KR20170020520A - 가이드판, 격벽 유닛, 가구 및 크로스헤드식 내연 기관 - Google Patents

Abstract

가이드판, 격벽 유닛, 가구 및 크로스헤드식 내연 기관에 있어서, 하단부가 바닥판(32)의 상면에 접합되어 크로스헤드(29)를 상하 방향으로 이동 가능하게 지지하는 가이드판(28)으로서, 상하 방향에 있어서의 하부에 응력 집중 완화부로서의 노치부(61)를 마련함으로써, 가이드판과 바닥판의 접합부에 발생하는 과대한 응력 집중을 억제한다.

Description

가이드판, 격벽 유닛, 가구 및 크로스헤드식 내연 기관{GUIDE PLATE, BULKHEAD UNIT, FRAME, AND CROSSHEAD INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은, 디젤 엔진이나 가스 엔진 등의 내연 기관에서, 크로스헤드를 상하 방향으로 이동 가능하게 지지하는 가이드판, 이 가이드판을 갖는 격벽 유닛, 이 격벽 유닛을 갖는 가구(架構), 이 가구가 적용되는 크로스헤드식 내연 기관에 관한 것이다.

일반적으로, 실린더 내에서 연료를 연소시켜 동력을 발생시키는 디젤 엔진이나 가스 엔진 등의 내연 기관은, 복수의 실린더의 하방에 실린더 배열 방향을 따라 크랭크 샤프트가 배치되어 있으며, 이 크랭크 샤프트는, 베어링을 통하여 크랭크 케이스에 회전 가능하게 지지되어 있다.

이 디젤 엔진은, 대판(臺板)의 상부에 가구가 배치되고, 이 가구의 상부에 연소 장치가 마련되어 구성되어 있다. 종래의 가구로서는, 예를 들면, 하기 특허문헌 1에 기재된 것이 있다. 이 특허문헌 1에 기재된 가구는, 격벽과, 이 격벽의 상부에 연결되는 천판과, 격벽의 하부에 연결되는 바닥판과, 격벽의 측부에 연결되는 측판을 갖고 있다. 그리고, 격벽은, 중앙 부분을 형성하는 중앙판과, 캠축측 부분 또는 배기측 부분을 형성하는 중간판과, 중앙판과 중간판의 사이에 배치되는 가이드판을 갖고 있다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2011-074765호 특허문헌 2: 일본 공개특허공보 소63-263249호

그런데, 상술한 가구는, 크로스헤드의 상하 방향의 이동에 의하여 내연 기관에 있어서의 폭 방향에 대하여 하중을 받는다. 이 하중은 좌우로 비대칭으로 되어 있다. 이로 인하여, 특허문헌 2에 기재된 왕복 이동 내연 기관의 본체 구조에서는, 가구에 수평 리브 등을 좌우로 비대칭으로 마련하고 있다. 그러나, 크로스헤드는, 가구의 가이드판에 의하여 상하 방향으로 이동 가능하게 지지되고 있는 점에서, 가이드판은, 크로스헤드의 상하 방향의 이동에 의하여 사이드 포스를 받는다. 이 가이드판은, 격벽과 천판과 바닥판에 용접되어 있는 점에서, 이 사이드 포스에 의하여 용접부에 응력이 발생한다. 이 용접부는, 가이드판보다 강도가 낮아, 용접부를 기점으로 한 피로에 의한 손상이 발생할 우려가 있다.

본 발명은, 상술한 과제를 해결하는 것이며, 가이드판의 접합부에 발생하는 응력을 저감시키는 것이 가능한 가이드판, 격벽 유닛, 가구 및 크로스헤드식 내연 기관을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가이드판은, 하단부가 바닥판의 상면에 접합되어 크로스헤드를 상하 방향으로 이동 가능하게 지지하는 가이드판으로서, 상하 방향에 있어서의 하부에 응력 집중 완화부가 마련되는 것을 특징으로 하는 것이다.

따라서, 크로스헤드가 가이드판에 지지되어 상하 방향으로 이동할 때, 가이드판에 대하여 사이드 포스가 작용한다. 이 때, 가이드판과 바닥판의 접합부에 대하여 응력이 집중되기 쉽지만, 가이드판의 상하 방향에 있어서의 하부에 응력 집중 완화부가 마련되어 있는 점에서, 가이드판과 바닥판의 접합부에 발생하는 응력이 이 응력 집중 완화부에 분산되어 완화된다. 이로 인하여, 가이드판과 바닥판의 접합부에 발생하는 응력을 저감시킬 수 있다.

본 발명의 가이드판에서는, 상기 응력 집중 완화부는, 상기 크로스헤드의 하사점 위치에 있어서의 상기 크로스헤드의 중심 위치와 상기 하단부의 사이에 마련되는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 응력 집중 완화부가 크로스헤드의 하사점 위치와 하단부의 사이에 마련됨으로써, 응력 집중 완화부에 대하여, 크로스헤드의 상하 방향의 이동에 의하여 발생하는 사이드 포스가 직접 작용하지 않는다. 이로 인하여, 응력 집중 완화부에 대한 과대한 응력 집중이 억제되어, 응력 집중 완화부를 기점으로 하는 가이드판의 피로에 의한 손상을 억제할 수 있다.

본 발명의 가이드판에서는, 상기 응력 집중 완화부는, 노치부를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 응력 집중 완화부를 노치부로 함으로써, 간단한 구성으로 적정하게 가이드판과 바닥판의 접합부에 집중하는 응력을 분산시켜 완화하여, 가이드판과 바닥판의 접합부에 발생하는 응력을 저감시킬 수 있다.

본 발명의 가이드판에서는, 상기 노치부는, 상기 크로스헤드를 이동 가능하게 지지하는 지지면에 교차하는 단면(端面)이 절결되어 형성되는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 크로스헤드를 지지하는 지지면이 아니라, 그 단면에 노치부를 마련함으로써, 가이드판에 있어서의 충분한 강성을 확보한 후에, 가이드판과 바닥판의 접합부에 작용하는 응력을 저감시킬 수 있다.

