KR200240736Y1 - 자동차용 플렉시블 커플링 - Google Patents

Abstract

본 고안은 자동차용 플렉시블 커플링에 관한 것으로, 소정의 폭과 크기를 갖고 속이 빈 원통형으로 파형의 산들이 반복 성형되며, 양단에는 중앙을 향해서 순차적으로 외경은 증가되고 내경은 감소되어 안팎으로 소정의 경사각을 이루는 경사산부(11)가 형성되며, 중앙부에는 일정한 산높이를 가지는 중간산부(12)가 형성된 금속재의 벨로우즈부재(10)와, 양단이 상기 벨로우즈부재(10)의 경사산부(11)에 밀착되고, 상기 중간산부(12)의 최외측으로 벨로우즈부재(10)의 표면과 일정한 간격을 유지하고 감싸지게 위치되며, 소정의 각도를 가지고 편조된 아우터 브래이드부재(20)와, 상기 아우터브래이드부재가 벨로우즈부재(10)의 외측부에 고정되게 위치될 수 있도록, 상기 아우터 브래이드부재(20)의 외경에 끼워져 결합되는 고정용 캡(30)으로 구성되어 소정의 경사각을 이루는 상기 경사산부(11)가 인장, 압축, 굽힘변위에 대한 외력을 분산시켜고, 과도한 토션변위를 흡수할 수 있는 것이다.

또한, 벨로우즈부재(10)의 최외측을 감싸지게 위치되는 아우터 브래이드부재(20)는 벨로우즈부재(10)의 중간산부(12)와 일정한 간격을 유지하고, 양단이 경사산부(11)에 밀착되어 설치되어 사용중 아우터브래이드의 내측면과 벨로우즈부재(10)의 표면사이의 마찰로 인한 손상을 방지할 수 있는 것이다.

따라서, 주행중 발생되는 엔진(2)의 진동이나 노면으로부터 받는 배기관 진동에 의한 인장, 압축, 굽힘, 토션변위등 모든 외력을 분산, 흡수하여 벨로우즈부재(10)의 내구성을 증대시킬 수 있는 매우 유용한 고안인 것이다.

Description

자동차용 플렉시블 커플링{FLEXIBLE COUPLING FOR VEHICLE}

본 고안은 자동차용 플렉시블 커플링에 관한 것으로 더 상세하게는 벨로우즈부재의 양끝단에 경사산부를 형성하고, 아우터브래이드부재를 이 경사산부에 밀착시켜 조립하므로서 엔진 진동 및 주행중 노면으로부터 발생되는 토션 변위를 흡수하여 벨로우즈의 내구성을 증대시킬 수 있도록 고안된 것이다.

일반적으로, 자동차 배기관에는 엔진진동 및 노면진동으로 부터 발생되는 외력을 흡수하여, 배기관의 수명을 증대하고, 승차감을 향상시키기 위하여 플렉시블 커플링이 장착되고 있다.

그리고, 상기와 같이 자동차의 배기관에 연결되는 연결구는 엔진진동 및 노면 진동으로부터 배기계의 움직임을 따라서 발생되는 인장, 압축, 굽힘변위를 일반적으로 흡수하며, 엔진의 설치 조건및 변위발생 방향과 배기관 전체의 설계 및 형상에 따라서 각 방향에서 발생되는 토션변위가 수반될 수 있다.

따라서, 자동차 배기관용 연결구의 핵심 역할인 기밀유지 및 진동변위 흡수능력을 향상시키기 위해서는 금속제 벨로우즈가 주로 사용된다.

한편, 상기와 같은 종류의 연결구로는 여러종류가 알려져 있으나, 비교적 소형구조의 연결구로써 미국특허 제 5145215호가 활용되고 있다.

이 미국특허 배기관 연결구의 구조에 의하면, 엔진측과 배기관측에 각각 연결되는 속이 빈 원통형의 내외측 슬리브(sleeve)들의 끝단을 대향지게 절곡시켜 림을 형성하고, 이 내외측 슬리브의 중첩되는 위치인 림의 사이에 완충부재를 위치시킨다.

그리고, 배기가스의 누출을 방지함과 아울러, 길이 방향에 대한 변위를 흡수하도록 신축가능한 벨로우즈를 상기 슬리브들의 양단에 각각 고정시키게 된다.

