KR0130379Y1 - 내연기관의 피스톤 - Google Patents

Abstract

측압의 발생을 최소화 할 수 있도록 헤드부의 형상을 개선하여 피스톤 및 실린더의 마모를 최소화할 목적으로 ; 피스톤 헤드부 상면에서 이 피스톤이 커넥팅 로드와 연결되어 Sinθ를 형성하는 방향에 대칭되는 위치로 각도 β만큼의 경사부를 줌에 따라 폭발력이 상기 경사부의 면에 직교방향으로 작용하게 됨으로써, 측압이 발생되지 않도록 한 내연기관의 피스톤을 제공한다.

Description

내연기관의 피스톤

제1도는 본 고안에 의한 피스톤의 정면도.

제2도는 제1도의 측면도.

제3도는 제1도의 평면도.

제4도는 본 고안의 작용 설명을 위한 피스톤의 단면도.

제5도는 종래 피스톤의 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 피스톤 5 : 헤드부

7 : 보스 9 : 피스톤 핀

11 : 커넥팅 로드 13 : 스커트부

15 : 링홈 17 : 요입홈

19 : 경사면

[고안의 분야]

본 고안은 내연기관의 피스톤에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 측압의 발생을 최소화할 수 있도록 헤드부의 형상을 개선하여 피스톤 및 실린더의 마모를 최소화할 수 있도록 한 내연기관의 피스톤에 관한 것이다.

[종래기술]

내연기관에 있어서의 피스톤은 실린더안을 왕복운동하며, 폭발행정에서 고온, 고압의 가스 압력을 받아 이의 힘이 커넥팅 로드를 통해 크랭크 샤트프에 회전력을 발생시키는 역할을 수행하게 된다.

따라서 상기 피스톤의 헤드 형상에 따라 피스톤에 작용하는 압력의 변화되고, 이에 따른 기관의 출력에도 상당한 영향을 미치게 되는 바, 가장 이상적인 폭발압이 피스톤 헤드에 작용하도록 많은 연구가 이루어지고 있다.

이러한 점을 고려하여 종래 내연기관 피스톤의 형상을 살펴보면, 제5도에서와 같이, 피스톤(100)은 상측의 헤드부(101)를 두고 그의 내부가 하양 개구되는 형태를 취하며, 그의 중앙부에는 보스부(102)를 두고 피스톤 핀(103)으로 커넥팅 로드(104)가 연결되고, 하측으로는 스커트부(105)를 갖는다.

그러나 상기와 같은 종래 피스톤(100)은 헤드부(101)가 평면으로 이루어져 있는 바, 폭발압이 작용할 때 측압이 발생하게 된다.

즉, 폭발싯점은 통상 상사점전 5 내지 7도 위치에서 이루어지게 되는 바, 이의 폭발력은 피스톤의 축방향으로 누르는 힘으로 발생되지 않고, 상기 폭발싯점에 의하여 피스톤과 이를 연결하고 있는 커넥팅 로드와의 Sinθ각에 의하여 Cosθ만큼 비스듬한 방향으로 작용하게 된다.

이에 따라 피스톤의 하측 스커트는 실린더의 내벽의 일측면을 집중적으로 두드리게 되어 소위 측압의 발생원인이 된다.

이와같이 피스톤의 측압은 실린더 내경이 크랭크로드의 연장방향에 직교하는 방향으로서의 마모를 심하게 하고, 이에 따른 엔진의 진동이 원인이 된다는 문제점을 내포하고 있다.

또한 상기 마모로 인하여 기관의 수명을 단축하고 윤활유의 소모를 증가시킨다는 문제점이 있다.

[고안의 요약]

따라서 본 고안은 상기의 종래 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 측압의 발생을 최소화할 수 있도록 헤드부의 형상을 개선하여 피스톤 및 실린더의 마모를 최소화할 수 있도록 한 내연기관의 피스톤을 제공하려는 것이다.

이를 실현하기 위하여 본 고안은 피스톤 헤드부 상면에서 이 피스톤이 커넥팅 로드와 연결되어 Sinθ를 형성하는 방향에 대칭되는 위치로 각도 β만큼의 경사부를 줌에 따라 폭발력이 상기 경사부의 면에 직교방향으로 작용하게 됨으로써, 측압이 발생되지 않도록 한 내연기관의 피스톤을 제공한다.

상기에서 경사면은 피스톤 헤드부의 상면에서 커넥팅 로드의 연장방향으로 이어지는 지름을 경계로한 반원면적에 국한하여 외주측으로 갈수록 높게 조성하여 각도 β를 이루게 한것에 특징이 있다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

[실시예]

제1도 내지 제4도는 본 고안에 의한 바람직한 실시예를 도시한 것으로서, 부호 1은 피스톤을 지칭한다.

상기 피스톤(1)은 상측의 헤드부(5)를 두고 그의 내부가 하양 개구되는 형태를 취하며, 그의 중앙부에는 보스부(7)를 두고 피스톤 핀(9)으로 커넥팅 로드(11)가 연결되고, 하측으로는 스커트부(13)를 갖는다.

그리고 상기 헤드부(5)의 하측 외주연에는 다단으로 링홈(15)이 형성되어 이에 미도시된 피스톤 링이 결합되고, 피스톤(1)의 헤드부(5)에는 연소시 연소가스의 와류 생성을 위하여 다양한 형상의 요입홈(17)이 형성된다.

이와같은 피스톤(1)에 있어서, 본 고안은 피스톤 헤드부(5)상면에서 피스톤(1)이 커넥팅 로드(11)와 연결되어 Sinθ를 형성하는 방향에 대칭되는 위치로 각도 β만큼의 경사면(19)으로 형성하여 상기 경사면(19)에 직교방향으로 작용하게 됨으로써, 측압이 발생되는 것을 방지토록 하였다.

상기에서 경사면(19)은 피스톤 헤드부(5)의 상면에서 커넥팅 로드의 연장방향으로 이어지는 지름을 경계로한 반원면적에 국한하여 외주측으로 갈수록 높게 조성하여 각도 β를 이루어진다.

상기에서 β각은 피스톤(1)이 최대압력을 받는 각도를 θ라고 할 때,

측력 Fs = F Cosθ 이고, F = 2F' 이므로

F Cos = F' Sinβ

β = Sin^-1(2 Cos θ)에 의하여 산출된다.

상기에서 β각은 피스톤에 최압력이 걸릴때이며, 보통 엔진은 13.2도 내지 15도이다.

이상에서와 같이 본 고안에 의하면 피스톤 헤드의 상측 일부분을 경사면으로 형성함으로써, 폭발압이 작용할 때 측압이 발생되는 것을 방지하여 실린더와 피스톤의 마모를 방지하여 수명을 연장하고 소음을 줄이며, 윤활유를 소모도 줄일 수 있는 유용한 고안인 것이다.

Claims (2)

1. 내연기관에 적용되는 통상의 피스톤(1)에 있어서, 피스톤 헤드부(5)상면에서 이 피스톤(1)이 커넥팅 로드(11)와 연결되어 Sinθ를 형성하는 방향에 대칭되는 위치로 각도 β만큼의 경사면(19)으로 형성함을 특징으로 하는 내연기관의 피스톤.
2. 제1항에 있어서, 경사면(19)은 피스톤 헤드부(5)의 상면에서 커넥팅 로드의 연장방향으로 이어지는 지름을 경계로 한 반원면적에 국한하여 외주측으로 갈수록 높게 조성하여 각도 β를 이루도록 한 것을 특징으로 하는 내연기관의 피스톤.