KR20040054968A

KR20040054968A - Oil ring structure

Info

Publication number: KR20040054968A
Application number: KR1020020081523A
Authority: KR
Inventors: 서준호
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2004-06-26
Also published as: KR100488568B1

Abstract

PURPOSE: An oil ring structure is provided to improve the side sealing of an oil ring by increasing the shoulder part angle when driving an engine at a low speed, and improve the outer peripheral sealing of the oil ring by decreasing the shoulder part angle in the opposite case, thereby reducing the oil consumption. CONSTITUTION: In an oil ring structure, an expander(10) has a tapered mounting groove(12) in the center, and the groove becomes narrower from its inlet part toward the inside. A shoulder part angle control ring(13) is fitted into the mounting groove for controlling a shoulder part angle according to the temperature change of a combustion chamber. The shoulder part angle control ring is formed of a material to be retracted or expanded easily by the temperature change, wherein the thermal expansion coefficient of the shoulder part angle control ring is higher than the expander.

Description

Oil ring structure

본 발명은 오일링구조에 관한 것으로서, 특히 엔진 저속 구동시에는 귀이각이 증가되어 오일링의 사이드실링성이 향상되도록 하고, 엔진 고속 구동시에는 귀이각이 감소되어 오일링의 외주 실링성이 향상되어 오일 소모량을 감소시킬 수 있도록 한 오일링구조에 관한 것이다.The present invention relates to an oil ring structure, and in particular, the ear angle is increased when the engine is driven at low speed, so that the side sealing property of the oil ring is improved, and the ear angle is reduced when the engine is driven at high speed, thereby improving the outer sealability of the oil ring. The present invention relates to an oil ring structure capable of reducing oil consumption.

일반적으로 엔진 연소실에서의 오일소모량은 대부분 피스톤링에 의해 제어되며, 그중에서도 오일링에 의해 오일소모량의 50% 이상이 제어된다.In general, the oil consumption in the engine combustion chamber is mostly controlled by the piston ring, and more than 50% of the oil consumption is controlled by the oil ring.

종래의 오일링구조는 도 4 에 도시된 바와같이 피스톤(1)의 링홈(2) 중앙에 오일링의 장력이 형성되도록 하는 익스팬더(4)가 형성되고, 상기 익스팬더(4)의 상측과 하측에 각각 실린더라이너(3)의 내벽면상에 묻어있는 오일을 긁어내리기 위한 사이드레일(6,7)이 형성되며, 상기 익스팬더(4)의 내측 상단과 하단에는 각각 사이드레일(6,7)을 링홈(2)의 외각으로 밀어주기 위한 귀이각부(5)가 일정경사를 가지도록 돌출 형성되어 있다.In the conventional oil ring structure, as shown in FIG. 4, an expander 4 is formed in the center of the ring groove 2 of the piston 1 so that the tension of the oil ring is formed, and the upper and lower sides of the expander 4 are formed. Side rails 6 and 7 are formed to scrape off the oil on the inner wall of the cylinder liner 3, respectively, and side rails 6 and 7 are formed on the inner upper and lower ends of the expander 4, respectively. Ear part 5 for pushing to the outer shell of 2) is formed to protrude to have a certain inclination.

상기 귀이각부(5)의 경사도를 귀이각이라 하고, 사이드레일(6,7)의 내측이 상기 귀이각부(5)의 경사각을 따라 A방향으로 상승하여 링홈(2)의 내측을 실링하게되는데 이러한 현상을 사이드실링(Side sealing)이라하고, 상기 귀이각부(5)에 밀려서 사이드레일(6,7)이 실린더라이너(3)의 내벽면과 접하면서 실링하게되는데 이러한 현상을 외주실링이라 한다.The inclination of the ear part 5 is called an ear angle, and the inner side of the side rails 6 and 7 rises in the A direction along the inclination angle of the ear part 5 to seal the inside of the ring groove 2. The phenomenon is called side sealing, and the side rails 6 and 7 are pushed by the ear corners 5 to be in contact with the inner wall surface of the cylinder liner 3. This phenomenon is called outer circumferential sealing.

상기 귀이각부(5)의 귀이각이 작아지면 사이드레일(6)의 내측이 A방향으로 움직이려는 힘이 약해지면서 사이드레일(6)의 측면과 링홈(2)의 내벽면 사이의 마찰력이 감소하게되고, 이로인해 실린더 라이너(3)의 벽면 굴곡에 사이드레일(6)이 빠르게 적응하게되므로 사이드레일(6)의 외주 실링 성능이 향상되어 고속 고부하에서의 오일소모 저감에 효과를 기대할 수 있지만 반면 사이드실링 성능이 떨어지게되어 저속 저부하 조건에서는 엔진 부압이 작용할경우 링홈 내주면을 통해 오일이 연소실측으로 역류하게되어 오일소모량이 증가하게되는 것이다.When the ear angle of the ear part 5 decreases, the force to move the inner side of the side rail 6 in the A direction is weakened so that the frictional force between the side of the side rail 6 and the inner wall surface of the ring groove 2 decreases. As a result, the side rails 6 quickly adapt to the wall bend of the cylinder liner 3, so that the outer circumferential sealing performance of the side rails 6 is improved, so that the effect of reducing oil consumption at high speed and high load can be expected. In low speed and low load conditions, when the engine negative pressure is applied, the oil flows back through the inner circumference of the ring groove to the combustion chamber side, increasing the oil consumption.

