가변밸브 부착형 소음기(MUFFLER WITH VARIAVLE VALVE)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2009년09월14일
(11) 등록번호 10-0916809
(24) 등록일자 2009년09월03일
(51) Int. Cl.

F01N 1/16 (2006.01) F01N 1/02 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2008-0105732
(22) 출원일자 2008년10월28일
심사청구일자 2008년10월28일
(56) 선행기술조사문헌
JP08200039 A*
JP18161685 A
KR100325231 B1*
KR100513457 B1
*는 심사관에 의하여 인용된 문헌
(73) 특허권자
세종공업 주식회사
울산 북구 효문동 800-1
(72) 발명자
김영훤
울산광역시 남구 무거동 무거한라1차 1801호
김태완
울산광역시 남구 옥동 282-6번지 옥서아트빌 302
호
(74) 대리인
김선기
전체 청구항 수 : 총 1 항 심사관 : 양경진
(54) 가변밸브 부착형 소음기
(57) 요 약
본 발명은 가변밸브 부착형 소음기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소음성능을 향상시킴과 더불어 제조비용을
대폭 절감할 수 있는 가변밸브 부착형 소음기에 관한 것이다.
본 발명의 가변밸브 부착형 소음기는, 내부가 제1 및 제2 배플에 의해 제1 및 제2 소음실, 공명실로 구획된 하우
징; 상기 제1 및 제2 배플을 관통하여 설치되고, 제1소음실과 인접한 외주면에 하나 이상의 제1소통공을 가지고,
제2소음실과 인접한 외주면에 하나 이상의 제2소통공을 가진 인렛파이프; 상기 제1 및 제2 배플을 관통하여 설치
되고, 배기가스를 외부로 배출하는 하나 이상의 아웃렛파이프; 및 상기 제1 배플의 개구에 설치되어 배기압력에
따라 개폐하는 가변밸브;를 포함한다.
대 표 도 - 도1
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등록특허 10-0916809
특허청구의 범위
청구항 1
삭제
청구항 2
삭제
청구항 3
삭제
청구항 4
내부가 제1 및 제2 배플에 의해 제1 및 제2 소음실, 공명실로 구획된 하우징;
상기 제1 및 제2 배플을 관통하여 설치되고, 제1소음실과 인접한 외주면에 하나 이상의 제1소통공을 가지고, 제
2소음실과 인접한 외주면에 하나 이상의 제2소통공을 가진 인렛파이프;
상기 제1 및 제2 배플을 관통하여 설치되고, 일단부가 상기 제1소음실과 소통하고, 타단부는 상기 하우징의 외
부와 소통하는 하나 이상의 아웃렛파이프; 및
상기 제1배플의 개구에 설치되어 배기압력에 따라 개폐하는 가변밸브;를 포함하고,
상기 인렛파이프의 일단 개구는 상기 하우징의 외부와 소통하고, 상기 공명실은 상기 인렛파이프의 타단 개구와
만 직접 소통하며, 상기 제2배플에 의해 상기 공명실은 제1 및 제2소음실에 대해 밀폐됨으로써 상기 공명실은
그 내부에 배기가스가 채워진 상태를 유지하고,
상기 가변밸브는,
상기 제1배플의 개구와 소통하는 개구를 가지고, 상기 개구의 내주면에는 내열성 완충시트가 원주방향으로(전둘
레 방향으로) 설치된 브라켓;
상기 브라켓에 축을 매개로 피벗가능하게 설치된 밸브체; 및
상기 밸브체를 상기 브라켓을 향해 편향시키도록 코일스프링 형태로 구성되고, 일단은 상기 브라켓에 지지되며,
타단은 상기 밸브체에 지지되는 탄성부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 가변밸브 부착형 소음기.
청구항 5
삭제
명 세 서
발명의 상세한 설명
기 술 분 야
본 발명은 가변밸브 부착형 소음기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소음성능을 향상시킴과 더불어 제조비용을<1>
대폭 절감할 수 있는 가변밸브 부착형 소음기에 관한 것이다.
