KR19990042869A - 소음 방지용 피스톤 스커트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 실린더 내에 장착되는 피스톤의 스커트 상측 내주면상에 강철재 스트럿을 주입시키고, 그 하부의 내주면상에 다수의 개구부가 형성되게함으로써, 실린더 내주면부와 피스톤 외주면부 사이에 형성되는 최적 클리어런스를 최소화하여, 피스톤의 진동 내지 소음을 감소시킬 뿐만 아니라, 피스톤의 마찰력을 감소시키며, 원활한 피스톤 왕복운동을 촉진시킬 수 있는 소음 방지용 피스톤 스커트에 관한 것으로서, 상기 피스톤 스커트(80)의 주면부상에는 서로 대향하는 복수의 피스톤핀 삽입홀(60)이 형성되며, 상기 피스톤핀 삽입홀(60)의 측부 또는 상부의 피스톤 스커트(80) 내주면부상에는 보강재(82)가 주입되며, 상기 보강재(82) 하부의 피스톤 스커트(80) 주면부상에는 다수의 개구부(81)가 형성되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

소음 방지용 피스톤 스커트

본 발명은 차량의 실린더 내에 장착되는 피스톤의 스커트(PISTON SKIRT)에 관한 것으로서, 피스톤 스커트의 상측 내주면상에 강철재 스트럿(UNALLOY STEEL STRUT)을 주입시키고, 그 하부의 내주면상에 다수의 개구부가 형성되게함으로써, 실린더 내주면부와 피스톤 외주면부 사이에 형성되는 최적 클리어런스를 최소화하여, 피스톤의 진동 내지 소음을 감소시킬 뿐만 아니라, 피스톤의 마찰력을 감소시키며, 원활한 피스톤 왕복운동을 촉진시킬 수 있는 소음 방지용 피스톤 스커트에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 실린더 내부에 장착되는 피스톤은 실린더내를 왕복운동하면서 팽창행정에서 고온·고압의 가스압력을 받아 이것을 커넥팅 로드를 거쳐 크랭크축에 회전력을 공급하는데 사용된다.

상기와 같은 용도로 사용되고 있는 피스톤은 도 5와 같이 착설되어 이용된다. 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 실린더(50) 내에 장착되는 피스톤(10)은 대체로 상부의 피스톤 헤드부(20)와 하부의 피스톤 스커트부(30)로 이루어지며, 상기 피스톤 헤드부(20)의 단부의 외주면상에는 다수의 링 그루브(RING GROOVE)가 형성되어 있고, 상기 피스톤(10)은 커넥팅 로드(40)에 의해 크랭크 축에 연결된다.

상기와 같이 구성되고 이용되는 피스톤 헤드부(20)는 연소실의 일부를 형성하는 실린더(50)와 같은 고온을 받지만 냉각수나 외부의 공기에 의해 직접 냉각시킬 수는 없다. 이러한 이유 때문에 실린더(50)에 비해 그 팽창율은 훨씬 크다. 따라서, 피스톤의 설계치수는 온도의 상위에 의한 팽창을 고려하여 피스톤 헤드부(20)의 직경은 피스톤 스커트부(30)의 직경보다 약간 작게 형성된다.

상기 피스톤(10)의 상부를 구성하는 피스톤 헤드부(20)의 외주면상에는 3∼4개의 피스톤 링을 장착시켜 기밀을 유지하고 동시에 오일이 연소실로 유입되는 것을 방지한다.

상기 피스톤 링은 피스톤 헤드부(20)의 외주면상에 홈으로 형성된 다수의 링 그루브에 각각 끼워지며, 이 홈과 홈 사이를 랜드(LAND)라고 부르며, 위로부터 순서대로 제 1 랜드, 제 2 랜드···라고 한다.

상기 오일 링(21)이 끼워지는 링 그루브에는 과잉의 오일이 피스톤(10)내로 빠져나가게 하기 위하여 배유구 구멍(도면상에 미도시됨)이 형성된다.

도 5상의 미설명 부호 (71)은 조정나사, (72)는 푸시 로드, (73)은 로커 암, (74)는 밸브 스프링, (75)는 밸브, (76)은 태핏, 그리고 (77)은 캠축을 나타낸다.

상술한 피스톤(10)은 엔진의 작동 중에 열팽창하게 되는데, 이러한 열팽창을 미리 감안하여 상온에서 실린더(50)와의 사이에 어느 정도의 틈새가 형성되게 설치된다. 이 틈새를 피스톤 클리어런스(CLEARANCE)라고 하는데 실린더(50) 내경과 피스톤(10)의 최대 외경과의 차이로 나타난다.

