KR100924671B1 - 배기관 구조 - Google Patents

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준이치 야마구치
요시키 호리에
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도요타 지도샤（주）
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Abstract

제 2 배기관 (12) 의 무게 중심 (G1) 은 볼 조인트 (15) 의 말단에 위치한 2 개의 관련 지지부 (16, 17) 를 연결하는 축선 (J1) 의 측에 위치한다. 이에 의해 볼 조인트 (15) 를 차체 쪽으로 밀어 올리는 하중 (F1) 을 가하는 모멘트를 발생시킨다. 다음으로, 제 3 배기관 (13) 의 무게 중심 (G2) 를 볼 조인트 (15) 의 근방에 위치한 2 개의 관련 지지부 (19, 20) 를 연결하는 축선 (J2) 의 측에 위치시켜, 제 3 배기관 (13) 의 중량이 볼 조인트 (15) 를 차체로부터 아래로 밀어 누르는 하중 (F2) 을 가하는 모멘트를 발생시킨다. 결과적으로, 거의 동일한 크기의 하중 (F1) 및 하중 (F2) 이 역방향으로 작용한다.
배기관 구조

Description

배기관 구조{EXHAUST PIPE STRUCTURE}
본 발명은, 내연기관에 접속되는 배기관의 배기관 구조에 관한 것이다.
일반적으로, 내연기관의 운전에 의해 발생하는 진동은, 내연기관에 접속되는 배기관에 전달된다. 이러한 진동에 의해 배기관에 부하가 가해지며, 이는 배기관의 내구성 및 신뢰성을 저하시키는 문제가 있다. 또한 이 진동이 배기관의 지지 부재를 통해 차체에 전달되면, 차량 내에 불쾌한 소음 및 진동이 발생하게 된다. 그래서, 배기관의 진동의 전달을 억제 또는 흡수하기 위해서, 내연기관의 배기 매니폴드에 접속되는 복수개의 분할된 배기관을 직렬로 포함하고, 구면 조인트 등의 유니버셜 조인트에서 가요적으로 구부러지도록 상기 분할된 배기관을 접속하는 배기관 구조가 널리 사용되고 있다. 이러한 배기관 구조의 일례가 일본 특허 출원 공보 JP-A-2002-160536 에 나타나있다. 배기관은 제 1 배기관, 제 2 배기관 및 테일 파이프를 포함하며, 제 1 배기관 및 제 2 배기관은 구면 조인트에 의해 접속되어 있다. 이와 같이 형성된 배기관은 내연기관으로부터의 진동이 배기관에 전해지지 않도록 한다. 이는 배기관의 내구성 및 신뢰성을 향상시킴과 동시에, 차량 내의 불쾌한 소음이나 진동이 발생하는 것을 억제하게 된다.
상기 언급된 배기관 구조는, 배기관에 머플러나 촉매 변환기와 같은 중량물 이 구비되어 분할된 배기관을 접속하는 유니버셜 조인트에 부하가 걸리게 된다. 이는 배기관의 정지 위치가 정상적인 위치로부터 어긋나게 만들 수 있다. 차량이 비포장 도로나 파상로 등을 주행하는 경우, 배기관이 정상적인 탑재 위치로부터 어긋난 위치에서 지지되고 있으면, 허용 범위를 훨씬 벗어나 위치할 수 있다. 이로 인해, 배기관은 주변 부품과 간섭하기 쉬워진다. 유니버셜 조인트의 근방에서 배기관을 지지하여, 배기관이 정상적인 위치로부터 어긋나는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 하지만, 주로 유니버셜 조인트 근방에서의 불충분한 차체 강도 때문에, 이러한 바람직한 방식으로 배기관을 지지하기는 어렵다. 이와 같이, 배기관의 어느 부분을 지지할 것인가와 유니버셜 조인트를 어디에 위치시킬 것인가는, 차체 구조와 같은 차체의 제약에 의해 영향을 받는다. 이는 정적 상태에서 배기관을 정상적인 탑재 위치에 지지하는 것을 곤란하게 할 수 있다.
본 발명은 배기관을 정상적인 탑재 위치에서 확실하게 지지하게 하는 배기관 구조를 제공한다.
본 발명의 제 1 태양은, 복수개의 분할된 배기관을 포함하고 내연기관에 직렬로 접속된 배기관, 및 이러한 배기관이 조인트에서 가요적으로 구부러지도록 상기 분할된 배기관을 접속하는 유니버셜 조인트를 포함하는 배기관 구조에 관한 것이다. 상기 배기관 구조는, 상기 각 배기관의 중량에 의해 상기 각 유니버셜 조인트에 작용하는 합성 하중이 대략 0 이 되도록 설계된다.
제 1 태양에 따르면, 각 배기관의 중량에 의해 각 유니버셜 조인트에 작용하는 합성 하중이 대략 0 이 된다. 따라서, 정적 상태에 있어서 유니버셜 조인트가 정상적인 위치로부터 어긋나는 것을 억제하여, 배기관을 정상적인 탑재 위치에서 지지하게 된다. 이로 인해, 차량이 비포장 도로나 파상로 등을 주행하는 경우의 진동에도, 배기관이 허용 변위를 훨씬 어긋나는 것을 방지하게 된다. 따라서, 배기관이 주변 부품과 간섭하는 것을 방지할 수 있다.
또, 이는 배기관의 변위를 감소시켜, 구부러진 유니버셜 조인트에 복원력을 가하는 스프링 부재에 대한 부하의 과다한 증가를 억제할 수 있다. 이로 인해, 스프링 부재에 대한 과부하로 인한 배기가스 누출이 방지된다.