배 경 기 술
차량용 소음기(muffler)라 함은 엔진에서 배출되는 고온, 고압의 배기가스를 차량 외부의 대기중으로 배출시키<2>
기 전에 압력과 온도를 낮춰줌으로써 배기가스의 급격한 팽창에 의해 발생하는 폭발음을 줄이기 위한 장치이다.
소음기는 작동원리에 따라 가는 관에서 넓은 공간으로 확산시켜 소리를 작게 하는 팽창식, 가는 관의 많은 구멍<3>
에서 넓은 공명실(共鳴室)로 확산시켜 서로 음을 상쇄시키는 공명식(共鳴式), 스틸울(금속을 실 모양으로 한
것)에 흡수시키는 흡수식, 앞의 세 가지 방식을 혼합한 격벽식(隔壁式) 등이 있다.
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그리고, 소음기는 소음(消音)효과를 높이기 위하여 소음기의 저항을 크게 하면 배기소음을 줄일 수 있으나 배기<4>
행정에 가해지는 저항 즉, 배압이 높아져 엔진의 출력을 저하시키고, 이와 반대로 배압을 줄이기 위하여 소음기
의 저항을 작게 하면 배기소음(排氣騷音)이 증대되는 문제점이 대두되고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 배기소음과 배압을 동시에 만족시킬 수 있는 가변밸브 부착형 소음기가 개시되<5>
어 있다. 이러한 가변밸브 부착형 소음기는 소음기의 내부에 장착된 파이프 중에서 어느 하나의 파이프에 배기
가스의 압력에 따라 그 개도가 가변가능한 가변 밸브를 장착한 것을 특징으로 한다.
이러한 가변 밸브는 저속영역에서 배기가스의 압력이 낮기 때문에 닫힘 상태가 되어 저주파 소음을 감쇄시킬 수<6>
있고, 가변 밸브의 닫힘 상태에서도 배기가스의 압력이 낮기 때문에 엔진의 출력에는 영향을 미치지 않는다. 그
리고, 고속영역에서 배기가스의 압력이 높아짐에 따라 가변 밸브는 점차 열리면서 고주파 소음을 감소시킴과 더
불어 배기가스의 저항을 줄일 수 있으므로 또한 엔진의 출력에 영향을 미치지 않는다. 이와 같이 가변밸브 부착
형 소음기는 배기소음 및 배압을 동시에 만족시킬 수 있는 장점이 있다.
하지만, 종래의 가변밸브 부착형 소음기는 복수의 배플, 복수의 챔버, 하나 이상의 바이패스 파이프, 인렛파이<7>
프 등이 설치됨에 따라 소음기 내부의 구조가 매우 복잡할 뿐만 아니라 그 제조비용이 대폭 증대하는 단점이 있
었다.
발명의 내용
해결 하고자하는 과제
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 소음기 내부의 구성을 보다 단순화시킴으로써 소음기의<8>
컴팩트화를 도모함과 더불어 그 제조비용을 대폭 절감할 수 있는 가변밸브 부착형 소음기를 제공하는 데 그 목
적이 있다.
또한, 본 발명은 가변밸브의 개방 내지 폐쇄 작동 시에 가변밸브의 개방에 따른 고주파소음 저감효과를 향상시<9>
킬 수 있고, 가변밸브측에는 내열성 완충시트가 원주방향으로(전둘레 방향으로) 설치됨에 따라 가변밸브의 폐쇄
에 따른 저주파소음 저감효과를 대폭 향상시킬 수 있는 가변밸브 부착형 소음기를 제공하는 데 그 목적이 있다.
