KR200206404Y1

KR200206404Y1 - 피스톤구조

Info

Publication number: KR200206404Y1
Application number: KR2020000016830U
Authority: KR
Inventors: 이상진
Original assignee: 이상진
Priority date: 2000-06-13
Filing date: 2000-06-13
Publication date: 2000-12-01

Abstract

본 고안은 압축링 및 오일링과 실린더의 내벽과의 마찰을 최소화하여 엔진출력을 향상할 수 있음은 물론 압축링 및 오일링의 마모와 실린더의 내벽에 형성된 유막이 제거되는 것을 미연에 방지할 수 있는 피스톤구조에 관한 것으로서, 피스톤(38)의 상단에 형성된 제 1결합홈(30)에 결합고정되고, 내측에 소직경(42) 및 대직경(44)을 갖는 체결홈(46)이 띠형상으로 형성되며, 이 체결홈(46)의 소직경(42)과 대직경(44)이 접촉되는 부분에 외측에서 내측으로 경사진 경사부(48)가 형성되고, 이 체결홈(46)에 회전가능하게 삽입고정되는 볼(50)이 복수개 구비되며, 이 볼(50)과 체결홈(46)의 사이에 고체상태의 윤활유(52)가 개재된 압축링(40)과, 상기 피스톤(38)의 상단에 형성된 제 2결합홈(32), 제 3결합홈(34), 제 4결합홈(36)에 결합고정되고, 내측에 소직경(56) 및 대직경(58)을 갖는 체결홈(60)이 띠형상으로 형성되며, 이 체결홈(60)의 소직경(56)과 대직경(58)이 접촉되는 부분에 외측에서 내측으로 경사진 경사부(62)가 형성되고, 이 체결홈(60)에 회전가능하게 삽입고정되는 볼(64)이 복수개 구비되며, 이 볼(64)과 체결홈(60)의 사이에 고체상태의 윤활유(66)가 개재된 오일링(54)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

피스톤구조 {Structure of piston}

본 고안은 피스톤구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압축링 및 오일링과 실린더의 내벽과의 마찰을 최소화하여 엔진출력을 향상할 수 있음은 물론 압축링 및 오일링의 마모와 실린더의 내벽에 형성된 유막이 제거되는 것을 미연에 방지할 수 있는 피스톤구조에 관한 것이다.

자동차의 동력 발생원인 엔진은 주로 4사이클의 수냉식 기관을 채용하고 있다. 이것의 개략적인 구성을 보면, 엔진의 중심이 되는 기관본체와, 피스톤의 왕복 운동을 크랭크축의 회전운동으로 변환하는 크랭크 기구와, 혼합기의 흡입시점과 기간 및 연소가스의 배출시점과 기간을 제어하는 밸브기구와, 연료와 공기를 혼합시켜 기관의 운전조건에 알맞은 혼합기를 형성하는 혼합기 형성기구 및 점화장치, 윤활장치, 냉각장치, 배기장치 등으로 이루어진 부속기구로 구성되어 있다.

기관본체는 엔진의 중심을 이루는 부분으로서 실린더 블록과, 실린더 헤드와, 크랭크 케이스와 오일팬 및 실린더 헤드 커버 등으로 구성되어 있다. 실린더 헤드는 실린더 블록 위에 설치된 뚜껑부분이며, 가스나 물이 새는 것을 방지하기 위해 헤드 개스킷을 대고 여러 개의 볼트로 실린더 블록에 결합되어 있다. 실린더 헤드는 수냉식과 공랙식에 따라 그 구조가 다르며, 수냉식은 실린더 또는 몇개의 실린더가 일체로 구조되고 공랭식은 실린더별로 주조가 되어 있다. 크랭크 케이스의 내측에 각 실린더의 폭발행정에 의하여 실린더내에서 수직왕복운동하는 피스톤이 구비되어지고, 이 피스톤의 하단에는 피스톤의 직선운동을 회전운동으로 전환하여 크랭크샤프토로 전달하는 커넥팅 로드(Connecting Rod)가 회전가능하게 결합고정되어진다. 이 커넥팅 로드는 압축력, 인장력, 휨 등의 하중을 되풀이하여 받으므로 충분한 강도와 강성이 필요하다.

