KR20180053105A

KR20180053105A - 차량의 배기계용 머플러 유닛

Info

Publication number: KR20180053105A
Application number: KR1020160150483A
Authority: KR
Inventors: 김건우
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2016-11-11
Filing date: 2016-11-11
Publication date: 2018-05-21

Abstract

차량의 배기계용 머플러 유닛이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 배기계용 머플러 유닛은 복수개의 타공홀이 각각 형성된 제1, 제2 배플 플레이트에 의해 내부 공간이 전방으로부터 제1 챔버, 제2 챔버 및 제3 챔버로 구획되고, 전방과 후방에 각각 흡입구와 배출구가 형성되는 머플러 하우징; 상기 머플러 하우징의 전방에 형성된 흡입구에 일단이 연결되고, 상기 제1, 제2 배플 플레이트를 관통하여 타단이 상기 제3 챔버에 위치되며, 상기 제2 챔버에 대응되는 외주면 둘레에 배기가스가 유동하도록 복수개의 제1 배기홀이 형성되는 흡입 파이프; 상기 제1, 제2 배플 플레이트를 관통하여 일단이 상기 제1 챔버에 위치되고, 상기 머플러 하우징의 후방에 형성된 배기구에 타단이 연결되며, 상기 제2 배플 플레이트를 기준으로 양측 상기 제2, 제3 챔버에 대응되는 일정구간의 외주면 둘레에 배기가스가 유동하도록 복수개의 제2 배기홀이 형성되는 배출 파이프; 및 상기 배출 파이프의 제2 배기홀을 감싸면서 상기 제2 배플 플레이트 상에 설치되며, 내부의 흡음재를 통하여 음 에너지를 흡수하는 흡음수단을 포함한다.

Description

차량의 배기계용 머플러 유닛{MUFFLER UNIT FOR EXHAUST SYSTEM OF VEHICLES}

본 발명은 차량의 배기계용 머플러 유닛에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 배기시스템은 엔진에서 발생하는 배기가스를 배출하기 위하여 차량의 후방 측으로 유도하는 배기라인 상에 배기소음을 감쇠시키는 머플러(muffler, 소음기)를 포함하고 있다.

이러한 머플러는 엔진에서 배출되는 배기가스의 온도와 압력을 낮추어 배기소음을 저하시키는 것으로, 그 구조에 따라 다양한 형식으로 구분된다.

여기서, 상기 머플러의 내부공간은 배기소음의 감쇠 효과를 높이기 위하여 다수개의 배플 플레이트를 통하여 여러 개의 챔버로 나뉘어진다.

즉, 상기 배기가스의 소음은 머플러 내부의 챔버들을 통과하는 과정에서 음파의 간섭, 압력 변동의 감소 및 배기온도의 저하 등으로 인하여 점차로 감쇠된다.

이러한 머플러는 크게 반응형(reactive) 방식과, 소실형(dissipative) 방식을 통하여 소음을 저감한다.

먼저, 상기 반응형 방식은 경계면에서 반향되는 소리의 특성으로 인하여 생기는 위상 차이를 이용하여 특정한 주파수 대역을 저감하는 방식이다.

그리고 상기 소실형 방식은 소리 에너지의 소멸 효과를 이용하는 것으로, 상기 소실형 방식에는 흡음재를 사용하여 소리 에너지를 흡수하는 방법과, 파이프 혹은 배플 플레이트에 타공되어 있는 타공홀을 통과할 때 발생하는 소리 에너지의 손실을 이용하는 방법이 있다.

대체적으로 차량용 머플러에는 소실형 방식이 주로 사용된다.

이러한 소실형 방식이 사용되는 이유는 유체의 흐름이 머플러 상의 다수개의 홀들을 통과할 때 발생하는 에너지 손실이 유체 속도에 비례하여 증가하며, 이는 실제 적용에 있어 엔진의 속도에 따라 유속이 증가되기 때문에, 소음 저감 측면에서 효과적인 머플러 설계라고 볼 수 있다.

