KR20170109888A - 실린더 라이너 및 이를 포함하는 실린더 블록 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진의 컴팩트화 및 소형화를 효과적으로 구현할 수 있는 실린더 라이너 및 이를 포함하는 실린더 블록에 관한 것이다.
본 발명에 의한 실린더 라이너는, 일정 두께를 가진 측벽부; 및 상기 측벽부의 상단에 마련되고, 상기 측벽부 보다 두꺼운 두께를 가진 후벽부;를 포함하고, 상기 후벽부의 외면에는 하나 이상의 언더컷이 홈 구조로 형성될 수 있다.

Description

실린더 라이너 및 이를 포함하는 실린더 블록{CYLINDER LINER AND CYLINDER BLOCK HAVING THE SAME}

본 발명은 실린더 라이너 및 이를 포함하는 실린더 블록에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진의 컴팩트화 및 경량화를 효과적으로 구현할 수 있는 실린더 라이너 및 이를 포함하는 실린더 블록에 관한 것이다.

실린더 블록은 엔진의 수명을 좌우하는 중요한 것으로 복수의 실린더(통상적으로 4~6개)를 하나로 주조한 블록 구조로 하고, 그 위에 실린더 헤드가 설치된다. 따라서 실린더 블록은 설계, 재질, 제조 등에 있어서 충분한 주의가 기울어지며 더욱이 수정을 용이하게 할 수 있어야 하고 또 대량생산에 적합한 것이라야 한다. 그리고 실린더의 보어 내면에는 실린더 블록과 다른 재질의 실린더 라이너가 끼워진 구조가 있다.

최근에는 엔진의 경량화와 원가 절감을 동시에 만족시키도록 주철재질의 실린더 라이너를 알루미늄재질의 실린더 블록의 실린더 내면에 일체로 주조하는 고압주조식 알루미늄 실린더 블록이 일반화되고 있는 추세이다.

엔진의 연비 향상을 도모하기 위하여 엔진의 다운사이징이 활발하게 전개되고 있으며, 이는 과급장치를 적용한 엔진이 널리 확대되어 적용되고 있음을 의미하고, 이러한 과급장치를 사용함에 따라 엔진에서 열이 많이 발생할 수 있다.

아울러, 컴팩트화 측면에서 엔진의 소형화에 대한 요구가 증가하고 있으며, 엔진의 소형화를 구현하기 위해서는 실린더 블록의 소형화가 선행되어야 한다.

이러한 실린더 블록의 소형화를 달성하기 위해서는 인접한 실린더와 실린더 들 사이의 간격인 보어갭(bore gap, bore bridge, bore pitch)을 축소하는 기술에 대한 연구개발이 활발하게 진행되고 있다. 이와 같은 보어갭의 축소는 해당 단면에 위치한 모든 부품의 크기 및 중량을 줄일 수 있으므로 실린더 블록(엔진)의 경량화, 컴팩트화에 매우 효과적인 수단이 될 수 있다.

한편, 라이너 일체형 주조식 알루미늄 블록은 라이너를 주조틀에 고정한 후에 알루미늄 용탕을 충진하는 방식으로 이루어지며, 이에 알루미늄 용탕의 원활한 충진을 위하여 라이너와 라이너 사이에 일정한 공간이 필요하다.

이에, 라이너의 두께를 기존의 라이너와 동일하게 유지한 상태에서 보어갭을 축소할 경우에는 라이너와 라이너 사이의 공간이 좁아져 그 제조과정에서 알루미늄 용탕의 충진성, 즉 주조성이 저하될 수 있다.

반대로, 알루미늄 용탕의 충진성을 확보하기 위해 라이너의 두께를 기존 보다 얇게 형성할 경우에는 실린더 블록의 상면에 설치되는 가스켓의 좌면을 안정적으로 확보하기 어려울 수 있다. 즉, 라이너의 두께가 상대적으로 얇아짐에 따라 가스켓이 라이너와 실린더 사이의 경계에 걸쳐질 수 있고, 이를 통해 가스켓에 의한 안정된 실링성을 확보할 수 없는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 단점을 극복하기 위하여 연구개발된 것으로, 알루미늄 용탕의 주조성을 확보함과 더불어 가스켓의 좌면을 효과적으로 확보할 수 있고, 또한 내구성 향상 및 냉각수통로를 용이하게 확보할 수 있는 실린더 라이너 및 이를 포함하는 실린더 블록을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 실린더 라이너는,

일정 두께를 가진 측벽부; 및

상기 측벽부의 상단에 마련되고, 상기 측벽부 보다 두꺼운 두께를 가진 후벽부;를 포함하고,

상기 후벽부의 외면에는 하나 이상의 언더컷이 홈 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 언더컷은 상기 실린더 라이너의 상부를 향해 경사진 톱니형 단면구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 후벽부의 외면에는 복수의 언더컷이 상하방향으로 일정간격으로 이격되게 되는 것을 특징으로 한다.

