KR101458727B1

KR101458727B1 - 실린더 라이너

Info

Publication number: KR101458727B1
Application number: KR1020137001433A
Authority: KR
Inventors: 다케시 가도와키; 노부유키 구니히로
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2010-08-17
Filing date: 2011-08-12
Publication date: 2014-11-05
Also published as: CN103052786B; JP5656506B2; KR20130041911A; JP2012041842A; CN103052786A; WO2012023502A1

Abstract

두께를 저감시켜 경량화를 도모할 수 있는 실린더 라이너를 제공한다. 외주면으로부터 벽 내를 향하여 비스듬히 상방으로 개방된 제1 쿨링 보어(15)를 복수개 구비하고, 상단부면의, 판 두께 방향에 있어서의 중앙부에 제1 주위 홈(16)을 구비한 실린더 라이너(10)이며, 상기 제1 쿨링 보어(15)의 출구를, 상기 제1 주위 홈(16)을 형성하는 저면에, 그 평면에서 보아 형상이 타원 형상 또는 타원 형상 혹은 원 형상을 나타내도록 하여 형성했다.

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 수직한 평면에 대하여 기운 냉각 구멍(이하, 「쿨링 보어」라고 한다)을 구비한 것이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).

일본 특허 공개 평5-214933호 공보

그러나, 상기 특허문헌 1에 개시된 실린더 라이너에서는, 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이, 내주면에서 압축 응력이 최대로 되고, 외주면에서 인장 응력이 최대로 된다. 또한, 상기 특허문헌 1에 개시된 실린더 라이너에서는, 최상부 외주면에 위치하는 쿨링 보어(드릴 구멍)의 출구(목구) 주연부에 있어서 열응력이 높아진다. 그로 인해, 상기 특허문헌 1에 개시된 실린더 라이너에서는, 두께를 저감시켜 경량화를 도모하는 것은 곤란했다.

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

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해서, 이하의 수단을 채용했다.

본 발명의 제1 형태에 관한 실린더 라이너는, 외주면으로부터 벽 내를 향하여 비스듬히 상방으로 개방된 제1 쿨링 보어를 복수개 구비하고, 상단부면의, 판 두께 방향에 있어서의 중앙부에 제1 주위 홈을 구비한 실린더 라이너이며, 상기 제1 쿨링 보어의 출구를, 상기 제1 주위 홈을 형성하는 저면에, 그 평면에서 보아 형상이 타원(楕圓) 형상 또는 타원(長圓) 형상 혹은 원 형상을 나타내도록 하여 형성했다.

상기 제1 형태에 관한 실린더 라이너에 의하면, 예를 들어 도 11에 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) 근방이면서, 또한, 최상부 외주면에 있어서의 열응력보다도 작은 열응력이 작용하는 장소(영역)에 형성되게 된다.

또한, 제1 쿨링 보어의 출구가, 제1 주위 홈을 형성하는 저면에, 그 평면에서 보아 형상이 타원 형상 또는 타원 형상 혹은 원 형상을 나타내도록 하여 형성되게 된다.

이에 의해, 두께를 저감시켜 외경의 소직경화를 도모할 수 있고, 경량화를 도모할 수 있는 동시에, 상부 쿨링 보어의 출구에 있어서의 응력 집중을 완화(경감)시킬 수 있다.

본 발명의 제2 형태에 관한 내연 기관의 냉각 구조는, 상기 어느 한쪽 실린더 라이너와, 하단부면으로부터 벽 내를 향하여 비스듬히 상방으로 개방된 제2 쿨링 보어를 복수개 구비하고, 하단부면의, 판 두께 방향에 있어서의 외주부에 제2 주위 홈을 구비하는 동시에, 상기 실린더 라이너 위에 배치되고, 상기 실린더 라이너의 상방에 위치하는 개구를 막는 실린더 커버를 구비한 내연 기관의 냉각 구조이며, 상기 제2 쿨링 보어의 입구를, 상기 제2 주위 홈을 형성하는 벽면 또는 저면에 형성하도록 했다.

상기 제2 형태에 관한 내연 기관의 냉각 구조에 의하면, 제1 쿨링 보어의 출구로부터 제1 주위 홈 내로 유입한 냉각 매체(예를 들어, 냉각수)는, 예를 들어 도 3에 도시하는 볼록부(28)의 외주측의 벽면(주위 홈(25)을 형성하는 내주측의 벽면)과, 주위 홈(16)을 형성하는 외주측의 벽면 사이에 형성된 간극을 통과하여 제2 주위 홈(25) 내로 유입한 후, 제2 쿨링 보어(24)의 입구로부터 제2 쿨링 보어(24) 내로 유입하게 된다.

