KR20040041361A - 차량용 머플러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진의 배기가스가 제공하는 유동압력에 의해 자동적으로 배기가스가 통과하는 유로의 형상을 변경할 수 있도록 하는 머플러를 제공하여, 간단하고 저렴한 비용으로 엔진의 운전상태에 따라 자동적으로 머플러의 내부구조를 변경할 수 있도록 하여 소음특성과 배압특성을 엔진의 운전상태에 따라서 최적의 상태로 확보할 수 있도록 한다.

Description

차량용 머플러{muffler for a vehicle}

본 발명은 차량에 탑재되어 엔진의 배기소음을 저감시키도록 하는 머플러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진의 운전상태에 따라서 자동적으로 그 소음특성 및 배압특성을 변화시킬 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.

차량의 배기시스템은 엔진에서 연료의 연소에 의해 생성되는 고온 고압의 가스를 적절히 안내함과 아울러, 이때 발생되는 연소음을 감쇄시키는 작용을 하는바, 이와 같은 배기시스템의 주요 특성은 소음특성과 배압특성이 있어서 소음저감과 배압저감을 위해 머플러나 파이프의 형상을 최적화하도록 노력해 왔다.

또한, 최근에는 상기와 같은 노력의 일환으로 머플러의 내부에 밸브를 설치하여 저속영역에서는 밸브를 닫고 고속영역에서는 밸브를 열어 저속시와 고속시의 상반되는 두 조건을 모두 만족시키도록 한 것이 있다.

그러나, 상기와 같은 가변머플러는 상기한 바와 같이 밸브의 개폐에 의해서만 그 구조가 변경되며, 저회전수와 고회전수의 두 가지 모드로만 밸브를 제어하게 되므로 실제 엔진의 전 운전영역에서 최적의 성능을 제공할 수는 없으며, 비교적 복잡하고 고가의 밸브 및 제어장치가 요구된다는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 간단하고 저렴한 비용으로 엔진의 운전상태에 따라 자동적으로 머플러의 내부구조를 변경할 수 있도록 하여 소음특성과 배압특성을 최적의 상태로 확보할 수 있도록 한 차량용 머플러를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 머플러의 구조를 도시한 도면,

도 2는 도 1의 가동파이프와 중간파이프 및 지지파이프가 스프링에 의해 탄지된 상태를 도시한 사시도,

도 3은 도 1의 머플러가 엔진이 고회전수로 운전될 때의 작동되는 상태를 도시한 도면,

도 4와 도 5는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1; 머플러하우징3; 가스통과홀

5; 제1배플7; 개폐플랜지

9; 가스유동로11; 가동파이프

13; 바이패스홀15; 지지파이프

17; 제2배플19; 중간파이프

21; 지지플랜지23; 중간플랜지

25; 제2스프링27; 제3스프링

29; 제1스프링31; 다공홀

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량용 머플러는 배기가스가 통과하도록 형성된 가스통과홀을 구비한 제1배플과;

상기 제1배플의 가스통과홀을 통과하는 배기가스의 유동압력을 받도록 형성되면서 상기 가스통과홀을 감싸도록 형성된 개폐플랜지와, 상기 가스통과홀을 통과한 가스를 통과시키는 가스유동로를 구비한 가동파이프와;

상기 가동파이프가 상기 제1배플에 수직한 방향으로 직선운동 가능하도록 지지하는 가동파이프 지지수단과;

상기 가동파이프의 개폐플랜지가 상기 제1배플의 가스통과홀을 감싸는 상태가 되도록 탄지하는 탄지수단과;

상기 가스통과홀을 통과한 배기가스가 상기 가스유동로를 바이패스하도록 형성된 바이패스홀을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 머플러의 구조를 도시한 도면으로서, 머플러하우징(1)의 내측에 고정되어 배기가스가 통과하도록 형성된 가스통과홀(3)을 구비한 제1배플(5)과, 상기 제1배플(5)의 가스통과홀(3)을 통과하는 배기가스의 유동압력을 받도록 형성되면서 상기 가스통과홀(3)을 감싸도록 형성된 개폐플랜지(7) 및 상기 가스통과홀(3)을 통과한 가스를 통과시키는 가스유동로(9)를 구비한 가동파이프(11)와, 상기 가동파이프(11)가 상기 제1배플(5)에 수직한 방향으로 직선운동 가능하도록 지지하는 가동파이프 지지수단과, 상기 가동파이프(11)의 개폐플랜지(7)가 상기 제1배플(5)의 가스통과홀(3)을 감싸는 상태가 되도록 탄지하는 탄지수단과, 상기 가스통과홀(3)을 통과한 배기가스가 상기 가스유동로(9)를 바이패스하도록 형성된 바이패스홀(13)을 포함하여 구성되어 있다.

