KR100475813B1 - Cooling and lubrication apparatus for piston - Google Patents
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Abstract
본 발명은 피스톤의 왕복도중에 피스톤의 외주연으로 오일이 공급될 수 있도록 피스톤의 내측에 오일 저장공간이 형성되고, 상기 오일 저장공간으로 오일이 공급될 수 있도록 커넥팅 로드에 오일 홀이 형성되는 피스톤의 윤활 및 냉각구조에 관한 것으로,According to the present invention, an oil storage space is formed inside the piston to supply oil to the outer circumference of the piston during reciprocation of the piston, and an oil hole is formed in the connecting rod to supply oil to the oil storage space. Regarding lubrication and cooling structure,
피스톤의 상부 외주연에 오일 링 및 압축 링이 장착되고, 그 하부단에는 커넥팅 로드가 링크 결합된 채 실린더에 내재되는 피스톤의 구조에 있어서,In the structure of the piston which is mounted on the upper outer periphery of the piston, the oil ring and the compression ring, the lower end of which is embedded in the cylinder with the connecting rod is linked,
상기한 피스톤의 내측에 실린더의 내벽으로 오일이 배출될 수 있도록 피스톤의 중간부 외주면과 연통되는 오일 저장공간이 형성되며, 상기 오일 저장공간으로 오일펌프에서 펌핑된 오일이 유입될 수 있도록 커넥팅 로드의 내부에 오일 홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.An oil storage space is formed inside the piston to communicate with an outer circumferential surface of the middle portion of the piston so that oil can be discharged to the inner wall of the cylinder. An oil hole is formed therein.
Description
본 발명은 피스톤의 윤활 및 냉각구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피스톤의 왕복도중에 피스톤의 외주연으로 오일이 공급될 수 있도록 피스톤의 내측에 오일 저장공간이 형성되고, 상기 오일 저장공간으로 오일이 공급될 수 있도록 커넥팅 로드에 오일 홀이 형성되는 피스톤의 윤활 및 냉각구조에 관한 것이다.The present invention relates to a lubrication and cooling structure of the piston, and more particularly, an oil storage space is formed inside the piston so that oil can be supplied to the outer circumference of the piston during the reciprocation of the piston. It relates to a lubrication and cooling structure of the piston in which oil holes are formed in the connecting rod to be supplied.
피스톤 링의 역할은 압축과 팽창가스 압력에 대해서 연소실의 기밀을 유지하고, 팽창가스가 연소실에서 크랭크 케이스로 누설되는 것을 방지함과 동시에 피스톤이 받은 열의 대부분을 실린더벽에 전달한다. 또한, 실린더 벽에 뿌려진 오일을 긁어내려 필요 최소한의 유막을 만듦과 동시에 남은 오일이 연소실로 침입해서 올라가는 것을 방지하고 있다.The role of the piston ring is to maintain the tightness of the combustion chamber against compression and expansion gas pressure, to prevent the expansion gas from leaking from the combustion chamber into the crankcase and to transfer most of the heat received by the piston to the cylinder wall. In addition, the oil sprayed on the cylinder wall is scraped off to create the minimum required oil film and the remaining oil is prevented from entering the combustion chamber and rising.
이 중에서 주로 기밀유지에 사용되는 링을 압축 링(compression ring)이라고 하며, 오일을 긁어내리는 작용을 하는 링을 오일 링(oil ring)이라고 한다. 일반적인 자동차의 가솔린 엔진에는 2개의 압축 링과 1~2개의 오일 링이 사용된다.Among them, a ring mainly used for airtightness is called a compression ring, and a ring that scrapes oil is called an oil ring. A gasoline engine in a typical car uses two compression rings and one or two oil rings.
이와 같은 피스톤 링은 내원과 외원이 동심원으로 되어 있으며, 압축 링은 기밀작용 이외에 일부 오일의 긁어내리는 작용이 이루어질 수 있도록 그 단면형상이 테이퍼형이나 언더 컷형으로 형성된다.The piston ring has a concentric circle between the inner circle and the outer circle, and the compression ring has a tapered shape or an under cut shape so that a scraping action of some oils can be made in addition to the airtight action.
