KR101404684B1 - 완충 장치 및 금속제 커버 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 안정적이고 뛰어난 제진성을 구비한 완충 장치 및 해당 완충 장치를 이용하여 부착하는 금속제 커버를 제공하는 것을 목적으로 한다. 진동원인 배기 매니폴드(1)에 설치한 볼트용 보스(41)와 접속 대상인 히트 인슐레이터(3)와의 사이에 배치하고, 배기 매니폴드(1)에 설치한 볼트용 보스(41)와 히트 인슐레이터(3)를 연결하면서, 배기 매니폴드(1)에 설치한 볼트용 보스(41)로부터 히트 인슐레이터(3)로의 진동의 전달을 완충하는 완충 장치(10)를, 진동을 완충하는 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50), 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50) 및 히트 인슐레이터(3)를 결합하는 그로메트(20) 및 배기 매니폴드(1)에 설치한 볼트용 보스(41)에 체결하는 부착 볼트(42)와 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)과의 사이에 개재시키는 칼라부재(30)로 구성하고, 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)을 평면시 소용돌이 형태의 선재로 구성했다.

Description

완충 장치 및 금속제 커버 {SHOCK ABSORBER AND METAL COVER}
본 발명은, 예컨대, 진동을 발생하는 부재에 대해, 커버류나 하우징 등을 장착하기 위해 사용되는 완충 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 히트 인슐레이터와 같은 커버류를 내연 기관의 배기 매니폴드(Exhaust manifold) 등에 부착하기 위해 사용되는 완충 장치 및 완충 장치를 이용하여 부착하는 금속제 커버에 관한 것이다.
예컨대, 도 10에 도시한 바와 같이, 엔진(2)의 측면에 부착된 배기 매니폴드(1)는 엔진의 구동에 따라 압력이나 온도가 맥동하는 연소 배기 가스가 내부를 통과하기 때문에 배기 매니폴드(1) 자체가 진동하여 진동음을 발생한다. 또한, 배기 매니폴드(1)는 내부를 통과하는 고온의 연소 배기 가스에 의해 가열되고, 배기 매니폴드(1) 자체가 열을 방열한다. 이와 같이 배기 매니폴드(1)로부터 방열되는 진동음이나 열이 엔진(2)의 주변으로 전파되는 것을 억제하기 위해 배기 매니폴드(1)를 덮도록 히트 인슐레이터(3)가 부착되어 있다.
그러나, 진동하는 배기 매니폴드(1)나 엔진(2)에 히트 인슐레이터(3)를 직접 부착하면, 히트 인슐레이터(3)가 공진하여 히트 인슐레이터(3) 자체가 진동원이 되어 소음이 커질 우려가 있었다.
따라서, 특허 문헌 1에서는, 전술한 바와 같이, 엔진(2)의 배기 매니폴드(1)에 대해 히트 인슐레이터(3)를 부착하기 위한 플로팅 마운트 구조의 완충 장치(5)가 제안된 바 있다(도 15 참조). 또한, 도 15는 하기 특허 문헌에서 제안된 바 있는 완충 장치(5)의 단면도를 나타내고 있다.
종래 기술의 완충 장치(5)는, 금속 섬유를 메시 형태로 엮고, 그것을 평판한 매트 형태로 형성하여 구성하는 동근 고리모양의 완충부재(8)와, 알루미늄 합금으로 형성되며, 단면이 대략 S자형인 결합 부재인 그로메트(20)와, 완충부재(8)와 부착 볼트(42)와의 사이에 배치되는 칼라(collar)부재(10)로 구성되어 있다.
그리고, 칼라부재(10)와 완충부재(8)와의 사이에 부착 볼트(42)의 축선 방향 및 반경 방향의 간극(17)을 형성했다. 이 간극(17)에 의해 배기 매니폴드(1)로부터 입력된 진동의 칼라부재(10)로부터 완충부재(8)로의 전달을 억제하는, 즉 뛰어난 제진성을 갖는다고 되어 있다.
상세하게는, 칼라부재(10)로부터 완충부재(8)로 전달된 진동에 의해 완충부재(8) 자신이 휨 운동을 한다. 이 휨 운동에 의해 완충 장치(5)는 칼라부재(10)로부터 전달된 진동의 진동 에너지를 완충부재(8)의 휨의 운동 에너지로 변환하여 히트 인슐레이터(3)에 전달하는 진동을 억제할 수 있다고 되어 있다.
그러나, 칼라부재(10)와 완충부재(8)와의 사이에 완충부재(8)가 칼라부재(10) 내측에서 유동할 정도의 간극(17)을 마련함으로써 완충부재(8)가 칼라부재(10) 내에서 진동하고, 완충부재(8)가 칼라부재(10)에 충돌한다. 이 완충부재(8)와 칼라부재(10)와의 충돌에 의해 덜그덕덜그덕거리는 소음이 발생할 우려가 있었다. 즉, 이 소음은 칼라부재(10)로부터 완충부재(8)로의 진동 전달을 억제하기 위한 간극(17)이 칼라부재(10)와 완충부재(8)와의 사이의 유격이 되어 새로운 소음이 생기는 요인이 되었다. 이와 같이 소음이 생긴다는 것은 새로운 진동이 생겨 제진성을 저해하는 것이라고 생각된다.
일본특허공개공보 제2004-360496호
본 발명은 안정적이고 뛰어난 제진성을 구비한 완충 장치 및 해당 완충 장치를 이용하여 부착하는 금속제 커버를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 진동원인 진동 대상 부재와 접속 대상인 접속 대상 부재와의 사이에 배치하고, 상기 진동 대상 부재와 상기 접속 대상 부재를 연결하면서, 상기 진동 대상 부재로부터 상기 접속 대상 부재로의 진동의 전달을 완충하는 완충 장치로서, 상기 진동을 완충하는 완충부재, 상기 완충부재 및 상기 접속 대상 부재를 결합하는 결합 부재 및 상기 진동 대상 부재에 체결하는 체결 부재와 상기 완충부재와의 사이에 개재시키는 칼라부재로 구성하고, 상기 결합 부재를, 상기 완충부재를 에워싸면서 동시에, 상기 접속 대상 부재를 지름 외측에 홀딩하는 제1 홀딩부와, 상기 완충부재를 지름 내측에 홀딩하는 제2 홀딩부와, 상기 제1 홀딩부와 상기 제2 홀딩부를 연결하는 연결부로 구성하고, 상기 칼라부재를, 상기 체결 부재의 삽입 관통을 허용하는 체결 부재 삽입 관통부를 지름 내측에 구비하면서, 상기 칼라부재 장착부를 홀딩하는 완충부재 홀딩부를 지름 외측에 구비하여 구성하고, 상기 완충부재를 평면시(平面視, 평면에서 보아) 소용돌이 형태의 선재(線材)로 구성하면서, 상기 칼라부재의 장착을 허용하는 칼라부재 장착부를 상기 평면시 소용돌이 형태에서의 지름 방향 중심부에 구비하면서, 상기 제2 홀딩부에 홀딩되는 피홀딩부를 상기 평면시 소용돌이 형태에서의 지름 방향 외측부에 구비하고, 상기 완충부재의 상기 평면시 소용돌이 형태의 적어도 일부에 다른 부분에 비해 스프링 상수가 높은 고 스프링 부분을 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 진동 대상 부재는, 예컨대, 자동차 등의 엔진 본체나, 엔진에 장착된 부분에서의 배기관(특히 배기 매니폴드)이나 촉매 부분, 혹은 차체를 구성하는 프레임 등으로 할 수 있다.
접속 대상 부재는, 상기 엔진 본체, 배기관이나 촉매 부분 등에 연결하여 커버하는 히트 인슐레이터, 혹은 차체의 바닥부를 커버하는 언더 커버나 미션 커버 등으로 할 수 있다.
결합 부재는, 소위 그로메트라고 불리는 부재로 할 수 있다.
체결 부재는, 예컨대, 진동 대상 부재와 칼라부재를 나사식 장착하는 볼트나 너트, 혹은 코킹에 의한 코킹 지그 등의 부재로 할 수 있다.
상기 평면시 소용돌이 형태는, 평면시, 선회함에 따라 적어도 일부가 중심으로부터 멀어지는 이차원 곡선인, 소위 스파이럴 혹은, 중심으로부터 멀어짐에 따라 적어도 일부의 평면 사이즈가 커지고, 연속되는 대략 다각형에 의한 소용돌이로 할 수 있다.
상기 선재는, 억제해야 할 진동의 주파수 대역이나 진폭, 사용하 온도 등의 각종 사용 조건에 따라 적당히 선정되는 선재이며, 둥근형, 타원형, 대략 사각형 혹은 그 밖의 임의의 폐곡면 형상에서의 단면 형상인 선재로 할 수 있다.
상기 지름 내측은 상기 평면시 소용돌이 형태에서의 평면시 외측에 대한 중심측으로 하고, 상기 지름 외측은 상기 평면시 소용돌이 형태에서의 중심에 대한 평면시 외측으로 한다.
다른 부분에 비해 스프링 상수가 높은 고 스프링 부분은, 좁은 피치로 감아돌린 선재, 스프링 상수가 높은 선재, 혹은 동일한 스프링 상수라도 직경이 큰 선재 등으로 구성할 수 있다. 또한, 상기 완충부재의 상기 평면시 소용돌이 형태의 적어도 일부에 다른 부분에 비해 스프링 상수가 높은, 혹은 겉보기의 스프링 상수가 높은 고 스프링 부분을 구비한다는 것은, 평면시 소용돌이 형태의 지름 내측의 단부(端部,끝부), 지름 외측의 단부, 혹은 중간 부분의 적어도 한 곳에 배치한 고 스프링부로 할 수 있다.
본 발명에 의해, 안정적이고 뛰어난 제진성을 이룰 수 있다.
상세하게는, 상기 완충부재를, 평면시 소용돌이 형태의 선재로 구성하고, 상기 칼라부재의 장착을 허용하는 칼라부재 장착부를 상기 평면시 소용돌이 형태에서의 지름 방향 중심부에 구비하면서, 상기 칼라부재 장착부를 홀딩하는 완충부재 홀딩부를 상기 칼라부재의 지름 외측에 구비했기 때문에, 칼라부재로부터 완충부재로 전달된 진동에 의해 평면시 소용돌이 형태의 선재로 구성한 완충부재 자신이 휨 운동을 한다. 이 휨 운동에 의해 완충 장치는 칼라부재로부터 전달받은 진동의 진동 에너지를 완충부재의 휨의 운동 에너지로 변환하여 상기 접속 대상 부재에 전달하는 진동을 억제할 수 있다. 즉, 종래 기술의 완충 장치에 있어서, 칼라부재와 완충부재와의 사이에, 각각이 유동하도록 적극적으로 형성한 축선 방향 및 반경 방향(평면 방향)의 간극의 역할을 평면시 나선형으로 형성한 선재끼리의 클리어런스로 구현하고, 입력 진동의 전달을 억제하는, 즉 뛰어난 제진성을 구현하고 있다.
또한, 상기 칼라부재의 장착을 허용하는 칼라부재 장착부를, 상기 평면시 소용돌이 형태에서의 지름 방향 중심부에 구비하고, 상기 칼라부재 장착부를 홀딩하는 완충부재 홀딩부를 상기 칼라부재의 지름 외측에 구비했기 때문에, 완충부재와 칼라부재가 충돌하지 않고 진동의 전달을 억제할 수 있다. 따라서, 완충부재와 칼라부재와의 충돌에 의한 덜거덕덜거덕거리는 소음이 발생하지 않고 칼라부재로부터 완충부재로의 진동 전달을 억제하는, 즉 뛰어난 제진성을 이룰 수 있다.
