KR20100120871A - 자동차 배기관용 타원형 플렉시블 튜브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 배기관용 타원형 플레시블 튜브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진의 진동과 노면의 진동으로부터 진동 및 소음을 억제 감소시키고 배기계의 수명을 연장함과 아울러 거동구간을 최소화함으로써 배기계의 장작공간을 최소화할 수 있는 자동차 배기관용 타원형 플렉시블 튜브에 관한 것이다.

본 발명의 자동차 배기관용 타원형 플렉시블 튜브는 파형의 주름이 반복 성형된 주름관 형상이고 단면이 타원 모양인 금속 벨로우즈; 상기 금속 벨로우즈의 외주연으로부터 일정간격을 유지한 상태로 둘러싸면서 편조된 금속 와이어로 이루어진 아우터 브래이드; 상기 금속 벨루우즈에 삽입되어 설치하되 상기 금속 벨로우즈의 내주연으로부터 일정간격을 유지하면서 나선형 홈이 형성된 중공의 다각형기둥 형상인 인터락 튜브; 상기 아우터 브래이드의 외측 양단에 구비되어 상기 아우터 브래이드와 상기 금속 벨로우즈를 결합시키는 외측 고정벨트; 그리고 상기 인터락 튜브의 내측 양단에 구비되어 상기 인터락 튜브와 상기 금속 벨로우즈를 결합시키는 내측 고정벨트;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 자동차 배기관용 타원형 플렉시블 튜브에 의하면 타원형 금속 벨로우즈와 타원형 12각 인터락 튜브를 구비함으로써 배기계 장착시 장착공간을 확보하여 거동 변위를 흡수하는 과정에서 발생할 수 있는 마찰을 감소시켜 배기계의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

자동차 배기관, 플렉시블 튜브, 인터락 튜브, 벨로우즈, 고정벨트

Description

자동차 배기관용 타원형 플렉시블 튜브{Elliptic flexible tube for exhaust pipe of motor vehicle}

본 발명은 자동차 배기관용 타원형 플렉시블 튜브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진의 진동과 노면의 진동으로부터 진동 및 소음을 억제 감소시키고 배기계의 수명을 연장함과 아울러 거동구간을 최소화함으로써 배기계의 장착공간을 최소화할수 있는 자동차 배기관용 타원형 플렉시블 튜브에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 배기관에는 엔진진동 및 노면진동으로부터 발생하는 외력 및 소음을 흡수하여 배기관의 수명을 연장하고, 승차감을 향상시키기 위한 플렉시블 튜브가 장착되고 있다.

통상 자동차 배기계는 배기 매니폴드, 플렉시블 튜브, 배기 파이프, 촉매 소음기 등으로 구성되며, 상기 플렉시블 튜브는 일반적으로 벨로우즈, 아우터 브래이드, 이너 브래이드(또는 인터락 튜브), 고정 캡 등으로 이루어져 있다.

도 1은 종래의 이너 브래이드형 플렉시블 튜브를 보여주는 부분 단면도이고, 도 2는 종래의 인터락형 플렉시블 튜브를 보여주는 부분 단면도이고, 도 3은 종래의 플렉시블 튜브를 보여주는 사시도이고, 도 4는 도 1의 A부분 확대도이다.

첨부된 도 1을 참조하면, 상기 벨로우즈(bellows)(10)는 원토형 주름이 반복되는 금속관으로서 주로 기밀을 유지하면서 신축이나 굽힘에 대한 변형력을 흡수하는 역할을 수행하고, 상기 아우터 브래이드(outer braid)(20)는 상기 벨로우즈(10)의 외측을 감싸는 편조(編造)된 와이어 매쉬(wire mesh) 내지 브래이드(braid)로 서 상기 벨로우즈(10)를 보호하는 역할을 수행한다.

상기 벨로우즈(10)의 내부로 이너 브래이드(inner braid)(30) 또는 인터락 튜브(interlock tube)(40)가 삽입되어 구성될 수 있으며, 첨부된 도 2에 도시한 바와 같이 상기 인터락 튜브(40)는 상기 벨로우즈(10)와 마찬가지로 신축, 굽힘 등의 변형을 흡수하면서 상기 벨로우즈(10)의 탄성한도 내에서 변위를 제어하며, 배기가스의 안내관으로서 흐름을 원활하게 하고 고온의 배기가스로부터 상기 벨로우즈(10)를 보호하는 역학을 수행한다.

