KR100566234B1

KR100566234B1 - 사이드 레일 및 조합 오일제어링

Info

Publication number: KR100566234B1
Application number: KR1020037011264A
Authority: KR
Inventors: 다키구치가쓰미; 구사마가즈노리
Original assignee: 가부시끼가이샤 리켄
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2002-12-25
Publication date: 2006-03-29
Also published as: US20040061291A1; EP1377766A4; US7036823B2; CN1494641A; DE60225789T2; CN100501199C; JP4132815B2; EP1377766B1; WO2003058096A1; TW200301807A; TW550356B; EP1377766A1; JP2003194222A; DE60225789D1; KR20030086277A

Abstract

사이드 레일은 작은 반경의 한 쌍의 에지면으로 형성된 외부면과, 이 에지면 (5) 사이에 형성된 큰 곡률반경의 중간면(6)을 가지는 거의 거의 직사각형 단면을 가지는 링 형상으로 형성된 것이다. 작동시에 사이드 레일이 경사져 있으면, 각 에지면은 실린더(16) 상의 오일막에 용이하게 올라탈 수 있고 사이드 레일(1)이 실린더의 내부면에서 원활한 미끄럼운동을 하게 할 수 있다. 중간면(6)은 실린더 상의 윤활유를 효과적으로 스크래핑하여 실린더(16)의 내부면(17)과 사이드 레일(1) 사이에서 필요한 최소두께의 윤활유막을 형성한다. 또한, 중간면(6)을 형성하기 위한 보다 큰 곡률반경은 실린더(16)의 내면(17)에 더 큰 접촉면적을 제공하고 내마모성을 향상시킨다.

Description

사이드 레일 및 조합 오일제어링{SIDE RAIL AND COMBINED OIL CONTROL RING INCORPORATED WITH THE SIDE RAILS FOR REDUCTION OF OIL CONSUMPTION}

본 발명은 내연기관에 사용되는 오일제어링(oil control ring)용 사이드 레일에 관한 것이고, 특히 사이드 레일과, 실린더의 윤활유에 대한 우수한 제어기능을 나타내는 사이드레일과 결합된 조합 오일제어링에 관한 것이다.

내연기관의 실린더 내면상의 윤활유를 제어하기 위하여, 피스톤의 원통형 외면에 형성된 링 그루브(ring groove)에 오일제어링이 부착된다. 현재 사용되고 있는 오일제어링의 전형적인 예는, 스페이서 익스펜더(spacer expander)와 이 스페이서 익스펜더에 부착된 하나 또는 한 쌍의 사이드레일을 구비하는 조합 오일제어링이다. 내연기관의 작동 중, 사이드 레일의 바깥 표면이 실린더의 안쪽 표면상을 활주하도록 사이드 레일이 피스톤을 따라서 실린더 내에서 왕복운동할 때에, 사이드 레일은 피스톤의 링 그루브에 유지된다. 동시에, 스페이서 익스펜더는 링 그루브의 방사상 표면상에 사이드 레일의 측면을, 또한 실린더의 안쪽 표면상에 사이드 레일의 바깥 표면을 가압하는 탄성력을 만들어 낸다. 그 결과, 사이드 레일의 바깥 표면은 윤활유의 초과량을 실린더의 내부 표면으로부터 크랭크실을 향하여 긁어내어 실린더 내부 표면상에 적당한 두께의 윤활막을 형성함과 동시에 윤활유가 연 소실 내로 스며들어가는 것을 막는 기능을 한다.

