KR20030060159A - 자동차 배기관용 연결구 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차 배기관용 연결구에 관한 것으로 소정의 폭과 크기를 갖고 속이 빈 원통형으로 파형의 주름이 반복 성형되는 금속재의 벨로우즈부재(10)와, 상기 벨로우즈부재(10)의 최외측으로 벨로우즈의 표면과 일정한 간격을 유지하고 감싸지게 위치되며, 소정의 각도를 가지고 편조된 아우터브래이드부재(20)와, 상기 벨로우즈부재(10) 외측 양단에 각각 고정되며 이 벨로우즈부재(10) 표면과 상기 아우터브래이드부재(20)의 사이에 위치하여 접촉을 방지하고, 단부가 굴곡되어 단층지도록 형성되어 안착부(31)가 구비된 리테이너부재(30)와, 상기 리테이너부재(30)에 형성된 안착부(31)의 외측면에 장착되는 링 댐퍼부재(40)와, 상기 아우터브래이드부재(20)와 리테이너부재(30)가 벨로우즈부재(10)의 외측부에 고정되게 위치될 수 있도록, 상기 아우터 브래이드부재(20)의 외경에 끼워져 결합되는 고정용 캡(50)으로 구성된 것에 있어서, 상기 리테이너부재(30)는 단층지도록 형성된 안착부(31)의 외주면에 소정의 폭을 가지고 파여진 결합홈(32)이 형성되고, 상기 링 댐퍼부재(40)의 단부는 상기 결합홈(32)에 대응되는 형상으로 형성되어 이 링 댐퍼부재(40)가 상기 결합홈(32)에 끼워져 결합되어 이 결합홈(32)의 내측면에 링 댐퍼부재(40)의 단부의 양측이 지지되어 서로 간섭되므로서 비틀림 방향으로의 저항력을 증대시킬 수 있는 것이다.
또, 자동차의 주행중 엔진진동이나 노면진동과, 배기계의 움직임에 따라 인장압축과, 벤딩 및 토션등 각방향에서 발생되는 과도한 변위가 발생될 경우 리테이너부재(30)와 링 댐퍼부재(40)의 접촉 면적이 상기 결합홈(32)에 의해 조절되어 축방향의 특성을 탄력적으로 변화시킬 수 있는 것이다.
따라서, 자동차의 주행중 발생되어 벨로우즈부재(10)로 가해지는 과도한 외력에 대한 변형 및 변위에도 내구성을 향상시킬 수 있는 것이다.
그러므로, 상품성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

Description

자동차 배기관용 연결구{EXHAUST PIPE DECOUPLER FOR VEHICLES}
본 발명인 자동차 배기관용 연결구에 관한 것으로 더 상세하게는 배기관용 연결구내에 장착되어 링형댐퍼부재를 지지하는 리테이너부재의 형상을 변화하여, 상기 링형댐퍼부재와 리테이너의 접촉면을 증대시켜, 리테이너부재와 링형댐퍼부재와의 간섭으로 토션방향의 저항력을 증대시킬 수 있도록 발명된 것이다.
일반적으로, 차량의 엔진에는 배기가스를 배출하기 위해 머플러를 구비한 배기관이 연결되는 데, 그 연결부위에는 진동변위나 충격하중, 열변형등을 흡수하고 완충시키기 위하여, 연결구가 설치된다.
그리고, 상기와 같이 자동차의 배기관에 연결되는 연결구는 엔진진동 및 노면 진동으로부터 배기계의 움직임을 따라서 발생되는 진동 및 변위를 흡수하여야 하는데 인장압축, 굽힘 및 비틀림등 각 방향에서 발생되는 과도한 변위가 수반될 수 있다.
따라서, 자동차 배기관용 연결구의 핵심 역학인 기밀유지 및 진동변위 흡수능력을 향상시키기 위해서는 금속제 벨로우즈가 주로 사용된다.
한편, 상기와 같은 종류의 연결구로는 여러종류가 알려져 있으나, 비교적 소형구조의 연결구로써 미국특허 제 5145215호가 활용되고 있다.