<10>
과제 해결수단
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가변밸브 부착형 소음기는, <11>
내부가 제1 및 제2 배플에 의해 제1 및 제2 소음실, 공명실로 구획된 하우징;<12>
상기 제1 및 제2 배플을 관통하여 설치되고, 제1소음실과 인접한 외주면에 하나 이상의 제1소통공을 가지고, 제<13>
2소음실과 인접한 외주면에 하나 이상의 제2소통공을 가진 인렛파이프;
상기 제1 및 제2 배플을 관통하여 설치되고, 배기가스를 외부로 배출하는 하나 이상의 아웃렛파이프; 및 <14>
상기 제1 배플의 개구에 설치되어 배기압력에 따라 개폐하는 가변밸브;를 포함한다. <15>
상기 아웃렛파이프는 2개로 구성되고, 일단부가 제1소음실과 소통하고, 타단부는 상기 하우징의 외부와 소통하<16>
는 것을 특징으로 한다.
상기 인렛파이프는 일단부가 상기 하우징의 외부와 소통하고, 타단부는 상기 공명실과 소통하는 것을 특징으로<17>
한다.
상기 아웃렛파이프의 일측에는 물기 제거용 파이프가 설치되고, 상기 물기 제거용 파이프는 상기 하우징의 저면<18>
에 인접하는 것을 특징으로 한다.
상기 가변밸브는 상기 제1배플의 개구와 소통하는 개구를 가지고, 상기 개구의 내주면에는 내열성 완충시트가<19>
원주방향으로 설치된 브라켓;
상기 브라켓에 축을 매개로 피벗가능하게 설치된 밸브체; 및 <20>
상기 밸브체를 상기 브라켓을 향해 편향시키도록 코일스프링 형태로 구성되고, 일단은 상기 브라켓에 지지되며,<21>
타단은 상기 밸브체에 지지되는 탄성부재를 포함한다.
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효 과
이상과 같은 본 발명은, 소음기 내부의 구성을 보다 단순화시킴으로써 소음기의 컴팩트화를 도모함과 더불어 그<22>
제조비용을 대폭 절감할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 가변밸브의 개방 내지 폐쇄 작동 시에 가변밸브의 개방에 따른 고주파소음 저감효과와 가변밸<23>
브의 폐쇄에 따른 저주파소음 저감효과를 대폭 향상시킬 수 있다.
발명의 실시를 위한 구체적인 내용
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. <24>
도 1 내지 도 는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변밸브 부착형 소음기를 도시한다. <25>
도시된 바와 같이, 본 발명의 가변밸브 부착형 소음기는 하우징(10)을 포함한다. 하우징(10)의 내부는 제1 및<26>
제2 배플(17, 18)에 의해 제1소음실(11), 제2소음실(12) 및 공명실(13)로 구획된다.
제1배플(17)은 제1 및 제2 소음실(11, 12)을 구획하도록 하우징(10)의 전방측에 위치하고, 제2배플(18)은 제2소<27>
음실(12) 및 공명실(13)을 구획하도록 하우징(10)의 후방측에 위치한다.
제1배플(17)은 개구(17a)를 구비하고, 이 개구(17a)에는 저속 또는 고속 운전 구간에 따라 변동하는 배기가스의<28>
압력에 대응하여 개폐가능한 가변밸브(30)가 설치될 수 있다. 이와 같이, 본 발명은 배기가스의 압력 변동에 따
라 배기가스가 바이패스(우회)하는 별도의 바이패스 파이프를 설치하지 않고, 제1배플(17) 자체에 개구(17a)
즉, 바이패스 경로를 구성하고, 제1배플(17)의 개구(17a)에 가변밸브(30)를 직접 설치함으로써 그 제조비용을
대폭 절감할 뿐만 아니라 하우징(10) 내부 구조를 매우 단순화할 수 있다.
가변밸브(30)는 제1배플(17)의 개구(17a)에 고정설치된 브라켓(31), 브라켓(31)에 축(34)을 매개로 피벗가능하<29>
게 설치된 밸브체(32), 상기 밸브체(31)를 상기 브라켓(31)으로 편향시키는 탄성부재(33)를 포함한다.
