KR20140034212A - 실린더 라이너 및 적어도 하나의 실린더 라이너와 크랭크 케이스로 이루어진 구조부 - Google Patents

실린더 라이너 및 적어도 하나의 실린더 라이너와 크랭크 케이스로 이루어진 구조부 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내연기관의 실린더 크랭크 케이스(11, 12; 111, 112)용 실린더 라이너(30, 130)로서, 실린더 라이너(30, 130)의 외주면(34, 134)의 적어도 일부 영역이 금속 재료로 제조된 슬리브(35, 235)에 의해 둘러싸여 있는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 적어도 하나의 실린더 라이너(30, 130)와 실린더 크랭크 케이스(11, 12; 111, 112)로 이루어진 구조부(10, 110)에 관한 것이다.

Description

실린더 라이너 및 적어도 하나의 실린더 라이너와 크랭크 케이스로 이루어진 구조부{CYLINDER LINER AND STRUCTURAL UNIT CONSISTING OF AT LEAST ONE CYLINDER LINER AND A CRANKCASE}
본 발명은 내연기관의 실린더 크랭크 케이스용 실린더 라이너에 관한 것이다. 본 발명은 또한 적어도 하나의 실린더 라이너와 실린더 크랭크 케이스로 이루어져 있고 상기 적어도 하나의 실린더 라이너에 대해 마련된 적어도 하나의 냉매 챔버를 구비한 내연기관용 구조부에 관한 것이다.
내연기관에서 "습식"과 "건식" 실린더 라이너는 서로 다르다. 습식 실린더 라이너에서 냉매 챔버는 실린더 크랭크 케이스에 일체화되고 실린더 크랭크 케이스과 실린더 라이너 사이에 형성되어 있다. 이 경우, 냉매와 직접 접촉하는 실린더 라이너는 냉매 내 발생하는 캐비테이션(cavitation)에 의해 손상될 위험이 있다. 상기 캐비테이션은 예를 들면 연소 챔버 내 가스의 연소력과 피스톤의 측방향 이동시 충격 임펄스에 의해 생성되는 고주파 진동에 의해 일어난다. 상기 고주파 진동은 특히 실린더 라이너를 통해 냉매로 전달된다. 이때 캐비테이션 발생시 전형적으로 극히 높은 압력과 온도가 가해져 실린더 라이너의 재료, 특히 외주면에서 손상을 준다. 이러한 위험은 특히 실린더 라이너가 주철 재료로 제조될 때 나타나는데, 이는 흑연(구상 흑연 또는 층상 흑연)을 기재로 하는 상기 재료의 구조가 비교적 균질하지 않기 때문이다. 특히 이렇게 압력과 온도가 극히 높아지는 경우에 구조가 불균질해지기 쉬워서 상기 재료의 입자가 실린더 라이너로부터 빠져나올 수 있다. 이러한 이유로 실린더 벽에는 홀이 생기게 됨으로써 냉매가 연소 챔버의 방향으로 유출될 수 있다.
따라서 본 발명의 과제는 종래기술의 실린더 라이너 또는 적어도 하나의 실린더 라이너와 실린더 크랭크 케이스로 이루어진 종래기술의 구조부를 개량하여 캐비테이션에 의한 손상 위험을 최소화하는데 있다.
상기 과제는 실린더 라이너의 외주면의 적어도 일부 영역을 금속 재료로 제조된 슬리브로 둘러쌈으로써 해결된다. 또한 본 발명의 요지는 적어도 하나의 실린더 라이너와 실린더 크랭크 케이스로 이루어진 구조부로서, 적어도 하나의 냉매 챔버에 대면해 있고 금속 재료로 제조된 슬리브에 의해 상기 실린더 라이너의 외주면의 적어도 일부 영역이 둘러싸여 있는 구조부이다.
본 발명에 따른 구성은 캐비테이션에 대해 내성이 있는 재료로 구성된 코팅에 의해 캐비테이션에 의한 손상으로부터 실린더 라이너의 외주면을 적어도 국소적으로 보호하는 것을 특징으로 한다. 이로 인해 본 발명에 따른 실린더 라이너 또는 본 발명에 따른 구조부는 캐비테이션에 의한 손상이 크게 감소한다.
유리한 추가 실시형태들은 종속항으로부터 알 수 있다.
손상으로부터 최적화된 보호를 위해서 상기 실린더 라이너의 전체 외주면을 금속 재료로 제조된 슬리브로 둘러싸는 것이 유리하다. 강철 재료로 제조되는 슬리브는 특히 캐비테이션 발생시 가해지는 극히 높은 압력과 온도에도 견딜 수 있다.
본 발명에 따라 제공된 슬리브는 특히 주철 재료로 제조된 실린더 라이너를 캐비테이션에 의한 손상으로부터 보호한다.
본 발명에 따라 제공된 슬리브는 공지된 방법으로 실린더 라이너의 외주면에 밀착하여 끼우지거나 실린더 라이너의 외주면과 함께 주조될 수 있다.
상기 슬리브가 실린더 라이너의 외주면의 적어도 일부 영역을 둘러싸는 경우에, 실린더 라이너의 외주면과 동일한 평면을 이루면 평활한 외면이 형성되는 장점이 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세하게 기재한다. 도면은 개략적인 것일 뿐 실제 크기와 일치하는 것은 아니다:
도 1은 본 발명에 따른 실린더 라이너의 제1실시예의 단면도이고;
도 2는 본 발명에 따른 실린더 라이너의 또 다른 실시예의 단면도이고;
도 3은 도 1에 따른 실린더 라이너를 구비한 본 발명에 따른 구조부의 부분 단면도이고;
