KR101209721B1 - 롤링 가능한 크랭크트레인 대판, 이를 포함하는 왕복기관, 그리고 롤링 가능한 크랭크트레인을 더 포함하는 엔진 - Google Patents

Abstract

본 발명은 롤링 가능한 크랭크트레인을 가지는 왕복 엔진용 대판에 관한 것이다. 이러한 대판은 측면들과 단부들을 가지는 주변 지지 구조, 상기 주변 지지 구조의 측면들 사이에 연장된 복수개의 크로스 멤버들, 그리고 복수개의 롤링 요소 베어링들을 포함한다. 복수개의 크로스 멤버들 각각은 베어링 지지부를 포함하는데, 상기 베어링 지지부는 하나의 롤링 요소 베어링의 부분을 수용하여 보유하도록 되어 있다. 또한, 롤링 요소 베어링의 상기 부분은 상기 대판이 왕복 엔진의 실린더 블록에 고정되었을 때, 상기 베어링 지지부가 왕복 엔진의 크랭크샤프트를 회전 가능하게 지지하도록 되어 있다.
또한, 본 발명은 그러한 대판을 가지는 왕복 엔진에 관한 것이다.

Description

롤링 가능한 크랭크트레인 대판, 이를 포함하는 왕복기관, 그리고 롤링 가능한 크랭크트레인을 더 포함하는 엔진{ROLLERIZED CRANKTRAIN BEDPLATE, RECIPROCATING ENGINE EMBODYING SAME AND ENGINE FURTHER INCLUDING ROLLERIZED CRANKTRAIN}

본 발명은 왕복기관의 대판(bedplate)에 관한 것으로, 보다 구체적으로 롤링 가능한 크랭크트레인 대판 그리고 이러한 롤링 가능한 크랭크트레인 대판을 가지는 왕복기관에 관한 것이다.

당업자에게 알려진 바와 같이, 유체역학적 베어링을 가지는 왕복기관은 전통적으로 크랭크샤프트를 실린더 블록(실린더 블록 재료와는 상관 없이)에 장착하고 지지하기 위하여 별개의 강철 또는 철로 된 메인 캡을 사용한다. 상기 메인 캡들은 하나의 메인 캡 당 두 개 또는 네 개의 수직 볼트로 독립적으로 볼팅되어 있다. 게다가 어떤 경우에는, 상기 메인 캡들은 수평으로 배치된 볼트들, 예를 들어 하나의 메인 캡에 2 개의 볼트들을 통하여, 깊은 스커트를 가진 실린더 블록에 구속되게 된다. 상기 깊은 스커트는 실린더 블록에 일체로 형성되거나 래더프레임(ladderframe)에 볼팅될 수 있다. 깊은 스커트의 부착은 더욱 강한 실린더 블록 구조, 이것은 결국 더 큰 하중 용량, 높은 출력 및 좋은 소음과 진동 특성을 허용하게 된다.

이제 도 1을 참고하면, 유체역학적 베어링을 가지는 왕복 엔진이 도시되어 있다. 유체역학적 베어링을 가지는 왕복 엔진은 크랭크샤프트(10)와, 커넥팅 로드 대단부와 크랭크샤프트의 일면과 커넥팅 로드 대단부의 대향하는 면 사이에 배치된 미끄럼 베어링을 가지는 커넥팅 로드를 포함한다. 그러한 엔진에서, 크랭크샤프트(10)는 실린더 블록(14)과 메인 베어링 캡들(16)(그것들은 상기 블록에 고정되어 있다,) 사이에 위치하는 메인 미끄럼 베어링(들) 또는 유체역학적 베어링(들)(12)에 의하여 회전 가능하게 지지된다. 그러한 엔진에서, 피스톤은 이동 가능하게 실린더 내에 장착되어 있으며, 커넥팅 로드에 의하여 크랭크샤프트에 회전 가능하도록 결합되어 있다.

상기 유체역학적 베어링(12)은 전통적으로 실린더 블록(14)과 메인 베어링 캡에 끼워지는 반쪽 베어링들을 가지도록 배열되었다. 전통적으로, 유체역학적 베어링(12)은 원형이고 반경 방향으로 동일한 두께(예를 들면, 반경 방향 두께가 약 2mm이다.)를 가지고 있다.

