KR101371744B1

KR101371744B1 - 피스톤링 장착 구조

Info

Publication number: KR101371744B1
Application number: KR1020120118110A
Authority: KR
Inventors: 장문휘; 김진태; 신연호
Original assignee: 현대자동차(주)
Priority date: 2012-10-23
Filing date: 2012-10-23
Publication date: 2014-03-07
Also published as: US9109699B2; JP6121146B2; JP2014085009A; US20140109764A1; DE102012112659A1

Abstract

본 발명은, 피스톤헤드의 원주 방향을 따라 링홈이 형성되며, 상기 링홈의 외주면에 그 원주 방향을 따라 일정 구간만큼 가이드홈이 형성된 피스톤; 상기 링홈에 회전 가능하게 끼움 장착되며, 일단부와 타단부 사이에 엔드갭이 조성되고, 내주면에 가이드돌기가 형성되며, 상기 가이드돌기가 상기 가이드홈의 구간 내에 구비되어 그 구간 내에서 회전되도록 구성된 피스톤링;을 포함하여 구성되며, 상기 피스톤링을 상기 피스톤헤드에 복수 장착시, 어느 피스톤링에 형성된 엔드갭의 회전구간이 나머지 피스톤링에 형성된 엔드갭의 회전구간과 겹쳐지지 않도록 구성된 피스톤링의 장착 구조가 소개된다.

Description

피스톤링 장착 구조{STRUCTURE FOR MOUNTING PISTON RING}

본 발명은 피스톤링을 장착하는 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 피스톤링에 형성된 엔드갭 부분이 피스톤헤드의 원주 방향을 따라 서로 다른 구간에서 회전되도록 함으로써, 엔드갭이 일치하는 것을 방지하여 블로바이 가스를 저감하도록 한 피스톤링 장착 구조에 관한 것이다.

내연기관엔진의 사이클 행정시 실린더 벽과 피스톤 사이의 틈으로 미량의 혼합기가 새어 나오게 되는데 이 현상을 블로바이 현상이라고 하며, 그 혼합기를 블로바이 가스라고 한다.

이러한, 블로바이 현상은 대부분의 차량에서 나타나게 되는바, 이같은 블로바이 현상을 최소화시킬 수 있도록 피스톤링과 엔진오일이 밀봉 기능을 담당하게 된다.

도 1은 종래 기술에 의한 피스톤링의 장착 구조를 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 상기 피스톤헤드(1)에 다수의 링홈(1a)이 원주 방향을 따라 형성되며, 상기 링홈(1a)에 피스톤링(2)이 각각 끼워진다. 이때, 상기 피스톤링(2)은 일부가 끊어진 형상으로 엔드갭(2a)이 조성된다. 그리고, 엔진이 구동되는 상태에서 상기 피스톤링(2)은 상기 링홈(1a) 내에서 360°자유롭게 회전이 이루어진다.

그러나, 이같은 회전 동작 중 각각의 피스톤링에 형성된 엔드갭이 일치하는 경우, 블로바이 가스량이 크게 증대되면서, 터포 파울링 및 후처리 성능 저하가 발생되는 문제가 있다.

이에, 상기한 문제점을 해결하기 위해 링홈에 스토퍼를 형성하여 피스톤링의 회전을 차단하는 기술이 제안되기도 했으나, 피스톤링이 미회전하게 됨으로 인해 피스톤의 부분적 편마모 현상 및 피스톤링의 고착 현상으로 이어져 피스톤의 스커핑 현상이 발생되는 문제가 있었다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 복수의 피스톤링에 형성된 엔드갭 부분이 피스톤헤드의 원주 방향을 따라 서로 다른 구간에서 회전되도록 함으로써, 엔드갭이 일치하는 것을 방지하여 블로바이 가스를 저감하도록 한 피스톤링 장착 구조를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 피스톤헤드의 원주 방향을 따라 링홈이 형성되며, 상기 링홈의 외주면에 그 원주 방향을 따라 일정 구간만큼 가이드홈이 형성된 피스톤; 상기 링홈에 회전 가능하게 끼움 장착되며, 일단부와 타단부 사이에 엔드갭이 조성되고, 내주면에 가이드돌기가 형성되며, 상기 가이드돌기가 상기 가이드홈의 구간 내에 구비되어 그 구간 내에서 회전되도록 구성된 피스톤링;을 포함하여 구성되며, 상기 피스톤링을 상기 피스톤헤드에 복수 장착시, 어느 피스톤링에 형성된 엔드갭의 회전구간이 나머지 피스톤링에 형성된 엔드갭의 회전구간과 겹쳐지지 않도록 구성된 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 가이드돌기는 상기 피스톤링의 단부에 형성될 수 있다.

