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KR100409572B1 - 윤활성과 실링 성능향상을 위한 피스톤 링의 구조 - Google Patents

윤활성과 실링 성능향상을 위한 피스톤 링의 구조 Download PDF

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KR100409572B1
KR100409572B1 KR10-2001-0036139A KR20010036139A KR100409572B1 KR 100409572 B1 KR100409572 B1 KR 100409572B1 KR 20010036139 A KR20010036139 A KR 20010036139A KR 100409572 B1 KR100409572 B1 KR 100409572B1
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 엔진 피스톤 링의 상단에 장착되는 피스톤 링을 열팽창계수가 서로 다른 두 개의 링으로써 형성한 윤활성 및 실링 성능향상을 위한 피스톤 링의 구조에 관한 것으로,
환형의 고리형상으로 피스톤의 상부 외주연에 형성된 링 홈에 삽입되는 피스톤 링에 있어서,
피스톤의 상부에 형성되는 링 홈에 삽입되기 위한 제1링이 형성되고, 상기 제1링의 외주연으로 단면이 쐐기 형상()인 제2링이 수용되기 위한 환형의 수용홈이 형성되고, 상기 제2링은 그 단면이 상기 제1링의 수용홈과 같은 크기로 형성되어지되, 상기 제1링과 제2링의 열팽창계수가 서로 다르게 형성되므로서, 연소실의 온도가 상온일 경우에는 상기 제1링과 제2링의 외주연 지름이 같게 형성되고, 엔진이 고속 고부하 영역에서 상기 제2링이 팽창되어 피스톤 링의 최외주연의 지름이 일정범위 내에서 확대되는 것을 특징으로 하며,
상기한 제2링의 열팽창계수는 상기 제1링의 열팽창계수보다 0.1~0.5 ㎛/℃ 정도 높게 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