따라서 상기 소실형 방식을 이용하여 최대한의 효율을 가진 머플러 설계에 대한 연구개발이 필요하다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 기존 대비 원가 및 중량을 절감하면서도 소음 저감 성능을 극대화할 수 있는 차량의 배기계용 머플러 유닛을 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 복수개의 타공홀이 각각 형성된 제1, 제2 배플 플레이트에 의해 내부 공간이 전방으로부터 제1 챔버, 제2 챔버 및 제3 챔버로 구획되고, 전방과 후방에 각각 흡입구와 배출구가 형성되는 머플러 하우징; 상기 머플러 하우징의 전방에 형성된 흡입구에 일단이 연결되고, 상기 제1, 제2 배플 플레이트를 관통하여 타단이 상기 제3 챔버에 위치되며, 상기 제2 챔버에 대응되는 외주면 둘레에 배기가스가 유동하도록 복수개의 제1 배기홀이 형성되는 흡입 파이프; 상기 제1, 제2 배플 플레이트를 관통하여 일단이 상기 제1 챔버에 위치되고, 상기 머플러 하우징의 후방에 형성된 배기구에 타단이 연결되며, 상기 제2 배플 플레이트를 기준으로 양측 상기 제2, 제3 챔버에 대응되는 일정구간의 외주면 둘레에 배기가스가 유동하도록 복수개의 제2 배기홀이 형성되는 배출 파이프; 및 상기 배출 파이프의 제2 배기홀을 감싸면서 상기 제2 배플 플레이트 상에 설치되며, 내부의 흡음재를 통하여 음 에너지를 흡수하는 흡음수단을 포함하는 차량의 배기계용 머플러 유닛을 제공할 수 있다.

또한, 상기 제1, 제2 배플 플레이트는 단면 상에 상기 흡입 및 배출 파이프가 관통되는 영역 외측에 전방을 향하여 돌출된 포밍부가 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1 배플 플레이트 상의 타공홀은 상기 제2 배플 플레이트 상의 타공홀에 비하여 지름이 작게 형성될 수 있다.

또한, 상기 제2 배플 플레이트 상에는 지름이 서로 다른 두 종류의 타공홀이 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1, 제2 배플 플레이트 상에는 각 하부 일측에 타원형의 드레인 홀이 각각 형성될 수 있다.

또한, 상기 흡입 파이프는 상기 제3 챔버에 위치하는 타단부에 축관 성형된 축관부가 형성될 수 있다.

또한, 상기 흡음수단은 양 단부가 좁아지는 원통형으로 형성되어 상기 제2 배기홀을 감싸도록 상기 배출 파이프에 끼워져 양단이 상기 배출 파이프에 용접되는 튜브; 및 상기 튜브와 배출 파이프 사이의 공간에 충진되는 흡음재로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 튜브는 스틸 재질의 파이프로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 튜브는 상기 제2 배플 플레이트를 관통하여 외주면 중앙부가 제2 배플 플레이트에 고정될 수 있다.

본 발명의 실시 예는 머플러 하우징의 내부를 제1, 제2 배플 플레이트에 의해 제1 내지 제3 챔버로 구획하고, 흡입 파이프와 배출 파이프를 배치하는 구조로, 배기가스가 보조경로 없이 단일경로로 이동하도록 유도하면서도, 소음 저감 성능을 극대화할 수 있어, 기존대비 원가 및 중량이 절감할 수 있다.

이 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 배기계용 머플러 유닛의 투영 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 배기계용 머플러 유닛의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 배기계용 머플러 유닛의 제1, 제2 배플 플레이트의 정면도이다.
도 4는 도 1의 A-A선에 따른 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예를 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 상세한 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 실시 예들 중에서 바람직한 하나의 실시 예에 관한 것이다. 따라서 본 발명이 하기의 도면과 설명에만 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 배기계용 머플러 유닛의 투영 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 배기계용 머플러 유닛의 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 배기계용 머플러 유닛의 제1, 제2 배플 플레이트의 정면도이고, 도 3은 도 1의 A-A선에 따른 단면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 배기계용 머플러 유닛(1)은 차량의 배기매니폴드와 연결된 배기파이프의 일측에 설치된다.

