KR20070060639A - 오일소모 저감을 위한 내연기관의 피스톤용 오일링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오일소모 저감을 위한 내연기관의 피스톤용 오일링에 관한 것으로서, 기존의 3-피스(piece) 오일링이 갖는 오일 컨트롤 장점을 2-피스(piece) 형태로 실현시켜 3-피스 오일링과 동등수준의 오일 컨트롤성을 발휘할 수 있도록 한 오일소모 저감을 위한 내연기관의 피스톤용 오일링에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 전단부와 후단부에 각각 외주 시일링부와 측면 시일링부가 형성되고, 서로 피봇 가능하게 연결된 상부레일 및 하부레일과; 피스톤 오일링 장착홈에 삽입되어 상기 상부레일 및 하부레일의 후면을 밀어줄 수 있도록 코일스프링이 내장된 원주형 파이프로 구성된 것을 특징으로 하는 오일소모 저감을 위한 내연기관의 피스톤용 오일링을 제공한다.

오일링, 피스톤, 상부 및 하부레일, 코일스프링, 원주형 파이프, 오일소모 저감

Description

오일소모 저감을 위한 내연기관의 피스톤용 오일링{Oil ring for reducing oil usage}

도 1은 본 발명에 따른 오일소모 저감을 위한 내연기관의 피스톤용 오일링을 나타내는 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 내연기관의 피스톤용 오일링이 장착된 상태를 나타내는 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 내연기관의 피스톤용 오일링의 상부레일과 하부레일이 서로 연결된 상태를 나타내는 단면도,

도 4a 및 도 4b는 종래의 내연기관의 피스톤용 오일링 및 그 장착상태를 나타내는 단면도,

도 5a 및 도 5b는 또 다른 종래의 내연기관의 피스톤용 오일링 및 그 장착상태를 나타내는 단면도,

도 6은 오일링을 통하여 오일이 연소실 방향으로 올라가는 경로를 보여주는 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 상부레일 12 : 하부레일

14 : 원주형 파이프 16 : 코일스프링

18 : 외주시일링부 20 : 측면 시일링부

22 : 연결단 24 : 연결철선

26 : 접촉홈 28 : 접촉단

본 발명은 오일소모 저감을 위한 내연기관의 피스톤용 오일링에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 서로 피봇 가능하게 연결된 상부레일과 하부레일, 피스톤의 오일링 장착홈에 삽입되어 상부레일과 하부레일을 실린더보어쪽으로 밀어주는 코일스프링 내장형 원주파이프로 구성하여, 기존의 3-피스(piece) 오일링이 갖는 오일 컨트롤 장점을 2-피스(piece) 형태로 실현시켜 3-피스 오일링과 동등수준의 오일 컨트롤성을 발휘할 수 있도록 한 오일소모 저감을 위한 내연기관의 피스톤용 오일링에 관한 것이다.

통상적으로, 내연기관에서 사용되는 피스톤링은 크게 톱링, 2차(2nd)링 및 오일링 등의 3가지이며, 오일소모 컨트롤은 오일링에 의하여 대부분(약 60% 이상) 발휘되고 있다.

대개, 피스톤링은 압축과 팽창가스 압력에 대하여 연소실의 기밀을 유지하고 팽창가스를 연소실에서 크랭크케이스로 누설되는 것을 방지함과 동시에 피스톤이 받은 열의 대부분을 실린더벽에 전달하며, 실린더 벽에 윤활과 냉각을 위하여 분사된 오일을 긁어내려 필요로 하는 최소한의 유막을 형성토록 함과 더불어 남은 오일이 연소실로 침입해서 올라가는 것을 방지하는 역할을 한다.

상기 피스톤링중 주로 기밀유지에 사용하는 링을 압축링이라 하고, 오일을 긁어 내리는 작용을 하는 링을 오일링이라 하는데, 압축링은 피스톤의 상부쪽에 장착되고 오일링은 그의 하부로 장착된다.

실린더 벽의 윤활 냉각을 위해 공급된 엔진 오일의 소모량은 오일링에 의해 결정되는데, 내연기관에서 사용되는 피스톤의 오일링은 크게 3-피스 타입(가솔린엔진용)과 2-피스 타입(디젤엔진용)이 주로 사용되고 있다.

