KR19980040933U - 엔진 피스톤 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 기존의 스커트부를 완전 제거하여 사이즈를 컴펙트화하므로서 실린더 벽면과의 마찰과 운동 관성력을 최소화하여 엔진 출력이 향상되도록 하는 동시에 제작 비용을 절감하고, 보스부의 강성과 랜드부의 열변형을 극소화하여 내구력이 대폭 증대될 수 있도록 하는 엔진의 피스톤 구조에 대한 것으로서, 이를 위한 수단으로 본 고안은 실린더 내를 상하 왕복 운동하면서 커넥팅 로드를 거쳐 크랭크 샤프트에 회전력을 전달하는 피스톤 구조에 있어서, 헤드부(1) 직하부로는 보스부(2)가 내접하고, 상기 보스부(2)와 랜드부(5)의 안쪽면간으로는 다수개의 리브(3)로서 연결되며, 스커트부는 제거되도록 하여 전체적으로 높이를 축소시킨 구성이 특징이다.

Description

엔진 피스톤 구조

본 고안은 엔진의 실린더 내를 상하 왕복 운동하는 피스톤 구조에 대한 것이다.

피스톤은 실린더 내를 상하로 왕복하면서 동력 행정에서 고온 고압의 연소가스로부터 받은 압력으로 커넥팅 로드를 거쳐서 크랭크 샤프트에 회전력을 제공해주게 되는 일을 하는 것인 바 구조는 대부분 도 2에서와 같다.

즉 피스톤은 피스톤 헤드부(1), 링지대(Ring Belt), 스커트부(6, Skirt Part) 및 보스부(2, Boss Part) 등의 주요부로 되며, 특히 피스톤 헤드(1)는 연소실의 일부를 형성하기도 한다.

또한 피스톤 헤드(1)의 뒷면에서는 보스부(2)와를 연결하는 리브(3, Rib)가 형성되어 피스톤 헤드(1)에서 발생되는 열을 피스톤 링이나 스커트부(6)에 속히 전달하는 동시에 피스톤을 보강시키도록 한다.

상기한 피스톤 헤드(1)는 연소실의 일부를 형성하는 실린더와 같은 고온을 받지만 냉각수나 외기로 직접 냉각할 수가 없기 때문에 실린더에 비해 그 팽창비율은 훨씬 크며, 따라서 피스톤의 설계치수는 온도의 상위에 의한 팽창을 고려하여 헤드(1)의 직경은 스커트부(6)의 직경보다 약간 작게 형성된다.

피스톤의 상부 주위에는 3~4개의 피스톤 링을 장치하여 기밀을 유지하고 동시에 오일이 연소실로 들어가는 것을 방지토록 하고 있는 바 상기 링이 끼워지는 홈을 링 그루브(4, Ring Groove), 홈과 홈 사이를 랜드부(5, Land Part)라고 하며, 오일 링이 끼워지는 그루브(4)에는 과잉의 오일이 피스톤내로 빠져나가게 하기 위한 배유구 구멍이 뚫려 있다.

하지만 상기와 같은 피스톤은 헤드부(1)가 2000℃ 이상의 연소가스에 노출되고, 40~60kgf/㎠의 압력을 단시간에 충격적으로 받을 뿐만 아니라 실린더내를 고속으로 운동하므로 실린더 벽면과의 사이에 강한 마찰력이 발생되고, 피스톤 핀 체결 보스부(2)의 강성 약화와 랜드부(5)의 열변형에 따른 피스톤의 내구력이 대폭 저하되는 문제점이 있다.

이에 본 고안은 상기한 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 본 고안의 목적으로 하는 바는 스커트부를 완전 제거하여 사이즈를 컴펙트화하므로서 실린더 벽면과의 마찰과 운동 관성력을 최소화하여 엔진 출력이 향상되도록 하는 동시에 제작비용을 절감하고, 보스부의 강성과 랜드부의 열변형을 극소화하여 내구력이 대폭 증대될 수 있도록 하는 엔진의 피스톤 구조를 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성시키기 위한 수단으로 본 고안은, 실린더 내를 상하 왕복 운동하면서 커넥팅 로드를 거쳐 크랭크 샤프트에 회전력을 전달하는 피스톤 구조에 있어서, 헤드부 직하부로는 보스부가 내접하고, 상기 보스부와 랜드부의 안쪽면간으로는 다수개의 리브로서 연결되며, 스커트부는 제거되도록 하여 높이를 축소시킨 구성이 특징이다.

도 1은 본 고안에 따른 피스톤 구조를 도시한 단면도

도 2는 종래의 피스톤 단면 구조도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 피스톤 헤드부2 : 보스부(Boss Part)

3 : 리브(Rib)5 : 랜드부(Land Part)

6 : 스커트부(Skirt Part)

이를 첨부한 실시예 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안에 따른 피스톤의 실시예 구조를 도시한 단면도로서, 도면부호 1은 피스톤 헤드부이다.

피스톤 헤드부(1)와 대응되는 안쪽 주면으로는 피스톤 핀이 축설되는 보스부(2)가 면접촉되도록 하면서 접촉면은 상기 보스부(2)의 직경에 근접한 두께로서 연결되도록 한다.

또한 상기의 보스부(2)는 측방으로 랜드부(5)측 안쪽 주면과 다수개의 리브(3)로서 연결되도록 하고, 상기 랜드부(5)의 직하부로 형성되는 기존의 스커트부(6)는 완전 제거되도록 한다.

따라서 헤드부(1)에서 보스부(2)의 하단부간 높이(H)는 대폭적으로 단축이 되면서 전체적으로 컴펙트한 형성이 된다.

상기와 같은 구조의 사이즈가 대폭적으로 축소되면서 특히 실린더 벽면과의 마찰면이 줄어들게 됨에 따라 피스톤의 상하 운동시 마찰 저항이 감소되면서 마찰열 발생과 마모 정도가 현저히 저감될 수가 있게 된다.

또한 사이즈가 축소되면서 동시에 중량이 경량화되므로서 상하 운동 관성력이 최소화되어 엔진의 출력 성능을 보다 증대시킬 수가 있게 되며, 소형화에 따른 가공비 및 재료비 측면에서 제작비용을 대폭 절감시킬 수도 있게 된다.

한편 보스부(2)와 헤드부(1) 및 랜드부(5)의 안쪽 주면간을 직접 또는 다수개의 리브(3)에 의해서 일체로 연결되도록 하여 보스부(2)의 강성을 더욱 증강시키게 되고, 랜드부(5)의 열변형이 최소화될 수가 있도록 한다.

그러므로 본 고안에 따라 보다 컴펙트한 설계의 가능으로 마찰 저항 및 운동 관성력을 최소화하므로서 더욱 엔진 출력을 극대화시킬 수가 있는 동시에 저렴한 제작과 설계 자유도를 실현하게 되며, 특히 피스톤의 내구력을 대폭 증대시킬 수가 있도록 하는 매우 유용한 효과를 제공할 수가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 실린더 내를 상하 왕복 운동하면서 커넥팅 로드를 거쳐 크랭크 샤프트에 회전력을 전달하는 피스톤 구조에 있어서,

   헤드부(1) 직하부로는 보스부(2)가 내접하고, 상기 보스부(2)와 랜드부(5)의 안쪽면간으로는 다수개의 리브(3)로서 연결되며, 스커트부는 제거되도록 하여 전체적으로 높이를 축소시킨 구성을 특징으로 하는 엔진의 피스톤 구조.