KR101807025B1 - 배기 매니폴드용 실링장치 - Google Patents

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Abstract

배기 매니폴드용 실링장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 배기 매니폴드용 실링장치는 내주면에 장착홈이 형성된 연결부가 일체로 형성되는 메인 파이프; 일단부에 돌출부가 형성되며, 상기 돌출부가 상기 연결부로 삽입된 상태에서 상기 메인 파이프와 결합되는 서브 파이프; 상기 메인 파이프와 상기 서브 파이프 사이를 시일하도록 상기 연결부의 내부에서 상기 장착홈에 장착되는 밸브유닛; 및 상기 연결부의 내부에서 상기 돌출부와 상기 밸브유닛의 사이에 개재되는 가스켓을 포함한다.

Description

배기 매니폴드용 실링장치{SEALING DEVICE FOR EXHAUST MANIFOLD}
본 발명은 배기 매니폴드용 실링장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 분리형으로 형성되는 배기 매니폴드의 각 연결부 사이에서 배기가스가 누출되는 것을 방지하도록 하는 배기 매니폴드용 실링장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 흡배기 시스템에서, 흡기 매니폴드를 통하여 엔진에 흡기를 공급하고, 공급된 흡기는 엔진에서 연소되어 배기 매니폴드를 통하여 외부로 배출된다.
차량의 엔진에서 발생하는 배기가스는 배기 시스템을 통하여 배출되는데, 이러한 배기 시스템은 배기가스를 차량의 후방으로 유도하는 배기라인과, 상기 배기라인 상에 설치되어 배기 소음을 감쇄시키는 소음기 등을 포함한다.
여기서, 엔진의 실린더 헤드에는 각 연소실로부터 배출되는 배기가스를 배기라인으로 안내하기 위한 배기 매니폴드가 장착된다.
종래 기술에 따른 배기 매니폴드에는 실린더 헤드의 배기포트에 연결되도록 다수개의 런너가 구비되고, 일체형 또는 분리형으로 제작된다. 이 중, 분리형 배기 매니폴드는 분리 구성되어 시일링을 개재시켜 결합되는 구조로 이루어진다.
그러나 상기와 같은 종래의 분리형 배기 매니폴드는 연소실로부터 배출되는 고온의 배기가스에 의해 열변형이 발생될 경우, 결합된 연결부에서 배기가스가 누출되는 문제점이 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 고온의 배기가스로 인해 열변형 발생 시에도 메인 파이프와 서브 파이프 사이의 연결부에서 기밀을 유지함으로써, 배기가스가 외부로 누출되는 것을 방지하도록 하는 배기 매니폴드용 실링장치를 제공하고자 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 배기 매니폴드용 실링장치는 내주면에 장착홈이 형성된 연결부가 일체로 형성되는 메인 파이프; 일단부에 돌출부가 형성되며, 상기 돌출부가 상기 연결부로 삽입된 상태에서 상기 메인 파이프와 결합되는 서브 파이프; 상기 메인 파이프와 상기 서브 파이프 사이를 시일하도록 상기 연결부의 내부에서 상기 장착홈에 장착되는 밸브유닛; 및 상기 연결부의 내부에서 상기 돌출부와 상기 밸브유닛의 사이에 개재되는 가스켓을 포함할 수 있다.
상기 밸브유닛은 일단부가 개구되고, 타단부가 폐쇄되어 상기 장착홈에 삽입되며, 내부에 공간이 형성되는 하우징; 상기 하우징에 일단부가 슬라이드 이동 가능하게 삽입되고, 타단부는 상기 가스켓에 접촉되는 밸브부재; 상기 하우징의 개구된 일단부에 장착되며, 상기 밸브부재의 이동을 지지 및 안내하는 가이드 부재; 상기 가이드 부재의 선단에 장착되는 고정 캡; 상기 고정 캡의 내부에서 상기 밸브부재와 상기 가이드 부재 사이에 개재되며, 상기 밸브부재에 탄성력을 제공하는 탄성부재; 및 상기 공간에 충진되며, 배기가스가 배출될 경우에는 팽창되고 배기가스가 배출되지 않을 경우에는 수축되면서 상기 밸브부재에 선택적으로 가압력을 제공하는 변형부재를 포함할 수 있다.