윤활성과 실링 성능향상을 위한 피스톤 링의 구조{Piston ring structure}
본 발명은 윤활성과 실링 성능 향상을 위한 피스톤 링의 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진 피스톤 링의 상단에 장착되는 피스톤 링을 열팽창계수가 서로 다른 두 개의 링으로써 형성한 윤활성 및 실링 성능향상을 위한 피스톤 링의 구조에 관한 것이다.
일반적으로 피스톤은 실린더 안을 왕복운동하며, 동력 행정에서 고온, 고압의 가스 압력을 받아 이것을 커넥팅 로드를 통해 크랭크 축에 회전력을 발생시키는 일을 하는 것이다.
특히, 피스톤 헤드는 고온의 연소가스에 노출되고, 40 ~ 60 ㎏/㎠의 압력을 충격적으로 받으며, 실린더 안에서 고속운동을 하기 때문에 실린더 벽과의 사이에 큰 마찰이 생긴다.
도 4는 일반적인 피스톤을 단면도시한 것으로서, 피스톤(10)의 상부 둘레에는 3 ~ 4 개의 피스톤 링(Piston ring)(15)을 끼워진다. 피스톤 링(15)을 끼우는 홈을 링 홈(ring groove)(11)라 하고, 홈과 홈 사이를 랜드(land)(12)라 하며, 위에서 부터 차례로 제1랜드, 제2랜드라 부른다. 또한, 오일 링을 끼우는 홈에는 과잉된 오일을 피스톤 안으로 빼내기 위한 배유구가 형성된다.
상기한 피스톤 링(15)의 기능은 압축과 팽창가스 압력에 대해 연소실의 기밀을 유지하고, 팽창가스가 연소실에서 크랭크 축으로 새는 것을 막고, 또 피스톤(10)이 받는 열의 대부분을 실린더(20) 벽에 전달한다. 그리고 실린더(20) 벽에 뿌려진 오일을 긁어내려 최소한의 유막을 만들고 여분의 오일이 연소실로 들어가서 소비되는 것을 방지하는 것이다.
그런데 엔진은 고속, 고부하 운전조건으로 갈수록 연소실 폭발압 증가로 인해 그 가스압이 증가하고, 피스톤이 고속으로 운동하기 때문에 링 외주면의 윤활성 및 실링 성능이 저하되므로서, 엔진의 고속으로 회전될 경우에 오일의 소모가 증가하고 엔진 연소실에서의 블로바이 가스량이 증가하는 문제점이 있다. 이와 같은 문제 현상을 방지하기 위해서는 링 외주면과 실린더 보어 사이의 윤활성 향상, 링의 추종성 향상, 링 외주면 면압 증가의 방법으로 해결해야 하나, 상기와 같이 링의 일정특성을 향상시키면 링의 마모와 마찰력의 증가를 초래할 수 있는 문제가 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 보다 상세하게는 엔진 피스톤 링의 상단에 장착되는 피스톤 링을 열팽창계수가 서로 다른 두 개의 링으로써 형성한 윤활성 및 실링 성능향상을 위한 피스톤 링의 구조를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,
환형의 고리형상으로 피스톤의 상부 외주연에 형성된 링 홈에 삽입되는 피스톤 링에 있어서,
피스톤의 상부에 형성되는 링 홈에 삽입되기 위한 제1링이 형성되고, 상기 제1링의 외주연으로 단면이 쐐기 형상()인 제2링이 수용되기 위한 환형의 수용홈이 형성되고, 상기 제2링은 그 단면이 상기 제1링의 수용홈과 같은 크기로 형성되어지되, 상기 제1링과 제2링의 열팽창계수가 서로 다르게 형성되므로서, 연소실의 온도가 상온일 경우에는 상기 제1링과 제2링의 외주연 지름이 같게 형성되고, 엔진이 고속 고부하 영역에서 상기 제2링이 팽창되어 피스톤 링의 최외주연의 지름이 일정범위 내에서 확대되는 것을 특징으로 하며,
상기한 제2링의 열팽창계수는 상기 제1링의 열팽창계수보다 0.1~0.5 ㎛/℃ 정도 높게 형성되는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 의해 형성된 피스톤 링의 사시도.
도 2는 본 발명에 의해 형성된 피스톤 링의 장착상태를 보인 단면도.
도 3은 본 발명에 의해 형성된 피스톤 링의 작동상태도.
도 4는 종래의 피스톤 링을 설명하기 위한 도면.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 피스톤 11 : 링 홈
20 : 실린더 30 : 피스톤 링
31 : 제1링 32 : 수용홈
35 : 제2링
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 의해 형성된 피스톤 링의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 의해 형성된 피스톤 링의 장착상태를 보인 단면도이고, 도 3은 본 발명에 의해 형성된 피스톤 링의 작동상태도로서 엔진이 고속 고부하 영역에서 운전될 경우를 도시한 것이다.
도면 중에 표시되는 도면부호 30은 본 발명에 의해 형성된 피스톤 링을 지시하는 것이고, 도면 중에 표시되는 일부의 도면은 종래기술의 설명에 사용된 부호가 그대로 인용된다.
상기한 피스톤 링(30)은 열팽창계수가 다른 두개의 링이 결합되어 하나의 링으로 형성되는 것으로, 제1링(31)과 제2링(35)으로 구성된다.
상기한 제1링(31)은 피스톤(10)의 상부 외주연에 형성되는 링 홈(11)에 끼워지도록 소정의 지름크기를 갖는 환형의 고리형상으로 형성되는데, 상기 제1링(31)의 외측으로는 단면이 쐐기형상()인 제2링(35)이 삽입되기 위한 수용홈(32)이 형성된다. 즉, 상기한 수용홈(32)은 제1링(31)의 외주연에 환형으로 형성되는 것으로, 수용홈(32)의 상하면이 외측으로 점점 확장되는 모양으로 경사지게 형성된다.
그리고 상기한 제2링(35)은 상기한 바와 같이 환형의 고리형상으로 그 단면이 쐐기형상()으로 형성된다. 특히, 상기 제2링의 크기는 상기한 수용홈(32)에 억지끼움되지 않게 형성되어지되, 수용홈(32)의 상하면과 제2링(35)의 상하면 사이의간극은 10 ~ 20㎛ 정도가 적당하다. 그리고 연소실의 온도가 상온일 경우에 상기 제2링(35)의 외주연 지름이 상기 제1링(31)의 외주연 지름과 같게 되도록 형성된다.
특히, 상기한 제1링(31)과 제2링(35)은 열팽창계수가 서로 다르게 형성되는데, 상기 제2링(35)의 열팽창계수가 상기 제1링(31)의 열팽창계수보다 크게 형성된다. 이때 제1링(31)과 제2링(35)의 열팽창계수 차이는 0.1 ~ 0.5 ㎛/℃ 정도의 차이가 적당하다.
이상과 같이 형성된 피스톤 링(30)의 작동을 설명하면 다음과 같다.
엔진이 시동되면 피스톤(10)은 연소행정에 맞춰 상하로 왕복운동하게 되는데, 상기한 피스톤 링(30)은 엔진의 저속 저부하 영역에서의 운전과 고속 고부하 영역에서의 운전에 따라서 그 상태가 변하게 된다.
우선, 엔진이 저속 저부하 영역에서 운전 중일 때에는 제2링(35)의 변화가 거의 발생되지 않게 되므로서, 도 2와 같은 상태로 제2링(35)이 제1링(31)의 수용홈(32)에 수용된 상태에서 큰 변화가 없게 된다. 따라서 상기한 피스톤 링(30)과 실린더(20) 벽 사이의 면압이 감소되기 때문에 피스톤 링(30) 외주면의 마모가 감소된다. 참고로 엔진 속도가 낮은 저속 저부하 영역에서의 운전은 실링이나 오일 제어의 문제가 그리 크지 않기 때문에 링의 추종성이나 윤활성이 상대적으로 조금 떨어지더라도 큰 문제가 없음을 밝힌다.
다음으로 엔진이 고속 고부하 영역에서 운전 중일 때에는 제2링(35)의 열변화가 제1링(31)에 비해 크게 발생되어 제2링(35)의 외주연 지름이 일정구간 내에서확대된다. 즉, 도 3과 같이 제2링(35)이 제1링(31)의 수용홈(32)에서 외측으로 점점 빠져나가게 되므로서 전체적인 피스톤 링(30)의 외주연 지름이 확대된다. 따라서 실린더(20) 내벽과 마찰되는 피스톤 링의 폭이 감소되므로서, 저속 저부하 영역에서보다 피스톤 링 외주면의 유압 특성이 향상되어 피스톤 링 외주면에의 윤활유의 함유성이 향상된다. 이로 인해 피스톤 링(30)의 외주면에 윤활유가 끊어지는 현상이 방지되므로서 피스톤 링(30)과 실린더(20) 내벽 사이의 윤활성이 향상된다. 이와 같이 고속 고부하 영역에서는 실린더(20) 내벽의 불평탄부와 마찰되는 피스톤 링(30)의 최외주면 폭이 작아지므로서 피스톤 링(30)의 추종성이 좋아지는 것이다.
따라서 본 발명에 의해 형성된 피스톤 링(30)을 피스톤(10)에 장착하면 엔진이 고속 고부하영역에서 운전될 때에 피스톤의 윤활성 및 실링 성능이 향상되는 장점이 있는 것이다.
상기와 같이 형성되는 피스톤 링은 특히 엔진이 고속 고부하영역에서 운전될 때에 연소실의 온도상승에 따라 외측에 형성되는 제2링의 외경이 점점 확대되어 일정범위 내에서 돌출되므로서, 실린더 내벽의 불평탄부와 마찰되는 피스톤 링의 외주면이 폭이 감소되어 피스톤 링의 추종성이 향상되어 피스톤의 윤활성 및 실링 성능이 향상되는 커다란 장점이 있는 것이다.