상기 가이드돌기는 상기 피스톤링의 일단부와 타단부에 각각 형성될 수 있다.

상기 피스톤링을 상기 피스톤헤드에 복수 장착시, 어느 링홈에 형성된 가이드홈의 형성구간이 나머지 링홈에 형성된 가이드홈의 형성구간과 겹쳐지지 않도록 형성될 수 있다.

상기 피스톤링을 상기 피스톤헤드에 복수 장착시, 각 링홈에 형성된 가이드홈의 형성구간이 상기 피스톤헤드의 원주 방향을 따라 균등 배분되어 형성될 수 있다.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 상기 가이드돌기가 가이드홈의 구간 내에 구비되며, 상기 가이드돌기가 엔드갭에 연접 형성됨으로써, 각 피스톤링에 형성된 엔드갭들이 해당 피스톤링이 회전하는 구간 내에서는 나머지 엔드갭의 회전 구간과 서로 겹쳐지지 않게 되는바, 피스톤링이 회전됨에 따라 엔드갭들이 일치되는 것을 방지하여 블로가스가 증가하는 것을 저감하는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 피스톤헤드에 피스톤링이 끼워진 상태 및 엔드갭이 일치된 상태를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 의한 피스톤헤드에 피스톤링이 끼워진 상태를 나타낸 정면도.
도 3은 본 발명에 의해 피스톤헤드에 피스톤링이 끼워진 상태의 평단면도.
도 4는 도 3에 도시된 피스톤헤드와 피스톤링의 조립 전 상태의 형상을 분리하여 나타낸 도면.
도 5의 (a)(b)는 본 발명에 의한 피스톤링의 장착 개수에 따른 가이드홈의 형성 구조를 설명하기 위한 도면.
도 6은 도 2에 도시된 피스톤헤드에 2개의 피스톤링이 장착된 경우의 A-A선 단면 및 B-B선 단면을 나타낸 도면
도 7은 도 2에 도시된 피스톤헤드에 3개의 피스톤링이 장착된 경우의 A-A선 단면, B-B선 단면, C-C선 단면을 나타낸 도면.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 내지 도 7을 통해 도시된 본 발명의 피스톤링 장착구조는, 크게 피스톤(10)과 피스톤링(18)을 포함하여 구성된다.

구체적으로, 피스톤헤드(12)의 원주 방향을 따라 링홈(14)이 형성되며, 상기 링홈(14)의 외주면에 그 원주 방향을 따라 일정 구간만큼 가이드홈(16)이 형성된 피스톤(10)과, 상기 링홈(14)에 회전 가능하게 끼움 장착되며, 내주면에 가이드돌기(20)가 형성되고, 상기 가이드돌기(20)가 상기 가이드홈(16)의 구간 내에 구비되어 그 구간 내에서 회전되도록 구성된 피스톤링(18)을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 피스톤링(18)을 상기 피스톤헤드(12)에 복수 장착시, 어느 피스톤링(18)에 형성된 엔드갭(18a)의 회전구간이 나머지 피스톤링(18)에 형성된 엔드갭(18a)의 회전구간과 겹쳐지지 않도록 구성된다.