도 4는 도 2에 따른 실린더 라이너를 구비한 본 발명에 따른 구조부의 부분 단면도이다.
도 1은 본 발명에 따른 실린더 라이너(30)의 제1실시예를 도시하고 있다. 실린더 라이너(30)는 예를 들면 공지된 방법에 따라 주철 재료로 구성되고 예를 들면 원심 주조법으로 제조할 수 있다. 실린더 라이너(30)는 예를 들면 환형의 플랜지(32)를 구비한 스커트(31)를 포함한다. 플랜지(32)의 하부에는 환형의 둥근 홈(33)이 스커트(31)에 형성되어 있다. 본 발명에 따르면, 스커트(31)의 외주면(34)을 예를 들면 강철 재료로 제조되는 슬리브(35)로 둘러싼다. 슬리브(35)는 예를 들면 실린더 라이너(30)의 마무리 가공 후에 스커트(31) 상에 밀어 끼우고 공지된 방법에 따라 수축 핏에 의해 고정한다.
도 2는 본 발명에 따른 실린더 라이너(130)의 제1실시예를 도시하고 있다. 실린더 라이너(130)도 마찬가지로 예를 들면 주철 재료로 제조된다. 실린더 라이너(130)는 예를 들면 환형의 플랜지(132)를 구비한 스커트(131)를 포함한다. 플랜지(132)의 하부에는 환형의 둥근 홈(133)이 스커트(131)에 형성되어 있다. 스커트(131)의 하부 영역에는 환형의 홈(136)이 제공되어 있다. 본 발명에 따르면, 스커트(131)의 외주면(134)은 예를 들면 강철 재료로 제조되는 슬리브(135)에 의해 부분적으로 둘러싸여 있다. 슬리브(135)는 예를 들면 실린더 라이너(130)용 주형에 넣고 공지된 방법에 의해 실린더 라이너(130)와 함께 주조한다. 실린더 라이너(130)를 마무리 가공한 후, 슬리브(135)를 외주면(134)과 동일한 평면을 이루게 하면 슬리브(135)와 외주면(134)의 개방 영역으로부터 평활한 외면이 형성된다.
도 3은 본 발명에 따른 내연기관용 구조부(10)의 제1실시예를 도시하고 있다. 구조부(10)는 상부의 실린더 케이스(11)와 상기 실린더 케이스에 인접한 하부의 크랭크 케이스(12)를 포함하고 있다. 실린더 케이스(11)와 크랭크 케이스(12)는 공지된 방법에 따라 알루미늄 또는 마그네슘을 기재로 하는 경금속 합금이나 주철 합금으로 제조하는 것이 바람직하다. 실린더 케이스(11)에는 도 1에 따른 적어도 하나의 실린더 라이너(30)가 삽입되어 있다. 실린더 라이너(30)는 예를 들면 단턱(23)에 의해 실린더 케이스(11) 내 중앙에 위치하게 된다. 실린더 라이너(30) 안에서 활주하는 피스톤은 공지된 방법으로 피스톤 로드를 통해 크랭크축과 연결되어 있다(미도시). 이때, 상기 크랭크축은 크랭크 케이스(12)에 형성되어 있는 베어링(14)에 위치된다.
작동 중에 실린더 라이너(30)를 냉각하기 위해서 실린더 라이너(30)를 둘러싸는 냉매 챔버(13)가 실린더 케이스(11) 안에 제공되어 있다. 냉매 챔버(13)는 홈 형태로 실린더 케이스(11) 내에 직접 형성되고 사실상 실린더 라이너(30)의 전체 축방향 높이를 따라 실린더 라이너(30)를 둘러싼다. 본 발명에 따르면, 냉매 챔버(13)에 존재하는 냉매는 실린더 라이너(30)의 외주면(34)을 둘러싸고 있는 슬리브(35)와 직접 접촉하게 된다. 슬리브(35)와 냉매 챔버(13)의 내주면(21)은 반경방향으로 동일한 경계를 이룬다. 상기 냉매 챔버의 상부는 플랜지(32)와 실린더 상부 커버(17)에 의해 밀봉 폐쇄된다.
도 4는 본 발명에 따른 내연기관용 구조부(110)의 또 다른 실시예를 도시하고 있다. 구조부(110)는 도 3에 따른 구조부(10)와 실질적으로 유사하므로 동일한 구조 부재는 동일한 도면부호로 표시되어 있고 이와 관련하여 도 3의 도면 설명을 참조하기로 한다. 구조부(110)도 마찬가지로 상부의 실린더 케이스(111)와 상기 실린더 케이스에 인접한 하부의 크랭크 케이스(112)를 포함하고 있다. 실린더 케이스(111)에는 도 2에 따른 적어도 하나의 실린더 라이너(130)가 삽입되어 있다. 실린더 라이너(130)는 예를 들면 단턱(123)과 플랜지(132)에 의해 실린더 케이스(111) 내 중앙에 위치하게 된다. 또한 실린더 라이너(130)는 실린더 상부 커버(117)에 의해 고정되어 있다.
작동 중에 실린더 라이너(130)를 냉각하기 위해서 실린더 라이너(130)를 둘러싸는 냉매 챔버(113)가 실린더 케이스(111) 안에 제공되어 있다. 냉매 챔버(113)는 홈 형태로 실린더 케이스(111) 내에 직접 형성되고 슬리브(135)의 축방향 높이를 따라서만 실린더 라이너(130)를 둘러싼다. 본 발명에 따르면, 냉매 챔버(113)에 존재하는 냉매는 실린더 라이너(130)의 외주면(134)을 둘러싸고 있는 슬리브(135)와 직접 접촉하게 된다. 슬리브(135)와 냉매 챔버(113)의 내주면(121)은 반경방향으로 동일한 경계를 이룬다.
결론적으로, 본 발명에 따라 제공된 슬리브(35, 135)에 의해 냉매 챔버(13, 113)에 존재하는 냉매로 인한 캐비테이션에 의한 손상으로부터 상기 실린더 라이너의 외주면(34, 134)이 효과적으로 보호된다.