도 5는 일반적인 엔진의 연소실 형상을 도시한 것으로서, 엔진의 실린더(11)에는 피스톤(12)이 수용되고, 상기 실린더(11) 및 피스톤(12)을 냉각하기 위한 냉각수가 통과되는 워터 재킷(13)이 실린더 블록(10)의 실린더 외주연 측에 형성된다. 또한, 상기한 피스톤(12)의 상부 외주연에는 상술한 바와 같이 압축 링(14)과 오일 링(15)이 장착되어진다.FIG. 5 illustrates a shape of a combustion chamber of a general engine, in which a piston 12 is accommodated in a cylinder 11 of the engine, and a water jacket 13 through which cooling water for cooling the cylinder 11 and the piston 12 passes. ) Is formed on the cylinder outer peripheral side of the cylinder block 10. In addition, the compression ring 14 and the oil ring 15 are mounted on the upper outer circumference of the piston 12 as described above.
한편, 크랭크 축에 축지된 피스톤(12)이 상하이동되고, 연료의 연소과정에서 발생되는 열과 마찰이 상기한 워터 재킷(13)을 통과하는 냉각수와, 피스톤(12)의 하측에서 공급되어지는 엔진 오일에 의해서 냉각되고 윤할되어지는 것이다.On the other hand, the piston 12 axially supported by the crankshaft is moved and the engine is supplied with the coolant passing through the water jacket 13 and the heat and friction generated in the combustion process of the fuel and the piston 12 below. It is cooled and lubricated by oil.
그러나 엔진이 가동되는 도중에는 실린더 벽면으로 오일이 지속적으로 공급되지만, 엔진이 정지하면 상기 실린더로 오일이 공급되지 않고 차량이 장기 정차하는 경우에는 상기 실린더 벽면에 오일이 남아 있지 않게 된다. 따라서 엔진이 시동되면, 상기 실린더와 피스톤 사이의 윤활작용이 원활하지 않아 마찰이 발생하게 되고, 이로 인해 상기 실린더 벽면이 심하게 손상되는 문제점이 있었다.However, oil is continuously supplied to the cylinder wall while the engine is running, but when the engine is stopped, oil is not supplied to the cylinder, and when the vehicle is stopped for a long time, no oil remains on the cylinder wall. Therefore, when the engine is started, lubrication between the cylinder and the piston is not smooth and friction occurs, which causes a problem that the cylinder wall surface is severely damaged.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 피스톤의 왕복도중에 피스톤의 외주연으로 오일이 공급될 수 있도록 피스톤의 내측에 오일 저장공간이 형성되고, 상기 오일 저장공간으로 오일이 공급될 수 있도록 커넥팅 로드에 오일 홀이 형성되는 피스톤의 윤활 및 냉각구조를 제공하는 데 목적이 있다.Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, the oil storage space is formed inside the piston so that the oil can be supplied to the outer periphery of the piston during the reciprocation of the piston, the oil is supplied to the oil storage space It is an object of the present invention to provide a lubrication and cooling structure of a piston in which oil holes are formed in the connecting rod.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해서 안출된 것으로서,The present invention has been made in order to achieve the above object,
피스톤의 상부 외주연에 오일 링 및 압축 링이 장착되고, 그 하부단에는 커넥팅 로드가 링크 결합된 채 실린더에 내재되는 피스톤의 구조에 있어서,In the structure of the piston which is mounted on the upper outer periphery of the piston, the oil ring and the compression ring, the lower end of which is embedded in the cylinder with the connecting rod is linked,
상기한 피스톤의 내측에 실린더의 내벽으로 오일이 배출될 수 있도록 피스톤의 중간부 외주면과 연통되는 오일 저장공간이 형성되며, 상기 오일 저장공간으로 오일펌프에서 펌핑된 오일이 유입될 수 있도록 커넥팅 로드의 내부에 오일 홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.An oil storage space is formed inside the piston to communicate with an outer circumferential surface of the middle portion of the piston so that oil can be discharged to the inner wall of the cylinder. An oil hole is formed therein.
이하, 본 발명의 구성 및 작동에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 의한 피스톤의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 요부를 확대도시한 도면이며, 도 3과 도 4는 본 발명에 의한 피스톤의 작동상태도이다. 도면 중에 표시되는 도면부호 20은 본 발명에 의한 피스톤을 지시하는 것이고, 도면부호 40은 본 발명에 의한 개폐수단을 지시하는 것이다.1 is a configuration diagram of a piston according to the present invention, Figure 2 is an enlarged view showing the main part of the present invention, Figure 3 and Figure 4 is an operating state diagram of the piston according to the present invention. Reference numeral 20 shown in the drawing indicates a piston according to the present invention, and reference numeral 40 indicates an opening and closing means according to the present invention.