이에 의해, 제1 쿨링 보어의 출구로부터 유출한 냉각 매체를 제2 쿨링 보어의 입구로 유도하기 위하여 종래 필요하던 냉각 매체 연락 금물을 불필요하게 할 수 있어, 실린더 라이너와 실린더 커버의 접합부(접속부)에 있어서의 구성의 간략화를 도모할 수 있다.

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

상기 제2 형태에 관한 내연 기관의 냉각 구조에 있어서, 상기 실린더 라이너 위에 피복했을 때에, 상기 제1 주위 홈 및 상기 제2 주위 홈의 내주측에 위치하는 상기 하단부면의, 판 두께 방향에 있어서의 내주부에 제3 주위 홈을 구비하는 동시에, 상기 실린더 라이너의 상단부면과 상기 실린더 커버의 하단부면 사이를 통과하여 상기 제3 주위 홈 내로 유입한 연소 가스를 상기 실린더 커버의 외주면에 형성된 개구로 유도하는 가스 배출 통로가 형성되어 있는 구성이면 더욱 적합하다.

이러한 내연 기관의 냉각 구조에 의하면, 이상 연소 시에 있어서의 가스압을 릴리프시키기 위하여 종래 필요하던 릴리프 밸브를 불필요하게 할 수 있어, 실린더 커버 주위의 구성의 간략화를 도모할 수 있다.

상기 구성에 관한 내연 기관의 냉각 구조에 있어서, 상기 가스 배출 통로가, 상기 제2 주위 홈의 근방을 통과하도록 하여 형성되어 있으면 더욱 적합하다.

이러한 내연 기관의 냉각 구조에 의하면, 제2 주위 홈 내를 통과하는 냉각 매체에 의해 가스 배출 통로를 통과하는 연소 가스가 냉각되게 된다.

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

상기 구성에 관한 내연 기관의 냉각 구조에 있어서, 상기 실린더 커버의 외주면에 끼워 상기 실린더 커버의 외주면과의 사이에 가스 배출용의 공간을 형성하는 커버 외통을 구비하고, 상기 가스 배출용의 공간이, 상기 가스 배출 통로를 통과하여 상기 실린더 커버의 외주면으로부터 분출한 연소 가스를, 상기 실린더 커버의 외주면을 따라 하방으로 유도하도록 형성되어 있으면 더욱 적합하다.

이러한 내연 기관의 냉각 구조에 의하면, 가스 배출 통로를 통과하여 실린더 커버의 외주면에 형성된 개구로부터 분출한 연소 가스는, 실린더 커버의 외주면을 따라 하방으로 유도되게 되어 있다. 즉, 실린더 커버의 외주면에 형성된 개구로부터 분출하는 연소 가스가, 내연 기관의 주위에서 작업을 하는 작업원(예를 들어, 선박의 기관사·기관원)을 향하여 분출되지 않게 되어 있다.

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

상기 구성에 관한 내연 기관의 냉각 구조에 있어서, 상기 제1 주위 홈을 형성하는 내주측의 벽면에, 주위 방향을 따라 O링을 수용하는 제4 주위 홈이 형성되어 있는 경우에, 상기 제4 주위 홈의 내주측이면서, 또한, 상기 제3 주위 홈의 저부를 형성하는 저면과 대향하는 상기 실린더 라이너의 상면에, 실린더축을 따라 상기 실린더 라이너의 하면을 향하여 새겨 넣어진 열댐을 형성하도록 하면 더욱 적합하다.

이러한 내연 기관의 냉각 구조에 의하면, 열댐 내에 체류하는 공기층에 의해 제4 주위 홈에 수용된 O링의 열부하가(온도로 하여 약 10℃) 저감되게 된다.

이에 의해, O링의 열에 의한 손상을 방지할 수 있어, O링의 장수명화를 도모할 수 있고, O링의 유지 보수 간격을 장기화시킬 수 있다.

상기 구성에 관한 내연 기관의 냉각 구조에 있어서, 상기 실린더 커버의 하단부면에, 상기 제2 주위 홈의 내주면을 형성하는 벽면과, 이 벽면에 연속하는 상기 하단부면과, 이 하단부면에 연속하여 상기 제3 주위 홈의 외주면을 형성하는 벽면으로 형성되고, 상기 제1 주위 홈의 내주측에 위치하는 상기 실린더 라이너의 상단부면에 형성된 제4 주위 홈에 끼워 넣는 제3 볼록부가 형성되어 있고, 상기 제3 볼록부를 형성하는 외주측의 벽면에, 주위 방향을 따라 O링을 수용하는 제5 주위 홈이 형성되어 있으면 더욱 적합하다.

