KR101526744B1

KR101526744B1 - 차량용 엔진 피스톤

Info

Publication number: KR101526744B1
Application number: KR1020130157742A
Authority: KR
Inventors: 장문휘; 김진태
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2015-06-08

Abstract

피스톤 바디; 상기 피스톤 바디의 상단부에서 피스톤 바디의 원주방향을 따라 마련되는 링 형상의 쿨링파이프;및 상기 쿨링파이프에 마련되는 다수개의 관통홀;을 포함하는 차량용 엔진 피스톤이 소개된다.

Description

차량용 엔진 피스톤{ENGINE PISTON FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 엔진 피스톤에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 파손 가능성을 감소시키고 유동흐름을 원활하게 하는 쿨링 갤러리를 구비하는 차량용 엔진 피스톤에 관한 것이다.

엔진에 있어서 냉각은 필수적인 부분이다. 엔진의 과열은 엔진 구성간을 융착시킬 수 있으며, 특히 적절한 냉각이 이루어지지 않을 때에는 피스톤이 실린더 블록에 융착되어 엔진을 구동이 중단되기까지 이르르게 된다.

따라서 엔진에 있어서 항상 고온 상태를 유지하는 실린더와 피스톤이 항상 적절한 냉각이 이루어질 수 있도록, 엔진에는 다양한 방법의 냉각장치들이 구비되어 있으며 그 중에는 피스톤의 내부에 마련되는 쿨링 갤러리도 포함된다.

상기 쿨링 갤러리는 피스톤의 내부에 마련되는 유로로써 피스톤의 하방에서 피스톤을 향해 분사된 엔진오일이 상기 쿨링 갤러리의 내부를 흐르게 되고, 따라서 과열된 피스톤은 항상 적정 수준의 온도를 유지하게 된다.

하지만 상기 쿨링 갤러리는 통상적으로 피스톤의 연소실 및 피스톤링이 삽입되는 홈과 인접해 있기 때문에 연소시 압력 및 피스톤링에 의한 가압에 견딜 수 있는 정도의 내구성이 요구되나, 최근 내연기관에서 고출력을 위한 연소압 및 연소 온도의 증대가 이루어짐에 따라 상기 쿨링 갤러리의 크랙 및 파손이 빈번하게 발생하게되는 문제점이 있어왔던 것이다.

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

KR

10-2011-0053666

A (2011.05.24)

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 상기 쿨링 갤러리의 강도를 향상시킬 수 있도록 별도의 금속성 파이프가 구비되고, 오일의 유동성을 향상시키도록 내부에 유로를 형성함으로써 피스톤의 열을 효과적으로 방열시키는 차량용 엔진 피스톤을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 엔진 피스톤은 피스톤 바디; 상기 피스톤 바디의 상단부에서 피스톤 바디의 원주방향을 따라 마련되는 링 형상의 쿨링파이프;및 상기 쿨링파이프에 마련되는 다수개의 관통홀;을 포함한다.

상기 쿨링파이프는 상기 피스톤 바디보다 강성이 더 강한 재질의 금속으로 이루어질 수 있다.

상기 쿨링파이프의 내주면을 따라 나선형의 유로홈이 형성될 수 있다.

상기 관통홀은 상기 쿨링파이프의 저면에 형성되되, 피스톤의 축방향 중심을 기준으로 다수개의 관통홀이 서로 대칭되는 위치에 마련될 수 있다.

상기 피스톤 바디의 내부에 형성되되 상기 관통홀과 연통되어 상기 쿨링파이프의 내부로 오일의 유출입을 가능하게 하는 유동라인;을 더 포함할 수 있다.

상기 유동라인은 상기 피스톤 바디의 하단에서 상기 관통홀을 향해 수직으로 형성되며, 하단이 외부로 개방되어 피스톤 바디의 하방에서 분사되는 오일이 상기 쿨링파이프로 유입될 수 있도록 할 수 있다.

상기 쿨링파이프는 상기 피스톤 바디의 주조시 피스톤 바디의 상단부에 인서트되어 일체로 성형될 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량용 엔진 피스톤에 따르면, 피스톤 바디와 별도의 파이프로 이루어 짐으로써 연소실의 형상을 넓게 하여도 쿨링 피스톤의 강성이 유지될 수 있는 효과가 발생한다.

금속 파이프를 이용하여 고압연소에도 크랙 또는 파손의 위험이 감소된다.

