KR20020032873A - 자동차용 플라스틱 흡기파이프 및 그 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 플라스틱 흡기파이프 및 그 제작방법에 관한 것으로서, 트럭이나 대형 엔진에서 터보 챠저와 인터쿨러 사이를 연결시켜 주는 흡기파이프 및 그 제작방법에 있어서, 기존의 알루미늄으로 제작되던 흡기파이프를 사용시 요구되는 압력과 온도에 결딜 수 있는 플라스틱으로 제작하되 흡기파이프 외부 표면의 소정 위치에 강성보강을 위한 리브(rib)를 설치함으로써, 내면 조도가 좋은 플라스틱 파이프의 제작으로 내부의 공기흐름이 원활하여 성능이 향상되고, 부품 중량의 저감과 제작비용의 절감을 이룰 수 있는 자동차용 흡기파이프 및 그 제작방법을 제공하고자 한 것이다.

또한, 외관의 향상으로 상품성이 좋아지고, 부품 중량의 저감으로 작업자의 노동강도가 줄어들어 생산성이 향상될 수 있는 자동차용 플라스틱 흡기파이프 및 그 제작방법을 제공하고자 한 것이다.

Description

자동차용 플라스틱 흡기파이프 및 그 제작방법{Plastic inlet pipe for vehicle and manufacturing method of that}

본 발명은 자동차용 플라스틱 흡기파이프 및 그 제작방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 트럭이나 대형 엔진에서 터보 챠저와 인터쿨러 사이를 연결시켜 주는 흡기파이프 및 그 제작방법에 있어서, 기존의 알루미늄으로 제작되던 흡기파이프를 사용시 요구되는 압력과 온도에 결딜 수 있는 플라스틱으로 제작하되 흡기파이프 외부 표면의 소정 위치에 강성보강을 위한 리브를 설치함으로써, 내면 조도가 좋은 플라스틱 파이프의 제작으로 내부의 공기흐름이 원활하여 성능이 향상되고, 부품 중량의 저감과 제작비용의 절감을 이룰 수 있는 자동차용 흡기파이프 및 그 제작방법에 관한 것이다.

또한, 외관의 향상으로 상품성이 좋아지고, 부품 중량의 저감으로 작업자의 노동강도가 줄어들어 생산성이 향상될 수 있는 자동차용 플라스틱 흡기파이프 및 그 제작방법에 관한 것이다.

일반적으로 터보 챠저와 인터쿨러의 연결부는 고온 및 고압에 견딜 수 있는 고압 호스나 알루미늄 파이프를 사용하고, 고압 호스는 소형 엔진에서 사용되고 있으며, 알루미늄 파이프는 중대형 엔진에서 사용된다.

중대형 엔진의 경우에서 터보 챠저의 출구부의 온도는 약 150 ~ 160℃이고, 그 압력은 약 2.5bar로서 플라스틱의 파이프가 사용되지 못하고 있다.

이때, 알루미늄 재질의 흡기파이프는 중량이 무겁고 가격이 비싸며, 형상이복잡한 경우에는 주조시 중자의 형상이 복잡하여 불량률이 높은 문제점이 있었다.

또한, 중자가 파손될 경우 파이프 내부에 주물사가 남게 되나 불량의 육안 식별이 불가하고, 중자의 변형이 발생될 경우 두께 편심이 발생되는 문제점이 있었다.

또한, 알루미늄 재질인 파이프의 내면 조도가 좋지않아 흡기의 흐름에 저항을 주게 되어 엔진의 성능에 나쁜 영향을 미치게 되고, 제품의 청정관리가 어려워 내부에 남아 있는 주물사가 엔진의 실린더로 유입될 경우 엔진의 소착 및 심한 손상이 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 트럭이나 대형 엔진에서 터보 챠저와 인터쿨러 사이를 연결시켜 주는 흡기파이프 및 그 제작방법에 있어서, 기존의 알루미늄으로 제작되던 흡기파이프를 사용시 요구되는 압력과 온도에 결딜 수 있는 플라스틱으로 제작하되 흡기파이프 외부 표면의 소정 위치에 강성보강을 위한 리브를 설치함으로써, 내면 조도가 좋은 플라스틱 파이프의 제작으로 내부의 공기흐름이 원활하여 성능이 향상되고, 부품 중량의 저감과 제작비용의 절감을 이룰 수 있는 자동차용 흡기파이프 및 그 제작방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 외관의 향상으로 상품성이 좋아지고, 부품 중량의 저감으로 작업자의 노동강도가 줄어들어 생산성이 향상될 수 있는 자동차용 플라스틱 흡기파이프 및그 제작방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 플라스틱 흡기파이프에서 Y자형 분기파이프의 일실시예를 나타내는 사시도

