KR102163972B1 - 자동차용 배기계 조립성 개선 장치 - Google Patents

자동차용 배기계 조립성 개선 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 터보차저에 대하여 촉매컨버터를 조립할 때, 촉매컨버터를 가거치시킬 수 있도록 함으로써, 작업자 1인이 한 손으로 촉매컨버터를 직접 지지할 필요없이 터보차저의 출구관 플랜지와 촉매컨버터의 입구관 플랜지 간에 클램프를 용이하게 체결시킬 수 있도록 함으로써, 터보차저와 촉매컨버터 간의 조립 작업성을 향상시킬 수 있도록 한 자동차용 배기계 조립성 개선 장치를 제공하고자 한 것이다.

Description

자동차용 배기계 조립성 개선 장치{Device for connecting exhaust system of vehicle}
본 발명은 자동차용 배기계 조립성 개선 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배기계 부품인 촉매컨버터를 터보차저에 조립시킬 때 가거치시킨 상태에서 편리하게 조립시킬 수 있도록 한 자동차용 배기계 조립성 개선 장치에 관한 것이다.
터보차저가 적용된 엔진의 배기계에 있어서, 터보차저의 출구관에는 배기가스 중에 포함되어 있는 CO 및 HC 성분 뿐만 아니라 SOF 성분도 효과적으로 산화시킬 수 있도록 배기가스 후처리 장치의 일종인 워밍업 촉매컨버터(WCC, Warming-up Catalytic Converter)가 장착되고 있다.
첨부한 도 1은 터보차저와 촉매컨버터(WCC) 간의 체결 구조를 나타내고, 도 2는 터보차저의 출구관과 촉매컨버터의 입구관이 클램프로 체결된 상태를 나타낸다.
도 1에 도시된 바와 같이, 터보차저(10)의 출구관 플랜지(12)와 촉매컨버터(30)의 입구관 플랜지(32)가 서로 기밀 유지 가능하게 밀착되고, 도 2에 도시된 바와 같이 서로 밀착된 출구관 플랜지(12)와 입구관 플랜지(32)의 외경부에 클램프(40)가 체결됨으로써, 터보차저(10)와 촉매컨버터(30) 간의 조립이 이루어진다.
상기 터보차저(10)에 대해 촉매컨버터(30)를 조립하는 작업에 있어서, 작업자가 한 손으로 촉매컨버터를 지지한 상태에서 다른 한 손으로 클램프를 체결하는 작업이 진행되면 큰 불편함 없이 조립이 원활하게 이루어질 수 있다.
하지만, 도 1에서 보듯이 터보차저(10)의 출구관 플랜지(12)와 촉매컨버터(30)의 입구관 플랜지(32)는 서로 경사진 상태로 밀착되어 있고, 촉매컨버터(30)의 레이아웃이 지면을 향하여 경사지게 배열되기 때문에 작업자가 한 손으로 촉매컨버터를 지지하는데 어려움이 있고, 한 손을 지지한다 하더라도 촉매컨버터(30)의 하중에 의한 처짐 현상이 발생하여 출구관 플랜지(12)와 입구관 플랜지(32) 간의 매칭부 이탈로 인해 조립 작업 시간이 과다 소요되어 작업성이 떨어지는 문제점이 있다.
이에, 작업자 1인이 촉매컨버터(30)를 지지하고, 다른 작업자 1인이 클램프 조립 작업을 수행함에 따라, 촉매컨버터 조립을 위한 작업 인원이 증가될 수 밖에 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 터보차저에 대하여 촉매컨버터를 조립할 때, 촉매컨버터를 가거치시킬 수 있도록 함으로써, 작업자 1인이 한 손으로 촉매컨버터를 직접 지지할 필요없이 터보차저의 출구관 플랜지와 촉매컨버터의 입구관 플랜지 간에 클램프를 용이하게 체결시킬 수 있도록 함으로써, 터보차저와 촉매컨버터 간의 조립 작업성을 향상시킬 수 있도록 한 자동차용 배기계 조립성 개선 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은: 터보차저에 대하여 90도 이상으로 배열되는 동시에 지면을 향하여 경사지게 배열되는 촉매컨버터; 스테이 스터드가 형성된 구조로 구비되어 엔진의 소정 위치에 장착되는 엔진측 브라켓; 및 상기 스테이 스터드가 삽입되는 위치 결정홀이 형성된 구조로 구비되어, 상기 촉매 컨버터의 외면에 장착되는 스테이 브라켓; 을 포함하되, 상기 스테이 브라켓의 상단부에 엔진측 브라켓의 상단면에 걸림 가능한 걸쇠를 일체로 형성하여, 상기 걸쇠가 엔진측 브라켓의 상단면에 걸리면서 촉매 컨버터의 가거치가 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 자동차용 배기계 조립성 개선 장치를 제공한다.
