KR100223083B1 - 소음 저감용 외부셀을 구비한 차량용 엔진블록 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진의 진동 및 소음을 최소화하기 위한 엔진 블록에 관한 것으로, 이 엔진 블록은 실린더 헤드와, 상기 실린더 헤드의 하부에 장착된 실린더 블록과, 상기 실린더 블록의 하부에 고정된 베어링 캡과, 상기 실린더 헤드의 하부에 고정되어 실린더 블록을 둘러싸는 외부 셀과, 상기 외부 셀의 하부에 고정된 오일팬을 구비한다. 상기 외부 셀은 실린더 블록 및 베어링 캡의 진동이 그것에 전달되는 것을 방지하도록 상기 실린더 블록의 외주부로 부터 이격되어 그들 사이에 공간을 제공하도록 위치되어 있다. 또한, 외부 셀의 강성을 증진하도록 그의 하부에는 래더 프레임이 고정되어 있다.

Description

소음 저감용 외부 셀을 구비한 차량용 엔진 블록

제1도는 종래의 기술에 따른 전형적인 엔진 블록에 대한 개략적인 부분 단면도.

제2도는 본 발명의 바람직한 실시예의 엔진 블록에 따른 제4도의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 취한 부분 단면도

제3도는 제4도의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 취한 부분 단면도

제4도는 제6도의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 취한 부분 단면도

제5도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 외부 셀의 부분 사시도

제6도는 제4도의 Ⅵ-ⅩⅠ선을 따라 취한 부분 단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

32 : 실린더 헤드 36 : 실린더 블록

40 : 베어링 캡 42 : 외부 셀

44 : 오일 팬 54 : 보강 리브

56 : 래더 프레임

본 발명은 차량용 엔진 블록에 관한 것으로, 특히 엔진 블록의 외부 셀을 실린더 블록과 분리시켜 실린더 헤드에 장착하여 베어링 캡의 진동이 상기 외부 셀에 전달되는 것을 방지함으로서 엔진의 소음을 감소 또는 최소화시킬 수 있는 차량용 엔진 블록에 관한 것이다.

잘 알려 있는 바와같이 엔진은 작동중에 그의 진동 및 소음을 야기시키는 축방향 굽힘력, 수직방향 굽힘력 및 비틀림력등을 받게된다.

특히, 실린더내에서 발생된 폭발력은 커넥팅 로드 및 베어링 캡을 통하여 실린더 블록 및 오일 팬에 전달되어 결국 엔진의 소음을 발생시킨다.

따라서, 엔진의 소음을 감소시키기 위해서는 진동의 주요발생원이 되는 엔진의 실린더 블록 및 그와 관련된 부품등의 강성을 개선할 필요가 있다. 이러한 부품의 강성을 향상시키기 위한 전형적인 접근방법은 실린더 블록과 오일 팬 사이에 래더 프레임(ladder frame)을 장착하는 것이다. 이러한 래더 프레임은 실린더 블록의 스커트부의 진동을 억제시킴으로서 엔진의 소음을 감소시키는 역할을 한다.

이와 관련하여, 실린더 블록과 베어링 캡의 강성을 개선하여 엔진의 소음을 감소시키기 위한 다양한 엔진구조가 개발되어 왔다.

예를들어, 미합중국 특허 제4,878,469호는 스커트부를 갖는 실린더블록과, 상기 실린더 블록의 스커트부에 고정된 래더 비임과, 상기 래더 비임에 장착된 트랜스미션 케이스를 구비하여, 베어링 캡부의 강성을 증가시킴과 아울러 실린더 블록의 스커트부의 진동을 감소시킴으로써 엔진의 소음을 감소시킬 수 있는 차량용 엔진구조를 제공하고 있다. 상기에서 설명한 바와 같이, 상기 특허에서 래더비임은 베어링 캡부의 강성을 증가시켜 실린더 블록 스커트부의 진동을 억제시키는 역할을 한다.

또한, 미합중국 특허 제5,016,584호에는 크랭크 샤프트의 베어링부의 강성을 증진시킬 수 있는 블록이 제시되어 있으며, 상기 엔진 블록은 실린더 블록과, 상기 실린더 블록의 하면에 결합된 하부 케이스와 상기 하부 케이스에 고정된 오일 팬을 구비하고 있다.

