KR20170070387A - 각도 가변형 테일파이프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 테일파이프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 엔진으로부터 배출된 배기가스가 통과하는 프런트파이프, 상기 프런트파이프로부터 전달된 배기가스를 외부로 배출하는 리어파이프 및 상기 프런트파이프와 리어파이프의 사이를 연결하며, 리어파이프가 회동되도록 하는 연결부를 포함하며, 상기 리어파이프는 연결부에 의해 회동하여 수평축에 대한 경사가 가변되는 것을 특징으로 하여, 보행자의 안정성과 엔진의 효율성이 동시에 향상되는 각도 가변형 테일파이프에 관한 것이다.

Description

각도 가변형 테일파이프{VARIABLE ANGLE TAIL-PIPE FOR VEHICLE}

본 발명은 차량의 테일파이프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 테일파이프가 프런트파이프와 리어파이프로 구분되고 그 사이에 연결부가 설치되어 배기가스의 온도에 따라 리어파이프의 수평축에 대한 경사가 가변되는 각도 가변형 테일파이프에 관한 것이다.

일반적으로 차량에 장착되는 배기장치는 차량의 동력을 발생시키기 위해서 엔진의 실린더에서 연료를 연소시킨 후 발생되는 배기가스를 외부로 원활하게 배출하기 위한 장치를 말한다.

이러한 배기장치는 통상적으로 엔진의 각 실린더에 연결되는 매니폴드, 상기 매니폴드에 연결되어 배기가스의 유해성분을 무해한 물질로 산화 및 환원시키는 촉매컨버터, 상기 촉매컨버터의 한쪽 부분에 연결되어 매니폴드에서 나오는 배기가스를 방출함과 아울러 배기가스에서 발생되는 열의 일부를 발산시키는 배기파이프, 상기 배기파이프의 한쪽 끝부분에 연결되고 배기가스의 온도와 압력을 낮추어 배기 소음을 감쇠시키는 머플러 및 상기 머플러의 출구 측에 설치되어 배기가스를 외부로 안내하는 테일파이프 등으로 이루어진다.

이때, 종래 차량(특히, 버스 등의 경우)의 테일파이프는 고온의 배기가스가 보행자에게 직접적으로 분사되어 열해를 입는 것을 방지하기 위해 대부분 수평축에 대해 지면으로 향하도록 하향 경사진 상태로 설치된다.

그러나 배기가스의 부압을 최소화하여 엔진의 효율을 극대화하기 위해서는 테일파이프가 지면과 수평으로 설치되는 것이 가장 좋으며, 테일파이프의 경사진 정도에 따라 엔진의 효율성은 낮아지게 된다.

즉, 보행자의 상해 방지를 위해서는 테일파이프를 지면을 향해 하향 경사진 상태로 설치하여야하는 반면, 엔진의 효율성을 위해서는 테일파이프를 지면과 수평으로 설치하여야하므로, 양자는 항상 충돌되고 있는 실정이다.

따라서, 차량의 설계자는 테일파이프가 지면을 향하면서도 동시에 배기 부압을 최소화하고자 하는 테일파이프의 형상과 각도의 최적화 설계를 수행하여야 하는 번거로움이 있다.

또한, 이러한 최적화 설계를 마친 테일파이프라고 하더라도 테일파이프가 지면과 수평으로 설치될 때에 비해서는 배기 부압이 크므로 엔진의 효율성이 떨어지게 되는 문제점이 있다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 테일파이프의 경사를 배기가스의 온도에 따라 가변할 수 있으므로 보행자의 안정성과 엔진의 효율성이 동시에 향상되는 각도 가변형 테일파이프를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 운전자가 별도의 조작을 하지 않아도 자동으로 배기가스의 온도에 따라 테일파이프의 경사가 가변되므로 운전자의 조작성이 향상되는 각도 가변형 테일파이프를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 차량의 엔진으로부터 배출된 배기가스가 통과하는 프런트파이프; 상기 프런트파이프로부터 전달된 배기가스를 외부로 배출하는 리어파이프; 및 상기 프런트파이프와 리어파이프의 사이를 연결하며, 리어파이프가 회동되도록 하는 연결부; 를 포함하며, 상기 리어파이프는 연결부에 의해 회동하여 수평축에 대한 경사가 가변되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 각도 가변형 테일파이프에서 상기 연결부는, 상기 프런트파이프와 리어파이프의 하면 사이에 배치되며 배기가스의 온도에 따라 길이가 가변되는 바이메탈; 및 상기 프런트파이프와 리어파이프의 상면 사이에 배치되며 회전 가능한 핀조인트; 를 포함하는 것이 바람직하다.

