KR100559537B1 - 피스톤 기구 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 피스톤링과 링 그루우브의 밀착성을 향상시켜 블로바이가스의 발생 및 오일의 연소실에의 침투를 방지하는 구조의 피스톤 기구를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 피스톤에 형성된 복수개의 링 그루우브와, 각 링그루우브에 끼워져 실린더 내벽면에 밀착하는 피스톤링을 포함하는 피스톤 기구에 있어서,

제1 압축링과 제2 압축링 사이에 형성되는 제 2 랜드부 공간에 연통하도록 피스톤 몸체 내에 형성되는 제1 챔버와;

제2 압축링과 오일링 사이에 형성되는 제3 랜드부 공간에 연통하도록 피스톤 몸체내에 형성되는 제2 챔버와;

상기 제1 챔버와 제2 챔버 사이를 연통하는 통로를 포함하며, 상기 제1 챔버는 제2 챔버의 용적보다 작게 설정되고 상기 제2 챔버는 크랭크 실에 연통하도록 개방되어 있는 것을 특징으로 한다.

압력차

Description

피스톤기구{Piston structure}

도 1은 본 발명에 의한 피스톤 기구를 나타내는 도면

도 2는 종래기술을 설명하는 도면

도 3과 도 4는 피스톤링의 상하면에 작용하는 압력차에 따른 밀착 상태를 설명하기 위한 도면

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 피스톤 2 : 실린더

3 : 연소실 4,5,6 : 링그루우브

7,8,9 : 피스톤 링 A,B,C : 각 랜드부 공간

10,14 : 챔버 11,13,15,16 : 통로

17 : 오리피스

본 발명은 오일 소모 및 블로바이 가스의 발생을 감소시킬 수 있는 구조의 피스톤 기구에 관한 것이다.

피스톤은 실린더내를 왕복 운동하면서 팽창행정에서 고온.고압의 가스 압력 을 받아 이것을 커넥팅 로드를 거쳐서 크랭크 축에 회전력을 주게 된다.

피스톤의 헤드부는 연소실의 일부를 형성하는 실린더와 동일하게 고온을 받게 되지만 냉각수나 외기가 직접 접촉하여 냉각시키기가 곤란하기 때문에 실린더에 비해 그 열팽창이 훨씬 크다.

이에따라 피스톤의 설계치수는 온도 상위에 의한 팽창을 고려하여 헤드부의 직경은 스컷부의 직경보다 작게되어 있으며, 이때문에 실린더와의 틈새를 통해 압축가스가 빠져나가거나 오일이 연소실로 침입하는 것을 방지하기 위하여 피스톤링을 구비하고 있다.

도 2에 도시하는 것과 같이 피스톤(20)의 헤드부측으로 복수개(통상 3개)의 링 그루우브(21)(22)(23)를 형성하고 각 홈(21)(22)(23)에 피스톤링 즉, 압축링(24)(25)과 오일링(26)을 삽입하여 피스톤링(24)(25)(26)이 실린더(27) 내벽에 밀착토록하므로써 기밀을 유지하고 동시에 오일의 연소실(28)에의 침투를 방지토록 하고 있다.

그런데 A지점과 B지점 및 C지점에 각각 작용하는 압력 P₁,P₂,P₃ 사이의 압력차가 적을 경우에는 도3에 도시하는 것과 같이 피스톤링(24)(25)(26)과 링 그루우브(21)(22)(23) 사이에 밀착성이 떨어져 그 틈새를 통하여 고압의 압축가스가 크랭크케이스로 누설되거나 또는 실린더 벽(27)에 공급된 오일이 연소실(28)로 침투하는 일이 발생하게 된다.

그런반면 도 4에 도시하는 것과 같이 제 1 압축링(24)의 상면에 작용하는 압 력 P₁ 이 하면의 압력 P₂보다 충분히 크다면 제1압축링(24)은 양자의 압력차 P₁-P₂에 의해 링 그루우브(21)의 바닥면에 강하게 밀착하게 되어 블로바이가스나 오일의 침투가 차단되어지게 된다.

따라서 피스톤의 각 지점(A,B,C), 즉 각각의 랜드부에 작용하는 압력 관계가 P₁>P₂>P₃ 일때 압축가스의 블로바이와 오일의 침입을 방지하는데 유리하나 종래의 경우 그 압력 차이가 충분치 아니하여 피스톤링(24)(25)(26)과 링 그루우브(21)

(22)(23) 사이의 밀착성이 떨어져 오일소모와 압축가스의 블로바이를 가져와 배기가스 관련 법규를 충족시키기가 어려운 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은 피스톤링과 링 그루우브의 밀착성을 향상시켜 블로바이가스의 발생 및 오일의 연소실에의 침투를 방지하는 구조의 피스톤 기구를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 등록 청구범위 제 1항 기재에 의하면 피스톤에 형성된 복수개의 링 그루우브와, 각 링그루우브에 끼워져 실린더 내벽면에 밀착하는 피스톤링을 포함하는 피스톤 기구에 있어서,

제1 압축링과 제2 압축링 사이에 형성되는 제 2 랜드부 공간에 연통하도록 피스톤 몸체 내에 형성되는 제1 챔버와;

제2 압축링과 오일링 사이에 형성되는 제3 랜드부 공간에 연통하도록 피스톤 몸체내에 형성되는 제2 챔버와;

상기 제1 챔버와 제2 챔버 사이를 연통하는 통로를 포함하며, 상기 제1 챔버는 제2 챔버의 용적보다 작게 설정되고 상기 제2 챔버는 크랭크 실에 연통하도록 개방되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구범위 제2항 기재에 의하면 제1 챔버와 제2 챔버를 연통하는 통로에는 오리피스가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 구성과 작용을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 피스톤기구를 나타내는 도면으로 도면중 부호1은 피스톤이며, 부호 2는 실린더이며, 부호3은 연소실이다.