일반적으로, 오일제어링은 피스톤의 상부에 부착된 최상단 링 또는 제 2 피스톤 링의 바로 밑에 평행하게 피스톤에 부착되고, 오일제어링의 스페이서 익스펜더는 보다 강한 장력을 가지는 오일제어링을 구비하여 최상단 링 또는 제 2 링보다 실린더의 내벽에 보다 높은 가압력을 생성하도록 되어 있다. 연료소비를 저감하기 위하여 피스톤 링과 실린더의 내벽과의 마찰력이 감소될 것이 요구되고 있기 때문에, 최근 스페이서 익스펜더의 장력은 더 작게 되도록 되고 있다. 동시에, 오일제어링은 작동 중에 긴밀한 추종성 또는 실린더의 변형된 내면에 대한 변형대응성을 갖는 것이 좋다. 따라서, 피스톤의 빠른 왕복운동을 위해서는 스페이서 익스펜더의 보다 작은 장력이 바람직하지만, 반면에 그러한 스페이서 익스펜더는 실린더로의 사이드레일의 작동시에 추종성을 떨어뜨리기 때문에 윤활유의 소비가 증가하게 되고, 그리하여 사이드 레일의 바깥 표면은 실린더의 변형된 내면에 밀착하여 활주할 수 없게 된다. 따라서, 최근 스페이서 익스펜더의 낮은 장력하에 실린더의 내변으로의 사이드 레일의 양호한 추종성을 유지할 수 있는 보다 폭이 얇은 링 폭의 오일제어링을 요구하는 경향이 있다.

예를 들면, 일본특허공개공보 평6-272763호에는, 오일제어링용 사이드 레일의 링 재료로서 크랙이 없는 고합금강의 평선(flat wire)의 효율적인 제조방법이 개시되어 있다. 이 제조방법에 있어서, 철선이 냉간인발 또는 열간인발에 의해 단면이 원형형상으로 되고, 그런 다음 냉간압연 또는 열간압연을 통하여 1㎜이하 두께의 평선으로 형성되어, 최종 평선은 평평한 측면과 평평한 측면 사이에 형성된 통 형상의 표면을 가지게 된다. 이 평선은 매우 정밀한 원형도로써 코일형상으로 더욱 형성되고 링 재료를 통 형상의 외면 및 내면으로 효율적으로 절단하여 실린더의 내면에 적절한 두께의 오일막을 형성한다.

또한, 일본특허공개공보 2000-320672호에는, 불규칙하게 변형된 실린더 표면에의 양호한 추종성을 가지고 기밀성(airtight property)을 향상시키는 저장력의 3피스 타입의 조합 오일제어링이 예시되어 있다. 조합 오일제어링은, 스페이서 익스펜더와, 서로 축방향으로 떨어져서 이 스페이서 익스펜더에 부착된 2개의 사이드 레일을 포함하여 구성되며, 상기 상부와 하부 사이드 레일의 바깥 끝단 사이의 축방향 거리는 상부와 하부 사이드 레일을 관통하는 가상의 중심면 사이의 축방향 거리보다 짧게 되어, 작동 시에 실린더의 변형된 내면에의 사이드 레일의 추종성이나 변형대응성을 개선하는 것이지만, 추종성을 개선하는 실질적인 효과는 낳지 못하고 있다.

작동시 피스톤의 상향 행정 동안에, 사이드 레일의 외측 표면은 피스톤의 이동방향에 반대방향으로 실린더의 내부 표면에 대한 마찰력을 생성하여 오일제어링은 크랭크실을 향하여 링 그루브에서 이동된다. 이 때에, 하부 사이드 레일은 링 그루브의 바닥면에 평행하게 접촉하고, 하부 사이드 레일은 통 형상의 외부표면의 실질적으로 중앙 부분에서 실린더의 내면에 접촉하고 있는 한편, 마찰력은 오일제어링과 링 그루브 사이의 간극과 스페이서 익스펜더의 변형에 기인하여 상부 사이드 레일을 크랭크실을 향하여 경사지게 한다. 따라서, 상부 사이드 레일은 외부표면의 두꺼운 중앙부분의 상부지점에서 실린더의 내부표면에 접촉하게 된다.

피스톤의 하향 행정동안에는, 오일제어링은 연소실을 향하여 링 그루브에서 이동하고, 그 결과 상부 사이드 레일은 링 그루브의 최상단 표면에 평행하게 접촉하고, 상기 상부 사이드 레일은 통 형상 외면의 실질적으로 중앙 부분에서 실린더의 내면에 접촉하는 반면에, 하부 사이드 레일은 외면의 두꺼운 중앙부분 아래의 하부지점에서 실린더의 내부표면에 접촉하게 된다.