상기 후벽부의 하단과 상기 측벽부의 상단 사이에는 냉각수통로와 간섭을 회피하기 위한 회피용 홈부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 실린더 블록은,

2 이상의 실린더; 및

상기 실린더의 내면에 고정되고, 일정 두께를 가진 측벽부를 가진 실린더 라이너;를 포함하고,

상기 실린더 라이너의 측벽부 상단에는 상기 측벽부의 두께 보다 두꺼운 후벽부가 마련되며,

상기 후벽부의 외면에는 하나 이상의 언더컷이 홈 구조로 형성되고, 상기 실린더 블록의 벽체 일부가 상기 후벽부의 언더컷 내에 채워지는 것을 특징으로 한다.

상기 언더컷은 상기 실린더 블록의 상부를 향해 경사진 톱니형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 후벽부의 외면에는 복수의 언더컷이 상하방향으로 일정간격으로 이격되게 되는 것을 특징으로 한다.

상기 실린더 라이너의 외면에 회피용 홈부가 형성되고, 상기 회피용 홈부에 인접하여 냉각수통로가 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 실린더 라이너의 측벽부 상단에 측벽부 보다 두꺼운 후벽부를 마련함으로써 알루미늄 용탕의 주조성을 확보함과 더불어 가스켓의 좌면을 효과적으로 확보할 수 있으므로 엔진의 컴팩트화 및 경량화를 효과적으로 구현할 수 있다.

또한, 본 발명은 실린더 라이너의 후벽부에 홈 형상의 언더컷을 형성하여 실린더 블록의 일부가 언더컷 내에 채워짐에 따라 엔진의 작동 시에 실린더 블록과 실린더 라이너의 벌어짐을 효과적으로 방지될 수 있으므로 그 내구성이 대폭 향상될 수 있다.

그리고, 본 발명은 실린더 라이너의 일측 외면에 회피용 홈부를 형성함으로써 실린더와 실린더 사이의 보어갭 상에서 냉각수통로를 용이하게 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 실린더 라이너를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 화살표 A 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 실린더 블록을 도시한 평면도이다.
도 4는 도 3의 B-B선을 따라 도시한 단면도이다.
도 5는 도 4의 화살표 C 부분을 확대하여 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 참고로, 본 발명을 설명하는 데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하겠다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 실린더 라이너(10)는, 일정 두께(t1)를 가진 측벽부(11)와, 측벽부(11)의 상단에 일체형으로 형성된 후벽부(12)를 포함할 수 있다.

실린더 라이너(10)는 원통형으로 형성되어 도 3과 같이 실린더 블록(20)의 실린더(21) 내면에 고정됨으로써 실린더(21) 내에서 왕복운동하는 피스톤(미도시)과의 마찰손실을 최소화할 뿐만 아니라 실린더(21) 내의 연소가스가 누설됨을 방지하도록 구성될 수 있다.

측벽부(11)는 상하방향으로 일정 두께(t1)를 가지도록 연장되게 형성될 수 있다.

후벽부(12)는 측벽부(11)의 상단에 일체형으로 형성될 수 있고, 후벽부(12)의 두께(t2)는 측벽부(11)의 두께(t1) 보다 두껍게 형성될 수 있다.

특히, 후벽부(12)의 내면과 측벽부(11)의 내면은 상하방향으로 일치되게 형성됨으로써 후벽부(12)의 중심과 측벽부(11)의 중심은 동일한 구조로 이루어질 수 있다. 이에, 후벽부(12)는 측벽부(11) 보다 외경방향으로 돌출되게 형성될 수 있다.

그리고, 후벽부(12)의 외면에는 하나 이상의 언더컷(13)이 홈 구조로 형성될 수 있고, 이러한 언더컷(13)은 실린더 라이너(10)의 상부를 향해 경사진 톱니형 단면구조로 형성될 수 있다. 이러한 언더컷(13)은 실린더 라이너(10)의 원주방향을 따라 연장될 수 있다.

특히, 후벽부(12)의 외면에는 복수의 언더컷(13)이 상하방향으로 일정간격으로 이격되게 형성될 수 있다.

그리고, 후벽부(12)의 깊이(S)는 측벽부(11)와 후벽부(12) 사이의 두께 차이(△t = t2-t1)와 동일하거나 약간 작게 형성될 수 있고, 이에 언더컷(13)으로 인한 실린더 라이너(10)의 강성이 취약해짐을 방지할 수 있다.

또한, 실린더 라이너(10)의 일측 외면에는 회피용 홈부(14)가 형성될 수도 있다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 실린더 블록(20)은 2 이상의 실린더(21)와, 각 실린더(21)의 내면에 고정되는 실린더 라이너(10)를 포함할 수 있다.

