KR100411834B1 - 멀티실린더 내연기관용 실린더 윤활시스템 - Google Patents

Abstract

멀티실린더 내연기관용 실린더는 각각의 실린더(1)에 피스톤링이 실린더 라이너의 내측면에서 슬라이딩하여 왕복동하는 피스톤을 구비하고 있다. 실린더 윤활장치(3)는 도징(dosing) 실린더(42)에서 종방향으로 이동가능한 복수개의 도징 피스톤(53)에 의해 윤활유를 계량하여 상기 라이너의 내측면에 형성된 복수개의 윤활포인트(2)에 공급하며, 상기 복수개의 도징 피스톤(53)은 액추에이터 피스톤(44, 44a, 44b)에 장착되며, 액추에이터 피스톤은 유압 챔버(45)를 구비한 유압 실린더에 삽입되고, 상기 유압챔버는 유압유체가 액추에이터 피스톤과 그의 도징 피스톤을 종방향으로 이동시켜서 윤활 포인트로 윤활유를 공급하는 송출행정을 도징 피스톤이 수행하도록 제어밸브(37)에 의해 압력원 또는 드레인과 연결될 수 있다.

Description

멀티실린더 내연기관용 실린더 윤활시스템{A cylinder lubrication system for a multicylinder internal combustion engine}

본 발명은 피스톤링이 실린더 라이너의 내측면에서 슬라이딩하여 왕복운동하는 피스톤과, 도징(dosing) 실린더(42)의 도징 피스톤에 의해 개개의 윤활포인트에 대한 윤활유공급이 영향을 받는 계량된 윤활유를 상기 라이너의 내측면에 형성된 복수개의 윤활포인트(2)에 공급하는 윤활시스템을 각각의 실린더(1)에 구비한 멀티실린더 내연기관용 실린더 윤활시스템에 관한 것이다.

이러한 실린더 윤활시스템은 독일 특허 Al-28 27 626호에 알려져 있으며, 상기 특허에서 도징 피스톤은 윤활유 용기의 저면에 일렬로 배열되어 장착되어 있으며, 상기 용기는 하단이 해당 피스톤의 반대쪽에 있는 회전아암을 각 피스톤에서 지지하는 샤프트를 포함한다. 각 회전아암의 상단의 반대쪽에는 회전아암의 회전을 제한하는 고정 스크류가 제공되어 있다. 상기 고정 스크류를 조정함으로써, 해당 피스톤의 출발위치와 행정이 결정된다. 상기 피스톤은 윤활유 용기에 저어널(journel)된 회전 캠축에 의해 왕복운동하도록 구동되며, 상기 캠은 도징 피스톤으로부터 먼쪽을 향한 회전아암의 하단의 측면에 작용한다. 상기 캠축은 엔진의 크랭크축과 동기회전하며 각 엔진 싸이클에 대해 엔진 크랭크축의 일회전당 한 행정을 이루는 공급행정을 하도록 한다. 엔진의 동작모드에서 도징 피스톤의 각 행정에서 최대량의 윤활유를 공급할 필요가 없다면, 회전가능한 정지부재가 회전아암의 상단에 접촉하도록 되어 도징 피스톤이 더 이상 출발위치로 복귀되지 않도록 함으로써 캠축의 캠에 의해 후속적인 작동시 윤활유가 공급되지 않게 할 수 있다.

이러한 유형의 윤활장치는 많은 기계부품으로 구성되고, 엔진의 크랭크축과동기회전하는 캠축의 캠이 회전할 때만 도징 피스톤이 작동될 수 있어서 작동이 느리다. 더욱이, 윤활장치의 캠축과 크랭크축 사이에 기계적인 구동력 전달수단이 필요한 단점이 있다. 또한, 도징 실린더는 역류방지밸브(non-return valve)를 통하여 윤활유가 충전되므로 윤활유의 점성에 도징 실린더의 충전이 영향을 받는 단점이 있다. 그러므로, 가능한 한 요구되는 윤활유 공급량이 윤활유의 유입온도와 그 품질에 무관하도록 하기 위하여 윤활장치의 윤활유를 가열하는 것이 통상 필수적인 것으로 여겨졌다.