상기 차량용 머플러 유닛(1)은 머플러 하우징(10), 흡입 파이프(20), 배출 파이프(30) 및 흡음수단(40)으로 구성된다.

상기 머플러 하우징(10)은 제1 배플 플레이트(B1)와 제2 배플 플레이트(B2)에 의해 내부 공간이 전방으로부터 제1 챔버(C1), 제2 챔버(C2) 및 제3 챔버(C3)로 구획된다.

또한, 상기 머플러 하우징(10)은 전방과 후방에 각각 흡입구(11)와 배출구(13)가 형성된다.

이때, 상기 제1 배플 플레이트(B1)와 제2 배플 플레이트(B2)는 단면 상에 전방을 향하여 돌출된 포밍부(15)가 형성된다.

상기 포밍부(15)는 제1 배플 플레이트(B1)와 제2 배플 플레이트(B2)의 단면 상에 동일한 형상으로 형성될 수 있다.

또한, 포밍부(15)는 흡입 파이프(20) 및 배출 파이프(30)가 관통되는 영역 외측에 형성된다.

이러한 포밍부(15)는 강성 증대를 위한 것으로, 배기가스가 흐르면서 발생하는 가진에 의해 상기 제1 배플 플레이트(B1)와 제2 배플 플레이트(B2)가 떨리면서 발생할 수 있는 방사음 및 각종 이음을 방지할 수 있다.

또한, 상기 제1 배플 플레이트(B1)와 제2 배플 플레이트(B2) 상에는 각각 복수개의 타공홀(17)이 형성된다.

상기 제1 배플 플레이트(B1)의 복수개의 타공홀(17)은 동일 지름을 가지며, 중심부와 상기 포밍부(15) 상의 전체영역 및 상기 포밍부(15)의 외측으로 형성된다.

이러한 제1 배플 플레이트(B1) 상에 형성된 동일 지름의 타공홀(17)은 배기가스가 원활히 흘러갈 수 있도록 구성된 것이다.

또한, 상기 제2 배플 플레이트(B2)의 복수개의 타공홀(17)은 서로 다른 두 종류의 지름을 가지며, 상기 제2 배플 플레이트(B2)의 포밍부(15)상의 일측 및 타측에 형성된다.

이때, 상기 제2 배플 플레이트(B2)의 복수개의 타공홀(17)은 상대적으로 작은 지름의 타공홀(17)이 5개, 상대적으로 큰 지름의 타공홀(17)이 2개가 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 타공홀(17)의 개수와 지름은 변경하여 적용할 수 있다.

이러한 상기 제2 배플 플레이트(B2) 상에 형성된 서로 다른 두 종류의 지름을 가진 타공홀(17)은 튜닝을 통하여 공명 흡음 효과에 의해 좀더 넓은 주파수 범위에서 소음 감쇠 효과를 보일 수 있도록 적용한 것이다.

또한, 상기 제1 배플 플레이트(B1)와 제2 배플 플레이트(B2) 상에는 각 하부 일측에 타원형의 드레인 홀(Drain hole, 19)이 각각 형성된다.

이러한 드레인 홀(19)은 머플러 하우징(10) 내부의 응축수를 배출하기 위함이다.

그리고 상기 흡입 파이프(20)는 상기 머플러 하우징(10)의 전방에 형성된 흡입구(11)에 일단이 연결된다.

또한, 상기 흡입 파이프(20)는 제1 배플 플레이트(B1)와 제2 배플 플레이트(B2)를 관통하여 타단이 제3 챔버(C3)에 위치된다.

