KR100193360B1 - 자동차 엔진의 배기관에 이용되는 가요성 배관체 - Google Patents

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다다시 나가이
에이조 스야마
쇼지 와따나베
세이지 가또
도시아끼 기무라
가즈오 야지마
히로유끼 아이하라
세이이찌 닛따
요시아끼 고이즈미
히데따까 히가시무라
료 마시모
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오오 노 하루 오
칼소닉 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 내연기관의 배기 관로를 위한 가요성 배관체에 관한 것으로서, 제1배기관에 연결될 어댑터가 형성된 전방 개방 단부와 상기 제2배기관에 연결될 어댑터가 형성된 후방 개방 단부를 갖는 금속제 벨로우즈를 포함한다. 상기 금속제 벨로우즈의 둘레에는 금속제 원통형 외부 케이스가 동축을 이루게 배치되어 원통형 공간을 형성한다. 상기 외부 케이스의 전방 단부와 상기 벨로우즈의 전방 단부 사이에는 제1구조체가 배치되어 기계적 연결부를 이룬다. 상기 외부 케이스의 후방 단부와 상기 벨로우즈의 후방 단부 사이에는 제2구조체가 배치되어 기계적 연결부를 이룬다. 상기 제1구조체와 상기 제2구조체 중의 적어도 하나는 스프링 부재를 포함함으로써 상기 벨로우즈와 상기 외부 케이스가 탄성적으로 연결되게 한다.

Description

자동차 엔진의 배기관에 이용되는 가요성 배관체
제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 가요성 배관체의 단면도.
제2도는 본 발명의 제1실시예에 따른 가요성 배관체가 설치된 자동차 엔진의 배기관의 사시도.
제3도는 본 발명의 제1실시예에 따른 가요성 배관체가 갖는 치수 변동 보상 능력을 나타내는 개략선도.
제4도는 제1도와 유사하지만, 본 발명의 제2실시예에 따른 가요성 배관체를 도시한 단면도.
제5도는 제1도와 유사하지만, 본 발명의 제3실시예에 따른 가요성 배관체를 도시한 단면도.
제6도는 제1도와 유사하지만, 본 발명의 제4실시예에 따른 가요성 배관체를 도시한 단면도.
제7도는 제1도와 유사하지만, 본 발명의 제5실시예에 따른 가요성 배관체를 도시한 단면도.
제8도는 본 발명의 제5실시예에 따른 가요성 배관체가 갖는 치수 변동 보상 능력을 나타내는 개략선도.
제9도는 제1도와 유사하지만, 본 발명의 제6실시예에 따른 가요성 배관체를 도시한 단면도.
제10도는 본 발명의 제6실시예에 따른 가요성 배관체에 이용되는 코일 스프링의 사시도.
제11a도 및 제11b도는 제10도에 도시된 코일 스프링의 일부를 서로 다른 상태에서 도시한 확대도.
제12도는 본 발명의 제6실시예에 따른 가요성 배관체가 갖는 치수 변동 보상 능력을 나타내는 그래프.
제13도는 제1도와 유사하지만, 본 발명의 제7실시예에 따른 가요성 배관체를 도시한 단면도.
제14도는 본 발명의 제7실시예에 따른 가요성 배관체가 갖는 치수 변동 보상 능력을 나타내는 그래프.
제15도는 제1도와 유사하지만, 본 발명의 제8실시예에 따른 가요성 배관체를 도시한 단면도.
제16도는 본 발명의 제8실시예에 따른 강성 배관체가 갖는 치수 변동 보상 능력을 나타내는 그래프.
제17도는 제1도와 유사하지만, 본 발명의 제9실시예에 따른 가요성 배관체를 도시한 단면도.
제18도는 본 발명의 제9 실시예에 따른 가요성 배관체가 갖는 치수 변동 보상 능력을 나타내는 그래프.
제19도는 제1도과 유사하지만, 본 발명의 제10실시예에 따른 가요성 배관체를 도시한 단면도.
제20도는 제1도와 유사하지만, 본 발명의 제11실시예에 따른 가요성 배관체를 도시한 단면도.
제21도는 제34도에 도시된 종래의 가요성 배관체의 치수 변동 보상 능력을 나타내는 그래프.
제22a도는 제1도와 유사하지만, 본 발명의 제12실시예에 따른 가요성 배관체를 도시한 단면도.
제22b도는 본 발명의 제22실시예에 따른 가요성 배관체의 원추형 스프링과 그 관련부품의 배치상태를 도시한 부분도.
제23a도는 제1도와 유사하지만, 본 발명의 제13실시예에 따른 가요성 배관체를 도시한 단면도.
제23b도는 본 발명의 제13실시예에 따른 가요성 배관체의 원추형 스프링과 그 관련부품의 배치상태를 도시한 부분도.
제24a도는 제1도와 유사하지만, 본 발명의 제14실시예에 따른 가요성 배관체를 도시한 단면도.
제24b도는 본 발명의 제14실시예에 따른 가요성 배관체의 원추형 스프링과 그 관련부품의 배치상태를 도시한 부분도.
제25a도는 본 발명의 제15실시예에 따른 가요성 배관체의 원추형 스프링과 그 관련부품의 배치상태를 도시한 부분단면도.
제25b도는 본 발명의 제15실시예에 따른 가요성 배관체의 축방향으로 취해진 부분도.
제25c-1과 제25c-2 및 제25c-3은 본 발명의 제15실시예에 따른 가요성 배관체에 이용되는 스프링 캐처의 변형예를 각각 도시한 단면도.
제25d-1과 제25d-2 및 제25d-3은 본 발명의 제15실시예에 따른 가요성 배관체에 이용되는 연결볼트의 변형예를 각각 도시한 단면도.
제26도는 제1도와 유사하지만, 본 발명의 제16실시예에 따른 가요성 배관체를 도시한 단면도.
제27a도는 본 발명의 제16실시예에 따른 가요성 배관체에 이용되는 전방 평판 스프링의 평면도.
제27b도는 본 발명의 제16실시예에 따른 가요성 배관체에 이용되는 전방 평판 스프링의 측면도.
제28a도는 제27a도와 유사하지만, 본 발명의 제16실시예에 따른 가요성 배관체에 이용되는 후방 평판 스프링의 평면도.
제28b도는 제27b도와 유사하지만, 본 발명의 제16실시예에 따른 가요성 배관체에 이용되는 후방 평판 스프링의 측면도.
제29도는 제1도와 유사하지만, 본 발명의 제17실시예에 따른 가요성 배관체를 도시한 단면도.
제30a도는 본 발명의 제17실시예에 따른 가요성 배관체에 이용되는 평판 스프링의 평면도.
제30b도는 본 발명의 제17실시예에 다른 가요성 배관체에 이용되는 평판 스프링의 측면도.
제31도는 제1도와 유사하지만, 본 발명의 제18실시예에 따른 가요성 배관체를 도시한 단면도.
제32a도는 본 발명의 제18 실시예의 제1변형예에 따른 가요성 배관체에 이용되는 평판 스프링의 평면도.
제32b도는 본 발명의 제18 실시예의 제1변형예에 따른 가요성 배관체에 이용되는 평판 스프링의 측면도.
제33a도는 제32a도와 유사하지만, 본 발명의 제18실시예의 제2변형예에 따른 가요성 배관체에 이용되는 평판 스프링의 평면도.
제33b도는 제32b도와 유사하지만, 본 발명의 제18실시예의 제2변형예에 따른 가요성 배관체에 이용되는 평판 스프링의 측면도.
제34도는 종래의 가요성 배관체의 단면도.
제35도는 또 다른 종래의 가요성 배관체의 단면도.
제36도는 또 다른 종래의 가요성 배관체의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10a 내지 10r : 가요성 배관체 12 : 벨로우즈
14 : 외부 케이스 102 : 전방관
104 : 후방관
[발명의 목적]
[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]
본 발명은 자동차 엔진의 배기 계통에 관한 것이며, 특히, 사용시에 자동차 엔진의 배기 관로에서 발생하는 불가피한 치수 변동을 흡수, 즉, 보상하기 위해 그러한 배기 관로에 장착되는 가요성 배관체에 관한 것이다. 좀더 상세히 말하자면, 본 발명은 자동차 엔진의 배기관의 전방부분과 후방부분 사이에 설치되어 그러한 전방부분과 후방부분간의 상대이동을 보상하는 가요성 배관체에 관한 것이다.
본 발명의 과제를 명료하게 하기 위해 위에서 설명한 바와 같은 종래의 가요성 배관체의 일부에 대해 첨부된 도면의 제34도와 제35도 및 제36도를 보면서 간략하게 설명한다.
제34도를 보면, 일본 실용신안 공개 소61-187916호에 기재된 종래의 가요성 배관체가 도시되어 있다. 이러한 가요성 배관체는 축방향의 양단부가 자동차 엔진(도시 안됨)의 배기관의 전방 관부(102)와 후방 관부(104)에 각각 연결된 금속제 벨로우즈(100)를 포함한다.
이해하기 쉽게 하기 위해, 배기관의 전방 관부(102)와 후방 관부(104)는 아래에서는 각각 전방 배기관과 후방 배기관이라고 칭하기로 한다.