반대로 상기 귀이각부(5)의 귀이각이 커지면 사이드레일(6,7)의 사이드실링 성능은 향상되지만 외주실링 성능이 떨어지게되므로서, 저속 저부하 조건에서 오일 소모량을 줄여줄 수 있지만 고속 고부하 조건에서는 오일소모량을 줄여줄 수 없는 문제점이 발생하고 있었다.On the contrary, when the ear angle of the ear part 5 is increased, the side sealing performance of the side rails 6 and 7 is improved, but the outer sealing performance is deteriorated, thereby reducing the oil consumption at low speed and low load conditions, but at high speed and high load conditions. There was a problem that can not reduce the oil consumption.

즉, 종래의 오일링구조는 익스팬더에 형성된 귀이각부의 귀이각이 최초 설계시 고정되기 때문에 그 설정된 귀이각부의 귀이각이 작을 경우에는 사이드레일의 사이드실링 성능이 약해져 저속 저부하시 오일소모량이 증가하게되고, 귀이각부의 귀이각이 클경우에는 사이드레일의 외주실링 성능이 약해져 고속 고부하시 오일소모량이 증가하게되는 문제점이 발생하는 것이다.That is, in the conventional oil ring structure, the ear angle formed on the expander is fixed at the initial design, so when the set ear angle is small, the side sealing performance of the side rail is weakened and the oil consumption increases at low speed and low load. When the ear angle of the ear part is large, the outer circumferential sealing performance of the side rail is weakened, so that the oil consumption increases at high speed and high load.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 상하측에 귀이각부가 형성된 익스팬더의 내측 중앙에 테이퍼 형상의 장착홈을 형성하고, 연소실 온도변화에 따라 수축 또는 팽창하면서 익스팬더를 확장시켜 귀이각부에 의한 귀이각이 가변되도록 하는 귀이각 조절링을 상기 장착홈에 장착하므로서, 엔진 저속 구동시에는 귀이각이 증가되어 오일링의 사이드실링성이 향상되도록 하고, 엔진 고속 구동시에는 귀이각이 감소되어 오일링의 외주 실링성이 향상되어 오일 소모량을 감소시킬 수 있도록 한 오일링구조를 제공함을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention for solving the above problems is to form a tapered mounting groove in the inner center of the expander is formed in the upper and lower sides, and by expanding or expanding the expander in accordance with the combustion chamber temperature changes ears by the ear By mounting the ear angle adjustment ring to allow the angle to be variable in the mounting groove, the ear angle is increased during engine low speed operation to improve the side sealing property of the oil ring, and the ear angle is reduced during engine high speed driving so that the oil ring It is an object of the present invention to provide an oil ring structure capable of reducing oil consumption by improving sealing performance of the outer circumference.

상기 목적달성을 위한 본 발명은,The present invention for achieving the above object,

내측 상하단에 귀이각부가 일정각도 경사지게 돌출 형성된 익스팬더를 피스톤의 링홈 내부에 형성하고, 상기 익스팬더의 상하측에 각각 실린더라이너의 내벽면에 묻어있는 오일을 긁어 내리기 위한 사이드레일이 형성되어 있는 오일링 구조에 있어서,An oil ring structure in which an expander is formed at an inner upper and lower ends to protrude at an angle and formed inside the ring groove of the piston, and side rails are formed on the upper and lower sides of the expander to scrape off the oil from the inner wall of the cylinder liner. To

상기 익스팬더의 내측 중앙에 입구측은 넓고 내측으로 갈수록 좁아지는 테이퍼 형상의 장착홈을 형성하고,In the inner center of the expander to form a tapered-shaped mounting groove that is wider and narrower toward the inner side,

온도변화에 따라 수축 또는 팽창하는 재질로서 형성되어 연소실의 온도변화에 따라 상기 귀이각부의 귀이각이 조절되도록 하는 귀이각 조절링을 상기 장착홈에 끼워 결합한 것을 특징으로 한다.It is formed as a material that contracts or expands in response to a temperature change, and the ear angle control ring is coupled to the mounting groove so that the ear angle of the ear part is adjusted according to the temperature change of the combustion chamber.

