KR101428267B1 - 진동 절연 기능을 가지는 히트 프로텍터의 고정 장치 - Google Patents

진동 절연 기능을 가지는 히트 프로텍터의 고정 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스프링 와셔, 클램프 등 최소의 프레스 공정으로 제조가 가능함으로써, 제조 공정이 단순하여 원가를 절감할 수 있고, 스프링 와셔가 상대 부품과 선접촉되고 탄성을 이용하여 배기 매니폴드의 진동을 흡수함으로써, 외부의 압력이나 진동에 의한 손상을 방지하여 내구성을 향상시킬 수 있는 진동 절연 기능을 가지는 히트 프로텍터 고정 장치에 관한 것이다.

Description

진동 절연 기능을 가지는 히트 프로텍터의 고정 장치{Apparatus for holding heat protector with preventing from vibration}
본 발명은 진동 절연 기능을 가지는 히트 프로텍터의 고정 장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량 엔진의 배기 매니폴드는 엔진의 각 실린더로부터 배출되는 배기 가스를 모으는 관으로서, 이 배기 가스는 대략 600 ~ 900℃ 정도로 상당히 고온이며, 배기관 및 소음기를 거쳐 차량 외부로 방출된다.
엔진 운전시 고온으로 뜨거워진 배기 매니폴드로부터 주위 부품으로 열 전달됨에 따라 주위 부품이 열적 손상을 입게 되는데, 이를 방지하기 위해 배기 매니폴드에 히트 프로텍터(Heat Protector)가 볼트로 체결 부착된다.
본 발명과 관련하여 본 출원인은 엔진의 배기계를 씌우는 히트 프로텍터의 도중에 절연을 위해 장착되는 아이설레이터의 구조를 개선하여 엔진의 진동계에서 발생되는 소음 및 진동의 저감역할까지 이루어지도록 하는 히트 프로텍터의 아이설레이터를 출원하여 등록받은 바 있다(등록번호 10-0528217).
도 1 및 도 2는 상기 등록특허에 따른 히트 프로텍터의 고정장치를 설명하기 위한 도면으로서, 도 1 및 도 2를 참조하여 히트 프로텍터(1)의 고정 구조를 살펴보기로 한다.
도 1에서, 히트 프로텍터(1)가 배기 매니폴드의 고정부(4) 위에 덮여져 있고, 히트 프로텍터(1)의 가장자리면에 세 곳의 고정부(4)가 배치되어 있다.
또한, 도 1의 고정부(4)를 확대한 도면에서, 히트 프로텍터(1)를 볼트(2)로 고정하기 위해 히트 프로텍터(1)에 형성된 고정홀 주위에 홀더(9)가 배치되어 히트 프로텍터(1)의 고정홀 내부를 감싸고, 컴프레션 리미터(7;compression limiter)가 홀더(9) 내부에 동심원 상으로 삽입 배치되고, 와이어 메쉬(8)는 금속선이 엉켜 원판 형태로 뭉친 구조로 이루어지며 홀더(9)와 컴프레션 리미터(7) 사이에 삽입되어 있다.
도 2는 도 1의 고정부에서 히트 프로텍터 고정장치의 단면도로서, 볼트(2)는 컴프레션 리미터(7)를 사이에 두고 배기 매니폴드의 고정부(4)에 체결되어 있다.
컴프레션 리미터(7)는 상부와 하부에 배치되는 2개의 압착링(5,6)으로 구성되고, 각각의 압착링(5,6)은 서로 다른 직경으로 외측과 내측에 끼움식으로 결합되는 직경부(5a,6a)와, 직경부(5a,6a)의 단부에 평면으로 형성되어 볼트헤드와 배기 매니폴드의 고정부(4) 상부면과 면접촉되는 플랜지부(5b,6b)로 구성된다.
