KR101823807B1

KR101823807B1 - 피스톤 링 및 그 피스톤 링을 구비하는 엔진

Info

Publication number: KR101823807B1
Application number: KR1020167014342A
Authority: KR
Inventors: 히데아키 니시다; 도시오 사콘; 노부아키 사토우; 다카시 오토와
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2014-02-25
Filing date: 2014-08-14
Publication date: 2018-01-30
Anticipated expiration: 2034-08-14
Also published as: KR20160079066A; JP2015158247A; JP6062382B2; WO2015129074A1; CN105934612A

Abstract

제 1 텅부와 제 2 텅부의 비중첩 영역에서의 연소 가스의 고압 및 고속으로의 블로바이가 억제되어, 내구성이 향상된 가스 타이트 형식의 피스톤 링 및 그 피스톤 링을 구비하는 엔진을 제공하는 것을 목적으로 하고, 피스톤 링 (10) 은, 본체부 (10a) 와, 본체부 (10a) 의 일단에서 타단으로 연장되고, 본체부 (10a) 의 직경 방향 외측으로서 축선 방향의 일방측에 둘레 방향을 따라 연장되는 끼워맞춤홈 (12c) 이 형성된 제 1 텅부 (12) 와, 본체부 (10a) 의 타단에서 일단으로 연장되고, 끼워맞춤홈 (12c) 에 끼워맞춤으로써 제 1 텅부 (12) 와 함께 합구부 (11) 를 형성하는 제 2 텅부 (13) 와, 축선을 따른 방향에서 제 1 텅부 (12) 와 제 2 텅부 (13) 가 서로 겹치지 않는 비중첩 영역 (S1, S2) 에서 제 1 텅부 (12) 의 외주면 (12d) 및 제 2 텅부 (13) 의 외주면 (13d) 중 적어도 일방에 형성되고, 축선 방향으로 연통하는 연통홈 (G1, G2) 을 구비한다.

Description

피스톤 링 및 그 피스톤 링을 구비하는 엔진{PISTON RING AND ENGINE COMPRISING SAID PISTON RING}

본 발명은 피스톤 링 및 그 피스톤 링을 구비하는 엔진에 관한 것이다.

피스톤 링은, 피스톤 외주부에 형성된 피스톤 링 홈에 장착된다. 피스톤 링은 탄성을 갖고, 실린더의 내주면에 적당한 면압을 갖고 슬라이딩 접촉함으로써, 피스톤, 실린더 내주면 및 실린더 헤드에 의해 형성되는 연소실 내의 압력을 유지하는 기능을 갖는다.

피스톤 링은, 링 형상을 갖는데, 둘레 방향의 일부에 합구부 (合口部) 로 칭해지는 불연속 부분이 형성된다. 예를 들어 특허문헌 1 에 기재되어 있는 바와 같은 가스 타이트 형식의 합구부는, 피스톤 링의 둘레 방향에서 일단측에 형성되는 오목부와, 타단측에 형성되는 볼록부로 이루어지고, 오목부와 볼록부가 서로 겹치도록 끼워맞춰진다.

일본 공개특허공보 평7-332496호

엔진 운전 중, 피스톤 링은 연소 가스에 의해 가열되기 때문에 고온이 된다. 이 때 피스톤 링의 외주측은 상대적으로 저온인 실린더 내주면에 슬라이딩 접촉하고 있기 때문에, 피스톤 링의 내주측의 온도가 외주측의 온도보다 높아진다. 이 때문에, 피스톤 링의 열팽창량은 외주측보다 내주측 쪽이 커지고, 피스톤 링의 합구부가 피스톤 링의 직경 방향 외측으로 부풀어 오르듯이 열변형된다.

이와 같은 열변형에 의해, 합구부를 구성하는 오목부 (제 1 텅부) 및 볼록부 (제 2 텅부) 와 실린더 내주면의 접촉면압이 높아져, 합구부 근방에서 실린더 내주면에 편마모가 발생한다. 한편, 열변형에 의해 제 1 텅부 및 제 2 텅부의 선단측이 직경 방향 외방으로 부풀어 오르려고 함으로써, 제 1 텅부 및 제 2 텅부의 곡률 반경이 실린더 내주면의 곡률 반경보다 커지고, 제 1 텅부 및 제 2 텅부의 근원측이 실린더 내주면으로부터 떨어지기 쉬워진다.

