KR102435143B1

KR102435143B1 - 완충 장치 및 금속 커버

Info

Publication number: KR102435143B1
Application number: KR1020207017099A
Authority: KR
Inventors: 야스유키 나카노; 겐지 나가사키
Original assignee: 산와 파킹 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2019-01-28
Filing date: 2019-01-28
Publication date: 2022-08-22
Also published as: KR20200096539A; CN212839143U; WO2020157794A1; CN111486192A; CN111486192B; US20210239028A1

Abstract

[과제] 본 발명은, 컬러 부재와 완충 부재와의 맞닿음에 의한 접촉음의 발생을 억제할 수 있음과 더불어, 더욱 우수한 제진성을 갖는 완충 장치 및 금속 커버를 제공하는 것을 과제로 한다.
[해결수단] 진동원인 배기 매니폴드(3)를 덮는 히트 인슐레이터(1)로의 진동을 완충시키는 완충 장치(10)를, 컬러 부재(20), 그로밋(30), 환상의 완충재로 구성된 압축 메쉬(40), 및 이 압축 메쉬(40)와 겹쳐 배치되는 스파이럴 스프링(50)으로 구성하고, 압축 메쉬(40)의 중앙 구멍(41)이 컬러축부(21)에 대하여 헐겁게 끼워지고, 압축 메쉬(40)의 스프링 상수 이하로 설정된 스파이럴 스프링(50)이 평면시 스파이럴 형상이고, 압축 메쉬(40)에 대한 스파이럴 스프링(50)의 직경 방향으로의 상대 이동을 규제하는 규제 볼록부(43)가 압축 메쉬(40)에 있어서 하측 대직경부(51)을 따라 마련되고, 하측 대직경부(51)와 규제 볼록부(43)의 접촉 범위(X)가 둘레 방향에 있어서의 40% 이상 55% 이하의 범위이다.

Description

완충 장치 및 금속 커버

본 발명은, 예컨대 히트 인슐레이터(heat insulator)와 내연기관의 배기 매니폴드(exhaust manifold)의 부착 부분에 이용되는 완충 장치 및 완충 장치를 구비한 히트 인슐레이터 등의 금속 커버에 관한 것이다.

종래부터 엔진으로부터 배출되는 연소 배기가스가 내부를 통과하는 배기 매니폴드는, 연소 배기가스의 통과에 따라 열이 주변으로 전파되는 것을 억제하기 위한 히트 인슐레이터로 덮여 있다. 이 배기 매니폴드는, 열을 방출할 뿐만 아니라, 엔진의 진동이나 맥동하는 연소 배기가스의 통과에 의해서 진동음을 발생시킨다.

이러한 배기 매니폴드(이하, 진동 부재)에, 히트 인슐레이터[이하, 위요(圍繞) 부재]를 직접 부착하면, 진동 부재의 진동에 공진하여 위요 부재 자체가 진동원으로 되어 진동음이 커질 우려가 있다. 그 때문에, 예컨대 진동 부재와 위요 부재의 부착 부분에 이용되는 완충 장치를 특허문헌 1에 개시하고 있다.

특허문헌 1에 기재된 완충 장치는, 위요 부재에 고정되는 고정 부재와, 부착 볼트 등의 체결 부재에 의해서 진동 부재에 고정되는 컬러 부재 사이에, 원환형의 완충 부재를 개재시켜 구성하고 있다.

이 완충 장치는, 고정 부재와 완충 부재를 고정하는 한편, 컬러 부재와 완충 부재 사이에 유동(遊動) 가능한 간극을 두고 있기 때문에, 진동 부재로부터 부가된 진동이 컬러 부재에서 완충 부재로 전달되는 것을 억제하여, 우수한 제진성(制振性)을 갖는 것이다.

그러나, 제진성 향상을 위해서 컬러 부재와 완충 부재 사이에 간극을 둠으로써, 최근 보급되고 있는 하이브리드 차량의 모터 구동 시나 전기자동차 등, 엔진을 구동원으로 하는 차량에 비해 정적성(靜寂性)이 높은 차량에 있어서, 진동 부재로부터 부가된 진동에 의해서 컬러 부재에 대하여 완충 부재가 상대 이동하여 완충 부재가 컬러 부재에 맞닿음으로써 덜그럭덜그럭 울리는 접촉음이 이음(異音)으로서 탑승자에게 들릴 우려가 있었다.

그래서 출원인은, 또한 부착 볼트에 의해서 배기 매니폴드에 고정되는 컬러 부재와, 위요 부재에 고정되는 환상의 고정 부재와, 금속제의 선재를 엮어 형성되며, 컬러 부재와 인슐레이터 기재 사이에 배치됨과 더불어, 내주 측이 컬러 부재에 헐겁게 끼워지는 환상의 완충재로 구성된 압축 메쉬로 구성되고, 컬러 부재와 압축 메쉬 사이의 간극에 있어서 압축 메쉬와 겹쳐 배치됨과 더불어, 완충재로서 컬러 부재에 대한 압축 메쉬의 상대 이동을 줄여주는 스파이럴 스프링을 설치한 완충 장치를 특허문헌 2에서 개시하고 있다.

특허문헌 2에서 제안한 완충 장치는, 상술한 것과 같이 구성되기 때문에, 안정적으로 우수한 제진성을 가지면서, 압축 메쉬와 컬러 부재의 맞닿음에 의한 접촉음의 발생을 억제할 수 있다.

그러나, 최근의 고성능화나 정적성의 향상에 따라, 완충 장치로서의 완충 성능, 즉 제진성의 향상이 요구되고 있고, 특허문헌 2에서 제안한 완충 장치에서는 압축 메쉬와 컬러 부재의 맞닿음에 의한 접촉음의 발생을 억제할 수 있지만, 한층 더 제진성 향상을 도모하기가 어려웠다.

특허문헌 1: 일본 특허공개 2004-360496호 공보 특허문헌 2: 일본 특허공개 2017-219069호 공보

그래서 본 발명은, 컬러 부재와 완충 부재의 맞닿음에 의한 접촉음의 발생을 억제할 수 있음과 더불어, 더욱 우수한 제진성을 갖는 완충 장치 및 완충 장치를 구비한 금속 커버를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 진동원인 진동 부재와, 이 진동 부재를 덮는 위요 부재를 연결하여, 상기 진동 부재에서 상기 위요 부재로의 진동을 완충하는 완충 장치로서, 체결 부재에 의해서 상기 진동 부재에 고정되는 대략 통 형상의 컬러축부 및 이 컬러축부의 축 방향 양측으로부터 직경 외측으로 돌출하는 환상의 플랜지가 구비된 컬러 부재와, 상기 위요 부재에 고정되는 환상의 고정 부재와, 상기 컬러 부재와 상기 고정 부재 사이에 배치되며, 직경 외측이 상기 고정 부재에 고정되는 환상의 완충재로 구성된 완충 부재와, 상기 컬러 부재에 있어서의 상기 플랜지와 상기 완충 부재 사이에서, 상기 완충 부재와 겹쳐 배치되는 스프링 부재가 마련되고, 상기 완충 부재의 직경 내측이 상기 컬러축부에 대하여 적어도 직경 방향으로 헐겁게 끼워지고, 상기 스프링 부재가 상기 완충 부재의 스프링 상수 이하로 설정되고, 상기 완충 부재에는, 상기 스프링 부재에 맞닿아, 상기 완충 부재에 대한 상기 스프링 부재의 직경 방향의 상대 이동을 규제하는 이동 규제부가 마련되고, 상기 직경 외부와 상기 이동 규제부가 둘레 방향에 있어서 40% 이상 55% 이하의 범위에서 맞닿고 있는 것을 특징으로 한다.

상기 금속제 선재는, 예컨대 스테인리스, 텅스텐, 몰리브덴, 알루미늄, 철, 니켈 및 구리 등으로 형성한 선재나, 소재 자체에 제진성을 갖는 철알루미늄으로 형성한 선재 등, 다양한 기능이나 특성을 갖는 금속제 소재를 포함하는 것으로 한다.

상기 축 방향은 완충 부재 및 스프링 부재의 두께 방향과 같은 방향이다.

상술한 완충 부재의 직경 내측이 상기 컬러축부에 대하여 적어도 직경 방향으로 헐겁게 끼워진다는 것은, 직경 방향만 헐겁게 끼워진다는 것, 혹은 직경 방향에 더하여 축 방향으로도 헐겁게 끼워진다는 것을 나타낸다.

상기 완충재는, 두께 방향으로 만곡되는 만곡 변형, 두께 방향으로 압축되는 압축 변형, 면 방향으로 신축되는 신축 변형, 혹은 이들의 조합 변형 등의 탄성 변형이 가능한 스프링 부재나 선재를 엮어 형성한 메쉬 부재 등을 포함하는 것이다. 여기서, 상기 면 방향은 상기 두께 방향에 직교하는 방향을 가리킨다.