또한, 완충부재를 평면시 소용돌이 형태의 선재로 구성했기 때문에, 금속 섬유를 메시형으로 엮고, 매트 형태로 형성한 완충부재에 비해, 제품의 불균일이 적다. 따라서, 안정적인 탄성을 갖는 완충부재를 구성할 수 있다. 즉, 안정적인 제진성을 갖는 완충 장치를 구성할 수 있다.
상세하게는, 완충부재를 평면시 소용돌이 형태로 성형된 선재로 구성하기 때문에, 미세한 무기 섬유를 취급할 필요가 없고, 무기 섬유를 소정 섬유 길이로 절단하는 공정에서의 섬유 길이의 관리나 최종 제품으로의 가공에서의 가공 공정 등에 있어서 치수 정밀도의 정밀한 관리의 어려움이 회소된다. 이에 따라, 치수 정밀도가 향상되고, 완충 장치의 제진성의 정밀도 및 안정성을 향상시킬 수 있다.
따라서, 완충 장치를 전술한 구성으로 함으로써, 진동원인 진동 대상 부재와 접속 대상 부재를 진동을 전달하지 않고 연결할 수 있다.
나아가, 상기 완충부재의 상기 평면시 소용돌이 형태의 적어도 일부에 다른 부분에 비해 스프링 상수가 높은 고 스프링 부분을 구비한 것에 의해, 원하는 완충 특성을 갖는 완충 장치를 구성할 수 있다.
상세하게는, 하나의 평면시 소용돌이 형태의 완충부재에 스프링 상수, 혹은 겉보기의 스프링 상수가 높은 고 스프링 부분과 고 스프링 부분에 비해 스프링 상수가 낮은 부분을 겸비했기 때문에, 작은 진동에 대해서는 스프링 상수가 낮은 부분에서 진동을 흡수하고, 큰 진동에 대해서는 스프링 상수가 낮은 부분에서 다 흡수하지 못한 진동을 고 스프링 부분에서 흡수하는 것과 같이, 예컨대, 큰 진동도 작은 진동도 고 스프링 부분에서만 진동 흡수하는 경우와 비교하여, 진동 거동에 따라 적절한 진동 흡수 성능을 구현할 수 있다. 따라서, 원하는 완충 특성을 갖는 완충부재 및 완충 장치를 구성할 수 있다.
본 발명의 실시 형태로서, 상기 고 스프링 부분을, 높이 방향의 대략 원통형으로 감은 헬리컬부로 구성하고, 상기 헬리컬부보다 스프링 상수가 낮은 상기 다른 부분을 소용돌이 방향을 따라 높이 방향으로 서서히 변화하는 나선 소용돌이부로 구성할 수 있다.
상기 높이 방향의 대략 원통형으로 감은 헬리컬부는 측면시 원통형, 원추대형 및 북 형상으로 감은 헬리컬부이며, 소위 코일 스프링으로 할 수 있다.
또한, 소용돌이 방향을 따라 높이 방향으로 서서히 변화하는 나선 소용돌이부는, 선회함에 따라 선회면에 수직 성분을 갖는 방향으로 움직이는 삼차원 곡선이며, 소위 헬릭스로 할 수 있다.
본 발명에 의해, 용이하게 원하는 완충 특성을 갖는 완충 장치를 구성할 수 있다.
상세하게는, 헬리컬부와 나선 소용돌이부에서는 선재의 감음 피치가 서로 다르기 때문에 동일한 스프링 상수, 동일한 단면 지름의 선재를 이용해도 겉보기의 스프링 상수가 높은 헬리컬부와 고 스프링 부분에 비해 스프링 상수가 낮은 나선 소용돌이부를 용이하게 구성할 수 있다. 즉 전술한 바와 같이, 겉보기의 스프링 상수가 높은 고 스프링 부분과 고 스프링 부분에 비해 스프링 상수가 낮은 부분을 겸비하는 완충부재를 진동 거동에 따라 적절한 스프링 상수를 용이하게 설정할 수 있다. 따라서, 원하는 완충 특성을 갖는 완충부재 및 완충 장치를 구성할 수 있다.
또한, 완충부재를 원통형의 헬리컬부와 나선 소용돌이부로 구성함으로써 예컨대, 나선 소용돌이부로만 혹은 헬리컬부로만 원하는 높이로 구성한 완충부재에 비해 원하는 스프링 상수를 갖는 완충부재를 구성할 수 있다.
상세하게 설명하면, 나선 소용돌이부로만 원하는 높이의 완충부재를 구성한 경우, 나선 소용돌이를 구성하는 선재의 피치가 과도하게 넓어져 스프링 상수가 낮아져 원하는 탄성을 확보할 수 없다. 반대로, 원통형의 헬리컬 스프링만으로는 지름 외측의 결합 부재와 지름 내측의 칼라부재를 완충 가능하게 연결할 수 없다.
또한, 제진성을 향상시키기 위해서는, 완충부재의 선재의 길이를 길게 할 필요가 있는데, 지름 외측이 결합 부재의 제2 홀딩부에 의해 제한된 상태에서, 원하는 제진성을 확보하기 위한 선재 길이로 나선(螺線) 소용돌이 형태만을 형성하면, 나선 소용돌이를 형성하는 선재의 감김수가 증가하고, 선재끼리의 평면 방향 피치가 작아지고, 반대로 평면 방향의 진동 흡수 성능이 저감되어 제진성을 저해하게 된다.
이에 반해, 완충부재를 원통형의 헬리컬부와 나선 소용돌이부로 구성함으로써, 나선 소용돌이부로 지름 방향 및 높이 방향의 탄성을 확보하고, 스프링 상수가 높은 헬리컬부로 원하는 높이로 구성하고, 원하는 스프링 상수를 갖는 완충부재를 구성할 수 있다.
또한 본 발명의 실시 형태로서, 상기 완충부재를 상기 진동 대상 부재에 대해 상기 피홀딩부가 상기 칼라부재 장착부로부터 이격되는 방향으로 배치할 수 있다.
전술한 상기 진동 대상 부재에 대해, 상기 피홀딩부가 상기 칼라부재 장착부로부터 이격되는 방향으로 배치하는 상기 완충부재는, 소용돌이 방향을 따라 높이 방향으로 서서히 변화하는 나선 소용돌이형과, 코일형의 헬리컬부로, 상기 진동 대상 부재에 대해, 상기 피홀딩부가 상기 칼라부재 장착부로부터 이격되는 방향이 되는 방향으로 배치하는 것을 말한다.
이 구성에 의해, 완충 장치에서의 제진성을 향상시킬 수 있다.
상세하게는, 완충부재를 헬리컬부와 나선 소용돌이부로 구성함으로써, 평면 방향의 탄성에 더해, 높이 방향의 탄성을 두 종류의 스프링 상수로 조정할 수 있다. 즉, 완충부재의 제진성에 큰 영향을 미치는 완충부재의 탄성을 두 종류의 스프링 상수에 기초하여 삼차원적으로 조정할 수 있다.
또한, 상기 진동 대상 부재에 대해, 상기 피홀딩부가 상기 칼라부재 장착부로부터 이격되는 방향으로 완충부재를 배치함으로써, 완충부재에서의 지름 내측의 칼라부재 장착부보다 지름 외측의 상기 피홀딩부가 진동 대상 부재로부터 이격되게 된다. 즉, 피홀딩부를 제2 홀딩부로 홀딩하는 연결 부재의 제1 홀딩부로 홀딩된 접속 대상 부재가, 칼라부재 장착부에 나사식 장착되는 칼라부재보다 진동 대상 부재로부터 이격되어 배치되게 된다.
따라서, 칼라부재 및 완충부재를 통하여 전달된 진동에 의해, 접속 대상 부재 자체가 진동한 경우라도, 칼라부재가 접속 대상 부재보다 진동 대상 부재로부터 이격되어 배치되는 경우와 비교하여, 접속 대상 부재 자체가 진동 대상 부재와 충돌할 우려를 저감할 수 있다. 따라서, 접속 대상 부재 자체와 진동 대상 부재와의 충돌에 의한 소음의 발생을 억제할 수 있다.
이와 같이 완충 장치를 상기 구성으로 함으로써 제진성을 더 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 형태로서, 상기 칼라부재 장착부를 상기 헬리컬부에 구비하고, 상기 피홀딩부를, 상기 나선 소용돌이부를 지름방향 외측부분에서 구성할 수 있다.
이 구성, 즉, 칼라부재 장착부를 구비하는 완충부재에서의 지름 내측에 헬리컬부를 배치하고, 피홀딩부를 구비하는 완충부재에서의 지름 외측에 나선 소용돌이부를 배치함으로써, 칼라부재를 통하여 입력된 진동은, 먼저 지름 외측의 나선 소용돌이부에 입력되고, 평면 방향 및 높이 방향의 탄성으로 완충된다. 그리고, 나선 소용돌이부에서 완충된 진동은 겉보기의 스프링 상수가 높은 헬리컬부에서 더 완충된다. 따라서, 접속 대상 부재 자체가 진동 대상 부재와 충돌할 우려를 더 저감할 수 있다. 따라서, 접속 대상 부재 자체와 진동 대상 부재와의 충돌에 의한 소음의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 형태로서, 상기 칼라부재 장착부 및 상기 피홀딩부를 원호 형상으로 형성하고, 상기 제2 홀딩부를 평면시 원형으로 형성하고, 상기 칼라부재를 원통형으로 형성하면서, 상기 완충부재 홀딩부를 상기 원통형의 측면에 있어서 상기 칼라부재 장착부의 끼워 붙임을 허용하는 감착(嵌着,끼워 붙임) 오목부로 형성할 수 있다.
본 발명에 의해, 용이하게 완충부재와 칼라부재를 끼워 붙이면서 동시에 제2 홀딩부로 상기 피홀딩부를 홀딩할 수 있다.
상세하게는, 상기 칼라부재 장착부 및 상기 피홀딩부를 원호형으로 형성하면서, 상기 완충부재 홀딩부를 상기 원통형의 측면에 있어서 상기 칼라부재 장착부의 끼워 붙임을 허용하는 감착 오목부로 형성하기 때문에, 원호형으로 형성한 칼라부재 장착부를, 상기 원통형으로 형성한 칼라부재의 측면에서의 감착 오목부에 끼워 붙임으로써 용이하게 완충부재와 칼라부재를 끼워 붙일 수 있다. 또한, 원호형으로 형성한 칼라부재 장착부와 상기 원통형의 측면에 형성한 감착 오목부를 끼워 붙이기 때문에 칼라부재에 대한 둘레 방향의 위치를 불문하고 용이하게 완충부재와 칼라부재를 끼워 붙일 수 있다.
또한, 상기 피홀딩부를 원호형으로 형성했기 때문에, 둘레 방향의 위치를 불문하고 제2 홀딩부로 홀딩할 수 있다.
이와 같이, 용이하게 완충부재와 칼라부재를 끼워 붙이면서 동시에 제2 홀딩부로 상기 피홀딩부를 홀딩할 수 있기 때문에, 완충 장치의 조립성을 향상시킬 수 있다.
나아가서는, 예컨대, 완충부재의 칼라부재 장착부를, 다른 부재를 이용하여, 칼라부재의 완충부재 홀딩부에 장착하는 경우와 비교하여, 원호형으로 형성한 칼라부재 장착부를 상기 원통형으로 형성한 칼라부재의 측면에서의 감착 오목부에 끼워 붙임으로써 부품 수를 저감할 수 있다. 따라서, 완충 장치의 경량화 및 저비용화를 도모할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시형태로서 상기 감착 오목부와 상기 칼라부재 장착부와의 사이에 제진성 향상을 위한 간극을 마련할 수 있다.
