KR100921057B1 - Ｔ-조인트의 액상 가스켓 피로 시험 지그 및 그 시험 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이밍 체인 커버와 실린더 헤드와 실린더 블록이 체결됨으로써 형성된 T-조인트를 씰링하기 위한 액상 가스켓의 피로를 시험하기 위한 지그에 관한 것으로서, 실린더 헤드 가스켓을 사이에 두고 서로 대응되게 마련되어 액상 가스켓을 매개로 접합된 후 볼트로 고정되며, 각 판면에 피로 시험기의 상단 실린더와 볼트 결합되기 위한 볼트 결합공이 형성된 실린더 블록 지그 및 실린더 헤드 지그와; 서로 고정된 상기 실린더 블록 지그 및 실린더 헤드 지그와 액상 가스켓을 매개로 접합되며, 판면에 피로 시험기의 하단 실린더와 볼트 결합되기 위한 볼트 결합공이 형성된 타이밍 체인 커버 지그를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 피로 시험기에 상기 피로 시험 지그를 장착하여 T-조인트의 액상 가스켓의 피로를 시험하는 방법에 관한 것이다.

이에 의하여, 타이밍 체인 커버와 실린더 헤드와 실린더 블록이 체결됨으로써 형성된 T-조인트의 기밀을 위한 액상 가스켓의 피로 시험을 간단히 수행할 수 있으므로 시험시 소요되는 시간 및 비용이 저감될 수 있다.

Description

Ｔ-조인트의 액상 가스켓 피로 시험 지그 및 그 시험 방법{FATIGUE TEST JIG AND FATIGUE TEST METHOD FOR LIQUID GASKET OF T-JOINT}

본 발명은 T-조인트의 액상 가스켓 피로 시험 지그 및 그 시험 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 타이밍 체인 커버와 실린더 헤드와 실린더 블록이 체결됨으로써 형성된 T-조인트를 씰링하기 위한 액상 가스켓의 피로를 시험하기 위한 지그 및 그 시험 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 엔진은 실린더 블록과 실린더 헤드가 조립되어 피스톤이 수용되는 실린더가 마련되고, 각각의 피스톤 하단부가 커넥팅 로드를 매개로 크랭크 샤프트에 연결된다. 따라서, 연료의 연소 과정에서 발생되는 폭발력이 실린더 내의 피스톤에 전달되어 왕복 운동하게 되고, 이렇게 발생된 왕복 운동력은 커넥팅 로드를 통해 크랭크 샤프트에 전달되는 과정에서 회전 운동으로 변환되어 차량의 구동에 필요한 동력을 얻게 되는 것이다.

한편, 엔진의 실린더 헤드 상측에는 흡기 밸브 및 배기 밸브의 작동을 위한 밸브 트레인 및 캠 샤프트가 마련된다. 상기 캠 샤프트는 크랭크 샤프트의 동력을 전달받아 회전되어, 밸브 타이밍에 맞추어 흡기 밸브 및 배기 밸브가 작동되도록 구성된다.

이와 같이 캠 샤프트의 구동을 위해, 크랭크 샤프트의 일단에 마련된 구동 풀리와 캠 샤프트의 일단에 마련된 종동 풀리 간에는 타이밍 체인이 연결된다. 그리고, 타이밍 체인이 장착되는 엔진의 전방 측에는 타이밍 체인으로 공급되는 오일이 외부로 새지 않도록 타이밍 체인 커버가 장착된다.

상기와 같이 타이밍 체인을 사용하는 엔진의 경우, 타이밍 체인 커버, 실린더 헤드, 실린더 블록이 함께 체결되는데, 이와 같이 상기 3개의 부품이 만나는 부위를 T-조인트라고 한다. 이 때, T-조인트의 기밀유지를 위해 T-조인트에 액상의 실리콘을 도포하는데, 이에 의해 도포된 액상 실리콘이 굳으면서 3개의 부품(타이밍 체인 커버, 실린더 헤드, 실린더 블록)이 서로 접합함으로써 기밀될 수 있다.

그런데, T-조인트는 엔진 조립 후 단차가 발생하고, 엔진 시동시 실린더 헤드의 경우 연소실 폭발시 순간적으로 과도한 변형이 발생하여 오일이 누유되는 현상이 자주 발생되어 제품에 대한 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있었다.

