KR101408624B1

KR101408624B1 - 실린더 라이너

Info

Publication number: KR101408624B1
Application number: KR1020127033108A
Authority: KR
Inventors: 다케시 가도와키; 노부유키 구니히로
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2010-07-12
Filing date: 2011-07-05
Publication date: 2014-06-17
Also published as: CN103003543B; WO2012008335A1; JP2012021406A; CN103003543A; KR20130029780A

Abstract

본 발명의 과제는 두께를 저감시켜 경량화를 도모할 수 있는 실린더 라이너를 제공하는 것이다. 외주면으로부터 벽 내를 향해 경사 상방으로 개방된 제1 쿨링 보어(15)를 복수개 구비하고, 상단부면의, 판 두께 방향에 있어서의 중앙부에 제1 둘레 홈(16)을 구비한 실린더 라이너(10)이며, 상기 제1 쿨링 보어(15)의 출구를, 상기 제1 둘레 홈(16)을 형성하는 벽면 또는 저면에 형성하도록 하였다.

Description

실린더 라이너 {CYLINDER LINER}

본 발명은 선박용 디젤 기관 등의 내연 기관에 적용되는 실린더 라이너에 관한 것이다.

선박용 디젤 기관 등의 내연 기관에 적용되는 실린더 라이너로서는, 그 내부(벽 내)에, 실린더축에 수직인 평면에 대해 경사진 냉각 구멍(이하, 「쿨링 보어」라고 함)을 구비한 것이 알려져 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조).

일본 특허 출원 공개 평5-214933호 공보

그러나, 상기 특허 문헌 1에 개시된 실린더 라이너에서는, 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 내주면에서 압축 응력이 최대로 되고, 외주면에서 인장 응력이 최대로 된다. 또한, 상기 특허 문헌 1에 개시된 실린더 라이너에서는 최상부 외주면에 위치하는 쿨링 보어(드릴 구멍:보오링 구멍)의 출구[목구(木口)] 주연부에 있어서 열응력이 높아진다. 그로 인해, 상기 특허 문헌 1에 개시된 실린더 라이너에서는, 두께를 저감시켜 경량화를 도모하는 것은 곤란했다.

본 발명은 상기의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 두께를 저감시켜 경량화를 도모할 수 있는 실린더 라이너를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해, 이하의 수단을 채용하였다.

본 발명의 제1 형태에 관한 실린더 라이너는 외주면으로부터 벽 내를 향해 경사 상방으로 개방된 제1 쿨링 보어를 복수개 구비하여, 상단부면의, 판 두께 방향에 있어서의 중앙부에 제1 둘레 홈을 구비한 실린더 라이너이며, 상기 제1 쿨링 보어의 출구를, 상기 제1 둘레 홈을 형성하는 벽면 또는 저면에 형성하도록 하였다.

본 발명의 제1 형태에 관한 실린더 라이너에 따르면, 예를 들어, 도 9에 도시한 바와 같이 제1 쿨링 보어(15)의 출구가, 판 두께 방향에 있어서의 중앙부, 즉 응력 0(제로)점(압축 응력도 인장 응력도 작용하지 않는 점) 근방이고, 또한 최상부 외주면에 있어서의 열응력보다도 작은 열응력이 작용하는 장소(영역)에 형성되게 된다.

이에 의해, 두께를 저감시켜 외경의 소경화를 도모할 수 있는 동시에, 경량화를 도모할 수 있다.

본 발명의 제2 형태에 관한 실린더 라이너는 외주면으로부터 벽 내를 향해 경사 상방으로 개방된 제1 쿨링 보어를 복수개 구비하여, 상단부면의, 판 두께 방향에 있어서의 중앙부에 제1 둘레 홈을 구비한 실린더 라이너이며, 상기 제1 쿨링 보어의 출구를, 상기 제1 둘레 홈을 형성하는 저면으로부터 실린더축을 따라서 그 하단부면을 향해 연장되는 평면에서 볼 때 원형상을 이루는 연통 구멍을 형성하는 벽면 또는 저면에 형성하도록 하였다.

본 발명의 제2 형태에 관한 실린더 라이너에 따르면, 예를 들어, 도 9에 도시한 바와 같이 제1 쿨링 보어(15)의 출구가, 판 두께 방향에 있어서의 중앙부, 즉 응력 0(제로)점(압축 응력도 인장 응력도 작용하지 않는 점) 근방이고, 또한 최상부 외주면에 있어서의 열응력보다도 작은 열응력이 작용하는 장소(영역)에 형성되게 된다.

또한, 본 발명의 제2 형태에 관한 실린더 라이너에 따르면, 제1 쿨링 보어의 출구는 제1 둘레 홈을 형성하는 저면으로부터 실린더축을 따라서 그 하단부면을 향해 연장되는 평면에서 볼 때 원형상을 이루는 연통 구멍을 형성하는 벽면 또는 저면에 형성되게 된다. 즉, 제1 쿨링 보어의 출구가, 제1 둘레 홈에 있어서의 열응력보다도 작은 열응력이 작용하는 장소(영역)에 형성되고, 또한 제1 쿨링 보어의 길이 방향 축선(중심 축선)과, 실린더축에 수직인 평면과의 교차각이 커져, 제1 쿨링 보어의 출구에 있어서의 응력 집중이 완화되게 된다.

이에 의해, 두께를 더욱 저감시켜 외경의 소경화를 더욱 도모할 수 있는 동시에, 가일층의 경량화를 도모할 수 있다.

본 발명의 제3 형태에 관한 실린더 라이너는 외주면으로부터 벽 내를 향해 경사 상방으로 개방된 제1 쿨링 보어를 복수개 구비하여, 상단부면의, 판 두께 방향에 있어서의 중앙부에 제1 둘레 홈을 구비한 실린더 라이너이며, 상기 제1 쿨링 보어의 출구를, 상기 제1 둘레 홈을 형성하는 저면으로부터 실린더축을 따라서 그 하단부면을 향해 연장되는 평면에서 볼 때 대략 타원 형상을 이루는 연통 구멍을 형성하는 벽면 또는 저면에 형성하도록 하였다.