상기 밸브부재의 타단부에는 상기 밸브부재와 상기 가이드 부재의 사이로 상기 변형부재가 누출되는 것을 방지하도록 슬리브가 장착될 수 있다.
상기 슬리브는 상기 변형부재의 팽창 또는 수축 시에 가변되는 부피변형에 따라 발생된 가압력을 상기 밸브부재에 전달하도록 그 재질이 변형 가능한 소재로 구성될 수 있다.
상기 밸브부재의 타단에는 상기 가스켓에 접촉되는 지지부가 형성되고, 상기 고정 캡의 내부에 위치되는 일단부에는 걸림부가 형성될 수 있다.
상기 탄성부재의 일단은 상기 걸림부에 지지되고, 타단은 상기 가이드 부재에 지지되는 코일 스프링으로 형성될 수 있다.
상기 걸림부는 상기 고정 캡에 걸려서 상기 밸브부재가 상기 하우징으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
상기 변형부재는 그 재질이 배기가스의 온도에 따라 팽창 또는 수축되는 왁스 소재일 수 있다.
상기 밸브유닛은 전체적인 형상이 링 형상으로 형성될 수 있다.
상기 연결부의 외경은 상기 메인 파이프의 외경보다 크게 형성될 수 있다.
상기 돌출부는 상기 서브 파이프로부터 외측으로 돌출 형성될 수 있다.
상기 가스켓은 스틸 소재의 링 형상으로 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 배기 매니폴드용 실링장치에 의하면, 고온의 배기가스로 인해 열변형 발생 시에도 메인 파이프와 서브 파이프 사이의 연결부에서 기밀을 유지함으로써, 배기가스가 외부로 누출되는 것을 미연에 방지하는 효과가 있다.
또한, 배기가스의 온도에 따라 팽창 또는 수축이 이루어지는 변형부재와 탄성부재의 탄성력으로 메인 파이프와 서브 파이프 사이의 기밀성 및 밀폐성 향상을 통하여 배기가스의 외부 누출을 효율적으로 방지함으로써, 상품성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배기 매니폴드용 실링장치가 적용되는 배기 매니폴드의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배기 매니폴드용 실링장치가 적용되는 배기 매니폴드의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배기 매니폴드용 실링장치의 사시도이다.
도 4는 도 3의 A-A 선에 따른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 배기 매니폴드용 실링장치가 적용된 배기 매니폴드의 부분 확대 단면도이다.
도 6과 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 배기 매니폴드용 실링장치의 단계별 작동 상태도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 “...유닛”, “...수단”, “...부”, “...부재” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배기 매니폴드용 실링장치가 적용되는 배기 매니폴드의 정면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배기 매니폴드용 실링장치가 적용되는 배기 매니폴드의 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배기 매니폴드용 실링장치의 사시도이고, 도 4는 도 3의 A-A 선에 따른 단면도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 배기 매니폴드용 실링장치가 적용된 배기 매니폴드의 부분 확대 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 배기 매니폴드용 실링장치(100)는 엔진의 실린더 헤드(미도시)에 형성된 배기포트에 장착되어 배기가스를 차량의 배기 시스템으로 안내하는 배기 매니폴드(102)에 장착된다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배기 매니폴드용 실링장치(100)는 메인 파이프(110), 서브 파이프(120), 밸브유닛(130), 및 가스켓(140)을 포함한다.
먼저, 상기 메인 파이프(110)는 내주면에 장착홈(112)이 형성된 연결부(114)가 양단부에 각각 일체로 형성된다. 여기서, 상기 연결부(114)의 외경은 상기 메인 파이프(110)의 외경보다 크게 형성될 수 있다.
상기 서브 파이프(120)는 일단부에 돌출부(122)가 형성되며, 상기 돌출부(122)가 상기 연결부(114)의 내부로 삽입된 상태에서 상기 메인 파이프(110)와 결합된다.