이 구성에 의해, 완충 장치에서의 제진성을 더 향상시킬 수 있다. 상세하게는, 원호형으로 형성한 칼라부재 장착부를 감착 오목부로 홀딩하는 상태에 있어서 제진성 향상을 위한 간극을 형성했기 때문에 칼라부재 장착부와 감착 오목부에 있어서 충돌음이 생기지 않고 칼라부재를 통하여 입력된 진동을 간극으로 흡수할 수 있다. 또한, 간극에 의해 열의 전달을 차단할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 형태로서, 상기 칼라부재를, 상기 체결 부재 삽입 관통부를 구성하며, 지름 방향으로 적당한 두께를 갖는 두꺼운 링부와, 상기 두꺼운 링부의 상하끝의 일측으로부터 지름 외측 방향으로 돌출하는 원반형의 플랜지부로 한쪽 단면이 대략 L자형으로 구성된 칼라 구성 부품을, 상기 플랜지부가 외측이 되도록, 상기 두꺼운 링부의 단부끼리를 대향시켜 조립 장착하여 구성할 수 있다.
이 구성에 의해, 제진성이 높은 완충 장치의 제품 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 상세하게는, 상기 칼라부재를, 상기 체결 부재 삽입 관통부를 구성하고, 지름 방향으로 적당한 두께를 갖는 두꺼운 링부와, 상기 두꺼운 링부의 상하끝의 일측으로부터 지름 외측 방향으로 돌출하는 원반형의 플랜지부로 한쪽 단면이 대략 L자형으로 구성한 칼라 구성 부품을, 상기 플랜지부가 외측이 되도록, 상기 두꺼운 링부의 단부끼리를 대향시켜 조립 장착하여 구성함으로써, 대향하는 두꺼운 링부와 두 플랜지부로 둘러싸이는 공간으로 감착 오목부를 구성할 수 있다.
또한, 조립 장착 상태에 있어서 칼라 구성 부품의 두꺼운 링부의 단부끼리를 대향시켰기 때문에, 조립 장착된 칼라부재의 체결 부재 삽입 관통부에 체결 부재를 삽입 관통하여 진동 대상 부재에 고정할 때에, 두 플랜지부로 구성하는 감착 오목부가 체결 부재의 체결 압력에 의해 변형되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 칼라부재 장착부와 감착 오목부와의 사이에 형성된 제진성 향상을 위한 간극을 확보할 수 있고, 칼라부재 장착부와 감착 오목부에 있어서 충돌음이 생기지 않고 칼라부재를 통하여 입력된 진동을 간극으로 흡수할 수 있다. 또한, 간극에 의해 열의 전달을 차단할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 형태로서, 상기 칼라부재를 구성하는 칼라 구성 부품을 상기 진동 대상 부재측의 진동 대상 부재측 구성 부품과 상기 접속 대상 부재측의 접속 대상 부재측 구성 부품으로 구성하고, 상기 진동 대상 부재측 구성 부품에서의 상기 플랜지부에 상기 제2 홀딩부에 맞닿음 가능한 대직경으로 형성한 대직경 플랜지부를 구비할 수 있다.
상기 상기 진동 대상 부재측 구성 부품에서의 상기 플랜지부에 구비한 대직경 플랜지부는, 상기 진동 대상 부재측 구성 부품에서의 상기 플랜지부 자체를 대직경으로 형성한 대직경 플랜지부, 혹은 상기 진동 대상 부재측 구성 부품에서의 상기 플랜지부에 고정한 대직경 플랜지부로 할 수 있다.
이 구성에 의해, 보다 제진성이 높은 완충 장치를 구성할 수 있다.
상세하게는, 상기 칼라부재를 구성하는 칼라 구성 부품 중 상기 진동 대상 부재측의 진동 대상 부재측 구성 부품의 플랜지부에, 제2 홀딩부에 맞닿음 가능한 대직경으로 형성한 대직경 플랜지부를 구비한 것에 의해, 큰 진폭에 의해 접속 대상 부재에 결합하는 결합 부재가 진동 대상 부재측으로 변위한 경우라도 진동 대상 부재측 구성 부품의 플랜지부에 구비한 대직경 플랜지부가 결합 부재의 제2 홀딩부에 맞닿고, 제2 홀딩부가 직접 진동 대상 부재에 맞닿는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 예컨대, 공진 등에 의한 큰 진폭에 대해서도 확실한 제진성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상호 교차하는 방향으로 각각 뻗는 콜게이트 형상이 형성된 하나 또는 복수 개의 알루미늄 합금판으로 구성하고, 입체 형상을 이루는 금속제 커버로서, 압궤(壓潰, 눌러부수어뜨림) 대상 부위의 상기 콜게이트 형상을 찌그러뜨려 대략 평판 형상으로 형성하고, 상기 상호 교차하는 어느 일측의 방향이 상기 입체 형상을 구성하는 주요한 능선 해당 부위에 대해 교차하는 방향으로 정해지면서 동시에, 전술한 완충 장치를 이용하여, 상기 진동 대상 부재를 내연 기관 및/또는 그 배기 경로로 구성하면서, 상기 제1 홀딩부로 상기 압궤 대상 부위를 홀딩하는 구성으로 한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 예컨대, 자동차 등의 내연 기관 및/또는 그 배기 경로로부터의 열의 방산 및 진동의 전달을 억제할 수 있는 금속제 커버를 구성할 수 있다.
상세하게는, 예컨대, 적당한 내열 성능을 갖는 재료로 구성하는 금속제 커버를 제진성이 높은 전술한 완충 장치로 부착하기 때문에, 열원인 내연 기관 및/또는 그 배기 경로로부터의 열의 방산을 방지하면서, 진동원이기도 한 내연 기관 및/또는 그 배기 경로로부터의 진동을 금속제 커버에 전달하는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 예컨대, 진동원으로부터 입력된 진동에 대해 금속제 커버 자체가 공진하는 경우와 비교하여, 제진성이 높은 상태에서 금속제 커버를 부착할 수 있다.
또한, 금속제 커버를 상호 교차하는 방향으로 각각 뻗는 콜게이트 형상이 형성된 하나 또는 복수 개의 알루미늄 합금판으로 구성하기 때문에, 변형 가공성이 높은 금속제 커버를 구성할 수 있다. 따라서, 예컨대 복잡한 형상의 내연 기관 및/또는 그 배기 경로라도, 그들의 형상에 상응한 형상의 금속제 커버를 형성할 수 있다. 또한, 그들의 형상에 상응한 형상의 금속제 커버를 부착할 수 있기 때문에, 내연 기관 및/또는 그 배기 경로로부터의 열의 방산을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
본 발명의 실시형태로서, 상기 상호 교차하는 방향을, 직교하는 제1 방향 및 제2 방향으로 하면서, 상기 콜게이트 형상을, 각각이 상기 제1 방향을 따라 뻗는 융기부와 골짜기부가 상기 제2 방향으로 교대로 반복되고, 상기 융기부는 상기 제1 방향을 따라 제1 기립부와 제2 기립부가 상기 골짜기부로부터 솟아올라 교대로 배열되고, 상기 골짜기부는 상기 제1 방향을 따라 평탄부와 오목부가 교대로 배열되고, 상기 제1 기립부는 상기 골짜기부로부터 대략 역사다리꼴 형상으로 솟아오른 한 쌍의 측벽과, 상기 측벽의 선단이 상호 연결되어 형성되는 비교적 평탄한 꼭대기부로 구성하면서 동시에, 상기 제1 기립부는 안으로 굽어 있고, 상기 제1 기립부의 베이스 단부보다 선단부가 폭이 넓고, 상기 제2 기립부는 평탄부로부터 각각 솟아오른 한 쌍의 측벽과, 측벽의 선단을 상호 연결한 오목형의 오목부로 구성되고, 상기 제1 기립부 및 상기 오목부, 및 상기 제2 기립부 및 평탄부가 상기 제2 방향을 따라 각각 단속적으로 이어지도록 형성할 수 있다.
이 구성에 의해, 금속제 커버의 형상 가공성이 더 향상되기 때문에 보다 부착 대상인 내연 기관 및/또는 그 배기 경로의 형상에 매칭된 형상을 용이하게 형성할 수 있다. 따라서, 내연 기관 및/또는 그 배기 경로로부터의 열의 방산을 더 확실하게 방지할 수 있다.
본 발명에 의해, 안정적이고 뛰어난 제진성을 구비한 완충 장치 및 해당 완충 장치를 이용하여 부착하는 금속제 커버를 제공할 수 있다.
도 1은 완충 장치의 바닥면측으로부터의 사시도.
도 2는 완충 장치의 설명도.
도 3은 완충 장치의 바닥면도.
도 4는 칼라부재의 설명도.
도 5는 다단 코일 소용돌이 스프링의 설명도.
도 6은 다단 코일 소용돌이 스프링의 설명도.
도 7은 그로메트의 설명도.
도 8은 완충 장치의 장착 상태에 대한 단면도.
도 9는 히트 인슐레이터를 구성하는 콜게이트판에 대한 설명도.
도 10은 완충 장치의 장착 상태에 대한 개략 정면도.
도 11은 나선 다단 코일 소용돌이 스프링의 스프링 상수 확인 시험의 그래프.
도 12는 완충 장치의 효과 확인 시험의 그래프.
도 13은 완충 장치의 효과 확인 시험의 그래프.
도 14는 다른 실시 형태의 완충 장치의 설명도.
도 15는 종래 기술의 완충 장치의 장착 상태에 대한 단면도.
본 발명의 일 실시 형태를 이하 도면과 함께 설명한다.
도 1은 본 실시예의 완충 장치(10)의 바닥면측으로부터의 사시도이고, 도 2는 완충 장치(10)의 설명도를 나타내고, 도 3은 완충 장치(10)의 바닥면도를 나타내고 있다. 또한, 도 2(a)는 완충 장치(10)의 정면도를 나타내고, 도 2(b)는 완충 장치(10)의 단면도를 나타내고 있다.
또한, 도 4는 칼라부재(30)의 설명도를 나타내고, 도 5, 도 6은 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)의 설명도를 나타내고, 도 7은 그로메트(20)의 설명도를 나타내고 있다.
또한, 도 4(a)는 완충 장치(10)의 칼라부재(30)의 평면도를 나타내고, 도 4(b)는 칼라부재(30)의 분해 단면도를 나타내고, 도 4(c)는 칼라부재(30)의 단면도를 나타내고 있다.
또한, 도 5(a)는 완충 장치(10)의 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)의 바닥면도를 나타내고, 도 5(b)는 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)의 정면도를 나타내고, 도 6(a)는 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)의 바닥면측으로부터의 사시도를 나타내고, 도 6(b)는 정면측이 투과 상태인 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)의 바닥면측으로부터의 사시도를 나타내고 있다. 나아가, 도 7(a)는 그로메트(20)의 평면도를 나타내고, 도 7(b)는 그로메트(20)의 단면도를 나타내고, 도 7(c)는 그로메트(20)의 바닥면도를 나타내고 있다.
또한, 도 8은 완충 장치(10)의 장착 상태에 대한 단면도를 나타내고, 도 9는 히트 인슐레이터(3)를 구성하는 콜게이트 시트(120)에 대한 설명도를 나타내고, 도 10은 완충 장치(10)의 장착 상태에 대한 개략 정면도를 나타내고 있다.
