KR100589421B1 - 피스톤의 스커트 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진의 운전 행정에 따라서 피스톤의 스커트 길이가 조절되도록 하기 위한 피스톤의 스커트 구조에 관한 것으로,

몸체의 중간부 도중에는 피스톤 핀이 끼워지기 위한 핀공이 형성되고, 그 상부 도중에는 압축링 및 오일링이 장착되기 위한 링홈이 형성되며, 그 하부에는 피스톤의 강성보강을 위한 스커트가 형성되는 피스톤에 있어서,

상기한 피스톤의 행정에 따라서 그 스커트의 길이가 연장 및 축소될 수 있도록, 상기 스커트의 도중에는 소정 크기의 장착공간이 그 하부가 개방된 채로 형성되고, 상기 장착공간에는 상기 스커트의 길이방향으로 연장편이 수용되어지되, 상기 연장편의 상단은 탄력수단에 의해서 탄력지지되고, 상기 연장편의 하부 도중에는 이탈방지수단이 형성된 것을 특징으로 하고,

상기한 이탈방지수단은, 상기 장착공간의 일측 스커트 몸체에 스톱퍼 이 형성되고, 상기 스톱퍼 홈이 위치되는 연장편의 도중에는 상기 스톱퍼 홈을 향해 돌출되는 스톱퍼가 형성되고, 상기 스톱퍼 홈의 하측에는 상기 스톱퍼가 이탈되지 않도록 하기 위한 클립이 장착된 것을 특징으로 한다.

피스톤, 스커트, 연장편

Description

피스톤의 스커트 구조{Variable apparatus of piston skirt}

도 1은 본 발명에 의해 형성된 피스톤 스커트의 단면도.

도 2는 본 발명에 의한 피스톤의 측면 구성도.

도 3은 본 발명에 의한 피스톤 스커트의 작동상태도.

도 4는 종래의 기술을 설명하기 위한 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 피스톤 21 : 핀공

22 : 링 홈 23 : 스커트

24 : 장착공간 25 : 스톱퍼 홈

26 : 클립 30 : 연장편

32 : 스톱퍼 40 : 스프링

50 : 실린더 라이너

본 발명은 피스톤의 스커트 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진의 운전 행정에 따라서 피스톤의 스커트 길이가 조절되도록 하기 위한 피스톤의 스커트 구조에 관한 것이다.

차량 엔진에 적용되는 피스톤은 실린더 내를 왕복운동하면서 팽창행정에서 고온고압의 가스 압력을 받아 이 힘을 피스톤 로드를 거쳐 크랭크 샤프트에 회전력을 전달해주는 기구로써, 피스톤의 중간부는 피스톤 핀을 매개로 커넥팅 로드의 상단부와 계합되고, 상기 커넥팅 로드의 하단부는 크랭크 샤프트에 계합된다. 즉, 상기한 피스톤의 상단부 도중에 형성된 링 홈에는 다수의 오일 링 및 압축 링이 개재되므로서, 연소실의 연소가스가 크랭크 실로 이동되는 것을 막을 뿐만 아니라 엔진 오일이 연소실로 유입되는 것이 방지되도록 구성된다.

특히, 최근에 개발되는 엔진은 엔진 운동부품에 의하여 발생하는 관성력을 줄이기 위하여 노력하고 있으며, 그 중 가장 중요한 부품 중의 하나가 피스톤이다. 피스톤은 엔진 소음에 있어 중요한 인자가 되고, 그 소음은 피스톤의 2차 운동(피스톤의 횡방향 운동 및 틸팅 운동)에 영향을 받고, 2차 운동의 정도에 따라 피스톤의 슬랩(Slap)에 의한 소음이 발생된다.

상기한 바와 같은 피스톤의 2차 운동은 피스톤 핀의 오프 셋(Off set), 실린더 보어의 변형, 실린더 보어와 피스톤 스커트 간의 간극(Clearance), 피스톤 스커트 프로파일(Profile), 피스톤 스커트부의 강성 등에 의해서 결정된다.

도 4는 종래의 일반적인 피스톤의 형상을 도시한 도면으로서, 피스톤(10)의 도중에는 가로방향으로 피스톤 핀이 끼워지기 위한 핀공(12)이 관통형성되고, 탑랜드 외주에는 압축링 및 오일링이 장착되기 위한 링홈(13)이 형성된다. 한편, 피스톤(10)의 하부측에는 피스톤의 강성보강을 위한 스커트(14)가 형성되는데, 상기 스 커트(14)의 내부에는 피스톤의 중량을 증대되지 않도록 살빼기 가공된다.