독일의 뵈겔이라는 브랜드의 실린더 윤활시스템은 2위치 4포트의 스위칭 밸브를 통해 압력원이, 해당 실린더에서 상이한 단면적을 갖는 2개의 피스톤을 구비한 공급장치에 연결되어 있다. 약 70바(bar)의 높은 유압이 피스톤의 일단에 작용하여 피스톤을 작동시키며, 작은 면적의 피스톤은 정상 작동시에 많은 량의 윤활유 공급이 필요할 때, 면적이 큰 다른 피스톤은 전술한 작은 면적의 피스톤 대신에 작동한다. 작동 피스톤의 두 단부는 윤활유 송출행정을 수행하기 위하여 압력원 또는 드레인과 교대로 연결된다. 그 송출압력은 공급압력과 같으며, 한 위치로부터 다른 위치로의 전환은 송출량이 변화될 때 발생한다. 상기 윤활장치는 윤활포인트마다 2개의 도징 피스톤이 사용되어야 하며 윤활유 포인트로의 공급압력은 송출압력과 같아야 한다는 단점이 있다. 도징 피스톤의 이동은 윤활장치의 송출량을 변화시키기 위하여 변화될 수 있지만 그러나 엔진이 정지상태일 때만 가능하다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 엔진 크랭크축에 기계적으로 독립하여 구동되며 필요한 윤활유량을 라이너의 내부표면상의 윤활포인트에 정확하고 신속하게 공급하며 빠른 속도로 작동하는 윤활시스템을 제공하는 것이다.

도 1은 내연기관용 실린더 윤활유 시스템의 개략적인 구성도이며,

도 2는 도 1의 윤활유 시스템의 압력제어장치의 개략적인 종단면도이고,

도 3은 본 발명에 따른 실린더 윤활시스템의 제 1 실시예의 종단면도이며,

도 4와 도 5는 각각 본 발명에 따른 실린더 윤활시스템의 제 2 및 제 3 실시예의 종단면도이며,

도 6은 도 4의 선Ⅵ-Ⅵ에 의한 단면도로부터 보여지는 피스톤 지지 요크의 평면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 실린더 2 : 윤활포인트

3 : 실린더 윤활장치 37 : 제어밸브

42 : 도징 실린더 44 : 액추에이터 피스톤

45 : 챔버 53 : 도징 피스톤

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실린더 윤활시스템은, 도징 피스톤이 그 단면적보다 실질적으로 큰 단면적을 가진 액추에이터 피스톤에 장착되며, 상기 액추에이터 피스톤은 유압 챔버를 구비한 유압 실린더에 삽입되며, 상기 유압 챔버는 제어밸브를 통해 압력원 또는 유압유체의 드레인에 연결되어 윤활유를 공급하기 위해 상기 액추에이터 피스톤을 종방향으로 이동시키며, 상기 제어밸브는 엔진 또는 실린더 제어장치로부터 수신된 제어신호에 의해 전자적으로 작동하는 것을 것을 특징으로 한다. 뵈겔형의 윤활시스템과 비교하여, 본 발명에 따른 윤활시스템은 윤활 포인트마다 오직 하나의 도징 피스톤만이 사용된다는 점에서 구조가 상당히 단순화된다.

송출부의 도징 피스톤과 비교하여 구동부의 액추에이터 피스톤의 넓은 면적은, 구동 유압유체의 바람직한 낮은 압력으로 실린더로의 윤활유의 유입시 윤활 포인트에서의 실린더 압력보다 더 큰 송출압력을 생성하는 것을 가능하게 한다. 특히, 일실시예에서 액추에이터 피스톤의 단면적은 도징 피스톤의 단면적 합보다 적어도 4배, 바람직하게는 6-15배 더 크다. 이와같은 면적비로 예를들어, 유압유체의 구동압력이 10바 이하라면 송출압력은 80바 이상이 된다. 이러한 낮은 구동압력은 에너지를 적게소모하는 바람직한 송출펌프에 의해 구현된다. 낮은 유압은 또한 송출측 도관장치의 압력장치의 크기가 너무 커지지 않게 한다.

전자식으로 작동되는 밸브는, 다른 실린더 부품을 선별적으로 제어할 수 있는 전자제어기로 직접 제어될 수 있는 솔레노이드 밸브와 같은 신속하게 작동하는 표준 구성요소이다.

