KR100270488B1 - 자동차 배기관용의 죠인트장치 - Google Patents

자동차 배기관용의 죠인트장치 Download PDF

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에구사 도시유키
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Abstract

본 발명은 자동차 배기관용의 죠인트장치에 관한 것이다. 배기가스가 누출될 우려가 없으며, 내구성이 뛰어나고, 단관용과 같은 정도의 진동을 쉽게 확보할 수 있도록 한다.
자동차 배기관용의 죠인트장치(1)는 병렬 설치된 한쌍의 배기관(2) 및 (3)과, 상호 연결된 한쌍의 지지관(4) 및 (5)를 가진 두갈래 배기관(6)의 해당 지지관(4) 및 (5)를 상호 연결하고 있다. 죠인트장치(1)는 배기관(2)에 해당 배기관(2)에 대응하여 배치되는 두갈래 배기관(6)의 한쪽의 지지관(4)을 연결하는 구면 죠인트(7)와, 배기관(3)에 해당 배기관(3)에 대응하여 배치되는 다른쪽의 지지관(5)을 연결하는 가요성의 신축이 자유로운 죠인트(8)를 구비하고 있다.

Description

자동차 배기관용의 죠인트장치
본 발명은, 자동차 배기관용의 죠인트장치에 관한 것이다.
자동차 엔진에 있어서, 각 실린더의 배기포트로부터 나오는 배기가스를 매니홀드를 통하여 머플러로 유도하는 경우에, 매니홀드를 통과한 후의 배기가스를 매니홀드의 바로 뒤에서 일체로 통합된 배기관에서 머플러에 유도하도록 하면, 배기가스끼리가 서로 간섭하여, 배기효율이 나빠진다. 그러면 배기관 내의 배기가스가 저압상태일 때에, 다음 실린더의 배기가 시작되면, 이 실린더의 배기가스는 양호하게 빨려나와 그 배기효율이 좋아진다. 그래서 예를 들면 4실린더에 있어서, 흡입, 압축, 연소, 배기의 타이밍이 전혀 반대인 실린더로부터의 배기가스를 각각 통합하여 배기효율을 높이는 수단이 제안되고 있다.
그리고 이러한 경우에는, 매니홀드측의 진동이 머플러측으로의 전달을 방지하기 위해, 병렬 설치된 한쌍의 배기관의 각각과, 상호 연결된 한쌍의 지지관을 가진 두갈래 배기관의 해당 지지관의 각각을 서로 연결하는 죠인트장치가 매니홀드의 바로 뒤에 이용되고 있다. 이 죠인트장치는 통상 제 2 도에 나타낸 바와 같이, 공통인 플랜지(71) 및 (72)와 탄성수단(73)을 가진 2조의 구면(球面) 죠인트(74) 및 (75)를 구비하고 있으며, 구면 죠인트(74)는 매니홀드(76)를 통하여 첫번째 실린더의 배기포트에 연결되는 배기관(77)의 바깥면에 끼워 부착된 둥근 띠형상 시일체(78)를 구비하고 있고, 구면 죠인트(75)는 매니홀드(76)를 통하여 네번째 실린더에 연결되는 배기관(79)의 바깥면에 끼워 부착된 둥근 띠형상 시일체(80)를 구비하고 있으며, 공통 플랜지(71)는 배기관(77) 및 (79)에 고정되어 있고, 둥근 띠형상 시일체(78) 및 (80)의 둥근 띠형상 표면(81) 및 (82)에 미끄럼 운동이 자유롭게 위치하는 구면부(83) 및 (84)를 가진 공통의 플랜지(72)는, 머플러측에 연결되는 두갈래 배기관(85)의 지지관(86) 및 (87)의 각각에 고정되어 있으며, 탄성수단(73)은 플랜지(71) 및 (72)에 대칭으로 장착된 두개의 탄성장치(61) 및 (62)로 이루어지고, 탄성장치(61) 및 (62)의 각각은 플랜지(71) 및 (72)를 관통하여 배치된 볼트(90)와, 볼트(90)에 나사 맞춤된 너트(88)와, 볼트(90)의 머리부와 플랜지(72) 사이에 배치된 코일스프링(89)을 구비하며, 탄성수단(73)은 그 코일스프링(89)의 탄성력에 의해 양 플랜지(71) 및 (72)를 서로 접근시켜, 둥근 띠형상 표면(81) 및 (82)에 구면부(83) 및 (84)를 탄성적으로 누르고 있다.
