KR101465373B1 - 내연 기관의 냉각 구조 - Google Patents

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다케시 가도와키
노부유키 구니히로
나츠키 가와구치
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미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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Abstract

외주면으로부터 벽 내를 향하여 비스듬한 상방으로 뚫린 제 1 쿨링 보어 (30) 를 복수 개 구비한 실린더 라이너 (20) 와, 외주면으로부터 벽 내를 향하여 비스듬한 상방으로 뚫린 제 2 쿨링 보어 (42) 를 복수 개 구비하고, 실린더 라이너 (20) 상에 배치되어, 실린더 라이너 (20) 의 상방에 위치하는 개구를 막는 실린더 커버 (40) 를 구비한 내연 기관의 냉각 구조로서, 실린더 라이너 (20) 와 실린더 커버 (40) 의 접합부에 있어서, 실린더 라이너 (20) 와 실린더 커버 (40) 쌍방에 걸치고, 실린더 라이너 (20) 및 실린더 커버 (40) 의 외주면에 끼워지며, 실린더 라이너 (20) 및 실린더 커버 (40) 의 외주면과의 사이에 냉각수 통로 (11) 를 형성함과 함께, 내연 기관 운전시에 있어서의 실린더 라이너 (20) 의 반경 방향 외측으로의 팽창을 억제하는 링상의 보강 철물 (10) 을 구비하고 있다.

Description

내연 기관의 냉각 구조{COOLING STRUCTURE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은, 선박용 디젤 기관 등의 내연 기관에 적용되는 내연 기관의 냉각 구조에 관한 것이다.
선박용 디젤 기관 등의 내연 기관에 적용되는 내연 기관의 냉각 구조로는, 그 내부 (벽 내) 에, 실린더축에 수직인 평면에 대해 경사진 냉각 구멍 (이하, 「쿨링 보어」라고 한다) 을 구비한 실린더 라이너가 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).
일본 공개특허공보 평5-214933호
그러나, 상기 특허문헌 1 에 개시된 실린더 라이너에서는, 도 13 에 나타내는 바와 같이, 내주면에서 압축 응력이 최대가 되고, 외주면에서 인장 응력이 최대가 된다. 또, 상기 특허문헌 1 에 개시된 실린더 라이너에서는, 최상부 외주면에 위치하는 쿨링 보어 (드릴 구멍 : 송곳 구멍) 의 출구 (목질) 에 있어서의 평면시 형상이, 상기 특허문헌 1 의 도 4 및 도 7 에 나타내는 바와 같이 타원 형상이 되고, 쿨링 보어의 출구 둘레 가장자리부에 있어서의 열 응력이 높아진다. 그 때문에, 상기 특허문헌 1 에 개시된 실린더 라이너에서는, 두께를 저감시켜 경량화를 도모하는 것은 곤란하였다.
본 발명은, 상기의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 실린더 라이너의 두께를 저감시켜 경량화를 도모할 수 있는 내연 기관의 냉각 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 이하의 수단을 채용하였다.
본 발명의 제 1 양태에 관련된 내연 기관의 냉각 구조는, 외주면으로부터 벽 내를 향하여 비스듬한 상방으로 뚫린 제 1 쿨링 보어를 복수 개 구비한 실린더 라이너와, 외주면으로부터 벽 내를 향하여 비스듬한 상방으로 뚫린 제 2 쿨링 보어를 복수 개 구비하고, 상기 실린더 라이너 상에 배치되어, 상기 실린더 라이너의 상방에 위치하는 개구를 막는 실린더 커버를 구비한 내연 기관의 냉각 구조로서, 상기 실린더 라이너와 상기 실린더 커버의 접합부에 있어서, 상기 실린더 라이너와 상기 실린더 커버 쌍방에 걸치고, 상기 실린더 라이너 및 상기 실린더 커버의 외주면에 끼워지며, 상기 실린더 라이너 및 상기 실린더 커버의 외주면과의 사이에 냉각수 통로를 형성함과 함께, 내연 기관 운전시에 있어서의 상기 실린더 라이너의 반경 방향 외측으로의 팽창을 억제하는 링상의 보강 철물을 구비하고 있다.
상기 제 1 양태에 관련된 내연 기관의 냉각 구조에 의하면, 내연 기관 운전시에 있어서의 실린더 라이너의 반경 방향 외측으로의 팽창이, 보강 철물에 의해 억제 (구속) 되게 된다.
이로써, 실린더 라이너의 두께를 저감시켜, 실린더 라이너, 실린더 커버 및 보강 철물의 외경의 소직경화, 경량화를 도모할 수 있다.
상기 제 1 양태에 관련된 내연 기관의 냉각 구조에 있어서, 상기 제 1 쿨링 보어의 출구가, 상기 실린더 라이너의 판 두께 방향에 있어서의 중앙부에 형성되어 있으면 더욱 바람직하다.
이와 같은 내연 기관의 냉각 구조에 의하면, 제 1 쿨링 보어의 출구 (목질) 가, 실린더 라이너의 판 두께 방향에 있어서의 중앙부, 즉, 응력 0 (제로) 점 (압축 응력도 인장 응력도 작용하지 않는 점) 근방에서, 또한, 최상부 외주면에 있어서의 열 응력보다 작은 열 응력이 작용하는 장소 (영역) 에 형성되게 된다.
이로써, 실린더 라이너의 두께를 더욱 저감시켜, 실린더 라이너, 실린더 커버 및 보강 철물의 외경의 소직경화, 경량화를 도모할 수 있음과 함께, 제 1 쿨링 보어의 출구에 있어서의 응력 집중을 완화 (경감) 시킬 수 있다.
