KR19990040968U - 자동차 배기관용 디커플러（decoupler） - Google Patents

Abstract

본 고안은 자동차 배기관용 디커플러(Decoupler)에 관한 것으로, 속이 빈 관형상으로 엔진의 배기구측에 부착되며 림(11)이 절곡되는 제1슬리브(10)와; 이 제1슬리브(10)에 대향되는 위치에 소정의 거리를 두고 떨어져 위치되며 배기 머플러에 접속되고, 림(21)이 절곡되는 제2슬리브(20)와; 상기 제1슬리브(10)및 제2슬리브(20) 사이에 위치되어 진동및 변형을 흡수토록 하는 벨로우즈(30)(31)와; 상기 벨로우즈(30)(31)의 사이에 위치되어 제1슬리브(10) 및 제2슬리브(20)들의 떨어진 위치를 연결하며, 상기 림(11)(21)들에 대향되게 제1포켓(41)과, 제2포켓(42)을 각각 형성하도록 플랜지(43)가 양단에 성형되는 유니온슬리브(40)와; 상기 제1포켓(41)과, 제2포켓(42)에 각각 채워지며 변위에 대한 흡수기능을 갖는 링형상의 완충부재(50)가 구비되는 것에 있어서;

상기 벨로우즈(30)(31)는 유니온슬리브(40)를 사이에 두고 양측에 복수로 설치되며 제1포켓(41)과, 제2포켓(42)에 각각 채워지는 완충부재(50) 및 상기 벨로우즈(30)(31)가 수평방향의 동일선상에 직렬로 배치되는 것에 의해 2곳의 관절부가 형성되므로 큰각도의 변위가 크게 작용될 때 이를 흡수하는 기능이 우수하다.

그리고, 배기가스가 통과될 수 있는 내경부를 확대하여 배기능력이 향상되는 등의 매우 유용한 고안인 것이다.

Description

자동차 배기관용 디커플러（Ｄｅｃｏｕｐｌｅｒ）

본 고안은 자동차 배기관용 디커플러(Decoupler)에 관한 것으로, 더 상세하게는 흡수변위를 증대하고, 배압(back press)에 대한 부하가 해소되어 배기가스의 흐름이 원활히 이루어 지도록 함과 아울러, 전체 외경의 크기제한에 쉽게 대응하여 설계할 수 있도록 고안된 것이다.

일반적으로 엔진에는 배기가스를 배출하기 위한 배기관이 연결되는 데, 그 연결부위에는 진동이나 충격, 열변형등을 흡수하기 위하여 연결구가 설치된다.

이러한 종류의 연결구로는 여러 종류가 알려져 있으나, 비교적 소형구조의 연결구로써 미국특허 제 5145215호가 활용되고 있다. 이 미국특허 배기관 연결구의 구조에 의하면, 엔진측과 배기관측에 각각 연결되는 속이 빈 원통형의 내외측 슬리브들의 끝단을 대향지게 절곡시켜 림을 형성하고, 이 내외측 슬리브의 중첩되는 위치인 림의 사이에 완충부재를 위치시킨다. 그리고, 배기가스의 누출을 방지함과 아울러, 길이 방향에 대한 변위를 흡수하도록 신축가능한 벨로즈를 상기 슬리브들의 양단에 각각 고정시키게 된다. 또한, 이 슬리브와 벨로즈가 고정되는 양단에는 외측으로 마감캡이 부착되기도 하며, 용도에 따라 벨로즈의 외부로는 직조형태로 된 브레이드가 감싸지는 구성으로 이루어져 있다. 따라서, 분리된 슬리브들이 중첩되는 대략 중간위치에서 굴곡 및 신축이 가능한 하나의 변위부가 형성되어, 엔진의 진동이나 주행중 발생되는 충격으로 부터 길이방향의 신축변위 및 배기관 연결구 전후의 중심축 각도가 교차되는 상태의 굽힘변위에 대하여 림의 사이에 위치된 완충부재와 외부를 감싸는 벨로즈등이 흡수하는 것이다. 그러나, 이 구조에 의하면 신축에 대한 변위흡수능력은 양호하나, 굽힘이나 축선에 직각방향인 전단변위등에 대하여는 탄성적으로 그 변위를 흡수하도록 하는 관절부가 한 부분에서 이루어 지는 것이 큰 취약점으로 나타나고 있다. 즉, 변위가 인장이나 압축의 형태가 아닌 다른 방향으로 작용될 때 림의 사이에 형성된 하나의 완충부재로는 이 변위를 충분하게 흡수할 수 있는 능력이 부족하다. 특히, 그 변위방향이 축방향과 일치되는 직선방향이 아닌 굽힘방향일 때는 슬리브들의 중첩부에 위치된 림들이 비교적 딱딱한 완충부재의 저항에 의해 크게 변위될 수 없어, 굴곡각도가 한정되는 단점을 가졌던 것이다. 따라서, 이 허용변위보다 큰 굽힘변위가 발생될 경우에는 내외측 슬리브들 끼리 서로 접촉하므로써 이때, 소음을 발생함과 아울러 심하게는 슬리브가 파손되어 정상적으로 사용할 수 없게 된다. 더 나아가서 엔진의 상하방향 성분의 거동이나, 로면 진동에 기인한 배기관의 수직진동, 즉 전단변위에 대하여는 변위흡수를 위한 기능을 전혀 할 수 없게 된다.