도 2는 본 발명에 의한 피스톤헤드(12)에 피스톤링(18)이 끼워진 상태를 나타낸 정면도이며, 도 3은 본 발명에 의해 피스톤헤드(12)에 피스톤링(18)이 끼워진 상태의 평단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 피스톤헤드(12)와 피스톤링(18)의 조립 전 상태의 형상을 분리하여 나타낸 도면이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 피스톤(10)은 상단에 원기둥 형상의 피스톤헤드(12)가 형성되며, 상기 피스톤헤드(12)에는 그 원주 방향을 따라 적어도 둘 이상의 링홈(14)이 형성된다. 그리고, 상기 링홈(14)의 내측에는 그 외주면에 상기 링홈(14)의 원주 방향을 따라 일정 구간만큼 가이드홈(16)이 절단된 형상으로 형성된다.

이때, 상기 가이드홈(16)이 형성된 일정구간은 상기 링홈(14)의 원주 방향에 대한 일정한 각도범위로 나뉘어지며, 상기 피스톤링(18)의 설치 개수에 따라 가이드홈(16)이 형성된 각도범위가 달라질 수 있다.

상기 피스톤링(18)은 상기 링홈(14)에 끼워지는 것으로, 내주면 일부에 상기 링홈(14)을 향하여 가이드돌기(20)가 돌출 형성된다. 상기 가이드돌기(20)는 상기 가이드홈(16)의 구간 내에 구비되어, 상기 가이드홈(16)이 형성된 구간범위 내에서만 상기 가이드돌기(20)가 움직일 수 있게 된다.

즉, 상기 가이드돌기(20)가 가이드홈(16)의 구간 내에 구비됨으로써, 상기 피스톤링(18)이 링홈(14) 내에서 회전시, 가이드돌기(20)가 상기 피스톤링(18)과 함께 회전하게 되는데, 이때 상기 가이드돌기(20)는 가이드홈(16)의 구간 내에 구비됨으로써, 상기 가이드홈(16)의 양 단부에 단차지게 형성된 부분에 가이드돌기(20)가 걸려지게 되는바, 상기 가이드돌기(20)의 회전이 제한되면서, 상기 피스톤링(18)의 회전 역시 함께 제한된다.

특히, 각각의 피스톤링(18)에 형성된 엔드갭(18a)은 다른 피스톤링(18)에 형성된 나머지 엔드갭(18a)들과 서로 다른 회전구간 내에서 회전이 되도록 엔드갭(18a)을 형성하게 된다.

따라서, 각 피스톤링(18)에 형성된 엔드갭(18a)들이 해당 피스톤링(18)이 회전하는 구간 내에서는 나머지 엔드갭(18a)의 회전 구간과 서로 겹쳐지지 않게 됨으로써, 엔진 구동 중에 상기 엔드갭(18a)들이 일치되는 것을 방지하여 블로가스가 증가하는 것을 차단하게 된다.

상기 가이드돌기(20)는 상기 피스톤링(18)의 단부에 형성될 수 있다. 즉, 상기 엔드갭(18a)이 조성된 피스톤링(18)의 일단부 또는 타단부에 가이드돌기(20)가 돌출되어 형성될 수 있다.

다만, 바람직하게는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 엔드갭(18a)이 조성되기 위한 피스톤링(18)의 일단부와 타단부에 가이드돌기(20)가 각각 형성될 수 있다.

즉, 상기 가이드돌기(20)와 연접하여 엔드갭(18a)이 조성됨으로써, 각각의 가이드돌기(20)가 회전하는 구간을 서로 다르게 형성하는 구조를 통해서 엔드갭(18a)들이 일치되는 것을 자연스럽게 방지할 수 있게 된다.

도 5의 (a)(b)는 본 발명에 의한 피스톤링(18)의 장착 개수에 따른 가이드홈(16)의 형성 구조를 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 도 2에 도시된 피스톤헤드(12)에 2개의 피스톤링(18)이 장착된 경우의 A-A선 단면 및 B-B선 단면을 나타낸 도면이고, 도 7은 도 2에 도시된 피스톤헤드(12)에 3개의 피스톤링(18)이 장착된 경우의 A-A선 단면, B-B선 단면, C-C선 단면을 나타낸 도면이다.