상기 제 1 양태에 관련된 내연 기관의 냉각 구조에 있어서, 상기 제 1 쿨링 보어의 출구가, 상기 보강 철물의 하반부 내주면과 대향하는 상기 실린더 라이너의 상단부 외주면으로부터 반경 방향 내측을 향하여 새겨넣어져 둘레 홈을 형성하는 경사면에 형성되어 있으면 더욱 바람직하다.
이와 같은 내연 기관의 냉각 구조에 의하면, 제 1 쿨링 보어의 출구가, 둘레 홈을 형성하는 경사면에, 그 평면시 형상이 원 형상에 가까운 형상을 나타내도록 하여 형성되게 된다.
이로써, 실린더 라이너의 두께를 더욱 저감시켜, 실린더 라이너, 실린더 커버 및 보강 철물의 외경의 소직경화, 경량화를 도모할 수 있음과 함께, 제 1 쿨링 보어의 출구에 있어서의 응력 집중을 더욱 완화 (경감) 시킬 수 있다.
상기 제 1 양태에 관련된 내연 기관의 냉각 구조에 있어서, 상기 제 1 쿨링 보어의 길이 방향 축선이, 상기 경사면에 대해 직교하도록, 상기 제 1 쿨링 보어 및 상기 경사면이 형성되어 있으면 더욱 바람직하다.
이와 같은 내연 기관의 냉각 구조에 의하면, 제 1 쿨링 보어의 출구가, 둘레 홈을 형성하는 경사면에, 그 평면시 형상이 원 형상을 나타내도록 하여 형성되게 된다.
이로써, 실린더 라이너의 두께를 더욱 저감시켜, 실린더 라이너, 실린더 커버 및 보강 철물의 외경의 소직경화, 경량화를 도모할 수 있음과 함께, 제 1 쿨링 보어의 출구에 있어서의 응력 집중을 더욱 완화 (경감) 시킬 수 있다.
상기 제 1 양태에 관련된 내연 기관의 냉각 구조에 있어서, 상기 실린더 라이너 및 상기 실린더 커버가 갖는 탄성 계수보다 큰 탄성 계수를 갖는 금속 재료로 상기 보강 철물이 만들어져 있으면 더욱 바람직하다.
이와 같은 내연 기관의 냉각 구조에 의하면, 내연 기관 휴지시 (냉태시) 에 있어서, 보강 철물의 하반부 내주면과 실린더 라이너의 외주면 사이에 (소정의) 간극이 확보되고, 보강 철물의 상반부 내주면과 실린더 커버의 외주면 사이에 (소정의) 간극이 확보되고, 내연 기관 운전시 (온태시) 에 있어서, 보강 철물의 하반부 내주면이 실린더 라이너의 외주면에 접하고, 보강 철물의 상반부 내주면과, 실린더 커버의 외주면이 접하게 된다.
이로써, 내연 기관 휴지시 (냉태시) 에 있어서의 실린더 커버의, 보강 철물 및 실린더 라이너로부터의 분리 작업, 보강 철물의, 실린더 라이너로부터의 분리 작업을 용이한 것으로 할 수 있고, 내연 기관 운전시 (온태시) 에 있어서의 (가스 및 냉각수의) 시일성을 향상시킬 수 있다.
상기 제 1 양태에 관련된 내연 기관의 냉각 구조에 있어서, 상기 보강 철물이, 상기 실린더 라이너와 상기 실린더 커버의 접합면을 포함하는 평면에서, 상하로 2 분할될 수 있도록 구성되어 있으면 더욱 바람직하다.
이와 같은 내연 기관의 냉각 구조에 의하면, 내연 기관을 정지시킨 직후, 즉, 보강 철물의 하반부 내주면이 실린더 라이너의 외주면에 접하고, 보강 철물의 상반부 내주면이 실린더 커버의 외주면과 접하고 있는 상태에서도, 실린더 커버, 및 보강 철물의 상반부를, 실린더 라이너, 및 보강 철물의 하반부로부터 떼어낼 수 있다.
또, 실린더 커버, 및 보강 철물의 상반부와, 실린더 라이너, 및 보강 철물의 하반부는, 실린더 라이너와 실린더 커버의 접합면을 포함하는 평면에서 분할되게 되므로, 피스톤을 빼내는 작업시에 피스톤의 리프팅 높이를 종래와 동일한 높이로 할 수 있어, 기관실의 천정 높이를 종래와 동일한 높이로 할 수 있다.
본 발명의 제 2 양태에 관련된 실린더 라이너는, 외주면으로부터 벽 내를 향하여 비스듬한 상방으로 뚫린 제 1 쿨링 보어를 복수 개 구비한 실린더 라이너로서, 상기 제 1 쿨링 보어의 출구가, 상기 실린더 라이너의 판 두께 방향에 있어서의 중앙부에 있어서, 상기 실린더 라이너의 상단부 외주면으로부터 반경 방향 내측을 향하여 새겨넣어져 둘레 홈을 형성하는 경사면에 형성되어 있다.
상기 제 2 양태에 관련된 실린더 라이너에 의하면, 제 1 쿨링 보어의 출구가, 둘레 홈을 형성하는 경사면에, 그 평면시 형상이 원 형상에 가까운 형상을 나타내도록 하여 형성되게 된다.
이로써, 실린더 라이너의 두께를 저감시켜, 실린더 라이너의 외경의 소직경화, 경량화를 도모할 수 있음과 함께, 제 1 쿨링 보어의 출구에 있어서의 응력 집중을 완화 (경감) 시킬 수 있다.
상기 제 2 양태에 관련된 실린더 라이너에 있어서, 상기 제 1 쿨링 보어의 길이 방향 축선이, 상기 경사면에 대해 직교하도록, 상기 제 1 쿨링 보어 및 상기 경사면이 형성되어 있으면 더욱 바람직하다.
