KR101496772B1

KR101496772B1 - The combination structure of piston rings on a piston

Info

Publication number: KR101496772B1
Application number: KR20130151335A
Authority: KR
Inventors: 남기수
Original assignee: 주식회사 범서
Priority date: 2013-12-06
Filing date: 2013-12-06
Publication date: 2015-02-27

Abstract

The present invention relates to a combination structure of a piston ring to respectively combine an upper piston ring (200) and a lower piston ring (300) with the upper end and the lower end of a piston (100) accommodated inside a cylinder bore (1). The upper piston ring (200) is divided into an upper hydraulic support side (210) formed at an incline downwards toward the inner circumferential surface of the cylinder bore in the upper end of the piston; and an upper oil sealing side (220) extended from the lower end of the upper hydraulic support side, and bent at a right angle toward the outer circumferential surface of the piston. The lower piston ring (300) is divided into a lower hydraulic support side (310) formed at an incline upwards toward the inner circumferential surface of the cylinder bore in the lower end of the piston; and a lower oil sealing side (320) extended from the upper end of the lower hydraulic support side, and bent at a right angle toward the outer circumferential surface of the piston. Moreover, a shock wave (400) of refrigerant gas compressed by high-temperature and high-pressure inside the cylinder bore can be weakened in the space between the inner circumferential surface of the cylinder bore and the upper and lower hydraulic support sides (210, 310).

Description

피스톤링의 결합구조{The combination structure of piston rings on a piston}[0001] The present invention relates to a piston ring,

본 발명은 자동차용 에어컨 컴프레서의 실린더 보어 내에 수용되는 피스톤에 실린더 보어 내벽과 피스톤 간의 긴밀도와 내마모성을 확보하고자 피스톤 링을 결속시키기 위한 결합구조에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 실린더 보어의 내부 공간에서 고온고압으로 압축되는 냉매가스(유압)의 충격파 에너지를 약화하여 피스톤링의 마모도를 최소화시킬 수 있을 뿐 아니라, 마모도가 저하된 피스톤링에 의해 피스톤링과 실린더 보어 내벽 간의 간극이 일정하게 유지되어 피스톤의 왕복운동으로 인해 피스톤과 실린더 보어 사이에 발생하는 마찰열이 현저하게 감소되어 피스톤과 실린더 보어의 전체 내구성이 향상될 수 있는 피스톤링의 결합구조에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a coupling structure for coupling a piston ring to a piston received in a cylinder bore of an automotive air conditioner compressor to secure the tightness and wear resistance between the inner wall of the cylinder bore and the piston, And the gap between the piston ring and the inner wall of the cylinder bore is maintained constant by the piston ring with reduced wear, so that the reciprocating motion of the piston The present invention relates to a coupling structure of a piston ring in which frictional heat generated between a piston and a cylinder bore due to movement is remarkably reduced to improve the overall durability of the piston and the cylinder bore.

유압을 통해 동력을 전달하게 되는 피스톤 구조에 있어서 피스톤과 피스톤이 왕복운동하게 되는 실린더 라이너 사이의 마찰계수는 동력전달장치의 내구성과 효율성을 판가름 짓게 되는 중요한 결정인자 중의 하나이다. 특히, 피스톤과 이에 결합되는 피스톤링에 발생하는 기계적 마찰은 전체 기계적 마찰손실의 60 내지 75 %가 된다고 알려져 있다. 이에 따라 피스톤링 결합체에서 발생하는 마찰손실과 이로 인한 마모율을 감소시켜 유압손실을 방지함과 아울러 기계적 내구성을 증가시키기 위해 산업계와 연구기관 등에서 수많은 연구개발과 제품 상용화가 이루어지고 있는 실정이다.
The friction coefficient between the piston and the cylinder liner in which the piston reciprocates in the piston structure that transmits the power through the hydraulic pressure is one of important determining factors for determining the durability and efficiency of the power transmitting device. In particular, it is known that the mechanical friction generated in the piston and the piston ring engaged therewith is 60 to 75% of the total mechanical friction loss. Accordingly, a lot of research and development and commercialization of products have been made in industry and research institutes in order to reduce the friction loss and the wear rate caused by the piston ring assembly, thereby preventing the loss of hydraulic pressure and increasing the mechanical durability.

