KR19980081299A - 배기매니폴드 부착장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

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KR19980081299A
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스코트 씨윅
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윌리암 코왈
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Abstract

본 발명은 내연기관 배기 시스템의 부품을 따라 이동하는 진동을 흡수하는 플렉시블 커넥터 장치에 관한 것이다. 플렉시블 커넥터 장치는 배기 시스템에서 제 1 및 제 2 부품을 연결하기 위해 제공되고, 제 1 및 제 2 부품 사이의 상대운동을 보정하기 위한 벨로우즈를 포함한다. 플렉시블 커넥터 장치는 제 1 및 제 2 부품 중 적어도 하나와 벨로우즈의 무용접, 무가스켓 연결을 가능하게 하는 부착 구조물을 포함한다. 플렉시블 커넥터 장치는 입구 및 출구 라이너 튜브를 갖는 라이너 튜브 구조물을 포함할 수 있다. 다른 구조는 라이너 구조물이 없을 때 다중-주름의 벨로우즈와 결합한다.

Description

배기매니폴드 부착장치 및 이의 제조방법
발명의 분야
본 발명은 파이프 또는 도관의 연결 구간 단부를 연결하는 커넥터 및/또는 축의 횡방향 굽힘 진동에 영향을 받게 될 하우징 또는 다른 장착면과 파이프 또는 도관을 연결하는 커넥터에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 자동차용 배기 시스템에서 파이프와 다른 파이프 또는 파이프와 다른 구조물을 연결하는 커넥터에 관한 것이다.
종래 기술
차량 배기시스템에 있어서, 특히 큰 트럭 또는 육상 수송장비와 같은 헤비 듀티 차량(heavy duty vehicles)의 배기시스템에 있어서, 내연 기관(I.C. engine)이 배기시스템에 상당량의 진동을 발생시킨다는 것은 널리 알려져 있다. 장기간 동안 계속해서 임의의 속도로 작동하는 모터는 배기 파이프의 연결 구간에 또는 배기 파이프가 브라켓, 엔진 매니폴드 등과 같은 구조물에 장착되는 곳에 상당한 휨(deflection)을 발생시킬 수 있는 조화진동으로 알려진 것을 발생시킬 수 있다. 배기 파이프 시스템을 따라 반복된 휨 및 진동은 시간이 지남에 따라 구조물을 약화시키고 결국 고장나게 한다. 더욱이, 이와같은 조화진동은 배기 파이프를 통해 파이프의 장착물로 전달될 수 있어 장착물의 헐거워짐을 촉진시키고, 이것은 배기 시스템의 하나 또는 그 이상의 부품이 갑자기 이탈될 수 있어 잠재적인 인명 손상과 장비 손상을 초래할 수 있다.
차량의 모터 작동에 의해 발생된 진동 이외에, 배기 시스템은 또한 차량의 작동 중에 발생하는 다양한 인장력, 압축력 및 굽힘력을 받는다. 개개의 배기 시스템 부품이 더 강하고 피로 파괴에 견디도록 더 크게 만들어질 수 있지만, 이와같은 구조물은 중량을 고려해야 하므로 바람직하지 않다. 더욱이, 개개의 요소를 더 강하게 제조하여도, 진동은 단지 배기 시스템을 통해 장착물로 또는 다른 부품으로 전달되기 때문에 감소되지 않거나 제거되지 않는다. 따라서, 배기 시스템 또는 최소한 시스템의 부품을 이와같은 진동 및 힘으로부터 절연(isolate)하는 것이 바람직하다.
만일 배기 시스템의 파이프가 계속해서 연결되므로서 구성되는 것 보다 비강성 연결물에 의해 분할 또는 분리된다면, 모터에 의해 발생한 조화진동의 전개가 방지되거나 감소된다는 것이 공지되어 있다. 이와같은 비강성 연결물은 모터 진동외에 기타 인장, 압축 및 굽힘력을 흡수하도록 이롭게 사용될 수 있다.
그러므로, 배기 파이프를 다른 파이프에 또는 엔진 매니폴드와 같은 장착물에 연결하기 위한 커넥터를 제공하는 것이 바람직하며, 이 커넥터는 부품을 비강성 방식으로 연결하여 한 배기 시스템 부품에서 다른 부품으로 전달시킴없이 진동력 뿐만 아니라 인장, 압축 및 굽힘력을 흡수해야 한다.
일반적인 종래의 플렉시블 커넥터(flexible connector)는 종종 커넥터와 커넥터가 부착되는 다른 배기 시스템 부품 사이에 실질적으로 유체가 새지 않는 연결을 달성하기 위해서 두 단부에 용접을 요구한다. 커넥터의 장착 시간을 증가시키며 작업시간을 많이 요하고, 차량 또는 용접물이 부착되는 장치의 전체 조립시간을 증가시키는 이와같은 용접물의 사용을 가능하다면 언제나 피하는 것이 바람직하다.
더욱이, 이와같은 용접물은 용접하기 위한 작업공간을 제공해야 하기 때문에 적절하게 배치하는 것이 어렵고, 플렉시블 커넥터의 구성에 복잡성을 부가한다. 또한, 작은 결함의 가능성이 언제나 있으며, 용접시 유해한 배기 가스의 누설 및/또는 플렉시블 커넥터가 부착되는 구조물의 물리적 결함, 수행되는 각 용접의 양호함을 이중 검사하기 위한 부가적인 시간이 소비된다.
몇몇 경우에 있어서, 용접물은 종종 밀봉 형태로 제공되고 가스켓(gaskets)이 플렉시블 커넥터와 배기 매니폴드 또는 커넥터가 부착되는 다른 부품 사이의 연결부분에 위치되어야 하기 때문에 바람직하지 않다. 운모가 코팅된 스테인레스강으로 이루어지는 이와같은 가스켓은 설치 후 얼마 안 있어 누설이 시작될 수 있고, 예컨대 배기 가스 압력을 4.5psig로 가정한다면 분당 0.5리터 이상의 누설비율을 가질 수 있다.
플렉시블 커넥터 장치를 제조 및 설치하는데 용접 대신에 다른 대안을 제공하는 것이 바람직할 것이고, 이것은 덜 비싸게 될 것이고, 완성물의 철저한 조사를 덜 요구할 것이고 그리고/또는 용접 기술보다 신뢰성 및/또는 제조성능을 향상시킬 것이다.
그와같은 제조 및 설치를 위한 플렉시블 커넥터 장치와 방법과 장치를 제공하는 것이 바람직하고, 이것은 더 적은 용접물을 사용할 것이다.
사용함에 따라 약화될 수 있고 사용할 때 누설을 경험할 수 있는 가스켓의 사용에 의존하지 않는 무용접 연결을 플렉시블 커넥터 장치와 배기 파이프와 같은 부품 사이에 제공하는 것이 또한 바람직하다.
본 발명의 이들 목적 및 기타 목적이 청구의 범위 및 도면을 포함하는 본 명세서에 비추어 명백해질 것이다.
발명의 요약
본 발명은 내연기관용 배기 시스템과 같은 유체 도관 시스템의 제 1 및 제 2 부품을 연결하는 플렉시블 커넥터 장치를 부분적으로 포함한다. 플렉시블 커넥터 장치는 축과, 제 1 및 제 2 단부와, 두 단부 중 제 1 단부에 거의 인접하게 배치된 적어도 두 개의 거의 균일한 나선을 갖는 벨로우즈 부재; 벨로우즈 부재의 적어도 두 개의 거의 균일한 나선들 사이에 축방향으로 벨로우즈 부재에 원주 둘레 관계로 위치되는 플랜지 부재를 포함한다.
