KR20060038395A

KR20060038395A - 왕복 피스톤 장치

Info

Publication number: KR20060038395A
Application number: KR1020057024016A
Authority: KR
Inventors: 쉐렌 헬무트 옌센
Original assignee: 맨 비 앤드 더블유 디젤 에이/에스
Priority date: 2003-06-14
Filing date: 2003-06-14
Publication date: 2006-05-03
Also published as: CN100365325C; RU2303185C2; EP1634000A1; DE50305310D1; KR100949557B1; CN1788173A; JP2006527320A; EP1634000B1; RU2006101222A; JP4361899B2; AU2003238506A1; WO2004111503A1

Abstract

본 발명은, 실린더 내에 수용되는 1개 이상의 피스톤(6)을 포함하는, 왕복 피스톤 장치에 관한 것이다. 상기 피스톤(6)은, 피스톤 링 홈(8)에 배치되는 1개 이상의 피스톤 링(9)을 구비한다. 본 발명에 따르면, 압력을 받는 하부 접촉면은 피스톤 링 홈(8)의 하부 측면 플랭크에 접한다. 본 발명의 목적은, 피스톤 링(9)을 수용하는 피스톤 링 홈(8)의 하부 측면 플랭크의 수명을 늘리는 것이다. 이 때문에, 피스톤 링(9)의 하부면과 피스톤 링 홈(8)의 하부 측면 플랭크가 접촉하는 접촉면의 넓이는, 피스톤 링(9)의 반지름 방향 안쪽 에지와 피스톤 링 홈(8)의 반지름 방향 바깥쪽 에지가 형성하는 커버 표면의 넓이보다 작다.

피스톤(piston), 피스톤 링(piston ring), 피스톤 링 홈(piston ring groove), 플랭크(flank), 왕복 피스톤 장치(reciprocating piston engine)

Description

왕복 피스톤 장치{RECIPROCATING PISTON ENGINE}

본 발명은 왕복 피스톤 장치(reciprocating piston machine), 특히, 하나의 실린더(cylinder)에 수용되는 1개 이상의 피스톤(piston)을 구비하는, 주로 2행정 대형 디젤 엔진(two-stroke large diesel engine) 형태의 왕복 피스톤 내연기관(reciprocating piston internal combustion engine)에 관한 것이다.

상기 피스톤은, 피스톤 링 홈(piston ring groove)에 위치하는 1개 이상의 피스톤 링(piston ring)을 구비한다. 압력(pressure)을 받는 상기 피스톤 링의 하부 접촉면(lower side contact surface)은 피스톤 링 홈의 하부 측면 플랭크(lower lateral flank)에 접한다.

피스톤 링을 수용하는 피스톤 링 홈의 하부 측면 플랭크는 마모될 수 밖에 없다. 본 장치의 수명 및 필수 정비 주기는 마모율에 좌우된다. 마모율이 높을수록 상기 정비 주기는 짧아진다. 정비 주기가 짧으면 경제적으로 불리하다.

본 발명의 목적은, 상술한 종류의 왕복 피스톤 장치를 간단하고 저렴한 방법을 사용해 개선함으로써, 피스톤 링을 수용하는 각각의 피스톤 링 홈의 하부 측면 플랭크의 수명을 연장하여 상기 문제를 해결하는데 있다.

본 발명의 목적은, 피스톤 링 홈의 하부 측면 플랭크와 접촉하여 압력을 받는 피스톤 링의 하부 접촉면이, 피스톤 링의 반지름 방향의 안쪽 에지(radially inner edge)와 피스톤 링 홈의 반지름 방향의 바깥쪽 에지(radially outer edge)에 의해 형성되는 커버 표면(covering surface)보다 작게 됨으로써 달성된다.

피스톤 링의 하부 표면이 피스톤 링 홈의 하부 측면 플랭크와 접촉하는 접촉면에서 마모가 발생할 수 있다. 피스톤 링의 하부 접촉면이 커버 표면보다 좁으면 피스톤 링이 작동 중일 때, 피스톤 링이 피스톤 링 홈의 하부 측면 플랭크와 접촉 가능한 표면에서 발생하는 마모가 커버 표면 전체에 분포하게 된다. 그 결과 전체 커버 표면상에서 볼 때 마모율은 비교적 작아지기 때문에 수명은 그만큼 늘어난다. 따라서 본 발명에 의한 방안들에 의해 정비 주기가 길어지고, 그만큼 경제성도 높아진다.

