KR100472320B1 - 내연 기관용 피스톤 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보다 경량·컴팩트화 되는 고회전용 피스톤을 형성하는 것으로서, 크라운부(1)의 주위에 탑 링 홈(2)과 오일 링 홈(4)을 형성하고, 오일 링 홈(4)의 내부에 급유 구멍(5)을 형성한다. 크라운부(1)의 하방에 연속하여 한 쌍의 피스톤 핀 보스부(6)를 대향 위치에 형성하고, 이와 90°차이로 스커트부(7)를 설치한다. 스커트부(7)의 하단(12)을 피스톤 핀 보스부(6)의 하단(11)보다 상방으로 위치시키고, 스커트부(7)의 상부에서 오일 링 홈(4)의 하방 및 근접 위치에 급유 구멍(10)을 형성한다.

Description

내연 기관용 피스톤{PISTON FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 내연 기관용 피스톤에 관한 것으로, 특히 고회전화 및 컴팩트화에 적합한 것에 관한 것이다.

종래의 피스톤은 크라운부 및, 이와 일체로 형성된 피스톤 핀 보스부와, 대향하여 형성된 한 쌍의 스커트부를 구비하고, 크라운부의 주위에 피스톤 링용의 홈을 형성하고 있다(일례로서 일본국 실공평 7-7570호 참조). 도 6은 이러한 종래 구조를 도시하고, 크라운부(1)의 주위에 탑 링 홈(2), 세컨드 링 홈(3) 및 오일 링 홈(4)을 형성하고, 각각에 도시되지 않은 피스톤 링을 맞물리게 한다. 오일 링 홈(4)의 바닥부에는 내외를 관통하는 급유 구멍(5)이 형성되어 있다.

부호 6은 피스톤 핀 보스부, 7은 스커트부이고, 스커트부(7)의 하단은 피스톤 핀 보스부(6)의 하단보다 길게 하방으로 연장되고, 가공 기준용이 되는 단차부(8)가 형성되어 있다.

또한, 본 발명에서 피스톤의 상하는, 도 6 및 후술하는 도 1, 도 3 및 도 4의 각각의 도시 상태를 기준으로 하고, 각각의 도면의 상하방향 및 좌우를, 실시예 제품 또는 그 부분의 각각의 상하 및 좌우 방향으로 한다.

그런데, 상기 종래예와 같이 스커트부(7)의 하부가 길게 하방으로 돌출되면, 그만큼 중량이 증가하므로, 엔진의 고회전화 또는 컴팩트화를 저해할 염려가 있다. 스커트부의 원주방향 폭이 클 때도 마찬가지이다.

또한, 오일 링 홈의 바닥에 급유 구멍을 형성해도 윤활이 충분하지 않은 경우는 실린더에 대한 피스톤의 접촉이 강해져, 피스톤의 갉아먹음이나 눌어붙음이 발생하는 경우가 있다.

또한, 스커트부(7)의 하부에는 가공 기준용의 단차부(8)가 형성되어 있는데, 스커트부(7)가 고 하중으로 되는 조건하에서는 이 단차부(8)가 응력집중에 의한 크랙의 기점이 되는 경우가 있다. 따라서, 본 발명은 이러한 염려를 해소하는 피스톤을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해 본원의 내연 기관용 피스톤에 관한 청구항 1의 발명은 크라운부 및, 이와 일체이고 또한 각각 대향하여 형성된 한 쌍의 피스톤 핀 보스부와 스커트부를 갖는 내연 기관용 피스톤에 있어서, 상기 스커트부의 하단을 상기 피스톤 핀 보스부의 하단보다 상방에 위치시킨 것을 특징으로 한다.

청구항 2의 발명은 상기 제1의 발명에 있어서, 상기 스커트부의 원주방향 폭을 피스톤 직경의 40% 이하로 한 것을 특징으로 한다.

청구항 3의 발명은 상기 제1의 발명에 있어서, 상기 크라운부의 측면 주위에 형성되는 오일 링 홈보다 하방의 스커트부에 내외를 관통하는 급유 구멍을 형성한 것을 특징으로 한다.

청구항 4의 발명은 상기 제1의 발명에 있어서, 상기 스커트부의 하단에서 가공 기준용의 단차부를 삭제한 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조로 하여 본 발명의 일실시예에 대해 설명한다. 도 1은 본 실시예에 관한 피스톤의 정면도(도 3의 A화살표 방향), 도 2는 피스톤 핀 보스부에서 스커트부에 걸친 부분을 반단면으로 하여 도시하는 저면도, 도 3은 도 1의 3-3선을 따른 단면도, 도 4는 도 3의 4-4선을 따른 단면도, 도 5는 도 3의 B부분의 확대도이다. 또한, 도 6의 종래예와 공통부에 관해서는 공통 부호를 이용하기로 한다.

