KR20010059064A

KR20010059064A - Piston apparatus

Info

Publication number: KR20010059064A
Application number: KR1019990066443A
Authority: KR
Inventors: 황인기
Original assignee: 이계안; 현대자동차주식회사; 류정열; 기아자동차주식회사
Priority date: 1999-12-30
Filing date: 1999-12-30
Publication date: 2001-07-06
Also published as: KR100559380B1

Abstract

PURPOSE: A piston device is provided not to increase blow-by gas by maintaining a regular position during a piston ring gap is operated with engine while reducing engine consumption. CONSTITUTION: An oil ring(23) is inserted to a third ring groove(14) of a piston(10). And, a second ring(22) is inserted to a second ring groove(13). Herein, second and third through holes(19,20) formed at first and second lands(15,16) correspond to a split hole(H) defined at the second ring. Insertion of a combining pin(30) is inserted to the second and third through holes for fixing the second ring to the second ring groove. Moreover, a first ring(21) is inserted to a first ring groove(12) of piston. To correspond a first through hole(18) at the first land to the split hole at the first ring, the first ring is inserted to the first ring groove. Then the combining pin is inserted to the split hole of the first ring and the first through hole. Thus, the first ring and the second ring are always fixed to the first and second ring grooves so a position not as to be changed even in operation. Therefore, blow-by gas or oil consumption is decreased.

Description

Piston device {PISTON APPARATUS}

본 발명은 피스톤 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 블로우 바이 가스가 급증되지 않도록 그 구조가 개선된 피스톤 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a piston device, and more particularly, to a piston device having an improved structure so that blow-by gas is not soared.

피스톤은 실린더 내를 왕복하며 팽창행정에서 고온 고압의 가스압력을 받아 이것을 커넥팅 로드를 거쳐서 크랭크축에 회전력을 주는 것이다. 상기 피스톤의 피스톤 헤드는 2000℃ 이상의 연소가스에 노출되고, 그밖에 40∼60㎏f/㎠의 압력을 단시간에 충격적으로 받을 뿐만 아니라 실린더 내를 고속으로 운동하므로 실린더 벽과의 사이에 강한 마찰이 생긴다. 이와 같이 피스톤 헤드는 연소실의 일부를 형성하는 실린더와 같은 고온을 받지만, 냉각수나 외기로 직접 냉각할 수 없다. 때문에 실린더에 비해 그 팽창률은 훨씬 크다. 따라서 피스톤의 설계치수는 온도의 상위에 의한 팽창을 고려하여 피스톤 헤드의 직경은 스커트의 직경보다 약간 작게 되어 있다.The piston reciprocates in the cylinder and receives the gas pressure of high temperature and high pressure in the expansion stroke, which gives a rotational force to the crankshaft through the connecting rod. The piston head of the piston is exposed to combustion gas of 2000 ° C. or higher, and under 40-60 kgf / cm 2 of shock pressure in a short time, the cylinder moves at a high speed, thus creating a strong friction with the cylinder wall. . In this way, the piston head is subjected to a high temperature, such as a cylinder forming part of the combustion chamber, but cannot be cooled directly with coolant or outside air. Therefore, the expansion rate is much larger than that of the cylinder. Therefore, in consideration of expansion due to temperature difference, the piston design diameter is slightly smaller than the diameter of the skirt.

