KR20170104148A

KR20170104148A - 연결구 및 차폐체

Info

Publication number: KR20170104148A
Application number: KR1020177021284A
Authority: KR
Inventors: 다다카츠 가토; 이치로 라이타; 사카에 미시나; 고키 에나미
Original assignee: 니찌아스 카부시키카이샤
Priority date: 2015-01-30
Filing date: 2016-01-06
Publication date: 2017-09-14
Also published as: KR102004066B1; JP2016142300A; JP6370723B2; EP3252340A1; WO2016121297A1; EP3252340A4; US20180023657A1; CN107208733B; CN107208733A; EP3252340B1; US10753423B2

Abstract

연결구(1)는, 차폐체(100)를 사이에 개재할 수 있는 간격을 두고 대향 배치되는 제1 및 제2면(20a, 30a)과, 관통 구멍(40)을 가지는 동시에 이 관통 구멍을 중심으로 소정의 선재를 곡률이 연속해서 변화하는 소용돌이 모양으로 감아 돌려서 신축 가능하도록 형성된 부세 부재(4)와, 차폐체(100)에 형성되는 구멍(103) 및 관통 구멍(40)에 삽입 통과되는 동시에 제1 및 제2면(20a, 30a)간의 거리를 일정한 간격으로 유지하는 유지부(31)를 구비하고, 부세 부재(4a, 4b)는, 제1면(20a)과 차폐체(100)와의 사이에 배치되는 동시에 신축 방향에서 곡률이 작은 쪽을 차폐체(100) 측과 만나도록 하여 배치되는 제1의 부세 부재(4a)와, 제2면(30a)과 차폐체(100)와의 사이에 배치되는 동시에 신축 방향에서 곡률이 작은 쪽을 가림 차폐체(100) 측과 만나도록 하여 배치되는 제2의 부세 부재(4b)를 가지는 구성이다. 이에 따라, 진동체(10)로부터의 진동이 흡수되어 차폐체(100)로의 전달을 억제할 수 있다.

Description

연결구 및 차폐체

본 발명은, 진동을 발생하는 진동체와, 진동체로부터 발해지는 소정의 물리적 에너지를 차단하는 판 모양 차폐체와의 연결 부분에 설치되는 연결구 및 이 연결구를 구비하는 차폐체에 관한 것으로, 특히, 진동체에서 차폐체로 전달되는 진동을 억제하는 연결구 및 차폐체에 관한 것이다.

엔진, 이에 부설되는 배기 매니폴드, 및 터보차저 등은 엔진의 영향을 받아서 또는 그 자체가 진동하는 진동체이다.

이러한 진동체에는 여러 가지 부품이 장착되어 있는데, 예를 들면, 장착 부품으로서 배기 매니폴드 커버, 히트 절연체 등으로 칭해지는 차폐체가 있다.

차폐체는, 일반적으로, 대향 배치되는 2매의 금속판을 구비하고, 진동체로부터 발해지는 열, 소리 등의 물리적 에너지가 엔진 주위의 다른 부품이나 차 밖으로 전달하는 것을 차폐하도록 구성되어 있다.

이러한 차폐체는 진동체로부터의 진동을 직접 또는 간접적으로 받아서, 파손하거나 이음(異音)을 발생하는 경우가 있다.

이러한 진동에 의한 영향을 피하기 위해서, 진동체와 차폐체의 연결 부분에 방진구조를 구비하는 연결구가 개시되어 있다.

예를 들면, 특허문헌 1에 기재된 연결구는, 진동체와 차폐체 사이에 중량 조정된 추 부재(질량 댐퍼)를 구비하는 그로밋을 통해서 차폐체의 진동을 억제하도록 되어 있다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 특개2004－169733호

그러나 종래의 연결구에서는, 추 부재(질량 댐퍼)의 댐퍼로서의 작용으로 인해 진동의 조기의 감쇠를 달성할 수 있지만, 적극적으로 진동을 흡수할 수는 없었다.

본 발명은, 이러한 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 적극적으로 진동을 흡수할 수 있는 연결구와, 이러한 연결구를 구비하는 차폐체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 연결구는 진동을 발생하는 진동체와, 상기 진동체로부터 발해지는 소정의 물리적 에너지를 차단하는 판 모양의 차폐체와의 연결 부분에 설치되는 연결구로서, 상기 차폐체를 사이에 개재할 수 있는 간격을 두고 대향 배치되는 제1 및 제2면과, 관통 구멍을 가지는 동시에 이 관통 구멍을 중심으로 하여 소정의 선재를 곡률이 연속해서 변화하는 소용돌이 모양으로 감아 돌려서 신축 가능하도록 형성된 부세(付勢) 부재와, 상기 차폐체에 형성되는 구멍 및 상기 관통 구멍에 삽입 통과되는 동시에 제1 및 제2면 사이의 거리를 일정한 간격으로 유지하는 유지부를 구비하고, 상기 부세 부재는 제1면과 상기 차폐체 사이에 배치되는 동시에 신축 방향에서 곡률이 작은 쪽을 상기 차폐체 측과 만나도록 배치되는 제1 부세 부재와, 제2면과 상기 차폐체 사이에 배치되는 동시에 신축 방향에서 곡률이 작은 쪽을 상기 차폐체 측과 만나도록 배치되는 제2의 부세 부재를 가지는 구성으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 차폐체는 진동을 발생하는 진동체에 장착되어 상기 진동체로부터 발해지는 소정의 물리적 에너지를 차단하는 차폐체로서, 상기 진동체와 상기 차폐체와의 연결 부분에 설치되는 연결구를 구비하고, 상기 연결구가 상기 본 발명의 연결구인 구성으로 하고 있다.