한편, 이러한 문제점을 해소하기 위해 본원 고안의 출원인이 국내 실용신안등록출원 제 95-24415호에서는 양측 슬리브들을 분리하여 그 사이로 유니온슬리브(40)를 위치시켜 연결부에 완충부재가 채워져 완충과 2개의 관절기능을 갖도록 한 것이 제안된 바 있다.

따라서, 관절부가 2곳에서 각각 형성되는 결과로, 특히 굽힘변위를 더욱 크게 흡수할 수 있을 뿐만 아니라, 전단방향에 대하여도 보다 효과적으로 그 변위를 흡수할 수 있는 유용한 효과를 가지고 있었다.

그러나, 상기와 같이 구성된 종래 자동차 배기관용 디커플러구조에 의하면, 유니온슬리브 및 2개의 완충부재가 각각 벨로즈의 내경부 안쪽으로 돌출되도록 배치 설계되어 있었다.

따라서, 고온의 배기가스가 통과되는 실제 슬리브의 내경은 외경에 비하여 상당히 작아지게 되므로, 배기가스의 유속이 증가되며, 이때 유속증가에 의해 상대적으로 압력이 낮아지게 되므로써, 배기가스의 원활한 흐름에 지장을 초래하게 된다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여 슬리브의 내경을 크게하는 것을 고려해 볼 수 있으나, 이는 디커플러의 전체 외경이 커지게 되어 부품의 배치설치에 제약이 뒤따르게 되는 등의 폐단이 있었다.

본 고안의 목적은 내경과 외경의 차가 적어 배기가스의 흐름에 지장을 주지 않으면서도 외경의 크기제한에 쉽게 대응하여 설계할 수 있도록 한 자동차 배기관용 디커플러(Decoupler)를 제공하는 데 있다.

본 고안의 다른 목적은 배기가스가 통과될 수 있는 내경부를 확대하여 배기효과가 우수하도록 된 자동차 배기관용 디커플러(Decoupler)를 제공하는 데 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 보다 큰 압축변위에 대한 제어가 가능하도록 된 자동차 배기관용 디커플러(Decoupler)를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 고안의 구조를 보인 반단면도

도 2는 본 고안의 다른 실시예를 보인 반단면도

<도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 - 제1슬리브 11 - 림

20 - 제2슬리브 21 - 림

30,31 - 벨로우즈 40 - 유니온슬리브

41 - 제1포켓 42 - 제2포켓

50 - 완충부재 60 - 보조완충부재

70 - 마감캡

이러한 본 고안의 목적은, 속이 빈 관형상으로 엔진의 배기구측에 부착되며 림(11)이 절곡되는 제1슬리브(10)와;

이 제1슬리브(10)에 대향되는 위치에 소정의 거리를 두고 떨어져 위치되며 배기 머플러에 접속되고, 림(21)이 절곡되는 제2슬리브(20)와;

상기 제1슬리브(10)및 제2슬리브(20) 외측에 각각 위치되어 진동및 변형을 흡수토록 하는 벨로우즈(30)(31)와;