도 2는 본 발명에 따른 자동차용 플라스틱 흡기파이프에서 인터쿨러 인렛 파이프의 일실시예를 나타내는 사시도

도 3은 본 발명에 따른 자동차용 플라스틱 흡기파이프에서 인터쿨러 인렛 파이프의 또 다른 실시예를 나타내는 사시도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : Y자형 분기파이프12 : 파이프 몸체

16 : 강성보강용 리브20, 30 : 인터쿨러 인렛 파이프

22, 22 : 파이프 몸체26, 36 : 강성보강용 리브

이하, 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 자동차용 플라스틱 흡기파이프는 중대형 엔진의 터보 챠저와 인터쿨러의 연결부에 설치되는 자동차용 흡기파이프(10)(20)(30)에 있어서, 파이프 몸체(12)(22)(32)의 양 끝단으로부터 일정지점의 외부 표면에 강성보강용 리브(16)(26)(36)가 돌출 형성된 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 흡기파이프(10)(20)(30)의 재질은 폴리 아미드(PA6)에 15 ~ 20 중량%의 글래스 화이버(GF)가 첨가된 것을 특징으로 한다.

또한, 중대형 엔진의 터보 챠저와 인터쿨러의 연결부에 설치되는 자동차용 흡기파이프(10)(20)(30)의 제작방법에 있어서,

소정의 형상을 갖는 성형틀이 형성된 상형과 하형의 금형을 제작하는 금형제작단계와;

원료를 젤 상태로 가열하고 이를 고압의 실린더 압력으로써 중공을 갖는 형상으로 압출하는 압출단계와;

상기 상형과 하형을 120 ~ 140℃의 온도로 가열한 상태에서 상기 중공의 원료가 내측으로 위치하도록 결합하고 상기 중공에 급격한 공기를 불어넣어 상기 금형 내부에 일정두께로 밀착되도록 하여 상기 성형틀 형상으로 성형하는 성형단계와;

소정 형상의 성형품을 상기 금형으로 부터 탈형시키는 탈형단계;

로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 자동차용 플라스틱 흡기파이프에서 Y자형 분기파이프의 일실시예를 나타내는 사시도이고, 첨부한 도 2와 도 3은 각각 본 발명에 따른 자동차용 플라스틱 흡기파이프에서 인터쿨러 인렛 파이프의 일실시예와 또 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.

이에 도시한 바와 같이, 상기 파이프는 터보 챠저와 인터쿨러의 연결부에 설치되는 중대형 엔진용 흡기파이프에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 각 실시예의 형상은 종래와 동일한 형상으로 파이프 몸체(12)(22)(32)에 리브(16)(26)(36)만 추가 형성시키게 되므로 본 명세서 상에는 본 발명에 따른 각 흡기파이프의 실시예만을 도시하고 종래 각 흡기파이프의 도면은 생략하였다.

이에 도시한 바와 같이, 본 발명의 각 흡기파이프(10)(20)(30)에는 종래와 동일한 형상의 브라켓(14)(24)(34)이 파이프 몸체(12)(22)(32)의 소정 위치에 설치된다.

본 발명에서는 사용되는 흡기파이프(10)(20)(30)의 재질을 기존의 알루미늄에서 플라스틱으로 변경하고, 그 강성을 보강하기 위해 파이프 몸체(12)(22)(32)의 외부 표면의 소정 위치에 강성보강용 리브(16)(26)(36)를 일체로 구성한 것이다.

상기 흡기파이프(10)(20)(30)의 제작방법은 소정의 형상을 갖는 성형틀이 형성된 상형과 하형의 금형을 제작하게 되는 금형제작단계로부터 시작된다.

다음으로 플라스틱 원료에 글래스 화이버(GF)를 혼합한 후 약 250 ~ 270℃의 온도로 충분히 가열하여 젤 상태인 용융상태로 만들고, 상기와 같이 가열된 플라스틱 혼합 원료를 약 140kg/㎠의 실린더 압력으로써 중공을 갖도록 압출한다.

다음으로 고온으로 압출되는 혼합 원료의 급냉을 방지하기 위해 금형을 약 120 ~ 140℃의 온도로 가열하고, 상기 혼합 원료를 내측으로 삽입한 상태로 가열된 상형과 하형의 금형을 결합한다.

이후, 상기 혼합 원료의 중공에 급격한 공기를 불어넣어 원료가 상형과 하형에 일정한 두께로 밀착되도록 하고 성형틀 내부의 형상으로 성형되도록 한다.

최종으로 상기와 같이 성형된 소정 형상의 성형품을 상기 금형으로부터 탈형시켜 플라스틱 재질의 흡기파이프(10)(20)(30)를 완성시키게 된다.

바람직한 상기 플라스틱 혼합 원료는 폴리아미드(PA)에 글래스 화이버가 15 ~ 20 중량% 첨가된 것으로서, 일반적인 플라스틱이 고온과 고압에 견디는 내열성과 내압성이 좋지 않아 고온과 고압에 견딜 수 있도록 상기 성분의 플라스틱이 채택된 것이다.

