KR20060055586A

KR20060055586A - 가변 머플러

Info

Publication number: KR20060055586A
Application number: KR1020040094460A
Authority: KR
Inventors: 안호찬
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2004-11-18
Filing date: 2004-11-18
Publication date: 2006-05-24
Also published as: KR100968726B1

Abstract

본 발명은 엔진의 운전 영역 변화에 따른 배기가스 압력에 의해서 머플러 내에서 배기가스가 통과되는 파이프 및 개폐량이 자동으로 선택 및 조절되도록 하기 위한 가변 머플러에 관한 것으로,

하우징 내부가 격벽에 의해서 전방 챔버 및 후방 챔버를 포함한 다수의 챔버로 구획되고, 하우징 내부로 배기가스를 유입시키기 위한 유입 파이프 및 챔버로 유입된 배기가스를 외부로 배출키 위한 배출 파이프의 일단이 각각 하우징의 내부에 위치되도록 형성되고, 상기한 전방 챔버와 후방 챔버 사이를 직접 연통시키기 위한 인너 파이프의 전방단에 배기가스 압력에 의해서 자동으로 개폐량이 조절되는 가변 밸브가 장착되는 가변 머플러에 있어서,

상기한 배출 파이프와 인너 파이프의 사이에는 그 전방단이 인너 파이프의 전방보다는 길게 형성되고 그 후방단은 하우징의 외측으로 노출되도록 배관되는 서브 배출 파이프가 형성되며, 상기한 가변 밸브는 인너 파이프를 통과하는 배기가스의 압력에 의해서 인너 파이프의 전방단과 서브 배출 파이프의 전방단이 선택적 또는 동시에 개폐될 수 있도록 형성된 것을 특징으로 한다.

가변 머플러, 가변 밸브, 토션 스프링

Description

가변 머플러{Variable muffler}

도 1은 본 발명에 의한 가변 머플러의 구성을 설명하기 위한 단면도.

도 2는 본 발명에 의한 가변 밸브의 구성도.

도 3 내지 도 5는 본 발명에 의한 가변 머플러의 작동상태도.

도 6은 종래의 기술을 설명하기 위한 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 가변 머플러 21 : 하우징

22 : 격벽 23 : 전방 챔버

24 : 후방 챔버 27 : 서브 배출 파이프

28 : 인너 파이프 29 : 경사면

30 : 가변 밸브 32 : 힌지

34 : 하부 토션 스프링 40 : 하부 밸브

44 : 작동돌기 50 : 상부 밸브

52 : 상부 토션 스프링 54 : 회전축

60 : 가동 플레이트

본 발명은 가변 머플러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진의 운전 영역 변화에 따른 배기가스 압력에 의해서 머플러 내에서 배기가스가 통과되는 파이프 및 개폐량이 자동으로 선택 및 조절되도록 하기 위한 가변 머플러에 관한 것이다.

머플러는 엔진에서 배출되는 배기가스를 차량의 후방으로 유도하기 위한 배기 파이프의 도중에 장착되어, 배기가스와 함께 연소실에서 발생되는 소음을 감쇄시키는 역할을 하는 것으로 모든 차량에 장착되고 있는 것이다. 한편, 최근에는 머플러 내부에 엔진의 작동영역에 따라서 내부 파이프의 개폐량이 조절되도록 하는 가변 머플러가 적용되고 있다.

도 6은 종래의 가변 머플러의 구조를 도시한 도면으로서, 머플러(10)의 하우징(11) 내부에는 격벽(12)에 의해서 소정의 용적을 가지는 다수의 챔버(13,14,15)가 마련되고, 상기한 각 챔버(13,14,15)들을 서로 연통시키기 위한 다수의 파이프(16,17,18)가 하우징(11)의 내장된다. 특히, 배기 파이프와 접속키 위한 유입 파이프(16)와, 하우징 내로 유입된 배기가스를 머플러(10)의 후방으로 배출키 위한 배출 파이프(17)가 상기한 하우징(11)의 측면에 소정구간 연장 형성된다.

그리고 전방 챔버(13)와 후방 챔버(15)를 바로 연결시키는 인너 파이프(18)의 일측단에는 배기가스의 압력에 의해서 개폐가 조절되도록 하기 위한 가변 밸브(19)가 장착된다.