사이드 레일이 스페이서 익스펜더의 탄성력에 의해 실린더의 내면에 접촉하게 되지만, 사이드 레일의 둥근 바깥면은 사이드 레일의 경사 및 비경사의 조건에서 실린더의 내면에 적절한 두께의 오일 막을 항상 생성할 수 있는 것은 아니며, 실린더의 내면으로부터 적당량의 윤활유를 긁어낼 수 있는 것도 아니라 여겨진다. 특히, 오일제어링이 실린더의 내면에서 사이드 레일의 가압력을 줄이기 위한 저장력의 사이드 레일과 결합된 경우에, 오일제어링은 오일소비를 증가시키는 것을 알았다.

본 발명의 목적은, 오일제어링을 위해 설정된 저장력하에 양호한 오일제어기능을 실행할 수 있는 사이드 레일을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 저장력 하에서 그러한 사이드 레일과 결합된 오일제어링을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 내연기관에서 윤활유와 연료의 소비를 줄일 수 있는 사이드 레일과 조합 오일제어링을 제공하는 것이다.

본 발명에 의한 사이드 레일(1)은, 서로 평행한 한 쌍의 측면(2a, 2b)과, 실린더(16)의 내면(17)에 접촉하기 위하여 상기 측면(2a, 2b)의 2개의 외부 테두리 사이에 형성된 외부면(3)과, 오일제어링의 스페이서 익스펜더(10)에 접촉하기 위하여 상기 측면(2a, 2b)의 2개의 내부 테두리 사이에 형성된 내부면(4)을 포함하여 구성되는 거의 직사각형 단면을 가지는 링 형상으로 형성된 것이다. 외부면(3)은, 인접한 측면(2a, 2b)에 연결된 한 쌍의 에지면(5)과 이 에지면(5) 사이에 형성된 중간면(6)을 구비한다. 에지면(5)은 종래기술의 통 형상 표면(30)보다 작은 반경으로 형성되어, 에지면(5)은 작동 시에 사이드 레일(1)의 경사진 조건하에서 실린더(16) 상의 오일막을 용이하게 타고 올라가서 사이드 레일(1)이 실린더(16)의 내부면(17) 상에 원활한 활주운동을 실행하도록 한다. 사이드 레일(1)이 비경사 조건일 때에, 실린더(6) 상의 윤활유를 효과적으로 긁어내기 위하여 중간면(6)은 종래기술의 통형상 표면(30)보다 더 큰 곡률반경을 가지고 형성됨으로써, 사이드 레일(1)과 실린더(16)의 내면(17) 사이의 필요최소한도의 두께의 윤활유막을 형성한다. 또한, 중간면(6)을 형성하는 더 큰 곡률반경은 실린더(16)의 내면(17)에 더 큰 접촉면적을 제공하고 내마모성을 향상시킨다.

도 1은 종래기술의 사이드 레일의 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 사이드 레일의 바람직한 실시예의 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 사이드 레일의 또 다른 실시예의 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 사이드 레일의 또 다른 실시예의 단면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 사이드 레일에 결합된 오일제어링의 단면도이다.

도 6은 오일제어링을 가지는 피스톤이 상향 행정일 때의 본 발명에 따른 사 이드 레일에 결합된 오일제어링의 단면도이다.

