KR101047684B1 - 습식 라이너를 구비하는 실린더블록 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 습식 라이너를 구비하는 실린더 블록 조립체는, 라이너의 외주면과 실린더 블록 사이에 냉각수 유로가 마련되는 실린더 블록 조립체에 있어서, 상기 라이너는 상기 실린더 블록에 안착되는 플랜지가 상부에 형성되고, 상기 냉각수 유로와 접하는 외주면 중 플랜지의 저면으로부터 하측으로 설정된 거리만큼 이격된 부위를 제외한 나머지 부위에 도금층이 형성되며, 상기 냉각수 유로와 접하는 상기 라이너의 외주면 중 상기 도금층이 형성되지 아니한 면과 상기 실린더 블록 사이에 장착되는 링을 추가로 구비하도록 구성된다.

본 발명에 의한 실린더 블록 조립체는, 라이너의 측벽 상단이나 플랜지 저면 등 도금층이 형성되지 아니한 부위에 캐비테이션이 발생되지 아니하므로 라이너의 손상을 방지할 수 있고, 냉각수 유로의 상측부위가 링에 의해 밀폐되므로 냉각수 수증기의 유출을 방지할 수 있다는 장점이 있다.

실린더, 라이너, 냉각수, 캐비테이션, 도금층, 링

Description

습식 라이너를 구비하는 실린더블록 조립체{Cylinder block assembly having wet liner}

본 발명은 습식 라이너를 구비하는 실린더블록 조립체에 관한 것으로, 더 상세하게는 냉각수유로를 형성하는 라이너 외측면 중 경도가 높은 물질로 코팅되지 아니하는 부위에서 냉각수 순환에 의한 캐비테이션이 발생되는 현상을 방지할 수 있도록 구성되는 실린더블록 조립체에 관한 것이다.

일반적으로 라이너를 사용하는 경우에는 주철로 제작된 실린더블록에 특수주철의 라이너를 끼워 넣고 있으며, 엔진에 따라 중량을 가볍게 함과 동시에 열 전도를 좋게 하기위하여 실린더 블록의 대부분을 경합금(알루미늄 합금)으로 주조하고 실린더 부분에는 별도로 주철로 만든 실린더 라이너를 끼워 넣은 것도 있다.

상기와 같이 실린더 블록에 별도의 라이너를 끼워 넣는 이유는 엔진 구동 시 고속으로 왕복 운동하는 피스톤과의 마찰에 의한 마모율을 향상시키기 위함이다.

라이너는 냉각 방식에 따라 건식 라이너와 습식 라이너로 구분되는데, 건식 라이너는 실린더블럭을 거치는 냉각수에 의해 간접적으로 냉각되는 구조로 구성되 며, 습식 라이너는 외측면에 워터재킷이 구비되어 상기 워터재킷을 지나는 냉각수에 의해 직접적으로 냉각되도록 구성된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 종래의 습식 라이너에 관하여 상세히 설명한다.

도 1 은 종래의 습식 라이너가 실린더 블록에 결합된 구조를 도시하는 단면도이다.

라이너(20)가 실린더 블록(10)에 끼워졌을 때 라이너(20)의 외측면과 실린더 블록(10) 사이에는 냉각수 유로(30)가 형성되어, 상기 냉각수 유로(30)를 지나는 냉각수에 의해 라이너(20)는 냉각된다.

상기 라이너(20)의 외측면에는, 워터펌프 등에 의핸 발생된 기포나, 냉각수 내에 포함된 화학물질이 높은 온도에 의해 증발된 가스기포, 라이너(20)가 진동할 때 발생되는 기포 등이 머무르게 되는데, 이와 같은 기포는 냉각수 유로(30)의 구조적 문제로 인하여 외부로 배출되지 못하고 지속적으로 열을 받다가 폭발하여 캐비테이션 현상을 발생시킨다.

이와 같은 캐비테이션 현상에 의한 손상을 방지하기 위하여, 상기 라이너(20)의 외측면에는 니켈이나 크롬 등과 같은 경도가 높은 물질이 도금됨으로써 형성되는 도금층(26)이 구비된다.