Claims (12)

  1. 내연기관의 실린더 크랭크 케이스(11, 12; 111, 112)용 실린더 라이너(30, 130)에 있어서, 실린더 라이너(30, 130)의 외주면(34, 134)의 적어도 일부 영역이 금속 재료로 제조된 슬리브(35, 235)에 의해 둘러싸여 있는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
  2. 제1항에 있어서, 실린더 라이너(30)의 전체 외주면(34)이 금속 재료로 제조된 슬리브(35)에 의해 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 슬리브(35, 135)가 강철 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 실린더 라이너(30, 130)가 주철 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
  5. 제1항에 있어서, 슬리브(35)가 실린더 라이너(30)의 외주면(34)에 밀착하여 끼워져 있는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
  6. 제1항에 있어서, 슬리브(135)가 실린더 라이너(130)의 외주면(134)과 함께 주조되는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
  7. 제1항에 있어서, 슬리브(135)가 실린더 라이너(130)의 외주면(134)의 적어도 일부 영역을 둘러싸고 실린더 라이너(130)의 외주면(134)과 동일한 평면을 이루는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
  8. 적어도 하나의 실린더 라이너(30, 130)와 실린더 크랭크 케이스(11, 12; 111, 112)로 이루어져 있고 적어도 하나의 실린더 라이너(30, 130)에 대해 마련된 적어도 하나의 냉매 챔버(13, 113)을 구비한 내연기관용 구조부(10, 110)에 있어서, 적어도 하나의 냉매 챔버(13, 113)에 대면해 있고 금속 재료로 제조된 슬리브(35, 135)에 의해 실린더 라이너(30, 130)의 외주면(34, 134)의 적어도 일부 영역이 둘러싸여 있는 것을 특징으로 하는 구조부.
  9. 제8항에 있어서, 적어도 하나의 냉매 챔버(13)에 대면해 있고 금속 재료로 제조된 슬리브(35)에 의해 실린더 라이너(30)의 전체 외주면(34)이 둘러싸여 있는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
  10. 제8항에 있어서, 슬리브(35, 135)가 강철 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 구조부.
  11. 제8항에 있어서, 실린더 라이너(30, 130)가 주철 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 구조부.
  12. 제8항에 있어서, 슬리브(135)가 실린더 라이너(130)의 외주면(134)의 적어도 일부 영역을 둘러싸고 실린더 라이너(130)의 외주면(134)과 동일한 평면을 이루는 것을 특징으로 하는 구조부.
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