이러한 내연 기관의 냉각 구조에 의하면, 실린더 커버와 실린더 라이너의 맞춤면으로부터의 가스 누설을 방지하는 O링이, 실린더 라이너보다도 온도가 낮은 실린더 커버의 측에 배치되고, 제5 주위 홈에 수용된 O링의 열부하가, 상술한 열댐에 의한 것보다도 저감되게 된다.

본 발명의 제3 형태에 관한 내연 기관은, 상기 어느 한쪽의 실린더 라이너 또는 상기 어느 한쪽의 내연 기관의 냉각 구조를 구비하고 있다.

상기 제3 형태에 관한 내연 기관에 의하면, 두께를 저감시켜 외경의 소직경화를 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 의하면, 두께를 저감시켜 경량화를 도모할 수 있다는 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 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 실린더 라이너의 상부에 형성된 상부 쿨링 보어를, 실린더 라이너의 내측으로부터 본 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 실린더 라이너의 상부에 형성된 상부 쿨링 보어를, 실린더 라이너의 외측으로부터 본 도면이다.
도 7은 도 2의 주요부를 확대하여 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 실린더 라이너를 구비한 내연 기관의 냉각 구조를 도시하는 주요부의 단면도이다.
도 9는 도 8의 IX-IX 화살표 방향으로 본 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 실린더 라이너를 도시하는 주요부의 사시도이다.
도 11은 종래 및 본 발명에 관한 쿨링 보어의 출구에 작용하는 응력을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 종래 및 본 발명에 관한 쿨링 보어의 출구에 작용하는 응력을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 실린더 라이너를 구비한 내연 기관의 냉각 구조를 도시하는 주요부의 단면도이다.
도 14는 도 13의 주요부를 확대하여 도시하는 도면이다.
도 15는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 실린더 라이너의 상면의 일부를 도시하는 평면도이다.

[제1 실시 형태]

이하, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 실린더 라이너에 대해서, 도 1 내지 도 12를 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 본 실시 형태에 관한 실린더 라이너의 상부에 형성된 상부 쿨링 보어를, 실린더 라이너의 내측으로부터 본 도면, 도 6은 본 실시 형태에 관한 실린더 라이너의 상부에 형성된 상부 쿨링 보어를, 실린더 라이너의 외측으로부터 본 도면, 도 7은 도 2의 주요부를 확대하여 도시하는 도면, 도 8은 본 실시 형태에 관한 실린더 라이너를 구비한 내연 기관의 냉각 구조를 도시하는 주요부의 단면도, 도 9는 도 8의 IX-IX 화살표 방향으로 본 단면도, 도 10은 본 실시 형태에 관한 실린더 라이너를 도시하는 주요부의 사시도, 도 11 및 도 12는 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 것이며, 그 내부에는 피스톤(도시하지 않음)이 배치되고, 이 피스톤이 그 내주면을 따라 미끄럼 이동하게 된다.

도 2, 도 3, 도 7 내지 도 10 중의 부호 11은, 실린더 라이너의 상부 외주면에 끼워져(설치되어) 실린더 라이너의 상부 외주면과의 사이에 하부 수실(12) 및 상부 수실(13)을 형성하는 라이너 외통(수실 금물)이다. 하부 수실(12) 및 상부 수실(13)은 각각, 주위 방향을 따라 평면에서 보아 환상으로 형성된 공간(수실)이며, 하부 수실(12)은 상부 수실(13)의 하방에, 상부 수실(13)은 하부 수실(12)의 상방에 형성되어 있다.

그런데, 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 구멍이며, 주위 방향을 따라 복수개(본 실시 형태에서는 14개) 형성되어 있다. 하부 쿨링 보어(14)의 입구(목구)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 방향축선(중심축선)은, 실린더축에 수직한 평면에 대하여 기울어 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) 주위 홈(주위 방향을 따라 연속하여 형성된 평면에서 보아 환상을 나타내는 홈)(16)을 연통하는 직선 형상의 구멍이며, 주위 방향을 따라 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, 주위 홈(16)의 저부를 형성하는 주위 홈(16)의 저면에 형성되어 있고, 상부 쿨링 보어(15)의 길이 방향축선(중심축선)은, 실린더축에 수직한 평면에 대하여 기울어 있다. 또한, 상부 쿨링 보어(15)는, 주위 홈(16)의 저면에 형성되는 출구(목구)의 평면에서 보아 형상이 타원 형상(또는 타원 형상 혹은 원 형상)을 나타내는 동시에, 그 타원(또는 타원)의 장축이, 주위 홈(16)의 폭 방향에 있어서 중앙을 통과하는 주위 홈(16)의 중심 원에 대하여 그어진 접선 위에 위치하도록, 도중에 적어도 1회 구부러진 꺾임 이음으로 되어 있다.

