KR20030092481A

KR20030092481A - 기밀성 향상을 위한 배기 매니폴드의 시일 링 장착 구조

Info

Publication number: KR20030092481A
Application number: KR1020020030156A
Authority: KR
Inventors: 김병남
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2002-05-30
Filing date: 2002-05-30
Publication date: 2003-12-06

Abstract

본 발명은 기밀성 향상을 위한 배기 매니폴드의 시일 링 장착구조에 관한 것으로서,

연소실에서 발생되는 배기가스를 배기파이프 측으로 유도하기 위한 배기 매니폴드의 몸체가 양측으로 분리되고, 분리된 일측의 몸체에 직경이 큰 외측접속부가 형성되고 타측의 몸체에 상기 외측접속부에 끼움연결되는 내측접속부가 형성되며, 그 접속부를 시일하는 배기매니폴드의 시일 링 장착구조에 있어서,

상기한 내측접속부의 외주면에 시일 링이 끼워지기 위한 환형 홈의 내부 양측면 중 측압을 받는 시일면이 외측으로 경사지게 형성되는 링 홈과;

일부가 절개된 환형으로 상기한 링 홈에 끼워지되, 상기 링 홈의 시일면에 일측이 밀착되도록 경사면이 형성된 시일 링과;

상기한 링 홈에 끼워진 채 상기 시일 링의 수직면을 탄력지지하여 시일 링의 경사면이 링 홈의 시일면에 밀착되도록 하기 위해 파형의 환형 링으로 형성되는 익스팬더; 를 포함하여 접속부를 시일하게되는 것을 특징으로 한다.

Description

기밀성 향상을 위한 배기 매니폴드의 시일 링 장착구조{Seal ring structure of exhaust manifold}

본 발명은 기밀성 향상을 위한 배기 매니폴드의 시일 링 장착구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 몸체가 두개 이상으로 분리 형성되는 배기 매니폴드의 접속부를 시일하는 데, 접속부의 링 홈과 시일 링이 접하는 부분을 경사면으로 형성하고 그 경사면이 항상 접할 수 있도록 하는 익스팬더가 장착된 기밀성 향상을 위한 배기 매니폴드의 시일 링 장착구조에 관한 것이다.

단실린더 엔진의 경우에는 실린더 헤드에 직접 배기파이프가 접속되어 배기가스를 외부로 배출하게 되나 2실린더 이상의 다실린더 엔진에서는 배기매니폴드를 사용하여 각 실린더에서 배출되는 배기가스를 한데 모은 후 배기파이프를 통해 대기로 방출하고 있다.

그런데 배기매니폴드는 실린더 헤드의 배기포트에 접속되므로 연소실에서 방출되는 고온의 배기가스 열을 직접적으로 받기 때문에 과열되어 팽창 및 수축이 반복되므로 그 응력을 견디지 못하고 균열이 발생되어진다. 또한, 이러한 팽창과 수축의 반복작용으로 매니폴드를 체결하는 볼트가 그 축력을 잃고 풀리게 되는 현상도 발생하게 된다.

따라서 상기와 같은 열팽창에 따른 응력을 완화하기 위하여 도 4에 도시되는 바와 같이, 배기매니폴드(10)가 2개 이상의 몸체(11)(12)(13)로 분할 성형된 후 양측 접속단부(14)(15)는 서로 미끄럼 접촉되도록 끼워 조립되어진다. 또한, 몸체(14)(15)의 조립면(16)(17) 사이를 통한 배기가스의 누설을 방지하기 위하여 링 홈(18)에는 시일 링(19)이 삽입되어진다.

그리고 상기한 시일 링(19)의 내주면에 장력을 보조하고 유지되도록 하기 위한 익스팬더(20)가 개재된다.

따라서 시일부의 기밀작용은 시일 링(19)과 익스팬더(20)의 합장력과 배기가스의 압력에 의해 발생되는 측압에 의해 유지된다.

