KR100444454B1 - 차량엔진의 체결력 분산구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량엔진의 체결력 분산구조에 관한 것으로, 실린더헤드와 실린더블록사이의 체결력을 유압을 매개로 분산·증폭시켜 과도한 보올트 체결력을 방지함은 물론 가스켓의 원주방향 면압을 균일하게 유지함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 관통홀(Ch')을 형성한 실린더헤드(Ch)에 일치되도록 탭홀(Cb')을 형성한 실린더블록(Cb)사이에 개재된 가스켓(G)을 압박해 기밀을 유지하도록 체결수단(10)이 체결되되, 이 체결수단(10)은 상기 실린더헤드(Ch)에서 너트(12)를 매개로 체결됨과 더불어 실린더헤드(Ch)의관통홀(Ch')을 통해 실린더블록(Cb)의 탭홀(Cb')에 나사 체결되는 고정축(11)과, 이 고정축(11)의 외주면에 끼워지면서 가스켓(G)에 결합된 지지부재(13)에 끼워진 가압부재(14) 및 실린더블록(Cb)에 충진되어 상기 고정축(11)의 체결에 따른 가압부재(14)의 가압력에 의해 압축되면서 유압을 발생하는 오일에 의해 실린더헤드(Ch)쪽으로 이동되어 기밀을 유지하는 이동수단으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

차량엔진의 체결력 분산구조{Joint force distributed structure of engine in vehicle}

본 발명은 차량엔진의 체결력 분산구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실린더헤드와 실린더블록사이의 체결력을 균일하게 분산시켜 연소실을 형성하는 보어의 변형을 방지할 수 있도록 된 차량엔진의 체결력 분산구조에 관한 것이다.

일반적으로 엔진 기관본체는 실린더블록과 실린더헤드 및 크랭크케이스로 구성되어 있고, 실린더블록은 기관의 본체가 되는 부분으로 수냉식기관의 실린더블록은 대부분 여러개의 실린더가 일체로 제작되며 각 실린더사이에는 냉각수재킷과 냉각수통로가 설치되어 있다.

여기서, 상기 실린더블록의 재질은 실리콘과 망간 및 니켈과 크롬등을 포함하는 특수 주철이 대부분이나 알루미늄합금을 사용하기도 하는데, 실린더블록의 재질로 알미늄을 사용할 경우엔 실린더 마찰면을 내마모성이 좋고 길들임성이 좋도록 특수 가공하거나, 실린더라이너를 별도로 삽입하게 된다.

또한, 실린더헤드는 연소실의 상부를 형성함과 더불어 스파크플러그와 밸브기구, 예를 들면 밸브와 캠축등이 설치되는데, 이 실린더헤드는 폭발적인 연소압력과 연소가스에 의한 고온 열부하를 동시에 견디어 내야 하므로 기계적 강도는 물론이고 냉각성이 좋아야 함은 물론이다.

한편, 상기 실린더블록과 실린더헤드는 실린더 가스켓을 사이에 두고 실린더블록에 볼트부재로 고정되는데, 이 실린더헤드 가스켓은 연소실의 가스기밀을 유지하면서 냉각수 통로와 윤활유 통로로부터 각각 냉각수와 윤활유의 누설을 방지하는 기능을 하므로 완벽한 기밀을 유지하기 위해서는 실린더블록과 실린더헤드의 면을 반드시 수평면을 유지시켜주게 된다.

즉, 상기 실린더블록과 실린더헤드의 결합구조는 도 1에 도시된 바와 같이, 실린더블록(Cb)의 상부에는 탭홀을 형성하고 실린더헤드(Ch)의 상부에는 상기 탭홀과 일치하는 관통홀을 형성시켜, 상기 실린더헤드(Ch)와 실린더블록(Cb)사이에 실린더가스켓(G)을 설치한 상태에서 상기 실린더블록(Cb)에 형성된 탭홀과 결합되는 부분에 나사부가 형성된 고정보올트(1)를 사용하여 상기 실린더블록(Cb)과 실린더헤드(Ch)를 고정하게 되는 구조로 되어 있다.

여기서, 상기 고정보올트(1)는 도 2에 도시된 바와 같이 대칭을 이루면서 다수의 부위에 체결됨은 물론이다.

또한, 상기 실린더가스켓(G)의 둘레 가장자리를 따라 접어 붙여지는 얇은 강판으로 된 보강철판을 개재시키게 됨은 물론이다.