이때, 상기 플랜지(24)는 매우 정밀한 치수 관리가 요구되는 부위인데, 금속 도금층(26)이 형성되면 미세한 조도 관리가 어려워지므로, 상기 플랜지(24)의 저면 을 포함한 측벽 상단 주변에는 도금층(26)이 형성되지 아니한다. 그러나 냉각수 유로(30)의 상측 부위 즉, 실린더 블록(10)에 안착되는 플랜지(24)의 하측 지점의 냉각수 유로(30)에는 냉각수의 온도가 높아 캐비테이션 현상이 더욱 빈번하게 발생되는바, 플랜지(24)의 저면을 포함한 라이너(20) 측벽 상단 주변이 심각하게 손상된다는 문제점이 있다.

이와 같은 라이너(20)의 측벽 손상이 누적되면 라이너(20) 벽면에 구멍이 생기게 되어 연소실(22) 내부로 냉각수가 유입되고, 이에 따라 엔진이 동작하지 못하게 된다는 심각한 문제점이 발생될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 라이너의 측벽 상단이나 플랜지 저면 등 도금층이 형성되지 아니한 부위에 캐비테이션이 발생되지 아니하도록 구성되는 실린더 블록 조립체를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 습식 라이너를 구비하는 실린더 블록 조립체는,

라이너의 외주면과 실린더 블록 사이에 냉각수 유로가 마련되는 실린더 블록 조립체에 있어서,

상기 라이너는, 상기 실린더 블록에 안착되는 플랜지가 상부에 형성되고, 상기 냉각수 유로와 접하는 외주면 중 플랜지의 저면으로부터 하측으로 설정된 거리만큼 이격된 부위를 제외한 나머지 부위에 도금층이 형성되며,

상기 냉각수 유로와 접하는 상기 라이너의 외주면 중 상기 도금층이 형성되지 아니한 면과 상기 실린더 블록 사이에 장착되는 링을 추가로 구비한다.

상기 링은, 상기 냉각수 유로와 접하는 상기 라이너의 외주면 중 상기 도금층이 형성되지 아니한 면 전체에 밀착되도록 장착된다.

상기 라이너의 외주면 중 상기 링이 결합되는 부위에는 안착홈이 형성된다.

상기 링은, 상기 안착홈 내부로 냉각수가 유입되지 아니하도록 라이너의 외주면과 실린더 블록 사이로 압입되는 연장부를 추가로 구비한다.

상기 링은, 상기 라이너의 외주면 및 실린더 블록과 접촉되는 부위에는 실리콘 코팅층이 형성되고, 상기 냉각수 유로를 향하는 면에는 도금층이 형성된다.

상기 도금층은, 크롬 도금층 또는 니켈 도금층으로 적용된다.

본 발명에 의한 실린더 블록 조립체는, 라이너의 측벽 상단이나 플랜지 저면 등 도금층이 형성되지 아니한 부위에 캐비테이션이 발생되지 아니하므로 라이너의 손상을 방지할 수 있고, 냉각수 유로의 상측부위가 링에 의해 밀폐되므로 냉각수 수증기의 유출을 방지할 수 있다는 장점이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 실린더 블록 조립체의 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 실린더 블록 조립체의 부분 단면도이다.

본 발명에 의한 실린더 블록 조립체는 라이너(200)의 외주면과 실린더 블록(100) 사이에 냉각수유로(300)가 마련되는 실린더 블록 조립체 즉, 습식 라이너(200)를 구비하는 실린더 블록 조립체로서, 상기 라이너(200)는 상기 실린더 블록(100)에 안착되는 플랜지(210)가 상부에 형성되고, 상기 냉각수유로(300)와 접하는 상기 라이너(200)의 외주면에는 캐비테이션 방지를 위해 크롬이나 니켈 등과 같이 경도가 높은 물질로 도금된 도금층(400)이 형성된다.

이때, 상기 플랜지(210) 부위는 매우 정밀한 치수관리가 요구되는바, 상기 도금층(400)은 플랜지(210)의 저면 및 상기 플랜지(210)의 저면으로부터 하측으로 설정된 거리만큼 이격된 부위에는 형성되지 아니한다.