도 1은 종래기술에 따른 피스톤의 구조를 보인 사시도이고, 도 2는 종래기술에 따른 피스톤의 구조를 보인 단면도이다. 도 1 및 도 2를 설명하면, 상단에 외주면을 따라 제 1결합홈(10), 제 2결합홈(12), 제 3결합홈(14), 제 4결합홈(16)이 순차적으로 형성된 피스톤(18)이 구비되어지고, 이 피스톤(18)은 실린더(미도시)의 폭발행정에 의하여 실린더내에서 수직왕복운동을 수행한다. 피스톤(18)의 하단에는 피스톤(18)의 직선운동을 회전운동으로 전환하여 크랭크샤프트(미도시)로 전달하는 커넥팅 로드(미도시)가 회전가능하게 결합고정되어진다.

피스톤(18)의 상단에 형성된 제 1결합홈(10)에 결합고정되는 압축링(20)이 구비되어지고, 이 압축링(20)은 피스톤(18)의 제 1결합홈(10)에 용이하게 결합될 수 있도록 어느 한 부분이 절단되어진다. 피스톤(18)의 상단에 형성된 제 2결합홈(12), 제 3결합홈(14), 제 4결합홈(16)에 결합고정되는 오일링(22)이 복수개 구비되어지고, 이 오일링(22)은 피스톤(18)의 제 2결합홈(12), 제 3결합홈(14),제 4결합홈(16)에 용이하게 결합될 수 있도록 어느 한 부분이 절단되어진다.

상기와 같이 구성된 피스톤을 사용할 경우에는 여러 가지의 문제점이 노출되었다.

먼저, 상기와 같이 피스톤의 결합홈에 결합고정된 압축링과 오일링은 피스톤의 수직왕복운동시 실린더 내벽에 접촉하게 되는데, 이때 압축링 및 오일링의 장력이 크면 압축링 및 오일링과 실린더 내벽과의 마찰로 인하여 엔진출력이 저하되는 문제가 있었다.

또한, 압축링 및 오일링의 장력이 큰 상태에서 피스톤이 실린더내에서 수직왕복운동을 지속적으로 수행하게되면, 압축링 및 오일링과 실린더 내벽과의 접촉으로 인하여 압축링 및 오일링이 심하게 마모됨은 물론 실린더의 내벽에 형성된 유막(Oil Film)이 제거되는 현상이 종종 발생하였다.

이에 본 고안의 상술한 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 그 목적은 압축링 및 오일링과 실린더의 내벽과의 마찰을 최소화하여 엔진출력을 향상할 수 있음은 물론 압축링 및 오일링의 마모와 실린더의 내벽에 형성된 유막이 제거되는 것을 미연에 방지할 수 있는 피스톤구조를 제공함에 있다.

도 1은 종래기술에 따른 피스톤의 구조를 보인 사시도

도 2는 종래기술에 따른 피스톤의 구조를 보인 단면도

도 3은 본 고안에 따른 피스톤의 구조를 보인 분해사시도

도 4는 본 고안에 따른 피스톤의 구조를 보인 단면도

♣ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♣

30 : 제 1결합홈 32 : 제 2결합홈

34 : 제 3결합홈 36 : 제 4결합홈

38 : 피스톤 40 : 압축링

42,56 : 소직경 44,58 : 대직경

46,60 : 체결홈 48,62 : 경사부

50,64 : 볼 52,66 : 윤활유

54 : 오일링

이러한 본 고안의 목적은, 피스톤의 상단에 형성된 제 1결합홈에 결합고정되고, 내측에 소직경 및 대직경을 갖는 체결홈이 띠형상으로 형성되며, 이 체결홈의소직경과 대직경이 접촉되는 부분에 외측에서 내측으로 경사진 경사부가 형성되고, 이 체결홈에 회전가능하게 삽입고정되는 볼이 복수개 구비되며, 이 볼과 체결홈의사이에 고체상태의 윤활유가 개재된 압축링과, 상기 피스톤의 상단에 형성된 제 2결합홈, 제 3결합홈, 제 4결합홈에 결합고정되고, 내측에 소직경 및 대직경을 갖는체결홈이 띠형상으로 형성되며, 이 체결홈의 소직경과 대직경이 접촉되는 부분에 외측에서 내측으로 경사진 경사부가 형성되고, 이 체결홈에 회전가능하게 삽입고정되는 볼이 복수개 구비되며, 이 볼과 체결홈의 사이에 고체상태의 윤활유가 개재된 오일링를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 피스톤구조에 의하여 달성될 수 있다.

또한, 본 고안은 볼의 외경이 소직경의 내경보다 크게 형성되고, 대직경의 내경보다는 작게 형성된 것을 포함한다.