그리고 상기한 핀공(12)이 형성된 위치의 스커트(14)의 외주면은 피스톤(10)과 실린더 라이너 간의 마찰면적을 줄어들도록 살빼기 가공되는 것이 일반적이다. 또한, 다른 양측의 스커트(14)의 길이는 살빼기된 스커트의 길이보다 길게 형성되는 것이 일반적이다.

그런데 상기와 같이 피스톤의 외주면과 실린더 라이너 간의 마찰을 줄이기 위해 스커트부의 일측이 살빼기 가공됨에도 불구하고 피스톤과 실린더 라이너 간의 마찰력 증대에 의한 손실이 발생되는 문제가 발생된다. 한편, 피스톤과 실린더 라이너 간의 마찰력을 줄이기 위해서 피스톤 스커트의 길이를 무조건적으로 짧게 하게 되면 피스톤의 강성이 약화되므로서 피스톤 스커트의 설계는 피스톤의 강성을 고려하여 설계되어야 한다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 엔진의 운전 행정에 따라서 피스톤의 스커트 길이가 조절되도록 하기 위한 피스톤의 스커트 구조를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

몸체의 중간부 도중에는 피스톤 핀이 끼워지기 위한 핀공이 형성되고, 그 상부 도중에는 압축링 및 오일링이 장착되기 위한 링홈이 형성되며, 그 하부에는 피스톤의 강성보강을 위한 스커트가 형성되는 피스톤에 있어서,

상기한 피스톤의 행정에 따라서 그 스커트의 길이가 연장 및 축소될 수 있도 록, 상기 스커트의 도중에는 소정 크기의 장착공간이 그 하부가 개방된 채로 형성되고, 상기 장착공간에는 상기 스커트의 길이방향으로 연장편이 수용되어지되, 상기 연장편의 상단은 탄력수단에 의해서 탄력지지되고, 상기 연장편의 하부 도중에는 이탈방지수단이 형성된 것을 특징으로 하고,

상기한 이탈방지수단은, 상기 장착공간의 일측 스커트 몸체에 스톱퍼 이 형성되고, 상기 스톱퍼 홈이 위치되는 연장편의 도중에는 상기 스톱퍼 홈을 향해 돌출되는 스톱퍼가 형성되고, 상기 스톱퍼 홈의 하측에는 상기 스톱퍼가 이탈되지 않도록 하기 위한 클립이 장착된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의해 구성되는 피스톤의 구성 및 작동에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의해 형성된 피스톤 스커트의 단면도이고, 도 2는 본 발명에 의한 피스톤의 측면 구성도이고, 도 3은 본 발명에 의한 피스톤 스커트의 작동상태도이다.

도면 중에 표시되는 도면부호 20은 본 발명에 의해 형성된 피스톤을 지시하는 것이고, 도면부호 30은 본 발명에 의한 연장편을 지시하는 것이다.

상기한 피스톤(20)은 종래의 일반적인 피스톤에서와 같이 그 중간부 도중에 피스톤 핀이 끼워지기 위한 핀 공(21)이 형성되고, 상기 핀 공(21)을 기점으로 상부측 외주연에는 오일 링 및 압축 링이 끼워지기 위한 링 홈(22)이 형성되고, 상기한 핀 공(21)의 하부측에는 피스톤의 강성보강을 위한 스커트(23)가 형성된다.

한편, 상기한 피스톤(20) 스커트(23)의 길이는 점점 컴팩화되어가는 최근의 엔진 추세에 맞추어 그 몸체는 짧은 길이로 형성되지만, 상기 피스톤(20)의 행정에 따라서 상기 스커트(23)의 길이가 가변될 수 있도록 형성되는 것이다.

이를 위해 상기한 피스톤(20) 스커트(23)의 도중에는 소정 크기의 장착공간(24)이 살빼기를 통해서 형성되고, 상기 장착공간(24)의 내부에는 피스톤의 행정에 의해서 출몰작동하는 연장편(30)이 수용된다.

상기 장착공간(24)은 스커트(23)에 살빼기가공되므로서 상기 스커트(23)의 크기 및 폭 보다 작게 형성되고, 상기 연장편(30)의 크기는 상기 장착공간(24)에 수용되는 것인만큼 장착공간(24)에 수용되어 작동될 수 있는 크기로 형성된다.

물론, 상기한 장착공간(24) 및 연장편(30)은 상기 핀 공(21)을 중심으로 양측으로 대칭형성되어 피스톤 작동시에 그 균형이 유지되어야 한다.

한편, 상기한 연장편(30)은 상기 장착공간 내에서 그 상부가 코일 스프링(40) 등과 같은 탄력수단에 의해서 탄력지지되고, 상기 연장편(30)의 하부는 상기 연장편(30)의 작동범위 내에서의 이동은 허용하되 상기 장착공간(24)의 하부로 이탈되는 것은 방지되도록 하기 위한 이탈방지수단이 형성된다.

