KR20150136351A - 테이퍼형 소음기 - Google Patents

Abstract

테이퍼형 소음기가 개시된다. 이 테이퍼형 소음기는, 금속판을 폐곡선 단면 형태로 구부린 후 용접하여 제작되되, 제1 개구부와 상기 제1 개구부보다 작은 제2 개구부를 양단 각각에 구비하는 테이퍼형 케이스와; 크기에 따라 차례로 배치되는 복수의 배플판들 및 상기 배플판들에 조립되는 파이프들을 포함하고, 상기 배플판들이 상기 테이퍼형 케이스 내에 억지로 끼워져 조립되는 배플-파이프 조립체와; 상기 제1 개구부를 막도록 설치되는 제1 엔드 캡과; 상기 제2 개구부를 막도록 설치된 제2 엔드 캡을 포함하며, 상기 제1 엔드 캡의 하단은 상기 제2 엔드 캡의 하단보다 아래에 위치하고, 상기 테이퍼형 케이스는 상기 제2 엔드 캡의 하단에서 상기 제1 엔드 캡의 하단까지 점진적으로 아래로 경사지게 이어진 테이퍼 형상을 하부에 포함한다.

Description

테이퍼형 소음기{TAPER SHAPED MUFFLER}

본 발명은 차량의 소음기에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 큰 소음기 용량과 충분한 후방 보임량을 가질 수 있으며, 이에 더하여, 경량성을 갖는 테이퍼형 소음기에 관한 것이다.

일반적으로, 소음기(muffler)는 자동차 엔진계의 말단에 배치되어 엔진 구동에 의해 배기가스가 방출되면서 발생하는 배기음을 저감시키는 기능을 한다. 이러한 기능을 위해, 소음기는 케이스와, 케이스 내에 배치되어 배기가스가 흡입 및 배출을 허용하는 파이프들과, 케이스 내에서 상기 파이프들을 지지하는 배플판(baffle plate)들을 포함한다.

소음기는 케이스의 형태에 따라 도 6a에 도시된 것과 같은 프레스 타입 소음기와 도 6b에 도시된 것과 같은 락심 타입 소음기로 구분될 수 있다. 도 6b에 도시된 락심 타입 소음기는 리크 억제 및 경량성 면에서 장점을 갖는 반면 후방 보임량이 불만족스럽고 용량 확보가 어려운 단점이 있다. 도 6a에 도시된 프레스 타입 소음기는, 케이스가 일측에서 타측으로 경사지게 이어지는 테이퍼 형상으로 구현될 수 있어, 충분한 후방 보임량을 갖지만, 중량이 커서 경량성이 떨어지고 리크에 취약하다는 단점이 있다.

따라서 당해기술 분야에는 전술한 것과 같은 후방 보임량 및 소음기 용량을 동시에 만족하면서 경량성 및 NVH 튜닝 자유도가 우수하고 리크 위험성이 크게 저감된 소음기에 대한 필요성이 존재한다.

한국특허등록 제10-0451831호(2004. 09. 24.) 한국특허등록 제10-0491872호(2005. 05. 19.) 한국특허등록 제10-0981980호(2010. 09. 07.)

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 프레스 타입이 아니면서도 후방 보임량 및 소음기 용량을 동시에 만족하고 경량성 및 NVH 자유도가 우수하고 리크 위험성이 크게 저감된 테이퍼형 소음기를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 테이퍼형 소음기는, 금속판을 폐곡선 단면 형태로 구부린 후 용접하여 제작되되, 제1 개구부와 상기 제1 개구부보다 작은 제2 개구부를 양단 각각에 구비하는 테이퍼형 케이스와; 크기에 따라 차례로 배치되는 복수의 배플판들 및 상기 배플판들에 조립되는 파이프들을 포함하고, 상기 배플판들이 상기 테이퍼형 케이스 내에 억지로 끼워져 조립되는 배플-파이프 조립체와; 상기 제1 개구부를 막도록 설치되는 제1 엔드 캡과; 상기 제2 개구부를 막도록 설치된 제2 엔드 캡을 포함하며, 상기 제1 엔드 캡의 하단은 상기 제2 엔드 캡의 하단보다 아래에 위치하고, 상기 테이퍼형 케이스는 상기 제2 엔드 캡의 하단에서 상기 제1 엔드 캡의 하단까지 점진적으로 아래로 경사지게 이어진 테이퍼 형상을 하부에 포함한다.

