KR20000021222U - 자동차 배기관용 디커플러 - Google Patents

Abstract

본 고안은 자동차 배기관용 디커플러에 관한 것으로, 엔진측으로 부터 배기가스가 내부로 통과되도록 접속되는 관형상의 슬리브(10)와;

각각 분리된 상태로 엔진측과 배기관을 향해 각각 대향되게 위치되어, 일측은 상기 슬리브(10)의 외측에 결합되는 한쌍의 인너 리테이너부재(20)(21)와;

상기 인너 리테이너부재(20)(21)의 사이에 위치 고정되어 배기가스의 기밀을 유지하며 신축 및 밴딩을 흡수하는 벨로즈(30)와;

상기 인너 리테이너부재(20)(21)의 각 외측에 위치되어 벨로즈(30)를 감싸는 아우터 리테이너부재(40)와;

상기 인너 리테이너부재(20)(21) 및 아우터 리테이너부재(40)의 사이에 공간을 형성하는 포켓(51)(52)들과;

상기 포켓(51)(52)에 각각 채워지는 링형상의 완충부재(60)로 구성되는 것에 있어서;

상기 포켓(51)(52)은 인너 리테이너부재(20)(21) 및 아우터 리테이너부재(40)가 각각 트여진 반구형상으로 그 내부로 단면이 원형인 링형상의 완충부재(60)를 수용토록 구성하는 것에 의해, 완충부재(60)(61)와 접하는 주변 부재가 슬라이드방식이 아닌 완충부재(60)(61)의 자체 탄성에 의해 굽힘변위를 흡수하게 되는 결과로 밴딩작용시 각 부재들간의 마찰에 의한 마모를 최소화할 수 있는 것이다.

또, 밴딩변위를 기능적으로 흡수하여 엔진에 그 영향을 최소화 시키고, 인너 및 아우터완충부재(60)(61)들 사이에서 유동되는 부재들의 슬라이드 길이가 단축되어 마모 및 마찰소음을 줄여 제품의 내구성과 배기관 전체의 피로수명을 증대시킬 수 있는 매우 유용한 고안인 것이다.

Description

자동차 배기관용 디커플러 {Exhaust decoupler system}

본 고안은 자동차 배기관용 디커플러에 관한 것으로, 더 상세하게는 엔진과 배기계 사이에 발생되는 각종 진동이나 하중변위 중에서, 특히 밴딩변위를 받을 때 가이드링의 마모 및 마찰소음을 기능적으로 흡수하여 엔진에 그 영향을 최소화 시키고, 기기 전체의 피로수명을 증대함과 아울러, 승차감도 향상시킬 수 있도록 발명된 것이다.

오늘날 개발되고 있는 자동차는 엔진의 출력 향상으로 엔진 시동시나 자동차 급출발, 급제동, 기어변속시 엔진 롤(Roll)진동이 커진다. 또한, 주행중 노면의 상태에 따라 배기관의 진동이 일어나게 된다.

따라서, 통상적으로 차량의 엔진에는 배기가스를 배출하기 위해 머플러를 구비한 배기관이 연결되는 데, 그 연결부위에는 진동변위나 충격하중, 열변형등을 흡수하고 완충시켜주기 위하여 배기관 연결구(Decoupler)가 설치된다. 또한, 이러한 설치위치에서의 배기관 연결구는 적은수의 행거마운팅과 함께 배기관 전체를 자체지지(Self Support)할 수 있는 견고하면서도 콤팩트한 제품이 요구된다.

이러한 종류의 연결구로는 여러 종류가 알려져 있으나, 영국특허 GB 2,277,969A호에서는 밴딩에 대한 변위흡수가 보다 효과적으로 이루어 지도록 하기 위한 수단으로 밴딩변위의 중심점을 강제적으로 결정하기 위한 구조가 일반적으로 이용되고 있다.

즉, 도 5에서와 같이 양측의 슬리브(5)(6)들이 공간을 가지고 중첩되는 위치로 일측 슬리브(6)가 뾰족하게 확관 변형된 돌기부(7)에 의해 분리되어 그 양측에서 2개의 포켓을 형성하고, 서로 분리된 완충부재(8)들을 이 포켓에 위치시키는 구조로 이루어져 있다.