장착 과정에서, 실린더 블록에 끼워진 베어링 반쪽 상에 크랭크샤프트(10)가 장착될 때, 실린더 블록(14)은 뒤집어진다. 그 후, 다른 베어링 반쪽이 위치하고 메인 베어링 캡(들)(16)이 크랭크샤프트 상에 장착된다. 그러면, 메인 베어링 캡(들)(16)은 메인 캡 볼트들(18)을 이용하여 실린더 블록(14)에 고정된다. 메인 캡 볼트들(18)의 개수는 엔진의 크기와 형상과 같은 요인들의 개수에 의존하지만, 도시된 예에서와 같이, 메인 캡(들)(16)을 실린더 블록(14)에 장착하기 위하여 최소한 두 개의 볼트들이 사용된다.

실린더 블록(12)의 강도와 강성을 증가시키는 목적을 위하여, 래더프레임(20)은 실린더 블록(14)에 볼팅되어 있다. 일반적으로, 상기 래더프레임(20)은 실린더 블록(14)의 하면으로부터 연장되어 있으며, 깊은 스커트를 가진 실린더 블록을 형성하기 위하여 상기 래더프레임의 주변부에 볼팅되어 있다. 상기 래더프레임과 메인 캡들 사이에는 직접적인 구조적 조인트가 존재하지 않는다.

도시된 예에서, 실린더 블록(14)과 래더프레임(20)은 알루미늄 재질로 제작된다는 것이 인식되어 있으나, 메인 캡들(16)은 강철 또는 다른 유사한 재질로 제작된다. 결과적으로, 메인 캡들(16), 실린더 블록(14), 그리고 래더프레임(20) 사이에 서로 다른 열 팽창율이 존재하게 되는데, 그것들은 엔진을 디자인할 때 고려되어야 한다.

앞에서 언급한 바와 같이, 유체역학적 미끄럼 베어링은 커넥팅 로드와 크랭크샤프트(10)를 회전 가능하게 지지하기 위하여 종래의 왕복 엔진에 사용된다. 엔진 성능을 향상시키기 위해서, 미끄럼 베어링을 롤러 요소 또는 롤러 타입 베어링들(22)(도 2 참조)로 교체하는 것이 고려되어 왔다. 도 2는 크랭크샤프트(10)와 작동 가능하도록 결합된 실린더 블록(24)의 측면 단면도이다. 도 2에서 종래 기술들을 사용하는 롤러 타입 베어링의 사용에 대하여 도시되어 있다. 종래의 엔진에서, 커넥팅 로드, 특히 커넥팅 로드 대단부(23)는 크랭크샤프트의 일면과 커넥팅 로드 대단부의 마주하는 면 사이에 배치된 롤러 베어링에 의하여 크랭크샤프트(10)로부터 이격되어 회전 가능하게 지지된다. 유사하게, 크랭크샤프트(10)는 실린더 블록과 메인 캡(들)(26) 사이의 다른 롤러 베어링에 의하여 회전 가능하게 지지된다.

그런데, 이러한 롤러 베어링은 유체역학적 베어링보다 더 두껍다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 롤러 타입 베어링은 대략 11mm의 두께를 가지며, 이 중 외측 스틸 레이스가 대략 3.5mm의 두께를 가지고 케이지에 든 니들 베어링들(예를 들어, 플라스틱 케이지에 든 니들 베어링들)이 대략 7.5mm의 두께를 가진다. 종전의 유체역학적 베어링보다 더 두꺼워진 두께의 결과로, 실린더 블록과 더 두꺼운 롤러 베어링 요소를 사용하기 위한 베어링 캡들로부터 소재가 제거되어야 한다. 이러한 소재의 제거는 실린더 블록과 메인 베어링 캡들을 약화시키는 경향이 있다. 래더프레임과 메인 캡들 사이에 직접적인 구조적 조인트가 없으므로, 래더프레임은 메인 캡들과 실린더 블록의 강도 손실을 보상해주지 못한다.

따라서, 실린더 블록에 연결되는 대판을 제공하는 것이 바람직하고, 상기 대판은 종래 엔진의 메인 캡들을 기능적으로 교체할 뿐만 아니라 실린더 블록의 강성을 증가시키게 된다. 상기 대판과 실린더 블록 사이의 열 팽창율의 효과를 최소화하기 위하여 실린더 블록과 유사한 재질로 만들어진 대판을 제공하는 것이 특히 바람직하다. 구조적 요구 사항을 유지하면서 부품의 개수를 줄이는 것이 바람직하다. 종래 실린더 블록 구조를 지지하는 하부 지지대처럼 용이하게 장착되고 본 명세서에 기재된 것과 같은 롤링 가능한 크랭크트레인들과 함께 사용할 수 있는 대판을 제공하는 것이 특히 바람직하다.