일 실시예에 따라, 상기 테이퍼형 케이스는 상기 제1 개구부와 상기 제2 개구부 부근에 볼록한 포밍부를 포함하고, 상기 포밍부에는 상기 제1 개구부 및 상기 제2 개구부에 대한 상기 제1 엔드 캡과 상기 제2 엔드 캡의 노멀 방향 삽입을 위한 평행 구간이 형성된다.

일 실시예에 따라, 상기 배플판들은 상기 테이퍼형 케이스 내에 억지로 끼워져 고정되며, 상기 테이퍼형 케이스에는 상기 배플판들 각각의 위치를 규제하도록 형성된 단차형 포밍부들이 형성된다.

일 실시예에 따라, 상기 금속판은 서로 대향하는 두 모서리의 길이가 다르고, 상기 테이퍼형 케이스는 상기 금속판을 구부린 후 상기 두 모서리를 용접하여 제작된다.

일 실시예에 따라, 상기 금속판은 상부박판, 중간박판 및 하부박판이 적층된 클래드 메탈구조를 가질 수 있다.

본 발명에 따르면, 프레스 타입이 아니면서도, 후방 보임량 및 소음기 용량을 동시에 만족하고, 경량성 및 NVH 튜닝 자유도가 우수하고 리크 위험성이 크게 저감된 테이퍼형 소음기가 구현된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 테이퍼형 소음기를 도시한 측면도로서, A방향 및 B방향으로 제1 엔드 캡과 제2 엔드 캡을 도시하여 함께 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 테이퍼형 소음기를 도시한 투영사시도이이다.
도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 테이퍼형 소음기의 주요 특징적인 구조들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 테이퍼형 소음기의 설계 가이드를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 테이퍼형 소음기를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 종래 타입의 소음기를 설명하기 위한 도면들이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 첨부된 도면 및 이에 관한 설명은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자로 하여금 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 의도로 제시된 것이다. 따라서 도면 및 실시예 설명이 본 발명의 범위를 한정하는 것으로서 해석되어서는 아니 될 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 테이퍼형 소음기를 도시한 측면도로서, A방향 및 B방향으로 제1 엔드 캡과 제2 엔드 캡을 도시하여 함께 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 테이퍼형 소음기를 도시한 투영사시도이며, 도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 테이퍼형 소음기의 주요 특징적인 구조들을 설명하기 위한 도면들이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 테이퍼형 소음기의 설계 가이드를 설명하기 위한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 테이퍼형 소음기(1)는 하우징(H)과, 상기 하우징 내에 설치되는 배플-파이프 조립체(P)를 포함한다.

상기 하우징(H)은 일측의 큰 개구부, 즉 제1 개구부와 타측의 작은 개구부, 즉, 제2 개구부를 갖는 테이퍼형 케이스(10)와, 상기 케이스(10)의 제1 개구부를 막도록 설치되는 제1 엔드 캡(20a) 및 상기 케이스(10)의 제2 개구부를 막도록 설치된 제2 엔드 캡(20b)을 포함한다. 이때, 상기 케이스(10)는 서로 대향하는 두 모서리의 길이가 다른 금속판을 폐곡선 형태의 단면을 갖도록 구부려 상기 두 모서리를 브레이징 용접 등의 용접방법을 이용하여 용접하여 제작된다. 이때 두 모서리 각각에 인접하는 두 모서리가 전술한 제1 개구부 및 제2 개구부로 형성된다.