그러나 배기가스의 압력에 의해 발생되는 측압이 자연흡기식 엔진의 경우에 그 압력이 충분하지 못하고, 과급식 엔진의 경우에도 저속 구간에서는 기밀을 유지하는데 충분한 압력에 도달하지 못하게 된다. 시일 링과 익스팬더로 인해 발생되는 링 외주면 시일 링 압력이 적절한 수준을 유지하는데도 불구하고 가스가 누기되는 것은 바로 이 측압이 제대로 생성되지 못하기 때문이다. 따라서 측압이 부족하거나 없을 경우에 시일 링의 측면에 틈이 발생하게 되고 누기의 직접적인 원인이 되고, 누기가 진행이 되면 측면에 고착되는 탄화물에 의해 기밀성은 더욱 나빠지게 되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 몸체가 두개 이상으로 분리 형성되는 배기 매니폴드의 접속부를 시일하는 데, 접속부의 링 홈과 시일 링이 접하는 부분을 경사면으로 형성하고 그 경사면이 항상 접할 수 있도록 하는 익스팬더가 장착된 기밀성 향상을 위한 배기 매니폴드의 시일 링 장착구조를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

도 1은 본 발명에 의한 배기매니폴드 연결부의 시일 구조를 도시한 구성도.

도 2는 본 발명에 의해 형성되는 시일 링의 사시도.

도 3은 본 발명에 의해 형성되는 익스팬더의 사시도.

도 4는 종래의 기술을 설명하기 위한 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

30 : 배기 매니폴드 31 : 중간몸체

32,33 : 측면몸체 34 : 유출구

35 : 외측접속부 36 : 내측접속부

37 : 링 홈 38 : 시일면

40 : 시일 링 41 : 경사면

42 : 수직면 43 : 곡면

50 : 익스팬더

이하, 본 발명에 따른 시일 링의 구조 및 작동에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 배기매니폴드 연결부의 시일 구조를 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명에 의해 형성되는 시일 링의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 의해 형성되는 익스팬더의 사시도이다.

도면 중에 표시되는 도면부호 는 30은 본 발명에 의해 형성되는 배기 매니폴드를 지시하는 것이고, 도 40은 본 발명에 의한 시일 링을 지시하는 것이고, 도면부호 50은 본 발명에 의한 익스팬더를 지시하는 것이다.

본 발명의 설명을 의한 실시예에서 상기한 배기 매니폴드(30)는 6기통의 배기매니폴드로서 편의상 중간몸체(31)를 기준으로 측면몸체(32)(33)가 양측으로 결합되도록 형성되었으나, 본 발명을 실시하는데 있어서 배기 매니폴드(30)의 분리되는 몸체의 수가 2개이상이 되면 그 적용이 가능하다. 따라서 본 발명에 의한 시일 구조의 설명은 도면상으로 중간몸체(31)와 측면몸체(32)(33)를 시일하는 구조로, 도면에서 좌측의 측면몸체(32)(33)와 중간몸체(31)가 결합되는 구성만을 설명하기로 한다. 우측의 결합상태는 좌측과 같게 이루어지므로서 별도의 설명은 생략하기로 한다.

상기한 중간몸체(31)의 양측으로는 측면몸체(32)(33)의 내측접속부(36)가 끼워지기 위한 외측접속부(35)가 상기 내측접속부(36)의 직경보다 크게 형성된다.

그리고 내측접속부(36)의 외주면 도중에는 상기한 시일 링(40)이 끼워지기 위한 링 홈(37)이 형성되는데, 상기 링 홈(37)의 내부 양측벽면 중 시일 링(40)의 측압을 받는 내측벽면(38)은 소정 각도로 경사지게 형성된다. 이하, 상기 내측벽면(38)을 설명의 편의상 시일면(38)이라고 칭하기로 한다.

한편, 상기한 링 홈(37)에 끼워지는 시일 링(40)은 장력을 발생시키기 위하여 일부가 절개된 환형으로 형성되는데, 단면형상이 직사각형상을 이루었던 종래의 시일 링과는 달리 상기한 시일면(38)에 접촉되는 일측면은 상기한 시일면(38)의 경사각도로 경사진 경사면(41)이 형성된다. 상기 경사면(41)의 타측은 종래와 같이 수직면(42)으로 형성된다. 특히, 상기한 시일 링(40)의 외주면은 그 단면형상이 호형상인 곡면(43)으로 형성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기한 익스팬더(50)는 상기한 링 홈(37)에 끼워진 채 상기 링 홈(37)의 벽면과 시일 링(40)의 수직면(42) 간이 탄력지지되도록 하기 위한 것으로서, 탄성력이 발생될 수 있도록 상기한 익스팬더(50)는 도 3에서와 같이 파형의 환형 링으로 구성된다. 상기 익스팬더(50) 또한 장착의 편의성을 고려하여 일측이 절개되는 것이 바람직하다.

