KR20150095437A - 차량용 공명기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 주파수를 튜닝하기 위한 공명실을 구비하여 흡기 소음을 저감하는 공명기로서, 외형의 일부를 구성하는 제 1 외부 파이프 및 상기 제 1 외부 파이프와 결합하고 외형의 다른 일부를 구성하는 제 2 외부 파이프를 가지는 외부 파이프, 상기 외부 파이프의 내부에 배치되고, 공기의 이동 통로를 제공하는 복수 개의 슬릿을 구비하는 내부 파이프 및 외주 일부의 직경이 확장되도록 형성되고, 상기 내부 파이프와 상기 외부 파이프 사이에 삽입되어 상기 내부 파이프와 상기 외부 파이프 사이의 공간을 복수로 구획함으로써 상기 공명실을 구비하는 확관 파이프를 포함하는 차량용 공명기에 관한 것이다.

Description

차량용 공명기{Resonator for vehicle}
본 발명은 차량용 공명기에 관한 것으로서, 구체적으로 외형을 이루는 외부 파이프와 상기 외부 파이프의 내부에 배치되는 내부 파이프 사이에 하나 이상의 확관 파이프가 삽입되고, 상기 확관 파이프에 의하여 주파수를 튜닝하는 공명실의 개수가 증가되므로 공명기의 소음 저감 성능이 향상될 수 있는 차량용 공명기에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차의 흡기 시스템에는 에어 클리너(Air cleaner), 터보 챠저(Turbo-charger), 인터쿨러(Inter-cooler), 에어 덕트(Air duct) 및 엔진 메니폴더(Engine manifolder)가 구비되고, 상기 흡기 시스템에 의하여 내연기관으로 유입된 외부 공기는 팽창과 압축을 반복하면서 흡기 맥동이 발생하게 된다. 이러한 흡기 맥동 현상은 공기의 압력 변화에 따라 소음을 유발하고, 특히 차체 또는 차량의 실내 공간에서 공기의 공진 현상에 의해 더욱 큰 소음 유발의 원인이 되었다.
이러한 흡기 소음을 억제하기 위하여 에어 클리너와 흡기 매니폴드를 연결하는 흡기 호스에는, 흡기계를 특정 주파수로 튜닝(tunning)하기 위한 공명기(resonator)가 설치된다. 일반적으로 상기 공명기는 터보 챠저의 후단, 즉 터보 챠저와 인터쿨러의 사이에 설치되지만, 필요에 따라 터보 챠저의 전단이나 에어 덕트의 후단에 설치될 수도 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 공명기의 내부 구성을 보여주는 단면도이다.
도 1에 도시된 것처럼, 상기 공명기(1)는 외형을 형성하는 아우터 하우징(10) 및 상기 아우터 하우징(10)의 내부 공간에 삽입되는 흡기 호스(20)를 포함한다. 상기 아우터 하우징(10)과 흡기 호스(20)는 원통형으로 구성되고, 상기 아우터 하우징(10)의 직경은 상기 흡기 호스(20)의 직경 보다 큰 값을 가진다. 따라서 상기 아우터 하우징(10)과 흡기 호스(20) 사이에는 공기의 주파수를 튜닝하여 소음을 저감하는 공간인 공명실(11)이 형성된다. 상기 흡기 호스(20)의 양단에는 외부 공기의 유입 통로인 유입구(21)와, 외부 공기의 배출 통로인 배출구(22)가 형성된다. 또한, 상기 흡기 호스(20)의 중앙부에는 상기 아우터 하우징(10)과 나사 결합되도록 복수 개의 홈이 형성되는 나사부(23)와, 상기 유입구(21)를 통해 유입된 공기가 공명실(11)로 이동되기 위한 통로인 유동 홀(24)이 형성된다.
구체적으로, 상기 유입구(21)를 통하여 흡기 호스(20)로 유입된 공기의 일부는 유동 홀(24)을 통해 공명실(11)로 이동된다. 상기 공명실(11)로 이동된 공기는 공명 현상에 의하여 주파수의 튜닝이 이루어지고, 이에 따라 흡기 소음이 저감된다.