상기 금속판은 경량화를 위해 클래드 메탈(clad metal) 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 스테인레스 스틸 재질의 상부박판과 하부박판 사이에 이종재질(예를 들면, 알루미늄 재질)의 중간박판이 결합되어, 상부박판, 중간박판 및 하부박판이 적층된 상태의 클래드 메탈구조를 가질 수 있다. 상기 클래드 메탈 제조방법은 통상의 기술자에게 잘 알려진 방법이 이용될 수 있다. 이때 상기 제1 엔드 캡(20a)과 상기 제2 엔드 캡(20b)은 스테인레스 스틸 재질을 가질 수 있다.

상기 제1 엔드 캡(20a)과 상기 제2 엔드 캡(20b)은 후방 보임량 확보를 위해 인(in)/아웃(out) 단면 형상 및 크기가 상이하게 형성된다. 상기 제1 엔드 캡(20a)은 제2 엔드 캡(20b)보다 큰 크기를 가지며, 상기 제1 엔드 캡(20a)의 하단은 상기 제2 엔드 캡(20b)의 하단보다 아래에 위치한다, 상기 케이스(10)의 하단 연장선은 상기 제2 엔드 캡(20b)의 하단에서 상기 제1 엔드 캡(20b)의 하단까지 점진적으로 하향 경사지게 이어진 테이퍼 형상을 형성한다. 상기 테이퍼 형상에 의해 충분한 후방 보임량이 확보된다.

상기 배플-파이프 조립체(30a, 30b, 40)는 상기 제1 엔드 캡(20a)과 멀어지는 방향 또는 상기 제2 엔드 캡(20b)에 가까워지는 방향을 따라, 차례로 그 크기가 감소하는 복수의 배플판(30a, 30b)들과 상기 배플판(30a, 30b)들에 형성된 구멍들에 끼워져 유지된 파이프(40)들을 포함한다. 상기 파이프(40)들 중 일부 파이프는 상기 제1 및 제2 엔드 캡(20a, 20b)에 형성된 구멍을 통해 외부로 연장되거나 또는 외부 배기 파이프와 접속한다.

복수의 배플판(30a, 30b)들과 파이프들(40)을 조립하여 배플-파이프 조립체(P)를 제작한 후, 그 배플-파이프 조립체(P)를 상기 제1 엔드 캡(20a)이 분리된 개구부를 통해 케이스(10) 내로 삽입한다. 제2 엔드 캡(20b)도 케이스(10)에서 분리된 상태로 배플-파이프 조립체(P)를 삽입하는 것이 바람직하지만, 제2 엔드 캡(20b)이 케이스(10)의 타측 개구부에 결합된 상태로, 배플-파이프 조립체(P)를 삽입하는 것도 고려될 수 있다. 케이스(10) 내 정 위치로 배플 파이프 조립체(P)의 삽입이 완료되면, 제1 엔드 캡(20a)과 제2 엔드 캡(20b)으로 케이스(10)의 양측 개구부를 막는다.

상기 제1엔드 캡(20a) 및 상기 제2엔드 캡(20b)이 상기 케이스(10)의 내측으로 삽입되게 되면, 상기 제1엔드 캡(20a) 및 상기 제2엔드 캡(20b)과 상기 케이스(10)의 TIG 용접, 브레이징 용접 또는 레이저 용접 등을 통한 접합이 용이하고, 상기 케이스(10)의 내부식성 향상에도 도움을 준다.

먼저, 도 3a를 참조하면, 상기 케이스(10)의 일단 개구부로부터 일정 길이로 테이퍼 형상 없는 평행 구간(101)이 마련될 수 있다. 이 평행 구간(101)은 케이스(10)의 상부면과 하부면이 평행한 구간을 의미하며, 상기 일단 개구부로부터 약 5 내지 8mm 길이를 갖는다. 상기 평행 구간(101)은 상기 케이스(10)에 대한 제1 엔드 캡(20a)의 수직 삽입, 즉, 노멀(normal) 방향 삽입을 위해 제공된다. 상기 케이스(10)의 타단 개구부 부근에도 그 타단 개구부에서 일정 길이 테이퍼 형상 없는 평행 구간이 마련되며, 이 평행 구간에 의해 제2 엔드 캡(20b)이 케이스(10)의 타측단 개구부에 수직 삽입될 수 있다. 또한, 상기 케이스(10)의 양 단부 부근이 볼록하게 포밍되며, 이 볼록하게 포밍된 부분에 전술한 평행 구간(101)인 존재할 수 있다. 케이스(10)의 강성 확보와 배플판의 원활한 삽입을 위해 케이스(10)의 양 단부 부근을 볼록하게 포밍하는 것이 적용된다.

