프레임 중 운전석 공간을 지지하는 캐빈에 연결된 것을 특징으로 한다.
배기밸브장치는, 차체 또는 머플러의 배기튜브에 고정된 배기하우징; 및 배기하우징에 내장되고, 샤프트가 결합되며, 샤프트가 축회전되도록 회전 동력을 발생시키는 구동모터;를 포함하며, 샤프트는 상하방향으로 연장되도록 형성되되 중단부가 구동모터에 결합되고, 일단부가 배기하우징의 하단부 및 배기튜브를 관통하며, 타단부가 배기하우징의 상단부를 관통하여 관통홀에 위치되도록 형성된 것을 특징으로 한다.
샤프트에는 타단부와 중단부 사이에 걸림돌기가 돌출되고, 배기하우징의 상단부와 샤프트의 걸림돌기 사이에는 탄성 재질의 유동흡수부재가 마련된 것을 특징으로 한다.
배기밸브는 샤프트의 일단부에 결합되어 샤프트와 함께 회전되고 샤프트의 수직방향으로 단면을 가지되 배기튜브의 유통로 형상에 대응되도록 형성된 것을 특징으로 한다.
차폐밸브는 샤프트의 타단부에 결합되어 샤프트와 함께 회전되고 샤프트의 타단부 끝단에서 수평방향으로 단면을 가지도록 형성되며, 단면상에 관통홀에 대응되는 개통홀이 형성된 것을 특징으로 한다.
차폐밸브는 원형으로 형성되고, 사운드터널에는 차폐밸브가 매칭되는 안착홈부가 형성되며, 안착홈부는 차폐밸브가 안착되도록 원형으로 함몰되고 함몰 부분에 관통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 배기음 조절 장치.
차폐밸브의 개통홀은 샤프트의 회전에 의해 배기밸브가 유통로를 개방시키는 위치에 배치된 경우 관통홀에서 벗어나도록 위치되고, 배기밸브가 유통로를 폐쇄시키는 위치에 배치된 경우 관통홀에 매칭되도록 위치되게 형성된 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량용 배기음 조절 장치는 배기가스의 통과량을 제어하여 배기음을 조절하는 배기밸브장치에 의해, 스포티한 주행시 배기음이 실내로 전달되도록 하고, 정숙한 주행시에는 실내로 전달되는 배기음이 최소화되도록 함으로써, 운전자의 주행 상황에 따라 배기음이 가변되어 주행시 사운드 감성 품질이 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배기음 조절 장치를 나타낸 도면.
도 2 내지 6은 도 1에 도시된 차량용 배기음 조절 장치를 설명하기 위한 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 배기음 조절 장치에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배기음 조절 장치를 나타낸 도면이고, 도 2 내지 6은 도 1에 도시된 차량용 배기음 조절 장치를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 차량용 배기음 조절 장치는 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 머플러(M)측에서 탑승좌석측으로 연장되고, 중공으로 형성되어 내부에 소리가 전달되도록 이루어지며, 외부의 소리가 내부로 유입되도록 관통홀(120)이 구비된 사운드터널(100); 및 일단부(220a)는 배기가스가 유통되는 머플러(M)의 배기튜브(M1)를 축방향으로 관통하며 배기튜브(M1)의 유통로를 개폐하는 배기밸브(222)가 결합되고, 타단부(220b)는 관통홀(120)측으로 연장되며 관통홀(120)을 개폐하는 차폐밸브(224)가 결합된 샤프트(220)가 구성되는 배기밸브장치(200);를 포함함으로써, 배기밸브장치(200)의 작동에 의해 샤프트(220)의 회전 위치가 조절되어 배기튜브(M1)의 유통로와 관통홀(120)이 개방되면, 배기가스가 유통됨에 따른 배기음이 관통홀(120)을 통해 사운드터널(100)로 유입되어 탑승좌석측으로 전달되도록 하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이, 본 발명은 사운드터널(100)과 배기밸브장치(200)가 구성되어, 배기밸브장치(200)에 의해 조절된 배기음이 사운드터널(100)을 통해 탑승자에게 전달되도록 한다.