또, 유니버셜 조인트에 작용하는 합성 하중의 제어에 의해, 배기관은 정상적인 탑재 위치에서 지지된다. 이로 인해, 배기관을 위해 유니버셜 조인트 근방에 지지부를 추가로 제공할 필요가 없어진다. 따라서, 제 1 태양에 의해 배기관의 지지부 및 유니버셜 조인트의 위치를 설정할 때의 자유도를 크게 할 수 있다. 이로 인해, 차체의 강도와 같은 차체 구조의 제약이 있는 경우에도, 지지부 및 유니버셜 조인트의 적절한 위치 설정이 용이해진다.
배기관은, 내연기관에 고정 접속되는 제 l 배기관, 제 1 가요성 유니버셜 조인트를 통해 제 1 배기관에 접속되는 제 2 배기관, 및 제 2 가요성 유니버셜 조인트를 통해 제 2 배기관에 접속되는 제 3 배기관을 포함한다. 상기 제 2 배기관의 중량에 의한 제 1 하중 및 상기 제 3 배기관의 중량에 의한 제 2 하중은, 대략 동일한 크기로, 서로 역방향으로 제 2 유니버셜 조인트에 작용한다.
이렇게 구성된 배기관은, 내연기관에 고정 접속되는 제 1 배기관, 제 1 가요성 유니버셜 조인트를 통해 제 1 배기관에 접속되는 제 2 배기관, 및 제 2 가요성 유니버셜 조인트를 통해 제 2 배기관에 접속되는 제 3 배기관을 포함한다. 제 2 배기관의 중량에 의한 제 1 하중 및 제 3 배기관의 중량에 의한 제 2 하중은, 대략 동일한 크기로 서로 역방향으로 제 2 유니버셜 조인트에 작용한다. 이로 인해, 제 2 유니버셜 조인트에 가해지는 하중은 대략 0 이 된다. 이로 인해, 정적 상태에 있어서 제 2 유니버셜 조인트가 정상적인 위치로부터 어긋나는 것을 억제하여, 변위 가능하게 접속된 제 2 배기관 및 제 3 배기관을 정상적인 탑재 위치에서 지지할 수 있다. 제 2 배기관의 중량에 의한 제 1 하중 및 제 3 배기관의 중량에 의한 제 2 하중은 제 2 유니버셜 조인트 상에서 상쇄된다. 이로 인해, 제 1 배기관과 제 2 배기관을 접속하는 제 1 유니버셜 조인트에 작용하는 하중을 대략 0 이 된다. 이 때문에, 내연기관에 고정 접속된 제 1 배기관에 부하가 가해지는 것을 억제하여, 이 부하에 의한 내연기관 등에 대한 악영향을 최소화하게 된다.
상기 제 2 배기관 및 상기 제 3 배기관은 각각 2 개의 관련 지지부에 의해 개별적으로 지지될 수 있다. 상기 제 2 배기관의 무게 중심은, 제 2 배기관을 위한 상기 2 개의 관련 지지부를 연결하는 축선에 대해 상기 제 2 유니버셜 조인트 측에 위치한다. 상기 제 3 배기관의 무게 중심은, 제 3 배기관을 위한 상기 2 개의 관련 지지부를 연결하는 축선에 대해 상기 제 2 유니버셜 조인트의 반대 측에 위치한다.
제 2 배기관은 2 개의 관련 지지부에 의해 지지되고, 그 2 개의 관련 지지부를 연결하는 축선에 대해 제 2 유니버셜 조인트 측에 무게 중심이 위치한다. 이로 인해 제 2 유니버셜 조인트를 하부로 눌러 내리는 하중이 제 2 유니버셜 조인트에 가해진다. 제 3 배기관은 2 개의 관련 지지부에 의해 지지되고, 그 2 개의 관련 지지부를 연결하는 축선에 대해 제 2 유니버셜 조인트의 반대 측에 무게 중심이 위치한다. 이로 인해 제 2 유니버셜 조인트를 상부로 밀어 올리는 하중이 제 2 유니버셜 조인트에 가해진다. 제 2 배기관 및 제 3 배기관을 위해 이와 같이 구성된 지지부는, 용이하게 제 2 유니버셜 조인트에 작용하는 합성 하중이 대략 0 이 되도록 한다.
제 2 배기관 및 상기 제 3 배기관은 각각 2 개의 관련 지지부에 의해 개별적으로 지지될 수 있다. 상기 제 2 배기관의 무게 중심은, 제 2 배기관을 위한 상기 2 개의 지지부를 연결하는 축선에 대해 상기 제 2 유니버셜 조인트의 반대 측에 위치한다. 상기 제 3 배기관의 무게 중심은, 제 3 배기관을 위한 상기 2 개의 지지부를 연결하는 축선에 대해 상기 제 2 유니버셜 조인트 측에 위치한다.
제 2 배기관은 2 개의 관련 지지부에 의해 지지되어, 그 2 개의 관련 지지부를 연결하는 축선에 대해 제 2 유니버셜 조인트의 반대 측에 무게 중심이 위치한다. 이로 인해 제 2 유니버셜 조인트를 상부로 밀어 올리는 하중이 제 2 유니버셜 조인트에 가해진다. 제 3 배기관은 2 개의 관련 지지부에 의해 지지되어, 그 2 개의 지지부를 연결하는 축선에 대해 제 2 유니버셜 조인트 측에 중심이 위치한다. 이로 인해 제 2 유니버셜 조인트를 하부로 눌러 내리는 하중이 제 2 유니버셜 조인트에 가해진다. 제 2 배기관 및 제 3 배기관을 위해 이와 같이 구성된 지지부는, 제 2 유니버셜 조인트에 작용하는 합성 하중이 대략 0 이 되도록 한다.
상기 제 3 배기관은, 상기 2 개의 관련 지지부 중 하나가 상기 제 2 유니버셜 조인트로부터의 거리가 먼 쪽의 제 3 배기관의 일부분을 지지하며, 다른 하나의 지지부는 상기 하나의 지지부와 상기 제 2 유니버셜 조인트를 연결하는 가상선으로부터 가장 멀리 떨어진 제 3 배기관의 다른 부분을 지지한다.
