KR20050033843A - An air-gap manifold - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 내연 기관, 특히 자동차 엔진의 배기 가스 배기구를 배기 가스 시스템의 배기 가스 흡입구에 연결하는 에어-갭 매니폴드에 관한 것으로서, 상기 에어-갭 매니폴드는 슬라이딩 끼워맞춤(sliding fit) 방식으로 서로 접속된 복수의 배기 가스 가이드를 구비한 내부, 상기 내부를 둘러싸는 외부를 갖고, 상기 내부와 외부 사이에는 기밀 상태의 에어-갭이 형성되며, 상기 내부의 배기 가스 가이드 중 적어도 일부는 림에서의 일반적인 재형성, 특히 제조 비용 절감을 위해 폴딩에 의하여 서로 연결된 셸에 의하여 형성된다.The present invention relates to an air-gap manifold that connects an exhaust gas exhaust port of an internal combustion engine, in particular an automobile engine, to an exhaust gas intake port of an exhaust gas system, wherein the air-gap manifolds are connected to each other in a sliding fit manner. An interior having a plurality of connected exhaust gas guides, an exterior surrounding the interior, an air-gap in a gastight state is formed between the interior and exterior, and at least some of the interior exhaust gas guides It is formed by shells interconnected by folding for general reforming, in particular to reduce manufacturing costs.
상기 에어-갭 매니폴드를 제조하는 방법은 여러 가지가 있을 수 있다. 파이프 만곡부는 일반적이고, 파이프는 내부 고압 성형에 의하여 특히 매우 정밀하게 제조될 수 있다. 그러나, 이러한 제조 방법은 비교적 비용이 많이 든다. 한편, 점점 엄격해 지고 있는 배기 규정을 준수하기 위하여 매니폴드는 반드시 외측으로 기밀 상태로 제조되어야 한다. There may be several methods of manufacturing the air-gap manifold. Pipe bends are common and the pipes can be made particularly precisely by internal high pressure molding. However, this manufacturing method is relatively expensive. On the other hand, in order to comply with increasingly stringent exhaust regulations, manifolds must be manufactured outwardly airtight.
본 발명의 목적은 한편으로는 제조가 용이하고 다른 한편으로는 배기 규정을 준수할 수 있는 전술한 종류의 에어-갭 매니폴드를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an air-gap manifold of the aforementioned kind which is easy to manufacture on the one hand and on the other hand can comply with the exhaust regulations.
상기 목적은 내부의 배기 가스 가이드 중 적어도 일부분이 림의 일반적인 재형성, 특히 폴딩에 의하여 서로 연결된 셸로 형성되는 것으로 충족된다.This object is satisfied that at least a portion of the internal exhaust gas guide is formed by shells which are connected to one another by general reforming of the rim, in particular by folding.
셸을 사용하여 내부의 배기 가스 가이드를 설계하는 것은 특히 제조 시 비용 면에서 바람직하다. 한편으로는, 셸은 비용 면에서 바람직하다. 다른 한편으로는, 셸을 림의 일반적인 재형성, 특히 폴딩에 의하여 연결하는 것은 특히 제조하는데 바람직하다. 특히 용접 스플래시(weld splash)이 없이 제조할 때 용접 연결부에 대한 많은 비용 장점 결과는 터보차저용의 배기 매니폴드에 필요하다. 값비싼 레이저 및 불활성 아크 용접 기술이 고려될 수 있다. 본 발명에 따른 셸의 재형성 연결은 한편으로는 용접 스플래시없이 실행될 수 있고, 다른 한편으로는 적은 노력으로 실행될 수 있다. 셸 사이의 재형성 연결부의 누설 방지는 매니폴드의 외부 셸이 완전하게 기밀 상태이기 때문에 충분하고, 따라서 내부의 낮은 기밀 상태가 문제되지 않는다.Designing the internal exhaust gas guide using the shell is particularly advantageous in terms of manufacturing costs. On the one hand, the shell is preferable in terms of cost. On the other hand, connecting the shell by general reforming of the rim, in particular by folding, is particularly preferred for manufacturing. Many cost-benefit results for welded connections, especially when manufacturing without weld splashes, are required for exhaust manifolds for turbochargers. Expensive laser and inert arc welding techniques can be considered. The reforming connection of the shell according to the invention can be carried out on the one hand without a welding splash and on the other hand with little effort. Leakage prevention of the remodeling connection between the shells is sufficient because the outer shell of the manifold is completely airtight, so the low airtightness inside is not a problem.