각각의 도징 실린더는 상기 액추에이터 피스톤이 출발위치에 있을 때 피스톤의 전단면 앞에 위치하며 내측 챔버로 연장되며 내측 챔버와 도징 실린더를 연결하는 유입 채널을 구비하고 있으며, 상기 내측 챔버는 윤활유원과 연통되며, 도징 피스톤이 상기 유입 채널을 통과하여 차단할 때 도징 실린더로부터의 상기 윤활유 송출이 개시된다. 이러한 윤활장치에서 도징 피스톤은 유입 채널의 개폐를 제어하여 채널이 어떠한 역류방지밸브 없이 단순히 개방된 보어로서 형성될 수 있게 한다. 이것은 도징 실린더로부터의 윤활유 송출량이 윤활유의 점성과 무관하게 되는 장점을 제공하며, 그것은 유입 채널이 도징 피스톤에 의해 완전히 차단되는 순간에 도징 피스톤의 전방에서의 윤활유량이 그 점성조건에 무관하게 일정하기 때문이다. 각각의 송출행정 전에 도징 피스톤은 유입 채널이 적어도 부분적으로 닫히지 않은 출발위치에 배치되어야 한다. 윤활유의 송출행정이 끝난 다음에 도징 피스톤은 그의 출발위치로 복귀되며, 그 복귀운동 중에 도징 피스톤의 전방에서 도징 실린더에서는 진공이 발생하게 된다. 유입 채널이 닫히지 않았을 때 진공발생과 동시에 그 진공이 제거되도록 도징 실린더에는 내측 챔버로부터 유입 채널을 통하여 흘러들어오는 윤활유가 신속하게 충진된다. 진공상태는 실린더의 충진을 촉진시키며 또한 이것은 본 실시예의 장점이다.

특히, 단순한 실시예에서 유압유체는 윤활유이며, 내측 챔버는 유압유체용 드레인포트와 연결되어 있으며, 드레인포트에서의 윤활유의 압력은 윤활시스템의 외부 대기압력보다 더 높다. 윤활유체로서 윤활유를 사용함에 따라, 실린더 윤활장치는 하나의 도관장치와 연결되어야 한다. 내측 챔버는 드레인포트의 상대적으로 낮은 압력의 윤활유로 충전되며, 액추에이터 피스톤은 이 압력에 대하여 차단될 필요가 없으며, 이것은 윤활시스템으로의 윤활유 송출압력보다 상당히 낮다. 또한, 액추에이터 피스톤을 구동하는데 사용된 윤활유의 일부가 내측 챔버로 유입되고 도징 실린더에 사용되는 장점이 있으며, 반송 윤활유의 량은 가능한 한 작다.

도징 피스톤의 이동을 위하여 액추에이터 피스톤을 사용하면, 윤활시스템이 신속하게 움직이고 단순하지만 매우 신뢰할 수 있다는 장점이 있다. 엔진 싸이클의 소정의 순간에 윤활장치가 작동함으로 인하여 엔진 실린더의 피스톤이 윤활 포인트에 반대쪽 위치에 있을 때, 예를들어 실린더 피스톤의 피스톤링부분이 윤활유가 공급된 윤활 포인트의 반대쪽에 위치할 때, 윤활유가 공급된다. 액추에이터 피스톤이 전방으로 이동할 때 각각의 윤활포인트로 소정의 윤활유를 공급한다는 점과 보다 많은 윤활유를 공급하기 위하여 윤활시스템을 선별적으로 제어할 수 있다는 점은 내연기관의 실린더 윤활시 제기되는 윤활의 필요성에 부합한다. 즉, 일정한 엔진 부하에서의 정상적인 운전시 실린더 윤활은 엔진 부하에 통상적으로 비례하여 비교적 작은, 미세한 량으로 이루어지는 반면에, 부하의 변화시 또는 비정상적인 엔진의 작동조건하에서는 보다 많은 량의 윤활유가 공급될 수 있다.

또한, 본원의 윤활 시스템은 종래에 사용된 실린더 윤활시스템과 비교하여,각 도징 피스톤용 회전캠을 사용하지 않는 대신에 상호 회전하는 부품 없이 도징 피스톤을 위한 하나의 액추에이터 피스톤을 사용하는 점에서 훨씬 간단하다.

이하, 본 발명의 일실시예를 도시한 첨부도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 고정된 동력발생기관 또는 배의 추진기관인 2행정 크로스 헤드 엔진용 실린더 윤활유 시스템의 구성을 도시하고 있다. 엔진은 멀티실린더 엔진이며, 명확하게 이해되도록 도면에는 2개의 엔진 실린더(1)만이 도시되어 있다. 실린더 라이너의 내경은 통상 25 ㎝ 내지 100 ㎝의 범위에 있으며, 라이너에서 왕복운동하는 피스톤은 통상적으로 90 ㎝ 내지 300 ㎝ 범위의 행정거리에서 구동하며, 라이너의 내측면에서 슬라이드하는 3개 내지 5개의 압력 시일용 피스톤 링이 제공되어 있다. 실린더 윤활은, 라이너의 내측면과 피스톤링 사이의 마찰이 적절히 낮게 유지되도록 실린더 라이너의 내측면에 윤활유막을 유지시키기 위한 것이다.

