KR20180067744A - Piston assembly of engien - Google Patents

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KR20180067744A
KR20180067744A KR1020160168294A KR20160168294A KR20180067744A KR 20180067744 A KR20180067744 A KR 20180067744A KR 1020160168294 A KR1020160168294 A KR 1020160168294A KR 20160168294 A KR20160168294 A KR 20160168294A KR 20180067744 A KR20180067744 A KR 20180067744A
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김성광
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현대자동차주식회사
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16J1/10—Connection to driving members
    • F16J1/14—Connection to driving members with connecting-rods, i.e. pivotal connections
    • F16J1/16—Connection to driving members with connecting-rods, i.e. pivotal connections with gudgeon-pin; Gudgeon-pins

Abstract

The present invention comprises: a piston; a piston pin for connecting a connecting rod to the piston; a piston pin hole formed to insert the piston pin into the piston; an unbalance hole formed in the piston to be spaced apart from the piston pin hole in the side direction; and an unbalance pin inserted into the unbalance hole, thereby capable of effectively improving movement of the piston.

Description

엔진의 피스톤 어셈블리{PISTON ASSEMBLY OF ENGIEN}[0001] PISTON ASSEMBLY OF ENGIEN [0002]

본 발명은 엔진의 피스톤 어셈블리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진의 소음 및 진동을 개선하기 위한 피스톤 어셈블리의 구조에 관한 기술이다.The present invention relates to a piston assembly of an engine, and more particularly, to a structure of a piston assembly for improving noise and vibration of an engine.

차량에 탑재되는 엔진은 실린더블록과 실린더헤드 및 피스톤에 의해 연소실을 형성하여, 연료를 상기 연소실에서 연소시킴에 의해 상기 피스톤의 직선 운동을 유발하고, 크랭크샤프트를 포함한 크랭크기구에 의해 상기 피스톤의 직선운동은 상기 크랭크샤프트의 회전운동으로 변환되며, 상기 피스톤은 실린더 내에서 직선 왕복 운동을 하게 된다.An engine mounted on a vehicle forms a combustion chamber by a cylinder block, a cylinder head and a piston to cause a linear motion of the piston by burning fuel in the combustion chamber, and a linear motion of the piston by a crank mechanism including a crankshaft The motion is converted into a rotational motion of the crankshaft, and the piston reciprocates linearly in the cylinder.

상기 엔진이 압축행정에 이은 폭발행정으로 접어들 때, 피스톤이 가압하게 되는 실린더 벽면의 방향이 전환됨에 따라, 피스톤이 실린더 벽면을 치는 피스톤 슬랩(piston slab) 현상이 발생하고, 이때 피스톤이 치게 되는 실린더 벽면 쪽을 "폭발측압측" 또는 스러스트측(Thrust side)라고 하고 그 반대쪽을 안티 스러스트측(Anti-thrust side)이라고 한다. When the engine collapses into the explosion stroke following the compression stroke, as the direction of the cylinder wall surface against which the piston is pressed is changed, a piston slab phenomenon occurs in which the piston hits the cylinder wall surface. At this time, The cylinder wall side is called the "explosion side pressure side" or the thrust side and the opposite side is called the anti-thrust side.

종래 상기와 같은 피스톤 슬랩 현상을 완화하기 위하여 피스톤핀을 피스톤의 중심선으로부터 스러스트측으로 약간 오프셋하여 설치하는 피스톤핀 오프셋(piston pin offset)이 적용되는 경우가 있으며, 이는 폭발행정 전인 압축행정 말기에 이미 피스톤이 스러스트측으로 기울어진 상태를 형성하도록 하여, 폭발행정에서 발생되는 힘에 의해 피스톤이 실린더의 스러스트측을 강하게 타격하게 되는 것을 방지하도록 하는 것이다.In order to mitigate the above-described piston slap phenomenon, a piston pin offset is often applied to slightly offset the piston pin from the center line of the piston to the thrust side. This is because at the end of the compression stroke before the explosion stroke, So that the piston is prevented from being strongly hit on the thrust side of the cylinder by the force generated in the explosion stroke.

상기 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.It is to be understood that the foregoing description of the inventive concept is merely for the purpose of promoting an understanding of the background of the present invention and should not be construed as an admission that it is a prior art already known to those skilled in the art. Will be.