이 때문에, 열변형에 의해 실린더 내주면에 편마모가 발생하고 있는 경우에는, 열변형된 제 1 텅부 및 제 2 텅부의 근원측과 실린더 내주면 사이에 근소한 간극이 발생하는 경우가 있다. 그러면, 고온의 연소 가스는, 제 1 텅부 및 제 2 텅부의 근원 근방, 바꾸어 말하면 제 1 텅부와 제 2 텅부가 서로 겹치지 않는 영역 (비중첩 영역) 에서, 그 발생한 근소한 간극을 연소실측에서 크랭크실측으로 고압 및 고속으로 빠져나간다. 이러한 연소 가스의 블로바이에 의해, 비중첩 영역에서, 피스톤 링의 외주면이 손상된다는 문제가 발생한다.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해서 이루어지고, 제 1 텅부와 제 2 텅부의 비중첩 영역에서의 연소 가스의 고압 및 고속으로의 블로바이가 억제되어, 내구성이 향상된 가스 타이트 형식의 피스톤 링 및 그 피스톤 링을 구비하는 엔진을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 관련된 피스톤 링은,

축선 둘레의 둘레 방향을 따라 연장되는 본체부와,

상기 본체부의 일단에서 타단으로 연장되고, 상기 본체부의 직경 방향 외측으로서 상기 축선 방향의 일방측에 상기 둘레 방향을 따라 연장되는 끼워맞춤홈이 형성된 제 1 텅부와,

상기 본체부의 상기 타단에서 상기 일단으로 연장되고, 상기 끼워맞춤홈에 끼워맞춤으로써 상기 제 1 텅부와 함께 합구부를 형성하는 제 2 텅부와,

상기 제 1 텅부와 상기 제 2 텅부가 서로 겹치지 않는 비중첩 영역에서 상기 제 1 텅부의 외주면 및 상기 제 2 텅부의 외주면 중 적어도 일방에 형성되고, 상기 축선 방향으로 연통하는 연통홈을 구비한다.

이 구성에 의하면, 비중첩 영역에서 제 1 텅부의 외주면 및 제 2 텅부의 외주면 중 적어도 일방에 미리 적극적으로 연통홈을 형성함으로써, 연통홈을 통하여 연소 가스를 내보낼 수 있고, 비중첩 영역에 있어서 고온의 연소 가스가 고압 및 고속으로 빠져나가는 것이 억제된다. 이 결과, 비중첩 영역에 있어서의 손상이 억제되어, 피스톤 링의 내구성이 향상된다.

또, 연통홈을 형성함으로써, 제 1 텅부 및 제 2 텅부 중 적어도 일방의 강성이 저하되고, 실린더 내주면에 대한 피스톤 링의 접촉면압이 균일화된다. 그 결과로서, 피스톤 링이나 실린더 내주면 (2a) 의 편마모가 억제되어, 피스톤 링의 내구성이 향상된다.

몇 가지의 실시형태에서는,

상기 연통홈은, 상기 제 1 텅부의 외주면 및 상기 제 2 텅부의 외주면의 양방에 형성된다.

이 구성에 의하면, 비중첩 영역에서 제 1 텅부의 외주면 및 제 2 텅부의 외주면의 양방에 연통홈을 형성함으로써, 이들 2 개의 비중첩 영역에 있어서의 고온의 연소 가스의 고속 및 고압의 블로바이가 억제되어, 피스톤 링의 손상을 한층 더 방지할 수 있다.

몇 개의 실시형태에서는, 직경 방향에 있어서의 상기 연통홈의 단면 (斷面) 은, 반원 형상으로 형성된다.

이 구성에 의하면, 축선과 직교하는 단면에 있어서의 연통홈의 단면 형상을 반원 형상으로 함으로써, 연통홈 근방의 단면 형상의 변화가 매끄러워진다. 이 결과, 연통홈 근방에 있어서의 응력 집중이 완화되어, 피스톤 링의 내구성 향상을 도모할 수 있다.

몇 개의 실시형태에서는, 직경 방향에 있어서의 상기 연통홈의 단면적은, 상기 축선 방향에서 일방의 측으로부터 타방의 측을 향하여 증대하고 있다.

