KR100508178B1 - 대변위 진동 흡수가 가능한 플렉시블 튜브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기존의 플렉시블 튜브에 마련되는 벨로우즈의 진동흡수 한계를 넘는 대변위가 흡수될 수 있도록 아웃터 브레이드의 외측에 별도의 스프링을 장착한 대변위 진동흡수가 가능한 플렉시블 튜브에 관한 것으로,

엔진의 배기계에서 배기 파이프 측으로 전달되는 진동을 흡수하기 위해, 원통형의 아웃터 브레이드의 내측에 단면형상이 사인 곡선으로 이루어지는 벨로우즈가 장착되고, 상기 아웃터 브레이드의 양측에 캡이 장착되는 플렉시블 튜브에 있어서,

상기한 벨로우즈로 배기 가스가 유입되는 측의 캡 외주면에는 상기 아웃터 브레이드의 외경보다 큰 면적의 플레이트에 상기 캡의 외경보다 큰 내경을 갖는 관통공이 마련된 스톱퍼가 형성되고, 배기 가스가 유출되는 측에는 상기 아웃터 브레이드의 외경보다 큰 면적의 스프링 지지판이 고정형성되어지되, 상기한 스톱퍼와 스프링 지지판 간에는 다수의 스프링이 연결되는 것을 특징으로 한다.

Description

대변위 진동흡수가 가능한 플렉시블 튜브{Flexible tube}

본 발명은 대변위 진동흡수가 가능한 플렉시블 튜브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존의 플렉시블 튜브에 마련되는 벨로우즈의 진동흡수 한계를 넘는 대변위가 흡수될 수 있도록 아웃터 브레이드의 외측에 별도의 스프링을 장착한 대변위 진동흡수가 가능한 플렉시블 튜브에 관한 것이다.

자동차의 엔진은 흡기 매니폴드를 통해 연소실로 투입된 연료와 공기를 4행정을 거치면서 연소시켜 차량을 주행시키는 구동력을 생성하게 되는데, 이 과정에서 연료의 연소에 따른 배기 가스가 발생된다. 이렇게 생성된 배기 가스는 엔진의 각 배기 포트에 연결된 배기 매니폴드와 배기 파이프를 거쳐 대기중으로 방출된다.

한편, 상기 배기 매니폴드에서 배기 파이프로 흐르는 배기 가스는 고온상태이므로 두께가 두꺼운 배기 매니폴드와 얇은 배기 파이프의 연결 부위에는 고열에 의한 수축 및 팽창이 발생된다. 따라서 이와 같은 열변형에 의해 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 배기 매니폴드의 일측에 플랜지 결합되는 배기 파이프의 도중에는 상기 배기 파이프의 열변형에 따른 신축에 대응할 수 있는 플렉시블 튜브(Flexible tube,10)가 형성된다.

상기한 플렉시블 튜브(10)는 도면에서와 같이, 소정의 지름을 갖는 원통형의 아웃터 브레이드(Outer braid,12) 내부에 그 단면형태가 사인 곡선으로 이루어지는 원통형의 벨로우즈(14)가 삽입된다. 상기 벨로우즈(14)의 양측 끝단은 상기 아웃터 브레이드(12)의 양측 끝단 내주면에 고정되고, 상기 아웃터 브레이드(12)의 양측 끝단의 외주면에는 캡(16,18)이 장착된다.

따라서 엔진의 배기 매니폴드 측에서 배기 가스와 함께 전달되는 진동이 상기한 플렉시블 튜브(10)를 통과하는 과정에서 상기 벨로우즈(14)에 의해서 흡수되어진다.

또한, 주행중 엔진의 변위와 차량의 운행 조건에 따른 변위로부터 발생한 변위 및 배기계 자중에 의한 변위에 의해서 벨로우즈에는 끊임없는 응력이 작용한다. 이러한 변위가 상기한 벨로우즈에서 흡수되므로서 배기계의 내구력이 어느 정도 보장된다.

벨로우즈의 내구력이 가장 취약할 때는 급제동이나 도로에 깊은 웅덩이가 있을 경우, 혹은 벨로우즈의 내구 한계를 넘는 변위가 가해질 때이다. 따라서 차량 배기계 설계시 이를 방지하기 위해서 벨로우즈의 직경 또는 길이를 증대시켜 설계를 해야만 하므로서 플렉시블 튜브의 원가와 중량이 증가하게 된다. 이러한 벨로우즈의 직경 또는 길이의 증대는 또한 플렉시블 장착시에 레이아웃의 제약을 받게 되므로 벨로우즈가 흡수할 수 있는 대변위에는 한계가 발생한다. 한편, 고출력 엔진의 경우 NVH 및 배압 성능을 확보하기 위하여 소음기의 사이즈도 상대적으로 크게 되므로, 엔진 차체의 변위와 배기계 자중에 의한 변위가 모두 크게 발생하여 플렉시블 튜브의 내구력을 확보하는데 어려움을 겪게 되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 기존의 플렉시블 튜브에 마련되는 벨로우즈의 진동흡수 한계를 넘는 대변위가 흡수될 수 있도록 아웃터 브레이드의 외측에 별도의 스프링을 장착한 대변위 진동흡수가 가능한 플렉시블 튜브를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