여기서, 사운드터널(100)은 차체프레임으로 구성되거나, 별도 구성될 수 있다. 이러한 사운드터널(100)은 머플러(M)의 배기튜브(M1)에 설치된 배기밸브장치(200)의 상측에 배치될 수 있으며, 머플러(M)측에서 탑승좌석측으로 연장되게 형성됨으로써, 사운드터널(100) 내부로 유입된 배기음이 탑승좌석측으로 전달되도록 할 수 있다. 특히, 배기음을 사운드터널(100) 내에 선택적으로 전달시키기 위해 배기밸브장치(200)가 구비되는데, 배기밸브장치(200)의 경우 일단부(220a)에는 배기가스가 유통되는 머플러(M)의 배기튜브(M1)를 축방향으로 관통하며 배기튜브(M1)의 유통로를 개폐하는 배기밸브(222)가 결합되고, 타단부(220b)에는 관통홀(120)측으로 연장되며 관통홀(120)을 개폐하는 차폐밸브(224)가 결합된 샤프트(220)가 구성된다. 즉, 배기밸브장치(200)는 샤프트(220)의 회전 위치에 따라 배기밸브(222)와 차폐밸브(224)의 위치가 결정됨으로써, 배기튜브(M1)를 통과하는 배기가스의 유통량이 제어되고, 이와 동시에 배기가스가 유통됨에 따른 배기음이 선택적으로 관통홀(120)을 통해 사운드터널(100)에 유입되도록 한다.
이로 인해, 운전자가 스포티한 주행감을 원하는 경우, 도 4에서 볼 수 있듯이, 배기밸브장치(200)의 작동에 의해 샤프트(220)의 회전 위치가 조절되어 배기튜브(M1)의 유통로와 관통홀(120)이 개방되면, 배기가스가 유통로를 통과함에 따라 발생된 배기음이 관통홀(120)을 통해 사운드터널(100)로 유입되어 탑승좌석측으로 전달됨으로써, 배기음이 실내로 전달되어 운전자가 스포티한 주행 감성을 느낄 수 있다.
반대로, 운전자가 정숙한 주행감을 원하는 경우, 도 5에서 볼 수 있듯이, 배기밸브장치(200)의 작동에 의해 샤프트(220)의 회전 위치가 조절되어 배기튜브(M1)의 유통로와 관통홀(120)이 폐쇄되면, 배기가스가 배기튜브(M1)의 유통로를 통과함에 따라 발생되는 배기음이 저감되고, 배기음이 관통홀(120)을 통해 사운드터널(100)로 유입되지 못하여 탑승좌석측으로 전달되는 배기음이 최소화된다.
이와 같이, 본 발명은 스포티한 주행시 배기음이 실내로 전달되도록 하고, 정숙한 주행시에는 실내로 전달되는 배기음이 최소화되도록 함으로써, 운전자의 주행 상황에 따라 배기음이 가변되어 주행시 사운드 감성 품질이 향상된다.
상술한 본 발명에 대해서 구체적으로 설명하면, 사운드터널(100)은 차체프레임 중 운전석 공간을 지지하는 캐빈에 연결될 수 있다. 여기서, 차체프레임(A) 및 캐빈은 차종에 따라 다양한바, 도면상에 도식하지 않았다. 이러한 캐빈은 운전석 공간을 지지하는 것으로, 엑설레이터 페달, 시프트레버, 조향핸들 이외에 운전자가 조작하는 장치들을 지지하는 구조물이다. 이에 따라, 캐빈측으로 배기음이 전달될 경우 운전자가 배기음을 제공받기가 용이하다.
