KR20100024029A - 차량 엔진용 피스톤의 커넥팅로드 접속구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 엔진용 피스톤의 커넥팅로드 접속구조에 관한 것으로,

종래의 차량 엔진용 피스톤의 커넥팅로드 접속구조에 있어서는 피스톤(10')의 상사점 및 하사점에서의 체류시간이 없고 흡기행정에서 피스톤(10')의 속도가 완만하기 때문에 흡입효율이 좋지 못하게 될 뿐 아니라 흡기 관성력을 최대한으로 활용할 수 없게 되어 엔진 성능 저하 및 연비 저하를 유발하게 되는 문제가 있게 되며, 팽창(폭발)행정에서 피스톤(10')의 행정거리가 길어 연소 팽창력이 낮게 되므로 크랭크축에 강력한 회전력을 부여할 수 없게 되어 회전토크가 낮게 되는 문제가 있었던 바,

피스톤과 커넥팅로드가 피스톤핀을 통해 접속되는 차량 엔진용 피스톤의 커넥팅로드 접속구조를 구성함에 있어서, 상기 피스톤핀을 커넥팅로드의 핀홀에 삽입 결합되는 커넥팅로드 결합축의 양측단에 피스톤의 핀홀에 삽입 결합되는 피스톤 결합슬리브가 마련되는 형태로 구성하되, 상기 커넥팅로드 결합축과 피스톤 결합슬리브를 편심으로 접속한 것을 특징으로 하는 본 발명에 의하면 피스톤이 상사점과 하사점에서 각각 체류시간을 가질 수 있게 되므로 흡기효율을 향상시킬 수 있게 되고, 흡기 관성력을 최대한 활용할 수 있게 되어 엔진 성능을 향상시킬 수 있게 됨은 물론 연비를 개선할 수 있게 되며, 피스톤의 행정거리를 줄여 연소 팽창력을 높게 유지함으로써 크랭크축의 회전력을 높일 수 있게 되고, 회전토크 증대를 도모할 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.

피스톤, 커넥팅로드, 피스톤핀, 핀홀, 피스톤 결합슬리브, 커넥팅로드 결합

Description

차량 엔진용 피스톤의 커넥팅로드 접속구조 {a piston and connecting rod conjunction structure for a vehicle's engine}

본 발명은 차량 엔진용 피스톤의 커넥팅로드 접속구조에 관한 것으로, 더 자세하게는 커넥팅로드 결합축의 양단에 피스톤 결합슬리브가 편심 결합된 피스톤핀을 통해 커넥팅로드를 피스톤에 편심 접속한 것에 관한 것이다.

도 1에는 종래의 차량 엔진용 피스톤의 커넥팅로드 접속구조의 종단면도가 도시되어 있다.

일반적으로 차량 엔진용 피스톤과 커넥팅로드는 피스톤핀을 통해 접속되는 바, 도 1과 같이 종래의 일반적인 차량 엔진용 피스톤의 커넥팅로드 접속구조에 있어서는 피스톤(10')의 핀홀(11')의 중심과 커넥팅로드(20')의 핀홀(21'), 그리고 피스톤(10')의 핀홀(11')과 커넥팅로드(20')의 핀홀(21')에 삽입되는 피스톤핀(30')의 중심이 모두 동일하게 된다.

그리고 상기 종래의 차량 엔진용 피스톤의 커넥팅로드 접속구조의 피스톤의 변위는 도 2와 같은 사인 커브(sine curve) 형상이고, 피스톤의 속도는 도 3과 같은 코사인 커브(cosine curve)의 형상을 나타내게 된다.

상기 종래의 차량 엔진용 피스톤의 커넥팅로드 접속구조에 있어서는 피스톤(10')의 상사점 및 하사점에서의 체류시간이 없고 흡기행정에서 피스톤(10')의 속도가 완만하기 때문에 흡입효율이 좋지 못하게 될 뿐 아니라 흡기 관성력을 최대한으로 활용할 수 없게 되어 엔진 성능 저하 및 연비 저하를 유발하게 되는 문제가 있게 되며, 팽창(폭발)행정에서 피스톤(10')의 행정거리가 길어 연소 팽창력이 낮게 되므로 크랭크축에 강력한 회전력을 부여할 수 없게 되어 회전토크가 낮게 되는 문제가 있었다.