이와 같은 실린더 라이너에 의하면, 제 1 쿨링 보어의 출구가, 둘레 홈을 형성하는 경사면에, 그 평면시 형상이 원 형상을 나타내도록 하여 형성되게 된다.
이로써, 실린더 라이너의 두께를 더욱 저감시켜, 실린더 라이너의 외경의 소직경화, 경량화를 도모할 수 있음과 함께, 제 1 쿨링 보어의 출구에 있어서의 응력 집중을 더욱 완화 (경감) 시킬 수 있다.
본 발명의 제 3 양태에 관련된 내연 기관은, 상기 어느 내연 기관의 냉각 구조 또는 상기 어느 실린더 라이너를 구비하고 있다.
상기 제 3 양태에 관련된 내연 기관에 의하면, 기관 전체의 소형화 및 경량화를 도모할 수 있다.
본 발명에 의하면, 실린더 라이너의 두께를 저감시켜 경량화를 도모할 수 있다는 효과를 발휘한다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 실린더 라이너의 사시도이다.
도 2 는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 내연 기관의 냉각 구조를 나타내는 주요부의 단면도이다.
도 3 은 도 2 의 III-III 화살표도이다.
도 4 는 도 2 의 주요부를 확대하여 나타내는 도면이다.
도 5 는 도 4 의 V-V 화살표도이다.
도 6 은 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 보강 철물의 하반부 내주면을, 보강 철물의 중심측에서 본 도면으로서, 도 5 와 동일한 도면이다.
도 7 은 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 내연 기관의 냉각 구조를 나타내는 주요부의 단면도로서, 도 2 와 동일한 도면이다.
도 8 은 도 7 의 VIII-VIII 화살표도이다.
도 9 는 도 7 의 주요부를 확대하여 나타내는 도면이다.
도 10 은 도 9 의 X-X 화살표도이다.
도 11 은 도 9 의 XI-XI 화살표도이다.
도 12 는 본 발명의 제 4 실시형태에 관련된 내연 기관의 냉각 구조를 나타내는 주요부를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 13 은 종래 및 본 발명에 관련된 쿨링 보어의 출구에 작용하는 응력을 설명하기 위한 도면이다.
〔제 1 실시형태〕
이하, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 실린더 라이너, 실린더 커버 및 보강 철물에 대해, 도 1 내지 도 5 를 참조하면서 설명한다.
도 1 은 본 실시형태에 관련된 실린더 라이너의 사시도, 도 2 는 본 실시형태에 관련된 내연 기관의 냉각 구조를 나타내는 주요부의 단면도, 도 3 은 도 2 의 III-III 화살표도, 도 4 는 도 2 의 주요부를 확대하여 나타내는 도면, 도 5 는 도 4 의 V-V 화살표도이다.
본 발명에 관련된 실린더 라이너, 실린더 커버 및 보강 철물은, 선박용 디젤 기관 등의 내연 기관에 적용되는 것이고, 그 내부에는 피스톤 (도시하지 않음) 이 배치되고, 이 피스톤이 그 내주면을 따라 슬라이딩하게 된다.
도 1 내지 도 5 중 적어도 한 도면에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 보강 철물 (10) 은, 실린더 라이너 (20) 와 실린더 커버 (40) 의 접합부에 있어서, 실린더 라이너 (20) 와 실린더 커버 (40) 의 쌍방에 걸치고, 실린더 라이너 (20) 및 실린더 커버 (40) 의 외주면에 끼워지며, 실린더 라이너 (20) 및 실린더 커버 (40) 의 외주면과의 사이에 냉각수 통로 (냉각수 유로) (11) 를 형성함과 함께, 내연 기관 운전시 (온태시) 에 있어서의 실린더 라이너 (20) 의 반경 방향 외측으로의 팽창을 억제 (구속) 하는 링상 (고리형) 의 부재이다. 냉각수 통로 (11) 는, 보강 철물 (10) 의 하반부 내주면 (12) 에, 그 길이 방향 축선 (중심 축선) 이, 실린더축 (실린더 라이너 (20) 의 길이 방향 축선) 과 평행해짐과 함께, 보강 철물 (10) 의 둘레 방향을 따라 일정한 간격을 두고 형성된 복수 개의 세로 홈 (13) 과, 보강 철물 (10) 의 상반부 내주면 (14) 에, 세로 홈 (13) 과 직교함과 함께, 보강 철물 (10) 의 둘레 방향을 따라 형성된 1 개의 (제 1) 둘레 홈 (15) 으로 형성되어 있다. 세로 홈 (13) 은, 보강 철물 (10) 의 하반부 내주면 (12) 으로부터 반경 방향 외측을 향하여 새겨넣어진 (파내려가진) 홈이고, 둘레 홈 (15) 은, 보강 철물 (10) 의 상반부 내주면 (14) 으로부터 반경 방향 외측을 향하여 새겨넣어진 (파내려가진) 홈이다.
그런데, 본 실시형태에 관련된 실린더 라이너 (20) 의 상단부 (일단부) 에는, 반경 방향 외측을 향하여 돌출되는 확경부 (돌출부) (21) 가 둘레 방향을 따라 형성되어 있다. 확경부 (21) 는, 실린더 라이너 (20) 의 하단 (타단) 측으로부터 상단 (일단) 측을 향하여 그 외경이 점차 (서서히) 확경하는 (제 1) 경사면 (22) 과, 실린더 라이너 (20) 의 하단 측으로부터 상단 측을 향하여 (대략) 일정한 외경을 갖는 (제 1) 측면 (외주면) (23) 과, 실린더축에 수직인 평면과 평행해지도록 형성된 상면 (단면 (端面)) (24) 에 의해 형성되어 있다. 그리고, 경사면 (22) 과 측면 (23) 은 연속하도록 하여 형성되고, 측면 (23) 과 상면 (24) 은 연속하도록 하여 형성되어 있다.
