KR0154369B1 - 배기관용 연결구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 배기관을 연결하기 위한 연결구에 관한 것으로, 서로 거리를 두고 떨어진 위치로 엔진측과 배기관측에 각각 연통되게 접속되는 관형상의 완충부재지지튜브(10)(20) 또는 (50)(60)들과: 상기 완충부재지지튜브(10)(20) 또는 (50)(60)들의 양단에 각각 고정되어 배기가스의 기밀을 유지하며 변위를 흡수시키는 벨로즈(30)와: 상기 완충부재지지튜브(10)(20)(50)(60)들 내지 벨로즈(30)의 내경에 회전중심점(C)을 가지며 밴딩되는 것을 흡수하기 위도록 플랜지(41)의 양측으로 각각 완충부재(43)(44)를 갖는 볼죠인트수단(40)이 구비되어, 각 방향의 변위를 흡수하는 것은 물론, 특히 굽힘변위가 집중적으로 큰 각도로 작용되는 경우에 매우 적합하게 사용될 수 있다.

따라서, 엔진측에 근접하여 설치하면, 그 기능의 장점을 최대한 활용할 수 있는 등의 매우 유용한 발명인 것이다.

Description

배기관용 연결구

제1도 내지 제9도는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로,

제1도 내지 제7도는 본 발명의 각 실시예를 보인 반단면도.

제8도는 제7도의 A부 확대단면도.

제9도는 본 발명의 비틀림변위 작용시 보호를 위한 완충구조의 횡단면도.

제10도는 완충부재의 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10,20,50,60 : 완충부재지지튜브 11,21,53,63 : 압입홈

30 : 벨로즈 40 : 볼죠인트수단

41 : 플랜지 42 : 곡면부

43,44 : 완충부재 80,90 : 슬리브

70 : 마감캡 71 : 블레이드

74,75 : 외측커버

본 발명은 차량용 배기관을 연결하기 위한 연결구에 관한 것으로, 더 상세하게는 큰 각도의 밴딩변위에 대하여 안전하게 흡수할 수 있어 그 기능이 우수하고 사용수명을 연장시키도록 발명된 것이다.

통상적으로 차량의 엔진에는 배기가스를 배출하기 위한 배기관이 연결되는 데, 그 연결부위에는 진동이나 충격, 열변형등을 흡수하기 위하여 연결구가 설치된다.

이러한 종류의 연결구로는 여러 종류가 알려져 있으나, 비교적 소형구조의 연결구로써 미국특허 제 5145215호가 활용되고 있다. 이 미국특허 배기관 연결구의 구조에 의하면 엔진측과 배기관측에 각각 연결되는 속이 빈 원통형의 내외측 슬리브들의 끝단을 대향지게 절곡시켜 림을 형성하고, 이 내외측 슬리브의 중첩되는 위치인 림의 사이에 완충부재를 위치시킨다. 그리고, 배기가스의 누출을 방지함과 아울러, 길이 방향에 대한 변위를 흡수하도록 신축가능한 벨로즈를 상기 슬리브들의 양단에 각각 고정시키게 된다. 또한, 이 슬리브와 벨로즈가 고정되는 양단에는 외측으로 마감캡이 부착되기도 하며, 용도에 따라 벨로즈의 외부로는 직조형태로 된 브레이드가 감싸지는 구성으로 이루어져 있다. 따라서, 분리된 슬리브들이 중첩되는 대략 중간위치에서 굴곡 및 신축이 가능한 하나의 변위부가 형성되어, 엔진의 진동이나 주행중 발생되는 충격으로부터 길이 방향의 신축변위 및 배기관 연결구 전후의 중심축 각도가 교차되는 상태의 굽힘변위에 대하여 림의 사이에 위치된 완충부재와 외부를 감싸는 벨로즈등이 흡수하는 것이다. 그러나, 이 구조에 의하면 신축에 대한 변위흡수능력은 양호하나, 축선에 직각방향인 전단변위나 특히 굽힘에 대하여는 그 변위를 흡수하는 능력이 취약점으로 나타나고 있다. 즉, 변위가 인장이나 압축의 형태가 아닌 다른 방향으로 작용될 때 림의 사이에 형성된 하나의 완충부재로는 이 변위를 충분하게 흡수할 수 있는 능력이 부족하다. 특히, 그 변위방향이 축방향과 일치되는 직선방향이 아닌 굽힘방향일 때는 슬리브들의 중첩부에 위치된 림들이 비교적 딱딱한 완충부재의 저항에 의해 크게 변위될 수 없어, 굴곡각도가 한정되는 단점을 가졌던 것이다. 따라서, 이 허용변위보다 큰 굽힘변위가 발생될 경우에는 내외측 슬리브들 끼리 서로 접촉하므로써 이때, 소음을 발생함과 아울러 심하게는 슬리브가 파손되어 정상적으로 사용할 수 없게 된다. 더 나아가서 엔진의 상하방향 성분의 거동이나, 로면 진동에 기인한 배기관의 수직진동, 즉 전단변위에 대하여는 변위흡수를 위한 기능을 전혀 할 수 없게 된다.