브라켓(31)은 개구(31a)를 가지고, 이 개구(31a)가 제1배플(17)의 개구(17a)와 소통하도록 설치된다. 개구(31<30>
a)의 상부 내주면에는 저속 구간의 소음 성능을 향상시키기 위한 내열성 완충시트(35)가 원주방향으로(전둘레
방향으로) 설치되고, 이 내열성 완충시트(35)는 와이어메쉬 등의 재질로 이루어질 수 있다.
밸브체(32)는 상기 브라켓(31)의 개구(31a)를 개폐할 수 있고, 특히 고속 또는 가속 운전 구간에서 배기가스의<31>
압력이 증가하여 일부의 배기가스가 인렛파이프(21)의 제2소통공(25)을 통과할 경우 밸브체(32)를 개방시킬 수
있다.
탄성부재(33)는 코일스프링 형태로 구성되고, 탄성부재(33)의 일단(33a)은 브라켓(31)측에 지지되고, 탄성부재<32>
(33)의 타단(33b)은 밸브체(32)측에 지지된다. 이에 의해 탄성부재(33)는 밸브체(32)를 브라켓(31)의 개구(31
a)를 향해 편향시킴으로써 브라켓(31)의 개구(31a)는 밸브체(32)에 의해 폐쇄된 상태가 유지될 수 있고, 배기가
스의 압력이 탄성부재(33)의 스프링력을 극복할 경우 밸브체(32)는 브라켓(31)의 반대방향으로 피벗함으로써 밸
브체(32)는 브라켓(31)의 개구(31a)를 개방시킨다.
이러한 구성에 의해, 밸브체(32)가 브라켓(31)의 개구(31a)를 폐쇄할 경우 내열성 완충시트(35)에 의해 그 밀폐<33>
성이 확실하게 보장될 뿐만 아니라 급격한 폐쇄작동 시에 충격음 발생을 방지할 수 있고, 이에 인렛파이프(21)
의 제1소통공(23)을 통해 아웃렛파이프(22)로 유동하는 배기가스의 저주파소음이 확실하게 차단될 수 있다.
또한, 인렛파이프(21)의 제2소통공(23)을 통과한 배기가스가 밸브체(32)를 개방시킬 경우, 인렛파이프(21)의 제<34>
2소통공(23)을 통해 아웃렛파이프(22)로 유동하는 배기가스의 고주파소음이 확실하게 차단될 수 있다.
인렛파이프(21)는 하우징(10) 내로 배기가스를 도입하도록 하우징(10)의 일단부, 제1배플(17) 및 제2배플(18)을<35>
관통하여 설치된다. 특히, 인렛파이프(21)의 일단개구(21a)는 하우징(10)의 외부를 향하고, 인렛파이프(21)의
타단 개구(21b)은 공명실(13)과 소통하도록 설치된다.
그리고, 인렛파이프(21)는 제1소음실(11)과 소통하는 외주면에 하나 이상의 제1소통공(23)을 가지고, 이 제1소<36>
통공(23)을 통해 배기가스는 아웃렛파이프(22)의 일단 개구(22a)로 흘러 공급될 수 있다.
또한, 인렛파이프(21)는 제2소음실(12)과 소통하는 외주면에 하나 이상의 제2소통공(25)을 가지고, 가속 또는<37>
고속 운전구간에서 배기가스의 압력이 높아질 경우 배기가스가 제2소통공(25)을 통과하여 가변밸브(30)를 개방
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시킬 수 있다.
