KR200154539Y1

KR200154539Y1 - Engine crankcase with rib at cast insert

Info

Publication number: KR200154539Y1
Application number: KR2019970014255U
Authority: KR
Inventors: 김용태
Original assignee: 양재신; 대우자동차주식회사
Priority date: 1997-06-13
Filing date: 1997-06-13
Publication date: 1999-08-16
Also published as: KR19990000887U

Abstract

본 고안은 캐스트 인서트에 리브구조를 갖는 엔진의 크랭크 케이스에 관한 것으로, 특히 크랭크 샤프트의 매인 베어링이 위치하는 지점에 설치되는 캐스트 인서트 구조에 리브구조를 형성토록 함으로써, 알루미늄의 주철 결합을 용이하게하여 종래 주철과 알루미늄의 열특성 차이로 발생하는 클리어런스를 줄이는 것을 특징으로 하는 캐스트 인서트에 리브구조를 갖는 엔진의 크랭크 케이스에 관한 것이다.The present invention relates to a crank case of an engine having a rib structure on a cast insert. In particular, by forming a rib structure on a cast insert structure provided at a point where the main bearing of the crank shaft is located, it is possible to facilitate the casting of aluminum cast iron. The present invention relates to a crankcase of an engine having a rib structure in a cast insert, which reduces clearance caused by a difference in thermal characteristics of cast iron and aluminum.

Description

Crankcase of the engine with rib structure on cast insert

일반적으로, 엔진의 운전중에 실린더 벽은 10 - 13m/s의 속도로 운동하는 피스톤이 강하게 마찰되며, 1,500 - 2,000℃의 연소가스에 의한 고온에 노출되어 35kg/㎠에 이르는 충격적인 고온을 오랫동안 반복해서 받게된다. 또한 고온의 실린더는 온도차가 큰 냉각수나 대기와 접하고 있으며, 각 실린더는 각각 다른 행정을 하기 때문에 실린더 블록 전체에는 온도차에 의한 열적 변형, 충격력, 기타 하중에 걸리는 기계적 변형이 생기는 것을 피할 수 없으므로 중량이 가벼우며 고온에 견딜수 있는 재질로 해야한다.In general, during operation of the engine, the cylinder wall is strongly rubbed by a piston moving at a speed of 10-13 m / s and exposed to high temperature by combustion gas of 1,500-2,000 ° C for a long time at a shocking high temperature of 35 kg / cm 2. Will receive. In addition, high-temperature cylinders are in contact with coolant or air with a large temperature difference, and each cylinder has a different stroke, so that the entire cylinder block cannot avoid thermal deformation, impact force, or mechanical deformation caused by loads. It should be made of material that is light and can withstand high temperatures.

실린더 블록은 이와 같이 가혹한 상태하에서 엔진의 주요부는 강성과 내구성이 충분히 유지되어야 하며, 장기간 사용함으로써 실린더벽, 그 밖의 섭동(sliding motion) 부분이 마모되었을 때는 쉽게 수정할 수 있는 것이라야 한다.The cylinder block should be sufficiently rigid and durable under such harsh conditions, and should be easily corrected when the cylinder wall and other sliding motion parts are worn out over long periods of time.

자동차용 엔진으로 대량생산에 적합하고, 이상의 요구를 만족시키는 실린더 블록의 재료에는 탄소 3.1 - 3.4%, 규소 1.9 - 2.3%, 망간 0.6 - 0.9%, 인 0.2%, 유황 0.1%의 고급주철 또는 이것에 니켈 0.35 - 0.45%, 크롬 0.25 - 0.50%, 몰리브덴 0.7 - 0.8%를 첨가한 니켈크롬 주철이 사용된다.The cylinder block material suitable for mass production as an engine for automobiles and satisfying the above requirements includes 3.1 to 3.4% of carbon, 1.9 to 2.3% of silicon, 0.6 to 0.9% of manganese, 0.2% of phosphorus, and 0.1% of sulfur. Nickel chrome cast iron with 0.35-0.45% nickel, 0.25-0.50% chromium, and 0.7-0.8% molybdenum is used.

