KR100361078B1 - 자동차 배기관용 디커플러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 배기관용 디커플러를 개시한다. 본 발명은 전단부가 엔진의 배기 매니폴드에 접속되는 슬리브와, 슬리브의 후단부 외주에 간격을 두고 중첩되어 후단부가 배기관과 접속되며 전단부에 안쪽을 향해 적정각도로 밴딩된 가이드림을 갖는 커버와, 슬리브의 전단부 외주에 결합 고정되며 후단에 외측으로 밴딩되어 가이드림과의 사이에 제1포켓부를 형성하는 지지턱을 갖는 내부 컨테이너와, 내부 컨테이너의 외주에 결합 고정되고 후단부에 가이드림부와의 사이에 제2포켓부를 형성하는 확관부를 가지며 이 확관부의 선단에 내측으로 밴딩된 걸림턱을 갖는 외부 컨테이너와, 슬리브와 커버간의 공간에 위치되며 커버의 후단부와 내부 컨테이너의 후단부에 양 단부가 각각 고정되는 벨로우즈와, 제1포켓부내에 지지턱과 가이드림부에 각각 밀착되도록 수용되는 제1완충재와, 제2포켓부내에 수용되어 한쪽이 걸림턱과 가이드림부에 밀착되는 제2완충재 및 제2완충재와 외부 컨테이너의 확관부 사이에 축방향으로 개재되어 제2완충재를 걸림턱 쪽으로 탄성바이어스 시키는 스프링을 포함한다. 본 발명은 배기관에 진동이 발생될 경우 신축과 굴신작용이 매우 원활하게 수행되어 진동을 그 작용방향에 관계없이 확실하게 흡수할 수 있다.

Description

자동차 배기관용 디커플러{Decoupler for exhaust pipe of an automobil}

본 발명은 자동차의 배기관에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배기계에서 발생되는 각종 진동이나 변위를 흡수하여 엔진에의 영향을 최소화시키는 자동차 배기관용 디커플러(decoupler)에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 배기계에서는 엔진 구동과 배기가스의 흐름 및 노면으로부터 전달되는 진동 등에 의해 많은 양의 진동이 발생된다. 특히, 엔진이 장시간 구동되면 조화진동(harmonic vibrations) 현상이 발생되어 배기파이프의 연장된 길이에서, 또한 배기파이프가 브래킷이나 엔진의 배기매니폴드에 장착된 위치에서 현저한 편향을 초래하게 된다. 이러한 반복적인 편향과 진동은 엔진 등의 구조체를 약화시켜 결국에는 고장을 유발시키게 된다. 또한, 자동차의 배기계는 위와 같은 진동에 부가하여 주행중에 발생되는 각종 인장력, 압축력 및 굽힘력을 동시에 받아 배기계 구성요소, 즉 배기파이프와 머플러 및 촉매컨버터 등에 피로파괴가 발생되기도 한다.

이에 따라 도 1에 도시한 바와 같이, 엔진(E)의 배기매니폴드(M)와 배기관(P)의 연결부위에는 배기계에 발생되는 진동이나 충격하중 등을 완충 흡수시켜 주기 위한 이른 바 디커플러(D)가 통상적으로 설치되고 있다.

이러한 디커플러(D′)는 여러 가지가 제안되어 있으며, 그 일례를 도 2에 도시하였다. 이것은 배기 매니폴드(M)와 접속되는 슬리브(1)와, 배기관(P)과 접속되어 슬리브(1)의 타단부를 간격을 두고 감싸며 타단부에 내측으로 밴딩되어 배기관(P)의 밴딩작용을 안내하는 가이드링부(2a)가 형성된 커버(2)와, 슬리브(1)의 고정측 외주에 결합되어 가이드림부(2a)와의 사이에 제1포켓(8)을 형성하는 내부 리테이너(3)와, 이 내부 리테이너(3)의 외주에 결합되어 가이드림부(2a)와의 사이에 제2포켓(9)을 형성하는 외부 리테이너(4)와, 내부 리테이너(3)와 커버(2)에 양단부가 각각 고정되는 벨로우즈(5) 및 제1,2포켓(8)(9)에 각각 충진되는 링형의완충재(6)(7)로 구성되어 있다. 이에 따라 엔진(E)의 진동이나 주행중 발생되는 충격으로부터 배기관(P)이 벨로우즈(5)에 의해 굽혀지거나 신축됨으로써 완충재(6)(7)와 벨로우즈(5)가 진동 등을 흡수하게 되는 것이다.