상술한 스프링 부재는 코일형의 스프링 부재라도 좋고, 평면에서 봤을 때(평면시) 스파이럴형의 스프링 부재라도 좋다.

나아가서는, 상기 이동 규제부는, 단면 볼록형의 규제 수단이라도 좋고, 상기 직경 외부가 끼워져 들어가는 단면 홈 형상이라도 좋다. 또한 상기 이동 규제부는, 완충 부재의 일부로 구성하여도 좋고, 혹은, 완충 부재와 별체로 마련한 이동 규제부라도 좋다.

본 발명에 의해, 컬러 부재와 완충 부재의 맞닿음에 의한 접촉음의 발생을 억제할 수 있음과 더불어, 더욱 우수한 제진성을 발휘할 수 있다.

상세히 설명하면, 상기 컬러 부재와 상기 고정 부재의 사이에 배치되며, 직경 외측이 상기 고정 부재에 고정되는 환상의 완충재로 구성된 완충 부재가 축 방향으로 만곡되어 탄성 변형함으로써, 진동 부재로부터 작용한 진동이 컬러 부재에서 고정 부재로 전달되는 것을 억제할 수 있기 때문에, 위요 부재에 대한 진동 부재의 진동 전파를 억제할 수 있고, 즉 진동을 완충시킬 수 있다.

또한, 상기 완충 부재의 직경 내측이 상기 컬러축부에 대하여 적어도 직경 방향으로 헐겁게 끼워져 있으므로, 상기 진동 부재의 진동에 의해서 진동하는 상기 컬러 부재에 대하여 상기 완충 부재가 적어도 직경 방향으로 상대 이동하기 때문에, 상기 진동을 감쇠할 수 있어, 상기 완충 부재에 전파되는 진동 자체를 줄일 수 있다.

더욱이, 상기 컬러 부재에 있어서의 상기 플랜지와 상기 완충 부재 사이에 완충 부재보다 스프링 상수가 낮은 스프링 부재가 상기 완충 부재와 겹쳐 배치되어 있기 때문에, 상기 스프링 부재가 탄성 변형함으로써, 상술한 것과 같이 진동하는 컬러 부재에 대한 상기 완충 부재의 적어도 직경 방향의 상대 이동을 완충시킬 수 있다. 그 때문에, 상기 완충 부재의 완충 성능을 저하시키는 일 없이, 상기 컬러 부재에 전파된 진동에 의해서 상기 컬러 부재에 대한 상기 완충 부재의 상대 이동에 의해 접촉음이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

더욱이, 상기 스프링 부재에 맞닿도록 상기 완충 부재에 마련된 이동 규제부와 상기 직경 외부가, 둘레 방향에 있어서 40% 이상 55% 이하의 범위에서 맞닿고 있기 때문에, 상기 스프링 부재에 의한 감쇠 효과에 더하여, 상기 이동 규제부와 상기 직경 외부의 마찰에 의해서, 완충 장치에 입력된 진동을 더욱 감쇠시킬 수 있다.

또한, 상기 이동 규제부와 상기 스프링 부재가, 둘레 방향에 있어서 40%보다 짧게 맞닿는 경우, 상술한 것과 같은, 상기 이동 규제부와 상기 스프링 부재의 마찰에 의한 진동의 감쇠 효과를 얻을 수 없고, 예컨대 상기 완충 부재에 대하여 상기 스프링 부재를 고정한 경우와 같은 효과, 즉, 상기 스프링 부재에 의한 감쇠 효과밖에 얻을 수 없다.

이와 같이, 상기 이동 규제부와 상기 스프링 부재를, 둘레 방향에 있어서 40% 이상 55% 이하의 범위에서 맞닿게 함으로써, 상기 스프링 부재에 의한 감쇠 효과에 더하여, 상기 이동 규제부와 상기 직경 외부의 마찰에 의한 감쇠 효과를 더욱 발휘하게 하여, 완충 장치에 입력된 진동을 더욱 감쇠시킬 수 있어, 우수한 제진성을 발휘할 수 있는 완충 장치를 구성할 수 있다. 또한, 상기 이동 규제부와 상기 스프링 부재가 둘레 방향에 있어서 45% 이상 55% 이하의 범위에서 맞닿는 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 양태로서, 상기 스프링 부재가 평면시 스파이럴 형상으로 형성되고, 상기 이동 규제부는, 평면시 스파이럴 형상으로 형성된 상기 스프링 부재에 있어서의 직경 외측의 직경 외부에 맞닿도록 상기 직경 외부를 따라 마련되어도 좋다.

상술한 평면시 스파이럴 형상으로 형성된 스프링 부재는, 스파이럴 형상으로 높이 방향이 변화되어 전체적으로 측면에서 봤을 때(측면시) 원뿔대 형상인 스프링 부재라도 좋고, 평면시 스파이럴 형상이지만 높이가 일정한, 즉 평면 형상의 스프링 부재라도 좋다.

상술한 직경 외측의 직경 외부에 맞닿도록 상기 직경 외부를 따른다는 것은, 상기 직경 외부와 맞닿는 양태에 더하여, 근소한 간극이 개재되어 있으면서도 직경 방향의 외력이 작용함으로 인해 즉시 맞닿게 되는 양태를 포함하는 것으로 한다. 또한, 상기 직경 외부를 따른다는 것은, 직경 외부를 따라 연속적으로 형성되는 양태나, 소정 간격을 둔 여러 개가 직경 외부를 따르는 양태라도 좋다.

또한, 직경 외측의 직경 외부에 맞닿도록 상기 직경 외부를 따르는 이동 규제부는, 평면시 스파이럴 형상으로 형성된 상기 직경 외측과 둘레 방향에 있어서 소정 범위 이상이 맞닿는, 평면시 원 형상 혹은 평면시 스파이럴 형상으로 형성되어 상기 직경 외측에 맞춰 곡률이 변화하는 스파이럴 형상이라도 좋다.

본 발명에 의해, 상기 스프링 부재에 의한 감쇠 효과에 더하여, 상기 이동 규제부와 상기 직경 외부의 마찰에 의한 감쇠 효과를 더욱 발휘하게 하여, 완충 장치에 입력된 진동을 더욱 감쇠시킬 수 있으며, 우수한 제진성을 발휘할 수 있는 완충 장치를 구성할 수 있다.

상세히 설명하면, 평면시 스파이럴 형상으로 형성된 상기 스프링 부재의 직경 외부도 곡률이 변화되는 평면시 스파이럴 형상이면, 곡률이 변화하지 않는 평면시 원 형상인 이동 규제 수단과는, 둘레 방향에 있어서의 1주분, 즉 둘레 방향 전체에서 맞닿게 하기가 어렵지만, 상술한 것과 같이, 이동 규제부와 상기 직경 외부가 둘레 방향에 있어서 40% 이상 55% 이하의 범위에서 맞닿게 함으로써, 상기 스프링 부재에 의한 감쇠 효과에 더하여, 상기 이동 규제부와 상기 직경 외부의 마찰에 의한 감쇠 효과를 더욱 발휘하게 하여, 완충 장치에 입력된 진동을 더욱 감쇠시킬 수 있어, 우수한 제진성을 발휘할 수 있는 완충 장치를 구성할 수 있다.

또한 본 발명의 양태로서, 상기 이동 규제부는, 상기 완충 부재의 상기 스프링 부재 측에 마련된 단면 볼록형의 이동 규제 볼록부로 구성되어도 좋다.

본 발명에 의해 용이하게 이동 규제부를 형성하고, 상기 스프링 부재의 상기 직경 외부와의 마찰에 의해서, 진동을 더욱 감쇠시킬 수 있는 이동 규제부를 용이하게 구성할 수 있다.

상세히 설명하면, 상기 완충 부재의 상기 스프링 부재 측에 마련된 단면 볼록형의 이동 규제 볼록부로 상기 이동 규제부를 구성하기 때문에, 완충 부재에 대한 스프링 부재의 직경 방향으로의 상대 이동을 확실히 방지할 수 있음과 더불어, 상기 직경 외부와 확실하게 맞닿아 원하는 마찰이 생기는 이동 규제부를 용이하게 형성할 수 있다. 따라서, 감쇠 효과가 보다 높은, 즉 제진성이 높은 완충 장치를 구성할 수 있다.

더욱이, 상기 완충 부재가 금속제 선재를 엮어 형성되어 있는 경우, 이동 규제 볼록부와 직경 외부의 마찰력을 향상시켜, 감쇠 효과가 더욱 높고, 제진성이 보다 높은 완충 장치를 구성할 수 있다.

