KR20010012501A - 디젤형 내연기관용 실린더 라이너 - Google Patents

Abstract

디젤형 내연기관용 실린더 라이너(1)는 윤활유의 외측 공급부를 구비한 적어도 하나의 내향으로 개방된 오일 홈과 적어도 제1 및 제2 그룹의 내향으로 개방된 리세스를 지니며, 각각의 그룹은 라이너의 원주방향으로 불연속적인 범위를 지니는 적어도 2개의 리세스(14)를 지닌다. 상기 그룹의 리세스(14)는 활주면(6)의 길이의 상부 15 퍼센트에 배치되며, 다른 그룹의 리세스(14)들이 라이너(1)의 종방향으로 상호 분리부를 갖도록, 또한 라이너(1)의 원주방향으로 상호 배치되도록 정렬된다.

Description

디젤형 내연기관용 실린더 라이너{A CYLINDER LINER FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE OF THE DIESEL TYPE}

실린더 라이너와 관련하여, 상황에 따라서는 때때로 실린더 라이너의 활주면과 피스톤 링들 사이에 늘어붙음(seizure) 현상이 일어날 수 있다는 것은 공지된 문제점이다. 그러한 늘어붙음 현상은, 그것이 새로운 라이너의 시운전중과 정상 작동중 모두에서 일어난다는 점에서 보아, 일정한 조건없이 발생하는 것으로 보인다. 이러한 형태의 늘어붙음 현상의 개시는, 피스톤 링과 활주면이 가장 큰 부하에 노출되는 곳인 실린더 라이너의 상부에서 일어나는 것으로 추정된다.

피스톤의 압축행정 중, 피스톤의 위쪽에서 압력의 증대가 일어나는데, 터보과급기로부터 공급된 소기 공기는, 예를들면 3 내지 4 바의 초기 압력으로부터 피스톤의 가장 높은 위치에서 예를들면 100 내지 150 바의 상당히 높은 압력으로 압축된다. 압축행정의 제1의 부분에서, 압력의 증대는 느리며, 피스톤이 그것의 가장 높은 위치에 도달할 때까지 압력 증가의 대부분은 단연코 일어나지 않는다. 피스톤의 가장 높은 위치 부근에서, 연료밸브들이 개방되고, 연료가 실린더내로 분사되어 점화되는데, 연소중 실린더 압력은 예를들면, 160 내지 200 바의 최대 연소 압력까지 증가되는 동시에, 실린더 상부의 온도는 500℃까지 증가된다. 연소중, 피스톤 크라운 위쪽의 연소실에서의 대량의 압력 상승은, 피스톤 링의 홈과 피스톤 링들 사이의 환형 공간내로 연소가스가 침투되도록 하며, 거기서 압력이 링들의 후방에 영향을 주어, 라이너의 활주면에 대하여 링들을 가압한다. 연소중의 높은 온도 또한 활주면상의 윤활유 막의 보다 더 낮은 점성을 유발하여, 유막이 보다 쉽게 파괴된다. 유막 파괴의 위험은 피스톤의 가장 높은 위치 부근에서 피스톤의 비교적 느린 이동에 의해 더 증가된다. 활주면상의 유막을 유지하는데 필요한, 활주면과 피스톤 링의 활주 속도는 매우 낮다. 팽창행정중, 피스톤은 하향으로 밀리며, 압력 증가의 대부분이 팽창행정의 제1의 절반에서 발생하며, 그 후, 압력은 비교적 느리게 감소되며, 피스톤이 소기구를 통과하기 바로전에 압력은 일반적으로 대략 소기 공기의 압력까지 감소될 수 있다. 따라서, 실린더의 가장 높은 위치 부근의 영역에서의 압력 부하는, 실린더의 나머지 부분에서의 압력 부하에 비하여 매우 크다. 따라서, 라이너의 가장 높은 부분 부근의 영역은 모든 점에서 가장 높은 부하에 노출된 활주면 부분으로 된다. 라이너의 하부 영역에서 발생하는 늘어붙음 현상이 다른 부분으로 전개되는 것과 더 넓은 영역으로 전개되는 것을 방지하기 위한 다양한 시도가 있었다. 덴마크 특허 제170430호는 홈 형태의 2개의 환형 리세스를 갖는 실린더 라이너를 개시하는데, 상기 리세스는 단지 실린더의 내측을 향해서만 개방되며, 소기구의 바로 위쪽과 바로 아랫쪽에 각각 배치된다. 그 리세스는 팽창행정중 피스톤 링들에 의해 하향으로 밀린 윤활유의 일부를 모으며, 실린더 라이너와 접촉하는 피스톤의 스커트에 의해 소기구 아래의 영역에서 개시되고 전개되는 늘어붙음 현상이 리세스 위쪽의 영역으로 전개되는 것을 방지한다.