다만, 종래 기술에 따른 공명기는 공명실의 개수가 제한되므로 외부 공기의 주파수 튜닝 작업이 넓은 대역에 걸쳐서 이루어지지 못하는 문제가 있었다. 특히, 고주파수 대역에서의 튜닝 작업이 용이하게 수행되지 않으므로 외부 공기의 소음 저감 효율이 낮은 문제가 있었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2006-0116275호(2006. 11. 15. 공개) 참조.
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계와 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 구체적으로는 공명기의 내부 공간에 하나 이상의 확관 파이프가 삽입되어 공명실의 개수가 증가되므로 고주파 소음과 저주파 소음을 모두 감쇄할 수 있는 차량용 공명기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 주파수를 튜닝하기 위한 공명실을 구비하여 흡기 소음을 저감하는 공명기로서, 외형의 일부를 구성하는 제 1 외부 파이프 및 상기 제 1 외부 파이프와 결합하고 외형의 다른 일부를 구성하는 제 2 외부 파이프를 가지는 외부 파이프, 상기 외부 파이프의 내부에 배치되고, 공기의 이동 통로를 제공하는 복수 개의 슬릿을 구비하는 내부 파이프 및 외주 일부의 직경이 확장되도록 형성되고, 상기 내부 파이프와 상기 외부 파이프 사이에 삽입되어 상기 내부 파이프와 상기 외부 파이프 사이의 공간을 복수로 구획함으로써 상기 공명실을 구비하는 확관 파이프를 포함하는 차량용 공명기를 제공한다.
제안되는 본 발명에 따르면, 외부 파이프와 내부 파이프 사이에 하나 이상의 확관 파이프를 삽입함에 따라 공명실을 구비하는 공명실의 개수가 증가되므로 광대역에서 주파수의 튜닝 작업이 이루어지는 효과가 있다.
또한, 필요에 따라 상기 외부 파이프와 내부 파이프 사이에 상기 확관 파이프를 추가로 삽입하여 공명실의 개수를 증가시키는 것이 가능하므로 다양한 주파수의 소음을 모두 저감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 공명기는 조립 방식으로 결합되므로 공명실의 개수 증감이 용이하게 이루어지는 효과가 있다.
또한, 상기 외부 파이프, 내부 파이프 및 확관 파이프는 서로 용접을 통해 기밀하게 결합되므로 외부 공기의 누설이 방지되어 흡기 소음 저감의 효율이 극대화 되는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 공명기의 내부 구성을 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 공명기의 사시도이다.
도 3은 상기 공명기의 내부 구성을 보여주는 분해도이다.
도 4는 도 2의 Ⅰ-Ⅰ' 부분의 단면도이다.
도 5는 도 2의 Ⅱ-Ⅱ' 부분의 단면도이다.
도 6은 도 5의 A 부분을 확대한 확대도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시 예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 공명기의 사시도이고, 도 3은 상기 공명기의 분해도이다. 그리고, 도 4는 도 2의 Ⅰ-Ⅰ' 부분을 절개한 단면도로서, 상기 공명기를 구성하는 복수 개의 파이프가 결합시 공명기의 내부 구성을 보여주는 도면이다.
본 발명에 따른 공명기(100)는, 외부 공기의 유입 통로인 유입구(201)를 형성하고 외형 일부를 구성하는 제 1 외부 파이프(200) 및 외부 공기의 배출 통로인 배출구(301)를 형성하고 외형의 다른 일부를 구성하는 제 2 외부 파이프(300)를 포함한다. 도면에 도시된 것처럼, 상기 제 1 외부 파이프(200)와 제 2 외부 파이프(300)는 연장되는 길이의 차이만 있을 뿐이고 구체적인 구조에 있어서는 서로 대칭되는 형상을 가진다. 따라서 이하에서는 상기 제 1 외부 파이프(200)의 구성에 대해서만 설명하고, 상기 제 2 외부 파이프(300)에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
상기 외부 파이프(200, 300)는, 서로 다른 직경을 가지는 원기둥의 조합으로 구성된다. 일 예로, 상기 제 1 외부 파이프(200)는, 상기 유입구(201)를 통해 유입된 공기의 이동 경로를 안내하는 유입 안내부(210)와, 상기 유입 안내부(210) 보다 상대적으로 더 큰 직경을 가지는 챔버 구획부(230)가 일체로 결합된 형상을 가진다. 상기 유입 안내부(210)와 챔버 구획부(230)는 방사 방향으로 연장되어 양 구성을 연결하는 연장부(220)에 의해 일체로 제조된다. 즉, 상기 연장부(220)의 일측은 유입 안내부(210)와 연결되고 상기 연장부(220)의 타측은 챔버 구획부(230)와 연결된다.