상기 벨로우즈(30)(31)의 사이에 위치되어 제1슬리브(10) 및 제2슬리브(20)들의 떨어진 위치를 연결하며, 상기 림(11)(21)들에 대향되게 제1포켓(41)과, 제2포켓(42)을 각각 형성하도록 플랜지(43)가 양단에 성형되는 유니온슬리브(40)와;

상기 제1포켓(41)과, 제2포켓(42)에 각각 채워지며 변위에 대한 흡수기능을 갖는 링형상의 완충부재(50)가 구비되는 것에 있어서;

상기 벨로우즈(30)(31)는 유니온슬리브(40)를 사이에 두고 양측에 복수로 설치되며 제1포켓(41)과, 제2포켓(42)에 각각 채워지는 완충부재(50) 및 상기 벨로우즈(30)(31)가 수평방향의 동일선상에 직렬로 배치되는 것에 의해 달성된다.

따라서, 2개의 변위 가능한 관절부를 형성하는 것에 의해 굴곡에 대한 변위각도를 크게 허용할 수 있을 뿐만 아니라, 길이방향에 대한 신축이나 전단에 대한 변위도 보다 효과적으로 흡수할 수 있다.

그리고, 배기가스가 통과될 수 있는 내경부를 확대하여 배기능력을 증대하고, 보다 큰 압축 및 굽힘변위에 대한 흡수가 가능하게 되는 것이다.

이하 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안의 기본형 구성을 반단면도로 도시하고 있다.

이 도면에 의하면, 양측에 속이 빈 관형상의 제1슬리브(10)와 제2슬리브(20)들이 거리를 두고 떨어진 상태로 그 외경에 벨로우즈(30)(31) 양단을 각각 고정시켜 연결상태를 갖도록 하고, 일측 제1슬리브(10)는 엔진쪽으로, 그리고 타측 제2슬리브(20)는 배기관 파이프에 각각 접속할 수 있는 상태로 설치된다.

그리고, 거리를 두고 떨어진 제1슬리브(10)와 제2슬리브(20)들의 사이 내측으로는 림(11)(21)들이 각각 절곡되는 데, 도 1에서는 내측에서 외부를 향해 플랜지 형상으로 절곡 성형된다.

이 양측의 림(11)(21)들이 외측으로 절곡된 상태에서 그 외경측으로는 서로 떨어진 제1슬리브(10)와 제2슬리브(20)들을 연결하기 위한 유니온슬리브(40)가 위치된다.

이 유니온슬리브(40)는 내부를 향해 프랜지(43)가 성형되어 림(11)(21)의 사이에서 제1포켓(41)과 제2포켓(42)을 형성하고, 이 제1포켓(41)과 제2포켓(42)의 내부로 완충부재(50)가 채워지게 한다.

상기 유니온슬리브(40)는 짧은 관형상으로 양측 제1슬리브(10)와 제2슬리브(20)의 중첩 위치에서 각각 관절과 같은 굴곡 변위가 이루어 지도록 자유롭게 변위하는 연결체 기능을 갖는 데, 상기 완충부재(50)를 수용하기 위하여, 제1슬리브(10)와 제2슬리브(20)에 림(11)(21)의 방향으로 대향지게 플랜지(43)를 일체로 확장하는 형식으로 제1포켓(41)과, 제2포켓(42)이 각각 형성되도록 한다.

상기 완충부재(50)는 상기 제1포켓(41)과, 제2포켓(42)에 각각 채워져 엔진의 진동 또는 주행중 로면진동으로 부터 오는 충격과 더불어 길이방향의 신축변위 및 굴곡변위등을 탄성적으로 흡수할 수 있도록 하는 탄성재이다.

이 완충부재(50)는 링형상으로 성형되는 데, 그 재질로는 어느 방향으로도 압축된 후 다시 복원하려는 탄성을 반영구적으로 갖는 특성과, 보다 성형이 손쉬운 특성을 감안하여, 통상적으로 가는 철사로 직조된 망체를 압축하여 링형상으로 성형하게 되는 바, 그 역할과 재질 구성은 종래의 알려진 것과 동일하므로, 더 상세한 설명은 생략하기로 한다.