플랜지 부재는 플랜지 부재와 작동가능하게 연관되고 유체 도관 시스템의 제 1 및 제 2 부품 중 하나에 플랜지 부재를 부착시키기 위해 형성된 적어도 하나의 부착 요소를 포함한다.
부착요소는 제 1 및 제 2 부품 중 적어도 하나에 플랜지 부재의 완전한 부착을 이루기 위해, 벨로우즈의 거의 균일한 적어도 두 개의 나선 중 하나와 벨로우즈 부재의 인접 단부와 제 1 및 제 2 부품 중 하나 사이에 실질적으로 유체가 누설되지 않으며 용접이 없는 밀봉을 이루기 위해 플랜지 부재와 유체 도관 시스템의 제 1 및 제 2 부품 중 하나 사이에 축방향으로 거의 균일한 적어도 두 개의 나선 중 하나를 고정하도록 형성된다.
벨로우즈 부재의 축 반대편 단부는 제 1 및 제 2 부품 중 하나로 부터 플렉시블 커넥터 장치를 통해 제 1 및 제 2 부품의 다른 것으로 실질적으로 유체가 누설되지 않는 유체 수송을 할 수 있게, 그 사이에 실질적으로 누설되지 않는 연결을 이루기 위해, 제 1 및 제 2 부품 중 다른 것에 적어도 간접적으로 부착하기 위해 작동가능하게 형성된다.
플렉시블 커넥터 장치는 한 실시예에서 벨로우즈 부재내에 끼워질 수 있게 수용되는 라이너 튜브 구조물을 더 포함한다. 다음 라이너 튜브 구조물은 적어도 두 개의 거의 균일한 나선 중 적어도 한 부분이 플랜지 부재와 방사상으로 외부로 연장되는 환형상의 플랜지 부재 사이에 축방향으로 위치되도록, 플랜지 부재와 제 1 및 제 2 부품 중 하나 사이에 나선의 고정으로 인하여, 방사상으로 외부로 연장되는 환형상의 플랜지를 가지며 벨로우즈 부재의 제 1 단부에서 끼워질 수 있게 수용되는 제 1 라이너 튜브와 ; 제 1 및 제 2 부품 중 하나에서 플렉시블 커넥터 장치를 통해 제 1 및 제 2 부품의 다른 것으로 실질적으로 유체가 새지않는 유체 수송을 할 수 있게, 그 사이에 실질적으로 유체가 새지않는 연결을 이루기 위해, 벨로우즈 부재의 제 1 단부와 멀리 떨어진 위치에서 제 1 및 제 2 부품의 다른 것에 적어도 간접적으로 부착을 위해 작동가능하게 형성되고, 제 1 라이너 튜브와 다단식으로 맞물리고 벨로우즈 부재내에서 끼워질 수 있게 수용되는 제 2 라이너 튜브 부재를 포함한다.
제 1 탄성 스페이서 부재는 실질적으로 다단식으로 맞물린 제 1 및 제 2 라이너 튜브 부재 사이에 방사상으로 배치된다. 축방향으로 이격된 제 1 및 제 2 정지구 부재는 각각 제 1 및 제 2 라이너 튜브 부재 사이에 제 1 스페이서 부재가 축방향으로 맞물리도록 하고 서로에 대하여 제 1 및 제 2 라이너 튜브 부재의 많은 축 이동을 한정하기 위해서 제 1 및 제 2 라이너 튜브 부재와 작동가능하게 연관될 수 있다.
단부캡 부재에는 벨로우즈 부재 중 원주둘레를 감싸는 제 2 단부의 한 부분과 제 1 라이너 튜브 부재와 멀리 떨어진 제 2 라이너 튜브 부재의 한 부분이 제공될 수 있다.
제 2 단부 캡 부재에는 벨로우즈의 제 1단부 중 원주둘레를 감싸는 한 부분과 제 2 라이너 튜브 부재와 멀리 떨어진 제 2 라이너 튜브 부재의 한 부분과, 플랜지 부재에 의해 원주둘레에 감싸여지는 제 2 단부 캡 부재의 한 부분이 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 벨로우즈 부재는 적어도 튜브형 부재 중 최내부 하나가 튜브형 부재의 다른 것에 겹쳐지도록 그리고 플랜지 부재에 인접한 단부에서 튜브형 부재 중 다른 것 이상으로 축방향으로 연장되도록 적어도 두 개의 다단식으로 맞물린 튜브형 부재로 부터 제조된다.
단부 캡 부재에는 원주둘레를 감싸는 단부 캡 부재의 한부분과, 플랜지 부재에 의해 원주둘레로 감싸여지는 단부 캡 부재의 한부분이 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 부재의 인접 단부와 플랜지 부재 사이에 배치되는 나선은 두 개 이하의 다단식으로 맞물린 튜브형 부재층으로 형성된다.
본 발명은 두 개의 단부를 갖는 제 1 튜브형 부재를 형성하는 단계 ;
제 1튜브형 부재의 외경과 거의 같거나 더 큰 내경을 갖는 구멍을 갖는 플랜지 부재를 형성하는 단계 ;
제 1 및 제 2 부품 중 하나에 플랜지 부재를 부착시킬 수 있는 플랜지 부재상에 있는 적어도 하나의 부착 부재를 형성하는 단계;
제 1 튜브형 부재의 두 단부 중 하나에 인접한 한부분으로, 플랜지 부재의 구멍 안쪽으로 제 1 튜브형 부재를 끼우는 단계 ;
제 1 튜브형 부재의 외경보다 큰 외경을 갖는 각각 그와 같은 나선과, 제 1 튜브형 부재에서 다수의 적어도 두 개의 거의 균일한 환형상의 나선을 형성하는 단계 ;
적어도 두 개의 거의 균일한 나선 중 두 나선에 실질적으로 접하고 두 개 사이에 위치되는 플랜지 부재와, 적어도 두 개의 거의 균일한 나선의 형성을 수반하는 단계를 포함하는 플렉시블 커넥터 장치를 제조하는 방법과 내연기관의 배기 시스템과 같은 유체도관 시스템의 제 1 및 제 2 부품을 연결하는 방법을 포함한다.
방법의 한 실시예에 있어서, 방법은 적어도 두 개의 거의 균일한 나선 뒤에 있는 제 1 튜브 부재 안쪽으로 라이너 구조물을 끼우는 단계 ;
제 1 튜브형 부재에 라이너 구조물을 역학적으로 연결하는 단계를 더 포함한다.
라이너 구조물을 끼우는 단계는 제 1 튜브형 부재의 직경보다 작은 직경을 갖는 제 1 라이너 튜브 부재를 형성하는 단계 ;
제 1 라이너 튜브 부재의 한부분이 제 2 라이너 튜브부재의 한부분에 겹치도록 제 1 라이너 부재 안쪽으로 제 2 라이너 튜브 부재를 다단식으로 끼우는 단계 ;를 더 포함한다.
라이너 구조물을 끼우는 단계는 제 1 라이너 튜브 부재와 제 2 라이너 튜브 부재 사이에 방사상으로 적어도 제 1 탄성 스페이서 부재를 위치시키는 단계를 더 포함한다.
방법은 제 1 및 제 2 부품 중 하나에 플렉시블 커넥터 장치의 부착으로 나선의 하나가 플랜지 부재와 제 1 및 제 2 부품 중 하나 사이에서 함몰되고 압축되어 플랜지 부재와 제 1 및 제 2 부품 중 하나 사이에 실질적으로 유체가 새지않는 밀봉을 이루어, 거기서 나오는 유체의 누설을 방지하도록 제 1 튜브형 부재의 단부와, 인접한 플랜지 부재를 준비하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 제 1 튜브형 부재의 두 단부 중 한부분에 인접한 하나로, 플랜지 부재의 구멍 안쪽으로 제 1 튜브형 부재를 끼우는 단계는
플랜지 부재와 제 1 튜브형 부재에 의해 방사상으로 감싸여지는 단부 캡 부재의 한부분과 제 1 튜브형 부재 위에 단부 캡 부재를 끼우는 단계를 더 포함한다.