크랭크 샤프트는 실린더 블록과 하부 케이스의 베어링부에 회전하도록 지지되어 있다. 위에서 언급한 선행 특허에 개시된 바와 같이, 엔진블록은 그 의도된 목적 즉 실린더 블록과 베어링 캡부의 강성을 높여서 엔진의 소음 및 진동을 다소 감소시킬 수 있다 하더라도 크랭크 샤프트가 실린더 블록과 보강부재(즉, 래더 비임이나 하부 케이스)의 베어링부에 결합되어 있으므로 베어링부에 가해진 충격력이 실린더 블록 및 오일 팬에 직접적으로 전달되어 엔진의 소음 및 진동을 감소시키는데에는 불충분하다는 결점이 여전히 남아 있다.

한편, 일본 실용신안공보(소) 59-43486 호에는 실린더 블록의 외면에 방진 판넬부재를 설치하여 엔진의 소음을 저감시키는 엔진 블록이 제시되어 있으나, 이것도 마찬가지로 베어링부의 진동이 직접 실린더 블록 오일 팬에 전달되므로 엔진의 소음을 감소시키는데 한계가 있다.

전형적인 엔진 블록은 제1도와 같이 도시할 수 있다.

이 엔진 블록(2)은, 실린더 헤드(4)에 장착되며 확장된 스커트부(6)를 갖는 실린더 블록(8)과 상기 실린더 블록(8)의 하부에 볼트(10)로 고정된 래더 프레임(12)과, 상기 래더 프레임(12)에 볼트(14)에 의해 고정된 오일 팬(16)을 구비하고 있다. 또한 실린더 블록(8)의 하부 및 래더 프레임(12)의 상부에는 크랭크 샤프트(18)를 회전 가능하게 지지하는 베어링부(20), (22)가 형성되어 있다.

제1도에 명료하게 도시되어 있는 바와 같이, 전형적인 엔진 블록에 의하면, 실린더 블록(8)의 강성이 그것에 고정된 래더프레임(12)에 의해 다소 증진되어 오일 팬(16)의 진동을 어느 정도 완화시킬 수 있다 하더라도, 크랭크 샤프트(18)는 실린더 블록 및 래더 프래임(12)의 베어링부(20), (22)에 지지되어 있으므로 엔진의 작동중 발생된 크랭크 샤프트의 진동이 실린더 블록(8), 래더 프레임(12) 및 오일 팬(16)에 직접 전달되기 때문에 엔진의 소음을 충분히 억제시키기가 어렵다.

따라서, 본 발명의 목적은 외부 셀을 실린더 블록의 둘레에 이격되게 위치시켜 실린더 헤드에 장착함으로써, 크랭크 샤프트를 지지하는 실린더 블록의 베어링부와 외부 셀과의 주파수 분리를 가능케하여 엔진의 소음을 최소화시킬 수 있는 차량용 엔진 블록을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 실린더 블록의 베어링부에서 발생된 진동이 외부 셀, 래더 프래임 및 오일 팬에 직접 전달되는 것을 방지하여 엔진의 소음을 극소화시킬 수 있는 엔진 블록을 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 엔진의 소음이 외부로 전파되는 것을 차단할 수 있는 외부 셀을 구비한 엔진 블록을 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 엔진 블록의 전체 무게를 감소시킴과 아울러 엔진 블록의 강성을 증진시킬 수 있는 엔진 블록을 제공하는데 있다.

본 발명의 상기 목적들을 실린더; 헤드와 상기 실린더 헤드에 장착된 실린더 블록과; 상기 실린더 블록의 하부에 고정되고, 상기 실린더 블록과 협력하여 크랭크샤프트를 회전가능하게 지지하는 베어링캡과; 상기 실린더 블록을 둘러싸도록 상기 실린더 헤드의 하부에 고정된 외부 셀과; 상기 외부 셀의 하부에 고정된 오일 팬을 구비하는 엔진블록을 제공함으로써 달성된다.