본 발명은 롤링 가능한 크랭크트레인을 구비한 왕복 엔진용 대판을 특징으로 한다. 이러한 대판은 측면들과 단부들을 가지는 주변 지지 구조, 상기 주변 지지 구조의 측면들 사이에 연장된 복수개의 크로스 멤버들, 그리고 복수개의 롤링 요소 베어링들을 포함한다. 복수개의 크로스 멤버들 각각은 베어링 지지부를 포함하는데, 상기 베어링 지지부는 하나의 롤링 요소 베어링의 부분을 수용하여 보유하도록 되어 있다. 또한, 롤링 요소 베어링의 상기 부분은 상기 대판이 왕복 엔진의 실린더 블록에 고정되었을 때, 상기 베어링 지지부가 왕복 엔진의 크랭크샤프트를 회전 가능하게 지지하도록 되어 있다.

본 발명의 실시예들에서, 이러한 대판은 베이스 멤버를 더 포함하는데, 상기 베이스 멤버는 상기 크로스 멤버들 각각에 결합되어 있다. 또한, 상기 복수개의 크로스 멤버들 중 적어도 하나는 베어링 지지부의 보어와 병렬로 된 관통홀을 포함하고, 상기 베이스 멤버는 적어도 하나의 공기 구멍을 포함하는데, 상기 공기 구멍은 상기 관통홀의 일단이 유체적으로 상기 공기 구멍에 결합되도록 배치되어 있다.

다른 실시예들에서, 이러한 대판은 복수개의 볼트들을 더 포함하며, 상기 베어링 지지부는 그의 일부를 통하여 수직으로 연장된 복수개의 관통홀들을 포함한다. 상기 복수개의 볼트들은 상기 복수개의 관통홀들에 수용되고 실린더 블록에 고정됨으로써, 베어링 지지부를 상기 실린더 블록에 고정한다. 또 다른 실시예들에서, 각각의 베어링 지지부에서 대판을 실린더 블록에 고정하기 위한 두 개의 관통홀과 두 개의 볼트가 있다. 또 다른 실시예들에서, 네 개의 관통홀과 각각의 베어링 지지부에서 대판을 실린더 블록에 고정하기 위한 네 개의 볼트가 있다.

또 다른 실시예에서, 상기 대판은 실린더 블록의 재질과 유사한 재질로 만들어 진다. 또 다른 실시예에서, 상기 실린더 블록은 주로 알루미늄으로 만들어지고, 상기 대판은 알루미늄 또는 마그네슘 중 하나로 만들어진다.

또 다른 실시예에서, 상기 대판은 왕복 엔진의 실린더 월(들)과 크랭크샤프트에 윤활제를 공급하기 위한 윤활 갤러리를 더 포함한다. 또한, 상기 대판은 윤활제를 상기 대판에 장착된 오일 팬으로 배출할 수 있는 복수개의 오일 배관들을 더 포함한다.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 실린더 블록, 크랭크샤프트, 상기 크랭크샤프트를 회전 가능하도록 지지하기 위한 복수개의 롤링 요소 베어링들, 그리고 대판을 보유하는 왕복 엔진을 특징으로 한다. 이러한 대판은 앞에서 및/또는 여기에서 기술한 어떠한 대판도 포함한다.

또 다른 실시예에서, 상기 왕복 엔진의 실린더 블록은 네 개의 실린더, 여섯 개의 실린더, 여덟 개의 실린더, 열 개의 실린더, 또는 열두 개의 실린더를 포함하도록 되어 있으며, 피스톤의 개수는 실린더의 개수에 대응한다. 이러한 실린더들은 왕복 엔진 내에서 일직선으로, 기울어져서, V자 형태로, 또는 당업자에게 알려진 다양한 방식으로 배열되어 있다.

또 다른 실시예에서, 상기 왕복 엔진은 4행정 내연 기관 또는 2행정 내연 기관이다.

또 다른 실시예에서, 상기 왕복 엔진은 크랭크샤프트와, 상기 적어도 하나의 피스톤과 상기 크랭크샤프트에 동작이 이루어지도록 결합된 적어도 하나의 커넥팅 로드를 포함한다. 이에 따라, 적어도 하나의 실린더 내에서 적어도 하나의 피스톤의 직선 운동은 크랭크샤프트의 회전을 야기한다. 이러한 왕복 엔진은 그 작동 중에 상기 크랭크샤프트를 회전 가능하도록 지지하는 롤링 요소 베어링을 더 포함한다.

