KR100475817B1 - 피스톤의 오일링 장착구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피스톤의 작동시에 실린더벽의 오일을 긁어 내리는 오일링의 상부 및 하부 사이드 레일이 피스톤의 작동방향에 따라서 팽창 및 압축되도록 구성되므로서 실린더 벽의 유막층을 감소시켜 오일의 소모량을 감소되는 피스톤의 오일링 장착구조에 관한 것으로,

피스톤의 상부에 링홈이 형성되고, 상기 링홈에 실린더벽의 오일을 긁어내리기 위한 오일링이 끼워지는 구조에 있어서,

오일홀을 기준으로 내주연의 상부 및 하부가 경사면으로 형성되는 링홈과;

상기한 링홈의 상부측에 위치되어 피스톤의 하강시에 실린더벽의 오일을 긁어 내리는 역할을 하는 환형의 상부 사이드 레일과;

상기한 링홈의 하부측에 위치되어 피스톤의 상승시에 실린더벽의 오일을 긁어 내리는 역할을 하는 환형의 하부 사이드 레일과;

소정의 각도 간격으로 상기한 상부 사이드 레일과 하부 사이드 레일의 내주연을 서로 연결하며 환형상으로 배치되는 다수의 링크와;

환형 힌지축에 의해서 상기한 링크들의 중심에 축지되어지되, 그 축지부는 링홈의 개방된 외측을 향해서 두 갈래로 분기되고, 분기된 상측부는 상부 사이드 레일에 근접 형성되고, 하측부는 하부 사이드 레일에 근접형성되는 단면형상을 가지는 환형의 익스팬더; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

피스톤의 오일링 장착구조{Oil ring mounting apparatus of piston}

본 발명은 피스톤의 오일링 장착구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피스톤의 작동시에 실린더벽의 오일을 긁어 내리는 오일링의 상부 및 하부 사이드 레일이 피스톤의 작동방향에 따라서 팽창 및 압축되도록 구성되므로서 실린더 벽의 유막층을 감소시켜 오일의 소모량을 감소되는 피스톤의 오일링 장착구조에 관한 것이다.

엔진에서 피스톤 링의 역할은 압축과 팽창가스 압력에 대해서 연소실의 기밀을 유지하고, 팽창가스를 연소실에서 크랭크 케이스로 누설되는 것을 방지함과 동시에 받은 열의 대부분을 실린더벽에 전달한다. 또한, 실린더벽에 뿌려진 오일을 긁어내려 필요 최소한의 유막을 만듬과 동시에 남은 오일이 연소실로 침입해서 올라가는 것을 방지하고 있다. 이 중에서 주로 기밀유지에 사용되는 링을 압축링이라고 하며, 오일을 긁어내리는 작용을 하는 링을 오일 링이라고 한다. 자동차용 가솔린 엔진에는 일반적으로 2개의 압축링과 1~2개의 오일링이 사용되고 있다.

이와 같은 피스톤 링은 엔진의 성능과 내구신뢰성을 향상시키는데 있어서 커다란 역할을 하므로서, 그 구조 및 형상이 다른 여러종류의 압축링이 개발되어 있는 실정이다.

도 6은 종래의 일반적인 오일링이 피스톤에 장착된 상태를 도시한 도면으로서, 피스톤(10)의 상부에는 소정 깊이의 환형상의 링홈(11)이 형성되고, 이 링홈(11)에 이음간극을 형성된 환형의 오일링(12)이 끼워진다. 상기한 종래의 오일링(12)은 도면에서와 같이 ㄷ자 형상의 단면을 갖는 환형의 링으로 구성되어, 실린더벽에서 글어낸 오일을 피스톤(10)에 형성된 오일 홀(13)로 유도될 수 있도록 구성된다.

