KR100569370B1 - 오일 소모 저감형 피스톤 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오일 소모 저감형 피스톤에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피스톤의 탑링이 삽입 설치되는 링 홈의 상면에 오일통로를 형성하는 동시에 오일통로의 끝단부에 리턴스프링이 개재된 차단 피스톤을 설치하여, 흡입행정 초기에 탑링의 저면과 링 홈의 하면 사이에 형성되는 틈새로 오일이 유입된 후, 흡입 행정 말기에 상기 탑링의 상면과 링 홈의 상면 사이에 형성되는 틈새로 빠져나가는 것을 차단해 주도록 함으로써, 오일 소모를 저감시키는 동시에 배기가스 발생을 억제시킬 수 있도록 한 오일 소모 저감형 피스톤을 제공하고자 한 것이다.

피스톤, 오일 소모 저감, 차단피스톤

Description

오일 소모 저감형 피스톤{Piston for reducing oil consumption}

도 1은 본 발명에 따른 오일 소모 저감형 피스톤의 구조를 나타내는 단면 사시도,

도 2a,2b는 본 발명에 따른 오일 소모 저감형 피스톤의 작동 상태를 나타내는 단면도,

도 3a,3b는 종래의 피스톤 구조에서 오일이 소모되는 상태를 보여주는 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 탑링 20 : 링 홈

30 : 오일통로 40 : 입구

50 : 출구 60 : 설치공간

70 : 로드 80 : 차단체

90 : 리턴스프링 100 : 피스톤

200 : 차단 피스톤

본 발명은 오일 소모 저감형 피스톤에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 압축링이 삽입 장착되는 피스톤의 링홈 상단면에 환형 피스톤을 설치하여, 링홈의 바닥으로부터 유입된 오일이 연소실로 침투되는 현상을 방지하는 동시에 오일의 소모를 저감시킬 수 있도록 한 오일 소모 저감형 피스톤에 관한 것이다.

통상적으로 엔진의 구동과 함께 피스톤은 실린더블럭의 실린더 벽면을 따라 상하로 왕복 운동을 하게 되는데, 흡입행정/압축행정/팽창행정/배기행정의 순서로 직선 왕복 운동을 하게 된다.

대개, 상기 피스톤의 외경면에는 다수개의 링 홈, 바람직하게는 3개의 링 홈이 형성되어 있는 바, 가장 아래쪽 링 홈에는 오일 링이 삽입 장착되어 실린더 벽면에 윤활을 위해서 피막된 오일의 양이 과다할 경우 연소실 내로 오일이 유입되지 않게 긁어내리는 역할을 하게 된다.

특히, 오일 링 장착용 링 홈에서 그 위쪽에 위치한 두 개의 링 홈에는 압축링이 삽입 장착되는 바, 이 압축링은 가스 실(gas seal)의 역할을 하고, 팽창연소 행정시 연소실내에서 발생한 고온열을 피스톤으로부터 전달받아 열의 대부분을 실린더 벽면으로 방출하여 냉각 작용을 하며, 또한 실린더 벽면에 부착된 오일을 긁어내리는 역할도 하게 된다.

한편, 상기 두 개의 압축링중 가장 위쪽의 링 홈에 장착된 링은 탑링(top ring), 아래쪽 링 홈에 장착된 링은 바텀링(bottom ring)이라 칭한다.

이러한 구성를 갖는 종래의 피스톤은 다음과 같은 문제점이 있다.

상기 피스톤(100)이 배기행정 말기(흡기행정 초기)에서 하강 운동을 하는 동시에 상기 탑링(10)은 링 홈(20)의 하면으로부터 떨어지면서 위로 상승하여 링 홈(20)의 상면에 밀착되는 상태가 되고, 이에 탑링(10)의 저면과 링 홈(20)의 하면 사이에 틈새가 형성되어, 이 틈새로 오일이 침투된다(도 3a 참조).

이어서, 상기 피스톤(100)이 흡기행정 말기(압축행정 초기)에서 상승 운동을 하는 동시에 상기 탑링(10)은 링 홈(20)의 상면으로부터 떨어지면서 아래로 하강하여 링 홈(20)의 하면에 밀착되는 상태가 되고, 탑링(10)의 상면과 링 홈(20)의 상면 사이에 틈새가 형성되는 바, 이때 상기 탑링(10)의 저면과 링 홈(20)의 하면 사이의 틈새로 침투되어 있던 오일이 상기 탑링(10)의 상면과 링 홈(20)의 상면 사이의 틈새로 빠져나가게 된다(도 3b 참조).