KR 1020010055209 AKR 1020010055209A

본 발명은 엔진의 피스톤에 피스톤 핀 오프셋을 적용하기 어렵거나 적용한다고 하더라도 그 효과를 더욱 증대시킬 수 있도록 하여 피스톤의 거동을 더욱 효과적으로 개선하고, 피스톤의 공진 주파수 튜닝이 가능하도록 하여 엔진의 진동 및 소음을 더욱 개선할 수 있도록 한 엔진의 피스톤 어셈블리를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention can more effectively increase the effect even if the piston pin offset is applied to the piston of the engine or even if the piston pin offset is applied to the piston of the engine to more effectively improve the behavior of the piston and to enable the resonance frequency tuning of the piston, And more particularly, to a piston assembly for an engine which can further improve the performance of the engine.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 엔진의 피스톤 어셈블리는,According to an aspect of the present invention, there is provided a piston assembly for an engine,

피스톤과;A piston;

상기 피스톤에 커넥팅로드를 연결하기 위한 피스톤핀과;A piston pin for connecting the connecting rod to the piston;

상기 피스톤에 상기 피스톤핀을 삽입할 수 있도록 형성된 피스톤핀홀과;A piston pinhole configured to insert the piston pin into the piston;

상기 피스톤에 상기 피스톤핀홀로부터 피스톤의 측방으로 이격되어 형성된 언밸런스홀과;An unbalanced hole formed on the piston so as to be laterally spaced from the piston pin hole;

상기 언밸런스홀에 삽입되는 언밸런스핀;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.And an unbalanced pin inserted into the unbalanced hole.

상기 언밸런스핀은 상기 피스톤의 재질과는 다른 재질로 형성될 수 있다.The unbalance pin may be formed of a material different from the material of the piston.

상기 언밸런스홀은 상기 피스톤핀홀로부터 상기 피스톤의 안티스러스트측으로 이격되어 형성될 수 있다.The unbalanced hole may be formed to be spaced from the piston pin hole to the anti-thrust side of the piston.

상기 언밸런스홀은 상기 피스톤의 오일갤러리 하측에 형성될 수 있다.The unbalanced hole may be formed below the oil gallery of the piston.

상기 언밸런스홀은 상기 피스톤핀홀과 평행하게 형성될 수 있다.The unbalanced hole may be formed parallel to the piston pinhole.

상기 언밸런스홀은 상기 피스톤핀홀로부터 상기 피스톤의 스러스트측으로 이격되어 형성될 수 있다.The unbalanced hole may be formed spaced from the piston pin hole to the thrust side of the piston.

본 발명은 엔진의 피스톤에 피스톤 핀 오프셋을 적용하기 어렵거나 적용한다고 하더라도 그 효과를 더욱 증대시킬 수 있도록 하여 피스톤의 거동을 더욱 효과적으로 개선하고, 피스톤의 공진 주파수 튜닝이 가능하도록 하여 엔진의 진동 및 소음을 더욱 개선할 수 있도록 한다.The present invention can more effectively increase the effect even if the piston pin offset is applied to the piston of the engine or even if the piston pin offset is applied to the piston of the engine to more effectively improve the behavior of the piston and to enable the resonance frequency tuning of the piston, So as to further improve the performance.

도 1은 본 발명이 적용된 엔진의 피스톤 어셈블리의 실시예를 도시한 도면,
도 2는 도 1의 언밸런스핀을 분리한 상태를 도시한 도면,
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도,
도 4는 본 발명의 작용을 설명한 도면이다.1 shows an embodiment of a piston assembly of an engine to which the present invention is applied,
FIG. 2 is a view showing a state in which the unbalanced pin of FIG.
3 is a sectional view taken along line III-III in Fig. 1,
4 is a view for explaining the operation of the present invention.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명 엔진의 피스톤 어셈블리의 실시예는, 피스톤(1)과; 상기 피스톤(1)에 커넥팅로드를 연결하기 위한 피스톤핀(3)과; 상기 피스톤(1)에 상기 피스톤핀(3)을 삽입할 수 있도록 형성된 피스톤핀홀(5)과; 상기 피스톤에 상기 피스톤핀홀(5)로부터 피스톤의 측방으로 이격되어 형성된 언밸런스홀(7)과; 상기 언밸런스홀(7)에 삽입되는 언밸런스핀(9)을 포함하여 구성된다.Referring to Figures 1 to 3, an embodiment of a piston assembly of an engine of the present invention comprises a piston 1; A piston pin (3) for connecting the connecting rod to the piston (1); A piston pinhole 5 formed to allow the piston pin 3 to be inserted into the piston 1; An unbalanced hole (7) formed in the piston so as to be spaced laterally from the piston pin hole (5); And an unbalanced pin (9) inserted into the unbalanced hole (7).

