KR20080071117A - 링 그루부 아래에 배치된 둘레로 진행하는 방사상 홈을구비한 피스톤 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피스톤 상단부(2) 및 그에 접하는 스커트부(3)를 구비한 피스톤(1)에 관한 것이다. 피스톤 상단부(2)는 최소한 하나의 링 그루브(6)를 구비한 링 지대(5)를 포함하며, 본 발명에서는 스커트부(3)의 상단 모서리와 링 그루브(6) 사이의 구역에 둘레로 진행하는 방사상 홈(7)이 배치되며, 홈(7)의 상단 직경이 홈(7)의 하단 직경보다 작다.

Description

링 그루부 아래에 배치된 둘레로 진행하는 방사상 홈을 구비한 피스톤{PISTON COMPRISING A CIRCUMFERENTIAL RADIAL RECESS LOCATED BELOW AN ANNULAR GROOVE}

본 발명은 청구항 1항의 전제부에 설명한 특징을 포함하는 내연 기관용 피스톤에 관한 것이다.

피스톤 상단부 및 그에 접하는 스커트부를 구비한 내연 기관용 피스톤은 이미 잘 알려져 있다. 피스톤 상단부는 적어도 하나의 링 그루브, 일반적으로는 세 개의 링 그루브를 구비한 링 지대를 포함하며, 적어도 하나의 링 그루브에는 하나의 오일 스크라이퍼 링이 투입되는데, 이 오일 스크라이퍼 링은 피스톤의 가동 시 내연 기관의 실린더 내벽에서 지지되거나 또는 그에서 활주한다. 피스톤의 이 구역 및 오일 스크라이퍼 링은 피스톤의 가동 중에 높은 부하가 가해지므로, 불량한 형상으로 인한 불충분한 강도에서는 그에서 손상이 발생할 수 있다. 또한 모인 오일을 배출할 수 있도록 오일 스크라이퍼 링 아래에 홈을 형성하는 것이 요구되며 또한 이미 알려져 있다.

하지만 이 홈은 특이한 구조적 요건을 충족해야 하는데, 그 이유는 이 홈의 형상을 잘못 설계하거나 또는 설계가 불량할 경우 그 결과로서 이 홈은 스커트부 상단 모서리와 피스톤 상단부의 하단 모서리 사이의 구역에서 취약부를 가질 수 있다. 챔퍼 또는 그루브 형태의 이러한 잘못된 설계는 허용되지 않는 작은, 즉 좁은 오일 스크라이퍼 링 지지면 또는 짧은 스커트 지지 길이를 야기시키므로 이로 인해 피스톤이 전체적으로 약화되고 고부하를 견디지 못한다.

따라서 본 발명의 목적은 전술한 단점이 극복되도록, 이러한 유형의 피스톤을 더욱 개선하는 것이다.

이 목적은 청구항 1의 특징을 통해 달성된다.