이에, 상기 촉매컨버터의 입구관 플랜지를 터보차저의 출구관 플랜지에 밀착시킨 후, 상기 촉매컨버터를 소정 각도로 회전시켜서 스테이 브라켓의 위치 결정홀 내에 엔진측 브라켓의 스테이 스터드가 삽입되도록 함으로써, 상기 스테이 브라켓에 형성된 걸쇠가 엔진측 브라켓의 상단부에 걸림 가능한 배열되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 스테이 브라켓은 촉매 컨버터의 일측 외면에 장착되는 제1스테이 브라켓과, 타측 외면에 장착되는 제2스테이 브라켓으로 구성되고, 상기 제1스테이 브라켓과 제2스테이 브라켓의 내측단부는 서로 겹쳐진 상태에서 엔진 브라켓에 밀착되며, 상기 제1스테이 브라켓과 제2스테이 브라켓의 내측단부 중 하나에만 엔진측 브라켓의 상단면에 걸림 가능한 걸쇠가 절곡 형성된 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 걸쇠와 엔진측 브라켓의 상단면 간의 이격거리는 상기 터보차저의 출구관 플랜지과 촉매컨버터의 입구관 플랜지 간의 삽입 체결된 부분의 오버랩 길이에 비하여 작게 형성된 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 터보차저에 촉매컨버터를 조립할 때, 촉매컨버터의 스테이 브라켓에 형성된 걸쇠가 엔진측 브라켓에 걸리도록 하여 촉매컨버터의 가거치되며 고정된 상태가 되도록 함으로써, 기존에 작업자 1인이 한 손으로 촉매컨버터를 직접 지지할 필요없이 편안한 자세에서 터보차저의 출구관 플랜지와 촉매컨버터의 입구관 플랜지 간에 클램프를 용이하게 체결시킬 수 있으므로, 터보차저에 대한 촉매컨버터의 조립 작업성을 향상시킬 수 있다.
둘째, 터보차저의 출구관 플랜지과 촉매컨버터의 입구관 플랜지 간의 삽입 체결된 부분의 오버랩 길이를 걸쇠와 엔진측 브라켓의 상단면 간의 이격거리 보다 더 크게 형성함으로써, 촉매컨버터의 가거치를 위해 걸쇠가 이격거리만큼 이동하여 엔진측 브라켓의 상단면에 걸리는 동시에 촉매컨버터가 이격거리만큼 밀려나더라도, 터보차저의 출구관 플랜지과 촉매컨버터의 입구관 플랜지 간의 삽입 체결된 부분이 이탈 없이 오버랩 상태로 유지될 수 있고, 그에 따라 클램프 체결 작업이 용이하게 이루어질 수 있다.
도 1은 터보차저와 촉매컨버터 간의 체결 구조를 도시한 개략도,
도 2는 터보차저의 출구관과 촉매컨버터의 입구관이 클램프로 체결된 상태를 나타낸 개략적 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 자동차용 배기계 조립성 개선 장치를 도시한 사시도,
도 4는 도 3의 "Z" 방향에서 바라 본 일부 확대 저면도,
도 5는 도 4의 "A-A" 선을 취한 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 자동차용 배기계 조립성 개선 장치를 다른 각도에서 바라본 사시도,
도 7은 도 3의 "B-B" 선을 취한 단면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
첨부한 도 3 및 도 6은 본 발명에 따른 자동차용 배기계 조립성 개선 장치를 도시한 사시도로서, 도면부호 10은 엔진 배기계에 포함된 터보차저를 지시하고, 도면부호 30은 터보차저에 대하여 조립되는 촉매컨버터(WCC)를 지시한다.
상기 촉매컨버터(30)가 터보차저(10)에 대하여 조립 완료되는 경우, 도 6에서 보듯이 상기 촉매컨버터(30)가 터보차저(10)에 대하여 90도 이상(약 112도 수준)으로 배열되는 동시에 지면을 향하여 경사지게 배열되는 상태가 된다.
