KR960003683B1 - 내연기관의 실린더 블록 - Google Patents

내연기관의 실린더 블록 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

내연기관의 실린더 블록
제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 내연기관의 실린더 블록의 전체 사시도.
제2도는 제1도의 a-a 단면에 따르는 실린더 블록의 단면도.
제3도는 제1도의 b-b 단면에 따르는 실린더 블록의 단면도.
제4도는 제1도의 실린더 블록의 평면도.
제5도는 제3도의 실린더 블록의 상하 브릿지의 칫수 관계를 도시하는 단면도.
제6도는 본 발명의 제2실시예에 따른 내연기관의 실린더 블록의 단면도.
제7도는 본 발명의 제3실시예에 따른 내연기관의 실린더 블록의 단면도.
제8도는 제7도의 실린더 블록의 부분 평면도.
제9도는 제7도의 실린더 블록의 하부 브릿지의 단면도.
제10도는 종래의 실린더 블록에 있어서 헤드 볼트 체결시의 실린더 보어벽과 탑 데크의 변형을 도시하는 단면도.
제11도는 제10도의 실린더 블록에 있어서 볼트 체결에 의한 굽힘 모우멘트의 벡터 도시도.
제12도는 제10도의 실린더 블록에 있어서 실린더 보어의 변형을 과장해서 도시한 평면도.
제13도는 실공소 59-24846호 공보의 실린더 블록의 개략 단면도.
제14도는 제13도의 실린더 블록에 볼트 체결력이 작용했을 때의 실린더 블록의 변형을 과장해서 도시하는 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 실린더 블록 2 : 사이아미즈 보어벽 구조체
3 : 실린더 블록 외벽 4 : 실린더 보오벽
5 : 보어벽 결합부 6 : 볼트 보스
7 : 볼트 구멍 8 : 카운터 보어
9 : 나사부 11,11'11" : 하부 브릿지
12 : 상부 브릿지 13 : 냉각수 통로
14 : 냉각수 통로 15 : 워터 재킷
16 : 통로
[산업상의 이용분야]
본 발명은 내연기관의 실린더 블록에 관한 것으로, 특히 실린더 블록에의 실린더 헤드 체결에 의한 실린더 보어의 느슨함 및 가스켓 시일면의 휘임을 억제한 실린더 블록의 구조에 관한 것이다.
[종래 기술]
제10도에 도시하는 바와같이 워터 재킷 상단이 폐쇄한 클로즈 데크형 실린더 블록(51)에, 실린더 헤드(52)를 헤드 볼트(53)에 의해 체결하면, 헤드 가스켓(54)중 경질 그로밋(grommet)(55)을 지지점으로 하여 볼트 보스(56)가 끌어올려지고, 실린더 보어벽(57) 및 데크(58)에 제11도에 도시하는 바와같은 보어 중심과 볼트 중심을 연결하는 면내의 굽힘 모우멘트가 작용한다. 이로 인해 실린더 보어는 제12도에 파선으로 도시하는 바와같은 4차 변형(양단의 보어는 3차 변형)을 일으켜 일그러지고, 데크(58)는 제10도에 도시하는 바와같이 내측에 하강 경사를 만든다. 실린더 보어에 휘임을 일으키면 피스톤 타격음이나 오일 소비가 악화된다.
실린더 보어의 변형을 억제하기 위해 종래 여러가지의 제안이 제기되고 있다. 예를들어 실공소 59-24846호 공보는 제13도에 도시하는 바와같이 블록 외벽(61)과 사이아미즈 실린더 보여벽의 기통 사이 연결부(62)를 피스톤의 오일링의 측방 부위에서 단일 브릿지(63)로 연결하여 피스톤 오일링 측방 부위에서의 실린더 보어의 4차 변형을 억제하는 동시에 그 상방에는 데크를 설치하지 않는 구조로서 데크를 설치한 경우에 전달되는 굽힘 모멘트의 전달을 차단하도록 한 실린더 블록의 제안하고 있다.
[발명이 해결하고자 하는 과제]
그러나 종래의 브릿지 연결형 실린더 블록에서는 보어의 변형은 저감되나 블록 외벽 상단면(64)이 제14도에 도시하는 바와같이 헤드 볼트(65)의 체결력에 의해 내측 하강하는 방향으로 기울어 시일성의 문제를 일으킨다. 즉, 볼트 보스(67)가 볼트 체결력에 의해 기통 사이 연결부에 대해서 상방으로 끌어올려지고, 실린더 블록 외벽(61)이 내측으로 넘어지고 기통 사이 연결부 상단면과 실린더 헤드 하면(68) 사이에 갭이 생겨 기통 사이에 가스가 뿜어내어진다. 또 블록 외면 상단면(64)이 기울어지면 엔진 냉각수의 누수가 발생하거나 가스켓의 내구성에 문제가 생긴다.