또한, 상기 흡입 파이프(20)는 제2 챔버(C2)에 대응되는 외주면 둘레에 배기가스가 유동하도록 복수개의 제1 배기홀(21)이 형성된다.

이러한 제1 배기홀(21)은 단면적 비를 이용한 팽창 효과를 통하여 음 에너지 감쇠 효과를 가지도록 구성된 것이다.

또한, 상기 흡입 파이프(20)는 제3 챔버(C3)에 위치하는 타단부에 축관 성형된 축관부(23)가 형성된다.

이때, 상기 제3 챔버(C3)는 공명실 구조를 적용함으로써, 공명 흡음 효과를 이용하여 음 에너지를 감쇠할 수 있는 효과를 가지도록 구성된다.

또한, 상기 흡음 파이프(20)의 축관부(23)는 공명 흡음 원리를 이용하여 목표로 하는 주파수의 소음을 저감할 수 있도록 적용된 구조이다.

그리고 상기 배출 파이프(30)는 제1 배플 플레이트(B1)와 제2 배플 플레이트(B2)를 관통하여 일단이 제1 챔버(C1)에 위치된다.

또한, 상기 배출 파이프(30)는 머플러 하우징(10)의 후방에 형성된 배기구(13)에 타단이 연결된다.

이러한 배출 파이프(30)는 제2 배플 플레이트(B2)를 기준으로 양측의 상기 제2 챔버(C2) 및 제3 챔버(C3)에 대응되는 일정구간의 외주면 둘레에 배기가스가 유동하도록 복수개의 제2 배기홀(31)이 형성된다.

그리고 상기 흡음수단(40)은 배출 파이프(30)의 제2 배기홀(31)을 감싸면서 제2 배플 플레이트(B2) 상에 설치된다.

이러한 흡음수단(40)은 튜브(41) 및 흡음재(43)로 구성된다.

상기 튜브(41)는 양 단부가 좁아지는 원통형으로 형성되어 제2 배기홀(31)을 감싸도록 배출 파이프(30)에 끼워져 양단이 배출 파이프(30)에 용접된다.

또한, 상기 튜브(41)는 제2 배플 플레이트(B2)를 관통하여 외주면 중앙부가 제2 배플 플레이트(B2)에 고정된다.

상기 튜브(41)는 스틸 재질의 파이프로 이루어질 수 있다.

그리고 상기 흡음재(43)는 상기 튜브(41)와 배출 파이프(30) 사이의 공간에 충진된다.

이러한 흡음수단(43)은 상기 튜브(41) 내부의 흠음재(43)를 통하여 음 에너지를 흡수하는 것으로, 특히, 고주파 음 에너지 및 주행 중 발생하는 기류 소음을 저감할 수 있다.

따라서 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 배기계용 머플러 유닛(1)은 배기가스가 흡입 파이프(20)로부터 유입되어 제1 배기홀(21)을 통하여 제2 챔버(C2)로 배출될 때, 상기 흡입 파이프(20)의 제1 배기홀(21)의 단면적 비를 이용하여 팽창 효과를 통해 음 에너지가 감쇠되고, 이어서, 상기 제1 배플 플레이트(B1) 상의 타공홀(17)을 통해 제1 챔버(C1)를 지나 배출 파이프(30)로 유입되면, 상기 배출 파이프(30)에 적용된 흡음수단(40)을 통해 고주파 음 에너지 및 기류 소음이 감쇠된 상태로, 외부로 배출되는 구조를 가진다.

또한, 상기 차량의 배기계용 머플러 유닛(1)은 공명실 구조로 이루어진 제3 챔버(C3)에 대응하는 흡입 파이프(20)의 타단부에 축관부(23)를 적용함으로써, 공명 흡음 원리를 이용하여 목표로 하는 주파수의 소음을 저감 할 수 있는 구조를 가진다.

