KR100240724B1 - Piston ring in automobile - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 피스톤 링의 구조에 관한 것으로 원주면의 외측 상부로부터 저면으로 복수개의 링을 삽입하기 위한 홈을 구비하고 홈의 내측으로 방사형의 배유구멍이 형성되어 있는 피스톤에 있어서, 피스톤 헤드(10)의 상부 일측으로 브러쉬 링(20)을 삽입하기 위한 홈(11)을 일체형으로 구비하되, 상기 브러쉬 링은 요홈(21a)이 구비된 베이스링(21)의 내측으로 탄성링(22)을 구비하고 외측으로 브러쉬(23a)를 고정한 플레이트(23)로 구성되어 가스와 카본 등이 실린더의 라이너에 고착되는 것을 방지하기 위해 상부 외측으로 원주면에 부러쉬를 구비한 링을 구비토록 하여 엔진의 수명을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a piston ring for an automobile. 10 is integrally provided with a groove 11 for inserting the brush ring 20 to the upper one side, the brush ring is an elastic ring 22 to the inside of the base ring 21 is provided with a groove (21a) It is composed of a plate 23 having a brush (23a) fixed to the outside to ensure that the gas and carbon, etc. are fixed to the cylinder liner to have a ring with a brush on the circumferential surface of the upper outer side to ensure that the life of the engine To improve it.

Description

자동차용 피스톤 링의 구조Structure of automobile piston ring

본 발명은 자동차용 피스톤 링의 구조에 관한 것으로 특히, 연소시 발생하게 되는 가스와 카본 등이 실린더의 라이너에 고착되는 것을 방지하기 위해 상부 외측으로 원주면에 부러쉬를 구비한 링을 구비토록 하여 엔진의 수명을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a structure of a piston ring for an automobile, and in particular, to prevent the gas and carbon generated during combustion from sticking to a liner of a cylinder, an engine having a ring provided with a brush on the circumferential surface thereof on the outer side thereof. To improve its lifespan.

일반적으로 엔진은 연료와 적당한 배율로 혼합되어 있는 혼합기를 압축, 착화시켜 동력을 얻는 부분으로 그 모양은 작동방식(2사이클 기관과 4사이클 기관), 실린더의 배치(직렬형, 수평형, V형), 냉각방식(수냉, 공냉)에 따라 다르나 그 기본적인 구조는 거의 동일하다.In general, the engine is a part that obtains power by compressing and igniting a mixture mixed with fuel at an appropriate magnification. The shape of the engine is operated (two-cycle engine and four-cycle engine), and the arrangement of cylinders (serial, horizontal, V-type). ), Depending on the cooling method (water cooling, air cooling), but the basic structure is almost the same.

엔진은 실린더 헤드, 실린더, 피스톤, 커넥팅 로드, 크랭크샤프트, 플라이 휘일, 캠 샤프트 및 밸브개폐기구 등으로 구성되어져 있으며, 이밖에 윤활장치, 냉각장치, 흡배기장치가 구비되어 있다.The engine is composed of a cylinder head, a cylinder, a piston, a connecting rod, a crankshaft, a flywheel, a camshaft and a valve opening and closing mechanism, and is provided with a lubrication device, a cooling device, and an intake and exhaust device.

상기 실린더 헤드는 실린더 블록 위에 설치된 뚜껑 부분이며, 가스나 물이 새는 것을 방지하기 위해 캐스킷을 대고 여러개의 볼트로 실린더 블록에 결합되어 있으며, 그 안쪽은 피스톤 및 실린더와 함께 연소실을 형성하고 그 외부에는 흡기매니폴드, 밸브기구, 점화플러그등을 부착하는 구멍과 고정하는 볼트 구멍이 있고 수냉식 헤드에는 내부에 냉각수가 통하는 물 재킷이 마련되어 있다.The cylinder head is a lid portion mounted on the cylinder block, and is connected to the cylinder block with several bolts on the gasket to prevent leakage of gas or water, the inside of which forms a combustion chamber together with the piston and the cylinder and the outside thereof. Has a hole for attaching an intake manifold, a valve mechanism, a spark plug, and the like, and a bolt hole for fixing. The water-cooled head is provided with a water jacket through which coolant flows.