즉, 오일이 피스톤의 압축 행정시 피스톤과 함께 그대로 상향 운반되어 상사점 부근에서 비산/증발하게 된다.

이와 같이, 오일이 마치 펌핑 작용과 같이 피스톤의 상사점 부근까지 운반되어 연소실로 유입됨에 따라, 오일 소모의 증가를 초래하고 배기가스 발생의 원인이 되며, 연소 효율을 떨어뜨리는 문제점으로 작용하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 연구 개발된 것으로서, 피 스톤의 탑링이 삽입 설치되는 링 홈의 상면에 오일통로를 형성하는 동시에 오일통로의 끝단부에 리턴스프링이 개재된 차단 피스톤을 설치하여, 흡입행정 초기에 탑링의 저면과 링 홈의 하면 사이에 형성되는 틈새로 오일이 유입된 후, 흡입 행정 말기에 상기 탑링의 상면과 링 홈의 상면 사이에 형성되는 틈새로 빠져나가는 것을 차단해 주도록 함으로써, 오일 소모를 저감시키는 동시에 배기가스 발생을 억제시킬 수 있도록 한 오일 소모 저감형 피스톤을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 탑링이 삽입 설치되도록 링 홈을 갖는 피스톤에 있어서, 상기 링 홈의 상면에 오일의 입구와 출구를 갖는 오일 통로를 형성하는 동시에 오일 통로의 출구에 설치 공간을 형성하고, 이 설치공간에 리턴스프링에 의하여 승하강 가능하게 차단 피스톤을 설치하여서 된 것을 특징으로 하는 오일 소모 저감형 피스톤을 제공한다.

바람직한 실시예로서, 상기 차단 피스톤은 환형 피스톤으로서, 오일통로의 출구를 막아주는 로드와, 상기 설치공간에 위치되면서 상기 탑링의 상면으로 침투된 오일을 막아주는 차단체가 서로 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직한 실시예로서, 상기 리턴스프링은 상기 설치공간의 상면과 상기 차단 피스톤의 차단체 상면 사이에 위치되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 설명한다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 오일 소모 저감형 피스톤의 구조를 나타내는 단면 사시도이고, 도 2a,2b는 본 발명에 따른 오일 소모 저감형 피스톤의 작동 상태를 나타내는 단면도이다.

본 발명은 피스톤의 흡입행정 초기에 탑링의 저면과 링 홈의 하면 사이에 형성되는 틈새로 오일이 유입된 후, 흡입 행정 말기에 상기 탑링의 상면과 링 홈의 상면 사이에 형성되는 틈새로 빠져나가는 것을 차단해 주는데 주된 특징이 있다.

이를 위해, 상기 피스톤(100)의 탑링(10)이 삽입 설치되도록 피스톤의 외경면에 형성된 링 홈(20)의 구조를 개선하게 되는 바, 상기 링 홈(20)의 상면에 오일의 입구(40)와 출구(50)를 갖는 오일 통로(30)를 형성하고, 이 오일 통로(30)의 출구(50)에는 설치 공간(60)을 형성하게 된다.

여기서, 상기 설치 공간(60)에 삽입 장착되는 차단 피스톤(200)을 구비하는 바, 상기 차단 피스톤(200)은 환형으로 이어진 일체형 피스톤으로서, 상부에는 오일 통로(30)의 출구(50)를 막아주는 로드(70)가 위쪽으로 돌출 형성되고, 하부에는 상기 설치 공간(60)에 위치될 정도의 체적을 갖는 차단체(80)가 일체로 형성된다.

특히, 상기 설치공간(60)의 상면과 상기 차단 피스톤(200)의 상면, 즉 차단체(80)의 상면 사이에는 리턴 스프링(90)이 위치된다.
이에 따라, 상기 리턴 스프링(90)은 차단체(80)에 하중이 작용되어 차단체(80)가 설치공간(60)으로부터 하부 방향으로 이동할 경우 인장되고, 상기 차단 피스톤(200)은 하중이 해제되면 리턴 스프링(90)의 복원력에 의하여 설치공간으로 다시 삽입되어진다.