상기 컴프레션 리미터(7)는 상부와 하부의 압착링(5,6)의 결합 구조를 통해 볼트의 축력을 받아 히트 프로텍터(1)를 고정하고, 끼움식으로 결합된 직경부(5a,6a)를 사이에 두고 상부와 하부 플랜지부(5b,6b) 사이에 와이어 메쉬(8)가 삽입될 측면공간을 마련함으로써, 와이어 메쉬(8)가 볼트의 축력에 의해 압착되는 것을 방지한다.
홀더(9)는 S 자의 단면 형상의 링 구조로 이루어져, S자형 링의 하부홈은 와이어 메쉬(8)의 바깥쪽 테두리를 감싸고, S자형 링의 상부홈은 히트 프로텍터(1)의 고정홀 내부를 감싸도록 설치됨으로써, 히트 프로텍터(1)와 와이어 메쉬(8)를 고정한다.
여기서, 상기 와이어 메쉬(8)는 다수의 금속선이 엉켜진 형태로 이루어지고, 완전히 고정된 것이 아니라 상부 압착링과 소정의 갭을 두고 좌우로 움직일 수 있는 구조로 되어 있으므로, 배기 매니폴드로부터 발생된 진동을 흡수하여 히트 프로텍터(1)로 전달되는 것을 차단할 수 있다.
그러나, 상기와 같은 진동 절연 구조로 제조하는 경우에 하부 압착링(6)을 상부 압착링(5)에 압입하는 컴프레션 리미터(7) 압입 공정과, 와이어 메쉬(8)를 홀더(9)에 고정하는 공정과, 와이어 메쉬(8)가 고정된 홀더(9)와 컴프레션 리미터(7)를 결합하는 공정과, 상기 컴프레션 리미터(7), 와이어 메쉬(8) 및 홀더(9) 어셈블리를 히트 프로텍션(1)에 고정하는 공정 등으로 제조공정이 복잡하여 원가가 상승하는 문제점이 있다.
또한, 상기 와이어 메쉬(8)가 매우 가는 금속선으로 이루어져 외부의 압착력에 의해 손상되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 스프링 와셔, 클램프 등 최소의 프레스 공정으로 제조가 가능함으로써, 제조 공정이 단순하여 원가를 절감할 수 있고, 스프링 와셔가 상대 부품과 선접촉되고 탄성을 이용하여 배기 매니폴드의 진동을 흡수함으로써, 외부의 압력이나 진동에 의한 손상을 방지하여 내구성을 향상시킬 수 있는 진동 절연 기능을 가지는 히트 프로텍터 고정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 진동 절연 기능을 가지는 히트 프로텍터의 고정 장치는 히트 프로텍터의 고정홀을 관통하여 배기 매니폴드의 고정부에 체결되며 히트 프로텍터를 고정할 수 있도록 된 볼트; 상기 볼트의 헤드부 저면과 배기 매니폴드의 고정부에 각각 접촉가능하게 배치되어 볼트의 체결력을 전달하는 클램프; 및 상기 클램프 사이에 배치되어 히트 프로텍터를 고정하고, 각 클램프와 선 접촉되어 배기 매니폴드로부터 발생하는 진동을 최소화할 수 있도록 된 스프링 와셔를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 클램프는 상부와 하부에 각각 배치되고, 원형의 컵 혹은 튜브 형태로 이루어지는 클램프 몸체와, 클램프 몸체의 단부에서 직경이 크게 형성된 플랜지부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 상부 및 하부에 각각 배치된 클램프는 각각 몸체의 직경 및 높이가 서로 달라서 로워 클램프가 어퍼 클램프에 삽입가능하고, 몸체의 높이 차이로 각 클램프의 플랜지부 사이에 간격을 유지하여 스프링 와셔와 클램프 사이에 선 접촉이 이루어질 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.
상기 상부 클램프 몸체의 내측면에 형성된 걸림돌기와, 하부 클램프 몸체의 외측면 상단에 형성된 걸림턱을 이용하여 어퍼 클램프와 로워 클램프의 결합 상태를 유지할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.