피스톤(1)에는 제1 링 그루우브(4), 제2 링 그루우브(5) 및 제3 링 그루우브(6) 등 3개의 링 그루우브가 형성되어 있으며, 각 링그루우브(4)(5)(6)에는 제1 압축링(7), 제2 압축링(8) 및 오일링(9)이 끼워져 있으며, 각 피스톤링(7)(8)(9)은 실린더(2)벽에 밀착한다.

그리고 부호 A,B,C는 각각 제1 랜드부 공간 제2 랜드부 공간 및 제3 랜드부 공간이다.

제1 압축링(7)과 제2 압축링(8) 사이에 형성되는 제2 랜드부 공간(B)은 피스톤(1) 몸체내에 형성된 제1 챔버(10)와 통로(11)로써 연통하고 있다.

또 제2 압축링(8)과 오일링(9) 사이에 형성되는 제3 랜드부 공간(12)은 통로(13)를 통하여 피스톤(1) 몸체내에 형성된 제2 챔버(14)에 연통하고 있으며, 상기 제1 및 제2 챔버(10)(14)는 통로(15)를 통하여 상호 연통하고 있다.

그리고 상기 제1챔버(10)의 용적(V₁)은 제2 챔버(14)의 용적(V₂)보다 작게 설정되고, 상기 제2 챔버(14)는 통로(16)를 통하여 크랭크실에 연통하고 있으며, 상기 제1 및 제2 챔버(10)(14)를 연결하는 통로(15)에는 통로 단면적을 축소하도록 조른 오리피스(17)가 형성되어 있다.

이와같은 본 발명에 의한 작용을 설명하면 다음과 같다.

제1 랜드부 공간(A)에는 연소실(3) 내의 압력 P₁이 작용하고, 제2 랜드부 공간(B)에는 제1 챔버(10)와 제2 챔버(14)를 거쳐 크랭크실과 연통하여 압력 P₂가 작용한다.

그런데 크랭크실내의 압력은 대기압이거나 또는 블로바이 가스의 연소실 유입을 위해 P.C.V 장치를 통해 흡기매니폴드측에 연결되어 있기 때문에 흡기 부압이 작용하는 반면 제1 랜드부 공간(A)에는 연소실내의 고압(P₁)이 작용하므로 양자의 압력은 P₁≫P₂가 된다.

이에따라 제1 압축링(7)상하 양측면에 작용하는 큰 압력차에 의해 제1 압축링(7)은 제1 링 그루우브(4)의 바닥면에 강하게 밀착하게 된다.

한편 제2 랜드부 공간(B)에 작용하는 압력 P₂는 제3 랜드부 공간(C)에 작용하는 압력 P₃보다 크므로 제2 압축링(8)도 강하게 제2 링 그루우브(5)의 바닥면에 밀착하게 된다.

이는 압력조절용의 제1 챔버(10)의 용적 V₁이 제2 챔버(14)의 용적 V₂보다 작 고, 또 통로(15)에 형성된 오리피스(17)로 인하여 압력 P₂가 P₃ 보다 크게 형성되기 때문이다.

이와같이 압력 P₁≫P₂≫P₃가 되어 피스톤링(7)(8)(9)의 거동이 안정화되므로 그 틈새를 밀착시켜 가스의 블로바이와 오일 침입을 차단하게 되는 것이다.

이상과 같은 본 발명에 의하면 피스톤 몸체내에 2개의 챔버를 형성하고, 각 챔버는 제2 랜드부 공간과 제3 랜드부 공간과 연통하도록 함과 동시에 제1 및 제2 챔버도 상호 통로로써 연통시키고 제2 챔버는 크랭크실에 연통시키며, 제1 챔버의 용적이 제2 챔버의 용적보다 작게되도록 설정하는 것에 의해서 각 피스톤링의 상하면에 큰 압력차가 발생하여 링 그루우브에 피스톤링이 강하게 밀착하게 되므로써, 블로바이 가스의 발생 및 오일의 연소실 침투를 차단하여 배기가스 악화 및 오일 소모를 방지하는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 피스톤에 형성된 복수개의 링 그루우브와, 각 링그루우브에 끼워져 실린더 내벽면에 밀착하는 피스톤링을 포함하는 피스톤 기구에 있어서,

   제1 압축링과 제2 압축링 사이에 형성되는 제 2 랜드부 공간에 연통하도록 피스톤 몸체 내에 형성되는 제1 챔버와;

   제2 압축링과 오일링 사이에 형성되는 제3 랜드부 공간에 연통하도록 피스톤 몸체내에 형성되는 제2 챔버와;

   상기 제1 챔버와 제2 챔버 사이를 연통하는 통로를 포함하며, 상기 제1 챔버는 제2 챔버의 용적보다 작게 설정되고 상기 제2 챔버는 크랭크 실에 연통하도록 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 피스톤기구.
2. 제 항에 있어서,

   상기 제1 챔버와 제2 챔버를 연통하는 통로에는 오리피스가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 피스톤 기구.

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