KR100405429B1 - 배기매니폴드의 시일 접속 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 시일링과 익스펜더간의 시일성이 크게 향상된 배기매니폴드의 시일 접속구조를 제공하는 데 있다.

이를 위해 본 발명은 2개 이상의 몸체로 분리 제작하여 시일링과 익스펜더를 통하여 시일되도록 접속되는 배기매니폴드에 있어서,

상기 시일링과 익스펜더는 각기 링형상으로 형성하되, 양측의 시일 접촉면 부위는 곡면부로 형성되어 선 접촉을 유지하게 되는 것을 특징으로 한다.

Description

배기매니폴드의 시일 접속 구조{Ring seal a expander structure of exhaust manifold}

본 발명은 배기매니폴드의 시일 접속 구조 개선에 관한 것이다.

엔진에서 연소한 고온의 배기가스는 배기매니폴드를 통하여 외부로 배출된다. 배기매니폴드는 각 실린더마다 배기 포트를 경유하여 배출되는 배출가스를 몇개로 합쳐서 머플러측으로 배출 안내하는 것으로서, 대량 생산 엔진의 배기매니폴드는 배기포트 쪽을 실린더수대로, 머플러쪽은 1개 또는 2개로 하고 있는 경우가 많다.

통상 배기매니폴드는 고온의 연소가스에 노출되어 있기 때문에 내열성을 고려하여 합금주철을 사용하여 주로 제작된다. 그리고 대형 엔진에서 배기매니폴드(20)는 그 사이즈가 매우 크기 때문에 도 5에서와 같이 주조공법상 2개 이상의 몸체(21)(22)로 분리하여 제작하며, 2개의 몸체(21)(22) 사이의 시일성을 확보하기 위하여 도 6 내지 도 8에서와 같이 시일링(23)과 익스팬더(24, expander)를 사용하여 접속하고 있다.

익스팬더(24)는 통상 도 7에 도시한 것과 같이 원형으로 구성되는 시일링(23)의 내측으로 장착하고 다각형, 일반적으로 육각 모양의 각을 준 형태로 사용된다.

대략 0.4㎜의 얇은 두께를 가진 익스펜더(24)는 단부가 겹쳐지고, 외부에서시일링(23)이 누르게 되면, 외부힘(F₁)에 의한 내부 반력(F₂)에 의해 시일면을 형성하게 된다.

그러나 상기와 같은 익스펜더(24)와 시일링(23)의 접촉 구조에 의하면, 얇은 판의 익스펜더(24)와 시일링(23)간의 면접촉에 의해 시일성이 떨어져 배기가스의 누설 위험성이 높으며, 또 힘의 작용과 반작용이 동축상에 형성되어 강도상 불리하고 측면압(P) 작용에 따른 시일성이 떨어지며, 고온 고압의 배기가스에 의하여 시일링(23)과 익스펜더(24)간에 소착을 일으킬 위험성이 높다는 문제점이 지적되고 있다.

이에 본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은 시일링과 익스펜더간의 시일성이 크게 향상된 배기매니폴드의 시일 접속구조를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 2개 이상의 몸체로 분리 제작하여 시일링과 익스펜더를 통하여 시일되도록 접속되는 배기매니폴드에 있어서,

상기 시일링과 익스펜더는 각기 링형상으로 형성하되, 양측의 시일 접촉면 부위는 곡면부로 형성되어 선 접촉을 유지하게 되는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 청구항 2 기재에 의하면 상기 시일링과 익스펜더는 편심(e)을 가지도록 서로 경사진 접촉면상에서 접촉을 유지하게 되는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명의 청구항 3 기재에 의하면 상기 시일링과 익스펜더를 수용하는 시일홈과의 접촉성을 향상시키기 위해 상기 시일링과 익스펜더에 복수개의 링형 돌기가 형성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 시일링과 익스펜더의 정단면 형상을 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명에 의한 시일링과 익스펜더의 측면 형상을 나타내는 도면이다.

도 3은 본 발명에 의한 배기매니폴드의 시일 접속 구조를 나타내는 단면도이다.

도 4는 본 발명에 의한 시일링과 익스펜더의 변형된 구조를 나타내는 도면이다.

