KR19980048559A - 배기계의 진동 저감 구조 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차의 배기계를 구성하는 벨로우즈를 통해 엔진의 3차원 진동에 대응 시키고 이로부터 배기계의 진동 흡수 능력과 배기계의 내구성을 증가 시키기 위하여 배기계 구성 부품중 이그조스트 매니폴드측으로 부터 전달되는 엔진 및 롤에 의한 진동을 저감 시키기 위해 플렉시블 이음관에 벨로우즈를 형성한 배기계의 진동 저감 구조에 있어서, 상기 하나의 플렉시블 이음관의 이상적인 길이를 L로 하는 조건에서 배기라인에 L보다 짧은 적어도 한 개 이상의 플렉시블 이음관을 설치하고, 상기 플렉시블 이음관을 분활하여 연결관으로 연결한 배기계의 진동 저감 구조와, 배기계에서 플렉시블 이음관에 전달되는 진동 직 하중을 하나의 플렉시블 이음관을 통해 저감 시키는 1 진동 흡수단계와, 플렉시블 이음관에 전달되는 또 다른 방향의 진동 직 하중을 2,3..의 플렉시블 이음관을 통해 저감 시키는 2.3..의 진동 흡수 단계로 배기계의 진동을 저감 시키는 배기계의 진동 흡수 방법임.

Description

배기계의 진동 저감 구조 및 방법

본 발명은 차의 배기계를 구성하는 벨로우즈를 통해 엔진의 3차원 진동에 대응 시키고 이로부터 배기계의 진동 흡수 능력과 배기계의 내구성을 증가 시키는 것이다.

차의 배기계를 구성하는 배기 파이프는 배기 매니폴드에서 나오는 배기개스를 외부로 방출하면서 배기개스 열의 일부를 발산 시키는 역할을 하고, 또 머플러의 수나 촉매 컨버터 등의 부착에 따라 앞, 중간, 뒷 파이프등 몇 개로 나누어 진다.

도 1은 배기계 구성을 보인 것으로 주요 부분은 엔진(1)측 이그조스트 매니폴드(2)에 연결된 프론트 이그조스트 파이프(3), 진동을 이그조스트 파이프(3)에서 잡아 주기위해 프론트 이그조스트 파이프(3)와 결합된 플렉시블 이음관(4), 플렉시블 이음관(4)측에 연결된 촉매 컨버터(5), 촉매 컨버터(5)에 연결되어 촉매 컨버터(5)를 지난 배기개스 유동 소음을 줄이는 보조 머플러 및 배기개스를 차체 후미부측으로 유도하는 리어 이그조스트 파이프 그리고 여기에 결합되어 배기소음을 줄이는 메인 머플러 등이다.

상기 배기계 구조에서 이그조스트 매니폴드(2)에서 보내지는 배기개스 유동은 프론트 이그조스트 파이프(3), 플렉시블 이음관(4)을 차례로 지나 촉매 컨버터(5)를 경유 하고 이후 보조 머플러, 리어 이그조스트 파이프, 메인 머플러를 차례로 거쳐 배기된다.

상기 배기계를 구성하는 부품들은 적소에 배치된 행거류 및 배기계 고정용 브래킷에 의해 클램핑되어 엔진 또는 언더 플로어측에 장착되어 이그조스트 매니폴트(2)로 부터 유도 되는 배기개스를 내보낸다.

배기계에서 엔진(1)측 진동은 배기계에 영향을 미치지 못하도록 적절히 감쇄 시키고 또 배기계 파이프 및 연장 부품들에 유동성을 주는 형식의 플렉시블 이음부를 두게 된다.

이그조스트 파이프(3)에 설치되는 플렉시블 이음관(4)이 그것인데 이 플렉시블 이음관(4)은 배기개스의 고온의 열에 견디고 그러면서도 변형 가능한 금속 재질을 판형의 벨로우즈(6)형으로 제작하고, 진동 흡수 영역과 사이즈는 배기개스의 원활한 흐름에 영향을 주지 않는 범위내에서 튜닝 시켜 제작한다.

