KR19990061291A - 실린더블록의 균열방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 겨울철에 실린더블록내 냉각수가 빙결될 때 냉각수의 체적 변화로 인하여 실린더블록이 균열되는 것을 방지하도록 한 실린더블록의 균열방지장치를 제공함에 있다.

본 발명에 의한 실린더블록의 균열방지장치는, 실린더(5) 외측으로 냉각수 통로인 워터재킷(7)이 구비되고, 이 워터재킷(7)에서 실린더(5) 상부 실린더헤드쪽으로 냉각수가 흐르도록 냉각수 흐름통로(L)가 구비된 실린더블록에 있어서, 상기 실린더(5) 상부 실린더블록(1) 상단면에서 실린더(5)쪽 냉각수 통로에 단차 형성된 안착부(17)와, 이 안착부(17)에 안착되어 냉각수가 빙결에 의해 체적팽창될 때 스프링(16) 탄성에 의해 체적팽창량을 흡수하는 균열방지수단(A)을 포함한 것으로써, 상기 균열방지수단(A)은, 원판에 냉각수 유출홀(11)이 형성됨과 아울러 원판 하면에 하방향으로 돌출된 삽입부(12)가 형성된 상부플레이트(10)와, 이 상부플레이트(10)에 대향되어 요철형식으로 결합하도록 다른 원판에 냉각수 유입홀(14)이 형성됨과 아울러 이 원판 상면에 상방향으로 돌출된 끼움부(15)가 형성된 하부플레이트(13)와, 상기 삽입부(12)와 끼움부(15)가 결합되는 외측으로 구비되는 스프링(16)으로 이루어지고, 상기 유입홀(14)에서 유출홀(11)로 흐르는 냉각수의 유속이 빨라지도록 유입홀(14)의 직경이 유출홀(11)의 직경보다 크게 형성된 것이다.

Description

실린더블록의 균열방지장치

본 발명은 실린더블록의 균열방지장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 겨울철에 실린더블록내 냉각수가 빙결될 때 냉각수의 체적 변화로 인하여 실린더블록이 균열되는 것을 방지하도록 한 실린더블록의 균열방지장치에 관한 것이다.

일반적으로 엔진은 연료를 연소시켜 여기에서 발생하는 열에너지를 운동에너지로 바꾸어 기계적 일을 하는 것으로, 엔진의 연소과정에서 생성되는 많은 열에 의해 엔진이 과열되게 되고, 이 과열된 열을 냉각시켜 주지 않으면 엔진에 치명적인 손상을 가져오게 된다.

즉, 엔진 실린더내의 연소가스 온도는 2000℃이상으로 이 열의 상당량이 실린더, 실린더헤드, 피스톤 등에 흡수된다. 이에 상기 부분들의 온도가 과도하게 상승하면, 실린더에 변형을 일으키거나 또는 실린더 벽의 유막이 파괴되어 윤활불량을 일으켜 심할 때는 엔진의 손상을 가져오게 되는 겄이다. 또한 연소상태도 나빠지는 결과, 노깅이나 조기점화를 일으켜 출력이 급격히 저하되는 원인이 되기도 한다.

따라서, 엔진에는 상기한 연소과정 및 피스톤의 왕복운동 과정에서의 마찰열에 의한 엔진 과열을 방지하기 위한 냉각장치가 구비되는 바, 상기 냉각장치의 냉각 방식에 따라 공냉식과 수냉식으로 구분된다.

여기서, 수냉식 냉각장치는 라디에이터에서 냉각팬에 의해 냉각된 냉각수를 펌프에 의해 엔진의 워터재킷으로 순환시켜 냉각을 행하도록 구성된다.