그리고 상기 귀이각조절링의 열팽창 계수가 익스팬더의 열팽창계수 보다 큰 것을 특징으로 한다.And the coefficient of thermal expansion of the ear angle control ring is characterized in that greater than the thermal expansion coefficient of the expander.

도 1 은 본 발명의 오일링 구조를 보인 도면.1 is a view showing the oil ring structure of the present invention.

도 2 는 도 1 의 A-A선 단면도.2 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.

도 3 은 본 발명의 작동상태를 보인 도면.3 is a view showing an operating state of the present invention.

도 4 는 종래의 오일링구조를 보인 도면.Figure 4 is a view showing a conventional oil ring structure.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing

1 : 피스톤 2 : 링홈1: piston 2: ring groove

3 : 실린더라이너 6,7 : 사이드레일3: cylinder liner 6,7: side rail

10 : 익스팬더 11 : 귀이각부10: expander 11: ear corners

12 : 장착홈 13 : 귀이각 조절링12: mounting groove 13: ear angle adjustment ring

이하, 첨부된 도면 도 1 내지 도 3 을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, FIGS. 1 to 3.

본 발명의 설명에 있어서 종래와 동일한 구성요소에 대해서는 동일부호 표기하여 중복설명을 피하기로 한다.In the description of the present invention, the same components as in the prior art will be denoted by the same reference numerals to avoid redundant description.

피스톤(1)의 외주면상에 요입 형성된 링홈(2) 내에 귀이각부(11)를 구비한 익스팬더(10)를 형성하고, 상기 익스팬더(10)의 상하측에 각각 사이드레일(6,7)을 형성한다.An expander 10 having ear parts 11 is formed in a ring groove 2 recessed on an outer circumferential surface of the piston 1, and side rails 6 and 7 are formed on upper and lower sides of the expander 10, respectively. do.

이때, 상기 익스팬더(10)의 내측 중앙에 입구측이 넓고 내부로 갈수록 점차 좁아지는 테이퍼 형상의 장착홈(12)을 형성하고, 상기 장착홈(12)에는 연소실의 온도변화에 따라 수축 및 팽창하는 귀이각 조절링(13)을 끼워 결합한다.At this time, the inlet side is formed in the inner center of the expander 10 is formed in the tapered shape of the groove (12) is gradually narrowed toward the inside, the mounting groove 12 is contracted and expanded in accordance with the temperature change of the combustion chamber Insert the ear angle adjustment ring (13) to combine.

상기 귀이각 조절링(13)은 익스팬더(10) 보다 열팽창 계수가 큰 재질로서 형성한다.The ear angle adjustment ring 13 is formed of a material having a larger coefficient of thermal expansion than the expander 10.

예를들어, 상기 익스팬더(10)를 10~11mm/℃ 의 열팽창계수를 갖는 고탄소강으로 형성하였다면, 상기 귀이각 조절링(13)은 12~13mm/℃의 열팽창계수를 갖는 저탄소강을 사용하여 상기 귀이각 조절링(13)의 열팽창계수가 익스팬더(10)의 열팽창계수보다 더 커지도록 하는 것이다.For example, if the expander 10 is formed of a high carbon steel having a thermal expansion coefficient of 10 to 11 mm / ° C., the ear angle adjusting ring 13 uses a low carbon steel having a thermal expansion coefficient of 12 to 13 mm / ° C. The thermal expansion coefficient of the ear angle control ring 13 is to be larger than the thermal expansion coefficient of the expander 10.

상기 장착홈(12)의 크기는 귀이각 조절링(13)이 수축된 상태일때 끼워지도록 설계하는 것이 바람직하며, 익스팬더(10)의 귀이각부(11)가 갖는 경사각은 저속 저부하시 사이드실링 성능의 향상을 위해 넓게 형성한다.The size of the mounting groove 12 is preferably designed to be fitted when the ear angle adjustment ring 13 is in a contracted state, the inclination angle of the ear angle portion 11 of the expander 10 is the side sealing performance at low speed low load Widely formed for improvement.

도 2 는 엔진이 저속 저부하 조건으로 동작할때 본 발명의 오일링구조의 작동상태를 도시한 것이다.Figure 2 shows the operating state of the oil ring structure of the present invention when the engine is operated at low speed low load conditions.

엔진이 저속 저부하 조건으로 구동하게되면 상대적으로 연소실의 온도가 낮게되고, 이에의해 귀이각 조절링(13)은 수축된 상태를 유지하게된다.When the engine is driven at a low speed and low load condition, the temperature of the combustion chamber is relatively low, whereby the ear angle control ring 13 is kept in a contracted state.