제 3 배기관은, 상기 하나의 지지부와 제 2 유니버셜 조인트를 연결하는 가상선으로부터 가장 멀리 떨어진 부분에서 다른 지지부에 의해 지지되며, 상기 하나의 지지부는 제 2 유니버셜 조인트로부터 거리가 먼 쪽의 제 3 배기관의 일부분을 지지한다. 이는, 배기 가스 유동의 하류측의 자유단에서의 위치 때문에 제 3 배기관이 강하게 진동하더라도, 제 3 배기관의 상기 가상선 주위로의 회전 운동을 최소화한다. 이로 인해, 차량이 비포장 도로나 파상로 등을 주행하는 경우, 배기관의 진동이 감소되며, 차량 내에 불쾌한 소음이나 진동이 발생하는 것을 억제할 수가 있다.
본 발명의 목적, 특징 및 이점들에 대해 전술한 사항 및 추가 사항들은, 실시 형태에 대하여 첨부 도면을 참조한 이하 설명에서 보다 명백해질 것이며, 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 나타낸다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 배기관 구조의 사시도.
도 2 는 볼 조인트의 개략적인 단면도.
도 3 은 배기관의 지지부의 개략적인 사시도.
도 4 는 배기관 구조를 차체의 상방으로부터 보았을 때의 개략도.
도 5 는 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 배기관 구조의 개략도.
도 6a 및 도 6b 는 배기관 구조의 변형예를 나타내는 개략도.
도 7a, 도 7b 및 도 7c 는 배기관 구조의 변형예를 나타내는 개략도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 ~ 7 배기관 구조 10 배기 매니폴드
11 제 1 배기관 12 제 2 배기관
13 제 3 배기관 14, 15 볼 조인트
16, 17, 19, 20 지지부 50 차체
Fl, F2, F3 하중 G1 ~ G14 무게 중심
J1, J2 축선
본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 배기관 구조를 도 1 내지 도 4 를 참조하여 이하 설명한다.
도 1은 제 1 실시 형태에 따른 배기관 구조 (1) 를 나타낸 사시도이다. 배기관 구조 (1) 는, 내연기관의 배기 매니폴드 (10) 에 접속되는 제 1 배기관 (11), 제 1 배기관 (11) 에 접속되는 제 2 배기관 (12), 및 제 2 배기관 (12) 에 접속되는 제 3 배기관 (13) 을 포함한다. 배기관 (11, 12, 13) 은, 내연기관이 탑재되는 차체의 하부에 제공되고, 차체 전방에서 후방으로, 제 l 배기관 (11), 제 2 배기관 (12), 제 3 배기관 (13) 의 순서로 배치된다. 내연기관의 배기 가스는, 배기 매니폴드 (10) 로부터, 제 1 배기관 (11), 제 2 배기관 (12), 및 제 3 배기관 (13) 을 통과해 대기로 배출된다.
제 1 배기관 (11) 은 배기 매니폴드 (10) 에 대해 고정 접속되어 있다. 제 2 배기관 (12) 은, 제 1 배기관 (11) 에 볼 조인트 (14) (제 1 유니버셜 조인트) 를 통해 접속되어 있다. 제 3 배기관 (13) 은 제 2 배기관 (12) 에 볼 조인트 (15) (제 2 유니버셜 조인트) 를 통해 접속되어 있다.
도 2 는 볼 조인트 (14, 15) 의 개략적인 단면도이다. 볼 조인트 (14, 15) 는 구성이 동일하다. 각각의 볼 조인트는 배기관 (A) 에 고정되는 플랜지 (30), 배기관 (A) 과 서로 접속된 다른 배기관 (B) 에 고정되는 플랜지 (31), 및 플랜지 (31) 의 구면부 (31a) 와 접촉하는 시일 부재 (32) 를 갖는다. 플랜지 (30, 31) 는 볼트 (33) 를 너트 (34) 로 플랜지에 고정함으로써 관련 배기관에 고정된다. 압축 코일 스프링 (35) 이 볼트 (33) 의 헤드부 (33a) 와 플랜지 (31) 사이에 배치되어 플랜지 (30, 31) 를 서로를 향하여 밀게 된다. 이로써, 플랜지 (30, 31) 가 축방향 압축력으로 시일 부재 (32) 를 유지하여, 볼 조인트의 기밀성이 확보된다. 플랜지 (31) 의 구면부 (31a) 와 시일 부재 (32) 는 서로에 대해 미끄러져, 연결 배기관 (A, B) 이 구부러질 수 있다.
전술한 바와 같이, 배기관 구조 (1)에서, 배기관은 내연기관의 배기 매니폴드 (10) 에 접속되는, 직렬로 연결된 복수개의 분할된 배기관 (11, 12, 13) 을 갖는다. 또한, 볼 조인트 (14, 15) 는 분할된 배기관 (11, 12, 13) 을 접속하여 조인트에서 구부려질 수 있도록 하는 데 사용된다. 이로 인해, 제 2 배기관 (12) 및 제 3 배기관 (13) 은 내연기관에 대해 변위 가능하다. 따라서, 내연기관에 의해 발생한 진동은 제 2 배기관 (12) 및 제 3 배기관 (13) 에 전해지기 어렵다. 이로 인해, 각 배기관 (11, 12, 13) 의 내구성 및 신뢰성을 향상시키는 것과 동시에, 차량 내에 불쾌한 소음이나 진동이 발생하는 것을 억제하게 된다.
제 2 배기관 (12) 은 2 개의 지지부 (16, 17) 에 의해 차체에 지지된다. 2 개의 지지부 (16, 17) 는 제 2 배기관 (12) 에 형성된 촉매 컨버터 (18) 에 형성되어 있다. 제 3 배기관 (13) 은 2 개의 지지부 (19, 20) 에 의해 차체에 지지된다. 볼 조인트 (15) 로부터 거리가 먼 쪽의 제 3 배기관 (13) 의 일부분을 지지하는 지지부 (19) 는, 제 3 배기관 (13) 주위에 형성된 머플러 (21) 에 구비되어 있다. 다른 지지부 (20) 는 지지부 (19) 와 볼 조인트 (15) 를 연결하는 가상선 (X) 으로부터 가장 멀리 떨어진 제 3 배기관 (13) 의 일부분 (Y) 에 구비되어 있다.
