KR101714066B1

KR101714066B1 - 피스톤용 윤활 장치

Info

Publication number: KR101714066B1
Application number: KR1020110071058A
Authority: KR
Inventors: 마티아스 스타크
Original assignee: 빈터투르 가스 앤 디젤 아게
Priority date: 2010-07-20
Filing date: 2011-07-18
Publication date: 2017-03-08
Anticipated expiration: 2031-07-18
Also published as: JP5796829B2; EP2410140A1; JP2012026442A; CN102337943B; KR20120010151A; CN102337943A; EP2410140B1

Abstract

클램핑 부재 (4) 에 의해 서로 연결되는 상부 피스톤 부분 (1) 과 하부 피스톤 부재 (3) 를 포함할 뿐만 아니라 피스톤 (10) 이 앞뒤로 움직일 수 있는 실린더의 주행 면을 윤활시키는 윤활 장치 (5) 를 포함하는 대형 엔진용 피스톤 (10) 을 포함한다. 윤활 장치 (5) 는 상기 클램핑 부재 (4) 의 내부에 배치되며, 상기 클램핑 부재 (4) 는 윤활제 저장 공간 (6) 을 포함하며, 상기 상부 피스톤 부분 (1) 은 윤활제 저장 공간 (6) 의 크기가 바뀔 수 있도록 하부 피스톤 부분 (3) 에 대해 이동가능한 것을 특징으로 하는 대형 엔진용 피스톤 (10).

Description

피스톤용 윤활 장치{LUBRICATION DEVICE FOR A PISTON}

본 발명은 피스톤용 윤활 장치 및 대형 엔진용 윤활 장치를 갖는 피스톤에 관한 것이며, 뿐만 아니라 해당 독립 청구항의 전제부에 따르는 해당 윤활 장치를 갖는 대형 엔진에 관한 것이다.

2 행정 또는 4 행정 내연 기관으로서 설계될 수 있는 대형 엔진, 특히 대형 디젤 엔진은 선박 또는 고정 작업시, 예컨대, 전기 에너지의 발전을 위한 대형 발전기를 구동시키기 위한 구동 유닛으로서 빈번하게 사용된다. 이러한 관점에서, 통상, 대형 엔진은 상당한 시간 주기 동안 영구 작동하여, 작동의 안전성 및 유용성에 대한 다소의 문제점이 있다. 따라서, 특히, 긴 서비스 간격, 낮은 마모성 및 연료의 경제적 거래가 조작자의 중심 기준이다.

작동 상태에서, 피스톤은 주행 면으로서 기능하고 실린더 슬리브 또는 실린더 라이너의 형태로 통상 만들어지는 실린더의 벽면을 따라 미끄러진다. 이러한 관점에서 실린더 윤활 또는 피스톤 윤활이 제공된다. 한편으로, 피스톤은 실린더에서 가능한 쉽게, 즉 방해받지 않고 미끄러져야 하며, 다른 한편으로, 피스톤은 연소 프로세스에서 방출된 에너지의 기계적 작업으로의 효과적인 전환을 보장할 수 있도록 실린더에 기밀하게 연소 공간을 밀봉할 필요가 있다.

이를 위해, 통상 윤활유로서 윤활제가 대형 디젤 엔진의 작동 중 실린더 내에 도입되어 피스톤의 양호한 주행 특성을 얻고 피스톤 및 피스톤 링의 주행 면의 마모를 가능한 낮게 유지할 수 있다. 윤활제는 부식의 방지 뿐만 아니라 급진적인 연소 생성물의 중성화를 위해 기능한다. 이러한 다양한 요구 조건에 부합하기 위해서 윤활제로서 고등급 및 고가의 물질이 종종 사용된다.

따라서, 가능한 작은 윤활 비율로의 작업을 위해 특히 엔진의 효율적이고 경제적인 작동에 대한 요구가 존재한다.

피스톤의 내부를 통해 이송되어 피스톤의 표면에 제공된 하나 이상의 윤활 지점을 통해 실린더 주행 면에 또는 피스톤에 윤활제가 적용되는 소위 내부 윤활이 증명된 방법이다. 이러한 방법은, 예컨대, EP A 0 903 473 에 개시되어 있다. 대형 엔진의 피스톤의 윤활은, 윤활제가 적정 시간에 적정한 양으로 소망하는 윤활 지점에 도달해야 하기 때문에 복잡한 작업으로 증명되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 피스톤에서 기존 구조 공간이 더 효율적으로 사용되고, 이와 동시에 실린더 주행 면에 걸쳐 윤활제 분배 품질이 개선되어 윤활제 손신이 감소되고, 적은 윤활제가 연소 공간에 진입하기 때문에 배기 가스 배출 감소가 얻어지는 윤활 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 청구항 1 에 따른 윤활 장치를 갖는 피스톤에 의해 만족된다.

윤활 장치, 또한 하기의 소위 펄스식 윤활 장치가 피스톤 재킷과 실린더 라이너의 내부면 사이의 중간 공간 내로의 윤활제의 분사 품질을 개선하기 위해서 피스톤에 배치된다. 윤활 장치는 윤활제 분사를 위한 연속 공간 내의 압력을 사용한다. 윤활제는, 특히 피스톤 링의 그루브에서 직접 원자화되거나 안개 모양으로 될 수 있는데, 이는 고압이 윤활제에 부과될 수 있고 윤활제가 실질적으로 피스톤 링 사이에서 존재하는 온도에 노출되기 때문이다. 이러한 효과는 윤활제의 개선된 분포에 기여하며, 이에 따라 윤활제 손실의 감소를 유발하고, 이에 따라, 특히 윤활제가 연소 챔버의 벽으로부터 벗겨지지 않기 때문에 배기 감소가 유발된다.