또한 본 발명의 양태로서, 상기 스프링 부재는 상기 완충 부재 측이 상기 플랜지 측보다 대직경으로 되는 측면시 대략 원뿔대 형상으로 형성되어도 좋다.

본 발명에 의해, 상단에서부터 하단까지 같은 직경인 코일 스프링에 비해, 축 방향으로의 축소량이 커져, 탄성 변형에 의해서 진동을 완충하는 완충 부재의 컬러 부재에 대한 상대 이동 자리를 확보할 수 있어, 완충 부재에 의한 완충 성능의 저하를 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 평면시 스파이럴 형상이면서 또한 측면시 대략 원뿔대 형상인 스프링 부재에 대한 부하의 작용에 의해서 줄어들었을 때에, 스프링 부재를 구성하는 선재들끼리 맞닿는 것을 방지할 수 있다.

더욱이, 상기 완충 부재 측이 상기 플랜지 측보다 소직경으로 되는, 측면시 대략 원뿔대 형상의 스프링 부재인 경우, 완충 부재에 대한 스프링 부재의 자세가 안정적으로 되기 어렵게 되지만, 상기 완충 부재 측이 상기 플랜지 측보다 대직경으로 되는, 측면시 대략 원뿔대 형상으로 형성된 스프링 부재는, 완충 부재에 대한 자세가 안정적이고, 이동 규제부와 대직경인 스프링 부재의 맞닿음으로 인한 마찰에 의한 감쇠 효과를 안정적으로 발휘하게 할 수 있다.

또한 본 발명의 양태로서, 상기 스프링 부재는, 상기 축 방향 양측에 마련된 한 쌍의 상기 플랜지 중 한쪽에 상기 완충 부재가 맞닿은 상태에 있어서의 상기 완충 부재와 다른 쪽의 상기 플랜지와의 간격보다도 높이가 높은, 측면시 대략 원뿔대 형상으로 형성되어도 좋다.

본 발명에 의해, 스프링 부재는 축 방향의 압박력에 대항하여 줄어들어 완충 장치에 조립될 수 있기 때문에, 즉 스프링 부재는 프리스트레스(pre-stress)가 작용하는 상태에서 조립될 수 있기 때문에, 컬러 부재에 대한 완충 부재의 맞닿음에 의한 접촉음의 발생을 확실하게 줄일 수 있음과 더불어, 맞닿는 이동 규제부와의 마찰력을 증대시켜, 완충 장치의 감쇠 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명은, 상술한 완충 장치가, 상기 진동 부재를 덮는 상기 위요 부재에 부착된 금속 커버인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의해, 진동 부재로부터의 진동을 완충 장치가 완충시키기 때문에, 금속 커버는 진동 부재의 진동에 공진하여 진동원으로 되는 일 없이, 컬러 부재와 완충 부재의 맞닿음에 의한 접촉음의 발생을 억제할 수 있음과 더불어, 감쇠 효과를 향상시켜, 우수한 제진성을 발휘할 수 있다.

본 발명에 의해서, 컬러 부재와 완충 부재의 맞닿음에 의한 접촉음의 발생을 억제할 수 있음과 더불어, 더욱 우수한 제진성을 갖는 완충 장치 및 완충 장치를 구비한 금속 커버를 제공할 수 있다.

도 1은 완충 장치의 개략 사시도이다.
도 2는 완충 장치의 개략 단면도이다.
도 3은 완충 장치의 분해 사시도이다.
도 4는 완충 장치의 평면 방향의 단면도이다.
도 5는 인슐레이터 기재에 완충 장치가 부착된 상태의 부분 확대 사시도이다.
도 6은 완충 장치를 구비한 히트 인슐레이터를 엔진에 부착한 상태의 개략 정면도이다.
도 7은 완충 장치의 부착 상태를 도시하는 개략 단면도이다.
도 8은 완충 장치의 작용 설명도이다.
도 9는 감쇠 평가 시험에 이용하는 완충 장치의 설명도이다.
도 10은 감쇠 평가 시험에 이용하는 완충 장치의 설명도이다.
도 11은 감쇠 평가 시험에 이용하는 완충 장치의 설명도이다.
도 12는 감쇠 평가 시험의 시험 상황 사진이다.
도 13은 완충 장치의 개략 단면도에 의한 설명도이다.

본 발명의 완충 장치(10) 및 그 감쇠 효과에 관해서 도 1 내지 도 12를 이용하여 설명한다.

도 1은 완충 장치(10)의 개략 사시도를 도시하고, 도 2는 완충 장치(10)의 개략 종단면도를 도시하고 있다. 또한 도 1에 있어서, 완충 장치(10)를 구성하는 각 요소에 있어서의 앞쪽 일부분을 절결하여 투과 상태로 도시하고 있다. 또한, 압축 메쉬(40) 및 스파이럴 스프링(50)의 절결량보다 컬러 부재(20) 및 그로밋(30)을 크게 절결하여 도시하고 있다.

또한, 도 3은 완충 장치(10)의 분해 사시도를 도시하고 있다. 또한 도 3에 있어서, 완충 장치(10)를 구성하는 각 요소에 있어서의 앞쪽 일부분을 절결하여 투과 상태로 도시하고 있다. 또한 도 3에 있어서, 완충 장치(10)의 조립에 관한 이해를 쉽게 하기 위해서, 완충 장치(10)를 조립하는 인슐레이터 기재(100)를 파선으로 나타내고 있다.

도 4는 완충 장치(10)의 평면 방향의 단면도를 도시하고 있다. 구체적으로, 도 4는 도 2에서의 a-a 화살 표시 단면도를 나타내고 있지만, 그로밋(30)의 도시를 생략하고 있다.

도 5는 히트 인슐레이터(1)를 구성하는 인슐레이터 기재(100)에 완충 장치(10)를 부착한 상태의 부분 확대 사시도를 도시하고, 도 6은 완충 장치를 구비한 히트 인슐레이터(1A)를 엔진(2)에 부착한 상태의 개략 정면도를 도시하고, 도 7은 완충 장치(10)의 부착 상태를 나타내는 개략 단면도를 도시하고, 도 8은 부착 상태의 완충 장치(10)의 설명도를 도시하고 있다. 도 8에 관해서 상세히 설명하면, 도 8(a)은 하중이 작용하기 전의 완충 장치(10)의 개략 종단면도를 도시하고, 도 8(b)은 하중이 작용하고 있는 상태의 완충 장치(10)의 개략 종단면도를 도시하고 있다.

또한, 도 3 내지 도 8의 도면에 있어서 상측을 위쪽으로 함과 더불어, 하측을 아래쪽으로 한다.

또한, 도 9 내지 도 11은 감쇠 평가 시험에 이용하는 완충 장치의 설명도를 도시하고, 도 12는 감쇠 평가 시험의 시험 상황 사진을 도시하고 있다.

자세하게는, 도 9(a)는 완충 장치(10A)의 평면 방향 단면도를 도시하고, 도 9(b)는 완충 장치(10B)의 평면 방향 단면도를 도시하고, 도 9(c)는 완충 장치(10)의 평면 방향 단면도를 도시하고, 도 9(d)는 완충 장치(10C)의 평면 방향 단면도를 도시하고 있다. 또한, 도 10(a)은 완충 장치(10D)의 평면 방향 단면도를 도시하고, 도 10(b)은 완충 장치(10E)의 평면 방향 단면도를 도시하고, 도 10(c)은 완충 장치(10F)의 평면 방향 단면도를 도시하고, 도 10(d)은 완충 장치(10G)의 평면 방향 단면도를 도시하고 있다. 또한, 도 11(a)은 완충 장치(10H)의 평면 방향 단면도를 도시하고, 도 11(b)은 완충 장치(10J)의 평면 방향 단면도를 도시하고 있다.

완충 장치(10)는, 후술하는 것과 같이, 엔진(2)에 히트 인슐레이터(1)를 부착하기 위한 부착 지그이며, 도 1 및 도 2에 도시하는 것과 같이, 대략 원환형으로 형성되어 있고, 평면에서 봤을 때, 중앙의 컬러 부재(20)와, 직경 외측의 그로밋(30)과, 컬러 부재(20)와 그로밋(30) 사이에 배치되는 압축 메쉬(40) 및 스파이럴 스프링(50)으로 구성되어 있다.

컬러 부재(20)는, 직경에 대하여 높이가 낮은 대략 통형체이며, SPCC 등의 철계 재료로 구성되어 있다. 이 컬러 부재(20)는, 부착 볼트(110)(도 7 참조)의 삽입 관통을 허용하면서 상하 방향으로 연장되는 원통형의 컬러축부(21)와, 이 컬러축부(21)의 상하 양단에서 직경 외측으로 돌출하는 원환형의 플랜지부(22)(23, 24)를 일체로 구성하고 있다.