연소실 및 피스톤 링이 삽입되는 홈에 근접하게 설치가 가능하므로 냉각효과가 증대된다.

상기 피스톤 바디의 원주 방향을 따라 링 형상으로 마련됨으로써 피스톤 바디에 균일한 냉각성능을 구현할 수 있고, 따라서 국부적인 냉각 효율 저하가 없어지는 효과가 발생된다.

도 1 및 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 엔진 피스톤의 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 엔진 피스톤의 쿨링 파이프의 내부 모습을 나타낸 도면.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 엔진 피스톤에 대하여 살펴본다.

도 1 및 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 엔진 피스톤의 단면도로써, 도 1은 엔진 피스톤의 상하 단면모습을, 도 2는 엔진 피스톤의 상측에서 투시하여 바라본 모습을 도시하고 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 엔진 피스톤은 피스톤 바디(100); 상기 피스톤 바디(100)의 상단부에서 피스톤 바디(100)의 원주방향을 따라 마련되는 링 형상의 쿨링파이프(200); 및 상기 쿨링파이프(200)에 마련되는 다수개의 관통홀(210);을 포함한다.

상기 쿨링파이프(200)는 링 형상으로 형성되되 금속재질의 파이프가 됨이 바람직하고, 특히 상기 엔진 피스톤보다 강성이 더 강한 재질의 금속이 됨이 바람직하다. 이는 상기 쿨링파이프(200)가 상기 피스톤 블록의 강성과 무관하게 하기 위함으로써, 상기 쿨링파이프(200)는 상기 피스톤 블록의 상면에 형성된 연소실(130) 또는 피스톤 링이 삽입되는 홈(140)에 근접하게 위치될 수 있으며, 이로 인해 피스톤 바디(100)의 냉각효율이 증대되는 효과가 발생하는 것이다.

상기 쿨링파이프(200)는 상기 피스톤 바디(100)의 주조시 피스톤 바디(100)의 상단부에 인서트되어 일체로 성형됨으로써, 상기 쿨링파이프(200)의 외주면과 상기 피스톤 바디(100)와의 균일한 접촉이 가능하고, 따라서 피스톤 바디(100)에서 상기 쿨링파이프(200) 내부를 흐르는 엔진오일로의 열전달이 용이하게 되어 냉각효율이 증대되는 효과가 발생한다.

또한, 상기 쿨링파이프(200)가 링 형상으로 형성되어 상기 피스톤 바디(100)의 원주방향과 일치하게 됨에 따라 상기 피스톤 바이(100)의 어느 한쪽만 냉각되는 것 없이 전체적으로 균일한 냉각이 가능하므로써, 전체적인 냉각효과가 증가될 수 있는 이점이 있다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 쿨링파이프(200)의 내주면을 따라 나선형의 유로홈(230)이 형성될 수 있다.

상기 유로홈(230)은 쿨링파이프(200)의 내주면을 따라 연속적으로 형성되는 나선형 즉, 헬리컬(helical) 형상의 유로홈(230)으로써, 상기 관통홀(210)을 통해 상기 쿨링파이프(200)의 내측에 유입된 오일이 피스톤의 상하운동에 따라 상기 쿨링파이프(200)의 유로홈(230)을 타고 신속하게 상기 쿨링파이프(200) 내부를 유동할 수 있게 되어 엔진의 냉각성능이 증대되는 효과가 발생하게 된다.

종래에는 엔진오일이 쿨링파이프로의 유입 시 와류가 형성되어 엔진오일의 순환을 방해하는 저항이 발생된다. 그러나, 본 발명에서는 쿨링파이프(200)에 헬리컬 형상의 유로홈(230)을 형성함으로써, 엔진오일이 쿨링파이프(200)로 유입되는 순간 쿨링파이프(200)로 유입되는 엔진오일 자체의 속도와 엔진오일 자체가 갖는 점도에 의해 유로홈(230)을 따라 신속하게 순환되도록함으로써, 엔진의 냉각성능이 증대되는 것이다.

한편, 상기 관통홀(210)은 상기 쿨링파이프(200)의 저면에 형성되되, 피스톤의 축방향 중심을 기준으로 다수개의 관통홀(210), 예컨데 2개의 관통홀(210)이 서로 대칭되는 위치에 마련됨이 바람직한데, 피스톤의 하방에서 상방으로 분사되는 엔진오일이 상기 관통홀(210) 중 어느 한 관통홀(210)을 통해 상기 쿨링파이프(200)의 내주면에 유입된 후 시계방향 및 반시계방향으로 동시에 흐르게 되고, 반대측 관통홀(210)을 통해 상기 쿨링파이프(200)의 외부로 유출되도록 함으로써 피스톤 바디(100)의 균일한 냉각을 가능하게 할 수 있는 이점이 있다.

