KR20050024161A - 가변 머플러 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 엔진의 운전영역 변경에 따라 다르게 발생되는 배기가스의 압력에 의해 머플러 내부의 인너 파이프의 개방량이 조절되도록 설정된 가변 머플러에 관한 것으로,
내부에 격벽에 의해서 다수의 챔버가 형성되고, 각 챔버 간에는 인렛 파이프, 인너 파이프, 아웃렛 파이프로써 연결되어, 상기 인렛 파이프로 입력된 배기가스는 전방 챔버와 후방 챔버를 잇는 인너 파이프를 통과하여 상기 아웃렛 파이프를 통해 외부로 배출되도록 구성되는 머플러에 있어서,
상기한 인너 파이프의 출력측의 끝단은 막히며, 그 내측으로 소정 간격 떨어진 위치에 양측의 외주면에 크기가 다른 구멍들이 다수 형성된 소공부 및 대공부가 각각 형성되며, 상기 소공부 및 대공부의 내측에 소공 및 대공차단밸브가 스프링으로써 상기 끝단에 탄력지지된 채로 위치되어, 배기가스의 압력변화에 따라 상기 소공부 및 대공부가 개방되어 인너 파이프로 입력된 배기가스가 챔버 내로 출력되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 가변 머플러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진의 운전영역 변경에 따라 다르게 발생되는 배기가스의 압력에 의해 머플러 내부의 인너 파이프의 개방량이 조절되도록 설정된 가변 머플러에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 배기 파이프는 엔진에서 발생된 배기가스를 배기 매니폴드로부터 차량의 후방측으로 유도하기 위한 관으로, 그 도중에는 머플러가 장치된다.
특히, 머플러는 엔진에서 배출되는 배기가스의 온도와 압력을 낮추어 배기소음을 저하시키는 것으로서, 머플러의 구조에는 여러가지 형식이 있지만, 보통 1mm정도의 강판을 원통형으로 만들어 그 내부를 몇개의 공간으로 구분하여 배기가스가 그들의 장벽을 통과한 음파의 간섭, 압력변동의 감소, 배기온도의 저하 등을 일으켜 점차로 소음되도록 되어 있다.
도 5는 상기와 같은 일반적인 머플러를 내부를 도시한 것으로서, 원통(11)의 내부는 소정의 간격으로 다수의 격판(12)이 형성되므로서 전방 챔버(13), 중간 챔버(14), 후방 챔버(15)가 마련된다. 상기한 원통(11)으로 배기가스가 입력되도록 하기 위해서 인렛 파이프(16)의 일단이 상기 후방 챔버(15)까지 연결되고, 배기가스를 외부로 방출하기 위한 아웃렛 파이프(17)의 일단은 상기 전방 챔버(13)에 연결된다. 그리고 상기한 전방 챔버(13)와 후방 챔버(15) 간에는 후방 챔버(15)로 유입된 배기가스가 전방 챔버(13)로 유도될 수 있도록 별도의 인너 파이프(18)로써 연결된다. 그리고 상기한 중간 챔버(14)를 통과하는 아웃렛 파이프(17) 및 인너 파이프(18)의 도중에는 배기가스가 유동될 수 있도록 다수의 소공(17a,18a)이 형성된다.
따라서 엔진의 배기 매니폴드 측에서 배기 파이프를 따라서 머플러 측으로 유도된 배기가스가 상기한 인렛 파이프(16)를 통해서 후방 챔버(15)로 입력되고, 상기 후방 챔버(15)로 입력된 배기가스는 인너 파이프(18)를 통해서 전방 챔버(13)로 입력된 후에 상기 아웃렛 파이프(17)를 통해서 후방 배기 파이프를 통해 차량의 후방으로 방출된다.
특히, 최근의 차량에 장착되는 머플러의 경우에는 엔진의 운전영역에 따라서 소음저감 및 배압저감의 두가지 측면이 만족되도록 하기 위해서 가변 머플러가 개발되고 있다. 가변 머플러는 엔진의 저속운전영역과 고속운전영역의 상반되는 두 가지 조건을 모두 만족시키기 위해서 상기한 머플러 내부로 이어지는 파이프의 도중에 가변 밸브를 설치하여 저속운전영역에서는 밸브가 닫힘작동되고 고속운전영역에서는 밸브가 열림작동되도록 구성되는 것이다.