이에, 제품의 신뢰성을 향상시키기 위한 시험을 실시하는데, 이 경우 엔진을 대상으로 하거나 실제 차량을 대상으로 시험을 수행하게 되어 많은 시간 및 비용이 소요되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 타이밍 체인 커버와 실린더 헤드와 실린더 블록이 체결됨으로써 형성된 T-조인트의 기밀을 위한 액상 가스켓의 피로 시험을 간단히 수행할 수 있도록 실제 필드의 환경 조건을 만족하는 액상 가스켓 피로 시험 지그 및 그 시험 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 타이밍 체인 커버와 실린더 헤드와 실린더 블록이 체결됨으로써 형성된 T-조인트를 씰링하기 위한 액상 가스켓의 피로를 시험하기 위한 지그에 있어서, 실린더 헤드 가스켓을 사이에 두고 서로 대응되게 마련되어 액상 가스켓을 매개로 접합된 후 볼트로 고정되며, 각 판면에 피로 시험기의 상단 실린더와 볼트 결합되기 위한 볼트 결합공이 형성된 실린더 블록 지그 및 실린더 헤드 지그와; 서로 고정된 상기 실린더 블록 지그 및 실린더 헤드 지그와 액상 가스켓을 매개로 접합되며, 판면에 피로 시험기의 하단 실린더와 볼트 결합되기 위한 볼트 결합공이 형성된 타이밍 체인 커버 지그에 의해 달성된다.

여기서, T-조인트의 액상 가스켓 피로 시험 방법에 있어서, 조립된 제1항의 액상 가스켓 피로 시험 지그를 써멀 챔버 내부에 위치시킨 후 피로 시험기의 상단 실린더 및 하단 실린더에 장착하는 단계와; 상기 써멀 챔버의 온도와 상기 각 실린더의 주파수 및 거동량을 설정하고, 상기 상단 실린더와 하단 실린더 중 적어도 어느 하나를 움직여 반복 피로 싸이클을 진행하는 단계와; 상기 피로 시험 지그의 타 이밍 체인 커버 지그와, 서로 고정된 상기 실린더 블록 지그 및 실린더 헤드 지그 중 적어도 어느 하나에 수직방향으로 로드(load)를 부가하는 단계에 의해 달성된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 타이밍 체인 커버와 실린더 헤드와 실린더 블록이 체결됨으로써 형성된 T-조인트의 기밀을 위한 액상 가스켓의 피로 시험을 간단히 수행할 수 있으므로 시험시 소요되는 시간 및 비용이 저감될 수 있는 T-조인트의 액상 가스켓 피로 시험 지그 및 그 시험 방법이 제공된다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액상 가스켓 피로 시험 지그(1)는 타이밍 체인 커버와 실린더 헤드와 실린더 블록이 체결됨으로써 형성되는 T-조인트를 씰링하기 위한 액상 가스켓의 피로를 시험하기 위한 장치로서, 실제 부품(타이밍 체인 커버, 실린더 헤드, 실린더 블록) 및 환경 조건과 거의 유사하여 액상 가스켓의 피로 시험(fatigue test)을 간단히 수행할 수 있는 이점이 있다. 따라서, 본 발명에 따른 피로 시험 지그(1)를 이용하여 피로 시험을 수행하면, 실제 엔진을 대상으로 하거나 실제 차량을 대상으로 시험을 수행하였던 종래와 달리 시험 시간 및 비용이 적게 소요될 수 있는 효과가 있다.

액상 가스켓 피로 시험 지그(1)는 서로 대응되게 마련되어 액상 가스켓으로 접합되는 실린더 헤드 지그(10) 및 실린더 블록 지그(20)와, T-조인트(T)가 형성되 도록 서로 고정된 실린더 블록 지그(20) 및 실린더 헤드 지그(10)와 액상 가스켓으로 접합되는 타이밍 체인 커버 지그(30)로 이루어져 있다.

실린더 헤드 지그(10)는 주물 제작되며, 제1 반원판(11)과, 제1 반원판(11)으로부터 상향 연장되며 제1 반원판(11)의 직경보다 작게 이루어진 제2 반원판(12)으로 구성된다. 여기서, 실린더 헤드 지그(10)는 실제 엔진에 적용되는 실린더 헤드와 같은 재질의 것으로 구성됨으로써, 실제 필드의 환경 조건과 거의 동일하게 제작되어야 함은 물론이다.

실린더 헤드 지그(10)의 제1 반원판(11)에는 실린더 헤드 지그(10)를 도 5에 도시된 피로 시험기(70)의 상단 실린더(71)와 볼트 체결하기 위한 볼트 결합공(10a)이 복수개 형성되어 있다. 이 때, 볼트 결합공(10a)은 도 2에 도시된 바와 같이 중심을 기준으로 대칭된 위치에 형성됨으로써, 실린더 헤드 지그(10)가 상단 실린더(71)에 장착될 때 볼트(5)의 힘이 균일하게 작용하도록 하는 것이 좋다.