상기 외부 셀은 엔진의 작동중에 실린더 블록의 진동이 그것에 및 오일팬에 직접 전달되는 것을 방지하도록 실린더 블록과 이격된 위치에 배치되어 있다. 또한, 외부 셀의 외주부에는 외부 셀의 강성을 증진시키기에 적합한 다수의 격자형 보강리브가 형성되어 있다. 더우기, 래더 프레임이 외부 셀의 하부에 고정되어 외부 셀의 강성을 더욱 보강하여 엔진 소음을 최소화할 수 있게 한다.

이하에서 제2도 내지 제5도를 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

제2도를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엔진블록에 대한 부분 단면도가 도시되어 있으며, 이 엔진 블록(30)은 실린더 헤드(32)와, 상기 실린더 헤드(32)에 고정구 예를 들어 볼트(34)에 의해서 장착된 실린더 블록(36)과, 상기 실린더 블록(36)하부에 볼트(38)로 고정된 베어링 캡(40)과, 상기 실린더 블록(36)를 둘러싸도록 상기 실린더 헤드(32)에 고정된 외부 셀(42)과, 상기 외부 셀(42)의 하부에 고정된 오일 팬(44)을 구비하고 있다.

제2도에 도시되어 있는 바와 같이, 실린더 블록(36)의 하부에는 상측 베어링부(46)가 형성되어 있고, 베어링 캡(40)에는 상기 실린더 블록(36)의 상측 베어링부(46)에 대응하는 하측 베어링부(48)가 형성되어 있다. 따라서, 크랭크샤프트(50)는 실린더 블록(36) 및 베어링 캡(40)의 베어링부(46), (48)에 지지되어 회전하게 된다.

제2도 및 제3도에 명료하게 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 엔진 블록에 의하면, 외부 셀(42)은 주가진원인 실린더 블록(36) 및 베어링 캡(40)에 직접 접촉되는 일 없이 분리되어 실린더 헤드(32)에 볼트(51)로 고정되어 실린더 블록(36)과 외부 셀(42)를 분리시키는 공간(52)을 형성하도록 위치되어 있다. 따라서, 엔진의 작동중에 베어링 캡(40)의 진동이 직접 외부 셀(42)및 오일팬(44)에 전달되지 않으므로 엔진의 소음을 대폭적으로 줄일 수 있게 된다.

더우기, 외부 셀(42)은 그내에서 발생된 엔진의 소음이 외부로 전파되는 것을 방지하는 역할을 하게 되므로 엔진의 소음을 극소화 시킬 수 있게 된다.

제5도에 도시되어 있는 바와 같이, 외부 셀(42)은 실린더 블록(36) 및 베어링 캡(40)을 둘러싸기에 적합한 육면체 형상으로 형성되어 있으며, 또한 그의 외면에는 외부 셀(42)의 강성은 높이기 위해서 다수의 격자형 보강리브(54)가 일체로 형성되어 있다. 외부셀(42)은 엔진의 중량을 감소시키기 위해서 알루미늄으로 제조하는 것이 바람직하다.

제2도를 다시 참조하면, 외부 셀(42)의 하부에는 래더프레임(56)을 예를 들어 볼트(58)로 고정자혀 외부 셀(42)의 강성을 한층 증대시킴으로서 외부 셀(42)의 진동을 방지하도록 한다.

또한, 본 발명의 엔진 블록 구조에 의하면, 전형적으로 실린더 블록(36) 및 베어링 캡(40)의 베어링부에서의 굽힘 모드(bending mode)는 대략 650내지 900Hz 또는 1500Hz이상에 발생되고, 반면에 외부 셀(42)의 패널 및 굽힘 모드는 대략 300내지 700Hz에서 발생하게 된다.

그 결과, 외부 셀(42)과 실린더 블록의 각 주파수는 서로 상이한 영역내에 존재하에 되므로 그들의 주파수 분리를 얻을 수 있게 되어 실린더 블록 및 베어링 캡의 진동에 의해서 야기되는 엔진의 소음을 극도로 감소시킬 수 있게 된다.

제4도는 제6도의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도로서, 본 발명의 실시예에 따른 4기통 엔진의 실린더 블록을 예시적으로 도시한 것이다.