본 발명의 다른 양상들과 실시예들은 아래에서 논의한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 주물로 된 알루미늄 또는 마그네슘 대판을 알루미늄 실린더 블록에 사용하므로, 롤링 가능한 크랭크트레인을 포함하는 엔진의 조립성 및 구조적 강성을 향상시킬 수 있다. 특히, 메인 베어링 외측 레이스가 상기 대판/실린더 블록 주물과 별개로 또는 일체로 형성되어 배열될 수 있으므로, 종래에 사용되던 메인 캡과 볼트가 삭제 가능하고, 이는 조립을 용이하게 하며, 원가를 절감하고, 중량과 부품수를 절감하게 한다.

상기 대판과 실린더 블록에 유사한 재질을 사용함으로써, 기계의 작동성과 공차가 최적화되고, NVH 특성, 연료 경제성, 엔진의 출력 및 내구성이 향상된다.

본 발명의 본질과 목적을 잘 이해할 수 있도록, 아래에 기재된 도면들과 연계하여 발명의 상세한 설명에도 도면부호는 사용된다. 유사한 도면 부호는 전체 도면에서 해당 부분을 표시한다.
도 1은 종래의 유체역학적 베어링과 래더프레임을 가지는 종래의 왕복 엔진의 단면도이다.
도 2는 크랭크샤프트를 위하여 롤러 타입 베어링을 사용하는 래더프레임을 가지는 왕복 엔진의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 대판을 위에서 내려다 본 사시도이다.
도 4는 도 3의 대판을 아래에서 올려다 본 사시도이다.
도 5는 도 4의 대판을 아래에서 올려다 본 사시 단면도이다.
도 6은 부착된 대판을 가지는 네 개의 실린더를 가진 왕복 엔진을 아래에서 올려다 본 사시도이다.
도 7a, b는 다른 볼트 배열을 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 아래와 같은 정의를 참조하여 매우 명확히 이해될 것이다.

명세서 및 특허청구범위에서, 단수 형태로 사용된 것은 문맥에서 명백히 다르게 적혀있지 않는 한 복수 형태를 포함한다.

명세서에서 "포함"이라는 단어는 화합물, 방법, 장치, 그리고 시스템이 언급된 요소를 포함하는 것을 의미할 뿐 다른 요소를 배제하는 것을 의미하지는 않는다. "필수적으로 포함"이라는 단어를 화합물, 장치, 그리고 시스템에 사용하는 것은 다른 필수 구성을 배제하기 위함이다. 이러한 용어에 의하여 정의되는 실시예들은 본 발명의 범위를 규정짓게 된다.

"USP"는 미국 특허 번호, 즉 미국 특허 상표청에 의하여 등록된 미국 특허를 의미한다.

"TDC"는 상사점을 의미하며, 피스톤이 실린더 내에서 직선으로 움직임에 따라 실린더 내에서 피스톤의 특정 위치와 관련되어 있다.

"BDC"는 하사점을 의미하며, 피스톤이 실린더 내에서 직선으로 움직임에 따라 실린더 내에서 피스톤의 특정 위치와 관련되어 있다.

"NVH"는 소음과 진동을 의미한다.

동일한 도면 부호는 동일한 부분을 나타내는 다양한 도면들을 참조하면, 도 3 내지 5는 각각 본 발명의 실시예에 따른 대판(100)을 위에서 내려다 본 사시도(도 3)이고, 그러한 대판을 아래에서 올려다 본 사시도(도 4)이며, 그러한 대판을 아래에서 올려다 본 사시 단면도(도 5)이다. 여기서, 특정한 대판 구조(예를 들어, 베이스 멤버)는 명확성을 위하여 제거되었다. 상기 대판(100)은 실린더 블록(50)의 아래 부분에 고정되며, 당업자에게 알려져 있다시피 오일 팬(도시하지 않음)에 의하여 둘러 쌓여 있다. 상기 오일 팬은 하부 오일 팬 장착 면/인터페이스(140)에서 상기 대판에 고정된다.

조금 더 자세히 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 대판은, 이러한 대판이 없는 종래의 왕복 엔진의 작동과 유사하게, 윤활제가 대판을 통해 오일 팬으로 배출될 수 있도록 (배치)되어 있다. 도 7a, b를 더 참조하면, 왕복 엔진의 실린더 블록(50) 내에 포함된 롤링 요소 베어링(56)의 위치, 구조 및 배열이 나타나 있다.

