KR101495544B1 - 인터쿨러파이프의 장착구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 일단은 인터쿨러에 연결되고 타단은 스로틀바디의 연결포트로 연결되는 인터쿨러파이프의 장착구조에 있어서, 다수 개의 주름들이 길이방향을 따라 연속적으로 형성된 벨로즈를 갖는 인터쿨러파이프; 및 내주면에서 돌출되는 스토퍼를 가지며 상기 인터쿨러파이프의 끝단에 결합되어 연결포트로 체결되는 커넥터;를 포함하고, 상기 커넥터는 연결포트가 내측으로 진입되면 스토퍼가 연결포트의 외주면에서 돌출된 걸림턱에 물려져 체결이 이뤄지되, 상기 커넥터는 연결포트에서 회전이 허용되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성의 본 발명은, 엔진의 거동에 따라 인터쿨러파이프가 슬립하여 엔진에서 생성된 진동의 전달 및 종래의 구조에서 인터쿨러파이프가 비틀림에 따라 발생하던 소음을 억제시킬 수 있다.

Description

인터쿨러파이프의 장착구조{Mounting structure of intercooler pipe}

본 발명은 인터쿨러에서 냉각된 흡기(흡입 공기)를 엔진으로 공급하기 위해 인터쿨러와 엔진의 스로틀바디를 연결하도록 장착되는 인터쿨러파이프의 장착구조에 관한 것이다.

차량의 인터쿨러는 엔진으로 유입될 흡기 공기를 냉각하는 장치이다. 즉, 엔진의 출력을 향상시키기 위하여 배기가스를 이용해 엔진으로 흡기될 공기를 압축하는 터보장치가 차량에 장착되는 경우, 상기 터보장치를 통과한 압축공기는 온도가 높아져 부피가 팽창되고 산소 밀도는 희박해진다. 이에 따라, 압축된 고온의 공기를 냉각시켜 산소 밀도를 높이기 위해 냉각수를 이용하거나 주행풍을 이용해 압축공기를 냉각시키는 인터쿨러가 추가적으로 장착된다.

즉, 차량외부에서 유입되는 공기는 터보장치를 거쳐 압축이 이뤄진 후 인터쿨러를 통해 냉각된 다음에 엔진으로 유입되며, 상기 인터쿨러와 엔진의 스로틀바디는 인터쿨러파이프를 통하여 공기가 공급되도록 연결된다.

한편, 종래의 인터쿨러파이프는 도 1 에 도시된 바와 같이 금속재로 제조된 몸통부(1)의 양측 끝단 각각에 탄성변형 및 휘어짐이 가능하도록 고무재의 벨로즈들(2)이 클램프(clamp) 등을 통해 죄여져 고정되며, 벨로즈들(2) 각각은 인터쿨러 및 스로틀바디에 동일한 방식으로 클램프를 통해 고정되도록 구성되었다.

하지만, 종래의 인터쿨러파이프는 금속재로 제조되어 중량을 감소시킬 필요가 있었으며, 양쪽이 인터쿨러 및 스로틀바디 각각에 고정되어 차량 거동에 따라 (가령, 주변부품과의 충돌을 피하기 위해서) 특정방향으로 휘어짐을 유도할 필요가 있었고, 엔진에서 발생하는 진동이 전달되는 것을 억제시킬 필요가 있었다.

더 상세하게는, 종래의 인터쿨러파이프에 있어 NVH(Noise, vibration, and harshness)성능 개선을 위한 연구 및 개발은 내부에서 공기가 유동함에 따라 발생하는 방사음 저감에만 초점이 이뤄졌다.

하지만, 인터쿨러파이프가 차량에 장착됐을 때는 상기의 방사음 뿐만아니라 엔진에서 전달되는 진동이 또 다른 특성의 소음을 유발시킨다. 즉, 인터쿨러파이프는 인터쿨러와 스로틀바디를 연결하여 냉각된 공기를 전달하는 유로(流路)를 제공함과 동시에 엔진에서 발생한 진동을 인터쿨러에 전달하는 매개체 역할을 한다.