따라서, 사운드터널(100)은 캐빈에 연결되도록 함으로써, 사운드터널(100)로 유입된 배기음이 캐빈을 통해 운전석 측으로 제공되도록 하여 실내공간 중 운전석측으로 배기음을 용이하게 전달할 수 있다. 여기서, 캐빈은 사운드터널(100)의 중공과 연통되게 형성되도록 하여 배기음이 효율적으로 전달되도록 할 수 있으며, 캐빈과 사운드터널(100)은 차체프레임으로 구성되어 일체 구성할 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 배기밸브장치(200)는, 차체 또는 머플러(M)의 배기튜브(M1)에 고정된 배기하우징(210); 및 배기하우징(210)에 내장되고, 샤프트(220)가 결합되며, 샤프트(220)가 축회전되도록 회전 동력을 발생시키는 구동모터(230);를 포함할 수 있다.
여기서, 배기하우징(210)은 상하부로 분리 구성되어 조립될 수 있으며, 배기하우징(210) 내부에는 샤프트(220)가 회전되도록 회전 동력을 전달하는 구동모터(230)가 마련된다. 이러한 구동모터(230)에는 샤프트(220)가 장착되며, 구동모터(230)와 샤프트(220)는 직결되거나 기어체결되어 구동모터(230)의 작동시 샤프트(220)가 회전되도록 이루어질 수 있다.
특히, 샤프트(220)는 배기하우징(210)에서 상하방향으로 연장되어 사운드터널(100)과 배기튜브(M1)에 각기 연결되도록 이루어진다. 상세하게, 샤프트(220)는 중단부가 구동모터(230)에 결합되어 회전 동력을 전달받고, 일단부(220a)가 배기하우징(210)의 하단부(210a) 및 배기튜브(M1)를 관통하며, 타단부(220b)가 배기하우징(210)의 상단부(210b)를 관통하여 관통홀(120)에 위치되도록 형성될 수 있다.
이로 인해, 구동모터(230)가 동작되어 샤프트(220)의 회전시, 샤프트(220)의 일단부(220a)에 결합된 배기밸브(222)와 타단부(220b)에 결합된 차폐밸브(224)가 동시에 회전될 수 있으며, 샤프트(220)의 회전 위치에 따라 배기튜브(M1)의 유통로와 사운드터널(100)의 관통홀(120)을 선택적으로 개폐 조절 할 수 있다.
상세하게, 도 3 내지 5에 도시된 바와 같이, 배기밸브(222)는 샤프트(220)의 일단부(220a)에 결합되어 샤프트(220)와 함께 회전되고 샤프트(220)의 수직방향으로 단면을 가지되 배기튜브(M1)의 유통로 형상에 대응되도록 형성될 수 있다.
또한, 차폐밸브(224)는 샤프트(220)의 타단부(220b)에 결합되어 샤프트(220)와 함께 회전되고 샤프트(220)의 타단부(220b) 끝단에서 수평방향으로 단면을 가지도록 형성되며, 단면상에 관통홀(120)에 대응되는 개통홀(224a)이 형성될 수 있다.
여기서, 차폐밸브(224)의 개통홀(224a)은 샤프트(220)의 회전에 의해 배기밸브(222)가 유통로를 개방시키는 위치에 배치된 경우 관통홀(120)에서 벗어나도록 위치되고, 배기밸브(222)가 유통로를 폐쇄시키는 위치에 배치된 경우 관통홀(120)에 매칭되도록 위치될 수 있다.
이렇게, 샤프트(220)의 일단부(220a)에는 배기밸브(222)가 결합되고, 타단부(220b)에는 차폐밸브(224)가 결합된다. 배기밸브(222)의 경우 샤프트(220)의 수직방향으로 단면을 가지되 배기튜브(M1)의 유통로 형상에 대응되도록 형성되어, 샤프트(220)의 위치에 따라 배기밸브(222)의 개도량이 조절된다. 또한, 차폐밸브(224)의 경우 샤프트(220)의 타단부(220b) 끝단에서 수평방향으로 단면을 가지도록 형성된다. 이는, 통상적으로 머플러(M)의 위치는 차체의 하부측에 마련됨에 따라 배기밸브장치(200)도 차체 하측에 배치되기 때문에, 사운드터널(100)의 하부면에 차폐밸브(224)가 접촉된다. 이에 따라, 차폐밸브(224)는 샤프트(220)의 수평방향으로 단면을 가지도록 형성되어 사운드터널(100)에 밀착되고, 단면상에 개통홀(224a)이 형성되어 샤프트(220)의 위치에 따라 사운드터널(100)의 관통홀(120)로 배기음의 유입량이 조절된다.