본 발명의 연결구와 이를 구비하는 차폐체에 의하면, 진동체가 발생하는 진동이 적극적으로 흡수되어 차폐체로의 진동의 전달이 억제된다.

도 1은 일 실시형태와 관련되는 연결구(1A)(차폐체의 일부를 포함한다)의 사시도이다.
도 2는 연결구(1A)의 분해 사시도이다.
도 3은 제1 부재 및 제2 부재의 단면도로서, (a)는 일 실시형태와 관련되는 제1 부재 및 제2 부재의 단면도, (b)는 다른 실시형태와 관련되는 제1 부재 및 제2 부재의 단면도이다.
도 4는 일 실시형태와 관련되는 환상 부재(스페이서)의 도면으로서, (a)는 정면도, (b)는 측면도, (c)는 정면 측에서 본 사시도, (d)는 저면 측에서 본 사시도이다.
도 5는 다른 실시형태와 관련되는 환상 부재(스페이서)의 도면으로서, (a)는 정면도, (b)는 측면도, (c)는 정면 측에서 본 사시도, (d)는 저면 측에서 본 사시도이다.
도 6은 연결구의 단면도로서, (a)는 일 실시형태와 관련되는 연결구(1A)의 단면도, (b)는 다른 실시형태와 관련되는 연결구(1B)의 단면도이다.
도 7은 다른 실시형태와 관련되는 연결구(1B)의 치수도로서, (a)는 다른 실시형태와 관련되는 제1 부재 및 제2 부재의 단면도, (b)는 다른 실시형태와 관련되는 연결구(1B)의 단면도, (c)는 각 부의 치수를 나타내는 도표이다.
도 8은 다른 실시형태와 관련되는 연결구(1B, 차폐체의 일부를 포함한다)의 사시도이다.
도 9는 다른 실시형태와 관련되는 차폐체의 설치 구멍 둘레부를 나타내는 사시도이다.
도 10은 다른 실시형태와 관련되는 연결구(1C)의 단면도이다.
도 11은 다른 실시형태와 관련되는 연결구(1D)의 단면도로서, (a)는 연결구(1D－1, 스페이서 있는 타입)의 단면도, (b)는 연결구(1D－2, 스페이서 없는 타입)의 단면도이다.
도 12는 다른 실시형태와 관련되는 연결구(1E)의 단면도로서, (a)는 연결구(1E－1, 스페이서 있는 타입)의 단면도, (b)는 연결구(1E－2, 스페이서 없는 타입)의 단면도이다.
도 13은 차폐체의 사시도이다.
도 14는 부세 부재(압축 코일 스프링)의 스프링 상수에 관한 설명도로서, (a)는 스프링 상수의 측정 방법을 나타내는 단면도, (b)는 스프링 상수의 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 15는 연결구를 통해서 피타격체에 설치된 시험체의 진동 감쇠 특성에 관한 설명도로서, (a)의 (i)는 진동 감쇠 특성의 측정 방법을 나타내는 측면도, (a)의 (ii)는 시험체의 정면도, (b)는 진동 감쇠 특성의 측정 결과를 나타내는 도면, (c)는 반값폭법의 설명도이다.
도 16은 연결구를 통해서 진동체(엔진)에 설치된 차폐체의 진동 전달 특성에 관한 시험 결과로써, (a)는 엔진 회전수와 진동(가속도)과의 관계를 나타내는 도면, (b)는 엔진 회전수와 진동음과의 관계를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명과 관련되는 연결구 및 차폐체의 바람직한 실시형태에 대해서 도 1 내지 도 16을 참조하면서 설명한다.

본 실시형태와 관련되는 연결구(1)는, 엔진, 여기에 부설(付設)되는 배기 매니폴드, 및 터보차저 등의 진동체(10)와, 이들에 장착되는 차폐체(100)와의 연결 부분에 설치되고, 진동체(10)로부터 발해지는 진동을 적극적으로 흡수하여, 차폐체(100)로의 진동의 전달을 억제하도록 구성되어 있다.

또한, 차폐체(100)는 2매의 금속판 사이에 형성되는 공극에 채워지는 공기층이 저항이 되어, 진동체(10)의 진동에 따른 소리, 열 등의 물리적 에너지를 엔진 주위의 다른 부품이나 차 밖으로의 전달을 차폐하도록 구성되어 있다.

이하, 연결구(1) 및 차폐체(100) 각각의 구성에 대해서 설명한다.