본 발명의 가이드판에서는, 소정 폭의 제1 직사각형부와, 상기 제1 직사각형부보다 작은 폭의 제2 직사각형부와, 상기 제1 직사각형부와 상기 제2 직사각형부를 연속시키는 잘록부를 구비하고, 상기 노치부는, 상기 제2 직사각형부의 단면에 형성되는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 노치부를 작은 폭의 제2 직사각형부의 단면에 형성함으로써, 노치부에 작용하는 사이드 포스가 저하되어, 가이드판에 있어서의 충분한 강성을 확보한 후에, 가이드판과 바닥판의 접합부에 발생하는 응력을 저감시킬 수 있다.

본 발명의 가이드판에서는, 상기 노치부는, 원호 형상을 이루는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 노치부를 원호 형상으로 함으로써, 노치부에 있어서의 과대한 응력 집중을 억제하여, 노치부를 기점으로 하는 가이드판의 피로에 의한 손상을 억제할 수 있다.

본 발명의 가이드판에서는, 상기 노치부는, U자 형상을 이루는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 노치부를 U자 형상으로 함으로써, 노치부의 깊이에 대하여 폭을 크게 할 수 있고, 노치부에 있어서의 과대한 응력 집중을 억제할 수 있어, 노치부를 기점으로 하는 가이드판의 피로에 의한 손상을 억제할 수 있다.

본 발명의 가이드판에서는, 상기 노치부는, 원호와 현으로 구성되는 형상이며, 상기 원호에 걸쳐진 원의 직경이 상기 현의 길이보다 길게 설정되는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 노치부를 원호와 현으로 구성되는 형상으로 하며, 원호에 걸쳐진 원의 직경을 현의 길이보다 길게 설정함으로써, 노치부의 깊이에 대하여 폭을 크게 할 수 있고, 노치부에 있어서의 과대한 응력 집중을 억제할 수 있어, 노치부를 기점으로 하는 가이드판의 피로에 의한 손상을 억제할 수 있다.

또, 본 발명의 격벽 유닛은, 중앙 부분을 형성하는 중앙판과, 양단 부분을 형성하는 중간판과, 상기 중앙판 및 상기 중간판의 사이에 배치되는 상기 가이드판을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

따라서, 크로스헤드가 가이드판에 지지되어 상하 방향으로 이동할 때, 가이드판에 대하여 사이드 포스가 작용한다. 이 때, 가이드판과 바닥판의 접합부에 대하여 응력이 집중되기 쉽지만, 가이드판의 상하 방향에 있어서의 하부에 응력 집중 완화부가 마련되어 있는 점에서, 가이드판과 바닥판의 접합부에 집중하는 응력이 이 응력 집중 완화부에 분산되어 완화된다. 이로 인하여, 가이드판과 바닥판의 접합부에 발생하는 응력을 저감시킬 수 있어, 격벽 유닛의 내구성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 격벽 유닛에서는, 서포트 리브가 상기 가이드판에 직교하도록 서로 소정 간격을 두고 상기 중간판 및 상기 가이드판에 접속되는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 크로스헤드가 가이드판에 지지되어 상하 방향으로 이동할 때, 가이드판이 받는 하중이 서포트 리브에 분산된다. 이로 인하여, 응력 집중 완화부에 작용하는 응력이 감소되어, 가이드판과 바닥판의 접합부에 집중하는 응력을 더 완화할 수 있다. 또, 서포트 리브를 마련함으로써, 가이드판과 바닥판의 접합부에 가해지는 하중을 저감시킬 수 있어, 응력 집중 완화부의 크랭크축 방향의 깊이를 작게 할 수 있다.

또, 본 발명의 가구는, 정상부에 배치되어 연소 장치에 접속되는 천판과, 바닥부에 배치되어 대판에 접속되는 바닥판과, 측부에 배치되어 상단부가 상기 천판에 접속됨과 함께 하단부가 상기 바닥판에 접속되는 측판과, 상기 천판과 상기 바닥판과 상기 측판에 접속되는 상기 격벽 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

따라서, 크로스헤드가 가이드판에 지지되어 상하 방향으로 이동할 때, 가이드판에 대하여 사이드 포스가 작용한다. 이 때, 가이드판과 바닥판의 접합부에 대하여 응력이 집중되기 쉽지만, 가이드판의 상하 방향에 있어서의 하부에 응력 집중 완화부가 마련되어 있는 점에서, 가이드판과 바닥판의 접합부에 집중하는 응력이 이 응력 집중 완화부에 분산되어 완화된다. 이로 인하여, 가이드판과 바닥판의 접합부에 발생하는 응력을 저감시킬 수 있어, 가이드판과 바닥판의 접합부의 신뢰성을 확보함과 동시에 제작 효율이 높은 가구를 제공할 수 있다.

또, 본 발명의 크로스헤드식 내연 기관은, 대판과, 상기 대판 상에 마련되는 상기 가구와, 상기 가구 상에 마련되는 연소 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

따라서, 강도 신뢰성이 높은 내연 기관을 제공할 수 있다.

본 발명의 가이드판, 격벽 유닛, 가구 및 크로스헤드식 내연 기관에 의하면, 크로스헤드를 상하 방향으로 이동 가능하게 지지하는 가이드판의 하부에 응력 집중 완화부를 마련하므로, 가이드판과 바닥판의 접합부에 발생하는 응력을 저감시킬 수 있다.