아울러, 본 발명의 일실시예에 따른 각도 가변형 테일파이프는, 상기 프런트파이프의 내측면 좌우 양측에 결합되며 리어파이프 방향으로 연장되는 날개부; 를 더 포함하는 것이 좋다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 각도 가변형 테일파이프에서 상기 리어파이프의 상면 전후방향 길이는 하면 전후방향 길이보다 상대적으로 길게 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 각도 가변형 테일파이프에서 상기 연결부는, 상기 프런트파이프와 리어파이프의 사이에 결합되며 전후방향으로 길이가 가변되는 주름 형상의 벨로우즈; 를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 각도 가변형 테일파이프는, 상기 리어파이프에 끝단이 결합되며 상하로 이동하는 로드를 구비하는 솔레노이드장치; 를 더 포함하는 것이 바람직하다.

나아가, 본 발명의 다른 실시예에 따른 각도 가변형 테일파이프에서 상기 솔레노이드장치의 로드의 끝단은 리어파이프와 회전핀을 매개로 회전 가능하도록 결합되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명은, 테일파이프(정확하게는 리어파이프)의 경사가 차량의 상태에 따라 하향 조정되거나 수평 조정되어 보행자의 안전성과 엔진의 효율성을 동시에 향상시키는 효과가 있다.

구체적으로 차량의 엔진이 오프(OFF)되거나 정차시, 배기가스의 온도가 소정의 온도 이하인 경우, 테일파이프는 지면을 향해 경사지게 배치되고, 이에 따라 배기가스의 온도로 인한 보행자의 상해 위험성이 현저히 줄어들게 된다.

차량의 주행시 배기가스의 온도가 소정의 온도 이상인 경우, 테일파이프는 지면과 수평을 이루도록 배치되고, 이에 따라 배기가스의 부압이 최소화되어 엔진의 효율성이 극대화되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 운전자가 별도로 조작할 필요없이 자동으로 테일파이프의 경사가 조절되므로 운전자가 테일파이프의 각도 제어를 신경 쓸 필요가 없고 운전자의 조작성이 증대되는 효과가 있다.

나아가, 본 발명은 차량의 생산원가 및 중량이 종래와 거의 동일하거나 과도한 증가 없이 보행자 안정성과 엔진 효율성을 동시에 향상시킬 수 있으므로 차량의 상품성이 현저히 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 정차시 각도 가변형 테일파이프의 모습을 측면에서 바라본 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 주행시 각도 가변형 테일파이프의 모습을 측면에서 바라본 단면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 각도 가변형 테일파이프를 아래에서 바라본 모습을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 정차시 각도 가변형 테일파이프의 모습을 측면에서 바라본 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 주행시 각도 가변형 테일파이프의 모습을 측면에서 바라본 도면.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 정차시 각도 가변형 테일파이프의 모습을 측면에서 바라본 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 주행시 각도 가변형 테일파이프의 모습을 측면에서 바라본 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 각도 가변형 테일파이프를 아래에서 바라본 모습을 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 각도 가변형 테일파이프는, 차량의 엔진(미도시)으로부터 배출된 배기가스가 통과하는 프런트파이프(10)와 상기 프런트파이프로부터 전달된 배기가스를 외부로 배출하는 리어파이프(20)로 구성된다.

상기 프런트파이프(10)와 리어파이프(20)는 일반적으로 사각관 형태로 형성되나, 차량의 종류, 배기가스의 유동량, 차량의 레이아웃 등에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

상기 프런트파이프(10)와 리어파이프(20)의 사이에는 연결부(30)가 배치되어 프런트파이프와 리어파이프의 사이를 연결하고, 상기 연결부(30)는 리어파이프(20)가 프런트파이프(10)에 대해 회동 가능하도록 한다.

즉, 도 1에 도시된 것처럼 차량의 정차시 또는 차량의 정지(OFF)시, 상기 리어파이프(20)는 연결부(30)를 기준으로 프런트파이프(10)와 소정의 경사를 가지도록 배치되고, 이에 따라 보행자의 열해가 방지된다.