[연결구]

본 실시형태와 관련되는 연결구(1(1a, 1b))는, 도 1 내지 도 8에 나타내듯이, 제1 부재(2), 제2 부재(3), 압축 코일 스프링(4(4a, 4b)), 스페이서(5(5a, 5b))를 구비하고, 차폐체(100)를 스페이서(5a, 5b) 사이에 끼워서 지지할 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 도 1, 도 2, 도 6, 도 7 및 도 8에서는, 차폐체(100)의 일부(설치 구멍(103)의 둘레부)만을 나타내고 있다.

제1 부재(2), 제2 부재(3)는, 예를 들면, 철, 스테인리스 등의 금속으로 구성되고, 보빈 모양의 조립 형상을 가지며, 도 2, 도 3의 (a) 및 도 6의 (a)에 나타내듯이, 대향하는 2개의 플랜지부(20, 30) 사이에, 압축 코일 스프링(4a, 4b), 스페이서(5a, 5b), 및 차폐체(100)를 삽입 가능한 틈새를 가지고 있다.

제1 부재(2)는, 플랜지부(20)와, 중앙에 구멍(21)을 가지는 평와셔(washer) 모양으로 형성되어 제2 부재(3)에 맞물려 장착된다.

제2 부재(3)는, 중앙에 구멍(312)이 형성된 리벳 형상으로서, 플랜지부(30)와, 튜브 모양의 몸통부(31)를 구비한다. 몸통부(31)의 선단 측에는 단부(311)가 형성되어 있고, 이 단부(311)에 제1 부재(2)의 구멍(21)이 맞물려서 보빈 형상으로 조립된다.

또한, 제1 부재(2) 및 제2 부재(3)의 다른 실시형태로써, 도 3의 (b) 및 도 6의 (b)에 나타내는 것과 같은 형상을 가지는 것을 채용할 수도 있다. 이 형태에서는, 양쪽 모두 리벳 형상을 갖고, 제1 부재(2) 측에 형성된 단부(211)에 제2 부재(3)의 구멍(312)이 맞물려서 보빈 형상으로 조립할 수 있다.

이와 같이, 제1 부재(2)와 제2 부재(3)가 보빈 형상으로 조립됨으로써, 각각의 플랜지부(20, 30)에 형성되는 2개의 면(20a, 30a)끼리 대향 배치되는 동시에, 몸통부(31)에 의해 2개의 면(20a, 30a)이 압축 코일 스프링(4), 스페이서(5) 및 차폐체(100)를 끼워서 지지할 수 있는 일정한 간격으로 유지된다.

압축 코일 스프링(4a, 4b)은, 각각 관통 구멍(40)을 가지는 동시에, 이 관통 구멍(40)을 중심으로 하여 소정의 선재(예를 들면, SUS304, Ø1.0)을 곡률이 연속으로 변화하는 소용돌이 모양으로 감아 돌려서 신축 가능하도록 형성된 부세 부재이고, 무부하 상태에서는 소정의 높이를 가지는 것의 압축 상태에서 거의 평탄한 형상으로 변형한다.

스페이서(5a, 5b)는, 예를 들면, 철, 스테인리스 등의 금속으로 구성되고, 압축 코일 스프링(4a, 4b)에 끼워진 상태에서, 차폐체(100)에 형성되는 설치 구멍(103)의 안쪽 둘레부를 협지(挾持)하는 환상 부재이다.

이러한 각 부재는, 도 2 및 도 6에 나타내듯이, 조립되어 연결구로서 구성된다. 이하, 조립 순서를 나타내면서, 각 부재의 상세한 구성 및 기능적 역할에 대해서 설명한다.

우선, 제2 부재(3)에 압축 코일 스프링(4b)을 장착한다. 장착은 몸통부(31)의 관통 구멍(40)으로 삽입함으로써 완료한다. 이 때, 압축 코일 스프링(4b)의 곡률이 큰 쪽의 단부(41)가 플랜지부(30) 측을 향하도록 삽입한다. 또한, 단부(41)측 관통 구멍(40)의 지름은, 몸통부(31)의 바깥지름보다 아주 조금 더 크게 형성되어, 이로 인해, 몸통부(31)에 대한 압축 코일 스프링(4b)의 지름 방향 이동이 규제된다.

그 다음, 압축 코일 스프링(4b) 위에 스페이서(5b)를 재치(載置)한다.

스페이서(5b)는, 도 4에 나타내듯이, 스프링 설치부(51)와, 그 바깥 둘레에 환상 볼록부(52)가 형성되고, 환상 볼록부(52)의 안쪽 둘레 측에 압축 코일 스프링(4b)을 수용 가능하도록 한다. 이 환상 볼록부(51)에 의해서, 스페이서(5b)에 대한 압축 코일 스프링(4b)의 지름 방향의 위치 차이가 규제된다.

그 다음, 스페이서(5b) 위에 차폐체(100)를 재치한다. 스페이서(5b)에는, 복수의 벽부(53)가 형성되고, 그 바깥쪽에 설치 구멍(103)의 안쪽 둘레부가 배치된다. 복수의 벽부(53)를 가상적으로 연결한 원의 바깥지름은 설치 구멍(103)의 지름보다 아주 조금 작게 형성되고, 이 벽부(53)에 의해 스페이서(5b)에 대한 차폐체(100)의 면 방향의 위치 차이가 규제된다.

