KR20100048569A

KR20100048569A - 배기 매니폴드의 벨로우즈 커넥터

Info

Publication number: KR20100048569A
Application number: KR1020080107793A
Authority: KR
Inventors: 명재성
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2010-05-11
Also published as: KR101048134B1

Abstract

본 발명의 예시적인 실시예에 따른 배기 매니폴드의 벨로우즈 커넥터는, 적어도 제1 파트와 제2 파트로서 분리 가능한 배기 매니폴드에서 상기 제1 파트 및 제2 파트를 상호 연결하기 위한 것으로, 상기 제1 파트와 연결되는 제1 연결부재와, 상기 제2 파트와 연결되는 제2 연결부재와, 상기 제1 및 제2 연결부재를 상호 연결하는 벨로우즈 관으로 이루어지며, 상기 벨로우즈 관의 내부에서 상기 제1 연결부재에 연결되는 제1 방열 파이프, 및 상기 제2 연결부재에 연결되는 제2 방열 파이프를 더욱 포함한다.

배기 매니폴드, 벨로우즈 커넥터, 방열 파이프, 클램퍼

Description

배기 매니폴드의 벨로우즈 커넥터 {BELLOWS CONNECTOR OF EXHAUST MANIFOLD}

본 발명의 예시적인 실시예는 자동차 엔진의 배기 매니폴드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 중대형 상용 엔진에서 복수의 파트로서 분리된 배기 매니폴드를 연결하기 위한 배기 매니폴드의 벨로우즈 커넥터에 관한 것이다.

일반적으로, 엔진은 연료를 연소시켜 동력을 발생시키게 되는 것으로서, 연소실에서 배출되는 연소가스는 고온으로 약 800~900℃ 까지 상승하게 된다.

각각의 연소실에서 배출되는 배기 가스는 배기 매니폴드를 통해 한 곳으로 모인 다음, 배기 파이프를 따라 대기 중으로 배출된다.

한편, 엔진 배기계의 경우에서는, 상기와 같은 고온의 배기 가스에 의해 배기 매니폴드가 열 팽창되면서 크랙이 발생함으로 배기 가스가 누기될 염려가 있다.

이를 방지하기 위해 종래 기술에서는 중대형 상용 엔진의 경우, 배기 매니폴드를 2~3 파트로 분리 제작하고, 금속제 시일 링 또는 SUS(스테인레스 강)제 벨로우즈 커넥터를 통해 상기한 파트들을 상호 연결하게 된다.

이 중에서 종래 기술에 따른 상기 벨로우즈 커넥터는 도 3에서와 같이, 배기 매니폴드(3)를 제1 파트(1) 및 제2 파트(2)로 분리 제작한 경우, 제1 파트(1)와 용 접 접합되는 제1 연결부재(110)와, 제2 파트(2)와 용접 접합되는 제2 연결부재(120)와, 제1 및 제2 연결부재(110, 120)를 상호 연결하는 벨로우즈 관(130)으로 이루어진다.

따라서, 상기 벨로우즈 커넥터는 고온의 배기 가스가 제1 파트(1)를 통해 제2 파트(2)로 유동하는 과정에서, 벨로우즈 관(130)을 통하여 배기 매니폴드의 열 팽창에 의한 치수 변화를 흡수하게 된다.

그런데, 종래 기술에 따른 벨로우즈 커넥터에 있어, 상기 벨로우즈 관(130)은 고온의 배기 가스에 지속적으로 노출되는 바, 그 배기 가스에 의한 고온 산화(부식)를 막기 위해 SUS 소재 예컨대, SUS 300(제품명) 계열에 산화 안정제인 Ti, Nb 등이 첨가된 비교적 고가의 SUS 321(제품명) 또는 SUS 316L(제품명)을 사용하게 된다.

따라서 종래 기술에서는 비교적 고가인 SUS 소재의 벨로우즈 관(130)을 채용하게 되므로, 전체 부품의 재료비가 상승하게 된다는 문제점을 내포하고 있다.

본 발명의 예시적인 실시예는 상기에서와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 비교적 저가의 SUS제 벨로우즈 관을 사용하면서 배기 가스에 의한 벨로우즈 관의 고온 산화를 방지할 수 있도록 하는 배기 매니폴드의 벨로우즈 커넥터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 배기 매니폴드의 벨로우즈 커넥터는, 적어도 제1 파트와 제2 파트로서 분리 가능한 배기 매니폴드에서 상기 제1 파트 및 제2 파트를 상호 연결하기 위한 것으로, 상기 제1 파트와 연결되는 제1 연결부재와, 상기 제2 파트와 연결되는 제2 연결부재와, 상기 제1 및 제2 연결부재를 상호 연결하는 벨로우즈 관으로 이루어지며, 상기 벨로우즈 관의 내부에서 상기 제1 연결부재에 연결되는 제1 방열 파이프, 및 상기 제2 연결부재에 연결되는 제2 방열 파이프를 더욱 포함한다.

상기 배기 매니폴드의 벨로우즈 커넥터에 있어서, 상기 제1 방열 파이프는 일측 단부가 상기 제1 연결부재에 연결되고, 다른 일측 단부가 상기 제2 방열 파이프의 내부에 배치되도록 구성될 수 있다.