그리고, 벨로즈(9)는 완충부재(8)들의 일측에 외부로 노출되게 슬리브(5)(6)들의 사이에 각각 고정되어 있다. 따라서, 분리된 슬리브(5)(6)들이 중첩되는 대략 중간위치에서 굴곡 및 신축이 가능한 하나의 변위중심부(C)가 형성되는 것이며, 엔진의 진동이나 주행중 발생되는 충격으로 부터 길이방향의 신축변위 및 배기관 연결구 전후의 중심축 각도가 교차되는 상태의 굽힘변위에 대하여 완충부재(8)들과 벨로즈(9)가 흡수하는 것이다.

이 구조에 의하면 벨로즈(9)가 외부에 노출되어 있어 주행중 도로의 돌 등이 튀어 파손되거나, 부식에 의한 내구성이 저하된다.

또한, 밴딩의 변위중심부(C)가 완충부재(8)의 중간지점에 위치되어 완충과 밴딩을 흡수하기 때문에 순간적인 큰 변위를 갖는 충격이 가해질 경우 배기관측에 접속되는 인너측 슬리브(6)가 고온의 배기가스에 그대로 노출되기 때문에, 이 상태에서 충격하중을 반복하여 받게 되어 피로수명이 짧게 된다.

그리고, 벨로즈(9)가 밴딩시 순수한 각운동(Angular motion)이 아닌 강제적인 모멘트 밴딩이 이루어 지기 때문에 수명이 짧게 된다.

이를 보완하기 위하여, 벨로즈(9)의 주름갯수(산수)등을 증가시키므로 인해 전체적인 길이의 증가가 필수적이고 재질을 내구성 있는 고급으로 선택하는 것을 강구해야 하기 때문에, 비경제적인 문제점이 있었다.

이와같이 완충부재(8)들이 밴딩방향에 대한 변위를 기능적으로 흡수하지 못하는 결과로 큰 밴딩을 흡수하는 기능에는 부적합하기 때문에 전체적으로 배기관 연결구(D)의 성능이 저하되고, 그 적용범위와 차종에 대하여 제한되는 등의 폐단이 있었던 것이다.

한편, 이러한 폐단을 해소하기 위하여 본원 출원인의 선출원 고안(국내 실용신안등록출원 제 98-1569호)에서는 가이드링부재가 완충부재들 사이에서 밴딩변위 방향으로 슬라이드되는 것에 의해 큰 변위각도로 밴딩될 수 있도록 한 것이 제안된 바 있었다.

그러나 상기와 같이 구성된 종래 선출원 고안의 경우 나름대로 유용한 밴딩변위 흡수기능을 가지고 있기는 하였으나, 큰 밴딩모션을 받을 때 외측 매쉬링과 내측 매쉬링 사이에서 슬라이딩되는 가이드링이 밴딩에 따라 움직이는 길이가 불필요하게 길게 설계되었다.

따라서, 와이어메쉬링 사이에서 가이드링의 마모가 커지고 더불어 마찰소음이 크게 나타나는 단점이 있었던 것이다.

본 고안의 목적은 가이드링의 마모 및 마찰소음을 기능적으로 흡수할 수 있도록 한 자동차 배기관용 디커플러를 제공하는 데 있다.

본 고안의 다른 목적은 기기 전체의 피로수명을 증대함과 아울러, 승차감도 향상시킬 수 있도록 한 자동차 배기관용 디커플러를 제공하는 데 있다.

본고안의 또 다른 목적은 연결구 자체가 비교적 작은 구조이면서도 큰 굴곡각도에 대하여 변위를 흡수할 수 있어, 엔진측에 근접 설치로 인해 어떠한 차종과 조건에서도 장착이 용이하게 이루어 질 수 있도록 한 배기관 연결구를 제공하는 데 있다.

도 1 내지 도 2는 본 고안인 자동차 배기관용 디커플러의 각 실시예를 반단면도로 도시한 구성도.