그런데 이러한 종래의 배기관용 디커플러(D′)는 벨로우즈(5)가 슬리브(1)의 외경과 커버(2)의 내경 사이에 형성된 공간에 위치되어 그 양단이 내부 컨테이너(3)와 커버(2)에 각각 고정되고, 완충재(6)(7)가 내부 컨테이너(3)와 커버(2) 및 외부 컨테이너(4)에 의해 연속 형성된 제1, 2포켓(8)(9)에 완전히 충진된 구성이므로 배기관(P)에 발생된 진동이 축방향에 직각으로 작용할 때는 커버(2)의 가이드림부(2a)가 완충재(6)(7)들과의 미끄럼운동 함으로써 진동을 흡수할 수 있으나, 진동이 축방향으로 작용할 경우에는 벨로우즈(5)의 신축이 원활하게 이루어지지 못해 배기관(P)에 발생된 진동을 효과적으로 흡수하기 어려웠다. 이로 인해 배기관(P)에서 발생된 진동의 상당량이 엔진(E)으로 전달되어 진동에 따른 이음이 발생될 뿐 아니라 심한 경우 배기 매니폴드(M) 등에 크랙이 발생되기도 하였다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 감안하여 발명된 것으로서, 배기관에 그 축방향으로 작용하는 진동이든 축방향에 직각으로 작용하는 진동이든 그 작용방향에 관계없이 배기관에서 발생된 진동을 효과적으로 흡수하여 진동이 엔진으로 전달되는 양을 최소화 시킬 수 있는 자동차 배기관용 디커플러를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 디커플러가 설치된 상태의 배기관을 개략적으로 나타낸 측면도,

도 2는 종래의 배기관용 디커플러를 나타낸 단면도,

도 3은 본 발명에 의한 배기관용 디커플러를 나타낸 단면도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

11: 슬리브 12: 커버

12b: (커버의) 가이드림부 13: 벨로우즈

14: 컨테이너 14a: (내부컨테이너의) 지지턱

15: 외부 컨테이너 15a: (외부컨테이너의) 확관부

15b: (외부컨테이너의) 걸림턱 16, 17: 제1 및 제2포켓부

18, 19: 제1 및 제2완충재 20: 코일스프링

이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 자동차 배기관용 디커플러는, 전단부가 엔진의 배기 매니폴드에 접속되는 슬리브; 이 슬리브의 후단부 외주에 간격을 두고 중첩되어 후단부가 배기관과 접속되며, 전단부에 안쪽을 향해 적정각도로 밴딩된 가이드림을 갖는 커버; 슬리브의 전단부 외주에 결합 고정되며, 후단에 외측으로 밴딩되어 가이드림과의 사이에 제1포켓부를 형성하는 지지턱을 갖는 내부 컨테이너; 이 내부 컨테이너의 전단부 외주에 결합 고정되고, 후단부에 가이드림부와의 사이에 제2포켓부를 형성하는 확관부를 가지며, 이 확관부의 선단에 내측으로 밴딩된 걸림턱을 갖는 외부 컨테이너; 슬리브와 커버간의 공간에 위치되며, 커버의 후단부와 내부 컨테이너의 후단부에 양 단부가 각각 고정되는 벨로우즈; 제1포켓부내에 지지턱과 가이드림부에 각각 밀착되도록 수용되는 제1완충재; 제2포켓부내에 수용되어 한쪽이 걸림턱과 가이드림부에 밀착되는 제2완충재: 및 제2완충재와 외부 컨테이너의 확관부 사이에 축방향으로 개재되어 제2완충재를 걸림턱 쪽으로 탄성바이어스 시키는 스프링;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라 본 발명은, 배기관에 발생되어 축방향으로 작용하는 진동은 스프링이 신축되면서 벨로우즈와 더불어 흡수하게 되고, 축방향에 직각으로 작용하는 진동은 커버의 가이드림부가 제1 및 제2완충재 사이에서의 미끄럼운동으로 흡수하게 되어 배기관에 발생된 진동을 그 작용방향에 관계없이 확실하게 흡수함으로써 엔진으로의 진동전달을 최소화 할 수 있게 되므로 자동차의 신뢰성과 엔진 내구성 향상에 효과를 발휘하게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 한 바람직한 실시예를 상세히설명한다.