상기 방안들의 바람직한 형태 및 개선 형태들은 종속항에 제시되어 있다.

피스톤 링의 하부 표면은 유효 접촉면(effective contact surface)과 경계를 이루는 표면쪽에 리세스(recess)를 구비하는 것이 바람직하다. 상기 방안은 용이한 분리를 가능하게 한다.

피스톤 링의 하부 표면의 피스톤 링의 유효 접촉면에 대해 전체 표면이 갖는 크기의 비율은 1:1.5 내지 1:3인 것이 바람직하다. 바람직한 비율은 1:2이다. 이러한 비율을 가질 때에, 발생하는 표면 압력(surface pressure) 및 전체 표면상에서의 마모 분포 사이에 바람직한 균형이 이루어진다.

상기 방안들의 기타 개선 형태를 보면, 피스톤 링을 수용하는 피스톤 링 홈의 하부 측면 플랭크가 중단 없는 표면을 갖는다. 그 결과 제조가 용이해진다.

피스톤 링 홈의 하부 측면 플랭크 표면은 마모에 강한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 그 결과 수명이 늘어난다.

또 다른 바람직한 방안을 보면, 유효 접촉면과 경계를 이루는 리세스는 피스톤 링의 반지름 방향의 안쪽 에지로부터 시작된다. 이로써 피스톤 링의 내부 표면에 도달한 연소 가스(combustion gas)가 상기 리세스 내로 스며들 수 있어, 유효 접촉면 영역에서 피스톤 링의 부하가 경감(load alleviation)되고 표면 압력이 감소(reduction)될 수 있기 때문에, 마모가 감소되는 유리한 효과가 있음이 확인되었다.

유효 접촉면과 경계를 이루는 리세스는, 피스톤 링의 반지름 방향의 바깥쪽 에지 영역에 부속되는 플랜트 영역(plant area)에서 끝나는 것이 바람직하다. 이러한 방법으로 계속 형성되는 플랜트 영역에서는 기밀(gasproof) 설치가 가능하다.

플랜트 영역은 누출 채널(leakage channel)을 형성하는 적어도 하나의 갈라진 틈(break)을 구비하고, 상기 갈라진 틈은 피스톤 링의 반지름 방향의 안쪽 에지로부터 시작되는 리세스와 연결되는 것이 바람직하다. 특히 이러한 방안에 의해 상부 피스톤 링에서 바람직하게 누출 조절을 할 수 있기 때문에, 누출 조절 가능한 각각의 피스톤 링이 가스 압력(gas pressure)에 의해 움직이는 것을 신뢰할 수 있게 해준다.

상기 방안들의 선호되는 또 다른 형태에 따르면, 유효 접촉면과 경계를 이루는 리세스는 피스톤 링의 반지름 방향의 안쪽 에지로부터 시작되어 플랜트 영역에까지 도달하는 홈(groove)으로서 형성될 수 있고, 상기 홈은 반경 방향을 향해 경사진 경로(course)를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 방안은 피스톤 링의 회전(rotation) 및 전체 커버 표면에서의 바람직한 마모 분포에 도움이 된다.

상호 분리되는 웹(web)이 유효 접촉면과 경계를 이루는 리세스의 폭은, 피스톤 링이 가로 방향으로 움직이는 것보다 작은 것이 바람직하다. 또한 이로써 전체 커버 표면상에서 마모율의 균등한 분포에 도움이 된다.

상기 방안들의 기타 바람직한 형태 및 개선 형태는 나머지 종속항에 제시되어 있고, 아래 도면을 참조하여 설명하는 실시예를 통해 보다 상세히 알 수 있다.

후술하는 도면은 다음과 같다.

도 1은 2행정 대형 디젤 엔진의 실린더를 수직으로 절단한 부분도이다.

도 2는 도 1에서 피스톤 링을 포함하는 단면을 확대하여 묘사한 도면이다.

도 3은 도 2에서 피스톤 링의 하부 표면을 위에서 본 도면이다.