도 1에서, 크라운부(1)의 측면 주위에는 탑 링 홈(2), 그 하방에 오일 링 홈(4)이 형성되어 있다. 오일 링 홈(4)내의 바닥부에는 적당 간격으로 급유 구멍(5)이 내외를 관통해 형성되고, 이 급유 구멍(5)을 통해 피스톤의 내측에서 표면측으로 급유하도록 되어 있다. 크라운부(1)의 하방에는 각 한 쌍의 피스톤 핀 보스부(6)와 스커트부(7)가 각각 90°차이로 형성되어 있다.

스커트부(7)의 상부에서 오일 링 홈(4)의 근방에는 원주방향으로 소정 간격으로 다수의 급유 구멍(10)이 형성되어 있다. 본 실시예에서는 급유 구멍(5)보다 큰 구멍 직경으로 한쪽 스커트부(7)당 3개씩 형성되어 있다. 급유 구멍(10)은 스커트부(7)에 형성함으로써 구멍 직경의 자유도가 커진다. 또한 급유 구멍(5)은 대향하는 스커트부(7)의 근방 위치에 형성되고, 본 실시예에서는 한쪽당 4개씩 형성되어 있다.

스커트부(7)의 원주방향의 폭(a)과 크라운부(1)의 직경(b)의 비, a/b가 40% 이하로 되어 있다. 스커트부(7)의 원주방향 폭(a)이란 스커트부(7)에 정면으로 대향하는 투영면(즉, 도 1에 도시하는 스커트부(7))에 있어서, 크라운부(1)의 원주방향의 폭을 말한다.

도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 스커트부(7)는 흡기측 및 배기측으로 되는 위치에 180°차이로, 또한 비교적 좁은 폭(a)으로 형성되고, 그 실린더와의 접촉면은 크라운부(1)의 외주와 동심 원호를 이루는데, 도 2에서 명백한 바와 같이, 스커트부(7)의 하단(12)은 원호를 이루어 90°차이로 위치하는 피스톤 핀 보스부(6)에 연속해 있는 원호부(13)에 연속하여 하단(12), 원호부(13) 및 피스톤 핀 보스부(6)와 함께 바닥면에서 봐서 대략 긴 원 형상을 이룬다.

피스톤 핀 보스부(6)는 원호부(13)와 연속 일체이고, 도시하지 않은 피스톤 핀을 베어링하기 위한 두께로 형성되고, 피스톤 핀을 삽입하는 핀 구멍(14)이 형성되어 있다. 본 실시예에서는 원호부(13)의 중심이 크라운부(1)의 중심과 일치하는 노멀 배치로 되어있다.

피스톤 핀 보스부(6)의 하단(11)과 스커트부(7)의 하단(12)은 도 1 및 도 3에 명백한 바와 같이, 스커트부(7)의 하단(12)쪽이 치수(d)만큼 피스톤 핀 보스부(6)의 하단(11)보다 상방에 위치하도록 하방으로 돌출량이 적어지고 있다. 이 치수(d)의 값은 스커트부(7)의 진동 작용 등이 발생하지 않고 또한 스커트부(7)의 하단(12)이 피스톤 핀 보스부(6)의 하단(11)보다 상방이 되는 범위에서 임의로 설정된다.

스커트부(7)의 하단(12)은 당초의 성형단계에서, 도 6의 종래예와 마찬가지로 피스톤 핀 보스부(6)의 하단(11)보다 길게 하방으로 연장되고, 또한, 단차부(8, 도 6)도 형성되어 있는데, 최종적으로 피스톤 핀 보스부(6)의 하단(11)보다 하방이 되는 부분을 절제함으로써, 단차부(8)도 동시에 삭제되어 있다.

도 4는 피스톤 핀 보스부(6)의 구조를 도시하고, 피스톤 핀 보스부(6)는 크라운부(1)보다 내측에 끌어넣어진 위치에 형성되고, 핀 구멍(14)내에는 급유용 등의 홈(15, 16, 17)이 형성되어 있다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 크라운부(1)와 스커트부(7)의 경계 근방에 급유 구멍(10)이 원주방향으로 적당 간격으로 다수 형성되고, 스커트부(7) 내측의 공간(18)과 연통하고, 도시하지 않은 크랭크축에서 공간(18)내로 공급되는 오일을 스커트부(7)의 외부표면으로 안내하고, 스커트부(7)와 실린더(C)의 내면의 슬라이드 이동면을 윤활한다. 이 윤활은 급유 구멍(5)에서 행하는 것에 가중된다. 도면 중의 부호(BR)는 연소실, C는 실린더, RG1은 탑 링, RG2는 오일 링이다.