또한, 스페이서(5b)에는 환상 오목부(54)가 형성되어, 차폐체(100)와의 접촉 면적이 감소된다. 또한, 스프링 설치부(51)의 반대면 측으로서 차폐체(100)에 마주하는 측에도 도시하지 않는 환상 오목부(홈)를 설치할 수도 있다.

이어서, 차폐체(100) 상에 스페이서(5a)를 재치한다.

스페이서(5a)는, 스페이서(5b)와 같이, 스프링 설치부(51), 환상 볼록부(52), 벽부(53) 및 환상 오목부(54)를 구비하고, 스페이서(5b)를 단순히 상하 거꾸로 재치한 것이다. 차폐체(100)와의 관계에서는, 벽부(53)가 차폐체(100)의 면 방향의 위치 차이를 규제하여, 환상 오목부(53)가 차폐체(100)와의 접촉 면적을 감소시키도록 작용한다.

그 다음, 스페이서(5a) 위에, 압축 코일 스프링(4a)를 재치한다.

압축 코일 스프링(4a)을, 관통 구멍(40)을 몸통부(31)에 삽입 통과시키면서, 곡률이 작은 쪽의 단부(42)가 스페이서(5a)에 맞닿도록 재치한다. 또한, 스페이서(5a)에는, 스페이서(5b)와 동일하게 스프링 설치부(51)와, 그 바깥 둘레에 환상 볼록부(52)가 형성되어 있는 점에서, 환상 볼록부(52)의 안쪽 둘레 측에 압축 코일 스프링(4a)을 담을 수 있는 동시에, 이 환상 볼록부(52)에 의해, 스페이서(5a)에 대한 압축 코일 스프링(4a)의 지름 방향의 위치 차이가 규제된다.

계속해서, 제1 부재(2)를 제2 부재(3)의 단부(311)에 맞물리게 하여 조립을 완료한다.

또한, 이와 같이 조립된 상태에서는, 도 6에 나타내듯이, 스페이서(5a) 및 스페이서(5b) 각각 형성된 벽부(53)가 서로 엇갈려서 교차하도록 형성되어 있다. 이에 따라, 스페이서(5a)의 벽부(53)가 압축 코일 스프링(4b)의 지름 방향의 위치 차이를, 스페이서(5b)의 벽부(53)가 압축 코일 스프링(4a)의 지름 방향의 위치 차이를 각각 규제하도록 되어 있다.

또한, 스페이서(5)의 다른 실시형태로써 도 5 및 도 6의 (b)에 나타내는 것 같은 형상의 것을 채용할 수도 있다. 이 형태에서는, 환상 볼록부(52)를 대신해서 복수의 스프링 지지부(55)를 구비한다. 복수의 스프링 지지부(55)를 가상적으로 연결한 원의 바깥지름은, 압축 코일 스프링(4)의 단부(42) 측 관통 구멍(40)의 지름보다 아주 조금 작게 형성되고, 이 스프링 지지부(55)에 의해 스페이서(5)에 대한 압축 코일 스프링(4)의 지름 방향의 위치 차이가 규제된다. 또한, 스프링 지지부(55)는, 바깥쪽을 향해서 구부릴 수 있게 형성되고, 사전에 스페이서(5)와 압축 코일 스프링(4)을 일체적으로 조립해 둘 수 있어서, 조립 작업의 효율화를 도모할 수 있게 되어 있다.

또한, 상술한 제1 부재(2) 및 제2 부재(3)의 다른 실시형태, 스페이서(5)의 다른 실시형태를 이용해서 조립된 것이 도 6의 (b), 도 7의 (b) 및 도 8에 나타내는 연결구(1B)이다.

이와 같이 조립된 연결구(1)는, 도 2에 나타내듯이, 제1 부재(2) 측으로부터 구멍(312)으로 볼트(150)를 관통시키고, 이 볼트(150)의 나사부(151)를 엔진 등의 진동체(10)에 형성된 고정 구멍(11)에 끼워 넣음으로써, 차폐체(100)가 연결구(1)를 통해서 진동체(10)에 장착되게 된다.

이러한 구성에 의해, 연결구(1)가 이하와 같이 동작하여, 진동체(10)로부터 발해지는 진동을 적극적으로 흡수해서, 차폐체(100)로의 진동의 전달을 억제한다.

제1 및 제2 부재(2, 3)는, 진동체(10)에 고정되어 있는 점에서, 진동체(10)로부터 진동이 직접 전달된다. 즉, 제1 및 제2 부재(2, 3)는 진동체(10)와 함께 진동한다.

