KR20030054916A

KR20030054916A - 차량 엔진용 피스톤

Info

Publication number: KR20030054916A
Application number: KR1020010085350A
Authority: KR
Inventors: 노태준
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2003-07-02

Abstract

본 발명은 차량 엔진용 피스톤에 관한 것으로서, 피스톤 핀 보스가 피스톤 헤드의 내측면 두 곳에서 각각 하방으로 돌출 형성되어 각각의 하부면에는 피스톤 핀의 양 단부가 끼워지는 핀 홈이 형성되고, 이 핀 홈에 끼워진 피스톤 핀의 양 단부를 감싸는 형태로 하여 클램핑 부재가 각 피스톤 핀 보스의 하부면에 체결되면서 피스톤 핀이 회전 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 차량 엔진용 피스톤을 제공한다.

본 발명에 의하면, 피스톤 랜드 및 링 그루브 하측으로 어느 정도의 거리를 두고 피스톤 핀이 설치되던 기존의 피스톤에 대비하여 피스톤 핀이 피스톤 랜드 및 링 그루브와 중복되는 높이에 설치 가능해짐으로써, 피스톤의 압축높이를 축소할 수 있고, 결국 피스톤의 경량화가 가능해지는 효과가 있다.

Description

차량 엔진용 피스톤{Piston for vehicle engine}

본 발명은 차량 엔진용 피스톤에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피스톤 핀 보스가 피스톤 헤드의 내측면 두 곳에서 각각 하방으로 돌출 형성되어 각각의 하부면에는 피스톤 핀의 양 단부가 끼워지는 핀 홈이 형성되고, 이 핀 홈에 끼워진 피스톤 핀의 양 단부를 감싸는 형태로 하여 클램핑 부재가 각 피스톤 핀 보스의 하부면에 체결되면서 피스톤 핀이 회전 가능하게 설치되는 차량 엔진용 피스톤에 관한 것이다.

일반적으로 차량 엔진은 공기와 혼합된 연료가 연소실로 유입되어 연소됨으로써 동력을 얻는 대표적인 내연기관이다.

이러한 차량 엔진의 실린더에는 왕복 운동을 하는 피스톤이 설치되며, 이러한 피스톤은 연소실에서 발생한 고온, 고압의 가스압을 받아 커넥팅 로드를 통해 크랭크 축의 회전력을 발생시키는 일을 한다.

상기 피스톤은 고온의 연소가스에 피스톤 헤드가 노출되고 고압을 충격적으로 받으며 실린더 내부에서의 고속운동으로 큰 마찰이 생기는 등 여러가지 악조건하에서 왕복 운동을 하게 된다.

따라서, 피스톤은 상기한 악조건하에서도 그 기능을 충분히 발휘할 수 있도록 열전도도 및 내열성이 좋은 알루미늄 합금 등으로 제작되고 있다.

또한, 피스톤의 상부 둘레에는 다수의 피스톤 링이 끼워지는데, 이 피스톤링은 상측으로 통상 2개가 설치되는 압축링과, 그 하측으로 설치되는 1개의 오일링으로 구분된다.

여기서, 상측의 압축링은 연소실의 기밀을 유지하기 위하여, 하측의 오일링은 실린더 벽에 뿌려진 오일을 긁어내려 최소한의 유막을 만들고 이를 통해 실린더 내벽과 피스톤 사이의 마모 방지 및 피스톤의 부드러운 왕복 운동을 유도하기 위하여 설치된다.

첨부한 도 4는 종래의 차량 엔진용 피스톤이 커넥팅 로드와 연결된 상태를 보여주는 측면도이고, 도 5는 도 4의 선 'B-B'를 따라 취한 단면도로서, 이를 참조하여 종래의 피스톤을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 피스톤(100)의 주요 부분으로는 피스톤 헤드(110), 피스톤 랜드(121), 피스톤 링 그루브(122), 피스톤 핀 보스(130), 피스톤 스커트(140) 등이 있다.

여기서, 피스톤(100)의 상부면인 피스톤 헤드(110)는 피스톤(100)이 상사점에 도달되었을 때 실린더 헤드(미도시됨)의 내면과 연소실을 형성하게 되므로 연소실의 형상에 따라 그 형상이 정해진다.

한편, 피스톤 링(미도시됨)들이 끼워지는 홈이 피스톤 링 그루브(122)이고, 홈과 홈 사이는 피스톤 랜드(121)이다.