피스톤은, 클램핑 부재에 의해 서로 연결되는 적어도 하나의 상부 피스톤 부분과 하나의 하부 피스톤 부분을 포함한다. 실린더의 주행 면을 윤활하는 윤활 장치는 클램핑 부재의 내부에 배치된다. 클램핑 부재는 윤활제 저장 공간을 포함하며, 상부 피스톤 부분은 윤활제 저장 공간의 크기가 바뀔 수 있도록 하부 피스톤 부분에 대해 이동가능하다. 상부 피스톤 부분은 특히, 클램핑 부재를 따라 하부 피스톤 부분에 대해 변위 가능하다. 복수 개의 클램핑 부재가, 상부 피스톤 부분과 하부 피스톤 부분이 서로 연결됨으로써 유리하게 제공된다.

따라서, 클램핑 부재는 클램핑 부재 및 윤활 부재로서의 조합 기능을 만족한다. 클램핑 부재가 인장 변형에 노출되면, 서로에 대해 규정된 공간에서 상부 피스톤 부분과 하부 피스톤 부분을 유지한다. 클램핑 부재가 압축 변형에 노출되면, 하부 피스톤 부분은, 윤활제의 정밀하게 규정된 용적이 클램핑 부재에서 변위될 때까지 상부 피스톤 부분에 근접한다. 이러한 관점에서, 하부 피스톤 부분은 상부 피스톤 부분에 놓여질 수 있다.

압축 중에, 윤활제 저장 공간의 용적이 감소되고, 이에 의해 윤활제 저장 공간에서의 윤활제의 압력이 증가한다. 윤활제는 소정의 시간동안 피스톤 링의 그루브에 또는 그루브 사이에 도입된다. 이를 위해, 체크 밸브로서 설계될 수 있는 제 1 블로킹 부재가 개방된다. 블로킹 부재가 개방되자마자, 윤활제는 압력을 받기 때문에 빠르게 유출된다. 실린더 공간에 존재하는 온도에서, 예컨대, 종래 기술의 해법에서 연소 잔류물에 기인하여 회피되는 윤활제의 기화가 발생할 수 있다. 피스톤 링의 영역에서, 윤활제의 기화가 통상의 작동 상태 하에서는 발생하지 않도록 열적 변형은 실질적으로 낮다.

특히, 본 발명의 바람직한 실시형태는 종속 청구항에서 기재되어 있다.

바람직한 실시형태에 따르면, 클램핑 부재는 클램핑 스크류이다.

윤활제 저장 공간은, 제 1 블로킹 부재가 배치되는 제 1 단부 및 제 2 블로킹 부재가 배치되는 제 2 단부를 갖는다. 윤활제 소스로의 연결은 제 1 블로킹 부재에 의해 해제될 수 있고, 윤활 지점으로의 통로는, 해당 블로킹 부재가 개방 위치에 유지될 때 제 2 블로킹 부재에 의해 해제될 수 있다.

윤활제 저장 공간의 크기는 가동 윤활 피스톤 부재에 의해 바뀔 수 있다.

윤활제 저장 공간은 제 1 부분 공간과 제 2 부분 공간을 포함하며, 제 1 부분 공간은 제 1 블로킹 부재와 제 2 블로킹 부재 사이에서 일정 용적을 갖는다. 제 2 부분 공간은 윤활 피스톤 부재에 의해 용적이 바뀔 수 있는 제 2 블로킹 부재의 하류에 배치된다.

클램핑 부재는 상부 피스톤 부분에 연결되는 스크류 본체를 포함할 수 있다.

스크류 본체는 스크류 넥에 연결되고, 스크류 넥은 스크류 헤드 부재에 인접하게 되며, 이에 의해 하부 피스톤 부분이 상부 피스톤 부분에 연결될 수 있다.

특히, 스크류 본체는 재킷 부분을 가지며, 이 부분을 따라 그리핑 부재가 앞뒤로 이동가능하며, 그리핑 부재는 스크류 넥의 일부로서 형성된다. 그리핑 부재는 스크류 본체의 돌기부로서 형성되는 제 1 교합부와 제 2 교합부 사이에서 앞뒤로 움직일 수 있다. 그리핑 부재는 재킷에 배치되는 윤활제를 위한 출구 개구를 포함한다.

피스톤 스커트는 하부 피스톤 부분과 상부 피스톤 부분 사이에 배치되고, 피스톤 스커트는 상부 피스톤 부분과 하부 피스톤 부분 사이의 규정된 위치에서 클램핑 부재에 의해 유지될 수 있다.

윤활제 저장 공간은 통로를 통해 적어도 하나의 윤활 지점에 연결되며, 윤활 지점으로의 윤활제 공급은 블로킹 부재에 의해 조절될 수 있다.

윤활 장치로의 윤활제 공급물의 제 1 블로킹 부재는 밸브 부재를 포함한다.

피스톤은 복수 개의 클램핑 부재를 포함하고, 클램핑 부재 중 적어도 하나는 전술한 실시형태 중 어느 하나에 따른 윤활 장치를 포함한다.