또한, 각 플랜지부(20, 30)의 바깥지름은, 도 6에 나타내듯이, 압축 코일 스프링(4)의 단부(42)측 관통 구멍(40)의 지름, 스페이서(5)의 안지름 및 설치 구멍(103)보다 작게 형성되고, 플랜지부(20, 30)와 스페이서(5) 및 차폐체(100)와의 사이에는 플랜지부(20, 30)가 가동하는 충분한 영역이 확보되어 있다. 이에 따라, 플랜지부(20, 30)가 이들에 간섭하지 않기 때문에, 제1 및 제2 부재(2, 3)의 진동이 차폐체(100)에 직접 전달되는 경우는 없다. 또한, 플랜지부(30)의 바닥면으로부터 차폐체(100)까지의 거리(도 6에서 높이 방향의 거리)를 진동체(10)의 진동 폭 이상으로 설정해 둔다. 이에 따라, 진동하는 진동체(10)가 차폐체(100)에 간섭하지 않게 되어 있다.

이러한 구성에 의해, 진동체(10)로부터 차폐체(100)로의 진동의 전달은 압축 코일 스프링(4)을 통해서만 보고 전달된다. 압축 코일 스프링(4)은 제1 및 제2 부재(2, 3)의 진동에 따라서 신축하지만, 차폐체(100)에는 정지 상태를 유지하려고 하는 관성이 작용하는 점에서, 결국, 압축 코일 스프링(4)만 신축하게 된다. 즉, 차폐체(100)로 전달되는 진동이 압축 코일 스프링(4)에 의해 흡수되어 차폐체(100)로의 진동의 전달이 억제된다.

특히, 압축 코일 스프링(4)은, 곡률이 연속적으로 변화하는 압축 코일 스프링인 점에서, 무부하일 때와 부하일 때에 단부(41)와 단부(42)의 위치가 바뀔 때까지 변위할 수 있고, 스프링의 권선(높이) 방향에 대한 변위량을 충분히 확보할 수 있는 동시에, 지름 방향으로도 변위 가능한 점에서 차폐체(100)로의 진동의 전달이 확실히 억제된다.

또한, 진동체(10)으로부터의 열은 스페이서(5)를 통해서 차폐체(100)로 전달된다. 스페이서(5)와 차폐체(100)를 재질(열전도율)이 같은 금속으로 형성한 경우, 열을 가한 상태에서 부하가 걸리면, 차폐체(100)가 파괴되는 경우가 있지만 재질(열전도율)이 다른 금속으로 형성하면(예를 들면, 스페이서(5)를 스테인리스, 차폐체(100)를 알루미늄으로 형성), 전열이 억제되어 차폐체(100)가 잘 파괴되지 않는다.

또한, 본 실시형태에서는, 압축 코일 스프링(4)과 차폐체(100)와의 사이에 스페이서(5)를 개재시켰지만, 압축 코일 스프링(4)과 차폐체(100)와의 사이에 스페이서(5)를 개재시키지 않고, 압축 코일 스프링(4a)과 압축 코일 스프링(4b)으로 차폐체(100)를 직접 끼우는 구성으로 할 수도 있다. 이 경우, 도 9에 나타내듯이, 차폐체(100)의 설치 구멍(103)의 둘레부에, 스페이서(5)의 환상 볼록부(52)와 스프링 지지부(55)와 동일한 기능을 발휘하는 스프링 규제부(105a, 105b)를 마련할 수가 있다. 이에 따라, 압축 코일 스프링(4a, 4b)에 대한 차폐체(100)의 면 방향 위치 차이가 규제된다.

여기서, 연결구(1B) 각 부의 치수를 구체적으로 제시한다.

도 7의 (c)에 나타내는 도표에는, 도 7의 (a) 및 (b)에 나타내는 A ~ L의 각 기호에 대응하는 치수로 설계값이 기재되어 있다.

설계값은 제품으로 제작된 연결구(1B)의 실치수와 거의 일치하고, 이 값은 바람직한 수치 범위 중에서 선택된 하나의 값에 지나지 않고, 다른 설계값을 채용할 수 있다는 것은 말할 필요도 없다.

예를 들면, 2개의 면(20a, 30a) 사이의 거리(B)는, 압축 코일 스프링(4a 및 4b)을 압축시켰을 때의 높이(예를 들면, 4㎜(2㎜×2))와, 스페이서(5a 및 5b)의 두께(K×2)와, 차폐체(100)의 두께(L)를 가산한 수치 이상이 되는 것이 바람직하다.

또한, 진동체(10)(연결구(1B)의 설치면)로부터 면(30a)까지의 거리(C)는 3.0㎜ 이상이 되는 것이 바람직하다.

또한, 스페이서(5)의 안쪽 반경으로부터 플랜지부(20, 30)의 바깥 반경을 감산한 차이분(G)은 3.0㎜ 이상이 되는 것이 바람직하다.

또한, 압축 코일 스프링(4)이 무부하일 때의 높이는 압축시의 높이(예를 들면, 2㎜)에 3.0㎜를 더한 값 이상이 되는 것이 바람직하다.

또한, 도표 중의 설계값에서 수치가 기재되지 않은 부분에도 구체적인 수치가 설정되지만, 한정적인 해석을 피하기 위해, 편의상 「적당」으로 기재하였다.

또한, 여기서, 상기 연결구(1A, 1B)와는 다른 형태를 가지는 연결구로서, 본 발명과 관련되는 그 밖의 실시형태의 연결구(1C~1E)에 대해서 예시한다.