이들 재료는 내마모성, 기계적 강도가 크고, 조직은 펄라이트 조직에 평균하게 흑연이 구상(球狀)으로 분포하는데, 주물의 벽 두께가 얇고 형상이 복잡한 모양으로 주물할 때는 고도의 주조기술을 필요로 한다. 주조된 블록에 주물소(鑄物巢), 편석(偏析), 주조 변형이 조금이라도 있을 때는 전혀 사용할 수 없다.These materials have high abrasion resistance and mechanical strength, and the structure of the graphite is spherical on average in the pearlite structure. When casting a thin wall of a casting and a complicated shape, a high casting technique is required. . It cannot be used at all when there are foundry found in the cast block, segregation, or even a little cast deformation.

상기 실린더 벽두께는 실린더 안지름의 약 10%로 하고, 완성된 치수가 최소 5㎜, 최대 10㎜의 범위로 하는 것이 보통이다.The cylinder wall thickness is about 10% of the cylinder inner diameter, and the finished dimension is usually in the range of at least 5 mm and at most 10 mm.

그리고 물자켓은 각 실린더 바깥 둘레를 둘러싸고 있는 공극(空隙) 부분으로 그 두께는 10㎜이상(실린더 안지름의 20 - 25%)으로 하며, 실린더 아래부분의 20 - 30%는 공극이 없어도 된다. 블록 바깥쪽의 벽두께 5 - 10㎜가 적당하며, 냉각수는 각 실린더 헤드로 들어가기 때문에 물자켓의 안쪽면은 매끄러워야 하며, 돌기가 있거나 특별히 좁은 부분이 없고 각 실린더의 둘레에 물이 순환할 수 있는 구조이어야 한다.The jacket is made of voids surrounding the outer periphery of each cylinder, the thickness of which is not less than 10mm (20-25% of the cylinder diameter), and 20-30% of the lower part of the cylinder is free of voids. A wall thickness of 5-10 mm on the outside of the block is appropriate, and since the coolant enters each cylinder head, the inner side of the jacket must be smooth, and there is no protrusion or special narrow part and water can circulate around each cylinder. It must be a structure.

사이드 밸브식 엔진에 있어서 실린더 블록 측면에 각 실린더 마다 밸브 장치를 설치하는 부분과 밸브 지름의 1.2 - 1.5배의 지름의 흡기 포트, 배기 포트를 만들어야 하므로 오버 헤드 밸브식 블록보다 너비가 크고 블록 주물도 복잡하게 된다.In the side valve type engine, the valve block for each cylinder is installed on the side of the cylinder block, and the intake port and the exhaust port of 1.2 to 1.5 times the diameter of the valve must be made. It becomes complicated.

블록의 아래쪽은 크랭크축을 지지하는 크랭크 메인 베어링과 캠축을 지지하는 캠축 베어링이 있으며, 직렬형 블록에 있어 블록의 강성을 높이기 위해 아래쪽이 넓어지는 크랭크 케이스로 만들고 그 벽 두께는 6 - 10㎜ 정도가 보통이다.The lower part of the block has a crank main bearing for supporting the crankshaft and a camshaft bearing for supporting the camshaft. In the series block, the crankcase has a wider bottom to increase the rigidity of the block. The wall thickness is about 6-10 mm. is average.

실린더 블록의 주조는 외형을 사형(砂型)으로 둘러싸고 물자켓, 흡배기포트 실린더 등의 중공부에는 각각 적당한 코어(core)를 집어넣고 주물이 굳은 다음에 사형을 깨뜨리고 모든 코어를 부순 다음 주물을 꺼낸다.The casting of the cylinder block surrounds the shape with a dead shape, and a proper core is inserted into the hollow parts such as the jacket and the intake / exhaust port cylinder, respectively.

한편, 실린더 블록을 주철만으로는 설계시에는 엔진의 무게가 크게 증가하기 때문에 알루미늄 재질을 많이 이용하여 엔진의 무게를 줄이도록 하는 연구가 많이 진행되고 있는 실정이다.On the other hand, since the weight of the engine is greatly increased when designing the cylinder block only with cast iron, many studies are being conducted to reduce the weight of the engine by using a lot of aluminum material.

그리고 알루미늄만으로는 강성을 충분히 뒷바침 하지 못하는 부분이 있어, 주철을 인서트하여 엔진의 강성을 유지시키고 있다.And there is a part that aluminum alone does not fully support the rigidity, inserting cast iron to maintain the engine rigidity.