또한, 도 9(a)는 콜게이트 시트(120)의 사시도를 나타내고, 도 9(b)는 도 9(a)에서의 I-I 단면도를 나타내고, 도 9(c)는 도 9(a)에서의 II-II 단면도를 나타내고, 도 9(d)는 도 9(a)에서의 III-III 단면도를 나타내고 있다.
배경 기술에서 설명한 바와 같이, 자동차 등의 차량의 엔진(2)에는, 배기 매니폴드(1)가, 연소 배기 가스를 배출하기 위해, 엔진(2)의 측면에 부착되어 있다(도 10참조). 그리고, 이 배기 매니폴드(1)에, 이 배기 매니폴드(1)를 덮는 히트 인슐레이터(3)가 부착되어 있다.
본 발명의 완충 장치(10)는, 히트 인슐레이터(3)를 배기 매니폴드(1)에 부착하기 위한 플로팅 마운트 구조의 완충 장치이며, 진동을 완충하는 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50), 그로메트(20) 및 칼라부재(30)로 구성되어 있다.
칼라부재(30)는, 지름에 대해 높이가 낮은 원기둥형이며, SPCC 등의 철계 재료로 구성된다. 또한, 칼라부재(30)는, 도 4(a)에 도시한 바와 같이, 평면시 중앙에 부착 볼트(42)의 삽입 관통을 허용하는 볼트 구멍(40)을 구비하고, 측면에는, 후술하는 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)의 칼라부재 장착부(53)의 끼워 붙임을 허용하는 감합 오목부(33)를 구비하고 있다.
칼라부재(30)는, 아래 방향으로 볼록한 상측 칼라부재(31)와 하측 칼라부재(32)를 끼워 붙이고, 코킹하여 구성하였다.
상세하게는, 상측 칼라부재(31)는, 지름 외측에 배치한 링부(31a)와, 상기 링부(31a)의 지름 내측에 배치한 둥근 고리모양의 후육부(厚肉部)(31b)와, 후육부(31b)의 내주 가장자리로부터 상향으로 돌출하는 원통형의 감합(嵌合筒部)(31c)를 일체로 구성했다. 또한, 후육부(31b)의 바닥면을 (31ba)로 했다.
하측 칼라부재(32)는, 바닥면에서의 링부(31a)에 대응하는 지름 외측에 배치한 링부(32a)와, 내주부에 전술한 감합 통부(31c)의 끼워 붙임을 허용하는 감착 개구(32c)를 구비한 환형의 후육부(32b)로 구성되어 있다. 또한, 후육부(32b)의 상면을 32ba로 했다. 또한, 링부(31a, 32a)는 후육부(31b, 32b)에 비해 후술하는 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)의 단면 반경분만큼 얇게 형성되어 있다.
이와 같이 구성한 상측 칼라부재(31)의 후육부(31b)의 바닥면(31ba)과 하측 칼라부재(32)의 후육부(32b)의 상면(32ba)을 대향시키고, 감착 개구(32c)에 삽입한 감합 통부(31c)를 지름 외측 방향으로 코킹함으로써 상측 칼라부재(31)와 하측 칼라부재(32)를 일체화했다. 그리고, 이 때, 상측 칼라부재(31)의 링부(31a)와 하측 칼라부재(32)의 링부(32a)에 의해 평면시 원주형이고, 원기둥형의 칼라부재(30)의 측면으로부터 지름 내측 방향으로 오목한 형상인 감합 오목부(33)를 구성했다.
또한, 감합 오목부(33)는, 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)의 단면 반경분만큼 얇게 형성한 링부(31a,32a)를 대향시켜 구성했기 때문에, 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)의 단면 직경보다 약간 높이가 높은 평면시 원주형의 오목부를 구성했다.
나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)은, 원형 단면 선재를 감아 돌려 형성되어 있으며, 지름 외측의 나선 소용돌이부(51)와 지름 내측의 다단 코일부(52)로 구성되어 있다.
상세하게는, 지름 외측으로부터 내측을 향하면서 서서히 높이 방향으로 변화하는 나선 소용돌이부(51)와, 나선 소용돌이부(51)의 지름 내측 단부로부터 연속되고, 원통형으로 감아 돌린 다단 코일부(52)로 구성되어 있다. 이와 같이 구성함으로써, 나선 소용돌이부(51)와 다단 코일부(52)는 동일한 원형 단면 선재를 감아돌려 구성되어 있으나, 피치가 서로 다르기 때문에 나선 소용돌이부(51)와 다단 코일부(52)에서 스프링 상수가 서로 다르다. 즉, 나선 소용돌이 형태와 원통형과 같이 감아 돌리는 방법을 바꿈으로써, 하나의 연속되는 원형 단면 선재를 감아 돌려 형성하는 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)은, 두 종류의 스프링 상수를 갖게 된다. 또한, 칼라부재 장착부(53)를 다단 코일부(52)의 단부에 형성하고, 후술하는 그로메트(20)의 연결부(23)에 홀딩되는 피홀딩부(54)를 나선 소용돌이부(51)의 지름 방향 외측부에 구비하고 있다.
나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)의 나선 소용돌이부(51)에 대해 상세하게 설명하면, 나선 소용돌이부(51)는, 소용돌이 방향을 따라 높이 방향(도 5(b)에서의 상하 방향)으로 서서히 변화하며, 세 번 감은 나선 소용돌이 형태로 형성했다.
또한, 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)은, 전술한 바와 같이, 나선 소용돌이 형태의 지름 방향 외측부에 원호형의 피홀딩부(54)를 구비하고, 나선 소용돌이 형태의 지름 방향 중심부의 단부로부터 연속하여 다단 코일부(52)를 형성했다.
다단 코일부(52)는, 전술한 바와 같이, 나선 소용돌이부(51)의 지름 내측의 단부로부터 연속되고, 높이 방향에 있어서 좁은 피치로 그리고 동일한 감기 지름으로 감아 돌려 구성했다. 그리고, 그 단부를 감합 오목부(33)에 장착하는 칼라부재 장착부(53)로 했다.
칼라부재 장착부(53) 및 피홀딩부(54)는 단부로부터 3/4 원(圓)인 270도의 중심 각도로, 동일 지름의 원호 형상으로 형성했다(도 5(a) 참조). 또한, 칼라부재 장착부(53)의 내주원(內周圓)은, 전술한 칼라부재(30)에서의 감합 오목부(33)의 내측 원(33c)보다 약간 큰 지름으로 형성했다. 구체적으로는, 약 0.2mm 큰 지름로 형성했다. 따라서, 칼라부재 장착부(53)의 내주와 감합 오목부(33)의 내측원(33c)과의 사이에 제진성 향상을 위한 간극(S)이 형성된다(도 2(b)a부분 확대도 참조).
또한, 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)은, SUS304 등의 스테인리스 스프링 강으로 이루어지는 선재로 구성했다.
또한, 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)을 나선 소용돌이부(51)와 다단 코일부(52)로 구성했으나, 억제해야 할 진동의 주파수 대역이나 진폭, 사용 상태 온도 등의 각종 사용 조건에 따라, 타원형이어도 대략 사각형이어도, 그 밖의 임의의 폐곡면 형상의 단면 선재로 구성해도 좋으며, 선재의 지름이나 재료 혹은 권수와 함께 적당히 선정하면 된다.
그로메트(20)는, 히트 인슐레이터(3)를 홀딩하는 제1 홀딩부(21)와, 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)을 홀딩하는 제2 홀딩부(22)와, 제1 홀딩부(21)와 제2 홀딩부(22)를 연결하는 연결부(23)에서, 평면시 중앙에 삽입 관통 구멍(24)을 가지며, 한쪽 단면이 대략 S자 형상인 둥근 고리모양으로 구성했다.
상세하게는, 히트 인슐레이터(3)를 지름 외측에서 홀딩하는 제1 홀딩부(21)는, 둥근 고리모양의 금속판의 외주 가장자리로부터 내주측에서의 소정의 반경 방향길이 부분을, 도 7의 상방으로부터 하방을 향해, 지름 방향 내주측에서 외주측으로 접어 지름 바깥으로 뒤집힌 J자 형상으로 형성했다. 또한, 제1 홀딩부(21)는, 후술하는 히트 인슐레이터(3)를 사이에 끼워넣는 두께로 형성했다.
또한, 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)을 지름 내측에서 홀딩하는 제2 홀딩부(22)는, 환형의 금속판의 내주 가장자리로부터 외주측에서의 소정의 반경 방향 길이 부분을, 도 7의 하방으로부터 상방을 향해, 지름 방향 외주측에서 내주측으로 접어 지름 내향으로 뒤집힌 J자 형상으로 형성했다.
또한, 제2 홀딩부(22)는, 전술한 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)을 사이에 끼워넣는 두께로 형성되어 있다. 나아가, 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)의 피홀딩부(54)의 외주원과 뒤집힌 J자 형상의 제2 홀딩부(22)의 내측과의 사이에 약간의 간극(S)을 형성했다(도 2(b) b부 확대도 참조).
연결부(23)는, 제1 홀딩부(21)와 제2 홀딩부(22)에 걸쳐 굴곡되어 형성되고, 지름 외향으로 뒤집힌 J자 형상으로 형성한 제1 홀딩부(21)의 지름 내측의 하측 단부와, 지름 내향으로 뒤집힌 J자 형상으로 형성한 제2 홀딩부(22)의 지름 외측의 상측 단부를 상호 연결하는 구성이다. 이들 제2 홀딩부(22), 연결부(23) 및 제1 홀딩부(21)는, 배기 매니폴드(1)에 설치한 볼트용 보스(41)의 측으로부터 순서대로 배치된다.
전술한 바와 같이 완충 장치(10)는, 전술한 구성의 칼라부재(30), 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50) 및 그로메트(20)를 조립 장착하여 구성했다. 상세하게 설명하면, 칼라부재(30)의 감합 오목부(33)에 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)의 다단 코일부(52)의 칼라부재 장착부(53)를 끼워 맞추고, 칼라부재(30)와 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)을 조립 장착한다. 이때, 전술한 바와 같이, 감합 오목부(33)의 내측원(33c)과 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)의 칼라부재 장착부(53)의 내주측과의 사이에 간극(S)이 마련되면서 동시에, 칼라부재 장착부(53)는 내측원(33c)의 둘레면에 대해 3/4의 범위를 감을 수 있다.
또한, 그로메트(20)의 제2 홀딩부(22)에 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)의 나선 소용돌이부(51)의 피홀딩부(54)를 끼워, 그로메트(20)와 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)을 조립 장착한다. 이 때, 전술한 바와 같이, 그로메트(20)의 제2 홀딩부(22)의 내주면과, 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)의 피홀딩부(54)와의 외주 사이에 간극(S)이 마련되면서, 피홀딩부(54)는, 제2 홀딩부(22)의 내주면에 대해 3/4의 범위로 배치된다.
또한, 도 2(b)에 도시한 바와 같이, 지름 외측의 피홀딩부(54)가 지름 내측의 칼라부재 장착부(53)보다 높아지도록 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)을 완충 장치(10)와 칼라부재(30)와의 사이에 배치하기 때문에, 피홀딩부(54)를 홀딩하는 제2 홀딩부(22)는, 감합 오목부(33)로 칼라부재 장착부(53)를 끼우는 칼라부재(30)보다 높은 위치(도 2(b)에 있어서 상 방향)가 되도록 조립 장착된다.
이와 같이 구성된 완충 장치(10)는, 도 8에 도시한 바와 같이, 히트 인슐레이터(3)에 형성된 장착공(3a)에 장착되고, 배기 매니폴드(1)에 형성된 볼트용 보스(41)에 나사식 삽입되는 부착 볼트(42)에 의해 볼트용 보스(41)에 고정된다.