다른 대안으로, 방법은 제 1 튜브형 부재의 직경보다 작은 직경을 갖는 하나 또는 그 이상의 제 2 튜브형 부재를 형성하는 단계 ;
적어도 제 1 튜브형 부재가 하나 또는 그 이상의 튜브형 부재에 겹치도록 그리고, 플랜지 부재에 인접한 단부에서 하나 또는 그 이상의 튜브형 부재 중 하나 이상으로 축방향으로 연장되도록, 제 1 튜브형 부재 안쪽으로 하나 또는 그 이상의 제 2 튜브형 부재를 끼우는 단계를 더 포함할 수 있다.
다수의 적어도 두 개의 거의 균일한 나선을 형성하는 단계는 플랜지 부재와 두 개 이하의 다단식으로 맞물린 튜브형 부재층 사이에 배치되도록 하는 나선을 형성하는 단계를 더 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기매니폴드를 조립하기 전의 플렉시블 커넥터 장치의 부분 절취 측면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기매니폴드를 조립한 후의 플렉시블 커넥터 장치의 부분 절취 측면도.
도 3은 본 발명의 플렉시블 커넥터 장치 실시예의 구성요소로 사용하기에 적절한 플랜지 부재의 정면도.
도 4는 도 3의 플랜지 부재의 측면도.
도 5는 본 발명의 도 1 실시예에 따른 플렉시블 커넥터 장치의 입구 튜브의 부분 절취 측면도.
도 6은 본 발명의 도 1실시예에 따른 플렉시블 커넥터 장치의 출구 튜브의 부분 절취 측면도.
도 7은 발명의 도 1실시예이 따른 플렉시블 커넥터 장치의 메쉬링의 측단면도.
도 8은 본 발명의 도 1실시예에 따른 플렉시블 커넥터 장치의 단부캡의 측단면도.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 도 1 실시예에 따른 플렉시블 커넥터 장치용 벨로우즈의 제조공정 단계의 개략도.
도 12 내지 도 15는 본 발명의 도 1실시예에 따른 플렉시블 커넥터용 입출구 튜브의 조립 공정 단계의 개략도.
도 16 및 도 17은 본 발명의 도 1실시예에 따른 플렉시블 커넥터용 입출구 튜브와 벨로우즈/플랜지 구조물의 조립 공정 단계의 개략도.
도 18a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배기 매니폴드를 조립하기 전의 플렉시블 커넥터의 부분 절취 측면도.
도 18b는 도 18a의 플렉시블 커넥터 장치를 사용하는 적절한 플랜지 부재의 정면도.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉시블 커넥터 장치의 부분 측단면도.
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉시블 커넥터 장치의 부분 측단면도.
도 21은 적절한 플랜지 부재를 갖는 튜브에 주름을 성형하는 장치의 단면도.
도 22는 성형될 튜브 내로 수압을 가한 후의 도 21 장치의 단면도.
도 23은 블레이드 쌍들이 벌지를 확대시키므로서 주름 안쪽으로 확대되도록 이동되는 도 21 및 도 22 장치의 단면도.
도 24는 동시에 다수의 벨로우즈/플랜지 부재 유니트를 성형하기 위해 형성되고 그 후 일반 튜브처럼 절단하므로서 분리되는 변형된 주름 성형장치의 사시도.
도 25 도 24 장치의 측단면도.
도 26은 서로에 대해 블레이드의 조화로운 피봇팅 작동을 도시한 도 21 내지 도 25 중 어느 하나에 따른 주름 성형장치의 정면도.
본 발명은 많은 다른 형태로 실시될 수 있지만, 여기서는 도면에 도시된 몇 개의 특정 실시예만이 상세하게 설명될 것이고, 본 명세서는 발명 원리의 한 예로 간주될 것이고, 설명된 실시예에만 본 발명이 한정되지 않는다는 것을 이해 할 수 있을 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 플렉시블 커넥터(10)를 나타낸다. 플렉시블 커넥터(10)를 구성하는 몇 개의 부품은 도 3 내지 도 8에 각각 도시되어 있으며, 중앙구멍(14) 및 볼트구멍(16)을 갖는 플랜지 부재(12)와, 외부로 굴절되는 플랜지(20) 및 내부로 굴절되는 비드(22; bead)를 갖는 입구튜브(18)와, 외부로 굴절된 비드(26)를 갖는 출구튜브(24)와, 벨로우즈(34)를 포함한다. 메쉬링(28,30)은 공지된 기술에 의해 압축된 스틸 메쉬, 세라믹 울(ceramic wool)등으로 형성될 수 있고, 흑연(graphite), 질석(vermiculite) 및/또는 다른 마찰을 감소시키는 물질과 같은 물질을 함유할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 메쉬링(28,30)이 실질적으로 동일하다.
이 장치 적용의 필요조건에 따르면, 플랜지는 일반적으로 직사각형 이외에 다른 형상을 가질 수 있고 및/또는 더 적은 수의 볼트 구멍을 가질 수 있다. 또한, 메쉬 링(28)은 일반적으로 모든 실시예에 제공되지만, 메쉬 링(30)은 몇몇 실시예에서 사용되지 않을 수 있다.
벨로우즈(34)는 도 9 내지 도 11에 도시된 제조공정에 따라 바람직하게 형성된다. 한 장의 시트 금속 물질은 말려지고 용접되어 원통형 튜브(40)가 된다. 이 장치 적용의 필요조건에 따르면, 두 번째 시트 물질은 약간 크거나 작은 직경을 갖는 튜브(42)로 형성될 수 있고 그 후 튜브(40) 둘레에 망원경의 다단식 통처럼 차례로 접어 넣는 식으로 끼워지거나 장착되어 다단식 튜브(44)를 형성한다. 또한, 더 작은 직경의 튜브들이 끼워질 수 있다. 만약 다수의 층이 벨로우즈에 바람직하다면, 다른 대안으로 복수의 다단식 튜브를 사용하므로서, 벨로우즈 튜브는 다수의 권수를 갖는 나선형 코일로 형성될 수 있다.
다단식 튜브(44)는 유압성형되고, 다른 공지의 기술에 따라 거의 일정한 나선형(46)으로 제조되며 이것이 합쳐져 벨로우즈 구조(34)가 된다. 하나의 튜브(실제로 두 개 또는 그 이상의 다단식으로 배열된 튜브)는 유압성형 장치내에 놓여져 그 단부가 밀봉된다. 일반적인 유압성형 장치는 한 쌍의 바이스 턱처럼 함께 피봇팅되어 쌍으로 세팅되는 다수의 블레이드를 갖는다. 다른 유압성형장치에서는 프레스 부품처럼 블레이드 쌍이 피봇팅이 아닌 직선운동(즉, 수직 또는 수평 운동)으로 함께 클로즈되도록 배열된다. 각 쌍의 각 블레이드는 반원형 절단부를 가지므로서, 한쌍의 블레이드가 튜브 둘레로 클로즈될 때, 절단부는 아직 형성되지 않은 튜브의 가장 큰 초기 외경보다 약간 더 큰 직경을 갖는 구멍(aperture)을 형성한다. 복수의 블레이드 쌍이 튜브 둘레로 클로즈된 후, 물과 같은 비압축성 유체물에 의해 적소에서 클램핑된다. 물이 본질적으로 비압축성이기 때문에, 튜브는 이격된 블레이드 쌍들 사이의 위치에서 소성변형되어 벌징(bulging)된다.