가령, 한국등록특허공보 제10-0781188호에서는 피스톤링을 회전체의 외주면에 고정시킨 후 회전시키는 제1단계(S1)와; 상기 회전 중인 피스톤링의 외주면를 860 ~ 910℃로 가열시키는 제2단계(S2)와; 상기 가열된 피스톤링의 외주면에 냉각수를 분사하는 동시에 고압에어를 분사하여 상기 냉각수를 비산시켜 상기 가열된 피스톤링을 냉각시키는 제3단계(S3)로 이루어져, 피스톤링의 외주면을 가열시키면서 냉각수를 비산시켜 열처리함으로써 균열의 발생을 방지하면서도 향상된 경도값을 갖게 되어 피스톤 및 실린더의 수명을 연장시키는 동시에 엔진 출력을 높일 수 있는 것을 특징으로 하는 피스톤링을 개시하고 있다.
For example, Korean Patent Registration No. 10-0781188 discloses a first step (S1) of fixing a piston ring to an outer circumferential surface of a rotating body and then rotating the piston ring; A second step (S2) of heating the outer peripheral surface of the rotating piston ring to 860 to 910 캜; And a third step (S3) of spraying cooling water onto the outer circumferential surface of the heated piston ring and spraying high-pressure air to cool the heated piston ring by scattering the cooling water so as to heat the outer peripheral surface of the piston ring, Thereby improving the hardness of the piston ring, thereby prolonging the service life of the piston and the cylinder and enhancing the engine output.

또한, 한국공개특허공보 제10-2007-0103194호에서는 피스톤의 피스톤링 그루브내에 상하방향으로 이동가능하게 설치되고 실린더의 내벽쪽으로 개구홈이 형성된 바디부와, 상기 바디부의 개구홈내에 삽입되어 상기 실린더의 내벽쪽으로 슬라이딩가능하게 설치된 코어부와, 상기 피스톤링 그루브의 일측과 접촉되어 상기 바디부가 위쪽으로 이동에 따라 상기 코어부가 상기 실린더의 내벽쪽으로 슬라이딩되도록 상기 코어부와 비스듬한 접촉면을 갖는 푸셔부와, 상기 바디부를 탄성적으로 지지하도록 상기 푸셔부와 상기 바디부 사이에 설치된 탄성부로 구성되어, 상기 코어부가 상기 피스톤의 하강시에만 상기 실린더의 내벽과 접촉되도록 구성됨으로써, 상기 장기간 사용되더라도 마모가 적게 발생되어 블루바이가스의 누설이 방지되고, 엔진오일이 연소실내로 유입되는 것이 방지되는 것을 특징으로 하는 피스톤링을 개시하고 있다.
In addition, Korean Patent Laid-Open No. 10-2007-0103194 discloses a piston ring groove of a piston which is vertically movably provided in a body and has an opening groove formed on an inner wall of the cylinder, A pusher portion having an oblique contact surface with the core portion such that the core portion is slid toward the inner wall of the cylinder as the body portion moves upward, the pusher portion being in contact with one side of the piston ring groove, And a resilient portion provided between the pusher portion and the body portion to elastically support the body portion. The core portion is configured to contact the inner wall of the cylinder only when the piston is lowered, Leakage of the blue by-gas is prevented, and engine oil is burned So that it is prevented from being introduced into the room.