플렉시블 이음관(4)의 설치 목적이 엔진 진동 및 롤링(ROLLING)으로 부터 비롯되는 배기계의 진동 영향을 최소화 시키는데 있지만 한편으로는 이음관(4)이 차지하는 영역에서 배기효율의 가변 요인이 있어 전체 배기계에 맞춰 사이즈를 고려하는 튜닝을 실시하고 있다.

도 3 및 4는 단일의 플렉시블 이음관(4)을 채택한 배기계에서 이음관(4)의 변형 가능한 경우를 나타낸 것이다.

여기서 이음관(4)은 도 3의 (가)와 같이 압축/인장의 횡 방향 B,C측 변형이 가능하고. 진동 직 하중 D1,D2에 대하여 E1,E2 방향 변형이 가능한데 특히 벤딩 포인트가 한방향 D1 또는 D2로 작용 되는 조건에서 (나)(다)와 같이 휨으로 반응한다.

이에 대하여 도 4와 같이 직 하중D3,D4이 양 단부에 동시에 벤딩 포인트로 작용할 경우는 이상적인 변형인 S 자형 변형은 생기지 않으며, 다만 엔진의 진동을 초과하는 과도한 하중 작용 조건에서 유사한 변형은 가능하나 실제로 기대하기 어려운 변형 예이다.

따라서 단일의 플렉시블 이음관(4)은 배기계에서 도 4와 유사한 다중 3차원 진동에 대응하기 어려운 단점이 있다.

이를 보완하는 단순한 플렉시블 이음관(4)의 형태는 배기계에서 차지하는 사이즈 영역을 크게 하여 진동에 대한 반응 정도를 예민하게 유지하는 것이나 이는 배기효율을 중요시하는 배기계 라인에 영향을 주고 전체적으로는 엔진의 동적 성능을 저하 시키는 모순이 있다.

엔진 및 롤딩에 의한 진동이 그대로 배기계에 전달되면 결합파트의 피로가 커져 결합부위의 해체 현상이 나타나고 소음을 동반한 진동이 차체측에 이전되어 승차감을 저하 시킨다.

종래의 배기계 진동 저감 구조는 단일의 벨로우즈형 플렉시블 이음관 의존형으로 되어 있으나 3 차원 진동에 대응하지 못해 배기계측에 전달되는 불규칙적인 진동을 충분히 저감시키지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 엔진의 동적 성능에 영향을 미치지 않으면서 실제 배기계 라인에 튜닝된 진동 저감 최대치를 유지하면도 다중 3차원 진동을 감소 시키는 플렉시블 이음관을 구성하는 것이다.

도 1은 일반적인 배기계의 구성을 보인 도면.

도 2는 도 1의 A 부 상세 단면도.

도 3의 (a)(b)(c)는 플렉시블 이음관의 변형 예를 보인 도면.

도 4는 플렉시블 이음관에 다른 변형 예를 보인 도면.

도 5는 본 발명에 따른 플렉시블 이음관의 배치예를 보인 도면.

도 6은 도 5에서 플렉시블 이음관의 변형 예를 보인 도면.

도 7의 (a)(b)는 본 발명의 다른 형태의 변형 에를 보인 도면.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

1:엔진 2:이그조스트 매니폴드

3:이그조스트 파이프(EXHAUST PIPE) 5:촉매 컨버터

6:벨로우즈 7,7a:플렉시블 이음관

8:연결관

배기계 구성 부품중 이그조스트 매니폴드측으로 부터 전달되는 엔진 및 롤에 의한 진동을 저감 시키기 위해 플렉시블 이음관에 벨로우즈를 형성한 배기계의 진동 저감 구조에 있어서, 본 발명은 도 5와 같이 배기계 라인을 유지하는 조건에서 배기라인에 적어도 한 개 이상 설치된 플렉시블 이음관(7)(7a)과, 상기 플렉시블 이음관(7)(7a)을 분활하여 연결하는 연결관(8)을 두어 배기계의 진동 저감 구조를 구성한다.