이하, 본 고안에 따른 피스톤구조의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 고안에 따른 피스톤의 구조를 보인 분해사시도이고, 도 4는 본 고안에 따른 피스톤의 구조를 보인 단면도이다. 도 3 및 도 4를 설명하면, 상단에 외주면을 따라 제 1결합홈(30), 제 2결합홈(32), 제 3결합홈(34), 제 4결합홈(36)이순차적으로 형성된 피스톤(38)이 구비되고, 이 피스톤(38)은 실린더(미도시)의 폭발행정에 의하여 실린더내에서 수직왕복운동을 수행한다. 피스톤(38)의 하단에는 피스톤(38)의 직선운동을 회전운동으로 전환하여 크랭크샤프트(미도시)로 전달하는 커넥팅 로드(미도시)가 회전가능하게 결합고정된다.

피스톤(38)의 상단에 형성된 제 1결합홈(30)에 결합고정되는 압축링(40)이 구비되고, 이 압축링(40)은 피스톤(38)의 제 1결합홈(30)에 용이하게 결합될 수 있도록 어느 한 부분이 절단되도록 형성됨이 바람직하다. 압축링(40)의 내측에 소직경(42) 및 대직경(44)을 갖는 체결홈(46)이 띠형상으로 형성되고, 이 체결홈(46)의소직경(42)과 대직경(44)이 접촉되는 부분에는 외측에서 내측으로 경사진 경사부(48)가 형성된다. 체결홈(46)에 회전가능하게 삽입고정되는 볼(50)이 복수개 구비되고, 볼(50)과 체결홈(46)의 사이에는 고체상태의 윤활유(52)가 개재된다. 볼(50)의 외경은 소직경(42)의 내경보다 크게 형성되고, 대직경(44)의 내경보다는 작게 형성됨이 바람직하다.

피스톤(38)의 상단에 형성된 제 2결합홈(32), 제 3결합홈(34), 제 4결합홈(36)에 결합고정되는 오일링(54)이 복수개 구비되고, 이 오일링(54)은 피스톤(38)의 제 2결합홈(32), 제 3결합홈(34), 제 4결합홈(36)에 용이하게 결합될 수 있도록 어느 한 부분이 절단되도록 형성됨이 바람직하다. 오일링(54)의 내측에 소직경(56) 및 대직경(58)을 갖는 체결홈(60)이 띠형상으로 형성되고, 이 체결홈(60)의 소직경(56)과 대직경(58)이 접촉되는 부분에는 외측에서 내측으로 경사진 경사부(62)가 형성된다. 체결홈(60)에 회전가능하게 삽입고정되는 볼(64)이 복수개 구비되고, 볼(64)과 체결홈(60)의 사이에는 고체상태의 윤활유(66)가 개재된다. 볼(64)의 외경은 소직경(56)의 내경보다 크게 형성되고, 대직경(58)의 내경보다는 작게 형성됨이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 피스톤이 실린더내에서 수직왕복운동되는 상태 및 이에 따른 효과를 설명한다.

먼저, 압축링(40)과 오일링(54)의 체결홈(46),(60)에 복수개의 볼(50),(64)을 삽입한다. 이때, 체결홈(46),(60)의 소직경(42),(56)의 내경이 볼(50),(64)의 외경보다 작게 형성되어 있음으로 볼(50),(64)의 외주면 일부분이 체결홈(46),(60)의 소직경(42),(56)을 통하여 외측으로 돌출구성된 상태를 갖는다. 복수개의 볼(50),(64)이 압축링(40)과 오일링(54)의 체결홈(46),(60)에 삽입고정되면, 볼(50),(64)과 체결홈(46),(60)의 사이에 고체상태의 윤활유(52),(66)를 개재한다. 복수개의 볼(50),(64)과 고체상태의 윤활유(52),(66)가 압축링(40)과 오일링(54)의체결홈(46),(60)에 삽입되면, 압축링(40)과 오일링(54)을 피스톤(38)의 상단에 형성된 결합홈(30),(32),(34),(36)에 결합고정한다. 이때, 압축링(40)은 피스톤(38)의 제 1결합홈(30)에 삽입고정되고, 오일링(54)은 피스톤(38)의 제 2결합홈(32), 제 3결합홈(34), 제 4결합홈(36)에 삽입고정된 상태를 갖는다.