구체적으로, 도 3에 도시하는 것과 같이, 컬러 부재(20)는, 컬러축부(21)와 상플랜지부(23)가 일체화된 컬러 부품(25)과, 평면에서 봤을 때 중앙에 컬러축부(21)의 하단을 끼워 맞추는 감합 구멍(24a)을 갖는 평면시 도넛형인 하플랜지부(24)로 구성하고 있다. 또한, 상플랜지부(23)와 하플랜지부(24)는 같은 직경의 원반형이며, 컬러 부품(25)은 상플랜지부(23)에서부터 컬러축부(21)의 하단까지를 상하 방향으로 관통하는 볼트 구멍(25a)을 마련하고 있다.

이와 같이 컬러축부(21)와 상플랜지부(23)를 일체로 구성한 컬러 부품(25)에 있어서의 컬러축부(21)의 하단을, 하플랜지부(24)의 평면에서 봤을 때 중앙에 형성한 감합 구멍(24a)에 삽입하여 끼워 맞추게 하여 코킹함으로써 컬러 부품(25)과 하플랜지부(24)는 일체화되어, 컬러 부재(20)를 구성할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서 컬러축부(21)는 직경 10 mm의 원통형으로 형성되며, 상하 양단에 배치되는 플랜지부(22)들끼리의 간격, 즉 상플랜지부(23)의 바닥면과 하플랜지부(24)의 상면과의 상하 방향에서의 길이는, 본 실시형태에서 컬러축부(21)의 직경의 1/3 정도인 4 mm 정도로 구성하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.

그로밋(30)은, 편단면이 대략 S자형으로 되도록 금속판을 가공한 평면시 원환형인 링체이며, 히트 인슐레이터(1)를 직경 외측 방향으로 유지하는 제1 고정부(31)와, 압축 메쉬(40)의 고정 직경 외부(42)를 직경 내측 방향으로 유지하는 제2 고정부(32)와, 제1 고정부(31)의 하단 및 제2 고정부(32)의 상단을 직경 방향으로 연결하는 연결부(33)가, 위에서부터 제1 고정부(31), 연결부(33) 및 제2 고정부(32)의 순서로 배치됨과 더불어 일체로 구성되어 있다.

제1 고정부(31)는, 연결부(33)보다 직경 내측에 대응하는 금속판을 위쪽에서부터 직경 외측으로 되접어 꺾어, 직경 외측이 개구되는 도치된 편단면의 대략 U자형으로 형성되어 있고, 연결부(33)와 함께 히트 인슐레이터(1)를 코킹하여 고정시키고 있다.

한편, 제2 고정부(32)는, 연결부(33)보다 직경 외측에 대응하는 금속판을 아래쪽에서 직경 내측으로 되접어 꺾어, 직경 내측이 개구되는 도치된 편단면의 대략 U자형으로 형성되어 있고, 후술하는 압축 메쉬(40)의 직경 외측인 고정 직경 외부(42)를, 연결부(33)와 함께 코킹하여 고정시키고 있다.

이와 같이 구성한 그로밋(30)은, 상술한 컬러 부재(20)의 외경[즉 플랜지부(22)의 외경]보다 한층 더 큰 내경과, 컬러 부재(20)에 있어서의 플랜지부(22)들끼리의 간격 정도의 높이인 링 형상을 구성하고 있다.

완충 장치(10)에 있어서 주된 완충 성능을 발휘하는 압축 메쉬(40)는, 선재를 엮어 압축 형성하고, 컬러축부(21)가 통과할 수 있는 중앙 구멍(41)을, 평면에서 봤을 때 중앙에 갖는 링 형상이며, 직경 외측 부분을 그로밋(30)의 제2 고정부(32)로 코킹하여 고정시킨 고정 직경 외부(42)로 하고, 제2 고정부(32)에 의해서 고정 직경 외부(42)가 고정된 압축 메쉬(40)는, 상하 방향의 만곡 변형 및 압축 변형이 가능하게 구성되어 있다.

보다 구체적으로, 압축 메쉬(40)는, 스테인리스제(SUS316)의 선 직경이 0.2 mm인 원형 단면 선재를 메리야스뜨기로 엮어 대략 통형체로 형성하고, 상플랜지부(23)와 하플랜지부(24)의 간격보다 짧은 1.0 mm까지 두께를 압축한 원환형으로 형성함으로써, 스프링 상수 약 20 N/mm의 탄성 변형 성능을 가지며, 만곡 변형 및 압축 변형 가능하게 구성되어 있다.

또한 중앙 구멍(41)은, 상술한 컬러 부재(20)의 컬러축부(21)보다 한층 더 큰 내경으로 형성되며, 압축 메쉬(40)를 상하 방향으로 관통하면서 평면시 원 형상인 구멍이다.

또한, 컬러 부재(20)와 그로밋(30)을 직경 방향으로 가교하는 압축 메쉬(40)는, 본 실시형태에서 외경을 직경 28 mm로 형성함과 더불어 내경을 직경 12 mm로 형성하고 있지만, 압축 메쉬(40)를 구성하는 선재의 선 직경이나 압축 메쉬(40) 자체의 사이즈 혹은 상술한 스프링 상수는 한정되지 않고, 적절하게 설정하여도 좋다. 또한, 압축 메쉬(40)는 상술한 것과 같은 원하는 성능을 갖고 있으면, 압축 형성하지 않고서 구성하여도 좋다.

또한, 이 압축 메쉬(40)에 있어서의 상면에는, 후술하는 스파이럴 스프링(50)의 하측 대직경부(51)에 대하여 둘레 방향을 따르도록 형성된, 평면시 원 형상이면서 또한 위쪽으로 향하여 돌출되는 규제 볼록부(43)를 두고 있다.

규제 볼록부(43)는, 도 2의 a부 확대도에 도시하는 것과 같이, 종단면에 있어서 하측 대직경부(51)의 외주를 따르는 매끄러운 곡선형으로 위쪽으로 향하여 압축 메쉬(40)의 표면을 돌출시켜 구성하고 있지만, 압축 메쉬(40)와 별체로 구성한 규제 볼록부(43)를 압축 메쉬(40)의 표면에 고정하여 형성하여도 좋고, 종단면 방향에 있어서 매끄러운 모양이 아닌 코너부를 갖도록 돌출시켜 구성하여도 좋다.

스파이럴 스프링(50)은, 원형 단면의 선재를 직경 방향 및 위쪽을 따라 평면시 스파이럴 형상이면서 또한 측면시 대략 원뿔대 형상으로 휘감아 상단보다도 하단 쪽이 대직경이 되도록 형성한 스프링 부재이며, 대직경인 하단 부분을 하측 대직경부(51)로 하고, 소직경인 상단 부분을 상측 소직경부(52)로 하고 있다.

상세히 설명하면, 하측 대직경부(51)는 스파이럴 스프링(50)에 있어서의 하단으로부터 둘레 방향에 있어서의 약 1주분이고, 또한 상측 소직경부(52)는 스파이럴 스프링(50)에 있어서의 상단으로부터 둘레 방향에 있어서의 약 1주분이며, 스파이럴 스프링(50)에 있어서의 하측 대직경부(51)와 상측 소직경부(52) 사이를 유효 스프링 부분(53)으로 하고 있다.

또한, 하측 대직경부(51)와 상측 소직경부(52)는 축 방향(상하 방향)에 대하여 대략 수직인 면, 즉 수평인 면을 따르도록 휘감겨 있고, 하측 대직경부(51)는 상술한 것과 같이 압축 메쉬(40)의 상면에 형성한 규제 볼록부(43)의 내경 측을 따르는 직경이고, 상측 소직경부(52)는 컬러 부재(20)의 컬러축부(21)에 대하여 직경 방향으로 너무 헐겁지 않게 바깥끼움할 수 있는 직경으로 형성되어 있다.

또한, 스파이럴 스프링(50)의 자연 길이, 즉, 부하가 작용하지 않은 상태에서의 스파이럴 스프링(50)의 높이, 환언하면, 하측 대직경부(51)와 상측 소직경부(52)의 상하 방향의 간격은, 상술한 컬러 부재(20)에 있어서의 플랜지부(22)의 간격, 즉 상플랜지부(23)의 바닥면과 하플랜지부(24)의 상면과의 상하 방향의 높이보다 길게 되도록 형성하고 있다.