도 4는 도 2의 피스톤 링을 반경 방향으로 절단하여 가스의 흐름을 나타내고 있는 도면이다.

도 5는 다른 피스톤 링 형태를 위에서 본 도면이다.

도 6은 도 5에 따른 피스톤 링을 반경 방향으로 절단한 도면이다.

본 발명은 대형 왕복 피스톤 내연 기관, 특히, 예컨대 선박 구동에 사용되는 것과 같은 2행정 대형 디젤 엔진에 적용된다. 이러한 엔진의 구조 및 작용 방식은 이미 잘 알려져 있으므로, 이와 연관해서는 별도의 상세한 설명이 필요하지 않다.

도 1에 도시된 내연실(combustion chamber)(1)을 포함하는 2행정 대형 디젤 엔진의 실린더는, 실린더 라이너(cylinder liner)(2), 상기 실린더 라이너에 수용되며 밸브(valve)(3)에 의해 조절 가능한 출구(outlet), 및 분사 밸브(injection valve)(4)를 구비하는 실린더 헤드(cylinder head)(5)로 구성된다. 내연실(1)의 가변적인 하부 경계는 실린더 라이너(2)에 유도되는 피스톤(6)에 의해 형성되고, 상기 피스톤은 피스톤 로드(piston rod)(도시되지 않음)에 고정되는 하부 및 상기 하부에 수용되는 피스톤 캡(piston cap)(7)을 구비한다. 피스톤 캡은 피스톤 링 세트(piston ring set)를 구비한다. 여기에서, 피스톤 링 세트는, 주변에 있는 네 개의 피스톤 링 홈(8)과 맞물리는 피스톤 링(9)을 포함하며, 피스톤 링은 소위 기밀(gasproof) 또는 홈(slot)이 있는 피스톤 링일 수 있다.

대체로, 동력 손실(power loss)을 방지하기 위해, 피스톤 링 세트에서 적어도 제일 위에 위치한 피스톤 링은 홈이 없고, 홈 없는 피스톤 링은 전체 범위에서 갭(gap) 없이 계속 이어지고 실린더 라이너(2)의 주행면(running surface)과 공동 작용하는 원주면(periphery)을 구비한다. 그 아래에 위치하는 피스톤 링에는 홈이 형성될 수 있고, 어떤 각도의 경사를 갖는 상기 피스톤 링의 단부들은 홈 내지 갭을 형성하면서 서로 마주보게 된다. 본 발명은 두 경우 모두 유리하게 적용될 수 있다.

피스톤 링(9)의 하부 표면은 각각 부속되는 피스톤 링 홈(8)의 하부 측면 플랭크에 접한다. 피스톤 링(9)은, 구동되는 동안 내연실(8)에 발생하는 가스 압력 에 의해 작동된다. 이러한 압력 부하는 피스톤 링 홈의 하부 측면 플랭크에 전달되기 때문에, 하부 측면 플랭크는 마모될 수 밖에 없다. 일정량의 마모가 발생하게 되면, 피스톤 링 홈(8)을 포함하는 피스톤 캡(7)을 교체하여야 하므로 비용 부담이 높아진다.

피스톤 캡(7)의 수명과 더불어 정비 주기를 늘리기 위해, 피스톤 링(9)은, 예컨대, 도 2에 도시한 바와 같이 하부 표면에 표면쪽 리세스들(10)을 구비하는데, 상기 리세스들은 피스톤 링 홈(8)의 하부 측면 플랭크와 유효하게 접촉하여 압력을 받는 피스톤 링(9)의 접촉면의 넓이를 최대한 작게 해준다. 따라서 접촉면은, 피스톤 링의 하부 표면 및 피스톤 링 홈(8)의 하부 측면 플랭크의 반대편에 있는 커버 표면보다 작다. 즉 접촉면은 피스톤 링(9)의 반지름 방향의 안쪽 경계와 피스톤 링 홈(8)의 반지름 방향의 바깥쪽 경계 사이의 표면보다 작다. 이러한 축소 범위는, 피스톤 링의 하부 유효 접촉면이 피스톤 링의 하부의 전체 표면에 대해 갖는 비율이 1:1.5 내지 1:1.3이 되도록 정해진다. 바람직한 실시예에서 이러한 축소는 피스톤 링(9) 하부 표면 표면의 약 절반 정도가 적당하므로, 피스톤 링(9)의 유효 접촉면의 넓이와 피스톤 링의 하부의 전체 표면의 넓이의 비율은 1:2가 된다. 이와 같은 실험들에서 특히 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