한편, 상기 피스톤 바디(100)의 내부에 형성되되 상기 관통홀(210)과 연통되어 상기 쿨링파이프(200)의 내부로 오일의 유출입을 가능하게 하는 유동라인(110);이 더 포함될 수 있다. 즉, 피스톤의 하방에서 상방으로 향해 오일이 유입되도록 함으로써 가열되지 않은 엔진오일의 공급이 가능하게 된다.

또한, 상기 유동라인(110)은 상기 피스톤 바디(100)의 하단에서 상기 관통홀(210)을 향해 수직으로 형성되며, 하단이 외부로 개방되어 피스톤 바디(100)의 하방에서 분사되는 오일이 상기 쿨링파이프(200)로 유입될 수 있도록 함이 바람직하다.

즉, 오일펌프 또는 별도의 가압장치와 연결되어 피스톤 바디(100)의 하방에서 상방으로 피스톤 바디(100)를 향해 오일을 분사하는 오일공급장치(미도시)를 통해, 상기 오일공급장치(미도시)에서 공급되는 오일이 상기 유동라인(110)을 타고 수직으로 곧바로 상기 쿨링파이프(200)의 내부에 유입될 수 있도록 할 수 있어, 분사될 시의 압력대로 상기 엔진오일이 상기 쿨링파이프(200)의 내부로 유입되는 것을 가능하게 하여 상기 쿨링파이프(200)의 내부에서 신속한 엔진오일의 유동이 가능하게 하는 이점이 있다. 이는 상기 쿨링파이프(200)의 냉각성능을 향상시키는 요인이 된다. 상기 오일공급장치(미도시)는 오일펌프를 통해 고압의 오일을 분사하는 방식이 사용될 수 있고, 또는 크랭크로드에 의해 엔진오일이 퍼 올려지는 방식이 될 수도 있다. 이들은 종래에 사용되는 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량용 엔진 피스톤에 따르면, 피스톤 바디(100)와 별도의 파이프로 이루어 짐으로써 연소실의 형상을 넓게 하여도 쿨링 피스톤의 강성이 유지될 수 있는 효과가 발생한다.

상기 피스톤 바디(100)의 원주 방향을 따라 링 형상으로 마련됨으로써 피스톤 바디(100)에 균일한 냉각성능을 구현할 수 있고, 따라서 국부적인 냉각 효율 저하가 없어지는 효과가 발생된다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100 : 피스톤 바디 110 : 유동라인
200 : 쿨링파이프 210 : 관통홀
230 : 유로홈

Claims

피스톤 바디;
상기 피스톤 바디의 상단부에서 피스톤 바디의 원주방향을 따라 마련되는 링 형상의 쿨링파이프;및
상기 쿨링파이프에 마련되는 다수개의 관통홀;을 포함하고,
상기 쿨링파이프의 내주면을 따라 나선형의 유로홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진 피스톤.
청구항 1에 있어서,
상기 쿨링파이프는 상기 피스톤 바디보다 강성이 더 강한 재질의 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 엔진 피스톤.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 관통홀은 상기 쿨링파이프의 저면에 형성되되, 피스톤의 축방향 중심을 기준으로 다수개의 관통홀이 서로 대칭되는 위치에 마련되는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진 피스톤.
청구항 1에 있어서,
상기 피스톤 바디의 내부에 형성되되 상기 관통홀과 연통되어 상기 쿨링파이프의 내부로 오일의 유출입을 가능하게 하는 유동라인;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진 피스톤.
청구항 5에 있어서,
상기 유동라인은 상기 피스톤 바디의 하단에서 상기 관통홀을 향해 수직으로 형성되며, 하단이 외부로 개방되어 피스톤 바디의 하방에서 분사되는 오일이 상기 쿨링파이프로 유입될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진 피스톤.
청구항 1에 있어서,
상기 쿨링파이프는 상기 피스톤 바디의 주조시 피스톤 바디의 상단부에 인서트되어 일체로 성형된 것을 특징으로 하는 차량용 엔진 피스톤.