첨부된 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이 상기 벨로우즈(10) 및 아우터 브래이드(20)의 양단은 고정 캡(50)에 의하여 원주방향으로 압착한 후 스폿 용접함으로써 마감하는 구조로 이루어져 있다.

상기 고정 캡(50)은 스테인리스 강재(鋼材)를 재질로 하여 선단부(51)는 내측으로 일정 폭 절곡된 단턱이 형성되고, 중간부(52)는 일정 길이의 접속관으로 형성되며, 후단부(53)는 상기 접속관의 후단에 일체로 연장되면서 나팔관형으로 벌어진 마감관으로 형성되는 것이 일반적이다.

따라서 상기 플렉시블 튜브의 일단이 자동차의 엔진측으로 결합되고 타단이 배기관측으로 결합됨으로써 자동차의 주행중에 엔진에서 발생하는 배기가스는 기밀 이 유지되면서 플렉시블 튜브의 중앙을 경유하여 배기관으로 통과되고, 엔진과 배기관 사이에 가해지는 충격이나 변형 등은 플렉시블 튜브에 의하여 흡수되는 것이다.

그러나 이러한 구조를 가진 플렉시블 튜브는 배기관에서 발생하는 변위를 흡수할 경우 벨로우즈와 내측부에 삽입되는 이너 브래이드와 접촉되어 마모에 의한 파손이 발생할 수 있다.

특히 종래의 플렉시블 튜브는 최근 자동차의 승차감 향상을 위해 배기계 루트가 복잡해지고 엔진 출력 증대를 위한 역전 배기 매니폴드 시스템을 적용하는 이유로 장착 공간의 확보가 점점 어려워지고 있으며, 이로 인해 배기 장치를 자동차 샤시부에 설치시 플렉시블 튜브의 거동 변위에 의한 외부(차량 샤시부 등)와 마찰 및 충격에 의한 파손 현상이 발생할 수 있는 문제점이 있다.

또한 전술한 바와 같이 고정 캡은 일반적으로 롤(roll)형태로 권취된 띠형 강판을 프레스금형에 의하여 프레스 드로잉 공법으로 제작됨으로 인하여 제작 단가가 높아지는 문제점이 있다.

이러한 문제점들은 배기가스의 누출로 인하여 소음의 원인 및 연료손실이 발생할 뿐만 아니라 대기오염에 따른 환경문제도 발생하는 등의 폐단이 있었다.

따라서 본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 엔진의 진동과 노면의 진동으로부터 진동 및 소음을 억제 감소시키고 배기계의 수명을 연 장함과 아울러 거동구간을 최소화함으로써 배기계의 장착공간을 최소화할 수 있는 자동차 배기관용 타원형 플렉시블 튜브를 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 자동차 배기관용 타원형 플렉시블 튜브는 파형의 주름이 반복 성형된 주름과 형상이고 단면이 타원 모양인 금속 벨로우즈; 상기 금속 벨로우즈의 외주연으로부터 일정간격을 유지한 상태로 둘러싸면서 편조된 금속 와이어로 이루어진 아우터 브래이드; 상기 금속 벨로우즈에 삽입되어 설치하되 상기 금속 벨로우즈의 내주연으로부터 일정간격을 유지하면서 나선형 홈이 형성된 중공의 다각형기둥 형상인 인터락 튜브; 상기 아우터 브래이드의 외측 양단에 구비되어 상기 아우터 브래이드와 상기 금속 벨로우즈를 결합시키는 외측 고정벨트; 그리고 상기 인터락 튜브의 내측 양단에 구비되어 상기 인터락 튜브와 상기 금속 벨로우즈를 결합시키는 내측 고정벨트;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 인터락 튜브는 12각형 기둥의 형상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 자동차 배기관용 타원형 플렉시블 튜브는 파형의 주름이 반복 성형된 주름관 형상이고 단면이 타원 모양인 금속 벨로우즈; 상기 금속 벨로우즈의 외주연으로부터 일정간격을 유지한 상태로 둘러싸면서 편조된 금속 와이어로 이루어진 아우터 브래이드; 상기 금속 벨로우즈에 삽입되어 설치하되 상기 금속 벨로우즈의 내주연으로부터 일정간격을 유지하면서 편조된 금속 와이어로 이루어진 이너 브래이드: 상기 아우터 브래이드의 외측 양단에 구비되어 상기 아우터 브래이드와 상기 금속 벨로우즈를 결합시키는 외측 고정벨트; 그리고 상기 아우터 브래이드의 내측 양단에 구비되어 상기 아우터 브래이드와 상기 금속 벨로우즈를 결합시키는 내측 고정벨트;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차 배기관용 타원형 플렉시블 튜브에 의하면 타원형 금속 벨로우즈와 타원형 12각 인터락 튜브를 구비함으로써 배기계 장착시 장착공간을 확보하여 거동 변위를 흡수하는 과정에서 발생할 수 있는 마찰을 감소시켜 배기계의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 내측 고정벨트와 외측 고정벨트를 구비함으로써 플렉시블 튜브의 전체적인 크기를 감소시킬 뿐만 아니라 종래의 프레스금형에 의한 제작과정에서의 공정감소에 따른 제작원가를 절감하는 효과가 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 자동차 배기관용 타원형 플렉시블 튜브는 금속 벨로우즈, 아우터 브래이드, 인터락 튜브, 외측 고정벨트 그리고 내측 고정벨트를 포함하여 이루어져 있다.

