KR100571557B1 - 맥동 저감용 고압호스 내의 링 타입 스파이럴 캡 - Google Patents

맥동 저감용 고압호스 내의 링 타입 스파이럴 캡 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차의 파워 스티어링 뿐만 아니라 배인 펌프 및 기타 유압기기의 배관용으로 사용되는 맥동 저감용 고압호스 내의 링 타입 스파이럴 캡에 관한 것으로, 기존의 맥동 저감용 고압호스의 스파이럴 튜너의 일측으로 반사판을 구비한 스파이럴 캡을 연결함으로써, 스파이럴 튜너 내의 맥동압과 상기 스파이럴 튜너와 고압호스의 사이에 형성되는 맥동압과의 위상차를 이용하여 맥동압 저감을 향상할 수 있는 특징이 있다.
맥동, 고압호스, 스파이럴, 튜너, 반사판, 위상

Description

맥동 저감용 고압호스 내의 링 타입 스파이럴 캡{Ring Type Cap Of Spiral Tuner For Reducing Pressure Ripple In High Pressure Hose}
도 1은 종래의 스파이럴 튜너를 이용한 맥동 저감용 고압호스의 제 1간략도,
도 2는 종래의 스파이럴 튜너를 이용한 맥동 저감용 고압호스의 제 2간략도,
도 3은 본 발명에 따른 맥동 저감용 고압호스에 스파이럴 캡이 결합된 모습을 도시한 구성도,
도 4는 도 3의 A에 따른 부분 확대도,
도 5는 본 발명에 따른 스파이럴 캡의 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 맥동 저감용 고압호스의 간략도이다.
<주요 도면 부호에 대한 간단한 설명>
1: 호스 3: 연결관
5: 스파이럴 튜너 7: 제 1환형의 공간부
7a: 제 2환형의 공간부 10: 호스
11: 제 1공간부 12: 연결관
20: 스파이럴 튜너 21: 띠강
22: 제 2공간부 30: 스파이럴 튜너 캡
31: 연결부 31a: 제 3공간부
32: 반사판 33: 지지부
본 발명은 맥동저감용 호스에 사용되는 스파이럴 튜너(Spiral Tuner) 내의 링(Ring) 모양의 캡(Cap)에 관한 기술로 자동차용 파워 스티어링(Power Steering), 소방차용 소방호스 뿐만 아니라 베인 펌프(Vane Pump) 및 기타 유압기기의 배관용으로 사용되는 고압호스의 맥동 저감에 폭 넓게 응용하여 사용할 수 있다.
이하에서는 종래의 스파이럴 튜너를 이용한 맥동 저감용 고압호스에 대해 첨부되어진 도면과 함께 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 스파이럴 튜너를 이용한 맥동 저감용 고압호스의 제 1간략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 맥동 저감용 고압호스(1)의 양측으로 연결관(3)을 끼움결합하고, 일측의 연결관(3)에 스파이럴 튜너(5)가 삽입되어 이루어져 있다.
이러한 구조의 고압호스(1)는 분지관 이론에 근거하여 스파이럴 튜너(5)와 호스(1) 사이에 환형의 공간부(Chamber)(7)가 형성됨으로써, 반향파의 발생을 유도하고 파장간섭구간인 L1 및 L2에 생성된 반향파와 튜너(5)를 관통하면서 생성된 압력파의 위상차에 의한 파의 간섭/상쇄를 이용하여 맥동압을 저감 시킨다.
더불어 설명하자면, 상기 튜너(5)가 고압호스(1) 내의 맥동에 대하여 튜닝 파이프(Tuning Pipe)역할을 한다는 것은 1/4 파장(λ) 분지관 원리에 의한다.
즉 튜너(5)의 길이가 맥동압 파장(λ) 의 1/4이 되는 경우 환형의 공간부(Chamber)(7)에서 생성되는 반향파의 위상은 튜너(5)를 통과한 압력파와 π(1/2주기)만큼의 위상차를 가지게 된다.
따라서 파장간섭구간인 L2에서 만난 압력파와 반향파는 서로 상쇄되므로 상기 스파이럴 튜너(5)를 이용한 고압호스(1)는 특정 파장 또는 특정 주파수의 맥동압을 저감시키는 작용을 하게 된다.