기존의 3-피스 오일링은 첨부한 도 4a 및 도 4b에서 보는 바와 같이 오일을 긁어내리는 2개의 상하 사이드레일(100,101: side rail)과, 이 사이드 레일이 실린더보어에 밀착되도록 힘을 가해주는 1개의 스페이서(102: spacer)로 구성되어 있고, 기존의 2-피스 오일링은 첨부한 도 5a 및 도 5b에서 보는 바와 같이 1개의 레일(104)과 이 레일(104)에 힘을 가해주는 1개의 코일 스프링(106)으로 구성되어 있다.

상기 3-피스 오일링의 장착상태를 보면, 첨부한 도 4b에서 보는 바와 같이 피스톤과 피스톤링이 실린더보어(200)에 조립됨과 함께 상하면이 경사지게 형성된 스페이서(102)의 상면 및 저면에 각각 상부 및 하부 사이드레일(100,101)이 연접되면서 상기 상부 사이드레일(100)은 아래쪽으로 경사지며 실린더보어(200)쪽으로 돌출되고, 상기 하부 사이드레일(101)은 위쪽으로 경사지며 실린더보어(200)쪽으로 돌출된다.

통상, 오일소모 저감 측면에서는 3-피스 오일링이 2-피스 오일링보다 우수한데, 그 이유는 오일링을 통해 오일이 연소실 방향으로 올라가는 경로가 첨부한 도 6에서 보는 바와 같이 오일링 외주면(A)과 오일링 측면(B)을 따라 올라가게 되는 바, 상기 3-피스 오일링의 상부 및 하부 사이드레일(100,101)의 후단부가 오일링 장착홈(202)의 내벽면에 밀착되어 오일링 측면(B)을 따라 올라가는 오일을 차단(측면 시일링(sealing)이라고 함)하고, 또한 상부 및 하부 사이드레일(100,101)의 전단부가 실린더보어(200)의 벽면에 밀착되어 오일링 외주면(A)을 따라 올라가는 오일을 차단(외주 시일링이라고 함)해주기 때문이다.

반면에, 2-피스 오일링의 경우 레일이 1개의 뭉치로 되어 있기 때문에 실린더보어에 조립되면 첨부한 도 5b에서 보는 바와 같이, 외주 시일링만이 이루어지게 되어 엔진 브레이크 등의 운전조건시 연소실에 부압이 형성되면 오일링 측면을 통해서 연소실로 올라가는 오일을 차단해주는 컨트롤이 제대로 이루어지지 않는 단점이 있다.

위와 같은 이유에도 불구하고, 디젤엔진에서 2-피스 오일링을 사용하는 이유는 디젤엔진의 경우 연소압력 및 진동이 심해서 3-피스 오일링의 사이드레일과 스페이서간의 접촉부 마모가 과다해져 내구성 측면에서 불리하기 때문이다.

반면에, 2-피스 오일링의 경우 실린더보어에 접촉되는 레일의 외주 접촉면을 작게 할 수 있고, 상하폭을 줄일 수 있기 때문에 오일링의 장력을 줄일 수 있다는 이유로, 최근 저연비를 추구하는 가솔린엔진에서도 채택되고 있다.

다만, 엔진부압이 클 경우, 오일링 측면을 통해 연소실로 올라가 소모되는 오일의 양을 억제하기 위해 엔진의 트로틀(Throttle) 개도를 전자적으로 콘트롤하여 어느 정도 이하의 엔진 부압이 형성되지 않도록 하고 있다.