이러한 가요성 배관체에서는 또한 구리망으로 된 외부 덮개(106)가 상기 벨로우즈(100)를 내장하고 있으며, 상기 구리망의 양단부는 상기 벨로우즈(100)의 축방향의 양단부상에 미끄럼 운동이 가능하게 배치되어 있다. 상기 전방 배기관(102)과 후방 배기관(104)에는 금속제 프로텍터(108a, 108b)등이 용접되어 있으며 상기 외부 덮개(106)를 덮어서 보호하게 되어 있다. 상기 가요성 배관체가 상기 배기 관로의 치수 변동의 영향을 받게 되면, 상기 벨로우즈(100)가 그러한 치수 변동을 흡수한다. 이 과정에서, 상기 외부 덮개(106)의 축방향 단부들이 벨로우즈(100)의 단부상에서 미끄럼 운동함으로써 상기 외부 덮개(106)상에는 아무런 영향도 미치지 않는다.
제35도에는 일본국 실용신안 공개 평2-14418호에 기재된 또다른 종래의 가요성 배관체들이 도시되어 있다. 이러한 가요성 배관체는 양단부에 금속제의 제1 및 제2칼라(110a, 110b)들은 전방 배기관(102) 및 후방 배기관(104)에 대해 각각 용접되어 있다. 또한, 상기 제1 및 제2칼라(110a, 110b)들 사이에는 다수의 스프링 와이어(112)들이 배치되어 있다. 가요성 배관체가 배기 관로의 치수 변동의 영향을 받으면, 벨로우즈(100)가 그러한 치수 변동을 흡수한다. 이 과정에서, 상기 스프링 와이어(112)들은 상기 제1 및 제2칼라(110a, 110b)들을 서로를 향해 편향시킨다.
제36도에는 일본국 실용신안 공개 평4-6523호에 기재된 또 다른 종래의 가요성 배관체들이 도시되어 있다. 이러한 가요성 배관체는 양단부가 전방 배기관(102)과 후방 배기관(104)에 각각 연결되어 있는 금속제 벨로우즈(100)를 포함한다. 이러한 가요성 배관체에서는 또한 스테인레스 강망으로 된 외부 덮개(106)가 상기 벨로우즈(100)를 내장하고 있다. 상기 외부 덮개(106)의 축방향 후방 단부는 후방 배기관(104)에 용접되어 있으며, 상기 외부 덮개(106)의 축방향 전방 단부는 상기 벨로우즈(100)의 전방 단부상에 미끄럼 운동이 가능하게 배치되어 있다. 상기 외부 덮개(106)의 축방향 전방 단부에는 스프링 리테이너(114)가 연결되어 있다. 상기 스프링 리테이너(114)는 환형 플랜지부를 가지며, 그러한 플랜지부는 상기 전방 배기관(102)에 고정된 환형 하우징(116)속에 수용되어 있다. 상기 환형 하우징(116)속에는 다수의 압축 스프링(118)들이 수용되어 있으며, 그러한 압축 스프링(118)들은 상기 스프링 리테이너(114)의 플랜지부와 환형 하우징(116)의 한쪽 벽 사이에서 압축되어 있다. 상기 가요성 배관체가 상기 배기 관로의 영향을 받게 되면, 상기 벨로우즈(100)가 그러한 치수 변동을 흡수한다. 이 과정에서, 상기 외부 덮개(106)의 축방향 전방 단부가 벨로우즈(100)의 전방 고정 단부상에서 미끄럼 운동함으로써 상기 외부 덮개(106)상에는 아무런 영향도 미치지 않는다.
그러나, 고유의 구조 특성상, 앞서 설명한 종래의 가요성 배관체들은 아래에서 설명하듯이 여러 가지의 단점을 갖는다.
즉, 제34도의 가요성 배관체는 구리망으로 된 외부 덮개(106)로 인해 제조비용이 비싸다. 또한, 동일한 이유로 인해, 가요성 배관체의 무게가 무거우며, 따라서 튼튼하게 할 것이 요구되고, 차량의 바닥으로부터 상기 배기 관로를 지지하기 위해 이용되는 홀더장치에 관한 비용도 요구된다. 또한 제21도의 그래프에서 도시한 바와 같이, 이러한 구조의 가요성 배관체는 만족할 만한 치수 변동 보상 능력을 발휘하지 못한다. 실제로, 이러한 가요성 배관체는 팽창시에는 불안정한 치수 변동 보상 능력을 나타낸다. 제35도의 가요성 배관체에서는 벨로우즈(100)와 스프링 와이어(112)들이 노출되어 있으므로, 차량의 운행시에 돌맹이 등과 같은 딱딱한 이 물질에 의해 변형되거나 손상될 수 있다. 제36도의 가요성 유니트는 스테인레스 강망으로 된 외부 덮개(106)로 인해 제조비용이 비싸다. 또한, 다양하고 많은 부품수로 인해 가요성 배관체의 구조가 복잡하고 무게가 무겁다.
[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]
본 발명의 목적은 위에서 설명한 문제를 극복할 수 있는 자동차 엔진을 위한 가요성 배관체를 제공하려는 것이다.
[발명의 구성 및 작용]
본 발명에 따르면, 내연기관의 제1배기관과 제2배기관 사이에 끼워지는 가요성 배관체가 제공된다. 그러한 가요성 배관체는 상기 제1배기관에 연결될 어댑터가 형성된 전방 개방 단부와 상기 제2배기관에 연결될 어댑터가 형성된 후방 개방 단부를 갖는 금속제 벨로우즈와, 상기 금속제 벨로우즈의 둘레에 동축을 이루게 배치되어 원통형 공간을 형성하는 금속제 원통형 외부 케이스와, 상기 외부 케이스의 전방 단부와 상기 벨로우즈의 전방 단부 사이에 배치되어 기계적 연결부를 이루는 제1구조체 및, 상기 외부 케이스의 후방 단부와 상기 벨로우즈의 후방 단부 사이에 배치되어 기계적 연결부를 이루는 제2구조체를 포함하고, 상기 제1구조체와 상기 제2구조체 중의 적어도 하나는 스프링 부재를 포함함으로써 상기 벨로우즈와 상기 외부 케이스가 탄성적으로 연결되게 구성된다.
본 발명에 따르면, 또한, 내연기관의 제1배기관과 제2배기관 사이에 끼워지는 또다른 가요성 배관체가 제공된다. 그러한 가요성 배관체는 상기 제1배기관에 연결될 어댑터가 형성된 전방 개방 단부와 상기 제2 배기관에 연결될 어댑터가 형성된 후방 개방 단부를 갖는 금속제 벨로우즈와, 상기 금속제 벨로우즈의 둘레에 동축을 이루게 배치되어 원통형 공간을 형성하는 금속제 원통형 외부 케이스와, 상기 외부 케이스의 전방 단부와 상기 벨로우즈의 전방 단부 사이에서 일체형 연결부를 이루게 연장되는 환형 전방 덮개와, 상기 벨로우즈의 후방 개방 단부에 용접된 스프링 홀더와, 한 쪽 단부가 상기 스프링 홀더에 의해 유지되어 있고 다른 쪽 단부는 상기 외부 케이스의 후방 단부에 의해 유지되어 있는 코일 스프링 및, 상기 벨로우즈 속에서 상기 벨로우즈의 전방 개방 단부와 후방 개방 단부 중의 어느 하나로부터 다른 하나를 향해 동축을 이루게 연장되는 내부관을 포함하고, 상기 내부관의 선단과 상기 벨로우즈의 전방 개방 단부와 후방 개방 단부 중의 상기 다른 하나 사이에는 공간이 형성됨으로써 상기 벨로우즈와 상기 내부관의 사이에 공명실의 기능을 갖는 원통형 챔버가 형성된다.
본 발명에 따르면, 또한, 내연기관의 제1배기관과 제2배기관 사이에 끼워지는 또다른 가요성 배관체가 제공된다. 그러한 가요성 배관체는 상기 제1배기관에 연결될 어댑터가 형성된 전방 개방 단부와 상기 제2배기관에 연결될 어댑터가 형성된 후방 개방 단부를 갖는 금속제 벨로우즈와, 상기 금속제 벨로우즈의 둘레에 동축을 이루게 배치되어 원통형 공간을 형성하는 금속제 원통형 외부 케이스와, 상기 벨로우즈의 전방 개방 단부와 후방 개방 단부에 용접된 제1 및 제2스프링 홀더들과, 한 쪽 단부가 상기 제1 스프링 홀더에 의해 유지되어 있고 다른 쪽 단부는 상기 외부 케이스의 전방 단부에 의해 유지되어 있는 제1코일 스프링과, 한 쪽 단부가 상기 제2스프링 홀더에 의해 유지되어 있고 다른 쪽 단부는 상기 외부 케이스의 후방 단부에 의해 유지되어 있는 제1코일 스프링 및, 상기 벨로우즈 속에서 상기 벨로우즈의 전방 개방 단부와 후방 개방 단부 중의 어느 하나로부터 다른 하나를 향해 동축을 이루게 연장되는 내부관을 포함하고, 상기 내부관의 선단과 상기 벨로우즈의 전방 개방 단부와 후방 개방 단부 중의 상기 다른 하나 사이에는 공간이 형성됨으로써 상기 벨로우즈와 상기 내부관의 사이에 공명실의 기능을 갖는 원통형 챔버가 형성된다.