도 1은, 디젤 엔진을 나타내는 개략도이다.
도 2는, 제1 실시형태의 가구를 나타내는 사시도이다.
도 3은, 가구의 주요부를 나타내는 사시도이다.
도 4는, 격벽 유닛을 나타내는 정면도이다.
도 5는, 가이드판을 나타내는 주요부 정면도이다.
도 6은, 가이드판을 나타내는 주요부 사시도이다.
도 7a는, 가이드판의 노치부의 변형예를 나타내는 개략도이다.
도 7b는, 가이드판의 노치부의 변형예를 나타내는 개략도이다.
도 8은, 제2 실시형태의 가구에 있어서의 격벽 유닛을 나타내는 정면도이다.
도 9는, 제3 실시형태의 가구에 있어서의 격벽 유닛을 나타내는 정면도이다.

이하에 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 관한 가이드판, 격벽 유닛, 가구 및 크로스헤드식 내연 기관의 적합한 실시형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시형태에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니고, 또, 실시형태가 복수 있는 경우에는, 각 실시형태를 조합하여 구성하는 것도 포함하는 것이다.

[제1 실시형태]

도 1은, 디젤 엔진을 나타내는 개략도이다.

제1 실시형태에서, 도 1에 나타내는 바와 같이, 디젤 엔진(10)은, 예를 들면, 선박 추진용의 주기(主機)로서 이용되고, 2스트로크 1사이클의 유니플로 소기 방식의 크로스헤드식 내연 기관이다. 이 디젤 엔진(10)은, 하방에 위치하는 대판(11)과, 대판(11) 상에 마련되는 가구(12)와, 가구(12) 상에 마련되는 연소 장치(13)를 갖고 있다. 이 대판(11)과 가구(12)와 연소 장치(13)는, 상하 방향으로 뻗어있는 복수의 텐션 볼트(타이 볼트)(14, 15)에 의하여 일체로 체결되어 고정되어 있다.

연소 장치(13)는, 실린더 라이너(16)가 마련되어 있고, 이 실린더 라이너(16)의 상단에 실린더 커버(17)가 마련되어 있다. 실린더 라이너(16)와 실린더 커버(17)는, 공간부(18)를 구획하고 있으며, 이 공간부(18) 내에 피스톤(19)이 상하로 왕복 이동 가능하게 마련됨으로써, 연소실(20)이 형성된다. 또, 실린더 커버(17)는, 배기 가스 밸브(21)가 마련되어 있다. 이 배기 가스 밸브(21)는, 연소실(20)과 배기 가스관(22)을 개폐하는 것이다. 또한, 배기 가스 밸브(21)는, 연소실(20)과 배기 가스관(22)을 개폐하는 기능을 갖고 있으면 되며, 반드시 실린더 커버(17)의 중앙부에 마련할 필요는 없다.

이로 인하여, 연소실(20)에 대하여, 도시하지 않은 연료 분사 펌프로부터 공급된 연료(예를 들면, 저질유, 천연 가스, 또는 그 혼합 연료)와, 도시하지 않은 압축기에 의하여 압축된 연소용 가스(예를 들면, 공기, EGR 가스, 또는 그 혼합 가스)가 공급됨으로써 연소한다. 그리고, 이 연소로 발생한 에너지에 의하여 피스톤(19)이 상하 이동한다. 또, 이 때, 배기 가스 밸브(21)에 의하여 연소실(20)이 개방되면, 연소에 의하여 발생된 배기 가스가 배기 가스관(22)으로 밀려나는 한편, 도시하지 않은 소기 포트로부터 연소용 가스가 연소실(20)로 도입된다.

피스톤(19)은, 하단부에 피스톤봉(23)의 상단부가 회동(回動) 가능하게 연결되어 있다. 대판(11)은, 크랭크 케이스로 되어 있고, 크랭크 샤프트(24)를 회전 가능하게 지지하는 베어링(25)이 마련되어 있다. 또, 크랭크 샤프트(24)는, 크랭크(26)를 통하여 연접봉(27)의 하단부가 회동 가능하게 연결되어 있다. 가구(12)는, 상하 방향으로 뻗어있는 한 쌍의 가이드판(28)이 소정 간격을 두고 고정되어 있으며, 한 쌍의 가이드판(28)의 사이에 크로스헤드(29)가 상하로 이동 가능하게 지지되어 있다. 크로스헤드(29)는, 피스톤봉(23)의 하단부와 연접봉(27)의 상단부가 각각 회동 가능하게 연결되어 있다.

이로 인하여, 연소 장치(13)로부터 에너지가 전달된 피스톤(19)은, 피스톤봉(23)과 함께, 디젤 엔진(10)의 설치면 방향(대판(11)측의 방향, 즉, 연직 방향에 있어서의 하향)으로 눌러 내려진다. 그러면, 피스톤봉(23)은, 크로스헤드(29)를 동 방향으로 눌러 내려, 연접봉(27) 및 크랭크(26)를 통하여 크랭크 샤프트(24)를 회전시킨다.

여기에서, 디젤 엔진(10)을 구성하는 가구(12)에 대하여 상세하게 설명한다. 도 2는, 제1 실시형태의 가구를 나타내는 사시도, 도 3은, 가구의 주요부를 나타내는 사시도, 도 4는, 격벽 유닛을 나타내는 정면도, 도 5는, 가이드판을 나타내는 주요부 정면도, 도 6은, 가이드판을 나타내는 주요부 사시도이다.

도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 가구(12)는, 천판(31)과, 바닥판(32)과, 측판(33)과, 복수(본 실시형태에서는, 7개)의 격벽 유닛(34)을 갖고 있다. 천판(31)은, 정상부에 배치되어 연소 장치(13)(도 1 참조)에 접속된다. 바닥판(32)은, 바닥부에 배치되어 대판(11)(도 1 참조)에 접속된다. 측판(33)은, 좌우의 측부에 배치되어 피스톤 동작 방향(상하 방향)에 있어서의 일단부(하단부)가 바닥판(32)에 접속되고, 타단부(상단부)가 천판(31)에 접속된다. 복수의 격벽 유닛(34)은, 크랭크축 방향을 따라 일정 간격을 두고 평행으로 배치된다.