일본 특허 공개 소62-32207호는, 라이너의 상부에 윤활유의 공급을 위한 유입구를 구비하며, 소기구 약간 위쪽의 라이너의 아랫쪽 3분지 1에 배치된 리세스 형태의 원주방향 지그재그형 오일 저장기를 구비한 실린더 라이너를 제시한다. 그 리세스는 단지 라이너의 내측을 향해서만 개방되어, 윤활유의 분배를 개선하는 작용을 하는데, 리세스를 지나 피스톤의 하향 이동중 윤활유는 리세스에 모여 유지되며, 그후에 피스톤 링으로 다시 방출된다. 리세스가 지그재그형이기 때문에, 피스톤이 그 소기구 아래의 하부 위치를 지난후 오일 저장기를 지나 상향으로 이동할 때 오일이 링을 따라 분배된다. 따라서, 리세스는 소기구에서 손실될 수 있는 윤활유를 보유한다.

활주면의 리세스의 이러한 실시예들은 라이너의 하부에 배치되는데, 그것은, 연소실의 압력이 피스톤의 그러한 위치에서 낮기 때문에, 피스톤 링이 큰 부하없이 리세스를 충분히 통과하는 것을 의미한다.

유막의 국부적 파괴를 통하여 늘어붙음 현상이 발생함으로써, 피스톤 링이 활주면과 직접 접촉하여 늘어붙음 현상을 개시하며, 그러한 늘어붙음 현상은 국부적 과열을 초래하며, 차후에 검사하면, 열에 의한 라이너와 피스톤 링의 재료에 손상이 관찰될 수 있다는 것이 공지되어 있다. 늘어붙음의 형성은 지금까지 윤활의 부족으로 인한 표면의 손상(scuffing)에 의해 초래되는 것으로 추정되어 왔으며, 그것은 진행하는 작동중, 재료에 늘어붙음 현상의 변색 특성을 유발하는 유해한 열을 발생시킨다.

본 발명의 목적은, 작동중, 피스톤 링들과 활주면 사이의 접촉압력이 특히 높은 곳인 활주면의 영역과 피스톤 링들 사이의 늘어붙음 현상이 방지되는 방식으로 실린더 라이너를 설계하는 것이다.

본 발명은, 대체로 원통형인 내측 표면 형태의 활주면을 지니며, 단지 실린더의 내측을 향하여만 개방되는 적어도 하나의 리세스와 윤활유의 외측 공급부를 갖는 적어도 하나의 내향으로 개방된 오일 트랙을 지니는 디젤형 내연기관용 실린더 라이너에 관한 것이다.

도1은 피스톤이 상사점에 있을 때의 실린더 라이너의 부분 측면도, 부분 종단면도이다.

도2는 내측표면에 리세스를 구비한 실린더 라이너의 최상부 섹션의 전개된 부분도이다.

도3은 내측표면에 리세스를 구비한 실린더 라이너의 최상부 섹션의 제2의 실시예의 도2에 상응하는 전개된 부분도이다.

도4는 내측표면에 리세스를 구비한 실린더 라이너의 최상부 섹션의 제3의 실시예의 전개된 확대 부분도이다.

도5는 내측표면에 리세스를 구비한 실린더 라이너의 최상부 섹션의 제4의 실시예의 도2에 상응하는 전개된 부분도이다.

도6은 관련된 피스톤 링과 피스톤을 갖는 실린더 라이너의 활주면에 있는 리세스의 확대 단면도이다.

이러한 목적을 위하여, 본 발명에 따른 실린더 라이너는, 리세스가 라이너의 원주방향으로 불연속적인 범위를 지니는 적어도 2개의 리세스를 각각 지니는 제1 및 제2그룹을 포함하며, 상기 그룹의 리세스들은 활주면의 길이의 상부 15 퍼센트에 배치되며, 다른 그룹의 리세스는 라이너의 종방향으로 상호 분리부를 갖도록 정렬되고, 실린더 라이너의 축에 평행한 활주면상의 어떠한 선이라도 적어도 하나의 리세스에 의해 교차되도록 라이너의 원주방향으로 상호 정렬되는 것을 특징으로 한다.

활주면의 상부는 라이너의 종방향 위치에 배치되며, 거기서 상부 피스톤 링은 그 상사점을 지니며, 활주면이 최하부 피스톤 링의 하사점까지 하향으로 연장한다. 따라서, 활주면의 길이는 대략 링 팩(pack)의 높이 만큼 행정보다 더 길게 된다.

