KR100412841B1

KR100412841B1 - 엔진의 래더프레임

Info

Publication number: KR100412841B1
Application number: KR10-2001-0044126A
Authority: KR
Inventors: 조재만
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2001-07-23
Filing date: 2001-07-23
Publication date: 2003-12-31
Also published as: CN1399091A; US20030015164A1; US6684845B2; DE10231681A1; KR20030009606A; CN1234965C; JP2003074320A; AU2002300113B2; DE10231681B4

Abstract

본 발명은 엔진의 래더프레임에 관한 것으로, 각 크랭크실(3a,3b,3c,3d)에 바닥면(5a,5b,5c,5d)이 형성되고, 이 바닥면(5a,5b,5c,5d)의 한쪽부분에는 경사진 오일유동면(6a,6b,6c,6d)이 형성되며, 이 오일유동면(6a,6b,6c)의 끝부분에는 오일드레인홀(7a,7b,7c)이 형성되고, 외곽틀(1)의 한쪽 측부에 오일필터 장착부(10)가 돌출성형되며, 1번과 2번 및 3번과 4번 크랭크실(3a;3b,3c;3d)간의 격벽(2a,2c)에 실린더헤드 오일의 전용 드레인통로(12a,12b)가 형성되고, 1번 크랭크실의 외측벽에 벤틸레이션시 형성된 오일의 전용 드레인통로(12c)가 형성되는 구조로 이루어진다.

즉, 크랭크실(3a,3b,3c,3d)의 바닥이 막혀 있게 되므로 벌크(bulk)손실이 감소하여 소음 및 진동이 감쇄하고, 오일필터를 장착하기가 용이하며, 실린더헤드의 오일이 에어레이션(aeration)없이 안정적으로 오일팬으로 드레인되므로 오일에 공기가 포함되는 양이 줄게 된다.

Description

엔진의 래더프레임{a ladder frame of engine}

본 발명은 엔진의 래더프레임에 관한 것으로, 특히 소음 및 진동이 감소하고, 오일필터 장착성이 향상되며, 실린더헤드로부터 오일팬으로 흐르는 오일에 공기가 포함되지 않도록 된 엔진의 래더프레임에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 자동차의 엔진은 연료를 연소시켜 그 에너지로 피스톤을 왕복운동시킨뒤, 이 상하방향의 직선왕복운동을 커넥팅로드와 크랭크샤프트에 의해 회전운동으로 전환하여 출력함으로써 자동차의 주행 원동력을 제공하는 장치로서, 일반적으로는 피스톤이 왕복운동하는 실린더가 형성된 실린더블럭과, 이 실린더블럭의 상부에 장착되어 혼합기와 연소가스의 흡배기작용을 제어하는 흡기 및 배기밸브와 이들을 작동시키는 캠샤프트가 설치되는 실린더헤드와, 상기 실린더블럭의 하부에 장착되어 드레인되는 엔진오일의 저장고 역할을 하는 오일팬으로 이루어진다.

그런데, 스커트부의 길이가 짧은 실린더블럭이 적용될 경우에는 즉, 쇼트스트로크(short stroke) 실린더블럭이 적용될 경우에는 이 실린더블럭의 하부에 래더프레임(ladderframe)--메인베어링 캡이 일체화되어 있는 경우는 베드플레이트(bedplate)라 칭한다.--이 장착되어 크랭크실을 이루고, 이 래더프레임의 하부에 오일팬이 장착되는 구조로 엔진이 구성된다.

따라서, 상기와 같은 경우에 래더프레임은 실린더블럭과 함께 파워트레인의 전체 강성 확보에 매우 중요한 역할을 하는 구조물이 된다.

한편, 전술한 바와 같이 상기 래더프레임은 실린더블럭과 오일팬의 사이에 위치되므로 실린더블럭의 실린더에서 떨어지는 오일이 오일팬으로 낙하할 수 있도록 각 크랭크실의 밑바닥이 없는 형상으로 되어 있다.