블레이드 쌍들은 쌍으로 축운동하기 위해 서로 연결되어 구성된다. 예를들어, 축방향으로 가장 외측에 있는 블레이드 쌍은 유압 실린더와 같이 튜브의 한 단부를 향해 이동될 수 있다. 다양한 블레이드 쌍들의 운동이 조화롭게 움직이므로서, 블레이드 쌍들 사이의 공간 길이 감소가 일정한 방식으로 달성된다. 블레이드의 운동은 튜브가 벌징가공된 후 물이 주입되기 시작한다. 블레이드는 튜브 벌지(buldge)를 유지하고, 벌지에 힘을 가하여 방사상으로 더 크고 축방향으로 더 짧게 되어 도시된 제품으로 고르게 이격된 나선으로 성장한다.
그러나, 종래의 벨로우즈 유압성형 처리와 종래의 벨로우즈 구조에서는 단순히 일정하게 차례로 배열된 나선이 형성된다. 본 발명에서는 다단식 튜브의 선택된 위치에서 벨로우즈 유압성형 처리와 벨로우즈 구조가 한 단부의 마지막 나선(48)과 마지막 나선(48)에 인접한 마지막 두 번째 나선(50) 사이에서 다른 방법으로 형성될 것이고, 플랜지부재(12)가 다단식 튜브(44) 위에 장착되고, 유압성형 단계 전에, 벨로우즈(34) 및 다단식 벨로우즈/플랜지 부재 구조물(52)을 형성한다. 유압성형하는 단계 동안에 플랜지 부재를 보정하기 위해서, 마지막 나선과 마지막에서 두 번째 나선 사이에 동일성을 다른 방법으로 구현하는 하나의 블레이드 쌍은 생략되거나 별도로 이동된다.
유압성형하는 단계 동안에, 플랜지 부재(12)로 둘러싸여 있는 다단식 튜브(44)의 부분은 구멍(14)의 내부면에 장착되도록 알맞게 형성될 것이다.
유압성형 공정은 도 21 내지 도 26에 매우 개략적인 방법으로 도시된다.
도 21 내지 도 23은 싱글 벨로우즈 튜브/플랜지 부재 조립체를 형성하는 장치를 나타낸다. 플랜지 부재(12)를 갖는 튜브(44)가 장치 안쪽으로 끼워지고, 블레이드 쌍(80,81)이 클로즈되고, 노즈 피스(83,84; nose pieces)가 튜브(44)의 양단부 안쪽으로 끼워져 어떠한 물도 노즈피스(83,84)와 튜브 사이에서 새지 않는다. 스페이서 부재(도시되지 않음)와 같은 위치 고정 장치의 몇몇 형태는 나선성형공정 중에 플랜지를 위치선정할 것이다. 그 후 튜브(44)에는 노즈피스 중 어느 하나 즉 노즈피스(84)를 통해 물이 채워진다. 압력이 튜브에서 물기둥(column of water)으로 적용되므로서, 블레이드는 튜브의 부분들을 가압한다. 튜브(44)의 가압되지 않는 부분들은 방사상으로 외부방향으로 약간 벌징된다.
블레이드 쌍(80,81) 및 단부 블록 쌍(86,87)은 그 후 적합한 방식으로 이동되어 벌지를 압축가공(squeeze)한다. 노즈피스(83,84) 중 하나가(도 23의 화살표 방향으로) 이동되어 수축튜브(44)의 대응단부를 따라 이동하므로서, 나선이 형성된다. 블록(86,87) 이상으로 돌출된 튜브(44)의 단부가 고정되어 블레이드 쌍이 이동될 때 튜브(44)의 단부가 장치의 중심을 향해 당겨지는 것을 방지한다. 단부(44)를 고정하는 한 방법은 그 단부를 축방향으로 고정할 플레어(flares)를 만들어 그 단부를 구부리는 것이다(도 22의 점선 참조).
스페이서(94,96)가 각각 블레이드 및 블록에 제공되어 축압력이 단부블록의 왼쪽에서 오른쪽으로 이동함에 따라 나선이 형성되기 시작한다. 블레이드 쌍들이 가변거리를 이동하기 때문에, 우측의 블레이드 쌍들이 최소 이동거리를 갖고, 이에 대응하는 나선은 모든 나선이 싱글 유압성형공정 중에 형성될지라도 먼저 형성될 것이다. 블레이드의 마지막 간격조절(spacing)이 스페이서에 의해 제한되므로서 다소 균일하기 때문에 최종 나선은 플랜지의 양측부에 있는 나선들을 포함하여 다소 균일하게 될 것이다.
도 24, 도 25는 다수(즉, 3개)의 벨로우즈 튜브/플랜지 부재 유니트가 일반튜브를 이용하므로서 형성되는 나선성형장치의 다른 구조를 나타낸다. 나선을 형성한 후, 장치에서 성형된 튜브를 제거하므로서 튜브는 목부(necks)가 블록에 의해 형성되는 위치에서 3개의 분리된 구역으로 분리된다. 스페이서는 도면의 명확성을 위해 생략되었다.
도 26은 개개의 블레이드와 블록 쌍 유니트의 상대적인 피봇팅을 나타낸다. 블록쌍이 클로즈될 때, 래치(latch) 또는 클램프(90)는 수압의 결과로 튜브에 작용된 압력과 반대로 작용하여 클로즈 위치에서 블레이드 쌍을 유지하도록 사용된다.
일반적인 유압성형의 한 형태가 개략적으로 도시되고 설명되지만, 다른 성형기술이 이용될 수 있다. 그러나, 설명된 일반적인 제조공정은 단일 제조공정 단계에서 플랜지의 다른 측부에 거의 균일한 나선을 동시에 형성하고, 제조성능을 향상시키고 모든 부품의 비용을 감소시키는 다소의 장점을 갖는다.
유압성형된 벨로우즈/플랜지 부재 구조물(52)이 유압성형기계에서 제거된 후, 설치용 구조물(52)을 준비하기 위해서 벨로우즈/플랜지 부재 구조물(52)은 다양한 조정 및 가공공정이 수행될 수 것이다.
다단식 튜브(44)의 목부(일반적으로 약 0.625인치의 길이를 갖는다)는 다른 방법으로 제조될 수 있고, 그 가운데 특히 아래 방법 중 하나로 제조될 수 있다 ; (a) 나선(48)을 완전히 제거하는 방법 ; (b) 약 0.030인치의 범위로 트리밍하는 방법, 이것은 일반적으로 부착 공정 중에 매니폴드로 눌려져 찌그러질 수 있다 ; (c) 방사상 내부로 그리고 둘레로 그리고 후방으로 벨로우즈 안쪽으로 권취하는 방법. 초과 목부는 다단식 튜브(44)의 맞은편 단부에서 트리밍된다.
입구튜브(18), 출구튜브(24) 및 메쉬 링(28,30)은 도 12 내지 도 15에 도시된 공정에 따라 조립된다. 먼저, 메쉬 링(28)은 입구튜브(18) 안쪽으로 끼워지고, 비드(22)에 장착된다. 바람직하게, 메쉬 링(28)의 외경은 메쉬 링(28)과 입구튜브(18)의 내부면 사이에 장착되도록 약간의 힘이 가해진다. 다음, 출구 튜브(24)가 입구튜브(18) 안쪽으로 끼워진다(도 13에 도시된 바와같이 화살표 방향으로 오른쪽에서 왼쪽으로). 이것에 의해 메쉬 링(28)은 비드(22,26)에 의해 축방향으로 클로즈된다.
