KR20090025143A - 왕복 피스톤 내연 기관의 크랭크 하우징과 실린더 헤드의 결합 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연기관의 서브 어셈블리(2)용 결합 장치, 특히 하나 이상의 타이 로드(1)를 이용해서 크랭크 하우징과 실린더 헤드를 나사 결합하기 위한 결합 장치로서, 상기 타이 로드(1)의 수나사(4)를 매체에 대해 밀봉하기 위한 시일이 상기 타이 로드(1)에 할당된 결합 장치에 관한 것이다. 노치 응력을 야기하는 타이 로드 내의 홈을 생략하면서도 타이 로드의 나사가 부식으로부터 확실하게 보호되도록 하는 타이 로드 나사 결합부를 가진 결합 장치를 형성하기 위해, 상기 시일은 프로파일링된 탄성 중합체 밀봉 링(6)을 포함하고, 상기 밀봉 링은 타이 로드 샤프트의 둘레에서 나사 없는 부분(7) 내에 포지티브 고정(positive fit)되고, 상기 밀봉 링은 서브 어셈블리(2)의 홀(hole; 12) 내로, 타이 로드(1)의 나사 결합에 의해 그리고 타이 로드 샤프트의 외주와 서브 어셈블리(2)의 홀(12) 영역의 기하학적 형상에 의해 규정된 방식으로 압입된다.

타이 로드, 크랭크 하우징, 실린더 헤드, 밀봉 링, 시일, 홀.

Description

왕복 피스톤 내연 기관의 크랭크 하우징과 실린더 헤드의 결합 장치{DEVICE FOR CONNECTING A CYLINDER HEAD TO A CRANK HOUSING OF A RECIPROCATING PISTON INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 왕복 피스톤 내연기관의 크랭크 하우징과 실린더 헤드의 결합 장치, 특히 나사 결합 장치에 관한 것이다.

선박 디젤 엔진 및 다른 내연 기관의 경우, 예컨대 DE 10 2005 020 588 A1에 설명된 바와 같이, 그 서브 어셈블리들을 다수의 타이 로드를 통해 서로 결합하고 타이 로드를 통해 서로 결합된 서브 어셈블리들 내에 압축 예응력을 제공하는 것은 이미 공지되어 있다. 선박 디젤 엔진의 경우, 특히 크랭크 하우징이 다수의 타이 로드를 통해 실린더 헤드에 결합된다.

타이 로드는 공지된 바와 같이 수나사를 가지며, 상기 수나사로 서로 결합할 서브 어셈블리들 중 하나와 결합할 수 있다. 이를 위해, 타이 로드는 그 수나사로, 암나사를 가진 서브 어셈블리의 리세스 내로 삽입, 즉 나사 결합한다. 내연기관의 경우, 타이 로드의 나사는 부식성 매체에 의한 부식으로부터 보호됨으로써, 타이 로드의 파손이 방지되어야 한다. 이를 위해, 실제로 타이 로드에 시일이 할 당된다.

실린더 헤드 타이 로드는 크랭크 하우징 내로 가능한 깊게 나사 결합됨으로써, 주물이 압축 예응력 하에 놓인다. 실린더 헤드 타이 로드는 엔진 작동 동안 일반적으로 오일 연무에 의해 둘러싸인다. 온도 변화에 의해, 크랭크 하우징에서 수분의 응축이 일어날 수 있다. 상기 수분은 타이 로드의 나사 플랭크에 접촉해서는 안 되는데, 그 이유는 특히 거기서 전술한 바와 같은 부식에 의해 타이 로드의 파손이 일어날 수 있기 때문이다.

실제로 공지된 내연 기관에서, 타이 로드에 할당된 시일은 O-링으로 형성되고, 상기 O-링은 상응하는 타이 로드의 홈 내에 배치된다. O-링에 의해 응축물이 나사로부터 격리된다. 그러나, O-링을 수용하기 위한 홈은 타이 로드 내에 노치 응력을 야기하고, 이로 인해 타이 로드가 작동 중에 파괴될 수 있다.

본 발명의 과제는 타이 로드 내의 홈을 생략하면서도 타이 로드의 나사가 부식으로부터 확실하게 보호되도록 하는 타이 로드 나사 결합부를 가진 결합 장치를 제공하는 것이다.

상기 과제는 청구항 1에 따른 장치에 의해 해결된다.

