KR102116615B1 - 조립식 중자 및 이를 이용한 이중 매니폴드 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이중 매니폴드를 제조하기 위해 속중자와 겉중자로 구비되는 중자에 있어서, 상기 겉중자는 상기 속중자의 하부를 커버하는 하부 겉중자와 상기 속중자의 상부를 커버하는 상부 겉중자로 분리 제작되어 조립되고, 상기 상부 겉중자에는 주조시 발생되는 가스를 원활히 배출시킬 수 있는 가스배출홀이 형성된 것을 특징으로 하는 조립식 중자 및 이를 이용한 매니폴드 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 조립식 중자에 가스배출홀을 형성하여 중자 내에 발생되는 가스를 원활히 배출시킴으로써 가스로 인해 발생되는 결함 및 불량률을 90% 이상 줄일 수 있는 효과가 있고, 아울러, 제조되는 매니폴드의 결함 및 불량률을 낮추게 됨으로써 생산량이 증대되고 원가를 낮출 수 있는 효과가 있다. 또한, 가볍고 내구성 및 강성이 증대되어 제품의 품질을 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

조립식 중자 및 이를 이용한 이중 매니폴드 제조방법 {Prefabricated Mold and Manufacturing Method Of Double Manifold Using The Same}

본 발명은 조립식 중자 및 이를 이용한 이중 매니폴드 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 이중 매니폴드 주조 시 발생되는 가스를 원활히 배출시켜 가스로 인해 발생되는 결함 및 불량률을 감소시킬 수 있는 조립식 중자 및 이를 이용한 이중 매니폴드 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차의 배기 매니폴드(Exhaust Manifold)는 배기 다기관이라고도 하며 엔진의 각 실린더에서 배출되는 가스(GAS)를 한곳으로 모으는 통로이다.

이와 같은 배기 매니폴드는 고온 고압가스가 끊임없이 통과하므로 내열성이 높은 주철로 만들고 흐름저항이나 간섭이 적은 모양으로 되어있다.

GHP용 가스엔진은 열효율을 높이기 위해 배기관측에 배기열을 회수할 수 있는 구조로 되어 있다. 배기 매니폴드 외부에 냉각수 자켓을 설치하여 배기 매니폴드로 방출되는 열을 흡수하여 열효율을 증대시킨다. 또한, GHP 엔진의 특성상 실외기 인클로져 내에 위치하게 되므로 배기열의 외부 방출을 막아 실외기 내부의 온도가 상승하는 것을 막아주는 역할을 한다.

이러한 GHP용 가스엔진의 배기 매니폴드는 이중코어로 주조되어야 하는 부품으로서, 형상의 복잡함과 취약한 주조성으로 인해 개발에 어려움이 있다.

또한, GHP용 가스엔진의 배기 매니폴드는 주형의 속중자(10)와 겉중자(20) 사이에 매니폴드 원재료를 주입하고 응고시켜 매니폴드를 제조한다.

이때, 도 1에 도시된 바와 같이 주형의 내부에는 가스가 발생하게 되며, 가스가 배출되지 않은 상태로 내부에 고립되어 응고되면, 제조되는 배기 매니폴드의 제품에 결함 및 불량이 발생된다.

이처럼 제품의 결함 및 불량률이 높아지면 생산량이 저하되고, 원가가 높아지며, 제품의 품질이 저하되는 문제점이 있다.

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대한민국 공개 실용신안 제1999-002493호 (공개일 1999.01.25) 대한민국 공개 실용신안 제1998-041469호 (공개일 1998.09.15)