따라서 종래의 일반적인 가변 머플러의 경우에 엔진의 운전영역변화에 따른 가변 밸브의 개폐량 조절에 의해서 머플러의 소음 감쇄 성능이 어느 정도는 이루어 졌다. 하지만, 출력증대를 위한 엔진의 계속적인 개발에 따른 가변 머플러의 성능향상 측면에서는 충분한 소음의 감쇄가 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 엔진의 운전 영역 변화에 따른 배기가스 압력에 의해서 머플러 내에서 배기가스가 통과되는 파이프 및 개폐량이 자동으로 선택 및 조절되도록 하기 위한 가변 머플러를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적달성을 위한 수단으로서,

이하, 본 발명에 의해 형성된 가변 머플러의 구성 및 작동에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 가변 머플러의 구성을 설명하기 위한 단면도이고, 도 2는 본 발명에 의한 가변 밸브의 구성도이며, 도 3 내지 도 5는 본 발명에 의한 가변 머플러의 작동상태도이다.

도면 중에 표시되는 도면부호 20은 본 발명에 의한 가변 머플러를 지시하는 것이고, 도면부호 30은 본 발명에 의해 형성된 가변 밸브를 지시하는 것이다.

상기한 가변 머플러(20)의 하우징(21) 내부는 다공판으로 형성된 격벽(22)들에 의해서 전방 챔버(23)와 후방 챔버(24)를 포함한 다수의 챔버로 구획된다. 그리고 배기파이프로부터 배기가스가 하우징(21) 내부로 유도하기 위한 유입 파이프(25)의 일단과, 하우징(21)으로 유입된 배기가스를 하우징(21)의 후방으로 배출시키기 위한 메인 배출 파이프(26)의 일단이 각각 하우징(21)의 내부로 인입된 채로 배관된다.

또한, 전방 챔버(23)와 후방 챔버(24)를 서로 연통시키기 위한 인너 파이프(28)의 양단이 전방 챔버(23)와 후방 챔버(24)에 각각 위치된 채로 배관된다. 특히 상기한 인너 파이프(28)의 전방단은 상측이 하측보다 돌출된 형태의 경사면(29)으로 형성된다.

그리고 상기한 메인 배출 파이프(26)와 인너 파이프(28) 사이의 공간에는 그 전방단은 인너 파이프(28)보다 길게 형성되고, 그 후방단은 메인 배출 파이프(26)와 같이 하우징(21)의 외측으로 연장형성된 서브 배출 파이프(27)가 배관된다.

한편, 상기한 인너 파이프(28)의 전방단과 서브 배출 파이프(27)의 전방 도중을 선택적으로 또는 동시에 개방시키거나 폐쇄시키기 위한 가변 밸브(30)가 상기한 2개의 파이프 전방 위치에 장착된다.

상기한 가변 밸브(30)는 인너 파이프(28)의 전방단을 막기 위한 하부 밸브(40)와, 서브 배출 파이프(27)의 도중을 개폐하기 위한 상부 밸브(50)와, 상기한 하부 밸브(40)의 작동력을 상부 밸브(50)로 전달시켜주기 위한 가동 플레이트(60) 및 회전축(54)을 포함하여 구성된다.

상기한 가변 밸브(30)의 하부 밸브(40)는 인너 파이프(28)의 전방단 개폐가 가능한 면적을 가지는 크기로 형성되고, 상기한 가변 밸브(30)의 상부 밸브(50)는 서브 배출 파이프(27)의 내부 도중에 위치되는 원판형상으로 형성된다. 하부 밸브(40)의 작동력이 상부 밸브(50)로 전달되도록 지렛대 역할을 하는 가동 플레이트(60)의 하부는 상부 밸브(50)를 축지지하는 회전축(54)의 폭으로 형성되고, 그 상부의 중앙부는 서브 배출 파이프(27)가 위치될 수 있도록 개방되고 양측부에는 날개부(61)가 연장형성된다. 이 날개부(61)에는 회전축(54)의 끝단이 축지지되도록 하기 위한 브라켓(62)이 수직한 방향으로 돌출형성된다.

상기한 양측의 브라켓(62) 사이에 위치되는 회전축(54)의 도중은 상기한 서브 배출 파이프(27)를 가로질러 관통하고, 상기한 양측의 각 브라켓(62)과 서브 배출 파이프(27)의 측면 사이에는 상기한 가동 플레이트(60)가 회동된 상태에서 제공되는 힘이 해제되었을 경우에 원래의 위치로 복귀되도록 하기 위한 상부 토션 스프링(52)이 장착된다. 이 상부 토션 스프링(52)의 일단은 회전축(54)의 도중을 관통 하여 끼워지고, 다른 일단은 서브 배출 파이프(27)의 측면에 고정장착된다.