상기 돌출부(122)는 상기 서브 파이프(120)의 외주면으로부터 외측으로 돌출 형성될 수 있다. 즉, 상기 돌출부(122)의 외경(outer diameter)은 상기 연결부(114)의 내부에 억지 끼움 형식으로 삽입되도록 상기 연결부(114)의 내경(inner diameter)과 동일하게 형성될 수 있다.
여기서, 상기 메인 파이프(110)와 상기 서브 파이프(120)에는 다수개의 배기포트(미도시)에 각각 연결되도록 다수개의 런너(116, 124)가 일체로 형성될 수 있다.
이와 같이 구성되는 상기 메인 파이프(110)와 상기 서브 파이프(120)는 상호 결합되어 배기 매니폴드(102)를 구성할 수 있다.
상기 밸브유닛(130)은, 도 3 내지 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 메인 파이프(110)와 상기 서브 파이프(120) 사이를 시일하도록 상기 연결부(114)의 내부에서 상기 장착홈(112)에 장착된다.
즉, 상기 밸브유닛(130)은 결합된 상기 메인 파이프(110)와 상기 서브 파이프(120)의 사이를 시일하여 배기가스가 외부로 누출되는 것을 방지한다. 이러한 밸브유닛(130)은 전체적인 형상이 링 형상으로 형성될 수 있다.
그리고 상기 가스켓(140)은 상기 연결부(114)의 내부에서 상기 돌출부(122)와 상기 밸브유닛(130)의 사이에 개재된다. 상기 가스켓(140)은 배기가스의 고온에 견디도록 내열성의 스틸 소재로 형성될 수 있다. 또한, 상기 가스켓(140)은 링 형상으로 형성될 수 있다.
한편, 상기 밸브유닛(130)은 하우징(131), 밸브부재(132), 가이드 부재(135), 고정 캡(136), 탄성부재(137), 및 변형부재(138)를 포함한다.
상기 하우징(131)은 일단부가 개구되고, 타단부가 폐쇄되어 상기 장착홈(112)에 삽입되며, 내부에 공간(S)이 형성된다.
상기 밸브부재(132)의 일단부는 상기 하우징(131)에 슬라이드 이동 가능하게 삽입된다. 이러한 밸브부재(132)의 타단부는 상기 가스켓(140)에 접촉된다.
여기서, 상기 밸브부재(132)의 타단에는 상기 가스켓(140)에 접촉되는 지지부(133)가 형성된다. 또한, 상기 고정 캡(136)의 내부에 위치되는 상기 밸브부재(132)의 일단부에는 걸림부(134)가 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 가이드 부재(135)는 상기 하우징(131)의 개구된 일단부에 장착되며, 상기 밸브부재(132)의 이동을 지지 및 안내한다.
상기 고정 캡(136)은 상기 가이드 부재(135)의 선단에 장착된다.
여기서, 상기 걸림부(134)는 상기 고정 캡(132)에 걸려서 상기 밸브부재(132)가 상기 하우징(131)으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
상기 탄성부재(137)는 상기 밸브부재(131)에 탄성력을 제공하도록 상기 고정 캡(136)의 내부에서 상기 밸브부재(132)와 상기 가이드 부재(135) 사이에 개재된다.
여기서, 상기 탄성부재(137)의 일단은 상기 걸림부(134)에 지지되고, 타단은 상기 가이드 부재(135)에 지지되는 코일 스프링으로 형성될 수 있다.
즉, 상기 탄성부재(137)는 인장 스프링으로 형성되며, 상기 지지부(133)가 상기 가스켓(140)에 밀착된 상태를 유지하도록 상기 밸브부재(132)에 계속적으로 탄성력을 제공할 수 있다.
그리고 상기 변형부재(138)는 상기 공간(S)에 충진된다. 상기 변형부재(138)는 그 재질이 배기가스의 온도에 따라 팽창 또는 수축되는 왁스 소재일 수 있다.