즉, 상기 도금층(400)은 냉각수유로(300)와 접하는 라이너(200)의 외주면 중 플랜지(210)의 저면으로부터 하측으로 설정된 거리만큼 이격된 부위를 제외한 나머지 부위에만 형성된다. 이와 같이 라이너(200)의 외주면에 도금층(400)을 형성하는 기술은 이미 상용화되어 있는바, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이때 본 발명에 의한 실린더 블록 조립체는, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 냉각수유로(300)와 접하는 상기 라이너(200)의 외주면 중 상기 도금층(400)이 형성되지 아니한 면과 상기 실린더 블록(100) 사이에 장착되는 링(500)을 추가로 구비한다는 점에 가장 큰 특징이 있다. 또한 상기 링(500)이 라이너(200)와 실린더 블록(100) 사이에 보다 안정적으로 장착상태를 유지할 수 있도록, 상기 라이너(200)의 외주면 중 상기 링(500)이 결합되는 부위에는 안착홈(220)이 형성될 수 있다.

상기 링(500)은 라이너(200)의 외주면 중 도금층(400)이 형성되지 아니한 부위로 냉각수가 유입되지 아니하도록 실린더 블록(100)과 라이닝 사이에 압착되는바, 냉각수유로(300)를 따라 흐르는 냉각수는 라이너(200)의 외주면 중 도금층(400)이 형성되지 아니한 부위로 유입되지 아니하게 되고, 이에 따라 도금층(400)이 형성되지 아니한 라이너(200)의 외주면에서 캐비테이션이 발생되는 현상은 원천적으로 방지된다. 또한 상기 링(500)은, 라이너(200)의 외주면 중 도금층(400)이 형성되지 아니한 부위로 냉각수가 접촉되는 현상을 더욱 확실하게 방지할 수 있도록, 상기 냉각수유로(300)와 접하는 상기 라이너(200)의 외주면 중 상기 도금층(400)이 형성되지 아니한 면 전체에 밀착되도록 장착됨이 바람직하다.

이때, 냉각수유로(300)를 따라 흐르는 냉각수가 플랜지(210) 측으로 전달되지 못하도록 하기 위해서는 상기 링(500)이 실린더 블록(100)과 라이너(200) 사이를 완전히 밀폐시켜야 하는바, 상기 링(500)은 합성수지 등과 같은 탄성이 있는 재료로 제작됨이 바람직하다. 또한 상기 링(500)은, 냉각수유로(300)를 흐르는 냉각수의 기포가 터지더라도 침식되지 아니하도록 불소재질과 같이 내구성이 큰 재료로 제작됨이 바람직하다.

또한, 본 발명에 의힌 실린더 블록 조립체와 같이 냉각수유로(300)의 최상측에 링(500)이 구비되면, 라이너(200)의 침식을 방지할 수 있다는 효과 이외에 냉각수유로(300)를 흐르는 냉각수의 수증기가 유출되는 현상도 방지할 수 있다는 효과도 얻을 수 있다.

도 3은 본 발명에 의한 실린더 블록 조립체의 제2 실시예 부분 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 링(500)의 단면이 원형을 이루는 경우에도 도금층(400)이 형성되지 아니한 라이너(200) 외주면에 냉각수가 접촉되지 아니하도록 할 수 있지만, 라이너(200)에 진동이 인가되는 등 링(500)이 움직이게 되는 경우 링(500)과 안착홈(220) 사이가 들뜨게 되어 냉각수가 유입될 우려가 있다. 따라서 상기 링(500)은, 상기 안착홈(220) 내부로 냉각수가 유입되지 아니하도록 라이너(200)의 외주면과 실린더 블록(100) 사이로 압입되는 연장부(510)를 추가로 구비하도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 연장부(510)의 두께는 라이너(200)와 실린더 블록(100) 사이의 이격 거리에 따라 적절하게 선정된다.

이와 같이 상기 링(500)이 하향으로 연장되는 연장부(510)를 구비하면, 냉각수가 안착홈(220)으로 유입되는 것을 이중으로 방지할 수 있게 된다는 장점이 있다.