한편 공개특허공보 제1990-0003565호에는 피스톤의 양측벽에 고정적인 핀공대신 슬라이딩 장공을 형성하여 피스톤핀이 슬라이딩할 수 있도록 함으로써 상사점과 하사점을 넘는 시점에서 크랭크축이 공회전하도록 하여 관성저항을 받지 않도록 하고, 실린더내의 팽창체적을 확대시켜 기관의 효율을 극대화시키도록 하는 내연기관의 피스톤이 나타나 있다.

상기 종래 기술은 슬라이드 장공의 길이로 인해 크랭크축이 상사점에서 하사점으로 내려갈 때 일정 각도만큼 마찰없이 관성저항을 받지 않은 상태로 피스톤과 별도로 동작하게 되어 원활한 회전이 연속적으로 이루어지며, 실린더내의 팽창체적이 슬라이드 장공의 길이만큼 증가하므로 기관의 효율을 극대화할 수 있도록 한 것이지만 피스톤핀이 슬라이드 장공을 따라 슬라이딩함으로써 작동소음이 크게 될 뿐 아니라 피스톤핀의 위치에 따라 피스톤의 거동이 불안정하게 되는 문제가 있게 되 고, 피스톤핀의 슬라이딩 부위에 마모가 발생하게 되므로 내구성이 약하게 되는 문제가 있게 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출한 것이며, 그 목적이 피스톤이 상사점과 하사점에서 각각 체류시간을 가질 수 있도록 하여 흡기효율을 향상시킬 수 있도록 하여 엔진 성능 향상과 연비 개선을 도모할 수 있도록 하고, 연소 팽창력을 높게 유지함으로써 회전토크를 증대시킬 수 있도록 하며, 작동소음을 저감할 수 있도록 하고, 피스톤핀을 비롯한 구성부품의 내구성을 향상시킬 수 있도록 하는 차량 엔진용 피스톤의 커넥팅로드 접속구조를 제공하는 데에 있는 것이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 커넥팅로드 결합축의 양단에 피스톤 결합슬리브가 편심 결합된 피스톤핀을 통해 커넥팅로드를 피스톤에 편심 접속하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 피스톤과 커넥팅로드가 피스톤핀을 통해 접속되는 차량 엔진용 피스톤의 커넥팅로드 접속구조를 구성함에 있어서, 상기 피스톤핀을 커넥팅로드의 핀홀에 삽입 결합되는 커넥팅로드 결합축의 양측단에 피스톤의 핀홀에 삽입 결합되는 피스톤 결합슬리브가 마련되는 형태로 구성하되, 상기 커넥팅로드 결합축과 피스톤 결합슬리브를 편심으로 접속한 것이다.

본 발명에 있어서, 커넥팅로드 결합축의 양측단에 마련되는 피스톤 결합슬리브를 베어링축으로 할 수 있다.

본 발명에 의하면 피스톤이 상사점과 하사점에서 각각 체류시간을 가질 수 있게 되므로 흡기효율을 향상시킬 수 있게 되고, 흡기 관성력을 최대한 활용할 수 있게 되어 엔진 성능을 향상시킬 수 있게 됨은 물론 연비를 개선할 수 있게 되며, 피스톤의 행정거리를 줄여 연소 팽창력을 높게 유지함으로써 크랭크축의 회전력을 높일 수 있게 되고, 회전토크 증대를 도모할 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.

또한 본 발명은 피스톤핀이 슬라이딩 장공을 슬라이딩하는 종래 기술과 대비할 때에 피스톤핀이 회전함으로써 작동소음의 작게 되고, 피스톤핀의 위치가 변동되지 않게 되므로 피스톤의 거동이 안정적일 뿐 아니라 슬라이딩부가 없기 때문에 내구성에 유리하게 된다.

이하 본 발명의 구체적인 기술내용을 첨부도면에 의거하여 더욱 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 4에는 본 발명의 한 실시예의 분해사시도가 도시되어 있고, 도 5에는 동 실시예의 종단면도가 도시되어 있으며, 도 6에는 도 5의 A-A선 단면도가 도시되어 있고, 도 7에는 동 실시예의 피스톤핀의 측면도가 도시되어 있으며, 도 8에는 도 7의 B-B선 단면도가 도시되어 있다.

본 발명은 피스톤(10)과 커넥팅로드(20)가 피스톤핀(30)을 통해 접속되는 차량 엔진용 피스톤의 커넥팅로드 접속구조를 구성함에 있어서, 상기 피스톤핀(30)을 커넥팅로드(20)의 핀홀(21)에 삽입 결합되는 커넥팅로드 결합축(32)의 양측단에 피스톤(10)의 핀홀(11)에 삽입 결합되는 피스톤 결합슬리브(31)가 마련되는 형태로 구성하되, 상기 커넥팅로드 결합축(32)과 피스톤 결합슬리브(31)를 편심으로 접속하여서 되는 것이다.