본 발명에 따라, 시일은 프로파일링된 탄성 중합체 밀봉 링을 포함하고, 상기 밀봉 링은 타이 로드 샤프트의 둘레에서 나사 없는 부분 내부에 고정되며, 서브 어셈블리의 홀 내로 타이 로드의 나사 결합에 의해 규정된 방식으로 압입된다. 본 발명에 따르면, 타이 로드에 O-링이 필요 없으며, 선행 기술에 따라 O-링의 수용을 위해 필요한 타이 로드에서의 노치 또는 홈이 필요 없다. 이로 인해, 타이 로드는 더 큰 부하 지지 능력을 갖거나 또는 대안으로서 부하 지지 능력이 동일할 때에는 더 작은 횡단면으로 형성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 타이 로드 샤프트의 나사 없는 부분은 응력 면에서 최적화된 윤곽을 가지며, 나사 결합 방향으로 볼 때 상기 윤곽의 상단부에는 프로파일링된 탄성 중합체 밀봉 링이 포지티브 고정(positive fit)됨으로써, 탄성 중합체 밀봉 링의 프로파일은 타이 로드 샤프트의 나사 없는 부분의 윤곽에 의해, 지지체로서 서브 어셈블리의 암나사의 원추형으로 형성된 또는 원추형으로 커지는 나사 부분에 의해, 그리고 축방향으로 상기 나사 부분에 이어지는 서브 어셈블리의 원통형 홀 벽 부분에 의해 결정됨으로써, 탄성 중합체 밀봉 링은 타이 로드가 나사 결합된 상태에서 그 프로파일에 따라 놓여 규정된 방식으로 압입된다. 타이 로드 샤프트에서 응력 레벨은 현저히 감소한다. 밀봉 구조는 나사 없는 부분의 응력 면에서 최적화된 윤곽을 따른다. 크랭크 하우징 내의 홀 벽에 시일의 압입에 의해, 크랭크 하우징 내의 홀의 외벽의 원추형 나사 부분에 의해, 그리고 타이 로드에서 나사 없는 부분의 윤곽에 의해 밀봉이 이루어진다.

타이 로드는 미리 주어진 토크로 서브 어셈블리의 홀 내의 수나사의 나사 부분의 지지 쇼울더에 조여짐으로써, 시일의 규정된 압입이 보장된다.

탄성 중합체 밀봉 링의 포지티브 고정은 가황처리(경화)(vulcanization) 또는 수축 또는 접착에 의해 지지될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예는 종속 청구항 및 아래의 설명에 제시된다. 도면을 참고로 본 발명의 실시예를 상세히 설명하지만, 본 발명이 이로써 제한되는 것은 아니다.

본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 먼저 도 1을 참고로 선행 기술을 설명한다.

도 1은 선박 디젤 엔진의 타이 로드(21) 및 서브 어셈블리(22)의 영역에서 선박 디젤 내연기관의 서브 어셈블리들 사이에 있는, 선행 기술에 공지된 타이 로드 결합부의 부분 횡단면도이다. 여기서, 서브 어셈블리(22)는 크랭크 하우징이 다. 타이 로드(21)는 하나의 단부(23)에 수나사(24)를 가지며, 타이 로드(21)는 수나사(24)를 통해 서브 어셈블리(22)와, 즉 서브 어셈블리(22) 내에 형성된 홀의 암나사(25)와 나사 결합한다.

타이 로드(21)와 서브 어셈블리(22) 사이의 타이 로드 결합부의 나사(24, 25)의 밀봉을 위해, 타이 로드(21)에는 시일(26)이 할당된다. 상기 시일은 도 1에 따른 선행 기술에서는 O-링으로 형성된다. O-링은 타이 로드(21)의 홈(27) 내에 배치되며, 상기 홈(27)은 타이 로드(21) 내에 노치 응력을 야기한다. 이로 인해, 타이 로드(21)의 부하 지지 능력이 떨어진다.

또한, 도 1의 타이 로드 결합부에서는 타이 로드(21)와 서브 어셈블리(22) 사이의 시일(26) 상부에 부식성 매체가 모일 수 있다. 타이 로드(21)의 나사는 시일(26)에 의해 상기 부식성 매체에 대해 밀봉되어야 한다.

도 2는 타이 로드(1)와 서브 어셈블리(2), 특히 크랭크 하우징의 영역에서 본 발명에 따른 장치의 부분 횡단면도를 도시한다. 타이 로드(1)는 하나의 단부(3)에, 즉 타이 로드 샤프트의 나사 부분에 수나사(4)를 가지며, 타이 로드(1)는 수나사(4)로 서브 어셈블리(2)와 결합한다. 즉, 암나사(5)를 가진, 서브 어셈블리(2)의 홀(12) 내로 나사 결합한다. 부식성 매체에 의한 침식에 대해 타이 로드(1)의 나사를 밀봉하기 위해, 타이 로드(1)에는 시일이 할당된다. 시일은 본 발명에 따라 프로파일링된 탄성 중합체 밀봉 링(6)을 포함하고, 상기 밀봉 링은 타이 로드 샤프트 둘레에서 나사 없는 부분(7) 내에 포지티브 고정되고, 상기 밀봉 링은 서브 어셈블리(2)의 홀(12) 내에 타이 로드(1)를 나사 결합함으로써 규정된 방식으 로 압입된다.

타이 로드 샤프트(1)의 나사 없는 부분(7)은 응력 면에서 최적화된 윤곽(8)을 가지며, 나사 결합 방향으로 볼 때 상기 윤곽의 상단부(9)에는 프로파일링된 탄성 중합체 밀봉 링(6)이 포지티브 고정됨으로써, 탄성 중합체 밀봉 링(6)의 프로파일은 타이 로드 샤프트(1)의 나사 없는 부분(7)의 윤곽에 의해, 지지체로서 서브 어셈블리(2)의 암나사(5)의 원추형 나사 부분(10)에 의해, 그리고 축방향으로 암나사(5)의 상기 나사 부분(10)에 이어지는 서브 어셈블리(2)의 원통형 홀 벽 부분(11)에 의해 결정되므로, 탄성 중합체 밀봉 링(6)은 타이 로드(1)가 나사 결합된 상태에서 그 프로파일에 따라 위치하여 규정된 방식으로 압입된다.