도 10에 나타내는 연결구(1C)는 연결구(1B)의 변형 실시형태로서, 스페이서(5)의 형상이 연결구(1B)와 다르다. 구체적으로는, 스프링 지지부(55)의 형상(스페이서의 중심을 향해서 개구하도록 한 약 コ자 모양) 및 형성 위치(스페이서 바깥 둘레 측에 형성)가 다른 점과, 스프링 지지부(55)에 더해서 환상 볼록부(52)가(스페이서 안쪽 둘레 측에) 추가 형성되어 있는 점이 상이하다.

도 11의 (a)에 나타내는 연결구(1D－1)는 연결구(1A)의 변형 실시형태로서, 환상 볼록부(52) 형상(스페이서를 단면 L자 형성)이 연결구(1A)와 상이하다.

또한, 도 11의 (b)에 나타내는 연결구(1D－2)는 연결구(1D－1)로부터 스페이서(5)를 제외한 실시형태이다. 이 예에서는, 압축 코일 스프링(4)에 대한 차폐체(100)의 면 방향의 위치 차이를 규제하기 위해서, 차폐체(100) 설치 구멍(103)의 둘레부에, 도 9에 나타내는 스프링 규제부(105a, 105b)를 마련하는 것이 바람직하다.

도 12의 (a)에 나타내는 연결구(1E－1)는 연결구(1A)의 변형 실시형태로서, 환상 볼록부(52)의 형상(스페이서를 단면 L자 형성)이 연결구(1A)와 상이한 동시에, 각 플랜지부(20, 30)의 바깥지름과 스페이서(5)의 안지름 및 설치 구멍(103)의 지름과의 대소 관계가 연결구(1A)와 상이하다.

이 예에서는, 각 플랜지부(20, 30)의 바깥지름보다, 스페이서(5)의 안지름 및 설치 구멍(103)의 지름이 작게 형성되어 있다.

또한, 도 12의 (b)에 나타내는 연결구(1E－2)는 연결구(1E－1)로부터 스페이서(5)를 제외한 실시형태이다. 이 예에서도, 압축 코일 스프링(4)에 대한 차폐체(100)의 면 방향의 위치 차이를 규제하기 위해서, 차폐체(100) 설치 구멍(103)의 둘레부에, 도 9에 나타내는 스프링 규제부(105a, 105b)를 마련하는 것이 바람직하다.

이러한 형태를 가지는 연결구(1C~1E)도 본 발명과 관련되는 연결구의 일 실시형태인 것은 말할 필요도 없다. 또한, 제1 및 제2 부재(2, 3)의 형상은 임의의 형상으로부터 적당히 선택 가능한 것이므로, 연결구(1D, 1E)에서는 이것들을 모식적으로 나타내고 있다.

[차폐체]

차폐체(100)는 소정의 금속판을, 도 13에 나타내듯이, 피복 대상이 되는 진동체(10)의 외형에 맞춘 형상으로 성형 가공한 것으로 이루어진다.

본 실시형태의 차폐체(100)는, 예를 들면, 2장의 금속판을 중첩시킨 이중 구조이다. 이 2장의 금속판 사이에는 소정의 단열재 등을 배치시킬 수도 있고, 아무런 배치도 시키지 않는 구성으로 할 수도 있다.

또한, 금속판은 스페이서(5)와는 다른 금속인 것이 바람직하고, 예를 들면, 스페이서(5)를 철이나 스테인리스로 형성했을 때에는, 금속판을 알루미늄으로 형성할 수 있다.

또한, 금속판의 표면에는 요철 가공이 되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 차폐체(100)는 설치 구멍(103)을 가지고 있다. 이 설치 구멍(103)의 둘레부를 스페이서(5a, 5b)가 끼워서 지지하도록 연결구(1)를 장착함으로써, 차폐체(100)와 연결구(1)가 일체가 된 차폐체(100)가 완성된다.

이 완성품은, 연결구(1)를 통해서 엔진 등의 진동체(10)에 고정되지만, 연결구(1)의 작용에 의해, 진동체(10)가 발생하는 진동의 차폐체(100)로의 전달이 억제된다.

이상에서 설명한 것처럼, 본 실시형태의 연결구 및 차폐체에 의하면, 진동체가 발생하는 진동이 적극적으로 흡수되어, 차폐체로의 진동의 전달이 억제된다.

이상, 본 발명의 연결구 및 차폐체의 바람직한 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명과 관련되는 연결구 및 차폐체는 상술한 실시형태로만 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 범위에서 여러 가지로 변경 실시가 가능한 것은 말할 필요도 없다.

예를 들면, 연결구(1)는 차폐체(100)의 크기, 질량, 연결 개소의 수 등에 따라서, 각 부재의 재질, 질량, 크기, 스프링 특성(예를 들면, 스프링 상수, 감김 수, 선경(線徑) 등) 등을 적당히 변경함으로써, 진동의 흡수 특성을 조정할 수 있다.

또한, 여기서 본 발명과 관련되는 연결구(1)의 진동 흡수 특성과 관련되는 기초 데이터를 이하에 개시한다.