상기 클리어런스가 너무 작으면 실린더와의 사이에 타붙음이 발생하고, 이와 반대로 클리어런스가 너무 크면 압축 압력이 저하되며, 실린더(50)와 피스톤(10) 사이의 클리어런스에서 크랭크 케이스내로 가스를 불어내는 블로우 바이(BLOW BY)가 발생될 뿐만 아니라, 가솔린에 의해 오일이 희석되는 딜루션(DILUTION)의 원인이 된다.

뿐만 아니라, 다음과 같은 원인에 의하여 피스톤 사이드의 노킹 현상, 즉 피스톤 슬랩이 발생한다.

실린더(50) 벽에 접하는 피스톤 스커트부(30)는 커넥팅 로드(40) 경사에 의해 발생되는 사이드 스러스트(SIDE THRUST)를 받아 피스톤(10)의 직선 운동을 정확하게 유지하는 작용을 하고 있지만 피스톤 클리어런스가 있기 때문에 피스톤(10)이 운동방향을 변경할 때 실린더(50) 벽에 충격을 준다. 이러한 현상을 피스톤 슬랩이라고 하는데, 피스톤 슬랩이 격심하면 피스톤 링과 링 그루브의 마모가 빨리 진행되어 링의 기능을 저해하고, 오일의 소비량을 늘려 정상적인 운전을 유지할 수 없게 된다. 이에 따라 여기에 지장이 생기지 않는 범위에서 최소의 피스톤 클리어런스가 요구되고 있다.

이러한 사정 뿐만 아니라, 피스톤(10)의 외주면과 실린더(50)의 내벽 사이에 불충분한 오일 공급으로 인하여 마찰이 발생하고, 이러한 마찰은 노킹 또는 소음의 원인이 되고 있다.

상기와 같은 사정을 감안하여 종래에는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 피스톤핀 삽입 홀(60)이 형성되어 있는 피스톤 스커트부(30)의 내주면부 주위에 보강재(61)를 주입시켜 사용하고 있다. 이렇게 사용함으로 인하여 피스톤을 국소적으로 보강시킬 수 있으나, 피스톤 스커트부(30)에 주입된 보강재(61)의 중량만큼 피스톤(10)의 중량을 증가시키는 문제를 일으키고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 사정 및 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 피스톤 스커트의 상측 내주면상에 강철재 스트럿을 주입시키고, 그 하부의 내주면상에 다수의 개구부가 형성되게함으로써, 실린더 내주면부와 피스톤 외주면부 사이에 형성되는 최적 클리어런스를 최소화하여, 피스톤의 진동 내지 소음을 감소시킬 뿐만 아니라, 피스톤의 마찰력을 감소시키며, 원활한 피스톤 왕복운동을 촉진시킬 수 있는 소음 방지용 피스톤 스커트를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 소음 방지용 피스톤 스커트(80)는 피스톤(10) 상부에 형성된 피스톤 헤드부(20)의 하부에 형성되는 것으로서, 상기 피스톤 스커트(80)의 주면부상에는 서로 대향하는 복수의 피스톤핀 삽입홀(60)이 형성되며, 상기 피스톤핀 삽입홀(60)의 측부 또는 상부의 피스톤 스커트(80) 내주면부상에는 보강재(82)가 주입되며, 상기 보강재(82) 하부의 피스톤 스커트(80) 주면부상에는 다수의 개구부(81)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 피스톤 내부 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 소음 방지용 피스톤 스커트의 내부 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 소음 방지용 스커트의 평단면도.

도 4는 본 발명에 따른 소음 방지용 스커트의 정단면도.

도 5는 피스톤 착설 상태도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 피스톤 20 : 피스톤 헤드부

60 : 피스톤핀 삽입홀 80 : 피스톤 스커트

81 : 개구부 82 : 보강재

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 관련하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 소음 방지용 피스톤 스커트의 내부 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 소음 방지용 스커트의 평단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 소음 방지용 스커트의 정단면도이다.

종래의 구성도인 도 1 또는 도 5와 동일 또는 동등 부분은 설명의 편의상 동일 부호를 사용하여 설명 할 것이다.

도 2 내지 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 소음 방지용 스커트(80)는 피스톤(10) 상부에 형성된 피스톤 헤드부(20)의 하부에 형성되는 것으로서, 상기 피스톤 스커트(80)의 주면부상에는 서로 대향하는 복수의 피스톤핀 삽입홀(60)이 형성되며, 상기 피스톤핀 삽입홀(60)의 측부 또는 상부의 피스톤 스커트(80) 내주면부상에는 보강재(82)가 주입되며, 상기 보강재(82) 하부의 피스톤 스커트(80) 주면부상에는 다수의 개구부(81)가 형성되어 구성된다.

피스톤 스커트(80)의 내주면부상에 주입되는 상기 보강재(82)는 강철재 스트럿이 양호할 것이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 소음 방지용 피스톤 스커트(80)는 하기와 같이 작용한다.