본 실시예에서 상기 지지수단은 상기 가동파이프(11)의 외측에 삽입된 지지파이프(15)와, 상기 지지파이프(15)를 고정하도록 머플러하우징(1)에 설치된 제2배플(17)로 구성하고, 상기 지지파이프(15)와 가동파이프(11)의 사이에는 중간파이프(19)를 개재하였으며, 상기 탄지수단은 상기 지지파이프(15)에 형성된 지지플랜지(21)와, 상기 중간파이프(19)에 형성된 중간플랜지(23)와 상기 개폐플랜지(7) 사이에 설치된 제2스프링(25)과, 상기 중간플랜지(23)와 지지플랜지(21) 사이에 설치된 제3스프링(27)으로 구성하였다.

또한, 상기 바이패스홀(13)은 상기 제2배플(17)에 형성하였다.

즉, 상기 제1배플(5)과 제2배플(17)의 사이에 설치된 가동파이프(11)가 상기 지지파이프(15) 및 중간파이프(19)에 의해 지지된 상태에서 상기 가스통과홀(3)을 통과하는 배기가스의 유동압력 및 상기 제2,3스프링(25,27)의 탄성력에 의해 섭동하면서 머플러의 소음특성과 배압특성을 자동적으로 조절하도록 한 것이다.

여기서, 상기 중간파이프(23)를 설치한 것은 상기 가동파이프(11)가 섭동할 때 상기 제1배플(5)에 개폐플랜지(7)가 부딪히면서 발생시키는 소음을 저감시키기 위한 것으로 상기 가동파이프(11)와 중간파이프(23)의 섭동마찰과 제2스프링(25) 및 상기 중간파이프(23)와 지지파이프(15)의 섭동마찰과 제3스프링(27)에 의해 2차에 걸쳐서 개폐플랜지(7)의 움직임을 감쇠시켜 개폐플랜지(7)와 제1배플(5)의 접촉시 발생되는 소음을 최소화 하도록 한 것이다.

물론, 이와 같은 구성을 배제할 수도 있는 바, 도 4에는 본 발명의 다른 실시예를 도시하고 있다.

즉, 다른 구성은 모두 같고 상기 중간파이프(23)가 배제되어, 상기 탄지수단이 상기 지지파이프(15)에 형성된 지지플랜지(21)와, 상기 지지플랜지(21)와 개폐플랜지(7) 사이에 설치된 제1스프링(29)으로 구성된 점이 다르다.

한편, 도 5에는 상기 지지파이프(15)와 중간파이프(23) 및 가동파이프(11)에 선택적으로 또는 전체에 다공홀(31)이 구비되도록 하여 보다 효과적인 머플러의 튜닝이 가능하도록 한 실시예를 예시하고 있다.

이하에서는 상기 도 1 내지 도 3에 개재된 실시예를 기준으로 본 발명의 차량용 머플러가 작동하는 상태를 살펴본다.

도 1의 상태는 엔진의 저회전수 영역에서의 머플러 작동상태가 도시된 것으로서, 배기가스가 상기 제1배플(5)의 가스통과홀(3)을 통과하여 상기 개폐플랜지(7)에 유동압력을 가하여도, 그 압력이 상기 제2,3스프링(25,27)이 제공하는 탄성력에 비하여 작기 때문에 상기 가동파이프(11)의 개폐플랜지(7)는 상기 제1배플(5)의 가스통과홀(3)에 밀착되어, 상기 가스통과홀(3)을 통과하는 모든 배기가스가 가동파이프(11)의 가스유동로(9)를 통해 배출되도록 하는 상태이다.

이 경우에는 배압의 영향이 작으므로 배기가스가 통과하는 단면적이 작아도 되므로 상기 가동파이프의 가스유동로(9)를 통하여 배기가스가 통과하여도 엔진의 출력에는 큰 지장이 없다.

