KR20140111849A - 자동차 배기관용 플렉시블 튜브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차 배기관용 플렉시블 튜브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 벨로우즈의 중앙 골부 내경을 양단 골부 내경보다 크게 형성하여 인터록부재와 갭을 크게 함으로써, 벨로우즈와 인터록부재의 간섭을 미연에 방지하여 주행 소음을 개선하고, 양단부는 갭을 작게하여 산높이를 크게 가져감으로써 벨로우즈의 유연성과 내구성을 향상시킬 수 있도록 발명된 것이다.
본 발명의 구성은, 속이 빈 원통형으로 파형의 주름이 반복 성형되는 금속재의 벨로우즈부재(10)와;
상기 벨로우즈부재(10)의 내부로 소정의 갭이 유지된 상태로 위치되며, 나선형으로 감겨져 나선홈이 형성되고 변형을 흡수시키는 인터록부재(20)와;
상기 벨로우즈부재(10)의 외측을 감싸지게 위치되며, 압축방향으로의 변위와 인장력에 대해서도 큰 변위로 신축성있게 변형될 수 있도록 편조된 브레이드부재(30)와;
상기 브레이드부재(30)가 벨로우즈부재(10)의 양단 외측부에 고정되게 결합하는 캡부재(40)와;
상기 벨로우즈부재(10)에 일단이 고정되고, 타단은 인터록부재(20)를 향해 내측으로 중첩되어 고정되는 링형상의 매개부재(50)로 구성된 것에 있어서;
상기 벨로우즈부재(10)는, 산부(12)의 외경이 일정하고, 중앙부(C)의 최대골부내경(D3)을 양단부(U)의 최소골부내경(D1)보다 크게 형성하여 구성된다.
그리고, 상기 벨로우즈부재(10)는 양단부(U)의 최소골부내경(D1)에서 중앙부(C)로 갈수록 골부(13)가 점점 외측으로 증가되는 골부내경(D2)을 형성하고, 중앙에 일정한 최대골부내경(D3)을 가지도록 형성한다.
또, 상기 벨로우즈부재(10)의 중앙부(C)에는, 일정하게 반복된 산부(12)와 골부(13)보다 높이가 더 낮은 저산부(12a)와, 저골부(13a)가 성형된 보강구간(S)이 더 형성된다.
또한, 상기 벨로우즈부재(10)의 양단부(U)의 최소골부내경(D1)이 중앙부(C)의 최대골부내경(D3)으로 일정한 각도를 가지고 점점 확장시켜 중앙부(C)의 내경을 크게 형성하며, 이 중앙부(C)에 일정하게 반복된 산부(12)와 골부(13)보다 높이가 더 낮은 저산부(12a)와, 저골부(13a)가 링 형상을 갖고 성형된 보강구간(S)을 더 형성시켜 달성된다.

Description

자동차 배기관용 플렉시블 튜브{Flexible Tube for Exhaust Pipe of Automobiles}
본 발명은 자동차 배기관용 플렉시블 튜브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 벨로우즈의 중앙 골부 내경을 양단 골부 내경보다 크게 형성하여 인터록부재와 갭을 크게 함으로써, 벨로우즈와 인터록부재의 간섭을 미연에 방지하는 것에 의해 진동 및 이음에 의한 주행 소음을 개선하고, 양단부의 골부를 작게 함으로써 벨로우즈에 가해지는 외력 및 변위를 유연하게 흡수하여 벨로우즈의 유연성과 내구성을 향상시킬 수 있도록 발명된 것이다.
일반적으로, 차량의 엔진에는 배기가스를 배출하기 위한 배기관이 연결되는데, 그 연결 부위에는 엔진진동 및 노면진동으로부터 발생되는 외력을 흡수하여, 배기관의 수명을 증대하고, 승차감을 향상시키기 위한 플렉시블 연결구(Flexible Coupling)가 설치된다.