이에, 전술한 바와 같이 터보차저(10)에 대해 촉매컨버터(30)를 조립하는 작업에 있어서, 촉매컨버터(30)가 자중에 의하여 처지거나 밀려나는 현상으로 인하여 작업자가 한 손으로 촉매컨버터를 지지한 상태에서 다른 한 손으로 클램프를 체결하는 작업에 어려움이 있고, 그에 따라 작업자 2인이 조립 작업을 해야 하는 등 조립 작업성이 크게 떨어지는 문제점이 발생되고 있다.
이러한 기존 문제점을 해소하고자, 본 발명은 터보차저에 촉매컨버터를 조립할 때, 촉매컨버터를 가거치하여 고정된 상태가 되도록 함으로써, 작업자 1인이 편안한 자세에서 터보차저의 출구관 플랜지와 촉매컨버터의 입구관 플랜지 간에 클램프를 용이하게 체결시킬 수 있고, 그에 따라 터보차저에 대한 촉매컨버터의 조립 작업성을 향상시킬 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.
이를 위해, 엔진의 소정 위치에 스테이 스터드(22)가 형성된 구조로 구비된 엔진측 브라켓(20)이 장착되고, 상기 촉매 컨버터(30)의 외면에는 스테이 스터드(22)가 삽입되는 위치 결정홀(53)이 형성된 구조로 구비된 스테이 브라켓(50)이 장착되며, 특히 상기 스테이 브라켓(50)의 상단부에는 엔진측 브라켓(20)의 상단면에 걸림 가능한 걸쇠(54)가 일체로 형성된다.
좀 더 상세하게는, 상기 엔진측 브라켓(20)은 그 일측단부가 엔진의 소정 위치에 볼팅으로 고정 장착되고, 타측단부에 한 쌍의 스테이 스터드(22)가 형성된 구조로 구비되고, 상기 스테이 브라켓(50)은 그 일측단부가 촉매 컨버터(30)의 외면에 용접 등을 매개로 고정되고, 타측단부에 스테이 스터드(22)가 삽입되는 위치 결정홀(53)이 형성된 구조로 구비되며, 특히 상기 스테이 브라켓(50)의 위치 결정홀(53)이 형성된 부분에서 그 상단부에 엔진측 브라켓(20)의 상단면에 걸림 가능한 걸쇠(54)가 일체로 절곡 형성된다.
바람직하게는, 상기 스테이 브라켓(50)은 도 3 내지 도 5에서 잘 볼 수 있듯이, 촉매 컨버터(30)를 지지하는 면적을 증대시키기 위하여 촉매 컨버터(30)의 일측 외면을 감싸며 장착되는 제1스테이 브라켓(51)과, 촉매 컨버터(30)의 타측 외면을 감싸며 장착되는 제2스테이 브라켓(52)으로 구성된다.
더욱 바람직하게는, 상기 제1스테이 브라켓(51)과 제2스테이 브라켓(52)의 내측단부는 서로 겹쳐진 상태에서 엔진측 브라켓(20)에 밀착되며, 상기 제1스테이 브라켓과 제2스테이 브라켓의 내측단부(위치 결정홀(53)이 형성된 타측단부) 중 하나에만 엔진측 브라켓(20)의 상단면에 걸림 가능한 걸쇠(54)가 절곡 형성된다.
한편, 상기 터보차저(10)의 출구관 플랜지(12)와 촉매컨버터(30)의 입구관 플랜지(32)는 클램프로 체결되기 전에 서로 삽입 체결되는 상태가 된다.
즉, 첨부한 도 7에서 보듯이 상기 터보차저(10)의 출구관 플랜지(12)에 "ㄱ" 자 단면의 요부(12-1)를 형성하고, 상기 촉매컨버터(30)의 입구관 플랜지(32)에 "ㄱ" 자 단면의 철부(32-1)를 형성하여, 철부(32-1)가 요부(12-1)에 삽입 체결되도록 한다.