이와 같이, 종래의 래더프레임은 크랭크실의 바닥부분이 형성되지 않기 때문에 래더프레임의 전체 크기에 비교하여 볼 때 상당한 양의 벌크(bulk)손실이 일어난 것과 같으며, 따라서 래더프레임이 연소압과 무빙(moving)계(크랭크샤프트로부터 드라이브샤프트에 이르는 구동라인) 구동을 지지함에 있어서 소음 및 진동 저감측면에서 불리하다는 문제점이 있었다.

또한, 상기 래더프레임에는 엔진오일내 불순물을 걸러주는 오일필터가 장착되게 되는데, 종래에는 오일필터를 장착하기 위하여 별도의 매개부품(장착좌면을 제공하는 브라켓트 등)이 필요하여 부품수와 작업공수가 증가되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로, 소음 및 진동 감쇄에 유리하고, 오일필터 장착성이 향상됨은 물론 오일필터의 크기가 증대되거나 오일쿨러가 추가 장착될 경우에도 용이하게 대응할 수 있으며, 실린더헤드의 오일을 보다 안정적으로 오일팬으로 드레인시킴으로써 오일내에 공기가 포함되지 않도록 된 엔진의 래더프레임을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 엔진의 래더프레임 사시도,

도 2는 상기 래더프레임의 저면 사시도,

도 3은 오일필터에 연결되는 상기 래더프레임내 오일통로를 도시한 도면,

도 4는 상기 래더프레임의 개략 정단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 외곽틀, 1a,1b : 전/후측 외측벽,

2a,2b,2c : 격벽, 3a,3b,3c,3d : 크랭크실,

4a,4b,4c,4d,4e : 베어링장착부, 5a,5b,5c,5d : 바닥면,

6a,6b,6c,6d : 오일유동면, 7a,7b,7c : 오일드레인홀,

8 : 연결통로, 9 : 오일팬장착면,

10 : 오일필터 장착부, 11a,11b : 오일통로,

12a,12b,12c : 드레인통로.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 각 크랭크실에 바닥면이 형성되고, 이 바닥면의 한쪽부분에는 경사진 오일유동면이 형성되며, 이 오일유동면의 끝부분에는 오일드레인홀이 형성되고, 바디의 한쪽 측부에 오일필터 장착부가 돌출성형되며, 크랭크실간의 격벽에 실린더헤드 오일의 전용 드레인통로가 형성되고, 1번 크랭크실의 외측벽에 벤틸레이션시 형성된 오일의 전용 드레인통로가 형성되는구조로 이루어진다.

따라서, 벌크의 증가로 진동 및 소음 감소에 유리하고, 오일필터의 장착성이 향상되며, 오일드레인시 오일에 공기가 포함되지 않게 된다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 래더프레임의 사시도이고, 도 2는 이의 저면 사시도로서, 도시된 바와 같이 래더프레임은 기본적으로 대략 직사각형의 외곽틀(1)의 내부에 3개의 격벽(2a,2b,2c)들이 형성되어 4개의 크랭크실(3a,3b,3c,3d)이 형성되고, 상기 격벽(2a,2b,2c)들과 외곽틀(1)의 전/후측 외측벽(1a,1b)에는 크랭크샤프트를 지지하기 위한 메인베어링이 장착되는 베어링장착부(4a,4b,4c,4d,4e)들이 상방이 개구된 직사각형상으로 형성되며, 이 중 상기 후측 외측벽(1b)에 형성된 베어링장착부(4e)의 외측단부는 변속기 입력축 연결부분으로서 진동 및 소음감소를 위해 원형 또는 원형에 가깝게 형성된 형상으로 되어 있다.