여기서 본 고안에서 언급하고자 하는 부분은 크랭크 샤프트의 매인 베어링을 지지하는 알루미늄 재질의 크랭크 케이스에 삽입되는 캐스트 인서트에 관한 것으로, 도 1에 나타낸 바와같이 크랭크 샤프트의 저널에 메인 베어링을 부착된 상태에서, 상기 메인 베어링을 지지하기 위한 크랭크 케이스 구조물에 있어서, 상기 크랭크 케이스(1)를 알루미늄 재질로 주조시 캐스트 인서트(2)를 삽입한후, 알루미늄(3)을 도포하여 크랭크 케이스 구조물을 완성한다. 도면에서 빗금친 부분이 캐스트 인서트(2)이고, 그 나머지 부분이 알루미늄(3) 재질이다.Here, the part to be mentioned in the present invention relates to a cast insert inserted into an aluminum crankcase supporting the main bearing of the crankshaft, and as shown in FIG. 1, in a state in which the main bearing is attached to the journal of the crankshaft, In the crankcase structure for supporting the main bearing, a cast insert (2) is inserted when casting the crankcase (1) to aluminum, and then aluminum (3) is applied to complete the crankcase structure. The hatched portion in the figure is the cast insert 2 and the rest is made of aluminum 3.

그리고 5는 나사결합홈이고, 4는 나사결합용 볼트로써, 상기 나사결합홈을 통해 실린더 블록과 결합시킨다. 여기서 캐스트 인서트(2)를 통하여 홈을 형성한 이유는 알루미늄 재질보다 강성이 높기 때문이다.And 5 is a screwing groove, 4 is a screwing bolt, it is coupled to the cylinder block through the screwing groove. The reason why the groove is formed through the cast insert 2 is that the rigidity is higher than that of the aluminum material.

그러나 크랭크 케이스(1)의 강성을 높이기 위해 삽입되는 캐스트 인서트(주철, 2)의 구조를 살펴보면 도 2에 나타낸 바와같이 원형상태이기 때문에 주조후 냉각시 열팽창율 차이로 인하여 알루미늄(3)과 캐스트 인서트(2) 사이가 도 3과 같이 들떠서 엔진이 동작중 이 부분에 폭발압력이 전달되어 점차 무너지게 되고, 크랭크 샤프트와의 클리어런스 증가로 오일소모가 많아지며, 소음이 증가되고, 내구성이 감소되는 문제점이 있었다.However, when looking at the structure of the cast insert (cast iron, 2) inserted to increase the rigidity of the crank case (1), since it is circular as shown in Fig. 2, the aluminum (3) and the cast insert due to the difference in thermal expansion during cooling after casting (2) As shown in Figure 3, the engine is in operation, the explosion pressure is transmitted to this part during operation, and gradually collapses, oil consumption increases due to increased clearance with the crankshaft, noise is increased, and durability is reduced. There was this.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결코자 하는 것으로, 캐스트 인서트에 리브구조를 형성하여 크랭크 케이스를 이루는 알루미늄과 완전한 결합이 이루어 지도록 함으로써 주조후 냉각시 주철과 알루미늄 사이에 틈이 발생하지 않토록 하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, by forming a rib structure in the cast insert to be a complete coupling with the aluminum forming the crankcase so that no gap between the cast iron and aluminum during cooling after casting. There is a purpose.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,As a means for achieving the above object,

본 고안은 크랭크 샤프트의 매인 베어링이 지지되는 알루미늄 재질의 크랭크 샤프트에 설치되는 캐스트 인서트 결합지점에 리브구조를 형성한 것이 특징이다.The present invention is characterized in that the rib structure is formed at the cast insert coupling point is installed on the crank shaft made of aluminum, the main bearing of the crank shaft.

도 1은 일반적인 크랭크 케이스 구조도.1 is a general crankcase structure diagram.

도 2는 크랭크 케이스에 삽입되는 캐스트 인서트 구조도.Figure 2 is a cast insert structure diagram inserted into the crankcase.

도 3은 크랭크 케이스를 주조후 냉각시 나타나는 클리어런스 상태도.Figure 3 is a clearance state diagram when cooling after casting the crankcase.

도 4는 본 고안의 구조도.4 is a structural diagram of the present invention.

도 5는 캐스트 인서트를 삽입한 상태의 종단면도.Fig. 5 is a longitudinal sectional view of the state in which the cast insert is inserted.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings

1: 크랭크 케이스 2: 캐스트 인서트1: crankcase 2: cast insert

3: 알루미늄 재질의 배드 플레이트 4: 취부볼트3: aluminum plate 4: mounting bolt

5: 나사결합 홈5: screwing groove

이하 도면을 참조로 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, described in detail with reference to the drawings.