선택적인 메쉬 링(30)은 출구튜브(24)상에 장착될 수 있다. 다시 말하면, 바람직하게는 메쉬 링이 비드(22)에 접할 때까지 약한 힘이 가해져 장착된다. 그후, 메쉬링(30)의 하부에 위치하는 출구튜브(24)의 부분은 일반적으로 스웨이징(swaging)에 의한 것처럼 외부로 확장되어 도 1, 도 2 및 도 15에 도시된 바와같이 직경이 증가된다. 조립된 부품은 직선 튜브 구조물(54)을 형성한다.
유체의 동역학적 힘을 증가시키고 입구튜브(24)의 선단 가장자리에서 발생할 수 있는 소음을 가능한한 감소시키기 위해서, 직선 튜브 구조물(24)에는 도 19에서 점선으로 도시된 쉬라우드(92)가 제공되고, 이것은 플렉시블 커넥터를 통과하는 유체 유동의 균일함을 돕도록 입구튜브(18)의 내부면에서 방사상 내부 방향으로 연장될 것이다.
배기 매니폴드와 같은 다른 부품에 플렉시블 커넥터를 설치하기 전인 플렉시블 커넥터를 형성하는 직선 튜브 구조물(54)과 벨로우즈/플랜지 부재 구조물(52)의 조립제품이 도 16 및 도 17에 도시되어 있다. 입구튜브(18), 출구튜브(24) 및 메쉬 링(28,30)을 포함하는 라이너 튜브 구조물(54;liner tube structure)은 벨로우즈/ 플랜지 부재 구조물(52) 안쪽으로 끼워진다. 그 후, 단부 캡(32)은 벨로우즈/플랜지 부재 구조물(52)의 자유단 위에 장착되고 겹치는 벨로우즈(34)와 출구튜브(24) 위로 방사상으로 강제적으로 사이징되어, 벨로우즈/플랜지 부재 구조물(56)의 출구튜브(24)와 벨로우즈(34) 사이에 꼭 맞는 역학적 연결을 이룬다. 단부 캡(23)의 한 기능은 벨로우즈를 손상시키거나 구멍낼 수 있는 외부적으로 규제된 마모 또는 움직이는 물체로부터 벨로우즈(34) 보호를 제공하는 것이다.
투-피스(two-piece ; 입구튜브/출구튜브) 라이너가 도 1 내지 도 17의 실시예로 도시되어 있지만, 필요하다면, 다른 종류의 라이너 구조물이 벨로우즈 튜브내에서 사용될 수 있다. 다른 예들은 여기에 한정되지 않고 쓰리-피스 라이너(두개의 단부 튜브에 의해 겹쳐지거나 겹치는 세 번째 외부 또는 내부 튜브에 의해 연결된 두 개의 단부 튜브), 또는 나선형으로 감겨진 튜브, 이 분야에 공지된 개별적인 모든 것을 포함한다. 이들 다른 종류의 라이너 구조물은 벨로우즈/플랜지 구조물이 형성된 다음에 끼워지기 때문에, 라이너를 형성한 후의 조립체는 앞에서 설명한 것과 실질적으로 같은 것이다.
더욱이, 라이너 튜브의 단부가 90°회전되어 도시된 비드(22,24)는 예컨대 45°내지 180°회전 범위에서 또는 라이너 튜브 또는 그와같은 것의 단부 상에 용접된 환형상의 링(annular ring)을 갖거나 모든 것이 함께 생략된 다소의 정도로 회전된 플랜지로 대체될 수 있다.
다른 실시예는 벨로우즈 구조물의 양단부에 플랜지를 가질 수 있다. 이것은 벨로우즈가 형성되지 않은 튜브의 타단 부근에 플랜지를 배치시키므로서, 앞에서 논의된 방식으로 나선을 형성시키므로서, 적절하게 형성된 나선 성형장치를 이용하므로서, 다음 이 적용의 필요조건에 따라 라이너 구조물을 끼우므로서 쉽게 달성될 수 있다.
도 2는 마지막 조립 공정을 나타내고, 이 공정 중에 플렉시블 커넥터 장치(10)는 자동차의 다른 배기부품에, 이 경우 배기 매니폴드(58)에 부착된다. 플랜지(20)의 두께보다 약간 작거나 거의 같은 깊이를 갖고 플랜지(20)의 직경보다 약간 크거나 최소한 플랜지 직경정도의 크기와 같은 직경을 갖는 환형상의 함몰부(59 ; annular depression)는 매니폴드(58)를 제조하기 위한 원래의 제조공정의 단계에 의해 또는 이후의 기계가공단계에 의해 배기 매니폴드(58) 안쪽에 형성될 것이다. 플렉시블 커넥터 장치(10)는 볼트구멍(16)을 통과하는 볼트가 배기 매니폴드(58)에서 대응하는 수(blind) 볼트 구멍과 결합하므로서 부착된다. 필요하다면 다른 형태의 고정방법이 사용될 수 있다.
다른 대안으로, 함몰부(59)는 플랜지(12)의 마주보는 면에 위치될 수 있다. 그 경우, 함몰부(59)의 직경이 나선(48)의 직경보다 작아 밀봉이 이루어질 수 있다는 것이 중요하다.
볼트가 예컨대 가스켓을 이용한 종래의 커플러 설비(coupler installations)에 사용된 조임 정도로 조여지므로서, 밀봉이 편평해진 나선(48)과 배기 매니폴드(58) 사이에 그리고 플랜지 부재(12)와 벨로우즈(34)의 편평해진 나선(48) 사이에형성될 때까지, 나선(48)은 배기 매니폴드(58)와 플랜지 부재(12) 사이에 거의 완전히 편평하게 될 것이고, 이것은 유체 밀봉기간에 실질적으로 더 효율적이고, 종래의 커넥터 구조물과 별도의 가스켓 부품이 필요없는 모든 것보다 더 간단히 달성된다. 플렉시블 커넥터 장치(10)의 타단에서, 만약 유체가 새지 않는 연결이 단부 캡(32)의 사이징에 의해 벨로우즈(34)와 출구튜브(24) 사이에 이루어지는 경우, 그 후 출구 튜브(24)는 하부 배기 시스템 부품(도시하지 않음)에 일반적으로 간단한 용접(weld 또는 braze)에 의해 쉽게 연결된다. 유체가 새지않는 밀봉이 출구튜브(24)와 벨로우즈(34) 사이에 이루어지지 않는다면, 그후 이와같은 밀봉은 종래의 조립기술을 이용하므로서 하부 배기 시스템 부품의 연결과 동시에 이루어진다.
필요하다면, 장치(10)의 마지막 나선은 장치가 부착되는 배기 매니폴드 또는 다른 부품에 장착되기 전에 예비 압축된다.
도 1 내지 도 17의 실시예는 라이너 튜브 구조물을 갖는 것이 도시되어 있으며, 입구튜브(18)가 출구튜브(24)를 끼울수 있게 수용하도록 출구튜브의 직경보다 더 큰 직경을 갖는다. 만약 필요하다면 이 설비 적용의 요구조건에 의해 연관된 방향이 역전될 수 있지만, 본 발명의 범위내에 있게 될 것이라는 것을 이해할 수 있는 것이다. 즉, 입구튜브는 보다 작은 직경이 제공될 수 있고, 출구튜브내에 끼워질 수 있게 수용되고, 입구튜브는 도시된 실시예에서 처럼 플랜지(20)가 제공된다.
도 1 내지 도 17에 도시된 모든 장치(10)는 배기 매니폴드에 연결되도록 의도되고, 유체의 유동이 오른쪽으로 왼쪽으로 이동되고(도 2에서), 머플러의 입구가 역전된 방향으로 설치되며, 이 경우, 입구튜브가 실질적으로 출구가 될 것이고, 장치를 통과하는 유체가 도 2에 도시된 장치처럼 왼쪽에서 오른쪽으로 이동될 것이라는 것을 이해하게 될 것이다.