따라서, 엔진의 작동 시에는 엔진의 롤링 및 엔진 자체에서 발생한 진동이 인터쿨러파이프를 통해 인터쿨러로 전달되고, 이러한 진동은 다시 FEM(Front End Module)을 경유하여 차체를 가진하여 차량 실내로 소음을 유발시킨다.

한편, 승용차량에 있어 차종에 따라 동력전달장치(파워트레인)의 구조와 배치는 상이하게 이뤄지나, 동력전달장치 중 엔진과 트랜스미션을 차체에 지지하는 방식은 크게 (파워트레인과 차체의 주요연결 지점이 네 개소에 구성되는) 4점마운팅 방식과 (파워트레인과 차체의 주요연결 지점이 세 개소에 구성되는) 3점마운팅 방식이 주로 적용되고 있다. 이 중, 주로 중소형차량에 널리 사용되며 적용분야가 점차 확대되고 있는 3점마운팅 방식은 4점마운팅 방식 대비 엔진의 롤링(rolling)이 상대적으로 더 크게 발생한다. 이에 따라, 3점마운팅이 적용된 차량에서는 인터쿨러파이프를 통해 전달되는 소음 및 진동이 더 크게 발생될 수 있는 문제가 있었고 이에 대한 해결책이 요구되었었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 기술적 요구에 따라서 중량을 감소시킬 수 있도록 합성수지재로 제조되되 진동 전달의 억제 및 소음 발생을 감소시키기 위하여 엔진의 거동에 따라 연결부위의 슬립(slip)이 허용되며 특정방향들(스로틀바디가 주로 진동하는 방향들)으로의 유연성을 확보할 수 있는 인터쿨러파이프의 장착구조를 제공하는 것에 주목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 일단은 인터쿨러에 연결되고 타단은 스로틀바디의 연결포트로 연결되는 인터쿨러파이프의 장착구조에 있어서, 각각이 표면에서 링 모양으로 돌출되도록 형성된 다수 개의 주름들이 길이방향을 따라 연속적으로 형성된 벨로즈를 갖는 인터쿨러파이프;를 포함하고, 상기 벨로즈에는 주름의 돌출 높이가 상이하게 형성된 단절부가 형성되되, 상기 인터쿨러파이프가 특정 방향으로의 휘어질 때 요구되는 힘과 다른 방향으로 휘어질 때 요구되는 힘이 다르게 나타나도록 상기 단절부은 인터쿨러파이프의 길이방향을 따라 직선형태의 열을 이루도록 배치되며, 상기 인터쿨러파이프는 연결포트에서 회전이 허용되도록 결합된 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명에서는 내주면에서 돌출되는 스토퍼를 가지며 상기 인터쿨러파이프의 끝단에 결합되어 연결포트로 체결되는 커넥터;를 더 포함하고, 상기 커넥터는 연결포트가 내측으로 진입되면 스토퍼가 연결포트의 외주면에서 돌출된 걸림턱에 물려져 체결이 이뤄지되, 상기 커넥터는 연결포트에서 인터쿨러파이프의 회전을 허용한다.

본 발명에서 상기 단절부들이 구성하는 열은 벨로즈 상에서 길이방향을 따라 이웃하게 배치되는 적어도 두 개 이상의 열(列)들(가령, 제1열, 제2열, 제3열, …제n열)로 구성되되, 각각의 열들은 벨로즈의 둘레를 따라 서로 이격된 위치에서 형성된다.

그리고, 본 발명의 바람직한 실시예에서 상기 벨로즈는 인터쿨러파이프 상에서 인터쿨러로 연결되는 일측 및 스로틀바디와 연결되는 타측 각각에서 형성되고, 상기 커넥터에는 연결포트와의 체결시 커넥터와 연결포트 사이를 차폐시키는 러버실이 장착되되, 러버실과 커넥터 사이의 마찰력; 또는 러버실과 연결포트 사이의 마찰력; 중 적어도 어느 하나 이상은 상기 커넥터의 회전이 허용될 만큼 작게 정해진다.

