KR20110037576A - 차량의 머플러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 머플러에 관한 것으로, 엔진 회전수(rpm)가 저속 영역(저 rpm 영역; 2000 ∼ 2500rpm 이하)일 때 배기가스의 흐름이 원활하여 배압이 감소하고 엔진의 출력이 향상되며 부밍 소음(booming noise)이 증가하게 되므로, 배기량이 작은 쿠페(coupe') 차량이나 또는 스포츠 카에 적용시 저속 영역에서 증대한 부밍 소음을 이용해 스포티한 음색을 발휘할 수 있도록 된 것이다.

또한, 고속 영역(고 rpm 영역; 2500rpm 이상)에서는 배압이 증가하고 공명실(11)에 의해 부밍 소음이 감소하게 되므로, 배기량이 작은 쿠페(coupe') 차량이나 또는 스포츠 카에 적용시 고속 영역에서 세단과 같은 저소음 음색을 유지할 수 있게 된다.

머플러, 배압, 소음

Description

차량의 머플러{Muffler in vehicle}

본 배기량이 작은 쿠페 차량이나 또는 스포츠 카에 적용되는 머플러에 관한 기술이다.

일반적으로, 차량의 배기장치는 엔진의 배기가스를 엔진의 외부로 유도하는 배기매니폴드와, 상기 배기매니폴드에 일단이 연결되면서 타단은 차체의 길이 방향을 따라 차체의 후방으로 연장되어 차체에 지지되는 배기파이프와, 상기 배기파이프의 연장 경로에 설치된 촉매컨버터 및 머플러(소음기) 등을 구비하고 있다.

상기 머플러는 배기관 도중에 팽창실을 설치하여 내벽간의 음파 반사나 공명 현상을 이용하여 배기소음을 감쇠하거나 배기가스의 통로에 음파와의 마찰에 의해 음향에너지를 줄이는 흡음재를 사용하는 것 등이 있다.

한편, 배기량이 작은 쿠페(coupe') 차량이나 또는 스포츠 카에 사용되는 머플러는 저속 영역(저 rpm 영역; 2000 ∼ 2500rpm 이하)에서 스포티한 음색을 발휘하고, 고속 영역(고 rpm 영역; 2500rpm 이상)에서는 세단과 같은 저소음 음색을 유지하는 것이 바람직한데, 지금까지 사용되는 종래의 머플러는 이러한 요구를 부합시키는데 조금 미흡한 결점이 있었다.

본 발명은, 배기량이 작은 쿠페 차량이나 또는 스포츠 카에 적용되는 머플러로서, 저속 영역에서는 배압 감소를 통해 출력을 증대시킴과 동시에 부밍 소음의 증대를 통해 스포티한 음색을 발휘하도록 하고, 고속 영역에서는 배압 증대를 통한 부밍 소음 감소를 통해 세단과 같은 저소음 음색을 유지할 수 있도록 하는 차량의 머플러를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 머플러는, 2개의 배플에 의해 전방 챔버와 중앙 챔버 및 후방의 공명실로 분리된 하우징과; 상기 하우징의 내부로 삽입되어 상기 공명실로 배기가스를 유도함과 동시에 상기 전방 챔버 및 상기 중앙 챔버와 연결되도록 다수개의 타공홀이 형성된 배기유입파이프와; 상기 중앙 챔버내의 배기가스를 상기 전방 챔버로 유도함과 동시에 상기 중앙 챔버내의 배기가스의 압력에 따라 배기가스의 흐름을 차단하도록 개폐동작을 하는 파이프밸브를 구비한 중간파이프와; 상기 전방 챔버내의 배기가스를 상기 하우징의 외부로 유도하는 배기유출파이프;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 배기유입파이프는 일단이 상기 하우징의 내부로 삽입되어서 상기 전방 챔버와 상기 중앙 챔버를 통과하도록 상기 2개의 배플을 순차적으로 관통한 다음에 상기 공명실내에 위치하도록 설치되고; 상기 중간파이프는 상기 전방 챔버와 상기 중앙 챔버를 연결하도록 상기 2개의 배플 중 어느 하나의 배플을 관통하 여 설치되며; 상기 배기유출파이프는 일단이 상기 전방 챔버내에 위치하고 상기 전방 챔버와 상기 중앙 챔버 및 상기 공명실을 통과하도록 상기 2개의 배플을 순차적으로 관통한 다음에 상기 하우징의 외부로 노출되게 설치된 것;을 특징으로 한다.