도 7은 피스톤이 하향 행정일 때의 오일제어링의 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 비록 슬라이딩 실행의 개선을 위하여 표면 변형예가 마련되어 있지만, 종래 기술의 사이드 레일은 통 형상의 외부 및 내부 표면으로 되어 있다. 편리하게도, 외부 및 내부표면(30)이 실질적으로 일정한 곡률반경의 통 형상으로 방사상으로 확장되도록 통 형상의 표면(30)들은 철선의 압연시에 평평한 단면으로 동시에 형성될 수 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 사이드 레일은, 서로 평행인 한 쌍의 방사상의 측면(2a, 2b)과, 상기 측면(2a, 2b)의 2개의 외부 테두리 사이에 형성된 외주면(3)과, 측면(2a, 2b)의 2개의 내부 테두리 사이에 형성된 내주면(4)을 구비하는 거의 직사각형 단면을 가지는 링 형상으로 형성되어 있다.

각 에지면(5)은 사이드 레일 폭 h₆의 1/5 내지 8/5와 실질적으로 동등한 반경으로 형성되어 있다. 중간면(6)은 실질적으로 일정한 반경의 원통형 표면 (cylindrical surface), 또는 에지면(5)에 대한 곡률반경보다 더 큰 실질적으로 일정한 곡률반경의 통 면(barrel face)으로 형성되어 있다. 중간면(6)의 축방향 길이는 사이드 레일 폭 h₆의 대략 30% 내지 70%의 범위에 있다.

각 에지면(5)은 사이드 레일 폭 h₆의 1/5보다 작은 반경으로 형성될 수 없는 데, 이는 에지면의 그러한 작은 곡률은 다이(die)로부터 뽑아낼 수 없기 때문이며, 사이드 레일 폭 h₆의 8/5보다 큰 각 에지면(5)의 반경은 적절한 오일막을 생성할 수 없는 데, 이는 그러한 반경은 각 에지면(5)과 중간면(6) 사이의 경계부(6a)에서 날카로운 각을 제공하기 때문이다. 중간면(6)의 축방향 길이 h₇가 사이드 레일 폭 h₆의 대략 30%보다 작다면, 중간면(6)은 피스톤(12)의 상하향 행정 시에 충분한 스크래핑(scraping) 기능을 하게되어, 결국 오일 소비가 증가된다. 중간면(6)의 축방향 길이 h₇가 사이드 레일 폭 h₆의 대략 70%보다 크다면, 사이드 레일(1)이 최대경사각도로 경사져 있더라도, 상부 사이드 레일(1)의 에지면(5)은 피스톤(12)의 상향운동 동안에 실린더(16)의 내면(17)에 접촉하지 않게 된다. 그리하여, 윤활유는 에지면(5)의 근방에서 평평한 면이나 중간면(6)에 의해 긁어 올려져서 오일소비가 증가하게 된다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 사이드 레일(1)이 스페이서 익스펜더(10)와 함께 조합 오일제어링(11)을 형성한다. 통 형상면(30)이 더욱 압연 또는 가압되어, 인접한 측면(2a, 2b)에 연결된 한 쌍의 에지면(5)과 외부면(3)의 중간부나 내부에서 에지면(5) 사이에 배치된 중간면을 포함하는 외부면(3)을 형성한다. 중간면(6)은 일정한 반경의 원통형 표면, 또는 큰 곡률반경의 약간 볼록하게 만곡된 면으로 되어 있다. 에지면(5)은 원래는 압연에 의해 형성된 팽창된 통형상 면의 흔적이지만, 통형상 면(30)보다 더 작은 곡률반경의 만곡된 면으로 완벽히 개질된다. 도 2의 단면도에 나타낸 바와 같이, 경계부(6a)는 단면이 단일의 원호 또는 조합된 원호의 연속적인 곡면을 가지는 각 에지면(5)과 중간면(6) 사이에 형성되어, 만곡면은 에지면(5)과 중간면(6) 양자에 접하여 경계부(6a)를 통하여 원활하고 연속적인 접면을 규정한다. 한편, 본 실시예에서는, 경계부(6a)는 에지면과 중간면(5와 6)의 그다지 예리하지 않은 에지 사이에 불연속적인 고리형상의 라인일 수도 있다.