상기 금속 벨로우즈는 파형의 주름이 반복 성형된 주름관 형상이고 단면이 타원 모양인 금속관이고, 상기 아우터 브래이드는 상기 금속 벨로우즈의 외주연으로부터 일정간격을 유지한 상태로 둘러싸면서 편조된 금속 와이어로 이루어진 것이다.

상기 인터락 튜브는 상기 금속 벨로우즈에 삽입되어 설치된 것으로서 상기 금속 벨로우즈의 내주연으로부터 일정간격을 유지하면서 표면에 나선형 홈이 형성된 중공의 다각형기둥 형상이 금속관이다.

상기 외측 고정벨트는 상기 아우터 브래이드의 외측 양단에 설치된 것으로서 상기 아우터 브래이드와 상기 금속 벨로우즈를 결합시키는 역할을 수행하고, 상기 내측 고정벨트는 상기 인터락 튜브의 내측 양단에 설치되어 상기 인터락 튜브와 상기 금속 벨로우즈를 결합시키는 역할을 수행한다.

본 발명의 다른 일실시예에 따른 자동차 배기관용 타원형 플렉시블 튜브에서, 상기 인터락 튜브는 12각형 기둥의 형상으로 이루어진 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 따른 자동차 배기관용 타원형 플렉시블 튜브는 금속 벨로우즈, 아우터 브래이드, 이너 브래이드, 외측 고정벨트 그리고 내측 고정벨트를 포함하여 이루어져 있다.

여기서 상기 금속 벨로우즈, 아우터 브래이드, 외측 고정벨트 그리고 내측 고정벨트의 구성은 전술한 바와 동일하고, 상기 이너 브래이드는 상기 금속 벨로우즈에 삽입되어 설치된 것으로서 상기 금속 벨로우즈의 내주연으로부터 일정간격을 유지하면서 편조된 금속 와이어로 이루어진 것이다.

따라서 이러한 내측 고정 벨트의 사용으로 인터락 튜브의 유동 반경(x축 방향)을 증가시킬 수 있는 것이다. 특히 종래의 내측 고정 캡의 1/2정도의 길이에 상당하는 내측 고정 벨트를 사용하여 유동반경을 증가시킴으로써 금속 벨로우즈의 거 동반경을 증가시켜주는 효과가 있다.

더욱이 유동반경의 증가는 금속 벨로우즈의 수명을 연장시켜 주는 효과도 있다. 또한 벨트 형태의 제작이 용이하며, 기존 내측 고정 캡에 비하여 공정감속 및 원가 절감효과도 가질 수 있는 것이다.

따라서 종래의 배기장치 시스템에서 발생하는 진동변위를 한쪽 고정 이너 브래이드의 거동에 따라 발생하는 충격 및 소음을 억제하고, 이너 브래이드와 금속 벨로우즈 내측 부의 마찰을 사전에 억제할 수 있는 타원형 12각 인터락 튜브를 설치하여 자동차 배기계의 수명을 연장할 수 있는 것이다.