이러한 대판(100)은 주로 알루미늄, 스틸, 마그네슘 또는 당업계에서 알려진 다른 물질 중 하나의 물질로 구성된다. 그 외에, 의도된 사용에 적당한 물질로 구성될 수도 있다. 도시된 실시예에서, 상기 대판(100)은 당업계에 알려진 바와 같이 주물이다. 주조를 위한 금형은 본 명세서에서 기재한 대판을 생산하도록 적절히 배열되어 있다. 또한, 본 명세서에서 기재된 대판을 생산하기 위하여 당업계에 알려진 다른 가공 방법(예를 들어, 기계 가공)만을 사용하거나 주조 방법과 상기 다른 가공 방법을 병행하여 사용하는 것은 본 발명의 기술적 사상에 포함되는 것으로 이해되어야 한다. 더욱 특정된 실시예들에서, 상기 대판은 알루미늄 실린더 블록에 사용하기 적당하도록 주물로 된 알루미늄 또는 마그네슘 대판일 수 있다.

이러한 주물로 된 알루미늄 또는 마그네슘 대판이 알루미늄 실린더 블록에 사용되면, 롤링 가능한 크랭크트레인을 포함하는 엔진의 조립성 및 구조적 강성을 향상시킬 수 있다. 또한, 이러한 주물로 된 알루미늄 또는 마그네슘 대판은 메인 베어링 외측 레이스가 상기 대판/실린더 블록 주물과 별개로 또는 일체로 형성되어 배열될 수 있도록 되어 있다. 유사한 재질을 사용함으로써, 기계의 작동성과 공차가 최적화되고, NVH 특성, 연료 경제성, 엔진의 출력 및 내구성이 향상된다. 또한, 메인 캡과 볼트의 삭제는 조립을 용이하게 하고, 원가를 절감하며, 중량과 부품수를 절감하게 한다.

상기 대판(100)은 끝단부(103a)와 측면(103b)을 정의하는 외주 수직 구조(102)를 포함하고, 상기 외주 수직 구조(102) 또한 당업자에게 알려진 바와 같이 다른 방식으로 윤활제와 공기의 흐름을 허용하도록 (배치)되어 있다. 외주 수직 구조(102)는 또한 복수개의 관통홀과 관련 볼트들이 구비되어 상기 볼트들이 관통홀에 삽입되어 상기 실린더 블록에 나사 결합한다.

상기 대판(100)은 또한 외주 수직 구조(102)의 측면(103b) 사이에 연장되어 있는 복수개의 크로스 멤버들(104)을 포함한다. 각 크로스 멤버(104)는 롤러 베어링(56)과 크랭크샤프트(55)를 지지하도록 된 베어링 지지 구조(110)를 포함하도록 되어 있다. 당업자에게 알려진 바와 같이, 크로스 멤버(104)의 개수는 엔진에 포함된 실린더의 개수 더하기 2와 관련이 있다. 상기 2의 숫자는 대판의 단부(103a)에 해당하는 각 크로스 멤버와 관련이 있다. 상기 베어링 지지 구조(110)는 크랭크샤프트의 작동과 관련한 힘과 모멘트들 견디도록 되어 있고, 외측 레이스(56a)와 롤러 베어링 요소(56b)를 지지하도록 되어 있으며, 크랭크샤프트를 회전 가능하게 지지하도록 되어 있다.

각 크로스 멤버(104), 특히 베어링 지지 구조(110)는 복수개의 관통홀(112)을 포함하며, 상기 관통홀(112)은 수직 방향으로 연장되어 베어링 지지 구조와 대판의 일부를 실린더 블록(50)에 고정하기 위한 메인 볼트들(114)을 수용하도록 되어 있다. 조립 과정에서, 대판(100)을 실린더 블록(50)에 장착한 후에, 메인 볼트들(114)이 이 관통홀에 삽입되고 실린더 블록에 나사 결합한다. 당업자에게 알려진 바와 같이, 상기 볼트들은 대판, 롤링 요소 베어링 및 크랭크 샤프트를 실린더 블록에 고정할 수 있을 정도로 조여진다. 실시예에서, 상기 베어링 지지 구조(110)는 하나의 크로스 멤버(104) 당 네 개의 볼트를 포함한다.

일반적으로, 베어링 지지 구조는 적어도 두 개의 볼트 구멍과 대판의 상기 베어링 지지 구조의 부분을 실린더 블록에 고정하기 위한 볼트들을 포함한다. 다른 실시예에서, 관통홀(112)은 두 개의 지름을 가진 단차 구조를 포함하는데, 한 부분의 지름은 헤드가 아닌 볼트의 나사산이 있는 부분이 그곳을 통과하도록 되어 있으며, 다른 부분은 헤드의 지름보다 커서 볼트의 헤드가 상기 다른 부분 내에 두어질 수 있도록 되어 있다.