도 2는 종래의 스파이럴 튜너를 이용한 맥동 저감용 고압호스의 제 2간략도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 맥동 저감용 고압호스(1)는 양측 및 중앙부위에 각각 3개의 연결관(3)이 끼움결합되고, 일측 및 중앙부위의 연결관(3)에는 2개의 스파이럴 튜너(5)가 축방향으로 삽입되어 있는 2연 스파이럴 구조이다.
이러한 구조는 고압호스(1)의 길이가 긴 구조에서 쓰여지는데, 1개소의 제 1환형의 공간부(7)에서 생성되는 반향파와 입력파간의 상쇄로 맥동압을 저감시키고, 저감된 맥동압이 다른 1개소의 제 2환형의 공간부(7a)에서 생성되는 반향파와 재상쇄됨으로써, 보다 효율적으로 맥동압을 저감할 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이 상기 맥동압의 상쇄는 L1 길이, 즉 스파이럴 튜너의 길이에 따라 결정된다.
또한 파장간섭구간(L2)의 길이는 맥동 압력파의 전파 경로 및 환형의 공간부(Chamber)(7,7a) 구간에서 반향파 생성에 큰 영향을 미친다.
따라서 파장간섭구간의 길이를 적절히 설정함으로써 스파이럴 튜너(5)를 사용한 맥동 저감용 고압호스(1)의 맥동 저감성능 및 소음저감 성능을 향상 시킬 수 있으므로 이에 대한 심도있는 연구가 필요하다 하겠다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 감안하여 안출된 것으로써, 본 발명의 제 1목적은 고압호스 내부로 보다 안정적인 맥동 저감 성능을 향상시킬 수 있는 맥동 저감용 고압호스 내의 링 타입 스파이럴 캡을 제공하는 것이다.
그리고 본 발명의 제 2목적은 스파이럴 튜너의 타단에 방사판을 구비한 스파이럴 캡을 연결함으로써, 파장간섭구간의 길이를 적절히 설정하여 맥동 저감 성능 및 소음저감 성능을 향상시킬 수 있는 맥동 저감용 고압호스 내의 링 타입 스파이럴 캡을 제공하는 것이다.
이러한 본 발명의 목적들은, 축선방향을 따라 소정직경의 제 1공간부(11)가 형성되는 호스(10);
상기 호스(10)의 일단 및 타단에 형상적으로 결합되는 연결관(12);
일측은 선택되는 어느 하나의 연결관(12)에 축결합되고 타측은 상기 호스(10)의 제 1공간부(11)에 위치할 수 있도록 상기 제 1공간부(11) 보다 상대적으로 작은 직경을 갖으며, 외주연을 따라 띠강이 나선으로 형성된 스파이럴 튜너(20); 및
상기 스파이럴 튜너(20)의 타측으로 축결합되는 스파이럴 튜너 캡(30)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 맥동 저감용 고압호스 내의 링 타입 스파이 럴 캡에 의해서 달성된다.
그리고 상기 스파이럴 튜너(20)는 축선방향을 따라 소정내경을 갖는 제 2공간부(22)가 더 형성되는 것이 바람직하다.
아울러 상기 캡(30)은 상기 스파이럴 튜너(20)의 타단과 형상적으로 대응되어 연결되는 연결부(31)와,
상기 연결부(31)의 타측으로 축선방향을 따라 소정간격을 두고 위치하는 반사판(32)과,
상기 반사판(32)과 연결부(31)의 사이에 위치하며, 일측은 상기 연결부(31)의 타단부에 연결되고 타측은 상기 반사판(32)의 일측면에 연결되는 지지부(33)를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 연결부(31)는 상기 스파이럴 튜너(20)내의 제 2공간부와 이어지는 제 3공간부(31a)가 더 포함되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 반사판(32)의 내경은 상기 제 2공간부(22) 내경의 0.7배 ∼ 1.5배인 것이 바람직하다.
여기서 상기 반사판(32)의 외경은 상기 제 1공간부(11) 내경의 0.7배 ∼ 0.95배인 것이 바람직하다.
아울러 상기 지지부(33)의 길이는 2mm ∼ 12mm인 것이 바람직하다.