이 구성에 의하면, 축선을 따른 방향에서 일방의 측으로부터 타방의 측을 향하여 연통홈의 단면적이 증대함으로써, 일방의 측으로부터 타방의 측을 향하여 연소 가스가 흐르는 경우, 연통홈의 타방의 측으로부터 유출되는 연소 가스의 속도를 저하시킬 수 있다. 이 때문에, 피스톤 링의 옆에 다른 피스톤 링이 배치되어 있는 경우, 다른 피스톤 링으로의 연소 가스의 충돌 압력을 경감시킬 수 있고, 다른 피스톤 링의 내구성이 향상된다.

본 발명에 관련된 엔진은, 상기한 어느 하나의 피스톤 링을 구비하고 있다.

이 구성에 의하면, 피스톤 링에 있어서, 제 1 텅부와 제 2 텅부의 비중첩 영역에서의 연소 가스의 고압 및 고속으로의 블로바이가 억제되어, 피스톤 링의 내구성이 향상됨으로써, 엔진의 내구성도 향상된다.

몇 개의 실시형태에서는, 직경 방향에 있어서의 상기 연통홈의 단면적은, 상기 축선 방향에서 엔진의 연소실측으로부터 크랭크실측을 향하여 증대하도록 구성되어 있다.

이 구성에 의하면, 연소실측으로부터 크랭크실측을 향하여 연소 가스가 흐르려고 할 때, 연통홈의 크랭크실측으로부터 유출되는 연소 가스의 속도를 저하시킬 수 있다.

이 때문에, 피스톤 링의 크랭크실측에 다른 피스톤 링이 배치되어 있는 경우, 다른 피스톤 링으로의 연소 가스의 충돌 압력을 경감시킬 수 있어, 다른 피스톤 링의 내구성이 향상된다.

본 발명에 의하면, 제 1 텅부와 제 2 텅부의 비중첩 영역에서의 연소 가스의 고압 및 고속으로의 블로바이가 억제되어, 내구성이 향상된 가스 타이트 형식의 피스톤 링 및 그 피스톤 링을 구비하는 엔진이 제공된다.

도 1 은 본 발명에 관련된 피스톤 링이 적용된 엔진의 개략적인 단면도이다.
도 2 는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 피스톤 링의 개략적인 외관을 나타내는 사시도이다.
도 3 은 실린더의 일부와 함께, 도 2 의 영역 A 를 확대하여 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 4 는 도 2 의 영역 A 를 확대하여 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 5 는 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 피스톤 링의 도 4 에 상당하는 사시도이다.
도 6 은 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 피스톤 링의 도 4 에 상당하는 사시도이다.
도 7 은 본 발명의 제 4 실시형태에 관련된 피스톤 링의 도 4 에 상당하는 사시도이다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태를 상세하게 설명한다.

단, 실시형태에 기재되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대 배치 등은 특별히 특정적인 기재가 없는 한, 이 발명의 범위를 그것에만 한정하는 취지가 아니며, 단순한 설명예에 지나지 않는다.

(제 1 실시형태)

도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 피스톤 링 (10) 이 적용된 엔진 (1) 의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 엔진 (1) 은, 예를 들어 선박용 2 사이클 대형 디젤 엔진 등이다.

엔진 (1) 은, 실린더 (2) 와, 실린더 (2) 내에 자유롭게 왕복동할 수 있게 배치된 피스톤 (3) 과, 실린더 (2) 의 일단을 덮는 실린더 헤드 (4) 를 구비한다. 실린더 (2) 의 일단측에는, 실린더 (2), 피스톤 (3) 및 실린더 헤드 (4) 에 의해 연소실 (5) 이 구획되어 있다.

엔진 (1) 은 예를 들어 크로스 헤드 구조를 갖고, 피스톤 (3) 의 연소실 (5) 과 반대측으로부터는 피스톤봉 (3a) 이 연장되고, 피스톤봉 (3a) 은 실린더 (2) 의 타단측을 관통하고 있다. 피스톤봉 (3a) 의 피스톤 (3) 과 반대측은, 도시하지 않지만, 크로스 헤드 및 연접봉을 통하여 크랭크실 내의 크랭크축에 연결되어 있다. 엔진 (1) 이 예를 들어 유니플로 소기 형식인 경우, 실린더 헤드 (4) 에 배기 포트가 형성되고, 실린더 (2) 의 타단측에 도시하지 않은 소기 포트가 형성된다.