폭 h₆이 0.3㎜보다 작은 사이드 레일은 충분한 기계적 강도를 가지지 못하고, 폭 h₆이 0.65㎜를 넘는 사이드 레일은 오일제어링의 저장력하에 실린더(16)의 내면(17)에의 오일제어링의 추종성을 떨어뜨려 오일소비가 증가되기 때문에, 사이드 레일 폭 h₆은 대략 0.3㎜ 내지 0.65㎜의 범위이다. 외부면(3)과 유사하게, 내부면(4)도 압연가공에 의해 사이드 레일 폭 h₆의 실질적으로 절반의 반경으로 통 형상으로 방사상으로 팽창되도록 형성되고, 그런 다음 사이드 레일은 더 이상의 내부면 (4)을 형성하지 않고 압연가공 후에 스페이서 익스펜더에 부착된다. 그러나, 도 3에 나타낸 바와 같이, 제조시에 압연된 재료를 용이하게 다루거나 압연된 재료가 코일성형기(coiling machine)에 잘못 부착되는 것을 피하기 위하여, 외부면(3)에 유사한 형상이나 외부면의 거울상(mirror image)이 적용될 수도 있다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 사이드 레일은 스페이서 익스펜더(10)에 부착되어 피스톤(12)의 링 그루브(7) 내에서 오일제어링(11)을 조립한다. 상부 사이드 레일 (1)은 링 그루브(7)의 최상단 방사면(8)을 향하여 또한 스페이서 익스펜더(10)의 탄성력 하에 실린더(16)의 내부면(17)을 향하여 탄성적으로 가압된다. 하부 사이 드 레일(1)은 링 그루브(7)의 바닥 방사면(9)을 향하여 또한 스페이서 익스펜더 (10)의 탄성력 하에 실린더(16)의 내부면(17)을 향하여 탄성적으로 가압된다.

도 2에 나타낸 실시예에 있어서, 중간면(6)은 한 쌍의 에지면(5) 사이에 실질적으로 일정한 반경의 원통형 표면으로 형성되고, 중간면(6)의 축방향 길이는 사이드 레일 폭 h₆의 대략 30%와 대략 70% 사이의 범위이다. 도 3의 다른 실시예는, 통 형상으로 볼록하게 형성되고 중간면(6)의 접속부 또는 경계부(6a)로부터 바깥쪽을 향하여 방사상으로 돌출한 중간면(6)과, 대략 0.01㎜ 이하의 높이를 가지는 각 에지면(5)이 예시되어 있다. 0.01㎜를 넘게 돌출된 중간면(6)의 볼록부는 중간면 (6)에 의한 윤활유의 스크래핑 기능을 떨어뜨린다. 외부면(3)은 상하부 에지면(5)이 거울상으로 형성되어 중간면(6)의 중심을 지나는 중앙의 가상면 P에 대칭이어서, 뒤집더라도 사이드 레일은 스페이서 익스펜더(10)에 정확하게 부착될 수 있다.

작동시 피스톤(12)의 상향 행정 동안에, 상부 사이드 레일(1)의 외부면(3)은 실린더(16)의 내부면(17)에 접촉함과 동시에, 상부 사이드 레일(1)의 외부면(3)과 실린더(16)의 내부면(17) 사이에 발생된 마찰력에 의해, 또한 오일제어링과 링 그루브(7)사이의 간극과 스페이서 익스펜더(10)의 변형에 의해 상부 사이드 레일(1)의 외부면(3)은 크랭크실로 이동하여, 도 6에 나타낸 바와 같이 상부 사이드 레일 (1)의 상부 측면(2a)은 스페이서 익스펜더(10)의 탄성력에 대향하여 링 그루브(7)의 최상단면(8)으로부터 강제적으로 이격된다. 결과적으로, 상부 사이드 레일(1)의 상부 에지면(5) 만이 실린더(16)에 접촉하면서, 외부면(3)이 경사진 조건하에서 상부 사이드 레일(1)은 상방으로 동작한다. 따라서, 상부 사이드 레일(1)의 상부 에지면(5)은 실린더(16)상의 오일막에 용이하게 올라탈 수 있는 상태로 유지되고, 실린더(16)와 상부 에지면(5) 사이의 충분한 두께의 오일막을 형성하도록 하고, 상부 에지면(5)에 의해 보다 적은 양의 윤활유를 스크래핑한다.