본 발명의 제3 형태에 관한 실린더 라이너에 따르면, 예를 들어, 도 9에 도시한 바와 같이 제1 쿨링 보어(15)의 출구가, 판 두께 방향에 있어서의 중앙부, 즉 응력 0(제로)점(압축 응력도 인장 응력도 작용하지 않는 점) 근방이고, 또한 최상부 외주면에 있어서의 열응력보다도 작은 열응력이 작용하는 장소(영역)에 형성되게 된다.

또한, 본 발명의 제3 형태에 관한 실린더 라이너에 따르면, 제1 쿨링 보어의 출구는 제1 둘레 홈을 형성하는 저면으로부터 실린더축을 따라서 그 하단부면을 향해 연장되는 평면에서 볼 때 원형상을 이루는 연통 구멍을 형성하는 벽면 또는 저면에 형성되게 된다. 즉, 제1 쿨링 보어의 출구가, 제1 둘레 홈에 있어서의 열응력보다도 작은 열응력이 작용하는 장소(영역)에 형성되고, 또한 제1 쿨링 보어의 길이 방향 축선(중심 축선)과, 실린더축에 수직인 평면의 교차각이 커져, 제1 쿨링 보어의 출구에 있어서의 응력 집중이 완화되게 된다.

또한, 본 발명의 제3 형태에 관한 실린더 라이너에 따르면, 연통 구멍은 평면에서 볼 때 형상이 대략 타원을 이루도록 형성되어 있어, 제1 쿨링 보어의 출구에 있어서의 응력 집중이 더욱 완화되게 된다.

이에 의해, 두께를 보다 한층 저감시켜 외경의 소경화를 보다 한층 도모할 수 있는 동시에, 보다 한층의 경량화를 도모할 수 있다.

본 발명의 제4 형태에 관한 내연 기관의 냉각 구조는 상기 어느 하나의 실린더 라이너와, 하단부면으로부터 벽 내를 향해 경사 상방으로 개방된 제2 쿨링 보어를 복수개 구비하여, 하단부면의, 판 두께 방향에 있어서의 외주부에 제2 둘레 홈을 구비하는 동시에, 상기 실린더 라이너 상에 배치되어, 상기 실린더 라이너의 상방에 위치하는 개구를 막는 실린더 커버를 구비한 내연 기관의 냉각 구조이며, 상기 제2 쿨링 보어의 입구를, 상기 제2 둘레 홈을 형성하는 벽면 또는 저면에 형성하도록 하였다.

본 발명의 제4 형태에 관한 내연 기관의 냉각 구조에 따르면, 제1 쿨링 보어의 출구로부터 제1 둘레 홈 내로 유입된 냉각 매체(예를 들어, 냉각수)는, 예를 들어 도 3에 도시하는 볼록부(28)의 외주측의 벽면[둘레 홈(25)을 형성하는 내주측의 벽면]과, 둘레 홈(16)을 형성하는 외주측의 벽면 사이에 형성된 간극을 통해 제2 둘레 홈(25) 내로 유입된 후, 제2 쿨링 보어(24)의 입구로부터 제2 쿨링 보어(24) 내로 유입되게 된다.

이에 의해, 제1 쿨링 보어의 출구로부터 유출된 냉각 매체를 제2 쿨링 보어의 입구로 유도하기 위해 종래 필요했던 냉각 매체 연락 철물을 불필요로 할 수 있어, 실린더 라이너와 실린더 커버의 접합부(접속부)에 있어서의 구성의 간략화를 도모할 수 있다.

또한, 냉각 매체 연락 철물을 불필요로 할 수 있음으로써, 실린더 라이너와 실린더 커버의 접합부(접속부)에 있어서의 외경의 소경화를 도모할 수 있는 동시에, 경량화를 도모할 수 있다.

상기 제4 형태에 관한 내연 기관의 냉각 구조가, 상기 실린더 라이너 상에 씌워졌을 때에, 상기 제1 둘레 홈 및 상기 제2 둘레 홈의 내주측에 위치하는 상기 하단부면의, 판 두께 방향에 있어서의 내주부에 제3 둘레 홈을 구비하는 동시에, 상기 실린더 라이너의 상단부면과 상기 실린더 커버의 하단부면 사이를 통해 상기 제3 둘레 홈 내로 유입된 연소 가스를 상기 실린더 커버의 외주면에 형성된 개구로 유도하는 가스 빠짐 통로가 설치되어 있는 구성이면 더욱 적합하다.

이와 같은 구성에 관한 내연 기관의 냉각 구조에 따르면, 이상 연소 시에 있어서의 가스압을 배출하기 위해 종래 필요했던 릴리프 밸브를 불필요로 할 수 있어, 실린더 커버 주위의 구성의 간략화를 도모할 수 있다.

상기 구성에 관한 내연 기관의 냉각 구조에 있어서, 상기 가스 빠짐 통로가, 상기 제2 둘레 홈의 근방을 통과하도록 하여 설치되어 있는 구성이면 더욱 적합하다.

이와 같은 구성에 관한 내연 기관의 냉각 구조에 따르면, 제2 둘레 홈 내를 통과하는 냉각 매체에 의해 가스 빠짐 통로를 통과하는 연소 가스가 냉각되게 된다.

이에 의해, 실린더 커버의 외주면에 형성된 개구로부터 분출되는 연소 가스의 온도를 저하시킬 수 있어, 내연 기관의 주위에서 작업을 하는 작업원(예를 들어, 선박의 기관사ㆍ기관원)의 안전을 확보할 수 있다.

상기 구성에 관한 내연 기관의 냉각 구조에 있어서, 상기 실린더 커버의 외주면에 끼워 상기 실린더 커버의 외주면과의 사이에 가스 빠짐용 공간을 형성하는 커버 외통을 구비하여, 상기 가스 빠짐용 공간이, 상기 가스 빠짐 통로를 통해 상기 실린더 커버의 외주면으로부터 분출된 연소 가스를, 상기 실린더 커버의 외주면을 따라서 하방으로 유도하도록 형성되어 있는 구성이면 더욱 적합하다.