본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자동차 배기관용 타원형 플렉시블 튜브를 보여주는 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 12각형 기둥의 형상의 인터락을 보여주는 정면도 및 측면도이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 외측 고정벨트를 보여주는 부분 단면도이다.

첨부된 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 자동차 배기관 용 타원형 플렉시블 튜브는 금속 벨로우즈(100), 아우터 브래이드(200), 인터락 튜브(400), 외측 고정벨트(510) 그리고 내측 고정벨트(520)를 포함하여 이루어진 것이다.

상기 금속 벨로우즈(100)는 엔진 및 노면에서 발생하는 진동을 흡수하는 부품으로서, 기존의 원형 벨로우즈와는 달리 타원형으로 제작되어 장착공간의 확보가 용이하고, 장착시 자동차의 샤시부에 가깝게 설치할 수 있다. 이는 외부(돌 등의 이물질)에 의한 파손을 감소시킬 수 있으며, 외관상 자동차 배기계가 처져서 보이는 것을 방지할 수 있다.

이와 같은 타원형의 금속 벨로우즈 제작은 금속(스테인레스 재질)의 박판(0.15, 0.2, 0.25 0.3t 등)을 외겹이 아닌 두 겹으로 제작하며, 이는 제품의 신뢰성을 높이기 위함이다. 특히 종래에는 동일한 두계를 두 겹으로 사용하였지만, 본 발명에서는 동일한 두께뿐만 아니라 각각 다른 두께를 두 겹으로 구성할 수도 있다.

상기 금속 벨로우즈(100)는 타원형으로 제작되어도 기존 원형 벨로우즈와 내면의 면적이 동일하게 제작되는 것이 바람직하다. 특히 기능적 측면으로는 진동이 크게 발생하는 y축 방향(밴딩방향)의 굽힘 및 비틀림 변위를 효과적으로 흡수할 수 있는 장점이 있다.

상기 아우터 브래이드(200)는 상기 금속 벨로우즈(100)의 외주연으로부터 일정간격을 유지한 상태로 둘러싸면서 120 ~ 140°의 각도로 편조된 금속 와이어로 이루어진 것으로서, 자동차 주행중 발생하는 인창 및 압축, 그리고 굽힘 변위의 일 부를 흡수할 수 있으며, 외부의 환경으로부터 상기 금속 벨로우즈를 보호하는 역할을 수행한다.

첨부된 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 인터락 튜브(400)는 상기 금속 벨로우즈(100)에 삽입되어 설치된 것으로서 상기 금속 벨로우즈(100)의 내주연으로부터 일정간격을 유지하면서 표면에 나선형 홈이 형성된 중공의 다각형기둥 형상인 금속관이다.

따라서 상기 인터락 튜브(400)는 엔진에서 발생하는 배기가스를 직접 접하는 부품으로서 배기가스의 안내관으로서 흐름을 원활하게 할 뿐 아니라 고열 및 배기가스로부터 상기 금속 벨로우즈(100)를 보호하는 역할을 수행한다.

또한 상기 인터락 튜브(400)는 얇은 띠 형상의 금속판 재료를 연속적이고 다단계로 밴딩하여 나선형으로 감아서 제작되기 때문에 유동성을 가진다. 따라서 상기 금속 벨로우즈(100)의 거동에 따라 움직이며, 상기 금속 벨로우즈(100)의 탄성한도 내에서 변위를 제어하며 주로 길이 방향 및 굽힘 방향의 변위를 흡수하여 상기 금속 벨로우즈(100)의 과도한 인창 및 압축 변위에 대한 제동장치의 역할도 수행한다.

여기서 상기 인터락 튜브(400)는 12각형 기둥의 형상으로 이루어진 것이 바람직하다. 이는 단면이 대략적으로 타원 모양의 12각형 기둥의 형상의 인터락 튜브를 형성함으로써 상기 타원형 금속 벨로우즈(100)에 삽입이 용이하고 상기 금속 벨로우즈(100)의 거동반경과 동일하게 하기 위해서이다.

더욱이 종래의 원통형 인터락과 내부 며적은 동일하나 거동(밴딩, y죽 거동) 에서는 큰 각도를 가지는 장점이 있으며, 후술되는 내측 고정벨트(520)를 사용하여 원형 인터락에 비해 내부 길이를 더 가질 수 있어(x축 방향) 인창 및 압축의 변위를 크게 가질 수 있는 장점이 있다.