대형 엔진은 전술한 실시형태중 어느 하나에 따른 피스톤을 포함한다.

본 발명은 도면을 참조로하여 하기에 설명된다.

도 1 은 대형 엔진의 개략도이다.
도 2 는 도 1 에 따른 대형 엔진의 실린더를 나타내는 도면이다.
도 3 은 종래 기술에 따른 피스톤의 단면도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 피스톤의 단면도이다.
도 5 는 본 발명에 따른 윤활 장치의 제 1 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 6 은 본 발명에 따른 윤활 장치의 제 2 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 7 은 본 발명에 따른 윤활 장치의 제 3 실시형태를 나타내는 도면이다.

도 1 은, 작동 상태에서, 피스톤 (10) 이 주행 면으로서 기능하는 실린더 (201) 의 실린더 라이너 (202) 의 벽면을 따라 미끄러지는 대형 엔진 (200) 을 도시한다. 실린더 (201) 와 피스톤 (10) 은 작업 공간 또는 연소 공간 (204) 을 둘러싼다. 연소 공간 (204) 의 용적은 피스톤의 위치에 따라 바뀔 수 있다. 실린더 (201) 는 가스 교환 밸브 (206), 공기 공급 통로 (210) 및 가스 교환 밸브 (206) 용 구동 유닛 (207) 을 포함하는 헤드부 (205) 를 갖는다. 게다가, 연료용의 복수의 분사 노즐 (208) 과 시작 공기용 공급 노즐 (211) 은 헤드부 (205) 에서 가스 교환 밸브 (206) 의 높이에 배치된다.

실린더 본체 (212) 는 헤드부 (205) 에 인접한다. 실린더 본체 (212) 는, 실린더 라이너 (202) 뿐만아니라, 피스톤 (10) 이 하사점 (bottom dead center) 위치 또는 그 주변에 위치될 때 연소 공간 (204) 과 실린더 공간 (216) 사이를 연결하게 하는 실린더 라이너 (202) 의 하부 영역에서 소기 (scavenging) 슬릿 (214) 을 포함한다. 실린더 공간 (216) 은 실린더 본체 (212) 를 둘러싸고, 대기로부터 공기가 실린더 공간 (216) 에 진입하도록 대기와 연통한다.

엔진 공간 (220) 은 실린더 공간 (216) 에 인접한다. 피스톤 로드 (230) 는 엔진 공간 (220) 내에 배치되고, 피스톤 로드는 피스톤 (10) 으로부터 시작하여, 대형 엔진의 작동시 및 크랭크샤프트 (252) 를 각 속도로 회전시킬때 크로스헤드 (232) 와 커넥팅 로드 (240) 를 통해 엔진 (250) 의 드라이브 샤프트에 작용한다. 크로스헤드 (232) 에는 앞뒤로, 예컨대 레일 (222) 을 따라 이동가능한 슬라이딩 블록 (234) 이 장착된다. 레일 (222) 은 엔진 공간 (220) 에 고정식으로 배치된다. 대안으로, 크로스헤드는 거의 전체 엔진에 걸쳐 신장하는 기다란 스크류인 타이 로드를 따라 안내될 수 있다.

피스톤 (10) 이 수직방향으로 상하로 이동되어야 한다면, 크로스헤드 (232) 는 하사점과 상사점 사이에서 피스톤 (10) 이 이동함으로써 구동되는 레일 (222) 상에서 슬라이딩 블록 (232) 에 의해 상하로 움직인다. 피스톤 로드 (230) 는 크로스헤드에서 크로스헤드 스피곳 (233) 에서 종료된다. 커넥팅 로드의 제 1 단부 (242) 는 크로스헤드 스피곳 (233) 에 체결된다. 커넥팅 로드의 제 2 단부 (244) 는 크랭크샤프트 (252) 의 원주 캠에 체결된다.

피스톤의 작동 스트로크는, 연소 공간 (204) 에서 압축된 연료 공기 혼합물이 폭발과 같은 연소 반응 상태가 시작되도록 점화될 때, 시작된다. 피스톤은, 도 1 또는 도 2 에서 하방으로 나타내는 가스 압력에 기인하여 실린더 라이너 (202) 에서 헤드부 (205) 로부터 멀어지게 이동된다. 피스톤 로드 (230) 는 피스톤 (10) 에 강하게 연결되며, 크로스헤드 스피곳은 동일한 슬라이딩 이동을 실행한다. 크로스헤드 스피곳 (233) 은 슬라이딩 블록 (234) 을 통해 레일 (222) 을 따라 안내된다. 이와 동시에, 크로스헤드 스피곳 (233) 에서 회전가능하게 제 1 단부 (242) 에 지지되는 커넥팅 로드 (240) 가 굴절되고, 제 2 단부 (244) 를 통해 크랭크샤프트 (252) 의 회전 이동을 개시한다.

작동 스크로크는, 피스톤 (10) 이 하사점에 있을 때 완료된다. 이후, 크랭크샤프트는 180°회전하게 된다. 이 위치에서, 커넥팅 로드 (240) 의 제 2 단부 (244) 는 크랭크샤프트 (252) 의 길이방향 축선 바로 아래에 위치되며, 슬라이딩 블록 (234) 은 가장 낮은 위치에 위치된다.

