KR20180030060A - 마이크로 전단 허브 이중 링 아이솔레이터 - Google Patents

Abstract

본 개시내용은 차량의 구조 부분으로부터 배기 구성요소를 지지하기 위한 아이솔레이터 조립체에 관한 것이다. 아이솔레이터 조립체는 장착 보어를 형성하는 한 쌍의 이격된 링을 갖는 장착 브래킷을 갖는다. 탄성중합체 전단 허브 구성 요소는 장착 브래킷 내에 배치되고, 이격된 한 쌍의 링 사이에서 연장되는 외경(OD) 전단 허브 및 OD 전단 허브 내에 배치된 내경(ID) 전단 허브를 갖는다. ID 전단 허브는 외부 행거 구성 요소를 수용하도록 구성된 중앙 장착 보어를 형성한다.

Description

마이크로 전단 허브 이중 링 아이솔레이터

본 출원은 2015년 8월 11일에 출원된 미국 가출원 제62/203,659호의 우선권을 주장하는 2016년 4월 5일자로 출원된 미국 정규출원 제15/091,210호에 대해 우선권을 청구하며, 상기 출원 각각의 전체 개시 내용은 참조에 의해 본원에 포함된다.

본 개시내용은 일반적으로 자동차 배기 시스템 아이솔레이터(isolator)에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 개시내용은 매우 소프트한 온-센터 레이트(on-center rate)를 제공하도록 구성되지만 급증하는 내구성 부하를 견딜 수 있는 능력도 갖는 아이솔레이터에 관한 것이다.

이 섹션의 설명은 단지 본 개시 내용과 관련된 배경 정보를 제공하며 선행 기술을 구성하지 않을 수 있다.

통상적으로, 승용차 및 트럭을 포함하는 자동차는 차량의 구동 휠에 동력을 제공하기 위해 적어도 변속기 및 차동 장치에 결합되는 내연 기관을 갖는다. 통상적으로 배기관, 촉매 변환기 및 머플러를 포함하는 엔진 배기 시스템은 연소 과정을 조용히 하기 위해, 배기가스를 정화하기 위해, 그리고 엔진으로부터 연소 생성물을 통상적으로 차량의 후방에 있는 원하는 위치로 이동시키기 위해 엔진에 부착된다. 배기 시스템은 배기 시스템과 프레임 또는 차체의 어떤 다른 지지 구조체 사이에 위치한 배기 마운트에 의해 지지된다. 엔진 진동이 차체로 전달되는 것을 방지하기 위해 배기 마운트에는 유연한 부재 또는 탄성 현가 부재가 포함되어 차량의 배기 시스템을 차체로부터 격리시킨다. 차량의 배기 시스템을 차체로부터 효과적으로 격리시키기 위해, 아이솔레이터가 소프트한 온-센터 편향율(on-center rate of deflection)을 포함하는 것이 바람직하다.

일반적인 종래 기술의 배기 마운트 또는 아이솔레이터는 적어도 3/4 인치 두께이고 적어도 한 쌍의 관통 개구가 제공되는 고체 고무 구성요소 또는 퍽(puck)을 포함하는 2-홀 진자 고무 아이솔레이터를 포함한다. 상기 개구는 각각 세장형 금속 스터드 행거(stud hanger)를 수용한다. 금속 스터드 행거에는 종종 확대된 테이퍼(tapered) 헤드가 제공되며, 이러한 테이퍼 헤드는 아이솔레이터의 개구를 통하도록 강제될 수 있지만 아이솔레이터에서 쉽게 제거될 수는 없다. 행거의 반대쪽 단부는 차량의 지지점 또는 배기 시스템의 구성요소 중 하나에 용접되거나 다른 방식으로 고정된다.

아이솔레이터에 대한 다른 디자인은 스포크(spoke)가 인장 및 압축 상태로 하중을 받는 1-구멍 스포크 디자인을 갖는 탄성중합체 성형물(moldings), 1차 하중 방향으로 전단을 받는 한 쌍의 성형된 다리를 포함하는 1-구멍 전단 다리 디자인을 갖는 탄성중합체 성형물 및 벨 모양 디자인을 갖는 탄성중합체 성형물을 포함한다.

배기 아이솔레이터 조립체에 사용되는 대부분의 고온 탄성 중합체는 낮은 인열강도 특성으로 인한 열악한 인장 피로 특성을 나타낸다. 따라서 압축 또는 전단(shear) 상태로 탄성중합체 물질에 하중을 가하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 전술한 바와 같이, 퍽 디자인은 양 단부를 연결하는 탄성중합체 코드(cords) 상에 장력 하중을 가하는 것을 허용하는, 탄성중합체 부재의 대향 단부에 삽입될 2개의 핀을 제공한다. 이것은 일반적으로 가장 저렴한 비용의 디자인이지만, 재료에 대해 가장 까다로운(abusive) 디자인이기도 하다. 파손의 위험을 상쇄하기 위해, 유연성 및/또는 강성 밴드가 통상적으로 탄성중합체 퍽의 외부 주변 또는 내부에 설계된다.

스포크 디자인 아이솔레이터는 탄성중합체 재료에 압축 및 장력 상태로 하중을 가한다. 인장 하중은 과부하 상태에서 파손에 취약한 디자인을 만든다. 응력 크기는 하중을 최소 스포크 단면적으로 나눈 값에 직접 비례한다. 스포크 디자인의 추가적인 요구 사항은 정합 구성요소 또는 행거 핀(hanger pin)이 배기 장치의 무게에 의해 정적으로 예압되면서 편향 구역 내에서 중심에 놓여야 한다는 것이다. 그렇지 않은 경우, 아이솔레이터 안으로 설계된 공동은 그라운드아웃(groundout) 상태로 위치되거나 떨어질(bottom out) 것이다. 그 결과 소프트한 온-센터 레이트(soft on-center rate)가 사용되지 않아 아이솔레이터의 목적을 무효화시킨다.