도 5내지 도 8은 종래 배기매니폴드의 시일 접속 구조를 설명하는 도면이다.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 시일링 2 : 익스펜더

4 : 배기매니폴드 5,6 : 시일 접촉면

7 : 접촉점 8 : 시일홈

9 : 내벽면 10,11 : 돌기

e : 편심

이하 본 발명의 구성과 작용을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 배기매니폴드의 시일을 위한 시일링과 익스펜더의 정단면 형상을 나타낸 도면이며, 도 2는 동상 시일링과 익스펜더의 측면 형상을 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 배기매니폴드의 시일 접촉 구조를 나타낸 정단면도이다.

도 1과 도 2에 있어서, 본 발명의 시일링(1)과 익스펜더(2)는 링상으로 형성되고, 익스펜더(2)는 배기매니폴드(4)에 장착시 시일링(1)의 편심(e)된 내측에 밀착하도록 위치한다.

상기 시일링(1)과 익스펜더(2)의 시일접촉면(5)(6)은 곡면(rounding, or barrel type)으로 형성되어 상기 시일접촉면(5)(6)에 의해 이루어지는 시일링(1)과 익스펜더(2) 상호간의 접촉이 면접촉이 아닌 접촉면적이 좁은 선접촉 상태를 이루게된다.상기와같이 시일링(1)과 익스펜더(2)가 상호 선접촉을 이루게되면 접촉부분이 그만큼 작아져서 작용하는 힘이 같을때 접촉부위에 가해지는 압력은 상승하게되므로 시일링(1)과 익스펜더(2) 상호간의 시일링은 향상되는 것이다.그리고, 상기 시일접촉면(5)(6)은 각기 일측으로 쏠려 경사지게 형성되었기 때문에 그 접촉점(7)을 기준할 때 시일링(1)과 익스펜더(2)는 편심(e)상태가 되며, 이는 추후 설명되는 것과 같이 시일성 향상을 위하여 중요한 역할을 하게 된다.

매기매니폴드(4)의 2개의 분리 제작된 몸체(4a)(4b)중 어느 하나에는 시일링(1)과 익스펜더(2)를 수용하여 간직하기 위한 시일홈(8)이 형성되고, 그 시일홈(8)내에 간직되는 시일링(1)과 익스펜더(2)는 경사진 곡면의 시일접촉면(5)(6)에 의해 서로 편심(e)상태에 있다.

또, 시일홈(8)의 내벽면(9)에 접촉하는 시일링(1)과 익스펜더(2)의 측벽면은 평면으로 형성되거나 또는 도 4에서와 같이 규칙적인 원호상의 돌기(10)(11)가 형성될 수 있다.

이와같은 본 발명에 의하면 배기매니폴드(4)의 일측몸체(4a)로부터 외력 F가 작용하면, 서로 접촉면(5)(6)에서 미끄러져 선접촉을 유지함과 함께(항상 한점에서 접촉을 유지하므로 원주 전체로는 선접촉에 해당), 편심(e)효과에 의한 힘 F₁,과 F₂의 수평 분력에 의해 시일홈(8)의 내벽면(9)에의 밀착성이 증대되는 것이다.

이상과 같은 본 발명에 의하면 배기매니폴드의 누설 방지를 위해 사용되는 시일링과 익스펜더를 링형상으로 형성하되, 서로 접촉하는 면을 곡면으로 하고 일측으로 경사지게 하므로써, 곡면 접촉에 따른 선접촉에 의해 면압이 형상되어 시일성을 좋게 만들게 되며, 또 편심 접촉 효과에 의해 각기 반대의 측면 방향으로 미끄러지는 수평 분력이 작용하여 시일홈의 내벽면과의 밀착성이 향상되어 시일 효과가 크게 증대된다.

Claims (3)

1. 2개 이상의 몸체로 분리 제작하여 시일링과 익스펜더를 통하여 시일되도록 접속되는 배기매니폴드에 있어서,

   상기 시일링과 익스펜더는 각기 링형상으로 형성하되, 상기 시일링과 익스펜더의 시일 접촉면 부위는 곡면부로 형성되어 접촉면적이 좁은 선 접촉을 유지하게 되는 것을 특징으로 하는 배기매니폴드의 시일 접속 구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 시일링과 익스펜더는 편심(e)을 가지도록 서로 경사진 접촉면상에서 접촉을 유지하게 되는 것을 특징으로 하는 배기매니폴드의 시일 접속 구조.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 시일링과 익스펜더를 수용하는 시일홈과의 접촉성을 향상시키기 위해 상기 시일링과 익스펜더에 복수개의 링형 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 배기매니폴드의 시일 접속 구조.