피스톤이 하사점에 근접할 때, 가스 교환 밸브 (206) 가 개방되고, 신선 공기가 소기 슬릿 (214) 을 통해 연소 공간으로 도입된다. 연소 가스는 개방된 가스 교환 밸브 (206) 를 통해 연소 공간을 나간다. 커넥팅로드 (240) 및 게다가 피스톤 로드 (230) 및 피스톤 (10) 은 크랭크샤프트 (252) 의 연속 회전에 의해 상방으로 이동된다. 피스톤이 소기 슬릿 (215) 을 폐쇄하면, 가스 교환 밸브 (206) 는, 연소 공간 (204) 에 위치된 공기가 압축될 수 있도록 폐쇄된다. 압축 절차는, 피스톤이 상사점에 도달할 때까지 계속된다. 이 위치에서, 커넥팅 로드 (240) 의 제 2 단부는 크랭크샤프트 (252) 의 길이방향 축선 바로 위에 위치되고, 슬라이딩 블록 (234) 은 그의 최하부 위치에 위치된다. 가장 최근에는, 연소 공간 (204) 내로 연료 분사가 이루어지고, 새로운 사이클이 연료 공기 혼합물의 착화에 의해 개시된다.

이 점에서, 한편으로, 피스톤 (10) 이 실린더 라이너 (202) 또는 실린더 슬리브에서 가능한 쉽게, 즉 방해받지 않고 미끄러질 수 있고, 다른 한편으로, 피스톤 (10) 이 연소 프로세스에서 방출된 에너지의 기계 작업으로의 효율적인 전환을 가능한 보장할 수 있도록 실린더 (201) 에서 연소 공간 (204) 을 밀봉하도록, 실린더 윤활제 또는 피스톤 윤활제가 제공된다.

이를 위해, 윤활제가 대형 엔진의 작동중 실린더 (201) 에 통상적으로 도입되어 실린더 라이너 (201) 를 따라 피스톤의 우수한 주행 특성을 얻을 수 있고, 피스톤 (10) 및 피스톤 링의 주행 면의 마모를 가능한 낮게 유지할 수 있다. 게다가, 윤활유는 부식의 방지 뿐만 아니라 급진적인 연소 생성물의 중성화를 위해 기능한다. 이러한 다양한 요구 조건에 부합하기 위해서 윤활유로서 고등급 및 고가의 물질이 종종 사용된다.

도 3 은 피스톤이 상사점 또는 그 근처에 위치된 종래 기술의 실린더 (201) 의 부분 뿐만 아니라 대형 엔진의 피스톤 (10) 을 따라 취한 단면도를 도시한다. 피스톤 (10) 은 상부 피스톤 부분 (1) 과 하부 피스톤 부분 (3) 을 포함한다. 헤드부 (205) 는 가스 교환 밸브 (206) 를 포함한다. 또한, 연료용 분사 노즐 (208) 이 도시되어 있다. 또한, 복수 개의 중공 공간 (209) 이, 냉매에 의해 실린더 헤드를 냉각시키도록 냉매의 허용을 위해 기능하는 것으로 헤드부에 도시되어 있다.

단지 부분적으로 도시되는 실린더 본체 (212) 는 헤드부 (205) 아래에 위치된다. 실린더 본체는, 실린더 라이너 (202) 의 내부 벽인 주행 면이 냉각될 수 있도록 냉매로 채워질 수 있는 중공 공간을 갖는다.

피스톤은 실린더 라이너 (202) 의 내부 벽을 따라 앞뒤로 미끄러진다. 이를 위해, 복수 개의 피스톤 링 (12) 이 피스톤의 재킷 표면에 제공되는 것이 유리하다. 피스톤 링은, 피스톤의 재킷 표면, 여기서는 상부 피스톤 부분 (1) 의 재킷 표면에 도입되는 링 형상 그루브 (13) 에 위치된다. 피스톤 스커트 (2) 는 상부 피스톤 부분 (1) 과 하부 피스톤 부분 (3) 사이에 배치된다.

상부 피스톤 부분 (1), 하부 피스톤 부분 (3) 및 피스톤 스커트 (2) 는 클램핑 부재 (4) 를 통해 서로 연결된다. 복수 개의 클램핑 부재가 상부 피스톤 부분 (1), 하부 피스톤 부분 (3) 및 피스톤 스커트 (2) 를 서로 밀봉가능하게 연결하기위해서 피스톤의 길이방향 축선 둘레에 배치될 수 있음은 물론이다. 클램핑 부재 (4) 는 클램핑 스크류 (9) 로서 형성된다. 클램핑 스크류는 상부 피스톤 부분 (1) 의 스레드식 보어 (125) 에 유지된다. 스레드식 보어는 블라이드 홀로서 설계된다. 보어 (70) 는 클램핑 스크류 (9) 가 그를 통해 안내되는 하부 피스톤 부분 (3) 및 보어 (50) 에 제공되며, 피스톤 스커트 (2) 에 제공된다. 클램핑 스크류 (9) 는 단일 부품으로 설계되며, 의도하는 위치에 고정 연결된 상부 피스톤 부분 (1), 피스톤 스커트 (2) 및 하부 피스톤 부분 (3) 을 유지한다. 클램핑 스크류가 클램핑 볼트로서 형성되기 때문에, 피스톤의 지정된 (named) 부분은, 클램핑 스크류 (9) 가 체결될 때 서로에 대해 고정된다. 이점에서 상부 피스톤 부분은 피스톤 스커트 상에 직접 놓여지고, 피스톤 스커트는 하부 피스톤 부분 상에 직접 놓여진다. 냉매, 가스, 연료 또는 윤활제를 위한 냉매 수집 공간 (113) 또는 냉매 분배 공간 (117) 과 실린더 공간 사이에서 연통이 이루어지지 않도록 유밀하게 만들어져야 한다. 냉각은 오염되지 않아야 하며, 역으로 어떠한 냉매도 실린더 공간에 진입해서는 않된다. 이를 위해, 본 실시형태에 따른 별개의 피스톤 부분의 고정 연결이 반드시 필요하다.