상기 이탈방지수단을 위해서, 상기 장착공간(24)의 일측 스커트(30) 몸체의 도중에는 피스톤의 길이방향으로 소정 크기의 스톱퍼 홈(25)의 형성되고, 상기 연장편(30)이 장착공간(24)에 수용된 상태에서 상기 스톱퍼 홈(25)이 위치되는 연장편(30)의 일측에는 스톱퍼(32)가 상기 스톱퍼 홈(25)을 향해서 돌출형성된다. 상기한 스톱퍼(32)가 스톱퍼 홈(25)에 끼워진 상태에서는 상기 스톱퍼(32)가 스톱퍼 홈(25)으로부터 이탈되지 않도록 하기 위한 클립(26)이 장착된다.

한편, 상기한 연장편(30)은 장착공간(24)으로부터 돌출되어 상기 피스톤(20)의 스커트가 연장된 상태가 되었을 경우에 상기 연장편(30)의 하단이 실린더 라이너(50)의 내측벽면에 닿을 수 있도록 상기 장착공간(24)은 피스톤의 외측을 향해 소정의 각도로 경사지게 형성된다. 이 때, 상기한 연장편(30)은 상기 장착공간(24)에 경사진 상태로 수용장착된다.

상기와 같이 피스톤 스커트에 장착된 연장편의 작동상태를 설명한다.

엔진이 운전되어 상기한 피스톤(20)이 상향이동되는 행정이 되면, 상기한 연장편(30)은 피스톤(20)의 관성력과 연장편의 자중에 의해서 상기 장착공간(24)으로부터 출연되어 결과적으로 스커트(23)의 길이가 연장된 상태가 된다.

반대로 엔진의 행정이 피스톤(20)이 하강하는 상태가 되면, 상기한 연장편(30)은 관성력에 의해서 탄력수단인 상기한 스프링(40)을 압축하면서 상기 장착공간(24)으로 몰입되어진다. 따라서 상기한 피스톤(20)의 스커트(23)의 길이는 결과적으로 짧아진 상태가 된다.

상기와 같이 피스톤(20)의 스커트(23)의 길이가 길어지면, 피스톤(20)의 그 작동과정에서의 자세가 보다 안정적인 상태가 되므로서 피스톤의 TDC 부근에서의 소음이 억제된다.

이상과 같이 상기한 연장편(30)이 피스톤의 장착공간(24) 내측에서 인출동작 및 몰입동작될 때에 오일 제트를 통해서 상기한 피스톤(20)의 하측으로 분사되는 오일이 상기한 장착공간(24) 및 연장편(30) 측으로 공급되어 마찰부분의 윤활이 이 루어지게 된다.

이상과 같이 구성된 본 발명에 의하면, 상기한 피스톤의 스커트는 피스톤의 상향행정 및 하향행정에 따라서 그 길이가 가변되도록 설정되므로서, 피스톤의 TDC 부근에서의 소음발생이 억제될 뿐만 아니라 피스톤 스커트와 실린더 라이너 간의 저마찰과 저소음이 실현되는 커다란 장점이 있는 것이다.

Claims (3)

1. 몸체의 중간부 도중에는 피스톤 핀이 끼워지기 위한 핀공이 형성되고, 그 상부 도중에는 압축링 및 오일링이 장착되기 위한 링홈이 형성되며, 그 하부에는 피스톤의 강성보강을 위한 스커트가 형성되는 피스톤에 있어서,

   상기한 피스톤(20)의 행정에 따라서 그 스커트(23)의 길이가 연장 및 축소될 수 있도록, 상기 스커트(23)의 도중에는 소정 크기의 장착공간(24)이 그 하부가 개방된 채로 형성되고, 상기 장착공간(24)에는 상기 스커트(23)의 길이방향으로 연장편(30)이 수용되어지되, 상기 연장편(30)의 하부 도중에는 이탈방지수단이 형성되고, 상기한 연장편(30)의 상단면과 장착공간(24)의 사이에는 연장편(30)을 탄력지지하기 위한 탄력수단이 개재된 것을 특징으로 하는 피스톤 스커트의 구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기한 이탈방지수단은, 상기 장착공간(24) 일측의 스커트(23) 몸체에 스톱퍼 홈(25)이 형성되고, 상기 스톱퍼 홈(25)이 위치되는 연장편(30)의 도중에는 상기 스톱퍼 홈(25)을 향해 돌출되는 스톱퍼(32)가 형성되고, 상기 스톱퍼 홈(25)의 하측에는 상기 스톱퍼(32)가 이탈되지 않도록 하기 위한 클립(26)이 장착된 것을 특징으로 피스톤 스커트의 구조.
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