이와 같은 구성에 관한 내연 기관의 냉각 구조에 따르면, 가스 빠짐 통로를 통해 실린더 커버의 외주면에 형성된 개구로부터 분출된 연소 가스는, 실린더 커버의 외주면을 따라서 하방으로 유도되도록 되어 있다. 즉, 실린더 커버의 외주면에 형성된 개구로부터 분출되는 연소 가스가, 내연 기관의 주위에서 작업을 하는 작업원(예를 들어, 선박의 기관사ㆍ기관원)을 향해 분출되지 않도록 되어 있다.

이에 의해, 내연 기관의 주위에서 작업을 하는 작업원(예를 들어, 선박의 기관사ㆍ기관원)의 안전을 더욱 확보할 수 있다.

상기 구성에 관한 내연 기관의 냉각 구조에 있어서, 상기 제1 둘레 홈을 형성하는 내주측의 벽면에, 둘레 방향을 따라서 O링을 수용하는 제4 둘레 홈이 형성되어 있는 경우에, 상기 제4 둘레 홈의 내주측이고, 또한 상기 제3 둘레 홈의 저부를 형성하는 저면과 대향하는 상기 실린더 라이너의 상면에, 실린더축을 따라서 상기 실린더 라이너의 하면을 향해 음각된 열 댐을 설치하는 구성으로 하면 더욱 적합하다.

이와 같은 구성에 관한 내연 기관의 냉각 구조에 따르면, 열 댐 내에 체류하는 공기층에 의해 제4 둘레 홈에 수용된 O링의 열부하가(온도로 하여 약 10℃) 저감되게 된다.

이에 의해, O링의 열에 의한 손상을 방지할 수 있어, O링의 장기 수명화를 도모할 수 있고, O링의 메인터넌스 간격을 장기화시킬 수 있다.

본 발명의 제5 형태에 관한 내연 기관은 상기 어느 하나의 실린더 라이너 또는 상기 어느 하나의 내연 기관의 냉각 구조를 구비하고 있다.

본 발명의 제5 형태에 관한 내연 기관에 따르면, 두께를 저감시켜 외경의 소경화를 도모할 수 있는 동시에, 경량화를 도모할 수 있는 실린더 라이너를 구비하고 있으므로, 기관 전체의 소형화 및 경량화를 도모할 수 있다.

본 발명에 관한 실린더 라이너에 따르면, 두께를 저감시켜 경량화를 도모할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 실린더 라이너의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 실린더 라이너를 구비한 내연 기관의 냉각 구조를 도시하는 주요부의 단면도이다.
도 3은 도 2의 주요부를 확대하여 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 실린더 라이너의 상면의 일부를 도시하는 평면도이다.
도 5는 도 2의 주요부를 확대하여 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 실린더 라이너를 구비한 내연 기관의 냉각 구조를 도시하는 주요부의 단면도이다.
도 7은 도 6의 VII-VII 화살표 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 실린더 라이너를 도시하는 주요부의 사시도이다.
도 9는 종래 및 본 발명에 관한 쿨링 보어의 출구에 작용하는 응력을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 종래 및 본 발명에 관한 쿨링 보어의 출구에 작용하는 응력을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 실린더 라이너를 구비한 내연 기관의 냉각 구조를 도시하는 주요부의 단면도이다.
도 12는 도 11의 주요부를 확대하여 도시하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 실린더 라이너의 상면의 일부를 도시하는 평면도이다.
도 14는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 실린더 라이너를 구비한 내연 기관의 냉각 구조를 도시하는 주요부의 단면도이다.
도 15는 도 14의 주요부를 확대하여 도시하는 도면이다.
도 16은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 실린더 라이너의 상면의 일부를 도시하는 평면도이다.

〔제1 실시 형태〕

이하, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 실린더 라이너에 대해, 도 1 내지 도 10을 참조하면서 설명한다.

도 1은 본 실시 형태에 관한 실린더 라이너의 사시도, 도 2는 본 실시 형태에 관한 실린더 라이너를 구비한 내연 기관의 냉각 구조를 도시하는 주요부의 단면도, 도 3은 도 2의 주요부를 확대하여 도시하는 도면, 도 4는 본 실시 형태에 관한 실린더 라이너의 상면의 일부를 도시하는 평면도, 도 5는 도 2의 주요부를 확대하여 도시하는 도면, 도 6은 본 실시 형태에 관한 실린더 라이너를 구비한 내연 기관의 냉각 구조를 도시하는 주요부의 단면도, 도 7은 도 6의 VII-VII 화살표 단면도, 도 8은 본 실시 형태에 관한 실린더 라이너를 도시하는 주요부의 사시도, 도 9 및 도 10은 각각 종래 및 본 발명에 관한 쿨링 보어의 출구에 작용하는 응력을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 관한 실린더 라이너는 선박용 디젤 기관 등의 내연 기관에 적용되는 것으로, 그 내부에는 피스톤(도시하지 않음)이 배치되고, 이 피스톤이 그 내주면을 따라서 미끄럼 이동하게 된다.

도 2, 도 3, 도 5 내지 도 8 중의 부호 11은 실린더 라이너의 상부 외주면에 끼워(설치되어) 실린더 라이너의 상부 외주면과의 사이에 하부 수실(12) 및 상부 수실(13)을 형성하는 라이너 외통(수실 철물)이다. 하부 수실(12) 및 상부 수실(13)은 각각 둘레 방향을 따라서 평면에서 볼 때 환형상으로 형성된 공간(수실)이고, 하부 수실(12)은 상부 수실(13)의 하방에, 상부 수실(13)은 하부 수실(12)의 상방에 설치되어 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 실린더 라이너(10)는 하부 쿨링 보어(14)와, 상부 쿨링 보어(제1 쿨링 보어)(15)를 구비하고 있다.