그리고, 상기 파이프밸브는, 상기 중앙 챔버내에 위치한 상기 중간파이프의 입구에서 개구부가 상기 중앙 챔버를 향하도록 상기 중간파이프에 결합되어 설치된 스프링시트와; 상기 스프링시트에 일단이 결합되고 타단이 상기 중앙 챔버를 향하도록 설치된 인장스프링과; 상기 인장스프링의 타단에 일체로 결합되어서 상기 중앙 챔버내의 배기가스의 압력에 따라 상기 중간파이프의 입구를 개폐시키도록 동작하는 파이프마개부재;로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 머플러는, 엔진 회전수(rpm)가 저속 영역(저 rpm 영역; 2000 ∼ 2500rpm 이하)일 때 배기가스의 흐름이 원활하여 배압이 감소하고 엔진의 출력이 향상되며 부밍 소음(booming noise)이 증가하게 되므로, 배기량이 작은 쿠페(coupe') 차량이나 또는 스포츠 카에 적용시 저속 영역에서 증대한 부밍 소음을 이용해 스포티한 음색을 발휘할 수 있는 효과가 있다.

또한, 고속 영역(고 rpm 영역; 2500rpm 이상)에서는 배압이 증가하고 공명실에 의해 부밍 소음이 감소하게 되므로, 배기량이 작은 쿠페(coupe') 차량이나 또는 스포츠 카에 적용시 고속 영역에서 세단과 같은 저소음 음색을 유지할 수 있는 효과도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하기로 한다.

도 1과 도 2에는 본 발명에 따른 머플러의 구조가 단면으로 도시되어 있는 바, 도 1은 저속 영역일 때의 머플로구조이고, 도 2는 고속 영역일 때의 머플러구조이다.

대체로 직사각 형상을 하고서 밀폐된 소정 크기의 공간을 가지는 하우징(1)의 내부에는 2개의 배플(3,5)이 각각 소정 간격을 두고 배치된 상태에서 상기 하우징(1)의 내주면과 일체로 결합되어 설치되며, 상기 하우징(1)은 상기 2개의 배플(3,5)에 의해 전방 챔버(7)와 중앙 챔버(9) 및 후방의 공명실(11)로 분할된다.

상기 2개의 배플(3,5)에는 타공홀이 형성되어 있지 않아서 상기 전방 챔버(7)와 상기 중앙 챔버(9) 및 상기 공명실(11)은 상기 2개의 배플(3,5)에 의해서는 서로 연통되지 않는 구조이다.

상기 하우징(1)에는 배기유입파이프(13)와 중간파이프(15) 및 배기유출파이프(17)가 설치되는 바, 상기 배기유입파이프(13)는 엔진으로부터 배출되는 배기가스를 상기 공명실(11)로 유입시키는 역할을 한다.

이를 위해 상기 배기유입파이프(13)는 일단이 상기 하우징(1)의 내부로 삽입되어서 상기 전방 챔버(7)와 상기 중앙 챔버(9)를 통과하도록 상기 2개의 배플(3,5)을 순차적으로 관통한 다음에 상기 공명실(11)내에 위치하도록 설치된다.

그리고, 상기 배기유입파이프(13)에서 상기 전방 챔버(7)내에 위치하는 구간 에는 상기 전방 챔버(7)와의 연결을 위해 다수개의 타공홀(13a)이 형성되고, 상기 중앙 챔버(9)내에 위치하는 구간에는 상기 중앙 챔버(9)와의 연결을 위해 다수개의 타공홀(13b)이 형성된다.