이러한 종래 문제점을 해소하기 위하여 본원 출원인의 선출원발명인 국내 실용신안등록출원 제 95-24415호에서는 변위되는 굽힘각을 크게 허용할 수 있도록 굽힘이나 전단 및 신축등 각종 변위를 두개의 완충부재 관절이 양분하여 흡수토록 된 배기관 연결구를 제안한 바 있다.

따라서, 나름대로 굽힘 및 전단변위에 대하여 흡수능력을 향상시킬 수가 있었다.

그러나, 설치되는 부위에 따라서 특히 굽힘방향에 대한 변위각이 집중적으로 매우 큰 각도로 작용되는 경우에는 적합하지 못하다.

본 발명의 목적은 보다 집중적으로 큰 각도의 굽힘변위가 작용되는 데 적합하도록 된 배기관 연결구를 제공하는 데 있다.

본 발명의 구성은 서로 거리를 두고 떨어진 위치로 엔진측과 배기관측에 각각 연통되게 접속되는 관형상의 완충부재지지튜브(10)(20) 또는 (50)(60)들과:

상기 완충부재지지튜브(10)(20) 또는 (50)(60)들의 양단에 각각 고정되어 배기가스의 기밀을 유지하며 변위를 흡수시키는 벨로즈(30)와;

상기 완충부재지지튜브(10)(20) 또는 (50)(60)들 내지 벨로즈(30)의 중심축 선상에 회전중심점(C)을 가지며 밴딩변위를 흡수할 수 있도록 플랜지(41)의 양측으로 각각 완충부재(43)(44)를 갖는 볼죠인트수단(40)이 구비되어서 구성됨을 특징으로 한다.

따라서, 회전중심점(C)을 축으로 밴딩이 보다 원활하게 이루어져 큰 각도의 밴딩변위에 대하여도 흡수능력을 가질 수가 있는 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하기로 한다.

제1도는 본 발명의 가장 기본형의 배기관 연결구를 도시하고 있다.

이 도면에 의하면, 양측에 속이 빈 관형상의 완충부재지지튜브(10)(20)들이 거리를 두고 떨어진 상태로 그 외부를 감싸는 벨로즈(30) 내부에 위치되어, 일측 완충부재지지튜브(10)는 엔진 쪽으로, 그리고 타측 완충부재지지튜브(20)는 배기관 파이프에 각각 접속할 수 있는 상태로 설치된다.

상기 벨로즈(30)는 신축방향 내지 굴곡방향에 대하여 그 변위를 흡수하는 역할과 아울러, 완충부재지지튜브(10)(20)들의 내부를 통과하는 배기가스의 누출을 방지하도록 그 외부에 길이 방향으로 고정 설치된다.