본 발명의 기타의 목적 및 장점들은 첨부된 도면과 관련한 다음의 설명을 보면 명료해질 것이다.
[양호한 실시예]
제1도에는 본 발명의 제1실시예에 따른 가요성 배관체(10a)가 도시되어 있다.
제2도로부터 알 수 있듯이, 가요성 배관체(10a)는 자동차 엔진(도시 안됨)의 배기 관로의 전방 배기관(102)와 후방 배기관(104) 사이에 배치될 일종의 도관부재이다. 이 도면에서, 인용부호 a와 b 및 c는 배기 관로내에 장착되는 컨버터와 서브머플러 및 메인머플러를 각각 지칭한다.
제1도를 다시 보면, 가요성 배관체(10a)는 일반적으로 금속제 벨로우즈(12)와, 원통형 외부 케이스(14)와, 제1및 제2원통스프링(16a, 16b)과, 제1 및 제2금속제 환형 스프링 홀더(18a, 18b) 및, 제1 및 제2 내부관(20a, 20b)를 포함한다.
즉, 벨로우즈(12)는 원통형 외부 케이스(14)속에 동축을 이루게 수용되고, 또한 제1 및 제2 내부관(20a, 20b)의 직경방향으로 확대된 단부들에 각각 용접된 축방향 단부들을 갖는다. 이러한 두 개의 내부관(20a, 20b)의 직경방향으로 축소된 단부들은 벨로우즈(12)속에 장착되어 중간에 일정한 공간을 유지한 채로 서로 정합되어 있다. 제1 및 제2스프링 홀더(18a, 18b)들은 2개의 내부관(16a, 16b)의 확대단부에 용접되어 있다. 각각의 스프링 홀더(18a, 18b)는 융기된 환형 플랜지부를 가지며, 그러한 플랜지부는 외부 케이스(14)의 천공된 축방향 단부벽(14a, 14b)에 대면하고 있다. 제1 및 제2원통스프링(16a, 16b)의 각각은 스프링 홀더(18a, 18b)의 융기된 환형 플랜지부와 단부벽(14a, 14b) 사이에서 압축되어 있다. 각각의 원통형 스프링(16a, 16b)의 축방향 단부는 용접이나 코오킹 등에 의해 환형 플랜지부 및 단부벽(14a, 14b)에 대해 고정되어 있다. 도시된 원통형 외부 케이스(14)는 두개의 원통부들을 이음으로써 구성된다. 도시된 바와 같이, 사용시에, 전방관(102)은 제1 내부관(20a)내에 배치되어 용접되고, 후방관(104)은 제2 내부관(20b)내에 배치되어 용접된다.
양호하게는, 벨로우즈(12)는 약 0.2㎜의 두께를 갖는 두장의 스테인레스 강판으로 이루어진 복층 스테인레스 강판으로 구성된다. 복층 스테인레스 강판을 이용하면, 벨로우즈(12)의 릿지들의 수는 8개 내지 9개로 감축될 수 있다. 외부 케이스(14)의 각각의 원통부는 디프 드로잉법을 통해 제작된다. 제1 및 제2원통스프링(16a, 16b)들은 형상이나 특성이 동일하다.
사용시 배기관이 전방관(102)과 후방관(104) 사이의 상대 이동을 포함한 치수 변동을 겪을 때, 벨로우즈(12)는 그러한 치수 변동을 흡수 즉, 보상하도록 팽창되거나 축소된다. 위에서 설명한 방식으로 배치된 스프링(16a, 16b)의 작용으로 인해 벨로우즈(12)의 팽창 및 수축은 원통형 외부 케이스(14)에 거의 아무런 영향도 미치지 않는다. 이러한 치수 변동 보상 작용은 아래에서 상세히 설명한다.
가요성 배관체(10a)의 탄성 계수 K는 수식 1로 표시된다. 수식 1은 가요성 배관체(10a)가 제3도에 의해 도시한 바와 같이 간략히 예시되면 쉽게 얻어진다.
Figure kpo00002
여기에서, K1은 벨로우즈(12)의 탄성 계수이고, K2는 원통형 스프링(16a, 16b)의 탄성 계수이다.
수식 1로부터 가요성 배관체(10a)의 탄성 계수 K는 벨로우즈(12)의 탄성계수 K1과 원통형 스프링(16a, 16b)의 탄성 계수 K2가 주어지며 구할 수 있음을 알 수 있다. 그럼으로써, 벨로우즈(12)가 더 크거나 작은 탄성 계수를 가질지라도, 가요성 배관체(10a)는 적절한 원통형 스프링(16a, 16b)을 선택함으로써 소정의 탄성 계수를 가질 수 있다.
해당 자동차의 주행시에 배기 관로에서 전방관(102)과 후방관(104) 사이의 거리를 감소시키는 방향으로 치수 변동이 생기면, 벨로우즈(12)는 수축되고 원통형 스프링(16a, 16b)은 팽창된다.
반면에, 전방관(10)과 후방관(104) 사이의 거리를 증가시키는 방향으로 치수 변동이 생기면, 벨로우즈(12)는 팽창되고 원통형 스프링(16a, 16b)은 압축된다.
그럼으로써, 차량 주행시에 배기 관로가 전방관(102)과 후방관(104) 사이의 거리를 반복적으로 증감시키는 것을 포함하는 진동을 겪으면, 가요성 배관체(10a)에서 위세서 설명한 팽창 및 수축이 반복적으로 번갈아서 일어남으로써 치수 변동을 원활하게 보상한다.
그러한 스프링(16a, 16b)의 작용으로 인해, 전방관(102)과 후방관(104)으로부터 벨로우즈(12)에 대해 가해지는 어떤 응력이나 부하도 원활하게 효과적으로 감소될 수 있다. 또한, 스프링(16a, 16b)이 존재하므로, 벨로우즈(12)의 바람직스럽지 못하게 과도한 팽창이 억제된다. 즉, 벨로우즈(12)가 정해진 만큼 팽창하며, 원통형 스프링(16a, 16b)은 완전히 압축되어 정지 수단의 기능을 하는 고정 구조체를 이룬다. 외부 케이스(14)의 작용으로 인해, 벨로우즈(12)와 원통형 스프링(16a, 16b)은 차량 주행 중에 부딪히는 돌맹이 등과 같은 이물질로부터 보호된다.
벨로우즈(12)속의 두 개의 내부관(20a, 20b)의 작용으로 인해, 그 사이에 형성된 좁은 공간은 공명상자의 기능을 함으로써 가요성 배관체(10a)에 의해 배기로 인한 소음의 감소가 이루어진다. 내부관(20a, 20b)의 작용으로 인해, 가요성 배관체(10a)속으로 흐르는 배기의 열이 벨로우즈(12)에 직접 전달되지 않는다. 필요하다면, 두 개의 내부관(20a, 20b)들 중의 하나는 제거될 수도 있다. 이러한 변형예에서는 나머지 하나의 내부관(20a 또는 20b)의 길이가 길어진다.
제4도를 보면, 본 발명의 제2실시예에 따른 가요성 배관체(10b)가 도시되어 있다.
제2실시예에 따른 가요성 배관체(10b)는 제1실시예에 따른 가요성 배관체(10a)와 유사하므로, 제1실시예에 따른 가요성 배관체(10a)와 상이한 부분 및 부품들에 대해서만 설명한다.
제4도에 도시한 바와 같이, 제2실시예에 따른 가요성 배관체(10b)에서는 제1실시예에 따른 가요성 배관체(10a)에서 이용되던 원통형 스트링(16a, 16b)의 대신에 원추형 스프링(16'a, 16'b)이 이용된다. 원추형 스프링(16'a, 16'b)의 작용으로 인해, 원통형 외부 케이스(14)는 단 하나의 원통부로 제조될 수 있다. 도시된 바와 같이, 각각의 원추형 스프링(16'a, 16'b)은 스프링 홀더(18a, 18b)의 융기된 환형 플래지부에 의해 유지된 소경 단부와 외부 케이스(14)의 말려 있는 모서리(14a, 14b)에 의해 유지된 대경 단부를 갖는다.
제5도에는, 본 발명의 제3실시예에 따른 가요성 배관체(10c)가 도시되어 있다.
제3실시예에 따른 가요성 배관체(10c)는 제2실시예에 따른 가요성 배관체(10c)와 유사하므로 제2실시예에 따른 가요성 배관체(10b)에서와 상이한 부분 및 부품들에 대해서만 설명한다.
제5도에서 알 수 있듯이 제3실시예에 따른 가요성 배관체(10c)에는, 원통형 외부 케이스(14)의 축방향 양단부의 각각에 나선홈(22a, 22b)이 형성되어 있다. 그러한 나선홈(22a, 22b)을 만들기 위해, 외부 케이스(14)의 축방향 단부들은 반경방향의 바깥쪽으로 약간 팽창된다. 조립시에 그러한 나선홈(22a, 22b)은 원추형 스프링(16'a, 16'b)의 대경 단부를 깊이 수용한다. 즉, 원추형 스프링(16'a, 16'b)과 나선홈(22a, 22b)은 이른바 나사식 플러그-소켓 구조를 이룬다. 각각의 스프링 홀더(18a, 18b)의 융기된 환형 플랜지부에는 환형 리세스가 형성되며, 그러한 환형 리세스속에는 원추형 스프링(16'a, 16'b)의 소경 단부가 깊이 수용된다.