도 7a, b를 참고하면, 상기 실린더 블록은 서로 다른 길이의 메인 볼트들(114)이 대판(100)을 실린더 블록(50)에 고정하기 위하여 사용될 수 있도록 되어 있다. 도 7a에 도시된 실시예에서, 두 개의 다른 길이를 가진 메인 볼트들이 사용된다. 내측의 한 쌍의 볼트들이 외측의 한 쌍의 볼트들보다 길이가 짧다. 도 7b에 도시된 실시예에서, 내측의 한 쌍의 볼트들과 외측의 한 쌍의 볼트들은 동일한 길이를 가지고 있다. 실시예들에서, 대판은 앞에서 기재된 것처럼 형성되어 메인 볼트(114)의 외측 한 쌍의 볼트 헤드가 서로 다른 수직 위치에 위치하도록 되어 있다. 이에 따라, 비록 볼트들이 동일한 길이를 가지더라도, 내측 한 쌍의 볼트들과 비교할 때, 실린더 블록 내에서 서로 다른 위치에서 끝나도록 되어 있다. 또한, 메인 볼트들(114)은 서로 다른 볼트들이 서로 다른 직경을 가지도록 형성되어 있다.

상기 크로스 멤버들(104)은 베이스 멤버(106)에 결합되어 있는데, 상기 베이스 멤버는 일반적으로 각 크로스 멤버(104)들 사이뿐만 아니라 외주 수직 구조(102)의 단부(103a)와 측면(103b)으로부터 연장되어 호형의 구조물을 형성한다. 상기 크로스 멤버들(104)은 베이스 멤버(106)에 결합되어 크로스 멤버의 바닥부가 축방향으로 주축 보어(101)을 따라 이동하지 못하도록 되어 있다. 다시 말하면, 상기 베이스 멤버는 각 크로스 멤버(104)에 축방향 강성을 제공한다. 베이스 멤버(106)는 또한 별도의 횡방향(즉, 주축 보어를 가로지르는 방향) 강성을 외주 수직 구조(102)에 제공한다.

본 명세서에 도시된 바와 같이, 롤러 베어링(56)의 외측 레이스(56a)는 대판(100)과 별개의 구조이거나 대판(100)에 일체화된 구조이다. 따라서, 실시예들에서 주조 공정 또는 당업자에게 알려진 다른 기술을 사용할 때, 베어링 지지 구조(110)는 외측 레이스(56b) 또는 그것의 부분을 포함하도록 형성될 수 있다. 하나의 실시예에서, 롤러 베어링(56)이 조립될 때, 조립 과정에서 니들 베어링 요소들(56b)이 외측 레이스에 삽입될 수 있다.

본 명세서에 도시된 바와 같이, 대판(100)은 윤활제(예를 들어, 오일)가 오일 팬으로 지나가도록 통로를 제공할 수 있으며, 공기 통로가 존재하여 그 이동이 밀폐된 지역이라는 이유로 엔진의 기능성에 부정적으로 영향을 주지 않도록 되어 있다. 특히, 대판은, 예를 들어 실린더 월과 베어링의 윤활을 위해 윤활제를 공급하는 윤활제 시스템 갤러리(130)와, 윤활제 배관(132)을 포함한다. 게다가, 베이스 멤버는 공기 구멍(146)을 구비하고 있으며, 크로스 멤버(110)의 하나 또는 복수는 축방향으로 연장된 관통홀을 가지고 있다. 상기 하나 또는 복수의 관통홀은 내부 공기 창(148)의 역할을 한다.

대판(110)의 일단은 크랭크샤프트의 일단을 씰링하여 윤활제가 크랭크샤프트를 따라 축방향으로 나가지 못하도록 하는 당업자에게 알려진 크랭크샤프트 씰링 돌출부(144)를 포함한다. 또한, 대판(110)의 다른 일단은 엔진 부품 장치들, 예를 들어 텐셔너, 가이더 또는 이와 유사한 엔진 타이밍 구동 부품 장착 인터페이스(142)가 구비되어 엔진 부품들이 대판에 장착될 수 있다. 또한, 바닥에 장착된 오일 펌프 및/또는 발란스 샤프트 모듈과 같은 다른 엔진 기능 장치들이 적절한 부착 수단에 의하여 대판에 부착되는 것은 본 발명의 기술적 사상에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

실시예에서, 대판(100)은 실린더 블록(50)에 대하여 촉/핀 슬리브의 수단으로 및/또는 레지스터 채널(register channel)(141)을 통하여 위치한다. 대판(100)의 주축 보어(101)가 대판이 실린더 블록에 장착되었을 때 마무리 가공되는 것은 본 발명의 기술적 사상에 포함되는 것으로 이해되어야 한다. 실린더 블록(50)과 대판에 유사한 소재가 사용되기 때문에, 주축 보어 가공 공정 및 마무리 가공은 크기와 공차를 정밀하게 제어하도록 개선되어 크랭크트레인의 작동을 더 최적화(예를 들어, 마찰을 최소화함.)한다.