도 3은 본 고안이 밴딩 작용될 때 인너 리테이너의 모션상태를 보인 확대도

도 4는 본 고안의 완충부재들를 도시한 사시도

도 5는 종래 배기관용 디커플러의 구성을 보인 단면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10,11 - 슬리브 20,21 - 인너 리테이너부재

30 - 벨로즈 40 - 아우터 리테이너부재

51,52 - 포켓 60,61 - 완충부재

이러한 본 고안의 구성은 엔진측으로 부터 배기가스가 내부로 통과되도록 접속되는 관형상의 슬리브(10)와;

각각 분리된 상태로 엔진측과 배기관을 향해 각각 대향되게 위치되어, 일측은 상기 슬리브(10)의 외측에 결합되는 한쌍의 인너 리테이너부재(20)(21)와;

상기 인너 리테이너부재(20)(21)의 사이에 위치 고정되어 배기가스의 기밀을 유지하며 신축 및 밴딩을 흡수하는 벨로즈(30)와;

상기 인너 리테이너부재(20)(21)의 각 외측에 위치되어 벨로즈(30)를 감싸는 아우터 리테이너부재(40)와;

상기 인너 리테이너부재(20)(21) 및 아우터 리테이너부재(40)의 사이에 공간을 형성하는 포켓(51)(52)들과;

상기 포켓(51)(52)에 각각 채워지는 링형상의 완충부재(60)로 구성되는 것에 있어서;

상기 포켓(51)(52)은 인너 리테이너부재(20)(21) 및 아우터 리테이너부재(40)가 각각 트여진 반구형상으로 그 내부로 단면이 원형인 링형상의 완충부재(60)(61)를 수용토록 구성하는 것에 의해 달성된다.

따라서, 상기 원형단면을 형성하는 포켓(51)(52)이 두군데에서 대칭되게 형성되어 밴딩변위가 작용될 때 인너 리테이너부재(20)(21) 및 아우터 리테이너부재(40)가 완충부재(60)(61)와 접촉되는 슬라이드길이가 단축된다.

또, 밴딩변위를 기능적으로 흡수하여 엔진에 그 영향을 최소화 시키고, 완충부재(60)(61)의 주위에서 유동되는 인너 리테이너부재(20)(21) 및 아우터 리테이너부재(40)의 마모 및 마찰소음을 줄여 제품의 내구성과 배기관 전체의 피로수명을 증대시킬 수 있는 것이다.

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

도 1 내지 도 2는 본 고안인 자동차 배기관용 디커플러의 각 실시예를 도시한 것으로, 두 포켓(51)(52)에 각각 위치되는 완충부재(60)(61)가 양측에 대칭적으로 각각 형성되어 굽힘변위가 발생될 때 인너 리테이너부재(20)(21) 및 아우터 리테이너부재(40)가 대칭 슬라이드될 수 있는 구조를 도시하고 있다.

도 1은 슬리브(10)가 일측에만 형성되는 가장 기본적인 실시예를 도시하고, 도 2에서는 이 슬리브(10)(11)가 양측에 각각 설치되는 경우를 도시하고 있다.

도 3은 밴딩 작용될 때 인너 리테이너(20)(21)의 모션상태를 확대하여 도시한 것으로 그 변위방향에 따라 가상선으로 도시한 바와같이 인너 리테이너(20)(21)가 탄성변화되는 것을 보이고 있다.

도 4는 링형상의 완충부재(60)를 사시도로 도시하고있다.

일반적으로 엔진은 수개의 마운팅수단에 의해 지지되며, 배기관의 배출구 측에는 머플러를 구비하고 있으며, 배기관 연결구에 의해 엔진측과 배기관을 연결하고 있다.

도 1에 의하면, 엔진측으로 부터 배기가스가 내부로 통과되도록 하는 관형상의 슬리브(10) 외측으로는 인너 리테이너부재(20)가 중첩되게 용접 또는 압착의 방법으로 결합되며, 타측의 인너 리테이너부재(21)는 엔진측에 접속되는 인너 리터이너부재(20)와 동일 형상으로 배기관에 접속된다.

인너 리테이너부재(20)(21)의 양단부는 포켓(51)(52)을 형성하기 위해 반구(半球)형상으로 절곡되고, 아우터 리테이너부재(40) 또한 포켓(51)(52)을 형성하기 위해 반구(半球)형상으로 각각 절곡되어 그 사이로 링형상의 완충부재(60)(61)가 위치되도록 한다.