기초 데이터로서 예를 들면, 본 실시형태에서 채용한 압축 코일 스프링(4)의 스프링 상수, 연결구에 의해 얻어지는 진동 감쇠 특성, 제진 특성, 진동음 출력 특성을 개시한다.

[스프링 상수]

압축 코일 스프링(4)은, 스테인리스제, 곡률이 큰 쪽의 단부(41)의 안지름 ø11㎜, 곡률이 작은 쪽의 단부(42)의 바깥지름 ø28㎜, 무부하일 때의 높이 6㎜, 선경 ø1㎜, 유효 감김수 1인 것을 이용했다.

스프링 상수는 도 14의 (a)에 나타내는 방법(JIS B2704－1에 준거)에 의해 측정했다.

구체적으로는, 압축 코일 스프링(4)을 ø24㎜의 관통 구멍을 가지는 재치부(62)에 재치하고, ø18㎜의 가동부(61)를 단부(41) 측으로부터 강하시켜서 압축 코일 스프링(4)을 압축했다.

이 때, 가동부(61)의 압축 코일 스프링(4)과의 대향면(아래쪽 면)에 설치된 하중 변환기(로드 셀)로 압축 코일 스프링(4)의 반발력(하중)을 측정했다.

가동부(61)를, 무부하일 때의 높이 6㎜를 시점으로 서서히 강하시키고, 압축 코일 스프링(4)이 거의 평평하게 되는 압축 상태를 넘어서, 또 단부(41)와 단부(42)의 위아래가 역전된 상태가 되는 3㎜ 아래까지 이동시켰다.

이러한 방법에 의해 측정된 하중(반발력)과 압축량(가동부(61) 이동량)의 관계를 도 14의 (b)에 나타낸다.

이 관계에서 무부하 상태로부터 압축 상태까지의 스프링 상수는 약 0.3N/㎜, 압축 상태를 넘어서 단부(41)와 단부(42)의 위아래가 역전된 상태의 스프링 상수는 약 0.6N/㎜가 된다는 것을 알았다.

이러한 스프링 상수는, 최적의 값으로 채용 가능한 것이지만, 바람직한 수치 범위 중에서 선택된 하나의 값에 지나지 않고, 바람직한 수치 범위는 상기의 값을 포함하는, 예를 들면, 0.1~10N/㎜로 할 수 있다.

이러한 바람직한 수치 범위 이외의 스프링 상수를 갖는 압축 코일 스프링(4)을 채용하면, 예를 들면, 스프링 상수가 0.1N/㎜ 미만에서는 너무 부드러워서 탄성이 없어져서 진동시에 다른 부품과의 간섭 회피가 곤란해지고, 10N/㎜를 넘으면, 너무 딱딱해져서 차폐체(100)에 직접 진동을 전달시킬 우려가 있기 때문에 본 발명을 성공시킬 수 없다.

[진동 감쇠 특성]

진동 감쇠 특성을 도 15의 (a)에 나타내는 방법에 의해 측정했다.

이 방법은, 제진 강판의 진동 감쇠 특성 시험 방법(JIS　G0602－1993)을 이용한 것이다.

구체적으로는, 실(72)에 의해 매달린 피타격체(71)(외형은 시험체(74)와 동등함)에 연결구(1(1B))를 통해서 시험체(74)를 장착하고, 피타격체(71)를 해머(73)에 의해 타격하여 진동을 가했을 때, 시험체(74, 알루미늄 도금 강판 150㎜×150㎜×150㎜×0.4t)의 측정 포인트(75)에 장착한 가속도 센서(가속도 픽업)로부터 출력되는 진동 특성을 측정했다. 또한, 연결구(1)는 볼트 등의 고정구(76)에 의해 피타격체(71)에 일체로 고정되어 있지만, 시험체(74)는 연결구(1)를 통해서 간접적으로 피타격체(71)에 장착되어 있다.

이러한 방법에 의해 측정된 측정 포인트(75)의 진폭과 주파수와의 관계를 도 15의 (b)에 나타낸다.

이러한 관계로부터 진동 특성을 나타내는 지표로서 손실 계수를 요구할 수 있다. 손실 계수는, 공진 피크시에 도 15의 (c)에 나타내는 반값폭법에 따라서 0.07이라는 값이 산출되었다.

손실 계수는, 값이 커지는 만큼 진동 감쇠 효과가 높아지는 특성을 나타내는데, 참고로 피타격체(71)에 연결구(1)를 개재시키지 않고 시험체(74)를 장착했을 때의 손실 계수가 0.006이었기 때문에, 연결구(1(1B))에 의해 진동의 전달이 억제되는 것이 확인되었다.

[제진 특성]

차폐체(10)를 실제 엔진에 장착하여, 연결구(1(1b))에 의해 엔진으로부터 전달되는 진동의 흡수 정도를 측정했다.

4기통 직렬 엔진에 부설되는 배기 매니폴드 부분을, 차폐체(10)으로 덮도록 장착하고, 엔진의 회전수를 1000~6000 rpm의 사이에서 변화시키면서, 엔진의 진동(가속도)과 차폐체(10)의 진동(가속도)을 측정했다.