하부 쿨링 보어(14)는 실린더 라이너(10)의 상부 외주면에 라이너 외통(11)이 끼워졌을 때에, 하부 수실(12)과 상부 수실(13)을 연통하는 직선 형상의 구멍으로, 둘레 방향을 따라서 복수개(본 실시 형태에서는 14개) 형성되어 있다. 하부 쿨링 보어(14)의 입구[목구(木口)]는 실린더 라이너(10)의 상부 하측에 위치하는 실린더 라이너(10)의 외주면에 형성되어 있고, 하부 쿨링 보어(14)의 출구(목구)는 실린더 라이너(10)의 상부 상측에 위치하는 실린더 라이너(10)의 외주면에 형성되어 있고, 하부 쿨링 보어(14)의 길이 방향 축선(중심 축선)은 실린더축에 수직인 평면에 대해 경사져 있다.

상부 쿨링 보어(15)는 실린더 라이너(10)의 상부 외주면에 라이너 외통(11)이 끼워졌을 때에, 상부 수실(13)과, 실린더 라이너(10)의 상면(정상면)에 형성된 (제1) 둘레 홈(둘레 방향을 따라서 연속해서 형성된 평면에서 볼 때 환 형상을 이루는 홈)(16)을 연통하는 직선 형상의 구멍으로, 둘레 방향을 따라서 복수개(본 실시 형태에서는 14개) 형성되어 있다. 상부 쿨링 보어(15)의 입구(목구)는 실린더 라이너(10)의 상부 상측이고, 하부 쿨링 보어(14)의 출구보다도 상방에 위치하는 실린더 라이너(10)의 외주면에 형성되어 있고, 상부 쿨링 보어(15)의 출구(목구)는 둘레 홈(16)의 저부를 형성하는 둘레 홈(16)의 저면에 형성되어 있고, 상부 쿨링 보어(15)의 길이 방향 축선(중심 축선)은 실린더축에 수직인 평면에 대해 경사져 있다.

도 2, 도 3, 도 5, 도 6, 도 9에 도시한 바와 같이, 둘레 홈(16)은 단면에서 볼 때 U자 형상을 이루는 동시에, 실린더 라이너(10)의 상면으로부터 실린더축을 따라서 실린더 라이너(10)의 하면(저면)을 향해 음각된(파 내려가진) 홈으로, 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 응력 0(제로)점(압축 응력도 인장 응력도 작용하지 않는 점) 근방이고, 또한 응력 0점보다도 내주측에 형성되어 있다.

또한, 도 1로부터 도 3, 도 5, 도 6에 도시한 바와 같이, 실린더 라이너(10)의 상부 외주면에는 둘레 방향을 따라서 O링(도시하지 않음)을 수용하는 둘레 홈(17)이 형성되어 있다. 또한, 도 2, 도 3, 도 5, 도 6에 도시한 바와 같이, 둘레 홈(16)을 형성하는 내주측의 벽면에는 둘레 방향을 따라서 O링(도시하지 않음)을 수용하는 (제4) 둘레 홈(18)이 형성되어 있다.

도 2, 도 3, 도 5, 도 6에 도시한 바와 같이, 실린더 라이너(10) 상에는 실린더 커버(20)가 배치되어, 실린더 라이너(10)의 상방에 위치하는 개구가 막히도록(밀봉되도록) 되어 있다.

도 2, 도 3, 도 5 중 부호 21은 실린더 커버(20)의 외주면에 끼워(설치되어) 실린더 커버(20)의 외주면과의 사이에 수실(22)을 형성하는 커버 외통(수실 철물)이다. 수실(22)은 둘레 방향을 따라서 평면에서 볼 때 환형상으로 형성된 공간으로, 실린더 커버(20)의 축방향(길이 방향)에 있어서의 중앙부에 설치되어 있다.

실린더 커버(20)는 상부 쿨링 보어(23)와, 하부 쿨링 보어(제2 쿨링 보어)(24)를 구비하고 있다.

상부 쿨링 보어(23)는 실린더 커버(20)의 외주면에 커버 외통(21)이 끼워졌을 때에, 수실(22)과, 실린더 커버(20)의 상부(정상부) 중앙부를 연통하는 직선 형상의 구멍으로, 둘레 방향을 따라서 복수개(본 실시 형태에서는 10개) 형성되어 있다. 상부 쿨링 보어(23)의 입구(목구)는 수실(22)을 형성하는 상측(천장측)의 벽면에 형성되어 있고, 상부 쿨링 보어(23)의 길이 방향 축선(중심 축선)은 실린더축에 수직인 평면에 대해 경사져 있다.

하부 쿨링 보어(24)는 실린더 커버(20)의 외주면에 커버 외통(21)이 끼워졌을 때에, 실린더 커버(20)의 하면(저면)에 형성된 (제2) 둘레 홈(25)과, 수실(22)을 연통하는 직선 형상의 구멍으로, 둘레 방향을 따라서 복수개(본 실시 형태에서는 10개) 형성되어 있다. 하부 쿨링 보어(24)의 입구(목구)는 둘레 홈(25)의 저부를 형성하는 둘레 홈(25)의 저면에 형성되어 있고, 하부 쿨링 보어(24)의 출구(목구)는 수실(22)을 형성하는 하측(바닥측)의 벽면에 형성되어 있고, 하부 쿨링 보어(24)의 길이 방향 축선(중심 축선)은 실린더축에 수직인 평면에 대해 경사져 있다.

도 2, 도 3, 도 5, 도 6에 도시한 바와 같이, 둘레 홈(25)은 단면에서 볼 때 U자 형상을 이루는 동시에, 실린더 커버(20)의 하면으로부터 실린더축을 따라서 실린더 커버(20)의 상면(정상면)을 향해 음각된(파 내려가진) 홈으로, 실린더 라이너(10) 상에 씌워졌을 때에, 둘레 홈(16)의 외측에 위치하도록 형성되어 있다.

또한, 실린더 커버(20)의 외주면에는 둘레 방향을 따라서 O링(도시하지 않음)을 수용하는 둘레 홈(26)이 형성되어 있다. 또한, 둘레 홈(25)의 내주측에는 단면에서 볼 때 U자 형상을 이루는 (제3) 둘레 홈(27)이 둘레 방향을 따라서 형성되어 있다.

