KR20140142981A - 엔진용 실린더라이너 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진용 실린더라이너 구조에 관한 것으로서, 상하로 관통된 관통부(11)가 마련되고 상기 관통부(11)의 상단 테두리에 편평한 평면부(12)를 갖는 엔진블록(10)과, 상기 엔진블록(10)의 관통부(11)에 삽입 배치되는 내부삽입부(21)와 상기 내부삽입부(21)의 상단에 상기 엔진블록(10)의 평면부(12) 상에 얹혀지도록 하는 단턱부(22)를 마련되며 상기 단턱부(22)의 상단부가 상방으로 연장되는 외부노출부(23)로 이루어진 실린더라이너(20) 및 상기 실린더라이너(20)의 외부노출부(23) 외주측에 배치되는 워터자켓(30)을 포함하여 구성되는 엔진에서, 상기 실린더라이너(20)의 외부노출부(23) 내주면에 보강부(40)가 더 구비된 구조로 되어 있다.
따라서, 실린더라이너의 외부노출부 내주면에 보강부를 마련하되 이 보강부가 상기 실린더라이너의 외부노출부 내주면을 가압하면서 이 보강부에 압축잔류응력이 발생되도록 하는 쉬링크 핏(shrink??fit) 방식으로 결합되도록 함으로써, 기본적으로 실린더라이너의 상단노출부에 대한 강성 보강이 이루어지면서 크랙 등 손상이나 변형이 방지되도록 하여 제품에 대한 신뢰성 향상을 도모할 수 있게 되고, 또한, 실린더라이너의 제작성 향상 및 전반적인 엔진크기의 축소를 꾀할 수 있게 되며, 또한, 강도 보강에 의해 냉각성능도 향상되게 하는 등의 효과를 얻는다.

Description

엔진용 실린더라이너 구조{Cylinder liner structure for engine}

본 발명은 엔진용 실린더라이너 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진블록의 평면부 상에 얹혀져서 상방으로 연장되는 외부노출부의 내주면에 보강부를 마련하되 이 보강부가 상기 실린더라이너의 외부노출부 내주면을 가압하면서 이 보강부에 압축잔류응력이 발생되도록 하는 쉬링크 핏(shrink-fit) 방식으로 결합되도록 함으로써, 기본적으로 실린더라이너의 상단노출부에 대한 강성 보강이 이루어지면서 크랙 등 손상이나 변형이 방지되도록 하여 제품에 대한 신뢰성 향상을 도모할 수 있게 되고, 또한, 실린더라이너의 제작성 향상 및 전반적인 엔진크기의 축소를 꾀할 수 있게 되며, 또한, 강도 보강에 의해 냉각성능도 향상되게 하는 엔진용 실린더라이너 구조에 관한 것이다.

일반적으로 엔진이라 함은 자연의 에너지를 사용하여 기계적 일을 시키는 장치를 말하지만, 좁은 의미로는 석탄이나 석유 등의 열에너지를 사용해서 계속적으로 기계적 일을 하는 장치, 즉 증기기관이나 내연기관을 말한다.

넓은 의미로의 기관은 수력을 이용하는 수차, 풍력을 이용하는 풍차, 증기의 힘을 이용하는 증기기관, 전력을 이용하는 전동기, 연료의 열에너지를 이용하는 각종 엔진, 이온로켓과 같은 전기엔진 등으로 나눌 수 있다.

한편, 상기 좁은 의미의 기관에 사용되는 엔진의 개략적인 구조를 살펴보면, 몸체를 이루는 엔진블록과, 이 엔진블록에 통공 형상으로 마련된 실린더와, 상기 실린더 내에 내장되어 캠 운동을 통한 상하 복동 운동을 수행하는 피스톤 등이 포함된다.

최근에는 실린더가 엔진블록에서 분리된 구조의 실린더라이너를 별도로 제작하여 상기 엔진블록에 설치하는 추세이다.

이러한 종래 기술의 엔진에 대해 개략적으로 살펴보면, 도 1 및 도 2에서 나타낸 것과 같이, 상하로 관통된 관통부(11)가 마련되고 상기 관통부(11)의 상단 테두리에 편평한 평면부(12)를 갖는 엔진블록(10)과, 상기 엔진블록(10)의 관통부(11)에 삽입 배치되는 내부삽입부(21)와 상기 내부삽입부(21)의 상단에 상기 엔진블록(10)의 평면부(12) 상에 얹혀지도록 하는 단턱부(22)를 마련되며 상기 단턱부(22)의 상단부가 상방으로 연장되는 외부노출부(23)로 이루어진 실린더라이너(20) 및 상기 실린더라이너(20)의 외부노출부(23) 외주측에 배치되는 워터자켓(30)을 포함하여 구성된다.