이 벨로즈(30)는 도면에서와 같이 주름이 반복 성형되어 주로 길이방향 및 굽힘방향에 대한 변위등을 흡수한 후 외력이 제거될 때 본래의 형상으로 복원토록 한다.

한편, 벨로즈(30)의 부착방법은 통상 완충부재지지튜브(10)(20)의 양단과 용접에 의해 고정 부착되는 데, 반드시 이에 한정하는 것은 아니며, 어떠한 고정 수단으로도 영구적인 고정이 이루어 지도록 하는 수단은 모두 포함될 것이다.

그리고, 이 벨로즈(30)의 양단 고정위치 외측으로는 마감캡(70)을 각각 위치시켜 용접작업시에 동시 고정 설치토록 하는 것이 견고성면에서 좋은 바, 이는 이미 알려진 종래의 구성과 동일하다.

본 발명에서 가장 중요한 구성상의 특징은 상기 완충부재지지튜브(10)(20) 또는 (50)(60)를 벨로즈(30)의 중심 축선상에서 회전중심점(C)을 갖는 볼죠인트수단(40)을 형성하여, 이 회전중심점(C)을 축으로 하는 밴딩동작이 보다 원활하게 큰 각도에서 허용될 수 있도록 하는 데 있다.

제1도는 이 볼죠인트수단(40)이 양측의 완충부재지지튜브(10)(20)들에 형성되는 상태를 도시한다.

즉, 일측의 완충부재지지튜브(10)는 수평하게 연장되도록 하고, 이에 중첩되게 그 외측으로 덮어지는 타측 완충부재지지튜브(20)를 구형(球形)의 일부분과 같은 형상을 갖도록 그 단면이 호형지게 곡면부(42)를 갖도록 한다.

이 곡면부(42)의 중심은 상기 회전중심점(C)과 일치되며, 그 내측면과 타측 완충부재지지튜브(10)의 외경 사이에는 완충부재(43)(44)들을 위치시키게 된다.

이 완충부재(43)(44)는 외측면이 곡면부(42)의 내경과 상응하는 곡면으로 밀착되도록 하고, 그 사이에는 일측 완충부재지지튜브(10)에서 일체로 절곡되어 직경이 확장성형되는 플랜지(41)가 위치된다.

따라서, 밴딩변위가 작용될 때 회전중심점(C)을 중심으로 곡면부(42)를 갖는 타측 완충부재지지튜브(20)가 2개의 완충부재(43)(44)의 외측면을 따라 원호형으로 미끄러 지면서 유동되는 것에 의해, 상기 벨로즈(30)는 자연스럽게 밴딩되면서 그 변위를 흡수하게 되는 것이며, 이때 그 변위가능한 각도는 매우 크게 허용될 수가 있을 것이다.

이 경우, 플랜지(41)의 성형위치는 회전중심점(C)과 동일선상에 있을 때, 그 변위가능한 허영각도가 크게 될 것이며, 이 회전중심점(C)을 축으로 양측에 대칭되게 곡면부(42)와, 이에 밀착되는 완충부재(43)(44)들의 외경치수를 결정하는 것이 좋다.

상기 완충부재(43)(44)들은 상기 완충부재지지튜브(10)(20)의 곡면부(42) 내측으로 플랜지(41) 양측에 각각 채워져 엔진의 진동 또는 주행중 로면진동으로부터 오는 충격과 더불어 길이방향의 신축변위 및 굴곡변위등을 탄성적으로 흡수할 수 있도록 하는 탄성부재이다.

