KR100537959B1 - 엔진 배기관용 디커플러 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엔진 배기관용 디커플러에 관한 것으로, 파형의 주름이 반복 성형된 주름관 형상의 벨로우즈(10)와, 상기 벨로우즈(10)의 내주면에 삽입 설치되어서 벨로우즈를 배기가스로 부터 보호하도록 외경이 큰 일단을 벨로우즈(10)의 내면의 일측단부에 고정하고 외경이 작은 자유단은 벨로우즈(10) 내면과 이격되게 자유단 상태로 설치한 슬리브(20)와, 상기 벨로우즈(10)의 슬리브(20)가 결합된측의 벨로우즈(10)의 외부를 감싸도록 설치되는 외부캡(30)과, 상기 벨로우즈(10)의 타단에 외부에 결합되어 벨로우즈(10)의 외부를 감싸도록 외부캡(30)과 벨로우즈(10) 사이에 설치하는 내부캡(40)과, 상기 내부캡(40) 단부(41)측과 외부캡(30) 단부(31)측에 각각 내부캡(40) 외면과 외부캡(30) 내면 사이에 설치되어 이들을 지지함과 동시에 기밀성을 유지하는 와이어메쉬로 된 완충부재(50)로 구성하되,
상기 벨로우즈(10)는 그 주름을 형성함에 있어서 양단측주름(11)은 충간측주름(12) 보다 주름의 크기를 작게하여 전체적인 구성에서 완만한 곡선(R)을 이루도록 구성한 것과, 상기 내부캡(40)을 감싸도록 구성하는 외부캡(30)은 외부캡끝단(31)측과 상기 내부캡(40)의 끝단측에 각이 지도록 외경을 작게 하여서 단면상으로 그 내경이 "ㄱ" 형으로 각이지게 절곡부(35)를구성 하고 그 단부의 내경을 크게하여 내부캡(40)의 외경과는 일정한 간극이 생기도록 구성한 것과,
상기 내부캡(40)과 외부캡(30)의 각각 단부측 사이에 와이어메쉬로된 완충부재를(50) 설치 함에 있어서는 완충부재(50)의 내면(51)은 내부캡(40)의 굴곡면(45)외면에 밀착하고 완충부재(50)의 외면(52)과 완충부재(50)의 측면(53)이 외부캡(30)의 절곡부(35)내면에 각각밀착 되면서 완충부재(50)와 외부캡(30)의 절곡부(35) 사이에 완충공간(60)을 형성하여 충격과 진동, 열변형 등으로 발생하는 다양한 응력을 상기 공간에서 흡수하도록 함으로서 디커플러의 변형을 방지하는하여 마모 및 마찰소음을 줄이고 내구성을 향상시킬수 있는 매우 유용한 발명이다.

Description

엔진 배기관용 디커플러{Exhaust Decoupler System}
일반적으로, 엔진에는 배기가스를 배출하기 위해 머플러를 구비한 배기관이 연결되는 데, 그 연결부위에는 엔진의 폭발에 따른 진동을 흡수하여 차체로 엔진의 진동이 전달되는것을 최소화하고 외부충격이 엔진으로 전달되는 것을 방지할 목적 등, 진동변위나 충격하중, 열변형등을 흡수하고 완충시키기 위하여 엔진측과 차체에 결합되는 배기관 사이에 다수의 주름을 형성한 벨로우즈를 구비하고 벨로우즈의 엔진측에는 벨로우즈 내부로 들어가도록구성한 슬리브와 벨로우즈 외부를 감싸는 외부캡으로 구성하고 배기관측에는 상기 벨로우즈외 외부캡 사이에 위치하고 외부캡과는 분리되는 내부캡으로 구성되는 디커플러라는 연결구가 설치된다.
따라서 상기와 같이 자동차의 배기관에 연결되는 디커플러라는 연결구는 엔진에서 발생하는 진동을 흡수하여 차체로 엔진의 진동이 전달되는 것을 방지하는것은 물론이고 노면의 굴곡으로 발생하는 차체의 진동을 흡수하여 차체의 진동이 엔진으로 전달되는것을 방지하여 엔진을 보호하는 것으로 배기계의 움직임을 따라서 발생되는 진동 및 변위를 흡수하여야 하는데 이때 디커플러에 흡수되는 응력은 인장, 압축, 굽힘 및 비틀림등 각 방향에서 발생되는 과도한 변위가 수반될 수 있다.