아울러, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상기 인터쿨러파이프는 합성수지재로 제조된다.

상기와 같은 구성의 본 발명은, 엔진의 거동에 따라 인터쿨러파이프가 회전하여(슬립하여) 엔진에서 생성된 진동의 전달 및 종래의 구조에서 인터쿨러파이프가 비틀림에 따라 발생하던 소음을 억제시킬 수 있다.

그리고, 특정방향의 유연성을 추가적으로 조절하도록 단절부가 형성되어 인터쿨러파이프와 주변부품의 접촉을 차단할 수 있으며 상기 단절부는 서로 이격된 제1열과 제2열을 따라 배치되어 (진동에너지가 운동에너지가 변환되도록 또는 전후방향은 물론 좌우방향이나 상하방향으로 발생하는 진동을 더 효율적으로 감쇠시키기 위해서) 인터쿨러파이프의 회전을 허용한다.

도 1 은 종래의 인터쿨러파이프의 모습이 도시된 도면,
도 2 는 본 발명의 제1실시예에 따른 인터쿨러파이프의 모습이 도시된 도면,
도 3 은 본 발명의 제2실시예에 따른 인터쿨러파이프의 모습이 도시된 도면,
도 4 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스로틀바디 및 상기 스로틀바디와 인터쿨러파이프가 커넥터를 통하여 결합된 모습을 도시한 도면,
도 5 는 도 4 에서 상기 스로틀바디와 인터쿨러파이프가 결합된 부분의 단면 모습을 나타내는 도면,
도 6 은 종래의 인터쿨러파이프와 본 발명의 인터쿨러파이프 각각이 스로틀바디와 인터쿨러를 연결하도록 장착했을 때 주파수에 따라 진동전달손실도를 비교하여 나타낸 그래프.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인터쿨러파이프의 장착구조를 더욱 상세하게 설명한다.

도 2 를 참조하면, 본 발명의 인터쿨러파이프(10)는 소정의 탄성을 갖는 합성수지재로 제조되되 일단은 인터쿨러(미도시)에 연결되고 타단은 스로틀바디(30)의 연결포트(31)로 연결되도록 장착된다.

그리고, 상기 인터쿨러파이프(10)는 다수 개의 주름들(12)이 길이방향을 따라 연속적으로 형성된 벨로즈(11)가 같은 재질로서 일체로 형성되도록 제조되며, 상기 벨로즈(11)는 인터쿨러와 스로틀바디(30) 각각의 근방에 위치하도록 두 개가 형성된다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 각각의 주름(12)은 인터쿨러파이프(10)의 둘레를 따라 표면에서 링 모양으로 돌출되도록 형성되되 돌출 높이가 상이하게 형성된(돌출높이가 더 낮거나 부분적으로 돌출되지 않은) 단절부(13)를 갖는다. 상기 단절부(13)의 형성에 따라 단절부(13)가 형성된 방향에서는 인터쿨러파이프(10)의 유연성이 상대적으로 저하되어(상대적으로 강성이 증가되어) 휘어짐이 제한된다.

즉, 상기 단절부(13)의 형성은 인터쿨러파이프(10)가 특정 방향으로의 휘어질 때 요구되는 힘과 다른 방향으로 휘어질 때 요구되는 힘이 다르게 나타나게 하는 효과를 갖는다.

그리고, 본 발명의 실시예에서 상기 단절부들(13)은 인터쿨러파이프(10)의 길이방향을 따라 직선형태의 열을 이루도록 배치되되, 도 3 에 도시된 바와 같이, 인터쿨러파이프(10)의 슬립이 유도되거나 벨로즈(11)의 휘어짐이 유도되는 다수 개의 특정 방향을 갖도록 서로 어긋난 직선형태로 배치될 수 있다.