히트 인슐레이터(3)는, 도 10에 도시한 바와 같이, 엔진(2)의 측면에 부착된 배기 매니폴드(1)를 덮도록 형성되어 있으며, 배기 매니폴드(1)에 설치된 복수 개의 볼트용 보스(41)에 대해, 완충 장치(10)를 통하여 부착 볼트(42)에 의해 고정된다.
이와 같이 배기 매니폴드(1)를 덮는 형상의 히트 인슐레이터(3)는, 예전에는 알루미늄 도금 강판이 사용되었으나, 최근에는 알루미늄을 상호 교차하는 두 방향으로 각각 콜게이트 가공한 경금속으로 이루어지는 콜게이트 시트(120)를 소정 형상으로 형상 가공하여 사용되고 있다(도 9 참조).
상세하게는, 콜게이트 시트(120)는, 도 9(b), (c)에 도시한 바와 같이, 융기부(121)와 골짜기부(122)가 교대로 연속하여 X방향으로 이어지면서, Y방향에 있어서, 각 융기부(121)와 골짜기부(122)의 높이가 각각, 도 9(d)에 도시한 바와 같이, 일정 간격으로 꼭대기부(121a, 122a)와 바닥부(121b, 122b)를 반복하여 형성된 콜게이트 형상의 알루미늄판이다.
또한, 융기부(121)와 골짜기부(122)는, X방향에 있어서, 등간격으로 넓은 폭과 좁은 폭을 일정 간격마다 교대로 반복하여 상기 콜게이트 형상을 형성하고 있다.
더 상세하게 설명하면, 콜게이트 시트(120)의 콜게이트 형상은, 각각이 Y방향을 따라 뻗는 융기부(121)와 골짜기부(122)가 X방향으로 교대로 반복되어 있다.
융기부(121)는, Y방향을 따라, 꼭대기부(121a)와 바닥부(121b)가 골짜기부(122)로부터 솟아올라 교대로 배열되고, 골짜기부(122)는, Y방향을 따라, 꼭대기부인 평탄부(122a)와 바닥부인 오목부(122b)가 교대로 배열되어 있다.
꼭대기부(121a)는, 골짜기부(122)로부터 대략 역사다리꼴 형상으로 솟아오른 한 쌍의 측벽과, 측벽의 선단이 상호 연결되어 형성되는 비교적 평탄한 꼭대기부로 구성하면서 동시에, 꼭대기부(121a)는 안으로 굽어져 있으며, 꼭대기부(121a)의 베이스 단부보다 선단부가 폭이 넓다.
바닥부(121b)는, 평탄부(122a)로부터 각각 솟아오른 한 쌍의 측벽과, 측벽의 선단을 상호 연결한 오목형의 오목부(122b)로 구성되고, 꼭대기부(121a) 및 오목부(122b), 및 바닥부(121b) 및 평탄부(122a)가 X방향을 따라 각각 단속적으로 이어지도록 형성되어 있다.
그리고, 이 콜게이트 시트(120)를 소정 형상으로 형상 가공한 히트 인슐레이터(3)에 있어서, 배기 매니폴드(1)에 설치한 볼트용 보스(41)에 대응하는 곳에 장착공(3a)을 형성하면서 동시에, 장착공(3a)의 주변의 콜게이트 형상을 찌그러뜨려 대략 평판 형상으로 형성하는 압궤부(3b)를 그로메트(20)의 제1 홀딩부(21)로 홀딩하고 있다.
또한, 입체 형상으로 형성된 히트 인슐레이터(3)는, 상기 콜게이트 형상에 있어서 상호 교차하는 어느 일측의 방향이 입체 형상을 구성하는 주요한 능선 해당 부위에 대해 교차하는 방향으로 정해져 있다.
보다 상세하게 설명하면, 히트 인슐레이터(3)는 전술한 바와 같이 배기 매니폴드(1)의 입체적인 외관 형상을 따른 입체 형상으로 형성되므로, 히트 인슐레이터(3)에는 굴곡 부위인 하나, 혹은 복수 개의 능선 해당 부위가 형성된다. 본 실시예에서는, 콜게이트 형상의 길이 방향이 이들 복수 개의 능선 해당 부위 중 주요한 능선 해당 부위에 교차하는 방향이 되도록 입체 형상으로의 프레스 가공을 실시했다.
여기서, 주요한 능선 해당 부위란, 히트 인슐레이터(3)의 전체적인 형상을 특징짓는 비교적 큰 곡률을 갖는 절곡 부위가 연속되는 부위이다. 즉, 히트 인슐레이터(3)에 형성되는 크고 작은 다양한 절곡 부위 중 히트 인슐레이터(3)의 외관 형상을 실질적으로 결정짓는 비교적 긴 치수에 걸쳐 뻗는 절곡 부위이다.
히트 인슐레이터(3)가 배기 매니폴드(1)에 대해 장착되면, 배기 매니폴드(1)로부터의 진동의 전달에 의해 히트 인슐레이터(3)도 진동한다. 이 진동에 의해 히트 인슐레이터(3)가 진동하면, 주요한 능선 해당 부위를 중심으로 하여 그 양측의 히트 인슐레이터(3)의 부위가 나비의 날개와 같이 크게 진동한다. 이러한 진동이 발생하면, 히트 인슐레이터(3)의 능선 해당 부위 부근의 부위가 반복되는 굴곡에 의해 금속 피로를 발생하여 크랙을 발생시키기 쉬워진다.
이에 반해, 본 실시예의 히트 인슐레이터(3)는, 히트 인슐레이터(3)에 형성되어 있는 콜게이트 형상의 일 방향이, 주요한 능선 해당 부위에 대해 교차하는 방향, 바람직하게는 직교하는 방향이 되도록 정해져 있으므로, 콜게이트 형상이 능선 해당 부위를 중심으로 하는 진동에 대해 리브의 작용을 구현한다. 이에 따라, 히트 인슐레이터(3)의 진동을 억제할 수 있고, 히트 인슐레이터(3)의 크랙의 발생을 방지할 수 있으며, 히트 인슐레이터(3)의 품질을 한층 더 향상시킬 수 있다.
이와 같이 구성함으로써, 히트 인슐레이터(3)는, 도 8에 도시한 바와 같이, 히트 인슐레이터(3)에 형성된 장착공(3a)에 장착된 완충 장치(10)를 통하여, 배기 매니폴드(1)에 설치된 볼트용 보스(41)에 대해 고정할 수 있다.
이와 같이 구성한 완충 장치(10)를 이용하여 히트 인슐레이터(3)를 고정한 경우의 효과 확인 시험에 대해, 도 11, 도 12 및 도 13와 함께 이하에서 설명한다.
또한, 도 11은 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)의 스프링 상수를 확인하는 스프링 상수 확인 시험 결과의 그래프를 나타내고, 도 12는 공진 피크 삭감 확인 시험 결과의 그래프를 나타내고, 도 13은 실차에 탑재한 상태에서의 효과 확인 시험 결과의 그래프를 나타내고 있다.
먼저, 완충 장치(10)에 장착한 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)의 스프링 상수를 확인하는 스프링 상수 확인 시험을 수행했다. 상세하게는, 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)에 대해 높이 방향의 인장력을 작용시키고, 그 때의 스프링 상수를 산출했다. 그 결과, 도 11에 도시한 바와 같이, 소정 변위를 초과하고나서부터 제1스프링 상수부와 다른 제2스프링 상수부가 출현하는 것, 즉 겉보기의 스프링 상수가 존재하는 것을 확인했다.
이는, 소정 변위까지 스프링 상수가 낮은 나선 소용돌이부(51)에 부하가 작용하고, 소정 변위를 초과하면 스프링 상수가 높은 다단 코일부(52)에 부하가 작용하는 것에 기인한다고 생각된다.
다음, 완충 장치(10)를 이용하여 히트 인슐레이터(3)를 고정하는 경우의 효과 확인 시험으로서, 히트 인슐레이터(3)를 완충 장치(10)로 가진기에 고정한 것과, 나선 소용돌이 형태의 완충부재를 이용한 완충 장치로 히트 인슐레이터(3)를 가진기에 고정한 것을 비교예로서 비교했다. 또한, 도 12, 도 13에 있어서, 완충 장치(10)를 이용한 것을 실선으로 나타내고, 비교예를 점선으로 나타냈다.
그 결과, 완충 장치(10)를 이용한 경우와 비교예 모두, 예컨대, 도 15에 도시한 바와 같은 종래의 완충 장치에 비해, 진동을 흡수하는 완충 효과가 모두 있음은 확인할 수 있었으나, 비교예의 공진 피크는 엔진 상용 영역에 발생하는 것을 확인했다(도 12참조). 또한, 엔진 상용 영역은 아이들링 회전수(850rpm)부터 완전 개방 회전수(7000rpm)에 대한 주파수 30~230Hz이다.
이에 반해, 완충 장치(10)를 이용한 경우, 도 12에 도시한 바와 같이, 공진 피크가 30Hz 이하인 27Hz 정도로 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 이 사실로부터, 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)을 구비한 완충 장치(10)는, 엔진 상용 영역에서 공진하지 않고, 예컨대 엔진 상용 영역에서 공진하는 나선 소용돌이 형태의 완충부재를 구비한 완충 장치에 비해, 엔진 상용 영역에 있어서 높은 완충 효과를 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.
상기 결과를 바탕으로, 완충 장치(10)를 이용하여 히트 인슐레이터(3)를 실차에 장착한 경우와, 비교예의 완충 장치를 이용하여 히트 인슐레이터(3)를 실차에 장착한 경우에 있어서, 진동하는 히트 인슐레이터(3)의 가속도에 대해 계측하고 비교했다.
상세하게는, 1300c의 실차의 엔진에 완충 장치(10)나 비교예의 완충 장치를 이용하여 히트 인슐레이터(3)를 장착하고, 운전자의 발 조작에 의한 엑셀 워크에 의해 엔진 회전 수를 조정하고, 히트 인슐레이터(3)의 트랙킹 측정을 수행했다.
그 결과, 도 13에 도시한 바와 같이, 엔진 회전수에 의존하지 않고, 비교예의 완충 장치를 이용한 경우에 비해, 완충 장치(10)를 이용한 경우가 진동을 억제하는 것을 실증할 수 있었다.
전술한 바와 같이, 완충 장치(10)는, 진동원인 배기 매니폴드(1)에 설치한 볼트용 보스(41)와 접속 대상인 히트 인슐레이터(3)와의 사이에 배치하고, 배기 매니폴드(1)에 설치한 볼트용 보스(41)와 히트 인슐레이터(3)를 연결하면서, 배기 매니폴드(1)에 설치한 볼트용 보스(41)로부터 히트 인슐레이터(3)로의 진동의 전달을 완충하는 장치이며, 상기 구성에 의해, 전술한 바와 같이, 완충 장치(10)는 안정적이고 뛰어난 제진성을 이룰 수 있다.
상세하게는, 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)를 평면시 소용돌이 형태의 선재로 구성하고, 칼라부재(30)의 장착을 허용하는 칼라부재 장착부(53)를 평면시 소용돌이 형태에서의 지름 방향 중심부에 구비하면서, 칼라부재 장착부(53)를 홀딩하는 감합 오목부(33)를 칼라부재(30)의 지름 외측에 구비했기 때문에, 칼라부재(30)로부터 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)로 전달된 진동에 의해, 평면시 소용돌이 형태의 선재로 구성한 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50) 자신이 휨 운동을 한다. 이 휨 운동에 의해, 완충 장치(10)는 칼라부재(30)로부터 전달받은 진동의 진동 에너지를 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)의 휨의 운동 에너지로 변환하여 히트 인슐레이터(3)에 전달하는 진동을 억제할 수 있다.