그러나, 이와 같이 실린더헤드(Ch)와 실린더블록(Cb)을 서로 대칭되도록 다수의 지점에 체결되는 고정보올트(1)를 매개로 고정하게 되면, 실린더헤드(Ch)와 실린더블록(Cb)사이에 개재된 가스켓(G)에 작용하는 면압이 불균형 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 고정보올트(1)의 체결지점에서 높은 면압(P')을 갖는 반면 타 부위로 갈수록 낮은 면압(P)을 갖게 되고 이에 따라, 상기 실린더블록(Cb)의 연소실을 형성하는 라이너부위가 보올트(1)체결에 따른 상·하 방향으로 작용하는 체결력의 불균형으로 인해 도 1과 같이 변형(K)되면서 더불어 도 2와 같이 원주방향으로도 변형(K')되고, 이로 인해 피스톤의 상·하 왕복 운동시 마찰이 증가하게 되는 문제점이 있다.

또한, 이와 같은 보올트(1)의 체결력 불균형으로 인해 연소실의 밸브시트 불균형을 야기 시켜 오일소모량을 증가하면서 블로우바이가스(Blow by gas)의 발생량도 증가시키게 되는 문제점이 있게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 실린더헤드와 실린더블록사이의 체결력을 유압을 매개로 분산·증폭시켜 과도한 보올트 체결력을 방지함은 물론 가스켓의 원주방향 면압을 균일하게 유지함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 관통홀을 형성한 실린더헤드에 일치되도록 탭홀을 형성한 실린더블록사이에 개재된 가스켓을 압박해 기밀을 유지하도록 체결수단이 다수의 지점에서 대칭적으로 체결되되,상기 체결수단은 실린더헤드에서 너트를 매개로 체결됨과 더불어 실린더헤드의 관통홀을 통해 실린더블록의 탭홀에 나사 체결되는 고정축과,이 고정축의 외주면에 끼워지면서 가스켓에 결합된 지지부재에 끼워진 가압부재,상기 고정축이 체결되는 탭홀이 형성된 실린더블록에 형성되어 가압부재에 의해 밀폐되는 수용홈에 간격을 두고 형성되도록 연결통로를 매개로 연통되는 연결홈으로 이루어진 오일의 유압전달경로 및상기 유압전달경로의 연결홈내에 수용되어 유압에 의해 실린더헤드쪽으로 이동되는 이동피스톤에 결합되어 가스켓을 관통해 실린더헤드에 밀착되는 기밀부재로 이루어진 이동수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래에 따른 엔진의 실린더블록과 실린더헤드의 체결구조

도 2는 도 1에 따른 체결력 선도

도 3은 본 발명에 따른 체결력 분산구조를 갖는 차량엔진의 실린더블록과 실린더헤드의 부분 구성도

도 4는 도 3의 가압력 작용 상태도

도 5는 도 3의 가압력에 의한 실린더헤드와 실린더블록의 밀봉 작용도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 체결수단 11 : 고정축

12 : 너트 13 : 지지부재

13' : 안착홈 14 : 가압부재

14' : 수용홈 14" : 연결통로

14'" : 연결홈 14a : 플랜지

14b,15' : 기밀링 15 : 이동피스톤

15a : 플랜지 16 : 기밀부재

16a : 밀착단 16' : 기밀홈

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 체결력 분산구조를 갖는 차량엔진의 실린더블록과 실린더헤드의 부분 구성도를 도시한 것인바, 본 발명은 관통홀(Ch')을 형성한 실린더헤드(Ch)에 일치되도록 탭홀(Cb')을 형성한 실린더블록(Cb)사이에 개재된 가스켓(G)을 압박해 기밀을 유지하도록 체결수단(10)이 다수의 지점에서 대칭적으로 체결되되, 이 체결수단(10)은 상기 실린더헤드(Ch)에서 너트(12)를 매개로 체결됨과 더불어 실린더헤드(Ch)의관통홀(Ch')을 통해 실린더블록(Cb)의 탭홀(Cb')에 나사 체결되는 고정축(11)과, 이 고정축(11)의 외주면에 끼워지면서 가스켓(G)에 결합된 지지부재(13)에 끼워진 가압부재(14) 및 실린더블록(Cb)에 충진되어 상기 고정축(11)의 체결에 따른 가압부재(14)의 가압력에 의해 압축되면서 유압을 발생하는 오일에 의해 실린더헤드(Ch)쪽으로 이동되어 기밀을 유지하는 이동수단으로 이루어진다.