여기서, 왁스소재는 온도에 따라 부피가 팽창되거나 수축이 이루어지는 것으로, 온도가 높아지면 내부에서 그 부피가 팽창되었다가 온도가 낮아지면 다시 수축되어 초기 부피로 복원되는 성질을 갖는 소재이다.
이에 따라, 상기 변형부재(138)는 배기가스가 배출될 경우, 고온의 배기가스에 의해 팽창되면서 부피가 증가함에 따라, 상기 밸브부재(131)에 선택적으로 가압력을 제공한다.
반면, 배기가스가 배출되지 않을 경우, 상기 변형부재(138)는 다시 수축되면서 부피가 감소됨에 따라, 상기 밸브부재(132)에 제공된 가압력을 해제한다.
즉, 상기 변형부재(138)는 배기가스의 배출 여부에 따라, 부피변형이 선택적으로 발생되면서, 상기 밸브부재(132)에 선택적으로 가압력을 제공할 수 있다.
한편, 상기 밸브부재(132)의 타단부에는 상기 밸브부재(132)와 상기 가이드 부재(135)의 사이로 상기 변형부재(138)가 누출되는 것을 방지하도록 슬리브(139)가 장착될 수 있다.
상기 슬리브(139)는 상기 변형부재(138)의 팽창 또는 수축 시에 가변되는 부피변형에 따라 발생된 가압력을 상기 밸브부재(132)에 전달하도록 그 재질이 변형 가능한 소재로 구성될 수 있다.
예를 들면, 상기 슬리브(139)는 고무소재와 같이 유연한 소재로 형성될 수 있다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 배기 매니폴드용 실링장치(100)의 작동 및 작용을 상세히 설명한다.
도 6과 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 배기 매니폴스용 실링장치의 단계별 작동 상태도이다.
도 6을 참조하면, 배기가스가 배출되지 않을 경우, 상기 실링장치(100)는 밸브유닛(130)의 상기 탄성부재(137)로부터 제공된 탄성력에 의해 상기 밸브부재(132)의 지지부(133)가 상기 가스켓(140)에 밀착된 상태를 유지하게 된다.
이 때, 상기 변형부재(138)는 상기 공간(S)에서 부피가 변형되지 않는 초기상태를 유지한다.
이에 따라, 상기 밸브유닛(130)은 상기 메인 파이프(110)의 연결부(114)와 상기 서브 파이프(120)의 돌출부(122) 사이를 밀폐시켜 배기 매니폴드(102)의 내부에 잔존하는 배기가스가 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있다.
반면, 도 7을 참조하면, 엔진의 작동에 의해 연소실에서 생성된 배기가스가 배출되면, 고온의 배기가스에 의해 상기 밸브유닛(130)의 변형부재(138)가 상기 공간(S)에서 팽창됨으로써, 그 부피가 증가된다.
이 때, 상기 슬리브(139)는 형상이 변형되면서 상기 공간(S)으로 삽입된 밸브부재(132)의 일단에 접촉되어 상기 변형부재(138)의 부피변화에 의해 발생된 가압력을 상기 밸브부재(132)에 전달한다.
그러면, 상기 밸브부재(132)는 상기 탄성부재(137)로부터 제공된 탄성력과, 팽창된 상기 변형부재(138)의 부피변화에 의해 발생되는 가압력을 제공받아 상기 지지부(133)를 통하여 상기 가스켓(140)에 보다 큰 힘으로 밀착된 상태를 유지하게 된다.
즉, 상기 연결부(114)와 상기 돌출부(122)가 고온의 배기가스에 의해 열변형이 발생될 경우에도 전술한 바와 같이 작동하는 밸브유닛(130)에 의해 상기 메인 파이프(110)의 연결부(114)와 상기 서브 파이프(120)의 돌출부(122) 사이를 완전하게 밀폐시킬 수 있다. 따라서, 연소실로부터 배출된 배기가스는 상호 결합된 메인 파이프(110)와 서브 파이프(120)의 사이를 통해 외부로 누출되는 것이 차단된다.