도 2, 도 3, 도 7, 도 11에 도시한 바와 같이, 주위 홈(16)은, 단면에서 보아 (대략) 직사각 형상을 나타내는 동시에, 실린더 라이너(10)의 상면으로부터 실린더축을 따라 실린더 라이너(10)의 하면(저면)을 향하여 새겨 넣어진(파내려간) 홈이며, 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이, 응력 0(제로)점(압축 응력도 인장 응력도 작용하지 않는 점) 근방이면서, 또한, 응력 0점보다도 외주측에 형성되어 있다.

또한, 도 1 내지 도 3, 도 7, 도 8에 도시한 바와 같이, 실린더 라이너(10)의 상부 외주면에는, 주위 방향을 따라 O링(도시하지 않음)을 수용하는 주위 홈(17)이 형성되어 있다. 또한, 도 2, 도 3, 도 7, 도 8에 도시한 바와 같이, 주위 홈(16)을 형성하는 내주측의 벽면에는, 주위 방향을 따라 O링(도시하지 않음)을 수용하는 (제4) 주위 홈(18)이 형성되어 있다.

도 2, 도 3, 도 7에 도시한 바와 같이, 실린더 라이너(10) 위에는 실린더 커버(20)가 배치되고, 실린더 라이너(10)의 상방에 위치하는 개구가 막히도록(밀봉되도록) 되어 있다.

도 2, 도 3, 도 7 중의 부호 21은, 실린더 커버(20)의 외주면에 끼워져(설치되어) 실린더 커버(20)의 외주면과의 사이에 수실(22)을 형성하는 커버 외통(수실 금물)이다. 수실(22)은, 주위 방향을 따라 평면에서 보아 환상으로 형성된 공간이며, 실린더 커버(20)의 축방향(길이 방향)에 있어서의 중앙부에 형성되어 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 구멍이며, 주위 방향을 따라 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 방향축선(중심축선)은, 실린더축에 수직한 평면에 대하여 기울어 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) 주위 홈(25)과, 수실(22)을 연통하는 직선 형상의 구멍이며, 주위 방향을 따라 복수개(본 실시 형태에서는 10개) 형성되어 있다. 하부 쿨링 보어(24)의 입구(목구)는, 주위 홈(25)의 저부를 형성하는 주위 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 방향축선(중심축선)은, 실린더축에 수직한 평면에 대하여 기울어 있다.

도 2, 도 3, 도 7에 도시한 바와 같이, 주위 홈(25)은, 단면에서 보아 U자 형상을 나타내는 동시에, 실린더 커버(20)의 하면으로부터 실린더축을 따라 실린더 커버(20)의 상면(정상면)을 향하여 새겨 넣어진(파내려간) 홈이며, 실린더 라이너(10) 위에 피복되었을 때에, 주위 홈(16)의 외주측에 위치하도록 형성되어 있다.

또한, 실린더 커버(20)의 외주면에는, 주위 방향을 따라 O링(도시하지 않음)을 수용하는 주위 홈(26)이 형성되어 있다. 또한, 주위 홈(25)의 내주측에는, 단면에서 보아 U자 형상을 나타낸 (제3) 주위 홈(27)이 주위 방향을 따라 형성되어 있다.

주위 홈(25)을 형성하는 내주측의 벽면과, 이 벽면에 연속하는 실린더 커버(20)의 하면과, 이 하면에 연속하여 주위 홈(27)을 형성하는 외주측의 벽면에 의해, 주위 홈(16)에 끼워 넣은 (제1) 볼록부(28)가 형성되어 있다. 볼록부(28)는, 그 외주측의 벽면(주위 홈(25)을 형성하는 내주측의 벽면)과, 주위 홈(16)을 형성하는 외주측의 벽면 사이에 소정의 간극(예를 들어, 3mm)이 형성되고, 그 하면(실린더 커버(20)의 하면)과, 주위 홈(16)의 저부를 형성하는 저면 사이에 소정의 간극이 형성되고, 그 내주측의 벽면(주위 홈(27)을 형성하는 외주측의 벽면)과, 주위 홈(16)을 형성하는 외주측의 벽면 사이에 소정의 간극(예를 들어, 0.25mm)이 형성되도록 하고, 실린더축을 따라 하방으로 돌출되어 있다.

