KR0182300B1 - 흡기 매니폴드의 지지구조 - Google Patents

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사또시 아즈마
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쯔지 요시후미
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Abstract

본원의 목적은 구조의 간략화, 경량화와 더불어 신뢰성, 내구성이 우수한 흡기 매니폴드의 지지구조를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 구성은 흡기 포트(3,4)에 연결하는 기부 브랜치(6)와 실린더 헤드(2A)의 위쪽에 배치한 콜렉터부(8)에 연결하는 오버행한 연장 브랜치(7)를 서로의 결합면에 고무 가스켓(11)을 개재시킨 위에 결합면의 주위에 형성한 플랜지(9,10)의 브랜치 통로 배열 방향의 양끝에 배치한 볼트(12)와 이들 양볼트(12)의 사이에 있는 오버행한 측과 반대측의 가장자리부에 배치한 볼트(13)에 의해 체결한다.

Description

흡기 매니폴드의 지지구조
제1도 본 발명의 제1실시예를 도시하는 평면도.
제2도는 본 발명의 제1실시예의 주요부의 절단 단면도.
제3도는 본 발명의 제1실시예의 세로 단면도.
제4도는 본 발명의 제2실시예의 주요부 평면도.
제5도는 본 발명의 제2실시예의 측면도.
제6도는 본 발명의 제3실시예의 주요부 평면도.
제7도는 본 발명의 제3실시예의 측면도.
제8도는 본 발명의 제3실시예의 볼트의 체결 높이의 관계를 도시하는 설명도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2A : 실린더 헤드 2B : 실린더 헤드
3 : 흡기 포트 4 : 흡기 포트
5 : 흡기 매니폴드 6 : 기부 브랜치
7 : 연장 브랜치 8 : 콜렉터부
9 : 플랜지 10 : 플랜지
11 : 고무가스켓 12 : 스터드 볼트
13 : 계단형 볼트 15 : 고무 워셔
[산업상의 이용분야]
본 발명은 자동차용 내연기관등의 흡기 매니폴드의 지지구조에 관한 것이다.
[종래의 기술]
자동차용 내연기관등의 흡기효율을 향상시키기 위해서 흡기의 관성효과를 이용하도록 브랜치(branch) 통로를 연장한 흡기 매니폴드가 있다. 길게한 흡기 매니폴드를 협소한 공간(space)의 엔진 실린더에 잘 배치하기 위하여 실린더 헤드의 측면에서 실린더 헤드의 위쪽으로 만곡시킨 소위 오버행(overhang)형이 있지만 이 경우, 오버행시킨 긴 흡기 매니폴드는 기관 진동의 악영향을 받기 쉬우며 이러한 지지구조에 특별한 배려가 필요로 한다.
그래서 예컨대 일본 실개소62-111966호 공보에서 V형 내연 기관의 양 뱅크로부터의 흡기 매니폴드를 한쪽 뱅크의 위쪽에 배치한 공통의 콜렉터부에 합류시키므로써 흡기 매니폴드를 양 뱅크의 흡기 포트에 연결하도록 아래쪽이 V형으로 개방된 기부 브랜치와, 실린더 헤드 위쪽의 콜렉터에 연결하는 연장 브랜치로 분할하고 이들을 서로 볼트로 단단히 체결하고 있다.
이 경우, 흡기 매니폴드의 지지강성을 확보하기 위해서 양 브랜치의 결합면의 주위에 형성한 플랜지 사이를 그 전체 주위에 걸쳐서 균등한 간격으로 배치한 다수의 볼트에 의해 체결하는데, 이때 흡기 매니폴드가 오버행하는 측은 각 기통의 브랜치가 밀착해서 그 위쪽으로부터 볼트를 삽입 통과시키는 것이 어렵기 때문에, 일부의 브랜치를 만곡시켜서 인접하는 브랜치와의 사이에 간극을 두고, 여기에 볼트를 체결하기 위한 보스부를 형성하므로서 플랜지의 전체 주위에 대한 체결 볼트의 배치를 가능케 하고 있다.