상기 중간파이프(15)는 상기 중앙 챔버(9)내의 배기가스를 상기 전방 챔버(7)로 유도하는 역할을 하는 바, 이를 위해 상기 중간파이프(15)는 상기 전방 챔버(7)와 상기 중앙 챔버(9)를 구획하는 배플(3)을 관통하도록 설치된다.

그리고, 상기 중간파이프(15)에는 상기 중앙 챔버(9)내의 배기가스의 압력에 따라 배기가스의 흐름을 차단하도록 개폐동작을 하는 파이프밸브(20)가 설치된다.

상기 파이프밸브(20)는 상기 중앙 챔버(9)내에 위치한 상기 중간파이프(15)의 입구에서 개구부가 상기 중앙 챔버(9)를 향하도록 상기 중간파이프(15)에 결합되어 설치된 스프링시트(21)와, 상기 스프링시트(21)에 일단이 결합되고 타단이 상기 중앙 챔버(9)를 향하도록 설치된 인장스프링(23)과, 상기 인장스프링(23)의 타단에 일체로 결합되어서 상기 중앙 챔버(9)내의 배기가스의 압력에 따라 상기 중간파이프(15)의 입구를 개폐시키도록 동작하는 파이프마개부재(25)로 구성된다.

즉, 저속 영역(저 rpm 영역; 2000 ∼ 2500rpm 이하)에서는 중앙 챔버(9)내의 배기가스가 파이프마개부재(25)를 가압하는 힘보다 인장스프링(23)의 탄성력이 더 강하기 때문에, 상기 파이프마개부재(25)는 도 1과 같이 중간파이프(15)의 입구를 밀폐시키지 못하게 되고, 이로 인해 파이프밸브(20)는 개방된 상태를 유지하게 된다.

반대로, 고속 영역(고 rpm 영역; 2500rpm 이상)에서는 중앙 챔버(9)내의 배 기가스가 파이프마개부재(25)를 가압하는 힘이 인장스프링(23)의 탄성력보다 더 강하기 때문에, 상기 파이프마개부재(25)는 도 2와 같이 중간파이프(15)의 입구를 밀폐시키게 되고, 이로 인해 파이프밸브(20)는 밀폐된 상태를 유지하게 된다.

상기 중앙 챔버(9)내에 위치하는 상기 중간파이프(15)의 입구는 직경이 확장된 확관 형태의 구조이며, 이에 따라 상기 파이프마개부재(25)는 상기 중간파이프(15)의 입구속으로 원활히 삽입되면서 상기 중간파이프(15)의 입구를 밀폐시킬 수 있게 된다.

그리고, 상기 파이프마개부재(25)가 상기 중간파이프(15)의 입구를 밀폐시킬 때에 기밀을 유지하기 위하여 상기 파이프마개부재(25)의 바깥 테두리를 따라 기밀유지에 유리한 고무 또는 실리콘이 결합될 수도 있다.

상기 배기유출파이프(17)는 상기 하우징(1) 내부의 배기가스를 상기 하우징(1)의 외부로 유도하기 위한 역할을 하며, 이를 위해 상기 배기유출파이프(17)는 일단이 상기 전방 챔버(7)내에 위치하고 상기 전방 챔버(7)와 상기 중앙 챔버(9) 및 상기 공명실(11)을 통과하도록 상기 2개의 배플(3,5)을 순차적으로 관통한 다음에 상기 하우징(1)의 외부로 노출되게 설치된다.

이하, 본 발명의 작용에 대해 설명한다.