도 3에서, 본 발명에 의한 자동차 배기관용 디커플러(D)는 엔진(E)의 배기 매니폴드(M)에 전단부가 접속되는 슬리브(11)와, 이 슬리브(11)의 후단부 외주에 간격을 두고 중첩되도록 배치되어 배기관(P)과 접속되는 커버(12)를 구비한다. 커버(12)는 후단부에 축관부(12a)를 구비하여 배기관(P)과 접속되고, 그 전단부에는 내측을 향해 적정각도로 밴딩 형성된 가이드림부(12b)를 갖는다. 가이드림부(12b)의 밴딩각도는 배기관(P)에 발생된 진동이 축방향에 직각으로 작용할 경우, 배기관(P)의 굽힘궤적에 대응하도록 설정된다.

그리고, 슬리브(11)와 커버(12) 사이의 공간에는 진동발생시 배기관(P)이 신축 및 굴곡될 수 있도록 안내함으로써 진동을 흡수함과 동시에 배기가스의 외부 유출을 방지하는 벨로우즈(13)가 위치된다. 벨로우즈(13)는 커버(12)의 후단부와 후술한 내부 컨테이너(14)의 후단부에 그 양 단부가 각각 고정된다. 바람직하기로, 이와 같은 벨로우즈(13)는 진동발생시 변형에 의한 진동흡수로 외력이 제거되면 초기상태로 복원될 수 있도록 적정탄성을 갖는다.

슬리브(11)의 전단부 외주에는 내부 컨테이너(14)가 결합 고정되고, 이 내부 컨테이너(14)의 외주에는 외부 컨테이너(15)가 결합 고정된다. 내부 컨테이너(14)의 후단에는 커버(12)의 가이드림부(12b) 안쪽에 위치하도록 지지턱(14a)이 외측을 향해 반경방향으로 밴딩 형성된다. 외부 컨테이너(15)의 후단부에는 커버(12)의 가이드림부(12b) 바깥쪽에 위치하도록 대략 L자형 단면을 갖는 확관부(15a)가 밴딩 형성된다. 이에 따라 내부 컨테이너(14)의 지지턱(14a)과 외부 컨테이너(15)의 확관부(15a) 사이에는 일정한 공간부가 형성되는데, 이 공간부는 지지턱(14a)과 확관부(15a)간에 위치된 커버(12)의 가이드림부(12b)에 의해 두 부분으로 구획되어 가이드림부(12b)와 지지턱(14a)간에 제1포켓부(16)가 형성되고, 가이드림부(12b)와 확관부(15a)간에는 제2포켓부(17)가 형성된다.

여기서, 제2포켓부(17)는 본 발명의 특징에 따라 제1포켓부(16)에 비해 상대적으로 길게 형성되고, 외부 컨테이너(14)의 확관부(14a) 선단에는 후술한 제2완충재(19)의 이탈을 방지할 수 있도록 걸림턱(14b)이 내측을 향해 반경방향으로 밴딩 형성된다.

제1포켓부(16)와 제2포켓부(17)의 내부에는 배기관(P)에 발생된 진동을 흡수할 수 있도록 예를 들어 하니콤(honeycomb) 등으로 된 제1 및 제2완충재(18)(19)가 각각 수용된다. 제1완충재(18)는 내부 컨테이너(14)의 지지턱(14a)과 커버(12)의 가이드림부(12b)에 각각 밀착하도록 제1포켓부(16)에 완전히 충진된다. 반면, 제2완충재(19)는 그 후단만이 외부 컨테이너(15)의 걸림턱(15b)와 커버(12)의 가이드림부(12b)에 접촉하도록 제2포켓부(17)의 일부에 수용되고, 이에 따라 형성된 외부 컨테이너(15)의 확관부(15a)와 제2완충재(19)의 전단 사이에 마련된 공간에는 코일스프링(20)이 적절히 압축된 상태로 개재되어 제2완충재(19)를 커버(12)의 가이드림부(12b) 쪽으로 탄성바이어스 시킨다.