도 4 는 작업 상태에서 클램핑 부재 (4) 에 의해 서로 연결되는 상부 피스톤 부분 (1) 과 하부 피스톤 부분 (3) 을 포함하는 대형 엔진용의 본 발명에 따른 피스톤 (10) 의 반부를 관통하는 단면도를 도시한다. 도 3 에서와 동일한 기능의 구성요소에는 도 4 에서의 동일한 도면 부호가 제공된다.

상부 피스톤 부분 (1) 은 헤드 표면 (100), 재킷 표면 (101), 및 적어도 하나의 지지 표면 (102, 103) 을 갖는다. 헤드 표면 (100) 은, 피스톤 및 이를 둘러싸는 실린더에 의해 형성된 연소 공간에 인접한다. 대형 엔진의 실린더에 있는 피스톤은 본 출원인의 EP 16535078 또는 EP 1329628 에서 발견될 수 있다. 연소 공간의 밀봉은, 이를 위해 제공된 그루브 (104, 105, 106) 에서 피스톤의 재킷 표면 (101) 에 유지되는 복수 개의 피스톤 링에 의해 이루어진다.

상부 피스톤 부분은 유체 냉매를 수용하기 위해 기능하는 절취부 (107, 108, 109, 110, 111, 112) 를 가질 수 있다. 절취부는 냉매 수집 공간 (113) 과 유체 도입 연통된다. 냉매 수집 공간 (113) 에는 하부 피스톤 부분 (3) 의 내부에 신장하는 냉매 통로 (114) 를 통해 냉매가 공급된다. 냉매 통로는 외부 통로 (115) 와 내부 통로 (116) 를 갖는 링 통로로서 형성될 수 있다. 외부 통로 (115) 는 절취부 (107, 108, 109, 110, 111, 112) 및, 냉매를 다시 도입하는 내부 통로 (116) 에 냉매를 공급하기 위해 사용된다. 외부 통로는, 냉매가 그로부터 절취부 (107, 108, 109, 110, 111, 112) 로 진입하는 냉매 분배 공간 (117) 에 개방된다.

냉매 분배 공간 (117) 및 냉매 수집 공간 (113) 은 분리 부재 (118) 에 의해 서로 분리된다. 분리 부재 (118) 는 복수 개의 클램핑 스크류 (119) 에 의해 하부 피스톤 부분 (3) 에 체결된다. 도 1 에는 단지 하나의 이러한 클램핑 스크류가 도시되어 있다. 하부 피스톤 부분 (3) 과 분리 부재 (118) 사이에 시일 (120) 이 제공된다. 이 시일은 윤활유 회로 또는 실린더 공간 내로 냉매가 진입하는 방지하는 기능을 한다. 추가의 시일 (121) 이 분리 부재 (118) 및/또는 상부 피스톤 부분 (1) 상에 제공된다.

본 발명에서, 상부 피스톤 부분 (1) 은 하부 피스톤 부분 (3) 으로부터 분리된 것으로 도시되어 있는데, 즉, 조립 직전 상태를 도시한다. 또한, 하부 피스톤 부분 (3) 은 링 형상으로 배치된 피스톤 스커트 (2) 를 포함한다. 피스톤 스커트 (2) 의 위치는 클램핑 부재 (4) 에 의해 고정된다. 피스톤 스커트 (2) 는 클램핑 부재 (4) 가 도입되는 보어 (50) 를 포함한다.

하부 피스톤 부분 (3) 은 클램핑 부재 (4) 가 도입되는 보어 (70) 를 포함한다. 보어 (70) 는 피스톤 (10) 의 길이방향 축선 (11) 에 실질적으로 평행하게 배치되는 길이 방향 축선 (71) 을 갖는다.

피스톤은, 피스톤 (10) 이 앞뒤로 움직일 수 있는 실린더의 주행 면 윤활을 위한 윤활 장치 (5) 를 포함한다. 윤활 장치는, 도 3 에 따른 클램핑 부재를 통해 취한 단면도를 도시하는 도 5 에서 상세히 도시되어 있다. 윤활 장치 (5) 는 클램핑 부재 (4) 의 내부에 배치된다. 클램핑 부재 (4) 는 윤활유 저장 공간 (6) 을 포함한다. 클램핑 부재 (4) 는 도 4 또는 도 5 에 따른 클램핑 스크류 (9) 로서 형성된다. 상부 피스톤 부분 (10) 에는, 클램핑 스크류 (9) 의 스크류 본체 (127) 를 수용하는 기능을 하는 스레드식 보어 (125) 가 제공된다. 스크류 넥 (128) 은 스크류 본체에 인접하고, 이에 따라 스크류 헤드 부재 (129) 에 의해 입전한다. 스크류 헤드 부재는 외부 스레드 (130) 를 갖는다. 외부 스레드 (130) 는 클램핑 너트 (126) 를 수용하는 기능을 한다.