피스톤 링(9)이 움직임으로써 유효 접촉면은 점차 피스톤 링 홈(8)의 하부 측면 플랭크의 전체 지지 표면(supporting surface)과 접촉하게 된다. 이로써 피스톤 링(9)의 하부 표면과 지지 표면(11) 사이의 유효 접촉 영역에서 발생하는 마모는 전체 지지 표면(11) 상에 분포하게 된다. 따라서 이러한 표면 전체에서 볼 때 마모율이 비교적 낮아진다.

피스톤 링 홈(8)의 하부 측면 플랭크는 마모에 강한 재질로 이루어지고, 계속 이어지는 지지 표면(11)을 포함하는 보호층(protective layer)(12)을 구비하는 것이 바람직하다. 상기 보호층(12)을 형성하기 위해, 예컨대, 크롬 및/또는 크롬 합금과 같은 가격이 저렴한 재질들을 사용할 수 있다. 지지 표면 전체에 걸쳐 마모가 감소함으로써, 상기 비용이 저렴한 재료를 사용하더라도 또한 비교적 긴 작동 수명을 가질 수 있다.

피스톤 링의 하부 유효 접촉면과 경계를 이루는 리세스(10)는, 도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 피스톤 링(9)의 반지름 방향의 안쪽 에지에서 시작되고, 도 2에서 가장 잘 도시한 바와 같이, 피스톤 링 홈(8)의 반지름 방향의 안쪽 경계 및 간격을 두고 마주 보는 피스톤 링(9)의 반지름 방향의 안쪽 경계에 의해 형성되는 환형 챔버(ring chamber)(13)와 연결된다. 피스톤 링(9)의 높이는 피스톤 링 홈(8)의 내부 높이보다 약간 낮다. 이런 방법을 통해 피스톤 링(9) 위쪽에 갭(14)이 생기고, 환형실(13)은 상기 갭을 통해 피스톤 캡(7), 실린더 라이너(2) 사이의 갭(15), 및 내연실(1)과 연결된다.

따라서, 도 4의 흐름 화살표(16)로 나타낸 바와 같이, 연소 가스는 피스톤 링(9) 주위로 흘러 리세스(10) 내로 스며들 수 있다. 이로써 피스톤 링(9)에 작용하는 위로 향하는 힘이 생겨나고, 이를 통해 유효 접촉면에 작용하는 압력이 감소한다. 즉 접촉면의 부하가 경감되어 상술한 전체 지지 표면(11) 상의 마모 분포 및 지지 표면(11)의 수명 연장에도 긍정적인 영향을 주게 된다.

도 2 내지 도 4의 근거가 되는 실시예에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 리세스(10)는 피스톤 링(9)의 반지름 방향의 안쪽 에지에서 시작되는 홈으로서 형성되고, 상기 홈은 피스톤 링(9)의 반지름 방향의 바깥쪽 에지와 간격을 두고 끝난다. 이로써 피스톤 링(9)의 반지름 방향의 바깥쪽 에지에 인접한 평평한 플랜트 영역(17)이 형성되고, 피스톤 링(9) 하부 표면은 상기 플랜트 영역에서 피스톤 링 홈(8)의 하부 측면 플랭크의 지지 표면(11)에 기밀식으로(gasproof) 설치될 수 있다. 상기 플랜트 영역(17)의 폭은 최소 폭이 피스톤 링(9)의 전체 폭에 대해 1:3 내지 1:5, 주로 1:4인 것이 바람직하다.