외부가 셸로 또한 구성되는 경우 비용이 더 절감된다. 외부는 비교적 저비용으로 또한 제조될 수 있다. 매니폴드의 조립 또한 간단해진다.The cost is further reduced if the outside is also configured as a shell. The exterior can also be manufactured at a relatively low cost. Assembly of the manifold is also simplified.
특히 시트 금속이 내부 셸 및/또는 외부 셸용의 소재로서 고려될 수 있다. 내부의 금속 시트 두께는, 용접과는 다르게, 셸을 재형성 연결하는데 있어서 최소 두께가 요구되지 않기 때문에 비교적 적게 유지될 수 있다. 따라서, 상이한 유형의 강, 예를 들면, 오스틴 강(austenitic steel)이 사용될 수 있다.In particular, sheet metals can be considered as materials for the inner shell and / or the outer shell. The inner metal sheet thickness, unlike welding, can be kept relatively small because no minimum thickness is required to reshape the shell. Thus, different types of steel can be used, for example, austenitic steel.
소재의 두께가 얇음에도 불구하고 배기 가스 가이드의 충분한 강성을 보장하기 위하여, 내부 셸에는 비드(bead)가 제공될 수 있다. 외부 셸도 강성을 증가시키기 위하여 비드를 또한 가질 수 있다.In order to ensure sufficient rigidity of the exhaust gas guide despite the thin thickness of the material, a bead may be provided in the inner shell. The outer shell may also have beads to increase stiffness.
외부 셸은 서로 용접되는 것이 바람직하다. 따라서 높은 수준의 누설 방지가 보장된다. 용접 연결부는 배기 매니폴드의 내부가 오염될 위험이 없기 때문에 외측에 배치될 수 있다. 이로써 보다 비용 효율적인 용접 방법이 사용될 수 있다.The outer shells are preferably welded to each other. This ensures a high level of leakage protection. The weld connection can be arranged outside because there is no risk of contamination of the interior of the exhaust manifold. This allows a more cost effective welding method to be used.
사용 시 내부 셸의 변위를 방지하기 위하여, 내부 셸은 개별적인 스폿 용접에 의하여 서로 래치될 수 있다. 개별적인 스폿 용접은 단지 변위를 확실하게 방지하기 위하여 필요하기 때문에, 이를 위해 간단한 스폿 용접 위치가 비용을 과다하게 증가시키지 않고 사용될 수 있다. 대안으로서 또는 추가적으로, 셸은 함께 주조될 수 있다.To prevent displacement of the inner shell in use, the inner shells can be latched together by separate spot welding. Since individual spot welding is only necessary to reliably prevent displacement, a simple spot welding position can be used for this without excessively increasing costs. Alternatively or additionally, the shells can be cast together.
외부는 2개의 하프-셸로 구성되는 것이 바람직하다. 배기 가스 가이드도 각각 2개의 하프-셸로 또한 구성되는 것이 바람직하다. 따라서 특히 바람직한 제조 및 조립이 가능하다. 또한, 내부 셸과 외부 셸의 분리면을 서로 대략 직각으로 배치하는 것이 바람직하다는 점을 알았다.The outside is preferably composed of two half-shells. The exhaust gas guide is also preferably composed of two half-shells each. Thus particularly preferred production and assembly are possible. It has also been found that it is desirable to dispose the separating faces of the inner shell and the outer shell at approximately right angles to each other.