이때, 상기 터보차저(10)의 출구관 플랜지(12)와 촉매컨버터(30)의 입구관 플랜지(32)가 클램프로 체결되기 전에 서로 삽입 체결되는 부분 즉, 상기 철부(32-1)가 요부(12-1)에 삽입 체결되어 그 길이방향에서 서로 접촉하는 오버랩 부분의 길이(L1)가 상기 걸쇠(54)와 엔진측 브라켓(20)의 상단면 간의 이격거리(L2 : 상기 걸쇠가 엔진측 브라켓의 상단면에 접촉하며 걸리기 전 상태)에 비하여 더 크게 형성된다.
다시 말해서, 상기 걸쇠(54)와 엔진측 브라켓(20)의 상단면 간의 이격거리(L2: 상기 걸쇠가 엔진측 브라켓의 상단면에 접촉하며 걸리기 전 상태)는 상기 터보차저(10)의 출구관 플랜지(12)과 촉매컨버터(30)의 입구관 플랜지(32) 간의 삽입 체결된 부분에서 상호 오버랩된 길이(L1)에 비하여 작게 형성된다
여기서, 상기 터보차저(10)에 대하여 촉매컨버터(30)를 조립하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 상기 촉매컨버터(30)의 입구관 플랜지(32)를 터보차저(10)의 출구관 플랜지(12)에 밀착시키며 밀어 넣으면, 도 7에서 보듯이 상기 출구관 플랜지(12)에 형성된 요부(12-1) 내에 입구관 플랜지(32)에 형성된 철부(32-1)가 삽입되는 상태가 된다.
이때, 상기 입구관 플랜지(32)의 철부(32-1)가 출구관 플랜지(12)의 요부(12-1)에 삽입되어 오버랩 부분의 길이(L1)를 갖게 되고, 상기 촉매컨버터(30)는 터보차저(10)에 대하여 90도 이상(약 112도 수준)으로 배열되는 동시에 지면을 향하여 경사지게 배열되는 상태가 된다.
이어서, 상기 촉매컨버터(30)를 그 길이방향 축을 중심으로 소정 각도로 회전시켜서 스테이 브라켓(50)의 위치 결정홀(53) 내에 엔진측 브라켓(20)의 스테이 스터드(22)가 삽입되도록 함으로써, 촉매컨버터(30)가 스테이 스터드(22)에 의하여 1차 지지되는 동시에 그 조립을 위한 배치 위치가 정확하게 결정된다.
이때, 상기 스테이 브라켓(50)에 형성된 걸쇠(54), 바람직하게는 제1스테이 브라켓(51)의 상단부에만 절곡 형성된 걸쇠(54)가 엔진측 브라켓(20)의 상단면에 걸림 가능한 이격 배열된다.
즉, 상기 걸쇠(54)는 엔진측 브라켓(20)의 상단면에 대하여 이격거리(L2 : 상기 걸쇠가 엔진측 브라켓의 상단면에 접촉하며 걸리기 전 상태)로 유지되며 배열되는 상태가 된다.
여기서, 작업자가 촉매컨버터(30)를 그대로 놓으면, 촉매컨버터(30) 및 스테이 브라켓(50)에 형성된 걸쇠(54)가 이격거리(L2) 만큼 밀려나면서 엔진측 브라켓(20)의 상단면에 걸리게 됨으로써, 촉매 컨버터(30)가 더 이상 움직이지 않고 고정되는 가거치 상태가 된다.
이때, 상기 촉매컨버터(30)가 이격거리(L2) 만큼 밀려나더라도, 촉매컨버터(30)의 입구관 플랜지(32)의 철부(32-1)와 터보차저(10)의 출구관 플랜지(12)의 요부(12-1)가 삽입 체결된 상태에서의 오버랩 길이(L1)가 더 크기 때문에, 촉매컨버터(30)의 입구관 플랜지(32)가 터보차저(10)의 출구관 플랜지(12)로부터 이탈되지 않게 되고, 결국 입구관 플랜지(32)가 터보차저(10)의 출구관 플랜지(12)에 계속 삽입 체결된 상태로 유지되어진다.
이와 같이, 상기 촉매컨버터(30)의 스테이 브라켓(50)에 형성된 걸쇠(54)가 엔진측 브라켓(20)의 상단면에 걸리도록 하여 촉매컨버터(30)의 가거치되며 고정된 상태가 되도록 함으로써, 작업자 1인의 양손이 자유로운 상태가 되어 편안한 자세에서 터보차저(10)의 출구관 플랜지(12)와 촉매컨버터(30)의 입구관 플랜지(32) 간을 클램프(40)로 상호 조여주는 조립 작업을 용이하게 실시할 수 있고, 그에 따라 터보차저에 대한 촉매컨버터의 조립 작업성을 향상시킬 수 있다.