또한, 이 슬리브와 벨로우즈가 고정되는 양단에는 외측으로 마감캡이 부착되기도 하며, 용도에 따라 벨로우즈의 외부로는 직조형태로 된 브래이드(braid)가 감싸지는 구성으로 이루어져 있으며, 벨로우즈부재의 외부를 브래이드부재로 감싸지게 한 상태에서 이들의 양단은 캡과 함께 원주방향으로 압착한 후 스폿 용접함으로써 마감하는 구조로 이루어져 있다.

따라서, 분리된 슬리브의 중첩되는 대략 중간 위치에서 굴곡 및 신축이 가능한 하나의 변위부가 형성되어, 엔진의 진동이나 주행중 발생되는 충격으로 부터 길이방향의 신축변위 및 배기관 연결구의 전후의 중심축 각도가 교차되는 상태의 굽힘변위에 대하여 림의 사이에 위치된 완충부재와 외부를 감싸는 벨로우즈등이 흡수하는 것이다.

상기와 같이 자동차 배기관용 연결구의 핵심역할은 기밀유지 및 진동변위 흡수능력이 좋은 금속제 벨로우즈가 주로 맡게 되는데, 벨로우즈 자체만으로는 과도한 토션(Torsion)변위가 발생되어 어떤 커다란 응력을 받고 스스로 변위 또는 하중을 제어할 수 있는 능력이 저하된다.

한편, 상기와 같은 토션변위에 대해서 벨로우즈의 내구성을 증대시키는 방법은 일본 특허청의 공개실용신안공보 소화 61 - 51432에 소개되어 있는 벨로우즈부재를 일체형으로 하지않고, 일부에서 회전될수 있도록 고안된 것이 있으나, 이는배기가스가 누설되고, 벨로우즈의 자유회전에 의해 이 벨로우즈의 외측을 감싸는 아우터브래이드가 중간에서 용이하게 파손되는 문제점이 있었던 것이다.

또한, 일본특허공보 특개평 8 - 121658 및 EP 0770808A1에서 소개된 벨로우즈의 산형상을 변화시키므로서, 벨로우즈의 스프링 정수를 낮게하여 배기계에 있어서 진동흡수를 용이하게 하고, 콤팩트화하여 비용을 절감하였으나, 이들은 벨로우즈부재의 내경부만이 다르게 제조되어 있거나, 15산이하의 콤팩트한 플렉시블 커플링에 적용토록 되어있어서, 토션응력을 받으면 벨로우즈 골부의 단차로 인해 파손되거나 산수 부족으로 토션의 충분한 흡수능력이 부족한 문제점이 있었던 것이다.

본 고안의 목적은 벨로우즈부재 양끝단에 경사산부를 형성하고, 상기 벨로우즈의 외측면을 감싸는 아우터브래이드부재의 양단을 이 경사산부에 밀착시키고, 가운데에는 소정의 간극을 유지시키도록 고정시켜, 주행중 발생되는 엔진과 노면의 진동으로 인한 과도한 토션변위를 흡수할 수 있도록 하여 내구력을 증대시킬 수 있는 자동차용 플렉시블 커플링을 제공하는 데 있다.

도 1은 자동차의 배기관 구조와 본 고안인 플렉시블커플링이 흡수하는 모션의 개략도.

도 2는 본 고안의 기본안을 도시한 반단면도.

도 3은 도 2의 A부 요부확대도.

도 4는 도 2의 B부 요부확대도.

도 5는 본 고안의 다른 실시예를 도시한 반단면도.

*도면 중 주요부호에 대한 설명*

1 - 플렉시블 커플링 2 - 엔진

3 - 배기관 4 - 컨버터

5 - 소음기 10 - 벨로우즈부재

11 - 경사산부 12 - 중간산부

20 - 아우터 브래이드부재 30 - 고정용 캡

40 - 인터록 라이너부재 41 - 인터록 라이너 고정용 슬리브

50 - 인너 브래이드부재 51 - 인너 브래이드 고정용 벨트

이러한 본 고안의 목적은 소정의 폭과 크기를 갖고 속이 빈 원통형으로 파형의 산들이 반복 성형되며, 양단에는 중앙을 향해서 순차적으로 외경은 증가되고 내경은 감소되어 안팎으로 소정의 경사각(α)을 이루는 경사산부(11)가 형성되며, 중앙부에는 일정한 산높이를 가지는 중간산부(12)가 형성된 금속재의 벨로우즈부재(10)와;