그런데 종래의 가변 머플러의 경우에는 머플러 내부를 통과하는 배기가스 유동의 경로를 바꾸는 방식으로 밸브의 개폐를 통해서만 구조를 변경하도록 구성되고, 실제 엔진을 단순히 2가지 측면(저속운전영역과 고속운전영역)으로만 가정하여 조정되도록 되어 있고, 엔진의 회전 및 배기량에 민감하게 작동될 수는 없도록 구성되었다. 한편, RPM의 급격한 변화시에 가변 밸브가 열리고 닫히는 과정에서 머플러에 충격을 가할 때 생기는 마찰음이 발생되는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 엔진의 운전영역 변경에 따라 다르게 발생되는 배기가스의 압력에 의해 머플러 내부의 인너 파이프의 개방량이 조절되도록 설정된 가변 머플러를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,
내부에 격벽에 의해서 다수의 챔버가 형성되고, 각 챔버 간에는 인렛 파이프, 인너 파이프, 아웃렛 파이프로써 연결되어, 상기 인렛 파이프로 입력된 배기가스는 전방 챔버와 후방 챔버를 잇는 인너 파이프를 통과하여 상기 아웃렛 파이프를 통해 외부로 배출되도록 구성되는 머플러에 있어서,
상기한 인너 파이프의 출력측의 끝단은 막히며, 그 내측으로 소정 간격 떨어진 위치에 양측의 외주면에 크기가 다른 구멍들이 다수 형성된 소공부 및 대공부가 각각 형성되며, 상기 소공부 및 대공부의 내측에 소공 및 대공차단밸브가 스프링으로써 상기 끝단에 탄력지지된 채로 위치되어, 배기가스의 압력변화에 따라 상기 소공부 및 대공부가 개방되어 인너 파이프로 입력된 배기가스가 챔버 내로 출력되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의해 형성되는 가변 머플러의 구성 및 작동에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 의해서 형성된 가변 머플러의 단면도이며, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이고, 도 3 내지 도 4는 본 발명에 의해 형성된 가변 머플러의 작동상태도이다.
도면 중에 표시되는 도면부호 20은 본 발명에 의해서 형성된 머플러를 지시하는 것으로서, 상기한 머플러(20)의 일반적인 구성요소는 종래의 머플러와 같이 구성된다.
즉, 전방 플레이트(21) 및 후방 플레이트(22)가 소정간격 떨어진 위치에 위치되고, 상기 전방 플레이트(21) 및 후방 플레이트(22)의 외주 사이가 서로 연결되어 통형상을 이루며, 그 내측에는 소정 간격으로 격벽(23,24)이 위치되므로서 그 내부공간이 전방 챔버(25), 중간 챔버(26) 및 후방 챔버(27) 등으로 구분된다.
그리고 상기한 전방 플레이트(21)를 관통하여 입력되는 인렛 파이프(31)의 출력측 끝단은 후방 챔버(27)로 이어지고, 상기 인렛 파이프(31)의 유도에 의해 상기 후방 챔버(27)로 입력된 배기가스를 전방 챔버(25)로 유도하기 위한 인너 파이프(40)가 상기 중간 챔버(26)는 관통한 채로 그 양단이 전방 및 후방 챔버(27)에 연결된다. 또한, 상기 인너 파이프(40)를 통해 전방 챔버(25)로 입력된 배기가스를 머플러(20)의 외부로 배출시키 위한 아웃렛 파이프(32)의 입력측이 상기 전방 챔버(25)에 연결된 채로 중간 챔버(26) 및 후방 챔버(27)를 지나 후방 플레이트(22)의 외측으로 연결되는 것이다.