다음으로, 본 실시예의 작용에 대해 설명한다. 도 1 및 도 3에 있어서, 스커트부(7)의 하단(12)을 피스톤 핀 보스부(6)의 하단(11)보다 치수(d)만큼 상방으로 하므로, 스커트부(7)의 하단(12)이 피스톤 핀 보스부(6)의 하단(11)보다 하방으로 돌출하지 않고, 그만큼 스커트부(7)의 상하 방향 폭(h)을 짧게 하므로, 스커트부(7)를 가급적 소형·경량화할 수 있어, 고회전에 적합한 구조로 할 수 있다.

또한, 크라운부(1)의 직경(b)과 스커트부(7)의 원주방향의 폭(a)의 비, a/b를 40% 이하로 하므로, 이에 의해서도 스커트부(7)의 실린더(C)의 내면에 대한 슬라이드 이동 면적을 가급적 작게 할 수 있어, 역시 피스톤의 소형·경량화에 공헌할 수 있다.

또한, 스커트부(7)의 하단(12)에서 당초의 성형 단계에서 발생하는 단차부(8, 도 6)를 삭제하므로, 이 단차부(8)를 기점으로 하는 크랭크의 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 크랙의 발생을 야기하는 고하중 상태로 되는 고속 회전상태의 사용에 적합한 것이 된다.

또한, 도 5에 명백한 바와 같이, 급유 구멍(10)을 오일 링 홈(4)의 하방에 형성하므로, 피스톤이 실린더(C) 내를 왕복 운동할 수 있어, 실린더(C)의 내벽에 부착하는 오일을 오일 링이 받음과 동시에, 스커트부(7)와 실린더(C)의 슬라이드 이동면에는 급유 구멍(5, 10)에서 급유된다.

이 때, 급유 구멍(10)은 오일 링 홈(4)의 하방에 위치하고, 항상 개방되므로, 고회전시 등 급유 구멍(5)만으로는 윤활이 충분하지 않은 경우라도, 급유 구멍(10)에서 충분한 양을 급유할 수 있으므로, 종래의 급유 구멍(5)에 의한 급유를 보완하여, 특히 고회전시의 윤활을 양호하게 할 수 있다.

청구항 1의 발명에 의하면, 스커트부의 하단을 피스톤 핀 보스부의 하단보다 상방이 되도록 하므로, 스커트부를 가급적 작게 할 수 있고, 그 결과, 스커트부에 의한 중량 증가를 막아, 가급적 경량화를 실현하므로, 엔진의 고회전화 및 컴팩트화를 가능하게 한다. 스커트부 및 피스톤 핀 보스부의 하단이란, 각각 피스톤의 축선 방향에서 크라운부로부터 가장 먼 부분을 말한다.

청구항 2의 발명에 의하면, 스커트부의 원주방향 폭과 피스톤의 직경 비를 40% 이하로 하므로, 스커트부를 가급적 작게 할 수 있어, 경량화 및 컴팩트화를 가능하게 한다.

청구항 3의 발명에 의하면, 오일 링 홈의 하방에 급유 구멍을 형성하므로, 스커트부에 대해 충분히 급유할 수 있다. 이 때문에, 스커트부의 윤활을 안정시킬 수 있다.

청구항 4의 발명에 의하면, 스커트부의 하단에서 가공 기준용의 단차부를 절제하므로, 고 하중이 부하되는 조건하에서 응력집중을 해소하여, 크랭크의 발생 기점이 되지 않는 형태의 설정이 가능하게 된다.

도 1은 본 실시예에 관한 피스톤의 정면도이다.

도 2는 상기 피스톤의 저면도이다.

도 3은 도 1의 3-3선에 따른 단면도이다.

도 4는 도 3의 4-4선에 따른 단면도이다.

도 5는 도 3의 B부분의 확대도이다.

도 6은 종래기술의 도 3에 상응하는 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 크라운부 2 : 탑 링 홈

4 : 오일 링 홈 5 : 급유 구멍

6 : 피스톤 핀 보스부 7 : 스커트부

10 : 급유 구멍 11 : 하단

12 : 하단

Claims (4)

1. 크라운부 및, 이와 일체이고 또한 각각 대향하여 형성된 한 쌍의 피스톤 핀 보스부와 스커트부를 갖는 내연 기관용 피스톤에 있어서,

   상기 스커트부의 하단을 상기 피스톤 핀 보스부의 하단보다 상방에 위치시키고, 상기 스커트부의 원주방향 폭을 피스톤 직경의 40%이하로 하며, 상기 스커트부는 피스톤 하면을 투시할 때 핀 보스 외방 단부의 연장선에 끼워진 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 피스톤.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 크라운부의 측면 주위에 구비되는 오일 링 홈보다 하방의 스커트부에 내외를 관통하는 급유 구멍을 형성한 것을 특징으로 하는 내연 기관용 피스톤.
4. 제1항에 있어서,

   상기 스커트부의 하단에서 가공 기준용의 단차부를 삭제한 것을 특징으로 하는 내연 기관용 피스톤.