KR20040101387A - 냉각도관이 갖추어진 내연기관엔진의 피스톤 오일 유입구 - Google Patents

Abstract

냉각도관(4)이 설치되고 내연기관엔진내에 설치된 피스톤(1)용의 오일유입구(2)는 오일유입구를 들어갈 때 냉각오일의 흐름의 개량된 농도를 가능하게 하고 그리고 냉각도관을 유출할 때 개량된 분포를 가능하게 하기위하여 고안되었다. 이 목적을 달성하기 위하여 오일유입구(2)의 내부벽면(3)은 하나의 시트로 된 회전쌍곡면의 함수를 따라서 또는 표면-한정된 원환체의 함수를 따라서 형성되며, 여기서 상기한 형상은 오일유입구의 횡단면개방영역(B, D)에 관하여 오일분무노즐(6)에 의하여 생성된, 냉각유분사선(7)의 분사위치에 따라서 결정된다.

Description

냉각도관이 갖추어진 내연기관엔진의 피스톤 오일 유입구{OIL INLET FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE PISTON THAT IS PROVIDED WITH A COOLING DUCT}

오일유입구를 가지는 이러한 종류의 냉각된 피스톤은 예를 들면 US 3,221,718, JP59-27109, PCT/DE94/01375 및 DE 37 33 964 C2 로부터 공지되어있다. 엔진하우징과 연결되어 있는 오일분사노즐로부터 방출되어지는 냉각오일을 위한 포집누두로서 사용된 오일유입구들은 내부벽들을 가지며 이 내부벽들은 피스톤의 자유로운 내부공간으로부터 냉각도관 방향으로 관찰하면 누두형상으로, 실린더형상으로, 타원형으로 또는 벤츄리 노즐의 형상에 의해 형성되어 있다.

이 방법으로 냉각도관내에서 포집된 냉각오일의 더 좋은 분포를 얻기 위하여는 부분적으로 냉각도관의 벽내에로 추가적인 분사선분배기들이 삽입되어 있으며,이 분배기들은 오일 유입구의 출구면의 반대편에 놓여있다. 이 종류의 형상구성들을 가지고는 오일분사노즐로부터 넓혀지고 있는 오일분사선이 포집되고 냉각도관에공급되는 것이 이루어져야 하며 여기서 상기 실시예들은 수직한 오일분사선위치들에만이 아니고 즉 오일유입구의 진입면에 수직하게만에 제한되어 있는 것이 아니고, 피스톤의 행정높이에 의존하여 냉각도관내으로 도달하는 오일양이 결정되는 역시 경사진 오일분사선 위치들도 포함한다. 특히 후술한 실시예는 냉각도관의 연속적인 오일충진도의 도달에서 부족을 보이며, 이것은 유입구에로 냉각오일의 진입시 불리한 유동관계 및 마찰관계에 기인한다.

실제에 있어서 즉 냉각도관내에로 실제의 오일충진도의 측정에 의하여 포집누두로서 상술한 것과 같이 형성된 오일유입구들을 가지고는 40% 미만의 충진도가 되는 것이 보여졌으며 그리고 그래서, DE 37 02 272 C2에서 기술된 바와 같이, 쉐이커작용에 의하여 피스톤의 충분한 냉각은 얻어질 수가 없음을 보인다. 특히, 오일유입구에 상응하게 맞추어진 오일 유출량의 경우에 냉각도관의 거의 일정한 부분을 가능하게 하기 위하여 연속적으로 공급되어지지 않으면 안되는, 냉각도관내에로 매우 일정한 순환하는 오일량이 우수한 냉각효과를 위해서 필요하다.

여기에서 출발하여 이 발명은 오일유입구내에로의 진입시에 냉각오일의 더 우수한 결속과 그리고 냉각도관에로 유출시에 더 우수한 분포가 가능해지도록 하는 방법으로 냉각도관을 가지는 피스톤에 대한 오일유입구를 형성하는 과제를 기초로 한다.

본 발명은 냉각도관의 커버에 오일 유입구가 고정되어 있으며 그리고 상기한 냉각도관은 오일유입구를 거쳐서, 엔진하우징과 고정되게 결합하고 있는 오일분사 노즐을 사용하여 크랭크하우징으로부터 나와서 피스톤샤프트의 내부공간을 통과하여 자유로운 냉각오일분사선과 만날 수 있는 그러한 냉각도관의 대략 원환형상의 커버를 가지며 내연기관의 냉각도관을 설치하고 있는 피스톤을 위한 오일유입구에 관한 것이다.

제 1도는 보울트 방향으로 절단된, 부분 횡단면으로 되어있는 이 발명에 따르는 피스톤이며;

제 2도는 제 1 실시예에서 내부벽면의 표시도이며;

제 3도는 제 2실시예에서 내부벽면의 표시도임.