특히, 차폐밸브(224)의 개통홀(224a)은 샤프트(220)의 회전에 의해 배기밸브(222)가 유통로를 개방시키는 위치에 배치된 경우 관통홀(120)에서 벗어나도록 위치되고, 배기밸브(222)가 유통로를 폐쇄시키는 위치에 배치된 경우 관통홀(120)에 매칭되도록 위치되게 형성됨으로써, 배기튜브(M1)의 유통로와 사운드터널(100)의 관통홀(120)이 함께 개방되거나 폐쇄된다.
즉, 운전자가 스포티한 주행감을 원하는 경우에는 배기밸브(222)가 개방 동작되어 배기가스의 유통량을 증가시키는데, 이와 동시에 차폐밸브(224)도 개방 동작되어 배기가스가 유통됨에 따른 배기음이 사운드터널(100)로 유입되어 운전자에게 전달되게 할 수 있다. 반대로 운전자가 정숙한 주행감을 원하는 경우, 배기밸브(222)와 함께 차폐밸브(224)도 폐쇄 동작되어, 운전자에게 전달되는 배기음이 최소화되도록 할 수 있다.
이와 같이, 배기밸브(222)와 차폐밸브(224)는 동시에 개방 동작되거나 또는 동시에 폐쇄 동작되도록 함으로써, 스포티한 주행감 또는 정숙한 주행감에 맞추어 배기음을 가변시켜 운전자에게 제공할 수 있다.
한편, 도 3에서 볼 수 있듯이, 샤프트(220)에는 타단부(220b)와 중단부 사이에 걸림돌기(226)가 돌출되고, 배기하우징(210)의 상단부(210b)와 샤프트(220)의 걸림돌기(226) 사이에는 탄성 재질의 유동흡수부재(228)가 마련될 수 있다.
이로 인해, 차량 주행시 배기밸브장치(200)가 상하로 유동됨에 따른 변위 발생시, 샤프트(220)와 배기하우징(210)을 탄성적으로 지지하는 유동흡수부재(228)가 변위를 흡수함으로써, 샤프트(220)에 결합된 차폐밸브(224)가 사운드터널(100)에 밀착된 상태를 안정적으로 유지할 수 있다. 여기서, 유동흡수부재(228)는 샤프트(220)를 감싸도록 형성되며, 샤프트(220)의 걸림돌기(226)와 배기하우징(210)의 상단부(210b) 사이에 고정되어, 샤프트(220)로부터 이탈이 방지되고 샤프트(220)를 안정적으로 탄성 지지할 수 있다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 차폐밸브(224)는 원형으로 형성되고, 사운드터널(100)에는 차폐밸브(224)가 매칭되는 안착홈부(140)가 형성되며, 안착홈부(140)는 차폐밸브(224)가 안착되도록 원형으로 함몰되고 함몰 부분에 관통홀(120)이 형성될 수 있다.