이 미국특허 배기관 연결구의 구조에 의하면, 엔진측과 배기관측에 각각 연결되는 속이 빈 원통형의 내외측 슬리브(sleeve)들의 끝단을 대향지게 절곡시켜 림을 형성하고, 이 내외측 슬리브의 중첩되는 위치인 림의 사이에 완충부재를 위치시킨다.
그리고, 배기가스의 누출을 방지함과 아울러, 길이 방향에 대한 변위를 흡수 하도록 신축가능한 벨로우즈를 상기 슬리브들의 양단에 각각 고정시키게 된다.
또한, 이 슬리브와 벨로우즈가 고정되는 양단에는 외측으로 마감캡이 부착되기도 하며, 용도에 따라 벨로우즈의 외부로는 직조형태로된 브래이드가 감싸지는 구성으로 이루어져 있다.
따라서, 분리된 슬리브의 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 벨로우즈등이 흡수하는 것이다.
한편, 상기와 같이 자동차 배기관용 연결구의 핵심 역할은 기밀유지 및 진동변위 흡수능력이 좋은 금속제 벨로우즈가 주로 맡게 되는데, 벨로우즈 자체만으로는 과도한 변위에 커다란 응력을 받아 제어할 수 있는 능력이 저하된다.
따라서, 벨로우즈에 대한 각 방향의 탄성영역에서 높은 내구성을 유지하기 위하여 통상 아우터 브래이드가 상기 벨로우즈 외측부로 장착된다.
그러나, 현재 널리 사용되는 1겹의 아우터 브래이드는 스테인레스 재질의 와이어로 편조된 망체를 사용하기 때문에 벨로우즈의 외측에 밀착시키지 않는 한, 신축특성에 있어서, 인장 및 압축 방향으로 과도한 힘이나 변위에 대한 제한 수단으로는 부족한 문제점이 있었다.
즉, 아우터 브래이드를 벨로우즈에 밀착시킬 경우 인장력에 대해서는 제어가 가능하지만 압축력에 대하여는 제어가 불가능하며, 밀착에 따라서 벨로우즈가 마모되어 수명이 저하되는 폐단이 있었던 것이다.
따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인은 특허출원 2000-050100호에서 아우터브래이드 내측에 리테이너부재에 의해 지지되는 링형댐퍼부재를 장착하여 과도한 압축력 및 전단력에 의한 모션을 제어할 수 있는 자동차 배기관용 연결구를 제안한 바 있다.
그리고, 벨로우즈의 양단 외측에 장착되는 리테이너부재(20')는 도 1에서 도시한 바와 같이 링형댐퍼부재를 장착할 수 있도록 단부가 굴곡되어 단층지도록 형성되어 안착부(31)가 구비되어 있다.
그러나, 상기한 리테이너부재는 단부가 굴곡되어 단층져 형성된 안착부의 외주면이 일정폭으로 형성되어 비틀림 방향으로는 리테이너부재와 링형댐퍼부재의 간섭이 발생되지 않아 축방향의 특성을 탄력적으로 변화시킬 수 없으며, 비틀림방향의 힘에 취약하여 벨로우즈부재의 수명을 저하시키는 문제점이 있었던 것이다.
본 발명의 목적은 리테이너부재와 링형댐퍼부재를 서로 요철 타입으로 끼워 장착하므로서, 리테이너부재와 링형댐퍼부재의 간섭으로 토션방향의 저항력을 증대시킬 수 있는 자동차 배기관용 연결구를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 리테이너부재와 링형캠퍼부재 사이의 접촉면적을 조절하여 축방향의 특성을 탄력적으로 변화 시킬 수 있는 자동차 배기관용 연결구를 제공하는 데 있다.
도 1은 종래의 자동차 배기관용 연결구에 장착되는 리테이너부재를 분리하여 도시한 사시도.
도 2은 본 발명인 자동차 배기관용 연결구의 기본구조를 도시한 반단면도.
도 3는 본 발명인 자동차 배기관용 연결구의 일실시예를 도시한 반단면도.
도 4는 본 발명인 자동차 배기관용 연결구에 장착되는 리테이너부재를 분리하여 도시한 사시도.