하부 밸브(40)의 상부는 상기한 가동 플레이트(60)의 폭으로 형성되는데, 그 중간부는 하측을 향할수록 점차 폭이 감소되어지고, 인너 파이프(28)의 전방단 위치에 이르는 그 하부는 원형상으로 형성된다.

한편, 상기한 하부 밸브(40)의 상단과 가동 플레이트(60)의 하단은 서로 힌지(32)에 의해서 결합되는데, 인너 파이프(28)로 제공되는 배기가스의 압력이 설정압력 이상이 되어 하부 밸브(40)가 소정각도 이상으로 회동되었을 경우에는 하부 밸브(40)의 작동력이 가동 플레이트(60)에까지 미치도록 하기 위한 작동돌기(44)가 하부 밸브(40)와 일체로 힌지편(42)의 도중에 돌출형성된다. 그리고 상기한 하부 밸브(40)에 제공되는 힘이 해제되었을 경우에 상기한 하부 밸브(40)가 닫힘방향으로 동작되도록 하기 위한 하부 토션 스프링(34)이 힌지(32)의 중간부에 장착된다. 하부 토션 스프링(34)은 힌지(32)의 도중을 수용하며, 그 양단은 각각 하부 밸브(40)의 일측면과 가동 플레이트(60)의 일측면에 지지된다.

이상과 같이 구성된 가변 머플러의 작동상태를 이하에 설명한다.

상기한 가변 머플러(20)는 엔진의 운전영역변화에 따라서 가변 밸브(30)의 작동상태가 자동적으로 조절되어 하우징(21)의 각 챔버들을 통과하는 배기가스의 경로가 달라지게 하기 위한 것인만큼, 가변 밸브(30)의 작동상태를 엔진의 운전영역을 저RPM시, 중RPM시 고RPM시로 구분하여 설명하기로 한다.

우선, 엔진의 운전영역이 저RPM시일 경우에는 유입 파이프(25)를 통해 하우 징(21)의 후방 챔버(24)로 유입된 배기가스는 도 3의 경우와 같이 격벽(22)에 마련된 통공(22a)들을 통해서 전방 챔버(23)로 유도된 후 메인 배출 파이프(26)를 통해서 하우징(21)의 외부로 흐르게 된다. 이때, 인너 파이프(28)로 전달되는 배기가스의 압력이 낮기때문에 상기한 가변 밸브(30)는 닫힌상태가 유지된다. 즉, 상기한 가변 밸브(30)의 하부 밸브(40)를 탄력지지하는 하부 토션 스프링(34)의 탄성력에 의해서 상기한 인너 파이프(28)의 전방단은 하부 밸브(40)에 의해서 막힌 상태가 되는 것이다.

그리고 엔진의 운전영역이 중RPM시일 경우에는 후방 챔버(24)로 유입되어 인너 파이프(28) 내로 가해지는 압력에 의해서 하부 밸브(40)의 닫힘상태를 지탱하는 하부 토션 스프링(34)이 압축되면서 개방되어진다. 따라서 후방 챔버(24) 내로 입력된 배기가스 중 일부는 격벽(22)의 통공(22a)을 통해 전방 챔버(23)로 이동되고, 일부는 인너 파이프(28)를 통하여 전방 챔버(23)로 흐르게 된다. 전방 챔버(23)로 유도된 배기가스는 메인 배출 파이프(26)를 통과하여 하우징(21)의 후방으로 배출된다.(도 4 참조)

또한, 엔진의 운전영역이 고RPM시일 경우에는 후방 챔버(24)로 유입되어 인너 파이프(28) 내로 가해지는 압력이 중RPM시의 경우보다 상대적으로 높게 되는데, 이와 같은 고압에 의해서 상기한 하부 밸브(40)는 개방방향으로 더 회동되고, 하부 밸브(40)의 상단에 마련된 작동돌기(44)가 가동 플레이트(60)의 일측면에 걸리게 되므로서, 하부 밸브(40)의 작동력이 상기한 가동 플레이트(60)에까지 전달된다. 따라서 상기한 가동 플레이트(60)는 회전축(54)을 중심으로 회동하게 되고, 회전축 (54)의 도중에 마련된 상부 밸브(50)가 개방방향으로 동작되어 서브 배출 파이프(27)를 통해서도 전방 챔버(23) 내의 배기가스가 하우징(21)의 외부로 배출되어진다.(도 5 참조)