이때, 인너 리테이너부재(20)(21) 및 아우터 리테이너부재(40)에 형성되는 포켓(51)(52)은 도 1 내지 도 2에서와 같이 양측이 트여져 굽힘변위가 작용될 때 서로 유동될 수 있는 간극을 형성하게 되며, 포켓(51)(52)에는 도 4에서 도시한 링형상의 완충부재(60)(61)가 위치된다.

도 1에서와 같이 일측에만 속이 빈 관형상의 슬리브(10)가 위치되는 경우 인너 리테이너부재(21)가 직접 배기관 파이프에 각각 접속 설치된다.

상기 인너 리테이너부재(20)(21)는 각각 분리된 상태로 2개가 한쌍으로 엔진측과 배기관을 향해 대향되게 위치되며, 일측은 상기 슬리브(10)의 외측에 결합되고, 포켓(51)(52) 형성을 위해 반원형단면 형상으로 각각 절곡된다.

이 인너 리테이너부재(20)(21)의 사이에는 배기가스의 기밀을 유지하며 신축 및 밴딩을 흡수하는 벨로즈(30)를 지지하게 된다.

상기 벨로즈(30)는 신축방향 내지 밴딩방향에 대하여 그 변위를 흡수하는 역할과 아울러, 슬리브(10) 및 인너 리테이너부재(20)(21)의 내부를 통과하는 배기가스의 누출을 방지하도록 인너 리테이너부재(20)(21)의 사이에 길이 방향으로 고정 설치된다.

이 벨로즈(30)는 도면에서와 같이 주름이 반복 성형되어 있어서 주로 길이방향 및 밴딩방향에 대한 변위등을 흡수한 후 외력이 제거될 때 복원토록 한다.

한편, 벨로즈(30)의 부착방법은 도 1 내지 도 2에서 도시한 바와같이 선단은 인너 리테이너부재(20)(21)의 내측을 따라 밀착되는 상태로 일측은 슬리브(10)의 외경 사이로 위치시키고, 타측단에 슬리브(10)가 설치되지 않는 경우 인너 리테이너부재(21)의 내경에 밀착시킨 다음 각각 용접 또는 압착수단에 의해 고정 부착되는 데, 반드시 이에 한정하는 것은 아니며, 어떠한 고정수단으로도 영구적인 고정이 이루어 지도록 하는 수단은 모두 포함될 것이다.

그리고, 이 벨로즈(31)의 주름이 형성되지 않은 직관부에는 도면에서와 같이 중간에 단턱부(31)를 형성하여 끝단이 확관형식으로 성형하는 것에 의해 배기관의 삽입길이를 일정하게 유지할 수 있도록 하는 것이 좋다.

한편, 상기 인너 리테이너부재(20)(21)의 각 외측에는 아우터 리테이너부재(40)가 각각 위치되어 있다.

이 아우터 리테이너부재(40)는 양측이 트여진 관형상으로 인너 리테이너부재(20)(21)의 연결부에 위치되는 포켓(51)(52)의 형성을 위해 마주보는 방향으로 반구형상으로 각각 절곡 성형하고, 완충부재(60)(61)가 위치되도록 한다.

여기서 상기 아우터 리테이너부재(40)는 도 3에서와 같이 완충부재(60)(61)의 외부면과 일치되는 형상으로 성형하고, 내측의 인너 리터이너부재(20)(21)는 완충부재(60)(61)가 다소 유동될 수 있도록 완충부재(60)(61)의 반경보다 다소 큰 반경으로 절곡 성형하는 것이 좋다.

따라서, 굽힘변형이 작용될 때 도 3에서 가상선으로 도시한 바와 같이 벨로즈(30)의 양단부에 자유단형식으로 결합된 인너 리터이너부재(20)(21)는 다소 탄성 변형되며 완충부재(60)(61) 자체의 흡수력으로 탄성 변형되며 굽힘변위를 완충, 제어할 수 있는 것이다.

상기 슬리브(10)는 짧은 관형상으로 그 내부로 배기가스가 관통할 수 있도록 가이드하는 것에 의해 벨로즈(30)의 보호와 가스의 기류음에 의한 소음등을 방지역할을 하게 한다.