여기서, 본 발명은 상기 각 크랭크실(3a,3b,3c,3d)의 바닥이 완전히 개구된 상태가 아니고 바닥면(5a,5b,5c,5d)이 형성되어 있으며, 이 바닥면(5a,5b,5c,5d)의 한쪽 측부는 외측으로 갈수록(크랭크샤프트의 회전방향) 깊어지는 완만한 경사면인 오일유동면(6a,6b,6c,6d)이 형성되고, 이 오일유동면(6a,6b,6c,6d) 중 1,2,3번 크랭크실(3a,3b,3c)의 끝부분에는 하방으로 뚫려진 오일드레인홀(7a,7b,7c)이 형성되며, 4번 크랭크실(3d)의 경우에는 래더프레임의 하부에 장착되는 오일팬의 장착범위에 포함되지 않으므로--도 2에서 알 수 있듯이 오일팬은 상기 1,2,3번 크랭크실(3a,3b,3c)의 하부만을 포함하는 오일팬장착면(9)에 장착된다.--오일드레인홀이 형성되지 않으며, 대신 격벽(2c)을 관통하여 3번 크랭크실(3c)에 연결된 연결통로(8)가 형성된다.

또한 상기 외곽틀(1)의 한쪽 측부 중앙에는 외측으로 소정길이(추후 오일필터의 크기 확장, 오일쿨러의 추가장착 등을 고려하여 충분한 길이로 여유있게 성형한다.) 돌출된 오일필터 장착부(10)가 형성되고, 이 오일필터 장착부(10)와 외곽틀(1)의 내부에는 도 3에 도시된 바와 같이 오일필터에 연결되는 오일통로(11a,11b)들이 형성되며, 여기서, 상기 11a는 오일필터로 오일이 유입되는 여과전 오일통로이고, 상기 11b는 오일필터를 통과한 오일이 배출되는 여과후 오일통로이다.

또한, 상기 1,2번 크랭크실(3a,3b)을 구분하는 격벽(2a)과 3,4번 크랭크실(3c,3d)을 구분하는 격벽(2c)에는 실린더헤드로부터 흘러내려오는 오일의 전용 드레인통로(12a,12b)가 하방으로 뚫려지고, 이와는 반대편으로 외곽틀(1)의 전측벽(1a ; 1번 크랭크실(3a)의 외측벽)에는 엔진 벤틸레이션시 형성된 오일의 전용 드레인통로(12c)가 형성된다.

여기서, 상기 서술한 본 발명의 요부들 즉, 바닥면(5a,5b,5c,5d), 오일유동면(6a,6b,6c,6d), 오일드레인홀(7a,7b,7c), 연결통로(8), 오일필터 장착부(10), 오일필터 연결 오일통로(11a,11b), 실린더헤드 오일 전용 드레인통로(12a,12b), 벤틸레이션시 형성된 오일 전용 드레인통로(12c)는 모두 래더프레임 주조금형의 형상과 주조시 이에 내재되는 코어의 형상에 의하여 동시에 형성되는 것으로 별도의 형상 형성 및 오일통로 가공공정이 최소화 된다.

한편, 상기 오일드레인홀(7a,7b,7c)은 무빙계로 인한 펌핑로스(pumping loss)고려하여 이를 최소화할 수 있도록 최적의 튜닝(tuning)이 필요함은 물론이다.

이하, 본 발명의 작용 및 효과를 설명한다.

도 4는 본 발명 래더프레임의 개략 정단면도로서, 각 크랭크실(3a,3b,3c,3d)에서의 오일 드레인을 설명하기 위한 도면이다.

엔진이 가동됨에 따라 상기 각 크랭크실(3a,3b,3c,3d)의 바닥면(5a,5b,5c,5d)에는 상부의 해당 실린더로부터 떨어진 오일이 모이게 되며, 이 오일은 상기 바닥면(5a,5b,5c,5d)에 경사형성된 오일유동면(6a,6b,6c,6d)을 타고 한 쪽 끝부분(낮은 쪽으로)으로 이동한 뒤, 여기에 형성된 오일드레인홀(7a,7b,7c)을 통하여 래더프레임의 하부에 장착된 오일팬으로 드레인된다.

단, 4번 크랭크실(3d)의 바닥면 오일은 3번 크랭크실(3c)로 연결된 상기 연결통로(8)를 통과하여 3번 크랭크실(3c)의 오일드레인홀(7c)을 통하여 드레인된다.

