KR20090037925A - 엔진 유체 통로 교차부 및 방법 - Google Patents
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Abstract
부품(100)에 있는 유체 통로 교차부(314)는 부품(100)에 형성된 공급 통로(118)와, 상기 공급 통로(118)와 유체연통되는 공동(316)과, 상기 공동(316)과 유체연통되는 부품에 형성된 적어도 하나의 출구 통로(326)를 포함한다.
공동, 크랭크케이스, 오일 통로, 뱅크, 실린더
Description
본 발명은 내연기관의 크랭크케이스에 유체 통로를 포함하는(그러나 이에 한정되지 않는) 내연기관에 관한 것이다.
내연기관은 다수의 실린더가 구비된 크랭크케이스를 포함한다. 상기 실린더는 피스톤을 포함하며, 연소에 의한 상기 피스톤의 왕복 운동은 크랭크축을 통해 전달되어 엔진의 토오크 출력을 발생시킨다. 엔진 크랭크케이스는 주조 물질로 제조되며, 엔진의 한쪽 위치로부터 다른쪽 위치로 여러 유체의 전달을 위해 일체로 형성되는 통로를 포함한다. 전형적으로 엔진에서의 통로를 통해 전달되는 유체는 냉각제, 에어, 오일 등을 포함한다.
크랭크케이스 등과 같은 엔진 부품을 통해 유체를 전달하는 공지의 방법중 한가지는 통로 주조 단계 및/또는 상기 통로를 형성하기 위한 주조 물질의 천공단계를 포함한다. 일부 엔진에 있어서, 이러한 통로는 엔진의 전체 길이에 걸쳐질 필요가 있으며, 유체는 엔진의 작동중에 이송되어 엔진의 여러 부품으로 분배된다.
유체 전달을 위해 엔진 부품에 통로를 형성하는 방법은 이와 연관된 디자인에 대해 제한이 가해진다. 예를 들어, 주조 통로는 엔진 부품의 주조 작업시 동시 에 형성되기에 유리하지만, 엔진 부품 자체를 형성하는데 사용되는 주형으로 형성되기 때문에 그 위치와 크기에 제한을 받게 된다. 크랭크케이스의 경우, 크랭크케이스에 주조된 통로는 주조 공정이 완료된 후 찌꺼기가 남으므로, 특히 만일 이러한 통로들이 예를 들어 연료 또는 오일 등과 같은 중요한 유체 전달을 위해 사용될 경우에는 세척될 수 있는 위치로 제한을 받게 된다.
이와 마찬가지로, 천공된 통로는 천공 공정후 용이하게 세척될 수 있다는 점에서 유리하지만, 미세한 기계가공 공정을 필요로 하기 때문에 시간소모적이고 상대적으로 값비싸다는 점에서 불리하다. 또한, 통로가 엔진 부품들내에서 교차되는 경우, 이러한 통로를 형성하는데 사용되는 천공 공정은 더욱 복잡해지고 시간소모적이다.
따라서, 교차 통로를 포함하며 실행시 복잡하지 않고 시간소모적이지 않은, 엔진에서의 유체 전달을 위한 개선된 유체 통로가 요망되고 있다.
내연기관용 크랭크케이스는 다수의 분배 통로가 유동가능하게 연결되어 있는 일체형 오일 통로를 포함한다. 크랭크케이스에는 상기 일체형 오일 통로와 유체연결되는 공동도 형성된다. 다수의 분배 통로중 적어도 2개의 분배 통로는 공동을 통해, 일체형 오일 통로에 유체연결된다. 상기 공동은 개방형 공동이며, 크랭크케이스를 형성하는데 사용된 주조 공정중에 형성된다.
도1은 본 발명에 따라 형성된 일체형 오일 분배 시스템을 갖는 엔진 크랭크 케이스의 사시도.
도2는 막힌 통로를 갖는 유체 통로 교차부의 상세한 단면도.
도3은 본 발명에 따른 오일 통로 및 공동을 갖는 도1의 크랭크케이스의 단면도.
도4는 본 발명에 따른 개방 공동을 갖는 유체 통로 교차부의 상세한 단면도.
하기에는 엔진의 부품내에 유체 통로 교차를 위한 장치와 유체 통로 교차 방법이 개시되어 있다. 엔진 크랭크케이스내의 오일 통로가 예시적으로 사용되었지만, 기타 다른 엔진 부품으로부터 또는 이러한 엔진 부품을 통해 또는 이러한 엔진 부품에 유체를 전달하는 통로를 형성하는 것이 바람직하게 이용된다.
