KR20070090999A - Exhaust volume - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배기가스의 이동을 위한 통로가 각각의 측면에 구비되는 메인 인클로저(main enclosure)를 포함하는 유형의 배기볼륨(exhaust volume)에 관한 것이다.The present invention relates to an exhaust volume of the type comprising a main enclosure having passages for movement of the exhaust gases on each side.
열기관에 의하여 구동되는 차량(motor vehicle)들은 배기라인(exhaust line)을 갖추고 있다. 배기라인은 소음 공해를 제한하고 적절하게는 배기가스가 대기중으로 배출되기 전에 배기가스를 정화시키는 작용을 한다.Motor vehicles driven by heat engines have exhaust lines. The exhaust line acts to limit noise pollution and, as appropriate, to purify the exhaust gas before it is released to the atmosphere.
배기라인은 그 길이를 따라 배기볼륨을 갖추고 있어서, 소리 에너지(sound energy)를 감소시키기 위한 배기 소음기(exhaust silencer)를 형성하거나 또는 정화 부재(depollution member)를 수용하는 작용을 한다. 정화 부재는 촉매 정화 부재(catalytic purification memeber) 또는 파티클 필터(particle filter)와 같은 것이다.The exhaust line has an exhaust volume along its length, which serves to form an exhaust silencer for reducing sound energy or to receive a depollution member. The purification member is one such as a catalytic purification memeber or particle filter.
저가의 차량에서 배기볼륨 -보다 구체적으로- 배기 소음기는 말린 금속 박판(rolled metal sheet)으로 구성되는 쉘(shell)에 의하여 형성된다. 쉘의 길이방 향 가장자리는 특히 크림핑(crimping)에 의하여 서로 접합된다. 통상적으로 '컵(cup)'으로 호칭되는 끝벽(end wall)은 크림핑 또는 용접(welding)에 의하여 쉘의 각각의 끝단에 부착된다. 배기가스의 이동을 위한 통로들은 컵을 관통하여 제공된다.In low cost vehicles, exhaust volumes—more specifically—exhaust silencers are formed by shells composed of rolled metal sheets. The longitudinal edges of the shells are joined together, in particular by crimping. An end wall, commonly referred to as a 'cup', is attached to each end of the shell by crimping or welding. Passages for the movement of the exhaust gases are provided through the cup.
이런 유형의 배기볼륨은 그 제조가 간단하기 때문에 비싸지 않다. 그러나 배기볼륨의 바깥 형상은 일정하게 될 수밖에 없다. 즉, 원통(cylinder)또는 원뿔(cone)과 같은 회전체에 의해 생성되는 형상으로 구성된다.Exhaust volumes of this type are not expensive because their manufacture is simple. However, the outer shape of the exhaust volume is bound to be constant. That is, it is composed of a shape generated by a rotating body such as a cylinder or a cone.
고사양의 차량(higher-range vehicle)를 위해서는, 외관적으로는 전체 크기가 작으면서 동시에 배기가스를 위한 최대 부피를 제공할 수 있도록 최적화된 형상의 배기볼륨을 제공해야 되는 것이 알려져 있다. 이런 목적을 위해서 배기볼륨은 외관적으로 복잡한 형상을 갖는다. 이는 배기볼륨을 수용하는 차량의 차체에 형성된 홈(recess)의 형상에 보완하는(complementary) 형상이다.For higher-range vehicles, it is known to provide exhaust volumes of apparent shape that are small in appearance and optimized to provide maximum volume for the exhaust gases at the same time. For this purpose, the exhaust volume has a complicated shape in appearance. This is a shape complementary to the shape of the recess formed in the vehicle body of the vehicle accommodating the exhaust volume.
따라서, 이런 배기볼륨은 일반적으로 대략 평행6면체(parallelepiped) 형상을 갖는다. 각각의 면은 돌출부(projection)와 오목부(hollow)를 구비하여 가능한 한 정확하게 자동차 구조의 보완 형상(complementary shape)에 맞추도록 한다.Thus, such exhaust volumes generally have a substantially parallelepiped shape. Each face has projections and hollows to match the complementary shape of the vehicle structure as accurately as possible.