상기 두 특허에서는 피스톤링에 별도의 열처리과정을 구성하여 피스톤링의 경도를 향상시키거나 피스톤과 실린더 라이너가 접촉되는 접촉면적을 감소시켜 마모를 일으키는 환경 자체를 최소화하여 피스톤과 이에 결합되는 피스톤링이 실린더 라이너에 안내되어 왕복운동 함에 따라 발생하는 마찰운동과 이로 인한 마모현상을 감소시키도록 이루어지는 구성이나, 피스톤링의 경도를 향상시키기 위해 수반되는 추가적인 열처리과정이 다수의 단계로 구성되어 균일한 경도를 유지하기 위해 필요한 공정관리비용이 증가하게 되는 문제점을 내포하고 있으며, 피스톤링과 이에 결합되는 부가 구성이 필요하게 되어 설비의 유지 보수 비용이 증가될 수 있는 어려움을 지니고 있다.
In the two patents, a separate heat treatment process is applied to the piston ring to improve the hardness of the piston ring or to reduce the contact area where the piston and the cylinder liner contact each other, thereby minimizing the wear and tear of the piston ring. And the additional heat treatment process for improving the hardness of the piston ring is constituted by a plurality of steps so that uniform hardness can be obtained. There is a problem that the cost of maintenance of the equipment increases due to the necessity of the piston ring and the additional structure to be connected thereto.

이에 본 발명은 상기에 언급된 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 실린더 내에 수용되어 왕복 운동하는 피스톤에 가해지는 마찰 작용이 피스톤 및 실린더의 내구성을 저하시키지 않고, 피스톤에 결합되는 피스톤링이 실린더 보어 내의 유압(냉매가스)으로부터 받게 되는 충격파를 최소화할 수 있는 피스톤링의 결합구조를 제공하는 것이 해결하고자 하는 과제이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a piston ring in which a piston ring, which is engaged with a piston, And a shock absorbing member for absorbing the shock absorbing force of the piston ring.

한편, 상기 피스톤링이 결착되는 피스톤의 함몰면에 피스톤으로부터 발생하는 열을 피스톤링을 거쳐 실린더 보어로 효과적으로 전달하여 피스톤링의 내구성을 증진할 수 있는 피스톤링의 결합구조를 제공하는 것이 또 다른 해결 과제이다.
It is another object of the present invention to provide a piston ring coupling structure capable of effectively transferring heat generated from a piston to a concaved surface of a piston to which the piston ring is coupled to the cylinder bore through the piston ring to improve the durability of the piston ring. It is an assignment.

이에 본 발명은 상기에 언급된 과제를 해결하기 위해 하기의 해결 수단을 제공하고자 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems.

본 발명은 실린더보어(1) 내에 수용되는 피스톤(100)의 상단과 하단에 각각 상부피스톤링(200)과 하부피스톤링(300)을 결속시키기 위한 피스톤링의 결합구조로 이루어지되, 상기 상부피스톤링(200)은 피스톤의 상단 외주면 상에 함몰 형성되는 상부피스톤링결착면(120)에 고정 안착되되, 피스톤의 상단에서 실린더보어의 내주면 측을 향해 하향 경사지게 형성되는 상부유압지지면(210);과, 상부유압지지면의 하단에서 연장되어 피스톤의 외주면 측을 향해 직각 절곡되는 상부오일씰링면(220);으로 구분 형성되고, 상기 하부피스톤링(300)은 피스톤의 하단 외주면 상에 함몰 형성되는 하부피스톤링결착면(130)에 고정 안착되되, 피스톤의 하단에서 실린더보어의 내주면 측을 향해 상향 경사지게 형성되는 하부유압지지면(310);과, 하부유압지지면의 상단에서 연장되어 피스톤의 외주면 측을 향해 직각 절곡되는 하부오일씰링면(320);으로 구분 형성되어 실린더보어 내에서 고온고압으로 압축된 냉매가스의 충격파(400)가 상ㆍ하부유압지지면(210, 310)과 실린더보어의 내주면 사이 공간에서 약화될 수 있게 구성하는 것을 특징으로 한다.
The upper piston ring (200) and the lower piston ring (300) are coupled to each other at an upper end and a lower end of a piston (100) accommodated in a cylinder bore (1) The ring 200 includes an upper hydraulic pressure supporting surface 210 which is fixedly secured to the upper piston ring coupling surface 120 formed on the upper outer circumferential surface of the piston and which is formed to be inclined downward from the upper end of the piston toward the inner circumferential surface side of the cylinder bore; And an upper oil sealing surface 220 that extends from the lower end of the upper hydraulic pressure supporting surface and is bent at right angles toward the outer circumferential surface of the piston. The lower piston ring 300 is recessed on the lower outer peripheral surface of the piston A lower hydraulic pressure supporting surface 310 fixedly attached to the lower piston ring fixing surface 130 and formed to be inclined upward from the lower end of the piston toward the inner circumferential surface side of the cylinder bore; And a lower oil sealing surface 320 that is bent at right angles toward the outer circumferential surface of the piston. The shock wave 400 of the refrigerant gas compressed in the cylinder bore at a high temperature and a high pressure is separated from the upper and lower hydraulic pressure supporting surfaces 210 and 310 And can be weakened in the space between the inner circumferential surfaces of the cylinder bores.