한편, 상기한 전방 챔버(25)에 출력측이 연결되는 상기 인너 파이프(40)의 끝단(41)은 완전히 막힌 상태로 형성되며, 상기 끝단(41)의 내측으로 소정 간격 떨어진 위치에는 중심선상을 기준으로 양측(도면상으로는 상하측)으로 크기가 서로 다른 구멍이 다수 형성된 소공부(42) 및 대공부(44)가 형성된다. 이 소공부(42) 및 대공부(44)는 상기 후방 챔버(27)와 연결된 상기 인너 파이프(40)의 입력측 끝단에서 입력된 배기가스를 전방 챔버(25)로 출력해내기 위한 구멍들이다. 이와 같이 소공부(42)와 대공부(44)로 구멍의 크기를 서로 다르게 하는 것은 배기가스의 압력에 따라서 전방 챔버(25)와 상기 인너 파이프(40)가 연통되는 면적이 조절될 수 있도록 하기 위한 것이다.
그리고 상기한 소공부(42)와 대공부(44)의 내측 공간에는 상기 소공부(42) 및 대공부(44)를 막기 위한 소공 및 대공차단밸브(52,54)가 상기 끝단(41)에 일단이 지지되는 스프링(56,58)으로써 탄력지지된다. 상기 소공차단밸브(52)와 대공차단밸브(54)를 각각 탄력지지하는 스프링(56,58)의 탄성계수는 서로 다르게 형성되는데, 상기 소공차단밸브(52)를 탄력지지하는 스프링(56)의 탄성계수가 대공차단밸브(54)를 지지하는 스프링(58)의 탄성계수보다 작은 것이 바람직하다.
상기한 소공차단밸브(52)와 대공차단밸브(54)는 각각 그 단면형상이 반원형상으로 이루어져, 상기 두 밸브(52,54)는 원형상으로 형성되는 인너 파이프(40)의 소공부(42) 및 대공부(44)의 내경측에 위치된다. 즉, 상기한 소공차단밸브(52)와 대공차단밸브(54)의 반원부(결합면)이 서로 접하도록 장착되는 것이다.
그리고 소공차단밸브(52)의 결합면의 도중에는 소정구간 작동홈(53)이 형성되고, 상기 대공차단밸브(54)의 결합면에는 상기 작동홈(53)에 끼워지기 위한 돌기(55)가 돌출형성된다. 즉, 상기한 소공차단밸브(52)는 상기 작동홈(53)의 길이방향 구간 내에서만 홀로 이동될 수 있고, 그 이상의 구간이 이동될 경우에는 상기 대공차단밸브(54)와 함께 이동되도록 구성되는 것이다.
한편, 상기한 소공차단밸브(52)와 대공차단밸브(54)가 위치되는 소공부(42)와 대공부(44)의 내측에는 스톱퍼(45)가 돌출형성되어 상기 소공차단밸브(52) 및 대공차단밸브(54)가 스프링(56,58)의 탄성력에 의해서 소공부(42) 및 대공부(44)의 위치에서 외측으로 밀리어 이탈되지 않도록 구성된다.
이상과 같이 구성된 가변 머플러의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.
엔진이 시동됨에 따라서 배출되는 배기가스는 배기 파이프를 따라서 상기한 머플러(20)로 유입된다. 인렛 파이프(31)를 통해 후방 챔버(27)에 입력된 배기가스는 인너 파이프(40)를 통해서 전방 챔버(25)측으로 전달되는데, 이 과정에서 배기가스의 압력에 따라서 상기 소공차단밸브(52) 및 대공차단밸브(54)가 개방된다.
즉, 엔진의 운전영역이 저부하영역인 경우에는 배기가스의 압력이 낮게 되므로서, 상기한 소공차단밸브(52)를 지지하는 스프링(56)만이 가압되므로서 소공차단밸브(52)가 도 3에서와 같이 도면상 앞쪽으로 밀리게 되면서 상기 소공부(42)의 구멍들을 통해서 인너 파이프(40)를 통과한 배기가스가 전방 챔버(25)로 입력된다.
한편, 엔진의 운전영역이 고부하영역으로 변하게 되면 배기가스의 압력이 높게 되는데, 높은 배기가스의 압력에 의해서 상기한 소공차단밸브(52)를 지지하고 있는 스프링(56) 뿐만이 아니라, 상기 대공차단밸브(54)를 지지하고 있는 스프링(58)까지도 압축되어진다. 따라서 먼저 밀리기 상기한 소공차단밸브(52)는 상기 그 일측에 형성된 작동홈(53)이 허용하는 범위내에서 최대로 밀리게 되고, 상기한 대공차단밸브(54)는 지지하고 있는 스프링(58)을 압축하면서 도 4에서와 같이 전방 플레이트 쪽으로 밀리게 되므로서, 소공부(42) 및 대공부(44)의 개구면적이 커지게 된다.