그런데 종래의 오일링은 윤활에 필요한 최소한의 오일막을 유지시켜야 하지만, 최소의 유막을 형성하는 과정에서 장력이 과다하게 발생되면 연소실 안으로 유입되는 오일량이 급증하게 되고, 반대로 장력이 작아지면 피스톤의 거동에 저항으로 작용하게 된다. 따라서 오일링이 피스톤의 상하거동에 대해서 최적의 상태를 유지해 연소실내 오일 유입량을 제어할 수 있는 방법이 제시되어 있지 않아 많은 시험을 거쳐 최소로 적은 양의 오일량이 소모되거나 유입되는 것을 보고 피스톤을 설계하고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 피스톤의 작동시에 실린더벽의 오일을 긁어 내리는 오일링의 상부 및 하부 사이드 레일이 피스톤의 작동방향에 따라서 팽창 및 압축되도록 구성되므로서 실린더 벽의 유막층을 감소시켜 오일의 소모량을 감소되는 피스톤의 오일링 장착구조를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

피스톤의 상부에 링홈이 형성되고, 상기 링홈에 실린더벽의 오일을 긁어내리기 위한 오일링이 끼워지는 구조에 있어서,

오일홀을 기준으로 내주연의 상부 및 하부가 경사면으로 형성되는 링홈과;

상기한 링홈의 상부측에 위치되어 피스톤의 하강시에 실린더벽의 오일을 긁어 내리는 역할을 하는 환형의 상부 사이드 레일과;

상기한 링홈의 하부측에 위치되어 피스톤의 상승시에 실린더벽의 오일을 긁어 내리는 역할을 하는 환형의 하부 사이드 레일과;

소정의 각도 간격으로 상기한 상부 사이드 레일과 하부 사이드 레일의 내주연을 서로 연결하며 환형상으로 배치되는 다수의 링크와;

환형 힌지축에 의해서 상기한 링크들의 중심에 축지되어지되, 그 축지부는 링홈의 개방된 외측을 향해서 두 갈래로 분기되고, 분기된 상측부는 상부 사이드 레일에 근접 형성되고, 하측부는 하부 사이드 레일에 근접형성되는 단면형상을 가지는 환형의 익스팬더; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 오일링의 구조 및 작용에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 오일링의 단면도이고, 도 2는 본 발명에 의해 형성된 오일링의 일부분을 절개하여 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명에 의해 형성된 오일링이 피스톤에 장착된 상태를 도시한 도면이며, 도 4와 도 5는 본 발명에 의한 오일링의 작동상태도로서, 도 4는 피스톤이 하강되는 경우를 도 5는 피스톤이 상승되는 경우를 도시한 것이다.

도면중에 표시되는 도면부호 20은 본 발명에 의해 형성되는 피스톤을 지시하는 것이고, 도면부호 30은 본 발명에 의해 형성되는 오일링을 지시하는 것이다.

상기한 피스톤(20)은 종래와 같은 일반적인 피스톤과 마찬가지로 그 상부에 피스톤 링이 끼워지기 위한 링홈(21)이 형성되는데, 상기 링홈(21)의 단면형상은 오일을 리턴시키기 위해 형성되는 오일홀(24)을 기준으로 상부 및 하부가 경사면(22,23)으로 형성된다. 즉, 상기 링홈(21)의 일측면 단면형상은 ''형상으로 구성되는 것이다.

그리고 상기한 오일링(30)은 상부 사이드 레일(31)과, 하부 사이드 레일(32)과, 상기 상부 및 하부 사이드 레일(31,32)을 연결하는 링크(33)와, 상기 링크(33)에 힌지결합되어 상기 상부 사이드 레일(31)과 하부 사이드 레일(32)의 팽창 및 압축을 안내하는 익스팬더(34) 등으로 구성된다.

상기한 상부 및 하부 사이드 레일(31,32)은 소정의 폭을 갖는 고리형상으로 형성되는데, 그 일측에는 링의 지름이 확장되거나 압축되도록 허용하기 위한 이음간극(미도시)이 형성된다.

그리고 상기한 링크(33)는 소정 간격을 유지한 채 상하로 위치되는 상기한 상부 사이드 레일(31)과 하부 사이드 레일(32)의 내주연 측을 힌지결합시키는 것으로, 상기한 환형의 상부 및 하부 사이드 레일(31,32)에 소정의 각도 간격으로 여러 개가 환형상으로 배열된다. 즉, 상기한 상부 사이드 레일(31) 및 하부 사이드 레일(32)은 다수의 링크(33)들에 의해서 일률적으로 확장 및 압축작동이 이루어지도록 구성되는 것이다.