본 발명의 목적은 실린더 헤드의 실린더 블록으로 체결에 의한 실린더 보어의 휨(4차 변형), 실린더 블록의 가스켓 시일면의 경사를 억제할 수 있는 내연기관의 실린더 블록을 제공하는 것이다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 내연기관의 실린더 블록은 다음의 실린더 블록으로 형성된다. 즉 복수의 실린더 보어벽이 기통 사이에서 보어벽 결합부에 의해 결합된 단일의 사이아미즈 보어벽 구조체와, 상기 사이아미즈 보어벽 구조체를 워터 자킷을 구성하는 스페이스를 두고 감싸고 상기 사이아미즈 보어벽 구조체의 보어벽 결합부의 기통열 방향 양쪽 부위에 볼트 보스가 형성된 실린더 블록 외벽을 갖추는 내연기관의 실린더 블록에 있어서, 상기 사이아미즈 보어벽 구조체의 보어벽 결합부와 상기 실린더 블록 외벽의 상기 볼트 보스를 볼트 보스의 나사부 측방에 위치하는 하부 브릿지와 이 하부 브릿지의 기통 축방향 상방에 위치하는 상부 브릿지의 더블 브릿지 구조로 연결한 것을 특징으로 하는 내연기관의 실린더 블록이다.
[작용]
피스톤링, 오일링에 의한 가스시일, 오일시일로 문제가 되는 것은 4차 이상의 고차 보어 변형이다. 2차, 3차의 저차 보어 변형에는 피스톤링, 오일링은 추종 변형해서 시일한다. 따라서 중앙 기통의 4차 변형 대책이 중요하다(양단 기통은 제12도에 도시하는 바와같이 3차 변형을 위해 링으로 시일할 수 있다).
헤드 볼트를 체결하였을 때에, 기통간 볼트 보스에 작용하는 모우멘트는 제11도에 도시하는 바와같이 볼트 구멍 중심과 양측 보어 중심을 연결하는 면내에 작용하고(E1, E2), 그 합성 모우멘트(Eo)는 기통 열 방향과 직각 방향으로 작용한다. 따라서 기통간 볼트 보스의 기통 열 방향과 직각 방향의 굽힘 강성을 크게 하면 이 볼트 보스의 Eo 방향으로의 경사짐도 저감되고 그것에 따라서 E1, E2방향의 변형도 적어지고 보어의 4차 변형도 적어진다.
사이아미즈 실린더 보어벽의 기통간 연결부는 기통열 방향과 직각 방향으로는 한장의 중심 판으로 볼 수 있고 판면내 방향의 강성은 매우 크고, 기통열 방향과 직각 방향으로는 강체로 볼 수 있다.
본 발명의 실린더 블록에서는 볼트 보스를 기통열 방향 직각 방향으로 더블 브릿지로서 사이아미즈 보어벽 결합부(기통열 방향 직각 방향으로 강체)에 연결하였으므로 기통간 볼트 보스의 기통 열 방향과 직각 방향의 굽힘 강성을 크게 할 수 있고, 중앙 보어의 4차 변형을 저감할 수 있으며 데크 상면의 기울기를 저감할 수 있다.
[실시예]
다음에 본 발명의 바람직한 실시예를 제1도 내지 제9도를 참조해서 설명한다.
제1도 내지 제5도는 본 발명의 제1실시예를 도시하고 있다.
제1도 내지 제5도에 있어서, 1은 실린더 블록을 도시하고 있고 예를들면 4기통 엔진의 실린더 블록으로 형성된다. 실린더 블록(1)은 사이아미즈 보어벽 구조체(개개의 실린더 보어벽이 분리된 것이 아닌 구조) (2)와, 그것을 워터 재킷을 구성하는 스페이스를 두고 감싸는 실린더 블록 외벽(3)을 갖는다. 사이아미즈 보어벽 구조체(2)는 복수의 실린더 보어벽(4)를 기통 사이에서 보어벽 결합부(5)로 결합한 것으로 이루어진다. 실린더 블록 외벽(3)은 각 기통의 중심으로서 4모서리의 위치에 볼트 보스(6)를 구비하고, 각 볼트 보스(6)에는 볼트 구멍(7)이 형성되어 있다. 기통간의 볼트 보스(6) 및 볼트 구멍(7)의 중심은 사이아미즈 보어벽 구조체의 보어벽 결합부(5)의 중심선의 연장선 위에 있고 보어벽 결합부(5)의 중심선은 기통열 방향과 직교한다. 볼트(7)는 카운터 보어(나사가 없는 부분)(8)와 그 하측의 나사부분(9)을 갖는다. 실린더 블록의 한쪽에는 볼트(7)보다 외측의 실린더 블록 외벽(3)에 블로우바이가스겸 오일 복귀 통로(10)가 형성되어 있다.