특히, 공명실(13)은 인렛파이프(21)의 타단 개구(21b)와만 직접 소통하고, 공명실(13)을 구획하는 제2배플(18)<38>
은 공명실(13) 내의 배기가스가 유동할 수 있는 관통공 또는 파이프 등의 구조를 가지지 않는다. 이에, 공명실
(13)은 제1 및 제2 소음실(11, 12)과 직접 소통하지 않는 즉, 공명실(13)은 다른 소음실(11, 12)에 대해 실질적
으로 밀폐된 구조로 구성된다. 이에 따라 공명실(13)의 내부는 운전 초기에 인렛파이프(21)를 통해 배기가스가
공급되어 완전히 채워진 상태를 일정하게 유지하고, 이를 통해 공명실(13)은 특정 주파수의 소음을 제거하는 공
명기능만을 수행한다. 즉, 운전 중에 공명실(13) 내에 배기가스가 완전히 채워진 상태에서는 배기가스가 공명실
(13) 내에서 유동하지 않으므로 공명실(13)은 특정 주파수의 소음만을 제거하도록 구성된다.
아웃렛파이프(22)는 하우징(10)의 외부로 배기가스를 도출하도록 하우징(10)의 타단부, 제1배플(17) 및 제2배플<39>
(18)을 관통하여 설치된다. 특히, 아웃렛파이프(22)의 일단은 제1소음실(11)과 소통하고, 아웃렛파이프(22)의
타단은 하우징(10)의 외부와 소통하도록 설치된다.
한편, 본 실시예는 배기가스의 효율 증대를 위하여 2개의 아웃렛파이프(22)가 설치될 수 있지만, 본 발명은 이<40>
에 한정되지 않으며 아웃렛파이프(22)는 하나 이상의 갯수로 다양하게 설정될 수 있다.
또한, 아웃렛파이프(22)는 그 일정 구간의 외주면에 외장파이프(26)가 설치되고, 특히 제2소음실(12)과 인접한<41>
구간의 외주면을 감싸도록 외장파이프(26)가 설치된다. 그리고, 외장파이프(26)와 아웃렛파이프(22) 사이에는
흡음재(27)가 설치되고, 아웃렛파이프(22)의 외주면에는 흡음재(27)와 소통하는 복수의 미세공(22c)이
형성된다. 이에 의해, 아웃렛파이프(22)를 통해 배기가스가 배출되면서 발생하는 각종 이음 또는 소음 등을 흡
음시킬 수 있다.
한편, 차량의 엔진이 정지하면, 고온의 배기가스가 하우징(10) 내에서 냉각되고, 이에 의해 배기가스 내의 수분<42>
이 응축되어 하우징(10)의 저면에 잔류하게 된다. 이러한 물기를 제거하기 위하여 아웃렛파이프(22)의 일측 외
주면에는 물기제거용 파이프(29)가 소통되게 설치되고, 상기 물기제거용 파이프(29)의 하단 개구는 하우징(10)
의 저면과 인접하여 설치된다. 이에 의해 하우징(10) 내에서 배기가스의 응축에 따라 형성되는 수분이 모세관
작용에 의해 아웃렛파이프(22)측으로 수거된 후에 배출되는 배기가스와 함께 외부로 배출될 수 있다.
또한, 제1 및 제2 배플(17, 18)은 하우징(10)의 저면에 인접한 부분에 하나 이상의 물기소통용 관통공(미도시)<43>
을 가질 수 있고, 이 관통공(미도시)에 의해 수분 또는 액상의 기름 성분이 물기제거용 파이프(29)를 향해 모일
수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소음기를 도시한 평단면도이다. <44>
도 2는 도 1의 A-A선을 따라 도시한 단면도이다.<45>
도 3은 도 1의 B-B선을 따라 도시한 단면도이다. <46>
도 4는 도 1의 C-C선을 따라 도시한 단면도이다.<47>
도 5는 본 발명의 소음기에 적용되는 가변밸브를 예시한 사시도이다. <48>
도 6은 도 5의 가변밸브를 도시한 평면도이다. <49>
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 *<50>
10: 하우징 11: 제1소음실<51>
12: 제2소음실 13: 공명실<52>
17: 제1배플 18: 제2배플<53>
21: 인렛파이프 22: 아웃렛파이프<54>
30: 가변밸브<55>
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도면
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도면2
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도면3
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도면6
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