상기 외부 파이프(200, 300)의 내부 공간, 보다 상세하게는 챔버 구획부(230)의 내부 공간에는 복수 개의 슬릿(510, 520, 530)을 가지는 내부 파이프(500)가 삽입된다. 구체적으로, 상기 내부 파이프(500)에는 유입구(201)를 통해 유입된 공기의 이동 통로를 제공하는 복수 개의 슬릿(510, 520, 530)이 형성된다. 도 4에 도시된 것처럼, 공기의 이동 방향을 기준으로 상기 내부 파이프(500)에 형성된 슬릿을 각각 제 1 슬릿(510), 제 2 슬릿(520), 제 3 슬릿(530)이라 한다.
상기 외부 파이프(200, 300)와 내부 파이프(500) 사이에는 외부 공기의 주파수를 조절하는 공명실(700)이 구비된다. 상기 공명실(700)은 상기 외부 파이프(200, 300)와 내부 파이프(400) 사이에 배치되는 확관 파이프(400, 600)에 의하여 복수 개의 공간으로 구분된다.
본 실시 예에 있어서, 상기 확관 파이프(400, 600)는 상기 유입구(201)와 인접하게 배치되는 유입 확관 파이프(400) 및 상기 배출구(301)와 인접하게 배치되는 배출 확관 파이프(600)를 포함한다. 상기 유입 확관 파이프(400)의 일면은 상기 내부 파이프(500)와 접촉된 상태로 결합하고, 상기 유입 확관 파이프(400)의 타면은 상기 제 1 외부 파이프(200)와 접촉된 상태로 결합한다. 따라서 상기 유입 확관 파이프(400)에는 상기 내부 파이프(500)에서 제 1 외부 파이프(200)로 연장되는 유입 절곡부(410)가 형성된다. 상기 유입 절곡부(410)에 의하여 상기 공명실(700)이 복수 개의 공간으로 구획될 수 있다.
상기 배출 확관 파이프(600)에는 공기의 이동 방향을 기준으로 상기 내부 파이프(500)에서 제 2 외부 파이프(300)로 연장되는 제 1 배출 절곡부(610)와, 상기 제 2 외부 파이프(300)에서 내부 파이프(500)로 연장되는 제 2 배출 절곡부(620)가 형성된다. 따라서 상기 제 1 배출 절곡부(610)와 제 2 배출 절곡부(620)에 의하여 상기 공명실(700)이 복수 개의 공간으로 구획될 수 있다.
결과적으로, 상기 공명실(700)은 상기 유입 확관 파이프(400) 및 배출 확관 파이프(600)에 의하여 복수 개의 공간으로 구획된다. 구체적으로, 상기 공명실(700)은 공기의 이동 방향을 기준으로 각각 제 1 챔버(710), 제 2 챔버(720), 제 3 챔버(730) 및 제 4 챔버(740)로 구분할 수 있다. 상기 제 1 챔버(710)는 상기 유입 확관 파이프(400)와 제 1 외부 파이프(200) 사이에 형성되는 공간이고, 상기 제 2 챔버(720)는 상기 제 1 외부 파이프(200), 제 1 배출 절곡부(610), 내부 파이프(500) 및 유입 절곡부(410)에 의해 형성되는 공간이다. 또한 상기 제 3 챔버(730)는 배출 확관 파이프(600)와 내부 파이프(500) 사이에 형성되는 공간이고, 상기 제 4 챔버(740)는 상기 제 2 외부 파이프(300), 내부 파이프(500) 및 제 2 배출 절곡부(620)에 의해 형성되는 공간이다.
상기 제 2 내지 제 4 챔버(720, 730, 740)는 상기 내부 파이프(500)에 형성되는 제 1 내지 제 3 슬릿(510, 520 ,530)과 연통된다. 따라서 유입구(201)를 통해 내부 파이프(500)로 유입된 공기는 제 1 내지 제 3 슬릿(510, 520 ,530)을 통해 상기 제 2 내지 제 4 챔버(720, 730, 740)로 이동되어 주파수의 튜닝이 이루어진다.