미 설명부호 50은 상기 실린더라이너(20)의 내부공간에서 상하복동운동을 수행하는 피스톤을 나타낸 것이다.

그러나, 이러한 종래 기술의 실린더라이너 구조는 이 실린더라이너를 보강하기 위한 별도의 보강수단이 전혀 마련되어 있지 않기 때문에, 높은 연소실 폭발압력에 따른 스트레스에 의해 실린더라이너가 균열 등 손상이나 파손이 발생되는 등의 문제점을 갖고 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 특히 폭발압력이 집중되는 실린더라이너의 상단부 두께를 두껍게 하여 스트레스를 최소화하였으나 실린더라이너의 두께만 두껍게 하는 정도로는 응력 집중에 충분히 대응하지 못하여 결국 균열 등 손상이 발생되었다.

그리고, 이렇게 실린더라이너의 두께를 두껍게 하면 이에 따라 엔진크기도 커지게 되는 문제점이 파생된다.

그리고, 상기 실린더라이너의 강성이 약하기 때문에 냉각수유로를 실린더라이너의 내측까지 관통시키지 못하여 결과적으로 냉각 성능도 현저히 떨어지게 되는 등의 문제점을 갖고 있었다.

대한민국 등록특허 제10??0931200호

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 엔진블록의 평면부 상에 얹혀져서 상방으로 연장되는 외부노출부의 내주면에 보강부를 마련하되 이 보강부가 상기 실린더라이너의 외부노출부 내주면을 가압하면서 이 보강부에 압축잔류응력이 발생되도록 하는 쉬링크 핏(shrink-fit) 방식으로 결합되도록 함으로써, 기본적으로 연소실의 폭발압력에 따른 스트레스가 집중되는 실린더라이너의 상단노출부에 대한 강성 보강이 이루어지면서 크랙 등 손상이나 변형이 방지되도록 하여 제품에 대한 신뢰성 향상을 도모할 수 있도록 하는 엔진용 실린더라이너 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 해당 부위의 실린더라이너 두께를 줄일 수 있게 되면서 실린더라이너의 제작성 향상 및 전반적인 엔진크기의 축소를 꾀할 수 있도록 하는 엔진용 실린더라이너 구조를 제공하는데 다른 목적이 있다.

또한, 보강부를 통한 강도 보강에 의해 냉각수유로를 실린더라이너 내측부까지 인접 형성시킬 수 있게 되면서 냉각성능도 향상되도록 하는 엔진용 실린더라이너 구조를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

이와 같은 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 엔진용 실린더라이너 구조는 상하로 관통된 관통부가 마련되고 상기 관통부의 상단 테두리에 편평한 평면부를 갖는 엔진블록; 상기 엔진블록의 관통부에 삽입 배치되는 내부삽입부와 상기 내부삽입부의 상단에 상기 엔진블록의 평면부 상에 얹혀지도록 하는 단턱부를 마련되며 상기 단턱부의 상단부가 상방으로 연장되는 외부노출부로 이루어진 실린더라이너; 및 상기 실린더라이너의 외부노출부 외주측에 배치되는 워터자켓을 포함하여 구성되는 엔진에서, 상기 실린더라이너의 외부노출부 내주면에 보강부가 더 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진용 실린더라이너 구조에 있어서, 상기 보강부는 상기 실린더라이너의 외부노출부 내주면의 상단부에서 하단부에 인접되는 높이까지 연장되는 높이를 갖고 상기 외부노출부 내주면을 감싸는 링 구조로 된 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진용 실린더라이너 구조에 있어서, 상기 실린더라이너의 외부노출부를 냉각시키기 위해 상기 워터자켓과 연통되는 냉각수유로가 더 구비된 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진용 실린더라이너 구조에 있어서, 상기 냉각수유로는 실린더라이너의 외부노출부의 원주 방향을 따라 복수개가 마련된 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진용 실린더라이너 구조에 있어서, 상기 냉각수유로는 그 상단부가 상기 외부노출부 상단면으로 관통되고 그 하단부가 상기 단턱부 인접부의 상기 엔진블록의 평면부 상방으로 관통되는 관통공 구조로 된 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진용 실린더라이너 구조에 있어서, 상기 냉각수유로는 그 상단부가 상기 실린더라이너 내측을 향하고 그 하단부가 상기 실린더라이너 외측을 향하는 경사 구조로 된 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진용 실린더라이너 구조에 있어서, 상기 냉각수유로는 상하로 관통된 직립 구조로 되되, 상기 보강부의 외주면과 면접되는 상기 외부노출부의 내주면에서 외측을 향해 오목하게 패인 반원관통공 구조로 된 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진용 실린더라이너 구조에 있어서, 상기 냉각수유로는 상하로 관통된 직립 구조로 되되, 상기 보강부의 외주면과 면접되는 상기 외부노출부의 내주면에서 외측을 향해 오목하게 패인 반원관통공 구조와, 이에 대응되는 상기 보강부의 외주면에 오목하게 패인 반원반통공 구조가 서로 합쳐져서 된 정원관통공 구조로 된 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진용 실린더라이너 구조에 있어서, 상기 냉각수유로는 상기 외부노출부를 관통하여 상기 보강부의 내측을 향해 오목하게 패인 수평홈 구조로 된 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진용 실린더라이너 구조에 있어서, 상기 보강부는 상기 실린더라이너의 외부노출부 내주면을 가압하면서 이 보강부에 압축잔류응력이 발생되도록 하는 쉬링크 핏(shrink-fit) 방식으로 결합된 것일 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명의 엔진용 실린더라이너 구조는 엔진블록의 평면부 상에 얹혀져서 상방으로 연장되는 외부노출부의 내주면에 보강부를 마련하되 이 보강부가 상기 실린더라이너의 외부노출부 내주면을 가압하면서 이 보강부에 압축잔류응력이 발생되도록 하는 쉬링크 핏(shrink-fit) 방식으로 결합되도록 함으로써, 기본적으로 연소실의 폭발압력에 따른 스트레스가 집중되는 실린더라이너의 상단노출부에 대한 강성 보강이 이루어지면서 크랙 등 손상이나 변형이 방지되도록 하여 제품에 대한 신뢰성 향상을 도모할 수 있게 되는 등의 효과를 얻는다.