여기서, 상기 오일의 유압전달은 고정축(11)부위에서 실린더블록(Cb)의 가장자리쪽으로 이어지는 전달경로를 형성하는데, 이 전달경로는 고정축(11)을 체결하는 탭홀(Cb')에 비해 상대적으로 큰 직경으로 형성되어 실린더블록(Cb)의 상부면에서 가스켓(G)의 지지부재(13)에 끼워진 가압부재(14)에 의해 밀폐되는 수용홈(14')과, 이 수용홈(14')에 수평하게 이어져 실린더블록(Cb)의 가장자리쪽에서 수직하게 형성된 연결통로(14") 및 이 연결통로(14")의 끝단에서 상대적으로 큰 직경으로 형성되어 이동부재를 실린더헤드(Ch)쪽으로 이동시키는 연결홈(14'")으로 이루어진다.

또한, 상기 이동수단은 오일전달경로를 이루는 연결홈(14'")내에 수용되어 유압에 의해 실린더헤드(Ch)쪽으로 이동되는 이동피스톤(15)과, 이 이동피스톤(15)을 수용해 함께 이동되어 가스켓(G)을 관통해 실린더헤드(Ch)와 밀착되는 기밀부재(16)로 이루어진다.

한편, 상기 실린더헤드(Ch)에는 가스켓(G)에 삽입된 지지부재(13)와 이에 끼워진 가압부재(14)가 안착되도록 소정 깊이의 안착홈(13')이 형성됨과 더불어 상기 이동수단의 기밀부재(16)와 밀착되도록 소정깊이의 기밀홈(16')이 형성되어진다.

여기서, 상기 기밀홈(16')에 밀착되는 기밀부재(16)의 일단은 구 형상으로 이루어진 밀착단(16a)을 형성해 그 기밀성을 높이게 됨은 물론이다.

또한, 상기 실린더블록(Cb)의 수용홈(14')에 수용된 오일을 가압하는 가압부재(14)는 도 4에 도시된 바와 같이 수용홈(14')을 밀폐하도록 그 외주면에 기밀링(14b)이 구비된 플랜지(14a)가 형성되는 한편, 상기 이동수단의 이동피스톤(15)에도 도 5에 도시된 바와 같이 연결홈(14'")을 밀폐하도록 그 외주면에 기밀링(15')이 구비된 플랜지(15a)가 형성되어 짐은 물론이다.

여기서, 상기 플랜지(15a)에는 그 중앙을 중심으로 소정 깊이를 이루면서 오일이 유입되도록 개구된 홈을 형성해 오일의 유압을 집중적으로 작용시키게 할 수 도 있음은 물론이다.

이하 본 발명의 작동을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명은 실린더블록(Cb)에 가스켓(G)과 실린더헤드(Ch)를 일치시켜 체결수단(10)의 고정축(11)을 실린더헤드(Ch)의 관통홀(Ch')로 끼워 상기 실린더블록(Cb)의 수용홈(14')의 하부로 형성된 탭홀(Cb')로 체결한 다음, 이어 상기 고정축(11)의 상부 즉, 실린더헤드(Ch)부위에서 너트(12)로 조여 실린더헤드(Ch)가 가스켓(G)을 가압하면서 실린더블록(Cb)과 기밀을 유지하도록 체결시키게 된다.

이때, 상기 체결수단(10)의 고정축(11)으로 결합된 실린더헤드(Ch)와 실린더블록(Cb)사이의 기밀을 강화하기 위해 너트(12)를 조이게 되면, 이 너트(12)에 의해 실린더헤드(Ch)가 가압되면서 도 4에 도시된 바와 같이, 실린더헤드(Ch)의 안착홈(13')에 수용된 지지부재(13)와 이에 끼워진 가압부재(14)가 가압력(F)을 받게 되고, 이에 따라 상기 가압부재(14)의 하부를 이루는 플랜지(14a)부위가 실린더블록(Cb)의 수용홈(14')내로 하 방 이동되어진다.

이어, 상기 가압부재(14)의 플랜지(14a)부위가 실린더블록(Cb)의 수용홈(14')내로 하 방 이동되면 수용홈(14')에 충진된 오일을 가압하는데 즉, 상기 플랜지(14a)에 의해 가해지는 압축력(F')으로 오일의 압력이 유압전달경로인 수용홈(14')을 통해 연결통로(14")를 거쳐 연결홈(14'")으로 전달되면 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 연결홈(14'")에 수용된 이동수단을 이루는 이동피스톤(15)의 플랜지(15a)에 압력(Po)이 가해지고 이에 따라, 상기 이동피스톤(15)이 기밀부재(16)내로 수용되면서 기밀부재(16)를 실린더헤드(Ch)의 기밀홈(16')쪽으로 이동시켜, 상기 기밀홈(16')내로 기밀부재(16)의 밀착단(16a)이 삽입되면서 실린더헤드(Ch)와 실린더블록(Cb)사이의 기밀을 강화시키게 된다.

