[논문]차량 배기관용 V-Insert 클램프의 체결 성능 평가

황영은; 윤성호

doi:10.7736/kspe.2012.29.2.208

차량 배기관용 V-Insert 클램프의 체결 성능 평가
Characterization of V-Insert Clamp Joint Applied to Automobile Exhaust Pipes 원문보기

한국정밀공학회지 = Journal of the Korean Society for Precision Engineering, v.29 no.2, 2012년, pp.208 - 213

황영은 (금오공과대학교 기계공학과) , 윤성호 (금오공과대학교 기계공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, the mechanical joint performance of the V-Insert clamp applied to automobile exhaust pipes was evaluated through the experimental investigation of its axial load capacity. The axial load of the V-Insert clamp was also determined by using theoretical equations presented by Shoghi and compared with the experimental results. As results of the theoretical prediction, the axial load of the V-Insert clamp tended to increase along with smaller angle of the V-Insert segment and the lower friction coefficient between the V-Insert segment and exhaust pipes. The experimental results under tightening effects were similar to the theoretical results and the axial load of the V-Insert clamp presented maximum values in the range of all torques at distance of 2mm between each exhaust pipes. The experimental results under loading effects were similar to the theoretical results in the range of lower torques but deviated from the theoretical results in the range of higher torques. These results would be beneficial to improve the joint and sealing performance of the V-Insert clamp.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 일련의 시험과정을 통해 상부와 하부 배기관 간의 간격 크기와 V-Insert 클램프의 T-볼트에 가해지는 토크가 V-Insert 클램프의 축방향 하중지지 성능에 미치는 영향을 조사하였다.
최근 들어 국내에서도 V-Insert 클램프의 국산화 개발에 대한 필요성이 대두됨에 따라 V-Insert 클램프에 대한 형상 설계, 체결력 평가, 기밀성능 평가 등에 대한 연구가 시도되고 있다. 본 연구에서는 하중시험기를 통해 차량 배기계에 적용되는 V-Insert 클램프의 축방향 하중지지 성능을 조사하여 V-Insert 클램프의 체결 성능을 평가하였다. 또한 Shoghi 가 제안한 이론식을 통해 V-Insert 클램프의 축방향 하중을 예측하고 실험을 통해 얻은 결과와 비교하였다.

가설 설정

3) Strap 과 V-Insert Segment 바를 점용접으로 접합한다.

제안 방법

1) 폭 31.5mm, 두께 2.0mm 인 Segment 바(소재: SUS 304)를 Forming 롤러장치에 삽입하여 총 5 단계의 가공 과정을 거쳐 V-Insert 형상을 제작한다.
본 연구에서는 자동차 배기관에 적용되는 V-Insert 클램프의 축방향 하중을 이론적으로 예측하고 시험결과와의 비교를 통해 다음의 결론을 얻었다.
(b)는 상부와 하부 배기관이 서로 맞물려 V-Insert 클램프의 V-Insert Segment 에 접촉되는 부분의 형상으로 Position 은 상부 배기관과 하부배기관 간의 간격을 나타낸다. 상부와 하부 배기관 간의 간격을 일정하게 적용하기 위해서는 상부 배기관과 하부 배기관을 서로 접촉시키고 500N 의 압축하중을 가하였으며 이때의 간격을 0mm 로 설정하였다. 또한 (c)는 상부와 하부 배기관을 V-Insert 클램프로 체결하여 V-Insert 클램프의 T-볼트에 토크를 적용한 경우로서 이를 통해 로드셀에서 축방향 하중을 측정하였다.
이때 배기관 간의 간격은 1.5mm, 2.0mm, 2.5mm 를 고려하였고 토크는 1.0N·m 에서 6.0N·m 까지 1.0N·m 씩 증가시키며 시험하였다.
이때 토크는 1.0N·m 에서 6.0N·m 까지 1.0N·m 씩 증가시켰으며 각 토크에서 배기관 간의 간격을 1.0mm 에서 2.0mm 까지 0.2mm 씩 증가시켰다.
죄임효과를 고려한 하중지지 성능시험을 위해 배기관 간의 간격을 고정시킨 후 클램프에 토크를 가하였으며 식(1)에 의해 V-Insert 클램프의 축방향 하중을 측정하였다. 이때 배기관 간의 간격은 1.
하중효과를 고려한 하중지지 성능 시험을 위해 V-Insert 클램프에 일정한 토크를 가한 후 배기관 간의 간격을 증가시켰으며 식(2)에 의해 V-Insert 클램프의 축방향 하중을 측정하였다. 이때 토크는 1.