본 발명의 엔진 블록은 제4도에 도시된 것에만 한정되는 것이 아니며, 그의 적절한 용도에 따라 필요한 갯수의 실린더 보어(60)를 갖도록 설계할 수도 있다. 제4도에 또한 명확하게 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 외부 셀(42)은 실린더 블록(36)과 분리되어 있으며 베어링 캡(40)의 진동이 외부 셀(42)에 전달되는 것을 방지하여 엔진의 소음을 감소시키도록 그들 사이에 공간(52)이 형성되어 있다.

제6도는 제4도의 Ⅵ-Ⅵ선 부분 단면도로서, 명료성을 위해 래더 프레임 및 다른 부품들을 제거하여 도시한 것이다. 크랭크샤프트(50)는 실린더 블럭(36) 및 베어링 캡(40)의 베어링부(46),(48)에 지지되어 있다. 외부 셀(42)의 양측벽(62),(64)의 하부에는 크랭크샤프트(50)를 그내에 수용할 수 있는 절결부(66), (68)가 각기 형성되어 있다.

이와관련하여 외부셀(42)의 절결부(66), (68)는 크랭크샤프트(50)와 접촉되지 않음을 주목하기 바란다. 그에 따라, 엔진의 작동중에 외부셀(42)은 크랭크샤프트(50)의 회전운동에 의해 야기된 굽힘응력 및 비틀림 응력을 받지 않게 된다. 밀봉케이스(70)가 외부 셀(42)의 각 절결부(66), (68)를 밀폐하도록 외부셀(42) 미 오일 팬(44)에 고정되어 있으며, 상기 밀봉 케이스(70)내에는 그것을 관통하는 크랭크샤프트(50)에 밀봉을 제공하는 오일 시일(72)이 설치되어 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 엔진 블록은 외부 셀을 실린더 블록 및 베어링 캡과는 분리되도록 실린더 헤드에 고정함으로써 실린더 블록 및 베어링 캡의 진동이 외부 셀에 전달되는 것을 방지하여 엔진의 소음을 현저히 줄일 수 있고 또한 외부 셀이 엔진의 소음이 외부로 전파되는 것을 차단할 수 있는 산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (10)

1. 실린더 헤드(32)와;

   상기 실린더 헤드에 장착되고, 하부에 크랭크샤프트를 지지하는 베어링부(46)를 갖는 실린더 블록(36)과;

   상기 실린더블록의 하부에 고정되어 상기 실린더 블록의 베어링부(46)와 대응하는 베어링부(48)를 갖는 베어링 캡(40)과;

   상기 실린더 헤드의 하부에 고정되어 상기 실린더 블록을 둘러싸는 외부 셀(42)과;

   상기 외부 셀의 하부에 고정된 오일 팬(44)을 구비한 엔진 블록.
2. 제2항에 있어서,

   상기 외부 셀(44)은 상기 실린더 블록(36)의 외주부로 부터 이격되어 그들사이에 공간을 형성하도록 위치되어 있는 엔진 블록.
3. 제2항에 있어서,

   상기 외부셀(42)은 상기 실린더 블록(36)을 둘러싸기에 적합한 대체로 하방으로 확정된 육면체 형상인 엔진 블록.
4. 제3항에 있어서,

   상기 외부 셀(42)은 그의 외면에 일체로 형성된 다수의 격자형 보강리브(54)를 구비한 엔진블록.
5. 제4항에 있어서,

   상기 외부 셀(42)은 알루미늄으로 제조되어 있는 엔진블록.
6. 제1항에 있어서,

   상기 외부 셀(42)의 하부에 고정된 래더 프레임(56)를 더 포함하는 엔진 블록.
7. 제6항에 있어,

   상기 외부셀(44)은 상기 실린더 블록(36)의 외주부로 부터 이격되어 그들사이에 공간을 형성하도록 위치되어 있는 엔진 블록.
8. 제6항에 있어서,

   상기 외부 셀(42)은 상기 실린더 블록(36)을 둘러싸기에 적합한 대체로 하방으로 확장된 육면체 형상인 엔진 블록
9. 제8항에 있어서,

   상기 외부 셀(42)은 그의 외면에 일체로 형성된 다수의 격자형 보강리브(54)를 구비.한 엔진 블록
10. 제9항에 있어서,

    상기 외부 셀(42)은 알루미늄으로 제조되어 있는 엔진 블록.