상기 실리더는 그 속에서 피스턴이 왕복운동을 하는 부분이며, 피스톤 행정의 약 2배의 길이이고 진 원통으로 가공되어 있다.The cylinder is the part in which the piston reciprocates, and is about twice as long as the piston stroke and is machined into a true cylinder.

압축된 혼합기나 연소가스가 새지 않도록 실린더와 피스톤 사이에 기밀을 유지하고 피스톤의 접동에 의한 마찰이나 마모를 적게 하기 위해 실린더 벽은 정밀하게 연마 가공되어 있으며, 마모를 방지하기 위해 벽면에 크롬을 도금한 것도 있다.The cylinder wall is precisely ground to keep the cylinder and the piston tight from leaking compressed mixer or combustion gas and to reduce friction and wear caused by the sliding of the piston, and the walls are plated with chrome to prevent wear. There is one.

그리고, 실린더는 작동중에 2,000。C이상의 연소가스에서 받는 열을 외부로 방출하기 위해 그 주위에 물 재킷이나 냉각팬이 구비되어 있다.In addition, the cylinder is provided with a water jacket or a cooling fan around it to discharge heat received from the combustion gas of 2,000 ° C or more during operation.

상기 커넥팅 로드는 피스톤과 크랭크샤프트를 연결하는 부재로 핀과 결합되는 부분을 작은 끝(Small end)이 라하고 크랭크샤프트에 결합된 부분을 큰 끝(Big end)이라 하며 큰 부분에는 통상 분할형 평베어링을 사용한다.The connecting rod is a member that connects the piston and the crankshaft. The portion joined to the pin is called a small end, and the portion joined to the crankshaft is called a big end. Use bearings.

이 로드는 압축력, 인장력, 휨등의 하중을 되풀이하여 받으므로 이에 충분히 견딜 수 있는 강도와 강성이 필요한 니켈 크롬강, 크롬, 몰리브덴강등을 형단조하여 제작한다.Since the rod receives loads such as compressive force, tensile force, and bending repeatedly, it is manufactured by forging nickel chromium steel, chromium, molybdenum steel, etc., which require sufficient strength and rigidity.

상기 크랭크샤프트는 크랭크 케이스 안에 설치된 메인 베어링으로 지지되어 있으며 각각의 실린더의 동력 행정에서 발생한 피스톤의 직선동력을 커넥팅 로드를 통해 회전동력으로 바꾸는 작용을 하게 된다.The crankshaft is supported by a main bearing installed in the crankcase and acts to convert the linear power of the piston generated in the power stroke of each cylinder into the rotating power through the connecting rod.

상기 플라이휘일은 크랭크샤프트의 동력 행정에서 큰 회전력을 얻을 뿐이며 그 밖의 행정에서는 오히려 회전을 멈추려고 하는 힘이 작용하므로 각 행정에서의 회전속도도 이 상태에 따라 4사이클 기관은 720。의 주기로 변동하고 2사이클 기관에서는 360。의 주기로 변동하여 실린더수가 적은 기관은 저속회전을 할 수 없으므로 플라이휘일을 부착해서 그 관성을 이용하여 변동을 될 수 있는 대로 적게 하여 원활한 회전을 하도록 구비되어 있다.The flywheel only obtains a large rotational force in the power stroke of the crankshaft, and in other strokes, a force that tries to stop the rotation acts, so the rotational speed in each stroke also varies in a cycle of 720 ° according to this state. In the two-cycle engine, the engine with small number of cylinders cannot be rotated at low speed because it changes at a cycle of 360 °, and the flywheel is attached so that the fluctuation can be made as little as possible using the inertia.

상기 피스톤은 실린더안을 왕복운동하며 동력 행정에서 고온, 고압의 가스 압력을 받아 이것이 커넥팅 로드를 통해 크랭크샤프트에 회전력을 발생시키는 작용을 하는 것으로 도 3 은 종래 발명에 따른 피스톤 링이 결합된 상태의 피스톤 종단면 예시도에서와 같이 실린더(100)의 상부와 연계하여 연소실의 일부를 형성하는 피스톤(110)의 헤드(120)는 고온을 받으나 냉각수나 외기로 직접 냉각할 수 없으므로 실린더(100)에 비해 그 팽창비율이 커서 피스톤(110)의 설계 치수는 온도의 변화에 따른 팽창을 고려하여 헤드(120) 부분의 지름은 스커어트(130)의 지름보다 적도록 구비되어 있다.The piston reciprocates in the cylinder and receives a gas pressure of a high temperature and a high pressure in a power stroke, which acts to generate a rotational force on the crankshaft through a connecting rod. As shown in the longitudinal cross-sectional view, the head 120 of the piston 110 forming part of the combustion chamber in connection with the upper portion of the cylinder 100 receives a high temperature, but cannot be directly cooled by coolant or outside air, compared to the cylinder 100. Since the expansion ratio is large, the design dimension of the piston 110 is provided so that the diameter of the portion of the head 120 is smaller than the diameter of the skirt 130 in consideration of expansion due to a change in temperature.