또, 상면 (24) 의 반경 방향 내측 (내주측) 에는, 실린더 라이너 (20) 의 하단 측으로부터 상단 측을 향하여 (대략) 일정한 외경을 갖는 (제 2) 측면 (외주면) (25) 이 형성되어 있고, 측면 (25) 의 상측 (일단측) 에는, 실린더 라이너 (20) 의 하단 (타단) 측으로부터 상단 (일단) 측을 향하여 그 외경이 점차 (서서히) 축경하는 (제 2) 경사면 (26) 이 형성되어 있다. 그리고, 상면 (24) 과 측면 (25) 은 연속하도록 하여 형성되고, 측면 (25) 과 경사면 (26) 은 연속하도록 하여 형성되어 있다.
또한, 실린더 라이너 (20) 에는, (제 1) 쿨링 보어 (30) 가 둘레 방향을 따라 복수 개 (본 실시형태에서는 14 개) 형성되어 있다.
쿨링 보어 (30) 는, 경사면 (22) 과 경사면 (26) 을 연통하는 직선상의 구멍이다. 즉, 쿨링 보어 (30) 의 입구 (목질) (31) 는, 경사면 (22) 에 형성되어 있고, 쿨링 보어 (30) 의 출구 (목질) (32) 는, 경사면 (26) 에 형성되어 있고, 쿨링 보어 (30) 의 길이 방향 축선 (중심 축선) 은, 실린더축에 수직인 평면에 대해 경사져 있다.
도 2, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 실린더 라이너 (20) 상에는 실린더 커버 (40) 가 배치되고, 실린더 라이너 (20) 의 상방에 위치하는 개구가 막히도록 (밀봉되도록) 되어 있다.
실린더 커버 (40) 는, 상부 쿨링 보어 (41) 와 하부 쿨링 보어 (제 2 쿨링 보어) (42) 를 구비하고 있다.
상부 쿨링 보어 (41) 는, 보강 철물 (10) 의 상방 (일방) 에 위치하는 실린더 커버 (40) 의 외주면에 도시되지 않은 커버 외통 (수실 철물) 이 끼워졌을 때에, 실린더 커버 (40) 의 외주면에 형성된 (제 1) 수실 (43) 과, 이 수실 (43) 의 상방 (일방) 에 위치하는 실린더 커버 (40) 의 외주면에 형성된 (제 2) 수실 (44) 을 연통하는 직선상의 구멍이고, 실린더 커버 (40) 의 둘레 방향을 따라 복수 개 형성되어 있다.
또한, 상부 쿨링 보어 (41) 의 길이 방향 축선 (중심 축선) 은, 실린더축에 수직인 평면에 대해 경사져 있다.
하부 쿨링 보어 (42) 는, 보강 철물 (10) 의 상방 (일방) 에 위치하는 실린더 커버 (40) 의 외주면에 상기 커버 외통이 끼워졌을 때에, 보강 철물 (10) 의 상반부 내주면 (14) 에 형성된 둘레 홈 (15) 과, 이 둘레 홈 (15) 의 상방 (일방) 에 위치하는 수실 (43) 을 연통하는 직선상의 구멍이고, 실린더 커버 (40) 의 둘레 방향을 따라 복수 개 형성되어 있다.
또한, 하부 쿨링 보어 (42) 의 길이 방향 축선 (중심 축선) 은, 실린더축에 수직인 평면에 대해 경사져 있다.
도 1 내지 도 4 에 나타내는 바와 같이, 경사면 (26) 의 반경 방향 내측 (내주측) 에는, 실린더 라이너 (20) 의 하단 측으로부터 상단 측을 향하여 그 외경이 점차 (서서히) 확경하는 (제 3) 경사면 (27) 이 형성되어 있고, 경사면 (27) 의 상측 (일단측) 에는, (대략) 일정한 외경을 갖는 (제 3) 측면 (외주면) (28) 이 형성되어 있다. 그리고, 경사면 (26) 과 경사면 (27) 은 연속하도록 하여 형성되고, 경사면 (27) 과 측면 (28) 은 연속하도록 하여 형성되어 있다. 또, 경사면 (26, 27) 에 의해, 실린더 라이너 (20) 의 둘레 방향을 따라, 실린더 라이너 (20) 의 상단부 외주면으로부터 반경 방향 내측을 향하여 새겨넣어진 (파내려가진) 둘레 홈 (29) 가 형성되어 있다.
또, 보강 철물 (10) 은, 내연 기관 휴지시 (냉태시) 에 있어서, 그 하면 (바닥면) (16) 이 확경부 (21) 의 상면 (24) 에 접하고, 그 하반부 내주면 (12) 과 측면 (25) 및 측면 (28) 사이에 (소정의) 간극이 확보되고, 실린더 커버 (40) 의 둘레 가장자리부 하면과 대향하는 상면 (수평면) (17) 사이에 (소정의) 간극이 확보되고, 그 상반부 내주면 (14) 이 실린더 커버 (40) 의 외주면에 접함과 함께, 내연 기관 운전시 (온태시) 에 있어서, 그 하면 (16) 이 확경부 (21) 의 상면 (24) 에 접하고, 그 하반부 내주면 (12) 이 측면 (25) 및 측면 (28) 에 접하여, 실린더 커버 (40) 의 둘레 가장자리부 하면과 대향하는 상면 (17) 사이에 (소정의) 간극이 확보되고, 그 상반부 내주면 (14) 이 실린더 커버 (40) 의 외주면에 접하도록 형성되어 있다.
또한, 도 2 및 도 4 중의 부호 45 는, 보강 철물 (10) 의 하반부 내주면 (12), 실린더 라이너 (20) 의 경사면 (26, 27) 에 의해 형성된 (제 3) 수실을 나타내고 있다.