엔진의 배기계에서 배기 파이프 측으로 전달되는 진동을 흡수하기 위해, 원통형의 아웃터 브레이드의 내측에 단면형상이 사인 곡선으로 이루어지는 벨로우즈가 장착되고, 상기 아웃터 브레이드의 양측에 캡이 장착되는 플렉시블 튜브에 있어서,

상기한 벨로우즈로 배기 가스가 유입되는 측의 캡 외주면에는 상기 아웃터 브레이드의 외경보다 큰 면적의 플레이트에 상기 캡의 외경보다 큰 내경을 갖는 관통공이 마련된 스톱퍼가 형성되고, 배기 가스가 유출되는 측에는 상기 아웃터 브레이드의 외경보다 큰 면적의 스프링 지지판이 고정형성되어지되, 상기한 스톱퍼와 스프링 지지판 간에는 다수의 스프링이 연결되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 플렉시블 튜브의 구성 및 작동에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 플렉시블 튜브의 단면도이고, 도 2는 본 발명에 의한 플렉시블 튜브의 작동상태도이다.

도면 중에 표시되는 도면부호 30은 본 발명에 의한 플렉시블 튜브를 지시하는 것이고, 도면부호 30은 스프링을 지시하는 것이다.

상기한 플렉시블 튜브(20)는 종래의 플렉시블 튜브와 같이 원통형의 아웃터 브레이드(21)의 내측에 단면형상이 사인곡선을 이루는 벨로우즈(22)가 수용되고, 상기한 아웃터 브레이드(21)의 양측 끝단 내주면에 상기 벨로우즈(22)의 양측 끝단 외주면이 고정된다. 그리고 상기한 아웃터 브레이드(21)의 양측 끝단 외주면에는 상기 아웃터 브레이드(21)를 보호하기 위한 전방 및 후방 캡(23,24)이 형성된다.

이상과 같이, 본 발명에 의한 플렉시블 튜브(20)의 일반적인 구조는 종래의 플렉시블 튜브와 같게 형성되는데, 특히 상기 본 발명에 의한 플렉시블 튜브(20)에는 아웃터 브레이드(21)의 양측으로 스톱퍼(25)와 스프링 지지판(27)이 형성된다.

상기한 스프링 지지판(27)은 배기 가스가 배출되는 측에 고정형성되는 판형상으로, 상기 스프링 지지판(27)의 면적은 아웃터 브레이드(21)의 외경보다 큰 면적으로 형성된다. 특히, 상기한 스프링 지지판(27)은 상기 후방 캡(24)의 장착없이 아웃터 브레이드(21)의 후측 끝단에 바로 연결될 수도 있는 것이다.

그리고 상기한 스톱퍼(25)는 배기 가스가 유입되는 측의 전방 캡(23)의 외주면에 형성되는 것으로, 그 면적은 상기 아웃터 브레이드(21)의 외경보다 크게 형성되고, 그 중간위치에 상기 전방 캡(23)의 외경보다 큰 지름의 내경을 갖는 관통공(26)이 형성된다. 따라서 상기한 전방 캡(23)의 외경과 스톱퍼(25)에 마련된 관통공(26)의 내경 사이에는 소정의 캡(G)이 확보된다.

특히, 상기한 스톱퍼(25)는 상기한 스프링 지지판(27)과 서로 대응된 상태로 장착되고, 탄성계수가 강한 다수의 스프링(30)으로써 그 양측의 판이 연결된다. 이 때, 상기한 스프링 지지판(27)은 플렉시블 튜브(20) 자체에 고정된 상태이고, 상기 스톱퍼(25)는 스프링(30)으로써 상기한 스프링 지지판(27)에 지지된 상태가 되어지되, 상기한 스톱퍼(25)의 관통공(26) 내경과 전방 캡(23)의 외경 사이에는 소정의 갭(G)이 유지된 상태가 된다. 상기한 스프링(30)의 탄성계수는 상기 벨로우즈(22)의 탄성계수보다 큰 것으로 설정된다.

상기한 스프링(30)의 형성위치는 측면상에서 바라볼 때에 원의 상하좌우의 위치에 90°간격으로 형성되는 것이 바람직하다.