피스톤 링 (10) 은, 피스톤 (3) 의 외주부에 장착되어 있다. 구체적으로는, 피스톤 (3) 의 외주부에는, 피스톤 링 홈 (6) 이 형성되고, 피스톤 링 (10) 은 피스톤 링 홈 (6) 에 끼워맞춰져 있다. 또한, 피스톤 링 (10) 은, 실린더 (2) 및 피스톤 (3) 과 동축으로 배치되고, 피스톤 링 (10) 의 축선 (CL) 은, 실린더 (2) 및 피스톤 (3) 의 축선과 일치하고 있다.

피스톤 링 (10) 은, 피스톤 (3) 의 직경 방향에서 피스톤 (3) 의 외주면으로부터 외방으로 돌출되어 있고, 실린더 (2) 의 내주면 (실린더 내주면) (2a) 과 슬라이딩 접촉하는 외주면을 갖는다. 따라서, 실린더 내주면 (2a) 과 피스톤 (3) 의 외주면 사이의 간극은, 피스톤 링 (10) 에 의해 폐색되고, 피스톤 링 (10) 에 의해 연소실 (5) 의 압력을 유지할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 피스톤 링 (10) 의 외에, 3 개의 피스톤 링 (60, 70 및 80) 이 축선 (CL) 을 따른 방향 (이하, 축선 방향이라고도 한다) 으로 간격을 두고 피스톤 (3) 에 장착되어 있다. 피스톤 링 (10) 은, 축선 방향에서 연소실 (5) 의 가장 근처에 배치되어 있다. 피스톤 링의 총 수는 4 개에 한정되지는 않고, 예를 들어 3 개여도 된다.

도 2 는, 피스톤 링 (10) 을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 피스톤 링 (10) 은, 본체부 (10a), 그리고, 합구부 (11) 를 형성하는 제 1 텅부 (12) 및 제 2 텅부 (13) 를 구비하고 있다.

본체부 (10a) 는, 축선 (CL) 둘레의 둘레 방향을 따라 연장되어 있다.

도 3 은, 도 2 중의 영역 A 를 개략적으로 나타내는 평면도이고, 도 4 는, 도 2 중의 영역 A 를 개략적으로 나타내는 사시도이다.

도 3 및 도 4 에 나타낸 바와 같이, 제 1 텅부 (12) 는, 둘레 방향에서 본체부 (10a) 의 일단으로부터 연장되어 있다. 제 1 텅부 (12) 는, 피스톤 링 (10) 의 내주측을 형성하는 내주편 (12a) 과, 내주편 (12a) 의 축선 방향에 있어서의 연소실 (5) 측으로부터 본체부 (10a) 의 직경 방향 외방으로 돌출되는 맞닿음편 (12b) 을 구비하고 있다. 내주편 (12a) 및 맞닿음편 (12b) 은, 둘레 방향과 직교하는 단면에서 L 자의 단면 형상을 갖고 있고, 둘레 방향으로 연장되는 끼워맞춤홈 (12c) 을 형성하고 있다. 끼워맞춤홈 (12c) 은, 본체부 (10a) 의 직경 방향 외측에 위치하고, 또한, 축선 방향에 있어서의 크로스 헤드측 (크랭크실측) 에 위치하고 있다.

제 2 텅부 (13) 는, 둘레 방향에서 본체부 (10a) 의 타단으로부터 연장되어 있다. 둘레 방향에 직교하는 단면에서, 제 2 텅부 (13) 의 단면 형상은 사각형 형상으로 형성되고, 제 2 텅부 (13) 는, 내주편 (12a) 의 직경 방향 외측의 면 및 맞닿음편 (12b) 의 축선 방향 크로스 헤드측의 면과 각각 대향하는 2 개의 측면을 갖는다. 피스톤 링 (10) 이 피스톤 (3) 에 장착된 상태에서는, 제 2 텅부 (13) 를 끼워맞춤홈 (12c) 에 끼워맞춤으로써, 제 1 텅부 (12) 및 제 2 텅부 (13) 가 가스 타이트 형식의 합구부 (11) 를 형성한다. 합구부 (11) 에서는, 피스톤 링 (10) 의 외주면은, 제 1 텅부 (12) 의 측면 (12d) 및 제 2 텅부 (13) 의 측면 (13d) 에 의해 형성되어 있다. 또한, 제 1 텅부 (12) 의 측면 (12d) 은, 맞닿음편 (12b) 의 측면이다.