따라서, 3피스-오일링과 2-피스 오일링의 장점을 고루 갖춘 오일링의 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 서로 피봇 가능하게 연결된 상부레일과 하부레일이 1개의 몸체를 이루고, 피스톤의 오일링 장착홈에 삽입되어 상부레일과 하부레일을 실린더보어쪽으로 밀어주는 코일스프링 내장형 원주파이프가 또 1개의 몸체를 이루는 2피스-형태의 오일링을 제공하는 동시에 오일링의 기능은 기존의 3-피스(piece) 오일링이 갖는 동등수준의 오일 컨트롤성을 발휘할 수 있도록 한 오일소모 저감을 위한 내연기관의 피스톤용 오일링을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전단부와 후단부에 각각 외주 시일링부와 측면 시일링부가 형성되고, 서로 피봇 가능하게 연결된 상부레일 및 하부레일과; 피스톤 오일링 장착홈에 삽입되어 상기 상부레일 및 하부레일의 후면을 밀어줄 수 있도록 코일스프링이 내장된 원주형 파이프로 구성된 것을 특징으로 하는 오일소모 저감을 위한 내연기관의 피스톤용 오일링을 제공한다.

바람직한 구현예로서, 서로 피봇 가능하게 연결된 상기 상부 및 하부레일의 후면은 "V"자 형태의 접촉홈을 형성하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직한 구현예로서, 상기 "V"자 형태의 접촉홈에 밀착되어 밀어줄 수 있도록 상기 원주형 파이프의 전단부는 "V"자 형태의 접촉단으로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부레일의 저면과 상기 하부레일의 상면에는 등간격을 이루면서 다수개의 연결단이 일체로 형성되고, 서로 겹쳐지는 각 연결단에 피봇을 위한 연결철선이 삽입된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 오일소모 저감을 위한 내연기관의 피스톤용 오일링을 나타내는 단면도이고, 도 2는 그 장착 상태를 나타내는 단면도이다,

전술한 바와 같이, 3-피스 오일링은 측면 시일링 및 외주 시일링 기능을 겸비하여 2-피스 오일링보다 오일소모 저감 측면에서는 유리하고, 2-피스 오일링은 실린더보어에 접촉되는 레일의 외주 접촉면을 작게 그리고 상하폭을 줄일 수 있기 때문에 오일링의 장력을 줄일 수 있는 장점이 있는 바, 본 발명은 이러한 장점을 고루 갖춘 2-피스 타입의 오일링을 제공하고자 한 것이다.

즉, 본 발명은 서로 피봇 가능하게 연결된 상부레일(10) 및 하부레일(12)이 1개의 몸체를 이루고, 코일스프링(16)이 내장된 원주형 파이프(14)가 1개의 몸체를 이루는 2-피스 타입의 오일링을 제공하고자 한 것이다.

상기 상부레일(10) 및 하부레일(12)은 서로 대칭되는 형상으로서, 상부레일 (10) 및 하부레일(12)의 전단부에는 실린더보어(200) 벽면에 밀착되는 외주시일링부(18)가 돌출 형성되고, 후단부에는 피스톤의 오일링 장착홈(202) 내벽면과 밀착되는 측면시일링부(20)가 만곡된 형상으로 형성된다.

또한, 상기 상부레일(10)의 저면과 상기 하부레일(12)의 상면에는 등간격을 이루면서 다수개의 연결단(22)이 일체로 형성되는 바, 첨부한 도 3에서 보는 바와 같이 각 연결단(22)들을 서로 겹쳐지게 한 다음, 피봇을 위한 연결철선(24)을 삽입함으로써, 상부레일(10)과 하부레일(12)간의 피봇 연결이 이루어진다.

이때, 상기 연결철선(24)에 의하여 피봇 가능하게 연결된 상기 상부 및 하부레일(10,12)의 후면은 "V"자 형태로 벌어진 접촉홈(26)을 형성하게 된다.

상기 원주형 파이프(14)는 상기 상부레일(10) 및 하부레일(12)의 후면을 밀어줄 수 있도고 피스톤의 오일링 장착홈(202)에 삽입되는 구성으로서, 그 내부에는 코일스프링(16)이 내장된다.

특히, 상기 원주형 파이프(14)의 전단부는 "V"자 쐐기 형태의 접촉단(28)으로 형성되는 바, 이 접촉단(28)은 상기 상부레일(10)과 하부레일(12)의 후면에 형성된 "V"자 형태의 접촉홈(26)에 밀착되는 부분이 된다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 오일링의 장착상태를 살펴보면, 첨부한 도 2에서 보는 바와 같이 상기 원주형 파이프(14)가 오일링 장착홈(202)에 삽입되는 동시에 상기 상부레일(10)과 하부레일(12)의 외주시일링부(18)가 실린더 보 어(200)의 벽면에 밀착되는 상태가 되고, 또한 상기 상부레일(10)과 하부레일(12)의 측면 시일링부(20)가 상기 오일링 장착홈(202)의 내벽면에 밀착되는 상태가 된다.