이로 인해, 상기 차량의 배기계용 머플러 유닛(1)은 2개의 배플 플레이트(B1, B2)와 2개의 파이프(20, 30)를 이용하여 배기가스가 보조경로 없이 단일경로로 이동하면서도, 소음 저감 성능을 극대화할 수 있어, 기존대비 원가 및 중량이 절감될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1 머플러 유닛 10 머플러 하우징
B1 제1 배플 플레이트 B2 제2 배플 플레이트
C1 제1 챔버 C2 제2 챔버
C4 제3 챔버 11 흡입구
13 배출구 15 포밍부
17 타공홀 19 드레인 홀
20 흡입 파이프 21 제1 배기홀
23 축관부 30 배출 파이프
31 제2 배기홀 40 흡음수단
41 튜브 43 흡음재

Claims

복수개의 타공홀이 각각 형성된 제1, 제2 배플 플레이트에 의해 내부 공간이 전방으로부터 제1 챔버, 제2 챔버 및 제3 챔버로 구획되고, 전방과 후방에 각각 흡입구와 배출구가 형성되는 머플러 하우징;
상기 머플러 하우징의 전방에 형성된 흡입구에 일단이 연결되고, 상기 제1, 제2 배플 플레이트를 관통하여 타단이 상기 제3 챔버에 위치되며, 상기 제2 챔버에 대응되는 외주면 둘레에 배기가스가 유동하도록 복수개의 제1 배기홀이 형성되는 흡입 파이프;
상기 제1, 제2 배플 플레이트를 관통하여 일단이 상기 제1 챔버에 위치되고, 상기 머플러 하우징의 후방에 형성된 배기구에 타단이 연결되며, 상기 제2 배플 플레이트를 기준으로 양측의 상기 제2, 제3 챔버에 대응되는 일정구간의 외주면 둘레에 배기가스가 유동하도록 복수개의 제2 배기홀이 형성되는 배출 파이프; 및
상기 배출 파이프의 제2 배기홀을 감싸면서 상기 제2 배플 플레이트 상에 설치되며, 내부의 흡음재를 통하여 음 에너지를 흡수하는 흡음수단;
을 포함하는 차량의 배기계용 머플러 유닛.
제1항에 있어서,
상기 제1, 제2 배플 플레이트는
단면 상에 상기 흡입 및 배출 파이프가 관통되는 영역 외측에 전방을 향하여 돌출된 포밍부가 형성되는 차량의 배기계용 머플러 유닛.
제1항에 있어서,
상기 제1 배플 플레이트 상의 타공홀은 상기 제2 배플 플레이트 상의 타공홀에 비하여 지름이 작게 형성되는 차량의 배기계용 머플러 유닛.
제3항에 있어서,
상기 제2 배플 플레이트 상에는
지름이 서로 다른 두 종류의 타공홀이 형성되는 차량의 배기계용 머플러 유닛.
제1항에 있어서,
상기 제1, 제2 배플 플레이트 상에는
각 하부 일측에 타원형의 드레인 홀이 각각 형성되는 차량의 배기계용 머플러 유닛.
제1항에 있어서,
상기 흡입 파이프는
상기 제3 챔버에 위치하는 타단부에 축관 성형된 축관부가 형성되는 차량의 배기계용 머플러 유닛.
제1항에 있어서,
상기 흡음수단은
양 단부가 좁아지는 원통형으로 형성되어 상기 제2 배기홀을 감싸도록 상기 배출 파이프에 끼워져 양단이 상기 배출 파이프에 용접되는 튜브; 및
상기 튜브와 배출 파이프 사이의 공간에 충진되는 흡음재;
로 이루어지는 차량의 배기계용 머플러 유닛.
제7항에 있어서,
상기 튜브는 스틸 재질의 파이프로 이루어지는 차량의 배기계용 머플러 유닛.
제7항에 있어서,
상기 튜브는
상기 제2 배플 플레이트를 관통하여 외주면 중앙부가 제2 배플 플레이트에 고정되는 차량의 배기계용 머플러 유닛.