실린더(21)는 그 내부에서 피스톤(미도시)이 왕복운동하도록 구성될 수 있다.

인접한 실린더(21)와 실린더(21) 사이에는 보어갭(G, bore gap, bore bridge, bore pitch)이 형성될 수 있다.

본 발명에 의한 실린더 블록(20)은 상술한 실린더 라이너(10)의 측벽부(11)는 기존의 라이너에 비해 얇은 두께(t1)를 가질 경우, 보어갭(G)을 대폭 축소할 수 있고, 이를 통해 실린더 블록(엔진)의 컴팩트화(소형화) 및 경량화를 용이하게 구현할 수 있다.

특히, 도 4와 같이 실린더 라이너(10)의 측벽부(11)가 상대적으로 얇게 형성됨에 따라 인접한 실린더(21)와 실린더(21) 사이의 공간이 충분히 확보되어 실린더 블록(20)을 성형하기 위한 알루미늄 용탕의 충진성 즉, 알루미늄 용탕의 주조성을 향상시킬 수 있다.

그리고, 실린더 라이너(10)의 상단에 후벽부(12)가 마련됨에 따라 실린더 라이너(10)의 상단면이 확보됨으로써 가스켓의 좌면을 안정적으로 확보할 수 있고, 이에 가스켓에 의한 실링성을 향상시킬 수 있다.

또한, 실린더 라이너(10)의 후벽부(12)에 언더컷(13)이 실린더 라이너(10) 및 실린더 블록(20)의 상부를 향해 상향으로 경사진 톱니형 단면구조로 형성됨에 따라, 보어갭(G) 상에서 실린더 블록(20)의 일부가 언더컷(13) 내에 채워져 고착됨으로써 엔진의 작동 시에 수평하중으로 인해 실린더 라이너(10)와 실린더 블록(20) 사이의 벌어짐이 효과적으로 방지될 수 있고, 이를 통해 그 내구성이 대폭 향상될 수 있다.

한편, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 각 실린더(21)의 주변의 실린더 블록(20)에는 냉각수통로(25)가 형성될 수 있고, 이러한 냉각수통로(25)에는 실린더(21)를 냉각시키기 위한 냉각수가 통과할 수 있다. 이러한 냉각수통로(25)는 드릴에 의해 가공된 DWP(Drilled Water Passage) 구조로 형성될 수 있다.

본 발명은, 실린더 라이너(10)의 회피용 홈부(14)에 인접한 부분에 냉각수통로(25)를 드릴에 의해 형성함에 따라 냉각수통로(25)와 실린더 라이너(10)의 간섭이 최소화될 수 있고, 이를 통해 안정적인 냉각수통로(25)를 확보할 수 있는 장점이 있다.

이상, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 이 명세서에 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 당업자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.

10: 실린더 라이너 11: 측벽부
12: 후벽부 13: 언더컷
14: 회피용 홈부 20: 실린더 블록
21: 실린더 25: 냉각수통로

Claims (8)

1. 일정 두께를 가진 측벽부; 및
   상기 측벽부의 상단에 마련되고, 상기 측벽부 보다 두꺼운 두께를 가진 후벽부;를 포함하고,
   상기 후벽부의 외면에는 하나 이상의 언더컷이 홈 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 언더컷은 상기 라이너의 상부를 향해 경사진 톱니형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 후벽부의 외면에는 복수의 언더컷이 상하방향으로 일정간격으로 이격되게 되는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 후벽부의 하단과 상기 측벽부의 상단 사이에는 냉각수통로와 간섭을 회피하기 위한 회피용 홈부가 형성되는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
5. 2 이상의 실린더; 및
   상기 실린더의 내면에 고정되고, 일정 두께를 가진 측벽부를 가진 실린더 라이너;를 포함하고,
   인접한 실린더와 실린더 사이에 보어갭이 형성되며,
   상기 실린더 라이너의 측벽부 상단에는 상기 측벽부의 두께 보다 두꺼운 후벽부가 마련되고,
   상기 후벽부의 외면에는 하나 이상의 언더컷이 홈 구조로 형성되고, 상기 보어갭의 일부가 상기 후벽부의 언더컷 내에 채워져 고착되는 것을 특징으로 하는 실린더 블록.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 언더컷은 상기 실린더 블록의 상부를 향해 경사진 톱니형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 실린더 블록.
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 후벽부의 외면에는 복수의 언더컷이 상하방향으로 일정간격으로 이격되게 되는 것을 특징으로 하는 실린더 블록.
8. 청구항 5에 있어서,
   상기 실린더 라이너의 외면에 회피용 홈부가 형성되고, 상기 회피용 홈부에 인접하여 냉각수통로가 형성되는 것을 특징으로 하는 실린더 블록.

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