도 5 내지 도 7을 참조하여 살펴보면, 상기 가이드홈(16)이 상기 피스톤헤드(12)에 복수 형성시, 상기 가이드홈(16)의 형성 구간이 상기 피스톤헤드(12)의 원주 방향에서 서로 겹쳐지지 않도록 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 가이드홈(16)이 상기 피스톤헤드(12)에 복수 형성시, 상기 가이드홈(16)의 형성 구간이 상기 피스톤헤드(12)의 원주 방향을 따라 균등 배분되어 형성될 수 있다.

즉, 도 5의 (a) 및 도 6과 같이, 2개의 피스톤링(18)이 장착되는 경우, 가이드홈(16)의 형성 구간이 링홈(14)의 원주 방향에 대해 대략 180°의 각도 구간으로 나뉘어 형성될 수 있다. 이때, 상기 가이드홈(16)은 혹시 모를 엔드갭(18a)의 일치여부를 방지하기 위해 180°보다 다소 작은 각도로 형성될 수 있을 것이다.

또한, 도 5의 (b) 및 도 7과 같이, 3개의 피스톤링(18)이 장착되는 경우, 가이드홈(16)의 형성 구간이 링홈(14)의 원주 방향에 대해 대략 120°의 각도 구간으로 나뉘어 형성될 수 있다. 이때, 상기 가이드홈(16)은 혹시 모를 엔드갭(18a)의 일치여부를 방지하기 위해 120°보다 다소 작은 각도로 형성될 수 있을 것이다.

이와 같이, 본 발명은 상기 가이드돌기(20)가 가이드홈(16)의 구간 내에 구비되며, 상기 가이드돌기(20)가 엔드갭(18a)에 연접 형성됨으로써, 각 피스톤링(18)에 형성된 엔드갭(18a)들이 해당 피스톤링(18)이 회전하는 구간 내에서는 나머지 엔드갭(18a)의 회전 구간과 서로 겹쳐지지 않게 된다. 따라서, 엔진 구동 중에 피스톤링(18)의 회전에 따라 엔드갭(18a)들이 일치되는 것을 방지하여 블로가스가 증가하는 것을 차단하게 된다.

한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

10 : 피스톤 12 : 피스톤헤드
14 : 링홈 16 : 가이드홈
18 : 피스톤링 18a : 엔드갭
20 : 가이드돌기

Claims

피스톤헤드(12)의 원주 방향을 따라 링홈(14)이 형성되며, 상기 링홈(14)의 외주면에 그 원주 방향을 따라 일정 구간만큼 가이드홈(16)이 형성된 피스톤(10);
상기 링홈(14)에 회전 가능하게 끼움 장착되며, 일단부와 타단부 사이에 엔드갭(18a)이 조성되고, 내주면에 가이드돌기(20)가 형성되며, 상기 가이드돌기(20)가 상기 가이드홈(16)의 구간 내에 구비되어 그 구간 내에서 회전되도록 구성된 피스톤링(18);을 포함하여 구성되고,
상기 가이드돌기(20)는 상기 피스톤링(18)의 단부에 형성되며,
상기 피스톤링(18)을 상기 피스톤헤드(12)에 복수 장착시, 어느 피스톤링(18)에 형성된 엔드갭(18a)의 회전구간이 나머지 피스톤링(18)에 형성된 엔드갭(18a)의 회전구간과 겹쳐지지 않도록 구성되는 피스톤링의 장착 구조.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 가이드돌기(20)는 상기 피스톤링(18)의 일단부와 타단부에 각각 형성된 것을 특징으로 하는 피스톤링의 장착 구조.
청구항 1에 있어서,
상기 피스톤링(18)을 상기 피스톤헤드(12)에 복수 장착시, 어느 링홈(14)에 형성된 가이드홈(16)의 형성구간이 나머지 링홈(14)에 형성된 가이드홈(16)의 형성구간과 겹쳐지지 않도록 형성되는 피스톤링의 장착 구조.
청구항 1에 있어서,
상기 피스톤링(18)을 상기 피스톤헤드(12)에 복수 장착시, 각 링홈(14)에 형성된 가이드홈(16)의 형성구간이 상기 피스톤헤드(12)의 원주 방향을 따라 균등 배분되어 형성된 것을 특징으로 하는 피스톤링의 장착 구조.