첨부된 도 5에 도시된 바와 같이 상기 외측 고절벨트(510)는 상기 아우터 브래이드(200)의 외측 양단에 설치된 것으로서 상기 아우터 브래이드(200)와 상기 금속 벨로우즈(100)를 결합(스폿 용접 한쪽 방향 2점씩 총 4점 용접)시키는 역할을 수행한다.

따라서 종래의 고정 캡을 대체하여 제작함으로써 제작 공정을 단순화하여 불량률 감소 및 원가 절감의 효과를 극대화할 수 있는 것이다. 특히 종래의 고정 캡은 용접성 및 외부의 이물질 방지의 용도로 제작되었으나, 본 발명의 일실시예에 따른 자동차 배기관용 타원형 플렉시블 튜브는 배기 파이프의 샤시부 방향으로 깊숙하게 들어가기 때문에 형태로도 제작이 가능하고 용접성은 기존과 동일하게 유지된다.

상기 내측 고정벨트(520)는 상기 인터락 튜브(400)의 내측 양단에 설치되어 상기 인터락 튜브(400)와 상기 금속 벨로우즈(100)를 결합(스폿 용접 한쪽 방향 2점씩 총 4점 용접)시키는 역할을 수행한다.

도 1은 종래의 이너 브래이드형 플렉시블 튜브를 보여주는 부분 단면도,

도 2는 종래의 인터락형 플렉시블 튜브를 보여주는 부분 단면도,

도 3은 종래의 플렉시블 튜브를 보여주는 사시도,

도 4는 도 1의 A부분의 확대도,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자동차 배기관용 타원형 플렉시블 튜브를 보여주는 사시도,

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 12각형 기둥의 형상의 인터락을 보여주는 정면도 및 측면도,

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 외측 고정벨트를 보여주는 부분 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 벨로우즈 20, 200 : 아우터 브래이드

30 : 이너 브래이드 40, 400 : 인터락 튜브

50 : 고정 캡 100 : 금속 벨로우즈

510 : 외측 고정벨트 520 : 내측 고정벨트

Claims (3)

1. 파형의 주름이 반복 성형된 주름관 형상이고 단면이 타원 모양인 금속 벨로우즈; 상기 금속 벨로우즈의 외주연으로부터 일정간격을 유지한 상태로 둘러싸면서 편조된 금속 와이어로 이루어진 아우터 브래이드; 상기 금속 벨로우즈에 삽입되어 설치하되 상기 금속 벨로우즈의 내주연으로부터 일정간격을 유지하면서 나선형 홈이 형성된 중공의 다각형기둥 형상인 인터락 튜브; 상기 아우터 브래이드의 외측 양단에 구비되어 상기 아우터 브래이드와 상기 금속 벨로우즈를 결합시키는 외측 고정벨트; 그리고 상기 인터락 튜브의 내측 양단에 구비되어 상기 인터락 튜브와 상기 금속 벨로우즈를 결합시키는 내측 고정벨트;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차 배기관용 타원형 플렉시블 튜브.
2. 제1항에 있어서, 상기 인터락 튜브는 12각형 기둥의 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차 배기관용 타원형 플렉시블 튜브.
3. 파형의 주름이 반복 성형된 주름관 형상이고 단면이 타원 모양인 금속 벨로우즈; 상기 금속 벨로우즈의 외주연으로부터 일정간격을 유지한 상태로 둘러싸면서 편조된 금속 와이어로 이루어진 아우터 브래이드; 상기 금속 벨로우즈에 삽입되어 설치하되 상기 금속 벨로우즈의 내주연으로부터 일정간격을 유지하면서 편조된 금속 와이어로 이루어진 이너 브래이드; 상기 아우터 브래이드의 외측 양단에 구비되 어 상기 아우터 브래이드와 상기 금속 벨로우즈를 결합시키는 외측 고정벨트; 그리고 상기 아우터 브래이드의 내측 양단에 구비되어 상기 아우터 브래이드와 상기 금속 벨로우즈를 결합시키는 내측 고정벨트;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차 배기관용 타원형 플렉시블 튜브.

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