이와 같이 구성한 스파이럴 스프링(50)은, 본 실시형태에서, 하측 대직경부(51)를 직경 26 mm로 형성함과 더불어 상측 소직경부(52)를 직경 10 mm로 형성하고, 하측 대직경부(51)와 상측 소직경부(52) 사이의 유효 스프링 부분(53)이 2 롤(roll)이 되도록 구성하고, 무부하 상태(자연 길이)에 있어서의 높이가 6.6 mm인 측면시 원뿔대 형상으로 형성하고 있다.

그러나, 하측 대직경부(51) 및 상측 소직경부(52)의 직경, 혹은 유효 스프링 부분(53)의 롤의 수, 나아가서는 스파이럴 스프링(50)의 높이는, 상술한 것과 같이 형성된 것에 한정되지 않고, 적절한 사이즈나 원하는 탄성력을 구성할 수 있게 형성하여도 좋다. 또한, 스파이럴 스프링(50)의 스프링 상수를, 압축 메쉬(40)의 스프링 상수(약 20 N/mm)의 1/40 이상∼1/2 이하인 약 0.5 N/mm로 설정하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.

이어서, 상술한 것과 같이 구성된 컬러 부재(20), 그로밋(30), 압축 메쉬(40) 및 스파이럴 스프링(50)에 의해서 구성되는 완충 장치(10)의 조립 방법에 관해서 설명한다.

압축 메쉬(40)의 고정 직경 외부(42)를, 연결부(33)와 함께 그로밋(30)의 제2 고정부(32)로 코킹하여 고정하여, 그로밋(30)과 압축 메쉬(40)를 조립할 수 있다.

또한 도 3에 도시하는 것과 같이, 압축 메쉬(40)와 스파이럴 스프링(50)을 상하 방향으로 서로 겹침과 더불어, 상하 방향으로 서로 겹친 압축 메쉬(40)와 스파이럴 스프링(50)의 위쪽으로부터, 컬러 부품(25)의 컬러축부(21)를, 스파이럴 스프링(50)의 상측 소직경부(52) 및 압축 메쉬(40)의 중앙 구멍(41)에 관통시키고, 압축 메쉬(40)의 바닥면 측에서, 컬러축부(21)의 하단과 하플랜지부(24)의 감합 구멍(24a)을 코킹하여 일체화하고 있다. 또한, 압축 메쉬(40)와 그로밋(30)의 조립과, 상하 방향으로 서로 겹친 압축 메쉬(40) 및 스파이럴 스프링(50)과 컬러 부재(20)의 조립은, 어느 쪽을 먼저 행하여도 좋다.

이와 같이, 상하 방향으로 서로 겹친 압축 메쉬(40) 및 스파이럴 스프링(50)과 컬러 부재(20)가 조립된 상태에서, 스파이럴 스프링(50)은 상하 방향으로 줄어든 상태에서 조립되고 있고, 상측 소직경부(52)는 위쪽이 상플랜지부(23)에 의해 규제된 상태에서 컬러축부(21)에 헐겁지 않게 바깥끼움되어 있다. 또한 본 실시형태에서, 무부하 상태의 높이(자연 길이)가 6.6 mm였던 스파이럴 스프링(50)은, 상하 방향의 높이가 3 mm 정도가 되도록 줄어든 상태에서 조립되고 있지만, 이것에 한정되지 않는다.

또한 하측 대직경부(51)는, 고정 직경 외부(42)가 제2 고정부(32)에 코킹되어 그로밋(30)에 고정된 압축 메쉬(40)의 상면에 있어서 규제 볼록부(43)의 직경 내측을 따르도록 배치되고, 압축 메쉬(40)를 아래쪽으로 압박하도록 조립되어 있다. 보다 구체적으로, 도 4에 도시하는 것과 같이, 하측 대직경부(51)는 규제 볼록부(43)의 직경 내측에 있어서의 둘레 방향 중 55%를 따르고 있다. 또한, 하측 대직경부(51)와 규제 볼록부(43)가 둘레 방향에 있어서 맞닿는 범위를 접촉 범위(X)로 한다.

이와 같이 조립되어 구성된 완충 장치(10)를, 히트 인슐레이터(1)의 소정 부위에 고정하여, 완충 장치를 구비한 히트 인슐레이터(1A)를 구성하고 있다.

자세하게는, 완충 장치를 구비하는 히트 인슐레이터(1A)를 구성하는 히트 인슐레이터(1)에 있어서의 소정 부위에 형성한 장착 구멍(101)(도 3 참조)에 완충 장치(10)를 장착하고, 장착 구멍(101)의 주연부를 제1 고정부(31)로 코킹하여 인슐레이터 기재(100)에 완충 장치(10)를 고정한다.

또한 도 5에서는, 평면 형상의 인슐레이터 기재(100)를 도시하고 있지만, 파형으로 주름잡힌 형상의 인슐레이터 기재(100)라도 좋다. 또한, 도 5에서는 평면 형상의 인슐레이터 기재(100)에 완충 장치(10)를 고정하는 식으로 도시하고 있지만, 소정 부위에 장착 구멍(101)을 형성한 인슐레이터 기재(100)를 입체 형상으로 가공하여 히트 인슐레이터(1)를 구성하고 나서, 히트 인슐레이터(1)를 엔진(2)에 부착하는 부착 부위에 형성한 장착 구멍(101)에 완충 장치(10)를 고정하여, 완충 장치를 구비한 히트 인슐레이터(1A)를 구성하게 된다.

이와 같이 구성된, 완충 장치를 구비한 히트 인슐레이터(1A)는, 도 6에 도시하는 것과 같이, 자동차 등의 차량용 엔진(2)에 대하여, 연소 배기가스를 배출하는 배기 매니폴드(3)[이하, 배기 매니폴드(3)]를 덮도록 부착된다.

구체적으로, 도 7에 도시하는 것과 같이, 엔진(2)의 진동 특성에 따른 소정의 부착 부위에 마련된 보스(3a)에 대응하여, 완충 장치를 구비한 히트 인슐레이터(1A)에 고정된 완충 장치(10)의 컬러축부(21)의 볼트 구멍(25a)에 부착 볼트(110)를 삽입 관통시키고, 배기 매니폴드(3)의 보스(3a)에 나삽(螺揷)하여 고정하고 있다.

이와 같이 하여, 배기 매니폴드(3)에 고정된, 완충 장치를 구비한 히트 인슐레이터(1A)는, 엔진(2)의 구동에 의해서 배기 매니폴드(3)가 진동하고 보스(3a)를 통해 배기 매니폴드(3)의 진동이 컬러 부재(20)에 입력되는데, 컬러 부재(20)와 그로밋(30) 사이에 압축 메쉬(40) 및 스파이럴 스프링(50)이 개재되어 있기 때문에, 컬러 부재(20)로부터 입력된 진동은 압축 메쉬(40) 및 스파이럴 스프링(50)에 의해 감쇠되어, 그로밋(30)이 고정된 히트 인슐레이터(1)에 입력되는 것을 억제한다, 즉, 배기 매니폴드(3)로부터 입력된 진동을 완충 장치(10)에 의해서 제진할 수 있다.

이와 같이, 진동원인 배기 매니폴드(3)와 이 배기 매니폴드(3)를 덮는 히트 인슐레이터(1)를 연결하여, 배기 매니폴드(3)에서 히트 인슐레이터(1)로의 진동을 완충하는 완충 장치(10)는, 부착 볼트(110)에 의해서 배기 매니폴드(3)에 고정되는 대략 통 형상의 컬러축부(21) 및 이 컬러축부(21)의 축 방향 양측으로부터 직경 외측으로 돌출하는 환상의 플랜지부(22)가 구비된 컬러 부재(20)와, 히트 인슐레이터(1)에 고정되는 환상의 그로밋(30)과, 컬러 부재(20)와 그로밋(30) 사이에 배치되어, 직경 외측이 그로밋(30)에 고정되는 환상의 완충재로 구성된 압축 메쉬(40)와, 컬러 부재(20)에 있어서의 상플랜지부(23)와 압축 메쉬(40) 사이에서, 압축 메쉬(40)와 겹쳐 배치되는 스파이럴 스프링(50)이 마련되고, 압축 메쉬(40)의 중앙 구멍(41)이 컬러축부(21)에 대하여 적어도 직경 방향으로 헐겁게 끼워지고, 스파이럴 스프링(50)이 압축 메쉬(40)의 스프링 상수 이하로 설정됨과 더불어, 평면시 스파이럴 형상으로 형성되며, 압축 메쉬(40)에는, 평면시 스파이럴 형상으로 형성된 스파이럴 스프링(50)에 있어서의 직경 외측의 하측 대직경부(51)에 맞닿도록, 압축 메쉬(40)에 대한 스파이럴 스프링(50)의 직경 방향으로의 상대 이동을 규제하는 규제 볼록부(43)가 하측 대직경부(51)를 따라 마련되고, 하측 대직경부(51)와 규제 볼록부(43)가 둘레 방향에 있어서 40% 이상 55% 이하의 범위인 55%만큼 맞닿고 있기 때문에, 컬러 부재(20)와 압축 메쉬(40)의 맞닿음에 의한 접촉음의 발생을 억제할 수 있음과 더불어 더욱 우수한 제진성을 발휘할 수 있다.