피스톤(110)의 상부에는 복수개의 링홈(140)(141)(142)(143)을 형성하여 이 홈에 압축링(150)(151)과 오일링(152)(153)을 삽입하여 연소실 외부로 가스가 새는 것을 방지하고 외부로부터 연소실내로 윤활유가 유입되는 것을 방지하게 된다.A plurality of ring grooves 140, 141, 142, 143 are formed on the upper portion of the piston 110, and compression rings 150, 151 and oil rings 152, 153 are inserted into the grooves to the outside of the combustion chamber. This prevents gas leaks and prevents lubricating oil from entering the combustion chamber from the outside.

상기 오일 링(152)(152)을 삽입하는 링홈(142)(143)의 내측으로는 과잉된 오일을 피스톤(110)의 내측으로 빼내기 위한 배유구(排油口)(142-1)(142-2)가 일체형로 형성되어 있으며, 상기 헤드(120)의 내측에는 리브(121)가 구비되어 있어 피스톤 헤드의 열을 빨리 피스톤 링이나 스커어트 부분으로 전달하고, 피스톤을 보강하는 작용을 한다.Inside the ring grooves 142 and 143 into which the oil rings 152 and 152 are inserted, drain holes 142-1 and 142 for drawing excess oil into the piston 110. -2) is formed integrally, and the ribs 121 are provided inside the head 120 to quickly transfer the heat of the piston head to the piston ring or the skirt, and to reinforce the piston.

상기 링은 내측과 외측이 동심원이 되도록 형성되어 있으며, 압축링은 기밀작용 이외에 오일을 긁어내리는 작용을 하므로 단면의 형태에 따라 테이퍼형, 이너 베벨형등이 있다.The ring is formed so that the inner and outer concentric circles, the compression ring serves to scrape off the oil in addition to the airtight action, there is a tapered, inner bevel or the like depending on the shape of the cross section.

테이퍼형은 실린더와의 접촉면을 적게 하여 단위면적에 대한 압력을 크게 한 것이며,The tapered type is to increase the pressure on the unit area by reducing the contact surface with the cylinder.

이너 베벨형 역시 동일한 작용을 하게 된다.The inner bevel type will do the same thing.

또한, 오일링의 경우는 링에 장력을 돕기 위해 내측에 탄성부재를 구비하여 사용하는 것도 있다.In addition, in the case of the oil ring is also used to provide an elastic member on the inside to help the tension in the ring.

이와 같이 구성된 피스톤(110)은 흡입행정시 흡기밸브를 통해 실린더(100) 내부로 혼합기가 유입이 된 직후 이 혼합기를 압축하고 이어 착화시키면서 팽창행정을 거쳐 배기 밸브를 통해 가스를 배기시는 과정을 반복적으로 하게 되는데 이때 실린더(100)의 내측에 밀착되어 슬라이드 되는 오일 링에 의해 윤활유가 연소실 내부로 유입되는 것을 방지하게 되며 링홈(142)(143)에 고여 있던 윤활유는 배유구(142-1)(142-2)를 통해 피스톤(110)의 내측으로 흘러 들어가 오일 팬으로 떨어지게 된다.The piston 110 configured as described above undergoes a process of exhausting gas through an exhaust valve through an expansion stroke while compressing and then igniting the mixer immediately after the mixer is introduced into the cylinder 100 through the intake valve. In this case, the lubricating oil is prevented from flowing into the combustion chamber by the oil ring which is in close contact with the inside of the cylinder 100 and slides, and the lubricating oil accumulated in the ring grooves 142 and 143 is drained 142-1. It flows into the piston 110 through 142-2 and falls into the oil pan.