이 가구(12)는, 천판(31)과 바닥판(32)과 측판(33)과 각 격벽 유닛(34)에 의하여 공간부(S)가 형성되어 있다. 이 공간부(S)는, 크로스헤드(29)(도 1 참조)가 가이드판(28)에 지지되어 이동할 수 있는 공간부이며, 크로스헤드(29)는, 이 공간부(S)에 수용되고, 피스톤 동작 방향(상하 방향)을 왕복 이동할 수 있다.

또한, 디젤 엔진(10)에서, 이 공간부(S)의 수(Sn)는, 연소 장치(13)에 있어서의 기통(연소실(20))의 수(Cn)와 일치하도록 마련되기 때문에, 격벽 유닛(34)은, Cn+1의 수의 유닛이 필요하다. 즉, 본 실시형태와 같이, 6기통의 디젤 엔진(10)이면, 7개의 격벽 유닛(34)이 마련되게 된다.

천판(31)은, 가구(12)에 있어서의 피스톤 동작 방향의 정상부를 구성하는 판재이다. 이 천판(31)은, 텐션 볼트(15)(도 1 참조)가 관통하는 관통 구멍(31a)이 복수 형성되어 있고, 이 각 관통 구멍(31a)을 통과하는 텐션 볼트(15)에 의하여 연소 장치(13)에 고정된다. 바닥판(32)은, 가구(12)에 있어서의 피스톤 동작 방향의 바닥부를 구성하는 판재이다. 이 바닥판(32)은, 천판(31)과 마찬가지로, 텐션 볼트(14)(도 1 참조)가 관통하는 관통 구멍(32a)이 복수 형성되어 있고, 이 각 관통 구멍(32a)을 통과하는 텐션 볼트(14)에 의하여 대판(11)에 고정된다.

측판(33)은, 직사각형상을 이루는 평면판이며, 측판(33)에 있어서의 피스톤 동작 방향의 상단부가 천판(31)에 접속되고, 측판(33)에 있어서의 피스톤 동작 방향의 하단부가 바닥판(32)에 접속된다. 또, 측판(33)은, 직사각형상을 이루는 평면부가 격벽 유닛(34)에 있어서의 피스톤 동작 방향 및 크랭크축 방향에 직교하는 방향(내연 기관 폭 방향)의 양측부에 접속된다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 격벽 유닛(34)은, 중앙판(41)과, 중간판(42)과, 가이드판(28)을 갖고 있다. 중앙판(41)은, 격벽 유닛(34)에 있어서의 내연 기관 폭 방향의 중앙 부분을 형성하는 것이다. 각 중간판(42)은, 격벽 유닛(34)에 있어서의 내연 기관 폭 방향의 양단 부분을 형성하는 것이다. 가이드판(28)은, 격벽 유닛(34)에 있어서의 중앙판(41)과 각 중간판(42)의 사이에 배치되고, 용접에 의하여 접속되어 있다.

중앙판(41)은, 한 변에 노치부(41a)가 형성된 직사각형상을 이루는 평면판이며, 노치부(41a)가 격벽 유닛(34)의 하부에 위치하도록 배치된다. 중앙판(41)은, 내연 기관 폭 방향에 있어서의 양 단부가 가이드판(28)에 용접에 의하여 접속되어 있다.

각 중간판(42)은, 상변이 하변보다 짧은 치수로 설정되고, 또한 상변과 하변에 수직인 한 변을 갖는 사다리꼴 형상을 이루는 평면판이며, 격벽 유닛(34)에 2개 마련되어 있다. 이 각 중간판(42)은, 상변측 단부가 천판(31)에 접속되고, 하변측 단부가 바닥판(32)에 접속된다. 또, 각 중간판(42)은, 상변과 하변에 수직인 한 변측 단부가 가이드판(28)에 접속되고, 다른 한 변측 단부가 각각 측판(33)에 접속된다.

가이드판(28)은, 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 크로스헤드(29)를 피스톤 동작 방향(상하 방향)으로 이동 가능하게 지지할 수 있는 좌우 한 쌍의 평면판이며, 각각이 제1 직사각형부(51)와, 제2 직사각형부(52)와, 잘록부(53)를 갖고 있다. 제1 직사각형부(51)는, 크랭크축 방향에서의 소정 폭(H1)을 갖고, 제2 직사각형부(52)는, 제1 직사각형부(51)의 폭(H1)보다 작은 크랭크축 방향에서의 소정 폭(H2)을 갖고 있다. 잘록부(53)는, 제1 직사각형부(51)와 제2 직사각형부(52)의 사이에 위치하며, 폭(H1)과 폭(H2)을 연속시키는 만곡 형상으로 되어 있다. 이 경우, 제1 직사각형부(51)와 제2 직사각형부(52)와 잘록부(53)는, 중앙판(41)(중간판(42))에 대하여, 좌우 대칭 형상으로 되어 있다.

그리고, 가이드판(28)에서, 제1 직사각형부(51)와 제2 직사각형부(52)와 잘록부(53)를 갖는 평면부 중, 대향하는 한쪽의 평면부가 중앙판(41)의 내연 기관 폭 방향에 있어서의 단부에 접속되고, 대향하지 않는 다른 한쪽의 평면부가 중간판(42)의 한 변측 단부에 접속되어 있다. 또, 제1 직사각형부(51)는, 상단부가 천판(31)에 접속되고, 제2 직사각형부(52)는, 하단부가 바닥판(32)에 접속되어 있다.