데이터처리

본 연구에서는 하중시험기를 통해 차량 배기계에 적용되는 V-Insert 클램프의 축방향 하중지지 성능을 조사하여 V-Insert 클램프의 체결 성능을 평가하였다. 또한 Shoghi 가 제안한 이론식을 통해 V-Insert 클램프의 축방향 하중을 예측하고 실험을 통해 얻은 결과와 비교하였다.

성능/효과

(1) V-Insert 클램프 축방향 하중의 이론결과에 따르면 배기관과 V-Insert Segment 의 접촉마찰계수와 V-Insert 의 각이 작을수록 V-Insert 클램프의 축방향 하중은 점차적으로 증가하지만 V-Insert 클램프의 축방향 하중은 V-Insert 의 각보다는 마찰계수에 더 큰 영향을 받음을 알 수 있다.
(2) 시험을 통해 측정된 죄임효과에 따른 V-Insert 클램프의 축방향 하중은 이론결과 범위 내에 분포하며 배기관 간의 간격이 2.0mm 인 경우 모든 토크의 범위에서 축방향 하중은 가장 높은 값을 나타내었다. 마찬가지로 시험을 통해 측정된 하중효과에 따른 V-Insert 클램프의 축방향 하중은 낮은 토크의 범위에서는 이론결과와 유사한 양상을 나타내지만 높은 토크의 범위에서는 이론결과와 비교적 큰 편차를 나타내었다.
(3) 죄임효과 시험으로 얻어진 배기관 간격 범위는 V-Insert 클램프의 기밀성능을 높이기 위한 개스킷 두께 결정에 적용이 가능하며 하중효과 시험에 의해 얻어진 결과는 V-Insert 클램프의 체결 성능을 향상시키기 위한 설계 자료로 활용이 가능하다.
1 을 고려하였다. 시험결과를 보면 모든 배기관 간의 간격 범위에서 토크가 증가할수록 클램프의 축방향 하중은 점차적으로 증가한다. 특히 토크의 범위가 4.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	V-Insert 클램프의 장점은 무엇인가?	V-Insert 클램프는 원형 단면을 가진 서로 다른 소재나 동일 소재를 서로 체결할 경우 쉽게 탈거하거나 부착할 수 있다는 장점으로 인해 항공우주 및 자동차 산업 등에 이용된다. 최근에는 국내 차량의 배기가스저감장치를 구성하는 부품들을 서로 체결하기 위한 용도로 활용하기 위해 연구가 진행되고 있다.
	V-Insert 클램프의 z-방향의 하중은 어떤 요소인가?	이러한 반경 방향의 하중은 배기관에 대해 쐐기 작용을 일으켜 z-방향의 하중을 발생시킨다. 이러한 z-방향의 하중은 V-Insert 클램프의 축방향 하중이며 배기관 간의 체결 및 기밀성을 유지시키는 요소이다.

참고문헌 (9)

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상세보기
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상세보기
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상세보기
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Shoghi, K., Barrans, S. M. and Rao, H. V., "Stress in V-section Band Clamps," Proceedings of the Institute of Mechanical Engineering Part C, Journal of Mechanical Engineering Science, Vol. 218, No. 3, pp. 251-261, 2004.
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