그리고, 상기와 같이 자동차의 배기관에 연결되는 연결구는 엔진진동 및 노면진동으로부터 배기계의 움직임을 따라서 발생되는 인장, 압축, 굽힘변위를 일반적으로 흡수하며, 엔진의 설치조건 및 변위발생 방향과 배기관 전체의 설계 및 형상에 따라서 각 방향에서 발생되는 비틀림(Torsion)변위가 수반될 수 있다.
따라서, 자동차 배기관용 연결구의 핵심 역할인 기밀유지 및 진동변위 흡수능력을 향상시키기 위해서는 금속제 벨로우즈(Bellows)가 주로 사용된다.
또한, 상기 연결구는 EP 041089 A1호에서 밝혀지는 바와 같이 금속으로 원통형 주름이 반복되는 벨로우즈부재의 내측으로 축, 휨 등의 변형을 동시에 흡수하면서 벨로우즈부재의 탄성한도 내에서 변위를 제어하며, 배기가스의 안내관으로서 흐름을 원활하게 하고, 고온의 배기가스로부터 벨로우즈부재를 보호하는 인터록(Inter lock)부재를 구비하고 있다.
그리고, 벨로우즈부재의 외부를 브레이드(Braid)부재로 감싸지게 한 상태에서 이들의 양단을 캡과 함께 원주방향으로 압착한 후 스폿트 용접하여 마감하는 구조로 이루어져 있다.
즉, 일단은 엔진측으로 결합되고 타단은 배기관측으로 결합되어 배기가스는 중앙으로 통과시키고, 엔진과 배기관 사이에 작용되는 충격이나 변형 등에 대하여 상기 벨로우즈부재 및 인터록부재가 신축되며 흡수토록 하는 것이다.
여기에서, 현재 널리 사용되는 벨로우즈는 그 외경과 내경이 일정하여 모든 산들의 높이가 일정하거나, 첫골부의 높이만을 낮추어 형성되었기 때문에 엔진의 진동이나, 주행 중 노면으로 받는 배기계 진동에 의한 인장, 압축, 굽힘변위에 대한 제한수단으로는 부족한 문제점이 있었다.
따라서, 상기 플렉시블 연결구에 있어서, 벨로우즈의 수명을 연장하고 엔진진동 및 주행 중 발생되는 진동 및 응력을 전달 분산하기 위한 수단으로 국내 실용신안등록 제184089호(자동차 배기관용 플렉시블 연결구)와 같은 기술이 제시된 바 있다.
이 배기관용 플렉시블 연결구는 도 6에서와 같이 벨로우즈부재(10)의 단말부(11)측 첫산부터 타측으로 산높이(H1~H4)를 점차 증가시키고, 골부의 내경이 첫골부로부터 타측으로 일정한 각도를 가지고 점점 감소되도록 형성하여 블레이드부재(10)의 축방향 내지 굴곡 방향에 대하여 그 변위를 흡수한 후 외력이 제거될 때 복원되도록 하였다.
또, 상기 벨로우즈부재(10)의 골부 최소내경(Dr)이 단말부(11)의 내경(Dt)보다 같거나 크게 형성되어 있다.
그러나, 상기와 같은 벨로우즈부재는, 금속재의 재질로 산과 골부가 반복 성형되는 것으로, 산높이가 중앙부로 갈수록 점점 내측으로 증가되어 골부의 내경을 점점 감소시키도록 한 것으로, 재료비의 증가와 함께 제작에 어려움이 발생되는 문제점이 있었다.
또, 상기 벨로우즈의 중앙부 최소 내경이 양단부 직경보다 작아 배기가스가 배출될 때, 이 배기가스의 흐름이 중앙부에서 정체되어 엔진성능을 저하시키는 폐단이 발생되었다.
특히, 인터록부재와 벨로우즈부재 사이에는 갭(Gap)을 충분히 두어 진동 등에도 상호 간섭이 발생되어 벨로우즈부재가 파손 또는 간섭에 의한 이음발생이 되는 것을 방지하였으나, 이는 벨로우즈부재의 산높이가 줄어드는 단점이 있어 내구력이 감소 또는 이음이 발생되는 문제점이 있었다.