양단이 상기 벨로우즈부재(10)의 경사산부(11)에 밀착되고, 상기중간산부(12)의 최외측으로 벨로우즈부재(10)의 표면과 일정한 간격을 유지하고 감싸지게 위치되며, 소정의 각도를 가지고 편조된 아우터 브래이드부재(20)와;

상기 아우터브래이드부재가 벨로우즈부재(10)의 외측부에 고정되게 위치될 수 있도록, 상기 아우터 브래이드부재(20)의 외경에 끼워져 결합되는 고정용 캡(30)으로 구성되어 달성된다.

즉, 기밀유지 및 진동변위 흡수능력을 향상시키기 위해서 사용되는 벨로우즈부재(10)의 직경이 중앙산부에서 부터 양끝단을 향해서 순차적으로 증가되어지므로, 자동차의 엔진(2)과 배기관(3) 사이에 결합되는 양단에 주행중 발생되는 진동에 의한 압축, 인장 및 굽힘, 토션변위등이 집중되는 것을 분산하여 과도한 외력을 흡수할 수 있어 벨로우즈부재(10)의 내구성을 향상시킬 수 있는 것이다.

또한, 아우터 브래이드부재(20)는 벨로우즈부재(10)의 표면과 일정한 간격을 유지하고, 양단이 경사산부(11)에 밀착되어 벨로우즈부재(10)의 최외측을 감싸지게 위치되므로 설치 사용중 아우터브래이드의 내측면과 벨로우즈부재(10)의 표면사이의 마찰로 인한 손상을 방지할 수 있는 것이다.

본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 자동차의 배기관 구조와 본 고안인 플렉시블커플링이 흡수하는 모션의 개략도이다.

도 2는 본 고안의 기본 구조로서, 벨로우즈부재(10)의 양단에 각각 2개의 산에 경사각을 주고, 경사산부(11)에는 아우터브래이드를 밀착 시키고 일정산 높이를유지하는 벨로우즈부재(10)의 가운데 부분에는 아우터브래이드가 소정의 간격을 가지고 조립되어 있는 상태를 도시한 반단면도이다.

도 3은 도 2의 A부의 요부확대도이다.

도 4는 도 2의 B부의 요부확대도이다.

도 5는 본 고안의 기본구조에서 가스안내수단으로 벨로우즈부재(10) 내측에 인너 브래이드부재(50)를 장착한 것을 도시한 반단면도이다.

본 고안인 플렉시블 커플링(1)은 도 1에서 도시한 바와 같이 엔진(2)과 배기관(3)을 연결시켜주며, 배기관(3)의 끝단에는 컨버터(4)와 소음기(5)가 장착되어진다.

일반적으로 벨로우즈부재(10)는 소정의 폭과 크기를 갖고 속이 빈 원통형으로 파형의 산들이 반복 성형되는 벨로우즈부재(10)는 양단에 주름진 관형상으로 축방향 내지 굴곡방향에 대하여 그 변위를 흡수한 후 외력이 제거될 때 복원토록 한다.

그리고, 본 고안에서의 가장 큰 특징은 도 2에서 도시한 바와 같이 상기한 벨로우즈부재(10) 양단에 중앙을 향해서 순차적으로 외경은 증가되고 내경은 감소되어 안팎으로 소정의 경사각(α)을 이루는 경사산부(11)가 형성되어, 상기 벨로우즈부재(10)의 최외측부를 감싸도록 위치되는 아우터 브래이드부재(20)의 양단을 상기 경사산부(11)에 밀착시키고, 벨로우즈부재(10)의 중앙에는 상기 아우터 브래이드부재(20)와 일정한 간격을 가지도록 아우터 브래이드부재(20)를 상기 벨로우즈부재(10)의 양단에 고정시키는 것이다.

즉, 벨로우즈부재(10)의 중앙에 일정한 높이로 파형의 산들이 반복성형된 중간산부(12)의 양단에 벨로우즈부재(10)의 끝단으로 파형의 산들의 직경이 순차적으로 증가하여 단면계수가 점차적으로 증대되는 구조를 가지게 되므로, 주행중 발생되는 진동에 의한 압축, 인장 및 굽힘, 토션변위등을 각 산들로 균일하게 분산하여 과도한 외력을 흡수할 수 있는 것이며, 특히 토션변위에 의한 벨로우즈부재(10)의 파손을 방지할 수 있는 것이다.

