KR100489134B1 - Embossing skirt piston for offset crankshaft - Google Patents
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Abstract
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 오프셋 크랭크 샤프트가 장착된 엔진에서 피스톤의 마찰저감을 통하여 피스톤의 거동성능이 향상되도록 하기 위한 오프셋 크랭크샤프트 장착엔진의 피스톤 구조를 제공하는 데 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, to provide a piston structure of the offset crankshaft mounting engine for improving the behavior performance of the piston through the friction reduction of the piston in the engine equipped with the offset crankshaft There is a purpose.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,The present invention as a means for achieving the above object,
피스톤의 외주면에 환형상의 오일 링 및 압축 링이 끼워지기 위한 링홈이 다수 형성되어지되, 상기 피스톤은 피스톤 핀에 의해서 오프셋 크랭크샤프트와 연결되는 구조에 있어서,In the outer peripheral surface of the piston is formed a plurality of ring grooves for fitting the annular oil ring and the compression ring, the piston is connected to the offset crankshaft by the piston pin,
상기한 링홈과, 피스톤의 스커트부가 경계되는 스커트 상단 부분을 소정의 각도로 챔퍼가공한 다음에, 상기 챔퍼가공에 의해 형성된 챔퍼가공면으로 곡면이 단계적으로 연속되는 다단의 엠보싱면이 형성된 것을 특징으로 한다.After the chamfering of the ring groove and the skirt upper portion at which the skirt portion of the piston is bordered at a predetermined angle, a multi-stage embossing surface is formed in which the curved surface is successively stepped into the chamfer processing surface formed by the chamfer processing. do.
Description
본 발명은 오프셋 크랭크샤프트 장착엔진의 피스톤 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 오프셋 크랭크 샤프트가 장착된 엔진에서 피스톤의 마찰저감을 통하여 피스톤의 거동성능이 향상되도록 하기 위한 오프셋 크랭크샤프트 장착엔진의 피스톤 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a piston structure of an offset crankshaft mounting engine, and more particularly, to a piston structure of an offset crankshaft mounting engine for improving the piston performance through friction reduction of a piston in an engine equipped with an offset crankshaft. It is about.
차량 엔진에 적용되는 피스톤은 실린더를 왕복운동하면서 팽창 행정에서 고온, 고압의 가스압력을 받아 이것을 커넥팅 로드를 거쳐 크랭크샤프트에 회전력을 주는 기구로써, 도 3에 도시하는 것과 같이 피스톤(10)에 피스톤 핀(11)을 끼우고, 피스톤 핀(11)을 커넥팅 로드(12)의 소단부(13)에 계합하고, 커넥팅 로드(13)의 대단부는 크랭크샤프트에 계합되는 구조로 되어 있다.The piston applied to the vehicle engine is a mechanism that receives the gas pressure of high temperature and high pressure in the expansion stroke while reciprocating the cylinder, and gives a rotational force to the crankshaft through the connecting rod, as shown in FIG. The pin 11 is fitted, the piston pin 11 is engaged with the small end 13 of the connecting rod 12, and the large end of the connecting rod 13 is engaged with the crankshaft.
한편, 오프셋 크랭크샤프트는 실린더와 피스톤에 가변적인 압축비와 스트로크를 가지도록 하기 위해 크랭크샤프트를 편심시켜 장착한 것인데, 이와 같이 크랭크샤프트를 편심되도록 장착하는 이유는 폭발행정시에 크랭크샤프트가 편심으로 회전되므로서 실린더와 피스톤 사이의 마찰을 감소되도록 하기 위한 것이다. 따라서 상기한 오프셋 크랭크샤프트를 적용하는 궁극적인 이유는 엔진의 마찰을 저감하므로서 엔진의 연비를 향상시키는 데 있는 것이다.On the other hand, the offset crankshaft is mounted with the crankshaft eccentric in order to have a variable compression ratio and stroke in the cylinder and the piston. The reason for mounting the crankshaft eccentrically in this way is that the crankshaft rotates eccentrically during the explosion stroke. This is to reduce the friction between the cylinder and the piston. Therefore, the ultimate reason for applying the offset crankshaft described above is to improve the fuel economy of the engine while reducing the friction of the engine.