이를 좀더 자세히 설명하면, 실린더와 연소실을 둘러싸는 워터재킷, 물을 실린더내로 압송 순환시키는 워터펌프, 온도가 높은 냉각수의 열을 외기에 전달하여 냉각하는 라디에이터, 라디에이터의 통풍을 돕는 팬, 시동직후에 냉각수를 빨리 적정온도로 올리기 위한 서모스탯(thermostat) 등으로 구성되는 바, 상기 라디에이터는 냉각수 파이프로 엔진에 연결되고, 라디에이터에서 냉각팬에 의해 냉각된 냉각수는 워터펌프에 의해 워터파이프를 통해 엔진의 워터재킷을 순환하며 엔진을 냉각한 고온의 냉각수는 냉각수 파이프를 통해 라디에이터로 복귀하여 다시 냉각팬에 의해 냉각되는 하나의 냉각 시스템을 구성하게 된다. 그러고 상기 서모스탯은 시동시에 차가운 냉각수가 엔진의 워밍업을 방해하게 되므로 냉각수의 온도가 일정치 이하일 때 냉각수 파이프로의 유로를 차단하도록 냉각수 통로인 워터재킷과 라디에이터 사이에 설치되게 된다.

한편, 상기한 수냉식 냉각장치에 있어서, 냉각수는 주로 물을 사용하게 되는데, 이에 따라 추운 겨울철에는 냉각수가 워터재킷내에서 빙결될 수 있다.

이렇게 냉각수가 워터재킷내에서 빙결되면, 냉각수가 체적팽창을 일으키게 되고, 이 냉각수의 체적팽창으로 인해 실린더블록에 심각한 균열이 일어날 수 있다.

이에 종래에 상기의 실린더블록의 균열을 방지할 수 있도록 여러가지 방법이 제안되었다.

그중에 종래 팽창마개(Expansion Plug)를 이용하여 실린더블록의 균열을 방지하는 방법에 대해 도 1 및 도 2에 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 엔진의 실린더블록(1)에는 피스톤(2)이 커넥팅로드(3) 및 크랭크축(4)에 연결되어 있고, 상기 피스톤(2)은 실린더(5)내에서 상,하 왕복운동을 하게 된다.

그리고, 상기 실린더(5)를 보강하는 일체형 실린더라이너(6)를 감싸면서 냉각수 통로인 워터재킷(7)이 형성되어 있고, 이 워터재킷(7)의 외주면에 작은 관통홀(8)이 형성되어 있으며, 이 관통홀(8)에 팽창마개(9)가 강제 압입되어 있다.

상기 팽창마개(9)는 절개 단면형상이 디귿자형으로 된 원통형 마개로 상기 관통홀(8)에 강제 압입될 정도의 직경을 갖도록 되어 있다.

이렇게 워터재킷(7)내에 강제 압입된 팽창마개(9)는 상기에서 전술한 워터재킷(7)내의 냉각수의 빙결로 체적이 팽창하여 실린더블록(1)에 강한 압력으로 작용할 때 상기 압력에 의해 관통홀(8)에서 외부쪽으로 밀려나와 이탈됨으로써, 실린더블록(1)의 균열을 방지하게 되는 것이다.

그러나, 상기한 바와 같이 팽창마개(9)가 워터재킷(7)의 관통홀(8)에 강제로 압입되어 조립되는 구조에 있어서, 장착조립시에 실수하거나 외부에서 강한 충격이 있을 때 탈착되는 문제점이 있었고, 또 상기한 바와 같이 냉각수의 체적팽창에 따라 관통홀(8)에서 이탈할 경우에 다시 재압입하여 추후를 대비해야 하는 번거로움이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 상기 워터재킷내 냉각수가 흐르는 통로상에 냉각수의 체적팽창량을 흡수할 수 있는 균열방지수단을 구비함으로써 실린더블록이 균열되는 것을 방지하도록 한 실린더블록의 균열방지장치를 제공하는 데 있다.