즉, 자동차 배기계에서 플렉시블 튜브에 가해지는 진동은 중앙부의 진동이 양단부보다 특히 심하여 인터록부재와 벨로우즈부재 사이에 충분한 갭을 갖도록 하나, 상기에 설명한 벨로우즈는 중앙부의 내경이 기존 벨로우즈부재와 동일하여 진동이 심한 중앙부는 진동 등에 인터록부재와 벨로우즈부재와의 간섭발생을 방지할 수 없는 폐단이 있었다.
국내 실용신안등록 제184089호 - 자동차 배기관용 플렉시블 연결구(등록일자 2000년 03월 20일).
이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 목적으로, 벨로우즈부재에서 진동이 심하게 발생되는 중간부의 골부 내경이 진동이 작은 양단부의 골부 내경보다 크게 형성되어, 벨로우즈부재와 인터록부재 사이에 충분한 갭이 유지됨으로써, 벨로우즈부재의 내구성을 향상시킬 수 있는 배기관용 플렉시블 튜브를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 벨로우즈부재의 중앙부에 축방향으로 보강구간을 더 형성하여 벨로우즈에 가해지는 외력 및 변위를 보다 많이 흡수시켜 벨로우즈의 유연성과 내구력을 향상시킬 수 있는 자동차 배기관용 플렉시블 튜브를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 벨로우즈부재의 중앙 골부가 양단의 골부보다 들어 올려지게 됨으로써, 벨로우즈의 재료비 절감 및 제품 생산성을 향상시키고, 중앙부의 떨림을 줄여 진동 특성을 개선함으로써, 상품성 및 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한 자동차 배기관용 플렉시블 튜브를 제공하는데 있다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여,
속이 빈 원통형으로 파형의 주름이 반복 성형되는 금속재의 벨로우즈부재(10)와;
상기 벨로우즈부재(10)의 내부로 소정의 갭이 유지된 상태로 위치되며, 나선형으로 감겨져 나선홈이 형성되고 변형을 흡수시키는 인터록부재(20)와;
상기 벨로우즈부재(10)의 외측을 감싸지게 위치되며, 압축방향으로의 변위와 인장력에 대해서도 큰 변위로 신축성있게 변형될 수 있도록 편조된 브레이드부재(30)와;
상기 브레이드부재(30)가 벨로우즈부재(10)의 양단 외측부에 고정되게 결합하는 캡부재(40)와;
상기 벨로우즈부재(10)에 일단이 고정되고, 타단은 인터록부재(20)를 향해 내측으로 중첩되어 고정되는 링형상의 매개부재(50)로 구성된 것에 있어서;
상기 벨로우즈부재(10)는, 산부(12)의 외경이 일정하고, 중앙부(C)의 최대골부내경(D3)을 양단부(U)의 최소골부내경(D1)보다 크게 형성하여 구성된다.
그리고, 상기 벨로우즈부재(10)는 양단부(U)의 최소골부내경(D1)에서 중앙부(C)로 갈수록 골부(13)가 점점 외측으로 증가되는 골부내경(D2)을 형성하고, 중앙에 일정한 최대골부내경(D3)을 가지도록 형성한다.
또, 상기 벨로우즈부재(10)의 중앙부(C)에는, 일정하게 반복된 산부(12)와 골부(13)보다 높이가 더 낮은 저산부(12a)와, 저골부(13a)가 성형된 보강구간(S)이 더 형성된다.
또한, 상기 벨로우즈부재(10)의 양단부(U)의 최소골부내경(D1)이 중앙부(C)의 최대골부내경(D3)으로 일정한 각도를 가지고 점점 확장시켜 중앙부(C)의 내경을 크게 형성하며, 이 중앙부(C)에 일정하게 반복된 산부(12)와 골부(13)보다 높이가 더 낮은 저산부(12a)와, 저골부(13a)가 링 형상을 갖고 성형된 보강구간(S)을 더 형성시켜 달성된다.