그리고 상기 피스톤의 상부 주위에는 3∼4개의 피스톤 링(piston ring)을 장치하여 기밀을 유지하고 동시에 오일이 연소실로 들어가는 것을 방지하고 있다. 이러한 피스톤 링은 압축과 팽창가스 압력에 대해서 연소실의 기밀을 유지하고, 팽창가스를 연소실에서 크랭크 케이스로 누설되는 것을 방지함과 동시에 피스톤이 받은 열의 대부분을 실린더 벽에 전달한다. 그리고 실린더 벽에 뿌려진 오일을 긁어내려 필요 최소한의 유막을 형성함과 동시에 잔류하는 오일이 연소실로 침입해서 올라가는 것을 방지하고 있다. 이 중에서 주로 기밀을 유지에 사용되는 링을 압축링(compression ring)이라 하고 하며, 오일을 긁어내는 작용을 하는 링을 오일링(oil ring)이라 한다. 이와 같이 오일링은 엔진의 내구성과 오일 소모의 측면에서 매우 중요한 역할을 하는 부품이다.In addition, three to four piston rings are provided around the upper portion of the piston to maintain airtightness and to prevent oil from entering the combustion chamber. This piston ring maintains the airtight of the combustion chamber against compression and expansion gas pressure, prevents the expansion gas from leaking from the combustion chamber to the crankcase and at the same time transmits most of the heat received by the piston to the cylinder wall. The oil sprayed on the cylinder wall is scraped off to form the minimum required oil film and at the same time to prevent residual oil from entering the combustion chamber and rising. Among them, a ring mainly used for maintaining airtightness is called a compression ring, and a ring that scrapes oil is called an oil ring. As such, the oil ring is a very important part in terms of engine durability and oil consumption.

상술한 바와 같은 피스톤 링의 열팽창을 고려하여 링 갭( 또는 엔드 갭(end gap))을 설정하고, 링들간의 링 갭 위치를 120도 간격이 되도록 조립하고 있으나, 실제 운전 중인 엔진의 피스톤 링은 최초 조립 당시의 위치를 유지하지 않고, 각각 일정 속도로 예컨대 0.25∼0.4rev/min으로 회전하기도 하고 어느 위치에서 진동하기도 한다. 전술한 바와 같이, 링 갭의 상대 위치를 120도 간격으로 하는 이유는 블로우 바이 가스(blow by gas)를 최대한 억제하기 위한 것이나, 운전중인 엔진은 링 갭이 어느 순간 동일 위치에 정렬될 수 있고, 이때 블로우 바이 가스가 급증하고, 오일이 과다 소모되는 문제점이 있다.The ring gap (or end gap) is set in consideration of the thermal expansion of the piston ring as described above, and the ring gap positions between the rings are assembled to be 120 degrees apart, but the piston ring of the engine in operation is Instead of maintaining the position at the time of initial assembly, they may rotate at a constant speed, for example, 0.25 to 0.4 rev / min, or oscillate at any position. As described above, the reason for the relative position of the ring gap at 120 degree intervals is to suppress the blow by gas as much as possible, but the engine in operation may have the ring gap aligned at the same position at any moment, In this case, there is a problem that the blow-by gas is rapidly increased and the oil is excessively consumed.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 피스톤 링 갭이 엔진 작동 중에도 항상 일정한 위치를 유지하여 블로우 바이 가스가 급증되지 않고, 오일의 소모를 줄일 수 있도록 한 피스톤 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and provides a piston device in which the piston ring gap is always maintained at a constant position even during engine operation so that blow-by gas is not increased and oil consumption is reduced. There is a purpose.

도 1은 본 발명에 따른 피스톤 장치의 구성을 나타낸 부분 분해 사시도.1 is a partially exploded perspective view showing the configuration of a piston device according to the present invention.

도 2는 도 1의 피스톤 장치의 조립 단면도.2 is an assembled sectional view of the piston device of FIG.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10. 피스톤 11. 피스톤 헤드10. Piston 11. Piston Head