플랜트 영역(17)은, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 피스톤 링(9) 전체에 걸쳐 하나의 누출 채널(18)을 형성하는 적어도 하나의 갈라진 틈을 구비하는 것이 바람직하다. 상기 갈라진 틈은 피스톤 링(9)의 반지름 방향의 안쪽 에지로부터 시작되는 리세스(10)에 연결되므로, 도 4에 흐름 화살표(16a)로 나타낸 바와 같이, 피스톤 링(9) 위쪽 영역의 연소 가스는 피스톤 링(9) 아래쪽 영역에 도달할 수 있다. 흐름 채널(flow channel)(18)의 내부 횡단면은, 도 3 및 4에서 알 수 있듯이, 상기 흐름 채널의 내부 횡단면과 연결되는, 홈으로서 형성되는 리세스(10)의 내부 횡단면보다 작다. 또한 흐름 채널(18)을 형성하는 갈라진 틈의 깊이는 표면쪽 리세스(10)의 깊이보다 작다. 흐름 채널(18)의 깊이는 리세스(10) 깊이의 1/4이면 충분하고, 리세스의 깊이는 피스톤 링(9) 폭의 1/50 내지 1/20, 주로 1/30인 것이 바람직하다.

도 2 내지 도 4의 근거가 되는 실시예에서, 리세스(10)는 상술한 바와 같이 피스톤 링(9)의 반지름 방향의 안쪽 에지에서 시작되는 홈으로써 형성된다. 상기 홈은 사각형과 비슷한 모양을 같는 표면을 갖는 것이 적당하다. 리세스의 위치는 측면 플랭크들 중 적어도 하나가 반지름 방향에 대해 소정의 각도(α)를 포함하도록 선택되는 것이 바람직하다. 다른 플랭크는 반지름 방향에 대해 동일한 각도(α) 또는 다른 각도(β)를 포함하거나, 반지름 방향으로 연장될 수 있다. 흐름 채널(18)의 플랭크들은 평행하게 그리고 반경 방향으로, 주로 반경 방향을 향해 심한 경사를 갖는 리세스(10) 측면 플랭크와 동일한 각도의 경사를 갖도록 연장되는 것이 바람직하다.

리세스(10) 및 경우에 따라서는 흐름 채널(18)의 적어도 하나의 플랭크 경로가 반지름 방향에 대하여 경사를 갖고 연장됨으로써 피스톤 링(9)의 회전 운동에 도움을 준다. 이것은 전체 지지 표면(11) 상에 발생하는 마모의 분포에 긍정적인 영향을 미친다.

리세스(10)의 1개 이상의 플랭크 또는 두 개의 플랭크에 대해 위에서 언급된 경사는 0° 및 60° 사이인 것이 바람직하다. 도 3에 도시된 예에서 두 개의 플랭크는 반경 방향에 대해 상이한 각도(α 및 β)로 경사를 이루는데, 각도(α)는 주로 50°이고 각도(β)는 주로 25°이다. 이로써 피스톤 링(9)의 양호한 회전 양태가 이루어진다. 흐름 채널(18)의 경사는 비교적 큰 각도(α)의 경사를 갖는 플랭크의 경사와 비슷하다.

리세스(10)를 형성하는 홈들은, 도 3에 도시된 바와 같이, 플랜트 영역(17)과 연관되는 웹(19)에 의해 서로 분리된다. 웹(19)의 폭은 웹을 가로지르는 피스 톤 링(9)의 회전 운동폭보다 작은 것이 바람직하다. 이로써 지지 표면(11) 전체가 균등하게 마모하는 데에 긍정적인 영향을 미친다.

각도(α)와 각도(β)가 서로 다르기 때문에, 웹(19)의 반지름 방향의 안쪽 부분이, 웹의 반지름 방향의 바깥쪽 부분, 즉 플랜트 영역 쪽이 단부보다 넓다. 이로써 피스톤 링(9)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 반지름 방향의 안쪽 에지에 인접한 영역에서, 리세스(10)의 측면 플랭크가 평행 경로일 때 피스톤 링 홈(8)의 지지 표면(11)에 표면이 보다 크게 설치된다. 그 결과 피스톤 링(9)의 반경 내부 구조 및 반경 외부 구조 사이의 양호한 균형 및 믿을만한 기밀(gasproof) 효과가 달성된다.