이러한 구조로 이루어진 본 발명에 의하면, 벨로우즈부재에서 진동이 심하게 발생되는 중앙부의 최대골부내경이 진동이 작은 양단부의 최소골부내경보다 크게 형성되어, 벨로우즈부재와 인터록부재 사이에 충분한 갭이 유지됨으로써, 진동 등에도 벨로우즈부재와 인터록부재의 간섭이 발생되지 않아 벨로우즈부재의 수명을 향상시킬 수 있다.
또, 벨로우즈부재의 중앙부에는 인터록부재와의 간섭방지를 위하여 벨로우즈 골부경을 크게 하나 진동이 상대적으로 작은 양단부의 골부경은 작게 함으로써, 상기 양단부의 산높이를 크게 형성할 수 있어, 유연성을 향상시킴과 아울러 벨로우즈에 가해지는 외력 및 변위를 분산시켜 벨로우즈의 내구력을 향상시킬 수 있다.
그리고, 상기 벨로우즈부재의 중앙부 골부 내경이 양단의 골부 내경보다 높아 배기가스의 흐름을 원할히 하고, 벨로우즈의 재료비 절감 및 제품 생산성을 향상시켜 상품성 및 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.
도 1은 본 발명의 기본적인 구조를 나타내는 반단면도.
도 2는 본 발명인 벨로우즈부재의 구성을 도시한 확대 단면도.
도 3 내지 도 5는 벨로우즈부재의 다른 실시예를 도시한 확대 단면도.
도 6은 종래 벨로우즈부재의 구조를 도시한 반단면도.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명인 자동차 배기관용 플렉시블 튜브는, 벨로우즈의 중앙 골부 내경을 양단 골부 내경보다 크게 형성하여 인터록부재와 갭을 크게 함으로써, 벨로우즈와 인터록부재의 간섭을 미연에 방지하고, 양단부의 골부를 작게 함으로써 벨로우즈에 가해지는 외력 및 변위를 유연하게 흡수하여 벨로우즈의 유연성과 내구성을 향상시킬 수 있도록 발명된 것이다.
우선, 본 발명인 배기관용 플렉시블 튜브(1)의 전체적인 구성은, 크게 속이 빈 원통형으로 파형의 주름이 반복 성형된 벨로우즈부재(10)의 내부로 소정의 갭이 유지된 상태로 인터록부재(20)가 위치되며, 상기 벨로우즈부재(10)의 외측을 브레이드부재(30)가 감싸고, 이 브레이드부재(30)를 벨로우즈부재(10)의 양단 외측부에 고정하는 캡부재(40)와, 상기 벨로우즈부재(10)에 일단이 고정되고, 타단은 인터록부재(20)를 향해 내측으로 중첩되어 고정되는 매개부재(50)로 구성된다.
여기에서, 상기 벨로우즈부재(10)는, 중앙부(C)의 최대골부내경(D3)을 양단부(U)의 최소골부내경(D1)보다 크게 확장 형성하여 인터록부재(20)와의 갭을 충분히 유지하는 것이 중요하다.
이를 위해, 본 명세서 상에서 사용되는 대략적인 방향을 첨부된 도 1을 참조하여 설명하면, 벨로우즈부재(10)는, 길이방향으로 산부(12)와 골부(13)가 연속적으로 반복되는 파형의 주름이 형성된 금속재질의 관형상으로 성형되어, 진동이나 충격이 축방향 내지 굴곡방향의 변위가 발생하면 길이방향으로 연속적으로 반복 성형된 산부(12)와 골부(13)가 탄성적으로 휘어지면서 그 변위를 흡수하는 역할과 아울러 배기가스의 누출을 방지 및 신축 및 밴딩을 흡수하는 역할과 함께 이러한 변위를 흡수한 후 외력이 제거될 경우 복원토록 한다.
그리고, 상기 벨로우즈부재(10)의 내부에는 소정의 갭이 유지된 상태로 인터록부재(20)가 위치된다.