그리고, 상단부에 구비되어 있는 압축링(150)(151)은 연소시 연소된 가스가 실린더의 내측벽은 통해 크랭크실로 누출이 되는 것을 방지하게 되면서 동력을 방생시키게 된다.In addition, the compression rings 150 and 151 provided at the upper end prevent the gas burned during combustion from leaking into the crank chamber through the inner wall of the cylinder to generate power.

그러나, 피스톤의 상단부에 구비되어 있는 압축링과 오일링은 단순히 연소실의 가스가 새거나 오일이 실린더 내부로 들어가는 것을 방지하는 작용만을 함으로서 연소시 발생되는 카본등의 이 물질이 실린더 벽에 고착되는 현상으로 피스톤의 압축링과 실린더벽을 마모시키게 되는 원인으로 작용하여 그 출력을 감소시키고 수명을 단축시키게 되는 문제점이 있었다.However, the compression ring and oil ring provided at the upper end of the piston merely prevent the gas from leaking from the combustion chamber or the oil from entering the cylinder, so that the substance such as carbon generated during combustion is stuck to the cylinder wall. The compression ring and the cylinder wall acts as a cause of wear, there was a problem that reduces the output and shorten the life.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 피스톤의 상부 외측으로 실린더 라이너의 면에 접촉하도록 하는 부러쉬 링 구비토록 하여 연소실 발생하게 되는 카본이 실린더의 벽면에 고착되는 것을 방지할 수 있도록 하는 자동차용 피스톤 링의 구조를 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been made in order to solve the above problems to provide a brush ring to contact the surface of the cylinder liner to the outer side of the piston to prevent the carbon generated in the combustion chamber is fixed to the wall surface of the cylinder. It is to provide a structure of a piston ring for an automobile.

도 1 은 본 발명에 따른 자동차용 피스톤 링의 분해 사시 예시도,1 is an exploded perspective illustration of an automobile piston ring according to the present invention;

도 2 는 본 발명에 따른 피스톤 링이 결합된 상태시의 종단면 예시도,Figure 2 is an exemplary longitudinal cross-sectional view when the piston ring is coupled in accordance with the present invention,

도 3 은 종래 발명에 따른 피스톤 링이 결합된 상태의 피스톤 종단면 예시 도,Figure 3 is an illustration of the piston longitudinal section of the piston ring coupled state according to the prior art,

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10;피스톤 헤드 11;홈10; piston head 11; groove

20;브러쉬 링 21;베이스링20; brush ring 21; base ring

21a;요홈 22;탄성링21a; recess 22; elastic ring

23;플레이트 23a;브러쉬23; plate 23a; brush

이를 달성하기 위한 본 발명은 피스톤의 상부로 요홈이 구비된 베이스링의 내측으로 탄성링을 구비하고 외측으로 브러쉬를 고정한 플레이트로 구비된 브러쉬 링과 이 링을 삽입하기 위한 홈을 피스톤의 상부에 일체로 구비하여 카본 등이 실린더 라이너에 고착되는 것을 방지할 수 있도록 함으로 인해 엔진의 수명을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.The present invention for achieving this is provided with a brush ring provided with an elastic ring to the inside of the base ring is provided with a groove to the top of the piston and fixed to the outside of the brush ring and a groove for inserting the ring to the top of the piston It is to be provided so as to prevent the carbon is fixed to the cylinder liner to improve the life of the engine.

이하, 본 발명의 일실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1 은 본 발명에 따른 자동차용 피스톤 링의 분해 사시 예시도이며, 도 2 는 본 발명에 따른 피스톤링이 결합된 상태시의 종단면 예시도이다.1 is an exploded perspective illustration of the piston ring for an automobile according to the present invention, Figure 2 is a longitudinal cross-sectional view of the piston ring in a state coupled to the present invention.

피스톤의 상부로 연소실의 가스와 윤활유가 새는 것을 방지하기 위해 링홈에 삽입된 압축링과 오일링에 있어서, 피스톤 헤드(10)의 링홈에 삽입되어 있는 압축링의 상부로 홈(11)을 일체형으로 형성하고 이 홈(11)에 브러쉬 링(20)을 삽입한다.In the compression ring and oil ring inserted into the ring groove to prevent leakage of gas and lubricating oil in the combustion chamber to the upper portion of the piston, the groove 11 is formed integrally with the upper portion of the compression ring inserted into the ring groove of the piston head 10. The brush ring 20 is inserted into this groove 11.