또한, 주위 홈(16)을 형성하는 외주측의 벽면과, 이 벽면에 연속하는 실린더 라이너(10)의 상면과, 이 상면에 연속하는 실린더 라이너(10)의 외주면에 의해, 주위 홈(25)에 끼워 넣은 (제2) 볼록부(29)가 형성되어 있다. 볼록부(29)는, 그 내주측의 벽면(주위 홈(16)을 형성하는 외주측의 벽면)과, 주위 홈(25)을 형성하는 내주측의 벽면 사이에 소정의 간극(예를 들어, 3mm)이 형성되고, 그 상면(실린더 라이너(10)의 상면)과, 주위 홈(25)의 저부를 형성하는 저면 사이에 소정의 간극이 형성되고, 그 외주측의 벽면(실린더 라이너(10)의 외주면)과, 주위 홈(25)을 형성하는 외주측의 벽면 사이에 소정의 간극(예를 들어, 0.45mm)이 형성되도록 하고, 실린더축을 따라 상방으로 돌출되어 있다.

도 7에 도시한 바와 같이, 커버 외통(21)의 하단부 내주측에는, 주위 방향을 따라 가스 배출용의 공간(30)이 형성되어 있고, 이 공간(30)과 주위 홈(27)은, 가스 배출 통로(31)를 개재하여 연통되어 있다.

가스 배출 통로(31)는, 실린더 커버(20)의 중심으로부터 외주면을 향하여 방사상으로, 또한, 등간격(본 실시 형태에서는 45도 간격)으로 형성되어 있고, 주위 홈(27)의 저부를 형성하는 저면에 개구되고 실린더 커버(20) 내를 실린더축을 따라 실린더 커버(20)의 상면을 향하여 연장되는 제1 통로(32)와, 제1 통로(32)의 상단부에 개구되는 동시에 실린더 커버(20)의 외주면에 개구되고 실린더 커버(20) 내를 실린더축과 직교하는 방향을 따라 연장되는 제2 통로(33)를 구비하고 있다.

도 8 내지 도 10에 도시한 바와 같이, 라이너 외통(11)의 하단부에는, 냉각수 공급관(34)(도 8 및 도 9 참조)을 접속하기 위한 관 조인트(35)가, 플랜지(36) 및 볼트(37)를 개재하여 접속되어 있다(설치되어 있다).

관 조인트(35)는, 실린더 커버(20)의 중심으로부터 외주면을 향하여 방사상으로, 또한, 등간격(본 실시 형태에서는 90도 간격)으로 형성되어 있고, 관 조인트(35)의 일단부는, 라이너 외통(11)의 하단부에 형성되고, 판 두께 방향으로 관통하는 관통 구멍(38)을 개재하여 하부 수실(12) 내에 삽입되어 있다. 관 조인트(35)의 일단부 양측면에는 각각, 하부 수실(12)을 향하여 개구되는 정면에서 보아 직사각 형상(도 8 참조)을 나타내는 개구(39)가 형성되어 있고, 냉각수 공급관(34) 및 관 조인트(35)를 통하여 공급된 냉각수가, 개구(39)를 통하여 실린더 라이너(10)의 외주면을 따라 주위 방향으로 공급되도록 되어 있다.

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

한편, 도 2, 도 3, 도 7에 도시한 바와 같이, 주위 홈(27)의 저부를 형성하는 저면과 대향하는 실린더 라이너(10)의 상면에는, 열댐(44)이 형성되어 있다. 열댐(44)은, 단면에서 보아 U자 형상을 나타내는 동시에, 실린더 라이너(10)의 상면으로부터 실린더축을 따라 실린더 라이너(10)의 하면을 향하여 새겨 넣어진(파내려간) 주위 홈(예를 들어, 폭 11mm, 깊이 26mm의 U자 홈)이다.

본 실시 형태에 관한 실린더 라이너(10)에 의하면, 예를 들어 도 11에 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) 근방이면서, 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 의하면, 상부 쿨링 보어(15)의 출구로부터 주위 홈(16) 내로 유입한 냉각수는, 볼록부(28)의 외주측의 벽면(주위 홈(25)을 형성하는 내주측의 벽면)과, 주위 홈(16)을 형성하는 외주측의 벽면 사이에 형성된 간극을 통과하여 주위 홈(25) 내로 유입한 후, 하부 쿨링 보어(24)의 입구로부터 하부 쿨링 보어(24) 내로 유입하게 된다.

이에 의해, 상부 쿨링 보어(15)의 출구로부터 유출한 냉각수를 하부 쿨링 보어(24)의 입구로 유도하기 위하여 종래 필요하던 냉각 매체 연락 금물을 불필요하게 할 수 있어, 실린더 라이너(10)와 실린더 커버(20)의 접합부(접속부)에 있어서의 구성의 간략화를 도모할 수 있다.