한편, 엔진 작동시 크랭크샤프트의 회전에 의하여 상기 크랭크실(3a,3b,3c,3d)에는 크랭크샤프트의 회전방향(화살표 방향)과 동일한 공기유동이 일어나며, 이 공기유동은 상기 바닥면(5a,5b,5c,5d)의 오일을 오일유동면(6a,6b,6c,6d)의 끝쪽으로 불어주어 오일이 오일드레인홀(7a,7b,7c) 및 연결통로(8)를 통하여 보다 원활하게 드레인될 수 있도록 하는 작용을 한다.

이와 같이, 실린더로부터 낙하한 오일이 오일팬으로 원활하게 드레인될 수 있으면서도 각 크랭크실(3a,3b,3c,3d)의 바닥이 거의 막혀 있게 되므로 종래에 비하여 벌크(bulk)손실이 크게 줄어들므로써 엔진 작동시 연료폭발이나 피스톤왕복에 의한 소음 및 진동을 감쇄시키는데 유리하며, 엔진의 강성도 보다 향상되게 된다.

한편, 종래에는 오일필터를 장착할 때 별도의 장착용 브라켓 등을 선장착하여 오일필터의 장착좌면을 만든 뒤, 이에 오일필터를 장착하여야만 했으므로 오일필터의 장착시 부품수 및 작업공수가 증가되었으나, 본 발명에서는 상기 오일장착부(10)에 직접 오일필터를 장착하게 되므로 부품수 및 작업공수가 감소되고, 또한 상기 오일장착부(10)가 래더프레임의 외곽틀(1) 표면으로부터 충분한 길이로 돌출성형되어 있음으로써 추후에 오일필터를 보다 큰 크기의 것으로 교체하거나 또는 오일쿨러를 추가 장착할때에도 양자의 간섭이 없도록 충분한 공간이 확보됨으로써 레이아웃의 변경없이 용이하게 장착할 수 있게 된다.

한편, 실린더헤드에서 캠샤프트와 밸브기구 등을 윤활한 오일과 벤틸레이션 시 형성된 오일이 실린더블럭을 통해 래더프레임으로 내려온 후에, 종래에는 바로 오일팬으로 낙하하였으므로 에어레이션(aeration)이 과도하여 오일에 공기가 포함되는 양이 많았으나, 본 발명에 따르면 상기 래더프레임에 형성된 전용의 드레인통로(12a,12b,12c)들을 통하여 오일팬으로 떨어지게 되므로 그 낙차도 줄어들뿐만 아니라 에어레이션의 양도 줄게 되어 공기의 포함량이 줄어들게 되어, 공기함입으로 인한 오일의 성능저하도 방지할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 크랭크실의 바닥면이 형성되어 소음 및 진동이 감쇄되고, 오일필터 장착시 부품수와 공정수가 줄어들 뿐만 아니라 추후 오일필터의 크기확장 및 오일쿨러 적용이 용이하며, 전용의 오일 드레인통로가 형성되어 오일에 공기함유량을 최소화함으로써 오일성능저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

외곽틀(1)의 내부에 격벽(2a,2b,2c)으로 분할된 크랭크실(3a,3b,3c,3d)이 형성되고, 상기 격벽(2a,2b,2c)들과 외곽틀(1)의 전·후측벽(1a,1b)에 베어링장착부(4a,4b,4c,4d,4e)들이 형성된 엔진의 래더프레임에 있어서,

상기 외곽틀(1)의 한쪽 측부에 오일필터 크기확장 및 오일쿨러 장착이 가능한 길이로 오일필터 장착부(10)가 일체로 돌출형성되고, 이 오일필터 장착부(10)의 내부에는 오일필터로 오일이 출입되는 오일통로(11a,11b)가 형성된 것을 특징으로 하는 엔진의 래더프레임.
제 1항에 있어서, 상기 1,2번 크랭크실(3a,3b) 사이의 격벽(2a)과 3,4번 크랭크실(3c,3d) 사이의 격벽(2c)에는 실린더헤드로부터 흘러내려오는 오일의 전용 드레인통로(12a,12b)가 하방으로 뚫려지고, 상기 외곽틀(1)의 전측벽(1a)에는 엔진 벤틸레이션시 형성된 오일의 전용 드레인통로(12c)가 형성되는 것을 특징으로 하는 엔진의 래더프레임.
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