전단 레그(shear legs) 디자인 아이솔레이터는 통상적으로 수직인 1차 하중 방향 및 통상적으로 측방향인 2차 하중 방향을 갖는다. 전단 레그 디자인이 그 1차 하중 방향으로 하중을 받을 때, 하중 방법은 선호되는 전단 스타일 하중이다. 전단 스타일 하중은 바람직하게 부드럽게 설계될 수 있다. 그러나, 2차 하중 방향은 내구성에 바람직하지 않은 인장 압축 응력을 가한다. 또한, 2차 하중 방향은 역시 바람직하지 않은 상태인 1차 레이트보다 2 ~ 3배 더 강한 레이트를 가진다.

탄성중합체 부싱의 바람직하지 않은 장력 하중을 회피하면서 소프트한 온-센터 레이트를 포함하는, 그리고 취약한 응력 집중을 회피하는 탄성중합체 마운트를 향해 탄성중합체 마운트의 지속적인 개발이 이루어져 왔다. 이는 종래 기술의 전단-허브 디자인에서 달성되었지만, 공동의 단부에서의 응력 집중은 여전히 문제가 되고 있다.

일 태양에 있어서, 본 개시 내용은 차량의 구조 부분으로부터 배기 구성요소를 지지하기 위한 아이솔레이터 조립체에 관한 것이다. 아이솔레이터 조립체는 장착 보어를 형성하는 한 쌍의 이격된 링을 갖는 장착 브래킷을 포함할 수 있다. 탄성 중합체 전단 허브 구성요소는 장착 브래킷 내에 배치될 수 있다. 탄성중합체 전단 허브 구성요소는 이격된 링 쌍 사이에서 연장되는 외경(OD) 전단 허브 및 OD 전단 허브 내에 배치된 내경(ID) 전단 허브를 포함할 수 있다. ID 전단 허브는 외부 행거 구성요소를 수용하도록 구성된 중앙 장착 보어를 형성할 수 있다.

다른 태양에 있어서, 본 개시 내용은 차량의 구조 부분으로부터 배기 구성요소를 지지하기 위한 아이솔레이터 조립체에 관한 것이다. 아이솔레이터 조립체는 원형 장착 보어를 형성하는 한 쌍의 이격된 원주 방향 링을 갖는 장착 브래킷을 포함할 수 있다. 장착 브래킷 내에 배치된 탄성중합체 전단 허브 구성요소가 포함될 수 있다. 탄성중합체 전단 허브 구성요소는 이격된 링 쌍 사이에서 연장되는 외경(OD) 전단 허브와, OD 전단 허브 내에 배치되고 전이 부분을 통해 OD 전단 허브에 연결된 내경(ID) 전단 허브를 포함할 수 있다. ID 전단 허브는 외부 행거 구성요소를 수용하도록 구성된 공통의 중앙 장착 보어를 형성하는, 대체로 반대 방향으로 연장되는 한 쌍의 ID 전단 허브 부분을 포함할 수 있다.

또 다른 태양에 있어서, 본 개시 내용은 배기 구성요소를 차량의 구조 부분으로부터 지지하기 위한 아이솔레이터 조립체에 관한 것이다. 아이솔레이터 조립체는 개구를 갖는 바닥 벽 및 원형 장착 보어를 형성하는 한 쌍의 이격된 원주 방향 링을 갖는 장착 브래킷을 포함할 수 있다. 탄성 중합체 전단 허브 구성요소는 장착 브래킷 내에 배치될 수 있다. 탄성중합체 전단 허브 구성요소는 이격된 원주 방향 링 쌍 사이에서 연장되는 외경(OD) 전단 허브와, OD 전단 허브 내에 배치되고 전이 부분을 통해 OD 전단 허브에 연결된 내경(ID) 전단 허브를 포함할 수 있다. ID 전단 허브는 외부 행거 구성요소를 수용하도록 구성된 동일 선형(co-linear) 중앙 장착 보어를 형성하는, 대체로 반대 방향으로 연장되는 한 쌍의 거울상 ID 전단 허브 부분을 포함할 수 있다. ID 전단 허브 부분의 거울상 쌍은 그 축 방향 길이를 따른 대략 중간 지점에서 전이 부분에 의해 OD 전단 허브의 대략 중간 지점에 결합될 수 있다.

추가적인 적용 가능성 영역은 본 명세서에 제공된 설명으로부터 명백해질 것이다. 상세한 설명 및 특정 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본 개시 내용의 범위를 제한하려는 것이 아님을 이해해야 한다.

도 1은 차량 배기 시스템의 등척도이다;
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전단 허브 아이솔레이터의 정면도 및 측면도를 포함한다;
도 3은 도 2의 전단 허브 아이솔레이터의 단면도이다;
도 4는 도 2의 전단 허브 아이솔레이터의 반투명 등척도이다;
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전단 허브 아이솔레이터의 2개의 등척도를 포함한다;
도 6은 패스너와 결합하고 그 프레스-핏(press-fit) 패스너로부터 브래킷 상의 응력을 완화시키는데 사용되는 복수의 스테이킹 리브(staking rib)를 도시하는 아이솔레이터 장착 브래킷의 다른 실시예의 일부의 단면 평면도이다;
도 7은 외경("OD") 전단 허브 및 내경("ID") 전단 허브의 거울상 쌍을 갖는 이중 링 장착 브래킷을 포함하는 본 개시 내용의 다른 실시예의 사시도이다;
도 8은 ID 전단 허브의 미러 이미지 쌍을 보다 잘 도시하는, 도 7의 절단 선 8-8을 따라 취한 단면도이다;
도 9는 단지 이중 링 장착 브래킷 및 내장형 패스너에 대한 사시도이다;
도 10은 OD 전단 허브 및 ID 전단 허브의 거울상 쌍을 갖는 이중 링 장착 브래킷을 도시하지만, 전단 허브의 압축 범퍼가 ID 전단 허브 쌍의 전체 축 방향 길이로 연장되는 본 개시 내용의 다른 실시예의 정면도이다;
도 11은 도 10의 조립체의 사시도이다;
도 12는 도 11의 절단 선 12-12에 따라 취해진 도 11의 조립체의 일부의 1/4 단면도이다;
도 13은 이중 링 장착 브래킷의 클램프면이 장착 브래킷의 바닥면에 평행하게 관통 연장되는 보어를 가져서 관통-볼트 브래킷 구성을 제공하는, 본 개시내용에 따른 이중 링 아이솔레이터 조립체의 다른 실시예의 정면도이다;
도 14는 도 13의 아이솔레이터 조립체의 사시도이다;
도 15는 볼트 헤드에 대해 고무 인장(rubber tension)을 분리시키기 위해 OD 전단 허브와 ID 전단 허브 사이에 공동이 형성되지 않는 본 개시 내용에 따른 아이솔레이터 조립체의 다른 실시예이다.