본 실시형태에 관련된 실린더 라이너 (20), 실린더 커버 (40) 및 보강 철물 (10) 을 구비한 내연 기관의 냉각 구조에 의하면, 내연 기관 운전시에 있어서의 실린더 라이너 (20) 의 반경 방향 외측으로의 팽창이, 보강 철물 (10) 에 의해 억제 (구속) 되게 된다.
이로써, 실린더 라이너 (20) 의 두께를 저감시켜, 실린더 라이너 (20), 실린더 커버 (40) 및 보강 철물 (10) 의 외경의 소직경화, 경량화를 도모할 수 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 실린더 라이너 (20), 실린더 커버 (40) 및 보강 철물 (10) 을 구비한 내연 기관의 냉각 구조에 의하면, 쿨링 보어 (30) 의 출구 (32) 가, 실린더 라이너 (20) 의 판 두께 방향에 있어서의 중앙부, 즉, 응력 0 (제로) 점 (압축 응력도 인장 응력도 작용하지 않는 점) 근방에서, 또한, 최상부 외주면에 있어서의 열 응력보다 작은 열 응력이 작용하는 장소 (영역) 에 형성되게 된다.
이로써, 실린더 라이너 (20) 의 두께를 더욱 저감시켜, 실린더 라이너 (20), 실린더 커버 (40) 및 보강 철물 (10) 의 외경의 소직경화, 경량화를 도모할 수 있음과 함께, 쿨링 보어 (30) 의 출구에 있어서의 응력 집중을 완화 (경감) 시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관련된 실린더 라이너 (20), 실린더 커버 (40) 및 보강 철물 (10) 을 구비한 내연 기관의 냉각 구조에 의하면, 쿨링 보어 (30) 의 출구 (32) 가, 둘레 홈 (29) 을 형성하는 경사면 (26) 에, 그 평면시 형상이 원 형상에 가까운 형상을 나타내도록 하여 형성되게 된다.
이로써, 실린더 라이너 (20) 의 두께를 더욱 저감시켜, 실린더 라이너 (20), 실린더 커버 (40) 및 보강 철물 (10) 의 외경의 소직경화, 경량화를 도모할 수 있음과 함께, 쿨링 보어 (30) 의 출구 (32) 에 있어서의 응력 집중을 더욱 완화 (경감) 시킬 수 있다.
여기서, 쿨링 보어 (30) 의 길이 방향 축선이, 경사면 (26) 에 대해 직교하도록, 쿨링 보어 (30) 및 경사면 (26) 이 형성되어 있으면 더욱 바람직하다.
이와 같이 함으로써, 쿨링 보어 (30) 의 출구 (32) 가, 둘레 홈 (29) 을 형성하는 경사면 (26) 에, 그 평면시 형상이 원 형상을 나타내도록 하여 형성되게 된다.
이로써, 실린더 라이너 (20) 의 두께를 더욱 저감시켜, 실린더 라이너 (20), 실린더 커버 (40) 및 보강 철물 (10) 의 외경의 소직경화, 경량화를 도모할 수 있음과 함께, 쿨링 보어 (30) 의 출구 (32) 에 있어서의 응력 집중을 더욱 완화 (경감) 시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관련된 실린더 라이너 (20), 실린더 커버 (40) 및 보강 철물 (10) 을 구비한 내연 기관의 냉각 구조에 의하면, 내연 기관 휴지시 (냉태시) 에 있어서, 보강 철물의 하반부 내주면과 실린더 라이너의 외주면 사이에 (소정의) 간극이 확보되고, 보강 철물의 상반부 내주면과 실린더 커버의 외주면 사이에 (소정의) 간극이 확보되고, 내연 기관 운전시 (온태시) 에 있어서, 보강 철물의 하반부 내주면이 실린더 라이너의 외주면에 접하고, 보강 철물의 상반부 내주면과 실린더 커버의 외주면이 접하도록, 실린더 라이너 (20) 및 실린더 커버 (40) 가 갖는 탄성 계수보다 큰 탄성 계수를 갖는 금속 재료 (예를 들어, 실린더 라이너 (20) 및 실린더 커버 (40) 가 FC250 으로 만들어져 있는 경우에는, S25C 또는 SS400) 로 보강 철물 (10) 이 만들어져 있다.
이로써, 내연 기관 휴지시 (냉태시) 에 있어서의 실린더 커버의, 보강 철물 및 실린더 라이너로부터의 분리 작업, 보강 철물의, 실린더 라이너로부터의 분리 작업을 용이한 것으로 할 수 있고, 내연 기관 운전시 (온태시) 에 있어서의 (가스 및 냉각수의) 시일성을 향상시킬 수 있다.
또한, FC250 은 250 N/㎟ 이상의 인장 강도가 보증된 편상 흑연 주철 (회주철), S25C 는 탄소 함유율 0.25 ％ 의 일반 구조용 탄소강, SS400 은 400 N/㎟ 이상의 인장력이 보증된 일반 구조용 압연 강재이다.
본 실시형태에 관련된 실린더 라이너 (20) 에 의하면, 쿨링 보어 (30) 의 출구 (32) 가, 둘레 홈 (29) 을 형성하는 경사면 (26) 에, 그 평면시 형상이 원 형상에 가까운 형상을 나타내도록 하여 형성되게 된다.
이로써, 실린더 라이너 (20) 의 두께를 저감시켜, 실린더 라이너 (20) 의 외경의 소직경화, 경량화를 도모할 수 있음과 함께, 쿨링 보어 (30) 의 출구 (32) 에 있어서의 응력 집중을 완화 (경감) 시킬 수 있다.
여기서, 쿨링 보어 (30) 의 길이 방향 축선이, 경사면 (26) 에 대해 직교하도록, 쿨링 보어 (30) 및 경사면 (26) 이 형성되어 있으면 더욱 바람직하다.
