KR100423330B1 - 자동차 에어덕트의 벤트도어 휘슬노이즈 방지구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 에어덕트의 벤트도어 휘슬노이즈 방지구조에 관한 것으로, 벤트도어(7)의 테두리에 장착되는 고무립(9)의 상하부를 이를 지나는 난류 파장의 크기보다 작은 간격으로 절개하여 다수의 절개편(L1,L2,...)을 형성함으로써 국부 유동에 대한 적응적 유로를 확보하여 덕트(2)내 유동을 안정시킴과 더불어 소음원을 고립시킴으로써 벤트도어 고무립(9)의 떨림에 의해 발생하는 휘슬노이즈(whistle noise)의 발생을 방지할 수 있게 되는 효과가 있다.

Description

자동차 에어덕트의 벤트도어 휘슬노이즈 방지구조{a preventing structure of whistle noise by vent door of air duct in vehicles}

본 발명은 자동차의 에어덕트에서 발생되는 소음을 방지하기 위한 구조에 관한 것으로, 특히 벤트부의 벤트도어가 거의 닫혔을 때 발생하는 휘슬노이즈를 방지하기 위한 자동차 에어덕트의 벤트도어 휘슬노이즈 방지구조에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 에어덕트는 도 1에 도시된 바와 같이 하부의 공조유니트(1)로부터 송풍되는 에어를 실내의 중앙 부분과 좌우 끝부분으로 토출할 수 있도록 된 구조로 이루어져 있다. 즉, 상기 공조유니트(1)로부터 중앙과 좌우방향으로 덕트(2)가 연장성형되어 있다.

한편, 상기 덕트(2)의 단부에는 토출되는 에어의 풍량과 방향을 조절하기 위한 구조가 적용되어 있는바, 도 2에 도시된 바와 같이 벤트그릴(3)의 중앙과 측부에 풍향조절노브(4)와 풍량조절노브(6)가 설치된다.

상기 풍향조절노브(4)는 벤트그릴(3)의 내측에 세로로 설치된 블레이드(5)를 좌우로 회전시켜 풍향을 조절할 수 있도록 되어 있으며, 상기 풍량조절노브(6)는 상하로 회전될 때 벤트그릴(3)의 내측에 설치된 벤트도어(7)를 상하로 회전시켜 덕트(2)의 출구를 개폐함으로써 풍량을 조절할 수 있도록 되어 있다.

상기 벤트도어(7)는 도 3에 도시된 바와 같이, 덕트(2)의 형상과 같은 대략 4각형으로 형성된 판형 부품으로서 양측 중앙부에 힌지회동과 상기풍량조절노브(6)에 연동될 수 있도록 형성된 장착부(8)가 형성되고, 테두리의 단면에 홈(7a)이 형성되어 이 홈(7a)에 고무립(9)이 끼워지는 구조로 이루어진다(도 4참조).

도 5는 상기 벤트도어(7)가 덕트(2)의 내부에 설치된 상태의 단면도로서, 중앙의 힌지점을 기준으로 상하로 회동하면서 덕트(2)의 에어 경로를 차단하거나 개방시켜주게 된다.

한편, 상기 도 5의 상태와 같이 벤트도어(7)가 거의 닫힌 상태에서는, 에어가 덕트(2)와 고무립(9) 사이의 좁은 틈(C)을 통과하면서 가속되며, 이 가속된 에어가 상기 틈을 빠져나온 후 불규칙하게 유동되면서 상기 고무립(9)을 진동시킴으로써 소음이 발생하게 되는데, 이 소음을 휘슬노이즈(whistle noise)라 한다.