이와 같은 구조적 특징을 가지는 본 발명에 의한 자동차 배기관용 디커플러(D)는, 배기관(P)에 진동이 발생될 경우 진동의 작용방향에 따라 벨로우즈(13)가 탄성변형됨으로써 진동을 흡수하게 된다. 즉, 진동이 축방향에 직각으로 작용할 경우에는 배기관(P)이 디커플러(D)의 변위중심을 축으로 회전변형되어 커버(12)의 가이드림부(12b)가 제1 및 제2완충재(18)(19)들 사이에서 미끄럼운동 함으로써 벨로우즈(13)와 각 완충재(18)(19)에서 진동을 흡수하게 되는 것이다. 이 때, 제2완충재(19)는 코일스프링(20)에 의해 배기관(P) 쪽으로 탄성바이어스 되어 가이드림부(12b)에 밀착된 상태로 있게 된다.

한편, 진동이 축방향으로 작용할 경우에는 코일스프링(20)에 의해 지지된 제2완충재(19)가 코일스프링(20)의 연속적인 압축과 인장에 의해 제2포켓부(17)내에서 축방향을 따라 왕복 이동됨으로써 벨로우즈(13)의 원활한 신축작용을 유도하게 되어 벨로우즈(13)와 두 완충재(18)(19) 및 코일스프링(20)에 의해 진동을 흡수하게 되는 것이다.

따라서, 본 발명은 위와 같은 작용들이 진동의 작용방향에 따라 복합적으로 작용함으로써 배기관(P)에 발생된 진동을 효과적으로 흡수하게 되는 바, 엔진(E)으로 전달되는 진동의 양을 최소화시킬 수 있어 진동에 의한 엔진(E)의 소손과 이음발생을 최대한 억제할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 배기관에 발생되어 축방향으로 작용하는 진동은 스프링이 신축되면서 벨로우즈와 더불어 흡수하게 되고, 축방향에 직각으로 작용하는 진동은 커버의 가이드림부가 제1 및 제2완충재 사이에서의 미끄럼운동으로 흡수하게 되어 배기관에 발생된 진동을 그 작용방향에 관계없이 확실하게 흡수할 수 있게 된다.

이에 따라 엔진으로의 진동전달이 최소되어 진동에 따른 이음발생과 엔진의 손상을 억제할 수 있게 되므로, 본 발명은 자동차의 신뢰성과 엔진 내구성을 향상시키는 우수한 효과가 있다.

Claims (1)

1. 전단부가 엔진의 배기 매니폴드에 접속되는 슬리브;

   상기 슬리브의 후단부 외주에 간격을 두고 중첩되어 후단부가 배기관과 접속되며, 전단부에 안쪽을 향해 적정각도로 밴딩된 가이드림을 갖는 커버;

   상기 슬리브의 전단부 외주에 결합 고정되며, 후단에 외측으로 밴딩되어 상기 가이드림과의 사이에 제1포켓부를 형성하는 지지턱을 갖는 내부 컨테이너;

   상기 내부 컨테이너의 전단부 외주에 결합 고정되고, 후단부에 상기 가이드림부와의 사이에 제2포켓부를 형성하는 확관부를 가지며, 이 확관부의 선단에 내측으로 밴딩된 걸림턱을 갖는 외부 컨테이너;

   상기 슬리브와 커버간의 공간에 위치되며, 커버의 후단부와 내부 컨테이너의 후단부에 양 단부가 각각 고정되는 벨로우즈;

   상기 제1포켓부내에 상기 지지턱과 가이드림부에 각각 밀착되도록 수용되는 제1완충재;

   상기 제2포켓부내에 수용되어 한쪽이 상기 걸림턱과 가이드림부에 밀착되는 제2완충재: 및

   상기 제2완충재와 외부 컨테이너의 확관부 사이에 축방향으로 개재되어 제2완충재를 걸림턱 쪽으로 탄성바이어스 시키는 스프링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 배기관용 디커플러.