가장 큰 부하를 갖는 영역의 활주면의 상부에 인접하게 리세스를 배치하면, 사실상, 링들에 대한 지지영역을 제거하고, 불연속적인 링 지지부를 도입할 수 있으며, 그것은 링에 대한 더 큰 부하와 증가된 늘어붙음 위험을 초래하지만, 그러한 현상에도 불구하고, 리세스들이 늘어붙음 현상의 초기 형성을 간섭하기 때문에, 링과 라이너의 마모는 감소된다.

늘어붙음 형성의 근본적인 메카니즘의 지금까지의 일반적인 인식은 부정확한 것으로 보이는데, 그 이유는 그것이 끊임없이 점진적인 과정을 전제로 하며, 그러한 과정은 일정 기간에 걸쳐 늘어붙음 현상을 유발하기 때문이다. 늘어붙음 현상은, 피스톤 링과 활주면 사이의 과도한 마찰에 의해 발생되는 갑작스럽고, 매우 국부적인 과열에 의해 개시되어, 그 결과 피스톤 링과 활주면 사이의 단기간의 전적인 용접을 발생시킨다. 그러한 용접 현상은, 활주면상의 유막을 통하여 피스톤 링을 밀어내는 높은 연소압에 의해 팽창행정중 발생한다. 또한 연소압은 피스톤과 피스톤 링 양자에 매우 큰 하향 충격을 가하기 때문에, 피스톤 링은 즉시 파괴되어 헐거워지는 동시에 활주면의 재료가 파괴되어, 활주면이 거칠어진다. 그러한 파괴는 열을 더 발생시킴으로써, 또 다른 용접 현상을 허여한다. 계속되는 피스톤 링들의 통과와 동시에, 국부적 늘어붙음 현상은 더 넓은 영역의 활주면으로 퍼지거나 또는 전개될 수 있다.

피스톤 링들의 운동 방향에 교차하는 활주면의 매우 좁은 리세스의 배치 조차, 리세스 주위의 영역에 늘어붙음 현상의 실직적인 초기 형성을 간섭한다. 발생할 용접 현상에 대하여는 증가된 온도 수준이 필수 선행조건이다. 피스톤 링이 유막을 파괴할 경우, 링과 활주면 사이의 마찰의 증가로 인하여 열이 발생할 것이다. 링이 활주면의 리세스를 통과하는 순간에, 일시적으로 가열이 냉각으로 바뀔것이며, 피스톤 링과 라이너의 재료 모두가 적절히 낮은 평균 온도를 지니므로, 열은 피스톤 링의 가열된 지점으로부터 끊임없이 전도되어 나간다. 따라서, 열 발생의 순간적인 중단은 늘어붙음 현상의 초기 형성을 방지하기에 충분하다.

늘어붙음 현상의 개시를 방치하는 것과는 별도로, 본 발명에 따른 리세스는 수동적인 오일 저장기로서 작용하고, 발생된 늘어붙음 현상이 전개되는 것을 방지한다는 본질적으로 공지된 부가적인 장점을 지닌다.

피스톤 링들이 활주면에 대하여 가장 밀리는 위치와 또한 전술된 바와같이 온도와 윤활유 상태가 임계적으로 되는 위치의 활주면에 리세스를 배치하는 것은 간단한 일이 아니다. 리세스들이 링에 대한 어느정도의 지지영역을 제거하므로, 그것은 리세스를 통과할때 피스톤의 홈에서 변형될 위험이 있으며, 그 이유는 비교적 얇고 탄성적인 링이 높은 부하에 노출되기 때문이다. 링이 변형될 경우, 링은 리세스의 에지에 충돌함으로써 손상될 수 있다.

피스톤 링들의 그러한 변형과 그에따른 피스톤 링의 마모는, 라이너의 원주방향으로 불연속적인 영역을 갖는 리세스를 형성하고 또한 그것들을 라이너의 종방향의 상호 분리부와 정렬하는 본 발명에 따라 회피될 수 있다. 피스톤 링이 상기 리세스의 일부를 통과할 때, 그것은 리세스들 사이의 나머지 활주면에 의해 지지된다.

실린더 라이너의 축에 평행한 활주면상의 어떠한 선이라도 적어도 하나의 리세스에 의해 교차되도록 불연속적인 리세스를 정렬하면, 피스톤 링들 주위의 어떠한 위치라도 각각의 피스톤 행정에서 하나 또는 그 이상의 냉각 리세스를 통과할 것이다.

리세스의 그룹은 라이너의 원주방향으로 연장하는 홈으로서 형성될 수 있으며, 그것은 라이너의 간단한 제조를 가능하게 한다. 그 홈들은 예를들면 활주면내로 절단되거나 또는 연삭가공될 수 있다.

리세스의 그룹은 라이너의 동일한 종방향 위치에 배치되는 것이 바람직하며, 그것은 기계가공중의 보다 적은 위치결정 단계를 필요로 하므로, 제조를 더 간단히 한다.

