KR101211301B1 - 공명기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공명기에 관한 것으로, 더 상세하게는, 자동차의 터보 차져 후방에 설치되며, 헬름홀츠 공명기와 그루브형(groove type) 공명기를 결합하여 저주파 소음과 고주파 소음을 모두 감쇄시킬 수 있는 공명기에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 공명기는 자동차의 터보 챠저 후방에 설치되어 흡기 소음을 저감시키는 장치로서, 덕트 내부로 진행하는 공기 유입 경로에 대해 상기 덕트의 반경 방향으로 형성된 공동(cavity)을 갖는 하나 이상의 헬름홀츠 공명기; 및 상기 헬름홀츠 공명기의 후방에 구비되며, 상기 덕트의 반경 방향 외측으로 돌출하는 하나 이상의 그루브형(groove type) 공명기를 포함한다.

Description

공명기 {RESONATOR}

본 발명은 공명기에 관한 것으로, 더 상세하게는, 자동차의 터보 차져 후방에 설치되며, 헬름홀츠 공명기와 그루브형(groove type) 공명기를 결합하여 저주파 소음과 고주파 소음을 모두 감쇄시킬 수 있는 공명기에 관한 것이다.

연료의 연소를 위한 자동차 흡기시스템은 순차적으로 스노쿨, 제1 공명기, 에어 필터, 터보 차져, 제2 공명기, 인터쿨러, 덕트, 엔진 메니폴더를 거쳐 엔진으로 공기를 유입시킨다.

공기의 흡입 과정에서, 임펠러, 흡배기 밸브의 개폐에 따라 생기는 유체음인 맥동음과, 고속 배기 가스류가 소음기 내를 통과할 때의 소용돌이나 충돌 등으로 발생하는 난류 소음인 기류음 등이 발생한다.

소음은 공기의 진동에 의하여 음파 중에서 가청 가능한 주파수(16㎐~20㎑)로서 사람이 감각적으로 원하지 않는 소리이며, 상기 음파는 공기분자들이 진자(振子)처럼 평형위치에서 반복하여 아주 작은 변위에 의하여 매체 각각이 입자가 파동으로 진동을 하는 것이다.

운전자의 쾌적한 승차감 및 운행의 안전 등을 위해 상기 소음을 감소시킬 필요가 있으며, 상기 제1 공명기 및 제2 공명기를 통해 소음을 저감시킨다.

음저감 기술로 헬름홀츠(Helm-holtz) 공명기가 널리 사용되고 있다. 상기 헬름홀츠 공명기는 넥크(Neck)와 소정 용적을 갖는 공명실로 구성되며, 임의의 관로에 부착되어, 고유 진동수의 음을 감소시킨다.

상기 헬름홀츠 공명기를 이용하는 기술로서, 한국공개특허 1999-0049960호는 부피 가변형 헬름홀츠 공명기를 개시하고 있으며, 한국공개특허 2009-0047083호는 직렬형 헬름홀츠 공명기를 개시하고 있으나, 상기 기술들은 한정된 주파수 영역의 소음만을 감쇄시킬 수 있는 한계가 있다.

또한, 한국공개실용신안 1998-033640호는 저주파 소음과 고주파 소음을 모두 감쇄시키기 위해, 저주파를 감쇄시키는 레조네이터 전방에 고주파 소음을 감쇄시키는 간섭형 소음기를 구비하는 구성을 개시하고 있다.

그러나, 이러한 구조는 상기 스노쿨의 후방에 설비되는 제1 공명기에 사용하기 적합한 구조로서, 상기 간섭형 소음기의 간섭형 영역은 3kHz 이하이다. 또한, 간섭형 원리는 1/2 또는 1/4 파장관 원리(길이 변화의 원리)로서, 소음 영역의 주파수가 더 커지는 경우 사용하기 부적합하여, 터보 차져에 의해 고속으로 공기가 유입되는 제2 공명기에 사용하기는 부적합하다. 나아가, 상기 간섭형 소음기의 내부 구조는 격판과 챔버가 구비되므로, 부피가 커진다는 단점도 있다.

본 발명의 목적은 터보 차져의 후방에 설치되어 저주파 영역과 고주파 영역의 소음을 모두 저감시킬 수 있는 공명기를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 공명기는 자동차의 터보 챠저 후방에 설치되어 흡기 소음을 저감시키는 장치로서, 덕트 내부로 진행하는 공기 유입 경로에 대해 상기 덕트의 반경 방향으로 형성된 공동(cavity)을 갖는 하나 이상의 헬름홀츠 공명기; 및 상기 헬름홀츠 공명기의 후방에 구비되며, 상기 덕트의 반경 방향 외측으로 돌출하는 하나 이상의 그루브형(groove type) 공명기를 포함한다.

상기 헬름홀츠 공명기의 길이는 상기 공동을 기준으로 하여, 전방의 길이가 후방의 길이에 비해 짧게 구성될 수 있다.