둘레 홈(25)을 형성하는 내주측의 벽면과, 이 벽면에 연속하는 실린더 커버(20)의 하면과, 이 하면에 연속해서 둘레 홈(27)을 형성하는 외주측의 벽면에서, 둘레 홈(16)에 끼워 넣는 볼록부(28)가 형성되어 있다. 볼록부(28)는 그 외주측의 벽면[둘레 홈(25)을 형성하는 내주측의 벽면]과, 둘레 홈(16)을 형성하는 외주측의 벽면 사이에 소정의 간극(예를 들어, 3㎜)이 형성되고, 그 하면[실린더 커버(20)의 하면]과, 둘레 홈(16)의 저부를 형성하는 저면 사이에 소정의 간극이 형성되고, 그 내주측의 벽면[둘레 홈(27)을 형성하는 외주측의 벽면]과, 둘레 홈(16)을 형성하는 외주측의 벽면 사이에 소정의 간극(예를 들어, 0.25㎜)이 형성되도록 하고, 실린더축을 따라서 하방으로 돌출되어 있다.

또한, 둘레 홈(16)을 형성하는 외주측의 벽면과, 이 벽면에 연속하는 실린더 라이너(10)의 상면과, 이 상면에 연속하는 실린더 라이너(10)의 외주면에서 둘레 홈(25)에 끼워 넣는 볼록부(29)가 형성되어 있다. 볼록부(29)는 그 내주측의 벽면[둘레 홈(16)을 형성하는 외주측의 벽면]과, 둘레 홈(25)을 형성하는 내주측의 벽면 사이에 소정의 간극(예를 들어, 3㎜)이 형성되고, 그 상면[실린더 라이너(10)의 상면]과, 둘레 홈(25)의 저부를 형성하는 저면 사이에 소정의 간극이 형성되고, 그 외주측의 벽면[실린더 라이너(10)의 외주면]과, 둘레 홈(25)을 형성하는 외주측의 벽면 사이에 소정의 간극(예를 들어, 0.45㎜)이 형성되도록 하고, 실린더축을 따라서 상방으로 돌출되어 있다.

도 2, 도 3, 도 5에 도시한 바와 같이, 커버 외통(21)의 하단부 내주측에는 둘레 방향을 따라서 가스 빠짐용 공간(30)이 형성되어 있고, 도 5에 도시한 바와 같이 이 공간(30)과 둘레 홈(27)은 가스 빠짐 통로(31)를 통해 연통되어 있다.

가스 빠짐 통로(31)는 실린더 커버(20)의 중심으로부터 외주면을 향해 방사상으로, 또한 등간격(본 실시 형태에서는 45도 간격)으로 설치되어 있고, 둘레 홈(27)의 저부를 형성하는 저면에 개방되고 실린더 커버(20) 내를 실린더축을 따라서 실린더 커버(20)의 상면을 향해 연장되는 제1 통로(32)와, 제1 통로(32)의 상단부에 개방되는 동시에 실린더 커버(20)의 외주면에 개방되고 실린더 커버(20) 내를 실린더축과 직교하는 방향을 따라서 연장되는 제2 통로(33)를 구비하고 있다.

도 6 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 라이너 외통(11)의 하단부에는 냉각수 공급관(34)(도 6 및 도 7 참조)을 접속하기 위한 관 조인트(35)가, 플랜지(36) 및 볼트(37)를 통해 접속되어 있다(설치되어 있다).

관 조인트(35)는 실린더 커버(20)의 중심으로부터 외주면을 향해 방사상으로, 또한 등간격(본 실시 형태에서는 90도 간격)으로 설치되어 있고, 관 조인트(35)의 일단부는 라이너 외통(11)의 하단부에 형성되고, 판 두께 방향으로 관통하는 관통 구멍(38)을 통해 하부 수실(12) 내에 삽입되어 있다. 관 조인트(35)의 일단부 양측면에는 각각 하부 수실(12)을 향해 개방되는 정면에서 볼 때 직사각 형상(도 6 참조)을 이루는 개구(39)가 형성되어 있고, 냉각수 공급관(34) 및 관 조인트(35)를 통해 공급된 냉각수가, 개구(39)를 통해 실린더 라이너(10)의 외주면을 따라서 둘레 방향으로 공급되도록 되어 있다.

또한, 관 조인트(35)의 일단부(선단)측은 폐색되어 있고, 개구(39)로부터만 냉각수가 유출되도록 되어 있다. 또한, 냉각수 공급관(34)과 관 조인트(35)는 냉각수 공급관(34)의 일단부에 설치된 플랜지(40), 관 조인트(35)의 타단부에 설치된 플랜지(41) 및 볼트(42), 너트(43)에 의해 접속되어 있다.

한편, 도 2, 도 3, 도 5, 도 6에 도시한 바와 같이, 둘레 홈(27)의 저부를 형성하는 저면과 대향하는 실린더 라이너(10)의 상면에는 열 댐(44)이 설치되어 있다. 열 댐(44)은 단면에서 볼 때 U자 형상을 이루는 동시에, 실린더 라이너(10)의 상면으로부터 실린더축을 따라서 실린더 라이너(10)의 하면을 향해 음각된(파 내려가진) 둘레 홈(예를 들어, 폭 11㎜, 깊이 26㎜의 U자 홈)이다.

본 실시 형태에 관한 실린더 라이너(10)에 따르면, 예를 들어, 도 9에 도시한 바와 같이 제1 쿨링 보어(15)의 출구가, 판 두께 방향에 있어서의 중앙부, 즉 응력 0(제로)점(압축 응력도 인장 응력도 작용하지 않는 점) 근방이고, 또한 최상부 외주면에 있어서의 열응력보다도 작은 열응력이 작용하는 장소(영역)에 형성되게 된다.

본 실시 형태에 관한 실린더 라이너(10)와 실린더 커버(20)를 구비하여 이루어지는 내연 기관의 냉각 구조에 따르면, 상부 쿨링 보어(15)의 출구로부터 둘레 홈(16) 내로 유입된 냉각수는, 볼록부(28)의 외주측의 벽면[둘레 홈(25)을 형성하는 내주측의 벽면]과, 둘레 홈(16)을 형성하는 외주측의 벽면 사이에 형성된 간극을 통해 둘레 홈(25) 내로 유입된 후, 하부 쿨링 보어(24)의 입구로부터 하부 쿨링 보어(24) 내로 유입되게 된다.