바람직한 실시예(들)에 대한 다음의 설명은 본질적으로 단지 예시적인 것이며, 어떠한 방식으로도 본 개시내용, 그 적용 또는 사용을 제한하려는 것은 아니다.

이제 도면을 참조하면, 도 1에는 본 발명에 따른 배기 시스템 아이솔레이터(100)를 포함하며 전체적으로 참조 부호 100으로 표시되는 차량 배기 시스템(10)이 도시되어있다. 통상적인 차량은 내연 기관(미도시), 차체(미도시), 서스펜션 시스템(도시하지 않음), 및 내연 기관에 부착되고 전형적으로 차량 아래에 지지되는 배기 시스템(10)을 포함한다. 내연 기관은 차량의 하나 이상의 구동 휠에 동력을 공급하도록 설계되고, 배기 시스템은 연소 생성물을 차량 외부 주위의 원하는 배기 위치로 보낸다.

배기 시스템(10)은 머플러(14), 중간 파이프(12), 촉매 컨버터(15), 배기 행거 핀(exhaust hanger pin)(16), 배기관(18) 및 다양한 디자인의 복수의 아이솔레이터 조립체(isolator assembly)(100)를 포함한다. 중간 파이프(12)는 전형적으로 엔진 또는 촉매 컨버터(15)에 연결되고, 계속해서 엔진과 촉매 컨버터 사이에서 연장되는 배기 파이프에 부착된다. 촉매 컨버터(15)는 단일 배기 매니폴드로 이어지는 단일 배기 파이프에 부착될 수 있거나, 또는 촉매 컨버터가 복수의 배기 매니폴드로 이어지는 복수의 배기 파이프로 이어지는 분기된 배기 파이프에 부착될 수 있다. 하나의 대안적 실시예에서, 중간 파이프(12)는 머플러(14)의 상류에서 함께 결합하는 복수의 촉매 변환기에 부착될 수 있다. 다른 대안으로서, 차량은 복수의 배기관, 복수의 촉매 변환기, 복수의 중간 파이프 및 함께 결합하는 복수의 머플러를 가질 수 있다. 배기 시스템은 단일 배기관 또는 다중 배기관을 포함할 수 있다는 것을 또한 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 배기 시스템 아이솔레이터는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 내연 기관 시스템으로부터 연장되는 2개의 평행한 배기 경로를 갖는 이중 배기 시스템을 포함하여 임의의 유형의 배기 시스템에 적용될 수 있음을 또한 이해할 수 있을 것이다.

배기 시스템(10)은 엔진으로부터의 배기가스를 차량 외부 주위의 원하는 위치로 보내는데 사용된다. 배기 시스템을 통해 이동하는 동안, 촉매 변환기(15)는 배기가스를 정화하고 머플러(14)는 엔진에서의 연소 과정 중에 생성된 소음을 차단한다. 본 발명은 배기 시스템(10)을 차량에 장착하는 동시에 배기 시스템(10)의 운동을 차량에 대해 격리(isolate) 및 감쇠(damp) 시키는 배기 시스템 아이솔레이터(100)에 관한 것이다.

이제 도 2 내지 도 4를 참조하면, 배기 시스템 아이솔레이터 조립체(100)는 장착 브래킷(102) 및 이 장착 브래킷 내에 위치된 탄성중합체의 본체(104)를 포함한다. 장착 브래킷(102)은 탄성중합체 본체(104)를 위한 브래킷 장착 보어(112)를 형성하는 금속 또는 플라스틱 구성 요소이다. 브래킷 장착 보어(112) 내에는, 배기 시스템 아이솔레이터 조립체(100)를 차량 프레임 또는 차량의 다른 구조적 구성요소에 고정시키기 위하여 패스너(108)(도 3에서 T-볼트로서 가장 잘 도시되어 있음)가 제공된다. 도 2는 브래킷 장착면(106)이 브래킷(102)의 전면(102a)에 대체로 수직인 것을 도시하지만, 브래킷(102)이 차량의 장착 구조체와 적절히 인터페이스하도록 요구되는 임의의 배향으로 브래킷 장착면(106)을 배열하는 것은 본 개시 내용의 범위 내에 있다.

도 3을 참조하면, 아이솔레이터 브래킷(102)은 탄성중합체 본체(104)에 결합된 브래킷 장착 보어(112)를 형성하는 내주면을 포함한다. 브래킷 장착 보어(112)는 볼트-헤드 포켓(116)(도 4)를 구비하는데, 이는 아이솔레이트 브래킷(102)로부터 절개되거나 또는 아이솔레이트 브래킷 내에 다르게 형성되어 패스너(108)의 볼트-헤드(118a)를 위한 공간을 제공한다. 브래킷 장착 보어(112)는 볼트-헤드 포켓(116)에 인접한 선단 에지(114)를 구비하는데, 이는 볼트 헤드 포켓(116)의 방향을 포함하는 모든 방향으로의 일정한 그라운드 아웃 레이트(ground out rate)를 제공한다. 볼트 헤드 포켓(116)의 전체 형상은 정사각형 또는 조립 중 패스너(108)의 회전을 방지하는 임의의 다른 형상일 수 있다. 개구(118)가 볼트 헤드 포켓(116)과 브래킷 장착면(106) 사이에 더 제공된다. 볼트 헤드 포켓(116) 컨택트(119)에 대한 볼트 헤드(118a)의 기밀한 체결(tight fit)뿐만 아니라, 패스너(108)의 숄더(도시되지 않음)와 구멍(118) 사이의 기밀한 체결은 탄성중합체 본체(104)의 성형 중에 누설로부터 개구(118)를 밀봉하도록 작용한다. 패스너(108)의 볼트 헤드(120)를 아이솔레이터 조립체(100) 내에 캡슐화하면 보다 컴팩트한 디자인이 제공된다.