상기 브러쉬 링(20)은 연소시 발생되어 실린더 라이너에 고착되는 카본을 제거하기 위한 것으로 상기 홈(11)에 삽입되는 내측이 개방된 베이스 링(21)과 베이스 링(21)의 내측으로 삽입되는 탄성링(22)과 그 외측으로 삽입되는 것으로 방사형으로 다수개의 브러쉬(23a)를 고정한 플레이트(23)로 구성된다.The brush ring 20 is to remove carbon generated during combustion and fixed to the cylinder liner. The brush ring 20 is inserted into the base ring 21 and the base ring 21 which are opened to be inserted into the groove 11. It is composed of an elastic ring 22 and a plate 23 fixed with a plurality of brushes 23a radially.

본 발명에서 플레이트의 원주면으로 고정된 브러쉬를 일 방향이나 격자형 또는 엊갈리게 고정토록 하여 실린더 라이너의 전면을 긁어내리게 할 수 있도록 하였다.In the present invention, to fix the brush fixed to the circumferential surface of the plate in one direction or lattice or staggered to be able to scratch the front of the cylinder liner.

그리고, 베이스 링과 플레이트와의 체결은 요홈과 돌부를 형성하여 결합시킬 수 도 있으며 그 외에 다른 어떠한 구조로도 이 링과 플레이트를 결합할 수 있는 구조이면 사용할 수 있다.In addition, the fastening of the base ring and the plate may be formed by forming grooves and protrusions, and any other structure may be used as long as the ring and plate may be coupled to each other.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용은 다음과 같다.The operation of the present invention configured as described above is as follows.

압축행정 말기에 점화플러그로부터 스파크가 발생되면서 혼합기가 착화되면서 혼합기와 입축력 및 점화시기의 불 균일 등의 원인으로 불완전 연소가 발생하게 되고 이로 인해 다량의 카본이 발생하게 되며, 이때 발생된 카본은 실린더 라이너에 끼이게 되나 피스톤이 하부로 이동하면서 상단부에 구비되어 있는 브러쉬(23a)가 실린더 라이너면과 접촉을 하면서 이동함으로써 이 카본을 긁어내어 고착되는 것을 방지하게 된다.At the end of the compression stroke, sparks are generated from the spark plugs, which causes the mixer to ignite, resulting in incomplete combustion due to the mixing and granulation forces and the inconsistency of the ignition timing, resulting in a large amount of carbon. The piston 23 is caught in the cylinder liner, but the brush 23a provided at the upper end moves in contact with the cylinder liner surface while the piston moves downward to prevent the carbon from being scraped and fixed.

라이너로부터 떨어진 카본은 배기행정시 배기 밸브를 통해 실린더 외부로 방출이 되어 실린더 라이너와 링과의 마찰로 인해 기밀성이 저하되는 것을 방지하게 된다.Carbon released from the liner is discharged to the outside of the cylinder through the exhaust valve during the exhaust stroke to prevent the airtightness is lowered due to friction between the cylinder liner and the ring.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 피스톤의 상부에 부러쉬를 구비한 링을 삽입하여 연소시 발생하게 되는 가스와 카본등이 실린더의 라이너에 고착되는 것을 방지토록 하여 엔진의 수명을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.As described above, the present invention is to insert a ring having a brush on the upper portion of the piston to prevent the gas and carbon generated during combustion to stick to the liner of the cylinder to improve the life of the engine. .

Claims (1)

피스톤의 상부로 연소실의 가스와 윤활유가 새는 것을 방지하기 위해 링홈에 삽입된 압축링과 오일링에 있어서, 피스톤 헤드(10)의 상부 일측으로 브러쉬 링(20)을 삽입하기 위한 홈(11)을 일체형으로 구비하되, 상기 브러쉬 링은 요홈(21a)이 구비된 베이스링(21)의 내측으로 탄성링(22)을 구비하고 외측으로 브러쉬(23a)를 고정한 플레이트(23)로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 피스톤의 구조.In the compression ring and oil ring inserted into the ring groove to prevent leakage of gas and lubricant oil in the combustion chamber to the upper part of the piston, the groove 11 for inserting the brush ring 20 into the upper one side of the piston head 10 is integrally formed. Wherein, the brush ring is provided with an elastic ring 22 to the inside of the base ring 21 is provided with a groove (21a) and the vehicle characterized in that composed of a plate 23 fixed to the brush (23a) outside The structure of the dragon piston.

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