본 발명의 그 밖에 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 분명해질 것이다.
다음으로는 본 발명에 따른 맥동 저감용 고압호스 내의 링 타입 스파이럴 캡에 관하여 첨부되어진 도면과 더불어 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 맥동 저감용 고압호스에 스파이럴 캡이 결합된 모습을 도시한 구성도이고, 도 4는 도 3의 A에 따른 부분 확대도이며, 도 5는 본 발명에 따른 스파이럴 캡의 사시도이다.
도 3, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 맥동 저감용 고압호스(10)는 축선방향을 따라 형성되는 원형의 제 1공간부(11)와, 상기 호스(10)의 일단 및 타단에 형상적으로 끼움결합되는 연결관(12)과, 상기 호스(10)의 일측에 끼움결합된 연결관(12)에 삽입고정되어 타측이 상기 호스(10)의 제 1공간부(11) 상에 위치하는 스파이럴 튜너(20)와, 상기 스파이럴 튜너(20)의 타단에 축선방향으로 결합되는 스파이럴 튜너 캡(30)으로 이루어져 있다.
여기서 상기 호스(10)는 유체가 흐르는 관으로써, 실시예로 설명되는 고무재질로 이루어진 것 이외에 금, 구리, 니켈, 황동, 청동에도 사용될 수 있으며, 천연고무, 실리콘 및 플라스틱 재질인 아크릴수지, 에폭시수지, 폴리비닐수지, 폴리프로필렌수지로 이루어진 것도 본 발명에 포함될 수 있다.
이러한 상기 호스(10)는 축선방향을 따라 제 1공간부(11)가 형성되어 맥동압을 가진 유체가 흐르게 된다.
이 때 상기 호스(10)의 양측에는 상기 호스(10)를 지지하는 연결관(12)이 축선방향을 따라 형상적으로 대응되어 끼움결합되는데, 이러한 상기 연결관(12)은 내 식성이 강한 합금으로 이루어져 있다.
아울러 상기 호스(10)의 일측에 끼움결합되는 연결관(12)에는 축선방향으로 외주연을 따라 나선형의 띠강(21)이 형성되어 있는 스파이럴 튜너(20)가 삽입 연결되어지는데, 상기 스파이럴 튜너(20)는 상기 호스(10)에 형성된 제 1공간부(11)에 삽입될 때 일정한 갭이 형성되도록 상기 제 1공간부(11) 보다 상대적으로 작은 직경을 갖는다.
아울러 상기 튜너(20)는 상기 호스(10)와 마찬가지로 축선방향을 따라 제 2공간부(22)가 형성되어 있다.
이러한 상기 제 2공간부(22)는 상기 호스(10)의 일측에 결합되는 연결관(12) 및 상기 연결관(12)에 결합되는 상기 튜너(20)의 타단까지 축선방향을 따라 형성되어 있다.
이 때 상기 튜너(20)는 타단의 축선방향을 따라 스파이럴 튜너 캡(30)이 결합되어 있다.
여기서 상기 캡(30)은 3부분으로 나뉘어지는데, 상기 스파이럴 튜너(20)의 타단과 형상적으로 대응되어 연결되는 원통형상의 연결부(31)와, 상기 연결부(31)의 타측 축선방향으로 소정간격을 두고 위치하는 고리형상의 반사판(32)과, 상기 반사판(32)과 연결부(31)의 사이에 위치하여 지지하는 4개의 지지부(33)로 이루어져 있다.
그리고 상기 연결부(31)는 상기 튜너(20)의 타단에 연결되는데, 이 때 상기 연결부(31)의 축선방향을 따라 유체가 흐를 수 있도록 상기 제 2공간부(22)와 이어 지는 제 3공간부(31a)가 형성되어 있다.
이러한 제 3공간부(31a)는 상기 제 2공간부(22)의 내로 맥동압을 가진 유체가 흐를 수 있도록 입구의 역할을 하는데, 이러한 상기 제 3공간부(31a)는 실시예로 스파이럴 튜너(20)의 내경과 동일하나 선택적으로 상기 스파이럴 튜너(20)의 내경보다 크게 또는 작게도 할 수 있다.