탄성중합체 본체(104) 또한 OD 전단 허브(shear hub)(124), ID 전단 허브(122), 및 그라운드-아웃 허브(126)를 더 포함한다. 탄성중합체 본체(104)는 내부 튜브, 볼트, 또는 행거 핀(16)을 수용하도록 설계된 중앙 장착 보어(110)를 형성한다. 행거 핀(16)은 행거 슬라이드 리미터로서 작용하는 헤드 및 칼라를 더 포함할 수 있다. 행거 핀(16)은 배기 시스템(10)의 구성 요소에 부착된다. 행거 핀(16)을 사용하여, 브래킷(102)은 차량의 구조적 구성요소에 부착되는 것으로 개시되고 탄성중합체 본체(104)는 배기 시스템(10)의 구성요소에 부착되는 것으로 개시되지만, 행거 핀(16)을 사용하여 브래킷(102)을 배기 시스템(10)에 부착시키고 배기 시스템 아이솔레이터 조립체(100)를 차량의 구조적 구성요소에 부착시키는 것도 본 개시 내용의의 범위 내에 있다. 따라서, 배기 시스템(10)은 하나 이상의 배기 시스템 아이솔레이터 조립체(100)를 통해서 차량에 고정된다.

탄성중합체 본체(104)는 장착 보어(110)의 일 단부에 위치된 모따기(130)를 포함한다. 모따기(130)는 행거 핀(16)과 접속한다. 적어도 하나의 바람직한 실시예에서, 모따기(130)는 조정 가능하여, 통상적으로 아이솔레이터 브래킷(102)의 선단 에지와 동일 평면에 놓이도록 종료된다. 적어도 하나의 실시예에서, 모따기의 직경은 OD 전단 허브(124)의 벽 두께가 ID 전단 허브(122)의 벽 두께와 동일하도록 조정된다. 탄성중합체 본체(104)는 원주형 환형 공동(void)(128)을 형성한다. 환형 공동(128)은 브래킷 장착 보어(112)에 대해 비대칭인 것으로 도시되어 있지만, 브래킷 장착 보어(112)에 대해 대칭인 환형 공동(128)을 갖는 것도 본 개시 내용의 범위 내에 있다. 환형 공동(128)에 대한 비대칭 설계는 중앙 장착 보어(110)가 배기 시스템 아이솔레이터 조립체(100)의 조립된 또는 정적으로 하중을 받는 상태 동안 브래킷 장착 보어(112)의 중심선에 또는 그 부근에 배치될 수 있게 한다. 이는 수직으로 오프셋된 장착 보어(110)를 성형함으로써 달성된다.

공동(128) 및 챔퍼(130) 모두의 설계, 특히 공동(128)의 반경 방향 치수 및 모따기(130)의 반경 방향 두께는 장착 보어(110) 내에 배치된 행거 핀이 브래킷 장착 보어(112)에 대해 반경방향으로 병진 이동할 수 있는 거리를 결정할 것이다. 공동(128) 및/또는 모따기(130)의 폐쇄까지, 중심 장착 보어(110)의 반경 방향 운동은 하중 방향에 관계없이 탄성중합체 본체(104)에서 순수한 전단을 일으킨다. 이러한 전단 하중은 하기에서 설명되는 바와 같이 구조적 브래킷 장착면(106)과 행거 핀(16) 사이에 배치된 탄성중합체 본체(104) 부분에서 발생한다. 선택된 방향으로 레이트 및 편향을 조정하는 것은 선택된 방향으로 공동(128) 및 모따기(130)를 변경하거나 탄성중합체 본체(104)의 특정 원주 방향 위치에 공동을 부가함으로써 다른 방향과 독립적으로 달성될 수 있다.

도면에서 알 수 있는 바와 같이, 공동(128)은 브래킷(102)을 넘어 연장되어 ID 전단 허브(122)를 한정하기 위해 축 방향으로 모따기(130)와 중첩된다. ID 전단 허브(122)는 탄성 본체(104)의 편향으로 인해 전단 하중을 받는다. 배기 시스템 아이솔레이터 조립체(100)의 더 큰 하중 동안, 공동(128) 및 모따기(130)가 닫히고, 탄성중합체 본체(104)의 그라운드-아웃 허브(126)를 행거 핀(16)과 브래킷 장착 보어(112) 사이에 끼우는 것에 의해 압축 응력이 탄성중합체 본체(104)에 가해진다. 행거 핀(16), 그라운드-아웃 허브(126) 및 브래킷 장착 보어(112) 사이의 이러한 접촉은 압축력을 제거하고, 따라서 아이솔레이터 조립체(100)가 높은 그라운드-아웃 하중을 받을 때, OD 전단 허브(124) 및 ID 전단 허브(122)에 대한 압축 응력을 제거한다. 이는 배기 시스템 아이솔레이터 조립체(100)의 성능 및 신뢰성 모두를 향상시킨다.