보다 상세하게는, 상기 원주형 파이프(14)의 코일스프링(16)의 장력에 의하여 원주형 파이프(14)의 "V"자형 접촉단(28)이 상기 상부레일(10)과 하부레일(12)의 후면에 형성된 "V"자형 접촉홈(26)으로 삽입되는 동시에 상부레일(10)과 하부레일(12)을 전방으로 밀어주게 되어, 상부레일(10)과 하부레일(12)의 외주시일링부(18)가 실린더 보어(200)의 벽면에 밀착되는 것이다.

또한, 상기 원주형 파이프(14)의 "V"자형 접촉단(28)이 상기 상부레일(10)과 하부레일(12)의 후면에 형성된 "V"자형 접촉홈(26)으로 삽입되면서 상부레일(10)과 하부레일(12)의 후단부가 상하로 벌어지게 되어, 상부레일(10)과 하부레일(12)의 측면시일링부(20)가 상기 오일링 장착홈(202)의 내벽에 밀착되는 것이다.

따라서, 오일링 측면(B)을 따라 올라가는 오일을 상기 측면 시일링부(20)에서 차단하고, 동시에 오일링 외주면(A)을 따라 올라가는 오일을 외주 시일링부(18)에서 용이하게 차단해주게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따르면 오일링을 2-피스 타입으로 적용하면서도 3-피스 타입의 오일링이 갖는 오일 컨트롤 성능을 보유할 수 있다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 오일소모 저감을 위한 내연기관의 피스톤용 오일링에 의하면, 서로 피봇 가능하게 연결된 상부레일과 하부레일이 1개의 몸체를 이루고, 피스톤의 오일링 장착홈에 삽입되어 상부레일과 하부레일을 실린더보어쪽으로 밀어주는 코일스프링 내장형 원주파이프가 또 1개의 몸체를 이루는 2피스-형태의 오일링을 제공하면서도 오일링의 기능은 기존의 3-피스(piece) 오일링이 갖는 동등수준의 오일 컨트롤성을 발휘하는 장점을 제공한다.

즉, 본 발명에 따른 2-피스 타입의 오일링의 구성중 측면 시일링부가 오일링 측면을 따라 올라가는 오일을 차단하고, 외주 시일링부가 오일링 외주면을 따라 올라가는 오일을 차단하여 기존의 3-피스(piece) 오일링이 갖는 동등수준의 오일 컨트롤성을 발휘하는 장점을 제공한다.

Claims (4)

1. 전단부와 후단부에 각각 외주 시일링부와 측면 시일링부가 형성되고, 서로 피봇 가능하게 연결된 상부레일 및 하부레일과;

   피스톤 오일링 장착홈에 삽입되어 상기 상부레일 및 하부레일의 후면을 밀어줄 수 있도록 코일스프링이 내장된 원주형 파이프로 구성된 오일소모 저감을 위한 내연기관의 피스톤용 오일링.
2. 청구항 1에 있어서, 서로 피봇 가능하게 연결된 상기 상부 및 하부레일의 후면은 "V"자 형태의 접촉홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 오일소모 저감을 위한 내연기관의 피스톤용 오일링.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 "V"자 형태의 접촉홈에 밀착되어 밀어줄 수 있도록 상기 원주형 파이프의 전단부는 "V"자 형태의 접촉단으로 형성된 것을 특징으로 하는 오일소모 저감을 위한 내연기관의 피스톤용 오일링.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 상부레일의 저면과 상기 하부레일의 상면에는 등간 격을 이루면서 다수개의 연결단이 일체로 형성되고, 서로 겹쳐지는 각 연결단에 피봇 연결을 위한 연결철선이 삽입된 것을 특징으로 하는 오일소모 저감을 위한 내연기관의 피스톤용 오일링.

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