이것에 대해서 일본 실공소61-23648호 공보에 개시된 것은 흡기 매니폴드의 실린더 헤드에 연결한 브랜치와, 실린더 헤드의 위쪽으로 연장되는 브랜치를 방진가스켓을 개재시켜서 볼트 체결함과 동시에 연장 브랜치의 앞끝 부분을 실린더 헤드에 설치한 브래킷에 방진 고무를 거쳐서 체결하고, 흡기 매니폴드의 지지강성을 높이는 대신에 흡기 매니폴드를 탄성 지지하는 것에 의해서 보다 적은 볼트 갯수로 연결부의 시일(밀봉)성을 확보하면서 기관 진동에 의한 흡기 매니폴드의 균열이나 흡기 매니폴드 탑재 부품의 파손을 방지하고 또한 진동소음을 저감하고 있다.
[발명의 해결하려는 과제]
그러나 앞의 것은 고강성을 확보하기 위해서 체결에 필요한 볼트 갯수가 많고 게다가 브랜치 자체의 강성 업(up)의 필요성이나 볼트 보스부의 추가에 의해 브랜치의 주조성이 악화되고 중량도 증가하며 또한 브랜치를 만곡시키는 것에 의한 통기저항의 증대 등의 문제가 있고 또한, 뒤의 것은 흡기 매니폴드의 방진 지지부가 2개소로 되며 구조가 복잡하고 비용상승이나 흡기 매니폴드의 설계상의 제약도 많다는 결점이 있다.
본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위해서 제안된 것이며 구조의 간략화, 경량화와 더불어 신뢰성, 내구성에도 뛰어난 흡기 매니폴드의 지지구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
제1발명은, 실린더 헤드의 흡기 포트에 연결하는 기부 브랜치(6)와, 실린더 헤드의 위쪽에 배치한 콜렉터부(8)에 연결하는 오버행한 연장 브랜치(7)를 서로의 결합면에 탄성 시일부재(11)를 거쳐서 체결한 흡기 매니폴드의 지지구조에 있어서, 각 흡기 포트로 연통하는 브랜치 통로가 일렬로 배치된 기부 브랜치(6)와 연장 브랜치(7)의 결합면의 주위에 플랜지(9,10)를 형성하고, 상기 플랜지(9,10)의 브랜치 통로 배열방향의 양 단부에 각각 배치한 볼트(12)와, 이들 양 볼트(12) 사이에 있으며 오버행한 측과 반대측의 가장자리부에 배치한 중앙의 볼트(13)에 의해 기부 브랜치(6)와 연장 브랜치(7)를 체결하고, 또한 상기 양 단부의 볼트(12)는 중앙의 볼트(13)보다도 탄성 시일부재(11)의 압축 부분을 크게 설정한 것이다.
제2발명은 제1발명에 있어서 상기 양 단부의 볼트를 스터드 볼트, 중앙의 볼트를 계단형 볼트로 구성한 것을 특징으로 하는 흡기 매니폴드의 지지구조.
제3발명은 제1또는 제2발명에 있어서 상기 양 단부의 볼트는 브랜치통로열의 중심선보다 콜렉터부측에 위치해서 설치되는 것을 특징으로 하는 흡기 매니폴드의 지지구조.
[작용]
따라서, 제1발명에선 콜렉터부와 연장 브랜치의 중량에 의거하여 굽힘 모멘트를 오버행한 측과 반대측에 배치한 볼트에 의해 지지하고 플랜지 결합면과 평행인 방향으로의 이동에 대해선 주로 양 단부의 볼트에 의해 지지하며 이와 같이해서 적은 수의 볼트에 의해 효과적으로 흡기 매니폴드를 지지할 수 있고, 중량이나 부품수의 삭감이 도모된다. 또한, 오버행한 연장 브랜치 사이에는 볼트 부착을 위한 간극등이 최소한 생기며 브랜치 통로의 직선화에 따르는 흡기 효율의 개선, 또는 실린더 헤드의 측면에서 윗부분을 덮는 벽형상의 브랜치에 의한 기관소음의 방음효과도 높혀진다. 또한, 중앙의 볼트에 의한 탄성 시일 부재의 압축 부분을 작게 했으므로 흡기 매니폴드의 진동에 대해서도 유연하게 변형에 따르고 중앙의 볼트의 내구성을 확보하며 또한 압축 부분이 큰 양 단부의 볼트에 의해서 플랜지 결합면과 평행 방향으로의 이동을 확실하게 방지할 수 있다.
제2발명에선 전단방향의 외력에 대해서 높은 볼트 강도와 이완 한계를 갖는 스터드 볼트에 의해 결합면과 평행한 방향으로의 이동을 확실하게 방지한다.
제3발명에선 양끝의 볼트가 중심보다 콜렉터부측에 있으므로 흡기 매니폴드의 콜렉터부와 반대측으로의 진도에 대해서도 효과적으로 억제할 수 있다.