12. 제1링그루브 13. 제2링그루브12. 1st ring groove 13. 2nd ring groove

14. 제2링그루브 15. 제1랜드14. Second Ring Groove 15. First Land

16. 제2랜드 17. 제3랜드16.Landland 17.Landland 3

18. 제1관통공 19. 제2관통공18. First Through Hole 19. Second Through Hole

20. 제3관통공 21. 퍼스트링20. Through 3 21. First ring

22. 세컨드링 23. 오일링22. Second ring 23. Oil ring

100. 실린더 H. 체결공100. Cylinder H. Fastener

h. 절단홈 S. 이음간극h. Cutting groove S. Joint gap

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 피스톤 장치는, 원형으로 이루어진 복수의 피스톤 링과, 상기 피스톤 링들이 끼워지도록 그 상부 외주면으로부터 순차적으로 형성된 복수의 링그루브와, 상기 링그루브들 사이에 형성되어 상기 피스톤 링이 상기 링그루브를 이탈하지 않도록 형성된 복수의 랜드가 형성된 피스톤을 포함하는 피스톤 장치에 있어서, 상기 랜드 중 적어도 하나에는 적어도 하나 이상의 관통공이 수직으로 형성되고, 상기 피스톤 링에는 상기 링그루브에 결합될 때상기 관통공과 대응되는 위치에 체결공이 절단되게 형성되며, 상기 관통공과 상기 체결공에 삽입되어 상기 피스톤 링이 상기 피스톤에 각각 고정되도록 한 결합핀이 설치되는 것을 그 특징으로 한다.The piston device of the present invention for achieving the above object is formed between a plurality of piston rings made of a circle, a plurality of ring grooves sequentially formed from the upper outer peripheral surface so that the piston rings are fitted, and formed between the ring grooves A piston device comprising a piston having a plurality of lands formed so that the piston ring does not leave the ring groove, wherein at least one through-hole is formed vertically in at least one of the lands, the ring groove in the piston ring When coupled to the fastening hole is formed to be cut to a position corresponding to the through hole, characterized in that the coupling pin is inserted into the through hole and the fastening hole so that the piston ring is fixed to the piston, respectively.

본 발명에 있어서, 상기 각 관통공의 사이의 내각은 120도이고, 상기 체결공이 형성되는 피스톤 링은 상기 링그루브의 상부에 끼워지는 적어도 하나 이상의 압축링인 것이 바람직하다.In the present invention, the inner angle between the through holes is 120 degrees, it is preferable that the piston ring in which the fastening hole is formed is at least one compression ring fitted to the upper portion of the ring groove.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1에는 본 발명에 따른 피스톤 장치의 부분 분해 사시도가 도시되어 있다.1 shows a partially exploded perspective view of a piston device according to the invention.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 피스톤 장치는, 후술하는 도 2에 도시된 실린더(100)에 승강 가능하게 설치된 피스톤(10)과, 상기 피스톤(10)의 외주면에 끼워지며 적당한 탄성력을 구비하는 복수의 피스톤 링과, 상기 피스톤(10)에 피스톤 링이 고정되도록 하는 결합핀(30)을 포함하여 구성된다. 이와 같이 구성된 피스톤 장치의 구성을 상술하면 다음과 같다.Referring to the drawings, the piston device according to the present invention, the piston 10 is installed in the cylinder 100 shown in FIG. 2 to be described later, and fitted to the outer peripheral surface of the piston 10 and has a suitable elastic force It comprises a plurality of piston rings, and the coupling pin 30 to secure the piston ring to the piston (10). The configuration of the piston device configured as described above is as follows.

상기 피스톤(10)은, 연소실의 일부를 구성하는 부분으로 그 안쪽에 리브(미도시)를 설치하여 피스톤 링으로 신속히 열을 전달하고, 동시에 피스톤(10)을 보강하는 역할을 수행하도록 그 상부에 마련된 피스톤 헤드(11)와, 상기 복수의 피스톤 링이 설치되는 제1, 2, 3링그루브(12, 13, 14)와, 상기 제1, 2, 3링그루브(12, 13, 14) 사이에 형성되어 상기의 피스톤 링의 이탈을 방지하기 위해 형성된 제1, 2, 3랜드(15, 16, 17)와, 상기 피스톤 링이 피스톤(10)에 고정될 수 있도록 상기 제1,2랜드(15, 16)에 선택적으로 관통 형성된 제1, 2, 3관통공(18, 19, 20)을 포함하여 구성된다.The piston 10 is a part constituting a part of the combustion chamber to install a rib (not shown) therein to quickly transfer heat to the piston ring, and at the same time serves to reinforce the piston 10. Between the provided piston head 11, the first, second and third ring grooves 12, 13 and 14 in which the plurality of piston rings are installed, and the first, second and third ring grooves 12, 13 and 14. First, second, and third lands 15, 16, and 17 formed to prevent separation of the piston ring, and the first and second lands so that the piston ring can be fixed to the piston 10; And first, second and third through holes 18, 19 and 20 selectively penetrating through 15 and 16.