이때 사용되는 디커플러는 엔진 측에 결합되는 외부캡과 배기관측에 결합되는 외부캡이 서로 분리된 상태 이므로 이들 내부캡과 외부캡 사이를 적당히 지지하여 변형과 진동,충격 응력을 흡수하도록 유동성을 가지면서도 배기가스의 누출을 방지하도록 하는 신축이 가능 한 하나의 변위부가 형성되어, 엔진의 진동이나 주행중 발생되는 충격으로 부터 길이방향의 신축변위 및 배기관 연결구 전후의 중심축 각도가 교차되는 상태의 굽힘변위에 대하여 림의 사이에 위치된 완충부재와 외부를 감싸는 벨로우즈등이 흡수하는 것이다.
따라서, 일단은 엔진측으로 결합되고, 타단은 배기관 측으로 결합되어 배기가스는 중앙으로 통과시키고, 엔진과 배기관 사이에 작용되는 충격이나 변형등에 대하여 상기 벨로우즈 및 와이어메쉬가 신축되며 흡수토록 하는 것으로 매우 중요한 구성요소 이다.
그러므로 여기에 대한 하나의 과제를 가지고 끊임없이 연구가 계속되고 있는바, 지금까지의 엔진 배기관을 연결하는 연결구인 디커플러의 구조에 의하면, 도 1에 도시한 바와같이 슬리브(sleeve)(20)의 엔진(200)측과 결합되는 단부 외측에 벨로우즈(10)의 일측을 결합하고 그 외측에 외부캡(30)을 구성하며, 상기 벨로우즈(10)의 배기관(300)이 결합되는 타단 외부에는 상기 벨로우즈(10)와 외부캡(30) 사이에 위치하는 내부캡(40)을 일체로 연결하여 상기 외부캡(30)과 내부캡(40) 사이에는 외부캡단부측(31)과 내부캡단부(41)측에 각각 지지용와이어매쉬(500)를 충진하여 구성 하였다.
그러나 이와같은 구성에서는 충격이나 진동, 열변형 등에 적절히 대응하지 못하고 내부캡(40)이나 외부캡(30)이 변형을 일으키므로서 유동이 자유롭지 못하여 디커플러로서의 기능을 다하지 못하였다.
여기서 발전한 것으로 도 2에 도시한 바와같이 슬리브(sleeve)(20)의 엔진(200)측과 결합되는 단부 외측에 벨로우즈(10)의 일측을 결합하고 그 외측에 외부캡(30)을 구성하며, 상기 벨로우즈(10)의 타단인 배기관(300)측에는 상기 벨로우즈(10)와 외부캡(30) 사이에 위치하는 내부캡(40)을 일체로 연결하여 상기 외부캡(30)과 내부캡(40) 사이에는 외부캡(30) 단부측과 내부캡(40) 단부의 내측으로 각각 지지용와이어매쉬(500)를 충진 하고 외측으로는 충격흡수용와이어메쉬(600)를 채운 구조가 있으나, 이 또한 충격이나 진동, 열변형 등에 적절히 대응하지 못하고 내부캡(40)이나 외부캡(30)이 변형을 일으키므로서 유동이 자유롭지 못하여 디커플러로서의 기능을 다하지 못하였던 것이 지금까지의 실정이었다.
본 발명은 상기한 지금까지의 문제점을 해결하고자 연구를 한 결과 슬리브와 외부캡 사이에 일측 끝단이 결합고정되고 타단은 내부캡의 내주면에 결합고정되는 벨로우즈를 상기 외부캡과 내부캡이 연결되는 양단측의 주름돌기를 작게하여 전체적으로 라운드지게 한 다음 내부캡을 상기 벨로우즈의 외부 형상에 알 맞게 라운드지게 형성하고 외부캡은 절곡부가 생기도록 각이지게 형성하여서 상기 내부캡의 라운드부 외측면과 외부캡의 각이진 절곡부 내면에 지지되도록 완충부재를 삽입하여 설치함에 있어서 상기 외부캡의 절곡부 내부에 공간이 형성되도록 구성 함으로서 충격과 진동, 열변형 등으로 발생하는 다양한 응력을 상기 공간에서 흡수하여 디커플러가 제기능을 다하게 되었다.
따라서, 본 발명은 슬리브와 외부캡 사이에 일측 끝단이 결합고정되고 타단은 내부캡 내주면에 결합고정되는 벨로우즈를 상기 외부캡과 내부캡이 연결되는 양단측의 주름돌기를 작게하여 전체적으로 라운드지게 한 다음 내부캡을 상기 벨로우즈의 외부 형상에 알 맞게 라운드지게 형성하고 외부캡은 절곡부가 생기도록 각이지게 형성하여서 상기 내부캡의 라운드부 외측면과 외부캡의 각이진 절곡부 내면에 지지되도록 완충부재를 삽입하여 설치함에 있어서 상기 외부캡의 절곡부 내부에 공간이 형성되도록 구성 함으로서 충격과 진동, 열변형 등으로 발생하는 다양한 응력을 상기 공간에서 흡수하도록 함으로서 디커플러의 변형을 방지하도록 함에 그 목적을 둔 것이다.
