KR100769379B1 - 크랭크실용 베이스 플레이트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내연기관의 크랭크실(2)을 폐쇄하기 위한 베이스 플레이트(1)를 제안하며, 본 발명에 따르면 베이스 플레이트(1)는 개별 플레이트들로부터 적층되고, 열 교환기(5)는 열 교환기 플레이트들로부터 적층된다. 상기 베이스 플레이트(1)의 제 1 개별 플레이트(EP(1))와 상기 열 교환기(5)의 제 1 열 교환기 플레이트(WT(1))는 서로 직접 접촉되어 윤활제(SM) 또는 냉각제(KM)를 위한 공통 챔버(6)를 형성한다.

Description

크랭크실용 베이스 플레이트{BASE PLATE FOR CRANKCASE}
도 1은 베이스 플레이트의 사시도이다.
도 2는 제 1 개별 플레이트(EP(1))이다.
도 3은 도 1의 베이스 플레이트/열 교환기의 단면도이다.
도 4는 제 2 열 교환기이다.
도 5는 도 4의 제 2 열 교환기의 단면도이다.
*도면의 주요 부호 설명*
1: 베이스 플레이트
2: 크랭크실
3: 윤활제 가이드용 채널
4: 냉각제 가이드용 채널
5: 열 교환기
6: 공통 챔버
7: 압력 펌프 후방 채널
8: 제 1 흡입 지점
9: 제 2 흡입 지점
10: 윤활제 저장 탱크
11: 접촉면
12: 제 2 열 교환기 (예열용)
13: 냉각제 채널
14: 윤활제 채널
15: 열 교환기 커버 플레이트
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 크랭크실을 위한 베이스 플레이트에 관한 것이다.
독일 특허 출원서 제 198 55 562 C1호에는 복수의 챔버를 구비한 크랭크실이 공지되어 있다. 상기 챔버들은 특히 오일 저장 공간으로 사용된다. 독일 특허 출원서 제 100 33 416 C1호에는 상기 크랭크실을 폐쇄하기 위한 베이스 플레이트가 기술되어 있다. 베이스 플레이트 위로는 크랭크실과 관련하여 드라이 섬프 윤활부(dry-sump lubrication)가 도시되어 있다. 윤활제 가이드 및 냉각제 가이드용 채널들은 베이스 플레이트에 통합되어 있다. 이러한 베이스 플레이트는 통상 알루미늄 캐스팅으로 제조된다. 이 경우, 패킹 밀도 및 자유 채널 길이는 주로 최대한 낮은 코어 높이 및 최소 벽두께에 의해서 결정된다. 복잡한 제조 외에도, 적절한 크기의 체적을 갖는 베이스 플레이트를 새로 구성해야만 추가 기능들의 통합이 가능한 상황이 문제가 된다.
베이스 플레이트 위에는 예컨대 펌프 및 열 교환기와 같은 부속 유닛이 고정 된다. 열 교환기는 냉각제 및 윤활제용 관통 개구들을 구비한 마운팅 플레이트, 적층된 열 교환기 플레이트들 및 커버 플레이트로 구성된다. 지지부 위에 열 교환기와 베이스 플레이트가 나사로 조여진다. 이러한 구조는 진동하는 경향이 있기 때문에, 상기 지지부가 안정적으로 설계되어야 한다. 베이스 플레이트에 대한 열 교환기의 접촉면에 시일이 제공된다. 열 교환기가 장착된 베이스 플레이트로 형성된 유닛은 높은 중량이 문제가 된다.
본 발명의 목적은 열 교환기가 장착된 베이스 플레이트로 구성된 간단한 장치를 설계하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1의 특징들을 통해 달성된다. 실시예들은 종속 청구항에 기술된다.
본 발명에 따라, 개별 플레이트들로 구성된 베이스 플레이트가 적층되고 열 교환기 플레이트들로 구성된 열 교환기가 적층되며, 상기 베이스 플레이트의 제 1 개별 플레이트와 상기 열 교환기의 제 1 열 교환기 플레이트가 직접 상호 접촉되어 윤활제 또는 냉각제를 위한 공통 챔버를 형성한다. 이 경우, 제 1 개별 플레이트와 제 1 열 교환기 플레이트는 서로 납땜되거나 접착된다.
종래 기술과 비교해볼 때, 열 교환기의 마운팅 플레이트, 고정 부재들 및 베이스 플레이트에 대한 열 교환기의 시일이 생략된다. 이로부터 중량이 감소하고 장치의 조립이 더 간단하다는 장점이 제공된다.
베이스 플레이트는 한쪽 면에 땜납이 코팅된 개별 플레이트들로 구성된다. 그 대안으로 양면에 땜납이 코팅된 캐리어 플레이트가 개별 플레이트들 사이에 배치된다.
본 발명의 한 실시예에서는, 베이스 플레이트의 n번째 개별 플레이트, 즉 외부에 대하여 상기 베이스 플레이트를 밀폐시키는 개별 플레이트에 예열을 위한 제 2 열 교환기가 배치된다. 이러한 실시예를 통해 베이스 플레이트를 크게 변형시키지 않고도 부가적인 기능을 재현할 수 있다는 장점이 얻어진다.