상기 귀이각 조절링(13)이 수축된 상태를 유지하게되면, 도 2 에 도시된 바와같이 귀이각부(11)에 의해 형성되는 귀이각(θ1)이 커지게되어 사이드레일(6,7)의 사이드 실링 성능이 향상되므로서, 연소실 내에서 부압이 작용하게되더라도 링홈(2)을 통한 오일의 역류가 일어나지 않게되어 오일소모량을 줄여줄 수 있게되는 것이다.When the ear angle adjustment ring 13 is kept in a contracted state, as shown in FIG. 2, the ear angle θ1 formed by the ear angle portion 11 is increased to increase the angle of the side rails 6 and 7. As the side sealing performance is improved, even if the negative pressure acts in the combustion chamber, the backflow of the oil through the ring groove 2 does not occur, thereby reducing the oil consumption.

한편, 도 3 은 엔진이 고속 고부하조건으로 동작할때 본 발명의 오일링구조의 작동상태를 도시한 것으로서,On the other hand, Figure 3 shows the operating state of the oil ring structure of the present invention when the engine operates at high speed and high load conditions,

엔진이 고속 고부하 조건으로 구동하게되면 상대적으로 연소실의 온도가 높아지게되고, 이에의해 귀이각 조절링(13)이 팽창하기 시작한다.When the engine is driven under high speed and high load conditions, the temperature of the combustion chamber is relatively high, whereby the ear angle control ring 13 starts to expand.

상기 귀이각 조절링(13)이 상하 방향으로 팽창하게되면, 익스팬더(10)의 내측이 상하측 방향으로 벌어지면서 귀이각부(11)에 의한 귀이각(θ2)이 줄어들게 된다.When the ear angle control ring 13 expands in the vertical direction, the inner angle of the expander 10 is expanded in the vertical direction, and the ear angle θ2 by the ear angle part 11 is reduced.

상기 귀이각(θ2)이 줄어들게 되므로서, 사이드레일(6,7)에 의한 외주실링 성능이 향상되고, 이로인해 실린더 라이너(3)의 내벽면에 묻어있는 오일을 효과적으로 긁어내어 오일의 소모량을 줄여줄 수 있게되는 것이다.Since the ear angle θ2 is reduced, the outer circumferential sealing performance by the side rails 6 and 7 is improved, thereby effectively scraping off the oil on the inner wall of the cylinder liner 3 to reduce the consumption of oil. I will be able to give.

상기 설명과같이 본 발명의 오일링구조는 엔진 운전조건에 따른 연소실의 온도에 따라 귀이각이 조절되어 오일소모량을 줄여줄 수 있게되는 효과를 기대할 수 있다.As described above, the oil ring structure of the present invention can be expected to reduce the oil consumption by adjusting the ear angle according to the temperature of the combustion chamber according to the engine operating conditions.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 상하측에 귀이각부가 형성된 익스팬더의 내측 중앙에 테이퍼 형상의 장착홈을 형성하고, 연소실 온도변화에 따라 수축 또는 팽창하면서 익스팬더를 확장시켜 귀이각부에 의한 귀이각이 가변되도록 하는 귀이각 조절링을 상기 장착홈에 장착하므로서, 엔진 저속 구동시에는 귀이각이 증가되어 오일링의 사이드실링성이 향상되도록 하고, 엔진 고속 구동시에는 귀이각이 감소되어 오일링의 외주 실링성이 향상되어 오일 소모량을 감소시킬 수 있도록 한 오일링구조를 제공하는 효과를 기대할 수 있다.As described above, the present invention forms a tapered mounting groove in the inner center of the expander in which the ear parts are formed on the upper and lower sides, and expands the expander while shrinking or expanding according to the change in the combustion chamber temperature, thereby changing the ear angle by the ear parts. By mounting the ear angle adjustment ring to the mounting groove, the ear angle is increased at low engine speed to improve the side sealing property of the oil ring, and the ear angle is reduced at the engine high speed to reduce the outer ring sealing of the oil ring. It can be expected to provide an oil ring structure that can improve oil properties and reduce oil consumption.

Claims

An expander 10 is formed inside the ring groove 2 of the piston 1 and the inner ear portion 11 protrudes inclined at a predetermined angle on the inner upper and lower ends, and the cylinder liner 3 is disposed on the upper and lower sides of the expander 10, respectively. In the oil ring structure in which the side rails 6 and 7 are formed to scrape off the oil on the wall,

In the inner center of the expander 10 to form a tapered-shaped mounting groove 12 is wider and narrower toward the inner side,

It is formed as a material that contracts or expands in response to a temperature change, and the ear angle control ring 13 is inserted into the mounting groove 12 to allow the ear angle of the ear part 11 to be adjusted according to the temperature change of the combustion chamber. Oil ring structure.

The method of claim 1,

Oil ring structure, characterized in that the thermal expansion coefficient of the ear angle control ring (13) is larger than the thermal expansion coefficient of the expander (10).