본 발명에 따른 플렉시블 커넥터 장치는 용접(weld 또는 braze) 없이 벨로우즈와 배기 매니폴드 사이의 경계에서 실질적으로 유체가 새지 않는 밀봉을 제공한다. 더욱이, 이와같은 연결은 필요하다면 벨로우즈와 플랜지 부재와 같은 클램핑 장치 그리고 플렉시블 커넥터가 부착되는 배기 매니폴드의 표면 사이에 팩킹(packing) 또는 밀봉(seal)을 요구함 없이 이루어질 수 있다. 이것은 배기 매니폴드의 연결을 종래의 플렉시블 커넥터 구조물보다 더 빨리, 더 간단히 그리고 덜 비싸게 달성되도록 하는 것이 가능하다.
더욱이, 종래의 플렉시블 커넥터 구조물에 있어서, 입구튜브의 단부에서 방사상으로 연장되는 플랜지 대신에, 튜브를 플랜지에 연결하는데 일반적으로 사용된 용접을 보정하기 위해서, 오직 목부만이 적절한 두께를 갖도록 제공될 것이다. 일반적으로 용접 공정은 플랜지의 휨(warping)을 요구할 것이고 다음 이것은 연결의 밀봉을 향상시키기 위한 가스켓의 사용을 요구할 것이다. 소재가 용접을 보정하기 위해 더 이상 사이징될 필요가 없기 때문에 본 발명은 입구 튜브와 플랜지가 더 작고 얇게 되는 것이 가능하다. 본 발명은 또한 밀봉 가스켓의 필요를 미연에 방지한다.
도 1 내지 도 17에 있어서, 입구 및 출구 튜브는 벨로우즈를 배기가스로부터 열적으로 단열시키는 것을 제공하는 라이너 튜브이다. 입구 및 출구 라이너 튜브는 부식성 배기가스로 부터 화학적으로 벨로우즈를 차단하도록 제공한다. 벨로우즈와 함께 작동하는 입구 및 출구 튜브와 메쉬부재는 배기 매니폴드(또는 다른 상부 부품)와 하부부품(테일 파이프 구조물과 같은것)의 상대 운동 결과로 발생하는 플렉시블 커넥터 장치의 축방향 팽창 및 압축을 보정한다. 메쉬 부재는 커넥터장치의 과압축과 과팽창 중에 달리 발생할 수 있는 충격 및 진동의 탄성흡수를 제공하는데 사용된다. 더욱이, 메쉬 링은 배기 시스템의 횡진동을 감소시키고 흡수하는 것을 돕는다. 더욱이, 입구 및 출구 튜브와, 그 사이에서 방사상으로 놓여지는 스페이서는 플렉시블 커넥터 구조물을 지지하도록 제공한다.
몇몇 적용에서는 자기지지(self-supporting)하는 플렉시블 커넥터 구조물이다. 자기지지 용어는 이 분야에 기술을 가진 사람이라면 이해할 수 있을 것이다(즉, 커넥터와 배기매니폴드 사이의 진술한 다수의 튜브 직경 길이를 갖는 커넥터를 부가적으로 지지하지 않는 것), 그러나 이것은 입구 및 출구 튜브에 대한 필요성을 배제하고, 이것은 플렉시블 커넥터 장치의 강도 및 하중운반 성능을 증가시키는 반면 동시에 플렉시블 커넥터 장치의 중량, 비용 및 복잡성을 증가시킨다. 이와같은 구조물은 중량 또는 비용이 높고 이용가능한 설비 공간이 더 추가되는 상태로 바람직하지 않을 수 있고 이롭지 않을 수 있다.
본 발명의 이와같은 다른 플렉시블 커넥터 장치(60)가 도 18a 및 도 18b에 도시되어 있다. 입구 및 출구 튜브와 메쉬링이 생략되었다. 벨로우즈(62)는 다수의 (2 또는 그이상 바람직하게는 3)층의 튜브물질로 바람직하게 형성되고, 이것은 다단식이 될 수 있고, 밀접하게 장착된 튜브가 될 수 있다. 또는 만약 다수의 층이 벨로우즈 튜브에 바람직하다면, 다른 대안으로 복수의 다단식 튜브를 사용하므로서, 벨로우즈 튜브는 다수의 권수를 갖는 나선형 코일로 형성될 수 있다. 플랜지 부재(64)를 가지며, 나선(66,68)으로 축방향으로 감싸여진 벨로우즈의 형성은 실질적으로 도 1 내지 도 17의 실시예에 사용된 것과 같은 유압성형 기술에 의해 되고, 플랜지 부재(64)는 최소한 최단부 나선(68)의 형성 전에 형성되지 않은 튜브 위로 슬리핑(slipping)된다.
벨로우즈(62)를 형성하는 튜브의 주름 모두는 동일한 공간에 걸쳐있지 않을 것이다. 모든 주름은 플렉시블 커넥터 장치(60)의 하부 단부에서 경사진 단부를 가질 수 있지만(도시된 바와같음), 상단부(즉, 인접한 플랜지 부재 위치)에서, 방사상으로 가장 하부에 있는 튜브 또는 튜브들의 단부는 원통형 목부(72)를 형성하기 위해 정지하고, 이것은 플랜지 부재(64)에 의해 감싸여진다. 최내부 주름 또는 튜브(70)(또는 가능하다면 두 개의 주름 또는 튜브)가 나선(68)을 형성하도록 상부로 진행한다. 즉, 플랜지에 인접한 단부 나선은 다른 나선보다 더 적은 하나(또는 그 이상)의 주름으로 만들어 질 수 있고, 단부 나선을 형성하는 주름은 하나 또는 두 개의 최내부 주름이 될 것이다(튜브 대신에 세 개 이상의 주름을 갖지만, 적어진 주름의 개수와 마지막 나선을 이루는 수가 변화될 수 있다). 주름수의 감소는 만들어질 오직 강한 벨로우즈 커넥터 구조물을 인가하나, 플랜지, 나선, 커플링이 부착될 부품 사이에 밀봉을 제공하도록 마지막 나선의 편평해짐을 인가한다.
적어도 최내부 주름이 최단부 나선을 형성하는 것이 바람직하지만, 만일 바람직하게 최단부 나선 중 어느 하나가 다음 인접한 주름이 된다면 다른 주름들은 다른 것을 통해 이용될 수 있다. (환형상의 함몰부(59)를 제외한 앞 실시예에서 나오는 매니폴드(58)와 같은) 배기 매니폴드에 플렉시블 커넥터 장치(60)를 장착하는 것은 플랜지 부재(64)의 볼트구멍(63)과 일직선으로 배열될 수 있는 볼트구멍을 갖는 다른 구조물 또는 배기 매니폴드와, 플랜지 부재(64)의 중심구멍(65)과 일직선으로 배열될 수 있는 구멍에 플랜지 부재(64)를 볼트로 연결하므로서 용이하게 달성된다.
도 18a 및 도 18b의 플렉시블 커넥터 장치의 다중-주름의 벨로우즈(62)는 벨로우즈 구조물의 증가된 보강으로 발생하는 자기지지 특징과 추가적인 비용, 복잡성 및 종래의 실시예의 입구 및 출구 튜브 라이너 구조물의 중량이 없는 모든 것으로 팽창, 압축 및 수평이동의 보정을 제공한다.
별도로 도시되지 않았지만, 도 1 내지 도 17의 실시예가 두 개 이상의 다단식 튜브로 제조된 벨로우즈와 단부 구조물을 갖도록 구성될 수 있고, 플랜지에 인접한 단부 나선이 다른 나선보다 더 적은 주름을 갖는다는 것을 이해할 것이다.