본 발명에서는 종래 방식에서와 마찬가지로 스커트부의 상단 모서리와 링 그루브, 특히 최하단 링 그루브의 하단 모서리 사이의 구역에 둘레로 진행하는 방사상 홈을 배치되며, 홈의 상단 직경, 즉 최하단 링 그루브의 하단 모서리 구역에서의 직경이 홈의 하단 직경, 즉 스커트부의 상단 모서리 구역에서의 직경보다 작다. 이러한 형상으로 인해 복수의 이점이 달성된다. 한편으로는 하단 링 그루브의 오일 스크라이퍼 링의 지지면이 개선(확대)되며, 다른 한편으로는 이와 동시에 지지하는 스커트 길이가 길어지며 스커트부의 상단 모서리 구역에서 배출해야 하는 또는 수용해야 하는 오일 체적을 위한 형상의 최적화(횡단면의 최적화)가 달성된다. 또한 이런 홈의 기하학적 실시는 적은 방사상 폭을 갖는 오일 스크라이퍼 링을 사용할 수 있다는 이점을 제공하는데, 그 이유는 이러한 오일 스크라이퍼 링에서는 링 하단 측면부가 최적화된, 즉 충분히 넓은 지지면을 필요로 하기 때문이다. 종래 방식의 형상(챔퍼 또는 그루브)에서 상단 경계부(즉 제4 피스톤 랜드의 직경)가 확대된다면, 이는 일정한 오일 체적에서 필연적으로 축방향 높이의 챔퍼(그루브)를 발생시킬 것이다. 이로 인해 피스톤 스커트 프로파일의 형태가 조정되어야 하며 특히 피스톤의 하중 용량 및 그 소음 거동에 부정적인 영향을 미치게 될 것이다. 본 발명은 바람직한 방식으로 이러한 단점을 제거하는데, 그 이유는 오일 스크라이퍼 링에 대해, 특히 작은 방사상 작은 폭을 갖는 오일 스크라이퍼 링에 대해 링 하단 측면부에 최적화된 지지면이 제공되며, 이와 동시에 일정한 오일 체적에서 피스톤의 스커트부가 약화되지 않기 때문이다. 이로써 내연 기관에서 피스톤의 가동 중에 최적화된 소음 거동 및 더 적은 오일 소비량이 나타난다. 또한 다른 이점으로는 본 발명에서는 특히 쓰리피스형 실시에서 짧은 피스톤(즉 작은 압축 높이)를 갖는 형상적 측면에서 중간 형태로 설계된 크랭크 트레인에서도 형상 탄성의 오일 스크라이퍼 링의 사용이 가능하다는 것을 들 수 있다. 마찬가지로 방사상 방향으로 좁은 강철 밴드 링에서 오일 스크라이퍼 링의 난해한 조립과 같은 알려진 단점도 제거된다. 종래 방식의 홈에서는 제4 피스톤 랜드의 작은 직경으로 인해 강철 밴드 링이 축방향으로 링 그루브를 이탈하는 현상, 즉 링 그루브에서 떨어져나가 내연 기관에 손상을 입히는 현상이 발생할 수 있다.

본 발명의 개선된 형태에서는 홈이 거의 V자 형태의 횡단면을 갖는다. 이로써 모아야 하는 또는 배출해야 하는 엔진 오일 체적에 대해 충분히 큰 공간이 형성되며, 홈의 축방향 높이가 최소화되고 상단 경계부가 최대한의 직경을 가지므로, 피스톤의 약화를 초래할 수 있는 지지성 스커트 길이를 감소시키지 않으면서 오일 스크라이퍼 링에 대해 충분히 큰 지지면이 제공된다.

본 발명의 개선된 형태에서는 링 그루브의 하단 모서리에서부터 홈의 거의 중앙으로의 홈의 진행이 중앙에서부터 스커트부의 상단 모서리 방향으로의 홈의 진행보다 더 평평하다. 이로써 한편으로는 하단 링 그루브에서 오일 스크라이퍼 링을 위해 필요한 지지면이 제공되며 다른 한편으로는 충분한 오일 체적에서 요구되는 강도(오일 스크라이퍼 링을 위한 하중 용량)가 구현되도록, 링 그루브의 하단 모서리와 홈의 상단 모서리 사이의 구역이 형성된다. 이에 비해 홈 중앙에서부터 스커트부의 상단 모서리 방향으로의 홈의 진행이 더욱 가파르므로, 이로 인해 스크라이핑된 오일이 더 양호하게 모이고 배출되는 것이 가능하다.

실시예로 한정되지 않는 본 발명의 복수의 실시예가 도면에 도시되어 있다.

도면은 다음과 같다:

도 1은 3차원(입체)적으로 도시된 피스톤의 단면도를 나타낸다.

도 2는 도 1에 따른 피스톤의 단면도를 나타낸다.

도 3, 도 4, 도 5, 도 6, 도 7, 도 8, 도 9, 도 10은 피스톤 상단부에서 피스톤 하단부로의 경계 구역에서 홈의 실시 형태에 대한 상세도를 나타낸다.

도 1에서 부호(1)는 완성된 일체형 피스톤으로서 형성된 부분 단면도의 피스톤을 나타내며, 본 발명은 특히 접합 피스톤(articulated piston)과 같은 멀티피스형 피스톤에도 적용이 가능하다.

피스톤(1)은 피스톤 상단부(2) 및 그에 접하는 스커트부(3)를 포함하며, 샤 프트부(3)의 구역에는 알려진 방식에 따라 도시하지 않은 피스톤 핀의 고정을 위한 핀 구멍(4)이 존재한다. 일반적 방식에 따른 피스톤(1)의 기타 구조적 특징이 존재하지만, 본 발명을 더욱 간단하게 설명하기 위해 상세히 기술하지 않는다.