이런 유형의 배기볼륨은 그 주변 가장자리를 따라 중간 용접(intermediate weld)에 의하여 연결된 두 개의 하프-쉘(half-shell)로부터 생성된다. 각각의 하프-쉘은 금속 박판(metal sheet)을 타출(stamping)하여 형성된다.This type of exhaust volume is produced from two half-shells connected by intermediate welds along their peripheral edges. Each half-shell is formed by stamping a metal sheet.
두 개의 하프-쉘은 배기볼륨의 기계적 강도를 제공한다. 따라서 이런 하프-쉘을 형성하는데 사용되는 금속 박판은 상대적으로 두껍고 단단하여야 한다. 그러므로 이런 금속 박판을 타출하는 공정은 상대적으로 수행하기 힘들다. 그리고 이는 이런 유형의 배기 소음기의 전체적인 비용을 증가시킨다.Two half-shells provide the mechanical strength of the exhaust volume. Therefore, the metal sheets used to form such half-shells should be relatively thick and rigid. Therefore, the process of drawing out such thin metal sheet is relatively difficult to perform. And this increases the overall cost of this type of exhaust silencer.
본 발명의 목적은 그 피팅(fitting)에 있어서의 외관 제약의 관점에서 배기볼륨이 차지하는 공간을 최적화하도록 외관적으로 복잡한 형상을 제공하는 배기볼륨을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an exhaust volume that provides an apparently complex shape to optimize the space occupied by the exhaust volume in view of the appearance constraints in its fitting.
따라서 본 발명은 앞서 언급한 유형의 배기볼륨에 관련되며, 주변 가장자리에 의해 경계가 정해지는 개구를 구비하는 베셀(vessel) 형태인 적어도 하나의 케이싱을 포함하고, 상기 케이싱은 주변 가장자리를 따라 메인 인클로저의 바깥 표면에 타이트하게 연결되고, 상기 메인 인클로저는 상기 케이싱과 대면하여 인클로저의 내부를 상기 케이싱의 내부와 연통시키는 복수개의 천공을 포함하는 것을 특징으로 한다.The invention thus relates to an exhaust volume of the type mentioned above, comprising at least one casing in the form of a vessel having an opening delimited by a peripheral edge, the casing having a main enclosure along the peripheral edge. Tightly connected to an outer surface of the main enclosure, the main enclosure includes a plurality of perforations facing the casing to communicate the interior of the enclosure with the interior of the casing.
본 발명의 특정한 실시예에 따르면, 배기볼륨은 다음과 같은 특징들을 하나 또는 그 이상 구비한다.According to a particular embodiment of the invention, the exhaust volume has one or more of the following features.
- 천공(perforation)의 수는 30보다 크다.The number of perforations is greater than 30.
- 천공의 직경은 3.5mm와 5mm 사이이다.The diameter of the perforation is between 3.5 mm and 5 mm;
- 케이싱(casing)은 두께가 0.1mm와 0.2mm 사이에 있는 금속 박판에 의해 경계가 정해진다.The casing is bounded by a sheet of metal between 0.1 mm and 0.2 mm thick.
- 메인 인클로저(enclosure)는 두께가 0.3mm와 1.4mm사이에 있는 금속 박판으로부터 형성된다.The main enclosure is formed from a sheet of metal between 0.3 mm and 1.4 mm thick.
- 케이싱은 양각처리된 금속 박판(embossed metal sheet)에 의해 경계가 정해진다.The casing is bounded by an embossed metal sheet.
- 케이싱은 양각처리된 금속 박판의 타출에 의하여 형성된다.The casing is formed by the punching out of the embossed metal sheet.
- 케이싱과 인클로저의 바깥 표면 사이에서 경계가 정해지는 공간은 섬유(fibre)로 채워진다.The space delimited between the casing and the outer surface of the enclosure is filled with fibers.