한 쌍의 가이드판(28)은, 중앙판(41)의 내연 기관 폭 방향에 있어서의 단부가 접속된 일면에 크로스헤드(29)를 이동 가능하게 지지하는 슬라이드면(28a)이 형성되고, 이 대향하는 한 쌍의 슬라이드면(28a)에 의하여 크로스헤드(29)를 상하 방향으로 이동 가능하게 지지할 수 있다. 여기에서, 크로스헤드(29)는, 한 쌍의 가이드판(28)을 따라 상하 방향으로 이동할 때, 천판(31)의 하면으로부터 제2 직사각형부(52)의 상부측까지의 사이가 이동 스트로크 St로 설정되어 있다. 또한, 도 4에서, 2점 쇄선으로 나타낸 크로스헤드(29)는, 하사점 위치(크로스헤드(29)의 상하 방향의 이동에 있어서의 최하점 위치)를 나타내고 있다.

이와 같이 구성된 본 실시형태의 가이드판(28)은, 도 4에서 도 6에 나타내는 바와 같이, 상하 방향에 있어서의 하부에 응력 집중 완화부로서의 노치부(61)가 마련되어 있다. 이 노치부(응력 집중 완화부)(61)는, 격벽 유닛(34)을 구성하는 2개의 가이드판(28) 중 적어도 하나의 가이드판(28)에 마련되어 있다. 본 실시형태에서, 노치부(61)는, 도 4에서, 우측의 가이드판(28)에 있어서의 제2 직사각형부(52)에 마련되고, 가이드판(28)에 있어서의 크랭크축과 수직인 면(격벽면)에 형성되어 있다.

이 노치부(61)는, 크로스헤드(29)를 이동 가능하게 지지하는 슬라이드면(지지면)(28a)에 교차하는 단면이 절결되어 형성되어 있다. 즉, 노치부(61)는, 가이드판(28)에 있어서의 제2 직사각형부(52)의 단면 일부가 폭 방향의 깊이를 갖고 절결되어 형성되어 있다. 그리고, 노치부(61)는, 내연 기관 폭 방향에서 본 형상이 원호 형상, 구체적으로, 반원 형상을 이루고 있다. 즉, 노치부(61)는, 폭(W1)에 대하여 깊이(D1)가 절반(D1=W1/2)으로 설정되어 있고, 폭(W1)이 직경, 깊이(D1)가 반경인 치수로 되어 있다.

또, 노치부(61)는, 크로스헤드(29)의 하사점 위치(도 4에 2점 쇄선으로 나타내는 위치)에 있어서의 크로스헤드(29)의 중심 위치(O)와, 가이드판(28)의 하단부(바닥판(32)과의 접합부)의 사이에 마련되어 있다. 또, 노치부(61)는, 가이드판(28)에 있어서의 폭 방향의 좌우의 단면에 각각 마련되어 있다.

이로 인하여, 한 쌍의 가이드판(28)에 대하여 크로스헤드(29)가 상하 방향을 따라 이동할 때, 이 가이드판(28)에 대하여 사이드 포스가 작용한다. 이 때, 가이드판(28)은, 바닥판(32)과의 접합부(용접부)에 대하여 과대한 응력이 집중되기 쉽다. 그러나, 가이드판(28)은, 하부에 노치부(응력 집중 완화부)(61)가 마련되어 있는 점에서, 가이드판(28)과 바닥판(32)의 접합부에 작용하는 응력의 일부가 이 노치부(61)에 분산된다. 그러면, 가이드판(28)과 바닥판(32)의 접합부에 작용하는 응력이 저감된다.

또, 노치부(61)는, 가이드판(28)에 있어서의 크로스헤드(29)의 하사점 위치와 바닥판(32)의 사이의 영역에 마련되어 있는 점에서, 크로스헤드(29)의 상하 방향의 이동에 의하여 발생하는 사이드 포스가 노치부(61)에 대하여 직접 작용하지 않는다. 이로 인하여, 노치부(61)에 대한 과대한 응력 집중이 억제된다.

또한, 상술의 설명에서는, 노치부(61)를 반원 형상으로 했지만, 이 형상에 한정되는 것은 아니다. 도 7a 및 도 7b는, 가이드판의 노치부의 변형예를 나타내는 개략도이다.

도 7a에 나타내는 바와 같이, 가이드판(28)은, 상하 방향에 있어서의 하부에 응력 집중 완화부로서의 노치부(62)가 마련되어 있다. 이 노치부(응력 집중 완화부)(62)는, U자 형상을 이루고 있다. 이 노치부(62)는, 크로스헤드(29)를 이동 가능하게 지지하는 슬라이드면(지지면)(28a)에 교차하는 단면이 절결되어 형성되어 있다. 즉, 노치부(62)는, 가이드판(28)에 있어서의 제2 직사각형부(52)의 단면 일부가 폭 방향의 깊이를 갖고 절결됨으로써, 내연 기관 폭 방향에서 본 형상이 U자 형상을 이루고 있다. 즉, 노치부(62)는, 1쌍의 원호부(62a)와의 사이에 직선부(62b)가 형성되어 구성되어 있다. 여기에서, 노치부(62)는, 폭(W2)에 대하여 깊이(D2)가 절반 이하(D2＜W2/2)로 설정되어 있다. 이로 인하여, 노치부(62)는, 직선부(62b)를 가짐으로써, 각 원호부(62a)에 대한 응력 집중이 완화된다.

또, 도 7b에 나타내는 바와 같이, 가이드판(28)은, 상하 방향에 있어서의 하부에 응력 집중 완화부로서의 노치부(63)가 마련되어 있다. 이 노치부(응력 집중 완화부)(63)는, 원호와 현으로 구성되는 형상이며, 이 원호에 걸쳐진 원의 직경이 현의 길이보다 길게 설정되어 있다. 이 노치부(63)는, 크로스헤드(29)를 이동 가능하게 지지하는 슬라이드면(지지면)(28a)에 교차하는 단면이 절결되어 형성되어 있다. 즉, 노치부(63)는, 가이드판(28)에 있어서의 제2 직사각형부(52)의 단면 일부가 폭 방향의 깊이를 갖고 절결됨으로써, 내연 기관 폭 방향에서 본 형상이 원호 형상을 이루고 있다. 즉, 노치부(63)는, 원호에 걸쳐진 원의 직경 2R이 현의 길이(폭(W3))보다 긴 형상이 되도록 설정되어도 된다. 결과적으로, 폭(W3)에 대하여 깊이(D3)가 절반 이하(D3＜W3/2)로 설정되어 있다. 이로 인하여, 노치부(63)는, 원호에 걸쳐진 원의 직경 2R이 비교적 큰 것에 의하여, 응력 집중이 완화된다.