복수개의 볼(50),(64)이 체결홈(46),(60)의 소직경(42),(56)을 통하여 외측으로 돌출구성된 압축링(40)과 오일링(54)이 피스톤(38)에 결합고정되어 있음으로실린더의 행정에 의하여 피스톤(38)이 실린더내에서 수직왕복운동을 하여도 엔진의출력이 저하되지 않는 것이다. 즉, 피스톤(38)이 실린더내에서 수직왕복운동을 할때, 체결홈(46),(60)의 소직경(42),(56)을 통하여 외측으로 돌출구성된 볼(50),(64)이 실린더의 내벽에 접촉된 상태에서 구름운동을 수행함으로 마찰저항을 감소할 수 있음은 물론 마찰저항에 따라 엔진의 출력이 저하되는 것을 방지할수 있는 것이다.

또한, 피스톤(38)의 수직왕복운동시 압축링(40)과 오일링(54)이 직접적으로실린더에 접촉되는 것이 아니라, 체결홈(46),(60)의 소직경(42),(56)을 통하여 외측으로 돌출구성된 볼(50),(64)이 실린더의 내벽에 접촉된 상태로 수직왕복운동을수행함으로 마찰저항에 의하여 압축링(40)과 오일링(54)이 마모되는 것을 방지할 수 있음은 물론 실린더의 내벽에 형성된 유막이 손상되는 것을 최소화 할 수 있는 것이다.

또한, 실린더의 행정에 의하여 피스톤(38)이 수직왕복운동을 일정시간동안 수행하면, 마찰저항과 폭발행정으로 인하여 고열이 발생되는데 이때 체결홈(46),(60)과 볼(50),(64)의 사이에 개재된 고체상태의 윤활유(52),(66)가 액체상태로 변환되어 실린더의 내벽으로 공급됨으로 별도로 윤활유를 공급하지 않아도 되는 것이다. 또한, 구름운동으로 윤활유량을 줄일 수 있음으로 윤활유 연소에 의한 배기가스 발생을 줄일 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이 본 고안에 따른 피스톤구조는 피스톤의 수직왕복운동시 실린더의 내벽을 따라 구름운동하는 볼이 압축링과 오일링의 내측에 복수개 구비되어 있음으로 압축링 및 오일링과 실린더의 내벽과의 마찰을 최소화하여 엔진출력을 향상할 수 있음은 물론 압축링 및 오일링의 마모와 실린더의 내벽에 형성된 유막이 제거되는 것을 미연에 방지할 수 있는 효과를 갖는 것이다.

Claims

상단에 제 1결합홈, 제 2결합홈, 제 3결합홈, 제 4결합홈이 형성되고, 상기제 1결합홈에 압축링이 결합고정되며, 상기 제 2결합홈, 제 3결합홈, 제 4결합홈에오일링이 결합고정되어 실린더의 행정에 따라 실린더내에서 수직왕복운동하는 피스톤을 구성함에 있어서,

상기 피스톤(38)의 상단에 형성된 제 1결합홈(30)에 결합고정되고, 내측에 소직경(42) 및 대직경(44)을 갖는 체결홈(46)이 띠형상으로 형성되며, 이 체결홈(46)의 소직경(42)과 대직경(44)이 접촉되는 부분에 외측에서 내측으로 경사진 경사부(48)가 형성되고, 이 체결홈(46)에 회전가능하게 삽입고정되는 볼(50)이 복수개 구비되며, 이 볼(50)과 체결홈(46)의 사이에 고체상태의 윤활유(52)가 개재된 압축링(40)과,

상기 피스톤(38)의 상단에 형성된 제 2결합홈(32), 제 3결합홈(34), 제 4결합홈(36)에 결합고정되고, 내측에 소직경(56) 및 대직경(58)을 갖는 체결홈(60)이 띠형상으로 형성되며, 이 체결홈(60)의 소직경(56)과 대직경(58)이 접촉되는 부분에 외측에서 내측으로 경사진 경사부(62)가 형성되고, 이 체결홈(60)에 회전가능하게 삽입고정되는 볼(64)이 복수개 구비되며, 이 볼(64)과 체결홈(60)의 사이에 고체상태의 윤활유(66)가 개재된 오일링(54)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 피스톤구조.
제1항에 있어서,

상기 볼(50),(64)의 외경이 소직경(56)의 내경보다 크게 형성되고, 대직경(58)의 내경보다는 작게 형성된 것을 특징으로 하는 피스톤구조.