- 케이싱에는 연결되지 않고 단지 인클로저에 연결되는 부착 탭(attachment tab)을 포함한다.It includes an attachment tab which is not connected to the casing but is only connected to the enclosure.
- 메인 인클로저는 말린 쉘(rolled shell)에 의해 경계가 정해지고, 쉘의 길이방향 가장자리는 길이방향의 연결부를 따라 서로 연결되어 관(tube)을 형성하고, 인클로저는 부착된 횡벽(transverse wall)에 의해 쉘의 각 단에서 막혀지고, 배기가스의 이동을 위한 통로가 각각의 횡벽을 관통한다.The main enclosure is bounded by a rolled shell, the longitudinal edges of the shell being connected to one another along the longitudinal connection to form a tube, the enclosure being attached to the attached transverse wall It is blocked at each end of the shell and a passage for the movement of the exhaust gas penetrates each transverse wall.
- 메인 인클로저는 두 개의 타출되고 연접되는(conjoined) 하프-쉘에 의해 경계가 정해진다.The main enclosure is bounded by two shelled and conjoined half-shells.
단지 본 발명의 일 예로서 주어진 다음의 설명과 도면을 참고하면 본 발명을 더욱 잘 이해할 수 있을 것이다.The invention will be better understood with reference to the following description and drawings, which are given only as an example of the invention.
도 1은 본 발명에 따르는 배기볼륨의 제1실시예의 사시도이다.1 is a perspective view of a first embodiment of an exhaust volume according to the present invention.
도 2는 도 1에 있는 배기볼륨의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of the exhaust volume in FIG.
도 3은 본 발명에 따르는 배기볼륨의 변형예의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a modification of the exhaust volume according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따르는 배기볼륨의 또 다른 변형예의 사시도이다.4 is a perspective view of another variant of the exhaust volume according to the present invention.
도 1은 본 발명에 따르는 배기볼륨(10)을 나타낸다. 보다 명확하게 본 실시예에서는 배기 소음기를 나타낸다. 배기 소음기는 배기라인에 통합될 수 있고, 배기라인에서 순환하는 배기가스의 맥동 모드(pulsed mode)에 의한 소음 공해를 줄이도록 의도된다.1 shows an
배기볼륨은 말려지고(rolled) 크림프된(crimped) 쉘(14)에 의해 경계가 정해지는 메인 인클로저(12)를 포함한다. 본 실시예에서 인클로저(12)는 일반적으로 원통형(cylindrical)이고 그 단면은 원형(circular)이다. 쉘은 일반적으로 직사각형 의 판금 블랭크(sheet-metal blank)로 구성된다. 판금 블랭크는 말려져서 마주보는 길이방향의 가장자리들이 만나도록 한다. 이 길이방향의 가장자리는 인클로저의 모선(generatrix)을 따라 신장하는 연결선(16, connecting line)을 따라서 서로 연결된다. 이는 특히 크림핑에 의한다.The exhaust volume includes a
다른 변형예에서, 막혀진 쉘은 절두원뿔형(frustoconical)이 될 수 있다.In other variations, the blocked shell may be frustoconical.