이와 같이 제1 실시형태의 가이드판에 있어서는, 하단부가 바닥판(32)의 상면에 접합되어 크로스헤드(29)를 상하 방향으로 이동 가능하게 지지하는 가이드판(28)으로서, 상하 방향에 있어서의 하부에 응력 집중 완화부로서의 노치부(61)를 마련하고 있다.

따라서, 크로스헤드(29)가 가이드판(28)에 지지되어 상하 방향으로 이동할 때, 가이드판(28)에 대하여 사이드 포스가 작용한다. 이 때, 가이드판(28)과 바닥판(32)의 접합부에 대하여 응력이 집중되기 쉽지만, 가이드판(28)의 상하 방향에 있어서의 하부에 노치부(61)가 마련되어 있는 점에서, 가이드판(28)과 바닥판(32)의 접합부에 집중하는 응력이 이 노치부(61)에 분산되어 완화된다. 이로 인하여, 가이드판(28)과 바닥판(32)의 접합부에 발생하는 응력을 저감시킬 수 있다.

이 경우, 응력 집중 완화부를 노치부(61)로 함으로써, 간단한 구성으로 적정하게 가이드판(28)과 바닥판(32)의 접합부에 집중하는 응력을 분산시켜 완화하여, 이 접합부에 발생하는 응력을 저감시킬 수 있다.

제1 실시형태의 가이드판에서는, 노치부(61)를 크로스헤드(29)의 하사점 위치에 있어서의 크로스헤드(29)의 중심 위치(O)와, 바닥판(32)과의 접합부 하단부의 사이에 마련하고 있다. 따라서, 노치부(61)에 대하여, 크로스헤드(29)의 상하 방향의 이동에 의하여 발생하는 사이드 포스가 직접 작용하지 않는다. 이로 인하여, 노치부(61)에 대한 과대한 응력 집중이 억제되어, 노치부(61)를 기점으로 하는 가이드판(28)의 피로에 의한 손상을 억제할 수 있다.

제1 실시형태의 가이드판에서는, 노치부(61)는, 크로스헤드(29)를 이동 가능하게 지지하는 지지면(28a)에 교차하는 단면이 절결되어 형성되어 있다. 따라서, 크로스헤드(29)를 지지하는 지지면(28a)이 아니라, 그 단면에 노치부(61)를 마련함으로써, 가이드판(28)에 있어서의 충분한 강성을 확보한 후에, 가이드판(28)과 바닥판(32)의 접합부에 작용하는 응력을 저감시킬 수 있다.

제1 실시형태의 가이드판에서는, 소정 폭을 갖는 제1 직사각형부(51)와, 제1 직사각형부(51)보다 작은 폭을 갖는 제2 직사각형부(52)와, 제1 직사각형부(51)와 제2 직사각형부(52)를 연속시키는 잘록부(53)를 마련하고, 노치부(61)를 제2 직사각형부(52)의 단면에 형성하고 있다. 따라서, 노치부(61)를 작은 폭의 제2 직사각형부(52)의 단면에 형성함으로써, 노치부(61)에 작용하는 사이드 포스가 저하되고, 가이드판(28)에 있어서의 충분한 강성을 확보한 후에, 가이드판(28)과 바닥판(32)의 접합부에 발생하는 응력을 저감시킬 수 있다.

제1 실시형태의 가이드판에서는, 노치부(61)를 원호 형상으로 하고 있다. 따라서, 노치부(61)에 있어서의 과대한 응력 집중을 억제하여, 노치부(61)를 기점으로 하는 가이드판(28)의 피로에 의한 손상을 억제할 수 있다.

제1 실시형태의 가이드판에서는, 노치부(62)를 U자 형상으로 하고 있다. 따라서, 노치부(62)의 깊이(D2)에 대하여 폭(W2)을 크게 할 수 있고, 노치부(62)에 있어서의 과대한 응력 집중을 억제할 수 있어, 노치부(62)를 기점으로 하는 가이드판(28)의 피로에 의한 손상을 억제할 수 있다.

제1 실시형태의 가이드판에서는, 노치부(63)를 원호와 현으로 구성되는 형상으로 하고, 원호에 걸쳐진 원의 직경을 현의 길이보다 길게 설정하고 있다. 따라서, 노치부(63)의 깊이(D3)에 대하여 폭(W3)을 크게 할 수 있고, 노치부(63)에 있어서의 과대한 응력 집중을 억제할 수 있어, 노치부(63)를 기점으로 하는 가이드판(28)의 피로에 의한 손상을 억제할 수 있다.

또, 제1 실시형태의 격벽 유닛에 있어서는, 중앙 부분을 형성하는 중앙판(41)과, 양단 부분을 형성하는 중간판(42)과, 중앙판(41) 및 중간판(42)의 사이에 배치되는 가이드판(28)을 마련하고 있다. 따라서, 가이드판(28)과 바닥판(32)의 접합부에 발생하는 응력을 저감시킬 수 있어, 격벽 유닛(34)의 내구성을 향상시킬 수 있다.

또, 제1 실시형태의 가구에 있어서는, 정상부에 배치되어 연소 장치(13)에 접속되는 천판(31)과, 바닥부에 배치되어 대판(11)에 접속되는 바닥판(32)과, 측부에 배치되어 상단부가 천판(31)에 접속됨과 함께 하단부가 바닥판(32)에 접속되는 측판(33)과, 천판(31)과 바닥판(32)과 측판(33)에 접속되는 격벽 유닛(34)을 마련하고 있다. 따라서, 가이드판(28)과 바닥판(32)의 접합부에 발생하는 응력을 저감시킬 수 있어, 가이드판(28)과 바닥판(32)의 접합부의 신뢰성을 확보함과 동시에, 제작 효율이 높은 가구(12)를 제공할 수 있다.