이 완충부재(43)(44)는 제10도에서 도시한 바와같이 일측 완충부재지지튜브(10)의 외경과 타측 완충부재지지튜브(20)의 곡면부(42) 사이로 끼워지는 링형상으로 성형되는 데, 그 재질로는 어느 방향으로도 압축된 후 다시 복원하려는 탄성을 반영구적으로 갖는 특성과, 보다 성형이 손쉬운 특성을 감안하여, 통상적으로 가는 철사로 직조된 망체를 압축하여 링형상으로 성형하게 되는 바, 그 역할과 재질 구성은 종래의 것과 동일하므로, 더 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 도면에서 상기 완충부재지지튜브(10)(20)들중 좌측으로 위치되는 일측 완충부재지지튜브(10)는 엔진측에, 그리고 타측 완충부재지지튜브(20)는 배기관측에 접속되게 하여 엔진측으로 배출되는 배기가스의 흐름에 지장이 없도록 하는 것이 좋다.

그리고, 상기 완충부재(43)(44)들은 일차적인 배기가스의 씰링역할을 갖도록 한다.

또, 이 완충부재(43)(44)들을 통과한 일부 배기가스는 벨로즈(30)에 의해 외부와 차단된다.

제2도는 본 발명의 다른 실시예로 벨로즈(30)의 외부를 브레이드(71)로 감싼 상태를 도시한다.

이 브레이드(71)는 금속와이어를 직조하여서 구성된 것으로, 어느정도의 인장및 압축, 그리고 굽힘력을 수용할 수 있으며, 자동차의 주행중에 생기는 외부의 환경으로 부터 벨로즈(30)를 보호하게 된다.

제3도는 벨로즈(30)를 보호하는 브레이드(71)를 대신하여 대략 중앙에서 길이 방향으로 내외측에 일정한 간격을 두고 중첩되는 한쌍의 외측커버(74)(75)들을 설치하는 하나의 실시예이다.

이 외측커버(74)(75)들은 열등에 의해 변형되지 않는 금속재로 일측의 외측커버(74)보다 약간 직경이 작게 타측의 외측커버(75)를 성형하여, 상기 완충부재지지튜브(10)(20)가 외력에 의해 길이방향으로 신축, 또는 굽힘변형을 받을 때 상호 접촉되지 않고 교차가능하게 설치된 상태에서, 벨로즈(30)를 보호하는 것이다.

즉, 외측커버(74)(75)는 브레이드(71)에 비하여 주행중, 보다 가혹한 외부환경등으로 부터 벨로즈(30)를 보호할 수 있으므로, 보다 견고한 보호구조가 필요로 하는 용도에 적합하다.

제4도는 상기 볼죠인트수단(40)에 의해 일측단(주로 배기관측)의 밴딩작용되는 상태를 보이고 있다.

이 도면에서와 같이 회전중심점(C)을 중심으로 일정한 곡률반경으로 밴딩동작이 보다 원활하고 큰 각도로 이루어 지는 것을 알 수 있다.

제5도는 상기 볼죠인트수단(40)의 다른 실시예를 도시하고 있다.

즉, 배기관측에 접속되는 타측의 완충부재지지튜브(60)를 벨로즈(30)의 내측이 아닌 외측으로 위치되도록 하고, 엔진측 완충부재지지튜브(50)로 부터 만곡지게 곡면부(42)를 갖도록 연장 성형되어 전체적으로 볼죠인트수단(40)이 외측으로 설치되는 것이 앞에서 기술한 실시예와 다른 것이다.

이때, 타측의 완충부재지지튜브(60)는 수평한 상태로 중간부에 플랜지(41)가 확장 성형되고, 이 플랜지(41)의 양측으로는 곡면부(42)의 내경 사이로 완충부재(43)(44)들이 각각 위치된다.

따라서, 회전중심점(C)을 중심으로 위에서 설명한 바와 같은 역할로 밴딩동작이 이루어지는 것은 동일하다.

이때, 고온의 배기가스로 부터 벨로즈(30)의 열화를 감소시키고 가스의 흐름을 일정하게 안내할 수 있도록 벨로즈(30) 내측에 슬리브(80)를 장착하는 것이 바람직 하다.