제 2 도에 나타낸 죠인트장치에서는, 두갈래 배기관(85)과 배기관(77) 및 (79)의 상대적 요동(搖動)이 둥근 띠형상 표면(81) 및 (82)에 대한 구면부(83) 및 (84)의 미끄럼운동에 의해 허용되는 것인데, 제 2 도에서 지면(紙面)과 직교하는 상대적 요동에서는 둥근 띠형상 표면(81) 및 (82)와 구면부(83) 및 (84)의 사이에 틈을 생기게 하는 일이 없이, 둥근 띠형상 표면(81) 및 (82)에 대해서 구면부(83) 및 (84)가 미끄럼운동되는 한편, 지면과 평행한 상대적 진동에서는, 둥근 띠형상 표면(81)과 구면부(83)의 사이 및 둥근 띠형상 표면(82)과 구면부(84) 사이에 번갈아 틈을 생기게 하여, 이 틈에서 배기가스가 누출될 우려가 있다.
본 발명은, 상기 여러 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는, 매니홀드측의 진동이 머플러측으로 전달되는 것을 방지하기 위해 병렬 설치된 한쌍의 배기관과, 상호 연결된 한쌍의 지지관을 가진 두갈래 배기관의 해당 지지관을 서로 연결하는 자동차 배기관용의 죠인트장치에 있어서, 배기가스가 누출될 우려가 없는 것을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적으로 하는 바는, 상기의 죠인트장치에 있어서, 내구성이 뛰어나고, 또 단관용(單管用)과 같은 정도의 진동을 쉽게 확보할 수 있는 자동차 배기관용의 죠인트장치를 제공하는 데에 있다.
제1도는 본 발명의 바람직한 하나의 구체예의 단면설명도,
제2도는 종래의 자동차 배기관용의 죠인트장치의 설명도이다.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
1 : 죠인트장치 2,3,77,79 : 배기관
4,5,86,87 : 지지관 6,85 : 두갈래 배기관
7,74,75 : 구면 죠인트 8 : 신축이 자유로운 죠인트
11,41,42,43,44,51,52 : 끝단 12 : 바깥둘레면
13,78,80 : 둥근 띠형상 시일체 14 : 바닥면
15,18 : 플랜지수단 16,81,82 : 둥근 띠형상 표면
17,83,84 : 구면부 19,73 : 탄성수단
21,24,27 : 관통구멍 22,25 : 기초부
23 : 너트받음부 26 : 스프링받음부
31,32 : 탄성장치 33 : 머리부
34,90 : 볼트 35,88 : 너트
36,89 : 코일스프링 45 : 주름관
46 : 축방향 중간부위 47 : 곡률반경 중심
53,71,72 : 플랜지 55 : 통합관
76 : 매니홀드
본 발명에 의하면 상기 목적은, 병렬 설치된 한쌍의 배기관의 각각과, 상호 연결된 한쌍의 지지관을 가진 두갈래 배기관의 해당 지지관의 각각을 상호 연결하는 자동차 배기관용의 죠인트장치로서, 한쌍의 배기관 중 한쪽의 배기관에, 이 한쪽의 배기관에 대응하여 배치되는 두갈래 배기관의 한쪽의 지지관을 연결하는 구면 죠인트와, 한쌍의 배기관 중 다른쪽의 배기관에, 이 다른쪽의 배기관에 대응하여 배치되는 다른쪽의 지지관을 연결하는 가요성(可撓性)의 신축이 자유로운 죠인트를 구비하고 있으며, 구면 죠인트는 한쪽의 배기관 및 한쪽의 지지관 중 어느 한쪽의 한끝단에 끼워 부착된 둥근 띠형상 시일체와, 한쪽의 배기관 및 한쪽의 지지관 중 어느 한쪽에 고정된 한쪽의 플랜지수단과, 둥근 띠형상 시일체의 둥근 띠형상 표면이 미끄럼운동이 자유롭게 위치하는 구면부를 가지고 있으며, 한쪽의 배기관 및 한쪽의 지지관 중 어느 다른쪽에 고정된 다른쪽의 플랜지수단과, 탄성력에 의해 양 플랜지수단을 서로 접근시켜 둥근 띠형상 표면에 구면부를 탄성적으로 누르는 탄성수단을 구비하고 있는 자동차 배기관용 죠인트장치에 의해서 달성된다.