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

또한, 본 실시 형태에 관한 실린더 라이너(10)와 실린더 커버(20)를 구비하여 이루어지는 내연 기관의 냉각 구조에 의하면, 실린더 라이너(10) 위에 피복했을 때에, 주위 홈(16) 및 주위 홈(25)의 내주측에 위치하는 실린더 커버(20) 하단부면의, 판 두께 방향에 있어서의 내주부에 주위 홈(27)을 구비하는 동시에, 실린더 라이너(10) 상단부면과 실린더 커버(20) 하단부면 사이를 통과하여 주위 홈(27) 내로 유입한 연소 가스를 실린더 커버(20)의 외주면에 형성된 개구(제2 통로(33)의 출구)로 유도하는 가스 배출 통로(31)가 형성되어 있기 때문에, 이상 연소 시에 있어서의 가스압을 릴리프시키기 위하여 종래 필요하던 릴리프 밸브를 불필요하게 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 의하면, 가스 배출 통로(31)가, 주위 홈(25)의 근방을 통과하도록 하여 형성되어 있고, 주위 홈(25) 내를 통과하는 냉각수에 의해 가스 배출 통로(31)를 통과하는 연소 가스가 냉각되게 된다.

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

또한, 본 실시 형태에 관한 실린더 라이너(10)와 실린더 커버(20)를 더 구비하여 이루어지는 내연 기관의 냉각 구조에 의하면, 실린더 커버(20)의 외주면에 끼워 실린더 커버(20)의 외주면과의 사이에 가스 배출용의 공간(30)을 형성하는 커버 외통(21)을 구비하고, 가스 배출용의 공간(30)이, 가스 배출 통로(31)를 통과하여 실린더 커버(20)의 외주면으로부터 분출한 연소 가스를, 실린더 커버(20)의 외주면을 따라 하방으로 유도하도록 형성되어 있고, 가스 배출 통로(31)를 통과하여 실린더 커버(20)의 외주면에 형성된 개구로부터 분출한 연소 가스는, 실린더 커버(20)의 외주면을 따라 하방으로 유도되게 되어 있다. 즉, 실린더 커버(20)의 외주면에 형성된 개구로부터 분출하는 연소 가스가, 내연 기관의 주위에서 작업을 하는 작업원(예를 들어, 선박의 기관사·기관원)을 향하여 분출되지 않게 되어 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 실린더 라이너(10)와 실린더 커버(20)를 구비하여 이루어지는 내연 기관의 냉각 구조에 의하면, 주위 홈(16)을 형성하는 내주측의 벽면에, 주위 방향을 따라 O링을 수용하는 주위 홈(18)이 형성되어 있는 경우에, 주위 홈(18)의 내주측이면서, 또한, 주위 홈(27)의 저부를 형성하는 저면과 대향하는 실린더 라이너(10)의 상면에, 실린더축을 따라 실린더 라이너(10)의 하면을 향하여 새겨 넣어진 열댐(44)이 형성되고, 열댐(44) 내에 체류하는 공기층에 의해 주위 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 의하면, 두께를 저감시켜 외경의 소직경화를 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 대해서, 도 13 내지 도 15를 참조하면서 설명한다. 도 13은 본 실시 형태에 관한 실린더 라이너를 구비한 내연 기관의 냉각 구조를 도시하는 주요부의 단면도, 도 14는 도 13의 주요부를 확대하여 도시하는 도면, 도 15는 본 실시 형태에 관한 실린더 라이너의 상면의 일부를 도시하는 평면도이다.

본 실시 형태에 관한 실린더 라이너(50)에는, 열댐(44) 대신에 (제4) 주위 홈(51)이 주위 방향을 따라 형성되어 있고, 본 실시 형태에 관한 실린더 커버(60)에는, (제4) 주위 홈(51)에 끼워 넣은 (제3) 볼록부(61)가 주위 방향을 따라 형성되어 있다는 점에서 상술한 제1 실시 형태의 것과 상이하다. 그 밖의 구성 요소에 대해서는 상술한 제1 실시 형태의 것과 동일하므로, 여기서는 그들 구성 요소에 관한 설명은 생략한다.

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

그런데, 본 실시 형태에 있어서, 제1 실시 형태에서 설명한 주위 홈(25)에 대응하는 주위 홈(62)은, 단면에서 보아 (대략) 직사각 형상을 나타내는 동시에, 실린더 커버(60)의 하면으로부터 실린더축을 따라 실린더 커버(60)의 상면(정상면)을 향하여 새겨 넣어진(파내려간) 홈이며, 실린더 라이너(50) 위에 피복되었을 때에, 주위 홈(16)의 내주측에 위치하도록 형성되어 있다.