평판 형태의 포일 와셔가 스프링 와셔와 히트 프로텍터 사이에 배치되어, 히트 프로텍터의 마모를 방지할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 진동 절연 기능을 가지는 히트 프로텍터의 고정 장치의 장점을 설명하면 다음과 같다.
첫째로, 어퍼 클램프와 로워 클램프 사이에 어퍼 스프링 와셔와 로워 스프링 와셔를 적용하고, 각각의 클램프와 스프링 와셔를 선접촉시킴으로써 배기 매니폴드에서 발생되는 진동의 전달면적을 최소화하고, 스프링 와셔의 탄성을 이용하여 진동을 흡수함으로써 히트 프로텍터로 방사되는 소음 및 진동을 최소화할 수 있다.
둘째로, 상기 클램프, 스프링 와셔, 포일 와셔 등의 구성부품을 순서대로 나열한 후, 한 번의 작업에 의해 조립을 완료할 수 있으므로 작업이 단순 및 용이하고, 제조 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 히트 프로텍터 고정부와 그 확대도
도 2는 도 1에서 히트 프로텍터 고정장치의 단면도
도 3은 본 발명에 따른 히트 프로텍터 고정장치의 사시도 및 저면사시도
도 4는 본 발명에 따른 히트 프로텍터 고정장치의 단면도
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 제조공정이 단순하여 원가를 절감하고, 진동 절연 수단이 압착에 의해 손상되지 않는 진동 절연 기능을 가지는 히트 프로텍터의 고정 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 진동 절연 기능을 가지는 히트 프로텍터의 고정 장치는 볼트(10), 클램프(17), 스프링 와셔(15), 포일 와셔(16)(foil washer)를 주요 구성요소로 한다.
볼트(10)는 체결 요소로서 본 발명에서 히트 프로텍터(1)를 배기 매니폴드에 고정하는 역할을 한다.
상기 볼트(10)는 주지된 바와 같이 헤드부(10a)와, 나사부가 형성된 스템부(10b)로 구성되고, 볼트(10)의 스템부(10b)에 형성된 나사부가 배기 매니폴드의 고정부(4) 내측에 형성된 암나사산에 체결되면서 나선형으로 이루어진 나사산을 따라 회전함에 따라 스템부(10b)의 축선 하방향으로 체결력을 발생시킨다.
상기 볼트(10)로 플랜지 볼트 구조를 채용하여 볼트(10)의 체결력을 효과적으로 전달할 수 있고, 헤드부(10a)의 저면부가 플랜지 형태로 이루어진다.
상기 볼트(10)의 스템부(10b)에는 나사산이 형성되지 않은 비나사산부가 있고, 비나사산부에 이탈방지턱(10c)이 원주방향으로 연속해서 형성되고, 이탈방지턱(10c)이 클램프 몸체(11a)에 형성된 관통홀 주변에 걸림으로써 볼트(10)가 하기 클램프(17)에서 쉽게 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
클램프(17)는 볼트(10)의 헤드부(10a) 저면에 접촉하도록 상부에 배치되는 어퍼 클램프(11)와, 배기 매니폴드의 고정부(4) 상단면에 접촉하도록 하부에 배치되는 로워 클램프(12)로 구성된다.
상기 어퍼 클램프(11)는 원형의 컵을 뒤집어 놓은 형태로 이루어진 클램프 몸체(11a)와, 클램프 몸체(11a) 하단에서 외측 반경방향으로 돌출형성된 플랜지부(11b)로 구성된다.
상기 어퍼 클램프(11)의 클램프 몸체(11a) 상면에 관통홀이 형성되어 볼트(10)가 관통홀을 관통하고, 볼트(10)의 헤드부(10a) 저면이 클램프 몸체(11a) 상면의 관통홀 주변에 면접촉하여 볼트(10)의 체결력이 어퍼 클램프(11)에 전달된다.