본 발명에 있어서 커넥팅로드 결합축(32)의 양측단에 마련되는 피스톤 결합슬리브(31)는 베어링축을 사용할 수 있으며, 도면부호중 미설명부호 32a는 피스톤 결합슬리브(32)의 핀홀이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 있어서는 핀홀(21)이 형성된 커넥팅로드(20)의 소단부를 피스톤(10)의 내부로 삽입한 후 피스톤(10)의 핀홀(11)을 통해 삽입한 피스톤핀(30)의 커넥팅로드 결합축(32)을 커넥팅로드(20)의 핀홀(21)에 압입한 다음 피스톤핀 결합슬리브(31)를 피스톤(10)의 핀홀(11)에 압입하여 커넥팅로드 결합축(32)에 결합하게 되면 피스톤(10)과 커넥팅로드(20)를 견고하게 접속할 수 있게 된다.

도 9에는 동 실시예의 피스톤 변위 그래프가 도시되어 있고, 도 10에는 동 실시예의 피스톤 속도 그래프가 도시되어 있으며, 도 11에는 동 실시예의 피스톤 작동상태도가 도시되어 있다.

도 9내지 도 11과 같이 본 발명에 있어서는 커넥팅로드 결합축(32)이 삽입 결합된 커넥팅로드(20)의 핀홀(21)의 중심과 피스톤핀 결합슬리브(31)가 삽입 결합된 피스톤핀(10)의 핀홀(11)의 중심이 편심을 이루게 되기 때문에 피스톤(10)의 상사점과 하사점에서 각각 체류시간을 가지게 된다.

따라서 흡기행정에 있어서 흡기밸브가 열린 후 피스톤(10)의 속도를 급격히 상승시켜 흡기효율을 향상시킬 수 있게 되며, 피스톤 하사점에서 잠시 머무르는 시간을 가지게 됨으로써 흡기밸브가 닫히기 전에 흡기 관성력 활용을 최대화할 수 있게 된다.

또한 팽창(폭발)행정에 있어서는 피스톤(10)의 행정거리를 줄여 연소 팽창력을 높게 유지함으로써 커넥팅로드(20)에 접속되는 크랭크축의 회전력을 높일 수 있게 되고, 팽창력 손실을 저감하여 회전토크 증대를 도모할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

도 1은 종래의 차량 엔진용 피스톤의 커넥팅로드 접속구조의 종단면도

도 2는 동 종래의 차량 엔진용 피스톤의 커넥팅로드 접속구조의 피스톤 변위 그래프

도 3은 동 종래의 차량 엔진용 피스톤의 커넥팅로드 접속구조의 피스톤 속도 그래프

도 4는 본 발명의 한 실시예의 분해사시도

도 5는 동 실시예의 종단면도

도 6은 도 5의 A-A선 단면도

도 7은 동 실시예의 피스톤핀의 측면도

도 8은 도 7의 B-B선 단면도

도 9는 동 실시예의 피스톤 변위 그래프

도 10은 동 실시예의 피스톤 속도 그래프

도 11은 동 실시예의 피스톤 작동상태도

< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 >

10 : 피스톤 11 : 핀홀

20 : 커넥팅로드 21 : 핀홀

30 : 피스톤핀 31 : 커넥팅로드 결합축

32 : 피스톤 결합슬리브

Claims (2)

1. 피스톤과 커넥팅로드가 피스톤핀을 통해 접속되는 차량 엔진용 피스톤의 커넥팅로드 접속구조를 구성함에 있어서, 상기 피스톤핀을 커넥팅로드의 핀홀에 삽입 결합되는 커넥팅로드 결합축의 양측단에 피스톤의 핀홀에 삽입 결합되는 피스톤 결합슬리브가 마련되는 형태로 구성하되, 상기 커넥팅로드 결합축과 피스톤 결합슬리브를 편심으로 접속한 것을 특징으로 하는 차량 엔진용 피스톤의 커넥팅로드 접속구조.
2. 제1항에 있어서, 커넥팅로드 결합축의 양측단에 마련되는 피스톤 결합슬리브를 베어링축으로 한 것을 특징으로 하는 차량 엔진용 피스톤의 커넥팅로드 접속구조.

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