상기한 과제는 청구범위 제 1항의 특징들에 의하여 해결된다.

이 발명에 따르는 해결방법은 오일유입구의 횡단면 개구면상으로의 근사적으로 수직한 출현을 가지는 자유로운 냉각오일분사선을 완전히 냉각도관내에로 도입하는 것을 가능하게 한다. 자유로운 냉각오일분사의 경사진 분사선 위치의 경우에는 유입구의 벽위에 만나고 있는 오일분사선의 절선 방향의 방향전환의 결과로 근소한 마찰저항이 발생하므로 냉각도관내에로 최대부분이 들여보내지는 것이 유리하게 이루어진다. 어떤 엔진들의 경우에 오일분무 노즐이 구조적인 이유들로 인하여 유입구의 황단면개구면의 면법선들에 대해 내지 피스톤 종축에 대해 일정한 각도로 배열되지 않으면 안되는 그러한 엔진들에서는 경사지에 향하여진 냉각분사선들이 배치된다.

피스톤의 왕복운동에 의하여 제한되어서, 냉각오일분사선의 경사진 정렬에 의하여 이것은 유입구의 내벽의 그때그때의 상이한 장소들에 부딪친다.

상기한 조건들에도 불구하고 경사진 분사선위치의 경우에도 수직인 분사선위치의 경우에도 진입시에 최적의 결속과 유입구로 부터의 냉각오일의 배출시에 대단히 좋은 분배가 얻어진다. 이 경우에 보조적으로 유입구의 크기와 형상부여에 의하여, 개량된 냉각오일분배를 위한 동적인 동압이 생성되게 작용한다.

유리한 또다른 조건들은 종속항들의 대상이다.

이 발명은 다음에 실시예의 도움으로 더 자세히 설명된다.

연소요입부(9)를 가지는 피스톤(1)은 하나의 냉각도관(4)을 가지며, 이 도관은 하부를 향하여는 2개로 분할된 원판스프링의 형상으로 된 커버(5)에 의하여 덮혀져있다. 상기 커버(5)에는 냉각오일분사물(7)을 위한 포집홉퍼로서 형성되고 금속 또는 합성수지로부터 되어 있을 수 있는 오일유입구(2)가 형성되어 있으며, 납땜, 용접, 접착에 의하여 또는 조임요소 또는 제동결합에 의하여 DE 199 60 913 A1으로부터 공지된 바와 같이 오일밀봉이 되게 냉각도관커버에 고정되어 있다. 냉각도관(4)은 오일유입구(2)를 거쳐서, 엔진하우징과 고정되게 결합되어 있는 오일분사노즐(6)을 통하여 크랭크하우징으로부터 나와서 피스톤샤프트의 자유내부공간을 통과하여 제 1도에서 표시된 바와 같이, 자유로운 냉각오일분사물(7)이 공급되어지며, 여기서 오일 유입구로서는 횡단면 유입면(B) 또는 제 3도에 따르는 D가 사용된다.

오일유입구(2)는 내부벽(3)을 가지며, 이 오일유입구의 형상은 이 오일유입구의 횡단면 유입면(B) 및 (D)에 관련하여 냉각오일분사물(7)의, 오일분사노즐(6)에 의하여 생성된 분사물의 상태에 의존하여 정하여져 있다.

제 1도에서의 표현에 상응하게, 횡단면 개구면(B)에 대한 냉각오일분사물의 근사적으로 수직한 분사물위치의 경우에, 오일유입구(3)의 내부벽면(2)은, 직교하는 좌표계 (x, y, z)에서 이들의 y-축의 둘레를 쌍곡선 함수 y= ±b/a * √x²-a²의 회전에 의하여 발생하는 형태를 가지며, 여기서 a= 6 mm, b= 5 mm 이고 그리고, 횡단면 유입면(B)이 x-축에 대한 y_B=c=8 mm 간격으로 평행절단에 의하여 형성되어 있다. 또다른 실시예에서는 역시 a=b=5 mm 에 달할 수 있다.

자유로운 오일분사선(7)의 비스듬한 분사선위치의 경우에, 피스톤 각각의 행정위치에서 횡단면유입면(D)의 내부에 놓여 있는 분사선을 가지는 오일유입구의 내부벽면이 환상면체의 형상에 의하여 형성되어 있으며, 이 환상면체는 직교하는 좌표계 (x, y, z)에서 y-축으로부터 간격 r= 20 mm에서 원면에 대하여 평행하고 원을 절단하지 않는 y-축의 둘레에서 반경 R= 13 mm를 가지는 원의 회전에 의하여 발생한다. 오일 유입구의 전체높이 h =a+b 는 12 mm에 달하며, 여기서 a=b 이며 2개의 부분으로 된 원판스프링(5)은 따라서 가장 작은 횡단면(C)의 높이에 배열되어 있다.

