KR20030078021A - 배기 매니폴드 집합부 구조 - Google Patents

배기 매니폴드 집합부 구조 Download PDF

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KR20030078021A
KR20030078021A KR10-2003-0018844A KR20030018844A KR20030078021A KR 20030078021 A KR20030078021 A KR 20030078021A KR 20030018844 A KR20030018844 A KR 20030018844A KR 20030078021 A KR20030078021 A KR 20030078021A
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야스히코 후쿠모토
캇스미 타테이와
타카시 야수다
카주야 토미나가
히데아키 시마모토
히데아키 마도노
시우이치 이시이와
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유멕스 코퍼레이션
니찌아스 카부시키카이샤
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Abstract

본 발명에 의한 배기 매니폴드 집합부 구조는, 복수의 배기구(11A)(17A)가 집합되는 이중 집합관(21)이 구비된다. 이중 집합관(21)은 내관(21-1) 및 외관(21-2)이 일체로 구성되고, 내관(21-1), 외관(21-2) 및 링모양의 스테인리스 완충부재(22-2)의 사이에 열팽창 및 발포되어 형성되는 원통모양의 완충부재(22-1)가 구속 완충구조로서 구축된다. 이에 의하면, 간단한 구성으로 배기류와 배기압에 따른 관벽(管壁)의 진동에 의한 소음 등의 발생이 방지됨으로써 제조가 용이하고 제조비가 저감될 수 있는 배기 매니폴드 집합부 구조가 제공될 수 있다.