즉, 상기 단절부들(13)이 구성하는 열은 벨로즈(11) 상에서 길이방향을 따라 이웃하게 배치되는 제1열(A)과 제2열(B)로 구성되며, 상기 제1열(A)과 제2열(B)은 벨로즈(11)의 둘레를 따라 서로 이격된 위치에서 형성된다.

한편, 본 발명에 따른 스로틀바디(30)는 인터쿨러파이프(10)와 연결되도록 관 모양의 연결포트(31)를 갖되, 상기 연결포트(31)의 외주면에는 도 5 에 도시된 바와 같이 둘레를 따라 표면에서 소정의 높이로 돌출되며 일측은 경사면으로 형성되고 타측은 평탄한 수직면으로 형성된(즉, 단면이 톱니모양으로 형성된) 걸림턱(32)을 갖는다.

상기 인터쿨러파이프(10)는 도 4 에 도시된 바와 같이 커넥터(20)와 결합된 상태로 연결포트(31)로 연결된다. 도 4 와 5 를 참조하면, 상기 커넥터(20)는 일부분이 커넥터(20)의 내주면에서 돌출될 수 있는 스토퍼(21)를 갖는다. 즉, 인터쿨러파이프(10)의 일측 끝단에 고정결합된 커넥터(20)의 내측으로 스로틀바디(30)의 연결포트(31)가 진입되면, 상기 스토퍼(21)가 연결포트(31)의 외주면에서 돌출된 걸림턱(32)에 물려져(스토퍼가 경사면을 지나 수직면에 도달하면 후퇴가 방지되어) 체결이 이뤄진다.

그리고, 본 발명에서 상기 스토퍼(21)는 커넥터(20)의 이탈을 방지하되 인터쿨러파이프(10)와 결합된 커넥터(20)가 연결포트(31)에서 회전이 억제될만큼 죄여지지는 않으므로 상기 인터쿨러파이프(31)와 스로틀바디(30) 사이의 슬립은 허용된다.

참고적으로, 도면 상에서 미도시되었으나 스로틀바디(30)와 동일한 구조로써 인터쿨러에도 걸림턱이 구비된 연결포트를 가지며 본 발명의 커넥터(20)를 통하여 인터쿨러파이프(10)와 결합이 이뤄져 인터쿨러와 인터쿨러파이프(10) 사이에서도 슬립이 허용된다.

아울러, 상기 커넥터(20)에는 연결포트(31)와의 체결시 커넥터(20)와 연결포트(31) 사이를 차폐시키는 러버실(rubber seal)(22)이 장착된다. 상기 러버실(22)은 다른 곳(가령, 도 5 에서 걸림턱 뒷쪽에서 스토퍼가 끼워지는 홈)의 장착돼도 무방하나 본 발명에서는 걸림턱(32)의 앞쪽(도 5 에서 오른쪽)에 위치하도록 장착되며, 러버실(22)과 커넥터(20) 사이의 마찰력;이나 러버실(22)과 연결포트(31) 사이의 마찰력; 중 적어도 어느 하나 이상은 상기 커넥터920)의 회전이 허용될 만큼 작게 정해진다.

상기의 마찰력은 마찰계수가 작은 재질로 러버실(22)을 제조하거나 상기 러버실(22)과 커넥터(20) 또는 러버실(22)과 연결포트(31) 사이의 간극을 조절함으로서 정해질 수 있다.

상기와 같은 기술적 특징을 갖는 본 발명의 인터쿨러파이프(10)는 합성수지재로 제조됨에 따라 고무재와 금속재가 결합되어 구성된 종래의 인터쿨러파이프와 대비하여 더욱 경량화될 수 있고 원가를 절감시킬 수 있을 뿐만 아니라 소음 및 진동을 더욱 효율적으로 감소시킬 수 있다.

그리고, 본 발명의 인터쿨러파이프(10)는 유연성 향상을 위해 벨로즈(11)를 갖되 단절부(13)가 형성되어 특정방향에 따라 유연성 및 강성을 조절할 수 있다. 따라서, 단절부(13)의 형성을 통해 인터쿨러파이프(10)의 강성은 더 증가시키되 진동이 주로 발생하는 방향으로 유연성은 증가시켜 소음 및 진동을 더 효율적으로 억제시킬 수 있다.