상기 인터록부재(20)는 나선형으로 감겨져 나선홈이 형성되어, 축 또는 굽힘 변위를 받을 때 나선형으로 감겨진 인터록간의 마찰에 의해 댐핑효과가 발생되며, 주로 길이방향의 변형을 흡수하고 배기가스가 지나가는 통로의 공간을 일정하게 유지하여 와류(Turbulence)발생을 억제시키는 역할을 한다.
그리고, 상기 벨로우즈부재(10)의 외측은 가는 금속와이어가 편조된 재질의 브레이드부재(30)가 감싸지게 되어 압축방향으로의 변위와 인장력에 대해서도 큰 변위로 신축성있게 변형될 수 있으며, 이 브레이드부재(30)와 외측 양단부에는 캡부재(40)가 결합되어 벨로우즈부재(10)와 고정된다.
한편, 상기 벨로우즈부재(10)와 인터록부재(20)는 링형상의 매개부재(50)로 상호 연결하게 된다.
즉, 매개부재(50)의 선단은 벨로우즈부재(10)의 단부와 일치된 상태에서 벨로우즈부재(10)와 브레이드부재(30) 및 캡부재(40)의 수평부를 중첩시킨 상태에서 원주방향의 조임기능을 갖는 클램핑수단이나, 동시에 수 곳에서 스폿용접에 의해 부착되도록 한다.
그리고, 매개부재(50)의 타단은 인터록부재(20)의 내측을 향해 절곡 성형된 상태에서 일부 중첩시켜 스폿용접을 수 곳에서 행하는 것에 의해 벨로우즈부재(10)와 인터록부재(20) 사이를 상호 완전하게 결합하도록 유지시키는 것이다.
여기에서, 본 발명인 상기 벨로우즈부재(10)는, 도 2에서와 같이 산부(12)의 외경이 일정하고, 중앙부(C)의 최대골부내경(D3)을 양단부(U)의 최소골부내경(D1)보다 크게 형성하여 구성한다.
즉, 벨로우즈부재(10)는 단말부(11)의 내경(Dt)보다 양단부(U)의 최소골부내경(D1)이 같거나 크게 형성된 상태에서, 중앙부(C)의 최대골부내경(D3)이 양단부(U)의 최소골부내경(D1)보다 더 크게 형성하며, 길이방향으로 연속된 산부(12)는 동일한 높이를 갖도록 성형된다.
따라서, 벨로우즈부재(10)는 내부에 위치되는 인터록부재(20)와 양단부(U)의 갭은 종래와 동일한 간격으로 유지되고, 중앙부(C)는 갭이 더 크게 유지되는 것이다.
그러므로, 진동이나 충격으로 벨로우즈부재(10)와 인터록부재(20)에 축방향 내지 굴곡방향의 변위가 발생되면, 벨로우즈부재(10)의 중앙부(C)가 양단부(U)보다 심한 변위가 발생하게 되나, 본 발명에서와 같이 중앙부(C)는 충분한 갭이 유지된 상태를 갖고 있어, 인터록부재(20)에 의한 벨로우즈부재(10)의 손상을 미연에 방지할 수 있게 된다.
또한, 반면에 진동이 심하지 않은 벨로우즈부재(10)의 양단부(U)는, 인터록부재(20)와의 갭이 최소한으로 하여, 상기 양단부(U)의 산높이가 크게 됨으로써 유연성을 개선하고, 벨로우즈의 내구력을 향상시킬 수 있다.
또, 도 3에서와 같이 벨로우즈부재(10)의 다른 실시예로 양단부(U)의 최소골부내경(D1)에서 중앙부(C)로 갈수록 골부내경(D2)이 점점 외측으로 증가하게 형성하고, 중앙에 일정한 최대골부내경(D3)을 가지도록 형성한다.
이와 같이, 벨로우즈부재(10)의 양단부(U)에서 중앙부(C)로 이어지는 부분을 소정의 경사를 가지도록 형성함으로써, 굴곡변위에도 벨로우즈부재(10)를 경사지게 가이드하여 급격한 형상변화에 발생되는 응력 집중현상을 방지하고 원할한 운동을 할 수 있도록 한다.