이상과 같이 구성되는 플렉시블 튜브의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

엔진이 시동되고, 차량이 운전되면 상기한 플렉시블 튜브(20)에는 엔진 자체의 진동에 따른 변위와 차량의 운행조건에 따른 변위가 전달된다.

차량이 일반적인 조건하에서 운전되는 중에 발생되는 변위는 상기한 플렉시블 튜브(20)의 벨로우즈(22)에 의해서 흡수되어 엔진에 발생되는 진동이 배기 파이프 측으로 전달되지 않게 된다.

그런데 차량의 흔들림이 많은 열악한 조건하에서 운행되는 경우에, 차량의 흔들림에 따른 대변위는 상기한 벨로우즈(22)에서 1차로 흡수를 하게 된다. 그리고 배기 가스가 유입되는 측의 전방 캡(23)의 위상과, 배기 가스가 배출되는 측의 후방 캡(24)의 위상이 변하게 되므로서, 상기한 캡(23)의 외주면이 스톱퍼(25)에 마련된 관통공(26)의 내주면에 접촉된다. 따라서 배기 가스가 유입되는 측의 전방 캡(23)의 위상은 더이상 변하지 않게 되고, 상기한 다수의 스프링(30) 중에서 힘을 받게 되는 측의 스프링(30)이 압축되면서 나머지 변위를 2차로 흡수하게 된다. 이때, 벨로우즈(22)의 탄성계수보다 스프링(30)의 탄성계수가 높게 설정된 상태이므로, 변위에 따른 응력이 상기한 스프링(30)에 집중된다.

따라서 NVH가 중요시되는 일반 주행 조건에서는 상기한 벨로우즈(22)에 의해서 변위가 흡수되고, 차량의 급출발과 급제동 및 열악한 도로조건과 같이 간헐적으로 발생되는 주행 조건에서의 대변위는 상기한 스프링(30)에 의해서 흡수된다. 즉, 배기계의 대변위 시에도 배기계의 내구력이 확보됨과 동시에 NVH 성능도 만족하게 된다.

또한, 본 발명에 의한 플렉시블 튜브(20)는 배기계의 대변위를 흡수하기 위하여 플렉시블 튜브의 지름 및 크기를 크게 하지 않아도 됨으로서 종래의 기술에 비하면 상대적으로 원가 및 중량을 절감할 수 있게 된다.

이상과 같이 구성되는 본 발명은 배기계에 전달되는 대변위를 흡수하기 위하여 플렉시블 튜브의 지름 및 크기를 크게하지 않아도 됨으로서 플렉시블 튜브를 제작하는 데 드는 원가 및 중량이 상대적으로 절감되며, 운전조건에 따른 배기계의 대변위가 효과적으로 흡수되어 배기계의 내구력이 확보됨과 동시에 NVH 성능도 만족하게되는 커다란 장점이 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 플렉시블 튜브의 단면도.

도 2는 본 발명에 의한 플렉시블 튜브의 작동상태도.

도 3은 종래의 기술을 설명하기 위한 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 플렉시블 튜브 21 : 아웃터 브레이드

22 : 벨로우즈 23,24 : 전방 및 후방 캡

25 : 스톱퍼 26 : 관통공

27 : 스프링 지지판 30 : 스프링

G : 갭

Claims (3)

1. 엔진의 배기계에서 배기 파이프 측으로 전달되는 진동을 흡수하기 위해, 원통형의 아웃터 브레이드의 내측에 단면형상이 사인 곡선으로 이루어지는 벨로우즈가 장착되고, 상기 아웃터 브레이드의 양측에 전방 캡 및 후방 캡이 장착되고, 상기한 양측의 캡 외주연측에는 상기 캡의 외주연을 수용하는 관통공을 가진 스톱퍼와 스프링 지지판이 각각 형성된 플렉시블 튜브에 있어서,

   상기한 스톱퍼(25)의 관통공(26) 지름은 상기한 전방 캡(23)의 외경보다 크게 형성되어 상기 전방 캡(23)의 외경과 스톱퍼(25)의 관통공(26) 사이에는 소정의 갭(G)이 형성되고,

   상기한 스프링 지지판(27)에 형성된 관통공은 상기한 후방 캡(24)의 외경에 고정장착된 것을 특징으로 하는 대변위 진동흡수가 가능한 플렉시블 튜브.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기한 스프링(30)은 90°간격으로 상하좌우에 형성되는 것을 특징으로 하는 대변위 진동흡수가 가능한 플렉시블 튜브.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기한 스프링(30)의 탄성계수는 상기 벨로우즈(22)의 탄성계수보다 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 진동흡수가 가능한 플렉시블 튜브.