또한, 제1 반원판(11)의 원주면에는 중심을 기준으로 대칭되며, 제1 반원판(11)으로부터 연장 형성된 한 쌍의 제1 플랜지(13)가 형성되어 있다. 이 때, 각 제1 플랜지(13)에는 실린더 헤드 지그(10)가 실린더 블록 지그(20)에 볼트(4) 체결되기 위한 체결공(13a, 도 3의 (a) 참조)이 관통 형성되어 있다.

제2 반원판(12)의 원주면에는 중심을 기준으로 대칭되며, 제2 반원판(12)으로부터 연장 형성되어 제1 반원판(11)과 일체로 제작된 한 쌍의 제2 플랜지(14)가 형성되어 있다. 이 때, 각 제2 플랜지(14)에는 실린더 헤드 지그(10)가 실린더 블록 지그(20)에 볼트(3) 체결되기 위한 체결공(14a, 도 3의 (a) 참조)이 관통 형성 되어 있다.

실린더 블록 지그(20)는 실린더 헤드 지그(10)와 동일한 구조로 주물 제작되어 실린더 헤드 지그(10)와 대칭되게 결합된다. 실린더 블록 지그(20)는 실린더 헤드 지그(10)의 제1 반원판(11)과 동일한 직경을 가지는 제1 반원판(21)과, 제1 반원판(21)으로부터 상향 연장되며 제1 반원판(21)의 직경보다 작게 이루어지며 실린더 헤드 지그(10)의 제2 반원판(12)과 동일한 직경을 가지는 제2 반원판(22)으로 구성된다. 여기서, 실린더 블록 지그(20)는 실제 엔진에 적용되는 실린더 블록과 같은 재질의 것으로 구성됨으로써, 실제 필드의 환경 조건과 거의 동일하게 제작되어야 함은 물론이다.

이 때, 실린더 블록 지그(20)의 제1 반원판(21)과 실린더 헤드 지그(10)의 제1 반원판(11)이 액상 가스켓으로 접합됨으로써 도 2와 같이 원형을 이루고, 실린더 블록 지그(20)의 제2 반원판(22)과 실린더 헤드 지그(10)의 제2 반원판(12)이 액상 가스켓으로 접합됨으로써 도 2와 같이 원형을 이룬다.

실린더 블록 지그(20)의 제1 반원판(21)에는 실린더 블록 지그(20)를 피로 시험기(70)의 상단 실린더(71)와 볼트 체결하기 위한 볼트 결합공(20a)이 복수개 형성되어 있다. 이 때, 볼트 결합공(20a)은 도 2에 도시된 바와 같이 중심을 기준으로 대칭된 위치에 형성됨으로써, 실린더 헤드 지그(10)가 상단 실린더(71)에 장착될 때 볼트(5)의 힘이 균일하게 작용하도록 하는 것이 좋다.

또한, 제1 반원판(21)의 원주면에는 중심을 기준으로 대칭되며, 제1 반원판(21)으로부터 연장 형성된 한 쌍의 제1 플랜지(23)가 형성되어 있다. 이 때, 각 제1 플랜지(23)에는 실린더 헤드 지그(10)의 체결공(13a)과 연통되어 볼트(4)가 체결되기 위한 체결공(23a, 도 3의 (b) 참조)이 관통 형성되어 있다.

제2 반원판(22)의 원주면에는 중심을 기준으로 대칭되며, 제2 반원판(22)으로부터 연장 형성되어 제1 반원판(21)과 일체로 제작된 한 쌍의 제2 플랜지(24)가 형성되어 있다. 이 때, 각 제2 플랜지(24)에는 실린더 헤드 지그(10)의 체결공(14a)와 연통되어 볼트(3)가 체결되기 위한 체결공(24a, 도 3의 (b) 참조)이 관통 형성되어 있다.

여기서, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 실린더 헤드 지그(10)와 실린더 블록 지그(20)가 접합되는 접합면 사이에는 러버 재질로 성형된 실린더 헤드 가스켓(40)이 마련된다. 이 실린더 헤드 가스켓(40)에는 볼트(3, 4)가 각각 관통되도록 볼트 관통공(40b, 40a)이 형성되어 있다.

타이밍 체인 커버 지그(30)는 제1 원판(31)과, 제1 원판(31)으로부터 하향 연장되어 실린더 헤드 지그(10) 및 실린더 블록 지그(20)의 각 제2 반원판(12, 22)과 액상 가스켓을 매개로 접합되는 제2 원판(32)으로 구성된다. 이와 같이, 실린더 헤드 지그(10), 실린더 블록 지그(20), 타이밍 체인 커버 지그(30)가 접합됨으로써 T-조인트(T)가 형성된다.