각각의 실린더 라이너는 하나 이상의 실린더 윤활장치(3)를 구비한 실린더 윤활시스템에 의해 라이너의 내측면으로 윤활유가 공급되는 복수개의 급유 포인트를 구비하고 있다. 각각의 급유 포인트로의 공급도관(4)에는, 윤활유가 급유되지 않을 때 실린더 압력이 공급도관으로 작용하지 않도록 라이너의 구멍 부근에 체크밸브와 같은 역류방지 밸브(5)가 장착된다. 라이너의 원주방향으로의 윤활유의 분포를 위하여 복수개, 예를들어 2개 내지 5개 또는 그 이상의 급유 포인트가 라이너의 원주방향으로 열을 지어 균등하게 분포된다. 라이너는 그의 길이방향으로 다른 레벨에 배치된 급유 포인트의 상기와 같은 복수개의 열을 구비할 수 있다. 윤활장치(3)는 관련된 실린더의 모든 급유 포인트에 윤활유를 공급하며, 각각의 실린더는 각각의 급유 포인트의 열에 윤활유를 공급하는 둘 또는 그 이상의 윤활장치를 구비할 수 있으며, 또는 윤활장치의 배출측이 관련된 실린더 각각의 급유 포인트와 교대로 연통하는 하나 또는 그 이상의 스위칭 밸브를 구비하는 경우 하나의 윤활장치가 복수개의 실린더의 급유 포인트에 윤활유를 공급할 수도 있다.

정상적인 엔진 작동시에 실린더 윤활을 위한 윤활유 소비는 0.4 g/㎾h에서 0.9 g/㎾h의 범위이며, 통상적으로는 0.6 g/㎾h이다. 실린더 최대출력은, 예를들어 400 ㎾ 내지 5800 ㎾의 범위에 있으며, 통상적으로 실린더당 240 g/h 내지 3480 g/h의 윤활유를 필요로 한다.

실린더 윤활장치(3)는 하나는 작동 펌프이고 다른 하나는 리저브 펌프인 2개의 엔진 또는 모터구동 압력펌프(8)로부터의 전달관(7)에 연결된 압력도관(6) 형태의 유압유체용 압력원과 그리고 과잉 공급 윤활유를 탱크(10)로 반송시키는 반송도관(9) 형태의 유압유체용 드레인관에 연결된다. 탱크(10)는 배출관(vent:11)과 충전도관(12)을 구비한다. 유입구측에는 두 개의 펌프(8)가 탱크(10)로 부터의 공급도관(13)과 평행하게 연결되어 있고, 각각의 펌프 앞의 공급도관에는 차단밸브(14)와 필터(15)가 제공되며, 상기 필터는 100 ㎛ 내지 200 ㎛ 의 다소 거친 메시(mesh) 크기를 갖는다. 압력펌프(8)는 전달측에서 각각의 역류방지 밸브(16)를 통해 압력도관(6)과 그리고 윤활유의 적당한 순도를 확보하도록 10 - 50 ㎛ 메시 크기의 미세필터(17)와 평행하게 연결된다. 펌프(8)와 그에 관련된 밸브(14)는 전자 제어장치(18)에 의해 제어되며, 상기 전자 제어장치(18)는 후술하는 바와 같이 압력도관(6)의 압력에 의해 또는 도시되지 않은 다수의 유량계를 통해 펌프의 작동상태를 모니터할 수 있다. 작동 펌프가 고장난 경우, 전자 제어장치(18)는 두 밸브(14)를 스위칭시키고, 예비 펌프를 초기화시킨다. 어큐뮬레이터(19 : accumulator)는 윤활장치(3)가 작동할 때 압력도관(6)에서 발생하는 모든 압력 펄스를 균등화시킨다.

펌프(8)는 실린더 윤활장치(3)의 유입구에서 요구되는 최고압력을 초과하는 압력으로 윤활유를 정량 토출한다. 압력도관(6)의 압력은 압력제어장치(20)에 의해 항상 요구되는 수준으로 하향 조정되며, 상기 압력제어장치(20)는 요구되는 압력에 따라 반송도관(9)으로 다소간의 윤활유를 드레인시킨다.