상세히 설명하면, 컬러 부재(20)와 그로밋(30) 사이에 배치되며, 고정 직경 외부(42)가 그로밋(30)에 고정되는 환상의 완충재로 구성된 압축 메쉬(40)가 축 방향으로 만곡하여 탄성 변형됨으로써, 배기 매니폴드(3)로부터 작용한 진동이 컬러 부재(20)에서 그로밋(30)으로 전달되는 것을 억제할 수 있기 때문에, 히트 인슐레이터(1)에 대한 배기 매니폴드(3)의 진동 전파를 억제할 수 있고, 즉 진동을 완충시킬 수 있다.

또한, 압축 메쉬(40)의 중앙 구멍(41)이 컬러축부(21)에 대하여 적어도 직경 방향으로 헐겁게 끼워져 있기 때문에, 배기 매니폴드(3)의 진동에 의해서 진동하는 컬러 부재(20)에 대하여 압축 메쉬(40)가 적어도 직경 방향으로 상대 이동하므로, 진동을 감쇠시킬 수 있어, 압축 메쉬(40)에 전파되는 진동 자체를 줄일 수 있다.

더욱이, 컬러 부재(20)에 있어서의 상플랜지부(23)와 압축 메쉬(40) 사이에, 압축 메쉬(40)보다 스프링 상수가 낮은 스파이럴 스프링(50)이 압축 메쉬(40)와 겹쳐 배치되어 있기 때문에, 스파이럴 스프링(50)이 탄성 변형함으로써, 상술한 것과 같이 진동하는 컬러 부재(20)에 대한 압축 메쉬(40)의 적어도 직경 방향의 상대 이동을 완충시킬 수 있다. 그 때문에, 압축 메쉬(40)의 완충 성능을 저하시키는 일 없이, 컬러 부재(20)에 전파된 진동에 의해서 컬러 부재(20)에 대한 압축 메쉬(40)의 상대 이동에 의해 접촉음이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

더욱이, 평면시 스파이럴 형상으로 형성된 스파이럴 스프링(50)에 있어서의 직경 외측의 하측 대직경부(51)에 맞닿도록 압축 메쉬(40)에 마련된 규제 볼록부(43)와 하측 대직경부(51)의 접촉 범위(X)가 40% 이상 55% 이하의 범위이기 때문에, 스파이럴 스프링(50)에 의한 감쇠 효과에 더하여, 규제 볼록부(43)와 하측 대직경부(51)의 마찰에 의해서, 완충 장치(10)에 입력된 진동을 더욱 감쇠시킬 수 있다.

또한, 규제 볼록부(43)와 하측 대직경부(51)의 접촉 범위(X)가 40%보다 짧은 경우, 상술한 것과 같은, 규제 볼록부(43)와 하측 대직경부(51)의 마찰에 의한 진동의 감쇠 효과를 얻을 수 없으며, 예컨대 압축 메쉬(40)에 대하여 스파이럴 스프링(50)을 고정한 경우와 같은 효과, 즉, 스파이럴 스프링(50)에 의한 감쇠 효과밖에 얻을 수 없다.

상술한 것과 같이, 규제 볼록부(43)와 하측 대직경부(51)의 접촉 범위(X)를 둘레 방향에 있어서 40% 이상 55% 이하의 범위로 함으로써, 스파이럴 스프링(50)에 의한 감쇠 효과에 더하여, 규제 볼록부(43)와 하측 대직경부(51)의 마찰에 의한 감쇠 효과를 더욱 발휘하게 하여, 완충 장치(10)에 입력된 진동을 더욱 감쇠시킬 수 있어, 우수한 제진성을 발휘할 수 있는 완충 장치(10)를 구성할 수 있다.

또한, 규제 볼록부(43)는 압축 메쉬(40)의 스파이럴 스프링(50) 측에 마련된 단면 볼록형이기 때문에, 스파이럴 스프링(50)의 하측 대직경부(51)와의 마찰에 의해서 진동을 더욱 감쇠시킬 수 있는 규제 볼록부(43)를 용이하게 구성할 수 있다.

상세히 설명하면, 압축 메쉬(40)에 있어서 스파이럴 스프링(50) 측에 형성된 단면 볼록형의 규제 볼록부(43)는, 압축 메쉬(40)에 대한 스파이럴 스프링(50)의 직경 방향으로의 상대 이동을 확실히 방지할 수 있음과 더불어, 하측 대직경부(51)와 확실히 맞닿아 원하는 마찰이 생기게 할 수 있다. 따라서, 감쇠 효과가 보다 높은, 즉 제진성이 높은 완충 장치(10)를 구성할 수 있다.

더욱이, 압축 메쉬(40)가 금속제 선재를 엮어 형성되어 있기 때문에, 규제 볼록부(43)와 하측 대직경부(51)의 마찰력을 향상시켜, 감쇠 효과가 더욱 높고, 제진성이 보다 높은 완충 장치(10)를 구성할 수 있다.

또한, 스파이럴 스프링(50)은 압축 메쉬(40) 측이 상플랜지부(23) 측보다 대직경으로 되는 측면시 대략 원뿔대 형상으로 형성되어 있기 때문에, 상단에서부터 하단까지 직경이 동일한 코일 스프링에 비해, 축 방향으로의 축소량이 커져, 탄성 변형에 의해서 진동을 완충하는 압축 메쉬(40)의 컬러 부재(20)에 대한 상대 이동 자리를 확보할 수 있어, 압축 메쉬(40)에 의한 완충 성능의 저하를 확실히 방지할 수 있다.

또한, 평면시 스파이럴 형상이면서 또한 측면시 대략 원뿔대 형상인 스파이럴 스프링(50)이 부하의 작용에 의해서 줄어들었을 때에, 스파이럴 스프링(50)을 구성하는 선재끼리 맞닿는 것을 방지할 수 있다.

또한, 스파이럴 스프링(50)은, 하플랜지부(24)에 맞닿은 압축 메쉬(40)와 상플랜지부(23)의 간격보다도 높이가 높은 측면시 대략 원뿔대 형상으로 형성되어 있고, 스파이럴 스프링(50)은 축 방향의 압박력에 대항하여 줄어들어 완충 장치(10)에 조립되기 때문에, 즉 스파이럴 스프링(50)은 프리스트레스(pre-stress)가 작용하는 상태로 조립되므로, 컬러 부재(20)에 대한 압축 메쉬(40)의 맞닿음에 의한 접촉음의 발생을 확실히 줄일 수 있음과 더불어, 맞닿는 규제 볼록부(43)와의 마찰력을 증대시켜, 완충 장치(10)의 감쇠 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

스파이럴 스프링(50)의 스프링 상수를, 압축 메쉬(40)의 스프링 상수(약 20 N/mm)의 1/40 이상∼1/2 이하가 되는 0.5 N/mm로 설정함으로써 규제 볼록부(43)와 하측 대직경부(51)의 마찰에 의한 감쇠를 발휘할 수 있다.

상세히 설명하면, 스파이럴 스프링(50)의 스프링 상수가 압축 메쉬(40)의 스프링 상수에 대하여 1/40보다 작은 경우, 압축 메쉬(40)의 감쇠가 메인이 되고 규제 볼록부(43)와 하측 대직경부(51)의 마찰력이 작아져, 규제 볼록부(43)와 하측 대직경부(51)의 마찰에 의한 감쇠를 충분히 얻을 수 없다. 반대로, 스파이럴 스프링(50)의 스프링 상수가 압축 메쉬(40)의 스프링 상수에 대하여 1/2보다 크면, 압축 메쉬(40)이 휘어짐이 메인으로 되어, 규제 볼록부(43)와 하측 대직경부(51)의 마찰에 의한 감쇠를 충분히 얻을 수 없다. 이에 대하여, 스파이럴 스프링(50)의 스프링 상수를, 압축 메쉬(40)의 스프링 상수(약 20 N/mm)의 1/40 이상∼1/2 이하(약 0.5 N/mm)로 설정함으로써 규제 볼록부(43)와 하측 대직경부(51)의 마찰에 의한 감쇠를 충분히 얻을 수 있다.