즉, 본 발명은 피스톤(1)의 중심으로부터 일측으로 편심되게 언밸런스핀(9)을 삽입하여, 종래 피스톤 핀 오프셋에 의해 구현하던 피스톤의 거동을 대신 구현할 수 있도록 함은 물론, 피스톤 핀 오프셋의 정도가 설계적으로 제한되는 상황에서는 상기 언밸런스핀(9)으로 이를 보완하여 피스톤 핀 오프셋을 충분히 확보한 것과 같은 효과를 얻을 수 있도록 한 것이다.That is, according to the present invention, the unbalance pin 9 is inserted eccentrically from the center of the piston 1, thereby realizing the piston motion realized by the conventional piston pin offset, and also the degree of the piston pin offset The unbalance pin 9 can compensate for the unevenness of the piston pin 9, thereby achieving the same effect as ensuring a sufficient piston pin offset.

상기 언밸런스핀(9)은 상기 피스톤(1)의 재질과는 다른 재질로 형성된다. 즉, 상기 피스톤(1)은 통상 알루미늄 재질을 사용하게 되는데, 이에 대해 상기 언밸런스핀(9)은 스틸재 등으로 구성하여, 인위적인 피스톤 하중분포의 언밸런스를 유도하도록 하는 것이다.The unbalance pin 9 is formed of a material different from that of the piston 1. In other words, the piston 1 is usually made of aluminum. On the contrary, the unbalance pin 9 is made of a steel material or the like to induce unbalance of an artificial piston load distribution.

또한, 상기 언밸런스핀(9)의 재질, 중량 및 형상은 비교적 용이하게 조정이 가능한 바, 이들의 변경을 통해 피스톤의 공진 주파수를 용이하게 변경함으로써, 피스톤 운동계의 공진점 튜닝으로 소음을 개선하도록 할 수 있다.In addition, the material, weight and shape of the unbalance pin 9 can be adjusted relatively easily. By changing these resonance frequencies easily, it is possible to improve the noise by tuning the resonance point of the piston motion system have.

상기 언밸런스홀(7)은 상기 피스톤(1)의 오일갤러리(11) 하측에 형성되도록 하여, 상기 언밸런스홀(7)의 형성에도 불구하고 피스톤(1)의 국부적 강성 저하의 문제가 발생하지 않도록 하는 것이 바람직하다.The unbalanced hole 7 is formed below the oil gallery 11 of the piston 1 so that the problem of the local rigidity deterioration of the piston 1 does not occur despite the formation of the unbalanced hole 7 .

상기 언밸런스홀(7)은 상기 피스톤핀홀(5)과 평행하게 형성되도록 하여, 예기치 않은 피스톤핀(3)의 길이방향을 따른 피스톤 하중의 편중 현상은 발생하지 않도록 하는 것이 바람직하다.The unbalance hole 7 is formed parallel to the piston pinhole 5 so that unexpected biasing of the piston load along the longitudinal direction of the unexpected piston pin 3 does not occur.

상기 언밸런스홀(7)은 상기 피스톤핀홀(5)로부터 상기 피스톤(1)의 안티스러스트측(ATH)으로 이격되어 형성되어 있다.The unbalanced hole 7 is formed to be spaced from the piston pinhole 5 to the anti-thrust side ATH of the piston 1.

이와 같은 구조는 상기 언밸런스핀(9)이 피스톤 핀 오프셋을 대신하거나 피스톤 핀 오프셋을 증대시킬 수 있는 상태로서, 도 4에 설명된 바와 같이, 피스톤(1)의 중심선 C로부터 피스톤핀의 중심 Pc가 e만큼 오프셋된 상태에서, 상기 피스톤(1)의 상측에 작용하는 압력이 Fg라고 할 때, 상기 압력 Fg에 의해 피스톤에 작용하는 모멘트 Mg=Fg*e가 되고, 이에 대해 상기 피스톤의 관성모멘트를 Mi라고 하면, 상기 피스톤에 작용하는 총 모멘트 M=Mg-Mi가 원하는 수준의 값이 되도록 상기 오프셋 e가 설계적으로 결정되어야 하는데, 이러한 오프셋 e가 설계적으로 충분한 거리를 확보할 수 없거나 0가 된다고 하더라도, 본 발명과 같이 상기 언밸런스핀(9)을 안티스러스트측(ATH)으로 설치하면, 상기 언밸런스핀(9)에 의한 모멘트 Mp에 의해 원하는 피스톤(1)의 거동을 확보할 수 있게 되는 것이다.Such a structure is a state in which the unbalance pin 9 can replace the offset of the piston pin or increase the offset of the piston pin and the center Pc of the piston pin from the center line C of the piston 1 e, the moment acting on the piston by the pressure Fg becomes Mg = Fg * e, and the moment of inertia of the piston is expressed by Mi, the offset e must be designed so that the total moment acting on the piston M = Mg-Mi is a desired value. If such an offset e can not secure a sufficient distance by design or zero The unbalance pin 9 is provided on the anti-thrust side (ATH) to secure the desired piston 1 behavior by the moment Mp by the unbalance pin 9 Which will allow.