압력제어장치는 도 2에 보다 상세히 도시되어 있으며, 2개의 포트(21,22)에서 각각 압력도관(6) 및 반송도관(9)과 연통된다. 압력 트랜스듀서(23)는 압력도관(6)의 압력을 계속 측정하여 그에 대한 신호를 신호선(24)을 통해 전자 제어장치(18)로 전달한다. 예를 들어, 솔레노이드형 마그네틱 밸브와 같은, 2위치 3포트 제어밸브(25)는 포트(21)를 조정가능한 소정의 최대 압력에서 개방되는 압력 제어밸브(26) 혹은 조정가능한 소정의 최소 압력에서 개방되는 압력 제어밸브(27)중 어느 하나와 연통된다. 상기 압력은 압력도관(6)에서 요구되는 최대압력과 최소압력에 대응하여 설정된다. 이용가능한 압력을 예로들어 설명하면, 압력 제어밸브(26)는 20 바(bar)의 압력에서 개방될 수 있으며, 압력 제어밸브(27)는 5 바의 압력에서 개방된다. 압력 제어밸브(26, 27)의 배출측은 포트(22)에 연통된다. 제어밸브(25)는 와이어(28)를 통해 전자 제어장치(18)로부터 제어신호를 입력받는다.

압력도관(6)의 압력은, 적당한 스위칭 비율로 두 위치 사이에서 제어밸브(25)를 스위칭함으로써 최대와 최소 압력 사이에서 필요한 수준의 압력으로 제어될 수 있다. 압력 제어밸브(26)가 압력도관(6)에 연통되면, 압력도관의 압력은 최대 압력에 근접하게 상승되고, 압력 제어밸브(27)가 압력도관(6)과 연통되면 압력도관(6)의 압력은 최소 압력에 근접하게 된다. 이것은 제어밸브(25)로 전자 제어장치(18)에 의해 주기적으로 제어되는 압력 조정 작업이다. 바람직하게는, 내연기관의 안전을 위해 제어밸브(25)는, 자화전류가 와이어(28)에 흐르지 않을 때, 포트(21)가 압력 제어밸브(26)와 연통된 위치에 있게 된다. 전자압력제어장치의 어떤 요소가 고장나게 되면, 압력도관(6)의 압력이 최대 압력으로 설정되도록 되어 있다.

상기한 유형의 압력제어장치는 압력을 제어하고 고정된 토출유량을 갖는 펌프를 사용하는 대신에 펌프는 토출유량으로 압력도관(6)의 압력을 제어할 수 있다. 대신에, 압력제어장치는, 제어장치로부터 받는 전압레벨에 따라 압력을 설정하는 가변적인 밸브로 될 수 있다.

전자 제어장치(18)는 와이어(29)에 의해 전원에 연결되며, 다수의 와이어(30-32)을 통해 엔진의 현재 작동상태에 대한 정보를 받는다. 그러한 정보는, 예를들어 와이어(30)가 제공하는 엔진부하에 대한 신호 및 엔진 조속기(governor)로 부터의 신호, 와이어(31)가 제공하는 크랭크축의 회전운동에 대한 신호와, 와이어(32)가 제공하는 하나 이상의 엔진 실린더를 증가된 윤활유 량으로 윤활시킬 필요가 있는 특별한 운전조건에 대한 신호등이다. 상기 크랭크축의회전운동에 대한 신호는, 예를 들어 소위 증분형 인코더(incremental encoder)로부터 얻을 수 있으며, 크랭크축의 현재 각위치에 대한 정보를 담을 수 있다.

제어장치는 더욱이 압력도관(6)의 현재 압력에 대해 압력 트랜스듀서(23)로부터 정보를 받는다. 와이어(33,34)들과 도시되지 않은 밸브(14)로의 와이어를 통해 전자 제어장치(18)는 압력펌프(8)에 의해 와이어(28)를 통하여 제어된다. 와이어(35, 36)를 통해 제어장치는 각각의 윤활장치(3)의 제어밸브(37)와 연결된다. 제어장치가 비정상적인 작동상태를 탐지하면 와이어(38)를 통해 경보가 발생된다. 안전을 위하여 압력 트랜스듀서와 그리고 윤활장치의 가능한 다른 요소는, 한 요소가 고장나는 경우에 대비하여 하나 이상의 동일 유형의 예비 요소에 의해 이중으로 되어 있다.

실린더 윤활에 대한 제어장치에 의한 작동 모니터링 과정은 압력도관(6)에서의 압력 변동에 대하여 압력 트랜스듀서에 의한 탐지 확인과 그에 대한 제어밸브(37)로의 작동 신호를 즉각적으로 제공하는 과정을 포함한다. 이러한 압력 변동은, 관련된 윤활장치가 압력도관(6)으로부터 윤활유를 공급하는 도징행정을 수행하는 것을 보여준다. 압력 변동이 예상되면, 제어장치는 실린더 윤활장치에 결함이 발생할 수 있는 가능성에 대한 경보를 발생한다.