상기 완충부재(60)(61)은 상기 포켓(51)(52)에 각각 채워져 엔진의 진동 또는 주행중 로면진동으로 부터 오는 충격과 더불어 길이방향의 신축변위 및 밴딩변위등을 탄성적으로 흡수할 수 있도록 하는 탄성재이다.

이 완충부재(60)(61)은 원형 단면의 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 된다.

이때, 본 발명에서는 완충부재(60)(61)의 접촉면에 미끄럼이 원활한 흑연 또는 기타 적당한 표면처리수단등으로 윤활 코팅처리하는 것도 바람직 하다.

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

이와같이 양측의 포켓(51)(52)에 완충부재(60)(61)가 각각 대칭적으로 설치되어 굽힘방향의 변위가 작용할 때 변위흡수부가 2곳에서 작용되므로 그 굽힘변위능력을 보다 향상시키고, 완충부재(60)(61)와 접하는 인너 리테이너부재(20)(21) 및 아우터 리테이너부재(40)의 포켓(51)(52) 주위에서 슬라이딩 길이 축소에 따른 마모와 마찰소음을 줄일 수 있는 것이다.

즉, 예로써 대략 8°의 밴딩능력을 갖는 제품의 경우 밴딩시 종전 고안은8°밴딩되는 길이만큼 어느 한 부재가 슬라이딩되면서 변위를 흡수해야만 되었다.

그러나, 본 고안에서는 양쪽에서 각각 4°씩 분배되어 흡수할 수 있는 것이다.

이와같은 본 고안은 완충부재(60)(61)와 접하는 주변 부재가 슬라이드방식이 아닌 완충부재(60)(61)의 자체 탄성에 의해 굽힘변위를 흡수하게 되는 결과로, 밴딩작용시 각 부재들간의 마찰에 의한 마모를 최소화할 수 있는 것이다.

이때, 완충부재(60)(61)의 밀도를 조절하는 것에 의해 제품의 전체 변위흡수능력을 조절할 수도 있다.

상기와 같은 본 고안에 의하면, 완충부재(60)(61)와 접하는 주변 부재가 슬라이드방식이 아닌 완충부재(60)(61)의 자체 탄성에 의해 굽힘변위를 흡수하게 되는 결과로 밴딩작용시 각 부재들간의 마찰에 의한 마모를 최소화할 수 있는 것이다.

또, 밴딩변위를 기능적으로 흡수하여 엔진에 그 영향을 최소화 시키고, 마모 및 마찰소음을 줄여 제품의 내구성과 배기관 전체의 피로수명을 증대시킬 수 있는 매우 유용한 고안인 것이다.

Claims (2)

1. 엔진측으로 부터 배기가스가 내부로 통과되도록 접속되는 관형상의 슬리브(10)와;

   각각 분리된 상태로 엔진측과 배기관을 향해 각각 대향되게 위치되어, 일측은 상기 슬리브(10)의 외측에 결합되는 한쌍의 인너 리테이너부재(20)(21)와;

   상기 인너 리테이너부재(20)(21)의 사이에 위치 고정되어 배기가스의 기밀을 유지하며 신축 및 밴딩을 흡수하는 벨로즈(30)와;

   상기 인너 리테이너부재(20)(21)의 각 외측에 위치되어 벨로즈(30)를 감싸는 아우터 리테이너부재(40)와;

   상기 인너 리테이너부재(20)(21) 및 아우터 리테이너부재(40)의 사이에 공간을 형성하는 포켓(51)(52)들과;

   상기 포켓(51)(52)에 각각 채워지는 링형상의 완충부재(60)(61)로 구성되는 것에 있어서;

   상기 포켓(51)(52)은 인너 리테이너부재(20)(21) 및 아우터 리테이너부재(40)가 각각 트여진 반구형상으로 그 내부로 단면이 원형인 링형상의 완충부재(60)(61)를 수용토록 구성됨을 특징으로 하는 자동차 배기관용 디커플러.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 슬리브(10)(11)은 엔진측과 배기관측에 각각 설치됨을 특징으로 하는 자동차 배기관용 디커플러.