도 3 은 지지부 (16, 17, 19, 20) 의 개략적인 사시도이다. 지지부 (16, 17, 19, 20) 는 구성이 동일하며, 각각 파이프 행거 (40), 차체 행거 (41), 및 지지 고무 (42) 를 포함한다. 파이프 행거 (40) 는 배기관으로부터 연장한다. 차체 행거 (41) 는 차체로부터 연장한다. 지지 고무 (42) 는 파이프 행거 (40) 와 차체 행거 (41) 를 탄성 접속한다. 지지 고무 (42) 는 2 개의 관통공 (42a, 42b) 를 갖는 탄성 부재이다. 파이프 행거 (40) 의 말단 (40a) 은 관통공 (42a) 을 통해 삽입된다. 차체 행거 (41) 의 말단 (41a) 은 관통공 (42b) 을 통해 삽입된다. 이로 인해, 배기관이 차체에 지지되는 것과 동시에, 배기관으로부터 차체에 전해지는 진동은 감소된다.
이제 배기관 구조 (1) 의 정적 상태에 대해 설명한다. 도 4 는 배기관 구조 (1) 를 차체 (50) 의 상방으로부터 보았을 때의 개략도이다. 볼 조인트 (15)에는 제 2 배기관 (12) 의 중량에 의해 생기는 하중 (F1) (제 1 하중) 과, 제 3 배기관 (13) 의 중량에 의해 생기는 하중 (F2) (제 2 하중) 이 가해진다. 제 2 배기관 (12) 의 무게 중심 (G1) 은, 지지부 (16, 17) 를 연결하는 축선 (J1) 에 대해 차체 (50) 의 전방측, 즉 볼 조인트 (15) 의 반대 측에 위치하고 있다. 이로 인해, 제 2 배기관 (12) 의 중량에 의해, 축선 (J1) 을 중심으로 화살표 (L1) 방향으로 배기관 (12) 을 회전시키는 모멘트가 발생한다. 따라서, 볼 조인트 (15)에는, 볼 조인트 (15) 를 밀어 올리는 방향 (도 4 의 지면으로부터 수직방향 위쪽, 즉 차체 방향) 으로 하중 (F1) 이 가해진다.
다음으로, 제 3 배기관 (13) 의 무게 중심 (G2) 은, 지지부 (19, 20) 를 연결하는 축선 (J2) 에 대해 차체 (50) 의 전방측, 즉 볼 조인트 (15) 측에 위치하고 있다. 이로 인해, 제 3 배기관 (13) 의 중량에 의해, 축선 (J2) 을 중심으로 화살표 (L2) 방향으로 배기관 (13) 을 회전시키는 모멘트가 발생한다. 따라서, 볼 조인트 (15) 에는, 볼 조인트 (15) 를 눌러 내리는 방향 (도 4 의 지면 수직방향 아래쪽) 의 하중 (F2) 이 가해진다.
배기관 구조 (1) 에서, 하중 (F1) 및 하중 (F2) 이 대략 동일한 크기로 서로 역방향으로 작용하도록, 볼 조인트 (15), 지지부 (16, 17) 및 지지부 (19, 20) 의 위치가 설정된다. 이 때문에, 볼 조인트 (15)에 작용하는 하중 (F1) 및 하중 (F2) 은 상쇄되어, 제 2 배기관 (12) 및 제 3 배기관 (13) 이 정상적인 탑재 위치에서 지지된다. 전술한 바와 같이, 제 2 배기관 (12) 의 중량에 의한 하중 (F1) 및 제 3 배기관 (13) 의 중량에 의한 하중 (F2) 은 볼 조인트 (15) 에서 상쇄된다. 이로 인해, 제 1 배기관 (11) 과 제 2 배기관 (12) 을 접속하는 볼 조인트 (14) 에 작용하는 하중 (F3) 은 대략 0 이 된다.
상기 제 1 실시 형태에 따른 배기관 구조는 이하와 같은 효과를 제공한다. (1) 볼 조인트 (15) 에 가해지는 하중 (F1, F2) 의 합성 하중이 대략 0 이 된다. 이로 인해 배기관 구조 (1) 의 정적 상태에 있어서 볼 조인트 (15) 가 정상적인 위치로부터 변위되는 것이 억제된다. 이로 인해, 제 2 배기관 (12) 및 제 3 배기관 (13) 을 정상적인 탑재 위치에서 지지할 수 있다. 이 때문에, 차량이 비포장 도로나 파상로 등을 주행하고 있는 경우의 진동에도, 제 2 배기관 (12) 및 제 3 배기관 (13) 이 허용 범위를 초과하여 과도하게 변위되는 것이 억제된다. 이로 인해 제 2 배기관 (12) 및 제 3 배기관 (13) 이 주변 부품과 간섭되는 것이 방지된다.
(2) 배기관 구조 (1) 의 정적 상태에 있어서, 제 2 배기관 (12) 및 제 3 배기관 (13) 은 정상적인 탑재 위치에서 지지된다. 이는 제 2 배기관 (12) 및 제 3 배기관 (13) 의 변위를 감소시켜, 볼 조인트 (15) 의 압축 코일 스프링 (35) 에 가해지는 힘의 과도한 증가를 억제한다. 이 때문에, 압축 코일 스프링 (35) 에 탄성 변형 한계를 초과하여 과부하가 가해져서 볼 조인트 (15) 로부터 배기가스 누 출이 발생하는 것이 회피된다.