실린더 윤활장치(3)의 예가 도 3에 도시되어 있다. 제어밸브(37)는 케이징(39)에 장착되며, 상기 케이징은 압력도관(6)용 연결부(40)와 반송도관(9)용 연결부(41)를 구비한 제 1부분(39a)과, 도징 실린더로부터 동시에 윤활 포인트로 오일을 공급하는 각각의 공급도관(4)용 연결부(43)를 포함한다. 케이징의 제 1 부분 및 제 2 부분은 커버측으로부터 삽입되어 제 1부분(39a)의 나사가 형성된 저면의 구멍속으로 나사체결되는 도시하지 않은 볼트에 의해 결합된다.

액추에이터 피스톤(44)은 제 1부분(39a)의 보어에 삽입되어 유압실린더로서 작용하며, 피스톤의 단부면과 보어는 채널(46)을 통하여 제어밸브의 배출포트(47)와 연통하는 유압 챔버(45)를 형성한다. 피스톤의 대칭축은 도징실린더의 종방향 축과 평행하게 연장되어 있다. 제어밸브(37)는 더욱이 압력도관(6)과 연속적으로 연통된 유입포트(48)와, 반송도관(9)과 연속적으로 연통된 드레인 포트(49)를 구비하고 있다. 밸브 슬라이드(50)는 2위치에서, 즉 드레인 포트(49)와 배출포트(47)가 연통된 도면에 도시된 위치와 배출포트가 유입포트(48)와 연통되는 위치사이에서 이동한다. 코일(52')이 자화되면, 밸브 슬라이드는 드레인 포트(49)를 차단하도록 이동된다.

유압실린더의 외측에서 피스톤(44)은 도징 피스톤(53)이 장착된 요크로서 작용하는 반경방향으로 돌출한 칼라부(52 : collar)를 구비하고 있다. 도징 피스톤은 그 단부에서 2개의 돌출된 칼라부를 구비하여, 상기 돌출된 칼라부는 조립된 도징 피스톤을 피스톤 칼라부(52)의 외측으로 개방된 요홈(54)으로 밀어주어 피스톤 칼라부(52)의 양측면을 파지하며, 도 6은 해당 요홈(54)을 보여주기 위해 피스톤(53) 하나가 제거된 상태를 도시한다. 이와 같은 조립과정으로 상기 도징 피스톤은 액추에이터 피스톤에서 길이방향으로 변위되지 않도록 고정되지만 반경방향 및 원주방향으로의 미세한 조정은 가능하여 도징 피스톤이 도징 실린더(42)와 충분하게 동축상태로 유지된다.

케이징(39)은 내측 챔버(55)를 구비하며, 상기 챔버는 액추에이터 피스톤의 구멍(56)과 채널(57)을 통하여 반송도관을 위한 연결부(41)와 연속적인 유동이 가능하도록 연통되어 있어서 내측 챔버에 채워진 윤활유의 압력은 예를 들어 1 내지 3 바로 유지된다. 챔버(55)는 도징 실린더를 가로지르는 환형의 그루브(58 : groove)를 구비하여, 도징 피스톤이 도면에 도시된 출발위치에 있을 때 챔버(55)와 도징 실린더를 연결하는 공급 채널을 각 실린더에 간편하게 제공한다. 선택적으로, 상기 각 도징 실린더에 상기 채널을 구성하는 보어가 제공될 수도 있다.

각각의 도징 실린더는 스프링이 장전된 볼(59)의 형태로 된 역류방지 밸브를 배출단에 구비하여 윤활유가 실린더에서 오직 배출될 수만 있도록 한다.

정지부재(60)는 각 행정시에 액추에이터 피스톤의 행정을 결정짓게 되며, 그것은 피스톤의 전단부가 정지부재의 단부면과 부딪힘으로써 이루어진다. 압축 스프링(61)은 출발위치를 향한 방향으로 액추에이터 피스톤에 미리 작용하고 정지부재를 단부(39c)의 나사구멍에 체결된 조정스크류(62)에 대하여 접촉시키며, 조정스크류를 조이는 정도에 따라 액추에이터 피스톤의 행정과 그에 따라서 매 행정당 도징 피스톤에 의해 전달되는 윤활유의 량을 제한하게 된다. 상기 조정스크류에는 윤활유 전달량과 스크류의 조정 사이의 관계를 보여주는 눈금이 제공될 수 있다.