상기 휘슬노이즈는 특정 주파수에 음향 에너지가 집중되어 나타나는 소음으로서 듣는 이에게 불쾌감을 주는 정도가 매우 강하며, 고무립(9)의 유동노출길이, 두께 및 형상에 따라서 정도와 범위의 차이는 있으나 상기와 같은 벤트도어(7)가 설치된 차량에서는 거의 모든 차종에서 발생하여 차량의 실내 정숙성을 저하시키는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 벤트도어가 거의 닫힌 상태에서도 휘슬소음이 발생하지 않게 됨으로써 차량의 실내정숙성이 향상될 수 있도록 된 자동차 에어덕트의 벤트도어 휘슬노이즈 방지구조를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 자동차의 에어덕트 사시도,

도 2는 에어덕트의 벤트부를 도시한 도면,

도 3은 상기 벤트부에 내장되는 벤트도어를 도시한 도면,

도 4는 도 3의 A-A선 단면도,

도 5는 상기 벤트도어가 거의 닫힌 상태의 벤트부 단면도,

도 6은 본 발명에 따른 휘슬노이즈 방지구조가 적용된 벤트도어를 도시한 도면,

도 7은 본 발명이 적용된 벤트도어가 거의 닫힌 상태의 벤트부 단면도,

도 8은 유속에 따른 난류의 압력 스펙트럼 선도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 공조유니트, 2 : 덕트,

3 : 벤트그릴, 4 : 풍향조절노브,

5 : 블레이드, 6 : 풍량조절노브,

7 : 벤트도어, 7a : 홈,

8 : 장착부, 9 : 고무립,

10 : 절개선, L1,L2,... : 절개편.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 벤트도어의 테두리에 형성된 홈에 삽입된 고무립이 벤트도어가 거의 닫혔을 때 고무립 이후 부분에서 발생되는 난류의 파장보다 작은 간격으로 절개되는 구조로 이루어진다.

따라서, 각 절개편에 의하여 덕트내 에어 유동의 적응적 유로가 확보되고, 소음원의 고립으로 고무립이 공진하지 않게 됨으로써 휘슬소음이 발생하지 않게 된다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조하여 설명한다.

도 6은 본 발명에 따른 휘슬노이즈 방지구조가 적용된 벤트도어(7)를 도시한 도면으로서, 본 발명은 상기 벤트도어(7)의 테두리에 끼워진 고무립(9)의 상부와 하부 부분이 일정 간격으로 절개(부호 10이 절개선이다.)되어 다수의 절개편으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 도 1에 도시된 바와 같이 덕트(2)내의 유동은 상당히 불균일하다(도면에서 화살표들이 진하게 표시된 곳이 유속이 빠른 곳이고, 그렇지 않은 곳은 느린 곳으로, 부위별로 유속에 차이가 있음을 알 수 있다.). 따라서 유동의 섭동이 심화되어 고무립(9)이 떨림으로써 휘슬노이즈가 발생하게 되는데, 상기와 같이 고무립(9)이 절개되어 다수의 절개편으로 이루어진 경우에는 도 7에 도시된 바와 같이, 절개편(L1,L2)들마다 유동에 의한 거동이 달라지게 된다.

즉, 상기 각 절개편(L1,L2)들이 자신에 해당되는 국부 유동의 유속차에 따라 거동을 달리 함으로써 국부 유동에 따른 적응적 유로가 확보되도록 된 것이다.

따라서, 유속차를 갖는 국부 유동간의 간섭에 의하여 덕트(2)내의 유동이 더욱 불균일해지는 것이 방지되며, 국부 유동은 상호 동화되어 점차 덕트(2)내의 유동이 안정화됨으로써 고무립(9)의 떨림이 감소하여 소음이 감소하게 된다.

또한, 종래와 같이 고무립(9)이 일체로 되어 있는 경우에는 고무립(9)의 임의 부위에서 각각 발생한 상이한 주파수 및 진폭을 갖는 국부 진동들이 주변 부위에 영향을 주어 점차 동일한 주파수로 진동함에 따라 에너지가 집중되어 고무립(9) 전체의 떨림으로 발전함으로써 소음이 발생하게 된다.