본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서,

본 발명의 목적은 조립식 중자에 가스배출홀을 형성하여 이중 매니폴드 주조 시 중자 내에 발생되는 가스를 원활히 배출시킴으로써 가스로 인해 발생되는 결함 및 불량률을 감소시킴으로써 생산량 증대 및 원가를 절감시킬 수 있는 조립식 중자 및 이를 이용한 이중 매니폴드 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명의 일 관점에 따른 조립식 중자는 이중 매니폴드를 제조하기 위해 속중자와 겉중자로 구비되는 중자에 있어서, 상기 겉중자는 상기 속중자의 하부를 커버하는 하부 겉중자와 상기 속중자의 상부를 커버하는 상부 겉중자로 분리 제작되어 조립되고, 상기 상부 겉중자에는 주조시 발생되는 가스를 원활히 배출시킬 수 있는 가스배출홀이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 가스배출홀은 상기 상부 겉중자의 상부면을 따라 일정간격으로 복수개 형성되는 것을 특징으로 하고, 바람직하게는 상기 겉중자 내부에서 국부적으로 공기 및 가스가 오랫동안 고립될 수 있는 압탕부에 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 속중자의 상단에는 상기 조립식 중자를 안착시키는 몰드와의 결합을 위해 플랜지가 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 관점에 따른 조립식 중자를 이용한 매니폴드 제조방법은 속중자의 하부 외측을 하부 겉중자로 감싸고, 속중자의 상부 외측을 상부 겉중자로 감싸서 겉중자 내부에 속중자가 삽입되도록 상기 하부 겉중자와 상부 겉중자를 조립하는 S10단계; 상기 겉중자 안에 속중자가 삽입된 조립 중자를 몰드 안에 안착시키고 상기 속중자의 상단에 구비된 플랜지를 몰드의 상면에 고정시켜 조립하는 S20단계; 상기 속중자와 겉중자 사이에 매니폴드 원재료를 주입하여 매니폴드를 제조하는 S30단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 S10단계에서 상기 속중자를 감싸는 상부 겉중자와 하부 겉중자는 매니폴드의 형상에 맞게 각각 따로 제조되고, 상기 상부 겉중자의 상부면에는 가스배출홀이 형성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 S40단계에는 매니폴드 원재료 주입시 겉중자 내부에 가스가 발생되고, 상기 발생된 가스는 상기 상부 겉중자에 형성된 가스배출홀을 통해 배출되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 조립식 중자에 가스배출홀을 형성하여 중자 내에 발생되는 가스를 원활히 배출시킴으로써 가스로 인해 발생되는 결함 및 불량률을 90% 이상 줄일 수 있는 효과가 있고, 아울러, 제조되는 매니폴드의 결함 및 불량률을 낮추게 됨으로써 생산량이 증대되고 원가를 낮출 수 있는 효과가 있다. 또한, 가볍고 내구성 및 강성이 증대되어 제품의 품질을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 배기 매니폴드 제조시 제품의 불량 및 결함의 원인이 되는 가스가 배출되지 못하고 고립되는 상태를 나타낸 종래 중자의 구조를 도시한 개념도.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 조립식 중자에서 겉중자와 속중자와 금형몰드를 설명하기 위한 분해사시도.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 조립식 중자에서 겉중자와 속중자와 금형몰드의 결합상태를 도시한 개념도.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 조립식 중자를 나타낸 결합단면도.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 조립식 중자에서 겉중자의 상부 겉중자에 가스배출홀이 형성되어 제품의 불량 및 결함의 원인이 되는 가스가 배출되는 구조를 설명하기 위한 개념도.
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 조립식 중자를 이용하여 제조된 배기 매니폴드를 도시한 사시도.

이하의 본 발명에 대한 상세한 설명들은 본 발명이 실시될 수 있는 실시 예이고 해당 실시 예에 대한 예시로써 도시된 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시하기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일실시 예에 관련하여 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한 각각의 기재된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.

따라서 후술되는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

발명에서 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 있음을 의미한다. 또한 명세서에 기재된 "…부", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시 예에 따른 조립식 중자(100)는 이중 매니폴드를 제조하기 위해 주형으로써 속중자(110)와 겉중자(120)로 구비된다.

먼저, 이중 매니폴드는 엔진의 각 실린더에서 배출되는 가스(GAS)를 한곳으로 모아 배기하는 배기코어와, 배기코어 외주면에 형성되어 배기열을 회수하는 워터코어로 구성된다.

이러한 이중 매니폴드를 제조하기 위해 배기코어를 형성하기 위한 속중자(110)의 외부에 워터코어를 형성하기 위해 겉중자(120)가 감싸게 하여 이중 매니폴드의 주형틀이 형성된다.

속중자(110)는 실린더의 수만큼 형성된 유입관(111)과, 유입관을 하나로 연결하는 배출관(112)이 일체로 형성되어 있는 구조이고, 유입관(111)의 상단에는 몰드(130)와의 결합을 위한 플랜지(113)가 형성된다. 그리고, 플랜지(113)에는 몰드(130)와의 결합을 위한 결합공이 형성된다.

겉중자(120)는 속중자(110)의 하부를 커버하는 하부 겉중자(121)와, 속중자(110)의 상부를 커버하는 상부 겉중자(122)가 각각 따로 제조된다. 이때, 상부 겉중자(122)에는 주조시 발생되는 가스를 배출시킬 수 있는 가스배출홀이(123) 형성된다.

여기서, 가스배출홀(123)은 상부 겉중자(122)의 상부면을 따라 일정간격으로 복수 개 형성될 수 있으며, 바람직하게는 내부에서 국부적으로 공기 및 가스가 오랫동안 고립될 수 있는 압탕부(미도시)에 형성되는 것이 좋다.

그리고, 속중자(110)와 겉중자(120)의 형상은 일반적인 이중 매니폴드의 주형틀의 형상과 동일한 것으로서 그 설명은 생략한다.

상기와 같이 구성된 조립식 중자를 이용하여 이중 매니폴드를 제조하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 겉중자(120)인 상부 겉중자(122)와 하부 겉중자(121)는 매니폴드의 형상에 맞게 각각 따로 제조된다.