도면들에는 한 바람직한 실시예가 도시되어 있다.
도 1에는 베이스 플레이트(1)의 사시도가 도시되어 있다. 이러한 방식의 베이스 플레이트는 독일 특허 출원서 제 100 33 416 C1호에 공지되어 있다. 베이스 플레이트(1)는 내연 기관의 크랭크실(2)을 상기 크랭크실의 밑면 측에서 폐쇄한다. 이 경우, 베이스 플레이트(1)는 크랭크실(2)의 전체 바닥면에 걸쳐서 연장된다. 베이스 플레이트(1) 위로는 크랭크실(2)과 관련하여 드라이 섬프 윤활부가 도시되어 있다. 크랭크축 챔버로부터 떨어지는 윤활제가 제 1 흡입 지점(8) 및 제 2 흡입 지점(9)으로 안내된다. 제 1 흡입 지점(8)은 내연기관의 동력원측(KS)에 배치되어 있다. 제 2 흡입 지점(9)은 내연기관의 동력원 반대편(KGS)에 배치되어 있다. 채널들(3A 및 3B)을 통해 상기 윤활제가 흡입 펌프(SP1, SP2)에 의해 흡입된다. 도 1에는 유량 이송 방향이 상응하는 화살표로 표시되어 있다. 하나의 화살표와 도면 부호 "DP"로 표시된 것은 압력 펌프에 의해 이송되는 유량을 나타낸다. 상기 유량은 관련 채널들(도 2)을 통해 열 교환기(5) 및 오일 필터로 이송된다. 오일 필터로 이송되는 유량은 도 1에 하나의 화살표와 도면부호 "FIL"로 표시되어 있다. 윤활제 저장 용기는 도면부호 "10"으로 표시되어 있다. 상기 윤활제 저장 용기(10)는 내연기관의 크랭크실(2) 내에 있는 상응하는 챔버들에 대응된다.
베이스 플레이트(1)는 개별 플레이트들(EP(i))이 적층되어 이루어진다. 제 1 개별 플레이트(EP(1))가 크랭크실(2)의 밑면에 직접 접촉된다. n번째 개별 플레이트(EP(n))가 상기 베이스 플레이트(1)를 외부에 대하여 폐쇄한다. 개별 플레이트들의 한쪽 면에는 땜납이 코팅될 수 있다. 그 대안으로 개별 플레이트들 사이에 양면이 땜납으로 코팅된 캐리어 플레이트가 배치될 수 있다. 이 경우 캐리어 플레이트는 개별 플레이트들보다 훨씬 더 얇은 두께를 갖는다. 실무에서 개별 플레이트는 알루미늄으로 제조된다.
도 1에는 열 교환기(5) 및 베이스 플레이트(1)를 관통하는 절단선이 도면부호 "III/III"로 표시되어 있다. 이 단면도는 도 3에 도시되어 있으며, 하기에서 도 3과 관련하여 설명된다. 베이스 플레이트(1)로의 냉각제 공급(KMZU) 및 베이스 플레이트(1)로부터의 냉각제 방출(KMAB)이 관련 화살표로 도시되어 있다.
도 2에는 제 1 개별 플레이트(EP(1))가 도시되어 있다. 제 1 개별 플레이트는 내연기관의 크랭크실(2)에 직접 접촉된다. 레이저 절삭법 또는 워터젯 절삭법을 이용하여 상기 개별 플레이트의 채널들이 제조된다. 냉각제 공급(KMZU)은 채널 4A를 통해 이루어진다. 냉각제는 열 교환기(5)를 통과한 후 채널 4B를 통해 방출(KMAB)된다. 압력 펌프(DP)에 의해 이송된 유량이 채널 7A를 통해 열 교환기(5)로 안내된다. 냉각된 윤활제는 열 교환기(5)를 통과한 후 채널 7B를 통해 오일 필터(FIL)로 전달된다.
도 2에는 절단선 IV/IV가 표시되어 있다. 이에 대응되는 단면도가 도 4에 도시되어 있으며, 하기에서 도 4와 관련하여 설명된다.
도 3에는 도 1의 라인 III/III에 대응되는, 열 교환기(5)가 장착된 베이스 플레이트(1)의 단면도가 도시되어 있다. 제 1 개별 플레이트(EP(1))가 내연기관의 크랭크실(2)에 직접 접촉된다. n번째 개별 플레이트(EP(n))가 상기 베이스 플레이트(1)를 외부에 대하여 폐쇄한다. 예를 들면 제 3 개별 플레이트(EP(3))로 지칭된다. 도 3에서 볼 수 있듯이, 제 1 개별 플레이트(EP(1)) 및 n번째 개별 플레이트(EP(n))의 두께가 상대적으로 더 얇은데, 그 이유는 상기 두 플레이트가 예컨대 내부 압력으로부터 기인하는 하중에 대해서만 설계되기 때문이다.