상기한 피스톤(20)은 종래의 일반적인 피스톤과 마찬가지로 그 상부에 다수의 링 홈(21)이 형성된다. 상기한 피스톤(20)의 중간부에는 오일이 저장되는 오일 저장공간(22)이 형성되는데, 상기 오일 저장공간(22)은 제1리저버(23)와 제2리저버(24)로 구성된다.The piston 20 is formed with a plurality of ring grooves 21 on the top of the conventional piston. An oil storage space 22 in which oil is stored is formed at an intermediate portion of the piston 20. The oil storage space 22 includes a first reservoir 23 and a second reservoir 24.
상기한 제1리저버(23)는 피스톤(20)의 중심부 중간위치에 원통형으로 형성되는 것으로, 커넥팅 로드(30)에 형성되는 오일 홀(31)과 연통될 수 있도록 형성된다. 그리고 상기 제2리저버(24)는 상기한 제1리저버(23)의 상부 외측으로 흘러넘치게 되는 오일이 고일 수 있도록 제1리저버(23)의 외측에 단면이 새의 펼쳐진 날개모양의 홈으로 형성된다. 상기 제2리저버(24)의 깊이는 상기 제1리저버(23)의 깊이만큼이면 적당하고, 그 일측의 단면형상을 살펴보면 도면에서와 같이 움푹파인 웅덩이의 형상을 하게 된다.The first reservoir 23 is formed in a cylindrical shape at the center of the piston 20, and is formed to communicate with an oil hole 31 formed in the connecting rod 30. In addition, the second reservoir 24 is formed as a bird-shaped wing-shaped groove having a cross section on the outer side of the first reservoir 23 so that the oil overflowing to the upper outer side of the first reservoir 23 can be accumulated. . The depth of the second reservoir 24 is suitable as long as the depth of the first reservoir 23, and when looking at the cross-sectional shape of one side thereof, the depth of the second reservoir 24 is as shown in the figure.
즉, 상기한 제1리저버(23)와 제2리저버(24)는 도면에서와 같이 그 단면형상이 새의 날개와 같이 서로 연통되어지고, 제 1리저버(23)의 상부에는 하측으로 향하여 돌출되는 돌출부(25)가 형성된다. 이 돌출부(25)는 제1리저버(23)에 저장되어 있던 오일이 양측의 제2리저버(24)로 골고루 분배될 수 있도록 하기 위한 것이다.That is, the first reservoir 23 and the second reservoir 24, the cross-sectional shape is communicated with each other like a wing of the bird, as shown in the figure, and protrudes downward on the upper portion of the first reservoir 23 The protrusion 25 is formed. This protrusion 25 is to allow the oil stored in the first reservoir 23 to be evenly distributed to the second reservoir 24 on both sides.
한편, 상기한 오일 저장공간(22)으로 오일이 공급될 수 있도록 하기 위해 피스톤 핀(32)으로써 상기한 피스톤(20)과 힌지결합되는 커넥팅 로드(30)의 도중에는 오일 홀(31)이 형성된다. 상기 오일 홀(31)은 윤활을 위해 크랭크 축(35) 상으로 분사되는 오일이 커넥팅 로드(30)의 저널부(33)를 통해 유입되어 피스톤 핀(32)이 축삽된 위치까지 안내되도록 하기 위한 것이다. 이렇게 피스톤 핀(32)이 끼워지는 축공(34)까지 유도된 오일이 계속해서 상기한 제1리저버(23)까지 유도될 수 있도록 상기 축공(34)과 제1리저버(23) 사이에는 오일 홀(31)이 연장형성된다.Meanwhile, an oil hole 31 is formed in the middle of the connecting rod 30 hinged to the piston 20 by the piston pin 32 so that oil can be supplied to the oil storage space 22. . The oil hole 31 is for oil to be injected onto the crank shaft 35 for lubrication flows through the journal portion 33 of the connecting rod 30 to guide the piston pin 32 to the pinned position. will be. The oil hole between the shaft hole 34 and the first reservoir 23 so that the oil guided to the shaft hole 34 into which the piston pin 32 is inserted can be continuously introduced to the first reservoir 23. 31) is extended.