제6도는 제5도 구성에서 한개의 슬리브(80)를 장착하는 것과 달리, 양측 슬리브(80)(90)로 나누어 밴딩동작시 벨로즈(30) 내측과 간섭을 보다 기능적으로 피할 수 있도록 장착하는 것 만이 차이가 있는 것이다.

한편, 제7도는 5도 내지 제6도의 실시예에서 고려해볼 수 있는 또 다른 실시예를 도시하고 있다.

즉, 볼죠인트수단(40)을 구성하는 곡면부(42)가 형성된 일측 완충부재지지튜브(50)에 완충부재(43)(44)의 변위위치를 제한할 수 있는 걸림턱부(51)(52)를 양측에 절곡 성형하여, 전체적인 변위각도(θ)를 제한할 수 있도록 함과 동시에 허용인장압축변위 간극(L)도 흡수할 수 있도록 구성되는 것이다.

제8도는 상기 변위각도(θ)가 걸림턱부(51)(52)에 의해 허용될 수 있는 범위를 확대도로 도시한 것으로, 굽힘변위가 작용될 때 완충부재(43)(44)의 양측 모서리에서 부터 걸림턱부(51)(52)의 위치까지 회전중심점(C)을 중심으로 각각 회동가능하게 되는 것을 보이고 있다.

따라서, 상기 변위각도(θ)의 범위내에서만 설계된 각도에 의해 굽힘이 작용되고, 그 이상의 각도는 완충부재(43)(44)에 의해 충격없이 부드럽게 제한하는 결과를 얻을 수가 있는 것이다.

그리고, 상기 플랜지(41)와 완충부재(43)(44)의 사이에 간극(L)이 각각 형성될 경우, 엔진측으로 부터 오는 길이방향 신축변위를 타측 완충부재지지튜브(60)가 완충부재(43)(44) 내측에서 미끄러지며 유동될 수 있어 간극(L)만큼 인장압축 변위를 흡수할 수 있게 되는 것이다.

이때, 상기 완충부재(43)(44)들 사이에 스페이셔링(73)을 설치하여 일정한 간극(L)을 유지토록 하는 것이다.

제9도는 본 발명의 횡단면도에 대한 하나의 실시예를 도시한 것으로, 상기 볼죠인트수단(40)이 성형되는 완충부재지지튜브(10)(20) 또는 (50)(60)들에 원주방향으로 간헐적인 압입홈(11)(21)(53)(63)들을 각각 형성하는 것을 도시하고 있다.

통상적으로는 이러한 압입홈(11)(21)(53)(63)들을 적용하지는 않으나, 이 압입홈(11)(21)(53)(63)들을 원주방향으로 성형하는 경우는 배기관의 설치구조상 비틀림 모우멘트를 크게 받아 벨로즈(30)에 치명적인 손상을 줄 염려가 있어. 그로 부터 보호할 필요가 있을 때 적용하며, 이 압입홈(11)(21)(53)(63)이 완충부재(43)(44)를 원주방향으로 유동되지 못하도록 압입하는 것에 의해 배기관 연결구 양단에 접속되는 배기관의 비틀림 변위에 대하여 저항할 수 있도록 하므로써 전체 배기관 연결구의 수명을 연장시키는 수단이 되는 것이다.

이때 압입홈(11)(21)(53)(63)은 배기관 연결구의 길이방향으로 성형하여 신축이나 굽힘변위 흡수에는 지장이 없는 구조로 압입하는 것이 중요하다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 각 방향의 변위를 흡수하는 것은 물론, 특히 굽힘변위가 지배적으로 큰 각도로 작용되는 경우에 매우 적합하게 사용될 수 있다.