또한, 해당 부위의 실린더라이너 두께를 줄일 수 있게 되면서 실린더라이너의 제작성 향상 및 전반적인 엔진크기의 축소를 꾀할 수 있게 되는 등의 효과를 얻는다.

또한, 보강부를 통한 강도 보강에 의해 냉각수유로를 실린더라이너 내측부까지 인접 형성시킬 수 있게 되면서 냉각성능도 향상되게 하는 등의 효과를 얻는다.

도 1은 일반적인 엔진용 실린더라이너 구조를 나타낸 요부 개략 단면도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 엔진용 실린더라이너 구조를 나타낸 요부 절개사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진용 실린더라이너 구조를 나타낸 요부 절개사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진용 실린더라이너 구조를 나타낸 요부 분해사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 엔진용 실린더라이너 구조의 냉각수유로를 나타낸 요부 절개사시도이다.
도 6은 도 5의 개략단면도이다.
도 7은 도 6의 냉각수유로가 워터자켓과 연결된 구조를 나타낸 개략 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엔진용 실린더라이너 구조의 냉각수유로를 나타낸 요부절개사시도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엔진용 실린더라이너 구조의 냉각수유로를 나타낸 요부절개사시도이다.
도 10은 도 9의 개략단면도이다.

이하, 첨부된 도면에 의거 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3 및 도 4에서 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진용 실린더라이너 구조는 상하로 관통된 관통부(11)가 마련되고 상기 관통부(11)의 상단 테두리에 편평한 평면부(12)를 갖는 엔진블록(10)과, 상기 엔진블록(10)의 관통부(11)에 삽입 배치되는 내부삽입부(21)와 상기 내부삽입부(21)의 상단에 상기 엔진블록(10)의 평면부(12) 상에 얹혀지도록 하는 단턱부(22)를 마련되며 상기 단턱부(22)의 상단부가 상방으로 연장되는 외부노출부(23)로 이루어진 실린더라이너(20) 및 상기 실린더라이너(20)의 외부노출부(23) 외주측에 배치되는 워터자켓(30)을 포함하여 구성되는 엔진에서, 상기 실린더라이너(20)의 외부노출부(23) 내주면에 보강부(40)가 더 구비된 구조로 되어 있다.

여기서, 상기 보강부(40)는 상기 실린더라이너(20)의 외부노출부(23) 내주면의 상단부에서 하단부에 인접되는 높이까지 연장되는 높이를 갖고 상기 외부노출부(23) 내주면을 감싸는 링 구조로 되어 있다.

즉, 상기 외부노출부(23)의 내주면이 오목하게 되는 오목배치부(24)가 형성되도록 한 후 이 오목배치부(24)에 상기 보강부(40)를 배치하여 이 보강부(40)의 내주면과 상기 내부삽입부(21)의 내주면이 동일 내경을 갖도록 되어 있다.