따라서, 이러한 구조에 의해서 배기관의 자체지지(SELF SUPPORTING) 기능도 가능케 할 수 있는 것이다.

한편, 상기 벨로우즈(30)(31)는 상기 제1슬리브(10)와 제2슬리브(20)의 외측에 각각 위치 고정되어 신축방향 내지 굴곡방향에 대하여 그 변위를 흡수하는 역할과 아울러, 제1슬리브(10)와 제2슬리브(20)의 내부를 통과하는 배기가스의 누출을 방지하도록 씰링을 유지한 상태로 길이 방향으로 고정 설치된다.

이 벨로우즈(30)(31)는 도면에서와 같이 주름이 반복 성형되어 주로 길이방향 및 굽힘방향에 대한 변위등을 흡수한 후 외력이 제거될 때 복원토록 한다.

이 벨로우즈(30)(31)의 부착방법은 통상 일단은 제1슬리브(10)와 제2슬리브(20)의 외경에 고정되고, 타측은 유니온슬리브(40)의 플랜지(43)에 벨로우즈(30)(31)의 양단부가 플랜지(43)를감싸도록 일부 연장된 상태에서 주로 용접에 의해 고정 부착된다.

이때, 벨로우즈(30)(31)를 유니온슬리브(40) 및 제1슬리브(10)와 제2슬리브(20)에 부착하기 위한 고정수단이 위에서 설명한 구조와 용접방법에 한정하는 것은 아니며, 도 1 및 도 2에서와 같이 제1슬리브(10)와 제2슬리브(20)의 외경측으로 마감캡(70)을 위치시킨 상태에서 이 마감캡(70)과 제1슬리브(10)와 제2슬리브(20)의 외경사이로 벨로우즈(30)(31)를 연장 삽입시킨 후 수곳에서 스폿용접하는 것도 바람직하다.

그러나, 이 구성에 한정하는 것은 아니며, 어떠한 고정수단으로 벨로우즈(30)(31)를 영구적으로 고정이 이루어 지도록 하는 수단은 모두 포함될 것이다.

이상에서와 같이 유니온슬리브(40)의 양측에서 2개의 관절을 보유하는 결과로 그 변위중심점(C)(C')이 2곳에 각각 떨어진 위치에 형성되고, 이 변위중심점(C)(C')에서 허용되는 변위각도(θ)가 각각 2단계로 형성됨을 볼 수 있다.

즉, 일측의 제1슬리브(10)에 대하여 유니온슬리브(40)가 굴곡되어 형성된 변위각(θ)과, 이 유니온슬리브(40)로 부터 변형된 위치에서 다시 타측의 제2슬리브(20)가 각도 변위되어서 제2의 변위각(θ)을 얻을 수가 있는 것이다.

따라서, 2개의 관절부에서 각각 각도 변위되는 것에 의해 보다 큰 변위량을 얻을 수가 있는 것이며, 엔진측에 근접될 경우 발생되기 쉬운 큰 굽힘각도에 대한 변위를 수용가능케 하는 것이다.

이는, 본 고안에 의한 배기관 연결구를 엔진측에 근접하여 설치하므로써 작은구조에서도 여러 형태의 엔진진동으로 부터 오는 변위들을 흡수하는 데 우수함을 의미하는 것이다.

이와같은 2중 관절구조에 의하면, 인장 및 압축방향은 물론 굽힘방향, 그리고 전단방향에 이르기 까지 모든 변위를 각각 대응하여 흡수할 수가 있는 바, 이는 본원 출원인의 선출원 고안과 동일하다.

본 고안에서 가장 중요한 구성상의 특징은 상기 상기 제1포켓(41)과, 제2포켓(42)에 각각 채워지는 완충부재(50) 및 상기 벨로우즈(30)(31)가 수평방향의 동일선상에 직렬로 배치되도록 설계하는 것에 의해 배기가스가 통과될 수 있는 내경부를 확대하여 배기능력을 증대할 수 있도록 하는 데 있다.

즉, 도 1 및 도 4에서 도시하는 바와같이 상기 제1슬리브(10) 및 제2슬리브(20)에서 절곡된 림(11)(21)들과, 유니온슬리브(40)의 양단에 절곡된 플랜지(43)의 사이에서 형성되는 제1포켓(41)과, 제2포켓(42)은 서로 떨어진 위치에서 그 내부에 완충부재(50) 가 채워지게 된다.