즉, 압축행정으로부터 폭발행정으로 넘어가는 시점에 상기와 같은 피스톤(1)의 거동에 의해 피스톤 슬랩이 저감되어 엔진의 소음 및 진동이 저감되는 효과를 발휘할 수 있는 것이다. That is, at the time of transition from the compression stroke to the explosion stroke, the piston slab is reduced by the behavior of the piston 1 as described above, so that the noise and vibration of the engine can be reduced.

한편, 상기 언밸런스홀(7)은 상기와는 역으로 상기 피스톤핀홀(5)로부터 상기 피스톤(1)의 스러스트측(TH)으로 이격되어 형성되도록 구성할 수도 있을 것인데, 이 경우에는 피스톤 슬랩이 보다 강하게 일어나면서, 피스톤(1)의 카본 퇴적을 방지하도록 하는 효과를 얻을 수 있을 것이다.The unbalanced hole 7 may be formed to be spaced from the piston pinhole 5 to the thrust side TH of the piston 1. In this case, The effect of preventing carbon deposition of the piston 1 can be obtained.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the following claims It will be apparent to those of ordinary skill in the art.

1; 피스톤
3; 피스톤핀
5; 피스톤핀홀
7; 언밸런스홀
9; 언밸런스핀
11; 오일갤러리
ATH; 안티스러스트측
TH; 스러스트측One; piston
3; Piston pin
5; Piston pinhole
7; Unbalanced hole
9; Unbalanced pin
11; Oil Gallery
ATH; Anti-thrust side
TH; Thrust side

Claims (6)

피스톤과;
상기 피스톤에 커넥팅로드를 연결하기 위한 피스톤핀과;
상기 피스톤에 상기 피스톤핀을 삽입할 수 있도록 형성된 피스톤핀홀과;
상기 피스톤에 상기 피스톤핀홀로부터 피스톤의 측방으로 이격되어 형성된 언밸런스홀과;
상기 언밸런스홀에 삽입되는 언밸런스핀;
을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 엔진의 피스톤 어셈블리.A piston;
A piston pin for connecting the connecting rod to the piston;
A piston pinhole configured to insert the piston pin into the piston;
An unbalanced hole formed on the piston so as to be laterally spaced from the piston pin hole;
An unbalanced pin inserted into the unbalanced hole;
Wherein the piston assembly comprises a piston. 청구항 1에 있어서,
상기 언밸런스핀은 상기 피스톤의 재질과는 다른 재질로 형성된 것
을 특징으로 하는 엔진의 피스톤 어셈블리.The method according to claim 1,
Wherein the unbalanced pin is formed of a material different from the material of the piston
The piston assembly comprising: 청구항 2에 있어서,
상기 언밸런스홀은 상기 피스톤핀홀로부터 상기 피스톤의 안티스러스트측으로 이격되어 형성되는 것
을 특징으로 하는 엔진의 피스톤 어셈블리.The method of claim 2,
The unbalanced hole being formed to be spaced from the piston pin hole to the anti-thrust side of the piston
The piston assembly comprising: 청구항 2에 있어서,
상기 언밸런스홀은 상기 피스톤의 오일갤러리 하측에 형성되는 것
을 특징으로 하는 엔진의 피스톤 어셈블리.The method of claim 2,
Wherein the unbalanced hole is formed on the lower side of the oil gallery of the piston
The piston assembly comprising: 청구항 2에 있어서,
상기 언밸런스홀은 상기 피스톤핀홀과 평행하게 형성되는 것
을 특징으로 하는 엔진의 피스톤 어셈블리.The method of claim 2,
The unbalanced hole being formed parallel to the piston pinhole
The piston assembly comprising: 청구항 2에 있어서,
상기 언밸런스홀은 상기 피스톤핀홀로부터 상기 피스톤의 스러스트측으로 이격되어 형성되는 것
을 특징으로 하는 엔진의 피스톤 어셈블리.

The method of claim 2,
The unbalanced hole being formed to be spaced from the piston pin hole to the thrust side of the piston
The piston assembly comprising:

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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