실무에서는 열 교환기(5)가 적층형 열 교환기 플레이트들(WT(i)), 밀폐 커버 플레이트(15) 및 윤활제와 냉각제의 공급/방출을 위한 관통 개구들을 구비한 마운팅 플레이트로 구성된다. 이러한 열 교환기는 베이스 플레이트(1) 위에 안정적인 지지대를 통해 고정된다. 열 교환기가 장착된 베이스 플레이트 시스템은 진동하는 경향이 있기 때문에, 상기와 같은 안정적인 지지대가 필요하다. 열 교환기와 베이스 플레이트의 연결 지점에 추가로 적절한 시일이 제공되어야 한다.
본 발명에서는, 제 1 개별 플레이트(EP(1))와 제 1 열 교환기 플레이트(WT(1))가 서로 직접 접촉되어 공통 챔버(6)를 형성한다. 다르게 말하면, 열 교환기(5)가 마운팅 플레이트 없이 제 1 개별 플레이트(EP(1))에서 베이스 플레이트(1)와 납땜되거나 접착된다. 이로써 전체 면에 걸친 고정이 달성되고 접촉면(11)이 형성된다. 그 결과, 밀봉 부재 및 지지대가 생략된다. 도 3에서는 냉각제(KM)(실선 화살표)가 공통 챔버(6) 안으로 흘러들어간다. 윤활제 흐름(SM)은 도 3에 점선 화살표로 표시되어 있다. 윤활제로부터 냉각제로의 열전달은 공지되어 있는 방식으로 열 교환기 플레이트들에서 이루어진다.
도 4에는 도 2의 절단선 IV/IV에 대응되는 베이스 플레이트(1)의 단면도가 도시되어 있다. 본 도면으로부터 제 2 열 교환기(12)를 볼 수 있다. 그 외의 설명은 도 4의 라인 V/V을 따라 잘라낸 단면도를 보여주는 도 5와 함께 공동으로 설명된다. 제 2 열 교환기(5)는 윤활제의 예열에 사용된다. 제 2 열 교환기(5)도 마찬가지로 개별 플레이트들로부터 적층 구조 방식으로 제조되며, n번째 개별 플레이트(EP(n))에 접촉된다. 채널 13A를 통해 제 2 열 교환기(12)에 냉각제가 공급되고, 채널 13B를 통해 냉각제가 방출된다(도 5 참조). 관련 윤활제 채널이 도면부호 "14"로 표시되어 있다.
전술한 설명을 토대로 본 발명에서는 하기의 장점들이 얻어진다.
- 베이스 플레이트가 섹션화된 채널들을 구비한 적층형 개별 플레이트들로부터 제조됨으로써, 캐스팅된 단일 개별 플레이트에 비해 더 높은 패킹 밀도가 달성된다.
- 베이스 플레이트의 제 1 개별 플레이트와 제 1 열 교환기 플레이트가 공통 챔버를 형성함으로써, 열 교환기에서 마운팅 플레이트가 생략된다.
- 열 교환기가 개별 플레이트와 납땜되거나 접착됨으로써, 연결 지점에 추가 고정 부재 및 밀봉 부재가 생략된다.
- 열 교환기가 개별 플레이트와 똑같이 제조될 수 있다. 즉, 열 교환기 플 레이트 내 채널들이 레이저 절삭 또는 워터젯 절삭을 통해 구현된다.
본 발명을 통해 열 교환기가 장착된 베이스 플레이트로 구성된 간단한 장치를 설계할 수 있다.

Claims (5)

  1. 베이스 플레이트(1)에 통합된 윤활제 가이드 및 냉각제 가이드용 채널들(3, 4) 및 상기 베이스 플레이트(1) 상에 배치된 열 교환기(5)를 구비한 내연기관의 크랭크실(2)을 폐쇄하기 위한 베이스 플레이트(1)에 있어서,
    상기 베이스 플레이트(1)가 개별 플레이트들(EP(i), i = 1 ... n)로부터 적층되고, 상기 열 교환기(5)가 열 교환기 플레이트들(WT(i))로부터 적층되며, 상기 베이스 플레이트(1)의 제 1 개별 플레이트(EP(1))와 상기 열 교환기(5)의 제 1 열 교환기 플레이트(WT(1))가 서로 직접 접촉되어 상기 윤활제 또는 냉각제를 위한 공통 챔버(6)를 형성하는 것을 특징으로 하는,
    베이스 플레이트.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트(1)의 제 1 개별 플레이트(EP(1))와 상기 열 교환기(5)의 제 1 열 교환기 플레이트(WT(1))가 서로 납땜되거나 접착되는 것을 특징으로 하는,
    베이스 플레이트.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트(1)의 개별 플레이트들(EP(i))은 한쪽 면이 땜납 코팅되는 것을 특징으로 하는,
    베이스 플레이트.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트(1)의 개별 플레이트들(EP(i)) 사이에 양면이 땜납 코팅된 캐리어 플레이트가 배치되는 것을 특징으로 하는,
    베이스 플레이트.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트(1)를 외부에 대하여 밀폐시키는 n번째 개별 플레이트(EP(n))에 예열을 위한 제 2 열 교환기(12)가 배치되는 것을 특징으로 하는,
    베이스 플레이트.
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