이러한 오프셋 크랭크샤프트가 적용되는 엔진은, 일반적으로 엔진회전수가 낮을 경우에 마찰저감효과가 크고, 엔진회전수가 높을 경우에는 마찰저감효과는 감소된다. 또한, 엔진의 마찰저감효과의 영향은 피스톤 거동에 크게 좌우되고, 엔진마다의 특성에 따라 크게 변화된다.Engines to which such offset crankshafts are applied generally have a large friction reduction effect when the engine speed is low, and a friction reduction effect when the engine speed is high. In addition, the influence of the friction reducing effect of the engine greatly depends on the piston behavior, and greatly changes depending on the characteristics of each engine.
따라서 오프셋 크랭크샤프트가 적용된 엔진에서 피스톤 거동에 따른 마찰저감효과의 관계를 살펴보면, 피스톤의 측압(Side Force)은 2배이상 감소되는데 비해, 실린더와 피스톤 간의 마찰(Friction)은 미묘하게 감소되는데 불과하다는 문제점이 있었다. 이는 피스톤 거동이 폭발행정시에 어퍼 스커트(Upper Skirt)에 예각으로 닿아서, 오일막의 생성에 방해가 될 뿐만 아니라 마찰의 증가를 야기하기 때문에 오프셋 크랭크샤프트의 효과를 줄이게 되는 원인이 되고 있다.Therefore, if we look at the relationship between the friction reduction effect of the piston behavior in the engine with the offset crankshaft, the side force of the piston is more than doubled and the friction between the cylinder and the piston is only slightly reduced. There was a problem. This causes the piston action to acutely hit the Upper Skirt during explosive stroke, which not only prevents the formation of the oil film but also increases the friction, thereby reducing the effect of the offset crankshaft.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 오프셋 크랭크 샤프트가 장착된 엔진에서 피스톤의 마찰저감을 통하여 피스톤의 거동성능이 향상되도록 하기 위한 오프셋 크랭크샤프트 장착엔진의 피스톤 구조를 제공하는 데 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, to provide a piston structure of the offset crankshaft mounting engine for improving the behavior performance of the piston through the friction reduction of the piston in the engine equipped with the offset crankshaft There is a purpose.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,The present invention as a means for achieving the above object,
피스톤의 외주면에 환형상의 오일 링 및 압축 링이 끼워지기 위한 링홈이 다수 형성되어지되, 상기 피스톤은 피스톤 핀에 의해서 오프셋 크랭크샤프트와 연결되는 구조에 있어서,In the outer peripheral surface of the piston is formed a plurality of ring grooves for fitting the annular oil ring and the compression ring, the piston is connected to the offset crankshaft by the piston pin,
상기한 링홈과, 피스톤의 스커트부가 경계되는 스커트 상단 부분을 소정의 각도로 챔퍼가공한 다음에, 상기 챔퍼가공에 의해 형성된 챔퍼가공면으로 곡면이 단계적으로 연속되는 다단의 엠보싱면이 형성된 것을 특징으로 한다.After the chamfering of the ring groove and the skirt upper portion at which the skirt portion of the piston is bordered at a predetermined angle, a multi-stage embossing surface is formed in which the curved surface is successively stepped into the chamfer processing surface formed by the chamfer processing. do.
이하, 본 발명에 의한 발명의 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the Example of this invention by this invention is described in detail with attached drawing.
도 1은 본 발명에 의한 피스톤의 단면도이고, 도 2는 본 발명에 의한 피스톤의 요부를 확대도시한 도면이다. 도면 중에 표시되는 도면부호 20은 본 발명에 의한 피스톤을 지시하는 것으로서, 상기한 피스톤(20)의 상부 외주면에는 오일 링 및 압축 링이 끼워지기 위한 링홈(21)이 다수 형성된다.1 is a cross-sectional view of a piston according to the present invention, Figure 2 is an enlarged view showing the main portion of the piston according to the present invention. Reference numeral 20 shown in the drawing indicates a piston according to the present invention, and a plurality of ring grooves 21 for fitting oil rings and compression rings are formed on the upper outer circumferential surface of the piston 20.