(3) 제 2 배기관 (12) 의 중량에 의해 볼 조인트 (15) 에 작용하는 하중 (F1) 과 제 3 배기관 (13) 의 중량에 의해 볼 조인트 (15) 에 작용하는 하중 (F2) 은 상쇄된다. 이로 인해, 볼 조인트 (15) 의 변위를 감소시키기 위해 볼 조인트 (15)의 근방에 추가 지지부를 형성할 필요성이 없어진다. 따라서, 제 1 실시형태는 제 2 배기관 (12) 에 대한 지지부 (16, 17), 제 3 배기관 (13) 에 대한 지지부 (19, 20), 및 볼 조인트 (14, 15) 의 위치 설정의 자유도를 크게 할 수 있다. 이로써, 지지부 (16, 17, 19, 20) 의 위치에 대한 차체 강도 등과 같은 차체 구조의 제약이 있는 경우에 있어서도, 적절한 지지부 (16, 17, 19, 20) 및 볼 조인트 (14, 15) 의 위치 설정이 용이해진다.
(4) 제 2 배기관 (12) 의 중량에 의한 하중 (F1) 및 제 3 배기관 (13) 의 중량에 의한 하중 (F2) 은 볼 조인트 (15) 에서 상쇄된다. 이로 인해 배기관 구조 (1) 의 정적 상태에 있어서 볼 조인트 (14) 에 작용하는 하중은 대략 0 이 된다. 따라서, 내연기관에 고정 접속되어 있는 제 1 배기관 (11) 에 부하가 가해지는 것이 억제되어, 이 부하에 의한 내연기관 등에 대한 악영향이 최소화된다.
(5) 제 2 배기관 (12) 의 무게 중심 (G1) 은 지지부 (16, 17) 를 연결하는 축선 (J1) 에 대해 볼 조인트 (15) 의 반대 측에 위치한다. 제 3 배기관 (13) 의 무게 중심 (G2) 은 지지부 (19, 20) 를 연결하는 축선 (J2) 에 대해 볼 조인트 (15) 측에 위치한다. 따라서 무게 중심 (G1) 과 축선 (J1) 사이 및 무게 중심 (G2) 과 축선 (J2) 사이의 관계는, 볼 조인트 (15) 에 작용하는 합성 하중이 대략 0 이 되도록 한다.
(6) 제 3 배기관 (13) 의 지지부 (20) 는 지지부 (19) 와 볼 조인트 (15) 를 연결하는 가상선 (X) 으로부터 가장 멀리 떨어진 제 3 배기관 (13) 의 일부분 (Y) 에 구비되어 있다. 따라서, 배기 가스 유동의 하류 측의 자유단에서의 위치 때문에 제 3 배기관 (13) 이 강하게 진동하더라도, 제 3 배기관이 상기 가상선 (X) 을 중심으로 회전 운동하는 것이 최소화된다. 이로 인해, 차량이 비포장 도로나 파상로 등을 주행하는 경우, 배기관의 진동이 감소되며, 차량 내에 불쾌한 소음이나 진동이 발생하는 것을 억제할 수가 있다.
이하에서는, 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 배기관 구조를 도 5 를 참조하여 설명한다. 배기관 구조의 전체 구성은 제 1 실시 형태와 같지만, 제 2 배기관의 무게 중심 위치 및 제 3 배기관의 무게 중심 위치가 제 1 실시 형태와 다르다. 이하에 설명하는 제 2 실시 형태에 있어서, 제 1 실시 형태와 동일 구성에 대해서는 동일 부호로 표시하고, 이러한 동일 구성에 대한 설명은 생략 또는 간략하게 하기로 한다.
도 5 는 제 2 실시 형태에 따른 배기관 구조 (2) 를 차체 (50) 의 상부로부터 보았을 때의 개략도이다. 제 2 배기관 (12) 의 무게 중심 (G3) 은 지지부 (16, 17) 를 연결하는 축선 (J1) 에 대해 차체 (50) 의 후방 측, 즉 볼 조인트 (15) 측에 위치한다. 이로 인해, 제 2 배기관 (12) 의 중량에 의해 축선 (J1) 을 중심으로 화살표 (R1) 방향으로 배기관 (12) 을 회전시키는 모멘트가 발생한다. 이에 따라, 볼 조인트 (15) 를 눌러 내리는 방향 (도 5의 지면으로부터의 수직 하부 방향) 의 하중 (F1) 이 가해진다.
다음으로, 제 3 배기관 (13) 의 무게 중심 (G4) 은 지지부 (19, 20) 를 연결하는 축선 (J2) 에 대해 차체 (50) 의 후방 측, 즉 볼 조인트 (15) 의 반대 측에 위치 한다. 이로 인해, 제 3 배기관 (13) 의 중량에 의해 축선 (J2) 를 중심으로 화살표 (R2) 방향으로 배기과 (13) 을 회전시키는 모멘트가 발생한다. 이에 따라, 볼 조인트 (15) 를 밀어 올리는 방향 (도 5의 지면 수직 상부 방향) 의 하중 (F2) 이 가해진다.
볼 조인트 (15), 지지부 (16, 17) 및 지지부 (19, 20) 의 위치는 하중 (F1) 및 하중 (F2) 이 대략 동일한 크기로 서로 역방향으로 작용하도록 설정되어 있다. 이 때문에, 볼 조인트 (15)에 작용하는 하중 (F1) 및 하중 (F2) 은 상쇄되어, 제 2 배기관 (12) 및 제 3 배기관 (13) 은 정상적인 탑재 위치에서 지지된다. 또한, 제 1 배기관 (11) 및 제 2 배기관 (12) 을 접속하는 볼 조인트 (14) 에 작용하는 하중 (F3) 은 대략 0 이 된다.
상기 제 2 실시 형태에 의하면, 제 1 실시 형태에 의해 얻어지는 효과 (1) 내지 (4) 에 추가로 다름의 효과를 얻을 수 있다.