또한, 각각의 그룹의 리세스는 활주면의 원주의 최대 80 퍼센트, 바람직하게는 최대 60 퍼센트의 라이너의 원주방향으로 전체 범위를 지니는 것이 바람직하다. 만일 하나의 그룹의 리세스가 활주면의 원주의 80 퍼센트 이상의 라이너의 원주방향으로 전체 범위를 지니는 경우, 피스톤 링들은 피스톤 링의 홈들의 과도한 변형을 피하기 위하여 부적당할 정도로 높은 강성을 지닐 필요가 있다. 만일 하나의 그룹의 리세스가 활주면의 원주의 최대 60 퍼센트의 라이너의 원주방향으로 전체 범위를 지니는 경우, 이것은 피스톤 링들의 만족할만한 지지를 제공하는 동시에, 단지 2개의 그룹의 리세스가 활주면의 전체 원주를 커버할 수 있다.

리세스를 통과할 때 피스톤 링들의 변형을 최소화할 필요에 대하여 늘어붙음 현상을 회피할 필요의 특히 유리한 균형은, 각각의 그룹이 적어도 5개, 바람직하게는 적어도 8개의 리세스를 포함함으로써 달성될 수 있다. 각각의 그룹에 5개, 바람직하게는 8개의 리세스가 포함되면, 원주방향으로 피스톤 링에 대한 지지영역들 사이의 거리는 크지 않게 된다.

더우기, 각각의 그룹의 리세스가 활주면의 원주를 따라 균일하게 분포될 수 있음으로써, 라이너의 제조를 단순화하며, 리세스를 통과하는 피스톤 링 섹션의 길이를 최소화한다.

적절한 실시예에 있어서, 활주면은 피스톤의 피스톤 링들의 사용을 위해 의도되는데, 상기 피스톤 링들은 예정된 최소 높이를 지니며, 리세스의 그룹들은 피스톤 링들의 상기 최소 높이보다 더 작은 높이, 바람직하게는 상기 최소 높이의 최대 75 퍼센트, 적절하게는 1 내지 3 mm 간격의 높이를 지닌다. 만일 리세스의 높이가 피스톤 링들의 최소 높이보다 더 클 경우, 그것들은 리세스를 통과할 때 적어도 하나의 피스톤 링의 활주면에 대한 시일을 단락(shortcircuit)시킬 것이다. 리세스들이 압축과 연소중 최대 압력을 갖는 영역에 배치되므로, 상기 단락은 엔진의 효율에 부정적인 영향을 줄 것이다. 리세스의 높이가 피스톤 링의 최소 높이의 최대 75 퍼센트로 될 경우, 그것은 누출을 효율적으로 막을 것이며, 피스톤 링의 지지를 개선할 것이다. 1 내지 3 mm 의 리세스 높이는 늘어붙음 현상의 형성을 효율적으로 저지하는 반면, 일반적으로 10 mm 이상의 링 높이를 갖는 피스톤 링들의 양호한 지지를 유지할 것이다.

다른 그룹에 속하는 리세스들은 라이너의 종방향으로 적어도 35 mm 의 상호 간격을 지닐 수 있다. 이러한 방식으로, 상이한 그룹의 리세스의 단부 주변의 영역에서의 응력 집중 사이의 간섭이 회피된다.

본 발명은 또한, 피스톤의, 예정된 최소 높이를 지니는 피스톤 링들에 대한 활주면을 구성하는 실질적으로 원통형의 내측 표면을 지니며, 윤활유의 외측 공급부를 구비한 적어도 하나의 내향으로 개방된 오일 트랙과 실린더의 내측을 향해서만 개방되는 적어도 하나의 홈을 지니는 디젤형 내연기관용 실린더 라이너에 관한 것으로, 상기 실린더 라이너는, 상기 적어도 하나의 홈이 라이너의 전체 내측면의 주위에서 연장하고, 피스톤 링들의 최소 높이의 30 퍼센트 이하의 높이를 지니며, 상기 홈들은 라이너의 종방향으로 그들의 높이의 절반보다, 라이너의 반경방향으로 더 큰 깊이를 지니며, 활주면의 길이의 상부 15 퍼센트에 위치하는 것을 특징으로 한다.

결과적으로 피스톤 링의 마모를 수반하는, 피스톤 링 홈들내의 피스톤 링들의 변형이, 피스톤 링들의 최소 높이의 30 퍼센트 이하의 높이를 지니는 적어도 하나의 홈에 의해 본 실시예에서 방지된다. 따라서, 피스톤 링은 피스톤 링의 높이의 적어도 70 퍼센트에 상당하는 면적에 걸쳐 활주면에 의해 항상 지지되며, 따라서, 링 홈의 과도한 변형없이 홈을 통과할 수 있다. 전술된 바와같이, 홈들은 늘어붙음 현상의 개시를 저지한다.