도 3에서는 링(500)이 안착홈(220)의 일부에만 밀착되는 경우를 도시하고 있으나, 상기 링(500)은 도 3과 같이 안착홈(220)의 일부에만 밀착될 수도 있고, 도 2에 도시된 바와 같이 안착홈(220) 전체에 밀착될 수도 있다.

도 4는 본 발명에 의한 실린더 블록 조립체의 제3 실시예 부분 단면도이다.

상기 링(500)이 금속재질로 제작되는 경우 라이너(200)와 실린더 블록(100) 사이를 밀폐시키는 밀폐력이 낮아지므로, 도금층(400)이 형성되지 아니한 라이 너(200) 외주면으로 냉각수가 유입될 수 있다.

따라서 상기 링(500)이 금속재질로 제작되는 경우, 상기 링(500)은 상기 라이너(200)의 외주면 및 실린더 블록(100)과 접촉되는 부위에는 실리콘 코팅층(520)이 형성되어, 높은 밀폐력을 갖도록 구성될 수 있다. 상기 실리콘 코팅층(520)은 라이너(200)의 외주면 중 도금층(400)이 형성되지 아니한 부위 전체에 밀착되도록 구성됨이 바람직하다.

이때, 상기 링(500)이 금속재질로 제작되고 냉각수유로(300)를 향하는 면(도 4에서 하측면)이 그대로 냉각수로 노출되면, 냉각수 캐비테이션에 의해 손상될 우려가 있다. 따라서 상기 링(500)은 이와 같은 우려를 해소하기 위하여, 도 4에 도시된 바와 같이 냉각수유로(300)를 향하는 면(도 4에서는 하측면)에 도금층(400)이 형성됨이 바람직하다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

도 1 은 종래의 습식 라이너가 실린더 블록에 결합된 구조를 도시하는 단면도이다.

도 2는 본 발명에 의한 실린더 블록 조립체의 부분 단면도이다.

도 3은 본 발명에 의한 실린더 블록 조립체의 제2 실시예 부분 단면도이다.

도 4는 본 발명에 의한 실린더 블록 조립체의 제3 실시예 부분 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 실린더 블록 200 : 라이너

210 : 플랜지 220 : 안착홈

300 : 냉각수유로 400 : 도금층

500 : 링 510 : 연장부

520 : 실리콘 코팅층

Claims (6)

1. 라이너의 외주면과 실린더 블록 사이에 냉각수 유로가 마련되는 실린더 블록 조립체에 있어서,

   상기 라이너는, 상기 실린더 블록에 안착되는 플랜지가 상부에 형성되고, 상기 냉각수 유로와 접하는 외주면 중 플랜지의 저면으로부터 하측으로 설정된 거리만큼 이격된 부위를 제외한 나머지 부위에 도금층이 형성되며,

   상기 냉각수 유로와 접하는 상기 라이너의 외주면 중 상기 도금층이 형성되지 아니한 면과 상기 실린더 블록 사이에 장착되는 링이 추가로 구비되고,

   라이너 상부와 실린더 블록은 상호 이격되며,

   냉각수는 상기 라이너의 외주면과 상기 링 하부와 상기 실린더 블록으로 둘러싸인 이격 공간까지 흐르는 것을 특징으로 하는 실린더 블록 조립체
2. 제1항에 있어서,

   상기 링은, 상기 냉각수 유로와 접하는 상기 라이너의 외주면 중 상기 도금층이 형성되지 아니한 면 전체에 밀착되도록 장착되는 것을 특징으로 하는 실린더 블록 조립체
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 라이너의 외주면 중 상기 링이 결합되는 부위에는 안착홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 실린더 블록 조립체
4. 제3항에 있어서,

   상기 링은, 상기 안착홈 내부로 냉각수가 유입되지 아니하도록 라이너의 외주면과 실린더 블록 사이로 압입되는 연장부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 실린더 블록 조립체
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 링은, 상기 라이너의 외주면 및 실린더 블록과 접촉되는 부위에는 실리콘 코팅층이 형성되고, 상기 냉각수 유로를 향하는 면에는 도금층이 형성되는 것을 특징으로 하는 실린더 블록 조립체
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 도금층은, 크롬 도금층 또는 니켈 도금층인 것을 특징으로 하는 실린더 블록 조립체

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