이 때, 하부 사이드 레일(1)은 상부 사이드 레일(1)처럼 크게 경사지지 않고 링 그루브(7)의 바닥면(9)에 접촉하여 유지되고, 하부 사이드 레일(1)은 거의 평평한 중간면(6)의 실질적으로 중간부분에서 실린더(16)에 접촉하여 필요한 최소두께의 윤활유막을 행성하고 실린더(16) 상의 윤활유를 충분히 효과적으로 긁어낸다. 하부 사이드 레일(1)에 의해 긁어낸 오일은, 링 그루브(7)로부터 크랭크실로의 통로(도시하지 않음)와 스페이서 익스펜더(10)의 개구(도시하지 않음)를 통하여 크랭크실로 공급된다.

작동시 피스톤(12)의 하향 행정 동안에, 하부 사이드 레일(1)의 외부면(3)은 실린더(16)의 내부면(17)에 접촉함과 동시에, 하부 사이드 레일(1)의 외부면(3)과 실린더(16)의 내부면(17) 사이에 발생된 마찰력에 의해, 또한 오일제어링과 링 그루브(7)사이의 간극과 스페이서 익스펜더(10)의 변형에 의해 링 그루브(7)에서 크랭크실로 이동하여, 도 7에 나타낸 바와 같이 하부 사이드 레일(1)의 바닥 측면 (2b)은 스페이서 익스펜더(10)의 탄성력에 대향하여 링 그루브(7)의 바닥면(9)으로부터 강제적으로 이격된다. 그 결과, 하부 사이드 레일(1)의 하부 에지면(5)만이 실린더(16)에 접촉하면서, 외부면(3)이 경사진 조건하에서 하부 사이드 레일(1)은 아래쪽으로 동작한다. 따라서, 하부 사이드 레일(1)의 하부 에지면(5)은 오일막에 용이하게 올라탈 수 있는 상태로 유지되고, 실린더(16)와 하부 에지면(5) 사이의 충분한 두께의 오일막을 형성하도록 하고, 하부 에지면(5)에 의해 보다 적은 양의 윤활유를 스크래핑한다.

이 때, 상부 사이드 레일(1)은 하부 사이드 레일(1)처럼 크게 경사지지 않고 링 그루브(7)의 최상단면(8)에 접촉하여 유지되고, 상부 사이드 레일(1)은 거의 평평한 중간면(6)의 실질적으로 중간부분에서 실린더(16)에 접촉하여 필요한 최소두께의 윤활유막을 행성하고 실린더(16) 상의 윤활유를 충분히 효과적으로 긁어낸다. 상부 사이드 레일(1)에 의해 긁어낸 오일은, 링 그루브(7)로부터 크랭크실로의 통로와 스페이서 익스펜더(10)의 개구를 통하여 크랭크실로 공급된다.

이와 같이, 상부 또는 하부 레일은 피스톤(12)의 상향 또는 하향 행정동안에 링 그루브(7)의 최상단면(8) 또는 바닥면(9)으로부터 떨어져 경사진 상태에서 링 그루브(7)에서 이동하여, 사이드 레일의 양호한 추종성을 위하여 앞선 사이드 레일 (1)의 앞선 에지면(5)이 오일막을 통하여 실린더(16)에 미끄럼 접촉하게 한다. 동시에, 다음의 사이드 레일(1)의 중간면(6)이 실린더(16)로부터 충분한 양의 윤활유를 긁어내어 연소실로의 윤활유 손실을 방지하여 오일 소비를 줄인다.