쉘(14)의 각 단에서 인클로저는 통상적으로 '컵(cup)'으로 호칭되는 끝벽(18A, 18B)에 의하여 막혀진다. 이런 벽들은 쉘의 주변부에 크림프된 금속 디스크(metal disc)에 의해 형성된다. 배기가스의 이동을 위한 통로(19A, 19B)가 각각의 끝벽(18A, 18B)에 제공되고 배기가스를 위한 입구와 출구가 형성된다. 이런 통로(19A, 19B)는 각각 입구 파이프(20A)와 출구 파이프(20B)에 의하여 신장된다.At each end of the
인클로저의 경계를 정하는데 사용, 보다 구체적으로는 쉘(14)과 끝벽(18A, 18B)를 형성하는데 사용되는 금속 박판은 1.45.10-타입 페라이트계 강철(1.45.10-type ferritic steel)또는 1.43.01-타입 오스테나이트계 강철(1.43.01-type austenitic steel)과 같이 배기라인을 위해 통상적으로 사용되는 강철 금속 박판(steel metal sheet)이다. 이런 금속 박판의 두께는 0.3mm와 1.4mm사이에 있고 보다 바람직하게는 0.4mm와 1.0mm 사이에 있어서 메인 인클로저(14)가 충분히 단단하여 스스로 지지(self-supporting)될 수 있다. 즉 다른 지지 요소(support element)가 없어도 그 형상을 유지할 수 있다.The metal sheet used to delimit the enclosure, more specifically to form the
본 발명에 따르면, 보완적인 케이싱(30)이 메인 인클로저(12)의 바깥 표면에 부착되어 보완 공간(32, complementary space)를 형성한다. 이 케이싱(30)은 폴딩(folding)또는 프레스에서 타출되는 것에 의하여 형성되는 양각 처리된 금속 박판으로부터 형성된다.According to the invention, a
이 케이싱은 주변 가장자리(36)에 의해 경계가 정해지는 개구(opening)를 구비하는 베셀 형상 요소(vessel-shaped element)의 경계를 정한다.The casing delimits a vessel-shaped element with an opening bounded by a
이 케이싱(30)은 전체 주변 가장자리(36)를 따라 제공되는 연결부에 의하여 인클로저(12)의 바깥 표면에 타이트하게 연결된다. 도시된 실시예에서 케이싱(30)은 인클로저(12)의 모선들을 따라 길이방향으로 신장하는 두 연결선(36A, 36B)을 따라 연결되고, 일반적으로 인클로저(12)에 횡단하는 평면 상에 있는 반원을 따라 신장하는 두 연결부(36C, 36D)에 의해 연결된다.The
바람직하게 인클로저 위에 있는 케이싱의 주변 가장자리(36)를 따라 제공되는 연결은 저항 시임 용접(resistance seam welding)에 의해 생성되거나 그렇지 않다면 크림핑 - 선택적으로 끝벽(18A, 18B)과 같이 코-크림핑(co-crimping) -함에 의해 생성된다.The connection, preferably provided along the
메인 인클로저(12)의 내부와 케이싱(30)에 의해 경계가 정해진 공간 사이의 연통(communication)을 위하여 복수개의 천공(40)들이 단지 케이싱(30)의 영역에서 쉘(14)을 관통하여 형성된다. 이런 천공들은 케이싱(30)이 덮는 쉘(14)의 표면 위로 균일하게 분포되어 있다. 이 각각의 천공들은 3.5mm와 5mm 사이의 직경을 갖는다. 천공들의 숫자는 바람직하게 30보다 크다.A plurality of
유리하게는 소음 공해를 줄이기 위하여 케이싱(30)에 의해 경계가 정해지는 공간(32)은 섬유유리(fibre glass, 42) 또는 세라믹 섬유(ceramic fibre, 42)로 채워진다.Advantageously the
케이싱(30)을 형성하는데 사용되는 물질은 바람직하게 양각처리된 금속 박판으로 구성된다. 이 양각처리된 금속 박판의 두께는 다소 얇으며 특히 0.1mm와 0.2mm 사이의 두께를 갖는다.The material used to form the
양각처리된 금속 박판은 금속 박판에 의해 형성된 작은 양각의 균일한 매트릭스(matrix)를 갖는 금속 판금 블랭크(metal sheet-metal blank)로 구성된다. 이런 양각들은 예컨데 중첩된(nested) 6각형, 8각형, 별모양 또는 다른 어떠한 보완적인 기하학적 형태로 구성된다. 양각 무늬(embossment)를 형성하는 패턴의 각각의 요소는 1㎟와 50㎟ 사이의 표면적을 갖는다.The embossed metal sheet consists of a metal sheet-metal blank with a small, embossed, uniform matrix formed by the metal sheet. These reliefs consist of, for example, nested hexagons, octagons, stars or any other complementary geometry. Each element of the pattern forming the embossment has a surface area between 1 mm 2 and 50 mm 2.