또한, 배기 매니폴드(3)를 덮는 히트 인슐레이터(1)에 전술한 완충 장치(10)를 부착한, 완충 장치를 구비한 히트 인슐레이터(1A)는, 배기 매니폴드(3)로부터의 진동을 완충 장치(10)가 완충시키기 때문에, 히트 인슐레이터(1)는 배기 매니폴드(3)의 진동에 공진하여 진동원으로 되는 일 없이, 컬러 부재(20)와 압축 메쉬(40)의 맞닿음에 의한 접촉음의 발생을 억제할 수 있음과 더불어, 감쇠 효과를 향상시켜, 우수한 제진성을 발휘할 수 있다.

이어서, 상술한 것과 같은 효과를 발휘하는 완충 장치(10)에 있어서의 스파이럴 스프링(50)에 의한 감쇠 효과에 관해서 확인하는 감쇠 평가 시험에 관해서 도 9 내지 도 12와 함께 설명한다.

이 감쇠 평가 시험에서는, 감쇠 평가 시험의 시험 상황인 도 12에 도시하는 것과 같이, 완충 장치를 구비한 히트 인슐레이터(1A)를 본떠, 완충 장치를 3개 구비한 공시체(供試體)에 소정의 진동을 부여하고, 그 때의 공시체의 진동을 계측하여 그 감쇠비를 평가·비교했다.

이때, 완충 장치로서, 압축 메쉬(40) 대신에 환상의 철판(40a)을 장착하고, 이 철판(40a)에 스파이럴 스프링(50)의 하측 대직경부(51)를 고정한 완충 장치(10A)[도 9(a) 참조]와, 규제 볼록부(43)가 없는 압축 메쉬(40b)를 장착한 완충 장치(10B)[도 9(b) 참조]와, 둘레 방향에 있어서의 하측 대직경부(51)와 규제 볼록부(43)의 접촉 범위(X)가 55% (190°만큼)인 상술한 완충 장치(10)[도 9(c) 참조]와, 접촉 범위(Xc)가 51.7%(178°만큼)인 완충 장치(10C)[도 9(d) 참조]와, 접촉 범위(Xd)가 48.4%(167°만큼)인 완충 장치(10D)[도 10(a) 참조]와, 접촉 범위(Xe)가 44.5%(153°만큼)인 완충 장치(10E)[도 10(b) 참조]와, 접촉 범위(Xf)가 40.3%(139°만큼)인 완충 장치(10F)[도 10(c) 참조]와, 접촉 범위(Xg)가 27.5%(95°만큼)인 완충 장치(10G)[도 10(d) 참조]와, 접촉 범위(Xh)가 62.7%(216°만큼)인 완충 장치(10H)[도 11(a) 참조]와, 접촉 범위(Xj)가 68.75%(237°만큼)인 완충 장치(10J)[도 11(b) 참조]를 이용했다.

그 결과를 표 1에 나타낸다.

상술한 압축 메쉬(40) 대신에 철판(40a)을 장착하고, 이 철판(40a)에 스파이럴 스프링(50)의 하측 대직경부(51)를 고정한 완충 장치(10A)로부터는, 스파이럴 스프링(50)에 의한 직경 방향의 감쇠비를 구할 수 있고, 규제 볼록부(43)가 없는 압축 메쉬(40b)를 장착한 완충 장치(10B)로부터는, 규제 볼록부(43)에 의한 직경 방향의 위치 규제가 없는 경우, 즉 압축 메쉬(40)에 겹친 스파이럴 스프링(50)이 컬러 부재(20)에 대한 압축 메쉬(40)의 상하 방향의 완충 작용만을 발휘하는 경우의 감쇠비를 구할 수 있다.

상술한 것과 같이, 완충 장치(10A)의 전제에 대하여, 완충 장치(10G) 내지 완충 장치(10J)는 완충 장치(10A)와 같은 정도의 감쇠비밖에 얻지 못하는 것을 확인할 수 있었다. 이로부터, 접촉 범위(X)가 40%보다 짧으면 맞닿는 규제 볼록부(43)와 하측 대직경부(51)의 마찰에 의한 감쇠 효과는 얻을 수 없다는 것, 그리고, 접촉 범위(X)가 55%보다 크면, 하측 대직경부(51)가 지나치게 길어져 충분한 감쇠 효과를 얻을 수 없다는 것을 확인할 수 있었다.

환언하면, 접촉 범위(X)를 40% 이상 55% 이하의 범위로 함으로써, 즉 하측 대직경부(51)가 둘레 방향에 있어서 40% 이상 55% 이하의 범위에서 규제 볼록부(43)에 맞닿음으로써, 맞닿는 규제 볼록부(43)와 하측 대직경부(51)의 마찰에 의한 감쇠 효과를 얻을 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 접촉 범위(X)가 45% 이상 55% 이하의 범위이면, 즉 완충 장치(10) 및 완충 장치(10C) 내지 완충 장치(10E)는, 완충 장치(10A) 및 완충 장치(10B)에 대하여도, 맞닿는 규제 볼록부(43)와 하측 대직경부(51)의 마찰에 의한 보다 현저한 감쇠 효과는 얻을 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. 이로부터, 또한 규제 볼록부(43)와 하측 대직경부(51)의 접촉 범위(X)가 둘레 방향에 있어서 45% 이상 55% 이하의 범위에서 맞닿는 것이 보다 바람직하다는 것을 확인할 수 있었다.

본 발명의 구성과 상술한 실시형태의 대응에 있어서,

본 발명의 진동 부재는 배기 매니폴드(3)에 대응하고,

이하 마찬가지로,

위요 부재는 히트 인슐레이터(1)에 대응하고,

완충 장치는 완충 장치(10)에 대응하고,

체결 부재는 부착 볼트(110)에 대응하고,

컬러축부는 컬러축부(21)에 대응하고,

플랜지는 플랜지부(22)에 대응하고,

컬러 부재는 컬러 부재(20)에 대응하고,

고정 부재는 그로밋(30)에 대응하고,

완충 부재는 압축 메쉬(40)에 대응하고,

스프링 부재는 스파이럴 스프링(50)에 대응하고,

직경 외부는 하측 대직경부(51)에 대응하고,

이동 규제부 및 이동 규제 볼록부는 규제 볼록부(43)에 대응하고,

금속 커버는 완충 장치 구비 히트 인슐레이터(1A)에 대응하지만,

본 발명은 상술한 실시형태의 구성만에 한정되는 것이 아니며, 많은 실시형태를 얻을 수 있다.

상술한 설명에서는, 하측 대직경부(51)와 규제 볼록부(43)가 맞닿는 것에 관해서 설명했는데, 하측 대직경부(51)와 규제 볼록부(43) 사이에 근소한 간극이 개재하면서도 직경 방향의 외력이 작용함으로 인해 즉시 맞닿게 되도록 구성하여도 좋다. 또한 규제 볼록부(43)는, 40% 이상 55% 이하의 접촉 범위(X), 보다 바람직하게는 45% 이상 55% 이하의 접촉 범위(X)를 확보할 수 있으면, 둘레 방향으로 연속되지 않고, 소정 간격을 두고서 배치한 복수의 규제 볼록부(43)로 구성하여도 좋다.

또한, 상술한 규제 볼록부(43)는 평면시 원 형상으로 형성했지만, 평면시 스파이럴 형상으로 형성된 하측 대직경부(51)에 맞춰 곡률이 변하는 평면시 스파이럴 형상으로 형성하여도 좋다. 이에 따라, 평면시 원 형상인 규제 볼록부(43)와 하측 대직경부(51)의 접촉 범위(X)보다 접촉 범위(X)가 넓어져, 규제 볼록부(43)와 하측 대직경부(51)의 마찰에 의한 감쇠 효과의 증대를 도모할 수 있다.

그러나, 평면시 스파이럴 형상인 하측 대직경부(51)와 평면시 스파이럴 형상인 규제 볼록부(43)를 깔끔하게 맞닿게 하여 마찰에 의한 감쇠 효과의 증대를 도모하기 위해서는, 압축 메쉬(40)에 대하여 스파이럴 스프링(50)의 방향을 맞춰 조립할 필요가 있게 되며, 다른 방향에서 압축 메쉬(40)와 스파이럴 스프링(50)을 조립하면 의도하는 감쇠 효과를 얻을 수 없을 가능성이 있다. 따라서, 어느 조립 방향이라도 마찰에 의한 소정의 감쇠 효과를 얻을 수 있도록, 둘레 방향에 있어서 40% 이상 55% 이하의 범위, 보다 바람직하게는 45% 이상 55% 이하의 범위의 접촉 범위(X)에서, 평면시 원 형상인 규제 볼록부(43)와 평면시 스파이럴 형상인 하측 대직경부(51)가 맞닿게 하는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 설명에서는, 스파이럴 스프링(50)의 하측 대직경부(51)의 직경방향의 이동을 규제하는 규제부로서 압축 메쉬(40)의 표면에 볼록형의 규제 볼록부(43)를 형성했지만, 도 13에 도시하는 것과 같이, 다양한 양태의 규제부를 구성할 수 있다. 여기서, 도 13은 완충 장치(10X, 10Y, 10Z)의 편단면도를 도시하고 있다.