Claims (2)

  1. 환형의 고리형상으로 피스톤의 상부 외주연에 형성된 링 홈에 삽입되는 피스톤 링에 있어서,
    피스톤(10)의 상부에 형성되는 링 홈(11)에 삽입되기 위한 제1링(31)이 형성되고, 상기 제1링(31)의 외주연으로 단면이 쐐기 형상()인 제2링(35)이 수용되기 위한 환형의 수용홈(32)이 형성되고, 상기 제2링(35)은 그 단면이 상기 제1링(31)의 수용홈(32)과 같은 크기로 형성되어지되, 상기 제1링(31)과 제2링(35)의 열팽창계수가 서로 다르게 형성되므로서, 연소실의 온도가 상온일 경우에는 상기 제1링(31)과 제2링(35)의 외주연 지름이 같게 형성되고, 엔진이 고속 고부하 영역에서 상기 제2링(35)이 팽창되어 피스톤 링(30)의 최외주연의 지름이 일정범위 내에서 확대되는 것을 특징으로 하는 윤활성 및 실링 성능향상을 위한 피스톤 링.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100711242B1 (ko) * 2006-11-28 2007-04-25 주식회사 일우정밀 분출형 이온 도입기
KR100761875B1 (ko) * 2007-02-09 2007-09-28 (주)에코원 기능성 소파블럭 및 그 시공방법
KR200451893Y1 (ko) * 2010-05-20 2011-01-17 김만득 일회용 수저받침대

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56159644U (ko) * 1980-04-30 1981-11-28
JPS58134640U (ja) * 1982-03-04 1983-09-10 本田技研工業株式会社 内燃機関のピストンリング装置
JPH031243U (ko) * 1989-05-29 1991-01-09
JPH08303298A (ja) * 1995-05-01 1996-11-19 Teikoku Piston Ring Co Ltd 組合せリングおよびそれを装着したシール構造

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56159644U (ko) * 1980-04-30 1981-11-28
JPS58134640U (ja) * 1982-03-04 1983-09-10 本田技研工業株式会社 内燃機関のピストンリング装置
JPH031243U (ko) * 1989-05-29 1991-01-09
JPH08303298A (ja) * 1995-05-01 1996-11-19 Teikoku Piston Ring Co Ltd 組合せリングおよびそれを装着したシール構造

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