이상과 같이 본 발명에 의해 시일링되는 배기 매니폴드의 작용상태를 설명하면 다음과 같다.

엔진의 연소실에서 발생된 고온고압의 연소가스는 엔진의 배기행정에서 배기되어 상기한 배기 매니폴드(30)로 유도되어진다. 특히, 각각의 연소실에서 배기되는 배기가스는 배기파이프와 연결되는 유출구(34) 측으로 유도되어지는데, 이 배기가스의 고압이 중간몸체(31)와 측면몸체(32)(33)를 연결하는 접속부로 전달되어진다.

이때, 상기한 시일 링(40)의 경사면(41)은 익스팬더(50)에 의해서 탄력에 의해서 링 홈(37)의 시일면(38)에 밀착된 상태이다.

그리고 연소실에서 배출되는 배기가스의 압력은 상기한 시일 링(40)의 수직면(42)에 전해지게 된다. 따라서 시일 링(40)의 경사면(41)과 링 홈(37)의 시일면(38)은 더욱 밀착되어 배기 매니폴드의 기밀이 확고하게 유지되는 것이다.

또한, 본 발명에 의한 시일 링(40)의 외주면이 곡면으로 둥글게 형성되므로서 각각의 몸체(31,32,33)들 끼리 정렬이 맞지 않았을 경우에 정렬의 응답성이 신속하게 이루어지게 된다. 따라서 본 발명에 의한 시일 링(40)은 결과적으로 링 외주면의 면압을 유지하면서 배기압력의 여부에 관계없이 측압을 형성하게 되므로서 보다 개선된 시일링 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.

이상과 같이 구성되는 본 발명은 배기압이 걸리지 않는 조건에서도 항상 일정한 수준의 시일링 압력을 유지하게 되므로서 배기가스가 배기관의 연결부의 시일링을 통해 누기되는 것을 방지할 수 있게 되며, 배기가스의 엔진 룸 내의 누기가 없어지게 되므로서 엔진 주변의 부품들이 열해를 입거나 검게 그을리는 현상이 방지되어 엔진의 신뢰성이 향상되는 커다란 장점이 있는 것이다.

Claims

연소실에서 발생되는 배기가스를 배기파이프 측으로 유도하기 위한 배기 매니폴드의 몸체가 양측으로 분리되고, 분리된 일측의 몸체에 직경이 큰 외측접속부가 형성되고 타측의 몸체에 상기 외측접속부에 끼움연결되는 내측접속부가 형성되며, 그 접속부를 시일하는 배기매니폴드의 시일 링 장착구조에 있어서,

상기한 내측접속부(36)의 외주면에 시일 링(40)이 끼워지기 위한 환형 홈의 내부 양측면 중 측압을 받는 시일면(38)이 외측으로 경사지게 형성되는 링 홈(37)과;

일부가 절개된 환형으로 상기한 링 홈(37)에 끼워지되, 상기 링 홈(37)의 시일면(38)에 일측이 밀착되도록 경사면(41)이 형성된 시일 링(40)과;

상기한 링 홈(37)에 끼워진 채 상기 시일 링(40)의 수직면(42)을 탄력지지하여 시일 링(40)의 경사면(41)이 링 홈(37)의 시일면(38)에 밀착되도록 하기 위해 파형의 환형 링으로 형성되는 익스팬더(50); 를 포함하여 접속부를 시일하게되는 것을 특징으로 하는 기밀성 향상을 위한 배기매니폴드의 시일 링 장착구조.
제 1 항에 있어서,

상기한 시일 링(40)의 외주면은 곡면(43)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 기밀성 향상을 위한 배기매니폴드의 시일 링 장착구조.