라이너의 적절한 수명은, 라이너의 종방향으로 홈의 높이의 절반보다 라이너의 반경방향으로 더 큰 깊이를 지니는 홈들에 의해 달성될 수 있다. 만일, 예를들어, 피스톤 링들의 최소 높이가 6 mm 이고, 정상의 유연한 작동중 활주면이 1000 시간의 작동시간당 약 0.02 mm 씩 마모될 경우, 홈은 0.6 mm 로 될 것이며, 약 3.4년의 지속적인 작동후까지 완전히 마모되지 않을 것이다. 일반적으로, 선박 엔진은 매 교환 검사 사이에 대략 2년의 지속적인 작동을 하도록 설계되며, 그러한 견지에서, 홈들의 결정된 깊이는 적절히 더 낮은 한계로 여겨진다.

각각의 홈은 라이너의 일정한 종방향 위치에서 활주면의 원주를 따라 연장할 수 있다. 따라서, 전술된 바와같이, 홈은 피스톤 링들의 단락을 방지한다.

더우기, 적어도 3개의 홈들이 만들어질 수 있다. 본 실시예에 따른 홈들은 비교적 좁으므로, 늘어붙음 현상의 방지를 개선하도록 3개 또는 그 이상의 홈들을 상호 인접하게 정렬하는 것이 유리하다.

활주면의 길이의 상부 10 퍼센트에 있어서, 홈들 사이의 거리는 홈 높이의 8배보다 더 적게 될 수 있다. 활주면의 최상부 영역에서 이러한 비교적 인접한 배치로 인하여, 가장 큰 부하를 갖는 활주면의 영역에서 늘어붙음 현상의 형성은 크게 방지될 수 있다.

제2의 실시예에 있어서, 각각의 홈은 활주면의 원통형 섹션의 단부들 사이에서 상향과 하향으로 연장할 수 있는데, 상기 섹션의 높이는 피스톤 링의 최소 높이보다 더 적다. 이러한 방식으로, 홈들은 피스톤 링들의 단락을 방지하는 동시에, 링들의 지지영역은 홈들의 동일한 영역에 대하여 증가된다.

상기 설명된 본 발명의 2개의 실시예에서 보면, 리세스들 또는 홈들은 적절하게는 새롭게 제조된 라이너에 적어도 2 mm 의 깊이를 지녀, 내측 표면의 리세스 또는 홈들의 재기계가공을 하지 않고도 라이너의 긴 수명을 보장할 수 있다.

오일 트랙은 리세스 또는 홈의 아래에 배치되어, 라이너의 상부에서 발생하는 높은 압력에 의해 오일의 공급이 영향을 받는 것을 방지한다.

이제, 본 발명이 첨부도면을 참조하여 실시예 방식으로 보다 상세하게 설명될 것이다.

도1은 대형의 2행정 크로스헤드 엔진용 실린더 라이너(1)를 제시한다. 엔진의 크기에 따라, 실린더 라이너는, 일반적으로 250 mm 내지 1000 mm 간격의 보어와 일반적으로 100 cm 내지 420 cm 간격의 상응하는 길이를 지니는 상이한 크기로 제조될 수 있다. 라이너(1)는 일반적으로 주철로 만들어지며, 라이너는 일체로 만들어지거나 또는 수개의 섹션으로 분할되어, 서로의 연장부에 조립될 수 있다. 분할된 라이너의 경우에 있어서, 적절한 활주층으로 피복된 강철로 상부 섹션을 제작할 수도 있다. 상기한 형태의 크로스헤드 엔진은 예를들면 1:16 - 1:20의 높은 유효 압축비를 지닐 수 있는데, 그것은 피스톤 링들에 대한 높은 부하를 초래한다.

라이너(1)는, 엔진의 프레임 박스 또는 실린더 블럭의 상부 플레이트상에 환형의 하향 표면(2)을 배치시킴으로써, 공지된 방식으로 엔진(도시되지 않았음)에 장착될 수 있으며, 그후 피스톤(3)이 실린더 라이너에 장착되며, 실린더 커버(4)가 환형의 상향 표면(5)상에서 라이너의 상부에 배치되어, 커버 스터드(도시되지 않았음)에 의해 상부 플레이트에 조여진다.