상기 유입 확관 파이프(400)와 제 1 외부 파이프(200)의 연장부(220) 사이에는, 공기의 이동 경로를 제공하는 간극(250)이 형성된다. 즉, 상기 유입 확관 파이프(400)의 일측과 상기 제 1 외부 파이프(200) 사이에는 외부 공기가 이동할 수 있는 소정의 공간이 형성된다. 상기 유입구(201)로 유입된 공기는 상기 간극(250)을 통과하여 상기 제 1 챔버(710)로 이동된다. 따라서 상기 간극(250)은 상기 내부 파이프(500)에 형성되는 복수 개의 슬릿(510, 520, 530)과 동일한 역할을 수행하는 것이다.
이하에서는 상기 공명기(100)를 통과하는 외부 공기의 이동 경로 및 상기 공명기(100)를 형성하는 복수 개의 파이프가 서로 용접되는 위치에 대하여 설명한다.
도 5는 도 2의 Ⅱ-Ⅱ' 부분의 단면도이고, 도 6은 도 5의 A 부분을 확대한 확대도이다.
도면에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 공명기(100)는 복수 개의 파이프가 서로 용접된 상태로 결합된다. 구체적으로, 제 1 외부 파이프(200)와 제 2 외부 파이프(300)의 결합(a), 유입 확관 파이프(400)와 내부 파이프(500)의 결합(b), 배출 확관 파이프(600)와 내부 파이프(500)의 결합(c, d) 및 제 2 외부 파이프(300)와 내부 파이프(500)의 결합(e)은 모두 용접 방식으로 이루어진다. 이러한 용접 방식을 통해 상기 복수 개의 파이프가 서로 기밀하게 결합되므로 외부 공기의 누설이 방지되어 흡기 소음 저감의 효율이 극대화 되는 효과가 있다.
본 실시 예에서는 상기 복수 개의 파이프가 서로 용접 방식에 의해 결합되는 것으로 설명하였으나 결합 방식이 이에 제한되는 것은 아니고, 상기 복수 개의 파이프가 서로 기밀하게 결합되는 방식이라면 용접 방식이 아닌 다른 결합 방식이 사용되는 것도 가능하다.
위에서 설명한 방식에 따라 상기 복수 개의 파이프가 서로 기밀하게 결합되어 소음을 저감하는 공명기(100)가 조립체로서 완성된다. 이하에서는, 상기 공명기(100)를 통과하는 외부 공기의 이동 경로와, 흡기 소음이 저감되는 방식에 대하여 설명한다.
먼저, 유입구(201)로 유입된 공기의 일부는 간극(250)을 통과하여 제 1 챔버(710)로 이동되고, 상기 유입구(201)로 유입된 공기의 다른 일부는 내부 파이프(500)로 이동된다. 상기 제 1 챔버(710)로 유입되는 공기는 일 예로 높은 주파수를 가지는 공기일 수 있다. 즉, 상기 제 1 챔버(710)는 높은 주파수를 가지는 공기를 튜닝하여 소음을 저감시키는 공명실일 수 있다.
이와 마찬가지로, 상기 내부 파이프(500)를 따라 이동되는 공기의 일부는 제 1 슬릿(510), 다른 일부는 제 2 슬릿(520) 및 또 다른 일부는 제 3 슬릿(530)을 통과하여 각각 제 2 챔버(720), 제 3 챔버(730) 및 제 4 챔버(740)로 이동된다. 상기 제 2 챔버(720)로 유입되는 공기는 상기 제 1 챔버(710)로 유입된 공기 보다 상대적으로 낮은 주파수를 가지는 공기일 수 있다. 동일한 원리로, 제 3 챔버(730)로 유입되는 공기는 상기 제 2 챔버(720)로 유입된 공기 보다 상대적으로 낮은 주파수를 가지는 공기이고, 제 4 챔버(740)로 유입되는 공기는 상기 제 3 챔버(730)로 유입된 공기 보다 상대적으로 낮은 주파수를 가지는 공기일 수 있다. 따라서, 유입구(201)로 유입된 공기는 각각의 주파수에 따라 상기 제 1 내지 제 4 챔버(710, 720, 730, 740)로 이동되고, 상기 제 1 내지 제 4 챔버(710, 720, 730, 740)에서 주파수의 튜닝이 수행되므로 흡입 공기는 소음이 저감된 상태로 배출구(301)를 통해 외부로 배출된다.