본 발명의 죠인트장치에서, 양 배기관의 상대적 요동은 구면 죠인트에 규제되어 행해지며, 이 때 가요성의 신축이 자유로운 죠인트는 구부림, 신축되어 양 배기관의 상대적 요동을 허용한다. 그리고 한쪽의 죠인트가 가요성의 신축이 자유로운 죠인트이므로, 양 배기관의 상대적 요동은 구면 조인트에 틈을 생기게 하지 않고 행해진다. 더우기 구면 죠인트에 의해 양 배기관의 상대적 요동 및 축방향의 상대적 이동이 규제되므로, 신축이 자유로운 죠인트의 과대한 신축, 구부림이 회피되고, 신축이 자유로운 죠인트의 손상을 바람직하게 없앨 수 있다.
또한 본 발명에서, 상기 양 플랜지수단에는 관통구멍이 형성되어, 이 관통구멍을 통하여 가요성의 신축이 자유로운 죠인트가 배치되어 있으면 좋다.
탄성수단은 축대칭으로 양 플랜지수단에 부착된 한쌍의 탄성장치를 구비하고 있으며, 한쌍의 탄성장치 중 한쪽의 탄성장치는 다른쪽의 탄성장치에 비교하여 둥근 띠형상 표면에 의해 근접하여 배치되어 있고, 다른 쪽의 탄성장치는 관통구멍의 바깥쪽에 배치되어 있으며, 한쌍의 탄성장치에 의한 둥근 띠형상 표면으로의 구면부의 탄성적인 누르는 힘을 밸런스시키기 위해 다른쪽의 탄성장치는, 그 스프링정수가 한쪽의 탄성장치의 스프링 정수보다도 작아지도록 구성되어 있다. 이 죠인트장치에서는, 양 배기관의 어느 방향의 상대적 요동에 있어서도, 그 요동 중심에 대하여 실질적으로 동일한 탄성요동저항으로 할 수 있고, 그리고 단관과 같은 정도의 진동을 쉽게 확보할 수 있다.
바람직한 예로서는, 가요성의 신축이 자유로운 죠인트는, 한끝단이 다른쪽의 배기관에, 다른 끝단이 다른쪽이 지지관에 각각 고정된 주름관을 구비하고 있다. 다른 바람직한 예로서는 한쌍의 배기관에 대한 두갈래 배기관의 상대적 요동에 있어서, 신축이 자유로운 죠인트의 축방향 중간부위에서 해당 신축이 자유로운 죠인트에 최대 구부림을 생기게 하도록, 신축이 자유로운 죠인트에 대해서 구면 죠인트의 곡률반경의 중심이 위치하고 있다. 이 예의 경우 양 배기관의 상대적 요동에 있어서 신축이 자유로운 죠인트의 축방향 중간부위에서 해당 신축이 자유로운 죠인트에 최대구부림 변형을 생기게 하게 되고, 양 배기관에 각각 연결된 신축이 자유로운 죠인트가 양끝단에서의 응력집중을 회피할 수 있고, 신축이 자유로운 죠인트의 내구성을 대폭으로 향상시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 배기가스가 누출될 우려를 가급적으로 없앨 수가 있고, 또 내구성이 뛰어나고, 단관용과 같은 정도의 진동을 쉽게 확보할 수 있다.