또한 상기 균열방지수단에서 냉각수의 유속이 빨라지도록 함으로써, 냉각효과를 향상시킬 수 있도록 한 실린더블록의 균열방지장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 이루어진 본 발명 실린더블록 균열방지장치는, 실린더 외측으로 냉각수 통로인 워터재킷이 구비되고, 이 워터재킷에서 실린더 상부 실린더헤드쪽으로 냉각수가 흐르도록 냉각수 흐름통로가 구비된 실린더블록에 있어서, 상기 실린더 상부 실린더블록 상단면에서 실린더쪽으로 단차된 안착부와, 이 안착부에 안착되어 냉각수가 빙결에 의해 체적팽창될 때 스프링 탄성에 의해 체적팽창량을 흡수하는 균열방지수단을 포함함을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 엔진의 실린더블록을 도시한 사시도,

도 2는 종래에 실린더블록의 부분단면도,

도 3은 본 발명의 균열방지수단이 안착되는 실린더블록 선단면의 냉각수 흐름통로를 도시된 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 균열방지수단이 구비된 실린더블록의 부분단면도,

도 5는 본 발명에 따른 균열방지수단의 단면 형상이 보이도록 도시한 사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 ; 실린더블록 2 ; 피스톤

3 ; 커넥팅로드 4 ; 크랭크축

5 ; 실린더 6 ; 실린더라이너

7 ; 워터재킷 8 ; 관통홀

9 ; 팽창마개 10 ; 상부플레이트

11 ; 유출홀 12 ; 삽입부

13 ; 하부플레이트 14 ; 유입홀

15 ; 끼움부 16 ; 스프링

17 ; 안착부 A ; 균열방지수단

L ; 냉각수 흐름통로

이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 균열방지장치에 대해 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 균열방지수단이 안착되는 실린더블록 선단면의 냉각수 흐름통로를 도시된 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 균열방지수단이 구비된 실린더블록의 부분단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 균열방지수단의 단면 형상이 보이도록 도시한 사시도이다.

도시된 바와 같이, 엔진의 실린더블록(1)에는, 피스톤(2)이 커넥팅로드(3) 및 크랭크축(4)에 연결되어 있고, 상기 피스톤(2)은 실린더(5)내에서 상,하 왕복운동을 하도록 되어 있으며, 상기 실린더(5)를 보강하는 일체형 실린더라이너(6)를 감싸면서 냉각수 통로인 워터재킷(7)이 형성되어 있다.

여기서, 본 발명에 따른 실린더블록(1)의 균열방지장치는, 상기 실린더(5) 상부 실린더블록(1) 상단면에서 실린더(5)쪽으로 단차된 안착부(17)와, 이 안착부(17)에 안착되어 냉각수가 빙결에 의해 체적팽창될 때 스프링(16) 탄성에 의해 체적팽창량을 흡수하는 균열방지수단(A)으로 이루어져, 실린더블록(1)이 균열되는 것을 방지하도록 구성된 것이다.

이때, 도 5에 본 발명에 의한 균열방지수단(A)의 상세한 형상이 도시되어 있다.

즉, 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 균열방지수단(A)은 원판에 냉각수 유출홀(11)이 형성됨과 아울러 원판 하면에 하방향으로 돌출된 삽입부(12)가 형성된 상부플레이트(10)와, 이 상부플레이트(10)에 대향되어 요철형식으로 결합하도록 다른 원판에 냉각수 유입홀(14)이 형성됨과 아울러 이 원판 상면에 상방향으로 돌출된 끼움부(15)가 형성된 하부플레이트(13)와, 상기 삽입부(12)와 끼움부(15)가 결합되는 외측으로 구비되는 스프링(16)으로 이루어져 있다.

그리고, 상기 유입홀(14)에서 유출홀(11)로 흐르는 냉각수의 유속이 빨라지도록 유입홀(14)의 직경이 유출홀(11)의 직경보다 크게 형성되어 있다.