이와 같이 함으로써, 쿨링 보어 (30) 의 출구 (32) 가, 둘레 홈 (29) 을 형성하는 경사면 (26) 에, 그 평면시 형상이 원 형상을 나타내도록 하여 형성되게 된다.
이로써, 실린더 라이너 (20) 의 두께를 더욱 저감시켜, 실린더 라이너 (20) 의 외경의 소직경화, 경량화를 도모할 수 있음과 함께, 쿨링 보어 (30) 의 출구 (32) 에 있어서의 응력 집중을 더욱 완화 (경감) 시킬 수 있다.
본 실시형태에 관련된 실린더 라이너 (20) 또는 본 실시형태에 관련된 내연 기관의 냉각 구조를 구비하여 이루어지는 내연 기관에 의하면, 기관 전체의 소형화 및 경량화를 도모할 수 있다.
〔제 2 실시형태〕
본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 실린더 라이너, 실린더 커버 및 보강 철물에 대해, 도 6 을 참조하면서 설명한다.
도 6 은 본 실시형태에 관련된 보강 철물의 하반부 내주면을, 보강 철물의 중심측에서 본 도면으로서, 도 5 와 동일한 도면이다.
본 실시형태에 관련된 보강 철물 (50) 에는, 세로 홈 (13) 대신에 세로 홈 (경사 홈) (51) 이 형성되어 있다는 점에서 상기 서술한 제 1 실시형태의 것과 상이하다. 그 밖의 구성 요소에 대해서는 상기 서술한 제 1 실시형태의 것과 동일하기 때문에, 여기서는 그것들 구성 요소에 대한 설명은 생략한다.
또한, 상기 서술한 제 1 실시형태와 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙이고 있다.
세로 홈 (51) 은, 보강 철물 (50) 의 하반부 내주면 (12) 으로부터 반경 방향 외측을 향하여 새겨넣어진 (파내려가진) 홈이고, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 그 길이 방향 축선 (중심 축선) 이, 실린더축에 수직인 평면에 대해 경사짐과 함께, 보강 철물 (50) 의 둘레 방향을 따라 일정한 간격을 두고 형성된 복수 개 형성되어 있다.
본 실시형태에 관련된 보강 철물 (50) 에 의하면, 세로 홈 (51) 의 통로 길이 (유로 길이) 가 상기 서술한 제 1 실시형태의 세로 홈 (13) 의 통로 길이보다 길어져, 실린더 라이너 (20) 로부터 세로 홈 (51) 을 유통하는 냉각수에 보다 많은 열이 전달되게 되어, 실린더 라이너 (20) 의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
그 밖의 작용 효과는, 상기 서술한 제 1 실시형태의 것과 동일하기 때문에, 여기서는 그 설명을 생략한다.
〔제 3 실시형태〕
본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 실린더 라이너, 실린더 커버 및 보강 철물에 대해, 도 7 내지 도 11 을 참조하면서 설명한다.
도 7 은 본 실시형태에 관련된 내연 기관의 냉각 구조를 나타내는 주요부의 단면도로서, 도 2 와 동일한 도면, 도 8 은 도 7 의 VIII-VIII 화살표도, 도 9 는 도 7 의 주요부를 확대하여 나타내는 도면, 도 10 은 도 9 의 X-X 화살표도, 도 11 은 도 9 의 XI-XI 화살표도이다.
본 실시형태에 관련된 보강 철물 (60) 에는, 세로 홈 (13) 대신에 연통 구멍 (61) 이 형성되어 있다는 점에서 상기 서술한 제 1 실시형태의 것과 상이하다. 그 밖의 구성 요소에 대해서는 상기 서술한 제 1 실시형태의 것과 동일하기 때문에, 여기서는 그것들 구성 요소에 대한 설명은 생략한다.
또한, 상기 서술한 제 1 실시형태와 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙이고 있다.
연통 구멍 (61) 은, 보강 철물 (60) 의 하반부 내주면 (12) 에, 둘레 홈 (15) 과 평행해짐과 함께, 보강 철물 (60) 의 둘레 방향을 따라 형성된 1 개의 (제 2) 둘레 홈 (62) 과 상면 (17) 을 연통하는 직선상의 구멍이고, 보강 철물 (60) 의 둘레 방향을 따라 복수 개 형성되어 있다. 또, 연통 구멍 (61) 은, 그 길이 방향 축선 (중심 축선) 이, 실린더축에 수직인 평면에 대해 경사짐과 함께, 보강 철물 (60) 의 둘레 방향을 따라 일정한 간격을 두고 형성되어 있다.
둘레 홈 (62) 은, 보강 철물 (60) 의 하반부 내주면 (12) 으로부터 반경 방향 외측을 향하여 새겨넣어진 (파내려가진) 홈이고, 실린더 라이너 (20) 의 하단 측으로부터 상단 측을 향하여 그 내경이 점차 (서서히) 확경하는 (제 1) 경사면 (63) 과, 실린더 라이너 (20) 의 하단 측으로부터 상단 측을 향하여 그 내경이 점차 (서서히) 축경하는 (제 2) 경사면 (64) 에 의해 형성되어 있다. 그리고, 경사면 (63) 과 경사면 (64) 은 연속하도록 하여 형성되어 있다.
연통 구멍 (61) 의 입구 (목질) (65) 는, 경사면 (64) 에 형성되어 있고, 실린더 라이너 (20) 의 경사면 (26, 27) 과 보강 철물 (60) 의 경사면 (63, 64) 에 의해, (제 4) 수실 (66) 이 형성되게 되어 있다.
본 실시형태에 관련된 보강 철물 (60) 의 작용 효과는, 상기 서술한 제 1 실시형태의 것과 동일하기 때문에, 여기서는 그 설명을 생략한다.