도 19는 본 발명의 다른 대안의 실시예를 나타내고, 이것은 도 1 내지 도 17의 실시예와 거의 유사하고, 제 1실시예의 요소와 같은 기능 및 구조를 갖는 요소에는 프라임(')을 첨가한 같은 도면번호가 제공된다. 도 19의 장치는 CL로 표시도니 중심축 둘레로 대칭되기 때문에 플렉시블 커넥터 장치(10')의 오직 상부 반만이 단면으로 도시되어 있다.
장치(10')는 벨로우즈(34')의 외부에 약간의 돌출부를 제공하기 위해서 상단부 캡(72)이 제공되는 것을 제외하고 구조 및 제조방법에 있어서 장치(10)와 실질적으로 일치한다. 벨로우즈(34')의 나선(48',50')이 상술한 유압성형 공정에 의해 형성될 때 단부 캡(72)의 원통형 부분(74)은 플랜지 부재(12')와 벨로우즈(34') 사이에서 고정된다. 단부캠(72)의 더 작은 직경 목부는 플랜지 부재(12')의 두께보다 작은 축방향 길이를 가지므로서, 그것은 나선(48')이 전체적으로 연장되지 않는다. 일단 단부캡(72)이 위치선정되면, 벨로우즈(34')가 형성되고, 남은 플렉시블 커넥터 장치(10')의 형성 및 조립공정은 장치(10)에 대해 설명한 바와같은 것이다. 단부 캡(72)은 벨로우즈용 보호물을 제공하고, 아래 실시예에서 더 상세히 설명된 바와같이 벨로우즈 자체를 종으로 지지하도록 제공한다.
도 20은 본 발명의 다른 실시예를 나타내며, 이것은 도 18a 및 도 18b의 실시예와 거의 유사하고, 제 1실시예의 요소와 같은 기능 및 구조를 갖는 요소는 프라임(')이 첨가된 같은 도면번호가 제공된다. 도 20의 장치는 CL로 표시된 중심축에 대하여 대칭이어서 플렉시블 커넥터 장치(60')의 오직 상부 반만이 단면으로 도시된다.
장치(60')는 벨로우즈(62')의 외부로 약간의 돌출부를 제공하기 위해서 상단부 캡(72')가 제공되는 것을 제외하고 구조와 제조방법에 있어서, 장치(60)와 거의 일치한다. 벨로우즈(62')의 나선(66',68')이 상술한 유압성형공정에 의해 형성될 때, 단부 캡(72')의 원통형 부분(74')이 플랜지 부재(64')와 벨로우즈(62') 사이에 고정된다. 일반적으로, 단부 캡(72')의 목 부분은 플랜지부재(64')의 두께보다 작은 축방향 길이를 가지므로서, 그것은 나선(68')으로 전체적으로 연장되지 않는다. 일단 단부 캡(72')이 위치선정되면, 벨로우즈(62')가 형성되고, 다른 플렉시블 커넥터 장치(60')의 형성과 조립공정은 장치(60)에 대하여 설명한 것과 같은 것이다.
다른 실시예에 대하여 설명된 바와같이 단부 캡(72')은 벨로우즈 단부의 부근에 벨로우즈 나선의 외부를 보호하기 위해 제공된다. 더욱이, 벨로우즈만의 실시예에 대하여 특히, 단부캡은 플렉시블 커넥터 장치를 종방향으로 지지하도록 제공된다. 특히 벨로우즈만의 실시예에 있어서, 단부의 가장 가까운 벨로우즈 부분(특히 더 작은 직경 부분 또는 코어)은 실질적인 굽힘력에 노출될 수 있고, 이것은 벨로우즈의 과굽힘을 유도할 수 있고, 다음 극단적인 반복 굽힘으로 야기되는 과다한 영구 변형 및/또는 피로 파손을 유도한다. 따라서, 단부 캡은 벨로우즈가 견딜 수 있는 굽힘량에 대한 한계를 제공한다.
몇몇 실시예에 있어서, 나선의 직경과 단부캡의 형상은 장치에 설치될 것이고, 벨로우즈는 압축력이 있는 선하중을 가지므로서 최단부 나선은 가장 큰 직경이 아닌 위치에서 단부 캡의 내부면에 접촉하도록 촉진되어 플렉시블 커넥터 장치를 더 지지하도록 제공한다. 더욱이, 단부 캡에 대한 벨로우즈 나선의 선하중은 플렉시블 커넥터 장치가 부착되는 기계의 작동 중에 다른 방법으로 발생할 수 있는 진동(buzzing) 또는 소음(rattling)을 방지한다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 이 분야에 공지되어 있는 꼬여진 금속 슬리브가 단부 캡(72,72')에 부가적으로 사용되거나 단부 캡(72,72')으로 대체될 수 있다. 이와같은 꼬여진 금속의 배치는 나선의 형성 후에 발생할 것이고 플랜지 둘레에 그것들을 포함한다.
본 발명은 가스켓을 사용하지 않고 용접 대신에 다른 제조방법 및/또는 설치방법을 사용하여 종래의 기술보다 신뢰성 및/또는 제조성능을 향상시키고 비용을 절감하는 효과가 있다.
앞의 설명과 도면은 본 발명을 완전히 설명하고 도시하였고 본 발명은 첨부한 청구의 범위에 한정되지 않고 이 분야에 숙련된 기술을 가진 사람에 의해 가진 사람에 의해 본 발명의 범위에서 벗어남 없이 변형할 수 있을 것이다.

Claims (18)

  1. 축과, 제 1 및 제 2 단부와, 두 단부 중 제 1 단부에 거의 인접하게 배치된 실질적으로 균일한 적어도 두 개의 나선을 갖는 벨로우즈 부재;
    벨로우즈 부재의 실질적으로 균일한 적어도 두개의 나선들 사이에 축방향으로, 벨로우즈 부재의 원주를 감싸는 관계로 위치되는 플랜지 부재 ;
    플랜지 부재와 작동가능하게 연관되고 유체 도관 시스템의 제 1 및 제 2 부품 중 하나에 플랜지 부재를 부착시키기 위해 형성된 적어도 하나의 부착 요소를 포함하는 플랜지 부재 ;
    제 1 및 제 2 부품 중 적어도 하나에 플랜지 부재의 완전한 부착을 이루기 위해, 벨로우즈의 거의 균일한 적어도 두 개의 나선 중 하나와 벨로우즈 부재의 인접 단부와 제 1 및 제 2 부품 중 하나 사이에 실질적으로 유체가 누설되지 않으며 용접이 없는 밀봉을 이루기 위해 플랜지 부재와 유체 도관 시스템의 제 1 및 제 2 부품 중 하나 사이에 축방향으로 거의 균일한 적어도 두 개의 나선 중 하나를 고정하도록 형성되는 부재 ;
    제 1 및 제 2 부품 중 하나로부터 플렉시블 커넥터 장치를 통해 제 1 및 제 2 부품 중 다른 것으로 실질적으로 유체가 누설되지 않는 유체운반을 할 수 있게 그 사이에 실질적으로 유체가 누설되지 않는 연결을 이루기 위해, 제 1 및 제 2 부품 중 다른 것에 적어도 간접적으로 부착하기 위해 작동가능하게 형성되는 벨로우즈 부재의 축 반대편 단부를 포함하는 내연기관용 배기 시스템과 같은 유체 도관 시스템의 제 1 및 제 2 부품을 연결하기 위한 플렉시블 커넥터 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 벨로우즈 부재내에 끼워질 수 있게 수용되는 라이너 튜브 구조물을 더 포함하는 플렉시블 커넥터 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 라이너 튜브 구조물은 적어도 두 개의 거의 균일한 나선 중 적어도 한 부분이 플랜지 부재와 방사상으로 외부로 연장되는 환형상의 플랜지 부재 사이에 축방향으로 위치되도록, 플랜지 부재와 제 1 및 제 2 부품 중 하나 사이에 나선의 고정으로 인하여, 방사상으로 외부로 연장되는 환형상의 플랜지를 가지며 벨로우즈 부재의 제 1 단부에서 끼워질 수 있게 수용되는 제 1 라이너 튜브와;
    제 1 및 제 2 부품 중 하나에서 플렉시블 커낵터 장치를 통해 제 1 및 제 2 부품의 다른 것으로 실질적으로 유체가 누설되지 않게 유체 운송을 할 수 있게 그 사이에 실질적으로 유체가 누설되지 않는 연결을 이루기 위해, 벨로우즈 부재의 제 1 단부와 멀리 떨어진 위치에서 제 1 및 제 2 부품의 다른 것에 적어도 간접적으로 부착을 위해 작동가능하게 형성되고, 제 1 라이너 튜브와 다단식으로 맞물리고 벨로우즈 부재내에서 끼워질 수 있게 수용되는 제 2 라이너 튜브 부재를 포함하는 플렉시블 커넥터 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 제 1 탄성 스페이서 부재는 실질적으로 다단식으로 맞물린 제 1 및 제 2 라이너 튜브 부재 사이에 방사상으로 배치되는 플렉시블 커넥터 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 각각 제 1 및 제 2 라이너 튜브 부재 사이에 제 1 스페이서 부재가 축방향으로 맞물리도록 하고 서로에 대하여 제 1 및 제 2 라이너 튜브 부재의 많은 축 이동을 한정하기 위해서 제 1 및 제 2 라이너 튜브 부재와 작동가능하게 연관될 수 있는 축방향으로 이격된 제 1 및 제 2 정지구 부재를 더 포함하는 플렉시블 커넥터 장치.