한편, 환형상으로 배열되는 상기한 각각의 링크(33)들의 중심은 환형 힌지축(35)에 의해서 축결합된다.

그리고 상기한 링크(33)들을 연결하는 환형 힌지축(35)은 환형상의 익스팬더(34)를 축지하게 된다. 상기한 익스팬더(34)의 단면형상은 환형 힌지축(35)에 축지되는 축지부(34a)가 링홈(21)의 개방된 외측을 향해서 두 갈래로 분기되는 ''형상으로, 상측부(34b)는 상부 사이드 레일(31)에 근접하도록 형성되고, 하측부(34c)는 하부 사이드 레일(32)에 근접하도록 형성된다. 또한, 상부 사이드 레일(31) 또는 하부 사이드 레일(32)에 의해서 실린더벽(25)에서 긁어내려진 오일이 오일홀(24)로 통과되기 위한 관통홀(34d)이 상기한 익스팬더(34)의 도중에 소정 간격으로 형성된다.

그리고 상기한 상부 및 하부 사이드 레일(31,32)과 상기 익스팬더(34)의 상측부(34b) 및 하측부(34c) 사이에는 각각 완충을 위한 환형링(36)이 개재된다. 이 환형링(36)의 단면은 크기가 작은 원형으로 형성되어 상기한 익스팬더(34)가 원주방향으로 확장되거나 원의 중심방향으로 압축될 때에 마찰을 줄이며 그 이동이 안내되도록 하기 위한 것이다. 상기한 환형링(36)의 설치를 위해 상기한 익스팬더(34)의 상측부(34b)의 상부면과, 하측부(34c)의 하부면에는 각각 상기 환형링(36)의 일부가 끼워지기 위한 끼움홈(37)이 형성된다. 상기한 끼움홈(37)은 환형링(36)이 이중으로 끼워질 수 있도록 이중으로 형성되는 것이 바람직하다.

이상과 같이 형성되는 본 발명의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

엔진이 시동되면 피스톤은 고속으로 상하왕복 운동되어지고, 크랭크 케이스의 내부에는 엔진을 윤활 및 냉각시키기 위한 오일이 분사되어진다.

이 과정에서 상기한 피스톤(20)의 링홈(21)에 끼워진 오일링(30)은 실린더벽(25)에 잔재되는 오일을 긁어내리면서 유막을 형성시키게 된다.

그런데 본 발명에 의한 오일링(30)의 상부 사이드 레일(31)과 하부 사이드 레일(32)은 익스팬더(34)와 환형 힌지축(35)을 기준으로 피스톤(20)의 운동방향에 따라서 확장 혹은 압축되어진다.

우선, 피스톤(20)이 하향되는 경우에는 상기한 오일링(30)이 링홈(21)의 상부면에 밀착되어지는데, 이 때 상부 사이드 레일(31)의 내주면이 상부 경사면(22)을 따라서 이동되므로서 그 지름이 확장되어진다. 그러면 하부 사이드 레일(32)은 환형 힌지축(35)을 기점으로 압축되어진다. 따라서 실린더벽(25)에 붙은 오일층을 상부 사이드 레일(31)이 긁어 내리게 되고, 이 오일은 익스팬더(34)의 도중에 관통된 관통홀(34d)을 통해 오일홀(24)로 유도되어진다.

반대로, 피스톤(20)이 상향되는 경우에는 상기한 오일링(30)이 링홈(21)의 하부면에 밀착되어지는데, 이 때 하부 사이드 레일(32)의 내주면이 하부 경사면(23)을 따라 이동되므로서 그 지름이 확장되어진다. 그러면 상부 사이드 레일(31)은 환형 힌지축(35)을 기점으로 압축되어진다. 따라서 피스톤(20)이 상승되는 과정에서도 실린더벽(25)에 붙어있는 오일을 긁어내리게 된다. 이렇게 긁어내려진 오일은 상기한 익스팬더(34)의 도중에 관통형성된 관통홀(34d)을 통해서 오일홀(24)로 유도되어진다.