도 4는 본 고안의 구성도로써, 알루미늄 재질의 크랭크 케이스(1)에 설치되는 캐스트 인서트(2)에 리브구조(2-1)을 일정간격을 두고 다수개 형성한 구조를 갖는다.4 is a block diagram of the present invention, and has a structure in which a plurality of rib structures 2-1 are formed at predetermined intervals on the cast insert 2 installed in the crankcase 1 made of aluminum.

상기와 같이 구성하는 본 고안은 최초 알루미늄 재질의 크랭크 케이스 주조시 크랭크 케이스(1)의 강성을 높이기 위하여 캐스트 인서트(2)에 미리 리브구조(2-1)를 형성한다.The present invention configured as described above forms a rib structure 2-1 on the cast insert 2 in advance in order to increase the rigidity of the crankcase 1 when casting the crankcase made of aluminum for the first time.

상기 캐스트 인서트(2)에 형성하는 리브구조(2-1)는 일정간격을 두고 다수개 형성함이 바람직한데, 그 이유는 상기 리브구조(2-1) 사이로 알루미늄(3)이 충분히 스며들게 하기 위함이다.It is preferable that a plurality of rib structures 2-1 formed on the cast insert 2 are formed at a predetermined interval, because the aluminum 3 is sufficiently infiltrated between the rib structures 2-1. to be.

그리고 상기와 같이 캐스트(2)에 리브구조(2-1)가 완성되면 알루미늄(3)을 도포하여 결합시키는 공정을 실시한다. 이때 초기에는 알루미늄(3)을 크랭크 케이스(1) 하우징의 수평선 윗면까지 도포해야 하는데, 그 이유는 베어링 지지부분인 원형만을 도포시키는 기술이 매우 어렵기 때문이다.When the rib structure 2-1 is completed on the cast 2 as described above, the process of applying and bonding the aluminum 3 is performed. At this time, the aluminum (3) should be applied to the upper surface of the horizontal line of the housing of the crankcase (1), because the technique of applying only the circular bearing support portion is very difficult.

따라서 수평선 윗면까지 알루미늄을 도포하여 캐스트 인서트와의 결합구조가 완성되면, 수평선 윗면에 남아있는 알루미늄을 제거하여 크랭크 케이스를 완성시킨다.Therefore, when aluminum is applied to the upper surface of the horizontal line and the coupling structure with the cast insert is completed, the aluminum remaining on the upper surface of the horizontal line is removed to complete the crankcase.

상기와 같은 본 고안을 이용하면 캐스트 인서트(2)의 리브구조(2-1) 사이로 알루미늄(3)이 스며들기 때문에(도 5에 알루미늄을 도포한 상태에서 종단면을 나타냄) 주조후 냉각시 클리어런스가 발생하지 않고, 또한 엔진의 온도가 상승하더라고 상기 캐스트 인서트(2)와 알루미늄(3)은 캐스트 인서트에 형성한 리브 구조(2-1)에 의해 강력한 결합이 유지되기 때문에 크랙이 발생하지 않는다.By using the present invention as described above, the aluminum 3 penetrates between the rib structures 2-1 of the cast insert 2 (representing the longitudinal section in the state where aluminum is applied in FIG. 5). Even if the temperature of the engine increases, the cast insert 2 and the aluminum 3 do not have cracks because the strong bond is maintained by the rib structure 2-1 formed on the cast insert.

상술한 바와같이 본 고안은 크랭크 샤프트의 매인 베어링이 위치하는 지점에 설치하는 캐스트 인서트 구조 결합지점에 리브구조를 형성토록 함으로써, 알루미늄의 주철 결합을 용이하게하여 종래 주철과 알루미늄의 열특성 차이로 발생하는 결합불량을 줄일 수 있는 효과를 제공한다.As described above, the present invention facilitates the coupling of cast iron of aluminum by forming a rib structure at the joining point of the cast insert structure installed at the point where the main bearing of the crankshaft is located. It provides an effect that can reduce the binding failure.

Claims

In an aluminum crankcase designed to insert a cast insert to support the main bearing of the crankshaft,

After inserting the cast insert, the rib structure 2-1 is fixed to the cast insert 2 inserted into the crankcase 1 so that the aluminum 3 and the cast insert 2 can be firmly bonded when the aluminum is applied. A crankcase of an engine having a rib structure on a cast insert, characterized in that formed at intervals.