반면, 상기와 같이 배기가스가 통과하는 단면적을 상기 가동파이프(11)에 의해 작게 함에 의해 부밍(booming)을 저감시킬 수 있게 되어 소음특성이 향상된다.

도 3의 상태는 엔진이 고회전수로 회전되는 경우에 머플러의 작동상태를 도시한 것으로서, 상기 제1배플의 가스통과홀(3)을 통과한 배기가스의 유동압력이 상기 가동파이프의 개폐플랜지(7)에 작용하여, 상기 가동파이프(11)가 상기 제2스프링(25) 및 제3스프링(27)의 힘을 극복하고 이동하여, 상기 가스통과홀(3)을 통과한 배기가스가 상기 가동파이프(11)의 가스유동로(9) 이외에 상기 제2배플(17)에 형성된 바이패스홀(13)을 통하여 배출될 수 있도록 된 상태이다.

물론, 상기 제1배플(5)의 가스통과홀(3)을 통과하는 배기가스의 유동압력에 따라서, 상기 가동파이프의 개폐플랜지(7)가 상기 가스통과홀(3)로부터 이격되는 정도는 연속적으로 달라지게 되며 도 3에는 이와 같은 다양한 상태 중 어느 한 상태만을 도시하고 있는 것이다.

따라서, 엔진의 회전수가 증가할수록 상기 개폐플랜지(7)의 가스통과홀(3)에 대한 이격 정도는 점점 더 커지게 되어, 다양한 엔진 작동상태에 따라 적절한 머플러의 상태를 연속적으로 확보할 수 있게 된다.

상기와 같이 개폐플랜지(7)가 가스통과홀(3)에서 이격되어 배기가스가 상기 가스유동로(9) 및 바이패스홀(13) 모두를 통해 배출되면 배기가스의 배출통로의 전체 단면적이 커지는 효과를 내게 되어 배기가스의 기류음이 저감되어 소음특성이 개선됨과 아울러 배기가스의 유동저항이 감소되어 배압을 저감시켜 엔진의 출력성능을 향상시킬 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 간단하고 저렴한 비용으로 엔진의 운전상태에 따라 자동적으로 머플러의 내부구조를 변경할 수 있도록 하여 소음특성과 배압특성을 엔진의 운전상태에 따라서 최적의 상태로 확보할 수 있도록 한다.

Claims (5)

1. 배기가스가 통과하도록 형성된 가스통과홀을 구비한 제1배플과;

   상기 제1배플의 가스통과홀을 통과하는 배기가스의 유동압력을 받도록 형성되면서 상기 가스통과홀을 감싸도록 형성된 개폐플랜지와, 상기 가스통과홀을 통과한 가스를 통과시키는 가스유동로를 구비한 가동파이프와;

   상기 가동파이프가 상기 제1배플에 수직한 방향으로 직선운동 가능하도록 지지하는 가동파이프 지지수단과;

   상기 가동파이프의 개폐플랜지가 상기 제1배플의 가스통과홀을 감싸는 상태가 되도록 탄지하는 탄지수단과;

   상기 가스통과홀을 통과한 배기가스가 상기 가스유동로를 바이패스하도록 형성된 바이패스홀;

   을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 머플러.
2. 제1항에 있어서, 상기 지지수단은

   상기 가동파이프의 외측에 삽입된 지지파이프와;

   상기 지지파이프를 고정하도록 설치된 제2배플;

   로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 머플러.
3. 제2항에 있어서, 상기 탄지수단은

   상기 지지파이프에 형성된 지지플랜지와;

   상기 지지플랜지와 개폐플랜지 사이에 설치된 제1스프링;

   으로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 머플러.
4. 제2항에 있어서, 상기 바이패스홀은

   상기 제2배플에 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 머플러.
5. 제2항에 있어서,

   상기 지지파이프와 가동파이프의 사이에는 중간파이프가 개재되고;

   상기 탄지수단은 상기 지지파이프에 형성된 지지플랜지와, 상기 중간파이프에 형성된 중간플랜지와 상기 개폐플랜지 사이에 설치된 제2스프링과, 상기 중간플랜지와 상기 지지플랜지 사이에 설치된 제3스프링으로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 머플러.