제6도에서는, 본 발명의 제4실시예에 따른 가요성 배관제(10d)가 도시되어 있다.
제4실시예에 따른 가요성 배관제(10d)는 제1실시예에 따른 가요성 배관체(10a)와 유사하므로, 제1실시예에 따른 가요성 배관체(10a)에서와 상이한 부분 및 부품들에 대해서만 설명한다.
제6도에 도시한 바와 같이, 제4실시예에 따른 가요성 배관체(10d)에서는 원통형 외부 케이스(14)의 축방향의 양단부의 각각에 원통홈(24a, 24b)들이 형성되어 있다. 그러한 원통형(24a, 24b)이 형성된 축방향 단부는 직경이 약간 감소되어 있다. 조립시에 그러한 원통홈(24a, 24b)은 원통형 스프링(16a, 16b)과 원통홈(24a, 24b)은 이른바 나사식 플러그-소켓 구조를 이룬다. 필요하다면, 원통형 외부 케이스(14)의 한 쪽 단부에만 그러한 나사식 플러그-소켓 구조가 제공될 수 있다. 각각의 스프링 홀더(18a, 18b)의 융기된 환형 플랜지부에는 환형 리세스가 형성되며, 그러한 환형 리세스 속에는 스프링(16a, 16b)의 축방향의 최내측 요소가 깊이 수용된다.
제7도를 보면, 본 발명의 제5실시예에 따른 가요성 배관체(10e)가 도시되어 있다.
도면에 도시한 바와 같이, 제5실시예에 따른 가요성 배관체(10e)에서는 단지 하나의 스프링(16')만이 이용된다. 즉, 가요성 배관체(10e)는 축방향의 양단부가 전방관(102)과 후방관(104)에 대해 각각 연결된 금속제 벨로우즈(12)를 포함한다. 벨로우즈(12)는 원통형 외부 케이스(14)속에 동축을 이루게 수용된다. 외부 케이스(14)의 전방 개방 단부에는 환형 전방 덮개(26)가 용접되어 있다. 환형 전방 덮개(26)는 전방관(102)에 용접되어 있다. 전방 덮개(26)로부터는 후방관(104)의 유입부의 근처까지 길쭉한 내부관(20)이 연장된다.
도시된 바와 같이, 후방관(104)의 유입부에는 환형 스프링 홀더(18)가 용접되어 있다. 원추형 스프링(16')은 스프링 홀더(18)의 융기된 환형 플랜지부와 외부 케이스(14)의 안쪽으로 돌출된 단부(14b) 사이에서 압축되어 있다.
사용시에 배기관이 전방관(102)과 후방관(104) 사이의 상대이동을 포함한 치수 변동을 겪을 때, 벨로우즈(12)는 그러한 치수 변동을 흡수, 즉, 보상하도록 팽창되거나 축소된다. 위에서 설명한 방식으로 배치된 스프링(16')의 작용으로 인해 벨로우즈(12)의 팽창 및 수축은 원통형 외부 케이스(14)에 거의 아무런 영향도 미치지 않는다.
제5실시예에 따른 가요성 배관체(10e)의 탄성 계수 K는 수식2로 표시된다. 수식2는 가요성 배관체(10a)가 제8도에 의해 도시한 바와 같이 간략히 예시되면 용이하게 얻어진다.
Figure kpo00003
여기에서, K1은 벨로우즈(12)의 탄성 계수이고, K2은 원추형 스프링(16')의 탄성 계수이다.
수식2로부터 가요성 배관체(10e)의 탄성 계수 K는 벨로우즈(12)의 탄성 계수 K1과 원추형 스프링(16')의 탄성 계수 K2가 주어지면 구할 수 있음을 알 수 있다. 그럼으로써, 벨로우즈(12)가 더 크거나 작은 탄성 계수를 가질지라도, 가요성 배관체(10e)는 적절한 원추형 스프링(16')을 선택함으로써 소정의 탄성 계수를 가질 수 있다.
해당 자동차의 주행시에 배기 관로에서 전방관(102)과 후방관(104) 사이의 거리를 감소시키는 방향으로 치수 변동이 생기면, 벨로우즈(12)는 수축되고 원추형 스프링(16')은 팽창된다. 반면에, 전방관(102)과 후방관(104) 사이의 거리를 증가시키는 방향으로 치수 변동이 생기면, 벨로우즈(12)는 팽창되고 원추형 스프링(16')은 압축된다.
그럼으로써, 차량 주행시에 배기 관로가 전방관(102)과 후방관(104) 사이의 거리를 반복적으로 증감시키는 것을 포함하는 진동을 겪으면, 가요성 배관체(10e)에서 위에서 설명한 팽창 및 수축이 반복적으로 번갈아서 일어남으로써 치수 변동을 원활하게 보상한다.
그러한 스프링(16')의 작용으로 인해, 후방관(104)으로부터 벨로우즈(12)에 대해 가해지는 어떤 응력이나 부하도 원활하게 효과적으로 감소될 수 있다. 외부 케이스(14)의 작용으로 인해, 벨로우즈(12)와 원추형 스프링(16')은 차량 주행 중에 부딪히는 돌맹이 등과 이물질로부터 보호된다. 벨로우즈(12)속의 내부관(20)의 작용으로 인해, 그 사이에 형성된 좁은 공간은 공명상자의 기능을 함으로써 가요성 배관체(10e)에 의해 배기로 인한 소음의 감소가 이루어진다. 동일한 이유로, 배기의 열이 벨로우즈(12)에 직접 전달되지 않는다.
제9도를 보면, 본 발명의 제6실시에에 따른 가요성 배관체(10f)가 도시되어 있다.
도면에서 도시된 바와 같이, 제6실시예에 따른 가요성 배관체(10f)에서는 두 개의 동일한 스프링((16a, 16b)이 이용된다. 즉, 제6실시예에 따른 가요성 배관체(10f)는 축방향의 양단부가 전방관(102)과 후방관(104)에 대해 각각 용접된 금속제 벨로우즈(12)를 포함한다. 전방관(102)과 후방관(104)에는 환형 스프링 홀더(18a, 18b)가 용접되어 있다. 스프링 홀더(18a, 18b) 및 벨로우즈(12)는 원통형 외부 케이스(14)속에 동축을 이루게 수용되어 있다. 외부 케이스(14)는 중앙 원통부(14x)와 양측 원통부(14y, 14z)가 서로 용접된 일체형 외부 케이스로 이루어져 있다. 도시된 바와 같이, 중앙 원통부(14x)는 축방향의 양단부(인용부호 없음)가 반경방향의 안쪽으로 돌출되어 있다. 양측 원통부(14y, 14z)의 각각은 하나의 내향 돌출 단부(인용부호 없음)를 갖는다. 코일 스프링(16a, 16b)의 각각은 스프링 홀더(18a, 18b)의 융기된 환형 플래지부와 양측 원통부(14y, 14z)의 내향 돌출 단부 사이에서 압축되어 있다. 스프링(16a, 16b)을 외부 케이스(14) 및 스프링 홀더(18a, 18b)에 대해 연결함에는 용접이나 코오킹이 이용된다.
제10도로부터 알 수 있듯이, 제6실시예에 따른 가요성 배관체(10f)에서 이용되는 코일 스프링(16a, 16b)은 평선(flat wire)을 비틀면서 감아서 만든 스프링이다. 그러한 코일 스프링(16a, 16b)은 제11a도에 도시한 바와 같이 압축될 때에는 비교적 큰 탄성 계수를 갖고, 제11b도에 도시한 바와 같이 팽창될 때에는 비교적 작은 탄성 계수를 갖는 것을 특징으로 한다.
제9도로부터 알 수 있듯이, 정상 상태에서는 각각의 스프링 홀더(18a, 18b)의 융기된 환형 플랜지부와 중앙 원통부(14x)의 내향 돌출 단부 사이에는 공간 S가 형성된다. 가요성 배관체(10f)가 축방향으로 팽찰될 때에 스프링(16a, 16b)은 압축되며, 가요성 배관체(10f)가 축방향으로 수축될 때에는 스프링(16a, 16b)이 팽창된다. 그럼으로써, 가용성 배관체(10f)는 제12도의 그래프로 도시한 바와 같이 치수 변동 보상 능력을 갖는다. 이러한 그래프로부터 알 수 있듯이, 가요성 배관체(10f)는 축방향으로 팽창될 때 비교적 큰 탄성 계수를 갖고, 축방향으로 수축될 때에는 비교적 작은 탄성 계수를 갖는다.