상기 피스톤(100)의 안쪽에는 피스톤 핀(150)을 회전 가능하게 지지하는 피스톤 핀 보스(130)가 돌출 형성되어 있고, 이 피스톤 핀 보스(130)에는 피스톤 핀(150)이 끼워질 수 있는 피스톤 핀 홀(130a)이 형성되어 있다.

도 4와 5에서 도면부호 132는 피스톤 핀 홀(130a)에 끼워진 스냅링을 나타내고, 도면부호 201은 피스톤 핀(150)이 압입되는 커넥팅 로드(200)의 스몰 엔드를 나타낸다.

한편, 피스톤의 중량은 엔진 및 피스톤의 설계에 있어서 매우 중요한 요소이며, 최근에 제작되는 피스톤은 경량화에 그 초점이 맞추어져 있다.

즉, 왕복 질량에 해당하는 피스톤의 질량을 감소시켜야만 왕복 관성력을 줄일 수 있고, 엔진의 고출력 및 저연비화와 피스톤 구동시의 소음 저감이 가능해지는 것이다.

이와 같이 피스톤의 경량화를 이루는 방법 중 하나가 피스톤의 압축높이(compression height)(H)를 축소하는 것이다.

이 피스톤의 압축높이(H)는 도 4에 나타낸 바와 같이 피스톤 헤드(110)로부터 피스톤 핀 홀(130a)(또는 피스톤 핀) 중심까지의 거리를 의미하며, 종래에는 이러한 피스톤의 압축높이(H)를 축소하기 위하여 피스톤 랜드(121) 및 피스톤 링의 두께를 축소하거나 피스톤 링 그루브(122)의 폭을 축소하였다.

그러나, 피스톤 핀이 피스톤 핀 보스 및 피스톤 핀 홀에 의해 피스톤 랜드 및 링 그루브의 하측으로 어느 정도 거리를 둔 채 설치되고, 피스톤 랜드 및 피스톤 링의 두께 축소, 피스톤 링 그루브의 폭 축소 등도 한계가 있으므로, 종래의 피스톤에서는 압축높이를 축소하여 피스톤을 경량화하는 데에 한계가 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서,피스톤 핀이 피스톤 안쪽에서 피스톤 랜드 및 링 그루브와 중복되는 높이에 설치 가능해짐으로써, 피스톤의 압축높이를 축소할 수 있고, 결국 피스톤의 경량화가 가능해지는 차량 엔진용 피스톤을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 차량 엔진용 피스톤을 보여주는 분해사시도

도 2는 본 발명의 차량 엔진용 피스톤이 커넥팅 로드와 연결된 상태를 보여주는 측면도

도 3은 도 2의 선 'A-A'를 따라 취한 단면도

도 4는 종래의 차량 엔진용 피스톤이 커넥팅 로드와 연결된 상태를 보여주는 측면도

도 5는 도 4의 선 'B-B'를 따라 취한 단면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110 : 피스톤 헤드121 : 피스톤 랜드

122 : 피스톤 링 그루브130 : 피스톤 핀 보스

131 : 핀 홈132 : 클램핑 부재

133 : 체결수단150 : 피스톤 핀

200 : 커넥팅 로드

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 차량 엔진용 피스톤은 상부면을 형성하는 피스톤 헤드(110) 및 상부 둘레면에 형성된 다수의 피스톤 랜드(121)와 링 그루브(122)가 구비되고 커넥팅 로드(200)와의 연결을 위하여 설치되는 피스톤 핀(150)이 피스톤 핀 보스(130)에서 회전 가능하게 설치되는 차량 엔진용 피스톤에 있어서,

상기 피스톤 핀 보스(130)가 피스톤 헤드(110)의 내측면에서 서로 대칭되게 밑으로 돌출 형성되어 각각의 하부면에 커넥팅 로드(200)에 압입된 피스톤 핀(150)의 양 단부가 끼워지는 핀 홈(131)이 형성되고, 이 핀 홈(131)에 끼워진 피스톤 핀(150)의 양 단부를 감싸는 형태로 하여 클램핑 부재(132)가 각 피스톤 핀 보스(130)의 하부면에 체결되면서 피스톤 핀(150)이 설치되는 것을 특징으로 한다.

첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 1은 본 발명의 차량 엔진용 피스톤을 보여주는 분해사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 차량 엔진용 피스톤이 커넥팅 로드와 연결된 상태를 보여주는 측면도이며, 도 3은 도 2의 선 'A-A'를 따라 취한 단면도이다.

이에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량 엔진용 피스톤은 피스톤 핀 보스(130)가 피스톤 랜드(121) 및 링 그루브(122)의 바로 안쪽에 구비되고, 이 피스톤 핀 보스(130) 및 이에 체결되는 클램핑 부재(132)가 커넥팅 로드(200)의 연결을 위한 피스톤 핀(150)을 회전 가능하게 지지하는 구조로 되어 있다.

즉, 상기 피스톤 핀(150)은 피스톤 랜드(121) 및 링 그루브(122)의 바로 안쪽에서 피스톤(100)과 커넥팅 로드(200)를 연결하고 있는 것이다.

따라서, 본 발명의 피스톤에서는 피스톤 핀(150)의 일부 또는 전체가 피스톤 랜드(121) 및 링 그루브(122)의 하측이 아닌 안쪽에서 이 피스톤 랜드(121) 및 링 그루브(122)와 중복되는 높이에 설치될 수 있는 것이다.

이를 위하여, 상기 피스톤 핀 보스(130)가 피스톤 헤드(110)의 내측면 좌우 양측 두 곳에서 서로 대칭되게 밑으로 돌출 형성되고, 각각의 하부면에는 피스톤 핀(150)의 양 단부가 끼워지는 반원 형상의 핀 홈(131)이 형성된다.

여기서, 상기 피스톤 핀 보스(130)의 길이는 그 하부면에 끼워지는 피스톤 핀(150)의 일부 또는 전체가 피스톤 랜드(121) 및 링 그루브(122)와 중복되는 높이가 되도록 적절히 결정된다.

또한, 클램핑 부재(132)가 핀 홈(131)에 끼워진 피스톤 핀(150)의 양 단부를 감싸는 형태로 하여 각 피스톤 핀 보스(130)의 하부면에 볼트 등의 체결수단(133)으로 체결된다.

상기 클램핑 부재(132)는 두 개로 구성되어 각 피스톤 핀 보스(130)의 하부면에 하나씩 체결된다.

따라서, 본 발명의 피스톤을 조립하기 위해선, 커넥팅 로드(200)의 스몰 엔드(201)에 압입된 피스톤 핀(150)의 양 단부를 두 피스톤 핀 보스(130)의 핀 홈(131)에 끼우고, 이 핀 홈(131)에 끼워진 각 단부를 해당 클램핑 부재(132)로 감싸듯이 덮은 후, 각 클램핑 부재(132)를 피스톤 핀 보스(130)의 하부면에 볼트 체결한다.

결국, 클램핑 부재(132)가 체결되면서 피스톤 핀(150)은 피스톤 핀 보스(130)에서 회전 가능하게 설치된다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량 엔진용 피스톤에 의하면, 피스톤 랜드 및 링 그루브 하측으로 어느 정도의 거리를 두고 피스톤 핀이 설치되던 기존의 피스톤에 대비하여 피스톤 핀이 피스톤 랜드 및 링 그루브와 중복되는 높이에 설치 가능해짐으로써, 피스톤의 압축높이를 축소할 수 있고, 결국 피스톤의 경량화가 가능해지는 효과가 있다.

Claims

상부면을 형성하는 피스톤 헤드(110) 및 상부 둘레면에 형성된 다수의 피스톤 랜드(121)와 링 그루브(122)가 구비되고 커넥팅 로드(200)와의 연결을 위하여 설치되는 피스톤 핀(150)이 피스톤 핀 보스(130)에서 회전 가능하게 설치되는 차량 엔진용 피스톤에 있어서,

상기 피스톤 핀 보스(130)가 피스톤 헤드(110)의 내측면에서 서로 대칭되게 밑으로 돌출 형성되어 각각의 하부면에 커넥팅 로드(200)에 압입된 피스톤 핀(150)의 양 단부가 끼워지는 핀 홈(131)이 형성되고, 이 핀 홈(131)에 끼워진 피스톤 핀(150)의 양 단부를 감싸는 형태로 하여 클램핑 부재(132)가 각 피스톤 핀 보스(130)의 하부면에 체결되면서 피스톤 핀(150)이 설치되는 것을 특징으로 하는 차량 엔진용 피스톤.