다음 도 3b를 참조하면, 상기 케이스(10)에는 배플판(30a 또는 30b)의 위치를 규제하고 이동을 구속하는 복수의 단차형 포밍부(102)가 형성된다. 상기 복수의 포밍부(102)는 포밍 가공에 의해 형성될 수 있다.

또한, 배플(30a 또는 30b)과 케이스(10) 사이에 용접 미적용을 위해, 배플(30a 또는 30b)은 +공차를 가지며, 케이스(10) 내측 + 공차를 적용한다. 즉, 배플(30a, 30b)은 케이스(10) 내에서 용접 없이 억지 끼워 맞춤으로 고정된다.

도 4에는 전술한 테이퍼형 소음기의 설계 가이드가 잘 설명되어 있다.

도 4에 도시된 것과 같이, 테이퍼형 소음기(1)는, 전방 부품에 대하여는 35mm의 갭을 갖도록, 차체 상부에 대해서는 25mm 이상의 갭을 갖도록, 차체의 우측 및 좌측 각각에 대해서도 25mm 이상의 갭을 갖도록 제작된다. 상/좌/우측 갭은 25mm 이상 확보하되, 히터커버가 없는 경우에는 35mm 이상 확보한다.

테이퍼형 소음기(1)의 상부는 대략 수평을 이루는데 반하여 하부는 위에서 아래로 테이퍼져 후방 보임량이 확보된다. 차 제조사 별로 후방 보임량 기준 가이드라인 설계를 한다.

도 5에는 전술한 테이퍼형 소음기의 제조방법이 순서대로 도시되어 있다.

먼저 도 5의 (a)에 도시된 것과 같이 서로 마주하는 두 모서리들이 다른 길이를 갖는 금속판(10')이 준비된다.

상기 금속판(10')은 경량화를 위해 클래드 메탈(clad metal) 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 스테인레스 스틸 재질의 상부박판과 하부박판 사이에 이종재질(예를 들면, 알루미늄 재질)의 중간박판이 결합되어, 상부박판, 중간박판 및 하부박판이 적층된 상태의 클래드 메탈구조를 가질 수 있다. 상기 클래드 메탈 제조방법은 통상의 기술자에게 잘 알려진 방법이 이용될 수 있다.

상기 금속판(10')을 폐곡선 단면 형태로 구부린 후 서로 다른 길이를 갖는 서로 대향하는 금속판(10')의 두 모서리들을 브레이징 등의 용접방법을 이용하여 용접하여 제1 개구부로터 제2 개구부를 향해 경사진 테이퍼 형상의 케이스(10)를 도 5의 (b) 및 도 5의 (B)와 같이 제작한다.

상기 케이스(10)의 중간에는 복수의 단차형 포밍부(102)들이 형성되고 양단부에는 평행 구간(101)을 갖는 볼록 포밍부가 형성된다. 이 볼록 포밍부와 단차형 포밍부(102)들은 금속판의 구부림 및 용접 전에 포밍 가공에 의해 형성할 수도 있고, 금속판의 구부림 및 용접을 통해 케이스 형태를 갖추게 한 후 포밍 가공에 의해 형성할 수도 있다.

도 5의 (A)와 같이 굴곡 파이프들과 직선 파이프들을 포함하는 파이프(40)들을 복수의 배플판(30a, 30b)과 조립하여 배플-파이프 조립체(P)를 제작한다. 다음, 도 5의 (A)에 도시된 배플-파이프 조립체(P)를 도 5의 (B)에 도시된 것과 같이 제작된 케이스(10)에 강제 압입한다.