또한, 상기 어퍼 클램프(11)의 플랜지부(11b) 가장자리부는 어퍼 스프링 와셔(13)와 선접촉된다.
로워 클램프(12)는 원형의 튜브 형태로 이루어진 클램프 몸체(12a)와, 클램프 몸체(12a)의 하단에서 외측 반경방향으로 돌출형성된 플랜지부(12b)로 구성된다.
상기 로워 클램프(12)의 클램프 몸체(12a)의 외경은 어퍼 클램프(11)의 클램프 몸체(12a)의 내경보다 약간 작게 형성되어 있으므로, 로워 클램프(12)의 클램프 몸체(12a)가 어퍼 클램프(11)의 클램프 몸체(11a)의 내부에 삽입될 수 있다.
또한, 로워 클램프(12)의 플랜지부(12b)는 배기 매니폴드의 고정부(4) 상단에 안착되고, 플랜지부(12b)의 가장자리부가 로워 스프링 와셔(14)와 선접촉된다.
그리고, 상기 어퍼 클램프(11)의 클램프 몸체(11a)의 외측 높이가 로워 클램프(12)의 클램프 몸체(11a)의 내측 높이보다 길어서, 어퍼 클램프(11)의 클램프 몸체(11a)의 상단이 로워 클램프(12)의 클램프 몸체(12a)의 내측 상단면에 삽입되어 닿게 되면 어퍼 클램프(11)의 플랜지부(11b)와 로워 클램프(12)의 플랜지부(11b) 사이에 일정한 간극을 유지하게 되고, 이 간극은 어퍼 및 로워 스프링 와셔(13,14)가 서로 마주보게 삽입되어 히트 프로텍터(1)를 고정시킬 수 있을 정도가 되어야 한다.
상기 어퍼 클램프(11)와 로워 클램프(12)가 서로 결합된 상태를 유지하기 위해, 어퍼 클램프(11)의 클램프 몸체(12a) 내부에 걸림돌기가 원주방향으로 간격을 두고 형성되어 있고, 높이 방향으로 클램프 몸체(11a)의 내측 상단과 간격을 두고 있다.
아울러, 로워 클램프(12)의 클램프 몸체(12a) 상단에 원주방향으로 연속해서 걸림턱(12c)이 형성되어, 로워 클램프(12)의 클램프 몸체(12a) 상단부가 어퍼 클램프(11)의 클램프 몸체(11a) 내부에 삽입되어 내측 상단에 닿게 되면 걸림돌기가 걸림턱(12c)에 압입되면서 락킹되어 어퍼 클램프(11)가 로워 클램프(12)에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
스프링 와셔(15)는 어퍼 클램프(11)와 로워 클램프(12) 사이에 각각 서로 마주보게 배치되는 어퍼 스프링 와셔(13)와 로워 스프링 와셔(14)로 구성된다.
상기 스프링 와셔(15)는 직경에 비해 상대적으로 높이가 낮은 원뿔형 판으로 이루어진 와셔몸체(13a,14a)와, 와셔몸체(13a,14a)의 중심부에 형성된 중심홀과, 원주방향으로 일정한 간격을 두고 배치되면서 중심홀에서 외측 반경방향으로 길게 형성되는 복수의 슬롯(13b,14b)과, 슬롯(13b,14b) 사이에 형성된 티스부(13c,14c)를 가진다.
이때, 상기 티스부(13c,14c)의 외측단부는 와셔몸체(13a,14a)의 가장자리부에 일체로 연결되어 있다.
상기 스프링 와셔(15)의 티스부(13c)는 중심부로 갈수록 상방향으로 경사지게 형성되어 탄성을 가진다.
상기 어퍼 스프링 와셔(13)는 티스부(13c)의 경사진 방향(와셔몸체(13a)의 직경이 점차적으로 작아지는 방향)이 아래로 향하도록 어퍼 클램프(11)의 하부에 배치되어, 어퍼 클램프(11)의 플랜지부(11b)와 선접촉되고, 로워 스프링 와셔(14)는 티스부(13c)의 경사진 방향이 위로 향하도록 로워 클램프(12)의 상부에 배치되어 로워 클램프(12)의 플랜지부(12b)와 선접촉된다.
