KR19980026689U - 피스톤 센터 매스 - Google Patents

Abstract

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본 고안은 자동차의 엔진에 있어 피스톤의 왕복작동시 발생되는 스러스트(Thrust)작용을 억제할 수 있도록 하므로서 피스톤과 실린더의 접동응력을 감소시켜 줄 수 있는 피스톤 센터 매스(Center Mass)에 관한 것으로, 피스톤의 중간에 형성되어 피스톤핀이 조립되는 양측 피스톤 보스의 밑에 중량체로 되는 센터 매스를 형성하는 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

피스톤 센터 매스

본 고안은 자동차의 엔진에 있어 피스톤의 왕복작동시 발생되는 스러스트(Thrust)작용을 억제할 수 있도록 하므로서 피스톤과 실린더의 접동응력을 감소시켜 줄 수 있는 피스톤 센터 매스(Center Mass)에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 엔진의 실린더내에서 왕복운동을 반복하는 피스톤의 개략적인 구조를 보면, 상부에는 연소실의 일부를 구성하는 피스톤 헤드부분과, 상부 둘레에 압축링과 오일링으로 분할,구성되는 수개의 피스톤링으로 구성되며, 하부에는 스커트부분과 밸런스 리브로 구성되어 있으며, 중간에는 두개의 피스톤 보스가 형성되어 있다.

또한 종래 기술의 피스톤은 피스톤 보스에 끼워지는 피스톤핀에 콘로드(또는 커넥팅 로드)가 연결되어 크랭크축의 회전작동에 의하여 실린더내를 상,하로 왕복운동하도록 되어 있다.

그러나 실린더내를 왕복하는 피스톤이 상사점으로 이동할 때와 하사점으로 이동할 때 반드시 한쪽으로 쏠리게 되는 스러스트작용이 발생하게 된다.

즉, 도 3와 같이 크랭크(10)가 시계방향으로 회전한다고 가정할 때 피스톤(1)이 상사점에서 하사점으로 이동하는 경우에는 콘로드(11)가 중심선(P) 우측에 위치하면서 크랭크축 센터(O)를 향해 피스톤(1)을 잡아 당기게 되므로서 피스톤(1)은 콘로드(11)와 같은 기울기를 가지려는 이른바 스러스트작용이 발생하게 되며, 이때의 피스톤(1)은 도면상 좌측 상단부와 우측 하단부가 실린더(20) 내벽과 스치게 되는 스커핑(Scuffing)현상이 나타나게 되는 반면, 도 4의 도시예와 같이 콘로드(11)가 중심선(P) 좌측에 위치하여 피스톤(1)을 크랭크축 센터(O)에서 멀어지도록 밀어내게 될 때에는 전술과는 반대적으로 스러스트작용이 일어나 피스톤(1)의 좌측 하단부와 우측 상단부가 실린더(20) 내벽과 스치는 스커핑현상이 나타나게 된다.

때문에 피스톤(1)이 실린더(20) 내벽과의 스커핑현상에 의하여 피스톤의 마모가 심하게 나타나게 될 뿐 아니라 피스톤과 실린더간의 부딧치는 타음과 접동응력이 커지는 등의 문제점이 있어 엔진의 성능을 저하시키는 요인이 되어 왔었다.

본 고안은 상기에서와 같이 피스톤의 왕복운동시 발생되는 스러스트작용을 억제하여 스커핑현상을 감소시킬 수 있는 피스톤을 제공하고자 안출한 것으로, 콘로드가 연결되는 피스톤핀의 하측에서 무게중심이 피스톤의 중심으로 작용하게 하는 별도의 센터 매스를 형성시키는 구조로서 콘로드에 의해 피스톤이 상사점 또는 하사점으로 이동할 때 피스톤 자체가 그 무게중심으로 작용하여 실린더와의 사이에서 발생되는 스커핑현상을 감소시킬 수 있도록 하는데 목적으로 두고 고안한 것이다.

본 고안은 상기와 같은 목적을 추구하기 위한 수단으로서, 피스톤의 중간에 형성되어 피스톤핀이 조립되는 양측 피스톤 보스의 밑에 중량체로 되는 센터 매스를 형성하는 것을 특징으로 하는 것이다.