〔제 4 실시형태〕
본 발명의 제 4 실시형태에 관련된 실린더 라이너, 실린더 커버 및 보강 철물에 대해, 도 12 를 참조하면서 설명한다.
도 12 는 본 실시형태에 관련된 내연 기관의 냉각 구조를 나타내는 주요부를 확대하여 나타내는 단면도이다.
본 실시형태에 관련된 보강 철물 (70) 은, 실린더 라이너 (20) 와 실린더 커버 (90) 의, 외부 둘레 가장자리부에 있어서의 접합면을 포함하는 평면 (수평면) (71) 에서, 상하로 2 분할될 수 있도록 구성되어 있다는 점에서 상기 서술한 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태의 것과 상이하다. 그 밖의 구성 요소에 대해서는 상기 서술한 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태의 것과 동일하기 때문에, 여기서는 그것들 구성 요소에 대한 설명은 생략한다.
또한, 상기 서술한 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태와 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙이고 있다.
본 실시형태에 관련된 보강 철물 (70) 은, 실린더 라이너 (20) 와 실린더 커버 (90) 의 접합부에 있어서, 실린더 라이너 (20) 와 실린더 커버 (90) 쌍방에 걸치고, 실린더 라이너 (20) 및 실린더 커버 (90) 의 외주면에 끼워지며, 실린더 라이너 (20) 및 실린더 커버 (90) 의 외주면과의 사이에 냉각수 통로 (냉각수 유로) (72) 를 형성함과 함께, 내연 기관 운전시 (온태시) 에 있어서의 실린더 라이너 (20) 의 반경 방향 외측으로의 팽창을 억제 (구속) 하는 링상 (고리형) 의 부재이고, 평면 (71) 에서 상하로 2 분할되는 상반부 (73) 와 하반부 (74) 를 구비하고 있다. 냉각수 통로 (72) 는, 상반부 (73) 의 내주면에, 그 길이 방향 축선 (중심 축선) 이, 실린더축과 평행해지거나, 또는 실린더축에 수직인 평면에 대해 경사짐과 함께, 상반부 (73) 의 둘레 방향을 따라 일정한 간격을 두고 형성된 복수 개의 세로 홈 (또는 경사홈) (75) 과, 하반부 (74) 의 내주면에, 그 길이 방향 축선 (중심 축선) 이, 실린더축과 평행해지거나, 또는 실린더축에 수직인 평면에 대해 경사짐과 함께, 하반부 (74) 의 둘레 방향을 따라 일정한 간격을 두고 형성된 복수 개의 세로 홈 (또는 경사홈) (76) 으로 형성되어 있다. 세로 홈 (75) 은, 상반부 (73) 의 내주면으로부터 반경 방향 외측을 향하여 새겨넣어진 (파내려가진) 홈이고, 세로 홈 (76) 은, 하반부 (74) 의 내주면으로부터 반경 방향 외측을 향하여 새겨넣어진 (파내려가진) 홈이다.
한편, 본 실시형태에 관련된 실린더 커버 (90) 의 하단부 (일단부) 에는, 반경 방향 내측을 향하여 새겨넣어진 (파내려가진) 오목부 (91) 가 둘레 방향을 따라 형성되어 있다. 오목부 (91) 는, 실린더 커버 (90) 의 하단 (일단) 측으로부터 상단 (타단) 측을 향하여 (대략) 일정한 외경을 갖는 (제 1) 측면 (외주면) (92) 과, 실린더축에 수직인 평면과 평행해지도록 형성된 하면 (단면) (93) 에 의해 형성되어 있다. 그리고, 측면 (92) 과 하면 (93) 은 연속하도록 하여 형성되고, 하면 (93) 과 (제 2) 측면 (외주면) (94) 은 연속하도록 하여 형성되어 있다.
측면 (92) 에는, 평면 (71) 과 평행해짐과 함께, 실린더 커버 (90) 의 둘레 방향을 따라 형성된 1 개의 둘레 홈 (95) 이 형성되어 있다. 둘레 홈 (95) 은, 측면 (92) 으로부터 반경 방향 내측을 향하여 새겨넣어진 (파내려가진) 홈이고, 실린더 커버 (90) 의 하단 측으로부터 상단 측을 향하여 그 외경이 점차 (서서히) 축경하는 (제 1) 경사면 (96) 과, 실린더 커버 (90) 의 하단 측으로부터 상단 측을 향하여 그 내경이 점차 (서서히) 확경하는 (제 2) 경사면 (97) 에 의해 형성되어 있다. 그리고, 경사면 (96) 과 경사면 (97) 은 연속하도록 하여 형성되어 있다. 또, 본 실시형태에서는, 하부 쿨링 보어 (42) 의 입구 (목질) (98) 는, 경사면 (97) 에 형성되어 있다.
또, 보강 철물 (70) 은, 내연 기관 휴지시 (냉태시) 에 있어서, 하반부 (74) 의 하면 (바닥면) (77) 이 확경부 (21) 의 상면 (24) 에 접하고, 하반부 (74) 의 내주면과 측면 (25) 및 측면 (28) 사이에 (소정의) 간극이 확보되고, 상반부 (73) 의 내주면과 측면 (92) 사이에 (소정의) 간극이 확보되어, 상반부 (73) 의 상면 (78) 이 오목부 (91) 의 하면 (93) 에 접하고, 상반부 (73) 의 하면 (79) 과 하반부 (74) 의 상면 (80) 이 접함과 함께, 내연 기관 운전시 (온태시) 에 있어서, 하반부 (74) 의 하면 (77) 이 확경부 (21) 의 상면 (24) 에 접하고, 하반부 (74) 의 내주면과 측면 (25) 및 측면 (28) 이 접하고, 상반부 (73) 의 내주면과 측면 (92) 이 접하고, 상반부 (73) 의 상면 (78) 이 오목부 (91) 의 하면 (93) 에 접하여, 상반부 (73) 의 하면 (79) 과 하반부 (74) 의 상면 (80) 이 접하도록 형성되어 있다.