배기 시스템 아이솔레이터 조립체(100)는 반경 방향 하중 동안 탄성중합체 본체(104)의 인장 응력 하중을 방지한다. 모든 방향으로의 전단 스타일 하중은 배기 시스템 아이솔레이터 조립체(100)가 보다 낮고 보다 안정한 편향율을 달성할 수 있게 한다. 이는 전단 계수(전단 하중)이 탄성 계수(인장 하중)보다 낮기 때문이다. 또한, 전단 상태에서 탄성중합체 물질의 탄성률(spring rate)은 인장 상태에서보다 더 일정하다. 레이트 및 편향은 중심 축선에 대해 대칭이 될 수 있거나, 환형 공동(128) 및 모따기(130)를 사용하여 또는 탄성중합체 본체(104) 또는 강성 구조의 크기 또는 형상을 달리 변경함으로써 조정될 수 있다. 추가의 이점은 ID 전단 허브(122)에 대한 편향율이 (공동(128)이 닫힐 때까지) 편향에 걸쳐 선형이라는 점인데, 이는 위치와 관련하여 디자인에 견고성을 부가한다. 이는, 위치 공차로 인한 임의의 사전하중(pre-load)이 편향율을 크게 높이지 않으며 차량의 소음, 진동 및 하시니스(NVH)가 배기 기하 공차에 따라 변하지 않게 한다는 것을 의미한다.

도 5는 배기 아이솔레이터 조립체(200)의 대안적인 실시예를 도시한다. 이 조립체(200)는 행거 브래킷(202), 탄성중합체 본체(208) 및 패스너(206)를 포함한다. "포켓"(226)이 행거 브래킷(202) 내에 형성되어 차량에 대한 조립 중에 패스너(206)가 회전하는 것을 방지한다. 탄성중합체 본체(208)는 로드 행거(도시되지 않음)를 수용하기 위한 중앙 장착 보어(210)를 포함한다. 다른 측면에서는, 아이솔레이터 조립체(200)가 아이솔레이터 조립체(100)와 유사하다. 도시되지는 않았지만, 아이솔레이터 조립체(100) 상에 도시된 바와 같이, 아이솔레이터 조립체(200)가 ID 및 OD 전단 허브뿐만 아니라 그라운드 아웃 허브, 환형 공동 및 모따기를 포함하는 것으로 이해된다.

도 6을 참조하면, 행거 브래킷(102')의 다른 실시예가 도시되어 있다. 행거 브래킷(102')은 브래킷 장착면(106')이 프레스 핏(press fit) 개구(118) 대신 클리어런스 핏(clearance fit) 개구(118')를 포함하는 것 및 개구(118')가 복수의 이격된 간섭 핏(interference fit) 스테이킹 리브(staking rib)(118a')를 포함하다는 것을 제외하고는 행거 브래킷(102)과 동일하다. 개구(118')는 브래킷 구멍상의 과도한 후프 응력을 완화하는 것을 돕는 반면, 스테이킹 리브(118a')는 고무 오버몰딩(rubber overmolding) 때까지 패스너 헤드를 고정시킨다.

이제 도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 개시 내용의 다른 실시예에 따른 듀얼 링 아이솔레이터 조립체(300)(여기에서는 단순히 "아이솔레이터"(300) 라고 함)가 도시되어 있다. 아이솔레이터(300)는 아이솔레이터 조립체(100)의 컴팩트한 크기를 제공하지만, 아이솔레이터의 탄성중합체 재료의 더 큰 부분에 걸쳐 하중을 더 잘 분산시켜서 탄성중합체가 최대 이동 변형(travel strain)을 받을 때 탄성중합체 재료 상에서 더 적은 응력이 가능하도록, 본질적으로 2배의 양의 탄성중합체 재료를 포함한다. 이는, 최대 이동 변형에서 더 낮은 응력을 가지면서도 사전 하중에 대해 더욱 더 높은 강도를 허용한다.

아이솔레이터(300)는 장착 브래킷(302) 상으로 삽입 몰딩될 수 있는 탄성 중합체 전단 허브 구성요소(304), 및 축 방향으로 정렬된 보어(302a1, 302a2)로 이루어진 원형 장착 보어(302a)를 가지는 장착 브래킷(302)을 구비한다. 장착 브래킷(302)은 알루미늄 또는 부재에 대해 내성을 갖는 적절하게 강한 임의의 기타 재료로 만들어질 수 있다. 이 실시예에서, 장착 브래킷(302)은 장착 보어(302a)를 형성하는데 도움이 되는 이중의 이격된 원주 방향의 고리(306)를 포함하는 고유한 구성을 갖는다. 링(306)은 측벽 부분(308)으로부터 연장되어 단부 벽(310)으로 합쳐진다. 장착 브래킷(302)의 바닥 벽(312)은 패스너(316)의 나사형 축(318)이 관통하여 위치되는 개구(314)를 구비한다. 패스너(316)는 아이솔레이터(300)가 배기 구성요소 또는 차량의 구조 부분과 관련된 외부 장착 요소에 고정될 수 있게 한다. 패스너(316)는, 도 9에 가장 잘 도시된 바와 같이, 장착 브래킷(302)의 포켓(322)에 위치하도록 형상화되고 치수를 갖는 헤드 부분(320)을 더 포함한다. 포켓(322)은 바닥 벽(312)의 내부 표면으로부터 상향으로 돌출하는 이격된 평행한 직립 숄더 부분 또는 리브(322a)(도 9에서 단지 하나만 도시됨)에 의해 형성될 수 있다. 대안적으로, 포켓(322)은 그 내부에 위치된 볼트 헤드의 회전을 방지하는 단지 하나의 벽 또는 숄더 부분을 사용함으로써 효과적으로 형성될 수 있다. 양 구현예에서, 포켓(322)은 나사형 너트가 나사형 축(318) 상으로 조여질 때 패스너(316)가 회전하는 것을 방지한다. 패스너(316)는 탄성중합체 전단 허브 구성요소(304)의 성형 중에 포켓(322) 내에서 오버 몰딩(즉, 캡쳐(capture))될 수 있다. 선택적으로, 헤드 부분(320)을 헤드 부분 위에 놓이는 탄성중합체 재료의 부분에 고정하는 것을 돕기 위해 접착제가 사용될 수 있다.