그리고, 상기 보강부(40)가 실린더라이너(20)의 외부노출부(23) 내주면의 하단부에 인접되는 높이까지만 연장되도록 함으로써, 상기 실린더라이너(20)의 내부삽입부(21) 외주면 상단부와 단턱부(22) 내측단의 연결부위가 만나는 지점의 외주면 전체에 형성된 오목홈부(25)와 상기 오목배치부(24) 하단부 사이에 일정 간격을 유지하여 보강부(40) 장착 전의 실린더라이너(20)의 상기 오목홈부(25)와 상기 오목배치부(24) 하단부 사이의 부위에 소정의 강도를 갖도록 할 수 있다.

그리고, 상기 보강부(40)는 상기 실린더라이너(20)의 외부노출부(23) 내주면을 가압하여 해당 외부노출부(23)에 압축잔류응력이 발생되도록 하는 쉬링크 핏(shrink??fit) 방식으로 결합될 수 있다.

여기서, 상기 쉬링크 핏 방식은 예를 들어 상기 실린더라이너(20)의 외부노출부(23) 내경보다 큰 외경을 갖는 보강부(40)를 마련한 후 상기 보강부(40)를 냉각 수축시켜 그 외경이 상기 실린더라이너(20)의 외부노출부(23) 내경보다 작아지게 한 상태에서 상기 실린더라이너(20)의 해당 외부노출부(23) 내주면에 배치한 후 냉각 해제(가열 등)시키게 되면 상기 보강부(40)는 실린더라이너(20)의 해당 외부노출부(23) 내주면을 가압하는 동시에 보강부 자체에 압축잔류응력이 발생하여 결과적으로 강도가 높아지게 되는 원리이다.

한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 도 5 내지 도 7에서 나타낸 것과 같이, 상기 실린더라이너(20)의 외부노출부(23)를 냉각시키기 위해 상기 워터자켓(30)과 연통되는 냉각수유로(23a)가 마련되어 있다.

여기서, 상기 냉각수유로(23a)는 그 상단부가 상기 외부노출부(23) 상단면으로 관통되고 그 하단부가 상기 단턱부(22) 인접부의 상기 엔진블록(10)의 평면부 상방으로 관통되는 관통공 구조로 되어 있다.

그리고, 상기 냉각수유로(23a)는 그 상단부가 상기 실린더라이너(20) 내측을 향하고 그 하단부가 상기 실린더라이너(20) 외측을 향하는 경사 구조로 되어 있다.

그리고, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 도 8에서 나타낸 것과 같이, 상기 냉각수유로(23b)는 상하로 관통된 직립 구조로 되되, 상기 보강부(40)의 외주면과 면접되는 상기 외부노출부(23)의 내주면에서 외측을 향해 오목하게 패인 반원관통공 구조로 할 수 있다.

그리고, 상기 냉각수유로(23c)는 상하로 관통된 직립 구조로 되되, 상기 보강부(40)의 외주면과 면접되는 상기 외부노출부(23)의 내주면에서 외측을 향해 오목하게 패인 반원관통공 구조와, 이에 대응되는 상기 보강부(40)의 외주면에 오목하게 패인 반원반통공 구조가 서로 합쳐져서 된 정원관통공 구조로 할 수 있다.

그리고, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 도 9 및 도 10에서 나타낸 것과 같이, 상기 냉각수유로(23d)는 상기 외부노출부(23)를 관통하여 상기 보강부(40)의 내측을 향해 오목하게 패인 수평홈 구조로 할 수 있다.

위와 같은, 상기 냉각수유로(23a,23b,23c,23d)는 실린더라이너(20)의 외부노출부(23)의 원주 방향을 따라 복수개가 마련될 수 있다.

위와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진용 실린더라이너 구조는 엔진블록의 평면부 상에 얹혀져서 상방으로 연장되는 외부노출부의 내주면에 보강부를 마련하되 이 보강부가 상기 실린더라이너의 외부노출부 내주면을 가압하면서 이 보강부에 압축잔류응력이 발생되도록 하는 쉬링크 핏(shrink-fit) 방식으로 결합되도록 함으로써, 기본적으로 연소실의 폭발압력에 따른 스트레스가 집중되는 실린더라이너의 상단노출부에 대한 강성 보강이 이루어지면서 크랙 등 손상이나 변형이 방지되도록 하여 제품에 대한 신뢰성 향상을 도모할 수 있게 되고, 또한, 해당 부위의 실린더라이너 두께를 줄일 수 있게 되면서 실린더라이너의 제작성 향상 및 전반적인 엔진크기의 축소를 꾀할 수 있게 되며, 또한, 보강부를 통한 강도 보강에 의해 냉각수유로를 실린더라이너 내측부까지 인접 형성시킬 수 있게 되면서 냉각성능도 향상되도록 하는 것이다.