* 도면 중 주요 부호에 대한 설명*
10 - 벨로우즈부재 20 - 아우터브래이드부재
30 - 리테이너부재 31 - 안착부
32 - 결합홈 40 - 링 댐퍼부재
50 - 고정용 캡 100- 가스안내수단
110 - 인너브래이드부재 111 - 인너브래이드 고정용 벨트
이러한 본 발명의 목적은 소정의 폭과 크기를 갖고 속이 빈 원통형으로 파형의 주름이 반복 성형되는 금속재의 벨로우즈부재(10)와;
상기 벨로우즈부재(10)의 최외측으로 벨로우즈의 표면과 일정한 간격을 유지하고 감싸지게 위치되며, 소정의 각도를 가지고 편조된 아우터브래이드부재(20)와;
상기 벨로우즈부재(10) 외측 양단에 각각 고정되며 이 벨로우즈부재(10) 표면과 상기 아우터브래이드부재(20)의 사이에 위치하여 접촉을 방지하고, 단부가 굴곡되어 단층지도록 형성되어 안착부(31)가 구비된 리테이너부재(30)와;
상기 리테이너부재(30)에 형성된 안착부(31)의 외측면에 장착되는 링 댐퍼부재(40)와;
상기 아우터브래이드부재(20)와 리테이너부재(30)가 벨로우즈부재(10)의 외측부에 고정되게 위치될 수 있도록, 상기 아우터 브래이드부재(20)의 외경에 끼워져 결합되는 고정용 캡(50)으로 구성된 것에 있어서,
상기 리테이너부재(30)는 단층지도록 형성된 안착부(31)의 외주면에 소정의 폭을 가지고 파여진 결합홈(32)이 형성되고, 상기 링 댐퍼부재(40)의 단부는 상기 결합홈(32)에 대응되는 형상으로 형성되어 이 링 댐퍼부재(40)가 상기 결합홈(32)에 끼워져 결합되어 달성된다.
즉, 상기 리테이너부재(30)의 안착부(31)에 링 댐퍼부재(40)가 단순히 안착되지 않고, 이 안착부(31)에 형성된 결합홈(32)에 서로 요철 타입으로 끼워져 결합되므로, 벨로우즈에 외력이 가해질 경우 상기 두부재간의 간섭이 증대되는 것이다.
따라서, 리테이너부재(30)와 링 댐퍼부재(40)간의 간섭으로 비틀림방향의 저항력을 증대시키고, 두 부재사이의 접촉면적을 조절하여 축방향의 특성을 탄력적으로 변화시켜 벨로우즈부재를 보호할 수 있는 것이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2은 본 발명인 자동차 배기관용 연결구의 기본구조를 도시한 반단면도이다.
도 3는 본 발명인 자동차 배기관용 연결구의 일실시예를 도시한 반단면도로서, 가스안내수단으로 인너브래이드가 구비된 상태를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명인 자동차 배기관용 연결구에 장착되는 리테이너부재를 분리하여 도시한 사시도이다.
즉, 도 2에서 도시한 바와 같이 소정의 폭과 크기를 갖고 속이 빈 원통형으로 파형의 주름이 반복 성형되는 벨로우즈부재(10)는 주름진 관형상으로 축방향 내지 굴곡방향에 대하여 그 변위를 흡수한 후 외력이 제거될 때 복원토록 한다.
그리고, 상기 벨로우즈부재(10)의 외측부 즉, 최외측부로는 벨로우즈부재(10)의 표면과 일정한 간극을 유지하고 감싸게 위치되고, 소정의 각도로 편조되어 인장력에 대하여 신축성있게 변형되는 아우터브래이드부재(20)가 고정된다.
또한, 상기 벨로우즈부재(10) 외측 양단에는 후술될 링 댐퍼부재(40)가 안착되도록 단부가 굴곡되어 단층지도록 형성되어 안착부(31)가 구비되어 이 벨로우즈부재(10) 표면과 상기 아우터브래이드부재(20)의 사이에 위치하여 접촉을 방지하는 리테이너부재(30)가 고정된다.