본 발명은, 윤활유를 절약하기 위하여 조압 오일제어링에 결합된 하나 이상의 사이드 레일에 적용될 수도 있지만, 오일제어링에서 양 사이드 레일 또는 모든 사이드 레일에 본 발명을 적용하여 완전한 오일소비의 감축을 달성하는 것이 바람직함은 물론이다. 또한, 조립방향을 제한함이 없이 사이드 레일의 잘못된 부착을 방지하기 위하여 같은 타입의 상하부 사이드 레일을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 사이드 레일의 효과를 확인하기 위하여, 배기량 1800㏄의 수냉 4기통 실기엔진을 사용하여, 6000 rpm - WOT(wide open throttle)로 10시간씩 실행한 오일소비시험을 행하였다. 본 발명에 의한 사이드 레일을, 도 2에 나타낸 바와 같은 단면 형상을 갖도록 준비하고, 모두 링 폭 h₁ 2.0㎜와 링 폭 h₆ 0.3㎜ 내지 0.5㎜로 하여 도 5에 나타낸 오일제어링에 결합하였다. 최상단 링은 마르텐사이트계 스테인레스로 제조되고 외부면에 질화처리를 행하며, 제 2 링은 주철로 제조되고 외부면은 경사진 것이다. 제 1 및 제 2 링은 매 시험마다 교환된다. 조합 오일제어링의 모두는 호칭지름 79㎜, 링 폭 h₁ 2.0㎜이다. 스페이서 익스펜더는 축방향으로 주름진 구조를 가지며, 조합 장력을 약 20N으로 하였다. 상하부 사이드 레일은 링 폭 h₆이 0.3㎜, 0.4㎜ 및 0.5㎜의 3가지 타입으로 하였다. 사이드 레일을 정확히 원형으로 감은 후에, 약 20%, 약 30%, 약 40%, 약 50%, 약 60%, 및 약 70%의 6가지 타입의 링 폭 h₇을 가지는 평평한 중간면(6)을 형성하도록 외부면(3)을 연마하였다. 다음 표는 오일소비 시험결과를 나타낸다. 표에서 평탄면율 P_r = h₆/h₇, Oc는 종래기술의 사이드 레일의 오일소비율을 "1"로 하여 비율로 나타낸 오일소비량이다. 이와 유사하게, 외부면이 통 형상인 종래기술의 사이드 레일을 준비하여 평탄면율 P_r을 0으로 하여 샘플 번호 1, 8 및 15로 실험하였다.

표에 나타낸 시험결과에 의하면, 샘플 번호 3 내지 7, 10 내지 14 및 17 내지 21의 사이드 레일에 결합된 조합 오일제어링이 샘플 번호 1, 2, 8, 9, 15 및 16 의 사이드 레일에 비하여 윤활유소비 저감효과가 우수하고, 중간면(6)의 폭 h₇이 사이드 레일 폭 h₆의 30%이하인 경우에는 윤활유의 소비는 증가하는 것을 알 수 있다.

표

h₆(㎜)	No.	P_r(%)	O_c	h₆(㎜)	No.	P_r(%)	O_c
0.5	1	0	1	0.4	12	50	0.6
	2	20	1.0		13	60	0.6
	3	30	0.8		14	70	0.7
	4	40	0.7	0.3	15	0	0.75
	5	50	0.7		16	20	0.7
	6	60	0.7		17	30	0.6
	7	70	0.8		18	40	0.5
0.4	8	0	0.9		19	50	0.5
	9	20	0.8		20	60	0.5
	10	30	0.7		21	70	0.6
	11	40	0.6

상술한 바와 같이, 본 발명은 사이드 레일이 경사 및 비경사의 통상적인 조건일 때에, 에지면과 중간면이 실린더의 내부면과 접촉하는 보다 얇은 사이드 레일을 제공할 수 있고, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

1. 사이드 레일의 원활한 미끄럼 운동을 위하여, 에지면이 실린더 상의 오일막에 용이하게 올라탄다.

2. 중간면이 실린더로부터 충분한 양의 윤활유를 긁어내어 실린더 상에 필요한 최소두께의 오일막을 형성하는 기능을 한다.

3. 중간면이 보다 큰 접촉면을 규정하여 내마모성을 향상시킨다.