즉, 종래 기술의 완충 장치(5)에 있어서, 칼라부재(10)와 완충부재(8)와의 사이에 각각이 유동하도록 적극적으로 형성한 축선 방향 및 반경 방향(평면 방향)의 간극(17)의 역할을 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)에서의 나선 소용돌이부(51)의 선재끼리의 클리어런스로 구현하고, 입력 진동의 전달을 억제하는, 즉 뛰어난 제진성을 구현했다.
또한, 칼라부재(30)의 장착을 허용하는 칼라부재 장착부(53)를 평면시 소용돌이 형태에서의 지름 방향 중심부에 구비하고, 칼라부재 장착부(53)를 홀딩하는 감합 오목부(33)를 칼라부재(30)의 지름 외측에 구비했기 때문에, 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)과 칼라부재(30)가 충돌하지 않고 진동의 전달을 억제할 수 있다. 따라서, 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)과 칼라부재(30)와의 충돌에 의한 덜거덕덜거덕거리는 소음이 발생하지 않고 칼라부재(30)로부터 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)으로의 진동 전달을 억제하는, 즉 뛰어난 제진성을 이룰 수 있다.
또한, 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)을 평면시 소용돌이 형태의 선재로 구성했기 때문에, 금속 섬유를 메시형으로 엮고, 매트 형태로 형성한 완충부재(8)에 비해 제품의 불균일이 적다. 따라서, 안정적인 탄성을 갖는 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)을 구성할 수 있다. 따라서, 안정적인 제진성을 갖는 완충 장치(10)를 구성할 수 있다.
상세하게는, 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)을 평면시 소용돌이 형태로 성형된 선재로 구성하기 때문에, 미세한 무기 섬유를 취급할 필요가 없고, 무기 섬유를 소정 섬유 길이로 절단하는 공정에서의 섬유 길이의 관리나 최종 제품으로의 가공에서의 가공 공정 등에 있어서 치수 정밀도의 정밀한 관리의 어려움이 해소된다. 이에 따라, 치수 정밀도가 향상되고, 완충 장치(10)의 제진성의 정밀도 및 안정성을 향상시킬 수 있다.
따라서, 완충 장치(10)를 전술한 구성으로 함으로써, 진동원인 배기 매니폴드(1)와 히트 인슐레이터(3)를 진동을 전달하지 않고 연결할 수 있다.
나아가, 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)의 평면시 소용돌이 형태의 지름 내측에 나선 소용돌이부(51)에 비해 스프링 상수가 높은 다단 코일부(52)를 구비한 것에 의해, 원하는 완충 특성을 갖는 완충 장치(10)를 구성할 수 있다. 상세하게는, 하나의 평면시 소용돌이 형태의 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)에 겉보기의 스프링 상수가 높은 다단 코일부(52)와 다단 코일부(52)에 비해 스프링 상수가 낮은 나선 소용돌이부(51)를 겸비했기 때문에, 작은 진동에 대해서는 스프링 상수가 낮은 나선 소용돌이부(51)에서 진동을 흡수하고, 큰 진동에 대해서는 스프링 상수가 낮은 나선 소용돌이부(51)에서 다 흡수하지 못한 진동을 다단 코일부(52)로 흡수하는 것과 같이, 예컨대, 큰 진동도 작은 진동도 다단 코일부(52)에서 진동 흡수하는 경우와 비교하여, 진동 거동에 따라 적절한 진동 흡수 성능을 구현할 수 있다. 따라서, 원하는 완충 특성을 갖는 완충부재 및 완충 장치를 구성할 수 있다.
또한, 높이 방향의 대략 원통형으로 감아 겉보기의 스프링 상수가 높은 다단 코일부(52)를 구성하고, 다단 코일부(52)보다 스프링 상수가 낮은 나선 소용돌이부(51)를 소용돌이 방향을 따라 높이 방향으로 서서히 변화하는 나선 소용돌이 형태로 구성함에 따라 용이하게 원하는 완충 특성을 갖는 완충 장치(10)를 구성할 수 있다.
상세하게는, 다단 코일부(52)와 나선 소용돌이부(51)에서는 선재의 감음 피치가 서로 다르기 때문에, 동일한 스프링 상수, 동일한 단면 지름의 선재를 이용해도 겉보기의 스프링 상수가 높은 다단 코일부(52)와, 다단 코일부(52)에 비해 스프링 상수가 낮은 나선 소용돌이부(51)를 용이하게 구성할 수 있다. 즉 전술한 바와 같이, 겉보기의 스프링 상수가 높은 다단 코일부(52)와, 다단 코일부(52)에 비해 스프링 상수가 낮은 부분을 겸비하는 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)을 진동 거동에 따라 적절한 스프링 상수를 용이하게 설정할 수 있다. 따라서, 원하는 완충 특성을 갖는 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50) 및 완충 장치(10)를 구성할 수 있다.
또한, 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)을 원통형의 다단 코일부(52)와 나선 소용돌이부(51)로 구성함으로써, 예컨대, 나선 소용돌이부(51)로만 혹은 다단 코일부(52)로만 원하는 높이로 구성한 나선 다단 코일 소용돌이 스프링에 비해, 원하는 스프링 상수를 갖는 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)을 구성할 수 있다.
상세하게는, 나선 소용돌이부(51)로만 원하는 높이의 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)을 구성한 경우, 나선 소용돌이를 구성하는 선재의 피치가 과도하게 넓어지고 스프링 상수가 낮아져 원하는 탄성을 확보할 수 없다. 반대로, 원통형의 헬리컬 스프링만으로는 지름 외측의 그로메트(20)와 지름 내측의 칼라부재(30)를 완충 가능하게 연결할 수 없다.
또한, 제진성을 향상시키기 위해서는, 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)의 선재의 길이를 길게 할 필요가 있는데, 지름 외측이 그로메트(20)의 제2 홀딩부(22)로 제한된 상태에서, 원하는 제진성을 확보하기 위한 선재 길이로 다단 코일부(52)만을 형성하면, 나선 소용돌이를 형성하는 선재의 권수가 증가하고, 선재끼리의 평면 방향 피치가 작아지고, 반대로 평면 방향의 진동 흡수 성능이 저감하여 제진성을 저해하게 된다.
이에 반해, 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)을 원통형의 다단 코일부(52)와 나선 소용돌이부(51)로 구성함으로써 나선 소용돌이부(51)로 지름 방향 및 높이 방향의 탄성을 확보하고, 스프링 상수가 높은 다단 코일부(52)로 원하는 높이로 구성하고, 원하는 스프링 상수를 갖는 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)을 구성할 수 있다.
또한, 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)을 배기 매니폴드(1)에 대해 피홀딩부(54)가 칼라부재 장착부(53)로부터 이격되는 방향으로 배치함으로써, 완충 장치(10)에서의 제진성을 향상시킬 수 있다.
상세하게는, 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)을 다단 코일부(52)와 나선 소용돌이부(51)로 구성함으로써, 평면 방향의 탄성에 더해, 높이 방향의 탄성을 겉보기 상 두 종류의 스프링 상수로 조정할 수 있다. 즉, 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)의 제진성에 큰 영향을 미치는 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)의 탄성을 두 종류의 스프링 상수에 기초하여 삼차원적으로 조정할 수 있다.
또한, 다단 코일부(52)를 높이 방향에 있어서 좁은 피치로 동일한 감음 지름으로 감아 돌려 구성했기 때문에, 다단 코일부(52)에서의 감아 돌린 선재끼리의 마찰도 진동 흡수 효과에 기여하고 있다고 생각된다.
나아가서는, 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)에 입력된 진동 중 피홀딩부(54)와 칼라부재 장착부(53)가 근접하는 방향의 진폭에 있어서는 다단 코일부(52)를 높이 방향에 있어서 좁은 피치로 동일한 감은 지름으로 감아 돌려 구성했기 때문에, 감아 돌린 상태의 선재가 높이 방향으로 인접하는 감아 돌린 상태의 선재의 내측으로 들어가, 탄성력에 대항하여 지름 외측으로 널리 넓히는 것에 의한 진동 흡수 효과도 얻을 수 있다.
또한, 배기 매니폴드(1)에 대해, 피홀딩부(54)가 칼라부재 장착부(53)로부터 이격되는 방향으로 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)을 배치함으로써, 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)에서의 지름 내측의 칼라부재 장착부(53)보다 지름 외측의 피홀딩부(54)가 배기 매니폴드(1)로부터 이격되게 된다. 즉, 피홀딩부(54)를 제2 홀딩부(22)로 홀딩하는 연결부(23)의 제1 홀딩부(21)로 홀딩된 히트 인슐레이터(3)가 칼라부재 장착부(53)에 나사식 장착되는 칼라부재(30)보다 배기 매니폴드(1)로부터 이격되어 배치되게 된다.
따라서, 칼라부재(30) 및 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)을 통하여 전달된 진동에 의해, 히트 인슐레이터(3) 자체가 진동한 경우라도 칼라부재(30)가 히트 인슐레이터(3)보다 배기 매니폴드(1)로부터 이격되어 배치되는 경우와 비교하여, 히트 인슐레이터(3) 자체가 배기 매니폴드(1)와 충돌할 우려를 저감할 수 있다. 따라서, 히트 인슐레이터(3) 자체와 배기 매니폴드(1)와의 충돌에 의한 소음의 발생을 억제할 수 있다.
이와 같이, 완충 장치(10)를 상기 구성으로 함으로써 제진성을 더 향상시킬 수 있다.
또한, 다단 코일부(52)에 칼라부재 장착부(53)를 구비하고, 나선 소용돌이부(51)의 지름 방향 외측 부분으로 피홀딩부(54)를 구성하는 것, 즉, 칼라부재 장착부(53)를 구비하는 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)에서의 지름 내측에 다단 코일부(52)를 배치하고, 피홀딩부(54)를 구비하는 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)에서의 지름 외측에 나선 소용돌이부(51)를 배치함으로써, 칼라부재(30)를 통하여 입력된 진동을, 먼저 지름 외측의 나선 소용돌이부(51)에 입력되고, 평면 방향 및 높이 방향의 탄성으로 완충하고, 나선 소용돌이부(51)에서 완충된 진동을 겉보기의 스프링 상수가 높은 다단 코일부(52)에서 더 완충한다. 따라서, 히트 인슐레이터(3) 자체가 배기 매니폴드(1)와 충돌할 우려를 더 저감할 수 있다. 따라서, 히트 인슐레이터(3) 자체와 배기 매니폴드(1)와의 충돌에 의한 소음의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 칼라부재 장착부(53) 및 피홀딩부(54)를 원호 형상으로 형성하고, 제2 홀딩부(22)를 평면시 원형으로 형성하고, 칼라부재(30)를 원통형으로 형성하면서 동시에 감합 오목부(33)를 원통형의 측면에 있어서 칼라부재 장착부(53)의 끼워 붙임을 허용하는 감합 오목부(33)로 형성함으로써, 용이하게 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)과 칼라부재(30)를 끼워 붙이면서 동시에 제2 홀딩부(22)로 피홀딩부(54)를 홀딩할 수 있다.