라이너(1)는 실질적으로 원통형의 내측 표면을 지니며, 그것은 피스톤(3)상의 피스톤 링(7)들에 대한 활주면(6)을 형성한다. 실린더 라이너의 하부 섹션에 환형의 열의 소기구(8)들이 배치된다. 피스톤(3)은 상사점과 하사점 사이에서 라이너의 종방향으로 이동가능한데, 상기 상사점에서는 피스톤의 상향 표면(9)이 실린더 커버(4)의 보어에 배치되며, 상기 하사점에서는 피스톤의 상향 표면이 소기구(8)의 하단부 바로 아래에 배치된다. 활주면(6)은 최상부 피스톤 링의 상사점 바로 위에 배치된 상부 에지(10)로부터 최하부 피스톤 링의 하사점 바로 아래에 배치된 하부 에지(11)까지 연장한다. 파형(波形)의 윤활유 트랙(12)이 활주면의 상부 3분지 1지점 아래에서 라이너의 내측 표면에 배치될 수 있으며, 라이너의 내측 표면에서 활주면(6)의 윤활을 위한 흡입구(13)를 통하여 윤활유가 윤활유 트랙(12)내로 유입된다.

활주면의 길이의 상부 15 퍼센트에 상당하는, (a)로 표시된 영역에서, 활주면(6)에는 다수의 리세스가 배치되며, 그것들은 단지 실린더 라이너의 내측을 향해서만 개방되어 있다.

도6은 활주면(6)과 피스톤(3) 부분의 확대 종단면도이다. 피스톤(3)은 피스톤 링 홈(16)을 지니며, 거기에 피스톤 링(7)이 공지된 방식으로 배치된다. 피스톤 링 홈(16)은 피스톤 링(7)보다 위쪽에 있으며, 연소중 연소가스가 위쪽으로부터 갭(17)을 통하여 링 홈(16)의 하부와 피스톤 링의 원통형 내측 표면 사이에 존재하는 환형 공간(18)내로 퍼진다. 고압의 연소가스로 인하여, 탄성의 피스톤 링(7)은 윤활유 막(19)으로 덮힌 활주면(6)에 대하여 화살표로 표시된 방향으로 밀림으로써, 피스톤 링(7)은 활주면(6)에 대하여 피스톤(3)을 시일한다. 활주면(6)은 리세스(14)를 구비하며, 본 실시예에서 리세스는 날카로운 에지를 갖는 홈으로서 형성되지만, 그것은 또한 활주면(6)으로의 전이부에 만곡된 에지(20)를 지닐 수도 있다. 피스톤이 상하로 이동할때, 윤활유가 리세스(14)내로 진입한다.

리세스(14)의 높이는 피스톤 링(7)의 높이보다 현저히 작으며, 따라서 리세스(14)를 통과할 때 피스톤 링은 활주면(6)에 의해 충분하게 지지된다. 제2의 실시예(도시되지 않았음)에 있어서, 리세스(14)의 높이는 피스톤 링(7)의 높이보다 더 크게 되어, 하나 또는 그 이상의 피스톤 링(7)에 걸쳐 가스의 일정한 누출을 허용한다.

만일 피스톤 링(7)의 외측 표면상의 한 지점(22)이 과열될 경우, 이 지점은 리세스(14)를 통과할 때 냉각된다. 예기한 바와는 달리 피스톤 링(7)상의 지점(22)과 활주면(6) 사이에 용접이 발생할 경우, 그러한 용접은 리세스(14)를 통과하는 지점에 의해 전개되는 것이 방지될 수 있으며, 리세스의 에지(20)들중 하나에 의해 어떠한 비평탄함도 유연하게 될 수 있다.

도2는 실린더 라이너의 최상부 섹션의 전개된 부분도를 제시하는데, 도시된 실시예에서 영역 a (도1 참조)는 활주면(6)에 2개의 그룹의 리세스(14)를 지닌다. 각각의 그룹은 라이너의 종축에 수직한 선을 따라 배치된 홈(14) 형태의 간격(21)을 갖도록 정렬된 리세스의 열을 형성한다. 그 간격(21)은 홈의 열을 가로질러 상향 또는 하향으로 통과할 때 피스톤 링(7)들을 지지하는 지지면을 형성하여, 링(7)들이 링 홈에서 변형되지 않도록 한다. 홈(14)의 열들은 라이너의 종방향으로 상호 이격되어 있으며, 최상부 열의 홈은 원주방향으로 하부 열의 홈들과 약간 중첩됨으로써, 라이너의 종방향에 평행한 활주면상의 어떠한 선도 하나 또는 그 이상의 홈(14)과 교차하도록 된다. 홈들은 원주방향으로 균일하게 분포되어 있으며, 동일한 길이로 된다. 예를들면 700 cm 직경의 실린더 라이너(1)에 대하여, 각각의 그룹은, 각각 125 mm 의 길이, 2 - 3 mm 의 높이, 및 2 - 3 mm 의 깊이를 갖는 홈들을 포함하는 것이 적합하다. 단지 2개의 그룹만이 적용될 경우, 홈들의 최상부 열은 활주면의 최상부 에지(10)로부터 약 100 내지 200 mm 에 배치될 수 있으며, 홈들의 하부 열은 최상부 열 아래 약 50 mm 에 배치될 수 있다. 그룹이 많을수록 늘어붙음 현상 방지효과가 개선되지만, 그에따라 라이너의 제조비 또한 증가된다.