또다른 실시예에서는 역시 a=5 그리고 b=6 mm에 달할 수 있으며, 그 결과로 일정한 시간단면에 대한 오일 유입면 (D)과 오일공급은, 아래에 기술된 바와 같이, 그의 최대치에 도달한다.

오일유입구의 치수들은 횡단면 유입면 B 및 D로부터 횡단면 A 및 B까지의 용적이 0 으로부터 360 까지의 크랭크각도에 대하여 오일유입구내로의 오일 공급량이 적합하도록 그렇게 큰 것을 보증한다. 또 상관계수 a 에 의해서 정해진 횡단면(A)는 피스톤의 상사점 OT 에서 오일분사선 횡단면에 근사적으로 상응하며, 여기서 냉각도관내에로 나올 때 대단히 효과적인 오일분포가 상술한 조처들에 의하여 얻어진다.

오일유입구(3)의 횡단면(A), (C) 즉 오일유입구(2)의 가장 작은 횡단면들은 냉각도관(4)의 원환형태의 커버(5)의 평면에 접근하면서 배열되어 있으며, 그 결과로 냉각도관의 내부에는 하나의 돌출부가 생성되며, 이 돌출부는 유출구의 크기에 관련하여 (유출개구의 돌출부 및 크기-표시되지 않음) 냉각오일에의 정해진 부분량을 냉각도관 내에서 순환을 위하여 유출시까지 유지된다.

오일유입구(2)의 제작을 위하여 컴퓨터 제어된 프로그램에 의하여 선회부품으로서 이루어진다.

본 발명은 내연기관의 피스톤 오일 유입구에 이용될 수 있다.

Claims (5)

1. 커버에 오일유입구가 고정되어 있으며 그리고 냉각도관은 오일유입구를 거쳐서 엔진하우징과 고정되게 결합되어 있는 오일분무노즐에 의하여 크랭크실로부터 피스톤샤프트의 자유로운 내부공간을 통과하여 자유로운 냉각오일분사선으로 채워질 수 있는, 냉각도관의 거의 원환형상의 커버를 가지는 내연기관의, 냉각도관을 갖추고 있는 피스톤을 위한 오일유입구에 있어서,

   오일유입구(2)의 내부벽면(3)은 하나의 시트로 된 회전쌍곡면의 함수를 따라서 또는 표면-한정된 원환체의 함수를 따라서 형성되며, 여기서 상기한 형상은 오일유입구의 횡단면개방영역(B, D)에 관하여 오일분무노즐(6)에 의하여 생성된, 냉각유분사선(7)의 분사위치에 따라서 결정되는 것을 특징으로 하는 오일유입구.
2. 제 1항에 있어서,

   오일유입구(3)의 벽면(2)은 횡단면 개구면(B)에 대한 냉각오일분사선의 근사적으로 수직인 분사선위치의 경우에는 직교하는 좌표계(x,y)에서 그의 y-축들의 둘레를 쌍곡선 함수 y= ±b/a * √x²-a²의 회전에 의하여 발생하는 형상을 가지며, 여기서 a=6 mm, b=5 mm이며 그리고 횡단면개구면(B)는 x-축에 대하여 y_B=c=8 mm의 간격으로 평행절단에 의하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 오일유입구.
3. 제 1항에 있어서,

   오일유입구(2)의 횡단면 진입면(D)의 내부에서 피스톤의 각각의 스트로크의 위치에 놓여있는 분사선을 가지는 자유로운 냉각오일분사선(7)의 경사진 분사선위치의 경우에 오일유입구(3)의 내부벽면(2)은 환상면체의 형상을 가지며, 이 환상면체는 y-축으로부터 간격 r=20 mm 에 있는 직교하는 좌표계 (x, y, z)에서, 원면에 대하여 평행하고 그리고 이 원을 절단하지 않는 그러한 y-축의 둘레를 반경 R를 가지는 원의 회전에 의하여 발생하며, 여기서 r=20 mm, R=13 mm 그리고 오일유입구의 전체 높이 (h)는 12 mm에 달하는 것을 특징으로 하는 오일유입구.
4. 제 1항에 있어서,

   오일유입구(3)의 횡단면들(A, C)은 근사적으로 냉각도관(4)의 원환형태의 커버(5)의 평면에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 오일유입구.
5. 제 2항에 있어서,

   상관계수 a 에 의하여 결정된 횡단면 (A)은 피스톤의 근사적으로 상부의 사점(OT)에 있는 오일분사선 횡단면에 상응하는 것을 특징으로 하는 오일유입구.