상기 그루브형 공명기는 상기 공기 유입 경로를 따라 순차적으로 형성되는 제1 그루브형 공명기와 제2 그루브형 공명기를 포함하며, 상기 제1 그루브형 공명기의 폭은 상기 제2 그루브형 공명기의 폭보다 좁고, 상기 제1 그루브형 공명기의 높이는 상기 제2 그루브형 공명기의 높이보다 높게 형성될 수 있다.

본 발명의 공명기는 헬름홀츠 공명기와 그루브형 공명기를 결합함으로써, 저주파 영역 및 고주파 영역의 소음을 모두 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공명기의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 공명기를 적용하여, 주파수 영역에 따른 소음의 전달 손실을 도시한 그래프이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 공명기에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공명기의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 공명기(100)는 자동차의 터보 챠저 후방에 설치되어 흡기 소음을 저감시키는 장치로서, 하나 이상의 헬름홀츠 공명기(120, 130)와 하나 이상의 그루브형(groove type) 공명기(140, 150)를 포함한다. 도 1에서는, 2개의 헬름홀츠 공명기(120, 130)와 2개의 그루브형 공명기(140, 150)가 병렬적으로 구비되어 있으나, 감쇄하고자 하는 주파수 영역에 상응하여 더 많은 헬름홀츠 공명기 및 그루브형 공명기가 부가될 수 있다.

헬름홀츠 공명기(120, 130)는 덕트(110) 내부로 진행하는 공기 유입 경로에 대해 덕트(110)의 반경 방향으로 형성된 공동(cavity)(120a, 130a)을 가지며, 덕트(110) 내부를 진행하는 공기의 일부가 공동(120a, 130a)을 통해 헬름홀츠 공명기(120, 130) 내부로 유입되면서 공명을 일으키게 된다. 본 발명의 헬름홀츠 공명기(120, 130)의 경우, 주로 2kHz 내지 5kHz 저주파 대역의 소음을 감쇄시킨다.

또한, 헬름홀츠 공명기(120, 130)의 길이는 공동(120a, 130a)을 기준으로 하여, 전방의 길이(L1, L3)가 후방의 길이(L2, L4)에 비해 짧게 구성될 수 있다.

그루브형 공명기(140, 150)는 헬름홀츠 공명기(120, 130)의 후방에 구비되며, 덕트(100)의 반경 방향 외측으로 돌출한다. 그루브형 공명기(140, 150)는 상기 공기 유입 경로를 따라 순차적으로 형성되는 제1 그루브형 공명기(140)와 제2 그루브형 공명기(150)를 포함하며, 제1 그루브형 공명기(140)의 폭(W1)은 제2 그루브형 공명기(150)의 폭(W2)보다 좁고, 제1 그루브형 공명기(140)의 높이(H1)는 제2 그루브형 공명기(150)의 높이(H2)보다 높게 형성될 수 있다. 즉, 그루브형 공명기(140, 150)는 단면적을 변화시키는 확관 및 축관의 원리에 의해 공명을 일으킴으로써, 주로 7kHz 내지 11kHz 고주파 대역의 소음을 감쇄시킨다.

도 2는 본 발명의 공명기를 적용하여, 주파수 영역에 따른 소음의 전달 손실을 도시한 그래프이다.

도 2를 참조하면, 2kHz 내지 5kHz 저주파 대역의 소음의 전달 손실과 7kHz 내지 11kHz 고주파 대역의 소음의 전달 손실이 크게 발생함을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 공명기(100)는 헬름홀츠 공명기(120, 130)와 그루브형 공명기(140, 150)를 병렬적으로 구비하여, 저주파 대역의 소음과 고주파 대역의 소음을 모두 저감시킬 수 있는 장치이다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 단지 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

100: 공명기
110: 덕트
120, 130: 헬름홀츠 공명기
120a, 130a: 공동
140: 제1 그루브형 공명기
150: 제2 그루브형 공명기

Claims (3)

1. 자동차의 터보 챠저 후방에 설치되어 흡기 소음을 저감시키는 공명기로서,
   덕트 내부로 진행하는 공기 유입 경로에 대해 상기 덕트의 반경 방향으로 형성된 공동(cavity)을 갖는 하나 이상의 헬름홀츠 공명기; 및
   상기 헬름홀츠 공명기의 후방에 구비되며, 상기 덕트의 반경 방향 외측으로 돌출하는 하나 이상의 그루브형(groove type) 공명기를 포함하며,
   상기 헬름홀츠 공명기의 길이는 상기 공동을 기준으로 하여, 전방의 길이가 후방의 길이에 비해 짧은 것을 특징으로 하는 공명기.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 그루브형 공명기는 상기 공기 유입 경로를 따라 순차적으로 형성되는 제1 그루브형 공명기와 제2 그루브형 공명기를 포함하며, 상기 제1 그루브형 공명기의 폭은 상기 제2 그루브형 공명기의 폭보다 좁고, 상기 제1 그루브형 공명기의 높이는 상기 제2 그루브형 공명기의 높이보다 높게 형성되는 것을 특징으로 하는 공명기.

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