그리고 상기한 개폐수단(40)은 오일 홀(31)에서 제1리저버(23)로 흐르는 오일의 흐름방향을 제어하기 위한 수단으로서, 오일이 상향으로 흐르는 것은 허용하되 제1리저버(23)에서 오일 홀(31)로 역류하는 것은 방지하기 위해 형성되는 것이다. 이를 위해 상기 개폐수단(40)은 제1리저버(23)의 중간부에 중앙에 관통공(42)이 형성된 원판(41)과, 상기 관통공(42)을 개폐하기 위해 원판(41)의 상부에 힌지(44)로써 결합되는 밸브(43)로 형성된다. 또한, 상기한 원판(41)의 외주면에는 오일의 실링을 위한 패킹(45)이 장착되는 것이 바람직하다.And the opening and closing means 40 is a means for controlling the flow direction of the oil flowing from the oil hole 31 to the first reservoir 23, the oil is allowed to flow upward but the oil in the first reservoir 23 Backflow into the hole 31 is to be prevented. To this end, the opening and closing means 40 includes a disc 41 having a through hole 42 in the middle of the first reservoir 23 and an upper portion of the disc 41 to open and close the through hole 42. It is formed as a valve 43 coupled to the hinge 44 to. In addition, it is preferable that the packing 45 for sealing oil is mounted on the outer circumferential surface of the disc 41.
특히, 상기한 개폐수단(40)은 제1리저버(23)에 채워지는 오일의 양에 순응하여 그 체적이 변화될 수 있도록 스프링(50)으로써 탄력지지되는 것이 바람직하다.In particular, the opening and closing means 40 is preferably elastically supported by the spring 50 so that the volume can be changed in compliance with the amount of oil to be filled in the first reservoir (23).
이상과 같이 구성되는 본 발명의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.Referring to the operating state of the present invention configured as described above are as follows.
엔진이 시동되면 상기한 피스톤(20)은 실린더 내에서 상하로 왕복운동되어지고, 운전자가 차량을 고속으로 운행하고자 하는 의도에 따라서 상기한 피스톤(20)은 더욱 고속으로 왕복운동된다.When the engine is started, the piston 20 is reciprocated up and down in the cylinder, and the piston 20 is reciprocated at a higher speed according to the intention of the driver to drive the vehicle at high speed.
이 과정에서 상기한 피스톤(20)의 윤활을 위해서 크랭크 케이스 내부에는 엔진오일이 분사되고, 이렇게 분사되는 오일의 일부는 크랭크 축(35)에 축지되는 커넥팅 로드(30)의 저널부에 유입되어진다.In this process, engine oil is injected into the crankcase for lubrication of the piston 20, and a part of the oil injected in this way flows into the journal part of the connecting rod 30, which is supported by the crank shaft 35. .
상기와 같이 커넥팅 로드(30)의 저널부로 입력되는 오일은 상기한 오일 홀(31)을 따라서 피스톤 핀(32)의 위치까지 상승된다. 이렇게 상승된 오일의 일부는 피스톤 핀(32)을 윤활하게 되고, 나머지의 오일은 계속해서 축공(34)과 제1리저버(23)를 연결하는 오일 홀(31)을 따라 상승된다.As described above, the oil input into the journal portion of the connecting rod 30 is raised to the position of the piston pin 32 along the oil hole 31. Some of this raised oil lubricates the piston pin 32 and the remaining oil continues to rise along the oil hole 31 connecting the shaft hole 34 and the first reservoir 23.
상기한 오일 홀(31)을 따라 상승되는 오일은 상기한 개폐수단(40)을 통해 제1리저버(23)에 저장된다. 이때, 상기한 개폐수단(40)의 관통공(42)을 통과하는 오일이 밸브(43)를 밀게 되어 오일의 상승이 허용되는 것이다.The oil rising along the oil hole 31 is stored in the first reservoir 23 through the opening and closing means 40. At this time, the oil passing through the through-hole 42 of the opening and closing means 40 is pushed the valve 43 is to allow the rise of the oil.
그리고 제1리저버(23)를 채운 오일은 제2리저버(24)로 흘러 넘치게 되어 제2리저버(24)에 저장된다.The oil filling the first reservoir 23 overflows to the second reservoir 24 and is stored in the second reservoir 24.
또한, 피스톤(20)의 상승 작동시에는 상기한 개폐수단(40)의 밸브(43)는 관성력에 의해서 하측으로 이동되어 관통공(42)을 닫게 되고, 반대로 피스톤(20)의 하강시에는 상기한 밸브(43)는 관성력에 의해서 힌지(44)를 중심으로 회동되어진다. 따라서 피스톤(20)이 상승시에는 관통공(42)이 열리게 되어 오일 홀(31)의 오일이 상기 제1리저버(23)로 유입되고, 피스톤(20)이 하강시에는 상기 관통공(31)이 닫히게 되어 오일 홀(31)의 오일이 제1리저버(23)로 유입되는 것이 차단된다.In addition, in the ascending operation of the piston 20, the valve 43 of the opening and closing means 40 is moved downward by the inertial force to close the through hole 42, on the contrary, when the piston 20 is lowered One valve 43 is rotated about the hinge 44 by an inertial force. Therefore, when the piston 20 is raised, the through hole 42 is opened so that oil in the oil hole 31 flows into the first reservoir 23, and when the piston 20 is lowered, the through hole 31 is opened. By closing, the oil of the oil hole 31 is blocked from flowing into the first reservoir 23.