도 2 내지 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 소음 방지용 피스톤 스커트(80)는 피스톤 스커트(80)의 내주면부상에 보강재(82), 예를 들면 강철재 스트럿이 주입(INSERT)되어 제작된다. 특히, 상기 보강재(82)는 서로 대향하는 복수의 피스톤핀 삽입홀(60)이 형성되어 있는 피스톤 스커트(80)의 내주면부, 즉 상기 복수의 피스톤핀 삽입홀(60) 사이에 형성되는 피스톤 스커트(80)의 내주면부 영역에 상기 보강재(82)인 강철재 스트럿이 주입된다. 상기 스트럿을 이루는 강철재는 고강도를 가지고 있는 것으로서, 피스톤 주조 시에 주입되거나 전기 용접에 의해 주입될 수 있다.

이렇게 주입된 보강재(82) 하부에 형성되어 있는 피스톤 스커트(80)의 주면부상에는 주면부를 관통하는 개구부(81)가 형성되는데, 이 개구부(81)는 개구부의 크기에 따라 복수개 또는 다수개가 형성될 수 있다.

상기 보강재(82) 하부의 피스톤 스커트(80) 주면부상에 개구부(81)가 형성됨으로써, 그 개구부(81)가 차지하고 있던 피스톤 스커트(80)의 중량만큼 피스톤(10)의 중량이 감소될 것이다. 이에 따라, 피스톤 스커트(80)상에 보강재(82)를 주입함으로 인해 증가된 피스톤(10)의 중량은 상기 개구부(81)를 형성되게 함으로써 서로 상쇄된다. 이러한 피스톤의 중량은 종래의 피스톤에 비해 그 만큼 중량이 감소하게 될 것이다.

상기와 같이 피스톤의 스커트 상부를 보강재에 의해 강도를 높임으로써, 피스톤의 외주면과 실린더의 내주면 사이의 클리어런스를 그 만큼 감소시킬 수 있을 것이다.

또한, 상기 개구부(81)가 피스톤 스커트(80) 주면부상에 형성되게 함으로써, 피스톤이 실린더의 내주면부에 서로 접촉되는 면적을 그 만큼 줄일 수 있기 때문에, 피스톤의 왕복운동 시에 피스톤과 실린더 사이의 마찰을 줄일 수 있어 엔진의 효율이 증대되고, 오일의 드레인(DRAIN)이 원활하게 될 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 소음 방지용 피스톤 스커트가 형성된 피스톤을 장착 사용함으로써, 피스톤 스커트의 외주면과 실린더의 내주면 사이의 접촉 영역을 감소시킬 수 있기 때문에, 그 사이에 발생되는 소음을 그 만큼 줄일 수 있게 된다.

뿐만 아니라, 피스톤 스커트에 형성되어 있는 개구부가 차지하고 있었던 중량 만큼 피스톤 중량을 현격하게 줄일 수 있게 된다.

부가하여, 피스톤 스커트에 형성된 개구부를 통해 피스톤 윤활 작용을 할 수 있기 때문에, 그 만큼 피스톤 왕복운동을 원활하게 할 수 있으며, 이 개구부가 배유구 역할을 하기 때문에 기존에 링 그루브에 형성되어 있던 배유구는 불필요하게 됨으로써 피스톤 제작 공정을 단순화 시킬 수 있게 된다.

그러나, 무엇보다도 피스톤 스커트의 상부의 강도가 보강재의 주입에 의해 그 만큼 증가되기 때문에, 실린더 내주면과 피스톤 외주면 사이의 최적의 클리어런스를 최소화시킬 수 있어 그만큼 실린더와 피스톤 사이에 발생되는 소음을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 클리어런스의 폭이 감소되는 것 만큼 미연소가스의 발생을 저감시킬 수 있게 된다.

Claims (2)

1. 차량의 실린더(50)의 내주면부를 따라 왕복 운동을 하는 피스톤 헤드부(20)의 하부에 피스톤 스커트(80)가 형성되고, 상기 피스톤 스커트(80)의 주면부상에 복수의 피스톤핀 삽입홀(60)이 형성되는 피스톤(10)에 있어서, 상기 복수의 피스톤핀 삽입홀(60) 사이의 피스톤 스커트(80) 내주면부 내지 상기 피스톤 스커트(80) 상측 내주면부상에 보강재(82)가 주입되고, 상기 보강재(82) 하부의 피스톤 스커트(80) 주면부상에는 개구부(81)가 형성되어 구성되는 것을 특징으로 하는 소음 방지용 피스톤 스커트.
2. 제 1항에 있어서, 피스톤 스커트(80)의 내주면부상에 주입되는 상기 보강재(82)는 강철재 스트럿으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소음 방지용 피스톤 스커트.