또한 상기 삽입부(12)의 직경이 끼움부(15)의 직경보다 작게 형성되어 하부플레이트(13)에 냉각수에 의한 압력이 작용하면, 하부플레이트(13)가 스프링(16)을 압축하면서 삽입부(12)와 끼움부(15)가 서로 면접촉하면서 결합되도록 되어 있다.

따라서, 본 발명은 종래에 냉각수 빙결에 따른 체적팽창에 의해 실린더블록(1)의 균열을 방지하기 위해 워터재킷(7) 외주면에 강제로 압입 사용하던 팽창마개(9)의 단점을 보완하는 효과가 있다.

즉, 상기 균열방지수단(A)이 냉각수 흐름통로(L)상의 안착부(17)에 안착시키고, 여기에 실린더헤드(도시안됨)를 결합하여 균열방지수단(A)을 고정시키게 되면, 평상시에는 냉각수가 상기 유입홀(14)을 통해 유입되어 유출홀(11)로 유출되어 실린더헤드쪽으로 순환하면서 냉각작용을 수행하게 된다.

물론, 이때 상기 유입홀(14)의 직경이 유출홀(11)의 직경보다 크게 형성된 관계로 유입홀(14)과 유출홀(11) 사이에서 유속이 빨라지며서 와류(Swirl)가 유도되어 냉각수의 냉각능력이 향상되게 된다.

그리고, 겨울철에 냉각수의 빙결에 의한 냉각수의 체적팽창시에도 냉각수가 체적팽창하게 되면, 상기 하부플레이트(13)가 상부플레이트(10)쪽으로 압축되면서 스프링(16)을 압축하게 되고, 이에 따라 스프링(16)에 의해 체적팽창량을 흡수함으로써, 냉각수의 체적팽창에 인한 실린더블록(1)에 가해지는 압력이 소멸되어 실린더블록(1)의 균열을 방지할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 실린더블록의 균열방지장치에 의하면, 종래에 팽창마개를 외주면에 강제 압입하는 대신에 워터재킷의 냉각수 흐름통로 상에 균열방지수단을 구비함으로써, 겨울철에 냉각수가 빙결되어 체적팽창을 할 때 균열방지수단이 워터재킷내에서 체적팽창량을 스프링 탄성에 의해 내측으로 흡수하게 됨에 따라 실린더블록에 가해지는 팽창압력이 소멸되어 실린더블록이 균열되는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한 상기 균열방지수단을 지나는 냉각수의 유속이 상기 유입혹과 유출홈 사이에서 빨라짐으로써, 냉각수의 냉각능력이 향상되어 엔진의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 실린더 외측으로 냉각수 통로인 워터재킷이 구비되고, 이 워터재킷에서 실린더 상부 실린더헤드쪽으로 냉각수가 흐르도록 냉각수 흐름통로가 구비된 실린더블록에 있어서,

   상기 실린더 상부 실린더블록 상단면에서 실린더쪽으로 단차된 안착부와, 이 안착부에 안착되어 냉각수가 빙결에 의해 체적팽창될 때 스프링 탄성에 의해 체적팽창량을 흡수하는 균열방지수단을 포함함을 특징으로 하는 실린더블록의 균열방지장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 균열방지수단은, 원판에 냉각수 유출홀이 형성됨과 아울러 원판 하면에 하방향으로 돌출된 삽입부가 형성된 상부플레이트와, 이 상부플레이트에 대향되어 요철형식으로 결합하도록 다른 원판에 냉각수 유입홀이 형성됨과 아울러 이 원판 상면에 상방향으로 돌출된 끼움부가 형성된 하부플레이트와, 상기 삽입부와 끼움부가 결합되는 외측으로 구비되는 스프링으로 이루어진 것을 특징으로 하는 실린더블록의 균열방지장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 유입홀에서 유출홀로 흐르는 냉각수의 유속이 빨라지도록 유입홀의 직경이 유출홀의 직경보다 크게 형성됨을 특징으로 하는 실린더블록의 균열방지장치.