그리고, 속중자(110)의 하부 외측을 하부 겉중자(121)로 감싸고, 속중자(110)의 상부 외측을 상부 겉중자(122)로 감싸서 하부 겉중자(121)와 상부 겉중자(122)를 조립한다. 즉, 하부 겉중자(121)와 상부 겉중자(122)는 반반씩 나뉘어 실린더의 수만큼 형성된 유입관(111) 및 유입관을 하나로 연결하는 배출관(112)의 상부와 하부를 커버하여 결합되며, 하부 겉중자(121)와 상부 겉중자(122) 내부에 속중자(110)가 삽입된 형태가 되되, 속중자(110)의 상단부에 형성된 플랜지부(113)는 겉중자(120)의 외측으로 노출된 형태가 된다.(S10단계)

그리고, 겉중자(120) 안에 속중자(110)가 삽입된 조립 중자를 몰드(130) 안에 안착시키고, 속중자(110)의 상단에 구비된 플랜지(113)를 몰드(130)의 상면에 고정시켜 조립한다(S20단계)

그리고, 속중자(110)와 겉중자(120) 사이에 매니폴드 원재료를 주입하여 매니폴드를 제조한다.(S30단계)

이때. 도 5에 도시된 바와 같이 상부 겉중자(122)의 상부면에는 가스배출홀(123)이 형성되어 있기 때문에 매니폴드 원재료 주입시 중자 내부에서 발생되는 가스가 가스배출홀(123)을 통해 원활하게 배출된다.

따라서, 매니폴드 원재료 주입시 중자 내부에서 발생된 가스가 외부로 배출되지 못하고 고립되어 제조되는 이중 매니폴드의 제품에 결함 및 불량을 발생시키던 문제점을 해결하게 된다.

이에 더하여, 제조된 매니폴드를 연마하는 쇼트블라스팅 및 수압테스트, 육안검사 전착도장, 가공, 치수검사 등의 공정이 포함될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이 조립식 중자를 이용하여 제조된 매니폴드(200)는 조립식 중자에 가스배출홀(123)을 형성하여 중자 내에 발생되는 가스를 원활히 배출시킴으로써 가스로 인해 발생되는 결함 및 불량률을 90% 이상 줄일 수 있으며, 아울러, 제조되는 매니폴드의 결함 및 불량률을 낮추게 됨으로써 생산량이 증대되고 원가를 낮출 수 있게 된다. 또한, 가볍고 내구성 및 강성이 증대되어 제품의 품질을 높일 수 있게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정은 균등물들로 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주 되어야 할 것이다.

100: 조립식 중자
110: 속중자 111: 유입관
112: 배출관 113: 플랜지
114: 결합공 120: 겉중자
121: 하부 겉중자 122: 상부 겉중자
123: 가스배출홀 130: 몰드
200: 매니폴드

Claims (7)

1. 이중 매니폴드를 제조하기 위해 속중자와 겉중자로 구비되는 중자에 있어서,
   상기 속중자의 상단에는 상기 조립식 중자를 안착시키는 몰드와의 결합을 위해 플랜지가 형성되고,
   상기 겉중자는 상기 속중자의 하부를 커버하는 하부 겉중자와 상기 속중자의 상부를 커버하는 상부 겉중자로 분리 제작되어 조립되고 상기 상부 겉중자에는 주조시 발생되는 가스를 원활히 배출시킬 수 있는 가스배출홀이 형성되며,
   상기 가스배출홀은 상기 겉중자 내부에서 국부적으로 공기 및 가스가 오랫동안 고립될 수 있는 압탕부에 형성되어 매니폴드 원재료 주입시 상기 겉중자 내부에서 발생되는 가스를 외부로 배출시킴으로써 가스로 인해 발생되는 매니폴드의 결함 및 불량률을 낮추는 것을 특징으로 하는 조립식 중자.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 매니폴드의 형상에 맞게 상부 겉중자와 하부 겉중자를 각각 따로 제조하고 상기 상부 겉중자의 상부면에 가스배출홀을 형성하는 단계; 유입관과 배출관이 일체로 형성되고 상기 유입관의 상단에 몰드와의 결합을 위한 플랜지가 형성되는 속중자를 형성하는 단계; 상기 속중자의 하부 외측을 상기 하부 겉중자로 감싸고 상기 속중자의 상부 외측을 상기 상부 겉중자로 감싸서 상기 하부 겉중자와 상부 겉중자를 조립하는 단계; 상기 조립된 상부 및 하부 겉중자 안에 속중자가 삽입된 조립 중자를 몰드 안에 안착시키고, 상기 속중자의 상단에 구비된 플랜지를 몰드의 상면에 고정시켜 조립하는 단계; 상기 속중자와 겉중자 사이에 매니폴드 원재료를 주입하여 매니폴드를 제조하는 단계를 포함하되,
   상기 매니폴드 원재료 주입시 상기 겉중자 내부에서 발생되는 가스가 상기 상부 겉중자에 형성된 가스배출홀을 통해 외부로 배출되어 제조되는 매니폴드의 결함 및 불량률을 낮추는 것을 특징으로 하는 조립식 중자를 이용한 매니폴드 제조방법.
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