이 때, 제1 원판(31)의 직경은 실린더 헤드 지그(10) 및 실린더 블록 지그(20)의 각 제1 반원판(11, 21)에 의해 이루어진 원형의 직경과 동일하고, 제2 원판(32)의 직경은 실린더 헤드 지그(10) 및 실린더 블록 지그(20)의 각 제2 반원판(12, 22)에 의해 이루어진 원형의 직경과 동일하다.

제1 원판(31)의 판면에는 피로 시험기(70)의 하단 실린더(72)와 볼트(6) 결합되기 위한 볼트 결합공(30a)이 관통 형성되어 있다. 이 때, 볼트 결합공(30a)은 도 4에 도시된 바와 같이 중심을 기준으로 대칭된 위치에 형성됨으로써, 타이밍 체인 커버 지그(30)가 하단 실린더(72)에 장착될 때 볼트(6)의 힘이 균일하게 작용하도록 하는 것이 좋다.

제2 원판(32)의 둘레에는 액상 가스켓이 충진될 수 있도록 한 쌍의 그루브(32a)가 함몰 형성되어 있다.

이러한 구성에 의하여, 본 발명에 따른 T-조인트(T)의 액상 가스켓의 피로 시험 지그(1)를 조립하는 과정을 간략히 설명하기로 하겠다.

먼저, 실린더 헤드 지그(10)의 접합면에 미리 제작된 실린더 헤드 가스켓(40)을 위치시킨다. 이 때, 실린더 헤드 지그(10)의 각 체결공(13a, 14a)과 실린더 헤드 가스켓(40)의 각 볼트 관통공(40a, 40b)이 서로 연통되도록 배치시켜야 한다. 그 후, 실린더 블록 지그(20)의 접합면에 액상 가스켓을 도포하여 실린더 헤드 지그(10)와 도 2와 같이 접합시키고, 볼트(3, 4)로 실린더 헤드 지그(10)와 실린더 블록 지그(20)를 고정시킨다.

다음, 도 4의 타이밍 체인 커버 지그(30)를 상기 과정에 의해 고정된 실린더 헤드 지그(10) 및 실린더 블록 지그(20)와 접합시키기 위해, 타이킹 체인 커버 지그의 그루브(32a)에 액상 가스켓이 충진될 정도로 제2 원판(32)에 액상 가스켓을 도포한 후, 제2 원판(32)과 제2 반원판(12, 22)을 맞추어 결합시키면 도 1과 같이 조립이 완료된다. 그 결과, 시간이 지나면서 액상 가스켓이 경화되어 도 1과 같이 T-조인트(T)가 기밀될 수 있다.

다음, T-조인트(T)의 액상 가스켓의 피로를 시험하는 과정을 간단히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 5와 같은 피로 시험기(70)에 상기의 과정을 거쳐 조립한 피로 시험 지그(1)를 장착시키는데, 이 때, 상기 피로 시험 지그(1)를 써멀 챔버(50) 내부에 위치시킨 후, 타이밍 체인 커버 지그(30)를 하단 실린더(72)에 볼트(6)로 결합시키고, 서로 고정된 실린더 헤드 지그(10) 및 실린더 블록 지그(20)를 상단 실린더(71)에 볼트(5)로 결합시킨다.

그 후, 써멀 챔버(50)의 온도와 실린더(71, 72)의 주파수 및 거동량(스트로크, stroke)을 설정하는데, 이는 특정 온도에서 실린더(71, 72)를 일정 주파수로 거동량을 주어(예를 들면, 100도의 온도에서 50㎛ × 20Hz로 각 실린더(71, 72)를 움직여) 반복 피로 싸이클을 진행함으로써 실제 환경 조건에서 T-조인트(T)의 액상 가스켓의 피로를 측정하기 위함이다. 이 때, 상단 실린더(71) 및 하단 실린더(72) 모두 직선 방향으로 이동시켜 시험하기도 하고, 상단 실린더(71)와 하단 실린더(72) 중 하나만을 이동시켜 시험함으로써, 실제 환경과 유사한 조건에서의 액상 가스켓의 내피를 예측하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서, 써멀 챔버(50)의 온도는 대략 20 ~ 250도, 실린더(71, 72)의 주파수는 대략 0.02 ~ 100Hz, 거동량(스트로크)은 ±50㎛((-): 하단 실린더(72)의 거동량, (+): 상단 실린더(71)의 거동량)에서 수행한다.