상세하게는, 칼라부재 장착부(53) 및 피홀딩부(54)를 원호형으로 형성하면서, 감합 오목부(33)를 원통형의 측면에 있어서 칼라부재 장착부(53)의 끼워 붙임을 허용하는 감합 오목부(33)로 형성하기 때문에, 원호형으로 형성한 칼라부재 장착부(53)를 원통형으로 형성한 칼라부재(30)의 측면에서의 감합 오목부(33)에 끼워 붙임으로써, 용이하게 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)과 칼라부재(30)를 끼워 붙일 수 있다. 또한, 원호형으로 형성한 칼라부재 장착부(53)와, 원통형의 측면에 형성한 감합 오목부(33)를 끼워 붙이기 때문에, 칼라부재(30)에 대한 둘레 방향의 위치를 불문하고, 용이하게 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)과 칼라부재(30)를 끼워 붙일 수 있다.
또한, 피홀딩부(54)를 원호형으로 형성했기 때문에, 둘레 방향의 위치를 불문하고 제2 홀딩부(22)로 홀딩할 수 있다.
이와 같이, 용이하게 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)과 칼라부재(30)를 끼워 붙이면서 동시에 제2 홀딩부(22)로 피홀딩부(54)를 홀딩할 수 있기 때문에 완충 장치(10)의 조립성을 향상시킬 수 있다.
나아가서는, 예컨대, 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)의 칼라부재 장착부(53)를 다른 부재를 이용하여, 칼라부재(30)의 감합 오목부(33)에 장착하는 경우와 비교하여, 원호형으로 형성한 칼라부재 장착부(53)를 원통형으로 형성한 칼라부재(30)의 측면에서의 감합 오목부(33)에 끼워 붙임으로써 부품 수를 저감할 수 있다. 따라서, 완충 장치(10)의 경량화 및 저비용화를 도모할 수 있다.
나아가 또한, 감합 오목부(33)와 칼라부재 장착부(53)와의 사이에 제진성을 향상시키기 위한 간극(S)을 마련했기 때문에, 완충 장치(10)에서의 제진성을 더 향상시킬 수 있다. 상세하게는, 원호형으로 형성한 칼라부재 장착부(53)를 감합 오목부(33)로 홀딩하는 상태에 있어서 제진성을 향상시키기 위한 간극(S)을 형성했기 때문에, 즉, 제진성 향상을 위해 불과 0.2mm 정도의 간극(S)을 형성했기 때문에, 종래 기술의 완충 장치(5)와 같이, 칼라부재(10)와 완충부재(8)와의 사이에 형성하고, 각각이 유동하도록 적극적으로 형성한 축선 방향 및 반경 방향(평면 방향)의 간극(17)(도 15 참조)과 같이, 칼라부재 장착부(53)와 감합 오목부(33)에 있어서 충돌음이 생기지 않고 칼라부재(30)를 통하여 입력된 진동을 간극(S)으로 흡수할 수 있다. 또한, 간극(S)에 의해 열의 전달을 차단할 수 있다.
또한, 칼라부재(30)를 지름 방향으로 적당한 두께를 갖는 후육부(31b, 32b)와, 링부의 상하끝의 일측으로부터 지름 외측 방향으로 돌출하는 원반형의 링부(31a, 32a)로 한쪽 단면이 대략 L자형으로 구성된 상측 칼라부재(31), 하측 칼라부재(32)를, 링부(31a, 32a)가 외측이 되도록 후육부(31b)의 바닥면(31ba)과, 후육부(32b)의 상면(32ba)을 대향시켜 조립 장착하여 구성함으로써, 제진성이 높은 완충 장치(10)의 제품 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상세하게는, 칼라부재(30)를, 지름방향으로 적당한 두께를 갖는 후육부(31b, 32b)와, 링부의 상하 끝의 일측으로부터 지름 외측 방향으로 돌출하는 원반형의 링부(31a,32a)로 한쪽 단면이 대략 L자형으로 구성된 상측 칼라부재(31) 및 하측 칼라부재(32)를, 링부(31a,32a)가 외측이 되도록 후육부(31b)의 바닥면(31ba)과, 후육부(32b)의 상면(32ba)을 대향시켜 조립 장착하여 구성함으로써, 대향하는 후육부(31b,32b)와 두 링부(31a,32a)로 둘러싸인 공간으로 감합 오목부(33)를 구성할 수 있다.
또한, 조립 장착 상태의 상측 칼라부재(31), 하측 칼라부재(32)의 후육부(31b)의 바닥면(31ba)과 후육부(32b)의 상면(32ba)을 대향시켰기 때문에, 조립 장착된 칼라부재(30)의 볼트 구멍(40)에 부착 볼트(42)를 삽입 관통하여 배기 매니폴드(1)에 고정할 때에, 두 링부(31a, 32a)로 구성하는 감합 오목부(33)가 부착 볼트(42)의 체결 압력에 의해 변형되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 칼라부재 장착부(53)와 감합 오목부(33)와의 사이에 형성된 제진성 향상을 위한 간극(S)을 확보할 수 있고, 칼라부재 장착부(53)와 감합 오목부(33)에 있어서 충돌음이 생기지 않고 칼라부재(30)를 통하여 입력된 진동을 간극(S)으로 흡수할 수 있다. 또한, 간극(S)에 의해 열의 전달을 차단할 수 있다.
또한, 상호 교차하는 방향으로 각각 뻗는 콜게이트 형상이 형성된 하나 또는 복수 개의 알루미늄 합금판으로 구성하고, 입체 형상을 이루는 히트 인슐레이터(3)로서, 압궤부(3b)의 콜게이트 형상을 찌그러뜨려 대략 평판 형상으로 형성하고, 상호 교차하는 어느 일측의 방향이 입체 형상을 구성하는 주요한 능선 해당 부위에 대해 교차하는 방향으로 정해지면서 동시에, 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)의 압궤부(3b)를 제1 홀딩부(21)로 홀딩하는 구성으로 함에 따라 예컨대, 자동차 등의 엔진(2) 및/또는 그 배기 매니폴드(1)로부터의 열의 방산 및 진동의 전달을 억제할 수 있는 히트 인슐레이터(3)를 구성할 수 있다.
상세하게는, 예컨대, 적당한 내열 성능을 갖는 재료로 구성하는 히트 인슐레이터(3)를 제진성이 높은 전술한 완충 장치로 부착하기 때문에, 열원인 엔진(2) 및/또는 그 배기 매니폴드(1)로부터의 열의 방산을 방지하면서, 진동원이기도 한 엔진(2) 및/또는 그 배기 매니폴드(1)로부터의 진동을 히트 인슐레이터(3)에 전달하는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 예컨대, 진동원으로부터 입력된 진동에 대해 히트 인슐레이터(3) 자체가 공진하는 경우와 비교하여, 제진성이 높은 상태에서 히트 인슐레이터(3)를 부착할 수 있다.
또한, 히트 인슐레이터(3)를 상호 교차하는 방향으로 각각 뻗는 콜게이트 형상이 형성된 하나 또는 복수 개의 알루미늄 합금판으로 구성하기 때문에, 변형 가공성이 높은 히트 인슐레이터(3)를 구성할 수 있다. 따라서, 예컨대 복잡한 형상의 엔진(2) 및/또는 그 배기 매니폴드(1)라도 그들의 형상에 상응한 형상의 히트 인슐레이터(3)를 형성할 수 있다. 또한, 그들의 형상에 상응한 형상의 히트 인슐레이터(3)를 부착할 수 있기 때문에, 엔진(2) 및/또는 그 배기 매니폴드(1)로부터의 열의 방산을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
나아가 또한, 상호 교차하는 방향을, 직교하는 X방향 및 Y방향으로 하면서 콜게이트 형상을 각각이 X방향을 따라 뻗는 융기부와 골짜기부가 Y방향으로 교대로 반복되고, 융기부는 X방향을 따라 꼭대기부(121a)와 바닥부(121b)가 골짜기부로부터 솟아올라 교대로 배열되고, 골짜기부는 X방향을 따라 평탄부와 오목부가 교대로 배열되고, 꼭대기부(121a)는 골짜기부로부터 대략 역사다리꼴 형상으로 솟아오르는 한 쌍의 측벽과, 측벽의 선단이 상호 연결되어 형성되는 비교적 평탄한 꼭대기부로 구성하면서, 꼭대기부(121a)는 안으로 굽어 있고, 꼭대기부(121a)의 베이스 단부보다 선단부가 폭이 넓고, 바닥부(121b)는 평탄부로부터 각각 솟아오른 한 쌍의 측벽과, 측벽의 선단을 상호 연결한 오목형의 오목부로 구성되고, 꼭대기부(121a) 및 오목부, 및 바닥부(121b) 및 평탄부가 Y방향을 따라 각각 단속적으로 이어지도록 형성함으로써, 히트 인슐레이터(3)의 형상 가공성이 더 향상되기 때문에, 보다 부착 대상인 엔진(2) 및/또는 그 배기 매니폴드(1)의 형상에 매칭된 형상을 용이하게 형성할 수 있다. 따라서, 엔진(2) 및/또는 그 배기 매니폴드(1)로부터의 열의 방산을 더 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 칼라부재(30)를 구성하는 상측 칼라부재(31), 하측 칼라부재(32) 중 하측 칼라부재(32)에서의 링부(32a)에, 도 14에 도시한 바와 같이, 제2 홀딩부(22)에 맞닿음 가능한 대직경으로 형성한 대직경 플랜지부(35)를 구비할 수도 있다.
이에 따라, 보다 제진성이 높은 완충 장치(10)를 구성할 수 있다.
상세하게는, 칼라부재(30)를 구성하는 상측 칼라부재(31) 및 하측 칼라부재(32) 중 배기 매니폴드(1) 측의 하측 칼라부재(32)의 링부(32a)에 제2 홀딩부(22)에 맞닿음 가능한 대직경으로 형성한 대직경 플랜지부(35)를 구비한 것에 의해, 큰 진폭에 의해, 히트 인슐레이터(3)에 결합하는 그로메트(20)가 배기 매니폴드(1) 측으로 변위한 경우라도, 하측 칼라부재(32)의 링부(32a)에 구비한 대직경 플랜지부(35)가 그로메트(20)의 제2 홀딩부(22)에 맞닿고, 제2 홀딩부(22)가 직접 배기 매니폴드(1)에 맞닿는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 예컨대, 공진 등에 의한 큰 진폭에 대해서도 확실한 제진성을 확보할 수 있다.
전술한 설명에서는, 하측 칼라부재(32)의 링부(32a) 자체를 대직경으로 형성하여 대직경 플랜지부(35)를 구성했으나, 하측 칼라부재(32)에서의 링부(32a)에 다른 부재의 대직경 플랜지부(35)를 고정하여 구성할 수도 있다.
또한, 본 실시예의 완충 장치(10)는, 자동차의 엔진(2)에 장착되는 배기 매니폴드(1)용 히트 인슐레이터(3)에 관련하여 설명되었으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 예컨대, 차체의 바닥부를 커버하는 언더 커버 등의 자동차의 다른 부위에 장착되는 다양한 용도의 커버류의 부착에 실시할 수도 있다. 또한, 자동차 이외의 다양한 용도의 커버류의 부착에 실시할 수 있는 것이다.