그러한 스프링(16a, 16b)의 작용으로 인해, 전방관(102)과 후방관(104)으로부터 벨로우즈(12)에 대해 가해지는 어떤 응력이나 부하도 원활하게 효과적으로 감소될 수 있다. 벨로우즈(12)가 과도하게 수축될 때에는 외부 케이스(14)의 중앙 원통부(14x)의 내향 돌출 단부들은 정지 수단으로 작용할 수 있다. 즉, 그러한 경우에 스프링 홀더(18a, 18b)의 융기된 환형 플랜지부들이 외부 케이스(14)의 중앙 원통부(14x)의 내향 돌출 단부들과 접촉함으로써 벨로우즈(12)의 수축을 억제한다. 반면에 벨로우즈(12)가 과도하게 팽창될 때에는 스프링(16a, 16b)이 정지 수단으로 작용할 수 있다. 즉, 그러한 경우에 스프링(16a, 16b)은 완전히 압축됨으로서 벨로우즈(12)를 위한 정지 수단으로 작용하는 고정 구조체를 이룬다.
제13도를 보면, 본 발명의 제7실시예를 따른 가요성 배관체(10g)가 도시되어 있다.
제6실시예에 따른 가요성 배관체(10f)와 유사하게 제7실시예에 따른 가요성 배관체(10g)에서는 두 개의 동일한 스프링(16a, 16b)이 이용된다. 그러나, 아래의 설명으로부터 알 수 있듯이, 제7실시예에 따른 가요성 배관체(10g)에 대해 스프링(16a, 16b)을 연결하는 방법은 제6실시예와 다르다.
제7실시예에 따른 가요성 배관체(10g)는 축방향의 양단부가 전방관(102)과 후방관(104)에 대해 각각 용접된 금속제 벨로우즈(12)를 포함한다. 전방관(102)과 후방관(104)에는 환형 스프링 홀더(18a, 18b)가 용접되어 있다. 스프링 홀더(18a, 18b) 및 벨로우즈(12)는 원통형 외부 케이스(14)속에 동축을 이루게 수용되어 있다. 외부 케이스(14)는 축방향의 양단부(인용부호 없음)가 반경방향의 안쪽으로 돌출되어 있다. 외부 케이스(14)의 안쪽으로 돌출된 양단부에는 환형 스프링 홀더(30a, 30b)가 고정되어 있다. 도시된 바와 같이, 그러한 스프링 홀더(30a, 30b)들은 앞서 설명한 스프링 홀더(18a, 18b)들에 의해 한정된 영역안에 배치되어 있다. 한 코일 스프링(16a)은 한 쌍의 스프링 홀더(18a, 30a)들 사이에서 압축되어 있고, 다른 코일 스프링(16b)은 다른 쌍의 스프링 홀더(18b, 30b)사이에서 압축되어 있다.
제13도로부터 알 수 있듯이, 정상 상태에서는 각각의 스프링 홀더(18a, 18b)의 융기된 환형 플랜지부와 외부 케이스(14)의 내향 돌출 단부 사이에는 공간 S가 형성된다. 가요성 배관체(10g)가 축방향으로 팽창될 때 스프링(16a, 16b)은 팽창되며, 가요성 배관체(10g)가 축방향으로 수축될 때에는 스프링(16a, 16b)이 압축된다. 그럼으로써, 가요성 배관체(10g)는 제14도의 그래프로 도시한 바와 같이 치수 변동 보상 능력을 갖는다. 이러한 그래프로부터 알 수 있듯이, 가요성 배관체(10g)는 축방향으로 수축될 때 비교적 큰 탄성 계수를 갖고, 축방향으로 팽창될 때에는 비교적 작은 탄성 계수를 갖는다.
그러한 스프링(16a, 16b)의 작용으로 인해, 전방관(102)과 후방관(104)으로부터 벨로우즈(12)에 대해 가해지는 어떤 응력이나 부하도 원활하게 효과적으로 감소될 수 있다. 벨로우즈(12)가 과도하게 수축될 때에는 스프링(16a, 16b)이 정지 수단으로 작용할 수 있다. 즉, 그러한 경우에 스프링(16a, 16b)은 완전히 압축됨으로서 벨로우즈(12)를 위한 정지 수단으로 작용하는 고정 구조체를 이루며, 그럼으로써 벨로우즈(12)의 과도한 수축을 억제한다. 반면에, 벨로우즈(12)가 과도하게 팽창될 때에는, 스프링 홀더(18a, 18b)의 융기된 환형 플랜지부들이 외부 케이스(14)의 내향 돌출 단부들과 접촉함으로써 벨로우즈(12)의 과도한 팽창을 억제한다.
제15도를 보면, 본 발명의 제8실시예에 따른 가요성 배관체(10h)가 도시되어 있다.
제8실시예에 따른 가요성 배관체(10h)는 축방향의 양단부가 전방관(102)과 후방관(104)에 대해 각각 용접된 금속제 벨로우즈(12)를 포함한다. 전방관(102)과 후방관(104)에는 환형 스프링 홀더(18a, 18b)가 용접되어 있다. 스프링 홀더(18a, 18b) 및 벨로우즈(12)는 원통형 외부 케이스(14)속에 동축을 이루게 수용되어 있다. 외부 케이스(14)는 축방향의 양단부(인용부호 없음)가 반경방향의 안쪽으로 돌출되어 있다. 외부 케이스(14)의 안쪽으로 돌출된 양단부에는 환형 브래킷(30a, 30b)이 고정되어 있다. 그러한 브래킷(30a, 30b)들은 스프링 홀더(18a, 18b)들에 의해 한정된 영역안에 배치되어 있다.
제8실시예에 따른 가요성 배관체(10h)에서는 한 코일 스프링(16a)은 한 스프링 홀더(18a)와 외부 케이스(104)의 전방 내향 돌출 단부 사이에서 압축되어 있고, 다른 코일 스프링(16b)은 다른 스프링 홀더(18b)와 후방 브래킷(30b) 사이에서 압축되어 있다.
제15도로부터 알 수 있듯이, 정상 상태에서는 전방 스프링 홀더(18a와 전방 브래킷(30a)사이에 공간 S가 형성되어 있고, 후방 스프링 홀더(18b)와 외부 케이스(14)의 후방 내향 돌출 단부 사이에도 공간 S가 형성되어 있다.
가요성 배관체(10h)가 축방향으로 팽창될 때 한 코일 스프링(16a)은 압축되고 다른 코일 스프링(16b)은 팽창되며, 가요성 배관체(10h)가 축방향으로 수축될 때에는 한 코일 스프링(16a)은 팽창되고 다른 코일 스프링(16b)은 압축된다. 그럼으로써, 가요성 배관체(10h)는 제16도의 그래프로 도시한 바와 같이 치수 변동 보상 능력을 갖는다. 코일 스프링(16a, 16b)으로 사용될 스프링을 적절히 선택함으로써 가요성 배관체(10h)의 치수 변동 보상 능력이 그래프의 해칭된 범위내에서 변할 수 있다.
제17도를 보면, 본 발명의 제9실시예에 따른 가요성 배관체(10h)가 도시되어 있다.
제9실시예에 따른 가요성 배관체(10i)는 축방향의 양단부가 전방관(102)과 후방관(104)에 대해 각각 용접된 금속제 벨로우즈(12)를 포함한다. 전방관(102)과 후방관(104)에는 환형 스프링 홀더(18a, 18b)가 용접되어 있다. 스프링 홀더(18a, 18b) 및 벨로우즈(12)는 원통형 외부 케이스(14)속에 동축을 이루게 수용되어 있다. 외부 케이스(14)는 축방향의 양단부(인용부호 없음)가 반경방향의 안쪽으로 돌출되어 있다. 외부 케이스(14)의 안쪽으로 돌출된 양단부에는 환형 브래킷(30a, 30b)이 고정되어 있다. 도시된 바와 같이, 가요성 배관체(10i)의 정상 상태에서는 그러한 브래킷(30a, 30b)들은 스프링 홀더(18a, 18b)의 융기된 환형 플랜지부들과 일치하게 배치되어 있다.
도면에서 도시한 바와 같이, 제9실시예에 따른 가요성 배관체(10i)에서는 원추형 스프링(16'a, 16'b)이 이용되고 있으며, 한 원추형 스프링(16'a)은 전방 스프링 홀더(18a)와 외부 케이스(14)의 전방 내향 돌출 단부 사이에 배치되어 있고, 다른 원추형 스프링(16'b)은 후방 스프링 홀더(18b)와 외부 케이스(14)의 후방 내향 돌출 단부 사이에 배치되어 있다. 특히, 원추형 스프링(16'a, 16'b)의 소경 단부는 스프링 홀더(18a, 18b)의 융기된 환형 플랜지부에 용접되어 있고, 원추형 스프링(16'a, 16'b)의 대경 단부는 외부 케이스(14)의 축방향 단부의 내벽과 미끄럼 운동이 가능하게 맞물려 있다. 그러한 내벽상에서의 원추형 스프링(16'a, 16'b)의 대경 단부의 원활한 운동을 위해 상기 외부 케이스(14)의 내벽에는 윤활 부재(32a, 32b)가 씌워져 있다.
정상 상태에서 원추형 스프링(16'a, 16'b)의 대경 단부는 외부 케이스(14)의 내향 돌출 단부 및 브래킷(30a, 30b)으로부터 멀리 유지된다.