사이아미즈 보어벽 구조체(2)의 보어벽 결합부(5)와, 보어벽 결합부의 중심선의 연장선상에 있는 볼트 보스(6)는, 볼트 구멍(7)의 나사부분(9) 측방에서 기통열 방향과 직교 방향으로 연장되는 하부 브릿지(11)와, 하부 브릿지(11)의 상방에 위치하는 상부 브릿지(12)의 더블 브릿지에서 서로 연결되어 있다. 제2도는 하부 브릿지(11)를 도시하고, 제4도는 상부 브릿지(12)를 도시하고 있다. 제3도에 있어서 좌우의 하부 브릿지(11)의 사이 및 좌우의 상부 브릿지(12) 사이는 1개 짜리의 보어벽 결합부(5)이고 보어벽 결합부(5)의 면내방향에 거의 강체로 볼 수 있는 큰 굽힘 강성을 갖고 있다. 보어벽 결합부(5)의 상부는 연소가스에 접촉하는 부분이기 때문에 냉각을 위해 보어벽 결합부(5)내에 작은 지름의 냉각수 통로(13,14)를 형성해도 좋다. 제3도에서는 블록내 워터 재킷(15)에서 실린더 헤드내 워터 재킷(도시않음)으로 통하는 통로(!3,14)가 보어벽 결합부(5)내에 형성된 것이 도시되어 있다. 이와같은 냉각수 통로(13,14)를 형성해도, 보어벽 결합부(5)의 면내강성(기통열 방향과 직교 방향의 강성)은 거의 저하하지 않는다. 제1실시예에서는 제3도에 도시하는 바와같이 상하의 브릿지(11,12) 사이에는 냉각수가 흐르는 통로(16)가 남겨져 있고 실린더 블록 상부의 물의 흐름을 좋게 해서 하부 브릿지(11)를 설치했음에도 불구하고 냉각성을 저하시키지 않도록 하고 있다.
제5도는 본 발명의 제1실시예의 더블 브릿지의 바람직한 칫수 관계의 개략을 도시하고 있다. 제5도에 도시하는 바와같이 하부 브릿지(11)의 폭(W2)은 보어벽 결합부(5)의 최소 두께 부분의 두께(D)와 거의 같고 즉 제8도에 도시하는 α＜β의 관계를 만족시키도록 설정되고, 상브 브릿지(12)의 폭(W1)은 하부 브릿지(11)의 폭(W2)보다 크게 되어 있다. 또 상부 브릿지(12)의 단면 2차 모우멘트(I1)은 하부 브릿지(11)의 단면 2차 모우멘트(I2)이상으로 된다.
상기와 같이 칫수 관계를 설정하는 이유는 다음과 같다.
W2≒D로 하는 이유는 W2가 D보다 훨씬 지나치게 크면(예를들어 제8도에 도시하는 α와 β의 관계가 α〉β로 되면) D보다 외측의 W2부분을 전달하는 볼트 보스(6)로부터의 모우멘트 하중이 실린더 보어벽(4)을 변형시킬 우려가 있기 때문이다. W1을 W2보다 크게 하는 것은 I1을 I2이상으로 하기 위해서다. 또한, I1≥I2로 하는 이유는 제3도와 같은 굽힘 모우멘트가 작용한 경우 굽힘 모우멘트의 지지점(탑 데크상의 보어 주위)에 가까운 상부 브릿지(12)쪽으로 큰 굽힘 모우멘트가 걸리기 때문에 굽힘 강성(EI)에 기여하는 단면 2차 모우멘트를 I1≥I2로 하여 그 큰 굽힘 모우멘트를 받도록 하기 위해서이다. 여기에서 I1을 크게 하기 위해서는 상부 브릿지(12)의 두께를 크게 하는 것이 효과적이지만 I1을 크게 하면 실린더 상부의 보어벽의 온도가 상승하기 때문에 피스톤 상사점 위치에서의 피스톤링 흠 온도가 상승하여 바람직하지 않다. 그때문에 상부 브릿지(12)의 폭을 크게 하므로써 I1을 크게 하는 구조로 하고 있다.
다음으로 제1실시예의 작용을 설명한다.