엔진 회전수(rpm)가 저속 영역(저 rpm 영역; 2000 ∼ 2500rpm 이하)일 때 엔진으로부터 배출된 배기가스는 도 1의 점선으로 도시한 화살표와 같이 배기유입파이프(13)를 따라 이동하면서 타공홀(13a,13b)을 통해 전방 챔버(7) 및 중앙 챔버(9)로 유입되고, 상기 중앙 챔버(9)로 유입된 배기가스는 중간파이프(15)를 통해 상기 전방 챔버(7)로 유입되며, 상기 전방 챔버(7)로 유입된 배기가스는 배기유출파이프(17)를 통해 이동을 하여 배출이 된다.

한편, 저속 영역에서는 중앙 챔버(9)내의 배기가스가 파이프마개부재(25)를 가압하는 힘보다 인장스프링(23)의 탄성력이 더 강하기 때문에 파이프밸브(20)는 개방된 상태를 유지하게 되는 바, 이에 따라 상기 타공홀(13b)을 통해 상기 중앙 챔버(9)로 유입된 배기가스는 개방된 파이프밸브(20)를 통해 중간파이프(15)를 통과하면서 상기 전방 챔버(7)로 원활히 유입된다.

따라서, 배기가스의 흐름이 원활한 저속 영역(저 rpm 영역; 2000 ∼ 2500rpm 이하)에서는 배압이 감소하게 되고, 이로 인해 엔진의 출력이 향상되는 효과가 있다.

또한, 저속 영역에서는 중앙 챔버(9)내의 배기가스가 막힘이 없이 원활히 흐르기 때문에 부밍 소음(booming noise)이 증가하게 된다.

따라서, 본 발명의 머플러를 배기량이 작은 쿠페(coupe') 차량이나 또는 스포츠 카에 적용하게 되면, 저속 영역에서 부밍 소음의 증대를 통해 스포티한 음색을 발휘할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 엔진 회전수(rpm)가 고속 영역(고 rpm 영역; 2500rpm 이상)일 때 엔진으로부터 배출된 배기가스는 도 2의 점선으로 도시한 화살표와 같이 배기유입파이프(13)를 따라 이동하면서 타공홀(13a,13b)을 통해 전방 챔버(7) 및 중앙 챔버(9)로 유입된다.

이때, 상기 타공홀(13a)을 통해 전방 챔버(7)로 유입된 배기가스는 배기유출 파이프(17)를 통해 이동을 하여 배출이 되지만, 상기 타공홀(13b)을 통해 중앙 챔버(9)로 유입된 배기가스는 밀폐된 파이프밸브(20)에 의해 중간파이프(15)를 통과하지 못하게 된다.

즉, 고속 영역에서는 중앙 챔버(9)내의 배기가스가 파이프마개부재(25)를 가압하는 힘이 인장스프링(23)의 탄성력보다 더 강하기 때문에 파이프밸브(20)는 밀폐된 상태를 유지하게 되는 바, 이에 따라 상기 타공홀(13b)을 통해 상기 중앙 챔버(9)로 유입된 배기가스는 그 흐름이 막혀서 상기 중앙 챔버(9)내에 존재하거나 또는 일부의 배기가스는 상기 배기유입파이프(13)로 재차 유입된 후 공명실(11)로 유입이 된다.

따라서, 중앙 챔버(9)에서 배기가스의 흐름이 막히는 고속 영역(고 rpm 영역; 2500rpm 이상)에서는 배압이 증가하게 되고, 또한 상기 중앙 챔버(9)로 유입된 배기가스의 일부가 공명실(11)로 유입되므로 부밍 소음(booming noise)이 감소하는 효과가 있게 된다.

이에 따라, 본 발명의 머플러를 배기량이 작은 쿠페(coupe') 차량이나 또는 스포츠 카에 적용하게 되면, 고속 영역에서 세단과 같은 저소음 음색을 유지할 수 있는 효과가 있다.

한편, 도 3에 도시된 그래프 선도는 본 발명의 머플러와 세단에 적용된 머플러에 대해 엔진 회전수(rpm)에 따라 소음의 크기를 측정하여 도시한 시험 결과치이다.