또, 제1 실시형태의 크로스헤드식 내연 기관에 있어서는, 대판(11)과, 대판(11) 상에 마련되는 가구(12)와, 가구(12) 상에 마련되는 연소 장치(13)를 마련하고 있다. 따라서, 강도 신뢰성이 높은 내연 기관을 제공할 수 있다.

[제2 실시형태]

도 8은, 제2 실시형태의 가구에 있어서의 격벽 유닛을 나타내는 정면도이다. 또한, 상술한 실시형태와 동일한 기능을 갖는 부재에는, 동일한 부호를 붙여 상세한 설명은 생략한다.

제2 실시형태에 있어서, 도 8에 나타내는 바와 같이, 가구(70)는, 천판(31)과, 바닥판(32)과, 측판(33)과, 복수의 격벽 유닛(71)을 갖고 있다. 격벽 유닛(71)은, 중앙판(41)과, 중간판(42)과, 가이드판(28)을 갖고 있다. 그리고, 격벽 유닛(71)은, 중간판(42) 및 가이드판(28)에 복수의 서포트 리브(72, 73)가 마련되어 있다. 서포트 리브(72)는, 한쪽(도 8에서, 우측)의 중간판(42) 및 가이드판(28)에 고정되고, 서포트 리브(73)는, 다른 한쪽(도 8에서, 좌측)의 중간판(42) 및 가이드판(28)에 고정되어 있다. 서포트 리브(72, 73)는, 가이드판(28)에 직교하도록 서로 소정 간격을 두고 마련되어 있다.

즉, 서포트 리브(72, 73)는, 내연 기관 폭 방향을 길이 방향이 따르도록 중간판(42) 및 가이드판(28)에 접속된다. 서포트 리브(72, 73)는, 크로스헤드(29)가 상하 방향을 따라 이동할 때에, 발생한 사이드 포스에 의하여 가이드판(28)의 피로에 의한 손상을 방지하는 것이며, 사이드 포스에 의하여 발생하는 응력이 커지는 위치에 배치된다. 본 실시형태에서는, 보다 강한 사이드 포스를 받는 측의 가이드판(28)에 대하여, 보다 많은 서포트 리브(72, 73)를 배치하고 있다.

이와 같이 제2 실시형태의 격벽 유닛에 있어서는, 서포트 리브(72, 73)를 가이드판(28)에 직교하도록 서로 소정 간격을 두고 중간판(42) 및 가이드판(28)에 접속하고 있다.

따라서, 크로스헤드(29)가 가이드판(28)에 지지되어 상하 방향으로 이동할 때, 가이드판(28)이 받는 응력이 서포트 리브(72, 73)에 분산된다. 이로 인하여, 노치부(61)에 작용하는 응력이 감소하고, 가이드판(28)과 바닥판(32)의 접합부에 집중하는 응력을 더 완화할 수 있어, 노치부(61)를 기점으로 하는 가이드판(28)의 피로에 의한 손상을 억제할 수 있다. 또, 서포트 리브(72, 73)를 마련함으로써, 가이드판(28)과 바닥판(32)의 접합부에 가해지는 응력을 저감시킬 수 있어, 노치부(61)의 크랭크축 방향 깊이를 작게 할 수 있다.

또, 제2 실시형태의 가구에 있어서는, 서포트 리브(72, 73)를 갖는 격벽 유닛(71)을 채용하고 있다. 따라서, 가이드판(28)과 바닥판(32)의 접합부에 작용하는 응력을 저감시킬 수 있어, 가이드판(28)과 바닥판(32)의 접합부의 신뢰성을 확보함과 동시에, 제작 효율이 높은 가구(70)를 제공할 수 있다.

또, 제2 실시형태의 크로스헤드식 내연 기관에 있어서는, 대판(11)과, 대판(11) 상에 마련되는 가구(70)와, 가구(70) 상에 마련되는 연소 장치(13)를 마련하고 있다. 따라서, 강도 신뢰성이 높은 내연 기관을 제공할 수 있다.

[제3 실시형태]

도 9는, 제3 실시형태의 가구에 있어서의 격벽 유닛을 나타내는 정면도이다. 또한, 상술한 실시형태와 동일한 기능을 갖는 부재에는, 동일한 부호를 붙여 상세한 설명은 생략한다.

제3 실시형태에 있어서, 도 9에 나타내는 바와 같이, 가구(80)는, 천판(31)과, 바닥판(32)과, 측판(33)과, 복수의 격벽 유닛(81)을 갖고 있다. 격벽 유닛(81)은, 중앙판(41)과, 중간판(42)과, 가이드판(28)을 갖고 있다. 그리고, 가이드판(28)은, 상하 방향에 있어서의 하부에 응력 집중 완화부로서의 노치부(82)가 마련되어 있다. 이 노치부(응력 집중 완화부)(82)는, 크로스헤드(29)의 하사점 위치(도 9에 2점 쇄선으로 나타내는 위치)에 있어서의 크로스헤드(29)의 중심 위치(O)와, 바닥판(32)과의 접합부 하단부의 사이에 마련되어 있다.

이와 같이 제3 실시형태의 가이드판에 있어서는, 상하 방향에 있어서의 하부에 응력 집중 완화부로서의 노치부(82)를 마련하고, 이 노치부(82)를 크로스헤드(29)의 하사점 위치에 있어서의 크로스헤드(29)의 중심 위치(O)와, 바닥판(32)과의 접합부 하단부의 사이에 마련하고 있다.