헤드 체결시에는 제10도에 도시하는 바와같이 볼트 축력에 의해 볼트 보스(6)에 굽힘 모우멘트가 발생하지만, 기통간의 볼트 보스(6)에서는 제11도에 도시하는 바와같이 이들 굽힘 모우멘트(E1, E2)의 합성 모우멘트는 Eo 방향 즉 기통열 방향과 직각 방향으로 작용한다. 그러나 기통간 볼트 보스(6)는 Eo방향으로 거의 강체로 볼 수 있는 보어벽 결합부(5)에 더블 브릿지 구조로 연결되어 있기 때문에 볼트 보스(6)의 변형은 대폭적으로 저감된다. 그결과 E1, E2방향의 굽힘 변형 성분도 억제되고 실린더 보어의 4차 변형이 억제되는 동시에 톱 데크 상면(상부 브릿지(12)의 상면)의 기울기도 억제된다. 그결과 실린더 보어의 4차 변형에 기인하는 오일 소비의 증대, 피스톤 타격음의 악화도 억제된다. 또 톱 데크의 경사에 의한 가스켓의 손상 및 제14도와 같은 헤드 하면과 보어 벽 결하부분 상면 사이의 간극 생성에 의한 가스의 기통 사이 통풍도 발생하지 않는다.
제6도는 본 발명의 제2실시예를 도시하고 있다. 제2실시예가 제1실시예와 다른 것은 제2실시예에서는 하부 브릿지(11')가 상부 브릿지(12)와 연결되어 있는 것이다.
하브 브릿지(11')를 상부 브릿지(12)까지 상방으로 연장시키므로써 볼트 보스(6)와 보어벽 결합부(5)와의 연결이 강해져 한층더 실린더 보어의 변형 및 톱 데크의 경사가 억제된다.
그밖의 구성, 작용은 제1실시예에 준하므로 준하는 부분에 제1실시예와 동일한 부호를 붙이므로써 설명을 생략한다.
제7도, 제8도, 제9도는 본 발명의 제3실시예를 도시하고 있다. 제3실시예가 제1실시예와 다른 바는 상부 브릿지(12)에, 냉각수를 실린더 헤드내 워터 재킷(도시생략)으로 유도하는 적은 물구멍(가공구멍)(17)이 설치되어 있는 것이다. 단, 물구멍(17)의 크기는 톱 데크 강성을 손상하지 않는 정도로 한다. 이에 따라 실린더 블록 상부의 워터 재킷에 있어서 냉각수의 흐름을 좋게 하고 냉각성을 향상시키고 있다. 이경우 제9도는 도시하는 바와같이 하부 브릿지(11') 의 측면에 테이퍼를 붙여서 워터 재킷내의 물의 흐름을 실린더 헤드측에 효과적으로 향해서 냉각 성능을 더욱 향상시켜도 좋다.
그밖의 구성, 작용은 제1실시예에 준하므로 준하는 부분에 제1실시예와 동일 부호를 붙여서 설명을 생략한다.
[발명의 효과]
본 발명에 의하면 실린더 블록의 외벽의 볼트 보스를 사이아미즈 보어벽 구조체의 보어벽 결합부에 더블브릿지로 연결하였으므로 볼트 보스의 굽힘 강성을 기통열 방향과 직교 방향으로 현저하게 증대할 수 있고 헤드 볼트 체결시에 기통간 볼트 보스에 기통열 방향과 직교하는 방향으로 굽힘 모우멘트가 작용해도 볼트보스의 변형을 대폭적으로 저감할 수 있고, 이로 인해 실린더 보어벽의 4차 변형 및 톱 데크의 경사를 억제할 수가 있다. 그결과 오일 소비의 저감, 피스톤, 타음의 저감, 헤드 가스켓의 내구성의 향상, 기통간 뿜어내기의 억제, 블록 방사음 저감 등의 여러가지 효과가 얻어진다.

Claims (1)

  1. 복수의 실린더 보어벽이 기통 사이에서 보어벽 결합부에 의해 결합된 단일의 사이아미즈 보어벽 구조체와, 상기 사이아미즈 보어벽 구조체를 워터 재킷을 구성하는 스페이스를 두고 둘러싸며 상기 사이아미즈 보어벽 구조체의 보어벽 결합부의 기통열 방향 양쪽 부위에 볼트 보스가 형성된 실린더 블록 외벽을 구비하는 내연기관의 실린더 블록에 있어서, 상기 사이아미즈 보어벽 구조체의 보어벽 결합부와 상기 실린더 블록외벽의 볼트 보스를 볼트 보스의 나사부분의 측방에 위치하는 하부 브릿지와 이 하부 브릿지의 기통축 방향 상방에 위치하는 상부 브릿지의 더블 브릿지 구조로 연결한 것을 특징으로 하는 내연기관의 실린더 블록.
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