본 발명의 가장 큰 특징은 상기 리테이너부재(30)가 단층지도록 형성된 안착부(31)의 외주면에 축방향 내측으로 소정의 폭을 가지고 파여진 결합홈(32)이 형성되는 것이다.
그리고, 상기 리테이너부재(30)의 외측에 즉, 이 리테이너부재(30)의 끝단에 형성되는 안착부(31)의 외주면에 이 안착부(31)의 굴곡된 부분에 의하여 단부가 지지되도록 링 댐퍼부재(40)를 장착하여, 압축 및 전단변위를 제한할 수 있도록 한다.
또한, 상기 링 댐퍼부재(40)의 단부는 상기 결합홈(32)에 대응되는 형상으로 형성되어 이 링 댐퍼부재(40)가 상기 결합홈(32)에 끼워져 결합되어 장착된다.
즉, 자동차의 주행중 엔진진동이나 노면진동과, 배기계의 움직임에 따라 인장압축과, 벤딩 및 토션등 각방향에서 발생되는 과도한 변위가 벨로우즈부재(10)에 가해질 경우 상기 리테이너부재(30)의 안착부(31)의 굴곡된 부분에 의하여 단부가 지지되는 링 댐퍼부재(40)에 의해 압축력 및 전단방향에서 발생되는 변위등을 제한하여 벨로우즈부재(10)를 탄성영역의 변위범위 이내로 제어함으로써 방지할 수 있는 것이다.
또한, 자동차 배기관용 연결구의 가장 중요한 역할인 기밀유지 및 진동변위 흡수능력를 향상시키며, 공진점에서의 댐핑효과가 커지므로 소음을 현저히 줄일 수 있는 것이다.
그리고, 상기 리테이너부재(30)와 링 댐퍼부재(40)가 서로 요철 타입으로 리테이너부재(30)에 형성된 결합홈(32)에 끼워져 결합되어 이 결합홈(32)의 내측면에 링 댐퍼부재(40)의 단부의 양측이 지지되어 서로 간섭되므로서 비틀림 방향으로의 저항력을 증대시킬 수 있는 것이다.
또, 자동차의 주행중 엔진진동이나 노면진동과, 배기계의 움직임에 따라 인장압축과, 벤딩 및 토션등 각방향에서 발생되는 과도한 변위가 발생될 경우 리테이너부재(30)와 링 댐퍼부재(40)의 접촉 면적이 상기 결합홈(32)에 의해 조절되어 축방향의 특성을 탄력적으로 변화시킬 수 있는 것이다.
한편, 상기 아우터브래이드부재(20)와 리테이너부재(30)가 벨로우즈부재(10)의 외측부에 고정되어 위치될 수 있도록, 아우터브래이드부재(20)와 벨로우즈부재(10)의 단부에는 끼워져 결합되는 고정용 캡(50)이 위치된다.
상기 고정용 캡(50)은 벨로우즈부재(10)의 외측부에 위치된 리테이너부재(30)와 아우터브래이드부재(20)가 벨로우즈부재(10)의 몸체 외부에서 각각의 표면과 밀착되지 않도록 소정의 간극을 유지시키는 역할과 함께, 벨로우즈의 외측부에 고정시키는 매개체의 역할도 동시에 수행하며, 최종적으로는 용접에 의해 벨로우즈부재(10)의 외측부에 고정되는 것이다.
한편, 상기한 본 발명은 댐핑 효율및 공진주파수의 변경이 필요할 경우에는링 댐퍼부재(40)의 밀도 및 형상골을 변경하여 성형하거나, 아우터브래이드부재(20)의 겹수, 또는 편조되는 와이어의 굵기를 변경하여 그 기능을 적절히 조절할 수 있다.
또한, 배기계 특성에 따라 링 댐퍼부재(40) 및 리테이너부재(30)의 형상은 적절히 변경할 수 있다.
또, 상기 벨로우즈부재(10)의 내측부로는 선택적으로 신축, 휨등의 변형을 동시에 흡수하면서 벨로우즈부재(10)의 탄성한도 내에서 변위를 제어하며, 배기가스의 안내관으로써 흐름을 원할하게 하고, 고온의 배기가스로부터 벨로우즈부재(10)를 보호하여, 내구성을 향상시킬 수 있도록, 가스안내수단(100)을 설치할 수 있다.