상기 제1랜드(15)에는 각각 수직으로 관통한 제1, 2관통공(18, 19)이 형성되며 그 사이의 내각은 120도이다. 그리고 상기 제2랜드(16)에는 제1랜드(15)에 형성된 제2관통공(19)에 대응한 위치에 제3관통공(20)이 형성된다. 그리고 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 피스톤(10)의 하단부에는 스커트부가 형성되며 피스톤 핀이 삽입되는 피스톤 보스부가 형성되고, 상기 제3링그루브(14)에는 배유구가 형성된다.The first land 15 has first and second through holes 18 and 19 vertically penetrated therebetween, and an inner angle therebetween is 120 degrees. In the second land 16, a third through hole 20 is formed at a position corresponding to the second through hole 19 formed in the first land 15. And although not shown in the figure, the lower end of the piston 10 is formed with a skirt, a piston boss is inserted into the piston pin is formed, the third ring groove 14 is formed with an drain hole.

그리고 상기 피스톤(10)의 제1, 2, 3링그루브(12, 13, 14)에 순차적으로 삽입되는 피스톤 링은 퍼스트링(21)과, 세컨드링(22)과, 오일링(23)으로 이루어진다. 상기 퍼스트링(21) 및 세컨드링(22)은 압축링이다. 상기 압축링은 상기 제1, 2, 3관통공(18, 19, 20)에 대응되는 부분에는 상기 결합핀(30)이 삽입되어 상기 피스톤(10)의 제1, 2링그루브(12, 13)에 고정되도록 체결공(H)이 각각 형성되며, 상기 체결공(H)의 상하부에는 상기 퍼스트링(21)과 세컨드링(22)이 상기 체결공(H)에서 절단되도록 하여 상기 제1, 2링그루브에 끼워질 수 있도록 절단홈(h)이 형성된다. 그리고 상기 오일링(23)은 일반적으로 제3링그루브(14)에 끼워질 수 있도록 이음간극(S)이 형성된다.The piston rings sequentially inserted into the first, second, and third ring grooves 12, 13, and 14 of the piston 10 include the first ring 21, the second ring 22, and the oil ring 23. Is done. The first ring 21 and the second ring 22 are compression rings. The first and second ring grooves 12 and 13 of the piston 10 may be inserted into the compression ring by inserting the coupling pins 30 into portions corresponding to the first, second and third through holes 18, 19 and 20. Fastening holes (H) are formed to be fixed to the upper and lower portions of the fastening hole (H), respectively, so that the first ring (21) and the second ring (22) are cut at the fastening holes (H). Cutting grooves h are formed to be fitted into the ring grooves. And the oil ring 23 is generally formed with a gap (S) to be fitted to the third ring groove (14).

상술한 바와 같은 구성을 갖는 피스톤 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다. 여기에서는 일반적인 피스톤 장치의 작용 설명은 생략하고, 본 발명의 특징에 따른 작용만을 설명하기로 한다.The operation of the piston device having the configuration as described above is as follows. Here, description of the operation of the general piston device will be omitted, and only the operation according to the features of the present invention will be described.

도 2에는 도 1에 도시된 피스톤 장치가 조립된 상태로 도시되어 있다.2 shows the piston device shown in FIG. 1 assembled.