상기 스프링 와셔(14)의 티스부(14c)는 티스부(14c)의 상단부(로워 스프링 와셔(14)를 예로 들어 설명하면)가 자유단이고, 이의 하단부가 와셔몸체(14a)에 연결 지지되며, 티스부(14c)의 양쪽 측단부가 슬롯(14b)에 의해 분리되어 탄성을 가짐에 따라 진동을 흡수할 수 있도록 되어 있다.
포일 와셔(16)는 평평한 원판 형태로 이루어지고, 원판의 중심부에는 원형의 홀이 형성되어 볼트(10)를 홀을 통해 관통시킬 수 있다.
상기 포일 와셔(16)는 히트 프로텍터(1)와 스프링 와셔(15) 사이에 각각 한 개씩 배치되어 스프링 와셔(15)의 이동으로 인한 히트 프로텍터(1)의 마모를 방지하는 기능을 한다.
이와 같이 구성된 히트 프로텍터 고정장치의 조립방법을 살펴보면, 배기 매니폴드의 고정부(4) 상단에 로워 클램프(12)를 안착시키고, 로워 클램프(12)의 클램프 몸체(12a) 위로 로워 스프링 와셔(14), 로워 포일 와셔(16), 히트 프로텍터(1), 어퍼 포일 와셔(16), 어퍼 스프링 와셔(13)를 각각 순서대로 끼운다.
그 다음, 로워 클램프(12)의 클램프 몸체(12a)가 어퍼 클램프(11)의 클램프 몸체(12a) 내부로 삽입되도록 어퍼 클램프(11)와 로워 클램프(12)를 조립한다.
이때, 상기 로워 클램프(12)의 클램프 몸체(12a) 상단부가 어퍼 클램프(11)의 클램프 몸체(12a) 내측에 닿을 때까지 어퍼 클램프(11)를 누르면 로워 클램프(12)의 걸림턱(12c)이 어퍼 클램프(11)의 걸림돌기(11c) 위에 걸림으로써 어퍼 클램프(11)가 로워 클램프(12)에 고정되고, 로워 클램프(12)의 플랜지부(12b)와 어퍼 클램프(11)의 플랜지부(11b) 사이에 간극이 생긴다.
상기 간극을 통해 어퍼 스프링 와셔(13)와 로워 스프링 와셔(14)는 서로 마주보게 배치되어 각각의 스프링 와셔(15)는 클램프와 포일 와셔(16) 사이에서 선접촉으로 밀착된다.
이어서, 상기 어퍼 클램프(11)와 로워 클램프(12)가 서로 조립된 후 볼트(10)의 스템부(10b)를 어퍼 클램프(11) 및 로워 클램프(12)의 관통홀에 관통시켜 배기 매니폴드의 고정부(4)에 체결한다.
상기한 방법에 의해 조립된 히트 프로텍터의 고정장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
상기 볼트(10)가 체결된 경우 볼트(10)의 축력(체결력)은 어퍼 클램프(11)와 로워 클램프(12)에 전달되고, 어퍼 클램프(11)의 플랜지부(11b)와 로워 클램프(12)의 플랜지부(12b) 사이의 간극을 유지하게 된다.
물론, 상기 볼트(10)의 체결력이 느슨해지더라도 어퍼 클램프(11)의 걸림돌기(11c)와 로워 클램프(12)의 걸림턱(12c)에 의해 서로 걸리게 되므로 어퍼 클램프(11)와 로워 클램프(12)의 간극을 그대로 유지할 수 있다.