진동의 측정은, 배기 매니폴드 및 차폐체(10) 각각에 가속도 센서(가속도 픽업)를 설치해서 그로부터 출력되는 진동 특성을 측정했다.

도 16의 (a)은 엔진 회전수와 차폐체(10)의 진동(가속도)과의 관계를 나타내는 그래프이다.

배기 매니폴드의 진동의 최대치(가속도) 110m/s²에 대해서, 차폐체(10) 진동의 최대값(가속도)이 32m/s²였기 때문에, 연결구(1(1b))에 의해 진동의 전달이 억제되는 것이 확인되었다.

[진동음 출력 특성]

제진특성과 마찬가지로, 차폐체(10)를 실제 엔진에 장착하여 엔진으로부터 직접 음이 나오는 진동음(음압 레벨)과, 차폐체(10)를 통해서 간접적으로 음이 나오는 진동음(음압 레벨)을 측정했다.

엔진 및 차폐체(10)로부터 소정 거리(예를 들면, 100㎜) 떨어진 위치에 마이크를 각각 설치하여, 엔진과 차폐체(10)로부터의 진동음을 측정했다.

도 16의 (b)은 엔진 회전수와 차폐체(10)로부터의 진동음(음압 레벨)과의 관계를 나타내는 그래프이다.

예를 들면, 엔진 회전수 4000 rpm까지의 OA(오버올) 값으로 비교하면, 엔진으로부터의 진동음 86.5dB에 대해서, 차폐체(10)로부터의 진동음 85.4dB이었기 때문에, 연결구(1(1B))에 의해 진동음이 억제되는 것이 확인되었다.

이 명세서에 기재한 문헌 및 본원의 파리조약 우선의 기초가 되는 일본 출원 명세서의 내용을 모두 여기에 원용한다.

본 발명은, 엔진, 여기에 부설되는 배기 매니폴드, 터보차저 등에서 발해지는 소정의 물리적 에너지를 차단하는 차폐체, 및 이것들과 차폐체와의 연결 부분에 설치되는 연결구에 널리 이용할 수가 있다.

1(1A, 1B, 1C, 1D, 1E) 연결구
2　 제1 부재(제1면)
3 　제2 부재(제2면, 유지부)
4 　압축 코일 스프링(부세 부재)
5　 스페이서(환상 부재)
52　 환상 볼록부
53　 벽부
54　 환상 오목부
55　 스프링 지지부
100　 차폐체
103　 설치 구멍
105　 스프링 규제부
150　 볼트

Claims

진동을 발생하는 진동체와, 상기 진동체로부터 발해지는 소정의 물리적 에너지를 차단하는 판 모양의 차폐체와의 연결 부분에 설치되는 연결구로서,
상기 차폐체를 사이에 개재할 수 있는 간격을 두고 대향 배치되는 제1 및 제2면과,
관통 구멍을 가지는 동시에 이 관통 구멍을 중심으로 하여 소정의 선재를 곡률이 연속해서 변화하는 소용돌이 모양으로 감아 돌려서 신축 가능하도록 형성된 부세 부재와,
상기 차폐체에 형성되는 구멍 및 상기 관통 구멍에 삽입 통과되는 동시에 제1 및 제2면 사이의 거리를 일정한 간격으로 유지하는 유지부를 구비하고,
상기 부세 부재는,
제1면과 상기 차폐체 사이에 배치되는 동시에 신축 방향에서 곡률이 작은 쪽을 상기 차폐체 측과 만나도록 배치되는 제1 부세 부재와,
제2면과 상기 차폐체 사이에 배치되는 동시에 신축 방향에서 곡률이 작은 쪽을 상기 차폐체 측과 만나도록 배치되는 제2의 부세 부재를 갖는
것을 특징으로 하는 연결구.
제1항에 있어서,
상기 차폐체에 형성되는 구멍의 안쪽 둘레부를 협지하도록 대향 배치되는 것동시에, 제1의 부세 부재 및 제2의 부세 부재의 곡률이 작은 쪽에 각각 맞닿는 제1 및 제2의 환상 부재를 구비하고,
제1 및 제2의 환상 부재는,
제1의 부세 부재 및 제2의 부세 부재와 맞물려서, 제1의 부세 부재 및 제2의 부세 부재와의 지름 방향에 대한 위치 차이를 규제하는 제1 규제 수단과,
상기 차폐체와 맞물려서, 상기 차폐체와의 면방향에 대한 위치 차이를 규제하는 제2의 규제 수단을 구비하는
것을 특징으로 하는 연결구.
제1항 또는 제2항에 있어서,
제1 및 제2면은, 상기 관통 구멍에서의 곡률이 작은 쪽의 구멍 및 상기 차폐체에 형성되는 구멍보다 작은 외형을 갖는
것을 특징으로 하는 연결구.
진동을 발생하는 진동체에 장착되어, 상기 진동체로부터 발해지는 소정의 물리적 에너지를 차단하는 차폐체로서,
상기 진동체와, 상기 차폐체와의 연결 부분에 설치되는 연결구를 구비하고, 상기 연결구가 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 연결구인
것을 특징으로 하는 차폐체.