  6. 제 4항에 있어서, 벨로우즈 부재 중 원주둘레로 감싸는 제 2 단부의 한 부분과 제 1 라이너 튜브 부재와 멀리 떨어진 제 2 라이너 튜브 부재의 한 부분이 제공될 수 있는 단부캡 부재를 더포함하는 플렉시블 커넥터 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 벨로우즈의 제 1단부 중 원주둘레를 감싸는 한 부분과 제 2 라이너 튜브 부재와 멀리 떨어진 제 2 라이너 튜브 부재의 한 부분과, 플랜지 부재에 의해 원주둘레에 감싸여지는 제 2 단부 캡 부재의 한 부분이 제공될 수 있는 제 2 단부 캡 부재를 더 포함하는 플렉시블 커넥터 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 벨로우즈 부재는 적어도 튜브형 부재 중 최내부 하나가 튜브형 부재의 다른 것에 겹쳐지도록 그리고 플랜지 부재에 인접한 단부에서 튜브형 부재 중 다른 것 이상으로 축방향으로 연장되도록 적어도 두 개의 다단식으로 맞물린 튜브형 부재로부터 제조되는 플렉시블 커넥터 장치.
  9. 제 8항에 있어서, 원주둘레로 감싸는 단부 캡 부재의 한부분과, 플랜지 부재에 의해 원주둘레로 감싸여지는 단부 캡 부재의 한부분이 제공될 수 있는 단부 캡 부재를 더 포함하는 플렉시블 커넥터 장치.
  10. 제 8항에 있어서, 부재의 인접 단부와 플랜지 부재 사이에 배치되는 나선은 두 개 이하의 다단식으로 맞물린 튜브형 부재층으로 형성되는 플렉시블 커넥터 장치.
  11. 두 개의 단부를 갖는 제 1 튜브형 부재를 형성하는 단계 ;
    제 1튜브형 부재의 외경과 거의 같거나 더 큰 내경을 갖는 구멍을 갖는 플랜지 부재를 형성하는 단계 ;
    제 1 및 제 2 부품 중 하나에 플랜지 부재를 부착시킬 수 있는 플랜지 부재상에 있는 적어도 하나의 부착 부재를 형성하는 단계;
    제 1 튜브형 부재의 두 단부 중 하나에 인접한 한부분으로, 플랜지 부재의 구멍 안쪽으로 제 1 튜브형 부재를 끼우는 단계 ;
    제 1 튜브형 부재의 외경보다 큰 외경을 갖는 각각 그와 같은 나선과, 제 1 튜브형 부재에서 다수의 적어도 두 개의 거의 균일한 환형상의 나선을 형성하는 단계 ;
    적어도 두 개의 거의 균일한 나선 중 두 개에 의해 실질적으로 접하고 두 개 사이에 위치되는 플랜지 부재와, 적어도 두 개의 거의 균일한 나선의 형성을 수반하는 단계를 포함하는 플렉시블 커넥터 장치를 제조하는 방법과 내연기관의 배기 시스템과 같은 유체도관 시스템의 제 1 및 제 2 부품을 연결하는 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 적어도 두 개의 거의 균일한 나선 뒤에 있는 제 1 튜브 부재 안쪽으로 라이너 구조물을 끼우는 단계 ;
    제 1 튜브형 부재에 라이너 구조물을 역학적으로 연결하는 단계를 더 포함하는 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 제 1 튜브형 부재의 직경보다 작은 직경을 갖는 제 1 라이너 튜브 부재를 형성하는 단계 ;
    제 1 라이너 튜브 부재의 한부분이 제 2 라이너 튜브부재의 한부분에 겹치도록 제 1 라이너 부재 안쪽으로 제 2 라이너 튜브 부재를 다단식으로 끼우는 단계 ;를 더 포함하는 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 라이너 구조물을 끼우는 단계는 제 1 라이너 튜브 부재와 제 2 라이너 튜브 부재 사이에 방사상으로 적어도 제 1 탄성 스페이서 부재를 위치시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  15. 제 11항에 있어서, 제 1 및 제 2 부품 중 하나에 플렉시블 커넥터 장치의 부착으로 나선의 하나가 플랜지 부재와 제 1 및 제 2 부품 중 하나 사이에서 함몰되고 압축되어 플랜지 부재와 제 1 및 제 2 부품 중 하나 사이에 실질적으로 유체가 새지않는 밀봉을 이루어, 거기서 나오는 유체의 누설을 방지하도록 제 1 튜브형 부재의 단부와, 인접한 플랜지 부재를 준비하는 단계를 더 포함하는 방법.
  16. 제 11항에 있어서, 제 1 튜브형 부재의 두 단부 중 한부분에 인접한 하나로, 플랜지 부재의 구멍 안쪽으로 제 1 튜브형 부재를 끼우는 단계는
    플랜지 부재와 제 1 튜브형 부재에 의해 방사상으로 감싸지는 단부 캡 부재의 한부분과 제 1 튜브형 부재 위에 단부 캡 부재를 끼우는 단계를 더 포함하는 방법.
  17. 제 11항에 있어서, 제 1 튜브형 부재의 직경보다 작은 직경을 갖는 하나 또는 그 이상의 제 2 튜브형 부재를 형성하는 단계 ;
    적어도 제 1 튜브형 부재가 하나 또는 그 이상의 튜브형 부재에 겹치도록 그리고, 플랜지 부재에 인접한 단부에서 하나 또는 그 이상의 튜브형 부재 중 하나 이상으로 축방향으로 연장되도록, 제 1 튜브형 부재 안쪽으로 하나 또는 그 이상의 제 2 튜브형 부재를 끼우는 단계를 더 포함하는 방법.
  18. 제 11항에 있어서, 다수의 적어도 두 개의 거의 균일한 나선을 형성하는 단계는 플랜지 부재와 두 개 이하의 다단식으로 맞물린 튜브형 부재층 사이에 배치되도록 하는 나선을 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
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