전방관(102)과 후방관(104)의 분리 이동으로 인해 가요성 베관체(10i)[좀더 정확하게 말해서, 벨로우즈(12)가 축방향으로 팽창하면, 원추형 스프링(16'a, 16'b)의 대경 단부는 외부 케이스(14)의 내향 돌출 단부를 향해 외부 케이스의 내면상에서 미끄럼 운동한다. 그러므로, 이런 상태에서는 가요성 배관체(10i)가 벨로우즈(12)에 의해 정해지는 탄성 계수를 갖는다. 축방향 팽창이 계속되면, 원추형 스프링(16'a, 16'b)의 대경 단부는 외부 케이스(14)의 내향 돌출 단부들과 접촉한다. 이러한 상태에서는 가요성 배관체(10i)가 벨로우즈(12)와 두 개의 원추형 스프링(16'a, 16'b)에 의해 정해지는 탄성 계수를 갖는다.
전방관(102)과 후방관(104)의 접근이동으로 인해 가요성 배관체(10i)[좀더 정확하게 말해서, 벨로우즈(12)가 축방향으로 수축되면, 원추형 스프링(16'a, 16'b)의 대경 단부는 해당하는 브래킷(30a, 30b)을 향해 외부 케이스(14)의 내면상에서 미끄럼 운동한다. 그러므로, 이러한 상태에서는 가요성 배관체(10i)가 벨로우즈(12)에 의해 정해지는 탄성 계수를 갖는다. 축방향 수축이 계속되면, 원추형 스프링(16'a, 16'b)의 대경 단부는 브래킷(30a, 30b)과 접촉한다. 이러한 상태에서는 가요성 배관체(10i)가 벨로우즈(12)와 두 개의 원추형 스프링(16'a, 16'b)에 의해 정해지는 탄성 계수를 갖는다. 그러므로, 가요성 배관체(10i)는 제18도에 도시된 바와 같이 치수 변동 수용 능력을 갖는다.
제19도를 보면, 본 발명의 제10실시예에 따른 가요성 배관체(10j)가 도시되어 있다.
제10실시예에 따른 가요성 배관체(10j)는 제9실시예에 따른 가요성 배관체(10i)와 유사하므로, 아래에서는 제9실시예에 따른 가요성 배관체(10i)에서와 상이한 부분 및 부품들에 대해서만 설명한다. 제9실시예에 따른 가요성 배관체(10i)에서와 거의 동일한 부품들에 대해서는 동일한 인용부호가 할당되어 있다.
제10실시예에 따른 가요성 배관체(10j)에서는, 원추형 스프링(16'a, 16'b)의 대경 단부는 외부 케이스(14)의 내향 돌출 단부에 용접되어 있고, 원추형 스프링(16'a, 16'b)의 소경 단부는 스프링 홀더(18a, 18b)와 미끄럼 운동이 가능하게 맞물려 있다. 또한, 각각의 스프링 홀더(18a, 18b)에는 상기 외부 케이스(14)의 내향 돌출 단부와 일치하는 위치에 융기부(18'a, 18'b)가 형성되어 있다.
정상 상태에서 원추형 스프링(16'a, 16'b)의 소경 단부는 스프링 홀더(18'a, 18'b)의 융기된 환형 플랜지부 및 융기부(18'a, 18'b)로부터 멀리 유지된다.
가요성 배관체(10j)의 작동은 앞서 설명한 제9실시예에 따른 가요성 배관체(10i)의 작동을 참고하면 용이하게 알 수 있다.
제20도를 보면, 본 발명의 제11 실시예에 따른 가요성 배관체(10k)가 도시되어 있다.
제11실시예에 따른 가요성 배관체(10k)는 앞서 설명한 제9실시예에 따른 가요성 배관체(10i)와 유사하다.
즉, 제11실시예에 따른 가요성 배관체(10k)는 단 하나의 원추형 스프링(16'b)이 이용된다. 도시된 바와 같이, 스프링 홀더(18b)와 원추형 스프링(16'b)과 후방 브래킷(30b)과 윤활 부재(32b) 및 외부 케이스(14)의 후방 내향 돌출 단부를 포함하는 후방 구조는 제9실시예에 따른 가요성 배관체(10i)와 동일하다.
그러나, 제11실시예에 따른 가요성 배관체(10k)의 전방 구조는 제9실시예에 따른 가요성 배관체(10i)와 다르다. 즉, 제11실시예에 따른 가요성 배관체(10k)에서는 원통형 외부 케이스(14)가 전방관(102)에 직접 연결된다.
제11실시예에 따른 가요성 배관체(10k)의 작동은 제9실시예에 따른 가용성 배관체(10i)의 작동을 참고하면 용이하게 알 수 있다.
제22a도를 보면, 본 발명의 제12실시예에 따른 가요성 배관체(10l)가 도시되어 있다.
제12실시예에 따른 가요성 배관체(10l)는 앞서 설명한 제4도의 제2실시예에 따른 가요성 배관체(10b)와 유사하므로, 아래에서는 제2실시예에 따른 가요성 배관체(10b)에서와 상이한 부분 및 부품에 대해서만 설명한다. 제2실시예에 따른 가요성 배관체(10b)에서와 거의 동일한 부품들에 대해서는 동일한 인용부호가 할당되어 있다.
제22a도에 도시한 바와 같이, 제12실시예에 따른 가요성 배관체(10l)에서는 단 하나의 원추형 스프링(16'b)이 이용된다. 원통형 외부 케이스(14)는 전방관(102)에 대해 고정된 환형 전방 덮개(14c)를 갖는다. 원추형 스프링(16'b)의 소경 단부는 후방 스프링 홀더(18b)에 용접되어 원형으로 배치된 스프링 캐처(34a)에 의해 유지되어 있으며, 원추형 스프링(16'b)의 대경 단부는 외부 케이스(14)의 후방 단부에 용접되어 원형으로 배치된 스프링 캐처(34b)에 의해 유지되어 있다. 제22b도에 도시한 바와 같이, 각각의 스프링 캐처(34a, 34b)는 스프링(16'b)의 단부가 깊이 수용될 수 있는 곡선형 채널을 갖는 부채꼴로 되어 있다.
제12실시예에 따른 가요성 배관체(10l)의 작동은 제2실시예에 따른 가요성 배관체(10b)의 작동을 참고하면 용이하게 알 수 있다.
제23a도를 보면, 본 발명의 제13실시예에 따른 가요성 배관체(10m)가 도시되어 있다.
제13실시예에 따른 가요성 배관체(10m)는 앞서 설명한 제12실시예에 따른 가요성 배관체(10l)과 유사하므로, 아래에서는 제12실시예에 따른 가요성 배관체(10l)에서와 상이한 부분 및 부품에 대해서만 설명한다.
제23a도 및 제23b도, 특히 제23b도에 도시한 바와 같이, 제13실시예에 따른 가요성 배관체(10m)에서는 내부 환형 부재(36a)가 후방 스프링 홀더(18b)에 용접되어 후방 스프링 홀더(18b)의 융기된 환형 플랜지부의 도움으로 원추형 스프링(16'b)의 소경 단부를 캐칭하고, 외부 환형 부재(36b)가 외부 케이스(14)의 후방 단부에 용접되어 외부 케이스(14)의 후방 단부의 도움으로 원추형 스프링(16'b)의 대경 단부를 캐칭한다.
제24a도를 보면, 본 발명의 제14실시예에 따른 가요성 배관체(10n)가 도시되어 있다.
제14실시예에 따른 가요성 배관체(10n)에서는 원추형 스프링(16'b)의 소경 단부가 후방 스프링 홀더(18b)의 융기된 환형 플랜지부에 용접되어 환형으로 배치된 스프링 캐처(38a)에 의해 유지되고, 원추형 스프링(16'b)의 대경 단부는 외부 케이스(14)의 후방 내향 돌출 단부에 용접되어 환형으로 배치된 스프링 캐처(38b)에 의해 유지된다. 이러한 배열은 제24b도를 보면 용이하게 이해될 것이다.
제25a도를 보면, 본 발명의 제15실시예에 따른 가요성 배관체(10o)가 도시되어 있다.
제15실시예에 따른 가요성 배관체(10o)에서는 원추형 스프링(16'b)의 소경 단부가 볼트를 구비한 U자형 캐처(40a)에 의해 스프링 홀더(18b)에 고정되어 있고, 원추형 스프링(16'b)의 대경 단부는 볼트를 구비한 또다른 U자형 캐처(40b)에 의해 외부 케이스(14)의 후방 단부에 고정되어 있다. 이 실시예에서는 여러 가지의 U자형 캐처들이 이용될 수 있고, 그중의 일부는 제25c도-1과 제25c도-2 및 제25c도-3에 도시되어 있다. 또한, 그러한 캐처들은 여러 가지의 단면 형상을 가질 수 있으며, 그 중 일부는 제25d도-1과 제25d도-2 및 제25d도-3에 도시되어 있다.
제26도를 보면, 본 발명의 제16실시예에 따른 가요성 배관체(10p)가 도시되어 있다.
제16실시예에 따른 가요성 배관체(10p)는 스프링을 제외하고는 앞서 설명한 제4도의 제2실시예에 따른 가요성 배관체(10b)와 유사하다.