윤활제 저장 공간 (6) 의 크기는 변화가능하다. 스크류 본체 (127) 는 이를 위해 윤활 피스톤 부재 (30) 를 갖는다. 윤활 피스톤 부재 (30) 는 스크류 본체 (127) 에 대해 이동 가능하다. 스크류 본체 (127) 는 스레드식 보어 (125) 의 내부 스레드에 연결하기 위해 기능하는 외부 스레드 (135) 를 갖는다. 이에 따라, 스크류 본체 (127) 는 조립상태에서 상부 피스톤 부분 (1) 에 고정 연결된다. 윤활 피스톤 부재 (30) 는 스크류 본체 (127) 에 대해 이동가능하다. 윤활 피스톤 부재 (30) 는 스크류 넥 (128) 과 스크류 헤드 부재 (129) 를 포함한다. 하부 피스톤 부분 (3) 과, 선택적으로, 피스톤 스커트 (2) 는 스크류 넥 (128) 및/또는 스크류 헤드 부재 (129) 의 영역에서 클램핑 너트 (126) 에 의해 체결된다. 스크류 넥 (128) 의 부분은 상부 피스톤 부분 (1) 의 보어 (124) 에 위치될 수 있다. 이 보어 (124) 는 도 3 에 도시된 스레드식 보어 (125) 에 인접한다.

스크류 본체는, 스크류 넥 (128) 에 속하는 그립핑 부재 (131) 가 그를 따라 미끄러지는 재킷 부분 (136) 을 갖는다. 그립핑 부재 (131) 는 윤활제가 보어 (124) 로 빠져나오는 것을 방지하는 시일 (132) 을 갖는다. 시일 (132) 은 재킷 부분 (136) 과 미끄럼 접촉하는 돌기 (133) 에 배치된다. 재킷 부분 (136) 은, 돌기와 재킷 부분 (136) 과의 접촉이 해제되는 것을 방지하는 교합부 (134) 를 갖는다. 교합부 (137) 는 외부 스레드 (135) 와 재킷 부분 (136) 사이에 제공되며, 외부 스레드 (135) 와 그리핑 부재 (131) 가 접촉하는 것을 방지한다. 이와 동시에, 교합부 (134) 와 교합부 (137) 는 스크류 넥의 스트로크를 제한한다. 이에 의해, 윤활제 저장 공간 (6) 의 최대 및 최소 용적이 규정된다.

윤활제 저장 공간 (6) 은 제 1 블로킹 부재 (17) 가 배치되는 제 1 단부 (7) 를 갖는다. 제 1 단부는 스크류 헤드 부재 (129) 에 위치되어 입구 개구를 형성한다. 제 1 블로킹 부재 (17) 는 체크 밸브로서 형성되며, 이에 의해 입구 개구가 폐쇄될 수 있다. 체크 밸브는, 예컨대 EP 10165750 에 도시된 바와 같은 도킹 부재에 의해 개방된다. 윤활제 소스로의 연결은, 윤활제가 윤활제 저장 공간 (6) 으로 진입할 수 있도록 도킹 부재에 의해 개방된다.

윤활제 저장 공간 (6) 은 제 2 블로킹 부재 (18) 가 배치되는 제 2 단부 (8) 를 갖는다. 윤활 지점 (24) 에의 통로 (20) 는, 블로킹 부재 (24) 가 개방 위치에서 유지될 때 제 2 블로킹 부재 (18) 에 의해 해제될 수 있다. 윤활제 저장 공간 (6) 은 윤활제를 위해 적어도 하나의 출구 개구 (141) 를 갖는다. 도시 생략된 밀봉 부재가, 출구 개구 (141) 를 둘러싸는 그리핑 부재 (131) 의 벽과 상부 피스톤 부분 (1) 사이에 제공될 수 있다.

도 6 에 추가의 실시형태가 도시되어 있다. 윤활제 저장 공간 (6) 은 제 1 부분 공간 (16) 과 제 2 부분 공간 (26) 을 포함한다. 제 1 부분 공간 (16) 은 제 1 블로킹 부재 (17) 와 제 2 블로킹 부재 (18) 에 일정 용적 (constant volume) 을 갖는다. 제1 부분 공간 (16) 은 스크류 넥 (128) 에 위치된다. 도 6 에 도시되지 않은 스크류 헤드 부재 (129) 는 도 5 에서와 같이 설계된다.

제 2 부분 공간 (26) 은 제 2 블로킹 부재 (18) 의 하류에 배치되며, 그의 용적은 윤활 피스톤 부재 (40) 에 의해 바뀔 수 있다. 피스톤 (10) 이 압축 스트로크를 실행할 때, 스크류 넥 (128) 은 스크류 헤드 부재 (129) 에 대해 이동한다. 이는, 스크류 넥이 윤활 피스톤 부재의 기능을 갖는 것을 의미한다. 하부 피스톤 부분 (3) 은, 이 경우 상부 피스톤 부분 (1) 에 대해 이동가능하다. 압축 스트로크시, 하부 피스톤 부분 (3) 과 상부 피스톤 부분 (1) 은, 윤활제 저장 공간 (6) 에 넣어진 윤활제가 추가 이동하는 것이 방지되어 하부 피스톤 부분 (3) 이 상부 피스톤 부분 (1) 에 압축력을 부가할 수 있을 때까지 서로에 대해 이동된다. 상부 피스톤 부분 (1) 과 하부 피스톤 부분 (3) 은 서로에 대해 위치될 수 있다.