또한, 제1 실시 형태에서 설명한 주위 홈(27)에 대응하는 주위 홈(63)은, 단면에서 보아 (대략) 직사각 형상을 나타내는 동시에, 실린더 커버(60)의 하면으로부터 실린더축을 따라 실린더 커버(60)의 상면(정상면)을 향하여 새겨 넣어진(파내려간) 홈이며, 실린더 라이너(50) 위에 피복되었을 때에, 주위 홈(62)의 내주측에 위치하도록 형성되어 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 볼록부(28)는, 그 외주측의 벽면(볼록부(29)의 내주측의 벽면과 대향하는 벽면)과, 주위 홈(16)을 형성하는 외주측의 벽면 사이에 소정의 간극(예를 들어, 0.25mm)이 형성되고, 그 하면(실린더 커버(60)의 하면)과, 주위 홈(16)의 저부를 형성하는 저면 사이에 소정의 간극이 형성되고, 그 내주측의 벽면과, 주위 홈(16)을 형성하는 내주측의 벽면 사이에 소정의 간극(예를 들어, 3mm)이 형성되도록 하여 돌출되어 있다. 또한, 볼록부(28)의 외주면에는, 주위 방향을 따라 O링(도시하지 않음)을 수용하는 주위 홈(26)이 형성되어 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 주위 홈(16)의 내주면을 형성하는 벽면과, 이 벽면에 연속하는 실린더 라이너(50)의 상면과, 이 상면에 연속하여 주위 홈(51)의 외주면을 형성하는 벽면에 의해, 주위 홈(62)에 끼워 넣은 (제3) 볼록부(52)가 더 형성되어 있다. 볼록부(52)는, 그 외주측의 벽면(볼록부(28)의 내주측의 벽면과 대향하는 벽면)과, 볼록부(28)를 형성하는 내주측의 벽면(주위 홈(62)을 형성하는 외주측의 벽면) 사이에 소정의 간극(예를 들어, 0.25mm)이 형성되고, 그 하면(실린더 커버(60)의 하면)과, 주위 홈(51)의 저부를 형성하는 저면 사이에 소정의 간극이 형성되고, 그 내주측의 벽면(볼록부(61)의 외주측의 벽면과 대향하는 벽면)과, 볼록부(61)를 형성하는 외주측의 벽면 사이에 소정의 간극(예를 들어, 0.25mm)이 형성되도록 하고, 실린더축을 따라 상방으로 돌출되어 있다.

또한, 주위 홈(62)의 내주면을 형성하는 벽면과, 이 벽면에 연속하는 실린더 커버(60)의 하면과, 이 하면에 연속하여 주위 홈(63)의 외주면을 형성하는 벽면에 의해, 주위 홈(51)에 끼워 넣은 (제4) 볼록부(61)가 더 형성되어 있다. 볼록부(61)는, 그 외주측의 벽면(볼록부(29)의 내주측의 벽면과 대향하는 벽면)과, 주위 홈(16)을 형성하는 외주측의 벽면 사이에 소정의 간극(예를 들어, 0.25mm)이 형성되고, 그 하면(실린더 커버(60)의 하면)과, 주위 홈(16)의 저부를 형성하는 저면 사이에 소정의 간극이 형성되고, 그 내주측의 벽면과, 주위 홈(16)을 형성하는 내주측의 벽면 사이에 소정의 간극(예를 들어, 3mm)이 형성되도록 하여 돌출되어 있다. 또한, 볼록부(61)의 외주면에는, 주위 방향을 따라 O링(도시하지 않음)을 수용하는 (제5) 주위 홈(64)이 형성되어 있다.

본 실시 형태에 관한 실린더 라이너(50)에 의하면, 실린더 커버(60)와 실린더 라이너(50)의 맞춤면으로부터의 가스 누설을 방지하는 O링이, 실린더 라이너(50)보다도 온도가 낮은 실린더 커버(60)의 측에 배치되고, 주위 홈(64) 및 볼록부(28)의 외주면에 형성된 주위 홈(26)에 수용된 O링의 열부하가, 제1 실시 형태에서 설명한 열댐(44)에 의한 것보다도 저감되게 된다.

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

또한, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 각종 변경·변형이 가능하다.