이러한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부도면 제 3도에 도시한 바와같이, 파형의 주름이 반복 성형된 주름관 형상의 벨로우즈(10)와, 상기 벨로우즈(10)의 내주면에 삽입 설치되어서 벨로우즈(10)를 배기가스로 부터 보호하도록 외경이 큰 일단을 벨로우즈(10)의 내면의 일측단부에 고정하고 외경이 작은 자유단은 벨로우즈(10) 내면과 이격되게 자유단 상태로 설치한 슬리브(20)와, 상기 벨로우즈(10)의 슬리브(20)가 결합된측의 벨로우즈(10)의 외부를 감싸도록 설치되는 외부캡(30)과,
상기 내측으로는 슬리브(20)가 결합되고 외측으로는 외부캡(30)이 감싸도록 결합된 벨로우즈(10)의 타단에 벨로우즈(10)의 외부를 감싸도록 외부캡(30)과벨로우즈(10) 사이에 설치하는 내부캡(40)과,
상기 내부캡(40) 단부측과 외부캡(30) 단부측에 각각 내부캡(40) 외면과 외부캡(30) 내면 사이에 설치되어 이들을 지지함과 동시에 기밀성을 유지하는 와이어메쉬로 된 완충부재(50)로 구성한다.
여기서 상기 벨로우즈(10)는 그 주름을 형성함에 있어서 양단측주름(11)은 충간측주름(12) 보다 크기를 작게하여 전체적인 구성에서 완만한 곡선(R)을 이루도록 구성한다.
그리고 내부캡(40)은 상기 벨로우즈(10)의 전체 주름이 형성하는 완만한 곡선(R)에 일치하도록 시작부와 단부(41)에 굴곡면(45)을 구성하여 벨로우즈(10)의 주름(11)(12)의 외연과 거의 인접하게 감싸도록 한다.
그러나 여기서 벨로우즈(10)와 내부캡(40)이 간섭을 일으키지 않도록 하는것이 가장 중요하다.
상기 내부캡(40)을 감싸도록 구성하는 외부캡(30)은 그 끝단(31)측과 상기 내부캡(40)의 끝단(41)측에 각이 지도록 외경을 작게 하여서 단면상으로 그 내경이 "ㄱ" 형으로 각이지게 절곡부(35)를구성하는 것은 물론, 단부(31)의 내경을 크게하여 내부캡(40)의 외경과는 일정한 간극이 생기도록 함으로서 인장,과 굽힘응력에 원활이 대응하도록 한다.
그리고 상기 내부캡(40)과 외부캡(30)의 각각 단부측 사이에 와이어메쉬로된 완충부재를(50) 설치 함에 있어서는 완충부재(50)의 내면(51)은 둥근 내부캡(40)의 외면에 밀착하고 완충부재(50)의 외면(52)과 완충부재(50)의 측면(53)이 외부캡(30)의 절곡부(35)내면에 각각밀착 되면서 완충부재(50)와 외부캡(30)의 절곡부(35) 사이에 완충공간(60)을 형성한다.
미설명부호 200은 자동차엔진이며, 300은 소음기가 설치된 자동차의 배기관이다.
상기한 구성을하 본 발명을 도4와 같이 설치하여 사용하면, 자동차의 주행시 노면의 상태와 배기가스의 열량에 의한 열 변형 등으로 인하여 다양한 조건이 형성될 것인바, 여기서 몇가지의 조건을 예로하여 본 발명의 효과를 살펴보면, 다음과 같다.
먼저 배기가스에서 발생하는 열량에 의하여 일차로 일단이 자유단 상태인 슬리브(20)에서 열랑을 흡수하고 나머지 열량이 벨로우즈(10)에 전달되면 벨로우즈(10)는 그 주름에서 열변형에 따른 응력을 최대한으로 흡수를 하게된다. 또한 엔진(200)에서 발생하는 폭발에의한 진동을 벨로우즈(10)에서 흡수하여 배기관(300) 측으로 전달되는것을 차단하게 된다.
이와 같은 상태에서 주행으로 인하여 차량의 바퀴에서 전달되는 다양한 진동과 굽힘, 인장 등의 변형 응력이 배기관(300)을 통하여 전달되면 굽힘응력은 외부캡(30)과 내부캡(40) 사이에 설치된 와이어메쉬로된 완충부재(50)와 내부캡(40)의 외면이 서로 미끄러 지면서 벨로우즈(10)가 변형되어 굽힘과 비틀림 응력을 흡수한 다음, 다시 원위치 하게되고 인장응력과 충격응력은 내부캡(40)과 외부캡(30) 사이에 설치된 와이어메쉬로된 완중부재(50)가 외부캡(30)의 절곡부(35)에 형성한 공간(60) 측으로 변형되었다 복원되는 동작으로 응력을 흡수하게 된다.