즉, 제26도에 도시한 바와 같이, 제16실시예에 따른 가요성 배관체(10p)에서는 제2실시예에 따른 가요성 배관체(10b)의 두 개의 원추형 스프링(16'a, 16'b)의 대신에 두 개의 원판형 스프링(42a, 42b)이 이용된다.
각각의 원판형 스프링(42a, 42b)의 소경 단부와 대경 단부는 해당 스프링 홀더(18a, 18b)의 융기된 환형 플랜지부와 외부 케이스(14)의 해당 내향 돌출 단부에 각각 용접되어 있다.
한 원판형 스프링(42a)은 제27a도와 제27b도에 명료하게 도시되어 있고, 다른 원판형 스프링(42b)은 제28a도와 제28b도에 명료하게 도시되어 있다. 이러한 도면들에서 알 수 있듯이, 두 개의 원판형 스프링(42a, 42b)은 서로 경면 대칭의 형상을 갖는다. 원판형 스프링(42a, 42b)은 강판으로 만들어진다. 이러한 도면들로부터 알 수 있듯이, 각각의 원판형 스프링(42a, 42b)은 원형 강판에 둥근 절단부(42'a, 42'b)를 형성함으로써 제조되며, 각각의 절단부(42'a, 42'b)는 이음부에 의해 일체를 이루는 외측 부분과 내측부분을 포함한다. 예시된 실시예에서는 각각의 강판에 4개의 둥근 절단부(42'a, 42'b)가 형성되어 있다. 이러한 절단부들을 갖는 각각의 원판형 스프링(42'a, 42'b)은 대경 단부 a와 중간부 b 및 소경 단부 c를 갖도록 형성된다. 각각의 원판형 스프링(42'a, 42'b)의 대경 단부 a는 4개의 정지편(42'a, 42'b)을 갖는다. 사용시에 원판형 스프링(42'a, 42'b)의 대경 단부 a와 소경 단부 c는 제27b도와 제28b도에 도시한 바와 같이, 일정한 두께를 갖도록 서로 반대방향으로 잡아당겨진다. 즉, 사용시에 중간부 b는 대경 단부 a와 소경 단부 c의 사이에서 경사진 지지부로 작용한다.
제16실시예에 따른 가요성 배관체(10p)의 작동은 제4도의 제2실시예에 따른 가요성 배관체(10b)와 거의 동일하다. 사용되는 원판형 스프링(42'a, 42'b)의 성질로 인해, 제16실시예에 따른 가요성 배관체(10p)는 그러한 가요성 배관체(10p)에 대해 연직방향으로 가해지는 외력에 대해 양호한 치수 변동 보상 능력을 나타낸다.
제29도를 보면, 본 발명의 제17실시예에 따른 가요성 배관체(10q)가 도시되어 있다.
제17실시예에 따른 가요성 배관체(10q)는 스프링을 제외하고는 앞서 설명한 제22a도의 제12실시예에 따른 가요성 배관체(10l)과 유사하므로, 아래에서는 제12실시예에 따른 가요성 배관체(10l)에서와 상이한 부분 및 부품에 대해서만 설명한다.
제29도에 도시한 바와 같이, 제17실시예에 따른 가요성 배관체(10q)에서는 제12실시예에 따른 가요성 배관체(10l)에서의 원추형 스프링(16'b)의 대신에 원판형 스프링(44)이 이용된다.
원판형 스프링(42'a, 42'b)의 소경 단부 c와 대경 단부 a는 스프링시트(18b)의 융기된 환형 플랜지부와 외부 케이스(14)의 후방 내향 돌출 단부에 용접된다. 도시된 실시예에서는 외부 케이스(14)에 용접된 별도의 부재상에 내향 돌출 단부가 형성되어 있다.
원판형 스프링(44)은 제30a도 및 제30b도에 명료하게 되시되어 있다. 이러한 도면들에서 도시한 바와 같이, 원판형 스프링(44)은 원형 강판에 둥근 절단부(44')를 형성함으로써 제작된다. 그러한 절단부(44')의 일부는 예시된 바와 같이 반경방향의 절단부들을 통해 일체화된다. 이러한 절단부(44')들에 의해 원판형 스프링(44)은 대경 단부 a와 소경 단부 c 및 크고 작은 중간부 b1과 b2를 갖는다.
제17실시예에 따른 가요성 배관체(10q)의 작동은 제12실시예에 따른 가요성 배관체(10l)와 거의 동일하다. 사용되는 원판형 스프링(44)의 성질로 인해, 제17실시예에 따른 가요성 배관체(10q)는 그러한 가요성 배관체(10q)에 대해 연직방향으로 가해지는 외력에 대해 양호한 치수 변동 보상 능력을 나타낸다.
제31도를 보면, 본 발명의 제18실시예에 따른 가요성 배관체(10r)가 도시되어 있다.
제18실시예에 따른 가요성 배관체(10r)는 스프링을 제외하고는 앞서 설명한 제26도의 제16실시예에 따른 가요성 배관체(10)와 유사하다.
즉, 제31도에 도시한 바와 같이, 제18실시예에 따른 가요성 배관체(10r)에서는 제16실시예에 따른 가요성 배관체(10p)에서의 원판형 스프링(42a, 42b)의 대신에 앞서 설명한 원판형 스프링(44)과 동일한 원판형 스프링(44'a, 44'b)이 이용된다. 양호하게는, 그러한 원판형 스프링(44'a, 44'b)은 서로 경면 대칭형을 갖는다. 도시된 실시예에서는 원판형 스프링(44'a, 44'b)의 대경 단부가 맞물릴 전방 내향 돌출 단부와 후방 내향 돌출 단부가 외부 케이스(14)에 용접된 별도의 부재들에 형성되어 있다.
제18실시예에 따른 가요성 배관체(10r)의 작동은 제16실시예에 따른 가요성 배관체(10p)와 거의 동일하다.
필요하다면, 앞서 설명한 원판형 스프링(42a, 42b, 44, 44a, 44b)의 대신에 제32a도와 제32b도에 도시된 판형 스프링(46) 및 제33a도와 제33b도에 도시된 판형 스프링(48)이 이용될 수도 있다.
제32a도와 제32b도에 도시된 판형 스프링(46)은 환형 기부(46a)와 그러한 환형 기부(46a)로부터 융기된 3개의 균등하게 이격된 블레이드부(46b)를 포함한다. 제32b도에 도시한 바와 같이, 융기된 블레이드부(46b)는 서로 수렴하는 단부들을 갖는다. 환형 기부(46a)는 대경 단부로 작용한다.
제33a도와 제33b도에 도시된 판형 스프링(48)은 환형 기부(48a)와 그러한 환형 기부(48a)로부터 융기된 3개의 균등하게 이격된 블레이드부(48b)를 포함한다. 제33b도에 도시한 바와 같이, 융기된 블레이드부(48b)는 서로로부터 떨어지는 단부들을 갖는다. 환형 기부(48a)는 대경 단부로 작용한다.
본 발명의 이해를 돕기 위하여 본 발명을 실시예들에 비추어 설명했지만, 본 발명이 그 원리를 벗어남이 없이도 여러 가지로 구체화될 수 있음은 명백하다. 그러므로, 본 발명은 청구범위에 기재된 바와 같은 본 발명의 원리를 벗어남이 없이 구체화될 수 있는 모든 변화예와 변형예를 포함할 것이다.

Claims (25)

  1. 내연기관의 제1배기관과 제2배기관 사이에 끼워지는 가요성 배관체에 있어서, 상기 제1배기관에 연결될 어댑터가 형성된 전방 개방 단부와 상기 제2배기관에 연결될 어댑터가 형성된 후방 개방 단부를 갖는 금속제 벨로우즈와, 상기 금속제 벨로우즈의 둘레에 동축을 이루게 배치되어 원통형 공간을 형성하는 금속제 원통형 외부 케이스와, 상기 외부 케이스의 전방 단부와 상기 벨로우즈의 전방 단부의 사이에 배치되어 기계적 연결부를 이루는 제1구조체 및, 상기 외부 케이스의 후방 단부와 상기 벨로우즈의 후방 단부의 사이에 배치되어 기계적 연결부를 이루는 제2구조체를 포함하고, 상기 제1구조체와 상기 제2구조체 중의 적어도 하나는 스프링 부재를 포함함으로써 상기 벨로우즈와 상기 외부 케이스가 탄성 연결되게 구성된 것을 특징으로 하는 가요성 배관체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스프링 부재는 상기 외부 케이스가 상기 스프링 부재에 의한 평향력에 저항하여 상기 벨로우즈에 대해 상대이동할 수 있게 배치된 것을 특징으로 하는 가요성 배관체.
  3. 제2항에 있어서, 상기 스프링 부재는 상기 외부 케이스를 상기 벨로우즈에 대해 축방향으로 편향시키게 배치된 것을 특징으로 하는 가요성 배관체.
  4. 제3항에 있어서, 상기 스프링 부재가 원통형 스프링과 원추형 스프링 및 원판형 스프링 중 어느 하나이고, 상기 스프링 부재는 상기 외부 케이스와 상기 벨로우즈의 사이에 형성된 상기 원통형 공간속에 동축을 이루게 배치된 것을 특징으로 하는 가요성 배관체.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2구조체가 상기 벨로우즈의 후방 개방 단부에 용접되어 있는 스프링 홀더를 부가적으로 포함하고, 상기 스프링 홀더는 상기 스프링 부재의 한 쪽 단부가 맞대어진 융기부를 가지며, 상기 스프링 부재의 다른 쪽 단부는 상기 외부 케이스의 내향 돌출된 후방 단부에 대해 맞대어진 것을 특징으로 하는 가요성 배관체.