도 2에 도시된 것처럼 차량의 주행시, 상기 리어파이프(20)는 프런트파이프(10) 및 연결부(30)와 일직선으로 연결되어 수평축에 대해 평행하게 배치되고, 이에 따라 배기가스가 원활히 외부로 배출되도록 한다.

구체적으로 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 상기 연결부(30)는, 프런트파이프(10)와 리어파이프(20)의 하면 사이에 배치되며 배기가스의 온도에 따라 길이가 가변되는 바이메탈(bimetal, 32) 및 프런트파이프(10)와 리어파이프(20)의 상면 사이에 배치되며 회전 가능한 핀조인트(34)를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 바이메탈(32)은 외부의 온도(여기에서는 배기가스의 온도)에 따라 열팽창계수가 다른, 다시 말하면 온도의 변화에 따라 팽창·수축하는 정도가 다른 두 종류의 얇은 금속을 포개어 붙여서 만든다.

상기 바이메탈(32)은 배기가스가 소정의 온도(예를 들어, 약 480℃) 이하인 경우 도 1에 도시된 것처럼 하측으로 휘어진 상태를 유지하고, 배기가스가 소정의 온도 이상인 경우 도 2에 도시된 것처럼 열팽창계수가 큰 쪽이 더 많이 팽창하면서 상측으로 연장되어 일직선인 상태를 유지한다.

상기 바이메탈(32)은 팽창이 잘 되지 않는 금속으로 니켈(Ni)과 철(Fe)의 합금이 주로 사용되며, 팽창이 잘 되는 금속으로 니켈·망간·철의 합금, 니켈·몰리브덴·철의 합금, 니켈·망간·구리의 합금 등 여러 가지가 사용된다.

상기 핀조인트(34)는 프런트파이프(10)와 리어파이프(20)가 회전 가능하도록 연결하는 역할을 하며, 차량의 정차시 소정의 각도로 오므려져 있다가 차량의 주행시 바이메탈(32)의 회전에 따라 일자로 펼쳐지게 된다.

이때, 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 상기 리어파이프(20)의 상면 전후방향 길이는 리어파이프(20)의 하면 전후방향 길이보다 상대적으로 길게 형성되는 것이 바람직하다.

이는 프런트파이프(10)와 리어파이프(20)의 하면 사이에 배치되는 바이메탈(32)의 팽창 또는 수축을 위해서이고, 동시에 리어파이프(20)가 하향 경사진 상태로 배치되었을 때에도 배기가스가 리어파이프의 상면으로 새어나가지 않도록 하기 위해서이다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 프런트파이프(10)의 내측면 좌우 양측에는 리어파이프(20)의 방향으로 연장(도시된 실시예에서 점선으로 표시)되는 날개부(12)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 날개부(12)의 상부는 리어파이프(20)의 하향 배치 경사각에 대응하여 소정의 경사를 가지며, 리어파이프(20)의 하향 배치시 배기가스가 프런트파이프(10)와 리어파이프(20)의 측면으로부터 새는 것을 방지하는 역할을 한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 정차시 각도 가변형 테일파이프의 모습을 측면에서 바라본 도면이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 주행시 각도 가변형 테일파이프의 모습을 측면에서 바라본 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에서 상기 연결부(30)는 프런트파이프(10)와 리어파이프(20)의 사이에 결합되며 전후방향으로 길이가 가변되는 주름 형상의 벨로우즈(36)인 것이 바람직하다.

도 4에 도시된 바와 같이, 차량의 정차시 상기 벨로우즈(36)의 상부는 하부보다 상대적으로 늘어난 형태로 형성되어 리어파이프(20)가 하향 경사지도록 하고, 도 5에 도시된 바와 같이, 차량의 주행시 상기 벨로우즈(36)는 리어파이프(20)가 수평으로 배치되도록 한다.

이때, 상기 프런트파이프(10)는 마운팅브라켓(14)을 매개로 차체(16)에 결합되어 있으며, 리어파이프(20)는 후술되는 솔레노이드장치(40)를 매개로 상하로 이동 가능하도록 차체(16)에 연결된다.

도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 솔레노이드장치(40)는 리어파이프(20)에 끝단이 결합되며 상하로 이동 가능한 로드(42)를 구비하며, 이러한 로드(42)의 상하 이동에 따라 리어파이프(20)의 경사각이 가변된다.