마찬가지로 알려진 방식에 따라 피스톤 상단부(2)는 링 지대(5)를 포함하며, 세 개의 링 그루브가 존재하는데, 그 중에서 최하단 링 그루브는 부호(6)로 표시된다. 최하단 링 그루브(6) 아래에는, 즉 피스톤 상단부(2)에서 스커트부(3)로의 경계 구역에는 둘레로 진행하는 방사상 홈(7)이 배치되며, 본 발명에서 이 홈의 특징은 상단 직경, 즉 홈(7)의 상단 모서리의 직경이 홈의 하단 직경, 즉 스커트부(3)의 구역의 직경보다 작다는 것이다. 즉 홈(7)에는 오일 스크라이퍼 링에 의해 링 그루브(6)에 모이는 오일만 수용되는 것이 아니라 홈(7)의 축방향 높이가 최소화되며 지지하는 스커트 길이의 감소없이 홈(7)의 상단 가장자리가, 링 그루브(6)에 배치되지만 도시되지 않은 오일 스크라이퍼 링의 필수 지지면을 위한 최대한의 직경을 제공한다.

도 2에는 이해를 돕기 위해 도 1에 따른 피스톤의 단면도가 도시되어 있다.

도 3, 도 4, 도 5, 도 6, 도 7, 도 8, 도 9 및 도 10은 피스톤 상단부(2)에서 피스톤 하단부(3)로의 경계 구역에 있는 홈(7)에 대한 복수의 실시 형태를 나타낸다. 도면에서는 피스톤의 강도 및 하중 용량을 저하시키지 않으면서 오일 스크라이퍼 링의 지지면을 전체적으로 확대하기 위해 다양한 기하학적 형상이 적용될 수 있음을 알 수 있다. 다른 도면들을 대표하는 도면으로서 도 3에는, 피스톤 하단부(3) 구역, 더욱 정확하게는 스커트 측벽(8)의 구역에서의 직경이 링 지대(5)의 구역, 더욱 정확하게는 링 측벽(9) 구역에서의 직경보다 큰 것을 알 수 있다. 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 아래로 향하는 홈(7)에서는 윤활에 기여하는 오일이 모일 수 있다. 하지만 가동 시 피스톤의 왕복 운동으로 인해 홈(7)에서도 다른 도면에서 도시한 홈들에서와 유사하거나 또는 거의 동일한 효과가 나타난다.

본 발명은 내연 기관용 피스톤에 이용될 수 있다.

[도면부호의 설명]

1. 피스톤

2. 피스톤 상단부

3. 스커트부

4. 핀 구멍

5. 링 지대

6. 링 그루브

7. 홈

8. 스커트 측벽

9. 링 측벽

Claims (5)

1. 상단부(2)가 최소한 하나의 링 그루브(6)를 구비한 링 지대(5)를 포함하는 피스톤 상단부(2) 및 그에 접하는 스커트부(3)를 구비한 피스톤(1)에 있어서,

   스커트부(3)의 상단 모서리와 링 그루브(6) 사이의 구역에 둘레로 진행하는 방사상 홈(7)이 배치되며, 홈(7)의 상단 직경이 홈(7)의 하단 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 피스톤(1).
2. 제1항에 있어서, 상기 홈(7)이 거의 V자 형태의 횡단면을 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤(1).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 링 그루브(6)의 하단 모서리에서부터 홈(7)의 거의 중앙으로의 홈(7)의 진행이 그 중앙에서부터 스커트부(3)의 상단 모서리 방향으로의 홈(7)의 진행보다 더 평평한 것을 특징으로 하는 피스톤(1).
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 피스톤 일차 가공품의 주조를 통해 홈(7)이 형성되며 피스톤 일차 가공품의 주조 후에 정밀 가공을 통해 상응하는 형태로 제조 가능한 것을 특징으로 하는 피스톤(1).
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 피스톤 일차 가공품이 주조 가능 하며, 가공 초기에는 피스톤 일차 가공품이 홈(7)을 갖지 않으며 홈(7)이 후가공을 통해 그 상응하는 형태로 제조 가능한 것을 특징으로 하는 피스톤(1).

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