마지막으로, 하중을 가했을 경우 액상 가스켓의 피로를 측정하기 위해, 각 실린더(71, 72)에 슬라이드 가능하게 설치된 로드 셀(51, 52)을 실린더 헤드 지그(10) 및 실린더 블록 지그(20), 타이밍 체인 커버 지그(30)에 수직방향으로 떨어뜨려 로드(load)를 가한다. 이 때, 두 개의 로드 셀(51, 52) 모두를 작동시켜 시험하기도 하고, 두 개의 로드 셀(51, 52) 중 하나만을 이동시켜 시험함으로써, 실제 환경과 유사한 조건에서의 액상 가스켓의 내피를 예측하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서, 로드 셀(51, 52)의 로드는 ±25kN 이며, 이 때 (-)는 로드 셀(52)의 로드를 의미하고 (+)는 로드 셀(51)의 로드를 의미한다.

이와 같이, 본 발명에 따른 피로 시험 지그(1) 및 시험 방법에 따르면, 타이밍 체인 커버, 실린더 헤드, 실린더 블록에 의해 형성된 T-조인트(T)를 씰링하기 위해 사용된 액상 가스켓의 내피를 손쉽게 측정할 수 있으므로, 실제 엔진을 대상으로 하거나 실제 차량을 대상으로 시험을 수행하였던 종래와 달리 시험 시간 및 비용이 적게 소요되는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 T-조인트의 액상 가스켓 피로 시험 지그를 도시한 사시도이고,

도 2는 도 1의 실린더 헤드 지그 및 실린더 블록 지그가 결합된 상태를 도시한 평면도이고,

도 3의 (a)는 도 2의 실린더 헤드 지그를 도시한 사시도, (b)는 도 2의 실린더 블록 지그를 도시한 사시도이고,

도 4는 도 2의 타이밍 체인 커버 지그를 도시한 저면 사시도이고,

도 5는 본 발명에 따른 T-조인트의 액상 가스켓 피로 시험 지그가 피로 시험기에 장착된 상태를 개략적으로 도시한 구성도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : T-조인트의 액상 가스켓 피로 시험 지그

10 : 실린더 헤드 지그 20 : 실린더 블록 지그

10a, 20a, 30a : 볼트 결합공 30 : 타이밍 체인 커버 지그

40 : 실린더 헤드 가스켓 50 : 써멀 챔버

70 : 피로 시험기 71 : 상단 실린더

72 : 하단 실리더

Claims (2)

1. 타이밍 체인 커버와 실린더 헤드와 실린더 블록이 체결됨으로써 형성된 T-조인트를 씰링하기 위한 액상 가스켓의 피로를 시험하기 위한 지그에 있어서,

   판면에 피로 시험기의 상단 실린더와 볼트 결합되기 위한 볼트 결합공이 형성된 제1 반원판과, 상기 제1 반원판으로부터 상향 연장되며 상기 제1 반원판의 직경보다 작게 이루어진 제2 반원판으로 구성된 실린더 헤드 지그와;

   상기 실린더 헤드 지그와 동일한 구조로 제작되며, 실린더 헤드 가스켓을 사이에 두고 상기 실린더 헤드 지그와 대칭되도록 액상 가스켓을 매개로 접합된 후 볼트로 고정되는 실린더 블록 지그와;

   판면에 피로 시험기의 하단 실린더와 볼트 결합되기 위한 볼트 결합공이 형성된 제1 원판과, 상기 제1 원판으로부터 하향 연장되어 상기 실린더 헤드 지그 및 상기 실린더 블록 지그의 각 상기 제2 반원판과 액상 가스켓을 매개로 접합되어 T-조인트를 이루는 제2 원판으로 구성된 타이밍 체인 커버 지그를 포함하는 것을 특징으로 하는 T-조인트의 액상 가스켓 피로 시험 지그.
2. 조립된 제1항의 액상 가스켓 피로 시험 지그를 써멀 챔버 내부에 위치시킨 후 피로 시험기의 상단 실린더 및 하단 실린더에 장착하는 단계와;

   상기 써멀 챔버의 온도와 상기 각 실린더의 주파수 및 거동량을 설정하고, 상기 상단 실린더와 하단 실린더 중 적어도 어느 하나를 움직여 반복 피로 싸이클을 진행하는 단계와;

   상기 피로 시험 지그의 타이밍 체인 커버 지그와, 서로 고정된 상기 실린더 블록 지그 및 실린더 헤드 지그 중 적어도 어느 하나에 수직방향으로 로드(load)를 부가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 T-조인트의 액상 가스켓 피로 시험 방법.

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