도 7 및 도 8을 더 참조하면, 탄성중합체 전단 허브 구성요소(304)는 고유 거울상(mirror image), 직렬 외경("OD") 및 내경("ID") 전단 허브 구성을 포함한다. 이 구성은 2개의 원주 방향 링(306) 사이에서 연장되는 OD 전단 허브(324), 및 공동(328)에 의해 형성되며 전이 부분(325)에 의해 OD 전단 허브(324)에 결합되는 한 쌍의 ID 전단 허브(326)(또는 "ID 전단 허브 부분"(326))에 의해 가능하게 된다. 이 실시 예에서, ID 전단 허브(326) 및 공동(328)은, 실제로는 정밀한 거울상 구성을 가질 필요는 없지만, 서로의 거울상이다. 마찬가지로, 전이 부분(325)은 도 7 및 도 8에 OD 전단 허브(324)의 축 방향 중간 지점에 배치되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 전이 부분은 필요할 경우 OD 전단 허브의 축 방향 중심으로부터 오프셋 될 수 있다.

링(306)은 도 7 내지 도 9에 완전한 원을 형성하는 것으로 도시되어 있지만, 그러한 구성은 변경될 수 있음을 또한 이해할 것이다. 예를 들어, 링(306)은 한 쌍의 평행 아치를 형성할 수 있다. 또한, 링(306)은 원형의 형상일 필요는 없고, 비 원형이 되도록 변형될 수 있으며, 따라서 사실상 임의의 다른 형상을 취하여 특정 용도의 요구를 보다 잘 충족시킬 수 있다.

OD 전단 허브(324) 및 ID 전단 허브(326) 모두는 장착 브래킷(302)의 단부벽(310) 사이에 위치하며, 따라서 아이솔레이터(100)에서와 같이 단부벽(310)으로부터 축 방향 외측으로 연장되지 않는다. 그러나, OD 전단 허브(324) 및 ID 전단 허브(326)는, 하나 또는 둘 다가 단부벽(310)으로부터 축 방향 외측으로 연장되어 슬라이딩을 추가 제한하도록, 대안적으로 형성될 수 있다. ID 전단 허브(326)는 장착 보어(302a)의 반경 방향 중심으로부터 더 반경 방향으로 오프셋 된다. 중심 장착 보어(330)는 ID 전단 허브(326)를 통해 동일 선형으로(co-linearly) 연장되어 외부 행거의 일부분이 내부에 수용될 수 있게 한다. 따라서, 중앙 장착 보어(330)는 또한 예비 하중 처짐에 대한 수직 오프셋을 제공하기 위해 장착 보어(302a)의 반경 방향 중심으로부터 반경 방향으로 오프셋 된다.

도 8을 더 참조하면, ID 전단 허브(326)의 압축 범퍼 부분(332)은 바닥 벽(312)쪽으로 돌출한다. 도 7 및 도 8에서 보이는 부분적인 원주 방향 공동(334)은 바닥 벽(312)에 인접한 전이 부분(325)을 형성하는 재료의 부분을 제거함으로써 형성된다. 이는 바닥 벽(312)으로부터 멀리 이동하기 위한 인장 응력을 분리시킨다.

도 10 내지 도 12를 참조하면, 본 개시 내용의 다른 실시예에 따른 아이솔레이터 조립체(400)가 도시되어 있다. 아이솔레이터 조립체(400)는 아이솔레이터(300)와 몇몇 점에서 유사하고, 이 실시예에서는 리브(322a)의 제거 및 단부벽(410)으로의 대형 블렌드(blend)(411)를 제외하고는 장착 브래킷(302)과 동일한 이중 링 장착 브래킷(402)을 포함한다. 탄성중합체 전단 허브 구성요소(404)가 포함되는데, 이는 ID 전단 허브 부분(426)의 거울상 쌍 및 OD 전단 허브 부분(424)를 구비한다는 점에서 탄성중합체 전단 허브 구성요소(304)와 유사하다. 중앙 장착 보어(430)는 ID 전단 허브 부분(426)을 통해 연장한다. 패스너(416)는 패스너(316)와 동일한 방식으로 장착 브래킷(402) 내에 오버 몰딩된다. 그러나, 이 실시예에서는, 공동(434)에 의해 부분적으로 형성되며, ID 전단 허브 부분(426)의 전체 축 방향 길이를 따라 연장하는 압축 범퍼 부분(432)이 포함된다. 이 실시예에서 압축 범퍼 부분(432)의 곡률 반경은 탄성중합체 전단 허브 구성요소(404)의 하부 벽 부분(404a)의 곡률 반경과 동일하지만, 2개의 표면이 반드시 곡률 반경이 완전히 일치해야 할 필요는 없다. 전체 축 방향 길이 압축 범퍼 부분(432)에 의해 제공되는 증가된 표면적 및 탄성중합체 재료는 그라운드 아웃 상태가 발생할 때 압축 응력을 감소시키는 것을 더 돕는다. 공동(434)은 바람직하게는 그 대향 단부에 증가된 반경 응력 완화 부분(434a)을 또한 포함한다. 공동(434)의 폭뿐만 아니라 그것의 원주 방향 길이는 크게 변할 수 있다. 그러나, 대부분의 경우에, 공동(434)의 폭은 약 2mm와 탄성중합체 전단 허브 구성요소(404)의 전체 두께 사이의 값일 수 있다. 공동(434)은 탄성중합체 전단 허브 구성요소(404)의 인접한 측부 부분에 대한 인장 부재의 분리를 가능하게 한다.