상기 배기 매니폴드의 벨로우즈 커넥터에 있어서, 상기 제2 방열 파이프는 일측 단부가 상기 제2 연결부재에 연결되고, 다른 일측 단부가 상기 제1 방열 파이프의 다른 일측 단부를 이격되게 감싸도록 구성될 수 있다.

이 경우, 상기 제2 방열 파이프는 다른 일측 단부에 상기 제1 방열 파이프의 외경 보다 상대적으로 큰 내경을 지닌 확관부가 형성될 수 있다.

상기 배기 매니폴드의 벨로우즈 커넥터는, 상기 제1 파트와 상기 제1 연결부재를 체결하기 위한 제1 클램퍼와, 상기 제2 파트와 상기 제2 연결부재를 체결하기 위한 제2 클램퍼를 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 배기 매니폴드의 벨로우즈 커넥터는 배기 가스의 유동 경로 상에 벨로우즈 관을 보호하는 제1 및 제2 방열 파이프를 구비함으로, 벨로우즈 관으로 직접 전달되는 배기 가스의 열을 제1 및 제2 방열 파이프를 통해 차단할 수 있기 때문에, 배기 가스의 열에 의한 벨로우즈 관의 고온 산화를 방지할 수 있다.

따라서 본 실시예에서는 종래 기술과 같이 고온 산화를 방지하기 위해 고가의 벨로우즈 관을 사용하지 않아도 되므로, 전체 부품의 재료비를 절감할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 배기 매니폴드의 벨로우즈 커넥터를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 단면 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 벨로우즈 커넥터(100)는 열 팽창에 의한 크랙 및 누설을 방지하기 위해 적어도 제1 파트(1)와 제2 파트(2)로서 분리 가능한 배기 매니폴드(3)에 적용된다.

여기서, 본 실시예에 의한 벨로우즈 커넥터(100)는 언급한 바와 같이 제1 파트(1)와 제2 파트(2)로서 분리 가능한 배기 매니폴드(3)에 적용되나, 본 발명은 이에 반드시 한정되지 않고 세 개 또는 그 이상의 파트로서 분리 가능한 배기 매니폴드에도 적용될 수 있다.

이러한 배기 매니폴드의 벨로우즈 커넥터(100)는 제1 파트(1) 및 제2 파트(2)를 상호 연결하여 제1 및 제2 파트(1, 2) 사이의 틈새로 배기 가스가 누설되는 것을 방지하기 위한 것이다.

본 발명의 예시적인 실시예에 따른 배기 매니폴드의 벨로우즈 커넥터(100)는 기본적으로, 제1 연결부재(10)와, 제2 연결부재(20)와, 벨로우즈 관(30)을 포함하여 이루어진다.

상기 제1 연결부재(10)는 제1 파트(1)와 상호 연결되는 것으로서, 제1 파트(1)의 내부 관로와 연결되는 제1 관통홀(11)을 형성하고 있다.

상기 제2 연결부재(20)는 제2 파트(2)와 상호 연결되는 것으로서, 제2 파트(2)의 내부 관로와 연결되는 제2 관통홀(21)을 형성하고 있다.

그리고 상기 벨로우즈 관(30)은 배기 매니폴드(3)의 열 팽창에 의한 치수 변화를 흡수하기 위한 것으로, 스테인레스 강(SUS) 계열의 주름 관 형태로서 이루어진다.

이 경우 상기 벨로우즈 관(30)은 제1 연결부재(10)의 제1 관통홀(11) 및 제2 연결부재(20)의 제2 관통홀(21)과 상호 연결되며, 일측 단부가 제1 연결부재(10)에 용접 접합되며, 다른 일측 단부가 제2 연결부재(20)에 용접 접합된다.

여기서, 상기 벨로우즈 관(30)은 당 업계에서 비교적 저가로 알려진 SUS 304(제품명)로서 이루어지는 것이 바람직하다.

상기에서와 같은 본 실시예에 따른 배기 매니폴드의 벨로우즈 커넥터(100)는 벨로우즈 관(30)의 내부에서 제1 연결부재(10)에 연결되는 제1 방열 파이프(50), 및 제2 연결부재(20)에 연결되는 제2 방열 파이프(70)를 더욱 포함하고 있다.

본 실시예에서, 상기 제1 방열 파이프(50)는 일측 단부가 제1 연결부재(10)의 제1 관통홀(11) 내주면에 용접 접합되는 바, 그 일측 단부는 제2 연결부재(20)에 대응하는 제1 연결부재(10)의 일측면에서 제1 관통홀(11)의 내주면에 용접 접합된다.

그리고 상기 제2 방열 파이프(70)는 일측 단부가 제2 연결부재(20)의 제2 관통홀(21) 내주면에 용접 접합되는 바, 그 일측 단부는 제1 연결부재(10)에 대응하는 제2 연결부재(20)의 일측면에서 제2 관통홀(21)의 내주면에 용접 접합된다.

여기서, 제1 방열 파이프(50)의 다른 일측 단부는 제2 방열 파이프(70)의 내부에 배치된다.