타이 로드 샤프트의 축방향 응력의 최대치는 본 발명에 따른 해결책에서 타이 로드 샤프트의 나사 부분(3)으로부터 시일, 즉 탄성 중합체 밀봉 링의 영역을 지나 멀리 이동됨으로써, 시일을 통해 모여진 부식성 매체는 타이 로드를 손상시킬 수 없다.

타이 로드는 미리 주어진 토크로 서브 어셈블리(2) 내의 나사 부분(10)의 지지 쇼울더에 조여진다.

탄성 중합체 밀봉 링(6)의 포지티브 고정은 가황처리(경화) 또는 수축 또는 접착에 의해 지지될 수 있다. 탄성 중합체 밀봉 링(6)의 프로파일은 서로 나사 결합하는 부품들에 맞춰지며, 시일은 밀봉 링(6)에 접촉하는 면에 의해 확실하게 위치하고 그 사이에 규정된 방식으로 압입된다.

본 발명의 주요 장점은 0-링을 수용하기 위해 사용되는, 타이 로드 내의 홈 이 생략될 수 있다는 것이며, 이로 인해 타이 로드는 더 큰 부하 지지 능력을 가질 수 있다. 타이 로드의 부하 지지 능력이 동일하게 유지되면, 그 횡단면이 감소할 수 있다. 이로 인해, 비용 및 중량과 관련한 장점이 얻어진다.

도 1은 선행 기술에 공지된, 타이 로드 나사 결합부를 가진 결합 장치의 부분 횡단면도.

도 2는 본 발명에 따른, 타이 로드 나사 결합부를 가진 결합 장치의 부분 횡단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 타이 로드

2 : 서브 어셈블리

4 : 수나사

6 : 밀봉 링

12 : 구멍

Claims (4)

1. 내연기관의 서브 어셈블리(2)용 결합 장치, 특히 하나 이상의 타이 로드(1)를 이용해서 왕복 피스톤 내연기관의 크랭크 하우징과 실린더 헤드를 나사 결합하기 위한 결합 장치로서, 상기 타이 로드(1)의 수나사를 매체에 대해 밀봉하기 위한 시일이 상기 타이 로드(1)에 할당되는 것인 왕복 내연 기관의 크랭크 하우징과 실린더 헤드의 결합 장치에 있어서,

   상기 시일은 프로파일링된 탄성 중합체 밀봉 링(6)을 포함하고, 상기 밀봉 링은 타이 로드 샤프트의 둘레에서 나사 없는 부분(7) 내부에 포지티브 고정되며, 상기 밀봉 링은 상기 서브 어셈블리(2)의 홀(hole; 12) 내로 상기 타이 로드(1)의 나사 결합에 의해, 그리고 상기 타이 로드 샤프트의 외주와 서브 어셈블리의 홀(12) 영역의 기하학적 형상에 의해 규정된 방식으로 압입되는 것을 특징으로 하는 왕복 내연 기관의 크랭크 하우징과 실린더 헤드의 결합 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 타이 로드 샤프트(1)의 상기 나사 없는 부분(7)은 응력 면에서 최적화된 윤곽(8)을 가지며, 나사 결합 방향으로 볼 때 상기 윤곽(8)의 상단부(9)에는 상기 프로파일링된 탄성 중합체 밀봉 링(6)이 포지티브 고정됨으로써, 상기 탄성 중합체 밀봉 링(6)의 프로파일은 상기 타이 로드 샤프트(1)의 상기 나사 없는 부분의 윤곽에 의해, 지지체로서 상기 서브 어셈블리(2)의 암나사(5)의 나사 부분(10)의 원추형 형상에 의해, 그리고 축방향으로 상기 나사 부분(10)에 이 어지는 상기 서브 어셈블리(2)의 원통형 홀 벽 부분(11)에 의해 결정되며, 이에 따라 상기 탄성 중합체 밀봉 링(6)은 상기 타이 로드(1)가 나사 결합된 상태에서 그 프로파일에 따라 위치하여 규정된 방식으로 압입되는 것을 특징으로 하는 왕복 내연 기관의 크랭크 하우징과 실린더 헤드의 결합 장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 타이 로드(1)는 미리 주어진 토크로 상기 서브 어셈블리(2) 내의 상기 나사 부분(10)의 지지 쇼울더에 조여지는 것을 특징으로 하는 왕복 내연 기관의 크랭크 하우징과 실린더 헤드의 결합 장치.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탄성 중합체 밀봉 링(6)의 상기 포지티브 고정은 가황처리 또는 수축 또는 접착에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 왕복 내연 기관의 크랭크 하우징과 실린더 헤드의 결합 장치.

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