[실시예]
제1도 내지 제3도는 본 발명을 자동차의 V형 6기통 기관에 적용한 제1실시예를 도시한 것이며, 소위 엔진 가로놓기의 V형으로 배치된 좌우 뱅크(bank;1A,1B)에는 각각 3 기통씩의 기통이 배열되고, 뱅크(1A,1B)에 끼워진 중앙 공간에 면하는 실린더 헤드(2A,2B)의 각 측면에는 각각의 기통의 흡기 포트(3,4)가 개구한다.
이들 흡기 포트(3,4)로 연통하는 흡기 매니폴드(5)는 실린더 헤드(2A,2B)에 연결하는 기부 브랜치(branch; 6)와, 기부 브랜치(6)에 접속되는 연장 브랜치(7)로 구성되고, 연장 브랜치(7)는 위쪽으로 만곡 즉 오버행하여 한쪽 캐빈측의 실린더 헤드(2A)의 위쪽에 배치되는 콜렉터부(collector; 8)에 합류한다.
기부 브랜치(6)는 각각 3개의 브랜치 통로가 좌우 실린더 헤드(2A,2B)와 연결하도록 하단부가 좌우로 개방된 V형으로 형성되며 또한, 6개의 브랜치 통로가 기통열방향으로 일렬로 병렬된 상단부의 주위엔 플랜지(9)가 일체로 형성된다. 연장 브랜치(7) 하단부의 기부 브랜치(6)와의 결합면에는 동일 형상의 플랜지(10)가 일체로 형성되며, 이들 플랜지(9,10) 사이에 후술하는 바와 같이 고무가스켓(11)을 끼워서 서로 볼트 결합된다.
연장 브랜치(7)는 6개의 브랜치 통로가 서로 밀착된 상태로 일렬로 병렬되고 또한 각 브랜치 통로는 평면적으로 보아 병렬적으로 배치되며 입면적으로는 실린더 헤드(2A)의 위쪽으로 만곡하면서 콜렉터부(8)에 직각 방향으로 연결된다. 콜렉터부(8)에는 도시하지 않은 흡기 덕트가 접속되고 공기 청정기에서 여과한 외기를 흡기 매니폴트(5)로 도입한다.
기부 브랜치(6)와 연장 브랜치(7)와의 결합면에는 플랜지(9,10) 사이에 플랜지와 거의 동일 형상의 탄성 시일부재로서의 고무가스켓을 설치한 위에 서로의 위치 관계가 등각 다이형의 정점을 연결하듯이 배치했고, 각각 양단부의 스터드 볼트(12)와 중앙부의 2개의 계단형 볼트(13)에 의해 체결된다. 중앙부의 2개의 계단형 볼트(13)는 플랜지(9,10)의 길이(세로)방향과 직교하는 양가장자리부중 오버행하는 측과 반대측의 가장자리부에 소정 간격을 갖고 대칭적으로 배치(바람직하기는 6개의 브랜치 통로를 3등분하는 위치)되며, 또한 계단형 볼트(13)와 플랜지(10)와의 사이에 고무 워셔(15)를 끼운 상태로 체결된다.
이것에 대해서 양 단부의 스터드 볼트(12)는 일렬로 병렬된 브랜치 통로열의 중심선보다 약간 콜렉터부(8)측으로 오프셋된 위치에 설치되며 또한 계단형 볼트(13)에 비교해서 고무 가스켓(11)의 압축 부분이 커지게 설정된다. 또한, 고무 가스켓(11)의 압축 부분에 대해선 스터드 볼트(12)와 계단형 볼트(13)의 외견상의 압축부분을 동일하게 하면 고무 워셔(15)의 휘어진 분량만큼 계단형 볼트(13)측의 압축 부분이 작아진다.
이와 같이 구성했으므로, 기부 브랜치(6)와 연장 브랜치(7)와의 결합부엔 오버행시킨 콜렉터부(8)와 연장 브랜치(7)의 중량에 의거하는 굽힘 모멘트가 걸리는데, 이것에 대해선 플랜지(9,10)의 오버행한 측과 반대측의 가장자리부에 배치한 2개의 계단형 볼트(13)에 의해 효과적으로 지지할 수 있다.