한편, 상기 경사진 골부(13)의 경사도는 보편적으로 5 ~ 25˚ 사이를 기본으로 채택하며, 경사골부의 수는 1 ~ 3개 정도로 형성하는 것이 바람직하다.
그리고, 도 4에서와 같이 본 발명의 다른 실시예로 상기 벨로우즈부재(10)의 중앙부(C)에, 일정하게 반복된 산부(12)와 골부(13)보다 높이가 더 낮은 저산부(12a)와, 저골부(13a)가 성형된 보강구간(S)을 더 형성한다.
또, 도 5에서와 같이 상기 벨로우즈부재(10)의 양단부(U)의 골부(13) 내경이 중앙부(C)의 골부(13) 내경으로 일정한 각도를 가지고 점점 확장시켜 중앙부(C)의 내경을 크게 형성하고, 이 중앙부(C)에 일정하게 반복된 산부(12)와 골부(13)보다 높이가 더 낮은 저산부(12a)와, 저골부(13a)가 링 형상을 갖고 성형된 보강구간(S)을 더 형성한다.
상기 보강구간(S)은, 벨로우즈부재(10)의 중앙부(C) 산을 2~5개 줄이는 효과를 가져옴으로써 재료 사용을 줄여 원가를 절감할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
1 - 배기관용 플렉시블 튜브 10 - 벨로우즈부재
12 - 산부 12a - 저산부
13 - 골부 13a - 저골부
20 - 인터록부재 30 - 브레이드부재
40 - 캡부재 50 - 매개부재
C : 중앙부 U : 양단부
S : 보강구간 D1 - 최소골부내경
D3 - 최대골부내경

Claims (4)

  1. 속이 빈 원통형으로 파형의 주름이 반복 성형되는 금속재의 벨로우즈부재(10)와;
    상기 벨로우즈부재(10)의 내부로 소정의 갭이 유지된 상태로 위치되며, 나선형으로 감겨져 나선홈이 형성되고 변형을 흡수시키는 인터록부재(20)와;
    상기 벨로우즈부재(10)의 외측을 감싸지게 위치되며, 압축방향으로의 변위와 인장력에 대해서도 큰 변위로 신축성있게 변형될 수 있도록 편조된 브레이드부재(30)와;
    상기 브레이드부재(30)가 벨로우즈부재(10)의 양단 외측부에 고정되게 결합하는 캡부재(40)와;
    상기 벨로우즈부재(10)에 일단이 고정되고, 타단은 인터록부재(20)를 향해 내측으로 중첩되어 고정되는 링형상의 매개부재(50)로 구성된 것에 있어서;
    상기 벨로우즈부재(10)는, 산부(12)의 외경이 일정하고, 중앙부(C)의 최대골부내경(D3)을 양단부(U)의 최소골부내경(D1)보다 크게 형성함을 특징으로 한 자동차 배기관용 플렉시블 튜브.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 벨로우즈부재(10)는 양단부(U)의 최소골부내경(D1)에서 중앙부(C)로 갈수록 골부(13)가 점점 외측으로 증가되는 골부내경(D2)을 형성하고, 중앙에 일정한 최대골부내경(D3)을 가지도록 형성하는 것을 특징으로 하는 자동차 배기관용 플렉시블 튜브.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 벨로우즈부재(10)의 중앙부(C)에는, 일정하게 반복된 산부(12)와 골부(13)보다 높이가 더 낮은 저산부(12a)와, 저골부(13a)가 성형된 보강구간(S)이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 배기관용 플렉시블 튜브.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 벨로우즈부재(10)의 양단부(U)의 최소골부내경(D1)이 중앙부(C)의 최대골부내경(D3)으로 일정한 각도를 가지고 점점 확장시켜 중앙부(C)의 내경을 크게 형성하며, 이 중앙부(C)에 일정하게 반복된 산부(12)와 골부(13)보다 높이가 더 낮은 저산부(12a)와, 저골부(13a)가 링 형상을 갖고 성형된 보강구간(S)이 더 형성됨을 특징으로 하는 자동차 배기관용 플렉시블 튜브.
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