이상과 같이 구성되는 본 발명은 엔진의 운전영역 변화에 따라서 가변 머플러 내의 가변 밸브의 동작이 상부 밸브 및 하부 밸브의 작동으로 다단계로 이루어지게 되므로서, 인너 파이프와 서브 배출 파이프를 통과하는 배기가스량이 조절되어 엔진의 출력향상에 따른 보다 예민한 소음의 감쇄가 가능하게 되는 커다란 장점이 있는 것이다.

Claims

하우징 내부가 격벽에 의해서 전방 챔버 및 후방 챔버를 포함한 다수의 챔버로 구획되고, 하우징 내부로 배기가스를 유입시키기 위한 유입 파이프 및 챔버로 유입된 배기가스를 외부로 배출키 위한 메인 배출 파이프의 일단이 각각 하우징의 내부에 위치되도록 형성되고, 상기한 전방 챔버와 후방 챔버 사이를 직접 연통시키기 위한 인너 파이프의 전방단에 배기가스 압력에 의해서 자동으로 개폐량이 조절되는 가변 밸브가 장착되는 가변 머플러에 있어서,

상기한 메인 배출 파이프(26)와 인너 파이프(28)의 사이에는 그 전방단이 인너 파이프(28)의 전방보다는 길게 형성되고 그 후방단은 하우징(21)의 외측으로 노출되도록 배관되는 서브 배출 파이프(27)가 형성되며,

상기한 가변 밸브(30)는 인너 파이프(28)를 통과하는 배기가스의 압력에 의해서 인너 파이프(28)의 전방단과 서브 배출 파이프(27)의 전방단이 선택적 또는 동시에 개폐될 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 가변 머플러.
제 1 항에 있어서,

상기한 인너 파이프(28)의 전방단은 하측보다 상측이 돌출된 경사면(29)으로 형성된 것을 특징으로 하는 가변 머플러.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기한 가변 밸브(30)는,

인너 파이프(28)의 전방단을 개폐하기 위한 판형상의 하부 밸브(40)와;

서브 배출 파이프(27)의 전방 도중에 회전축(54)으로 축지지된 채로 장착되어 서브 배출 파이프(27)로 유입되는 배기가스 통과면적을 조절하기 위한 원판형상의 상부 밸브(50)와;

상기한 하부 밸브(40)의 작동력이 상부 밸브(50)로 전달될 수 있도록 하부 밸브(40)의 상단과 상부 밸브(50)과 일체형성된 회전축(54) 양단을 연결시키는 가동 플레이트(60)와;

상기한 하부 밸브(40)에 가해지던 힘이 제거될 경우에 상부 밸브(50) 및 가동 플레이트(60)의 상태가 원래의 위치로 복귀되도록 상기한 회전축(54)의 양단에 형성되는 상부 토션 스프링(52); 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 가변 머플러.
제 3 항에 있어서,

상기한 하부 밸브(40)와 가동 플레이트(60)는 서로 힌지(32)에 의해서 결합되어지되, 상기한 힌지(32)의 도중에는 상기한 하부 밸브(40)로 소정압력 이상의 힘이 가해질 경우에만 가동 플레이트(60)에 힘이 전달되도록 하기 위한 작동돌기(44)가 돌출형성된 것을 특징으로 하는 가변 머플러.
제 3 항에 있어서,

상기한 하부 밸브(40)와 가동 플레이트(60)는 서로 힌지(32)에 의해서 결합되어지되, 상기한 힌지(32)의 도중에는 상기한 하부 밸브(40)가 개방된 상태에서 인너 파이프(28)에서 제공되는 압력이 해제되면 하부 밸브(40)가 닫힘방향으로 동작되도록 하기 위한 하부 토션 스프링(34)이 장착된 것을 특징으로 하는 가변 머플러.
제 3 항에 있어서,

상기한 상부 토션 스프링(52)의 일단은 회전축(54)의 도중을 관통하여 끼워지고, 다른 일단은 서브 배출 파이프(27)의 측면에 고정장착된 것을 특징으로 하는 가변 머플러.