기관의 진동에 의해 흡기 매니폴드(5)가 진동되어도 기부 플랜지(6)와 연장 브랜치(7)와의 결합면에 설치한 고무 가스켓(11)이 신축되고 늘 양호한 기밀성을 유지하며 동시에 스터드 볼트(12)나 계단형 볼트(13)로의 과대한 굽힘 응력의 작용을 방지한다. 이 경우, 계단형 볼트(13)와 플랜지(10)와의 사이에 설치한 고무 워셔(15)가 플랜지 사이에 배치한 고무 가스켓(11)과 함께 하중변동에 대응해서 유연하게 탄성 변형하고 플랜지 결합면에서의 높은 기밀성을 유지할 수 있다.
또한, 흡기 매니폴드(5)의 양 뱅크(1A,1B) 방향으로의 진동에 대해선 플랜지(9)의 브랜치 통로의 중심선보다 콜렉터부(8)측에 스터드 볼트(12)가 또한 콜렉터부(8)와 반대측에 계단형 볼트(13)가 배치되며, 플랜지(9,10)의 진동 중심에 대해서 양측에서 볼트 결합되고 있으므로 이와 같이 적은 수의 볼트 갯수이면서 효과적으로 진동 방지를 도모할 수 있다.
한편, 이와 같은 방진지지 구조로 했기 때문에 커지는 흡기 매니폴드(5)의 진동에 따른 플랜지(9,10)의 결합면과 평행방향으로의 거동에 대해선 양 단부에 배치한 고무 가스켓(11)에 대한 압축 부분이 높은 스터드 볼트(12)에 의해 큰 마찰력으로 지지하므로 스터드 볼트(12)와 비교해서 계단형 볼트(13)에 걸리는 전단력이 약해지며(스터드 볼트(12)는 상하 2곳의 맞물리는 부분에 의해 전단력에 대한 이완한도, 볼트 한계와 더불어 통상의 볼트의 2배의 포텐셜이 있기 때문에) 매우 높은 내구성을 갖고 확실한 체결 유지력을 발휘할 수 있다.
또한, 도시한 바와 같이 연장 브랜치(7)는 각 브랜치 통로를 서로 접근시켜서 대략 직선적으로 형성되어 있으므로 통로내의 흡기저항이 적 흡기의 관성효과도 높다.
또한, 이와 같이 벽면상에 일체화된 연장 브랜치(7)에 의해서 캐빈측의 뱅크(1A)의 측면으로부터 상부를 덮으므로 연료 분사 인젝터나 흡배기 밸브로부터의 방사음의 캐빈으로의 전달에 대한 차음기능을 효과적으로 높일 수 있다.
다음에 제4도 및 제5도의 실시예를 설명하면, 이 실시예에선 연장 브랜치(7)를 구성하는 각 브랜치 통로를 서로 밀착히키고 또한 직선적으로 형성한 것이므로 이와 같이 직선화 하므로서 통로내의 흡기 저항을 더욱 감소시키고 흡기의 관성 효과를 가일층 높힐 수 있으며 기관의 고속운전시 등 흡기 효율의 개선에 따른 출력 향상을 도모할 수 있다.
또한, 플랜지(9,10)의 결합면에 있어서 오버행한 콜렉터부(8)와 연장 브랜치(7)의 중량에 의거하는 굽힘 모멘트의 작용점으로부터의 거리가 커질수록 계단형볼트(13)에 걸리는 응력을 작게할 수 있으므로 플랜지(9,10)에는 오버행한 측과 반대측으로의 긴 연장부(14)를 설치하고, 여기에 계단형 볼트(13)를 배치했다. 이외 같이해서 계단형 볼트(13)의 부담을 경감하여 진동등에 대한 내구성이 높혀진다.
또한, 제6도 내지 제8도의 실시예를 설명하면, 이것은 계단형 볼트(13)에 장착한 고무워셔(15)를 제거하고 이때, 양 단부의 스터드 볼트(12)의 압축 부분이 크게되도록 계단형 볼트(13)의 체결부(13a)의 치수를 스터드 볼트(12)의 체결부(12a)의 치수 H보다 X만큼 길게한 것이다.
이와 같이 하므로서 흡기 매니폴드(5)의 양 뱅크(1A,1B) 방향으로의 진동에 대해서 진폭이 큰 중앙의 계단형 볼트(13)의 부근에서의 고무 가스켓(11)의 압축 압력을 작게하고 계단형 볼트(13)에 과대한 응력이 걸리는 것을 방지하며 또한, 압축 부분이 큰 스터드 볼트(12)에 의한 높은 마찰력에 의해서 플랜지(9,10)와 평행한 방향으로의 이동을 확실하게 방지하고 양호한 기밀성과 높은 신뢰성을 확보할 수 있다.