아울러, 상기 단절부(13)가 배치되는 제1열(A)과 제2열(B)은 (차체를 기준으로) 전후 방향 및 상하 방향(또는 좌우방향) 각각에 배치되어 다른 특성의 진동주파수들을 더 효율적으로 절연시킬 수 있으며 인터쿨러파이프(10)의 슬립을 유도할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 인터쿨러파이프(10)는 (실차 시험 시) 거의 모든 주파수 영역에서 진동전달손실도(가진점인 스로틀바디에서 발생하는 진동값에서 수진점인 인터쿨러에서 발생하는 진동값을 감한 수치)가 종래의 구조 보다 더 높게 나타나는 것을 도 6 에서 확인할 수 있다. 상기 진동전달손실도가 높다는 의미는 진동저감특성이 우수하다는 것을 뜻하므로 본 발명이 종래의 구조보다 더 효율적으로 진동을 절연시키는 것을 확인할 수 있다.

이상과 같이 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10 : 인터쿨러파이프
11 : 벨로즈
12 : 주름
13 : 단절부
20 : 커넥터
21 : 스토퍼
22 : 러버실
30 : 스로틀바디
31 : 연결포트
32 : 걸림턱

Claims (6)

1. 일단은 인터쿨러에 연결되고 타단은 스로틀바디의 연결포트로 연결되는 인터쿨러파이프의 장착구조에 있어서,
   각각이 표면에서 링 모양으로 돌출되도록 형성된 다수 개의 주름들이 길이방향을 따라 연속적으로 형성된 벨로즈를 갖는 인터쿨러파이프; 및
   내주면에서 돌출되는 스토퍼를 가지며 상기 인터쿨러파이프의 끝단에 결합되어 연결포트로 체결되는 커넥터;를 포함하고,
   상기 벨로즈에는 주름의 돌출 높이가 상이하게 형성된 단절부가 형성되되, 상기 인터쿨러파이프가 특정 방향으로의 휘어질 때 요구되는 힘과 다른 방향으로 휘어질 때 요구되는 힘이 다르게 나타나도록 상기 단절부는 인터쿨러파이프의 길이방향을 따라 직선형태의 열을 이루도록 배치되며, 상기 인터쿨러파이프는 연결포트에서 회전이 허용되도록 결합되고,
   상기 커넥터는 연결포트에서 인터쿨러파이프의 회전을 허용하도록 연결포트가 내측으로 진입되면 스토퍼가 연결포트의 외주면에서 돌출된 걸림턱에 물려져 체결이 이뤄지고, 상기 커넥터에는 연결포트와의 체결시 커넥터와 연결포트 사이를 차폐시키는 러버실이 장착되되, 러버실과 커넥터 사이의 마찰력; 또는 러버실과 연결포트 사이의 마찰력; 중 적어도 어느 하나 이상은 상기 커넥터의 회전이 허용될 만큼 작게 정해지는 것을 특징으로 하는 인터쿨러파이프의 장착구조.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 단절부들이 구성하는 열은 벨로즈 상에서 길이방향을 따라 이웃하게 배치되는 적어도 두 개 이상의 열들로 구성되되, 각각의 열들은 벨로즈의 둘레를 따라 서로 이격된 위치에서 형성된 것을 특징으로 하는 인터쿨러파이프의 장착구조.
   
3. 제 2 항에 있어서, 상기 벨로즈는 인터쿨러파이프 상에서 인터쿨러로 연결되는 일측 및 스로틀바디와 연결되는 타측 각각에서 형성된 것을 특징으로 하는 인터쿨러파이프의 장착구조.
   
4. 제 3 항에 있어서, 상기 인터쿨러파이프는 합성수지재로 제조된 것을 특징으로 하는 인터쿨러파이프의 장착구조.
   
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