또한, 벨로우즈부재(10)의 외측을 감싸는 아우터 브래이드부재(20)는 양측단이 상기 벨로우즈부재(10)의 양단에 형성된 경사면에 밀착되고, 일정한 높이를 가지는 중간산부(12)와 일정한 간격을 가지도록 위치되어, 설치 사용중 아우터브래이드의 내측면과 벨로우즈부재(10)의 표면사이의 마찰로 인한 손상을 방지할 수 있는 것이다.

한편, 본 고안에서 상기 벨로우즈부재(10)는 적어도 20개 이상의 반복성형된 파형의 산들로 이루어져, 벨로우즈부재(10)의 골부의 단차때문에 토션변위를 받을 경우 쉽게 균열이 발생되거나, 산수의 부족으로 토션변위를 충분히 흡수할 수 없는 문제점을 방지할 수 있는 것이다.

또한, 상기 벨로우즈부재(10)의 양단에 형성되는 경사산부(11)의 경사각(α)은 7°∼ 17°로 하여 인장, 압축변위로 인해 벨로우즈부재(10)가 쉽게 파손되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 벨로우즈부재(10)의 최외측을 감싸는 아우터 브래이드부재(20)는 금속와이어가 120°∼140°의 각도(β)로 편조되어 성형되어, 자동차 주행중 발생되는 인장 및 압축, 그리고 굽힘변위의 일부를 흡수할 수 있으며, 외부의 환경으로 부터 벨로우즈부재(10)를 보호하게 된다.

한편, 상기 아우터브래이드부재가 벨로우즈부재(10)의 외측부에 고정되어 위치될 수 있도록, 아우터브래이드부재와 벨로우즈부재(10)의 단부에는 끼워져 결합되는 고정용 캡(30)이 위치된다.

상기 고정용 캡(30)은 벨로우즈부재(10)의 외측부에 위치된 아우터브래이드부재가 벨로우즈부재(10)의 몸체 외부에서 각각의 표면과 밀착되지 않도록 소정의 간극을 유지시키는 역할과 함께, 벨로우즈부재(10)의 외측부에 고정시키는 매개체의 역할도 동시에 수행하며, 최종적으로는 용접에 의해 벨로우즈부재(10)의 외측부에 고정되는 것이다.

한편, 상기 벨로우즈부재(10)의 내측부로는 선택적으로 신축, 휨등의 변형을 동시에 흡수하면서 벨로우즈부재(10)의 탄성한도 내에서 변위를 제어하며, 배기가스의 안내관으로써 흐름을 원할하게 하고, 고온의 배기가스로부터 벨로우즈부재(10)를 보호하여, 내구성을 향상시킬 수 있도록, 가스안내수단을 설치할 수 있다.

그리고, 도 2와 도 5에서 도시한 바와 같이 상기 가스안내수단으로 인터록 라이너부재(40)(Interlock liner) 또는 인너 브래이드(Inner braid)부재(50)등을 사용할 수 있다.

상기 인터록 라이너부재(40)는 도 1에서 도시한 바와 같이 상기 벨로우즈부재(10)의 내측부로 소정의 갭(gap)이 유지된 상태로 위치되며, 나선형으로 감겨져주로 길이 방향 및 굽힘방향 변형을 흡수 시킬 수 있다.

즉, 양단에 경사산부(11)가 형성되어 인장, 압축이나 토션변위를 분산시켜 흡수하는 벨로우즈부재(10)의 내측으로는 길이 방향 및 굽힘방향 변형을 흡수시키는 인터록 라이너부재(40)를 선택적으로 설치하여 사용할 수 있으므로, 내구성 증대를 극대화시킬 수 있는 것이다.

그리고, 인터록 라이너부재(40)는 그 양단부가 링형상의 인터록 라이너 고정용 슬리브(41)를 매개체로 상호 중첩시킨 상태에서 용접의 방법으로 벨로우즈부재(10)의 내측에 견고히 고정될 수 있다.