엔진을 위한 전형적인 크랭크케이스는 일체로 형성된 유체 통로를 포함한다. 예를 들어, 오일 통로는 작동 매체 또는 윤활 매체로서 사용되기 위해 오일을 수많은 엔진 부품에 분배한다. 전형적인 유체 통로는 여러 위치로 분기되는 펌프에 연결되는 주-공급통로를 갖는다. 크랭크케이스에 일체로 형성된 전형적인 통로는 정위치에 주조되거나 천공되며, 서로 소통하기 위한 교차부를 포함한다. 통로들 사이의 전형적인 교차부는 막힌 구멍의 일치에 의해 형성된다. 이러한 교차부는 통로를 천공하는데 사용된 공구에 마모를 생성시킬 수 있으며 대부분 막혀진 상태로 천공된다는 도전을 부과한다. 이러한 도전 및 기타 다른 도전은 크랭크케이스에 일체로 형성된 유체 통로의 단부에 대한 용이한 접근 및 개방 접근을 제공하기 위해, 크랭크케이스에 하나이상의 교차부 공동을 주조하므로써 극복될 수 있다. 본 발명에 따른 부품내의 유체 통로 교차부는 부품에 형성된 공급 통로와, 상기 공급 통로와 유체연결된 공동과, 상기 공동과 유체연결되는 부품에 형성된 적어도 하나의 출구 통로를 포함한다.
도1에는 엔진을 위한 크랭크케이스(100)가 개략적으로 도시되어 있다. 도시된 크랭크케이스(100)는 V 형태의 8기통 엔진용 크랭크케이스이다. 4개의 실린더(104)가 각각 구비된 두개의 뱅크(102)는 그 전체 길이를 따라 크랭크케이스(100)의 양측에 대향으로 배치된다. 실린더 뱅크(102)는 크랭크케이스(100)의 중앙부를 점유하는 계곡형 구조체(valley structure)(106)에 연결된다. 도시된 실린더 헤드(108)는 하나의 실린더 뱅크(102)에서 크랭크케이스(100)에 부착된다. 실린더 헤드(108)는 연료분사기, 흡입 및 배출 밸브, 오버헤드 캠축 등과 같은 부가의 엔진 부품들(도시않음)을 포함한다. 크랭크케이스(100)는 다수의 상이한 일체형 통로 및/또는 공동을 포함한다. 예를 들어, 크랭크케이스(100)에는 냉각제 통로(110), 과급기 오일공급 통로(112), 타이밍 체인 공동(116) 등이 형성된다.
중앙 오일공급 통로(118)는 크랭크케이스(100)의 계곡형 구조체(106)의 전체 길이를 통해 천공된다. 크랭크케이스(100)의 금속 본체를 통해 긴 개구를 천공하므로써 통로(118)를 형성하기 위해, 통상적으로 "건 드릴링"으로 언급되는 공정이 사용된다. 통로(118)는 오일 또는 기타 다른 유체를 크랭크케이스(100)의 한쪽 단부로부터 다른쪽 단부로 전송하는데 사용된다. 통로(118)에 있는 오일은 엔진의 작동중에는 예를 들어 여러 엔진부품의 윤활을 위해, 연료분사기의 작동을 위해, 오버헤드 캠 구조체의 윤활 및/또는 작동을 위해 사용된다. 전형적으로 통로(118) 로부터의 오일은 기타 다른 통로로 분배된다.
도2에는 유체 통로 교차부를 갖는 공지의 크랭크케이스(200)의 형태가 부분단면되어 도시되어 있다. 교차부(202)는 우측 뱅크 유체 통로(204)와, 좌측 뱅크 유체 통로(206)와, 공급 통로(210)를 갖는 후방 베어링 통로(208)에 유체연결된다. 상기 공급 통로(210)는 상술한 바와 같이 크랭크케이스(200)의 계곡형 구조체(212)를 따라 전체 길이를 통해 천공된다. 각각의 통로(204, 206, 208)는 기타 다양한 엔진 부품을 윤활 및/또는 공급하는데 사용된다. 교차부(202)는 각각의 통로(204, 206, 208)를 형성하는데 사용된 천공 동작의 실제 결과에 의해 형성된다. 예를 들어, 드릴(도시않음)은 공급 통로(210)를 형성한다. 부가의 천공 동작은 각각의 통로(204, 206, 208)를 형성하기 위해 사용되며, 공급 통로(210)에서의 일치를 위해 정렬된다. 각각의 통로를 형성하는데 사용된 각각의 천공 동작의 지점은 교차부(202) 이다.