도 10 내지 도 12의 아이솔레이터(400)의 부가적인 이점은 작은 리지(430a)를 형성하는 ID 전단 허브(426) 중 하나의 외측 단부에 추가된 재료의 양으로부터 얻어진다. 리지(430a)는 도 12에 도시된 바와 같이 ID 전단 허브(426)의 내경 상에 간섭 섹션으로서 작용한다. 리지(426a)는 나아가 아이솔레이터 조립체(400)가 중앙 장착 보어(430)에 위치된 외부 행거의 단부 부분과 완벽하게 결합하지 못함으로 인해 초래되는 모든 가능한 노이즈 및/또는 오염 문제를 회피하는 것을 돕는다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 본 개시 내용의 다른 실시예에 따른 아이솔레이터 조립체(500)가 도시되어 있다. 아이솔레이터 조립체(500)는 아이솔레이터 조립체(400)와 유사하며 탄성중합체 아이솔레이터 구성요소(504)를 수용하는 장착 브래킷(502)을 구비한다. 탄성중합체 아이솔레이터 구성요소(504)는, 장착 브래킷(502)이 나사형 패스너(516)가 관통 삽입된 관통 구멍(514)을 구비하여 형성된다는 점을 제외하고는 도 10-12에 도시된 구성요소(404)와 동일하다. 클램프면(540)은 회전 방지 기능을 갖는 종래의 편평한 표면일 수 있다. 대안적으로, 클램프면(540)은, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 압출된 아치 조인트(arch joint)일 수 있거나, 가능하게는 V-블록 구성도 가질 수 있다. 이는 정확한 클록킹(clocking)(즉, 정확한 각 배향)으로 최적화된 작은 면에 대한 장착 브래킷(502)의 클램핑 부착을 허용한다.

도 15를 참조하면, 본 개시 내용의 다른 실시예에 따른 아이솔레이터 조립체(600)가 도시되어 있다. 아이솔레이터 조립체(600)는 아이솔레이터(300)와 유사하고 장착 브래킷(602)을 구비하며, 장착 브래킷(602)은 그 내부에 탄성중합체 전단 허브 구성요소(604)가 성형되며 나사형 패스너(616)의 헤드 부분을 캡슐화한다. 탄성중합체 전단 허브 구성요소(604)는 OD 전단 허브(624), ID 전단 허브(626) 및 ID 전단 허브를 통해 연장하는 보어(630)를 포함한다. 그러나, 아이솔레이터 조립체(600)는 탄성중합체 전단 허브 구성요소(604)에 공동이 포함되지 않는다는 점에서 상이하다. 공동(334 또는 434)의 부재는 아이솔레이터 조립체(600)에 대해 더욱 높은 그라운드 아웃 레이팅을 제공한다. 또한, 장착 브래킷(602)은 제거되는 브래킷 리브(602a)를 가지며, 단부 벽(610)은 또한 감소된 높이를 갖는다. 이러한 변형은 탄성중합체 재료에 대한 응력을 더욱 더 감소시킨다. 또 다른 실시예는 패스너의 볼트 헤드 위에 놓이는 OD 전단 허브(624) 섹션을 더욱 두껍게 만듦으로서 전체 높이가 더욱 더 높은 아이솔레이터 조립체(600)를 가질 수 있다.

다양한 실시예가 설명되었지만, 통상의 기술자라면 본 개시 내용을 벗어나지 않고 행해질 수 있는 변경 또는 변형을 인식할 것이다. 예들은 다양한 실시예를 예시하는 것이며, 본 개시 내용을 제한하려는 것은 아니다. 따라서, 상세한 설명 및 청구범위는 관련 선행 기술의 관점에서 필요로 하는 그러한 제한만을 두고 자유롭게 해석되어야 한다.

Claims (27)