또한, 상기한 피스톤(20)의 축공부는 피스톤 핀을 매개로 하여 크랭크샤프트와 연결되어지는데, 상기한 크랭크샤프트는 피스톤의 마찰저감을 위해 편심된 채로 장착되는 오프셋(Offset) 크랭크샤프트이다.In addition, the axial hole of the piston 20 is connected to the crankshaft through the piston pin, the crankshaft is an offset (crankshaft) is mounted eccentrically to reduce the friction of the piston.
그리고 상기한 피스톤(20)의 링홈(21) 중에서 최하부에 위치되어 오일 링이 끼워지는 링홈과, 상기 피스톤(20)의 스커트부(22)가 경계되는 스커트 상단에는 도 2에서와 같이 엠보싱면(30)이 형성된다.And the ring groove which is located at the lowest of the ring groove 21 of the piston 20 is fitted in the oil ring, and the top of the skirt bordered by the skirt portion 22 of the piston 20 embossed surface ( 30) is formed.
상기한 엠보싱면(30)은 주물과정에 의해서 형성될 수 있으나, 보다 정밀한 가공을 위해서는 절삭가공에 의해서 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 기존의 엔진에 장착중인 경우에는 절삭가공만을 통하여 형성할 수도 있는 것이다.The embossed surface 30 may be formed by a casting process, but it is preferable that the embossing surface 30 is formed by cutting. In addition, in the case of mounting on an existing engine, it can also be formed only through cutting.
상기와 같이 절삭가공에 의해 상기한 엠보싱이 형성되는 경우에는, 우선 상기한 스커트부(22) 상단에 소정의 각도로 챔퍼가공을 한 다음에, 챔퍼가공에 의해 형성된 챔퍼가공면(40)을 따라 도면에서와 같은 엠보싱 형상의 엠보싱면(30)을 가공하게 되는 것이다. 특히, 상기한 엠보싱면(30)의 반지름 크기는 0.5mm ~ 1.0 mm인 것이 바람직하다. When the embossing is formed by cutting as described above, first, the chamfering process is performed on the upper end of the skirt section 22 at a predetermined angle, and then along the chamfering surface 40 formed by the chamfering process. The embossed surface 30 of the embossed shape as shown in the figure is to be processed. In particular, the radius size of the embossed surface 30 is preferably 0.5mm to 1.0mm.
상기와 같이 피스톤(20)의 스커트부(22) 상단에 엠보싱면(30)이 형성되도록 가공하는 이유는, 피스톤(20)의 거동특성상 폭발행정시에 상기한 스커트부(30) 상단 부분이 오프셋 크랭크샤프트에 의해서 실린더 내벽에 예각으로 부딪치게 되는데, 이 때 실린더 벽과의 마찰을 줄이고, 오일막의 생성에 유리하도록 하기 위한 것이다.The reason why the embossed surface 30 is formed on the upper end of the skirt portion 22 of the piston 20 as described above is that the upper portion of the skirt portion 30 is offset during the explosion stroke due to the behavior of the piston 20. The crankshaft hits the cylinder inner wall at an acute angle, in order to reduce friction with the cylinder wall and to advantageously generate an oil film.
이상과 같이 형성되는 피스톤의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the action of the piston formed as described above is as follows.
