KR20010001508A - 차량용 배기계통의 소음 저감장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 차량의 엔진으로부터 생성된 배기가스의 배출과정에서 발생되는 소음을 배기가스의 배출압력에 비례하여 개방정도가 조절되는 밸브의 작용에 의해 효율적으로 감소시킴과 아울러 엔진출력을 향상시킬 수 있게한 차량용 배기계통의 소음 저감장치에 관한 것으로,

즉, 머플러본체의 내부에 설치되어 배기가스의 압력과 스프링의 장력에 의해 개폐되는 밸브와 그 접촉부를 상호 점접촉 상태로 접촉되게 하고, 상기 밸브를 회전 가능하게 지지하는 축받이의 일측에 브라켓을 형성하되 이에 밸브에 밀폐력을 가하는 스프링을 설치하여 밸브의 개폐시 그 동작공간을 확보되게 하며, 상기 축받이에는 밸브의 최대 개방범위를 제한하는 스토퍼를 설치함에 따라, 배기가스압에 비례하여 최적상태로 소음을 저감시킴과 아울러 엔진의 고속회전영역에서 배기가스의 압력을 적절히 분배 및 분산시켜 엔진의 출력을 향상시키게 된 것이다.

Description

차량용 배기계통의 소음 저감장치{PREVENTION APPARATUS OF NOISE IN AN AIR ESCAPE OF A CAR}

본 발명은 차량용 배기계통의 소음 저감장치, 보다 상세하게는 각종 차량의 엔진으로부터 생성된 배기가스가 배출될 때 발생되는 소음을 배기가스의 배출압력에 비례하여 선택적으로 개방정도가 조절되는 밸브의 작용에 의해 효율적으로 감소시킴과 아울러 엔진출력을 향상시킬 수 있게한 차량용 배기계통의 소음 저감장치에 관한 것이다.

일반적으로, 내연기관으로 된 엔진을 기동시킬 때 연료의 연소로 인하여 배기가스의 발생이 필수적으로 수반되었고, 이러한 배기가스는 엔진의 외부로 배출되는 과정에서 압력차에 의해 폭발음을 유발하면서 소음공해를 일으키게 됨으로써 배기가스가 배출되는 머플러(Muffer) 등의 배기계통에 다양한 소음저감기능을 부여하여 해결하였다.

종래에 배기음을 저감시키는 기술의 일예로 소음기의 내부를 구획하는 격벽에 관통공을 형성하되 이에 배기압에 의해 개폐되는 밸브를 설치하고, 이 밸브가 지지된 힌지축의 외측에 밀폐상태로 복귀되도록 장력을 가하는 스프링을 장착하며, 밸프가 닫혀지는 접촉면에는 완충작용을 하는 완충재를 개재하여된 기술(일본 특개평 8-177457)이 개시되어 있다.

즉, 상기 종래의 기술은 소음기로 유입된 배기가스가 격벽의 관통공을 통과하는 과정에서 배기압에 의해 밸브를 개방시키면서 소음을 감소시키는 작용을 하게되고, 이러한 개방동작과 동시에 배기압을 받는 밸브의 타측에는 스프링의 장력을 가하면서 밀폐력을 가하게 됨으로써, 배기압에 비례하여 밸브의 개방정도가 조절되면서 소음을 감소시키게 되었다.

그러나 상기와 같은 종래의 기술은 밸브의 최대 개방범위를 제한하는 기술이 결여되고 단지 스프링의 장력에 의존함에 따라 밸브의 개방각도에 산포가 발생됨으로써 이에 비례하여 배기압과 엔진의 성능에도 산포를 유발하였고, 밸브를 밀폐시키는 스프링에 과도한 힘이 반복적으로 가해지는 과정에서 내구력이 상실되면서 소음을 감소시키는 기능이 떨어지는 문제점이 있었다.

또한 밸브의 접촉면에 개재되어 마찰소음을 줄이게 되는 완충재가 금속재의 망사재로 됨으로써 장기간동안 사용하는 과정에서 배기가스에 의한 산화현상 또는 미세한 이물질이 점착되어 망사의 재질적 특성인 유연성이 상실되면서 딱딱하게 변형됨에 따라 완충력이 떨어지게 되었음은 물론 접촉소음이 발생되는 등의 문제점도 있었다.