그리고, 상기 가스안내수단으로는 도 3에서 도시한 바와 같이 스테인레스 와이어 재질로 편조된 망체인 인너브래이드부재(110)를 사용하며, 벨로우즈부재(10)의 내측으로 원주방향으로 조임 기능을 가지는 인너브래이드 고정용 벨트(111)를 이용하여 고정시켜 설치된다.
즉, 상기 인너브래이드부재(110)는 축 또는 굽힘 변위를 받을 때, 양단 고정일경우에는 2 겹의 와이어 편조망 사이에 마찰이 생겨 댐핑효과를 발생시키며, 한단 또는 양단 고정일 경우에는 상기 벨로우즈부재(10) 내부에 속이 빈 관형상으로 장착되어 배기가스가 통과될 때 주름진 벨로우즈부재(10)에 의해 배기저항이 발생되거나 배기소음이 발생되는 것을 방지하여 벨로우즈부재(10)의 내구성을 향상시키게 된다.
또한, 도시하지는 않았지만 가스안내수단으로는 상기한 인너브래이드부재 이외에 인터록부재, 가스안내용 인너 슬리브부재 등을 선택적으로 사용할 수 있다.
상기한 본 발명의 구성에 의하면, 압축력 및 전단방향의 변위를 제한하여 벨로우즈부재를 탄성영역이내로 움직임을 제어하는 링 댐퍼부재를 서로 요철 타입으로 리테이너부재에 형성된 결합홈에 끼워져 결합하여, 이 결합홈의 내측면에 링 댐퍼부재의 단부의 양측이 지지되어 서로 간섭되므로서 비틀림 방향으로의 저항력을 증대시킬 수 있는 것이다.
또, 자동차의 주행중 엔진진동이나 노면진동과, 배기계의 움직임에 따라 인장압축과, 벤딩 및 토션등 각방향에서 발생되는 과도한 변위가 발생될 경우 리테이너부재와 링 댐퍼부재의 접촉 면적이 상기 결합홈에 의해 조절되어 축방향의 특성을 탄력적으로 변화시킬 수 있는 것이다.
따라서, 자동차의 주행중 발생되어 벨로우즈부재로 가해지는 과도한 외력에 대한 변형 및 변위에도 내구성을 향상시킬 수 있는 것이다.
그러므로, 상품성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (1)

  1. 소정의 폭과 크기를 갖고 속이 빈 원통형으로 파형의 주름이 반복 성형되는 금속재의 벨로우즈부재(10)와;
    상기 벨로우즈부재(10)의 최외측으로 벨로우즈의 표면과 일정한 간격을 유지하고 감싸지게 위치되며, 소정의 각도를 가지고 편조된 아우터브래이드부재(20)와;
    상기 벨로우즈부재(10) 외측 양단에 각각 고정되며 이 벨로우즈부재(10) 표면과 상기 아우터브래이드부재(20)의 사이에 위치하여 접촉을 방지하고, 단부가 굴곡되어 단층지도록 형성되어 안착부(31)가 구비된 리테이너부재(30)와;
    상기 리테이너부재(30)에 형성된 안착부(31)의 외측면에 장착되는 링 댐퍼부재(40)와;
    상기 아우터브래이드부재(20)와 리테이너부재(30)가 벨로우즈부재(10)의 외측부에 고정되게 위치될 수 있도록, 상기 아우터 브래이드부재(20)의 외경에 끼워져 결합되는 고정용 캡(50)으로 구성된 것에 있어서,
    상기 리테이너부재(30)는 단층지도록 형성된 안착부(31)의 외주면에 소정의 폭을 가지고 파여진 결합홈(32)이 형성되고, 상기 링 댐퍼부재(40)의 단부는 상기 결합홈(32)에 대응되는 형상으로 형성되어 이 링 댐퍼부재(40)가 상기 결합홈(32)에 끼워져 결합되는 것을 특징으로 하는 자동차 배기관용 연결구.
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