도 3을 살펴보면 저속 영역(저 rpm 영역; 2000 ∼ 2500rpm 이하)에서 본 발 명의 머플러는 세단에 적용된 머플러보다 부밍 소음(booming noise)이 증가한 것을 알 수 있는 바, 이에 따라 본 발명의 머플러를 배기량이 작은 쿠페(coupe') 차량이나 또는 스포츠 카에 적용하게 되면 저속 영역에서 부밍 소음의 증대를 통해 스포티한 음색을 발휘할 수 있게 된다.

또한, 고속 영역(고 rpm 영역; 2500rpm 이상)에서 본 발명의 머플러는 세단에 적용된 머플러와 같은 부밍 소음(booming noise)을 갖게 되므로, 본 발명의 머플러를 배기량이 작은 쿠페(coupe') 차량이나 또는 스포츠 카에 적용할 경우 고속 영역에서 세단과 같은 저소음 음색을 유지할 수 있게 된다.

도 1과 도 2는 본 발명에 따른 머플러의 구조를 설명하기 위한 단면도로서, 도 1은 저속 영역일 때의 머플로구조이고, 도 2는 고속 영역일 때의 머플러구조이며,

도 3은 본 발명의 머플러와 세단에 적용된 머플러를 엔진 회전수(rpm)에 따라 소음의 크기를 측정하여 도시한 시험 결과치의 그래프 선도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 - 하우징 3,5 - 배플

7 - 전방 챔버 9 - 중앙 챔버

11 - 공명실 13 - 배기유입파이프

15 - 중간파이프 17 - 배기유출파이프

20 - 파이프밸브

Claims (3)

1. 2개의 배플에 의해 전방 챔버와 중앙 챔버 및 후방의 공명실로 분리된 하우징과;

   상기 하우징의 내부로 삽입되어 상기 공명실로 배기가스를 유도함과 동시에 상기 전방 챔버 및 상기 중앙 챔버와 연결되도록 다수개의 타공홀이 형성된 배기유입파이프와;

   상기 중앙 챔버내의 배기가스를 상기 전방 챔버로 유도함과 동시에 상기 중앙 챔버내의 배기가스의 압력에 따라 배기가스의 흐름을 차단하도록 개폐동작을 하는 파이프밸브를 구비한 중간파이프와;

   상기 전방 챔버내의 배기가스를 상기 하우징의 외부로 유도하는 배기유출파이프;

   를 포함하는 차량의 머플러.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 배기유입파이프는 일단이 상기 하우징의 내부로 삽입되어서 상기 전방 챔버와 상기 중앙 챔버를 통과하도록 상기 2개의 배플을 순차적으로 관통한 다음에 상기 공명실내에 위치하도록 설치되고;

   상기 중간파이프는 상기 전방 챔버와 상기 중앙 챔버를 연결하도록 상기 2개의 배플 중 어느 하나의 배플을 관통하여 설치되며;

   상기 배기유출파이프는 일단이 상기 전방 챔버내에 위치하고 상기 전방 챔버 와 상기 중앙 챔버 및 상기 공명실을 통과하도록 상기 2개의 배플을 순차적으로 관통한 다음에 상기 하우징의 외부로 노출되게 설치된 것;

   을 특징으로 하는 차량의 머플러.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 파이프밸브는,

   상기 중앙 챔버내에 위치한 상기 중간파이프의 입구에서 개구부가 상기 중앙 챔버를 향하도록 상기 중간파이프에 결합되어 설치된 스프링시트와;

   상기 스프링시트에 일단이 결합되고 타단이 상기 중앙 챔버를 향하도록 설치된 인장스프링과;

   상기 인장스프링의 타단에 일체로 결합되어서 상기 중앙 챔버내의 배기가스의 압력에 따라 상기 중간파이프의 입구를 개폐시키도록 동작하는 파이프마개부재;

   로 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 머플러.

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