도3은 실린더 라이너의 다른 실시예를 제시하며, 이 실시예에 따르면, 홈(14, 15) 형태의 리세스의 3개의 그룹이 라이너의 종방향으로 상호 분리되어 활주면(6)에 배치된다. 상부 그룹과 하부 그룹 양자는 라이너의 종축에 수직한 선을 따라 정렬된 이격된 홈(14)의 열로 이루어진다. 중간의 그룹은 상향과 하향으로 교대로 경사진 홈의 열로 이루어진다. 그 홈들은 원주방향으로 약간 중첩됨으로써, 라이너의 종방향에 평행한 활주면상의 어떠한 선도 하나 또는 그 이상의 홈(14, 15)과 교차하도록 된다.

도4는 실린더 라이너의 다른 실시예를 제시하는데, 여기서 리세스는, 각각 보어(23) 형태의 원형 리세스의 열을 지니는 3개의 그룹을 포함한다. 보어(23)는 균일하게 분포되며, 원주방향으로 상호 배치되며, 그것들은 원주방향으로 약간 중첩하기에 적합한 직경을 지닌다.

본 발명에 따르면, 리세스의 그룹이라는 표현은 넓은 의미로 이해되어야 한다. 도4의 실시예에 관하여 보면, 각각의 그룹은 그 그룹들이 원주방향으로 상호 배치되어 있으므로 상호간에 경사지게 정렬된 3개의 보어로 이해될 수 있다. 하나의 그룹의 리세스는 라이너의 상이한 종방향 위치에 정렬된 리세스를 포함할 수 있다.

도5는 본 발명의 다른 실시예를 제시하는데, 리세스는 5개의 좁은 원형 홈(24)을 포함하며, 그것들은 활주면의 전체 원주 주위를 연속적으로 연장하며, 상호 인접하게 배치된다. 홈들의 높이는 피스톤 링의 최소 높이의 최대 30 퍼센트로 되며, 그것은 도6의 윤곽에 대체로 상당한다. 이러한 좁은 홈들은, 링의 에지가 홈의 에지에 대하여 충돌하도록 하는 변형을 일으키지 않고, 피스톤 링이 홈을 통과하도록 한다.

본 발명의 범위내에서, 다양한 다른 형태, 예를들면, 파형의 코스, 직선형 또는 각진 코스를 갖는 리세스를 형성할 수 있으며, 또한 다른 실시예를 결합할 수도 있다. 예를들면, 리세스가 작은 높이를 지니는 경우에는, 불연속적인 리세스가 원주방향으로 상호 더 인접하게 배치될 수 있다.

가장 큰 부하에 노출된 활주면의 최상부 영역에 리세스 또는 홈들을 배치하면, 늘어붙음 현상을 초래하는 메커니즘에 파괴적인 영향을 줄 수 있다. 최상부 영역에 늘어붙음 현상이 일어나지 않으면, 활주면상에 링의 부하가 훨씬 더 적어지므로, 피스톤 링들은 실제로 늘어붙음 현상을 초래할 수 없다.

Claims (15)