이때, 상기 유니온슬리브(40)의 양측과 제1슬리브(10) 및 제2슬리브(20)에 고정되는 마감캡(70)의 사이에 위치된 복수의 벨로우즈(30)(31)가 완충부재(50)와 수평방향의 동일선상에 배치되도록 구성하는 것이다.

따라서, 상기 벨로우즈(30)(31)와 완충부재(50)가 동심방향으로 중복 배치되지 않고 배기가스가 통과하는 방향과 동일직선상에 직렬로 배치하게 되므로 내경을 확대 설계하더라도 외경을 최소화시킬 수 있는 것이다.

상기 제1슬리브(10) 및 제2슬리브(20)에는 배기파이프(P1)(P2)들이 접속 배관된다.

한편, 상기 완충부재(50) 및 유니온슬리브(40)와의 조립성을 감안하여 도면에서 용접이음부를 표시한 것과 같이 유니온슬리브(40)의 중간부를 맞대기이음방식으로 용접에 의해 부착하는 것이 조립성면에서 좋다.

또, 도 2는 본 고안의 또다른 실시예를 도시한 것으로 유니온슬리브(40)의 내경에 제1슬리브(10) 및 제2슬리브(20)의 림(11)(21)들 사이로 형성되는 공간으로 또다른 보조완충부재(60)를 채워 설치하는 것을 예시하고 있다.

이 실시예에서는 제1슬리브(10) 및 제2슬리브(20)의 양단이 내측으로 압축되는 압축변위에 대하여 양측 제1슬리브(10) 및 제2슬리브(20)의 림(11)(21) 사이에서 보조완충부재(60)가 압축변위를 흡수하게 되므로, 특히 압축변위가 크게 작용되는 용도에 적합하다.

상기와 같은 본 고안의 구성에 의하면, 2곳의 관절부가 형성되므로 큰각도의 변위가 크게 작용될 때 이를 흡수하는 기능이 우수하다.

그리고, 배기가스가 통과될 수 있는 내경부를 확대하여 배기능력이 향상되는 등의 매우 유용한 고안인 것이다.

Claims (3)

1. 속이 빈 관형상으로 엔진의 배기구측에 부착되며 림(11)이 절곡되는 제1슬리브(10)와;

   이 제1슬리브(10)에 대향되는 위치에 소정의 거리를 두고 떨어져 위치되며 배기 머플러에 접속되고, 림(21)이 절곡되는 제2슬리브(20)와;

   상기 제1슬리브(10)및 제2슬리브(20) 외측에 각각 위치되어 진동및 변형을 흡수토록 하는 벨로우즈(30)(31)와;

   상기 벨로우즈(30)(31)의 사이에 위치되어 제1슬리브(10) 및 제2슬리브(20)들의 떨어진 위치를 연결하며, 상기 림(11)(21)들에 대향되게 제1포켓(41)과, 제2포켓(42)을 각각 형성하도록 플랜지(43)가 양단에 성형되는 유니온슬리브(40)와;

   상기 제1포켓(41)과, 제2포켓(42)에 각각 채워지며 변위에 대한 흡수기능을 갖는 링형상의 완충부재(50)가 구비되는 것에 있어서;

   상기 벨로우즈(30)(31)는 유니온슬리브(40)를 사이에 두고 양측에 복수로 설치되며 제1포켓(41)과, 제2포켓(42)에 각각 채워지는 완충부재(50) 및 상기 벨로우즈(30)(31)가 수평방향의 동일선상에 직렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 자동차 배기관용 디커플러.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1슬리브(10) 및 제2슬리브(20)의 외경에는 벨로우즈(30)(31)를 고정하여 마감하는 마감캡(70)이 고정 부착됨을 특징으로 하는 자동차 배기관용 디커플러.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 유니온슬리브(40)내경에는 제1슬리브(10) 및 제2슬리브(20)의 림(11)(21)들 사이로 형성된 공간에 또다른 보조완충부재(60)가 채워 설치됨을 특징으로 하는 자동차 배기관용 디커플러.