상기 솔레노이드장치(40)는 차량의 ECU(Electronic Control Unit)에 의해 제어되며, 차량이 정차 상태(예를 들어, 배기가스가 소정의 온도 이하)인 경우 전원장치(POWER)가 오프(OFF)되어 로드(42)가 돌출된 상태를 유지하고, 차량이 주행 상태(예를 들어, 배기가스가 소정의 온도 이상)인 경우 전원장치(POWER)가 온(ON)되어 로드(42)가 위쪽으로 당겨지도록 한다.

상기 솔레노이드장치(40)의 로드(42)의 끝단은 회전핀(44)을 매개로 리어파이프(20)와 회전 가능하도록 결합되는 것이 바람직한데, 이는 로드(42)의 상하 이동에 따라 리어파이프(20)가 상하로 회동하도록 하기 위해서이다.

전술한 것과 같이 구성된 본 발명에 따른 각도 가변형 테일파이프의 작동 과정 또는 제어 로직을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에서 차량의 정차 또는 엔진 오프시 리어파이프(20)는 프런트파이프(10)에 대해 하향 경사진 상태를 유지하여 보행자의 상해를 방지한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에서 차량의 주행시, 배기가스의 온도는 소정의 온도 이상으로 상승되고, 바이메탈(32)이 열변형되며, 이에 따라 리어파이프(20)는 프런트파이프(10)와 수평으로 배치되어 배기압을 최소화(엔진 효율성 극대화)시킨다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에서 차량의 정차 또는 엔진 오프시, 차량의 ECU에 의해 솔레노이드장치(40)의 전원장치는 오프되고, 리어파이프(20)는 프런트파이프(10)에 대해 하향 경사진 상태를 유지한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에서 차량의 주행시, 차량의 ECU에 의해 솔레노이드장치(40)의 전원장치는 켜지고, 로드(42)는 상측으로 당겨져서 리어파이프(20)는 프런트파이프(10)와 수평으로 배치된다.

이와 같이 본 발명은 보행자 안정성과 엔진 효율성을 동시에 향상시킬 수 있으면서, 운전자가 별도로 조작할 필요없이 자동으로 테일파이프의 경사가 조절되므로 운전자가 테일파이프의 각도 제어를 신경 쓸 필요가 없고 운전자의 조작성이 증대되는 효과가 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

10 : 프런트파이프
12 : 날개부
14 : 마운팅브라켓
16 : 차체
20 : 리어파이프
30 : 연결부
32 : 일실시예에 따른 바이메탈
34 : 일실시예에 따른 핀조인트
36 : 다른 실시예에 따른 벨로우즈
40 : 솔레노이드장치
42 : 로드
44 : 회전핀

Claims (7)

1. 차량의 엔진으로부터 배출된 배기가스가 통과하는 프런트파이프;
   상기 프런트파이프로부터 전달된 배기가스를 외부로 배출하는 리어파이프; 및
   상기 프런트파이프와 리어파이프의 사이를 연결하며, 리어파이프가 회동되도록 하는 연결부; 를 포함하며,
   상기 리어파이프는 연결부에 의해 회동하여 수평축에 대한 경사가 가변되는 것을 특징으로 하는 각도 가변형 테일파이프.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 연결부는,
   상기 프런트파이프와 리어파이프의 하면 사이에 배치되며 배기가스의 온도에 따라 길이가 가변되는 바이메탈; 및
   상기 프런트파이프와 리어파이프의 상면 사이에 배치되며 회전 가능한 핀조인트; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 각도 가변형 테일파이프.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 프런트파이프의 내측면 좌우 양측에 결합되며 리어파이프 방향으로 연장되는 날개부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 각도 가변형 테일파이프.
   
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 리어파이프의 상면 전후방향 길이는 하면 전후방향 길이보다 상대적으로 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 각도 가변형 테일파이프.
   
5. 제 1 항에 있어서, 상기 연결부는,
   상기 프런트파이프와 리어파이프의 사이에 결합되며 전후방향으로 길이가 가변되는 주름 형상의 벨로우즈; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 각도 가변형 테일파이프.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 리어파이프에 끝단이 결합되며 상하로 이동하는 로드를 구비하는 솔레노이드장치; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 각도 가변형 테일파이프.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 솔레노이드장치의 로드의 끝단은 리어파이프와 회전핀을 매개로 회전 가능하도록 결합되는 것을 특징으로 하는 각도 가변형 테일파이프.

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