이상에서와 같이, 본 발명은 상기의 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 이러한 실시예를 종래의 공지 기술과 단순히 조합 적용한 변형예는 물론 본 발명의 특허청구범위와 상세한 설명에서 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 용이하게 변경하여 이용할 수 있는 모든 기술들은 본 발명의 기술범위에 당연히 포함된다고 보아야 할 것이다.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
10 : 엔진블록 11 : 관통부
12 : 평면부 20 : 실린더라이너
21 : 내부삽입부 22 ; 단턱부
23 : 외부노출부 23a, 23b, 23c, 23d : 냉각수유로
24 : 오목배치부 25 : 오목홈부
30 : 워터자켓 40 : 보강부
50 : 피스톤

Claims (10)

1. 상하로 관통된 관통부가 마련되고 상기 관통부의 상단 테두리에 편평한 평면부를 갖는 엔진블록;
   상기 엔진블록의 관통부에 삽입 배치되는 내부삽입부와, 상기 내부삽입부의 상단에 상기 엔진블록의 평면부 상에 얹혀지도록 하는 단턱부를 마련되며 상기 단턱부의 상단부가 상방으로 연장되는 외부노출부로 이루어진 실린더라이너; 및
   상기 실린더라이너의 외부노출부 외주측에 배치되는 워터자켓;
   을 포함하여 구성되는 엔진에서,
   상기 실린더라이너의 외부노출부 내주면에 보강부가 더 구비된 것을 특징으로 하는 엔진용 실린더라이너 구조.
2. 제1항에 있어서,
   상기 보강부는 상기 실린더라이너의 외부노출부 내주면의 상단부에서 하단부에 인접되는 높이까지 연장되는 높이를 갖고 상기 외부노출부 내주면을 감싸는 링 구조로 된 것을 특징으로 하는 엔진용 실린더라이너 구조.
3. 제2항에 있어서,
   상기 실린더라이너의 외부노출부를 냉각시키기 위해 상기 워터자켓과 연통되는 냉각수유로가 더 구비된 것을 특징으로 하는 엔진용 실린더라이너 구조.
4. 제3항에 있어서,
   상기 냉각수유로는 실린더라이너의 외부노출부의 원주 방향을 따라 복수개가 마련된 것을 특징으로 하는 엔진용 실린더라이너 구조.
5. 제4항에 있어서,
   상기 냉각수유로는 그 상단부가 상기 외부노출부 상단면으로 관통되고 그 하단부가 상기 단턱부 인접부의 상기 엔진블록의 평면부 상방으로 관통되는 관통공 구조로 된 것을 특징으로 하는 엔진용 실린더라이너 구조.
6. 제5항에 있어서,
   상기 냉각수유로는 그 상단부가 상기 실린더라이너 내측을 향하고 그 하단부가 상기 실린더라이너 외측을 향하는 경사 구조로 된 것을 특징으로 하는 엔진용 실린더라이너 구조.
7. 제5항에 있어서,
   상기 냉각수유로는 상하로 관통된 직립 구조로 되되, 상기 보강부의 외주면과 면접되는 상기 외부노출부의 내주면에서 외측을 향해 오목하게 패인 반원관통공 구조로 된 것을 특징으로 하는 엔진용 실린더라이너 구조.
8. 제4항에 있어서,
   상기 냉각수유로는 상하로 관통된 직립 구조로 되되, 상기 보강부의 외주면과 면접되는 상기 외부노출부의 내주면에서 외측을 향해 오목하게 패인 반원관통공 구조와, 이에 대응되는 상기 보강부의 외주면에 오목하게 패인 반원반통공 구조가 서로 합쳐져서 된 정원관통공 구조로 된 것을 특징으로 하는 엔진용 실린더라이너 구조.
9. 제4항에 있어서,
   상기 냉각수유로는 상기 외부노출부를 관통하여 상기 보강부의 내측을 향해 오목하게 패인 수평홈 구조로 된 것을 특징으로 하는 엔진용 실린더라이너 구조.
10. 제2항에 있어서,
    상기 보강부는 상기 실린더라이너의 외부노출부 내주면을 가압하면서 이 보강부에 압축잔류응력이 발생되도록 하는 쉬링크 핏(shrink??fit) 방식으로 결합된 것을 특징으로 하는 엔진용 실린더라이너 구조.

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