아래의 표 1은 동일한 형상과 치수를 갖는 플라스틱 재질의 흡기파이프와 알루미늄 재질의 흡기파이프의 중량을 비교하고, 사용된 플라스틱 및 기존 알루미늄의 인장강도와 영률과 허용온도범위를 나타낸 표이다.

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 상기 플라스틱 재질의 인장강도는 17kg/㎟이고, 영률이 786.5kg/㎟이며, 최대 허용온도범위가 657℃이다.

상기의 강도로써 본 발명에 따른 흡기파이프는 3bar의 파이프 내부압에서도 충분히 견딜 수 있도록 되어 있다.

또한, 상기 플라스틱으로 제작된 흡기파이프(10)(20)(30)의 중량은 동일한 형상과 치수를 갖는 기존 알루미늄의 흡기파이프보다 현저히 작다.

이때, 본 발명에서 사용되어진 플라스틱의 인장강도는 기존 알루미늄의 인장강도와 거의 동일하다고 할 수 있으며, 터보 챠저의 출구부의 온도가 약 150℃ ~ 160℃라는 점을 감안할 때, 본 발명에서 사용되어진 플라스틱의 허용온도범위는 충분한 내열성을 가지고 있다고 볼 수 있다.

또한, 본 발명의 흡기파이프(10)(20)(30)에서 사용되어진 플라스틱의 영률은 기존 재질인 알루미늄보다 작으므로 이에 따른 강성보강을 위해 흡기파이프(10)(20)(30)의 외부 표면 소정 위치에 상기 리브(16)(26)(36)를 일체로 형성시킨다.

상기 리브(16)(26)(36)는 흡기파이프(10)(20)(30)에 호스를 삽입하여 클램프로 체결할 시 찌그러짐을 방지하기 위해 설치되는 것이기도 하며, 각 흡기파이프(10)(20)(30)의 양단으로 설치하되, 바람직하게는 양 끝단으로부터 40mm 지점에 형성시킨다.

도 1에서 Y 자형 분기파이프의 일실시예에 설치되는 리브(16)는 동일 크기로 2개소에 형성시키되, 바람직하게는 높이가 2mm이고 폭은 5 ~ 6mm로 한다.

도 2에서 인터쿨러 인렛 파이프의 일실시예에 설치되는 리브(26)는 동일 크기로 2개소에 형성시키되, 바람직하게는 높이가 2mm이고 폭은 6 ~ 7mm로 한다.

또한, 도 3에서 인터쿨러 인렛 파이프의 또 다른 실시예에 설치되는 리브(36)는 동일 크기로 2개소에 형성시키되, 바람직하게는 높이가 3mm이고 폭은 5mm로 한다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 플라스틱 흡기파이프 및 그 제작방법에 의하면 내면 조도가 좋은 플라스틱 파이프의 제작으로 내부의 공기흐름이 원활하여 성능이 향상되고, 부품 중량의 저감과 제작비용의 절감을 이룰 수 있는 효과가 있다.

또한, 외관의 향상으로 상품성이 좋아지고, 부품 중량의 저감으로 작업자의 노동강도가 줄어들어 생산성이 향상될 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 중대형 엔진의 터보 챠저와 인터쿨러의 연결부에 설치되는 자동차용 흡기파이프(10)(20)(30)에 있어서, 파이프 몸체(12)(22)(32)의 양 끝단으로부터 일정지점의 외부 표면에 강성보강용 리브(16)(26)(36)가 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 플라스틱 흡기파이프.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 흡기파이프(10)(20)(30)의 재질은 폴리 아미드(PA6)에 15 ~ 20 중량%의 글래스 화이버(GF)가 첨가된 것을 특징으로 하는 자동차용 플라스틱 흡기파이프.
3. 중대형 엔진의 터보 챠저와 인터쿨러의 연결부에 설치되는 자동차용 흡기파이프(10)(20)(30)의 제작방법에 있어서,

   소정의 형상을 갖는 성형틀이 형성된 상형과 하형의 금형을 제작하는 금형제작단계와;

   원료를 젤 상태로 가열하고 이를 고압의 실린더 압력으로써 중공을 갖는 형상으로 압출하는 압출단계와;

   상기 상형과 하형을 120 ~ 140℃의 온도로 가열한 상태에서 상기 중공의 원료가 내측으로 위치하도록 결합하고 상기 중공에 급격한 공기를 불어넣어 상기 금형 내부에 일정두께로 밀착되도록 하여 상기 성형틀 형상으로 성형하는 성형단계와;

   소정 형상의 성형품을 상기 금형으로 부터 탈형시키는 탈형단계;

   로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 플라스틱 흡기파이프의 제작방법.