얇은 양각처리된 금속 박판은 캐버티(52, cavity)또는 오목부(54, hollow)를 갖는 복잡한 형상으로 형성되기 때문에 케이싱(30)은 배기 소음기를 수용하는 차량에서 이용 가능한 공간에 대해 실질적으로 보완적인 형상을 가질 수 있다.Since the thin embossed metal sheet is formed into a complex shape with a
더욱이, 배기볼륨은 차량 구조에 부착하기 위한 탭(56, tab)들을 포함한다. 이런 탭들은 특히 용접에 의해 케이싱(30)에는 결합되지 않고 단지 인클로저(12)에 결합된다.Moreover, the exhaust volume includes
이런 장치에 있어서, 얇은 두께를 갖는 케이싱(30)은 단단한 인클로저(12)에 연결되어 형상이 유지된다.In such a device, the
이런 유형의 배기 소음기는 낮은 비용으로 생산할 수 있다는 것이 인정될 것이다. 지지 구조(supporting structure)는 말려지고 크림프된 쉘(rolled and crimped shell)로부터 형성되고 끝 벽이 쉘의 양단에 부착되기 때문에, 이런 구조를 제조하는 공정은 잘 제어될 수 있고 비싸지 않기 때문이다. 단지 하나의 케이싱(30)을 쉘(14)에 부착하면 된다. 비록 복잡한 형상을 갖더라도 케이싱을 형성하는데 사용되는 양각처리된 금속 박판의 가공성(machinability)이 매우 높기 때문에 이런 케이싱을 간단하고 비싸지 않게 형성할 수 있다.It will be appreciated that this type of exhaust silencer can be produced at low cost. Because the supporting structure is formed from a rolled and crimped shell and the end walls are attached to both ends of the shell, the process of manufacturing such a structure can be well controlled and inexpensive. Only one
이런 케이싱의 존재가 인클로저(12)의 내부와 연통하는 공간의 경계를 정하고, 크지만 낮은 생산 비용을 갖는 배기 소음기를 제공한다.The presence of this casing delimits the space in communication with the interior of the
다른 변형예에서, 이런 유형의 인클로저는 파티클 필터 또는 촉매 정화 부재와 같은 정화부재를 수용하는데 사용될 수 있다.In other variations, enclosures of this type may be used to receive purifying members, such as particle filters or catalytic purifying members.
인클로저가 충분히 두껍다면 섬유층(layer of fibre)이 제공되어 단열(heat insulation)에 사용될 수 있다.If the enclosure is thick enough, a layer of fiber can be provided and used for heat insulation.
도 3에 도시된 변형예에서, 인클로저는 360°보다 많이 신장된 쉘에 의하여 형성될 수 있다. 특히, 쉘(14)은 한 바퀴 반만큼 말려져서 인클로저(12)의 절반은 두배의 두께를 갖는다. 이는 쉘(14)의 두 영역의 중첩에 의해 형성된다. 앞에서처럼 쉘의 가장자리가 길이방향으로 서로 용접되지 않고, 용접부(60)를 따라 쉘의 공통 부분의 표면 위로 용접된다.In the variant shown in FIG. 3, the enclosure can be formed by a shell elongated more than 360 °. In particular, the
바람직하게 천공(40)들은 한 겹의 두께를 갖는 인클로저(12)의 경계를 정하는 쉘의 중간 부분(median region)에 형성된다. 반대로 쉘(14)의 두 배의 두께를 갖는 인클로저(12) 영역에서 인클로저를 관통하여 형성되는 천공들은 없다. 케이싱(30)은 인클로저(12)에서 한 겹의 두께를 갖는 영역에 부착된다.The
이런 유형의 구조는 좋은 기계적 강도와 배기볼륨의 만족할 만한 음향 성능 레벨(sound performance level)을 제공한다. 이는 인클로저의 베이스(base)는 두 배의 두께를 가지면서 동시에 상대적으로 경량의 배기볼륨을 가능하게 하고 인클로저의 상부는 단지 하나의 상대적으로 얇은 두께로 구성되기 때문이다.This type of structure provides good mechanical strength and a satisfactory sound performance level of exhaust volume. This is because the base of the enclosure has twice the thickness and at the same time enables a relatively light exhaust volume and the top of the enclosure consists of only one relatively thin thickness.