제 1 텅부 (12) 의 측면 (12d) 은, 본체부 (10a) 의 직경 방향에서 외측에 위치하고, 직경 방향 외방을 향하고 있다. 그리고, 측면 (12d) 은 둘레 방향을 따라 연장되어 있고, 피스톤 링 (10) 이 피스톤 (3) 에 장착된 상태에서는, 실린더 내주면 (2a) 과 대향된다. 이하에서는, 제 1 텅부 (12) 의 측면 (12d) 을 외주면 (12d) 이라고도 칭한다. 또한, 제 1 텅부 (12) 의 외주면 (12d) 은, 맞닿음편 (12b) 의 측면이다.

마찬가지로, 제 2 텅부 (13) 의 측면 (13d) 은, 본체부 (10a) 의 직경 방향에서 외측에 위치하고, 직경 방향 외방을 향하고 있다. 그리고, 측면 (13d) 은 둘레 방향을 따라 연장되어 있고, 피스톤 링 (10) 이 피스톤 (3) 에 장착된 상태에서는, 실린더 내주면 (2a) 과 대향된다. 이하에서는, 제 2 텅부 (13) 의 측면 (13d) 을 외주면 (13d) 이라고도 칭한다.

제 1 텅부 (12) 의 끼워맞춤홈 (12c) 에 제 2 텅부 (13) 를 끼워맞춘 상태에서는, 본체부 (10a) 의 일단측의 단면 (端面) (10b) 과 제 2 텅부 (13) 의 선단면 (13f), 및 제 1 텅부 (12) 의 선단면 (12f) 과 본체부 (10a) 의 타단측의 단면 (10c) 이, 각각 간극을 두고 대향한다. 이들 간극에 의해, 피스톤 링 (10) 이 연소실 (5) 의 연소 가스의 열에 의해 팽창되고, 피스톤 링 (10) 이 둘레 방향으로 연장되었다고 하더라도, 그 둘레 방향의 연장을 흡수할 수 있다.

이와 같은 간극을 본체부 (10a) 의 단면 (10b) 과 제 2 텅부 (13) 의 선단면 (13f) 사이에 형성함으로써, 합구부 (11) 에는, 제 1 텅부 (12) 와 제 2 텅부 (13) 가 축선 방향으로 서로 겹치지 않는 비중첩 영역 (S1) 이 제 1 텅부 (12) 의 근원 근방에 존재한다. 이 비중첩 영역 (S1) 에 있어서의 제 1 텅부 (12) 의 외주면 (12d), 즉 맞닿음편 (12b) 의 외주면에는, 연통홈 (G1) 이 형성되어 있다. 연통홈 (G1) 은 축선 방향으로 연장되고, 축선 방향에서 제 1 텅부 (12) 의 맞닿음편 (12b) 의 양측에 개구되어 있다. 따라서, 연통홈 (G1) 은, 축선 방향에서 연소실 (5) 측과 크랭크실측을 연통하고 있다. 또 연통홈 (G1) 은, 직경 방향에서 외방을 향하여 개구하고 있다.

엔진 (1) 의 운전 중, 피스톤 링 (10) 은 연소 가스에 의해 가열되기 때문에 고온이 된다. 이 때 피스톤 링 (10) 의 외주측은 상대적으로 저온인 실린더 내주면 (2a) 에 슬라이딩 접촉하고 있기 때문에, 피스톤 링 (10) 의 내주측의 온도가 외주측의 온도보다 높아진다. 이 때문에, 피스톤 링 (10) 의 열팽창량은 외주측보다 내주측 쪽이 커지고, 피스톤 링 (10) 의 합구부 (11) 가 피스톤 링 (10) 의 직경 방향 외방으로 부풀어 오르듯이 열변형된다.