또한, 도 12 중의 부호 81 은, 하반부 (74) 의 내주면, 실린더 라이너 (20) 의 경사면 (26, 27) 에 의해 형성된 (제 3) 수실을 나타내고, 도 12 중의 부호 82 는, 상반부 (73) 의 내주면, 실린더 커버 (90) 의 경사면 (96, 97) 에 의해 형성된 (제 4) 수실을 나타내고 있다.
본 실시형태에 관련된 보강 철물 (70) 에 의하면, 내연 기관을 정지시킨 직후, 즉, 하반부 (74) 의 내주면이 실린더 라이너 (20) 의 외주면에 접하고, 상반부 (73) 의 내주면이 실린더 커버 (90) 의 외주면과 접하고 있는 상태에서도, 실린더 커버 (90) 및 상반부 (73) 를, 실린더 라이너 (20) 및 하반부 (74) 로부터 떼어낼 수 있다.
또, 실린더 커버 (90) 및 상반부 (73) 와, 실린더 라이너 (20) 및 하반부 (74) 는, 실린더 라이너 (20) 와 실린더 커버 (90) 의 접합면을 포함하는 평면 (71) 에서 분할되게 되므로, 피스톤을 빼내는 작업시에 피스톤의 리프팅 높이를 종래와 동일한 높이로 할 수 있고, 기관실의 천정 높이를 종래와 동일한 높이로 할 수 있다.
그 밖의 작용 효과는, 상기 서술한 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태의 것과 동일하기 때문에, 여기서는 그 설명을 생략한다.
또한, 본 발명은 상기 서술한 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 각종 변경·변형이 가능하다.
10 : 보강 철물
11 : 냉각수 통로
12 : 하반부 내주면
20 : 실린더 라이너
26 : 경사면
29 : 둘레 홈
30 : (제 1) 쿨링 보어
32 : 출구
40 : 실린더 커버
42 : (제 2) 쿨링 보어
50 : 보강 철물
60 : 보강 철물
70 : 보강 철물
71 : 평면
72 : 냉각수 통로
90 : 실린더 커버

Claims (9)

  1. 외주면으로부터 벽 내를 향하여 비스듬한 상방으로 뚫린 제 1 쿨링 보어를 복수 개 구비한 실린더 라이너와,
    외주면으로부터 벽 내를 향하여 비스듬한 상방으로 뚫린 제 2 쿨링 보어를 복수 개 구비하고, 상기 실린더 라이너 상에 배치되어, 상기 실린더 라이너의 상방에 위치하는 개구를 막는 실린더 커버를 구비한 내연 기관의 냉각 구조로서,
    상기 실린더 라이너와 상기 실린더 커버의 접합부에 있어서, 상기 실린더 라이너와 상기 실린더 커버 쌍방에 걸쳐, 상기 실린더 라이너 및 상기 실린더 커버의 외주면과의 사이에 냉각수 통로를 형성하는 링상의 보강 철물을 구비하고,
    상기 실린더 라이너에는, 당해 실린더 라이너의 반경 방향 외측을 향하여 돌출되는 확경부가 둘레 방향을 따라 형성되고,
    상기 보강 철물은, 내연 기관 운전시에 있어서, 당해 보강 철물의 하면이 상기 확경부의 상면에 접하고, 당해 보강 철물의 하반부 내주면이 상기 실린더 라이너의 외주면에 접하고, 당해 보강 철물의 상반부 내주면이 상기 실린더 커버의 외주면에 접하도록 형성되는 내연 기관의 냉각 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 쿨링 보어의 출구가, 상기 실린더 라이너의 판 두께 방향에 있어서의 중앙부에 형성되어 있는 내연 기관의 냉각 구조.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 쿨링 보어의 출구가, 상기 보강 철물의 하반부 내주면과 대향하는 상기 실린더 라이너의 상단부 외주면으로부터 반경 방향 내측을 향하여 새겨넣어져 둘레 홈을 형성하는 경사면에 형성되어 있는 내연 기관의 냉각 구조.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 쿨링 보어의 길이 방향 축선이, 상기 경사면에 대해 직교하도록, 상기 제 1 쿨링 보어 및 상기 경사면이 형성되어 있는 내연 기관의 냉각 구조.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 실린더 라이너 및 상기 실린더 커버가 갖는 탄성 계수보다 큰 탄성 계수를 갖는 금속 재료로 상기 보강 철물이 만들어져 있는 내연 기관의 냉각 구조.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 보강 철물이, 상기 실린더 라이너와 상기 실린더 커버의 접합면을 포함하는 평면에서, 상하로 2 분할될 수 있도록 구성되어 있는 내연 기관의 냉각 구조.
  7. 외주면으로부터 벽 내를 향하여 비스듬한 상방으로 뚫린 제 1 쿨링 보어를 복수 개 구비한 실린더 라이너로서,
    상기 제 1 쿨링 보어의 출구가, 상기 실린더 라이너의 판 두께 방향에 있어서의 중앙부에 있어서, 상기 실린더 라이너의 상단부 외주면으로부터 반경 방향 내측을 향하여 새겨넣어져 둘레 홈을 형성하는 경사면에 형성되고,
    상기 제 1 쿨링 보어의 길이 방향 축선이, 상기 경사면에 대해 직교하도록, 상기 제 1 쿨링 보어 및 상기 경사면이 형성되어 있는 실린더 라이너.
  8. 삭제
  9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 내연 기관의 냉각 구조 또는 제 7 항에 기재된 실린더 라이너를 구비하고 있는 내연 기관.
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