1. 차량의 구조 부분으로부터 배기 구성요소를 지지하기 위한 아이솔레이터 조립체로서,
   장착 보어를 형성하는 한 쌍의 이격된 링을 갖는 장착 브래킷; 및
   상기 장착 브래킷 내에 배치되고, 상기 한 쌍의 이격된 링 사이에서 연장되는 외경(OD) 전단 허브 및 상기 OD 전단 허브 내에 배치된 내경(ID) 전단 허브를 포함하는 탄성중합체 전단 허브 구성요소;
   를 포함하며,
   상기 ID 전단 허브는 외부 행거 구성요소를 수용하도록 구성된 중앙 장착 보어를 형성하는, 아이솔레이터 조립체.
2. 제1항에 있어서,
   상기 장착 브래킷이 외부 구성요소에 고정될 수 있도록 상기 장착 브래킷으로부터 연장되는 패스너를 더 포함하는, 아이솔레이터 조립체.
3. 제1항에 있어서,
   상기 ID 전단 허브는 동일 선형으로 관통 연장되는 중앙 장착 보어를 포함하는 ID 전단 허브의 거울상 쌍을 포함하는, 아이솔레이터 조립체.
4. 제1항에 있어서,
   ID 전단 허브의 거울상 쌍이 전이 부분에 의해 OD 전단 허브에 결합되는, 아이솔레이터 조립체.
5. 제1항에 있어서,
   상기 장착 브래킷은 한 쌍의 단부벽을 형성하고, 상기 OD 전단 허브 및 상기 ID 전단 허브는 단부벽 쌍과 적어도 동일한 높이로 축 방향으로 연장되는, 아이솔레이터 조립체.
6. 제1항에 있어서,
   상기 ID 전단 허브 및 상기 중앙 장착 보어는 모두 장착 브래킷의 장착 보어의 반경 방향 중심으로부터 반경 방향으로 오프셋되는, 아이솔레이터 조립체.
7. 제2항에 있어서,
   상기 패스너는 상기 탄성중합체 전단 허브 구성요소에 의해 상기 장착 브래킷 상에 억류(capture)되는, 아이솔레이터 조립체.
8. 제1항에 있어서,
   상기 OD 전단 허브의 일부분과 상기 ID 전단 허브의 일부분 사이에 형성된 공동을 더 포함하는, 아이솔레이터 조립체.
9. 제8항에 있어서,
   상기 공동은 상기 장착 브래킷의 바닥 벽 부분에 인접하여 배치되는, 아이솔레이터 조립체.
10. 제3항에 있어서,
    상기 ID 전단 허브의 거울상 쌍의 일부분과 상기 OD 전단 허브의 일부분 사이에 형성된 공동을 더 포함하는, 아이솔레이터 조립체.
11. 제10항에 있어서,
    상기 공동은 상기 장착 브래킷의 바닥 벽 부분에 인접하여 배치되는, 아이솔레이터 조립체.
12. 제8항에 있어서,
    상기 ID 전단 허브의 일부분 상에 형성된 압축 범퍼를 더 포함하고, 상기 압축 범퍼는 상기 ID 전단 허브로부터 대체로 상기 장착 브래킷의 바닥 벽 부분을 향하여 돌출하는 부분을 형성하는, 아이솔레이터 조립체.
13. 제12항에 있어서,
    상기 압축 범퍼는 상기 ID 전단 허브의 전체 축 방향 길이로 연장되는, 아이솔레이터 조립체.
14. 제10항에 있어서,
    상기 ID 전단 허브의 거울상 쌍의 일부분 상에 형성된 압축 범퍼를 더 포함하고, 상기 압축 범퍼는 ID 전단 허브의 거울상 쌍으로부터 대체로 장착 브래킷의 바닥 벽 부분을 향해 돌출하는 부분을 형성하는, 아이솔레이터 조립체.
15. 제14항에 있어서,
    상기 압축 범퍼는 ID 전단 허브의 거울상 쌍의 전체 축 방향 길이를 따라 연장되는, 아이솔레이터 조립체.
16. 제1항에 있어서,
    상기 장착 브래킷은 바닥 벽 부분 및 상기 바닥 벽에 대체로 평행하게 상기 바닥 벽 부분을 관통하여 연장되는 관통 보어를 더 포함하며, 패스너가 상기 관통 보어 내에 배치되는, 아이솔레이터 조립체.
17. 제1항에 있어서,
    상기 ID 전단 허브의 중앙 장착 보어는 리지를 형성하기 위해 추가된 양의 탄성중합체 재료를 갖는 간섭 섹션을 포함하는, 아이솔레이터 조립체.
18. 제1항에 있어서,
    상기 장착 브래킷의 이격된 한 쌍의 링은 서로 평행하게 배치되는, 아이솔레이터 조립체.
19. 차량의 구조 부분으로부터 배기 구성요소를 지지하기 위한 아이솔레이터 조립체로서,
    원형 장착 보어를 형성하는 한 쌍의 이격된 원주 방향 링을 갖는 장착 브래킷; 및
    상기 장착 브래킷 내에 배치되고, 상기 한 쌍의 이격된 링 사이에서 연장되는 외경(OD) 전단 허브 및 상기 OD 전단 허브 내에 배치되어 전이 부분을 통해 상기 OD 전단 허브에 연결되는 내경(ID) 전단 허브를 포함하는 탄성중합체 전단 허브 구성요소;
    를 포함하고,
    상기 ID 전단 허브는 외부 행거 구성요소를 수용하도록 구성된 공통의 중앙 장착 보어를 형성하는, 대체로 반대 방향으로 연장되는 한 쌍의 ID 전단 허브 부분을 포함하는, 아이솔레이터 조립체.
20. 제19항에 있어서,
    상기 장착 브래킷이 외부 구성요소에 고정될 수 있도록 상기 장착 브래킷으로부터 연장되는 패스너를 더 포함하는, 아이솔레이터 조립체.
21. 제19항에 있어서,
    상기 한 쌍의 ID 전단 허브 부분은 거울상 쌍을 형성하고, 상기 전이 부분은 상기 ID 전단 허브 부분 쌍의 중간 지점을 상기 OD 전단 허브에 연결하는, 아이솔레이터 조립체.
22. 차량의 구조 부분으로부터 배기 구성요소를 지지하기 위한 아이솔레이터 조립체로서,
    개구를 갖는 바닥 벽, 및 장착 보어를 형성하는 한 쌍의 이격된 링을 갖는 장착 브래킷; 및
    상기 장착 브래킷 내에 배치되고 상기 한 쌍의 이격된 링 사이에서 연장되는 외경(OD) 전단 허브 및 상기 OD 전단 허브 내에 배치되어 전이 부분을 통해 OD 전단 허브에 연결되는 내경(ID) 전단 허브를 포함하는 탄성중합체 전단 허브 구성요소;
    를 포함하고,
    상기 ID 전단 허브는 외부 행거 구성요소를 수용하도록 구성된 공동 선형 중앙 장착 보어를 형성하는, 대체로 반대 방향으로 연장되는 한 쌍의 거울상 ID 전단 허브 부분을 포함하며,
    ID 전단 허브 부분의 거울상 쌍은 그 축 방향 길이를 따라 대략 중간 지점에서 전이 부분에 의해 OD 전단 허브의 대략 중간 지점에 결합되는, 아이솔레이터 조립체.
23. 제22항에 있어서,
    상기 바닥 벽의 개구를 통해 연장되고 상기 탄성중합체 전단 허브를 형성하는 탄성중합체 재료의 일부분에 의해 억류된 패스너를 더 포함하며, 상기 패스너는 상기 장착 브래킷이 외부 장착 기구에 고정되는 것을 가능하게 하는, 아이솔레이터 조립체.
24. 제22항에 있어서,
    상기 이격된 원주 방향 링은 원형이 아닌, 아이솔레이터 조립체.
25. 제22항에 있어서,
    상기 이격된 링은 한 쌍의 아치를 포함하는, 아이솔레이터 조립체.
26. 제22항에 있어서,
    상기 장착 브래킷은 외부 패스너를 수용하기 위한 하나 이상의 관통 볼트 구멍을 포함하는, 아이솔레이터 조립체.
27. 제26항에 있어서,
    상기 관통 볼트 구멍은 상기 탄성중합체 전단 허브 구성요소에 평행하게 배향되는, 아이솔레이터 조립체.

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