실시예에서, 롤러 베어링(56) 또는 롤링 요소 베어링은 당업자에게 알려진 다수의 롤링 요소 베어링 중 어느 하나일 수 있으며, 의도된 사용을 위하여 적절한 것이다. 실시예에서, 롤러 베어링(56)은 크랭크샤프트(120)의 외주면과 대판(100)의 대향하는 구조의 내주면에 배치되는 복수개의 니들 베어링들 또는 니들 베어링 요소들(56b)를 포함한다. 니들 형식의 롤러 베어링은 회전 운동과 간섭하지 않도록 장착되었을 때 니들 베어링 요소들(56b)의 축방향 움직임을 방지하도록 된 외측 레이스(56a)를 더 포함한다. 크랭크샤프트와 함께 롤러 베어링의 이러한 배열은 본 명세서에서 간략하게 롤링 가능한 크랭크샤프트(rollerized crankshaft or rollerized cranktrain)라고 언급되었다.

본 명세서와 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 양상은 실린더 블록, 본 명세서에서 기재된 것과 같은 롤링 가능한 크랭크트레인, 그리고 역시 본 명세서에서 기재된 것과 같은 대판을 포함하는 왕복 엔진으로 특징지어 진다.

실시예에서, 왕복 엔진의 실린더 블록은 네 개의 실린더, 여섯 개의 실린더, 여덟 개의 실린더, 열 개의 실린더, 그리고 열두 개의 실린더를 포함할 수 있으며, 피스톤의 개수는 실린더의 개수와 부합한다. 그러한 실린더는 왕복 엔진 내에서 일직선으로, 기울어져서, V자 형태로, 또는 당업자에게 알려진 다양한 방식으로 배열되어 있다.

실시예에서, 상기 왕복 엔진은 4행정 내연기관이거나 2행정 내연기관일 수 있다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

Claims (20)