이상, 본 발명의 구성과 전술한 실시 형태와의 대응에 있어서,
본 발명의 진동 대상 부재는 배기 매니폴드(1)에 대응하고,
이하 마찬가지로,
접속 대상 부재는 히트 인슐레이터(3)에 대응하고,
완충부재는 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)에 대응하고,
결합 부재는 그로메트(20)에 대응하고,
체결 부재는 부착 볼트(42)에 대응하고,
체결 부재 삽입 관통부는 볼트 구멍(40)에 대응하고,
완충부재 홀딩부 및 감착 오목부는 감합 오목부(33)에 대응하고,
다른 부분 및 나선 소용돌이부는 나선 소용돌이부(51)에 대응하고,
고 스프링 부분 및 헬리컬부는 다단 코일부(52)에 대응하고,
두꺼운 링부는 후육부(31b,32b)에 대응하고,
두꺼운 링부의 단부는 후육부(31b)의 바닥면(31ba) 및 후육부(32b)의 상면(32ba)에 대응하고,
플랜지부는 링부(31a, 32a)에 대응하고,
칼라 구성 부품은 상측 칼라부재(31) 및 하측 칼라부재(32)에 대응하고,
진동 대상 부재측 구성 부품은 하측 칼라부재(32)에 대응하고,
접속 대상 부재측 구성 부품은 상측 칼라부재(31)에 대응하고,
금속제 커버는 히트 인슐레이터(3)에 대응하고,
내연 기관은 엔진(2)에 대응하고,
배기 경로는 배기 매니폴드(1)에 대응하고,
압궤 대상 부위는 압궤부(3b)에 대응하고,
제1 방향은 X방향에 대응하고,
제2 방향은 Y방향에 대응하고,
제1 기립부는 꼭대기부(121a)에 대응하고,
제2 기립부는 바닥부(121b)에 대응하지만 , 본 발명은, 전술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니다.
예컨대, 본 실시 형태에서는, 칼라부재(30)에 있어서, 제2 홀딩부(22), 연결부(23) 및 제1 홀딩부(21)는 배기 매니폴드(1)에 설치한 볼트용 보스(41)의 측으로부터 순서대로 배치했으나, 배기 매니폴드(1)에 설치한 볼트용 보스(41)의 측으로부터 제1 홀딩부(21), 연결부(23) 및 제2 홀딩부(22)를 배치할 수도 있다.
또한, 나선 소용돌이부(51)에 비해 겉보기의 스프링 상수가 높은 다단 코일부(52)는 좁은 피치로 원통형으로 선재를 감아 돌려 구성했으나, 스프링 상수가 높은 선재, 혹은 동일한 스프링 상수라도 지름이 큰 선재 등으로 구성할 수도 있다. 또한, 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)에서의 지름 외측을 나선 소용돌이부(51)로 하고, 지름 내측을 다단 코일부(52)로 했으나, 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)에서의 지름 내측에 나선 소용돌이부(51)를 배치하고, 지름 외측에 다단 코일부(52)를 배치할 수도 있다. 나아가서는, 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)의 중간 부분에 나선 소용돌이부(51)를 구성하고, 그 지름 외측 및 지름 내측의 양측에 다단 코일부(52)를 구비할 수도 있고, 또한, 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)의 중간 부분에 다단 코일부(52)를 구성하고, 그 지름 외측 및 지름 내측의 양측에 나선 소용돌이부(51)를 구비할 수도 있다.
또한, 전술한 그로메트(20)는 히트 인슐레이터(3)를 지름 외측에 홀딩하는 제1 홀딩부(21)와, 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)을 지름 내측에 홀딩하는 제2 홀딩부(22)와, 제1 홀딩부(21)와 제2 홀딩부(22)를 연결하는 연결부(23)로, 한쪽 단면이 대략 S자 형상인 둥근 고리모양으로 구성했으나, 지름 외측에서 히트 인슐레이터(3)를 홀딩하고, 지름 내측에서 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)을 홀딩할 수 있으면 되며, 예컨대, 히트 인슐레이터(3) 및 나선 다단 코일 소용돌이 스프링(50)을 홀딩하는 거꾸로 위치한 U자형이나 V자형의 홀딩부를 외향으로 배치하면서 동시에 그들 홀딩부 사이를 연결하는 한쪽 단면형상이 되는 둥근고리(圓環) 부재로 구성할 수도 있다.
또한, 전술한 설명에 있어서는, 아래 방향으로 볼록한 상측 칼라부재(31)와 하측 칼라부재(32)를 끼워 붙이고, 코킹하여 칼라부재(30)를 구성하고, 이 방향으로 완충 장치(10)에 장비했으나, 상측 칼라부재(31)와 하측 칼라부재(32)가 상하 거꾸로 뒤집힌 상하 역방향으로 완충 장치(10)에 장비할 수도 있다.
1…배기 매니폴드
2…엔진
3…히트 인슐레이터
3b…압궤부
10…완충 장치
20…그로메트
21…제1 홀딩부
22…제2 홀딩부
23…연결부
30…칼라부재
31…상측 칼라부재
32…하측 칼라부재
31a, 32a…링부
31b, 32b…후육부
31ba…바닥면
32ba…상면
33…감합 오목부
35…대직경 플랜지부
40…볼트 구멍
42…부착 볼트
50…나선 다단 코일 소용돌이 스프링
51…나선 소용돌이부
52…다단 코일부
53…칼라부재 장착부
54…피홀딩부
121…융기부
122…골짜기부
121a…꼭대기부
121b…바닥부
122a…평탄부
122b…오목부
S…간극

Claims (10)

  1. 진동원인 진동 대상 부재와 접속 대상인 접속 대상 부재와의 사이에 배치하고, 상기 진동 대상 부재와 상기 접속 대상 부재를 연결하면서 동시에 상기 진동 대상 부재로부터 상기 접속 대상 부재로의 진동의 전달을 완충하는 완충 장치로서,
    상기 진동을 완충하는 완충부재, 상기 완충부재 및 상기 접속 대상 부재를 결합하는 결합 부재 및 상기 진동 대상 부재에 체결하는 체결 부재와 상기 완충부재와의 사이에 개재시키는 칼라부재로 구성하고,
    상기 결합 부재는,
    상기 완충부재를 에워싸면서,
    상기 접속 대상 부재를 지름 외측에 홀딩하는 제1 홀딩부(21)와,
    상기 완충부재를 지름 내측에 홀딩하는 제2 홀딩부(22)와,
    상기 제1 홀딩부(21)와 상기 제2 홀딩부(22)를 연결하는 연결부(23)로 구성하고,
    상기 칼라부재(30)는,
    상기 체결 부재의 삽입 관통을 허용하는 체결 부재 삽입 관통부를 지름 내측에 구비하면서 동시에, 상기 칼라부재 장착부(53)를 홀딩하는 완충부재 홀딩부를 지름 외측에 구비하여 구성하고,
    상기 완충부재를 평면시 소용돌이 형태의 선재로 구성하면서 동시에,
    상기 칼라부재(30)의 장착을 허용하는 칼라부재 장착부(53)를, 상기 평면시 소용돌이 형태에서의 지름 방향 중심부에 구비하면서, 상기 제2 홀딩부(22)에 홀딩되는 피홀딩부(54)를 상기 평면시 소용돌이 형태에서의 지름 방향 외측부에 구비하고,
    상기 완충부재는 나선 소용돌이부(51)와, 상기 나선 소용돌이부(51) 보다 스프링 상수가 높은 다단 코일부(52)로 이루어진 완충 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 스프링 상수가 높은 다단 코일부(52)을 높이 방향의 원통형으로 감은 헬리컬부로 구성하고,
    상기 헬리컬부보다 스프링 상수가 낮은 상기 다른 부분을 소용돌이 방향을 따라 높이 방향으로 서서히 변화하는 나선 소용돌이부(51)로 구성한 완충 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 완충부재를,
    상기 진동 대상 부재에 대해 상기 피홀딩부(54)가 상기 칼라부재 장착부(53)로부터 이격되는 방향으로 배치한 완충 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 칼라부재 장착부(53)를 상기 헬리컬부에 구비하고,
    상기 피홀딩부(54)를, 상기 나선 소용돌이부(51)를 지름방향 외측부분에서 구성한 완충 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 칼라부재 장착부(53) 및 상기 피홀딩부(54)를 원호 형상으로 형성하고,
    상기 제2 홀딩부(22)를 평면시 원형으로 형성하고,
    상기 칼라부재(30)를 원통형으로 형성하면서 동시에, 상기 완충부재 홀딩부를 상기 원통형의 측면에 있어서 상기 칼라부재 장착부(53)의 끼워 붙임을 허용하는 감착 오목부(122b)로 형성한 완충 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 감착 오목부(122b)와 상기 칼라부재 장착부(53)와의 사이에 제진성 향상을 위한 간극을 마련한 완충 장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 칼라부재(30)는,
    상기 체결 부재 삽입 관통부를 구성하고, 지름 방향으로 두께를 갖는 두꺼운 링부(31a, 32a)와, 상기 두꺼운 링부(31a, 32a)의 상하끝의 일측으로부터 지름 외측 방향으로 돌출하는 원반형의 플랜지부로 한쪽 단면이 L자형으로 구성된 칼라 구성 부품을 상기 플랜지부(35)가 외측이 되도록 상기 두꺼운 링부(31a, 32a)의 단부끼리를 대향시켜 조립 장착하여 구성한 완충 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 칼라부재(30)를 구성하는 칼라 구성 부품을,
    상기 진동 대상 부재측의 진동 대상 부재측 구성 부품과, 상기 접속 대상 부재측의 접속 대상 부재측 구성 부품으로 구성하고,
    상기 진동 대상 부재측 구성 부품의 상기 플랜지부(35)에,
    상기 제2 홀딩부(22)에 맞닿음 가능한 대직경으로 형성한 대직경 플랜지부를 구비한 완충 장치.
  9. 상호 교차하는 방향으로 각각 뻗는 콜게이트 형상이 형성된 하나 또는 복수 개의 알루미늄 합금판으로 구성하고, 입체 형상을 이루는 금속제 커버로서,
    압궤 대상 부위의 상기 콜게이트 형상을 찌그러뜨려 평판 형상으로 형성하고,
    상기 상호 교차하는 어느 일측의 방향이 상기 입체 형상을 구성하는 주요한 능선 해당 부위에 대해 교차하는 방향으로 정해지면서 동시에,
    제 1항 내지 제 8항 중 어느 하나에 기재된 완충 장치를 이용하여,
    상기 진동 대상 부재를 내연 기관 및 그 배기 경로로 구성하면서, 상기 제1 홀딩부로 상기 압궤 대상 부위를 홀딩하는 구성으로 한 금속제 커버.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 상호 교차하는 방향을 직교하는, 제1 방향 및 제2 방향으로 하면서,
    상기 콜게이트 형상을,
    각각이 상기 제1 방향을 따라 뻗는 융기부(121)와 골짜기부(122)가 상기 제2 방향으로 교대로 반복되고,
    상기 융기부(121)는 상기 제1 방향을 따라 제1 기립부와 제2 기립부가 상기 골짜기부(122)로부터 솟아올라 교대로 배열되고,
    상기 골짜기부(122)는 상기 제1 방향을 따라 평탄부(122a)와 오목부(122b)가 교대로 배열되고,
    상기 제1 기립부는 상기 골짜기부(122)로부터 역 사다리꼴 형상으로 솟아오른 한 쌍의 측벽과, 상기 측벽의 선단이 상호 연결되어 형성되는 비교적 평탄한 꼭대기부(121a)로 구성하면서, 상기 제1 기립부는 안으로 굽어 있고, 상기 제1 기립부의 베이스 단부보다 선단부 쪽이 폭이 넓고,
    상기 제2 기립부는 평탄부(122a)로부터 각각 솟아오르는 한 쌍의 측벽과, 측벽의 선단을 상호 연결한 오목한 오목부(122b)로 구성되고,
    상기 제1 기립부 및 상기 오목부(122b), 및 상기 제2 기립부 및 평탄부(122a)가 상기 제2 방향을 따라 각각 단속적으로 이어지도록 형성한 금속제 커버.
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