  6. 제5항에 있어서, 상기 스프링 부재의 한 쪽 단부는 상기 융기부에 대해 용접되어 있고, 상기 스프링 부재의 다른 쪽 단부는 상기 내향 돌출된 후방 단부에 대해 용접되어 있는 것을 특징으로 하는 가요성 배관체.
  7. 제5항에 있어서, 상기 스프링 부재의 한 쪽 단부는 상기 융기부에 대해 용접되어 있고, 상기 스프링 부재의 다른 쪽 단부는 상기 외부 케이스의 내면상에서 미끄럼 운동하는 것을 특징으로 하는 가요성 배관체.
  8. 제5항에 있어서, 상기 스프링 부재의 한 쪽 단부는 상기 금속제 벨로우즈의 외면상에서 미끄럼 운동하고, 상기 스프링 부재의 다른 쪽 단부는 상기 내향 돌출된 후방 단부에 대해 용접되어 있는 것을 특징으로 하는 가요성 배관체.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 스프링 부재의 단부의 미끄럼 운동을 향상 시키기 위한 윤활 부재를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 가요성 배관체.
  10. 재5항에 있어서, 상기 제1구조체는 상기 외부 케이스의 전방 단부를 상기 벨로우즈의 전방 단부에 대해 고정시키기 위해 이용되는 환경 전방 덮개인 것을 특징으로 하는 가요성 배관체.
  11. 제10항에 있어서, 상기 환형 전방 덮개는 상기 외부 케이스의 전방 단부와 상기 벨로우즈의 전방 단부에 대해 용접되어 있는 것을 특징으로 하는 가요성 배관체.
  12. 제1항에 있어서, 상기 금속에 벨로우즈 속에서 상기 금속제 벨로우즈의 전방 개방 단부로부터 후방 개방 단부를 향해 동축을 이루게 연장되는 내부관을 부가적으로 포함하고, 상기 내부관의 선단과 상기 벨로우즈의 후방 개방 단부의 사이에는 틈새가 형성됨으로써 상기 벨로우즈와 상기 내부관의 사이에 공명실의 기능을 갖는 챔버가 형성된 것을 특징으로 하는 가요성 배관체.
  13. 제1항에 있어서, 상기 금속제 벨로우즈 속에서 상기 금속제 벨로우즈의 전방 개방 단부로부터 후방 개방 단부를 향해 동축을 이루게 연장되는 전방 내부관과, 상기 금속제 벨로우즈 속에서 상기 금속제 벨로우즈의 후방 개방 단부로부터 전방 개방 단부를 향해 동축을 이루게 연장되는 후방 내부관을 부가적으로 포함하고, 상기 전방 내부관의 선단과 상기 후방 내부관의 선단이 중간에 틈새를 형성한 채로 서로 대면하고 있음으로써 상기 벨로우즈와 상기 전방 내부관 및 후방 내부관 사이에 공명실의 기능을 갖는 챔버가 형성된 것을 특징으로 하는 가요성 배관체.
  14. 제4항에 있어서, 상기 원통형 스프링 또는 상기 원추형 스프링이 상기 외부케이스에 의해 형성된 나선형 홈 속에 수용된 나선형 단부 부재들을 갖는 것을 특징으로 하는 가요성 배관체.
  15. 제1항에 있어서, 상기 금속제 벨로우즈가 약 0.2㎜의 두께를 갖는 두장의 스테인레스 강판으로 이루어진 복충 스테인레스 강판으로 구성된 것을 특징으로 하는 가요성 배관체.
  16. 제15항에 있어서, 상기 벨로우즈의 릿지의 수가 8개 내지 9개인 것을 특징으로 하는 가요성 배관체.
  17. 제1항에 있어서, 상기 원통형 외부 케이스가 용접된 다수의 원통부들로 구성된 것을 특징으로 하는 가요성 배관체.
  18. 제4항에 있어서, 상기 벨로우즈에 대한 상기 외부 케이스의 상대적인 축방향 운동을 억제하는 정지 수단을 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 가요성 배관체.
  19. 제18항에 있어서, 상기 정지 수단이 상기 외부 케이스의 내면상에 형성된 제1돌기 및 상기 금속제 벨로우즈상에 형성된 제2돌기를 포함하고, 상기 제1돌기 및 제2돌기는 상기 가요성 배관체가 정상 상태에 있을 때에는 서로 이격된 채로 유지되는 것을 특징으로 하는 가요성 배관체.
  20. 제4항에 있어서, 상기 스프링 부재의 한 쪽 단부는 상기 벨로우즈의 개방 단부에 용접된 스프링 캐처들에 의해 상기 벨로우즈의 개방 단부에 연결되어 있고, 상기 스프링 부재의 다른 쪽 단부는 상기 외부 케이스에 용접된 스프링 홀더들에 의해 상기 외부 케이스에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 가요성 배관체.
  21. 제4항에 있어서, 상기 원판형 스프링이 원형 강판에 둥근 절단부들을 만들고 상기 강판의 외부와 내부를 서로 반대방향으로 잡아당김으로써 제조된 것을 특징으로 하는 가요성 배관체.
  22. 제4항에 있어서, 상기 원판형 스프링이 강판으로 구성되어 환형 기부 및 그러한 환형 기부로부터 융기되어 균등하게 이격된 다수의 블레이드부를 포함하며, 상기 블레이드부의 상단부들을 서로 수렴하는 것을 특징으로 하는 가요성 배관체.
  23. 제4항에 있어서, 상기 원판형 스프링이 강판으로 구성되어 환형 기부 및 그러한 환형 기부로부터 융기되어 균등하게 이격된 다수의 블레이드부를 포함하며, 상기 블레이드부들의 상단부들을 서로로부터 멀어지는 것을 특징으로 하는 가요성 배관체.
  24. 내연기관의 제1배기관과 제2배기관 사이에 끼워지는 가요성 배관체에 있어서, 상기 제1배기관에 연결될 어댑터가 형성된 전방 개방 단부와 상기 제2배기관에 연결될 어댑터가 형성된 후방 개방 단부를 갖는 금속제 벨로우즈와, 상기 금속제 벨로우즈의 둘레에 동축을 이루게 배치되어 원통형 공간을 형성하는 금속제 원통형 외부 케이스와, 상기 외부 케이스의 전방 단부와 상기 벨로우즈의 전방 단부의 사이에서 일체형 연결부를 이루게 연장되는 환형 전방 덮개와, 상기 벨로우즈의 후방 개방 단부에 용접된 스프링 홀더와, 한 쪽 단부가 상기 스프링 홀더에 의해 유지되어 있고 다른 쪽 단부는 상기 외부 케이스의 후방 단부에 의해 유지되어 있는 코일 스프링 및, 상기 벨로우즈 속에서 상기 벨로우즈의 전방 개방 단부와 후방 개방 단부 중의 어느 하나로부터 다른 하나늘 향해 동축을 이루게 연장되는 내부관을 포함하고, 상기 내부관의 선단과 상기 벨로우즈의 전방 개방 단부와 후방 개방 단부 중의 상기 다른 하나의 사이에는 공간이 형성됨으로써 상기 벨로우즈와 상기 내부관의 사이에 공명실의 기능을 갖는 원통형 챔버가 형성된 것을 특징으로 하는 가요성 배관체.
  25. 내연기관의 제1배기관과 제2배기관 사이에 끼워지는 가요성 배관체에 있어서, 상기 제1배기관에 연결될 어댑터가 형성된 전방 개방 단부와 상기 제2배기관에 연결될 어댑터가 형성된 후방 개방 단부를 갖는 금속제 벨로우즈와, 상기 금속제 벨로우즈의 둘레에 동축을 이루게 배치되어 원통형 공간을 형성하는 금속제 원통형 외부 케이스와, 상기 벨로우즈의 전방 개방 단부와 후방 개방 단부에 용접된 제1 및 제2스프링 홀더들과, 한 쪽 단부가 상기 제1스프링 홀더에 의해 유지되어 있고 다른 쪽 단부는 상기 외부 케이스의 전방 단부에 의해 유지되어 있는 제1코일 스프링과, 한 쪽 단부가 상기 제2스프링 홀더에 의해 유지되어 있고 다른 쪽 단부는 상기 외부 케이스의 후방 단부에 의해 유지되어 있는 제1코일 스프링 및, 상기 벨로우즈 속에서 상기 벨로우즈의 전방 개방 단부와 후방 개방 단부 중의 어느 하나로부터 다른 하나를 향해 동축을 이루게 연장되는 내부관을 포함하고, 상기 내부관의 선단과 상기 벨로우즈의 전방 개방 단부와 후방 개방 단부 중의 상기 다른 하나의 사이에는 공간이 형성됨으로써 상기 벨로우즈와 상기 내부관의 상이에 공명실의 기능을 갖는 원통형 챔버가 형성된 것을 특징으로 하는 가요성 배관체.
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