아울러 상기 반사판(32)은 상기 연결부(31)와 소정간격을 두고 위치하고 있는데, 그 간격은 상기 연결부(31)와 반사판(32)을 상호 결합시키는 지지부(33)에 의해서 달성된다.
여기서 상기 반사판(32)의 외경은 상기 호스(10) 내경의 0.7배 내지 0.95배인 것이 바람직하며, 내경은 스파이럴 튜너(20) 내경의 0.7배 내지 1.5배인 것이 바람직하다.
또한 상기 지지부(33)는 사각봉 형상을 취하고 있으며, 상기 연결부의 타단부 테두리 부위로 일측이 결합되고 상기 반사판(32)의 일측면부위로 타측이 결합되어 상기 연결부(31)와 반사판(32)을 상호 지지하고 연결해주는 역할을 한다.
따라서 상기 반사판(32)과 연결부(31)와의 간격은 상기 지지부(33)에 의해서 달성되며, 상기 지지부(33)의 길이는 2mm ∼ 12mm인 것이 바람직하다.
이러한 상기 반사판(32)은 이하에서 자세히 설명하겠지만 상기 스파이럴 튜너(20)와 호수(10) 사이에 형성되는 환형의 공간부(Chamber) 및 상기 반사판(32)의 일측면 구간을 왕복한 제 2반향파를 반사 시키는 역할을 한다.
이하에서는 맥동 저감효과에 대해서 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명에 따른 맥동 저감용 고압호스의 간략도이다.
설명하기에 앞서 종래기술에서 기술된, 호스 내에 분지관 이론에 근거하여 스파이럴 튜너와 호스 사이에는 환형의 공간부(Chamber)를 형성함으로써 반향파의 발생을 유도하고 반향파와 튜너를 관통하면서 생성된 압력파의 위상차에 의한 파의 간섭/상쇄를 이용하여 맥동압을 저감 시킨다는 것은 설명되었다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 호스(10)에 삽입된 상기 스파이럴 튜너(30) 및 상기 스파이럴 튜너 캡(30)의 연결부(31)의 타단까지 길이를 L1이라 가정하고, 상기 지지부(33)를 뺀 나머지 상기 반사판(32)의 일측면과 상기 호스(10)의 타측에 끼움결합된 연결관(12)의 일단부위까지의 거리를 L2(파장 간섭구간 길이) 라 가정한다.
이 때 상기 스파이럴 튜너(20)와 호스(10)의 사이에는 환형의 공간부(Chamber)가 형성된다.
이러한 환형의 공간부를 왕복한 맥동압을 제 1반향파라고 가정한다.
아울러 상기 환형의 공간부 및 상기 반사판의 일측면 구간을 왕복한 맥동압은 제 2반향파로 가정한다.
그리고 상기 스파이럴 튜너를 통과한 맥동압을 압력파라 가정한다.
상기와 같이 가정을 하면, 상기 스파이럴 튜너(20)의 끝단과 짧은 거리에 위치하는 상기 반사판(32)에서 제 2반향파를 반사시킴으로써, 제 1반향파와 제 2반향파의 위상차가 작아지므로 스파이럴 튜너(20)의 맥동저감 목표주파수에서의 맥동 저감 성능을 향상시킬 수 있다.
상기 반사판(32)에서 제 2반향파를 반사시킴으로써 제 1반향파와 맥동압의 위상차가 작아지므로 스파이럴 튜너(20)의 맥동저감 목표주파수에서의 맥동 저감 성능을 향상 시킬 수 있다.
또한 상기 반사판(32)과 연결부(31)를 연결하는 지지부(33)를 임의로 조절함으로써, L2(파장 간섭구간 길이)를 호스(10) 길이와 상관 없이 일정 범위 내에서 결정할 수 있으며, 또한 상기 제 2반향파의 압력파에 대한 위장차를 조절할 수 있다.
그리고 L2(파장 간섭구간 길이)의 길이를 일정범위 내에서 최대화함으로써 맥동저감 목표주파수의 범위를 확장할 수 있다.
기존의 제 1연 스파이럴 구조에 반사판(32)을 지지부(33)로 연결함으로써 종래기술에 설명된 2연 스파이럴 구조의 효과를 줄 수 있다.
이상에서와 같이 맥동 저감용 고압호스 내의 링 타입 스파이럴 캡(100)에서 맥동 저감 성능을 향상시킬 수 있는 반사판(32)이 고리형상인 것 이외에, 나선(Spiral)형, 콘(Cone)형도 포함될 수 있다.
아울러 상기 반사판(32)과 연결부(31)를 지지하는 지지부(33)의 길이는 호스(10)의 길이, L2(파장간섭구간)의 길이 및 스파이럴 튜너(20)의 길이에 따라 임의로 변경될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 맥동 저감용 고압호스 내의 링 타입 스파이럴 캡에 의하면, 스파이럴 튜너(Spiral Tuner)를 이용한 맥동저감용 고 압호스의 설계시 간과되었던 파장간섭구간의 길이를 상기 스파이럴 캡의 지지부로 적절히 선택함으로써 스파이럴 튜너를 이용한 맥동저감용 고압호스의 맥동저감 성능을 향상시킬 수 있게 되었다.
그리고, 파장간섭구간의 길이를 적절히 설정함으로써 맥동저감용 고압호스의 맥동 저감 성능을 향상시켜 소음저감 성능을 향상시킬 수 있게 되었다.
아울러, 스파이럴 튜너를 사용하는 맥동 저감용 고압호스의 중간 니플(Nipple)의 추가를 통하여 파장간섭구간 길이를 최적화 하는 것과 동일한 효과를 가지므로 상기 니플을 대체하여 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한 자동차용 파워 스티어링(Power Steering)에서는 파장간섭구간 길이를 최적화 함으로써 차량의 실내소음을 현격히 줄일 수 있게 되었다.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로 부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 진정한 범위내에 속하는 그러한 수정 및 변형을 포함할 것이라고 여겨진다.

Claims (7)

  1. 축선방향을 따라 소정직경의 제 1공간부(11)가 형성되는 호스(10); 상기 호스(10)의 일단 및 타단에 형상적으로 결합되는 연결관(12); 일측은 선택되는 어느 하나의 연결관(12)에 축결합되고 타측은 상기 호스(10)의 제 1공간부(11)에 위치할 수 있도록 상기 제 1공간부(11) 보다 상대적으로 작은 직경을 갖으며, 외주연을 따라 띠강이 나선으로 형성된 스파이럴 튜너(20); 및 상기 스파이럴 튜너(20)의 타측으로 축결합되는 스파이럴 튜너 캡(30)을 포함하여 이루어지는 맥동 저감용 고압호스 내의 링 타입 스파이럴 캡에 있어서,
    상기 캡(30)은 상기 스파이럴 튜너(20)의 타단과 형상적으로 대응되어 연결되는 연결부(31)와,
    상기 연결부(31)의 타측으로 축선방향을 따라 소정간격을 두고 위치하는 반사판(32)과,
    상기 반사판(32)과 연결부(31)의 사이에 위치하며, 일측은 상기 연결부(31)의 타단부에 연결되고 타측은 상기 반사판(32)의 일측면에 연결되는 지지부(33)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 맥동 저감용 고압호스 내의 링 타입 스파이럴 캡.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스파이럴 튜너(20)는 축선방향을 따라 소정내경을 갖는 제 2공간부(22)가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 맥동 저감용 고압호스 내의 링 타입 스파이럴 캡.
  3. 삭제
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 연결부(31)는, 상기 스파이럴 튜너(20) 내의 제 2 공간부(22)와 이어지는 제 3 공간부(31a)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 맥동 저감용 고압호스 내의 링 타입 스파이럴 캡.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 반사판(32)의 내경은 상기 스파이럴 튜너(20)의 내경의 0.7 - 1.5배인 것을 특징으로 하는 맥동 저감용 고압호스 내의 링 타입 스파이럴 캡.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 반사판(32)의 외경은 상기 제 1공간부(11) 내경의 0.7배 ∼ 0.95배인 것을 특징으로 하는 맥동 저감용 고압호스 내의 링 타입 스파이럴 캡.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 지지부(33)의 길이는 2mm ∼ 12mm인 것을 특징으로 하는 맥동 저감용 고압호스 내의 링 타입 스파이럴 캡.
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