도 5 에 도시된 바와 같이, 스크류 본체 (127) 는, 윤활제 저장 공간 (6) 의 일부를 포함할 수 있고, 또는 솔리드 본체로서 형성될 수 있다. 도 5 에 도시된 바와 같이, 재킷 부분 (136) 이 제공되고, 이를 따라, 스크류 넥 (128) 의 그리핑 부재 (131) 가 맞물린다. 그리핑 부재 (131) 는 하부 교합부 (134) 와 상부 교합부 (137) 사이에서 변위가능하다. 그리핑 부재와 스크류 본체 (127) 의 기부에 의해 둘러싸인 제 2 부분 공간 (26) 의 용적은 스크류 본체 (127) 에 대한 스크류 넥 (128) 의 이동에 의해 바뀔 수 있다.

윤활제 저장 공간 (6) 은 적어도 하나의 통로 (20, 21) 를 통해 적어도 하나의 윤활 지점 (24, 25) 에 연결되고, 윤활 지점에의 윤활제 공급은 블로킹 부재 (27, 28) 에 의해 조절될 수 있다. 윤활 지점 (24, 25) 은 2 개의 피스톤 링 사이에서 피스톤 (10) 의 재킷 벽에 위치된다. 복수 개의 윤활 지점 (24, 25) 이 피스톤 재킷에서 상이한 위치에 제공될 수 있고, 윤활 지점은 임의의 2 개의 피스톤 링 (12) 사이에 배치될 수 있고, 피스톤 재킷의 둘레에 분배될 수 있다.

스크류 넥 (128) 이 스크류 본체 (127) 를 향해 이동되면, 제 2 부분 공간 (26) 의 용적이 감소되고, 따라서, 윤활제의 압력이 증가한다. 부분 공간 (26) 그리고 통로 (21, 22) 에서의 가압된 윤활제는 블로킹 부재 (27, 28) 의 개방을 초래한다. 따라서, 윤활제의 규정된 양이 적시에 규정된 지점에서 실린더의 주행 면에 공급될 수 있다.

스크류 본체 (127) 와 관련된 스크류 넥 (128) 을 위한 추가의 실시형태가 도 7 에 도시되어 있다. 도 7 에서, 스크류 본체 (127) 는, 스크류 본체 (127) 와 스크류 넥 (128) 의 조립이 단순해지도록 다중 부분으로 형성된다. 스크류 본체 (127) 에는 플러그인 부재 (138) 를 수용하는 기능을 하는 스레드식 보어가 제공된다. 이 플러그인 부재 (138) 는 그리핑 부재 (131) 의 돌기 (133) 의 교합부로서 기능하는 단차부 (139) 를 갖는다. 그리핑 부재 (131) 의 돌기 (133) 는, 돌기가 재킷 부분 (136) 을 따라 밀봉가능하게 미끄러질 수 있도록 시일 (132) 을 포함한다. 플러그인 부재 (138) 는 단차부에서 밀봉 부재 (140) 를 더 갖는다.

그리핑 부재 (131) 는, 그 벽에 윤활제를 위해 출구 개구 (141) 를 포함한다. 그리핑 부재는 스크류 넥의 관련된 외부 스레드와 맞물리는 내부 스레드를 그의 하단에 갖는다.

연료의 연소에 의해 연소 공간에서 발생된 압력에 의해 하사점의 방향으로 피스톤이 이동할 때, 상부 피스톤 부분 (3) 은 클램핑 부재 (4) 를 통해 하부 피스톤 부분 (3) 을 민다. 스크류 넥 (128) 의 그리핑 부재 (131) 는, 윤활제 저장 공간 (6) 이 그의 최소 크기를 유지하도록 교합부 (137) 에 유지된다. 윤활제 저장 공간은 단지 크기만 증가하며, 그리핑 부재 (131) 가 재킷 부분 (136) 을 따라 교합부 (137) 로부터 돌출 방향으로 이동될 때, 새로운 윤활제의 수용을 위해 준비된다. 하부 피스톤 부분 (3) 과 상부 피스톤 부분 (1) 은, 갭이 하부 피스톤 부분 (1) 과 상부 피스톤 부분 (3), 그리고 선택적으로 피스톤 스커트 (2) 사이에서 발생하도록 서로 멀어지게 이동한다. 피스톤이 하사점에 있을 때, 제 1 블로킹 부재 (17) 를 포함하는 제 1 단부 (7) 는 이를 위해 제공된 도킹 부재에 맞물림한다. 도킹 부재는, 도 5 에 개략적으로 도시된 바와 같이, 윤활제 소스 (22) 에 연결된다. 도킹 부재의 설계에 대해 본 출원인의 EP 10165750 을 참조한다. 제 1 단부 (7) 가 도킹 부재에 의해 수용되면, 윤활제는 제 1 단부 (7) 에서 입구 개구 (19) 를 통해 윤활제 저장 공간 (6) 으로 흐를 수 있다. 피스톤이 도킹 부재로부터 다시 멀어지게 이동되자 마자, 입구 개구 (19) 는 제 1 블로킹 부재 (17) 에 의해 폐쇄된다.