즉, 인터록 고정용 슬리브(41)의 외측단은 벨로우즈부재(10) 내경부에 끼워진 상태로 용접 고정되고, 그 타단은 인터록 라이너부재(40)의 내측을 향해 절곡되게 성형된 상태에서 일부 중첩시켜 스폿 용접을 수 곳에 행하는 것에 의해 벨로우즈부재(10)와 인터록 라이너부재(40) 사이를 상호 완전하게 결합토록 유지시키는 것이다.

또한, 상기 인너 브래이드부재(50)는 도 2에서 도시한 바와 같이 스테인레스 와이어 재질로 편조된 망체를 사용하며, 벨로우즈부재(10)의 내측으로 원주방향으로 조임 기능을 가지는 인너 브래이드 고정용 벨트(51)를 이용하여 고정시켜 설치된다.

즉, 상기 인너 브래이드부재(50)는 축 또는 굽힘 변위를 받을 때, 양단 고정일 경우에는 2 겹의 와이어 편조망 사이에 마찰이 생겨 댐핑효과를 발생시키며, 한단 또는 양단 고정일 경우에는 상기 벨로우즈부재(10) 내부에 속이 빈 관형상으로 장착되어 배기가스가 통과될 때 주름진 벨로우즈부재(10)에 의해 배기저항이 발생되거나 배기소음이 발생되는 것을 방지하여 벨로우즈부재(10)의 내구성을 향상시키게 된다.

상기와 같은 본 고안의 구성에 의하면, 벨로우즈부재(10) 양단에 중앙을 향해서 순차적으로 외경은 증가되고 내경은 감소되어 안팎으로 소정의 경사각(α)을 이루는 경사산부(11)가 형성되어 인장, 압축, 굽힘변위에 대한 외력을 분산시켜고, 과도한 토션변위를 흡수할 수 있는 것이다.

또한, 벨로우즈부재(10)의 최외측을 감싸지게 위치되는 아우터 브래이드부재(20)는 벨로우즈부재(10)의 중간산부(12)와 일정한 간격을 유지하고, 양단이 경사산부(11)에 밀착되어 설치되어 사용중 아우터브래이드의 내측면과 벨로우즈부재(10)의 표면사이의 마찰로 인한 손상을 방지할 수 있는 것이다.

따라서, 주행중 발생되는 엔진(2)의 진동이나 노면으로부터 받는 배기관 진동에 의한 인장, 압축, 굽힘, 토션변위 등 모든 외력을 분산, 흡수하여 벨로우즈부재(10)의 내구성을 증대시킬 수 있는 매우 유용한 고안인 것이다.

Claims (4)

1. 소정의 폭과 크기를 갖고 속이 빈 원통형으로 파형의 산들이 반복 성형되며, 양단에는 중앙을 향해서 순차적으로 외경은 증가되고 내경은 감소되어 안팎으로 소정의 경사각(α)을 이루는 경사산부(11)가 형성되며, 중앙부에는 일정한 산높이를 가지는 중간산부(12)가 형성된 금속재의 벨로우즈부재(10)와;

   양단이 상기 벨로우즈부재(10)의 경사산부(11)에 밀착되고, 상기 중간산부(12)의 최외측으로 벨로우즈부재(10)의 표면과 일정한 간격을 유지하고 감싸지게 위치되며, 소정의 각도를 가지고 편조된 아우터 브래이드부재(20)와;

   상기 아우터브래이드부재가 벨로우즈부재(10)의 외측부에 고정되게 위치될 수 있도록, 상기 아우터 브래이드부재(20)의 외경에 끼워져 결합되는 고정용 캡(30)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 플렉시블 커플링.
2. 청구항 제 1 항에 있어서, 상기 벨로우즈부재(10)의 양단에 형성되는 경사산부(11)의 내, 외측 경사각(α)은 7°∼ 17°사이인 것을 특징으로 하는 자동차용 플렉시블 커플링.
3. 청구항 제 1 항에 있어서, 상기 아우터 브래이드부재(20)는 120 °∼ 130°각도(β)로 편조되어 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 플렉시블 커플링.
4. 청구항 제 1 항에 있어서, 상기 벨로우즈부재(10) 내측에 인터록 라이너부재(40) 또는 인너 브래이드부재(50) 중 어느 하나가 장착되는 것을 특징으로 하는 자동차용 플렉시블 커플링.