Description

배기 매니폴드 집합부 구조 {A structure of an exhaust manifold branch collecting portion}
본 발명은 배기 매니폴드(manifold) 집합부 구조에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 예컨대 배기 매니폴드로부터의 방사음(放射音) 또는 제조공정 중에 내관(內管)과 외관(外管) 사이의 공간에서 발생되는 용접 스패터(spatter) 등의 슬래그(slag)에 의한 진동음과 같은 소음이나 발열을 차단함과 아울러 배기 매니폴드의 내구성(耐久性)을 향상시키는 배기 매니폴드 집합부 구조에 관한 것이다.
종래의 배기 매니폴드 집합부 구조는, 엔진의 폭발과 동시에 발생되는 배기 가스의 흐름에 의한 배기 맥동 즉, 진동에 의한 소음 등을 차단하거나, 일본국 특허공개공보 제7-119458호에 개시된 바와 같이, 관내(管內)로 흐르는 배기 가스의 열량이 외부로 방출되는 것을 방지하는 단열보온 방안으로서, 집합관의 외주(外周)에 글래스 울(glass wool) 등의 부직포가 구비되는 방음단열판이 배치된다. 또한, 배기가스규제에 의한 영향으로 배기 가스의 온도가 상승하는 경향이 있으며, 종래의 배기 매니폴드 집합부 구조로는 배기 가스의 맥동에 의해서 배기 매니폴드 집합부가 파손될 위험이 있어서, 이를 해결하기 위하여 배기 매니폴드를 구성하는 금속판의 두께를 증가시키는 방안이 강구되고 있다.
그러나, 방음 차열판(遮熱板)이 금속판, 부직포 및 금속망으로 구성되고, 그구조가 복잡하기 때문에, 제조가 용이하지 않으며 제조비용이 증가되는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 간단한 구성으로 배기류와 배기압에 의한 관벽(管壁)의 진동에 따른 방사음 및 스패터 등의 진동에 따른 소음의 발생을 방지하고, 또한 배기 매니폴드의 내구성이 향상됨으로써, 제조가 용이하고 제조비용이 저감될 수 있는 배기 매니폴드 집합부 구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 배기 매니폴드의 집합부 구조를 나타낸 사시도,
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도,
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도,
도 4는 도 2에 도시된 배기 매니폴드 집합부 구조의 변형예를 나타낸 단면도,
도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도,
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제2 실시예에 의한 배기 매니폴드의 집합부 구조의 설명도로서 도 6a는 횡단면도, 도 6b는 흡음(吸音) 단열부재의 확대도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
11, 13, 15, 17 : 배기 파이프11A, 17A : 배기구
20 : 칸막이판21 : 이중 집합관
21-1 : 내관(內管)21-2 : 외관(外管)
22-1 : 원통형 흡음(吸音) 단열부재
22-2 : 링형(ring type) 스테인리스 완충부재
23 : 밀폐 링24 : 내열층(耐熱層)
25 : 내열 겸용 흡음 단열부재
상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명에 따르면, 복수의 배기구가 집합되는 집합관을 구비하는 배기 매니폴드 집합부 구조가 마련되어 있다. 상기 집합관은, 내관(內管)과 외관(外管)이 구비되는 이중 집합관이며, 가열에 의하여 팽창되는 흡음 단열부재가 상기 내관과 상기 외관의 사이에 설치된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 흡음 단열부재는 엔진 배기 가스의 열에 의하여 가열되어 팽창된다.
또한, 상기 이중 집합관의 내관과 외관의 일단이 서로 접합되며, 타단에는 완충부가 설치된다.
완충부는 스테인리스 강철선을 엮은 탄성 메쉬부재로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 내관 및/또는 상기 외관과상기 흡음 단열부재의 사이에 내열층이 구성된다.
본 발명은 제조시에 팽창되지 않은 흡음 단열부재가 내관과 외관의 사이에 삽입되는 간단한 구성을 취한다. 배기 매니폴드 집합부 구조가 완성된 후, 엔진이 시동되고 배기 가스의 열은 흡음 단열부재에 흡수된다.
그 결과, 이중 집합관의 내관과 외관의 사이에서 밀폐된 흡음 단열부재는, 열팽창되어서 구속완충구조가 구축된다. 배기 가스의 맥동에 의해 집합부가 진동되어도 구속완충구조에 의하여, 진동이 억제될 뿐만 아니라, 이중 집한관의 내관과 외관 사이의 흡음 단열부재에 의하여 진동음 및 발열이 흡수, 차단되어서 다기능으로 작용한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 의한 배기 매니폴드 집합부 구조의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 의한 배기 매니폴드 집합부 구조는, 칸막이판(20)이 개재되고, 복수개 즉, 4개의 배기 파이프(11)(13)(15)(17)의 하류측 출구단(배기구)이, 수납되는 이중 집합관(21)을 구비한다. 이중 집합관(21)은, 중심선(19)의 주위에 동심원상으로 배치되는 내관(21-1) 및 외관(21-2)이 일체로 접합된 것으로서, 배기 파이프(11)(13)(15)(17)의 하류측 배기구가 이중 집합관(21)의 그 상류부에서 집합되면서 그 하류측 방향으로 가늘어 지도록 즉, 집속(集束)되도록 연장된다. 이중 집합관(21)의 내관(21-1)과 외관(21-2)은, 그 상단부가 각각 접합되고, 하단부는 링모양의 스테인리스 완충부재(22-2)가 그 사이에 개재되어 접합된다. 그리고, 내관(21-1), 외관(21-2) 및 링모양의 스테인리스 완충부재(22-2)로 형성되는 공기층에 대략 원통모양의 흡음 단열부재(22-1)가 설치된다. 원통모양의 흡음 단열부재(22-1)는 고온에서 팽창되는 성질을 갖는 열팽창성 내화 시트(sheet) (예컨대 상품명 "Vermoflex")로서, 내구성을 갖으며 열을 받아서 팽창되는 무기재료와, 세라믹 파이버(ceramic fiber)와, 소량의 유기(有機)·무기(無機)의 결합재를 혼합한 것이다. 흡음 단열부재(22-1)는 약 400℃내지 540℃의 열을 받아서 시트의 두께방향으로 4배정도 발포(發泡)되어 팽창된다.
또한, 이러한 흡음 단열부재(22-1)가, 내관(21-1)과 외관(21-2) 사이의 전구간에 걸쳐 장착되는 대신에, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 배기열(排氣熱), 진동음이 발생되는 부분 등에 부분적으로 사용되는 것도 가능하다. 이와 같은 구성에 의하여 제조비용이 절감될 수 있다.