1. 롤링 가능한 크랭크트레인이 구비된 왕복 엔진용 대판에 있어서,
   측면들과 단부들을 가지는 주변 지지 구조;
   상기 주변 지지 구조의 측면들 사이에 연장된 복수개의 크로스 멤버들; 그리고
   복수개의 롤링 요소 베어링;
   을 포함하며,
   복수개의 크로스 멤버들 각각은 베어링 지지부를 포함하는데, 상기 베어링 지지부는 하나의 롤링 요소 베어링의 부분을 수용하여 보유하도록 되어 있고,
   롤링 요소 베어링의 상기 부분은 상기 대판이 상기 왕복 엔진의 실린더 블록에 고정되었을 때, 상기 베어링 지지부가 상기 왕복 엔진의 크랭크샤프트를 회전 가능하게 지지하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 롤링 가능한 크랭크트레인이 구비된 왕복 엔진용 대판.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 대판은 베이스 멤버를 더 포함하며,
   상기 베이스 멤버는 크로스 멤버 각각에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 롤링 가능한 크랭크트레인이 구비된 왕복 엔진용 대판.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 복수개의 크로스 멤버들 중 적어도 하나는 상기 베어링 지지부의 보어와 병렬로 된 관통홀을 포함하고, 상기 베이스 멤버는 적어도 하나의 공기 구멍을 포함하는데, 상기 공기 구멍은 상기 관통홀의 일단이 유체적으로 상기 공기 구멍에 결합되도록 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 롤링 가능한 크랭크트레인이 구비된 왕복 엔진용 대판.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 대판은 복수개의 볼트를 더 포함하고,
   상기 베어링 지지부는 그의 일부를 통하여 수직으로 연장된 복수개의 관통홀을 포함하고,
   상기 복수개의 볼트는 상기 복수개의 관통홀에 수용되고, 실린더 블록에 고정되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 롤링 가능한 크랭크트레인이 구비된 왕복 엔진용 대판.
5. 제 4항에 있어서,
   각각의 베어링 지지부에서 상기 대판을 상기 실린더 블록에 고정하기 위한 두 개의 관통홀과 두 개의 볼트가 구비된 것을 특징으로 하는 롤링 가능한 크랭크트레인이 구비된 왕복 엔진용 대판.
6. 제 4항에 있어서,
   각각의 베어링 지지부에서 상기 대판을 상기 실린더 블록에 고정하기 위한 네 개의 관통홀과 네 개의 볼트가 구비된 것을 특징으로 하는 롤링 가능한 크랭크트레인이 구비된 왕복 엔진용 대판.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 대판은 실린더 블록의 재질과 유사한 재질로 만들어진 것을 특징으로 하는 롤링 가능한 크랭크트레인이 구비된 왕복 엔진용 대판.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 실린더 블록은 알루미늄으로 만들어지고, 상기 대판은 알루미늄 또는 마그네슘 중 하나로 만들어지는 것을 특징으로 하는 롤링 가능한 크랭크트레인이 구비된 왕복 엔진용 대판.
9. 제 1항에 있어서,
   상기 대판은 왕복 엔진의 실린더 월과 크랭크샤프트에 윤활제를 공급하기 위한 윤활 갤러리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 롤링 가능한 크랭크트레인이 구비된 왕복 엔진용 대판.
10. 제 1항에 있어서,
    상기 대판은 윤활제를 대판에 장착된 오일 팬으로 배출할 수 있는 오일 배관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 롤링 가능한 크랭크트레인이 구비된 왕복 엔진용 대판.
11. 왕복 엔진에 있어서,
    실린더 블록;
    크랭크샤프트;
    상기 크랭크샤프트를 회전 가능하게 지지하는 복수개의 롤링 요소 베어링; 그리고
    대판;
    을 포함하며,
    상기 대판은 측면들과 단부들을 가지는 주변 지지 구조와, 상기 주변 지지 구조의 측면들 사이에 연장된 복수개의 크로스 멤버들을 포함하며,
    상기 복수개의 크로스 멤버들 각각은 베어링 지지부를 포함하는데, 상기 베어링 지지부는 하나의 롤링 요소 베어링의 부분을 수용하여 보유할 수 있도록 되어 있고,
    롤링 요소 베어링의 상기 부분은 상기 대판이 상기 실린더 블록에 고정되었을 때, 상기 베어링 지지부가 상기 크랭크샤프트를 회전 가능하게 지지하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 왕복 엔진.
12. 제 11항에 있어서,
    상기 대판은 베이스 멤버를 더 포함하며, 상기 베이스 멤버는 상기 크로스 멤버 각각에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 왕복 엔진.
13. 제 12항에 있어서,
    상기 복수개의 크로스 멤버 중 적어도 하나는 상기 베어링 지지부의 보어와 병렬로 된 관통홀을 포함하고, 상기 베이스 멤버는 적어도 하나의 공기 구멍을 포함하는데, 상기 공기 구멍은 상기 관통홀의 일단이 유체적으로 상기 공기 구멍에 결합하도록 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 왕복 엔진.
14. 제 11항에 있어서,
    상기 대판은 복수개의 볼트를 더 포함하고,
    상기 베어링 지지부는 그 일부를 통하여 수직으로 연장된 복수개의 관통홀을 포함하며,
    상기 복수개의 볼트는 상기 복수개의 관통홀에 수용되고, 실린더 블록에 고정되는 것을 특징으로 하는 왕복 엔진.
15. 제 14항에 있어서,
    상기 대판은 각각의 베어링 지지부에서 상기 대판을 상기 실린더 블록에 고정하기 위한 두 개의 관통홀과 두 개의 볼트가 구비된 것을 특징으로 하는 왕복 엔진.
16. 제 14항에 있어서,
    상기 대판은 각각의 베어링 지지부에서 상기 대판을 상기 실린더 블록에 고정하기 위한 네 개의 관통홀과 네 개의 볼트가 구비된 것을 특징으로 하는 왕복 엔진.
17. 제 11항에 있어서,
    상기 대판은 실린더 블록의 재질과 유사한 재질로 만들어진 것을 특징으로 하는 왕복 엔진.
18. 제 11항에 있어서,
    상기 실린더 블록은 알루미늄으로 만들어지고, 상기 대판은 알루미늄 또는 마그네슘 중 하나로 만들어지는 것을 특징으로 하는 왕복 엔진.
19. 제 11항에 있어서,
    상기 대판은 왕복 엔진의 실린더 월과 크랭크샤프트에 윤활제를 공급하기 위한 윤활 갤러리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복 엔진.
20. 제 11항에 있어서,
    상기 대판은 윤활제를 상기 대판에 장착된 오일 팬으로 배출할 수 있는 오일 배관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복 엔진.
    

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