이와 같이 엔진의 운전영역이 저부하영역에서 고부하영역으로 변하게 될 수록 소공부(42) 및 대공부(44)의 개구면적이 커지게 되므로서, 엔진의 전운전영역의 변화에 따라서 인너 파이프(40)의 개구면적이 각기 다르게 조절되는 것이다.
상기와 같이 전방 챔버(25) 측으로 입력된 배기가스는 아웃렛 파이프(32)의 입력단으로 입력된 후, 그 파이프를 통해서 머플러(20)의 외부로 안내되어 차량의 후방으로 배출된다.
이상과 같이 구성되는 본 발명에 의하면, 배기가스에 포하된 소음을 감쇄하기 위한 머플러의 내부에 수용되는 인너 파이프의 개구면적이 엔진의 전운전영역에 걸쳐서 조절되도록 구성되므로서, 머플러의 배압감소 및 소음감소에 따른 효율이 최적화될 뿐만 아니라, 가변밸브가 채용되는 종래기술에 의한 머플러의 경우에 가변밸브의 열리고 닫힘에 따라 발생되는 소음을 줄일 수 있는 커다란 장점이 있는 것이다.
도 1은 본 발명에 의해서 형성된 가변 머플러의 단면도.
도 2는 도 1의 A-A선 단면도.
도 3 내지 도 4는 본 발명에 의해 형성된 가변 머플러의 작동상태도.
도 5는 종래의 기술을 설명하기 위한 도면.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
20 : 머플러 21 : 전방 플레이트
32 : 후방 플레이트 31 : 인렛 파이프
32 : 아웃렛 파이프 40 : 인너 파이프
42 : 소공부 44 : 대공부
45 : 스톱퍼 52 : 소공차단밸브
53 : 작동홈 54 : 대공차단밸브
55 : 돌기 56.58 : 스프링
Claims (3)
- 내부에 격벽에 의해서 다수의 챔버가 형성되고, 각 챔버 간에는 인렛 파이프, 인너 파이프, 아웃렛 파이프로써 연결되어, 상기 인렛 파이프로 입력된 배기가스는 전방 챔버와 후방 챔버를 잇는 인너 파이프를 통과하여 상기 아웃렛 파이프를 통해 외부로 배출되도록 구성되는 머플러에 있어서,상기한 인너 파이프(40)의 출력측의 끝단(41)은 막히며, 그 내측으로 소정 간격 떨어진 위치에 양측의 외주면에 크기가 다른 구멍들이 다수 형성된 소공부(42) 및 대공부(44)가 각각 형성되며, 상기 소공부(42) 및 대공부(44)의 내측에 소공 및 대공차단밸브(52,54)가 스프링(56,58)으로써 상기 끝단(41)에 탄력지지된 채로 위치되어, 배기가스의 압력변화에 따라 상기 소공부(42) 및 대공부(44)가 개방되어 인너 파이프(40)로 입력된 배기가스가 전방 챔버(25) 내로 출력되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가변 머플러.
- 제 1 항에 있어서,상기한 소공차단밸브(52)를 탄력지지하는 스프링(56)의 탄성계수는 상기 대공차단밸브(54)를 탄력지지하는 스프링(58)의 탄성계수보다 작게 설정되는 것을 특징으로 하는 하는 가변 머플러.
- 제 1 항에 있어서,상기한 소공차단밸브(52)와 대공차단밸브(54)는 각각 반원형상으로 형성되어 상기 인너 파이프(40)에 수용되어지되, 상기 소공차단밸브(40)의 결합면에는 소정 길이의 작동홈(53)이 형성되고, 상기 대공차단밸브(54)의 겹합면에는 상기 작옹홈(53)에 끼워지는 돌기(55)가 형성된 것을 특징으로 하는 가변 머플러.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |