KR100735940B1 - 자동차 배기관용 플렉시블 튜브 - Google Patents

자동차 배기관용 플렉시블 튜브 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차 배기관용 플렉시블 튜브에 관한 것으로 속이 빈 원통형으로 외주면에 산부(11)와 골부(12)가 연속적으로 반복되는 파형의 주름이 형성된 벨로우즈부재(10)와; 상기 벨로우즈부재(10)의 최 외측으로 벨로우즈부재(10)의 표면과 일정한 간격을 유지하고 감싸지게 위치되며, 각도를 가지고 편조된 아웃터브레이드(20)와; 상기 아웃터브레이드(20)가 벨로우즈부재(10)의 외측부에 고정되게 위치될 수 있도록, 상기 아웃터브레이드(20)의 양단부 외경에 끼워져 결합되는 고정용 캡(30)으로 된 것에 있어서;
상기 벨로우즈부재(10)는 몸체 중앙부에 일정하게 반복된 산부(11)보다 높이가 낮은 저산부(13)를 형성하되 중앙산부(13a)의 높이를 가장 낮게 하고,
상기 저산부(13)의 위치로 아웃터브레이드(20)의 외측에서 벨로우즈(10)에 탄성적으로 밀착되게 스프링부재(40)를 설치하는 것에 의해, 벨로우즈부재(10)가 댐핑작용을 할 경우 이 저산부(13)를 중심으로 균일하게 이루어지도록 하여 댐핑작용이 한 곳에 집중되어 벨로우즈부재(10)가 파손되거나 손상되는 것을 방지할 수 있는 것이다.
따라서 벨로우즈부재(10)의 내구성과 댐핑효과를 증대시켜 배기관용 플렉시블 튜브의 수명과 차량의 N.V.H(Noise Vibration Harshness)성능을 최대화시킬 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

Description

자동차 배기관용 플렉시블 튜브{Flexible Tube for Exhaust Pipe of automobile}
도 1 내지 도 2 는 종래의 자동차 배기관용 플렉시블 튜브 구조를 도시한 반단면도
도 3 은 본 발명인 자동차 배기관용 플렉시블 튜브의 기본 구조를 도시한 반단면도
도 4 는 도 3의 'A'부를 도시한 요부 확대 단면도
도 5 는 본 발명인 자동차 배기관용 플렉시블 튜브의 일 실시 예를 도시한 반단면도
도 6은 도 5의 'B'부를 도시한 요부 확대 단면도
*도면 중 주요 부호에 대한 설명*
10 : 벨로우즈부재 11 : 산부
12 : 골부 13 : 저산부
20 : 아웃터브레이드 30 : 고정용 캡
40 : 스프링부재 50 : 가스안내수단
본 발명은 자동차 배기관용 플렉시블 튜브에 관한 것으로, 더 상세하게는 배기계의 과진동을 더욱 효과적으로 흡수하고 이로 인한 이음발생을 방지하고 승차감을 증대시킬 수 있도록 발명된 것이다.
오늘날 개발되고 있는 자동차는 엔진의 출력 향상으로 엔진 시동시나 자동차 급출발, 급제동, 기어변속시 엔진 롤(Roll)진동이 커진다.
또한, 주행중 노면의 상태에 따라 배기관의 진동이 일어나게 된다.
따라서 통상적으로 차량의 엔진에는 배기가스를 배출하기 위해 머플러를 구비한 배기관이 연결되는 데, 그 연결부위에는 진동변위나 충격하중, 열변형등을 흡수하고 완충시키기 위하여 견고하면서도 콤팩트한 제품인 배기관 연결구(Decoupler Joint)로 플렉시블 튜브가 설치된다.
종래의 플렉시블 튜브는 도 1에서 도시한 EP 0410089 A1호에서 밝혀지는 바와 같이 주로 신축이나 휨에 대한 변형력 흡수를 위해 금속으로 원통형 주름이 반복되는 벨로우즈(bellows)부재(10)의 내측으로 주로 벨로우즈부재(10)와 마찬가지로 신축, 휨등의 변형을 동시에 흡수하면서 벨로우즈부재(10)의 탄성한도내에서 변위를 제어하며, 배기가스의 안내관으로써 흐름을 원활하게 하고 고온의 배기가스로 부터 벨로우즈부재(10)를 보호하는 인터록(interlock)부재(53)를 구비하고 있다.
그리고 벨로우즈부재(10)의 외부를 아웃터브레이드(Outer Braid)(20)로 감싸 지게 한 상태에서 이들의 양단을 고정용 캡(30)과 함께 원주방향으로 압착한 후 스폿용접하여 마감하는 구조로 이루어져 있다.
따라서, 일단은 엔진 측으로 결합되고 타단은 배기관 측으로 결합되어 배기가스는 중앙으로 통과시키고, 엔진과 배기관 사이에 작용되는 충격이나 변형 등은 벨로우즈부재(10)와 인터록부재(20)가 신축되며 흡수하는 것이다.
이 플렉시블 튜브는 배기계에 과진동이 발생하여 플렉시블 튜브에 가해지는 진동이 커질 경우 벨로우즈부재(10)를 감싸는 아웃터브레이드(20)와 벨로우즈부재(10) 사이의 간헐적인 접촉에 의해 마모와 이음이 발생되어 N.V.H(Noise Vibration Harshness)성능을 저하시키고, 플렉시블 튜브의 내구수명도 단축시키게 되는 폐단이 있었던 것이다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인이 출원한 국내 특허 출원번호 제 10-2004-0056469 호 '자동차 배기관용 플렉시블 튜브'를 제안한 바 있다.
이 자동차 배기관용 플렉시블 튜브는 도 2에서 도시한 바와 같이 속이 빈 원통형으로 외주면에 산부(11)와 골부(12)가 연속적으로 반복되는 파형의 주름이 형성된 벨로우즈부재(10)와;
상기 벨로우즈부재(10)의 최외측으로 벨로우즈부재(10)의 표면과 일정한 간격을 유지하고 감싸지게 위치되며, 소정의 각도를 가지고 편조된 아웃터브레이드(20)와;
상기 아웃터브레이드(20)가 벨로우즈부재(10)의 외측부에 고정되게 위치될 수 있도록, 상기 아웃터브레이드(20)의 양단부 외경에 끼워져 결합되는 고정용 캡 (30)과;
상기 아웃터브레이드(20)의 외측 둘레를 감싸 밀착되도록 장착되며 탄성력을 가지는 스프링부재(40)로 구성되어 이 스프링부재(40)가 배기계에서 발생된 진동을 흡수하여 아웃터브레이드(20)와 벨로우즈부재(10)의 댐핑을 증가시켜 배기계에서 발생된 과진동뿐만 아니라, 이 배기계에서 발생된 진동에 의해 플렉시블 튜브 자체 내에서 그 진동이 증폭되어 과진동되는 것을 억제할 수 있는 것이다. 것이다.
그러나 상기한 종래의 자동차 배기관용 플렉시블 튜브는 스프링부재가 감싸지는 부분에서 벨로우즈부재의 산과 골이 반복되지 않도록 형성되어 플렉시블 튜브 자체에서 발생되는 진동은 제어되나, 벨로우즈부재의 신축작용이 부족하여 주행 중 발생되는 진동과 충격에 의해 배기소음이 발생되고, 벨로우즈부재의 내구성이 크게 저하되는 폐단이 있었던 것이다.
또한, 자동차 배기관용 플렉시블 튜브는 통상 중앙부를 중심으로 배기관이 연결된 양 단부에서 충격 및 진동이 발생하여 그 중앙부로 전달되는 구조로 이루어져 벨로우즈부재의 산과 골이 일정하게 형성될 경우 벨로우즈부재 중앙에서 그 충격과 진동을 효과적으로 흡수할 수 없는 폐단이 있었던 것이다.
본 발명의 목적은 벨로우즈부재의 신축작용 효율을 극대화시켜 플렉시블 튜브 자체 진동 및 외부에서 전달되는 충격과 진동을 효과적으로 흡수하여 제어할 수 있고 벨로우즈부재의 내구성을 증대시키는 자동차 배기관용 플렉시블 튜브를 제공 하는 데 있다.
이러한 본 발명의 목적은 속이 빈 원통형으로 외주면에 산부(11)와 골부(12)가 연속적으로 반복되는 파형의 주름이 형성된 벨로우즈부재(10)와;
상기 벨로우즈부재(10)의 최 외측으로 벨로우즈부재(10)의 표면과 일정한 간격을 유지하고 감싸지게 위치되며, 각도를 가지고 편조된 아웃터브레이드(20)와;
상기 아웃터브레이드(20)가 벨로우즈부재(10)의 외측부에 고정되게 위치될 수 있도록, 상기 아웃터브레이드(20)의 양단부 외경에 끼워져 결합되는 고정용 캡(30)으로 된 것에 있어서;
상기 벨로우즈부재(10)는 몸체 중앙부에 일정하게 반복된 산부(11)보다 높이가 낮은 저산부(13)를 형성하되 중앙산부(13a)의 높이를 가장 낮게 하고,
상기 저산부(13)의 위치로 아웃터브레이드(20)의 외측에서 벨로우즈(10)에 탄성적으로 밀착되게 스프링부재(40)를 설치하는 것에 의해 달성된다.
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즉, 상기 벨로우즈부재(10)의 몸체 중앙부에 높이가 낮은 저산부(13)가 형성되어 벨로우즈부재(10)의 중앙에서 발생되는 자체 진동을 효과적으로 댐핑시키고, 가해지는 충격과 진동이 벨로우즈부재(10)의 전체에 걸쳐 균일하게 분배되어 흡수되는 것이다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3 은 본 발명인 자동차 배기관용 플렉시블 튜브의 기본 구조를 도시한 반단면도로서, 아웃터브레이드의 중앙부 외측에 스프링부재가 감겨져 있고 내부에 가스안내수단으로 인너브레이드가 장착된 것을 나타내고 있다.
도 4 는 도 3의 'A'부를 도시한 요부 확대 단면도로서, 벨로우즈부재의 몸체 중앙부에 높이가 낮은 저산부가 반복되어 형성된 것을 확대하여 나타내고 있다.
도 5 는 본 발명인 자동차 배기관용 플렉시블 튜브의 일 실시 예를 도시한 반단면도로서, 아웃터브레이드의 중앙부 외측에 코일스프링이 감겨져 있고 내부에 가스안내수단으로 인터록부재가 장착된 것을 나타내고 있다.
도 6은 도 5의 'B'부를 도시한 요부 확대 단면도로서, 벨로우즈부재의 몸체 중앙부에 높이가 낮은 저산부가 반복되어 형성된 것을 확대하여 나타내고 있다.
이하, 도 3에서 도시한 바와 같이 본 발명인 자동차의 배기관용 플렉시블 튜브(1)의 벨로우즈부재(10)는 소정의 폭과 크기를 가지고, 속이 빈 원통형상을 가진 금속재질의 관형상으로 형성된다.
이 벨로우즈부재(10)는 외주면에 산부(11)와 골부(12)가 연속적으로 반복되는 파형의 주름이 형성되며, 이 산부(11)는 벨로우즈부재(10)의 몸체 양 단에서 점차적으로 그 높이가 커지도록 형성된 후 일정높이로 반복되며, 골부(12)는 일정한 깊이로 반복 성형된다.
또 상기 벨로우즈부재(10)는 몸체 중앙부에 일정높이로 반복된 산부(11)의 높이보다 낮은 높이의 저산부(13)가 형성된다.
이 저산부(13)는 중앙산부(13a)의 높이를 가장 낮게 형성하고, 이 중앙산부 (13a)에서 벨로우즈부재(10)의 양 측으로 그 높이가 점차적으로 커지도록 형성하여 중앙산부(13a)를 중심으로 대칭되는 형상을 가지도록 한다.
상기 벨로우즈부재(10)의 외측에는 와이어로 소정의 각도를 가지고 편조하여 제조된 아웃터브레이드(20)가 감싸지게 설치된다.
이 아웃터브레이드(20)는 편조된 와이어가 압축방향으로의 변위에 대해서는 적게 변형되며, 인장력에 대해서는 신축성있게 변형하고, 임의의 길이만큼 늘어난 후에는 더이상 변형되지 않으므로 인장력에 대한 변위를 제어하는 역할을 한다.
또, 상기 아웃터브레이드(20)의 양 단부 외측에는 고정용 캡(30)이 조립되어, 아웃터브레이드(20)를 편조된 와이어가 풀리지 않도록 상기 벨로우즈부재(10)의 외측 양단에 견고히 고정시키는 것이다.
상기 아웃터브레이드(20)의 외측 둘레에는 탄성력을 가지는 스프링부재(40)가 이 아웃터브레이드(20)의 외측둘레를 조여주는 형태로 장착된다.
상기 아웃터브레이드(20)는 중앙부에 상기 스프링부재(40)가 안착되는 스프링안착홈(21)이 형성되며, 이 스프링안착홈(21)은 상기 벨로우즈부재(10)의 저산부(13)와 소정의 간격을 가지도록 형성된다.
이 스프링안착홈(21)에 상기 스프링부재(40)가 조립되어 이 아웃터브레이드(20)의 외측둘레를 조여주는 형태로 장착된다.
즉, 상기 스프링부재(40)는 배기계에 과진동이 발생되어 이 과진동이 아웃터브레이드(20)로 전달되면 자체 탄성력에 의해 진동을 흡수하는 것이다.
그리고 상기 스프링부재(40)가 배기계에서 발생된 과진동을 흡수하면 아웃터 브레이드(20)와 벨로우즈부재(10)의 댐핑을 증가시켜 소음 및 이음이 발생되는 것을 방지할 수 있는 것이다.
또한 상기 아웃터브레이드(20)와 벨로우즈부재(10)의 댐핑이 증가로 인하여 플렉시블 튜브(1)의 공진 주파수에서의 과진동 역시 억제할 수 있게 되는 것이다.
이와 같이 플렉시블 튜브(1)에 과진동이 발생되어 벨로우즈부재(10)의 신축변형이 증대될 경우 벨로우즈부재(10)의 중앙부에 형성된 저산부(13)를 중심으로 신축변형이 균일하게 이루어지면서 진동을 흡수할 수 있게 되는 것이다.
따라서 벨로우즈부재(10)가 진동을 흡수하기 위하여 신축변형이 발생될 경우 흡수되는 진동이 벨로우즈부재(10)의 어느 한 부분에 집중되어 그 부분이 쉽게 파손되는 것을 방지할 수 있는 것이다.
한편, 상기 벨로우즈부재(10)의 내부에는 선택적으로 신축, 휨등의 변형을 동시에 흡수하면서 벨로우즈부재(10)의 탄성한도 내에서 변위를 제어하며, 배기가스의 안내관으로써 흐름을 원활하게 하고, 고온의 배기가스로부터 벨로우즈부재(10)를 보호하여, 내구성을 향상시킬 수 있도록, 가스안내수단(50)을 설치할 수 있다.
이 가스안내수단(50)은 일단은 상기 벨로우즈부재(10)의 양 단에 각각 고정되는 고정부(51a)로 이루어지며, 내부를 향한 단부에 벨로우즈부재(10)의 골부(12)와 간격을 두고 위치하는 안착부(51b)가 형성된 한 쌍의 인너슬리브(51)와;
양 단이 각각 상기 인너슬리브(51)의 안착부(51b)에 각각 고정되며, 금속 와이어 재질로 편조된 인너브레이드(52)로 구성된다.
상기 인너슬리브(51)는 그 일단 고정부(51a)가 벨로우즈부재(10)의 양 단에 스폿용접되어 고정되며, 안착부(51b)는 그 단부가 수평을 이루도록 이중으로 굴곡되어 벨로우즈부재(10)의 골부(12)와 소정의 간격을 두고 위치하게 된다.
그리고 인너브레이드(52)는 그 단부가 상기 인너슬리브(51)의 안착부(51b)에 안착된 후 고정벨트(54)에 의해 장착 고정된다.
즉, 상기 인너브레이드(52)는 축 또는 굽힘 변위를 받을 때, 양단 고정일 경우에는 2 겹의 와이어 편조망 사이에 마찰이 생겨 댐핑효과를 발생시키며, 한단 또는 양단 고정일 경우에는 상기 벨로우즈부재(10) 내부에 속이 빈 관형상으로 장착되어 배기가스가 통과될 때 주름진 벨로우즈부재(10)에 의해 배기저항이 발생되거나 배기소음이 발생되는 것을 방지하여 벨로우즈부재(10)의 내구성을 향상시키게 된다.
또 상기 가스안내수단(50)은 도 5 내지 도 6에서 도시한 바와 같이 일단은 상기 벨로우즈부재(10)의 양 단에 각각 고정되는 고정부(51a)로 이루어지며, 내부를 향한 단부에 벨로우즈부재(10)의 골부(12)와 간격을 두고 위치하는 안착부(51b)가 형성된 한 쌍의 인너슬리브(51)와;
양 단이 각각 상기 인너슬리브(51)의 안착부(51b)에 안착되어 고정되며, 나선형으로 감겨져 나선홈이 형성된 인터록부재(53)로 구성할 수 도 있다.
즉, 플렉시블 튜브(1)가 축 또는 굽힘 변위를 받을 때 인터록부재(53)는 나선형으로 감겨진 인터록 간의 마찰에 의해 댐핑효과가 발생되며 주로 길이방향의 변형을 흡수하고 배기가스가 지나가는 통로의 공간을 일정하게 유지하여 와류(Turbulence)발생을 억제 시키는 역할을 한다.
한편, 상기 인너슬리브(51)의 고정부(51a) 선단은 벨로우즈부재(10)의 단부와 일치된 상태로 위치되고, 벨로우즈부재(10)와 아웃터브레이드(20) 및 고정용 캡(30)의 각 단부를 일치시킨 상태에서 원주방향의 조임기능을 갖는 클램핑수단으로 그 위치를 고정한 후 동시에 수 곳에서 스폿용접하여 각 단부가 연결되어 고정되도록 한다.
또, 상기 스프링부재(40)는 코일스프링(41)을 사용할 수 도 있으며, 이외 어떠한 스프링도 사용이 가능하며 이는 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.
상기한 본 발명의 구성에 의하면, 벨로우즈부재의 중앙부분에 그 높이가 낮은 저산부를 형성하여 벨로우즈부재가 댐핑작용을 할 경우 이 저산부를 중심으로 균일하게 이루어지도록 하여 댐핑작용이 한 곳에 집중되어 벨로우즈부재가 파손되거나 손상되는 것을 방지할 수 있는 것이다.
따라서 벨로우즈부재의 내구성과 댐핑효과를 증대시켜 배기관용 플렉시블 튜브의 수명과 차량의 N.V.H(Noise Vibration Harshness)성능을 최대화시킬 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (5)

  1. 속이 빈 원통형으로 외주면에 산부(11)와 골부(12)가 연속적으로 반복되는 파형의 주름이 형성된 벨로우즈부재(10)와;
    상기 벨로우즈부재(10)의 최 외측으로 벨로우즈부재(10)의 표면과 일정한 간격을 유지하고 감싸지게 위치되며, 각도를 가지고 편조된 아웃터브레이드(20)와;
    상기 아웃터브레이드(20)가 벨로우즈부재(10)의 외측부에 고정되게 위치될 수 있도록, 상기 아웃터브레이드(20)의 양단부 외경에 끼워져 결합되는 고정용 캡(30)으로 된 것에 있어서;
    상기 벨로우즈부재(10)는 몸체 중앙부에 일정하게 반복된 산부(11)보다 높이가 낮은 저산부(13)를 형성하되 중앙산부(13a)의 높이를 가장 낮게 하고,
    상기 저산부(13)의 위치로 아웃터브레이드(20)의 외측에서 벨로우즈(10)에 탄성적으로 밀착되게 스프링부재(40)를 설치하는 것을 특징으로 하는 자동차 배기관용 플렉시블 튜브.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 벨로우즈부재(10)의 내부에는 가스안내수단(50)을 설치한 것을 특징으로 하는 자동차 배기관용 플렉시블 튜브.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 가스안내수단(50)은 일단은 벨로우즈부재(10)의 양 단에 각각 고정되는 고정부(51a)로 이루어지며, 내부를 향한 단부에 벨로우즈부재(10)의 골부(12)와 간격을 두고 위치하는 안착부(51b)가 형성된 한 쌍의 인너슬리브(51)와;
    양 단이 각각 상기 인너슬리브(51)의 안착부(51b)에 각각 고정되며, 금속 와이어 재질로 편조된 인너브레이드(52)로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차 배기관용 플렉시블 튜브.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 가스안내수단(50)은 일단은 벨로우즈부재(10)의 양 단에 각각 고정되는 고정부(51a)로 이루어지며, 내부를 향한 단부에 벨로우즈부재(10)의 골부(12)와 간격을 두고 위치하는 안착부(51b)가 형성된 한 쌍의 인너슬리브(51)와;
    양 단이 각각 상기 인너슬리브(51)의 안착부(51b)에 안착되어 고정되며, 나선형으로 감겨져 나선홈이 형성된 인터록부재(53)로 구성된 것을 특징으로 하는 자 동차 배기관용 플렉시블 튜브.
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