엔진이 시동되어, 특히 폭발행정이 되었을 경우에, 피스톤(20)은 편심되도록 장착된 오프셋 크랭크샤프트에 의해서 상기한 피스톤은 스러스트 면에 대하여 스커트부 상단이 예각으로 부딪치게 된다. 또한, 피스톤(20)이 실린더 벽에 예각으로 부딪치게 되므로서 오일막의 생성이 원활하게 이루어지지 않게 된다. 그리고 실린더 벽에 피스톤(20)이 부딪치는 측력(Side Force)은 줄어들지만, 피스톤(20)의 마찰(Friction)은 크게 줄어들지 않는 것이 일반적이었다.When the engine is started, especially in the case of an explosive stroke, the piston 20 is eccentrically mounted so that the piston hits an acute angle with the top of the skirt with respect to the thrust face by an offset crankshaft. In addition, since the piston 20 hits the cylinder wall at an acute angle, the oil film is not smoothly produced. And while the side force (Side Force) that the piston 20 hits the cylinder wall is reduced, the friction (Friction) of the piston 20 was not generally reduced.
그런데 본 발명에 의한 피스톤의 경우에는 스커트 상단부에 엠보싱면(30)이 형성되므로서, 엔진의 폭발행정시에 피스톤의 거동특성에 의해서 피스톤(20)의 스커트부(22) 상단이 스러스트 면에 부딪치더라도 다단의 곡면으로 형성된 상기한 엠보싱면(30)에 의해서 마찰면이 감소되므로서 오프셋 크랭크샤프트의 효과를 극대화기키게 된다.However, in the case of the piston according to the present invention, since the embossed surface 30 is formed at the upper end of the skirt, the upper end of the skirt 22 of the piston 20 hits the thrust surface due to the behavior of the piston during the explosion stroke of the engine. Even though the friction surface is reduced by the embossing surface 30 formed as a multi-stage curved surface, the effect of the offset crankshaft is maximized.
즉, 상기한 피스톤의 스커트 상단에 형성되는 엠보싱 부분이 실린더 벽에 부딪치게 되므로서 피스톤 엔진의 폭발행정시에 피스톤 벽에 피스톤의 스커트 상단이 부딪치면서 발생되는 마찰이 감소되는 것이다.That is, since the embossed portion formed on the top of the skirt of the piston hits the cylinder wall, friction generated when the skirt top of the piston hits the piston wall during the explosion stroke of the piston engine is reduced.
이상과 같이 스커트 상단부에 엠보싱면이 형성되는 피스톤은 특히, 오프셋 크랭크샤프트가 적용되는 엔진에서 피스톤이 폭발행정에 중일 경우에 측력뿐만이 아니라, 피스톤 벽과의 마찰을 줄이게 되므로서 오프셋 크랭크샤프트가 적용되는 엔진에서 측력에 대비하여 마찰이 상대적으로 감소되지 않았던 문제점이 해결된다. 따라서 피스톤의 스커트부 상단의 형상이 변경되는 단순한 구조변경만으로고 오프셋 크랭크샤프트가 적용되는 엔진에서 마찰감소에 따은 연비가 향상될 뿐만 아니라, 오일벽이 원활하게 생성되므로서 엔진의 윤활성능이 냉각성능도 향상되는 커다란 장점이 있는 것이다.As described above, the piston having the embossed surface formed at the upper end of the skirt is not only a side force when the piston is in an explosive stroke in an engine to which the offset crankshaft is applied, but also reduces the friction with the piston wall while the offset crankshaft is applied. The problem is that the friction has not been reduced relative to the side force in the engine. Therefore, by simply changing the shape of the top of the skirt skirt of the piston and improving fuel efficiency due to friction reduction in the engine to which the offset crankshaft is applied, the oil wall is generated smoothly, so the lubrication performance of the engine is cooled. There is also a huge advantage to be improved.
도 1은 본 발명에 의한 피스톤의 단면도.1 is a cross-sectional view of a piston according to the present invention.
도 2는 본 발명에 의한 피스톤의 요부를 확대도시한 도면.Figure 2 is an enlarged view of the main portion of the piston according to the present invention.
도 3은 종래의 기술을 설명하기 위한 도면.3 is a view for explaining a conventional technology.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing
20 : 피스톤20: piston
21 : 링홈21: ring groove
22 : 스커트부22: skirt section
30 : 엠보싱면30: embossing surface
40 : 챔퍼가공면40: chamfering surface
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