이에 의해, 상부 쿨링 보어(15)의 출구로부터 유출된 냉각수를 하부 쿨링 보어(24)의 입구로 유도하기 위해 종래 필요했던 냉각 매체 연락 철물을 불필요로 할 수 있어, 실린더 라이너(10)와 실린더 커버(20)의 접합부(접속부)에 있어서의 구성의 간략화를 도모할 수 있다.

또한, 냉각 매체 연락 철물을 불필요로 할 수 있음으로써, 실린더 라이너(10)와 실린더 커버(20)의 접합부(접속부)에 있어서의 외경의 소경화를 도모할 수 있는 동시에, 경량화를 도모할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 실린더 라이너(10)가 실린더 커버(20)를 구비하여 이루어지는 내연 기관의 냉각 구조에 따르면, 실린더 라이너(10) 상에 씌웠을 때에, 둘레 홈(16) 및 둘레 홈(25)의 내주측에 위치하는 실린더 커버(20) 하단부면의, 판 두께 방향에 있어서의 내주부에 둘레 홈(27)을 구비하는 동시에, 실린더 라이너(10) 상단부면과 실린더 커버(20) 하단부면 사이를 통해 둘레 홈(27) 내로 유입된 연소 가스를 실린더 커버(20)의 외주면에 형성된 개구[제2 통로(33)의 출구]로 유도하는 가스 빠짐 통로(31)가 설치되어 있으므로, 이상 연소 시에 있어서의 가스압을 배출하기 위해 종래 필요했던 릴리프 밸브를 불필요로 할 수 있어, 실린더 커버(20) 주위의 구성의 간략화를 도모할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 실린더 라이너(10)와 실린더 커버(20)를 구비하여 이루어지는 내연 기관의 냉각 구조에 따르면, 가스 빠짐 통로(31)가, 둘레 홈(25)의 근방을 통과하도록 하여 설치되어 있고, 둘레 홈(25) 내를 통과하는 냉각수에 의해 가스 빠짐 통로(31)를 통과하는 연소 가스가 냉각되게 된다.

이에 의해, 실린더 커버(20)의 외주면에 형성된 개구로부터 분출되는 연소 가스의 온도를 저하시킬 수 있어, 내연 기관의 주위에서 작업을 하는 작업원(예를 들어, 선박의 기관사ㆍ기관원)의 안전을 확보할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 실린더 라이너(10)와 실린더 커버(20)를 구비하여 이루어지는 내연 기관의 냉각 구조에 따르면, 실린더 커버(20)의 외주면에 끼워 실린더 커버(20)의 외주면과의 사이에 가스 빠짐용 공간(30)을 형성하는 커버 외통(21)을 구비하고, 가스 빠짐용 공간(30)이, 가스 빠짐 통로(31)를 통해 실린더 커버(20)의 외주면으로부터 분출된 연소 가스를, 실린더 커버(20)의 외주면을 따라서 하방으로 유도하도록 형성되어 있고, 가스 빠짐 통로(31)를 통해 실린더 커버(20)의 외주면에 형성된 개구로부터 분출된 연소 가스는, 실린더 커버(20)의 외주면을 따라서 하방으로 유도되도록 되어 있다. 즉, 실린더 커버(20)의 외주면에 형성된 개구로부터 분출되는 연소 가스가, 내연 기관의 주위에서 작업을 하는 작업원(예를 들어, 선박의 기관사ㆍ기관원)을 향해 분출되지 않도록 되어 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 실린더 라이너(10)와 실린더 커버(20)를 구비하여 이루어지는 내연 기관의 냉각 구조에 따르면, 둘레 홈(16)을 형성하는 내주측의 벽면에, 둘레 방향을 따라서 O링을 수용하는 둘레 홈(18)이 형성되어 있는 경우에, 둘레 홈(18)의 내주측이고, 또한 둘레 홈(27)의 저부를 형성하는 저면과 대향하는 실린더 라이너(10)의 상면에, 실린더축을 따라서 실린더 라이너(10)의 하면을 향해 음각된 열 댐(44)이 설치되고, 열 댐(44) 내에 체류하는 공기층에 의해 둘레 홈(18)에 수용된 O링의 열부하가(온도로 하여 약 10℃) 저감되게 된다.

본 실시 형태에 관한 실린더 라이너(10) 또는 본 실시 형태에 관한 내연 기관의 냉각 구조를 구비하여 이루어지는 내연 기관에 따르면, 두께를 저감시켜 외경의 소경화를 도모할 수 있는 동시에, 경량화를 도모할 수 있는 실린더 라이너를 구비하고 있으므로, 기관 전체의 소형화 및 경량화를 도모할 수 있다.

〔제2 실시 형태〕

본 발명의 제2 실시 형태에 관한 실린더 라이너에 대해, 도 11 내지 도 13을 참조하면서 설명한다. 도 11은 본 실시 형태에 관한 실린더 라이너를 구비한 내연 기관의 냉각 구조를 도시하는 주요부의 단면도, 도 12는 도 11의 주요부를 확대하여 도시하는 도면, 도 13은 본 실시 형태에 관한 실린더 라이너의 상면의 일부를 도시하는 평면도이다.

도 11 내지 도 13에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 실린더 라이너(50)는 둘레 홈(16)의 하방에 연통 구멍(드릴 구멍:보오링 구멍)(51)이 형성되어 있다는 점에서 상술한 제1 실시 형태의 것과 다르다. 그 밖의 구성 요소에 대해서는 상술한 제1 실시 형태의 것과 동일하므로, 여기서는 그들 구성 요소에 대한 설명은 생략한다.

또한, 상술한 제1 실시 형태와 동일한 부재에는 동일한 번호를 부여하고 있다.