본 발명에 따른 에어-갭 실시예는, 본 발명에 따른 매니폴드가 용접 스플래시없이 특히 비용 효율적으로 제조될 수 있기 때문에, 터보차저를 가진 내연기관에 사용하는 것이 특히 바람직하다.The air-gap embodiment according to the invention is particularly preferred for use in an internal combustion engine with a turbocharger, since the manifold according to the invention can be produced particularly cost-effectively without welding splash.
본 발명에 따른 에어 갭 매니폴드는, 배기 가스 가이드 중 일 부분을 형성하는 내부 셸 각각이 슬라이딩 끼워맞춤 방식에 따라 서로 끼워지고, 배기 가스 가이드 중 다른 부분을 형성하는 셸 각각도 마찬가지로 슬라이딩 끼워맞춤 방식에 따라 서로 끼워지며, 다음에 서로 연결된 배기 가스 가이드의 결합된 셸이 림에서 쌍으로 재형성, 특히 접히도록 제조되는 것이 바람직하다.In the air gap manifold according to the present invention, each of the inner shells forming one portion of the exhaust gas guide is fitted to each other in a sliding fit manner, and the shells forming the other portion of the exhaust gas guides are similarly fitted in the sliding fit manner. It is preferred that the combined shells of the exhaust gas guides, which are fitted together according to one another, are then reshaped, in particular folded, in pairs at the rim.
본 발명에 있어서, 상기 방법으로 형성된 배기 가스 가이드가 서로 끼워지는, 예를 들면, 2개의 셸 각각으로 먼저 조립된 개별 배기 가스 가이드가 아니라, 내부 각각의 절반부가 별개로 서로 접속된 다음 내부의 모든 배기 가스 가이드의 2개의 절반부가 동시에 서로 연결된다. 상기 방식에서는 배기 가스 가이드의 단면이 슬라이딩 끼워맞춤 영역에서 서로 일치된다는 점이 보장될 수 있다. 이로써 배기 가스 가이드를 함께 접합시킬 때 문제가 발생하지 않으며, 동작 시에 개별 배기 가스 가이드를 서로에 대하여 문제없이 배치시키는 것이 보장될 수 있다.In the present invention, the exhaust gas guides formed by the above method are fitted to each other, for example, instead of the individual exhaust gas guides first assembled into each of the two shells, each half of the interior is separately connected to each other, and then all Two halves of the exhaust gas guide are connected to each other at the same time. In this way it can be ensured that the cross sections of the exhaust gas guides coincide with each other in the sliding fitting area. This avoids problems when joining the exhaust gas guides together, and it can be ensured that the individual exhaust gas guides are disposed without problems with each other in operation.
서로 끼워진 셸 모두를 림의 일반적인 재형성, 특히 폴딩에 의하여 연결시킨 후, 각각의 배기 가스 가이드의 셸은, 필요한 경우, 스폿 용접에 의하여 서로 래치된다. 다음에, 내부를 외부 셸에 삽입시키고 이들은 용접에 의해 기밀 방식으로 서로 연결된다.After all of the shells fitted together are connected by general reforming of the rim, in particular by folding, the shells of each exhaust gas guide are latched to each other by spot welding, if necessary. Next, the inside is inserted into the outer shell and they are connected to each other in a gas tight manner by welding.
내부 셸은 특히 디프 드로잉에 의하여 시트 금속으로 제조되는 것이 바람직하다. 셸의 강성을 증가시키기 위하여 비드를 주조하는 것이 바람직하다. 특히 배기 가스 가이드마다 2개의 하프 셸을 제조한 다음, 다른 하프 셸과 동시에 서로 연결시킨다.The inner shell is preferably made of sheet metal, in particular by deep drawing. It is desirable to cast the beads to increase the stiffness of the shell. In particular, two half shells are produced per exhaust gas guide and then connected to each other simultaneously with the other half shells.
본 발명의 비제한적인 실시예를 도면에 도시하고 후술한다. Non-limiting embodiments of the invention are shown in the drawings and described below.