상기 하나의 플렉시블 이음관(7)(7a)의 길이는 튜닝된 임의의 이상적인 길이가 L인 조건에서 이 길이 L 보다 짧은 L1,L2의 길이로 형성한다.

본 발명의 플렉시블 이음관(7)(7a)의 배치에 의해 진행되는 진동 저감은 배기계에서 플렉시블 이음관(7)에 전달되는 진동 직 하중을 하나의 플렉시블 이음관을 통해 저감 시키는 1 진동 흡수단계와, 플렉시블 이음관(7a)에 전달되는 또 다른 방향의 진동 직 하중을 2,3..의 플렉시블 이음관(7a)을 통해 저감 시키는 2.3..의 진동 흡수 단계로 배기계의 진동을 저감 시킨다.

서로 이웃하는 플렉시블 이음관(7)(7a)은 연결관(8)으로 연결되어 하나의 플렉시블 이음관(7)에 작용되는 진동 직 하중 D5은 도 7의 (가)와 같이 연결관(8)에서 약해져 이웃하는 플렉시블 이음관(7a)에 영향을 거의 주지 않으며 (나)와 같이 또 다른 진동 직 하중 D6이 다른 플렉시블 이음관(7a)에 작용될 경우 이를 그대로 받아 변형되어 서로 벤딩 포인트가 반대인 3 차원 변형이 가능해진다.

예를들면 상기 진동 흡수 형태는 도 7과 같이 벤딩 포인트가 동시 다발적으로 나타나는 3 차원 진동에 대하여 S자형 변형으로 대응하는 결과로 나타난다.

복수의 플렉시블 이음관(7)(7a)을 연결관(8)으로 이어주는데 있어서 배기계의 배기성능을 고려한다.

즉, 전체 배기계에서 차지하는 플렉시블 이음관의 이상적인 길이를 L로 하는 조건에서 2개의 플렉시블 이음관(7)(7a)을 설치할 경우 이를 더한 전체 길이가 L 의 길이와 같거나 또는 크게 크지 않은 정도로 사이즈를 조절하여 배기성능에 미치는 영향을 고려한다.

본 발명은 배기계측으로 전달되는 엔진 진동 및 롤링에 의한 배기계의 3차원 진동에 대하여 분활된 플렉시블 이음관의 다른 영역에서 벤딩 변형을 유도 함으로서 배기계의 진동을 최소화 시키고 차체측으로 이전되는 진동을 줄여 승차감을 향상 시키는데 기여한다.

Claims (2)

1. 배기계 구성 부품중 이그조스트 매니폴드측으로 부터 전달되는 엔진 및 롤에 의한 진동을 저감 시키기 위해 플렉시블 이음관에 벨로우즈를 형성한 배기계의 진동 저감 구조에 있어서,

   상기 하나의 플렉시블 이음관의 이상적인 길이를 L로 하는 조건에서 배기라인에 L보다 짧은 적어도 한 개 이상의 플렉시블 이음관(7)(7a)을 설치하고, 상기 플렉시블 이음관(7)(7a)을 분활하여 연결관(8)으로 연결한 것을 특징으로 하는 배기계의 진동 저감 구조.
2. 배기계에서 플렉시블 이음관(7)에 전달되는 진동 직 하중을 하나의 플렉시블 이음관(7)을 통해 저감 시키는 1 진동 흡수단계와,

   플렉시블 이음관(7a)에 전달되는 또 다른 방향의 진동 직 하중을 2,3..의 플렉시블 이음관(as)을 통해 저감 시키는 2.3..의 진동 흡수 단계로 배기계의 진동을 저감 시키는 배기계의 진동 흡수 방법.