이와 같은 열변형에 의해, 합구부 (11) 를 구성하는 제 1 텅부 (12) 및 제 2 텅부 (13) 와 실린더 내주면 (2a) 의 접촉면압이 높아져, 합구부 (11) 근방에서 실린더 내주면 (2a) 에 편마모가 발생한다. 한편, 열변형에 의해 제 1 텅부 (12) 및 제 2 텅부 (13) 의 선단측이 직경 방향 외방으로 부풀어 오르려고 함으로써, 제 1 텅부 (12) 및 제 2 텅부 (13) 의 곡률 반경이 실린더 내주면 (2a) 의 곡률 반경보다 커지고, 제 1 텅부 (12) 및 제 2 텅부 (13) 의 근원측이 실린더 내주면 (2a) 으로부터 떨어지기 쉬워진다.

이 때문에, 열변형에 의해 실린더 내주면 (2a) 에 편마모가 발생한 경우에는, 열변형된 제 1 텅부 (12) 및 제 2 텅부 (13) 의 근원측과 실린더 내주면 (2a) 사이에 근소한 간극 (δ1, δ2) 이 발생하는 경우가 있다 (도 3 참조). 연통홈 (G1) 이 형성되어 있지 않은 경우, 고온의 연소 가스는, 제 1 텅부 (12) 의 근원 근방, 바꾸어 말하면 제 1 텅부 (12) 와 제 2 텅부 (13) 가 서로 겹치지 않는 비중첩 영역 (S1) 에서, 그 발생한 근소한 간극 (δ1) 을 연소실 (5) 측으로부터 크로스 헤드측으로 고압 및 고속으로 빠져나간다. 이러한 연소 가스의 블로바이에 의해, 비중첩 영역 (S1) 에서 피스톤 링 (10) 의 외주면이 손상된다는 문제가 발생한다.

이에 반하여, 상기 서술한 구성에 의하면, 비중첩 영역 (S1) 에서 제 1 텅부 (12) 의 외주면 (12d) 에 미리 적극적으로 연통홈 (G1) 을 형성함으로써, 연통홈 (G1) 을 통하여 연소 가스를 내보낼 수 있고, 비중첩 영역 (S1) 에 있어서 고온의 연소 가스가 고압 및 고속으로 빠져나가는 것이 억제된다. 이 결과, 비중첩 영역 (S1) 에 있어서의 손상이 억제되어, 피스톤 링 (10) 의 내구성이 향상된다.

또, 연통홈 (G1) 을 형성함으로써, 제 1 텅부 (12) 의 강성이 저하되고, 실린더 내주면 (2a) 에 대한 피스톤 링 (10) 의 접촉면압이 균일화된다. 그 결과로서, 피스톤 링 (10) 이나 실린더 내주면 (2a) 의 편마모가 억제되어, 피스톤 링 (10) 의 내구성이 향상된다.

또한, 본 실시형태에서는, 축선 (CL) 과 직교하는 단면에 있어서의 연통홈 (G1) 의 단면 형상은 반원 형상으로 형성되어 있다. 이 구성에 의하면, 축선 (CL) 과 직교하는 단면에 있어서의 연통홈 (G1) 의 단면 형상을 반원 형상으로 함으로써, 연통홈 (G1) 근방의 단면 형상의 변화가 매끄러워진다. 이 결과, 연통홈 (G1) 근방에 있어서의 응력 집중이 완화되어, 피스톤 링 (10) 의 내구성 향상을 도모할 수 있다.

(제 2 실시형태)

이하, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 피스톤 링 (20) 에 대해 설명한다. 또한, 이하의 실시형태의 설명에서는, 앞서 설명한 실시형태와 동일 또는 유사한 구성에는, 동일한 명칭 또는 부호를 붙여, 설명을 생략 또는 간략화한다.

도 5 는, 피스톤 링 (20) 의 일부를 확대하여 개략적으로 나타내는 사시도이다. 피스톤 링 (20) 은, 제 1 텅부 (12) 와 제 2 텅부 (13) 가 축선 방향으로 서로 겹치지 않는 제 2 텅부 (13) 의 근원 근방의 비중첩 영역 (S2) 에서, 제 2 텅부 (13) 의 외주면 (13d) 에 연통홈 (G2) 이 형성되어 있는 점에 있어서, 제 1 실시형태와 상이하다.