그러나, 상기와 같이 고무립(9)이 다수의 절개편으로 이루어진 본 발명의 경우에는 고무립(9) 전체의 소음원이 될 수 있는 각 절개편(L1,L2,...)들이 해당 국부 유동에 따라 독립적으로 진동함으로써 특정 주파수대역으로 진동에너지가 집중되지 않게 되며, 이로 인해 고무립(9) 전체가 동일한 주파수로 진동하여 떨림에 의한 소음이 발생되는 것이 방지된다.

즉, 고무립(9)을 일정 간격으로 절개하여 각 절개편(L1,L2,...)들이 독립적으로 진동하게 함으로써 소음원을 고립시켜 진동의 확산을 방지하여 휘슬노이즈가 발생하는 주파수로 고무립(9)이 진동되는 것을 막을 수 있도록 된 것이다.

다만, 상기와 같은 이유에 의하여 상기 절개편들의 폭이 좁아질수록 확실한 소음 방지효과를 얻을 수 있으나, 열해 및 내구성이 저하되는 문제가 있고, 절개(cutting)가 정밀하게 이루어지지 않을 수 있으므로 휘슬노이즈가 제거될 수 있는 최대의 폭으로 고무립을 절개할 것이 요구되는바, 상기 절개편의 최대폭은 다음과 같이 구할 수 있다.

즉, 덕트의 단면적(A)과 휘슬노이즈가 발생하는 각도로 벤트도어가 닫혀졌을 때의 토출풍량(계측값)과의 관계에 의하여 휘슬노이즈가 발생할 때 벤트도어를 지나는 유동의 유속(V)을 구한다.(풍량 = 면적 * 유속 이므로 상기 유속 V를 구할 수 있다.)

한편, 임의 유속을 가지는 난류가 고체면에 큰 압력을 가하는 주파수(ω)의 영역은 1＜ω·δ/ V ＜150이므로(도 8에 도시된 유속에 따른 난류의 압력 스펙트럼 선도 참조), 여기에 상기 덕트(2) 내부의 유동조건(유속 V와 경계층 두께 δ)을 대입하고, 다시 파장과 주파수의 관계(ω= 2π/ λ)를 이용해 정리하면 상기 벤트도어를 통과하는 난류유동의 파장( λ)의 크기 영역을 구할 수 있게 된다.

그러나, 상기 도 8의 그래프에 나타난 바와 같이, 난류가 고체면에 가장 큰 압력을 가하는 주파수는 ω·δ/ V = 100정도이므로, 이를 기준으로 상기 계산과정을 이용하여 벤트도어를 통과하는 난류유동의 파장( λ)의 크기를 구한다.

즉, 고무립의 절개편이 상기 산출된 파장( λ)의 크기보다 작은 폭을 가지게 되면 휘슬노이즈의 발생을 근본적으로 억제할 수 있고, 그 이상의 폭을 가질때는 소음제거효과가 크지 않게 되므로, 실제 절개편의 최대폭은 상기 파장( λ)의 크기보다 다소 작게 형성하는 것이 바람직하다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 벤트도어 고무립의 상하부를 이를 지나는 난류 파장의 크기보다 작은 간격으로 절개하여 다수의 절개편을 형성함으로써 국부 유동에 대한 적응적 유로를 확보하여 덕트내 유동을 안정시킴과 더불어소음원을 고립시킴으로써 벤트도어 고무립의 떨림에 의해 발생하는 휘슬노이즈의 발생을 방지할 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 벤트도어(7)의 테두리에 구비되는 고무립(9)의 상하부가 일정간격으로 절개되어 다수의 절개편(L)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 에어덕트의 벤트도어 휘슬노이즈 방지구조.
2. 제 1항에 있어서, 상기 절개편(L)의 폭은 벤트도어(7)를 지나는 난류의 파장의 크기보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 에어덕트의 벤트도어 휘슬노이즈 방지구조.