이와 같이, 차폐밸브(224)는 원형으로 형성되고, 사운드터널(100)의 안착홈부(140)도 원형으로 형성됨에 따라, 차폐밸브(224)가 안착홈부(140)에 안착된 상태에서 샤프트(220)와 함께 차폐밸브(224)가 원활히 회전 동작될 수 있다. 또한, 안착홈부(140)는 사운드터널(100)에 함몰됨으로써, 차폐밸브(224)가 안착홈부(140)에 안착시 상호 매칭된 상태에서 위치가 고정된다. 이로 인해, 샤프트(220)에 휨 발생이 방지되고, 사운드터널(100)의 관통홀(120)에 차폐밸브(224)의 개통홀(224a)이 매칭되거나 벗어나는 정확한 동작이 수행되도록 할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량용 배기음 조절 장치는 배기가스의 통과량을 제어하여 배기음을 조절하는 배기밸브장치(200)에 의해, 스포티한 주행시 배기음이 실내로 전달되도록 하고, 정숙한 주행시에는 실내로 전달되는 배기음이 최소화되도록 함으로써, 운전자의 주행 상황에 따라 배기음이 가변되어 주행시 사운드 감성 품질이 향상된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100:사운드터널 120:관통홀
140:안착홈부 200:배기밸브장치
210:배기하우징 220:샤프트
222:배기밸브 224:차폐밸브
226:걸림돌기 228:유동흡수부재
230:구동모터

Claims (8)

  1. 머플러측에서 탑승좌석측으로 연장되고, 중공으로 형성되어 내부에 소리가 전달되도록 이루어지며, 외부의 소리가 내부로 유입되도록 관통홀이 구비된 사운드터널; 및
    일단부는 배기가스가 유통되는 머플러의 배기튜브를 축방향으로 관통하며 배기튜브의 유통로를 개폐하는 배기밸브가 결합되고, 타단부는 관통홀측으로 연장되며 관통홀을 개폐하는 차폐밸브가 결합된 샤프트가 구성되는 배기밸브장치;를 포함함으로써,
    배기밸브장치의 작동에 의해 샤프트의 회전 위치가 조절되어 배기튜브의 유통로와 관통홀이 개방되면, 배기가스가 유통됨에 따른 배기음이 관통홀을 통해 사운드터널로 유입되어 탑승좌석측으로 전달되도록 하는 것을 특징으로 하는 차량용 배기음 조절 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    사운드터널은 차체프레임 중 운전석 공간을 지지하는 캐빈에 연결된 것을 특징으로 하는 차량용 배기음 조절 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    배기밸브장치는,
    차체 또는 머플러의 배기튜브에 고정된 배기하우징; 및
    배기하우징에 내장되고, 샤프트가 결합되며, 샤프트가 축회전되도록 회전 동력을 발생시키는 구동모터;를 포함하며,
    샤프트는 상하방향으로 연장되도록 형성되되 중단부가 구동모터에 결합되고, 일단부가 배기하우징의 하단부 및 배기튜브를 관통하며, 타단부가 배기하우징의 상단부를 관통하여 관통홀에 위치되도록 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 배기음 조절 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    샤프트에는 타단부와 중단부 사이에 걸림돌기가 돌출되고,
    배기하우징의 상단부와 샤프트의 걸림돌기 사이에는 탄성 재질의 유동흡수부재가 마련된 것을 특징으로 하는 차량용 배기음 조절 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    배기밸브는 샤프트의 일단부에 결합되어 샤프트와 함께 회전되고 샤프트의 수직방향으로 단면을 가지되 배기튜브의 유통로 형상에 대응되도록 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 배기음 조절 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    차폐밸브는 샤프트의 타단부에 결합되어 샤프트와 함께 회전되고 샤프트의 타단부 끝단에서 수평방향으로 단면을 가지도록 형성되며, 단면상에 관통홀에 대응되는 개통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 배기음 조절 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    차폐밸브는 원형으로 형성되고,
    사운드터널에는 차폐밸브가 매칭되는 안착홈부가 형성되며, 안착홈부는 차폐밸브가 안착되도록 원형으로 함몰되고 함몰 부분에 관통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 배기음 조절 장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    차폐밸브의 개통홀은 샤프트의 회전에 의해 배기밸브가 유통로를 개방시키는 위치에 배치된 경우 관통홀에서 벗어나도록 위치되고, 배기밸브가 유통로를 폐쇄시키는 위치에 배치된 경우 관통홀에 매칭되도록 위치되게 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 배기음 조절 장치.
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