따라서, 가이드판(28)과 바닥판(32)의 접합부에 집중하는 응력이 이 노치부(82)에 분산되어 완화되기 때문에, 가이드판(28)과 바닥판(32)의 접합부에 발생하는 응력을 저감시킬 수 있다. 또, 가이드판(28)의 충분한 강도를 확보하면서, 노치부(82)에 의하여 가이드판(28)과 바닥판(32)의 접합부에 발생하는 응력을 저감시킬 수 있어, 노치부(82)를 기점으로 하는 가이드판(28)의 피로에 의한 손상을 억제할 수 있다.

또한, 상술한 각 실시형태에서는, 한쪽의 가이드판(28)에 노치부(응력 집중 완화부)(61, 62, 63, 82)를 마련했지만, 양쪽 모두의 가이드판(28)에 노치부를 마련해도 된다. 또, 노치부(61, 62, 63, 82)를 크로스헤드(29)의 하사점 위치와 바닥판(32)의 사이에 마련했지만, 크로스헤드(29)의 하사점 위치보다 상방에 노치부를 마련해도 된다. 또한, 노치부(61, 62, 63, 82)의 형상은, 원호 형상에 한정하지 않고, 삼각이나 사각 등의 다각형의 형상이어도 된다. 또한, 응력 집중 완화부는, 노치부(61, 62, 63, 82)에 한정하지 않고, 개구부나 박육부(薄肉部)여도 된다.

또, 노치부(응력 집중 완화부)(61, 62, 63, 82)를, 도시하지 않은 급유관을 고정하기 위한 고정부로서 병용해도 된다. 이로써, 천판(31)과 바닥판(32)과 측판(33)과 격벽 유닛(34, 71, 81)에 의하여 형성되는 공간부(S)를 보다 유효하게 활용할 수 있다.

또, 상술한 각 실시형태에서는, 가이드판(28)을 좌우 한 쌍의 평면판으로 했지만, 이 형상에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 가이드판을 그 슬라이드면이 직사각형상의 평면판이 되도록 형성해도 되며, 이 경우, 가이드판의 제조가 용이해진다.

또, 가이드판(28)과 각 구성 부품의 접속은, 용접 등의 야금학적 접합이 바람직하지만, 볼트 고정 등의 기계적 접합에 의하여 접속되어도 된다. 이 경우, 용접 결함 등의 야금학적 접합에 따른 결함에 의한 접합부의 강도 부족을 고려할 필요가 없기 때문에, 응력 집중 완화부를 비교적 용이하게 설계할 수 있다.

10 디젤 엔진(크로스헤드식 내연 기관)
11 대판
12, 70, 80 가구
13 연소 장치
14, 15 텐션 볼트
16 실린더 라이너
17 실린더 커버
18 공간부
19 피스톤
20 연소실
21 배기 가스 밸브
22 배기 가스관
23 피스톤봉
24 크랭크 샤프트
25 베어링
26 크랭크
27 연접봉
28 가이드판
29 크로스헤드
31 천판
32 바닥판
33 측판
34, 71, 81 격벽 유닛
41 중앙판
42 중간판
51 제1 직사각형부
52 제2 직사각형부
53 잘록부
61, 62, 63, 82 노치부(응력 집중 완화부)
72, 73 서포트 리브

Claims (12)

1. 하단부가 바닥판의 상면에 접합되어 크로스헤드를 상하 방향으로 이동 가능하게 지지하는 가이드판으로서,
   상하 방향에 있어서의 하부에 응력 집중 완화부가 마련되는
   것을 특징으로 하는 가이드판.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 응력 집중 완화부는, 상기 크로스헤드의 하사점 위치에 있어서의 상기 크로스헤드의 중심 위치와 상기 하단부의 사이에 마련되는 것을 특징으로 하는 가이드판.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 응력 집중 완화부는, 노치부를 구비하는 것을 특징으로 하는 가이드판.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 노치부는, 상기 크로스헤드를 이동 가능하게 지지하는 지지면에 교차하는 단면이 절결되어 형성되는 것을 특징으로 하는 가이드판.
5. 청구항 4에 있어서,
   소정 폭의 제1 직사각형부와, 상기 제1 직사각형부보다 작은 폭의 제2 직사각형부와, 상기 제1 직사각형부와 상기 제2 직사각형부를 연속시키는 잘록부를 구비하고, 상기 노치부는, 상기 제2 직사각형부의 단면에 형성되는 것을 특징으로 하는 가이드판.
6. 청구항 3 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 노치부는, 원호 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 가이드판.
7. 청구항 3 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 노치부는, U자 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 가이드판.
8. 청구항 3 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 노치부는, 원호와 현으로 구성되는 형상이며, 상기 원호에 걸쳐진 원의 직경이 상기 현의 길이보다 길게 설정되는 것을 특징으로 하는 가이드판.
9. 중앙 부분을 형성하는 중앙판과,
   양단 부분을 형성하는 중간판과,
   상기 중앙판 및 상기 중간판의 사이에 배치되는 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 기재된 가이드판
   을 구비하는 것을 특징으로 하는 격벽 유닛.
10. 청구항 9에 있어서,
    서포트 리브가 상기 가이드판에 직교하도록 서로 소정 간격을 두고 상기 중간판 및 상기 가이드판에 접속되는 것을 특징으로 하는 격벽 유닛.
11. 정상부에 배치되어 연소 장치에 접속되는 천판과,
    바닥부에 배치되어 대판에 접속되는 바닥판과,
    측부에 배치되어 상단부가 상기 천판에 접속됨과 함께 하단부가 상기 바닥판에 접속되는 측판과,
    상기 천판과 상기 바닥판과 상기 측판에 접속되는 청구항 9 또는 청구항 10에 기재된 격벽 유닛
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 가구.
12. 대판과,
    상기 대판 상에 마련되는 청구항 11에 기재된 가구와,
    상기 가구 상에 마련되는 연소 장치
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 크로스헤드식 내연 기관.

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