본 발명은 위와 같은 종래의 소음기의 여러 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 그 목적은 배기압과 스프링의 탄성에 의해 개폐되는 밸브의 접촉구조를 개선하여 소음을 방지할 수 있는 차량용 배기계통의 소음 저감장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 밸브의 최대 개방범위를 제한하여 밸브를 밀폐시키는 스프링의 손상을 방지하고 원활한 동작으로 밀폐되게 하는 차량용 배기계통의 소음 저감장치를 제공함에 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 머플러본체의 내부에 설치되어 배기가스의 압력과 스프링의 장력에 의해 개폐되는 밸브와 그 접촉부를 상호 점접촉 상태로 접촉되게 하고, 상기 밸브를 회전 가능하게 지지하는 축받이의 일측에 브라켓을 형성하되 이에 밸브를 밀폐되게 장력을 가하는 스프링을 설치하여 밸브의 개폐시 그 동작공간을 확보되게 하며, 상기 축받이에는 밸브의 최대 개방범위를 제한하는 스토퍼를 설치함에 따라, 배기가스압에 비례하여 최적상태로 소음을 저감시킴과 아울러 엔진의 고속회전영역에서 배기가스의 압력을 적절히 분배 및 분산시켜 엔진의 출력을 향상시킴을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 소음 저감장치가 적용된 차량용 배기계통을 나타낸 단면 구성도,

도 2는 상기 소음저감장치의 내부를 나타낸 측면구성도,

도 3 및 도 4는 본 발명의 소음 저감장치를 발췌한 정면과 그 측면구성도이다.

〈 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 〉

10 : 머플러본체 11,11' : 제1, 제2구획벽

20 : 유입관 21 : 배출공

22 : 통공 30 : 토출관

40 : 유도관 40' : 출측

50 : 밸브 51 : 힌지

60 : 축받이 61 : 보조브라켓

61' : 보조축 70 : 스프링

80 : 스토퍼

이하, 본 발명의 차량용 배기계통의 소음 저감장치를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 소음 저감장치가 적용된 차량용 배기계통을 나타낸 단면 구성도이고, 도 2는 상기 소음저감장치의 내부를 나타낸 측면구성도이며, 도 3 및 도 4는 본 발명의 소음 저감장치를 발췌한 정면과 그 측면구성도이다.

머플러본체(10)의 내부에 그 내부 공간을 고압실(I)과 대기실(W)로 분할하는 제1, 제2구획벽(11)(11')이 형성되고, 이 양측 구획벽(11)(11')에는 엔진으로부터 발생되어 유입되는 배기가스 유입관(20)과 배기가스를 외부로 배출시키는 토출관(30) 및 유도관(40)이 각각 적정 위치에 배치되게 설치되어 있다.

상기 유입관(20)을 지지하는 제1구획벽(11)과 제2구획벽(11')의 사이에 위치하는 관로상에는 저압의 배기가스를 머플러본체(10)의 내부로 확산 및 배출되도록 다수의 배출공(21)이 형성되고, 제1구획벽(11)에는 배기가스가 내부에서 유통되게 통공(22)이 형성되어 있다.

상기 유도관(40)의 출측(40')에는 머플러본체(10)의 내부를 순회한 높은 압력의 배기가스가 제2구획벽(11')에 유도되면서 통과될 때 그 압력에 의해 개방되는 밸브(50)가 설치되고, 이 밸브(50)는 힌지(51)를 기점으로 회전 가능하게 축받이(60)에 지지되어 있다.

상기 축받이(60)의 일측에는 보조브라켓(61)이 일체로 형성되고, 이 보조브라켓(61)에는 상기 힌지를 연장하여 된 보조축(61')이 설치되어 있되 이 보조축(61')의 외측에는 상기 밸브(50)를 밀폐되게 장력을 가하는 스프링(70)이 설치되어 있다.

상기 유도관(40)의 출측(40') 단부는 외향으로 확대되게 형성되어 있되 이 출측(40') 단부에 상응하는 밸브(50)의 외주연은 상호간에 점접촉 상태로 맞닿도록 곡면으로 형성되어 상기 스프링(70)의 복귀작용에 의해 밸브(50)가 밀폐될 때 마찰소음을 최소화시키게 된다.

상기 밸브(50)가 지지된 힌지(51)의 일측에는 고압의 배기가스에 의해 밸브가 개방될 때 일정범위내에서 개방되도록 제한하여 충돌이나 변형을 방지하는 스토퍼(80)가 설치되어 있다.

이때 상기 스토퍼(80)는 밸브(50)의 개방범위를 110。 내외로 제한되도록 설치하는 것이 바람직하다.

따라서, 상기와 같은 본 발명의 소음 저감장치는 엔진의 구동시 발생된 배기가스가 배기관로상에 설치된 머플러본체(10)의 유입관(20)을 통하여 내부로 유입되는과정에서 압력이 비교적 낮은 배기가스와 압력이 높은 배기가스로 각각 구분되어 토출관(30)을 통해 배출된다.

즉, 압력이 낮은 배기가스는 유입관(20)을 통과하는 과정에서 그 관로의 반대편에서 작용되는 내부압력에 의해 관로를 빠져 나가기 전에 제1구획벽(11)과 제2구획벽(11')의 사이에 위치하게 형성된 배출공(21)과 제1구획벽(11)에 형성된 통공(22)을 통하여 대기실(W)을 경유한 후 토출관(30)을 통해 배출된다.