교차부(202)의 형성에는 여러가지 단점이 있다. 먼저, 각각의 통로(204, 206, 208)를 형성하는데 사용된 모든 또는 대부분의 천공 동작은 "보이지 않으며"; 이것은 교차부(202)는 크랭크케이스(200)의 외부에서 투시할 수 있는 것이 아니라 내부에 있기 때문에, 드릴의 적절한 위치와 천공 깊이를 보장하기 위해 천공 위치와 깊이는 제어되어야만 한다는 것을 의미한다. 둘째로, 각각의 통로(204, 206, 208)를 형성하는데 사용된 드릴의 오정렬은 교차부(202)의 적절한 형성을 달성할 수 없게 하거나, 또는 선택적으로 각각의 통로(204, 206, 208)의 흐름 영역의 감소와 예리한 엣지를 유도한다. 흐름 영역에서의 이러한 감소는 불리하게도 압력강하 를 증가시키게 된다. 셋째로, 각각의 크랭크케이스(200)를 완성하는데 필요한 천공도의 증가로 인해, 각각의 통로를 천공하는데 사용된 공구에서의 마모가 증가된다. 하기에 서술되는 바와 같이 교차부 형태를 사용하므로써, 상술한 바와 같은 단점 및 기타 다른 단점을 피할 수 있거나 그 영향이 감소된다.
도1에 도시된 크랭크케이스(100)의 계곡형 구조체(106)를 따른 상세한 단면도가 도3에 도시되어 있다. 통로(118)는 크랭크케이스(100)를 통해 걸쳐져 있으며, 크랭크케이스의 전방 단부(302)를 후방 단부(304)에 유체연결한다. 통로(118)의 입구 개구(306)는 오일 펌프(도시않음)에 연결되며, 이러한 오일 펌프는 엔진 작동중에는 통로(118)의 오일 흐름을 유도하도록 정렬된다. 통로(118)에 있는 오일은 통로(118)와 유체연결되는 통로들을 통해 여러 엔진부품들(도시않음)에 연통된다. 예를 들어, 과급기 오일공급 통로(307)는 오일을 과급기(도시않음)의 중앙 하우징으로 지향시키는데 사용되며; 다수의 주-베어링 윤활 통로(308)는 크랭크케이스(100)에서 통로(118)를 다수의 주-베어링 표면(310)에 유체연결시키며, 다수의 주-베어링(도시않음)을 윤활시키는데 사용되며, 및/또는 다수의 피스톤 냉각 제트 통로(312)는 통로(118)를 다수의 오일 제트(도시않음)에 유체연결시키며; 상기 오일 제트는 크랭크케이스(100)에 포함된 다수의 피스톤(도시않음)에 충돌하도록 배치된다. 이러한 통로 및 기타 다른 통로는 오일을 상술한 엔진 부품이나 기타 다른 엔진 부품들에 공급하기 위해 통로(118)에 태핑된다.
크랭크케이스(100)에 일체화된 교차부(314)는 공동(316)을 포함한다. 상기 공동은 외주면(318)을 가지며, 입구부(320) 및 출구부(322)를 포함한다. 입구 부(320)는 통로(118)의 출구(324)에 인접하게 형성된다. 도4에는 교차부(314)의 횡단면이 상세히 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 교차부(314)는 V형 크랭크케이스(100)를 위해 형성된다. 출구부(322) 및 부가의 출구부(324)는 입구부(320)와 유체연결되며, 엔진 동작중 통로(118)로부터 유입되어 오는 유체를 수용한다. 실린더 헤드(108)는 크랭크케이스(100)에 연결된 상태로 단면도시되었다. 좌측 뱅크 실린더 헤드 공급 통로(326)는 입구부(322)에서 교차부(314)에 유체연결된다. 통로(326)는 실린더 헤드 통로(328)와 유체연결되며, 실린더 헤드 유체 분배 통로(330)에도 유체연결된다. 실린더 헤드(108)의 통로(330)는 여러 엔진부품들, 예를 들어 하나이상의 오버헤드 캠 베어링(332) 등에 오일을 분배하는데 사용된다.
교차부(314)는 부가의 출구부(324)에서 우측 실린더 헤드(도시않음)를 공급하는데 사용되는 우측 뱅크 실린더 헤드 공급 통로(334)에도 유체연결된다. 베어링 공급 통로(336)는 입구부(320)에서 교차부(314)에 유체연결되며, 크랭크케이스(100)의 주-베어링 표면(310)중 하나에 교차부(314)를 유체연결한다.
교차부(314)의 공동(316)은 크랭크케이스(100)를 형성하는 주조 과정중에 양호하게 형성된다. 상기 공동(316)은 크랭크케이스(100)의 성형이 완료된 후, 공동(316)으로부터 성형 물질의 제거 및 세척을 촉진시키기 위해, 크랭크케이스(100)의 후방 단부(304)를 향해 양호하게 개방된다. 공동(316)은 크랭크케이스(100)의 말단에 측방향으로 인접하여 배치된 공급 통로(326, 334)를 갖는 계곡형 구조체(106)의 중앙에 인접하여 배치된 주-공급 도관(118) 사이에 더욱 효과적으로 유체 연통 통로를 제공하는 "갈매기 날개" 형태를 취한다.