또한, 설치위치에 크게 제한을 받지 않는 기능의 장점을 최대한 활용할 수 있는 등의 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (11)

1. 서로 거리를 두고 떨어진 위치로 엔진측과 배기관측에 각각 연통되게 접속되는 관형상의 완충부재지지튜브(10)(20)들과: 상기 완충부재지지튜브(10)(20)들의 양단에 각각 고정되어 배기가스의 기밀을 유지하며 변위를 흡수시키는 벨로즈(30)와; 상기 완충부재지지튜브(10)(20)들 내지 벨로즈(30)의 중심축선상에 회전중심점(C)을 가지며 밴딩변위를 흡수할 수 있도록 플랜지(41)의 양측으로 각각 완충부재(43)(44)를 갖는 볼죠인트수단(40)이 구비되어서 구성됨을 특징으로 하는 배기관용 연결구.
2. 제1항에 있어서, 상기 볼죠인트수단(40)은 일측의 완충부재지지튜브(10)를 수평하게 연장하여 플랜지(41)를 성형하고, 이에 중첩되게 그 외측으로 덮어지는 타측 완충부재지지튜브(20)는 회전중심점(C)을 중심으로 하는 곡면부(42)를 성형하여, 프랜지(41) 양측으로 곡면부(42) 내경 사이에 각각 완충부재(43)(44)들을 설치하여서 구성됨을 특징으로 하는 배기관용 연결구.
3. 제1항에 있어서, 상기 벨로즈(30)의 양단 외측으로는 마감캡(70)을 각각 고정설치하여서 구성됨을 특징으로 하는 배기관용 연결구.
4. 제1항에 있어서, 상기 벨로즈(30)의 외측으로는 브레이드(71)가 고정 설치됨을 특징으로 하는 배기관용 연결구.
5. 제1항에 있어서, 상기 벨로즈(30)의 외측으로는 중첩되는 외측커버(74)(75)가 양측에 각각 설치됨을 특징으로 하는 배기관용 연결구.
6. 제1항에 있어서, 상기 완충부재지지튜브(10)(20)들에는 압입홈(11)(21)이 완충부재(43)(44)를 향하여 돌출 성형됨을 특징으로 하는 배기관용 연결구.
7. 서로 거리를 두고 떨어진 위치로 엔진측과 배기관측에 각각 연통되게 접속되는 관형상의 완충부재지지튜브(50)(60)들과: 상기 완충부재지지튜브(50)(60)들의 양단에 각각 고정되어 배기가스의 기밀을 유지하며 변위를 흡수시키는 벨로즈(30)와; 상기 완충부재지지튜브(50)(60)들 내지 벨로즈(30)의 중심축선상에 회전중심점(C)을 가지며 밴딩변위를 흡수할 수 있도록 플랜지(41)의 양측으로 각각 완충부재(43)(44)를 갖는 볼죠인트수단(40)이 구비되어서 구성됨을 특징으로 하는 배기관용 연결구.
8. 제7항에 있어서, 상기 볼죠인트수단(40)은 배기관측에 접속되는 타측 완충부재지지튜브(60)를 벨로즈(30)의 외측에서 수평하게 연장하여 플랜지(41)를 성형하고, 이에 중첩되게 그 외측으로 덮어지는 엔진측 완충부재지지튜브(50)는 회전중심점(C)을 중심으로 하는 곡면부(42)를 성형하여 플랜지(41) 양측으로 곡면부(42) 내경 사이에 각각 완충부재(43)(44)들을 설치되어서 구성됨을 특징으로 하는 배기관용 연결구.
9. 제7항에 있어서, 상기 완충부재지지튜브(50)(60)들에는 압입홈(53)(63)이 각각 완충부재(43)(44)를 향하여 돌출 성형됨을 특징으로 하는 배기관용 연결구.
10. 제8항에 있어서, 상기 완충부재지지튜브(50)에는 완충부재(43)(44)의 걸림 변위각도(θ)를 제한하기 위한 걸림턱부(51)(52)가 성형됨을 특징으로 하는 배기관용 연결구.
11. 제10항에 있어서, 상기 완충부재(43)(44)의 사이에는 스페이셔링(73)이 설치됨을 특징으로 하는 배기관용 연결구.