상기 배기가스의 압력이 낮은 상태는 엔진이 저속으로 회전하는 구간이며 이때의 배기가스는 고압실(I)로는 유입되지 않으므로써 이 고압실과 대기실(W)을 연결하는 유도관(40)에 어떠한 압력도 가해지지 않게 되어 그 출측(40') 단부에 설치된 밸브(50)는 밀폐상태를 유지한다.

엔진의 출력이 높게되고 이에 비례하여 배기가스의 발생량과 압력이 증가 될 경우 유입관(20)으로 유입된 배기가스는 그 관로를 일순간에 통과하여 고압실(I)로 유입되며, 이에 잔류된 배기가스의 압력이 팽창되는 순간 고압의 배가가스는 유도관(40)을 통과하게 됨으로써 그 출측(40') 단부를 막고있던 밸브(50)를 개방시켜 대기실(W)을 경유한 후 토출관(30)을 통해 외부로 배출되어 소음을 저감시키게 된다.

상기 유도관(40)의 출측(40') 단부에 설치된 밸브(50)는 배기가스의 압력에 의해 힌지(51)를 기점으로 회전되면서 적정 각도 만큼 개방되어 엔진의 출력을 향상되게 하는 작용을 한다.

또한 밸브(50)을 개방되게 하는 배기가스의 압력이 낮아질 경우 보조브라켓(61)의 보조축(61')에 지지된 스프링(70)이 밸브(50)를 밀폐되게 장력을 가하게 됨으로써, 배기가스의 압력변화에 민감하게 자동으로 개폐동작이 조절된다.

상기 밸브(50)의 개폐동작시 이에 맞닿는 유도관(40)의 출측(40') 단부는 외향으로 확대되게 형성되어 있되 밸브(50)의 외주연은 상호간에 점접촉 상태로 맞닿도록 곡면으로 형성됨으로써 상기 스프링(70)의 복귀작용에 의해 밸브(50)가 밀폐될 때 마찰소음을 최소화시키게 된다.

한편, 상기 밸브(50)에 초고압의 배기 압력이 가해지면서 개방동작이 이루어질 경우 그 회전축이 되는 힌지(51)의 일측에 부설된 스토퍼(80)가 필요 이상으로 밸브가 개방되는 현상을 제한하여 충돌이나 변형을 방지하고 스프링의 손상을 방지하여 사용수명을 연장시킬 수 있는 것이다.

이와 같은 본 발명의 차량용 배기계통의 소음 저감장치는 배기가스의 압력과 스프링의 장력에 의해 개폐되는 밸브와 그 접촉부의 마찰소음을 방지하고 밸브의 최대 개방범위를 제한함으로써 저소음과 사용수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있으며, 특히 엔진의 고속회전영역에서 배기가스의 압력을 적절히 분배 및 분산시켜 엔진의 출력을 향상시키게 된 것이다.

Claims (2)

1. 머플러본체(10)의 내부에 그 내부 공간을 고압실(I)과 대기실(W)로 분할하는 제1, 제2구획벽(11)(11')이 형성되어 있되 이 양측 구획벽(11)(11')의 적정위치에 각각 설치되어 엔진으로부터 유입되는 배기가스 유입관(20)과 배기가스를 외부로 배출시키는 토출관(30) 및 유도관(40)과,

   상기 유입관(20)이 지지되는 제1구획벽(11)과 제2구획벽(11')의 사이에 위치하게 관로상에 형성되어 저압의 배기가스를 머플러본체(10)의 내부로 확산 및 배출시키는 다수의 배출공(21)과,

   상기 배출공(21)을 통하여 유입된 배기가스를 대기실(W)로 진입되게 제1구획벽(11)에 형성된 통공(22)과,

   상기 유도관(40)의 출측(40')에 설치되어 머플러본체(10)의 내부를 순회한 높은 압력의 배기가스가 통과될 때 그 압력에 의해 개방되고 힌지(51)를 기점으로 회전 가능하게 지지된 밸브(50)와,

   상기 축받이(60)의 일측에 형성된 보조브라켓(61)에 상기 힌지를 연장하여 된 보조축(61')이 설치되어 있되 이 보조축(61')의 외측에 설치되어 밸브(50)를 밀폐되게 장력을 가하는 스프링(70)과,

   상기 밸브(50)가 지지된 힌지(51)의 일측에 설치되어 고압의 배기가스에 의해 밸브가 개방될 때 일정범위내에서 개방되도록 제한하여 충돌이나 변형을 방지하는 스토퍼(80)를 포함한 구성을 특징으로 하는 차량용 배기계통의 소음 저감장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 유도관(40)의 출측(40') 단부가 외향으로 확대되게 형성되어 있되 이 출측(40') 단부에 상응하는 밸브(50)의 외주연이 상호 점접촉 상태로 맞닿도록 곡면으로 형성되어 상기 스프링(70)의 복귀작용에 의해 밸브(50)가 밀폐될 때 발생되는 마찰소음을 저감하게 됨을 특징으로 하는 차량용 배기계통의 소음 저감장치.