여기서, 상기와 같은 구조로 이루어진 본 발명의 피스톤이 승하강하는 운동시, 실린더 벽면간에 존재하는 오일이 연소실까지 침투되는 현상을 차단해주는 작동관계를 첨부한 도 2a,2b를 참조로 설명하면 다음과 같다.

상기 피스톤(100)이 배기행정 말기(흡기행정 초기)에서 하강 운동을 할 때, 상기 탑링(10)은 링 홈(20)의 하면으로부터 떨어지면서 위로 상승하여 링 홈(20)의 상면(차단 피스톤(200)의 차단체(80) 저면을 포함)에 밀착되는 상태가 되고, 이에 탑링(10)의 저면과 링 홈(20)의 하면 사이에 틈새가 형성되어, 이 틈새로 오일이 침투된다(도 2a 참조).

이와 동시에, 상기 오일은 오일통로(30)의 입구(40)로 유입되어 출구(50)까지 침투되는 바, 상기 차단 피스톤(200)의 로드(70)에 의하여 상기 오일통로(30)의 출구(50)가 막혀져 있는 상태이므로 오일이 더 이상 침투되지 않게 된다.

이어서, 상기 피스톤(100)이 흡기행정 말기(압축행정 초기)에서 상승 운동을 할 때, 상기 탑링(10)은 링 홈(20)의 상면으로부터 떨어지면서 아래로 하강하여 링 홈(20)의 하면에 밀착되는 상태가 되고, 탑링(10)의 상면과 링 홈(20)의 상면 사이에 틈새가 형성된다.

이때, 펌핑작용으로 인하여 오일이 상기 오일통로(30)의 출구(50)를 통하여 배출되려는 힘에 의하여 출구(50)를 막고 있던 차단 피스톤(200)의 로드(70)가 하방향으로 이동하게 되고, 동시에 차단 피스톤(200)의 차단체(80)도 상기 탑링(10)의 상면에 밀착될 때까지 이동을 하게 된다.

물론, 상기 차단 피스톤(200)의 로드(70)에 의하여 오일통로(30)의 출구(50)는 계속 막혀져 있는 상태로 유지되어, 오일의 기밀은 계속 유지될 수 있다.

따라서, 상기 차단체(80)에 의하여 상기 탑링(10)의 상면과 링 홈(20)의 상면 사이에 형성된 틈새가 막혀지게 되어, 오일의 기밀 유지가 이루어진다.

한편, 피스톤(100)이 흡입행정 초기 위치가 되면 다시 리턴스프링(90)의 복원력에 의하여 상기 차단 피스톤(200)은 설치공간으로 다시 삽입되어진다.

이와 같이, 피스톤(100)의 승하강 운동시 탑링(10)과 링 홈(20)의 틈새를 따라 연소실까지 침투하던 오일 경로를 차단해줌으로써, 오일의 소모를 저감시키는 동시에 배기가스의 발생을 억제시킬 수 있게 된다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 오일 소모 저감형 피스톤에 의하면, 피스톤의 탑링이 삽입 설치되는 링 홈의 상면에 오일통로를 형성하는 동시에 오일통로의 출구에 리턴스프링이 개재된 차단 피스톤을 설치하여, 피스톤의 승하강시 형성되는 탑링과 링 홈간의 틈새를 통하여 연소실까지 오일이 침투되는 것을 차단해 줌으로써, 오일 소모를 저감시키는 동시에 배기가스 발생을 억제시킬 수 있고, 연소실의 연소 효율을 높일 수 있는 장점을 제공한다.

Claims (3)

1. 탑링이 삽입 설치되도록 링 홈을 갖는 피스톤에 있어서,

   상기 링 홈의 상면에는 오일의 입구와 출구를 갖는 오일 통로를 형성하는 동시에 오일 통로의 출구에는 설치공간을 형성하고, 상기 설치공간에는 리턴스프링에 의하여 승하강 가능하게 차단 피스톤을 설치하되, 상기 리턴스프링은 설치공간의 상면과 차단 피스톤의 상면 사이에 위치되게 하여서 이루어진 것을 특징으로 하는 오일 소모 저감형 피스톤.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 차단 피스톤은 환형 피스톤으로서, 오일통로의 출구를 막아주는 로드와, 상기 설치공간에 위치되면서 상기 탑링의 상면으로 침투된 오일을 막아주는 차단체가 서로 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 오일 소모 저감형 피스톤.
3. 삭제

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