구체적으로, 상술한 완충 장치(10)의 압축 메쉬(40)의 표면에 형성한 규제 볼록부(43)는 하측 대직경부(51)의 직경 외측을 따르도록 형성했지만, 도 13(a)에 도시하는 것과 같이, 하측 대직경부(51)의 직경 내측을 따르는 내측 규제 볼록부(43X)를 표면 상에 형성한 압축 메쉬(40X)라도 좋다.

이와 같이, 압축 메쉬(40X)를 갖는 완충 장치(10X)도, 내측 규제 볼록부(43X)가 하측 대직경부(51)의 직경 내측과 맞닿기 때문에, 내측 규제 볼록부(43X)와 하측 대직경부(51)의 직경 내측의 마찰에 의한 감쇠 효과의 증대를 도모할 수 있다.

또한, 도 13(b)에 도시하는 완충 장치(10Y)와 같이, 하측 대직경부(51)의 직경 내측과 직경 외측에서 직경 내측과 직경 외측 사이에 끼우는 방식으로, 압축 메쉬(40Y)의 표면에서의 상술한 내측 규제 볼록부(43X)와 압축 메쉬(40)의 표면에 형성한 규제 볼록부(43) 양자 모두를 형성하여, 하측 대직경부(51)의 직경 내측이 내측 규제 볼록부(43X)와 맞닿게 하고, 하측 대직경부(51)의 직경 외측이 규제 볼록부(43)와 맞닿게 하여도 좋다.

이와 같이, 압축 메쉬(40Y)를 갖는 완충 장치(10Y)도, 내측 규제 볼록부(43X)와 하측 대직경부(51)의 직경 내측의 마찰 및 규제 볼록부(43)와 하측 대직경부(51)의 직경 외측의 마찰 양자의 마찰에 의한 감쇠 효과의 한층 더한 증대를 도모할 수 있다.

더욱이, 도 13(c)에 도시하는 완충 장치(10Z)와 같이, 압축 메쉬(40Z)의 표면에, 하측 대직경부(51)가 끼워져 들어가는 단면 홈 형상의 홈 형상 규제부(43Z)를 두어도 좋다.

이와 같이, 압축 메쉬(40Z)의 표면에 형성한 단면 홈 형상의 홈 형상 규제부(43Z)에 하측 대직경부(51)가 끼워져 들어감으로써, 단면 홈 형상의 홈 형상 규제부(43Z)의 내면과 하측 대직경부(51)가 맞닿아, 홈 형상 규제부(43Z)의 내면과 하측 대직경부(51)의 마찰에 의한 감쇠 효과의 증대를 도모할 수 있다.

또한, 도 13(c)에 도시하는 것과 같이, 단면 홈 형상의 홈 형상 규제부(43Z) 내면에 있어서 직경 외측의 측면과 하측 대직경부(51)의 직경 외측이 맞닿아도 좋고, 반대로 단면 홈 형상의 홈 형상 규제부(43Z) 내면에 있어서 직경 내측의 측면과 하측 대직경부(51)의 직경 내측이 맞닿아도 좋다.

더욱이, 규제 볼록부(43)와 같은 규제부를 압축 메쉬(40)에 형성하지 않더라도, 별개 부재로 구성되는 규제부를 압축 메쉬(40)의 표면에 고정하여도 좋다.

상술한 설명에서, 스파이럴 스프링(50)은, 스파이럴 형상으로 높이 방향이 변화되어 전체적으로 측면시 원뿔대 형상으로 형성했지만, 측면에서 봤을 때가 평면 형상인 평면시 스파이럴 형상의 스프링 부재라도 좋다.

또한 상술한 설명에서는, 완충 장치(10)에 있어서, 압축 메쉬(40)의 상플랜지부(23) 측에 스파이럴 스프링(50)을 배치했지만, 압축 메쉬(40)의 하플랜지부(24) 측에 스파이럴 스프링(50)을 배치하여도 좋고, 압축 메쉬(40)의 상플랜지부(23) 측과 하플랜지부(24) 측 양측에 스파이럴 스프링(50)을 배치하여도 좋다.

나아가서는, 완충 장치(10)의 그로밋(30)을 위에서부터 제1 고정부(31), 연결부(33) 및 제2 고정부(32)의 순서로 배치하고, 상하 방향에서 배기 매니폴드(3) 측으로부터 압축 메쉬(40) 및 히트 인슐레이터(1)의 순서로 배치되도록 구성했지만, 그로밋(30)을 위에서부터 제2 고정부(32), 연결부(33) 및 제1 고정부(31)의 순서로 배치하고, 상하 방향에서 배기 매니폴드(3) 측에서부터 히트 인슐레이터(1) 및 압축 메쉬(40)의 순서로 배치되도록 구성하여도 좋다.

또한 이 경우에도, 압축 메쉬(40)의 상플랜지부(23) 측에 스파이럴 스프링(50)을 배치하여도 좋고, 압축 메쉬(40)의 하플랜지부(24) 측에 스파이럴 스프링(50)을 배치하여도 좋고, 압축 메쉬(40)의 상플랜지부(23) 측과 하플랜지부(24) 측 양측에 스파이럴 스프링(50)을 배치하여도 좋으며, 나아가서는 측면시 평면 형상이며 평면시 스파이럴 형상인 스파이럴 스프링(50)을 이용하여도 좋다.

1: 히트 인슐레이터, 1A: 완충 장치를 구비한 히트 인슐레이터, 3: 배기 매니폴드, 10: 완충 장치, 20: 컬러 부재, 21: 컬러축부, 22: 플랜지부, 30: 그로밋, 40: 압축 메쉬, 43: 규제 볼록부, 50: 스파이럴 스프링, 51: 하측 대직경부, 110: 부착 볼트

Claims

진동원인 진동 부재와 이 진동 부재를 덮는 위요 부재를 연결하여, 상기 진동 부재에서 상기 위요 부재로의 진동을 완충시키는 완충 장치로서,
체결 부재에 의해서 상기 진동 부재에 고정되는 통 형상의 컬러축부 및 이 컬러축부의 축 방향 양측으로부터 직경 외측으로 돌출하는 환상의 플랜지가 구비된 컬러 부재와,
상기 위요 부재에 고정되는 환상의 고정 부재와,
상기 컬러 부재 및 상기 고정 부재 사이에 배치되며, 직경 외측이 상기 고정 부재에 고정되는 환상의 완충재로 구성된 완충 부재와,
상기 컬러 부재에 있어서의 상기 플랜지와 상기 완충 부재 사이에서, 상기 완충 부재와 겹쳐 배치되는 스프링 부재
가 마련되고,
상기 완충 부재의 직경 내측이 상기 컬러축부에 대하여 적어도 직경 방향으로 헐겁게 끼워지고,
상기 스프링 부재는 상기 완충 부재의 스프링 상수 이하로 설정되고,
상기 완충 부재에,
상기 스프링 부재에 맞닿아, 상기 완충 부재에 대한 상기 스프링 부재의 직경 방향의 상대 이동을 규제하는 이동 규제부가 마련되고,
상기 스프링 부재의 직경 외부와 상기 이동 규제부가 둘레 방향에 있어서 45% 이상 55% 이하의 범위에서 맞닿고 있는 것인 완충 장치.
제1항에 있어서, 상기 스프링 부재는 평면시 스파이럴 형상으로 형성되고,
상기 이동 규제부는, 평면시 스파이럴 형상으로 형성된 상기 스프링 부재에 있어서의 직경 외측의 직경 외부에 맞닿도록 상기 직경 외부를 따라 마련된 것인 완충 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 이동 규제부는 상기 완충 부재의 상기 스프링 부재 측에 형성된 단면 볼록형의 이동 규제 볼록부로 구성된 것인 완충 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스프링 부재는 상기 완충 부재 측이 상기 플랜지 측보다 대직경이 되는 측면시 원뿔대 형상으로 형성된 것인 완충 장치.
제4항에 있어서, 상기 스프링 부재는,
상기 축 방향 양측에 형성된 한 쌍의 상기 플랜지 중 한쪽에 상기 완충 부재가 맞닿은 상태에서의 상기 완충 부재와 다른 쪽의 상기 플랜지와의 간격보다도 높이가 높은 측면시 원뿔대 형상으로 형성된 것인 완충 장치.
제1항 또는 제2항에 기재한 완충 장치가 상기 진동 부재를 덮는 상기 위요 부재에 부착된 금속 커버.