참고로, 도 2에서 보듯이 상기 출구관 플랜지(12)와 입구관 플랜지(32)의 외경부에 클램프(40)가 체결됨으로써, 터보차저(10)와 촉매컨버터(30) 간의 조립이 완료된다.
또한, 상기 터보차저(10)의 출구관 플랜지(12)과 촉매컨버터(30)의 입구관 플랜지(32) 간의 삽입 체결된 부분의 오버랩 길이(L1)를 상기 걸쇠(54)와 엔진측 브라켓(20)의 상단면 간의 이격거리(L2) 보다 더 크게 형성함으로써, 촉매컨버터(30)의 가거치를 위해 걸쇠(54)가 이격거리(L2) 만큼 이동하여 엔진측 브라켓(20)의 상단면에 걸리는 동시에 촉매컨버터(30)도 이격거리(L2) 만큼 밀려나더라도, 상기 터보차저(10)의 출구관 플랜지(12)과 촉매컨버터(30)의 입구관 플랜지(32) 간의 삽입 체결된 오버랩 길이(L1)가 이격거리(L2) 보다 더 크게 형성됨에 따라 출구관 플랜지(12)로부터 입구관 플랜지(32)가 이탈 없이 오버랩 상태로 유지될 수 있고, 그에 따라 출구관 플랜지(12)와 입구관 플랜지(32)의 외경부에 체결되는 클램프 조립 작업이 용이하게 이루어질 수 있다.
10 : 터보차저
12 : 출구관 플랜지
12-1 : 요부
20 : 엔진측 브라켓
22 : 스테이 스터드
30 : 촉매컨버터
32 : 입구관 플랜지
32-1 : 철부
40 : 클램프
50 : 스테이 브라켓
51 : 제1스테이 브라켓
52 : 제2스테이 브라켓
53 : 위치 결정홀
54 : 걸쇠

Claims (5)

  1. 터보차저에 대하여 90도 이상으로 배열되는 동시에 지면을 향하여 경사지게 배열되는 촉매컨버터;
    스테이 스터드가 형성된 구조로 구비되어 엔진의 소정 위치에 장착되는 엔진측 브라켓; 및
    상기 스테이 스터드가 삽입되는 위치 결정홀이 형성된 구조로 구비되어, 상기 촉매 컨버터의 외면에 장착되는 스테이 브라켓;
    을 포함하되,
    상기 스테이 브라켓의 상단부에 엔진측 브라켓의 상단면에 걸림 가능한 걸쇠를 일체로 형성하여, 상기 걸쇠가 엔진측 브라켓의 상단면에 걸리면서 촉매 컨버터의 가거치가 이루어질 수 있도록 하고,
    상기 걸쇠와 엔진측 브라켓의 상단면 간의 이격거리는 상기 터보차저의 출구관 플랜지과 촉매컨버터의 입구관 플랜지가 삽입 체결되어 오버랩된 부분의 길이에 비하여 작게 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 배기계 조립성 개선 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 촉매컨버터의 입구관 플랜지를 터보차저의 출구관 플랜지에 밀착시킨 후, 상기 촉매컨버터를 소정 각도로 회전시켜서 스테이 브라켓의 위치 결정홀 내에 엔진측 브라켓의 스테이 스터드가 삽입되도록 함으로써, 상기 스테이 브라켓에 형성된 걸쇠가 엔진측 브라켓의 상단부에 걸림 가능한 배열되는 것을 특징으로 하는 자동차용 배기계 조립성 개선 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 스테이 브라켓은 촉매 컨버터의 일측 외면에 장착되는 제1스테이 브라켓과, 타측 외면에 장착되는 제2스테이 브라켓으로 구성되고, 상기 제1스테이 브라켓과 제2스테이 브라켓의 내측단부는 서로 겹쳐진 상태에서 엔진 브라켓에 밀착되는 것을 특징으로 하는 자동차용 배기계 조립성 개선 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1스테이 브라켓과 제2스테이 브라켓의 내측단부 중 하나에만 상기 엔진 브라켓의 상단면에 걸림 가능한 걸쇠가 절곡 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 배기계 조립성 개선 장치.
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