연통 구멍(51)은 둘레 홈(16)의 저부를 형성하는 저면으로부터 실린더축을 따라서 실린더 라이너(50)의 하면을 향해 연장되는 평면에서 볼 때 원형상을 이루는 구멍(예를 들어, 직경 26㎜, 깊이 50㎜의 구멍)으로, 둘레 방향을 따라서 복수개(본 실시 형태에서는 14개) 형성되어 있다. 또한, 연통 구멍(51)을 형성하는 벽면(내주면)에는 상부 쿨링 보어(15)의 출구(목구)가 형성되어 있고, 상부 쿨링 보어(15)의 출구로부터 유출된 냉각수는 연통 구멍(51)을 통해 둘레 홈(16) 내로 유입되도록 되어 있다.

본 실시 형태에 관한 실린더 라이너(50)에 따르면, 상부 쿨링 보어(15)의 출구는 둘레 홈(16)을 형성하는 저면으로부터 실린더축을 따라서 그 하단부면을 향해 연장되는 평면에서 볼 때 원형상을 이루는 연통 구멍(51)을 형성하는 벽면에 형성되게 된다. 즉, 상부 쿨링 보어(15)의 출구가, 둘레 홈(16)에 있어서의 열응력보다도 작은 열응력이 작용하는 장소(영역)에 형성되고, 또한 상부 쿨링 보어(15)의 길이 방향 축선(중심 축선)과, 실린더축에 수직인 평면의 교차각이 커져, 상부 쿨링 보어(15)의 출구에 있어서의 응력 집중이 완화되게 된다.

그 밖의 작용 효과는 상술한 제1 실시 형태의 것과 동일하므로, 여기서는 그 설명을 생략한다.

〔제3 실시 형태〕

본 발명의 제3 실시 형태에 관한 실린더 라이너에 대해, 도 14 내지 도 16을 참조하면서 설명한다. 도 14는 본 실시 형태에 관한 실린더 라이너를 구비한 내연 기관의 냉각 구조를 도시하는 주요부의 단면도, 도 15는 도 14의 주요부를 확대하여 도시하는 도면, 도 16은 본 실시 형태에 관한 실린더 라이너의 상면의 일부를 도시하는 평면도이다.

도 14 내지 도 16에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 실린더 라이너(60)는 연통 구멍(51) 대신에, 연통 구멍(드릴 구멍:보오링 구멍)(61)이 형성되어 있다는 점에서 상술한 제2 실시 형태의 것과 다르다. 그 밖의 구성 요소에 대해서는 상술한 제2 실시 형태의 것과 동일하므로, 여기서는 그들 구성 요소에 대한 설명은 생략한다.

또한, 상술한 실시 형태와 동일한 부재에는 동일한 번호를 부여하고 있다.

연통 구멍(61)은 둘레 홈(16)의 저부를 형성하는 저면으로부터 실린더축을 따라서 실린더 라이너(60)의 하면을 향해 연장되는 평면에서 볼 때 (대략) 타원(긴 원) 형상을 이루는 구멍(예를 들어, 직경 26㎜, 깊이 50㎜의 구멍)으로, 둘레 방향을 따라서 복수개(본 실시 형태에서는 14개) 형성되어 있다. 또한, 연통 구멍(61)을 형성하는 벽면(내주면)에는 상부 쿨링 보어(15)의 출구(목구)가 형성되어 있고, 상부 쿨링 보어(15)의 출구로부터 유출된 냉각수는 연통 구멍(61)을 통해 둘레 홈(16) 내로 유입되도록 되어 있다. 또한, 연통 구멍(61)의 저부를 형성하는 저면은 단면에서 볼 때 반구 형상을 이루도록 형성되어 있다.

본 실시 형태에 관한 실린더 라이너(60)에 따르면, 연통 구멍(61)은 평면에서 볼 때 형상이 대략 타원을 이루도록 형성되어 있어, 상부 쿨링 보어(15)의 출구에 있어서의 응력 집중이 더욱 완화되게 된다.

그 밖의 작용 효과는 상술한 제2 실시 형태의 것과 동일하므로, 여기서는 그 설명을 생략한다.

또한, 본 발명은 상술한 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 각종 변경ㆍ변형이 가능하다.

예를 들어, 상술한 제2 실시 형태 및 제3 실시 형태에서는 상부 쿨링 보어(15)의 출구가, 연통 구멍(51, 61)의 벽면(내주면)에 형성되어 있지만, 상부 쿨링 보어(15)의 출구는 연통 구멍(51, 61)의 저면에 형성하도록 해도 된다.

10 : 실린더 라이너
15 : 상부 쿨링 보어(제1 쿨링 보어)
16 : (제1) 둘레 홈
18 : (제4) 둘레 홈
20 : 실린더 커버
21 : 커버 외통
24 : 하부 쿨링 보어(제2 쿨링 보어)
25 : (제2) 둘레 홈
27 : (제3) 둘레 홈
30 : 가스 빠짐용 공간
31 : 가스 빠짐 통로
44 : 열 댐
50 : 실린더 라이너
51 : 연통 구멍
60 : 실린더 라이너
61 : 연통 구멍