Claims

클램핑 부재 (4) 에 의해 서로 연결되는 상부 피스톤 부분 (1) 과 하부 피스톤 부재 (3) 를 포함할 뿐만 아니라 피스톤 (10) 이 앞뒤로 움직일 수 있는 실린더의 주행 면을 윤활시키는 윤활 장치 (5) 를 포함하는 대형 엔진용 피스톤 (10) 에 있어서,
상기 윤활 장치 (5) 는 상기 클램핑 부재 (4) 의 내부에 배치되며, 상기 클램핑 부재 (4) 는 윤활제 저장 공간 (6) 을 포함하며, 상기 상부 피스톤 부분 (1) 은 윤활제 저장 공간 (6) 의 크기가 바뀔 수 있도록 하부 피스톤 부분 (3) 에 대해 이동가능한 것을 특징으로 하는 대형 엔진용 피스톤 (10).
제 1 항에 있어서,
상기 클램핑 부재 (4) 는 클램핑 스크류인 것을 특징으로 하는 대형 엔진용 피스톤 (10).
제 1 항에 있어서,
상기 윤활제 저장 공간 (6) 은, 제 1 블로킹 부재 (17) 가 배치되는 제 1 단부 (7) 및 제 2 블로킹 부재 (18) 가 배치되는 제 2 단부 (8) 를 가지며, 윤활제 소스 (20) 로의 연결은 제 1 블로킹 부재 (1) 에 의해 해제될 수 있고, 윤활 지점 (24) 으로의 통로 (20) 는, 대응 블로킹 부재 (17, 18) 가 개방 위치에 유지될 때 제 2 블로킹 부재 (18) 에 의해 해제될 수 있는 것을 특징으로 하는 대형 엔진용 피스톤 (10).
제 3 항에 있어서,
상기 윤활제 저장 공간 (6) 의 크기는 가동 윤활 피스톤 부재 (30, 40) 에 의해 바뀔 수 있는 것을 특징으로 하는 대형 엔진용 피스톤 (10).
제 3 항에 있어서,
상기 윤활제 저장 공간 (6) 은 제 1 부분 공간 (16) 과 제 2 부분 공간 (26) 을 포함하며, 상기 제 1 부분 공간 (16) 은 제 1 블로킹 부재 (17) 와 제 2 블로킹 부재 (18) 사이에서 일정 용적을 가지며, 상기 제 2 부분 공간 (26) 은 윤활 피스톤 부재 (40) 에 의해 용적이 바뀔 수 있는 제 2 블로킹 부재 (18) 의 하류에 배치되는 것을 특징으로 하는 대형 엔진용 피스톤 (10).
제 1 항에 있어서,
상기 클램핑 부재 (4) 는 상부 피스톤 부분 (1) 에 연결되는 스크류 본체 (127) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 대형 엔진용 피스톤 (10).
제 6 항에 있어서,
상기 스크류 본체 (127) 는 스크류 넥 (128) 에 연결되고, 상기 스크류 넥 (128) 은 스크류 헤드 부재 (129) 에 인접하게 되며, 이에 의해 하부 피스톤 부분 (3) 이 상부 피스톤 부분 (1) 에 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 대형 엔진용 피스톤 (10).
제 7 항에 있어서,
상기 스크류 본체 (127) 는 재킷 부분 (136) 을 가지며, 이 부분을 따라 그리핑 부재 (131) 가 앞뒤로 이동가능하며, 상기 그리핑 부재는 스크류 넥 (128) 의 일부로서 형성되는 것을 특징으로 하는 대형 엔진용 피스톤 (10).
제 8 항에 있어서,
상기 그리핑 부재 (131) 는 스크류 본체의 돌기부로서 형성되는 제 1 교합부 (137) 와 제 2 교합부 (134) 사이에서 앞뒤로 움직일 수 있는 것을 특징으로 하는 대형 엔진용 피스톤 (10).
제 8 항에 있어서,
상기 그리핑 부재 (131) 는 윤활제를 위한 출구 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 대형 엔진용 피스톤 (10).
제 1 항에 있어서,
피스톤 스커트 (2) 는 상기 하부 피스톤 부분 (3) 과 상기 상부 피스톤 부분 (1) 사이에 배치되고, 상기 피스톤 스커트 (2) 는 상부 피스톤 부분 (1) 과 하부 피스톤 부분 (3) 사이의 규정된 위치에서 클램핑 부재 (4) 에 의해 유지될 수 있는 것을 특징으로 하는 대형 엔진용 피스톤 (10).
제 1 항에 있어서,
상기 윤활제 저장 공간 (6) 은 통로 (20, 21) 를 통해 적어도 하나의 윤활 지점 (24, 25) 에 연결되며, 윤활 지점으로의 윤활제 공급은 블로킹 부재 (27, 28) 에 의해 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 대형 엔진용 피스톤 (10).
제 3 항에 있어서,
상기 윤활 장치 (5) 로의 윤활제 공급물의 제 1 블로킹 부재 (17) 는 밸브 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 대형 엔진용 피스톤 (10).
제 1 항에 있어서,
상기 피스톤은 복수 개의 클램핑 부재를 포함하고, 상기 클램핑 부재 중 적어도 하나는 상기 윤활 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 대형 엔진용 피스톤 (10).
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 피스톤을 포함하는 대형 엔진.