4. 폭을 작게하거나 장력을 감소시켜도 사이드 레일이 작동시에 실린더의 변 형된 내부면에의 우수한 추종성을 발휘한다.

5. 사이드 레일이 우수한 오일제어 기능을 발휘하여 사이드 레일의 양호한 추종성과 탁월한 오일 스크래핑에 의해 오일 및 연료소비를 현저히 저감한다.

6. 사이드 레일이 내연기관의 성능을 향상시키는 데에 효과적이다.

Claims

오일제어링용 사이드 레일로서, 상기 사이드 레일은,

서로 평행한 한 쌍의 측면과, 실린더의 내면에 접촉하기 위하여 상기 측면의 2개의 외부 테두리 사이에 형성된 외부면과, 상기 오일제어링의 스페이서 익스펜더에 접촉하기 위하여 상기 측면의 2개의 내부 테두리 사이에 형성된 내부면을 포함하여 구성되는 거의 직사각형 단면을 가지는 링 형상으로 형성되며,

상기 외부면은 인접한 측면에 연결된 한 쌍의 에지면과, 이 에지면 사이에 형성된 중간면과, 한쌍의 에지면과 중간면의 사이에 형성된 경계부를 구비하며,

상기 에지면의 각각은 상기 사이드 레일 폭의 1/5 내지 8/5에 상당하는 곡률반경으로 형성되며, 사이드 레일의 경사시에, 에지면은, 사이드레일에 맞닿아 접하는 실린더의 내벽상의 오일막에 용이하게 타고 올라가서, 사이드레일을 원활히 미끄럼운동시키고,

상기 중간면은 실질적으로 일정한 반경으로 형성된 원통형 면 또는 상기 에지면의 곡률반경보다 실질적으로 더 큰 곡률반경으로 형성된 통 면으로 형성되며, 상기 통 면은 0.01㎜ 이하의 높이만큼 상기 중간면과 에지면 사이의 경계부로부터 바깥쪽으로 약간 돌출한 볼록면을 형성하고, 중간면은 큰 접촉면적으로 내벽과 접촉하며,

상기 중간면의 축방향 길이는 사이드 레일의 폭의 30% 내지 70%의 범위인 것을 특징으로 하는 사이드 레일.
제 1 항에 있어서, 상기 사이드 레일 폭은 약 0.3㎜ 내지 약 0.65㎜ 사이의 범위인 것을 특징으로 하는 사이드 레일.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 내부면은 상기 사이드 레일 폭의 대략 절반의 곡률반경으로 형성되는 것을 특징으로 하는 사이드 레일.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 내부면은 상기 외부면과 같은 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 사이드 레일.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 에지면은 상기 사이드 레일을 압연함으로써 팽창되는 면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 사이드 레일.
스페이서 익스펜더와 상기 스페이서 익스펜더에 의해 방사상으로 외향으로 가압된 사이드 레일을 가지는 조합 오일제어링으로서, 상기 사이드 레일은 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 사이드 레일인 것을 특징으로 하는 조합 오일제어링.
스페이서 익스펜더와 상기 스페이서 익스펜더에 의해 방사상으로 외향으로 가압된 사이드 레일을 가지는 조합 오일제어링으로서, 상기 사이드 레일은 제 3 항에 기재된 사이드 레일인 것을 특징으로 하는 조합 오일제어링.
스페이서 익스펜더와 상기 스페이서 익스펜더에 의해 방사상으로 외향으로 가압된 사이드 레일을 가지는 조합 오일제어링으로서, 상기 사이드 레일은 제 4 항에 기재된 사이드 레일인 것을 특징으로 하는 조합 오일제어링.
스페이서 익스펜더와 상기 스페이서 익스펜더에 의해 방사상으로 외향으로 가압된 사이드 레일을 가지는 조합 오일제어링으로서, 상기 사이드 레일은 제 5 항에 기재된 사이드 레일인 것을 특징으로 하는 조합 오일제어링.