또한, 링모양의 스테인리스 완충부재(22-2)는, 흡음 단열부재(22-1)가 내부에 수용되도록 끼워지며, 발생되는 열에 의한 외관 및 내관의 팽창으로 인한 상대적인 엇갈림을 흡수하며, 스테인리스 강철선을 레이스로 엮어서 프레스 스템핑(press stamping)방식에 의하여 링모양으로 성형한 탄성 메시(mesh) 부재이다. 배기 매니폴드 집합부 구조의 내관(21-1)과 외관(21-2)의 상단부(일단)가 접합된다. 한편, 내관(21-1)의 하단부(타단)에는 돌기부(21-1a)가 형성되어서, 스테인리스 완충부재(22-2)가 반송도중 등에 있어서 낙하되는 것이 방지된다. 또한, 스테인리스 완충부재(22-2) 대신에 내관(21-1)의 하단부를 외관측 즉, 직경방향으로 돌출시켜서 완충부를 구성하여도 무방하다. 배기 매니폴드 집합부 구조의 타단 외주(外周)는 밀폐 링(23) 등이 설치되고, 후방에 접속되는 배기관(미도시)과 접속가능한 구성으로 된다.
본 발명의 배기 매니폴드 집합부 구조의 제조방법을 설명하기로 한다. 이중 집합관(21)의 내관(21-1)에 흡음 단열부재(22-1) 및 링모양의 스테인리스 완충부재(22-2)가 설치된 후, 외관(21-2)이 장착되며 그 상단부가 접합되어 일체로 된다. 배기 매니폴드가 완성된 후, 엔진이 시동되어 배기가스가 흐르면, 흡음 단열부재(22-1)가 엔진 배기가스의 열에 의하여 가열되어 팽창되고, 이중 집합관(21)의 내관(21-1), 외관(21-2) 및 링모양의 스테인리스 완충부재(22-2)의 사이에, 밀폐된 대략 원통모양의 흡음 단열부재(22-1)로 구성되는 구속 완충구조가 구축된다.
상기한 바와 같은 구조에 의하면, 본 실시예에 있어서 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다. 제작시에 이중 집합관(21)의 내관(21-1)과 외관(21-2)의 사이에 흡음 단열부재(22-1)를 삽입하는 간단한 구성에 의하여, 종래에 실시되던 스패터 제거작업은, 스패터가 열팽창되는 흡음 단열부재에 포위되기 때문에 필요하지 않게 된다. 따라서, 진동에 의한 소음 등의 발생을 방지하고, 제조가 용이하여 비용이 저감될 수 있는 매니폴드 집합부 구조를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 완충부나 완충부재를 설치함으로써 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다. 첫째, 외관(21-2)과 내관(21-1)의 사이에 소정의 공간(흡음 단열부재의 체적팽창에 의하여 내관(21-1)이 치우치는 것을 방지)을 유지할 수 있다. 둘째, 스테인리스 완충부재(22-2)가 이중 집합관(21)의 하단부(타단)에 설치됨으로써, 흡음 단열부재(22-1)가 미세한 조각으로 되어 낙하되는 것을 방지할 수 있고, 또한,내관(21-1)과 외관(21-2)의 열팽창 차이에 따른 축방향 및 직경방향의 신축차에 의한, 비틀림, 치우침이나 소음이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 의한 배기 매니폴드 집합부 구조에 대해서 설명한다. 또한, 상기한 제1 실시예와 동일한 요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 참조하고, 그 상세한 설명은 생략한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 이 배기 매니폴드 집합부 구조는 제1 실시예의 배기 매니폴드 집합부 구조와 같은 구성으로 이루어진다. 다만, 내관(21-1)과 흡음 단열부재(22-1)의 사이에 내열층(耐熱層)(24)이 설치된다.
내열층(24)은, 매니폴드의 제조공정 중 내관(21-1)의 흡음 단열부재(22-1)측에 내열부재를 용사(鎔射 - spraying)하여 층을 형성하여도 무방하며, 도 6b에 도시된 바와 같이, 먼저 흡음 단열부재(22-1)의 일면측 또는 양면측에 내열부재를 장착하고, 2 내지 3층 구조로 구성된 내열겸용 흡음 단열부재(25)를 내관(21-1)에 장착한 후, 외관(21-2)을 조립하여도 무방하다.
또한, 상기한 제1 실시예에 의한 배기 매니폴드 집합부 구조와 동일하게 배기열과, 진동음이 발생되는 부분 등에만 흡음 단열부재(22-1) 및 내열층(24)을 부분적으로 사용하는 것도 가능하다.
이와 같이, 내관(21-1)과 흡음 단열부재(22-1)의 사이에 내열층(24)이 구성됨으로써, 상기한 제1 실시예의 배기 매니폴드 집합부 구조에 있어서의 효과뿐만 아니라 흡음 단열부재(22-1)의 내구성을 높일 수 있다.
이상, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 다양한 형태로 실시될 수 있다. 예를 들면, 실시예에서는 이중 집합관(21)이 구비되어 있지만, 삼중 이상의 집합관과 이중 이상의 흡음 단열부재가 설치되어도 무방하다.
또한, 본 발명에서는 집합관(21)이 이중으로 되었지만, 배기 파이프(11)(13)(15)(17)의 각각에 본 발명을 적용하여도 무방하다. 이러한 경우, 내, 외관을 구비하는 이중 배기 파이프가 일체로 구성되고, 내, 외관 사이에 흡음 단열부재가 설치되어 이루어지는 구속 완충구조가 배기 파이프(11)(13)(15)(17)의 각각에 구성된다.
본 발명에 의하면, 제조시에 흡음 단열부재가 이중 집합관의 내관과 외관 사이에 삽입되는 간단한 구성으로, 배기류에 의한 소음과, 배기류와 배기압에 의한 관(管)의 진동음 및 스패터(spatter)의 이동에 의한 소음의 발생을 방지할 수 있으므로, 제조가 용이하고 제조비용이 저감될 수 있으며, 내구성을 갖는 매니폴드 집합부 구조가 제공될 수 있다.

Claims (5)

  1. 복수의 배기구가 집합되는 집합관(集合管)을 구비하는 배기 매니폴드(manifold) 집합부 구조에 있어서,
    상기 집합관은, 내관(內管)과 외관(外管)이 구비되는 이중(二重) 집합관이며,
    가열에 의하여 팽창되는 흡음 단열부재가, 상기 내관과 상기 외관의 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드 집합부 구조.
  2. 제1항에 있어서, 상기 흡음 단열부재는,
    엔진 배기 가스의 열에 의하여 가열되어 팽창되는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드의 집합부 구조.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 이중 집합관의 내관과 외관의 일단이 상호 접합되며, 타단에는 완충부가 설치되는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드 집합부 구조.
  4. 제3항에 있어서, 상기 완충부는,
    스테인리스 강철선을 엮은 탄성 메쉬(mesh) 부재인 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드 집합부 구조.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 내관 및/또는 상기 외관과 상기 흡음 단열부재의 사이에 내열층이 구성되는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드 집합부 구조.
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