Claims

외주면으로부터 벽 내를 향해 경사 상방으로 개방된 제1 쿨링 보어를 복수개 구비하여, 상단부면의, 판 두께 방향에 있어서의 중앙부에 제1 둘레 홈을 구비한 실린더 라이너이며,
상기 제1 쿨링 보어의 출구를, 상기 제1 둘레 홈을 형성하는 벽면 또는 저면에 형성한, 실린더 라이너.
외주면으로부터 벽 내를 향해 경사 상방으로 개방된 제1 쿨링 보어를 복수개 구비하여, 상단부면의, 판 두께 방향에 있어서의 중앙부에 제1 둘레 홈을 구비한 실린더 라이너이며,
상기 제1 쿨링 보어의 출구를, 상기 제1 둘레 홈을 형성하는 저면으로부터 실린더축을 따라서 그 하단부면을 향해 연장되는 평면에서 볼 때 원형상을 이루는 연통 구멍을 형성하는 벽면 또는 저면에 형성한, 실린더 라이너.
외주면으로부터 벽 내를 향해 경사 상방으로 개방된 제1 쿨링 보어를 복수개 구비하여, 상단부면의, 판 두께 방향에 있어서의 중앙부에 제1 둘레 홈을 구비한 실린더 라이너이며,
상기 제1 쿨링 보어의 출구를, 상기 제1 둘레 홈을 형성하는 저면으로부터 실린더축을 따라서 그 하단부면을 향해 연장되는 평면에서 볼 때 타원 형상을 이루는 연통 구멍을 형성하는 벽면 또는 저면에 형성한, 실린더 라이너.
제1항에 기재된 실린더 라이너와,
하단부면으로부터 벽 내를 향해 경사 상방으로 개방된 제2 쿨링 보어를 복수개 구비하여, 하단부면의, 판 두께 방향에 있어서의 외주부에 제2 둘레 홈을 구비하는 동시에, 상기 실린더 라이너 상에 배치되어, 상기 실린더 라이너의 상방에 위치하는 개구를 막는 실린더 커버를 구비한 내연 기관의 냉각 구조이며,
상기 제2 쿨링 보어의 입구를, 상기 제2 둘레 홈을 형성하는 벽면 또는 저면에 형성한, 내연 기관의 냉각 구조.
제2항에 기재된 실린더 라이너와,
하단부면으로부터 벽 내를 향해 경사 상방으로 개방된 제2 쿨링 보어를 복수개 구비하여, 하단부면의, 판 두께 방향에 있어서의 외주부에 제2 둘레 홈을 구비하는 동시에, 상기 실린더 라이너 상에 배치되어, 상기 실린더 라이너의 상방에 위치하는 개구를 막는 실린더 커버를 구비한 내연 기관의 냉각 구조이며,
상기 제2 쿨링 보어의 입구를, 상기 제2 둘레 홈을 형성하는 벽면 또는 저면에 형성한, 내연 기관의 냉각 구조.
제3항에 기재된 실린더 라이너와,
하단부면으로부터 벽 내를 향해 경사 상방으로 개방된 제2 쿨링 보어를 복수개 구비하여, 하단부면의, 판 두께 방향에 있어서의 외주부에 제2 둘레 홈을 구비하는 동시에, 상기 실린더 라이너 상에 배치되어, 상기 실린더 라이너의 상방에 위치하는 개구를 막는 실린더 커버를 구비한 내연 기관의 냉각 구조이며,
상기 제2 쿨링 보어의 입구를, 상기 제2 둘레 홈을 형성하는 벽면 또는 저면에 형성한, 내연 기관의 냉각 구조.
제4항에 있어서, 상기 실린더 라이너 상에 씌웠을 때에, 상기 제1 둘레 홈 및 상기 제2 둘레 홈의 내주측에 위치하는 상기 하단부면의, 판 두께 방향에 있어서의 내주부에 제3 둘레 홈을 구비하는 동시에, 상기 실린더 라이너의 상단부면과 상기 실린더 커버의 하단부면 사이를 통해 상기 제3 둘레 홈 내로 유입된 연소 가스를 상기 실린더 커버의 외주면에 형성된 개구로 유도하는 가스 빠짐 통로가 설치되어 있는, 내연 기관의 냉각 구조.
제5항에 있어서, 상기 실린더 라이너 상에 씌웠을 때에, 상기 제1 둘레 홈 및 상기 제2 둘레 홈의 내주측에 위치하는 상기 하단부면의, 판 두께 방향에 있어서의 내주부에 제3 둘레 홈을 구비하는 동시에, 상기 실린더 라이너의 상단부면과 상기 실린더 커버의 하단부면 사이를 통해 상기 제3 둘레 홈 내로 유입된 연소 가스를 상기 실린더 커버의 외주면에 형성된 개구로 유도하는 가스 빠짐 통로가 설치되어 있는, 내연 기관의 냉각 구조.
제6항에 있어서, 상기 실린더 라이너 상에 씌웠을 때에, 상기 제1 둘레 홈 및 상기 제2 둘레 홈의 내주측에 위치하는 상기 하단부면의, 판 두께 방향에 있어서의 내주부에 제3 둘레 홈을 구비하는 동시에, 상기 실린더 라이너의 상단부면과 상기 실린더 커버의 하단부면 사이를 통해 상기 제3 둘레 홈 내로 유입된 연소 가스를 상기 실린더 커버의 외주면에 형성된 개구로 유도하는 가스 빠짐 통로가 설치되어 있는, 내연 기관의 냉각 구조.
제7항에 있어서, 상기 가스 빠짐 통로는 상기 제2 둘레 홈의 근방을 통과하도록 하여 설치되어 있는, 내연 기관의 냉각 구조.
제8항에 있어서, 상기 가스 빠짐 통로는 상기 제2 둘레 홈의 근방을 통과하도록 하여 설치되어 있는, 내연 기관의 냉각 구조.
제9항에 있어서, 상기 가스 빠짐 통로는 상기 제2 둘레 홈의 근방을 통과하도록 하여 설치되어 있는, 내연 기관의 냉각 구조.
제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실린더 커버의 외주면에 끼워 상기 실린더 커버의 외주면과의 사이에 가스 빠짐용 공간을 형성하는 커버 외통을 구비하고, 상기 가스 빠짐용 공간이, 상기 가스 빠짐 통로를 통해 상기 실린더 커버의 외주면으로부터 분출된 연소 가스를, 상기 실린더 커버의 외주면을 따라서 하방으로 유도하도록 형성되어 있는, 내연 기관의 냉각 구조.
제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 둘레 홈을 형성하는 내주측의 벽면에, 둘레 방향을 따라서 O링을 수용하는 제4 둘레 홈이 형성되어 있는 동시에, 상기 제4 둘레 홈의 내주측이고, 또한 상기 제3 둘레 홈의 저부를 형성하는 저면과 대향하는 상기 실린더 라이너의 상면에, 실린더축을 따라서 상기 실린더 라이너의 하면을 향해 음각된 열 댐이 설치되어 있는, 내연 기관의 냉각 구조.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 실린더 라이너 또는 제4항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 내연 기관의 냉각 구조를 구비하고 있는, 내연 기관.