즉, 상기 제2 방열 파이프(70)는 이의 다른 일측 단부가 제1 방열 파이프(50)의 다른 일측 단부를 이격되게 감싸도록 구성된다.

이를 위해 상기 제2 방열 파이프(70)는 다른 일측 단부에 제1 방열 파이 프(50)의 외경 보다 상대적으로 큰 내경을 지니며 제1 방열 파이프(50)의 다른 일측 단부와 상호 이격되는 확관부(71)를 형성하고 있다.

이와 같이 제1 방열 파이프(50)의 다른 일측 단부를 제2 방열 파이프(70)의 확관부(71) 내부에 배치하고, 제1 방열 파이프(50)의 다른 일측 단부와 확관부(71)를 상호 이격되게 구성하는 이유는 제1 및 제2 방열 파이프(50, 70)가 벨로우즈 관(30)의 내부에서 그 벨로우즈 관(30)을 보호하며, 제1 및 제2 방열 파이프(50, 70)가 열 팽창 및 진동으로서 인해 서로 접촉되지 않도록 하여 상호 열전달이 이루어지지 않도록 하기 위함이다.

여기서, 상기 제1 및 제2 방열 파이프(50, 70)는 벨로우즈 관(30)가 고온의 배기 가스에 직접적으로 노출되지 않고, 그 벨로우즈 관(30)으로 전달되는 배기 가스의 열을 차단하기 위한 것으로, SUS 계열 중 가장 저가로 알려진 SUS 410(제품명)으로서 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 본 실시예에 의한 배기 매니폴드의 벨로우즈 커넥터(100)는 제1 파트(1)와 제1 연결부재(10)를 체결하기 위한 제1 클램퍼(80), 및 제2 파트(2)와 제2 연결부재(20)를 체결하기 위한 제2 클램퍼(90)가 제공된다.

상기 제1 및 제2 클램퍼(80, 90)는 당 업계에서 통상적으로 "V-클램프" 라고 칭하는데, 제1 및 제2 파트(1, 2)와 제1 및 제2 연결부재(10, 20)를 각각 클램핑할 수 있는 공지 기술의 관로 연결장치로서 이루어진다.

따라서 상기와 같이 구성되는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 배기 매니폴드의 벨로우즈 커넥터(100)에 의하면, 배기 가스의 유동 경로 상에 벨로우즈 관(30)을 보호하는 제1 및 제2 방열 파이프(50, 70)를 구비함으로, 벨로우즈 관(30)으로 직접 전달되는 배기 가스의 열을 제1 및 제2 방열 파이프(50, 70)를 통해 차단할 수 있기 때문에, 배기 가스의 열에 의한 벨로우즈 관(30)의 고온 산화를 방지할 수 있게 된다.

이로써 본 실시예에서는 종래 기술과 달리 최저가의 제1 및 제2 방열 파이프(50, 70)를 채용함에 따라, 종래 기술과 같이 고온 산화를 방지하기 위해 고가의 벨로우즈 관을 사용하지 않아도 되므로, 전체 부품의 재료비를 절감할 수 있게 된다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 배기 매니폴드의 벨로우즈 커넥터를 도시한 사시도이다.

도 2는 도 1의 단면 구성도이다.

도 3은 종래 기술에 따른 배기 매니폴드의 벨로우즈 커넥터를 도시한 단면 구성도이다.

Claims

적어도 제1 파트와 제2 파트로서 분리 가능한 배기 매니폴드에서 상기 제1 파트 및 제2 파트를 상호 연결하기 위한 것으로,

상기 제1 파트와 연결되는 제1 연결부재와, 상기 제2 파트와 연결되는 제2 연결부재와, 상기 제1 및 제2 연결부재를 상호 연결하는 벨로우즈 관으로 이루어지는 배기 매니폴드의 벨로우즈 커넥터에 있어서,

상기 벨로우즈 관의 내부에서 상기 제1 연결부재에 연결되는 제1 방열 파이프, 및 상기 제2 연결부재에 연결되는 제2 방열 파이프

를 더욱 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드의 벨로우즈 커넥터.
제1 항에 있어서,

상기 제1 방열 파이프는 일측 단부가 상기 제1 연결부재에 연결되고, 다른 일측 단부가 상기 제2 방열 파이프의 내부에 배치되도록 구성되며,

상기 제2 방열 파이프는 일측 단부가 상기 제2 연결부재에 연결되고, 다른 일측 단부가 상기 제1 방열 파이프의 다른 일측 단부를 이격되게 감싸도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드의 벨로우즈 커넥터.
제1 항에 있어서,

상기 제2 방열 파이프는 다른 일측 단부에 상기 제1 방열 파이프의 외경 보다 상대적으로 큰 내경을 지닌 확관부가 형성되는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드의 벨로우즈 커넥터.
제1 항에 있어서,

상기 제1 파트와 상기 제1 연결부재를 체결하기 위한 제1 클램퍼와, 상기 제2 파트와 상기 제2 연결부재를 체결하기 위한 제2 클램퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드의 벨로우즈 커넥터.