변형례와 어떠한 실시예에 있어서, 천공(40)들은 케이싱(30)과 마주보는 인클로저의 표면 영역의 대부분에 분포되지 않고 단지 인클로저의 특정한 영역에 분포될 수 있다.In a variant and in some embodiments, the
유리하게는 이런 천공들이 단지 인클로저(12)의 측면에 형성될 수 있다. 즉, 차량 구조의 바로 아래에 배열된 인클로저의 영역과는 구별된다. 따라서 과도한 열전달을 야기할 수 있는 차량 구조로의 과도한 근접을 피한다.Advantageously such perforations may only be formed on the sides of the
또 다른 변형예에 따르면, 만약 인클로저(12)가 내부 벽에 의해 복수개의 챔버(chamber)로 분할된다면 천공들은 단지 특정한 챔버의 영역에 선택적으로 위치할 수 있다.According to another variant, the perforations may be selectively located only in the region of a particular chamber if the
다른 변형예에서, 케이싱(30)은 단지 인클로저(12)의 표면의 일정 부분 위로만 신장할 수 있다. 즉, 두 끝벽 사이에 있는 인클로저(12)의 벽을 완전히 덮지 않는 것이다. 연결부(36C 및/또는 36D)는 인클로저의 측면 벽(lateral wall)의 공통 부분 위로 용접되어 생성된다.In another variation, the
또 다른 변형예에 따르면, 케이싱(30)은 끝벽을 넘어서 신장될 수 있다. 따라서 연결부(36C 및/또는 36D)는 관련된 끝 벽(18A, 18B)에 생성된다.According to another variant, the
또 다른 변형예에 따르면, 끝 벽(18A, 18B)은 플로우 터닝(flow turning) 공정에 의해 얻을 수 있는 수렴하고 발산하는 관상 프로파일 부재(converging and diverging tubular profile member)로 구성될 수 있다.According to another variant, the
도 4에 도시된 실시예에서, 인클로저(12)는 길이방향으로 말려지고 용접된 금속 판금 블랭크에 의해 형성되지 않고 두 개의 하프-쉘(114A, 114B, half-shell)에 의해 형성된다. 각각의 하프-쉘은 타출에 의해 형성되고, 각각의 하프-쉘에 형성된 림(rim) 위로 제공되는 주변부의 길이방향 용접(116)에 의해 서로 연결된다. 입구단(20A, inlet end)과 출구단(20B, outlet end)은 두 하프-쉘 사이에 제공되는 개구에 의해 형성된다.In the embodiment shown in FIG. 4, the
각각의 하프-쉘(114A, 114B)은 충분히 두꺼은 금속 박판을 타출하여 형성되므로 인클로저의 만족스러운 강도(rigidity)를 제공한다.Each half-
참조 부호 130으로 표시되고 양각처리된 금속 박판에서 타출에 의해 형성된 케이싱은 앞선 실시예의 케이싱(30)과 유사하게 두 개의 하프-케이싱(half-casing) 중 하나에 부착된다. 포트(140, port)들은 케이싱(130)을 일열로 지지하는 하프-쉘의 벽을 관통하여 형성된다.The casing, denoted by
이런 실시예에서, 간단한 형상으로 생산되는 두 개의 하프-쉘로부터 형성된 하나의 인클로저가 단지 부착되는 케이싱(130)의 형상만을 달리하여 복수개의 다양한 시리즈(series)의 배기볼륨을 형성하는데 사용될 수 있다.In this embodiment, one enclosure formed from two half-shells produced in a simple shape can be used to form a plurality of different series of exhaust volumes by varying only the shape of the
쉽게 형체를 만들 수 있는 물질로부터 케이싱(130)이 만들어 지기 때문에 다양한 시리즈의 배기볼륨들은 낮은 생산 비용을 갖는다.Since casing 130 is made from a material that can be easily shaped, the various series of exhaust volumes have low production costs.
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