[발명의 효과]
상술한 바와 같이, 제1발명에 의하면, 실린더 헤드의 흡기 포트에 연결하는 기부 브랜치와 실린더 헤드의 위쪽에 배치한 콜렉터부에 연결하는 오버행한 연장 브랜치를 서로의 결합면에 탄성 시일 부재를 거쳐서 체결한 흡기 매니폴트에 있어서, 각 흡기 포트로 연통하는 브랜치 통로가 일렬로 배치된 기부 브랜치와 연장 브랜치의 결합면의 주위에 플랜지를 형성하고 이 플랜지의 브랜치 통로 배열방향의 양 단부에 각각 배치한 볼트와 이들 양 볼트사이에 있으며 오버행한 측과 반대의 가장자리부에 배치한 볼트에 의해 기부 브랜치와 연장 브랜치를 체결했기 때문에 콜렉터부와 연장 브랜치의 중량에 의거하는 굽힘 모멘트를 오버행한 측과 반대측에 배치한 볼트에 의해서 지지하고 플랜지 결합면과 평행한 방향으로의 이동에 대해선 주로 양 단부의 볼트에 의해 방지하며 이와 같이해서 적은 수의 볼트에 의해서 효과적으로 흡기 매니폴트를 지지할 수 있고 중량이나 부품수의 삭감을 도모할 수 있는 한편, 연장 브랜치 사이에는 볼트 부착을 위한 간극 등을 최소한으로 억제하며 브랜치 통로의 설계의 자유도를 높이고 또한 직선화에 따른 흡기효율의 개선, 또는 실린더 헤드의 측면으로부터 상부를 덮는 벽형상의 브랜치에 의한 기관소음의 차음 효과도 높혀진다. 또한, 양 단부의 볼트는 중앙의 볼트보다 탄성 시일 부재의 압축 부분을 크게 했으므로 흡기 매니폴드의 진동에 대해서 탄성 시일 부재가 유연하게 변형에 따라서 기밀성과 더불어 중앙의 볼트의 내구성을 확보하고 게다가 압축 부분이 큰 양 단부의 볼트에 의해 플랜지 결합면과 평행한 방향으로의 이동을 확실하게 방지할 수 있다.
제2발명에 의하면 양 단부의 볼트를 스터드 볼트, 중앙의 볼트를 계단형 볼트로 구성했으므로 높은 볼트 강도와 이완 한계를 갖는 스터드 볼트에 의해 결합면과 평행힌 방향으로의 이동을 확실하게 방지할 수 있다.
제3발명에 의하면 양 단부의 볼트는 브랜치 통로의 중심선 보다 콜렉터부측에 위치해서 설치되므로 흡기 매니폴드의 콜렉터부와 반대측으로의 진동에 대해서도 효과적으로 억제할 수 있다.

Claims (3)

  1. 실린더 헤드의 흡기 포트에 연결하는 기부 브랜치(6)와, 실린더 헤드의 위쪽에 배치한 콜렉터부(8)에 연결하는 오버행한 연장 브랜치(7)를 서로의 결합면에 탄성 시일부재(11)를 거쳐서 체결한 흡기 매니폴드의 지지구조에 있어서, 각 흡기 포트로 연통하는 브랜치 통로가 일렬로 배치된 기부 브랜치(6)와 연장 브랜치(7)의 결합면의 주위에 플랜지(9,10)를 형성하고, 상기 플랜지(9,10)의 브랜치 통로 배열방향의 양 단부에 각각 배치한 볼트(12)와, 이들 양 볼트(12) 사이에 있으며 오버행한 측과 반대측의 가장자리부에 배치한 중앙의 볼트(13)에 의해 기부 브랜치(6)와 연장 브랜치(7)를 체결하고, 또한 상기 양 단부의 볼트(12)는 중앙의 볼트(13)보다도 탄성 시일부재(11)의 압축 부분을 크게 설정한 것을 특징으로 하는 흡기 매니폴드의 지지구조.
  2. 제1항에 있어서, 상기 양 단부의 볼트를 스터드 볼트, 중앙의 볼트를 계단형 볼트로 구성한 것을 특징으로 하는 흡기 매니폴드의 지지구조.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 양 단부의 볼트는 브랜치 통로열의 중심선보다 콜렉터부측에 위치해서 설치되는 것을 특징으로 하는 흡기 매니폴드의 지지구조.
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