도 5 및 도 6의 토대가 되는 실시예에서는 피스톤 링(9)의 유효 접촉면의 면적을 감소시키는 다른 형태의 리세스가 제공된다. 그러나 마모를 줄이는 작용의 원리는 상술한 예와 동일하다. 따라서 동일한 부분에 대해서는 계속 동일한 도면 부호를 사용한다. 도 5 및 도 6에 따른 형태에서 피스톤 링(9)의 하부 표면은 접촉면의 면적을 감소시키는 리세스를 형성하기 위해, 반지름 방향의 안쪽 및/또는 바깥쪽 에지에 대해 동심으로(concentric) 주위를 회전하는 홈(20)을 갖고, 상기 홈은 피스톤 링(9)의 반지름 방향의 안쪽 에지에서 시작되는 적어도 하나의 반경 천공 홈(radially piercing groove)(21)에 연결된다. 또한 주변에 걸쳐 다수의 천공 홈(21)을 구비할 수도 있다. 반경 방향으로 쌓이는 홈들(20) 사이에 상기 홈에 대해 동심원 형태로 웹(22)이 위치한다. 웹(22)의 반지름 방향의 폭은 피스톤 링(9)의 반지름 방향 운동보다 작은 것이 바람직하다.

피스톤 링(9)의 반지름 방향의 바깥쪽 에지에서 시작하여, 비교적 폭이 넓고 기밀 설치가 가능한 플랜트 영역(17)이 제공된다. 상기 플랜트 영역은 천공 홈(21)에서 분기하는 적어도 하나의 흐름 채널(18)에 의해 중단된다. 또한 도 2 및 도 4와 연관하여 상술한 내용은, 깊이 비율 및 표면 비율과 관련하여, 도 5 및 도 6의 토대가 되는 실시예에도 적용된다.

상술한 실시예들을 통해, 본 발명에 의한, 유효 접촉면의 면적을 감소시키는 리세스는, 도면으로 도시한 형태에만 국한되지 않음을 알 수 있다. 오히려 모든 형태가 실제로 가능하다.

본 발명의 표면쪽 리세스에 의해, 피스톤 링(9)과 피스톤 링 홈(8)의 하부 측면 플랭크의 유효 접촉면의 면적이 감소하고, 상기 리세스에 연소기체가 스며들어 유효 접촉면이 받는 압력이 감소하므로, 피스톤 링 홈의 하부 측면 플랭크의 마모율이 줄어들게 되어 정비 주기가 짧아지는 경제적 효과를 누릴 수 있다.

Claims

2행정 대형 디젤 엔진(two-stroke large diesel engine) 형태의 왕복 피스톤 내연기관(reciprocating piston internal combustion engine)에 있어서,

1개 이상의 피스톤(6)을 포함하고,

상기 1개 이상의 피스톤은, 하나의 실린더에 수용되며, 피스톤 링 홈(piston ring groove)(8)에 배치되는 1개 이상의 피스톤 링(9), 상기 피스톤 링의 하부 유효 접촉면(lower side effective contact surface)과 경계를 이루는 표면쪽 리세스들(recess)(10; 20, 21), 및 상기 리세스들 사이의 웹(web)(19, 22)을 구비하고,

상기 피스톤 링의 상기 하부 유효 접촉면은, 압력(pressure)을 받으며, 상기 피스톤 링 홈(8)의 하부 측면 플랭크(lower lateral flank)에 접하고,

상기 피스톤 링의 상기 하부 유효 접촉면의 넓이는, 상기 피스톤 링(9)의 반지름 방향의 안쪽 에지(radially inner edge)와 상기 피스톤 링 홈(8)의 반지름 방향의 바깥쪽 에지(radially outer edge)를 경계로 하는 커버 표면(covering surface)의 넓이 보다 작은 것

을 특징으로 하는

왕복 피스톤 장치(reciprocating piston machine).
제1항에 있어서,

상기 피스톤 링(9)의 상기 하부 유효 접촉면의 넓이와 상기 피스톤 링(9)의 하부 표면의 전체 표면의 넓이의 비율이 1:1.5 내지 1:3인 것을 특징으로 하는 왕복 피스톤 장치.
제2항에 있어서,

상기 피스톤 링(9)의 상기 하부 유효 접촉면의 넓이와 상기 피스톤 링(9)의 상기 하부 표면의 전체 넓이의 비율이 1:2인 것을 특징으로 하는 왕복 피스톤 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 리세스(10; 21, 21)는 상기 피스톤 링(9)의 상기 반지름 방향의 안쪽 에지에서 시작되는 것을 특징으로 하는 왕복 피스톤 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 피스톤 링 홈(8)의 상기 하부 측면 플랭크는 연속적인 지지 표면(supporting surface)(11)을 구비하는 것을 특징으로 하는 왕복 피스톤 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있에서,