10: 실린더 라이너
15: 상부 쿨링 보어(제1 쿨링 보어)
16: (제1) 주위 홈
18: (제4) 주위 홈
20: 실린더 커버
21: 커버 외통
24: 하부 쿨링 보어(제2 쿨링 보어)
25: (제2) 주위 홈
27: (제3) 주위 홈
30: 가스 배출용의 공간
31: 가스 배출 통로
44: 열댐
50: 실린더 라이너
51: (제4) 주위 홈
60: 실린더 커버
61: (제3) 볼록부
62: (제2) 주위 홈
63: (제3) 주위 홈
64: (제5) 주위 홈

Claims

외주면으로부터 벽 내를 향하여 비스듬히 상방으로 개방된 제1 쿨링 보어를 복수개 구비한 실린더 라이너이며,
상기 실린더 라이너의 상단부면에 있어서의 판 두께 방향에 있어서의 중앙부에 제1 주위 홈을 구비하고, 상기 제1 주위 홈은 상기 실린더 라이너의 상단부면으로부터 실린더 축을 따라 실린더 라이너의 하면을 향하여 새겨 넣어진 환 형상 홈이고,
상기 제1 쿨링 보어의 출구를, 상기 제1 주위 홈을 형성하는 저면에, 그 평면에서 보아 형상이 타원 형상 혹은 원 형상을 나타내도록 하여 형성한, 실린더 라이너.
제1항에 기재된 실린더 라이너와,
하단부면으로부터 벽 내를 향하여 비스듬히 상방으로 개방된 제2 쿨링 보어를 복수개 구비하는 동시에, 상기 실린더 라이너 위에 배치되고, 상기 실린더 라이너의 상방에 위치하는 개구를 막는 실린더 커버를 구비한 내연 기관의 냉각 구조이며,
상기 실린더 커버의 하단부면에 제2 주위 홈을 구비하고, 상기 제2 주위 홈은 상기 실린더 커버의 하단부면으로부터 실린더 축을 따라 실린더 커버의 상면을 향하여 새겨 넣어진 환 형상 홈이고,
상기 제2 쿨링 보어의 입구를, 상기 제2 주위 홈을 형성하는 벽면 또는 저면에 형성한, 내연 기관의 냉각 구조.
제2항에 있어서, 상기 실린더 라이너 위에 피복했을 때에, 상기 제1 주위 홈 및 상기 제2 주위 홈의 내주측에 위치하는 상기 실린더 커버의 하단부면의, 판 두께 방향에 있어서의 내주부에 제3 주위 홈을 구비하는 동시에, 상기 실린더 라이너의 상단부면과 상기 실린더 커버의 하단부면 사이를 통과하여 상기 제3 주위 홈 내로 유입한 연소 가스를 상기 실린더 커버의 외주면에 형성된 개구로 유도하는 가스 배출 통로가 형성되어 있는, 내연 기관의 냉각 구조.
제3항에 있어서, 상기 가스 배출 통로는, 상기 제2 주위 홈의 근방을 통과하도록 하여 형성되어 있는, 내연 기관의 냉각 구조.
제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 실린더 커버의 외주면에 끼워 상기 실린더 커버의 외주면과의 사이에 가스 배출용의 공간을 형성하는 커버 외통을 구비하고, 상기 가스 배출용의 공간이, 상기 가스 배출 통로를 통과하여 상기 실린더 커버의 외주면으로부터 분출한 연소 가스를, 상기 실린더 커버의 외주면을 따라 하방으로 유도하도록 형성되어 있는, 내연 기관의 냉각 구조.
제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 제1 주위 홈을 형성하는 내주측의 벽면에, 주위 방향을 따라 O링을 수용하는 제4 주위 홈이 형성되어 있는 동시에, 상기 제4 주위 홈의 내주측이면서, 또한, 상기 제3 주위 홈의 저부를 형성하는 저면과 대향하는 상기 실린더 라이너의 상단부면에, 실린더축을 따라 상기 실린더 라이너의 하단부면을 향하여 새겨 넣어진 열댐이 형성되어 있는, 내연 기관의 냉각 구조.
제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 실린더 커버의 하단부면에, 상기 제2 주위 홈의 내주면을 형성하는 벽면과, 이 벽면에 연속하는 상기 하단부면과, 이 하단부면에 연속하여 상기 제3 주위 홈의 외주면을 형성하는 벽면에 의해 형성되고, 상기 제1 주위 홈의 내주측에 위치하는 상기 실린더 라이너의 상단부면에 형성된 제4 주위 홈에 끼워 넣은 제3 볼록부가 형성되어 있고, 상기 제3 볼록부를 형성하는 외주측의 벽면에, 주위 방향을 따라 O링을 수용하는 제5 주위 홈이 형성되어 있는, 내연 기관의 냉각 구조.
제1항에 기재된 실린더 라이너 또는 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 내연 기관의 냉각 구조를 구비하고 있는, 내연 기관.