연통홈 (G2) 은, 축선 방향으로 연장되고, 축선 방향에서 제 2 텅부 (13) 의 양측에 개구되어 있다. 또 연통홈 (G2) 은, 본체부 (10a) 의 직경 방향에서 외방을 향하여 개구되어 있다.

이 구성에 의하면, 비중첩 영역 (S2) 에서 제 2 텅부 (13) 의 외주면 (13d) 에 미리 적극적으로 연통홈 (G2) 을 형성함으로써, 연통홈 (G2) 을 통하여 연소 가스를 내보낼 수 있고, 비중첩 영역 (S2) 에 있어서 고온의 연소 가스가 고압 및 고속으로 빠져나가는 것이 억제된다. 이 결과, 비중첩 영역 (S2) 에 있어서의 손상이 억제되어, 피스톤 링 (20) 의 내구성이 향상된다.

또, 연통홈 (G2) 을 형성함으로써, 제 2 텅부 (13) 의 강성이 저하되고, 실린더 내주면 (2a) 에 대한 피스톤 링 (20) 의 접촉면압이 균일화된다. 그 결과로서, 피스톤 링 (20) 이나 실린더 내주면 (2a) 의 편마모가 억제되어, 피스톤 링 (20) 의 내구성이 향상된다.

또한 본 실시형태에서는, 축선 (CL) 과 직교하는 단면에 있어서의 연통홈 (G2) 의 단면 형상은, 반원 형상으로 형성되어 있다. 이 구성에 의하면, 축선 (CL) 과 직교하는 단면에 있어서의 연통홈 (G2) 의 단면 형상을 반원 형상으로 함으로써, 연통홈 (G2) 근방의 단면 형상의 변화가 매끄러워진다. 이 결과, 연통홈 (G2) 근방에 있어서의 응력 집중이 완화되어, 피스톤 링 (20) 의 내구성 향상을 도모할 수 있다.

(제 3 실시형태)

이하, 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 피스톤 링 (30) 에 대해 설명한다.

도 6 은, 피스톤 링 (30) 의 일부를 확대하여 개략적으로 나타내는 사시도이다. 피스톤 링 (30) 은, 제 1 텅부 (12) 와 제 2 텅부 (13) 가 축선 방향으로 서로 겹치지 않는 비중첩 영역 (S1, S2) 에서, 제 1 텅부 (12) 의 외주면 (12d) 및 제 2 텅부 (13) 의 외주면 (13d) 에 연통홈 (G1, G2) 이 형성되어 있는 점에 있어서, 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태와 상이하다.

이 구성에 의하면, 비중첩 영역 (S1, S2) 에서 제 1 텅부 (12) 의 외주면 (12d) 및 제 2 텅부 (13) 의 외주면 (13d) 의 양방에 연통홈 (G1, G2) 을 형성함으로써, 이들 2 개의 비중첩 영역 (S1, S2) 에 있어서의 고온의 연소 가스의 고속 및 고압의 블로바이가 억제되어, 피스톤 링 (30) 의 손상을 한층 더 방지할 수 있다.

(제 4 실시형태)

이하, 본 발명의 제 4 실시형태에 관련된 피스톤 링 (40) 에 대해 설명한다.

도 7 은, 피스톤 링 (40) 의 일부를 확대하여 개략적으로 나타내는 사시도이다. 본 실시형태에서는, 도 7 에 나타낸 바와 같이, 축선 (CL) 과 직교하는 단면에 있어서의 연통홈 (G3, G4) 의 단면적 (본체부 (10a) 의 직경 방향에서의 연통홈 (G3, G4) 의 단면적) 이, 축선 (CL) 을 따른 방향에서 일방의 측으로부터 타방의 측을 향하여 증대하고 있다.

또한, 연통홈 (G3, G4) 은, 축선 방향으로 연장되고, 축선 방향에서 제 1 텅부 (12) 의 맞닿음편 (12b) 및 제 2 텅부 (13) 의 양측에 각각 개구되어 있다. 또, 연통홈 (G3, G4) 은, 본체부 (10a) 의 직경 방향에서 외방을 향하여 개구되어 있다.