교차부(314)의 일부로서 공동(316)을 사용하는 것이 바람직한데; 그 이유는 첫째로, 각각의 통로(326, 334, 336)를 형성하는데 사용된 천공 공정의 전부 또는 대부분은 "개방"되어 있으며; 이것은 교차부(314)가 크랭크케이스(100)에 대해 외부에 있어 용이하게 투시할 수 있기 때문에, 천공 위치 및 깊이가 용이하게 제어될 수 있어 적절한 드릴 위치와 천공 과정의 깊이를 보장할 수 있다는 것을 의미한다. 둘째로, 각각의 통로(326, 334, 336)를 형성하는데 사용된 드릴을 완벽하게 정렬시켜 종전에 요구되었던 바와 같이 하나의 지점에 일치시킬 필요가 없다. 그 이유는 각각의 천공 과정은 공동(316)에서 양호하게 종료되어 오정렬을 위한 더 많은 여유부를 제공할 수 있고 또한 각각의 통로(326, 334, 336)의 흐름 영역의 감소와 예리한 엣지의 도입을 피할 수 있기 때문이다. 셋째로, 각각의 크랭크케이스(100)를 완성하는데 요구된 천공도가 감소되기 때문에, 각각의 통로를 천공하는데 사용된 공무의 마모가 감소된다. 이러한 장점 및 기타 다른 장점은 서술된 바와 같은 교차부 형태를 사용하므로써 실현된다.
본 발명은 양호한 실시예를 참조로 서술되었기에 이에 한정되지 않으며, 본 기술분야의 숙련자라면 첨부된 청구범위로부터의 일탈없이 본 발명에 다양한 변형과 수정이 가해질 수 있음을 인식해야 한다.
Claims (14)
- 유체 통로 교차부를 갖는 부품에 있어서,부품에 형성된 공급 통로와,상기 공급 통로와 유체연통되는 공동과,상기 부품에 형성된 적어도 하나의 출구 통로를 포함하며,상기 적어도 하나의 통로는 공동과 유체연통되는 것을 특징으로 하는 부품.
- 제1항에 있어서, 상기 공동은 부품이 형성될 때 한쪽에서 개방되는 것을 특징으로 하는 부품.
- 제1항에 있어서, 상기 공동은 공급 통로에 인접한 입구부와, 상기 입구부를 적어도 하나의 출구 통로와 유체연통시키는 적어도 하나의 출구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부품.
- 제1항에 있어서, 상기 부품은 엔진용 크랭크케이스이며, 상기 크랭크케이스는 금속으로 제조되고, 상기 크랭크케이스는 주조 공정을 사용하여 형성되며, 상기 공동은 주조 공정중 형성되는 것을 특징으로 하는 부품.
- 제4항에 있어서, 적어도 하나의 공급 통로와 적어도 하나의 출구 통로는 천 공 과정을 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 부품.
- 제1항에 있어서, 상기 부품은 엔진용 크랭크케이스이고, 상기 크랭크케이스는 V 형태를 취하며, 상기 공동은 갈매기 날개 형태를 취하는 것을 특징으로 하는 부품.
- 내연기관용 크랭크케이스에 있어서,다수의 분배 통로가 유체연통되는 일체형 오일 통로와,상기 일체형 오일 통로와 유체연통되어 형성되는 공동을 포함하며,상기 다수의 분배 통로중 적어도 두개는 공동을 통해 일체형 오일 통로에 유체연통되며, 상기 공동은 크랭크케이스를 형성하는데 사용되는 주조 과정중에 형성되는 개방형 공동인 것을 특징으로 하는 크랭크케이스.
- 제7항에 있어서, 상기 공동은 일체형 오일 통로에 인접한 입구부와, 다수의 분배 통로중 적어도 하나에 상기 입구부를 유체연통시키는 적어도 하나의 출구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 크랭크케이스.
- 제7항에 있어서, 크랭크케이스는 금속으로 제조되고, 일체형 오일 통로중 적어도 하나와 다수의 분배 통로중 적어도 하나는 건 드릴링 과정을 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 크랭크케이스.
- 제7항에 있어서, 크랭크케이스는 V 형태를 취하며, 상기 공동은 갈매기 날개 형태를 취하는 것을 특징으로 하는 크랭크케이스.
- 부품을 주조하여 내부에 공동을 형성하는 단계와,상기 공동와 유체연통되는 부품에 적어도 하나의 유체 통로를 천공하는 단계와,공동을 통해 적어도 하나의 유체 통로를 유체연통시키는 부품에 부가의 유체 통로를 천공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부품 제조 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 주조 단계는 주형을 형성하고 상기 주형에 용융 금속을 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부품 제조 방법.
- 제11항에 있어서, 흩어진 성형 물질을 공동으로부터 세척하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 부품 제조 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 공동은 부품내에서 갈매기 날개 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 부품 제조 방법.
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