(7) 제 2 배기관 (12) 의 무게 중심 (G3) 은 축선 (J1) 에 대해 볼 조인트 (15) 측에 위치한다. 제 3 배기관 (13) 의 무게 중심 (G4) 은 축선 (J2) 에 대해 볼 조인트 (15) 의 반대 측에 위치한다. 이와 같이 무게 중심 (G3) 과 축선 (J1) 사이의 관계 및 무게 중심 (G4) 과 축선 (J2) 과의 관계로 인해, 볼 조인트 (15) 에 작용하는 합성 하중이 대략 0 이 된다.
상기 실시 형태는 이하와 같이 변경될 수도 있다.
제 1 및 제 2 실시 형태에 따르면, 볼 조인트 (15) 에 작용하는 하중 (F1) 및 하중 (F2) 은 상쇄된다. 이는 여러 가지 형상 및 배치를 갖는 다양한 배기관 구조에 적용할 수 있다. 도 6a 및 도 6b 는 서로 다른 형상의 제 3 배기관 (13) 및 지지부 (19, 20) 를 차체 (50) 의 후방 측에 배치했을 경우의 배기관 구조를 나타낸 것이다. 도 6a 는 제 2 배기관 (12) 의 무게 중심 (G5) 및 제 3 배기관 (13) 의 무게 중심 (G6) 이 각각 관련 축선 (J1, J2) 에 대해 차체 (50) 의 전방 측에 위치하는 배기관 구조 (3) 의 개략도이다. 도 6b 는 제 2 배기관 (12) 의 무게 중심 (G7) 및 제 3 배기관 (13) 의 무게 중심 (G8) 이 각각 관련 축선 (J1, J2) 에 대해 차체 (50) 의 후방 측에 위치하는 배기관 구조 (4) 의 개략도이다. 이러한 구성으로도, 볼 조인트 (15) 에 작용하는 하중 (F1) 및 하중 (F2) 을 상쇄 할 수 있다.
도 7a 내지 도 7c 는 상기 배기관 구조의 변형예를 나타낸 것이다. 도 7a 는 제 2 배기관 (12) 의 무게 중심 (G9) 및 볼 조인트 (15) 가 축선 (J1) 에 대해 차체 (50) 의 우측에 위치하는 배기관 구조 (5) 의 개략도이다. 또한, 제 3 배기관 (13) 의 무게 중심 (G10) 은 축선 (J2) 보다 차체 (50) 의 후방 측에 위치한다. 이러한 구성으로 인해, 하중 (F1) 은 도 7a 의 지면 수직 하부 방향으로 가해지고, 하중 (F2) 이 도 7a 의 지면 수직 상부 방향으로 가해진다. 이로 인해, 하중 (F1) 및 하중 (F2) 은 상쇄된다. 도 7b 는 제 2 배기관 (12) 의 무게 중심 (G11) 이 축선 (J1) 에 대해 차체 (50) 의 좌측에 위치하는 배기관 구조 (6) 의 개략도이다. 또한, 볼 조인트 (15) 는 축선 (J1) 에 대해 차체 (50) 의 우측에 위치한다. 또한, 제 3 배기관 (13) 의 무게 중심 (G12) 은 축선 (J2) 에 대해 차체 (50) 의 전방 측에 위치한다. 이러한 구성으로 인해, 하중 (F1) 은 도 7b 의 지면 수직 상부 방향으로 가해지고, 하중 (F2) 는 도 7b 의 지면 수직 하부 방향으로 가해진다. 이로 인해, 하중 (F1) 및 하중 (F2) 은 상쇄된다. 도 7c 는 제 2 배기관 (12) 의 무게 중심 (G13) 및 볼 조인트 (15) 가 축선 (J1) 에 대해 차체 (50) 의 우측에 위치하는 배기관 구조 (7) 의 개략도이다. 또한, 제 3 배기관 (13) 의 무게 중심 (G14) 은 축선 (J2) 에 대해 차체 (50) 의 후방 측에 위치한다. 이러한 구성으로 인해, 하중 (F1) 은 도 7c 의 지면 수직 하부 방향으로 가해지고, 하중 (F2) 는 도 7c 의 지면 수직 상부 방향으로 가해진다. 이로 인해, 하중 (F1) 및 하중 (F2) 은 상쇄된다. 도면에 특히 도시되지 않았지만, 볼 조인트 (15) 를 축선 (J1 또는 J2) 상에 배치하면 볼 조인트 (15) 에는 하중 (F1) 또는 하중 (F2) 이 작용하지 않는다. 전술한 바와 같이, 본 발명은 여러 가지 형상 및 배열을 갖는 다양한 유형의 배기관 구조에 대해 적용될 수 있다.
제 1 및 제 2 실시 형태에 따르면, 촉매 변환기 (18) 는 제 2 배기관 (12) 에 형성되고, 머플러 (21) 는 제 3 배기관 (13) 에 형성된다. 하지만, 촉매 컨버터 (18) 및 머플러 (21) 는 어느 배기관 (11, 12, 13) 에도 형성될 수 있다. 또한, 지지부 (16, 17, 19, 20) 는 하중 (F1) 및 하중 (F2) 이 서로를 상쇄하기만 한다면, 어느 위치에라도 구비될 수 있다.
제 1 및 제 2 실시 형태에 따르면, 제 2 배기관 (12) 및 제 3 배기관 (13) 은 각각 2 개의 지지부에 의해 지지된다. 하지만, 추가 지지부가 구비되어 각 배기관을 지지할 수도 있다.
제 1 및 제 2 실시 형태에 따르면, 각 배기관 (11, 12, 13) 을 구부릴 수 있는 방식으로 접속하기 위해서 볼 조인트 (14, 15) 를 이용하고 있다. 하지만, 어떤 다른 유형의 유니버셜 조인트, 예컨대 가요성 벨로우즈 조인트 등을 이용할 수도 있다.