제어장치가 윤활장치를 작동시키는 신호를 발생하면, 코일(52')은 자화되고 밸브 슬라이드(50)는 압력도관(6)과 유압챔버를 연통시켜서 가압된 윤활유가 챔버(45)속으로 흘러들어오게 하여 길이방향으로 액추에이터 피스톤과 그에 장착된 도징피스톤을 도면에서 좌측으로 이동시킨다. 도징 피스톤의 전단부면은 초기 이동시에 유입 채널을 통과하여 그 채널을 차단하며, 그때 윤활지점으로의 윤활유가 전달된다. 액추에이터 피스톤이 정지부재(60)와 접촉할 때 윤활유의 전달은 중지된다. 그때 밸브 슬라이드(50)는 반송도관(9)에 대한 연결부(41)를 유압 챔버(45)와 연결하도록 전환되므로 챔버속의 윤활유는 가압배출되며 액추에이터 피스톤은 스프링(61)에 의해 그 출발위치로 복귀한다. 도징 피스톤의 복귀운동에서 피스톤 단부가 유입 채널을 개방시킬 때까지 도징 실린더(42)에 진공이 발생하게 되며 내측 챔버로부터의 윤활유는 실린더로 흐른다.

변형예에 대한 이하의 설명에서 동일기능을 갖는 요소에 대해서는 전술한 것과 같은 부호를 사용하며, 제 1실시예에 대하여 오직 다른 부분에 대해서만 설명하기로 한다.

도 4는 액추에이터 피스톤이 메인 피스톤(44a)과 보조피스톤(44b)으로 분할되어 있는 실시예를 보여주고 있다. 메인 피스톤은 보조피스톤의 보어속에 삽입되어 있어서 상기 피스톤은 그 사이에 환형의 보조 유압 챔버(63)가 형성된다. 상기 챔버(63)는 메인 피스톤의 길이방향의 채널(64)을 통해 챔버(45)와 연속적으로 연통하게 되어 있다. 메인 피스톤(44a)은 보조피스톤의 단부벽을 관통하는 중앙부재(65)를 구비하고 있다. 상기 액추에이터 피스톤의 환형의 칼라부(52)가 보조피스톤(44b)에 장착됨으로써 도징 피스톤은 보조 피스톤의 움직임에 따라 작동하게 된다.

제어밸브(37)가 작동될 때, 가압된 윤활유는 유압 챔버(45, 63)로 유입되고 2개의 피스톤은 도면에서 좌측을 향해 사실상 함께 종방향으로 이동하게 된다. 중앙부재(65)의 단부면이 정지부재(60)에 접하게 되면, 메인 피스톤(44a)의 전방 이동은 저지된다. 그러한 움직임 중에 보조피스톤은 중간위치에 오게되어, 상기 중간위치에서 보조피스톤은 유압 챔버(63)의 단부벽을 이루는 환형의 영역에서 반송도관(9)과 압력도관(6)의 윤활유 압력 사이의 압력차에 의해 발생된 힘과 스프링(61)의 압축력을 받는다.

압력도관(6)에서의 압력이 중간위치에서의 보조피스톤에 작용하는 스프링의 탄성력과 상기 환형의 영역에서의 힘이 같게 하는 소정의 작동 압력보다 작으면, 상기 보조피스톤은 그 중간위치에서 전방으로 더 이상 이동하지 못하게 된다.

압력도관(6)에서의 압력이 작동압력보다 크면, 단부면에서의 압력은 스프링의 탄성력을 극복하여 보조피스톤의 전방으로의 이동은 메인 피스톤의 이동이 저지된 다음에도 계속된다. 스프링(61)에 의한 압축력은 스프링이 압축되는 정도에 따라 증대된다. 그러므로 보조피스톤을 항상 제 2부분(39b)의 턱(66 : shoulder)에 접촉하도록 이동시키기 위한 작동압력보다 더 큰 압력인 소위 단부압력이 챔버(63)에 요구된다. 상기 작동압력과 단부압력 사이의 값이 되도록 압력도관(6)의 압력을 제어함으로써 윤활유의 공급량은, 턱(66)에 항상 접촉하도록 보조피스톤의 이동에 의해 얻어지는 최대 공급량과 중간 위치로의 이동에 의해 전달되는 기본 공급량 사이의 슬라이드 눈금에 의해 조정될 수 있다.

도 3에 도시된 제 1실시예의 액추에이터 피스톤(44)은 스프링의 탄성력에 대항하여 이동되며, 윤활유의 공급량의 조정은 압력도관(6)의 압력제어에 의해 수행될 수 있다. 그러나, 도 4에 도시된 실시예는 보조피스톤의 환형 영역이 액추에이터 피스톤의 전체 영역보다 상당히 작아서 윤활유의 공급량을 변화시키기 위해서는 보다 큰 압력변화가 필요하게 되므로 따라서 정확한 제어가 가능한 장점이 있다.