도 1은 본 고안의 구성을 나타내기 위한 피스톤의 정면도.

도 2는 도 1의 A-A선 단면도.

도 3 및 도 4는 본 고안을 설명하기 위하여 피스톤의 기동 및 복귀시 스러스트가 일어나는 상태를 예시한 도면.

※ 도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 피스톤 2 : 피스톤 헤드

3 : 피스톤링홈 4 : 피스톤핀

5 : 피스톤 보스 6a,6b : 센터 매스

10 : 크랭크축 11 : 콘로드

본 고안의 실시예를 첨부한 도면에 따라서 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안의 구성을 나타내기 위한 피스톤의 정면도이며, 도 2는 도 1 의 A-A선 단면도를 나타낸 것으로,

도면부호 1은 피스톤을 표시한다.

상기 피스톤(1)은 종래 기술과 마찬가지로 연소실의 일부를 담당하는 피스톤 헤드(2)와 압착링과 오일링이 조립되는 수개의 피스톤링홈(3)이 형성되어 있으며, 콘로드(11)가 연결되는 피스톤핀(4)이 피스톤 보스(5)에 끼워져 있다.

상기 피스톤 보스(5)는 피스톤(1)의 중간부분 양쪽에서 안쪽으로 돌출된 상태로 형성되어 있으며, 상기 피스톤 보스(5) 각각의 하측에는 피스톤 자체의 무게중심을 피스톤핀(4)의 중심측으로 유도하는 중량체의 센터 매스(6a)(6b)가 형성되어 있다.

상기 센터 매스(6a)(6b)는 피스톤(1)을 왕복운동시키는 콘로드(11)를 붙잡아 주는 피스톤핀(4) 밑에 형성되어 있으므로 피스톤(1) 자체의 무게중심이 항시 피스톤핀(4)의 하측으로 작용하게 하는 한편, 상기 센터 매스(6a)(6b) 각각의 무게중심은 피스톤핀(4)의 무게중심으로 작용하고 있으므로서 피스톤(1) 자체가 콘로드(11)의 밀고 당기는 작용에 의해 상사점과 하사점으로 이동할 때 기울어지는 현상이 나타나는 것을 방지하게 되는 것이다.

즉, 도 3와 같이 크랭크축(10)이 시계방향으로의 회전작동함에 따라 콘로드(11)가 중심선(P)의 우측에 위치하여 피스톤(1)을 하사점으로 이동시키고 있을 때 콘로드(11)의 잡아당기는 작용에 의하여 피스톤(1)이 콘로드가 기운 방향으로 기울어지려는 것을 중량체의 센터 매스(6a)(6b)가 교정하여 피스톤(1)이 수직상태로 이동하게 하므로서 피스톤과 실린더간의 스커핑현상을 감소시킬 수 있게 되며, 또한 도 4와 같이 콘로드(11)가 중심선(P)의 좌측에 위치하여 피스톤(1)을 밀어올려 상사점으로 이동시키게 될 경우에도 콘로드(11)가 기운 방향으로 피스톤(1)이 기울어지려고 하는 것을 중량체의 센터 매스(6a)(6b)가 교정하게 되므로서 피스톤(1)은 중심선(P)에 대하여 수직상태로 이동하게 되어 스커핑현상이 감소되는 것이다.

상기와 같은 본 고안에 의하면 피스톤 내부로 돌출되는 양측 피스톤 보스의 하측에 중량체로 구성되는 센터 매스를 형성시키는 수단으로서 피스톤이 상사점 및 하사점으로 이동하는 과정에서 피스톤이 기울어지려는 것을 억제하여 피스톤과 실린더간에 스커핑현상이 발생되는 것을 현저하게 감소시키는 효과가 있으며, 이와같은 효과는 피스톤과 실린더과의 사이에서 발생되는 타음현상의 감소와 함께 접동응력을 감소시키는 효과를 가져다 주어 엔진의 성능을 향상시키는데 이바지하는 실용적인 고안이다.

Claims (1)

1. 피스톤의 중간에 형성되어 피스톤핀이 조립되는 양측 피스톤 보스의 밑에 중량체로 되는 센터 매스를 형성하는 것을 특징으로 하는 피스톤 센터 매스.