이와 같이, 상부 사이드 레일(31)과 하부 사이드 레일(32)의 거동이 링홈(21) 내주면에 형성된 상부 경사면(22)과 하부 경사면(23)에 의해서 피스톤(20)의 운동방향에 따라 조절되므로서 피스톤(20)이 하향될 때 뿐만이 아니라, 피스톤(20)이 상승되는 과정에서도 실린더벽(25)에 잔류되는 오일를 긁어내리게 된다.

이상과 같이 구성되는 본 발명은 오일링의 상부 사이드 레일과 하부 사이드 레일의 거동이 링홈 내주면에 형성된 상부 경사각과 하부 경사각에 의해서 피스톤의 운동방향에 따라 조절되므로서, 피스톤이 하향될 때뿐만이 아니라 피스톤이 상승되는 과정에서도 실린더벽에 잔류된 오일을 긁어내리게 된다. 따라서 실린더벽의 오일막을 최소로 하게 되므로서 연소실내로 유입되는 오일의 양을 최소화하여 엔진의 성능이 향상되고, 오일의 소모량이 감소되는 커다란 장점이 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 오일링의 단면도.

도 2는 본 발명에 의해 형성된 오일링의 일부분을 절개하여 도시한 사시도.

도 3은 본 발명에 의해 형성된 오일링이 피스톤에 장착된 상태도.

도 4와 도 5는 본 발명에 의한 오일링의 작동상태도로서,

도 4는 피스톤이 하강되는 경우를 도시한 도면.

도 5는 피스톤이 상승되는 경우를 도시한 도면.

도 6은 종래의 기술을 설명하기 위한 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 피스톤 21 : 링홈

22 : 상부 경사면 23 : 하부 경사면

24 : 오일홀 25 : 실린더벽

30 : 오일링 31 : 상부 사이드 레일

32 : 하부 사이드 레일 33 : 링크

34 : 익스팬더 34d : 관통홀

35 : 환형힌지축 36 : 환형링

Claims (3)

1. 피스톤의 상부에 링홈이 형성되고, 상기 링홈에 실린더벽의 오일을 긁어내리기 위한 오일링이 삽입되는 구조에 있어서,

   오일홀(24)을 기준으로 내주연의 상부 및 하부가 경사면으로 형성되는 링홈(21)과; 상기한 링홈(21)의 상부측에 위치되어 피스톤(20)의 하강시에 실린더벽(25)의 오일을 긁어 내리는 역할을 하는 환형의 상부 사이드 레일(31)과; 상기한 링홈(21)의 하부측에 위치되어 피스톤(20)의 상승시에 실린더벽(25)의 오일을 긁어 내리는 역할을 하는 환형의 하부 사이드 레일(32)과; 소정의 각도 간격으로 상기한 상부 사이드 레일(31)과 하부 사이드 레일(32)의 내주연을 서로 연결하며 환형상으로 배치되는 다수의 링크(33)와; 환형 힌지축(35)에 의해서 상기한 링크(33)들의 중심에 축지되어지되, 그 축지부(34a)는 링홈(21)의 개방된 외측을 향해서 두 갈래로 분기되고, 분기된 상측부(34b)는 상부 사이드 레일(31)에 근접 형성되고, 하측부(34c)는 하부 사이드 레일(32)에 근접형성되는 단면형상을 가지는 환형의 익스팬더(34); 를 포함하여 구성되어지되,

   상기한 상부 및 하부 사이드 레일(31,32)과 상기 익스팬더(34)의 상측 및 하측 사이에는 각각 완충을 위한 환형링(36)이 개재되는 것을 특징으로 하는 피스톤의 오일링 장착구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기한 익스팬더(34)의 축지부(34a) 도중에는 상부 사이드 레일(31) 및 하부 사이드 레일(32)에 의해서 실린더벽(25)에서 긁어내려진 오일이 오일홀(24)로 유도되도록 하기 위한 관통홀(34d)이 형성되는 것을 특징으로 하는 피스톤의 오일링 장착구조.
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