다음에, 본 발명의 실시형태를, 도면에 나타낸 바람직한 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명한다. 또한 본 발명은 이들 실시예에 전혀 한정되지 않는다.
[실시예]
제 1 도에 있어서, 본 예의 자동차 배기관용의 죠인트장치(1)는, 병렬 설치된 한쌍의 배기관(2) 및 (3)과, 상호 연결된 한쌍의 지지관(4) 및 (5)를 가진 두갈래 배기관(6)의 해당 지지관(4) 및 (5)를 상호 연결하고 있다. 죠인트장치(1)는 배비관(2)에, 해당 배기관(2)에 대응하여 배치된 두갈래 배기관(6)의 한쪽의 지지관(4)을 연결하는 구면 죠인트(7)와, 배기관(3)에, 해당 배기관(3)에 대응하여 배치되는 다른쪽의 지지관(5)을 연결하는 가요성의 신축이 자유로운 죠인트(8)를 구비하고 있다.
구면 죠인트(7)는 배기관(2) 및 지지관(4) 중 어느 한 쪽, 본 예에서는 배기관(2)의 한끝단(11)의 바깥둘레면(12)에 끼워붙여진 둥근 띠형상 시일체(13)와, 둥근 띠형상 시일체(13)의 바닥면(14)에 맞닿아 배기관(2)의 바깥둘레면(12)에 용접 등에 의해 고정된 플랜지수단(15)과, 둥근 띠형상 시일체(13)의 둥근 띠형상 표면(16)이 미끄럼운동이 자유롭게 위치하는 구면부(17)를 가지고 있으며, 지지관(4)에 용접 등에 의해 고정된 플랜지수단(18)과, 탄성력에 의해 양 플랜지수단(15) 및 (18)을 서로 축방향으로 접근시켜, 둥근 띠형상 표면(16)에 구면부(17)을 탄성적으로 누르는 탄성수단(19)을 구비하고 있다.
양 플랜지수단(15) 및 (18)에는, 각각 관통구멍(21)이 설치되어 있고, 관통구멍(21)을 통하여 신축이 자유로운 죠인트(8)가 배치되어 있다. 플랜지수단(15)은 배기관(2)의 바깥둘레면(12)에 용접 등에 의해 고정된 기초부(22)와, 기초부(22)로부터 일체적으로 지름방향 바깥방향으로 뻗은 너트받음부(23)를 구비하고 있으며, 기초부(22)에 둥근 띠형상 시일체(13)의 바닥면(14)이 맞닿아 있고, 너트 받음부(23)에는 관통구멍(21)에 더하여 2개의 관통구멍(24)이 형성되고, 거의 평면 전체 형상에 있어서 타원형(계란형)으로 형성되어 있다. 플랜지수단(18)은 지지관(4)에 용접 등에 의해 고정된 기초부(25)와, 기초부(25)로부터 일체적으로 지름방향의 바깥방향으로 뻗은 스프링 받음부(26)를 구비하고 있고, 기초부(25)에 둥근 띠형상 시일체(13)의 둥근 띠형상 표면(16)이 미끄럼운동이 자유롭게 위치하는 구면부(17)가 형성되어 있으며, 스프링 받음부(26)에 관통구멍(21)에 더하여 2개의 관통구멍(27)이 형성되고, 거의 평면 전체 형상에 있어서 플랜지수단(15)과 마찬가지로 타원형(계란형)으로 형성되어 있다.
탄성수단(19)은 축대칭으로 양 플랜지수단(15) 및 (18)에 부착된 한쌍의 탄성장치(31) 및 (32)를 구비하고 있으며, 탄성장치(31)는 탄성장치(32)에 비교하여 둥근 띠형상 표면(16)에 의해 근접하여 배치되어 있고, 탄성장치(32)는 관통구멍(21)의 외측에 배치되어 있다. 탄성장치(31) 및 (32)는 각각 머리부(33)를 가지고 관통구멍(24) 및 (27)을 통과한 볼트(34)와, 볼트(34)에 나사맞춤하여 너트받음부(23)에 위치한 너트(35)와, 머리부(33) 및 스프링 받음부(26) 사이에 배치된 코일스프링(36)을 구비하고 있으며, 탄성장치(31) 및 (32)에 의한 둥근 띠형상 표면(16)으로의 구면부(17)의 탄성적인 누르는 힘을 밸런스시키기 위해, 탄성장치(32)의 코일스프링(36)은 그 스프링정수가 탄성장치(31)의 코일스프링(36)의 스프링정수보다도 작아지도록 구성되어 있다.