상기와 같이 제1리저버(23) 및 제2리저버(24)를 채우게 되는 오일은 고온의 피스톤(20)을 냉각하게 되고, 피스톤(20)의 상하왕복 운동에 따라 유입되는 오일의 양만큼씩의 오일이 피스톤(20)의 외주면으로 빠져나가 실린더벽과의 마찰을 윤활하게 된다.As described above, the oil filling the first reservoir 23 and the second reservoir 24 cools the piston 20 at a high temperature, and the oil flows by the amount of oil introduced by the up and down movement of the piston 20. The oil escapes to the outer circumferential surface of the piston 20 to lubricate the friction with the cylinder wall.
또한, 상기한 개폐수단(40)의 원판(41)은 스프링(50)에 의해서 탄력지지됨으로써 제1리저버(23)의 체적이 능동적으로 변화되므로서 항상 소정량의 오일이 제2리저버(24)로 공급되어진다.In addition, the disc 41 of the opening and closing means 40 is elastically supported by the spring 50 so that the volume of the first reservoir 23 is actively changed, so that a predetermined amount of oil is always supplied to the second reservoir 24. Is supplied.
특히, 엔진이 정지되었을 경우에도 상기한 제1리저버(23) 및 제2리저버(24)에는 오일이 채워져 있게 되므로서, 엔진이 다시 시동되었을 경우에 피스톤(20)의 가동과 동시에 실린더 벽으로 오일이 공급된다. 따라서 엔진의 냉시동시에도 피스톤(20)과 실린더 벽 사이에 윤활이 이루어지게 되므로서 엔진의 내구성이 증대되어진다.In particular, the first reservoir 23 and the second reservoir 24 are filled with oil even when the engine is stopped. Is supplied. Therefore, lubrication is performed between the piston 20 and the cylinder wall during cold start of the engine, thereby increasing durability of the engine.
이상과 같이 구성되는 본 발명은 제1리저버 및 제2리저버로 항상 소정량의 오일이 채워지게 되므로서 피스톤의 냉각성능이 향상될 뿐만 아니라, 엔진의 시동정시 후에도 제1리저버 및 제2리저버에 오일이 채워져 있게 되므로서 엔진이 다시 시동되었을 경우에 시동과 동시에 피스톤과 실린더 벽 사이의 윤활이 이루어져 엔진의 내구성능을 향상시키는데 커다란 역할을 하게 되는 것이다.According to the present invention configured as described above, the first reservoir and the second reservoir are always filled with a predetermined amount of oil, thereby improving cooling performance of the piston, and oiling the first reservoir and the second reservoir even after starting the engine. When the engine is restarted, the engine is lubricated between the piston and the cylinder wall at the same time as the engine is restarted, which plays a big role in improving the durability of the engine.
도 1은 본 발명에 의한 피스톤의 구성도.1 is a block diagram of a piston according to the present invention.
도 2는 본 발명의 요부를 확대도시한 도면.Figure 2 is an enlarged view of the main portion of the present invention.
도 3과 도 4는 본 발명에 의한 피스톤의 작동상태도.3 and 4 is an operating state of the piston according to the present invention.
도 5는 종래의 기술을 설명하기 위한 도면.5 is a view for explaining a conventional technology.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing
20 : 피스톤 21 : 링 홈20: piston 21: ring groove
22 : 오일 저장공간 23 : 제1리저버22: oil storage space 23: the first reservoir
24 : 제2리저버 25 : 돌출부24: second reservoir 25: protrusion
30 : 커넥팅 로드 31 : 오일 홀30: connecting rod 31: oil hole
32 : 피스톤 핀 33 : 저널부32: piston pin 33: journal portion
40 : 개폐수단 41 : 원판40: opening and closing means 41: disc
42 : 관통공 43 : 밸브42: through hole 43: valve
45 : 패킹 50 : 스프링45: packing 50: spring
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2002
- 2002-06-17 KR KR10-2002-0033559A patent/KR100475813B1/en not_active IP Right Cessation
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| KR20030096595A (en) | 2003-12-31 |
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