이 구성에 의하면, 축선 (CL) 을 따른 방향에서 일방의 측으로부터 타방의 측을 향하여 연통홈 (G3, G4) 의 단면적이 증대함으로써, 일방의 측으로부터 타방의 측을 향하여 연소 가스가 흐르는 경우, 연통홈 (G3, G4) 의 타방의 측으로부터 유출되는 연소 가스의 속도를 저하시킬 수 있다. 예를 들어, 연통홈 (G3, G4) 의 단면적이, 연소실 (5) 측으로부터 크로스 헤드측 (크랭크실) 을 향하여 증대함으로써, 연소실 (5) 측으로부터 크랭크실측을 향하여 연료가 흐르는 경우, 연통홈 (G3, G4) 의 크로스 헤드측으로부터 유출되는 연소 가스의 속도를 저하시킬 수 있다.

이 때문에, 도 1 에 나타낸 바와 같이 피스톤 링 (10) 의 옆, 예를 들어 크랭크실측에 다른 피스톤 링 (60) 이 배치되어 있는 경우, 다른 피스톤 링 (60) 으로의 연소 가스의 충돌 압력을 경감시킬 수 있어, 다른 피스톤 링 (60) 의 내구성이 향상된다.

본 발명은 상기 서술한 제 1 내지 제 4 실시형태에 한정되지는 않고, 이들 실시형태에 변형을 가한 형태나, 이들 실시형태를 조합한 형태도 포함한다.

예를 들어, 연통홈 (G1, G2) 의 단면 형상으로는, 반원 형상이 바람직하지만, V 자 형상이나 사각형 형상 등이어도 된다.

또, 본 발명에 관련된 피스톤 링은, 선박용 2 사이클 대형 디젤 엔진에 바람직하지만, 다른 엔진 등에 적용해도 되는 것은 물론이다.

1 : 엔진
2 : 실린더
2a : 실린더 내주면
3 : 피스톤
3a : 피스톤봉
4 : 실린더 헤드
5 : 연소실
6 : 피스톤 링 홈
10 : 피스톤 링
10a : 본체부
10b : 단면
10c : 단면
11 : 합구부
12 : 제 1 텅부
12a : 내주편
12b : 맞닿음편
12c : 끼워맞춤홈
12d : 외주면
12f : 선단면
13 : 제 2 텅부
13d : 외주면
13f : 선단면
G1, G2, G3, G4 : 연통홈
S1, S2 : 비중첩 영역
δ1, δ2 : 간극

Claims

축선 둘레의 둘레 방향을 따라 연장되는 본체부와,
상기 본체부의 일단에서 타단으로 연장되고, 상기 본체부의 직경 방향 외측으로서 상기 축선 방향의 일방측에 상기 둘레 방향을 따라 연장되는 끼워맞춤홈이 형성된 제 1 텅부와,
상기 본체부의 상기 타단에서 상기 일단으로 연장되고, 상기 끼워맞춤홈에 끼워맞춤으로써 상기 제 1 텅부와 함께 합구부를 형성하는 제 2 텅부와,
상기 제 1 텅부와 상기 제 2 텅부가 서로 겹치지 않는 비중첩 영역에서 상기 제 1 텅부의 외주면 및 상기 제 2 텅부의 외주면 중 적어도 일방에 형성되고, 상기 축선 방향으로 연통하는 연통홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 피스톤 링.
제 1 항에 있어서,
상기 연통홈은, 상기 제 1 텅부의 외주면 및 상기 제 2 텅부의 외주면의 양방에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 피스톤 링.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
직경 방향에 있어서의 상기 연통홈의 단면은, 반원 형상인 것을 특징으로 하는 피스톤 링.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
직경 방향에 있어서의 상기 연통홈의 단면적은, 상기 축선 방향에서 일방의 측으로부터 타방의 측을 향하여 증대하고 있는 것을 특징으로 하는 피스톤 링.
제 1 항에 기재된 피스톤 링을 구비하는 것을 특징으로 하는 엔진.
제 5 항에 있어서,
상기 직경 방향에 있어서의 상기 연통홈의 단면적은, 상기 축선 방향에서 연소실측으로부터 크랭크실측을 향하여 증대하고 있는 것을 특징으로 하는 엔진.