도 1 및 도 2를 각각 참조하면, 본 발명에 따른 피스톤 장치는, 상기 피스톤(10)의 제3링그루브(14)에 오일링(23)을 끼워 삽입한다. 이어서 상기 제2링그루브(13)에 세컨드링(22)을 삽입한다. 이때 상기 제1, 2랜드(15, 16)에 형성된 제2, 3관통공(19, 20)과 세컨드링(22)에 형성된 체결공(H)을 대응되도록 한다. 그리고 상기 결합핀(30)을 제2, 3관통공(19, 20)에 삽입하여 세컨드링(22)을 제2링그루브(13)에 고정시킨다.1 and 2, the piston device according to the present invention inserts the oil ring 23 into the third ring groove 14 of the piston 10. Subsequently, a second ring 22 is inserted into the second ring groove 13. In this case, the second and third through holes 19 and 20 formed in the first and second lands 15 and 16 correspond to the fastening holes H formed in the second ring 22. The coupling pin 30 is inserted into the second and third through holes 19 and 20 to fix the second ring 22 to the second ring groove 13.

또한 상기 피스톤(10)의 제1링그루브(12)에 퍼스트링(21)을 삽입한다. 이때에도 상기 제1랜드(15)에 형성된 제1관통공(18)과 퍼스트링(21)에 형성된 체결공(H)이 대응되도록 제1링그루브(12)에 삽입한다. 그리고 상기 결합핀(30)을 제1관통공(18) 및 퍼스트링(21)의 체결공(H)에 삽입하여 퍼스트링(21)이 제1링그루브(12)에 고정되도록 한다.In addition, the first ring 21 is inserted into the first ring groove 12 of the piston 10. In this case, the first through hole 18 formed in the first land 15 and the fastening hole H formed in the first ring 21 are inserted into the first ring groove 12 so as to correspond to each other. The coupling pin 30 is inserted into the fastening hole H of the first through hole 18 and the first ring 21 so that the first ring 21 is fixed to the first ring groove 12.

이와 같이 조립된 피스톤 장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 압축링인 퍼스트링(21)과 세컨드링(22)은 피스톤(10)의 제1, 2링그루브(12, 13)에 삽입 고정된 상태로 실린더(100)에 설치된다. 이와 같이 상기 퍼스트링(21)과 세컨드링(22)은 제1, 2링그루브(12, 13)에 항상 고정되므로 운전시에도 그 위치가 변경되지 않는다. 따라서 블로우 바이 가스나 오일 소모가 줄어든다.As illustrated in FIG. 2, the assembled piston device includes the compression ring first ring 21 and the second ring 22 inserted into and fixed to the first and second ring grooves 12 and 13 of the piston 10. It is installed in the cylinder 100 in a state. As such, the first ring 21 and the second ring 22 are always fixed to the first and second ring grooves 12 and 13, and thus the position thereof is not changed even during operation. This reduces blow-by gas or oil consumption.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 피스톤 장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.As described above, the piston device according to the present invention has the following effects.

압축링인 퍼스트링과 세컨드링을 항상 피스톤의 제1, 2링그루브에 고정하므로서, 운전시에도 압축링의 위치가 고정되므로 블로우 바이 가스가 급증하는 것을 방지할 수 있고, 오일의 소모를 줄일 수 있는 효과가 있다.Since the first and second rings, which are compression rings, are always fixed to the first and second ring grooves of the piston, the position of the compression rings is fixed even during operation, thereby preventing the blow-by gas from escalating and reducing the consumption of oil. There is.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent embodiments are possible. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.

Claims

A plurality of circular piston rings, a plurality of ring grooves sequentially formed from an upper outer circumferential surface of the piston rings, and a plurality of ring grooves formed between the ring grooves so that the piston rings do not leave the ring grooves. In a piston device comprising a piston having a land,

At least one of the lands is formed with at least one through hole is vertically formed, the piston ring is formed so that the fastening hole is cut at a position corresponding to the through hole when coupled to the ring groove, is inserted into the through hole and the fastening hole Piston device, characterized in that the coupling pin is installed so that the piston ring is fixed to the piston, respectively.

The method of claim 1,

Piston device, characterized in that the inner angle between the through holes is 120 degrees.

The method of claim 1,

The piston ring in which the fastening hole is formed is a piston device, characterized in that at least one compression ring fitted to the upper portion of the ring groove.