제 1 및 제 2 실시 형태에 따르면, 2 개의 볼 조인트 (14, 15) 를 이용해 배기관을 접속한다. 하지만, 3 개 이상의 볼 조인트를 이용해 배기관을 접속할 수도 있다. 3 개 이상의 볼 조인트를 사용하는 경우, 각 볼 조인트에 작용하는 합성 하중을 대략 0 으로 하여, 정적 상태에 있어서의 배기관의 위치를 정상적인 탑재 위치에 지지할 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시 형태에 관해 설명하였지만, 개시된 실시 형태 및 구성에 한정되는 것으로 이해되어서는 안된다. 반대로, 본 발명은 다양한 변형예 및 균등한 구성을 포함한다. 또한, 개시된 발명의 다양한 요소들이 다양한 조랍 및 구성 내에 예시되었지만, 다른 조합 및 구성 또한 본 발명의 범위에 속한다.

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 직렬로 접속된 복수개의 분할된 배기관 (11, 12, 13) 이 내연기관에 접속되는 배기관으로서 형성됨과 함께, 상기 분할된 배기관 (11, 12, 13) 이 유니버셜 조인트 (14, 15) 에서 굴곡되도록 이 유니버셜 조인트 (14, 15) 에 의해 접속되는 배기관 구조 (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) 로서,
    상기 분할된 배기관 (11, 12, 13) 은, 내연기관에 고정 접속되는 제 1 배기관 (11), 상기 구부러질 수 있는 제 1 유니버셜 조인트 (14) 를 통해 제 1 배기관 (11) 에 접속되는 제 2 배기관 (12), 및 상기 구부러질 수 있는 제 2 유니버셜 조인트 (15) 를 통해 제 2 배기관 (12) 에 접속되는 제 3 배기관 (13) 을 포함하고,
    상기 제 2 배기관의 중량에 의해 상기 제 2 유니버셜 조인트 (15) 에 가해지는 제 1 하중 (F1), 및 상기 제 3 배기관 (13) 의 중량에 의해 상기 제 2 유니버셜 조인트 (15) 에 가해지는 제 2 하중 (F2) 이, 대략 동일한 크기로 서로 역방향으로 작용하여, 상기 분할된 배기관 (11, 12, 13) 의 중량에 의해 상기 유니버셜 조인트 (14, 15) 에 작용하는 하중 (F1, F2) 이 거의 0 이 되며,
    제 2 배기관 (12) 을 지지하는 2 개의 제 1 지지부 (16, 17), 및
    제 3 배기관 (13) 을 지지하는 2 개의 제 2 지지부 (19, 20) 를 더 포함하고,
    상기 제 2 배기관 (12) 의 무게 중심 (G3; G7; G9; G13) 은 상기 2 개의 제 1 지지부 (16, 17) 를 연결하는 축선 (J1) 에 대해 상기 제 2 유니버셜 조인트 (15) 측에 위치하고,
    상기 제 3 배기관 (13) 의 무게 중심 (G4; G8; G10; G14) 은 상기 2 개의 제 2 지지부 (19,20) 를 연결하는 축선 (J2) 에 대해 상기 제 2 유니버셜 조인트 (15) 의 반대 측에 중심이 위치하는 것을 특징으로 하는 배기관 구조 (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7).
  4. 직렬로 접속된 복수개의 분할된 배기관 (11, 12, 13) 이 내연기관에 접속되는 배기관으로서 형성됨과 함께, 상기 분할된 배기관 (11, 12, 13) 이 유니버셜 조인트 (14, 15) 에서 굴곡되도록 이 유니버셜 조인트 (14, 15) 에 의해 접속되는 배기관 구조 (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) 로서,
    상기 분할된 배기관 (11, 12, 13) 은, 내연기관에 고정 접속되는 제 1 배기관 (11), 상기 구부러질 수 있는 제 1 유니버셜 조인트 (14) 를 통해 제 1 배기관 (11) 에 접속되는 제 2 배기관 (12), 및 상기 구부러질 수 있는 제 2 유니버셜 조인트 (15) 를 통해 제 2 배기관 (12) 에 접속되는 제 3 배기관 (13) 을 포함하고,
    상기 제 2 배기관의 중량에 의해 상기 제 2 유니버셜 조인트 (15) 에 가해지는 제 1 하중 (F1), 및 상기 제 3 배기관 (13) 의 중량에 의해 상기 제 2 유니버셜 조인트 (15) 에 가해지는 제 2 하중 (F2) 이, 대략 동일한 크기로 서로 역방향으로 작용하여, 상기 분할된 배기관 (11, 12, 13) 의 중량에 의해 상기 유니버셜 조인트 (14, 15) 에 작용하는 하중 (F1, F2) 이 거의 0 이 되며,
    상기 제 2 배기관 (12) 을 지지하는 2 개의 제 1 지지부 (16, 17), 및
    상기 제 3 배기관 (13) 을 지지하는 2 개의 제 2 지지부 (19, 20) 를 더 포함하고,
    상기 제 2 배기관 (12) 의 무게 중심 (G1; G5; G11) 은 상기 2 개의 제 1 지지부 (16, 17) 를 연결하는 축선 (J1) 에 대해 상기 제 2 유니버셜 조인트 (15) 의 반대 측에 위치하고,
    상기 제 3 배기관 (13) 의 무게 중심 (G2; G6; G12) 은 상기 2 개의 제 2 지지부 (19, 20) 를 연결하는 축선 (J2) 에 대해 상기 제 2 유니버셜 조인트 (15) 측에 위치하는 것을 특징으로 하는 배기관 구조 (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7).