도시된 에어 갭 매니폴드는 슬라이딩 끼워맞춤 방식으로 서로 끼워진 복수의 배기 가스 가이드(2, 3, 4)를 갖는 내부(1), 및 상기 내부(1)를 이격된 상태로 둘러싸며 기밀 방식으로 제조되는 외부(5)를 포함한다. 이로써 내부(1)와 외부(5) 사이에 에어 갭(6)이 형성되며, 배기 매니폴드의 열을 절연시킨다. The illustrated air gap manifold is manufactured in an airtight manner by enclosing an interior 1 having a plurality of exhaust gas guides 2, 3, 4 fitted together with each other in a sliding fit manner, and surrounding the interior 1 in a spaced apart state. It includes the outer (5) being. This forms an air gap 6 between the inner 1 and the outer 5 and insulates the heat of the exhaust manifold.
배기 가스 가이드(2, 3, 4)는 각각 림쪽에서 서로 연결되는 2개의 하프 셸(2a와 2b, 3a와 3b, 4a와 4b)로 제조된다. 연결은 도 4에 도시된 바와 같은 폴드 연결이다. 이를 위해 하나의 하프 셸(3a)의 림은 다른 하나의 하프 셸(3b)의 림 둘레에 만곡된다. 이어서, 폴드(7)는 쇄선으로 도시된 바와 같이 경사지게 배치되어 연결부의 강도를 증가시킨다.The exhaust gas guides 2, 3, 4 are made of two half shells 2a and 2b, 3a and 3b, 4a and 4b, which are connected to each other on the rim side, respectively. The connection is a fold connection as shown in FIG. For this purpose the rim of one half shell 3a is curved around the rim of the other half shell 3b. The folds 7 are then arranged obliquely as shown by the dashed lines to increase the strength of the connections.
배기 가스 가이드(2, 3, 4)는, 전술한 바와 같이, 슬라이딩 끼워맞춤 방식으로 서로 끼워진다. 이를 위하여, 폴드(7)는 각각의 배기 가스 가이드(2, 3)의 말단 전방에 위치된 배기 가스 가이드(2, 3)의 각 말단(2', 3')에서 종료된다. 이로써 각각의 인접하는 배기 가스 가이드(2, 3)의 결합된 말단(3", 4")이 슬라이딩 끼워맞춤 방식으로 배치되는 폴드가 없는 영역(8)이 형성된다.The exhaust gas guides 2, 3, 4 are fitted to each other in a sliding fitting manner as described above. For this purpose, the fold 7 ends at each end 2 ', 3' of the exhaust gas guides 2, 3 located in front of the end of each exhaust gas guide 2, 3. This forms a fold-free region 8 in which the combined ends 3 ", 4" of each adjacent exhaust gas guide 2, 3 are arranged in a sliding fit manner.
외부 셸(5)과 함께 배기 가스 가이드(2)의 타단(2")은 제1 흡입구 플랜지(9)에 기밀 방식으로 연결된다. 제2 흡입구 플랜지(10)는 외부 셸(5), 및 배기 가스 가이드(3)의 측면 브랜치(11)의 말단(11')에 기밀 방식으로 연결된다. 최종적으로, 제3 및 제4 흡입구 플랜지(12, 13)가 외부 셸(5), 및 하나의 견고한 슬리브(14, 14')에 각각 기밀 방식으로 연결된다. 슬리브(14)는 배기 가스 가이드(4)의 측면 브랜치(15) 내에 슬라이딩 끼워맞춤 방식으로 위치되고, 또한 슬리브(14')도 배기 가스 가이드(4)의 제2 말단(4') 내에 슬라이딩 끼워맞춤 방식으로 위치된다.The other end 2 "of the exhaust gas guide 2 together with the outer shell 5 is connected in a hermetic manner to the first inlet flange 9. The second inlet flange 10 is the outer shell 5 and the exhaust It is hermetically connected to the end 11 ′ of the side branch 11 of the gas guide 3. Finally, the third and fourth inlet flanges 12, 13 are connected to the outer shell 5, and one rigid It is hermetically connected to the sleeves 14 and 14 ', respectively, and the sleeve 14 is positioned in a sliding fit within the side branch 15 of the exhaust gas guide 4 and also the sleeve 14' is also exhaust gas. It is positioned in a sliding fit manner in the second end 4 ′ of the guide 4.