상기한 바와 같이 본 발명은 슬리브(20)와 외부캡(30) 사이에 일측 끝단이 결합고정되고 타단은 내부캡(40) 내주면에 결합고정되는 벨로우즈(10)를 상기 외부캡(30)과 내부캡(40)이 연결되는 양단측주름(11)을 작게하여 전체적으로 라운드지게 한 다음 내부캡(40)을 상기 벨로우즈(10)의 외부 형상에 알 맞게 라운드지게 굴곡면(45)을 형성하고 외부캡(30)은 모서리가 생기도록 절곡부(35)를 형성하여서 상기 내부캡(40)의 굴곡면(45)의 외측면과 외부캡(30)의 각이진 절곡부(35) 내면에 지지되도록 완충부재(50)를 삽입하여 설치함에 있어서 상기 외부캡(30)의 절곡부(35) 내부에 공간(60)이 형성되도록 구성 함으로서 충격과 진동, 열변형 등으로 발생하는 다양한 응력을 상기 공간에서 흡수하도록 함으로서 디커플러의 변형을 방지하는하여 마모 및 마찰소음을 줄이고 내구성을 향상시킬수 있는 신규한 발명이다.
도1은 종래 디커플러의 국성도.
도2는 종래 디커플러의 또 다른 구성도.
도3은 본발명의 구성을 나타댄 일부절결도.
도4는 본 발명등 일반적인 디카플러의 설치구성 예시도.
♣도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명♣
10: 벨로우즈부재. 11: 양단측주름. 12: 중간주름.
20: 슬리브부재.
30: 외부캡. 31: 외부캡단부. 35: 절곡부.
40: 내부캡. 41: 내부캡단부. 45: 굴곡면.
50: 완충부재. 51: 내면. 52: 외면.
53: 측면.
60:공간
200: 엔진. 300: 배기관. 500:지지용와이어매쉬.
600: 충격흡수용와이어메쉬.
R: 곡선.

Claims (1)

  1. 파형의 주름이 반복 성형된 주름관 형상의 벨로우즈(10)와,
    상기 벨로우즈(10)의 내주면에 삽입 설치되어서 벨로우즈를 배기가스로 부터 보호하도록 외경이 큰 일단을 벨로우즈(10)의 내면의 일측단부에 고정하고 외경이 작은 자유단은 벨로우즈(10) 내면과 이격되게 자유단 상태로 설치한 슬리브(20)와,
    상기 벨로우즈(10)의 슬리브(20)가 결합된측의 벨로우즈(10)의 외부를 감싸도록 설치되는 외부캡(30)과,
    상기 벨로우즈(10)의 타단에 외부에 결합되어 벨로우즈(10)의 외부를 감싸도록 외부캡(30)과 벨로우즈(10) 사이에 설치하는 내부캡(40)과,
    상기 내부캡(40) 단부(41)측과 외부캡(30) 단부(31)측에 각각 내부캡(40) 외면과 외부캡(30) 내면 사이에 설치되어 이들을 지지함과 동시에 기밀성을 유지하는 와이어메쉬로 된 완충부재(50)로 구성하되,
    상기 벨로우즈(10)는 그 주름을 형성함에 있어서 양단측주름(11)은 충간측주름(12) 보다 주름의 크기를 작게하여 전체적인 구성에서 완만한 곡선(R)을 이루도록 구성한 것과,
    상기 내부캡(40)을 감싸도록 구성하는 외부캡(30)은 외부캡끝단(31)측과 상기 내부캡(40)의 끝단측에 각이 지도록 외경을 작게 하여서 단면상으로 그 내경이 "ㄱ" 형으로 각이지게 절곡부(35)를구성 하고 그 단부의 내경을 크게하여 내부캡(40)의 외경과는 일정한 간극이 생기도록 구성한 것과,
    상기 내부캡(40)과 외부캡(30)의 각각 단부측 사이에 와이어메쉬로된 완충부재를(50) 설치 함에 있어서는 완충부재(50)의 내면(51)은 내부캡(40)의 굴곡면(45)외면에 밀착하고 완충부재(50)의 외면(52)과 완충부재(50)의 측면(53)이 외부캡(30)의 절곡부(35)내면에 각각밀착 되면서 완충부재(50)와 외부캡(30)의 절곡부(35) 사이에 완충공간(60)을 형성한 것으로 이루어짐을 특징으로하는 엔진 배기관용 디커플러.
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