위에서 설명한 실시 예에서는, 공명실(700)로 유입되는 공기의 주파수가 제 1 챔버(710)로부터 제 4 챔버(740)로 갈수록 점점 낮아지는 것으로 설명하였으나 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제 3 챔버(730)와 제 4 챔버(740)가 고주파의 공기를 튜닝하는 공명실이고, 상기 제 1 챔버(710)와 제 2 챔버(720)가 저주파의 공기를 튜닝하는 공명실일 수 있다.
또한 상기 공명실(700)로 유입되는 공기는, 확관 파이프(400, 600)의 두께, 상기 확관 파이프(400, 600)의 수평 길이, 공명실(700) 각각의 볼륨, 공기의 이동 통로인 간극(250) 또는 슬릿(510, 520, 530)의 폭의 크기 등 여러 가지 인자에 의해 주파수가 달라진다. 다만, 상기 공명실(700)의 개수가 증가하게 되면, 각각의 챔버에는 다양한 주파수를 가지는 공기가 유입될 것이고, 이에 따라 광대역의 주파수 소음을 감쇄하는 것이 가능하다.
본 발명에 따르면, 외부 파이프(200, 300)와 내부 파이프(500) 사이에 확관 파이프(400, 600)를 삽입하여 공명실(700)의 개수가 증가되므로 주파수가 높은 대역의 공기와 낮은 대역의 공기에 모두 원활한 튜닝 작업이 이루어져서 차량의 흡기 소음을 저감할 수 있는 효과가 있다. 즉, 본 발명에 따른 공명기(100)는 광대역의 주파수 소음을 감쇄하는 것이 가능한 효과가 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되고, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 공명기
200: 제 1 외부 파이프
250: 간극
300: 제 2 외부 파이프
400: 유입 확관 파이프
410: 유입 절곡부
500: 내부 파이프
600: 배출 확관 파이프
610: 제 1 배출 절곡부
620: 제 2 배출 절곡부
700: 공명실

Claims (5)

  1. 주파수를 튜닝하기 위한 공명실을 구비하여 흡기 소음을 저감하는 공명기로서,
    외형의 일부를 구성하는 제 1 외부 파이프 및 상기 제 1 외부 파이프와 결합하고 외형의 다른 일부를 구성하는 제 2 외부 파이프를 가지는 외부 파이프;
    상기 외부 파이프의 내부에 배치되고, 공기의 이동 통로를 제공하는 복수 개의 슬릿을 구비하는 내부 파이프; 및
    외주 일부의 직경이 확장되도록 형성되고, 상기 내부 파이프와 상기 외부 파이프 사이에 삽입되어 상기 내부 파이프와 상기 외부 파이프 사이의 공간을 복수로 구획함으로써 상기 공명실을 구비하는 확관 파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공명기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 확관 파이프는,
    공기의 이동 방향을 기준으로 상기 내부 파이프에서 제 1 외부 파이프로 연장되는 유입 절곡부를 가지는 유입 확관 파이프 및 상기 내부 파이프와 제 2 외부 파이프를 연결하는 제 1 배출 절곡부와 제 2 배출 절곡부를 가지는 배출 확관 파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공명기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 외부 파이프는, 공기의 이동 방향과 직교하는 방향인 방사 방향으로 연장되는 연장부를 포함하고,
    상기 유입 확관 파이프의 일측과 상기 연장부 사이에는 공기의 이동 통로인 간극이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공명기.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 공명실은,
    상기 제 1 외부 파이프와 유입 절곡부 사이에 형성되는 제 1 챔버;
    상기 유입 절곡부와 제 1 배출 절곡부 사이에 형성되는 제 2 챔버;
    상기 제 1 배출 절곡부와 제 2 배출 절곡부 사이에 형성되는 제 3 챔버; 및
    상기 제 2 배출 절곡부와 제 2 외부 파이프 사이에 형성되는 제 4 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공명기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 파이프는, 서로 기밀하게 연결되도록 용접 방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 공명기.
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