배기 가스 가이드(4)는 추가의 슬리브(17)가 슬라이딩 끼워맞춤 방식으로 내부에 삽입되는 제2 브랜치(16)를 갖는다. 상기 슬리브(17)는 외부(5)와 함께 배출구 플랜지(18)에 기밀 방식으로 연결된다. 일반적인 배기 가스 시스템의 연속관은 배출구 플랜지(18)에 연결될 수 있다. 따라서, 흡입구 플랜지(9, 10, 12, 13)는 내연기관의 배기 가스 배출구에 연결될 수 있다.The exhaust gas guide 4 has a second branch 16 into which an additional sleeve 17 is inserted therein in a sliding fit manner. The sleeve 17 is connected in an airtight manner to the outlet flange 18 with an outer 5. A continuous tube of a typical exhaust gas system may be connected to the outlet flange 18. Thus, the inlet flanges 9, 10, 12, 13 can be connected to the exhaust gas outlet of the internal combustion engine.
외부(5)는 2개의 하프 셸(5a, 5b)을 또한 갖는다. 그러나, 하프 셸(5a, 5b)의 분리면(I)은 내부(1)의 하프 셸(2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b)의 분리면(II)과는 대략 90°각도, 플랜지(9, 10, 12, 13) 평면과는 대략 평행으로 연장된다.The outer 5 also has two half shells 5a, 5b. However, the separation surface I of the half shells 5a and 5b is approximately 90 degrees from the separation surface II of the half shells 2a, 2b, 3a, 3b, 4a and 4b of the interior 1, at an angle, and a flange. It extends approximately parallel to the (9, 10, 12, 13) plane.
도시된 에어 갭 매니폴드는 내부(1)의 제1 하프 셸(2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b) 및 외부(5)의 하프 셸(5a, 5b) 모두가 제조되도록 실질적으로 제조된다. 상기 공정에서 비드(19)를 하프 셸 내에 삽입할 수 있다. 다음에, 내부(1)의 하프 셸(2a, 3a, 4a) 중 각각 하나씩을 원하는 슬라이딩 끼워맞춤 배치에 따라 서로 끼워넣는다. 이로써, 내부(1)의 하프 셸(2b, 3b, 4b)이 서로 끼워지게 된다. 슬리브(14, 14')를 삽입한 후, 서로 끼워진 하프 셸(2a, 3a, 4a 및 2b, 3b, 4b)을 재형성 도구 내에 삽입한다. 다음에, 서로 결합된 모든 하프 셸(2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b)은 림쪽에서 폴딩에 의하여 서로 연결된다. 필요한 경우, 내부(1)의 하프 셸(2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b) 각각은 개별적인 스폿 용접에 의하여 서로 래치된다. 상기 공정에서는 용접 스플래시 손상을 방지하기 위하여 레이저 또는 MAG 용접 기술이 사용된다.The illustrated air gap manifold is made substantially so that both the first half shells 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b of the inner 1 and the half shells 5a, 5b of the outer 5 are manufactured. . Bead 19 can be inserted into the half shell in this process. Next, each one of the half shells 2a, 3a, 4a in the interior 1 is sandwiched with each other according to the desired sliding fitting arrangement. As a result, the half shells 2b, 3b, and 4b of the interior 1 are fitted to each other. After inserting the sleeves 14, 14 ′, the half shells 2a, 3a, 4a and 2b, 3b, 4b fitted together are inserted into the rebuild tool. Next, all the half shells 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b coupled to each other are connected to each other by folding on the rim side. If necessary, each of the half shells 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b in the interior 1 is latched to each other by separate spot welding. In this process, laser or MAG welding techniques are used to prevent weld splash damage.