배플-파이프 조립체(P)와 케이스(10)의 조립이 도 5의 (C) 에 도시된 것과 같이 완료되면, 배플들(30a, 30b)은 + 공차에 의해 상기 케이스(10) 내에 꼭 맞게 끼워져 고정된다. 이때, 배플들(30a, 30b)은 단차형 포밍부(102)들에 의해 그 위치가 규제되고 구속된다.

다음, 도 5의 (D) 에 도시된 것과 같이, 제1 엔드 캡(20a)과 제2 엔드 캡(20b)을 케이스(10)의 양단부에 끼워 고정한다. 이때, 케이스(10) 양단부 수평구간을 포함하는 볼록부가 제1 엔드 캡(20a)과 제2 엔드 캡(20b)의 원활한 노멀 방향 삽입을 허용한다. 삽입된 후, 상기 제1 엔드 캡(20a)와 제2 엔드 캡(20b)은 TIG 용접, 브레이징 용접 또는 레이저 용접에 의해 케이스(10)에 단단히 고정된다.

H: 하우징 P: 배플-파이프 조립체
10: 케이스 20a, 20b: 엔드 캡
30a, 30b: 배플판 40: 파이프

Claims (7)

1. 금속판을 폐곡선 단면 형태로 구부린 후 용접하여 제작되되, 제1 개구부와 상기 제1 개구부보다 작은 제2 개구부를 양단 각각에 구비하는 테이퍼형 케이스와;
   크기에 따라 차례로 배치되는 복수의 배플판들 및 상기 배플판들에 조립되는 파이프들을 포함하고, 상기 배플판들이 상기 테이퍼형 케이스 내에 억지로 끼워져 조립되는 배플-파이프 조립체와;
   상기 제1 개구부를 막도록 설치되는 제1 엔드 캡과;
   상기 제2 개구부를 막도록 설치된 제2 엔드 캡을 포함하며,
   상기 제1 엔드 캡의 하단은 상기 제2 엔드 캡의 하단보다 아래에 위치하고, 상기 테이퍼형 케이스는 상기 제2 엔드 캡의 하단에서 상기 제1 엔드 캡의 하단까지 점진적으로 아래로 경사지게 이어진 테이퍼 형상을 하부에 포함하는 것을 특징으로 하는 테이퍼형 소음기.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 테이퍼형 케이스는 상기 제1 개구부와 상기 제2 개구부 부근에 볼록한 포밍부를 포함하고, 상기 포밍부에는 상기 제1 개구부 및 상기 제2 개구부에 대한 상기 제1 엔드 캡과 상기 제2 엔드 캡의 노멀 방향 삽입을 위한 평행 구간이 형성된 것을 특징으로 하는 테이퍼형 소음기.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 배플판들은 상기 테이퍼형 케이스 내에 억지로 끼워져 고정되며, 상기 테이퍼형 케이스에는 상기 배플판들 각각의 위치를 규제하도록 형성된 단차형 포밍부들이 형성된 것을 특징으로 하는 테이퍼형 소음기.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 금속판은 서로 대향하는 두 모서리의 길이가 다르고, 상기 테이퍼형 케이스는 상기 금속판을 구부린 후 상기 두 모서리를 용접하여 제작된 것을 특징으로 하는 테이퍼형 소음기.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 금속판은 상부박판, 중간박판 및 하부박판이 적층된 클래드 메탈구조를 가짐을 특징으로 하는 테이퍼형 소음기.
6. 청구항 2에 있어서, 상기 제1 엔드 캡 및 상기 제2 엔드 캡은 상기 케이스의 내측으로 삽입되는 구조를 가짐을 특징으로 하는 테이퍼형 소음기
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 상부박판 및 상기 하부박판은 스테인레스 스틸재질을 가지고, 상기 중간박판은 알루미늄 재질을 가지며, 상기 제1 엔드 캡 및 상기 제2 엔드 캡은 스테인레스 스틸재질을 가짐을 특징으로 하는 테이퍼형 소음기.

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