1. 대체로 원통형인 내측 표면(6) 형태의 활주면을 지니며, 단지 실린더의 내측을 향하여만 개방되는 적어도 하나의 리세스(14, 15, 23)와 윤활유의 외측 공급부(13)를 갖는 적어도 하나의 내향으로 개방된 오일 트랙(12)을 지니는 디젤형 내연기관용 실린더 라이너(1)에 있어서, 상기 리세스(14, 15, 23)가 라이너의 원주방향으로 불연속적인 범위를 지니는 적어도 2개의 리세스(14, 15, 23)를 각각 지니는 적어도 제1 및 제2그룹을 포함하며, 상기 그룹의 리세스(14, 15, 23)들은 활주면(6)의 길이의 상부 15 퍼센트에 배치되며, 다른 그룹의 리세스(14, 15, 23)는 라이너(1)의 종방향으로 상호 분리부를 갖도록 정렬되고, 실린더 라이너의 축에 평행한 활주면(6)상의 어떠한 선이라도 적어도 하나의 리세스(14, 15, 23)에 의해 교차되도록 라이너의 원주방향으로 상호 정렬되는 것을 특징으로 하는 디젤형 내연기관용 실린더 라이너(1).
2. 제1항에 있어서, 상기 그룹의 리세스는 라이너의 원주방향으로 연장하는 홈(14)으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 디젤형 내연기관용 실린더 라이너(1).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 리세스(14, 15, 23)의 그룹은 라이너(1)의 동일한 종방향 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 디젤형 내연기관용 실린더 라이너(1).
4. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서, 상기 각각의 그룹의 리세스(14, 15, 23)는 활주면(6)의 원주의 최대 80 퍼센트, 바람직하게는 60 퍼센트의 라이너의 원주방향 전체 범위를 지니는 것을 특징으로 하는 디젤형 내연기관용 실린더 라이너(1).
5. 제1항 내지 제4항중 어느 한항에 있어서, 상기 각각의 그룹은 적어도 5개, 바람직하게는 적어도 8개의 리세스(14, 15, 23)를 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤형 내연기관용 실린더 라이너(1).
6. 제1항 내지 제5항중 어느 한항에 있어서, 상기 각각의 그룹의 리세스(14, 15, 23)는 활주면(6)의 원주를 따라 균일하게 분포되는 것을 특징으로 하는 디젤형 내연기관용 실린더 라이너(1).
7. 제1항 내지 제6항중 어느 한항에 있어서, 상기 활주면(6)은 피스톤(3)의 피스톤 링(7)들의 사용을 위해 의도되며, 상기 피스톤 링(7)들은 예정된 최소 높이를 지니며, 상기 그룹의 리세스(14, 15, 23)들은 피스톤 링(7)들의 상기 최소 높이보다 더 작은 높이, 바람직하게는 상기 최소 높이의 최대 75 퍼센트, 적절하게는 1 내지 3 mm 간격의 높이를 지니는 것을 특징으로 하는 디젤형 내연기관용 실린더 라이너(1).
8. 제1항 내지 제7항중 어느 한항에 있어서, 다른 그룹에 속하는 리세스(14, 15, 23)들은 라이너(1)의 종방향으로 적어도 35 mm 의 상호 간격을 지니는 것을 특징으로 하는 디젤형 내연기관용 실린더 라이너(1).
9. 피스톤(3)의, 예정된 최소 높이를 지니는 피스톤 링(7)들에 대한 활주면(6)을 구성하는 실질적으로 원통형의 내측 표면을 지니며, 윤활유의 외측 공급부(13)를 구비한 적어도 하나의 내향으로 개방된 오일 트랙(12)과 실린더의 내측을 향해서만 개방되는 적어도 하나의 홈(24)을 지니는 디젤형 내연기관용 실린더 라이너(1)에 있어서, 상기 적어도 하나의 홈(24)은 라이너(1)의 전체 내측면(6)의 주위에서 연장하고, 피스톤 링(7)들의 최소 높이의 30 퍼센트 이하의 높이를 지니며, 상기 홈(24)들은 라이너(1)의 종방향으로 그들의 높이의 절반보다, 라이너의 반경방향으로 더 큰 깊이를 지니며, 활주면(6))의 길이의 상부 15 퍼센트에 위치하는 것을 특징으로 하는 디젤형 내연기관용 실린더 라이너(1).
10. 제9항에 있어서, 상기 각각의 홈(24)은 라이너(1)의 일정한 종방향 위치에서 활주면(6)의 원주를 따라 연장하는 것을 특징으로 하는 디젤형 내연기관용 실린더 라이너(1).
11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 홈(24)들은 적어도 3개의 홈(24)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 디젤형 내연기관용 실린더 라이너(1).
12. 제9항 내지 제11항중 어느 한항에 있어서, 상기 활주면(6)의 길이의 상부 10 퍼센트에서, 홈(24)들 사이의 간격은 홈의 높이의 8배보다 더 적게 되는 것을 특징으로 하는 디젤형 내연기관용 실린더 라이너(1).
13. 제9항, 제11항 또는 제12항중 어느 한항에 있어서, 각각의 홈(24)은 활주면(6)의 원통형 섹션의 단부들 사이에서 상향과 하향으로 연장하며, 상기 섹션의 높이는 피스톤 링(7)들의 최소 높이보다 더 작게 되는 것을 특징으로 하는 디젤형 내연기관용 실린더 라이너(1).
14. 제1항 내지 제13항중 어느 한항에 있어서, 상기 리세스(14, 15, 23, 24) 또는 홈들은 새로 제작된 라이너(1)에 적어도 2 mm 의 깊이를 지니는 것을 특징으로 하는 디젤형 내연기관용 실린더 라이너(1).
15. 제1항 내지 제14항중 어느 한항에 있어서, 상기 오일 트랙(12)은 상기 리세스(14, 15, 23, 24) 또는 홈들의 아래에 배치되는 것을 특징으로 하는 디젤형 내연기관용 실린더 라이너(1).