가요성의 신축이 자유로운 죠인트(8)는 한끝단(41)이 배기관(3)의 한끝단(42)에, 다른 끝단(43)이 지지관(5)의 한끝단(44)에 각각 용접 등에 의해 고정된 주름관(45)을 구비하고 있다. 본 예에서는 한쌍의 배기관(2) 및 (3)에 대한 두갈래 배기관(6)의 상대적 요동, 특히 제 1 도의 지면에 직교하는 방향의 상대적 요동에 있어서, 신축이 자유로운 죠인트(8)의 축방향 중간부위(46)에서 해당 신축이 자유로운 죠인트(8)에 최대 구부림이 생기도록 둥근 띠형상 시일체(13)의 둥근 띠형상 표면(16)의 곡률반경의 중심(47)이, 신축이 자유로운 죠인트(8)에 대해서 위치하고 있다.
둥근 띠형상 시일체(13)로서는 와이어 메시와 팽창 흑연을 압축성형한 내열성인 것이 바람직하나, 이것에 한정되지 않는다.
본 예의 배기관(2) 및 (3)은 그 다른 끝단(51) 및 (52)에서 각각 매니홀드의 플랜지(53)에 부착되어 있으며, 배기관(2)에는 예를 들면 첫번째 실린더로부터의 배기가스가, 배기관(3)에는 첫번째 실린더와 흡입, 압축, 연소, 배기의 타이밍이 전혀 반대인 예를 들면 네번째 실린더로부터의 배기가스가 각각 도입되도록 되어 있다. 배기관(2) 및 (3)에 도입된 배기가스는 지지관(4) 및 (5)와 두갈래 배기관(6)의 통합관(55)을 통하여 머플러측으로 유도된다.
이상의 죠인트장치(1)에서는, 둥근 띠형상 표면(16)에 대한 구면부(17)의 상대적인 미끄럼운동과 주름관(45)의 신축, 구부림에 의해 배기관(2) 및 (3)에 대한 두갈래 배기관(6)의 상대적 요동이 가능해지며, 배기관(2) 및 (3)으로부터 두갈래 배기관(6)으로의 진동전달이 저감된다. 그리고 제 1 도의 지면에 평행한 면내에서 배기관(2) 및 (3)에 대한 두갈래 배기관(6)의 상대적 요동은, 배기관(3)과 지지관(5)이 신축이 자유롭고 또한 구부림이 자유로운 주름관(45)으로 연결되어 있으므로, 둥근 띠형상 표면(16)과 구면부(17)의 사이에 틈을 생기게 하지 않고, 중심(47)을 중심으로 하여 이루어지며, 따라서 배기가스의 누설의 우려가 없어진다. 또 배기관(2) 및 (3)에 대한 두갈래 배기관(6)의 상대적 축방향 변위 및 상대적 요동은 구면 죠인트(7)에 의해 규제되므로, 주름관(45)이 과도하게 수축되거나, 늘어나거나, 혹은 구부러지거나 하는 일이 없어진다.
또, 상대적 요동이 중심(47)을 중심으로 하여 이루어지므로, 신축이 자유로운 죠인트(8)에서는, 거의 축방향 중간부위(46)에서 최대 구부림이 생기고, 따라서 신축이 자유로운 죠인트(8)에는 응력의 집중이 생기기 어려우며, 균등하게 구부림응력이 신축이 자유로운 죠인트(8)에 발생하여, 신축이 자유로운 죠인트(8)를 장기간에 걸쳐서 손상없이 사용할 수가 있다. 더우기 탄성장치(31) 및 (32)에 의한 둥근 띠형상 표면(16)으로의 구면부(17)의 탄성적인 누르는 힘을 밸런스시키기 위해, 탄성장치(32)의 코일스프링(36)의 스프링정수가 탄성장치(31)의 코일스프링(36)의 스프링정수보다도 작아지도록 구성되어 있기 때문에, 통상의 단일 구면 죠인트와 같은 진동저감기능을 가지게 할 수 있다.