상기 피스톤 링 홈(8)의 상기 하부 측면 플랭크는 내마모성 재질로 이루어지는 코팅(coating)(12)을 구비하는 것을 특징으로 하는 왕복 피스톤 장치.
제6항에 있어서,

상기 코팅(12)은 크롬 또는 크롬 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 왕복 피스톤 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 피스톤 링(9)의 상기 하부 유효 접촉면의 넓이를 감소시키는 상기 리세스(10; 20, 21)는, 상기 피스톤 링(9)의 상기 하부 표면의 반지름 방향의 바깥쪽 에지 영역에 부속되는 플랜트 영역(plant area)(17)에서 끝나는 것을 특징으로 하는 왕복 피스톤 장치.
제8항에 있어서,

상기 플랜트 영역(17)은 누출 채널(leakage channel)(18)을 형성하는 1개 이상의 갈라진 틈(break)을 구비하고, 상기 갈라진 틈은 상기 피스톤 링(9)의 상기 반지름 방향의 안쪽 에지에서 시작되는 상기 리세스(10; 21, 21)와 연결되는 것을 특징으로 하는 왕복 피스톤 장치.
제9항에서,

상기 누출 채널(18)의 내부 깊이(depth)는 상기 피스톤 링(9)의 상기 하부 유효 접촉면의 넓이를 감소시키는 상기 리세스(10; 20, 21)의 내부 깊이보다 작은 것을 특징으로 하는 왕복 피스톤 장치.
제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 플랜트 영역(17)의 최소폭과 상기 피스톤 링(9)의 전체 폭(width)의 비율은 1:4인 것을 특징으로 하는 왕복 피스톤 장치.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 피스톤 링(9)의 상기 하부 유효 접촉면의 면적을 감소시키는 상기 리세스(10; 20, 21)의 깊이와 상기 피스톤 링(9)의 폭의 비율은 1:50 내지 1:20, 주로 1:30인 것을 특징으로 하는 왕복 피스톤 장치.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 피스톤 링(9)의 상기 하부 유효 접촉면의 면적을 감소시키는 상기 리세스는 웹(web)(19; 22)을 통해 서로 분리되고, 상기 웹의 폭은 상기 웹을 가로지르는 상기 피스톤 링(9)의 이동 가능 범위보다 작은 것을 특징으로 하는 왕복 피스톤 장치.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 피스톤 링(9)의 상기 하부 유효 접촉면의 면적을 축소시키는 상기 리세스(10)는, 상기 피스톤 링(9)의 상기 반지름 방향의 안쪽 에지에서 시작되는 홈(groove)으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복 피스톤 장치.
제14항에 있어서,

상기 리세스(10)를 형성하는 상기 홈의 1개 이상의 플랭크는 반경 방향에 대해 소정의 각도(α)로 경사진 것을 특징으로 하는 왕복 피스톤 장치.
제15항에 있어서,

상기 리세스(10)를 형성하는 상기 홈의 두 개의 플랭크는 반경 방향에 대해 경사진 것을 특징으로 하는 왕복 피스톤 장치.
제16항에 있어서,

상기 리세스(19)를 형성하는 상기 홈의 두 개의 플랭크는 반경 방향에 대해 서로 다른 각도로 경사진 것을 특징으로 하는 왕복 피스톤 장치.
제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 플랭크들의 경사 각도는 60°이하인 것을 특징으로 하는 왕복 피스톤 장치.
제17항 및 제18항에 있어서,

하나의 플랭크는 경사 각도가 25°이고, 다른 플랭크는 경사 각도가 50°인 것을 특징으로 하는 왕복 피스톤 장치.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 피스톤 링(9)의 상기 하부 유효 접촉면의 면적을 감소시키는 상기 리세스는, 상기 피스톤 링(9)의 에지들에 대해 동심원 형태의 홈들(20)을 구비하고,

상기 홈들은 상기 피스톤 링(9)의 반지름 방향의 안쪽 에지에서 시작하는 1개 이상의 반지름 방향의 천공 홈(piercing groove)(21)에 연결되는 것을 특징으로 하는 왕복 피스톤 장치.