따라서, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 배기 매니폴드용 실링장치(100)를 적용하면, 고온의 배기가스로 인해 열변형 발생 시에도 메인 파이프(110)와 서브 파이프(120) 사이의 연결부(114)에서 기밀을 유지함으로써, 배기가스가 외부로 누출되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 배기가스의 온도에 따라 팽창 또는 수축이 이루어지는 변형부재(138)로부터 제공된 가압력과, 상기 탄성부재(137)의 탄성력으로 메인 파이프(110)와 서브 파이프(120) 사이의 기밀성 및 밀폐성 향상을 통하여 배기가스의 외부 누출을 효율적으로 방지함으로써, 상품성을 향상시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100 : 실링장치
102 : 배기 매니폴드
110 : 메인 파이프
112 : 장착홈
114 : 연결부
120 : 서브 파이프
122 : 돌출부
130 : 밸브유닛
131 : 하우징
132 : 밸브부재
133 : 지지부
134 : 걸림부
135 : 가이드 부재
136 : 고정 캡
137 : 탄성부재
138 : 변형부재
139 : 슬리브
140 : 가스켓

Claims (12)

  1. 내주면에 장착홈이 형성된 연결부가 일체로 형성되는 메인 파이프;
    일단부에 돌출부가 형성되며, 상기 돌출부가 상기 연결부로 삽입된 상태에서 상기 메인 파이프와 결합되는 서브 파이프;
    상기 메인 파이프와 상기 서브 파이프 사이를 시일하도록 상기 연결부의 내부에서 상기 장착홈에 장착되는 밸브유닛; 및
    상기 연결부의 내부에서 상기 돌출부와 상기 밸브유닛의 사이에 개재되는 가스켓;
    을 포함하되,
    상기 밸브유닛은
    일단부가 개구되고, 타단부가 폐쇄되어 상기 장착홈에 삽입되며, 내부에 공간이 형성되는 하우징;
    상기 하우징에 일단부가 슬라이드 이동 가능하게 삽입되고, 타단부는 상기 가스켓에 접촉되는 밸브부재;
    상기 하우징의 개구된 일단부에 장착되며, 상기 밸브부재의 이동을 지지 및 안내하는 가이드 부재;
    상기 가이드 부재의 선단에 장착되는 고정 캡;
    상기 고정 캡의 내부에서 상기 밸브부재와 상기 가이드 부재 사이에 개재되며, 상기 밸브부재에 탄성력을 제공하는 탄성부재; 및
    상기 공간에 충진되며, 배기가스가 배출될 경우에는 팽창되고 배기가스가 배출되지 않을 경우에는 수축되면서 상기 밸브부재에 선택적으로 가압력을 제공하는 변형부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드용 실링장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 밸브부재의 타단부에는
    상기 밸브부재와 상기 가이드 부재의 사이로 상기 변형부재가 누출되는 것을 방지하도록 슬리브가 장착되는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드용 실링장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 슬리브는
    상기 변형부재의 팽창 또는 수축 시에 가변되는 부피변형에 따라 발생된 가압력을 상기 밸브부재에 전달하도록 그 재질이 변형 가능한 소재로 구성되는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드용 실링장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 밸브부재의 타단에는 상기 가스켓에 접촉되는 지지부가 형성되고, 상기 고정 캡의 내부에 위치되는 일단부에는 걸림부가 형성되는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드용 실링장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 탄성부재의 일단은 상기 걸림부에 지지되고, 타단은 상기 가이드 부재에 지지되는 코일 스프링으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드용 실링장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 걸림부는
    상기 고정 캡에 걸려서 상기 밸브부재가 상기 하우징으로부터 이탈되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드용 실링장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 변형부재는
    그 재질이 배기가스의 온도에 따라 팽창 또는 수축되는 왁스 소재인 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드용 실링장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 밸브유닛은
    전체적인 형상이 링 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드용 실링장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 연결부의 외경은
    상기 메인 파이프의 외경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드용 실링장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부는
    상기 서브 파이프로부터 외측으로 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드용 실링장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 가스켓은
    스틸 소재의 링 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드용 실링장치.
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