여기서, 배기 매니폴드로부터 발생된 진동은 2가지 경로, 즉 배기 매니폴드의 고정부(4)에서 로워 클램프(12)로 전달되는 경로(제1경로)와, 배기 매니폴드의 고정부(4)에서 볼트(10)의 스템부(10b)→볼트(10)의 헤드부(10a)→어퍼 클램프(11)(제2경로)로 어퍼 및 로워 클램프(11,12)에 전달되고, 상기 어퍼 클램프(11)와 로워 클램프(12) 사이에 배치된 어퍼 스프링 와셔(13)와 로워 스프링 와셔(14)는 각각의 클램프(17)와 선접촉됨으로써, 클램프(17)에서 스프링 와셔(15)로 전달되는 진동의 전달면적을 최소화하고, 스프링 와셔(15)의 티스부(13c)의 탄성을 이용하여 진동을 흡수하여 히트 프로텍터(1)로 방사되는 소음 및 진동을 최소화할 수 있다.
또한, 상기 클램프(17), 스프링 와셔(15), 포일 와셔(16) 등의 구성부품을 순서대로 나열한 후, 한 번의 작업에 의해 조립을 완료할 수 있으므로 작업이 단순 및 용이하고, 제조 비용을 절감할 수 있다.
1 : 히트 프로텍터
4 : 배기 매니폴드 고정부
10 : 볼트
10a : 헤드부
10b : 스템부
10c : 이탈방지턱
11 : 어퍼 클램프
11a : 클램프 몸체
11b : 플랜지부
11c : 걸림돌기
12 : 로워 클램프
12a : 클램프 몸체
12b : 플랜지부
12c : 걸림턱
13 : 어퍼 스프링 와셔
13a : 와셔몸체
13b : 슬롯
13c : 티스부
14 : 로워 스프링 와셔
14a : 와셔몸체
14b : 슬롯
14c : 티스부
15 : 스프링 와셔
16 : 포일 와셔
17 : 클램프

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 히트 프로텍터(1)의 고정홀을 관통하여 배기 매니폴드의 고정부(4)에 체결되며 히트 프로텍터(1)를 고정할 수 있도록 된 볼트(10);
    상기 볼트(10)의 헤드부(10a) 저면과 배기 매니폴드의 고정부(4)에 각각 접촉가능하게 배치되어 볼트(10)의 체결력을 전달하는 클램프(17); 및
    상기 클램프(17) 사이에 배치되어 히트 프로텍터(1)를 고정하고, 각 클램프(17)와 선 접촉되어 배기 매니폴드로부터 발생하는 진동을 최소화할 수 있도록 된 스프링 와셔(15);
    를 포함하고,
    상기 클램프(17)는 상부와 하부에 각각 배치되고, 원형의 컵 혹은 튜브 형태로 이루어지는 클램프 몸체(11a,12a)와, 클램프 몸체(11a,12a)의 단부에서 직경이 크게 형성된 플랜지부(11b,12b)로 구성되며,
    상기 상부 및 하부에 각각 배치된 클램프(17)는 각각 몸체의 직경 및 높이가 서로 달라서 로워 클램프(12)가 어퍼 클램프(11)에 삽입가능하고, 몸체의 높이 차이로 각 클램프(17)의 플랜지부(11b,12b) 사이에 간격을 유지하여 스프링 와셔(15)와 클램프(17) 사이에 선 접촉이 이루어질 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 진동 절연 기능을 가지는 히트 프로텍터의 고정 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 상부 클램프 몸체(11a)의 내측면에 형성된 걸림돌기(11c)와 하부 클램프 몸체(12a)의 외측면 상단에 형성된 걸림턱(12c)을 이용하여 어퍼 클램프(11)와 로워 클램프(12)의 결합 상태를 유지할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 진동 절연 기능을 가지는 히트 프로텍터의 고정 장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 스프링 와셔(15)와 히트 프로텍터(1) 사이에 배치되어, 히트 프로텍터(1)의 마모를 방지할 수 있도록 된 평판 형태의 포일 와셔(16)를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 절연 기능을 가지는 히트 프로텍터의 고정 장치.
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