Claims (6)

  1. 병렬 설치된 한쌍의 배기관의 각각과, 상호 연결된 한쌍의 지지관을 가진 두갈래 배기관의 해당 지지관의 각각을 상호 연결하는 자동차 배기관용의 죠인트장치로서, 한쌍의 배기관 중 한쪽의 배기관에, 이 한쪽의 배기관에 대응하여 배치되는 두갈래 배기관의 한쪽의 지지관을 연결하는 구면 죠인트와, 한쌍의 배기관 중 다른쪽의 배기관에, 이 다른쪽의 배기관에 대응하여 배치되는 다른쪽의 지지관을 연결하는 가요성의 신축이 자유로운 죠인트를 구비하고 있으며, 구면 죠인트는, 한쪽의 배기관 및 한쪽의 지지관 중 어느 한쪽의 한끝단에 끼워 붙여진 둥근 띠형상 시일체와, 한쪽의 배기관 및 한쪽의 지지관 중 어느 한쪽에 고정된 한쪽의 플랜지수단과, 둥근 띠형상 시일체의 둥근 띠형상 표면이 미끄럼운동이 자유롭게 위치하는 구면부를 가지고 있으며, 한쪽의 배기관 및 한쪽의 지지관 중 어느 다른쪽에 고정된 다른쪽의 플랜지수단과, 탄성력에 의해 양 플랜지수단을 서로 접근시켜, 둥근 띠형상 표면에 구면부를 탄성적으로 누르는 탄성수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 자동차 배기관용의 죠인트장치.
  2. 제1항에 있어서, 양 플랜지수단에는, 관통구멍이 형성되어 있고, 이 관통구멍을 통하여 가요성의 신축이 자유로운 죠인트가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 배기관용의 죠인트장치.
  3. 제2항에 있어서, 탄성수단은, 축대칭으로 양 플랜지수단에 부착된 한쌍의 탄성장치를 구비하고 있으며, 한쌍의 탄성장치 중 어느 한쪽의 탄성장치는, 다른쪽의 탄성장치에 비교하여 둥근 띠형상 표면에 의해 근접하여 배치되어 있고, 다른쪽의 탄성장치는 관통구멍의 외측에 배치되어 있으며, 한쌍의 탄성장치에 의한 구면부의 둥근 띠형상 표면으로의 탄성적인 누르는 힘을 밸런스시키고, 다른쪽의 탄성장치는 그 스프링 정수가 한쪽의 탄성장치의 스프링정수보다도 작아지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 배기관용의 죠인트장치.
  4. 제1항 내지 제3항중의 어느 한 항에 있어서, 가요성의 신축이 자유로운 죠인트는, 한끝단이 다른쪽의 배기관에, 다른 끝단이 다른쪽의 지지관에 각각 고정된 주름관을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 자동차 배기관용의 죠인트장치.
  5. 제1항 내지 제3항중의 어느 한 항에 있어서, 한쌍의 배기관에 대한 두갈래 배기관의 상대적 요동에서, 신축이 자유로운 죠인트의 축방향 중간부위에서 해당 신축이 자유로운 죠인트에 최대 구부림을 생기게 하도록, 신축이 자유로운 죠인트에 대해서 구면 조인트의 곡률반경의 중심이 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 자동차 배기관용의 죠인트장치.
  6. 제4항에 있어서, 한쌍의 배기관에 대한 두갈래 배기관의 상대적 요동에서, 신축이 자유로운 죠인트의 축방향 중간부위에서 해당 신축이 자유로운 죠인트에 최대 구부림을 생기게 하도록, 신축이 자유로운 죠인트에 대해서 구면 죠인트의 곡률반경의 중심이 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 자동차 배기관용의 죠인트장치.
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