즉, 본 발명은 이와 같이 상기 고정축(11)과 체결되는 너트(12)의 체결력에 의해 실린더헤드(Ch)로부터 가압력(F)을 받은 가압부재(14)를 통해 가압된 오일의 유압이 유압전달경로를 거쳐 이동수단의 이동피스톤(15)과 기밀부재(16)를 실린더헤드(Ch)의 기밀홈(16')으로 이동시키게 되므로 결국, 상기 실린더헤드(Ch)와 실린더블록(Cb)의 기밀을 유지하기 위해 너트(12)의 체결력이 과도하게 발생하도록 체결하지 않고 서도 유압의 압력으로 원주방향을 따라 균일한 체결력을 갖게됨은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 관통홀을 형성한 실린더헤드에 일치되도록 탭홀을 형성한 실린더블록사이에 개재된 가스켓을 압박해 기밀을 유지하는 체결수단을 통해 발생하는 체결력에 의해 오일에 발생되는 압력을 통해 체결수단의 체결력을 원주방향으로 균일하게 분산시켜 과도한 보올트 체결력에 따른 원주방향의 변형을 방지할 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (7)

1. 관통홀(Ch')을 형성한 실린더헤드(Ch)에 일치되도록 탭홀(Cb')을 형성한 실린더블록(Cb)사이에 개재된 가스켓(G)을 압박해 기밀을 유지하도록 체결수단(10)이 다수의 지점에서 대칭적으로 체결되되,

   상기 체결수단(10)은 실린더헤드(Ch)에서 너트(12)를 매개로 체결됨과 더불어 실린더헤드(Ch)의 관통홀(Ch')을 통해 실린더블록(Cb)의 탭홀(Cb')에 나사 체결되는 고정축(11)과,

   이 고정축(11)의 외주면에 끼워지면서 가스켓(G)에 결합된 지지부재(13)에 끼워진 가압부재(14),

   상기 고정축(11)이 체결되는 탭홀(Cb')이 형성된 실린더블록(Cb)에 형성되어 가압부재(14)에 의해 밀폐되는 수용홈(14')에 간격을 두고 형성되도록 연결통로(14")를 매개로 연통되는 연결홈(14'")으로 이루어진 오일의 유압전달경로 및

   상기 유압전달경로의 연결홈(14'")내에 수용되어 유압에 의해 실린더헤드(Ch)쪽으로 이동되는 이동피스톤(15)에 결합되어 가스켓(G)을 관통해 실린더헤드(Ch)에 밀착되는 기밀부재(16)로 이루어진 이동수단으로 구성된 차량엔진의 체결력 분산구조.
2. 제 1항에 있어서, 상기 연결통로(14")는 수용홈(14')에 수평하게 이어져 실린더블록(Cb)의 가장자리쪽에서 수직하게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량엔진의 체결력 분산구조.
3. 제 1항에 있어서, 상기 가압부재(14)는 수용홈(14')을 밀폐하도록 그 외주면에 기밀링(14b)이 구비된 플랜지(14a)가 형성되어진 것을 특징으로 하는 차량엔진의 체결력 분산구조.
4. 제 1항에 있어서, 상기 실린더헤드(Ch)에는 가스켓(G)에 삽입된 지지부재(13)와 이에 끼워진 가압부재(14)가 안착되도록 소정 깊이의 안착홈(13')이 형성됨과 더불어 상기 이동수단과 밀착되도록 소정깊이의 기밀홈(16')이 형성되어진 것을 특징으로 하는 차량엔진의 체결력 분산구조.
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서, 상기 기밀부재(16)의 일단은 구 형상으로 이루어진 밀착단(16a)을 형성한 것을 특징으로 하는 차량엔진의 체결력 분산구조.
7. 제 1항에 있어서, 상기 이동피스톤(15)에는 연결홈(14'")을 밀폐하도록 그 외주면에 기밀링(15')이 구비된 플랜지(15a)가 형성되어진 것을 특징으로 하는 차량엔진의 체결력 분산구조.