이렇게 내부가 완성되고, 재형성 도구로부터 제거된 후 외부(5)의 하단 셸(5b) 내에 삽입된다. 내부(1)는 상기 외부의 하단 셸과 함께, 특히 용접에 의하여, 흡입구 플랜지(9, 10, 12, 13)에 기밀 방식으로 연결된다. 슬리브(17)는 외부(5)의 상단 셸(5a)과 함께 배출구 플랜지(18)에 기밀 방식으로 용접된다. 이어서 외부(5)의 상단 셸(5a)을 하단 셸(5b) 상에 위치시키고 중첩되는 영역을 기밀 방식으로 용접한다. 외부(5)의 2개의 하프 셸(5a, 5b)은 용접 심(weld seam)이 외측에 있기 때문에 일반적인 용접 방법에 의하여 서로 연결될 수 있다.The interior is thus completed, removed from the reshaping tool and inserted into the bottom shell 5b of the exterior 5. The interior 1 is connected in an airtight manner to the inlet flanges 9, 10, 12, 13 together with the outer bottom shell, in particular by welding. The sleeve 17 is hermetically welded to the outlet flange 18 together with the top shell 5a of the exterior 5. The upper shell 5a of the outer 5 is then placed on the lower shell 5b and the overlapping area is welded in an airtight manner. The two half shells 5a, 5b of the outer part 5 can be connected to each other by a general welding method because the weld seam is on the outside.
배기 가스 가이드(2, 3, 4) 사이는 전술한 제조 방법에 의하여 슬라이딩 끼워맞춤 방식으로 연결될 수 있고, 상기 배기 가스 가이드(2, 3, 4)는 하프 셸과 구조가 상이하지만 매우 단단하게 끼워질 수 있다. 배기 가스 가이드(2, 3, 4)는 접힌 상태로 서로 접속될 필요가 없기 때문에, 서로 연관된 배기 가스 가이드(2, 3, 4)의 말단(2', 3" 및 3', 4")의 불균일한 라운딩 또는 단면으로 인한 문제는 또한 발생하지 않는다.The exhaust gas guides 2, 3, and 4 can be connected in a sliding fit manner by the above-described manufacturing method, and the exhaust gas guides 2, 3, and 4 are different in structure from the half shell but are fitted very tightly. Can lose. Since the exhaust gas guides 2, 3 and 4 do not need to be connected to each other in a folded state, the ends 2 ', 3 "and 3' and 4" of the associated exhaust gas guides 2, 3 and 4 are not connected. Problems due to non-uniform rounding or cross section also do not occur.
다른 양태의 도시 및 설명된 슬라이딩 끼워맞춤 방식으로 연결된 내부의 구조로 인하여 내부(1)의 배기 가스 가이드(2, 3, 4)가 공지된 방식으로 실질적으로 방해받지 않는 열 팽창, 특히 외부(5)에 대한 내부(1)의 보다 많은 가열로 인해 크게 열 팽창될 수 있다. 한편, 외부(5)는 에어 갭 매니폴드의 높은 기밀성을 보장한다. 이와 같은 방식으로, 적절한 에어 갭 매니폴드가 비교적 저가로 제조될 수 있다.Due to the illustration of the other aspects and the structure of the interior connected in a sliding fit manner, the exhaust gas guides 2, 3, 4 of the interior 1 are substantially free of thermal expansion, in particular the exterior 5, in a known manner. More heating of the interior 1 to) can lead to greater thermal expansion. On the other hand, the outer 5 ensures high airtightness of the air gap manifold. In this way, suitable air gap manifolds can be manufactured at relatively low cost.
도 1은 상부 외부 셸이 제거된 본 발명에 따른 에어 갭 매니폴드의 평면도이다.1 is a plan view of an air gap manifold according to the present invention with the upper outer shell removed.
도 2는 도 1의 선 A-A를 따라 절취된 본 발명에 따른 에어 갭 매니폴드의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of the air gap manifold according to the present invention, taken along line A-A of FIG.
도 3은 도 2의 선 C-C를 따라 절취된 본 발명에 따른 에어 갭 매니폴드의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of the air gap manifold according to the present invention taken along line C-C of FIG. 2.
도 4는 도 3의 상세부(B)의 확대도이다.4 is an enlarged view of detail B of FIG. 3.
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