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제 3 배기관 (13) 은, 상기 2 개의 제 2 지지부 (19, 20) 중 하나에 의해 제 1 부분에서 지지되고, 제 2 부분에서는 다른 제 2 지지부에 의해 지지되며,
    상기 제 1 부분은, 상기 제 2 부분보다 상기 제 2 유니버셜 조인트 (15) 로부터 거리가 먼 쪽의 제 3 배기관 (13) 부위에 위치하고,
    상기 제 2 부분은, 상기 제 1 지지부 (16, 17) 중 하나와 제 2 유니버셜 조인트 (15) 를 연결하는 가상선으로부터 가장 멀리 떨어진 제 3 배기관 (13) 부위에 위치하는 것을 특징으로 하는 배기관 구조 (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7).
  6. 직렬로 접속된 복수개의 분할된 배기관 (11, 12, 13) 이 내연기관에 접속되는 배기관으로서 형성됨과 함께, 상기 분할된 배기관 (11, 12, 13) 이 유니버셜 조인트 (14, 15) 에서 굴곡되도록 이 유니버셜 조인트 (14, 15) 에 의해 접속되는 배기관 구조 (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) 로서,
    상기 분할된 배기관 (11, 12, 13) 은, 내연기관에 고정 접속되는 제 1 배기관 (11), 상기 구부러질 수 있는 제 1 유니버셜 조인트 (14) 를 통해 제 1 배기관 (11) 에 접속되는 제 2 배기관 (12), 및 상기 구부러질 수 있는 제 2 유니버셜 조인트 (15) 를 통해 제 2 배기관 (12) 에 접속되는 제 3 배기관 (13) 을 포함하고,
    상기 제 2 배기관의 중량에 의해 상기 제 2 유니버셜 조인트 (15) 에 가해지는 제 1 하중 (F1), 및 상기 제 3 배기관 (13) 의 중량에 의해 상기 제 2 유니버셜 조인트 (15) 에 가해지는 제 2 하중 (F2) 이, 대략 동일한 크기로 서로 역방향으로 작용하여, 상기 분할된 배기관 (11, 12, 13) 의 중량에 의해 상기 유니버셜 조인트 (14, 15) 에 작용하는 하중 (F1, F2) 이 거의 0 이 되며,
    상기 제 2 배기관 (12) 은 2 개의 제 1 지지 부분 (16, 17) 에서 지지되고,
    상기 제 3 배기관 (13) 은 2 개의 제 2 지지 부분 (19, 20) 에서 지지되며,
    상기 제 2 배기관 (12) 의 무게 중심 (G3; G7; G9; G13) 은, 상기 2 개의 제 1 지지 부분 (16, 17) 연결하는 축선 (J1) 의 상기 제 2 유니버셜 조인트 (15) 에 대해 거리가 가까운 쪽 측에 위치하고,
    상기 제 3 배기관 (13) 의 무게 중심 (G4; G8; G10; G14) 은, 상기 2 개의 제 2 지지 부분 (19, 20) 을 연결하는 축선 (J2) 의 상기 제 2 유니버셜 조인트 (15) 에 대해 거리가 먼 쪽 측에 위치하는 것을 특징으로 하는 배기관 구조 (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7).
  7. 직렬로 접속된 복수개의 분할된 배기관 (11, 12, 13) 이 내연기관에 접속되는 배기관으로서 형성됨과 함께, 상기 분할된 배기관 (11, 12, 13) 이 유니버셜 조인트 (14, 15) 에서 굴곡되도록 이 유니버셜 조인트 (14, 15) 에 의해 접속되는 배기관 구조 (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) 로서,
    상기 분할된 배기관 (11, 12, 13) 은, 내연기관에 고정 접속되는 제 1 배기관 (11), 상기 구부러질 수 있는 제 1 유니버셜 조인트 (14) 를 통해 제 1 배기관 (11) 에 접속되는 제 2 배기관 (12), 및 상기 구부러질 수 있는 제 2 유니버셜 조인트 (15) 를 통해 제 2 배기관 (12) 에 접속되는 제 3 배기관 (13) 을 포함하고,
    상기 제 2 배기관의 중량에 의해 상기 제 2 유니버셜 조인트 (15) 에 가해지는 제 1 하중 (F1), 및 상기 제 3 배기관 (13) 의 중량에 의해 상기 제 2 유니버셜 조인트 (15) 에 가해지는 제 2 하중 (F2) 이, 대략 동일한 크기로 서로 역방향으로 작용하여, 상기 분할된 배기관 (11, 12, 13) 의 중량에 의해 상기 유니버셜 조인트 (14, 15) 에 작용하는 하중 (F1, F2) 이 거의 0 이 되며,
    상기 제 2 배기관 (12) 은 2 개의 제 1 지지 부분 (16, 17) 에서 지지되고,
    상기 제 3 배기관 (13) 은 2 개의 제 2 지지 부분 (19, 20) 에서 지지되며,
    상기 제 2 배기관 (12) 의 무게 중심 (G1; G5; G11) 은, 상기 2 개의 제 1 지지 부분 (16, 17) 을 연결하는 축선 (J1) 의 상기 제 2 유니버셜 조인트 (15) 에 대해 거리가 먼 쪽 측에 위치하고,
    상기 제 3 배기관 (13) 의 무게 중심 (G2; G6; G12) 은, 상기 2 개의 제 2 지지 부분 (19, 20) 을 연결하는 축선 (J2) 의 상기 제 2 유니버셜 조인트 (15) 에 대해 거리가 가까운 쪽 측에 위치하는 것을 특징으로 하는 배기관 구조 (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7).
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 2 개의 제 2 지지 부분 (19, 20) 중 하나의 지지 부분은 다른 지지 부분보다 상기 제 2 유니버셜 조인트 (15) 로부터 멀리 떨어진 상기 제 3 배기관 (13) 상의 부위에 위치하고,
    상기 다른 제 2 지지 부분은 상기 제 2 지지 부분 (19, 20) 중 하나와 제 2 유니버셜 조인트 (15) 를 연결하는 가상선으로부터 가장 멀리 떨어진 상기 제 3 배기관 (13) 상의 부위에 위치하는 것을 특징으로 하는 배기관 구조 (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7).
  9. 삭제
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