제 2실시예에서 케이징의 단부(39c)와 제 2부분(39b) 사이에는 케이징부(39d)가 삽입되며 그 속에는 각 도징 실린더의 배출구의 반대쪽에 유량계가 제공된다. 상기 유량계는 스프링에 장착된 볼(67)을 포함하며, 상기 볼(67)은 윤활유가 실린더로부터 배출될 때 도시된 출발위치에서 멀어지게 이동된다. 상기와 같은 볼(67)의 이동은 전자 제어장치(18)로 동작신호를 출력하는 신호발생기를 작동시킨다. 상기 유량계는 각각의 윤활포인트로 윤활유가 송출되는 것을 확인하게 한다.

도 5에 도시된 실시예는 다음과 같은 점에서 전술한 실시예와 다르다. 즉, 도징 실린더로의 윤활유의 공급은 케이징의 제 2부분(39b)을 둘러싸는 챔버(69)로부터 공급되어 유입 채널(68)을 통해 이루어진다. 상기 유입 채널에는 역류방지 밸브(70)가 제공된다. 본 실시예는 윤활유외의 다른 유체가 묽은 유압 오일과 같은 유압유체로서 사용될 때 특히 유용하다.

상술한 실시예의 세세한 부분을 결합하여 새로운 실시예를 만들 수 있으므로 유량계는 도시된 기본적인 설계사양에 임의의 선택사항으로 채택될 수도 있다. 또한, 본 발명의 범위내에서 도면에 도시된 요소에 대해 여러 가지의 변형을 가할 수 있다. 예를 들어, 기계적인 스프링(61)을 사용하는 대신에, 에어스프링 또는 유압에 의한 복귀수단이 사용될 수 있다. 유압유체가 윤활유가 아닌 경우에는, 내측의 오일이 충진된 챔버를 사용하되 독립적인 윤활유원에 연결하여 사용되며, 유압장치용 채널(57)은 더 이상 필요하지 않게 된다.

액추에이터 피스톤이 스프링에 의해 영향을 받아, 상기 액추에이터 피스톤상에서 피스톤의 출발위치를 향하여 탄성력이 작용할 때, 제어밸브는 바람직한 3포트 2위치를 구비할 수 있다. 액추에이터 피스톤이 출발위치로부터 먼쪽으로 향한 피스톤 표면에 대한 유압의 영향으로 출발위치로 복귀한다면, 밸브는 4포트 2위치를 가질 수 있다.

Claims (4)

1. 피스톤링이 실린더 라이너의 내측면에서 슬라이딩하여 왕복운동하는 피스톤과, 도징(dosing) 실린더(42)의 도징 피스톤에 의해 개개의 윤활포인트에 대한 윤활유공급이 영향을 받는 계량된 윤활유를 상기 라이너의 내측면에 형성된 복수개의 윤활포인트(2)에 공급하는 윤활시스템을 각각의 실린더(1)에 구비한 멀티실린더 내연기관용 실린더 윤활시스템에 있어서, 도징 피스톤(53)은 그 단면적보다 실질적으로 큰 단면적을 가진 액추에이터 피스톤(44; 44a, 44b)에 장착되며, 상기 액추에이터 피스톤은 유압 챔버(45)를 구비한 유압 실린더에 삽입되며, 상기 유압 챔버(45)는 제어밸브(37)를 통해 압력원 또는 유압유체의 드레인에 연결되어 윤활유를 공급하기 위해 상기 액추에이터 피스톤을 종방향으로 이동시키며, 상기 제어밸브(37)는 엔진 또는 실린더 제어장치(18)로부터 수신된 제어신호에 의해 전자적으로 작동하는 것을 특징으로 하는 실린더 윤활시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 액추에이터 피스톤의 단면적은 상기 액추에이터 피스톤상의 도징 피스톤의 단면적의 합보다 적어도 4배, 바람직하게는 6-15배 더 큰 것을 특징으로 하는 실린더 윤활시스템.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 각각의 도징 실린더는 상기 액추에이터 피스톤이 출발위치에 있을 때 피스톤(53)의 전단면 앞에 위치하며 내측 챔버로 연장된유입 채널(58)을 구비하며, 상기 내측 챔버(55)는 윤활유원과 연통하며, 상기 도징 피스톤이 유입 채널을 통과하여 유입 채널을 차단할 때 도징 실린더로부터 윤활유 송출이 개시되는 것을 특징으로 하는 실린더 윤활시스템.
4. 제 3항에 있어서, 상기 유압유체는 윤활유이며, 내측 챔버(55)는 유압유체용 드레인 포트(49)와 연결되고, 상기 드레인포트의 윤활유 압력은 윤활장치(3)의 외부 대기 압력보다 더 큰 것을 특징으로 하는 실린더 윤활시스템.