상기 상부유압지지면(210)과 실린더보어(1)의 내주면 사이를 이루는 진입경사각(A)은 피스톤(100)의 상단 둘레 측에서 연직 하방을 향해 폭이 좁아지는 유압완충부(500) 공간을 형성함으로써, 실린더보어의 내측면과 피스톤의 상단 사이 공간에서 가압되어 유압완충부를 통해 하향 유도되는 충격파가 상부유압지지면의 접선방향(D)과 평행하도록 진행하되, 유압완충부의 상방에서 하방으로 갈수록 상기 충격파가 에너지를 상실하여 운동방향이 자연 굴절되게 함으로써 상부피스톤링(200)에 가해지는 스트레스가 해소되게 하고, 상기 상부오일씰링면(220)에 의해 피스톤의 외주면과 실린더보어의 내주면 사이에 형성되는 씰링간극(W)은 피스톤과 실린더보어를 이격하도록 구비되는 마찰방지터널(600) 공간을 형성함으로써, 피스톤과 실린더보어가 접하게 되는 상부마찰접촉지점(230)이 실린더보어의 내주면 형상과 대응되는 폐곡선으로 형성되게 하는 것에 특징이 있다.
The inclination angle A between the upper hydraulic pressure supporting surface 210 and the inner circumferential surface of the cylinder bore 1 is equal to or greater than the width of the hydraulic buffer part 500 in which the width is narrowed from the upper end side to the lower end side of the piston 100 So that the shock wave which is pressurized in the space between the inner side surface of the cylinder bore and the upper end of the piston and guided downward through the hydraulic shock absorbing portion is parallel to the tangential direction D of the upper hydraulic pressure supporting surface, The shock wave is lost in energy and the motion direction is naturally refracted so that the stress applied to the upper piston ring 200 is relieved and the upper oil sealing surface 220 is formed between the outer circumferential surface of the piston and the inner circumferential surface of the cylinder bore A sealing gap W between the piston and the cylinder bore is formed in the space between the piston and the cylinder bore so that the piston and the cylinder bore come into contact with each other Frictional contact point portion 230, this is characterized in that to be formed in a closed curve shape corresponding to the inner peripheral surface of the cylinder bore.

상기 상부피스톤링결착면(120)은 외주면에서 외측 방사상으로 일체 돌출 연장되는 상부열전도라인(121);과, 상부열전도라인과 수직으로 교차하되 외주면을 따라 등간격 배치되어 함몰 형성되는 다수의 상부열팽창방지라인(123);을 포함함으로써, 상부열전도라인은 상부피스톤링(200)의 내주면과 상부피스톤링결착면 사이를 이격하는 상부과열방지공간(122)을 형성하여 고온고압의 냉매가스에 의해 피스톤(100)의 상단으로 전해지는 열에너지의 복사량 일부가 상부과열방지공간에서 1차 흡수 소거되도록 하되, 잔여 열에너지가 상부열전도라인을 따라 안내되어 상부피스톤링의 내주면에 전달되도록 하고, 상부열팽창방지라인은 상호 밀착되는 상부피스톤링의 내주면과 상부피스톤링결착면 사이에 다수의 상부마찰형성공간(124)을 형성하여 고온상태에 노출되는 상부피스톤링의 실린더보어(1) 내주면 측을 향한 열팽창 운동에너지가 상부마찰형성공간에 체류하는 공기와의 마찰에 의해 약화되도록 함으로써 상부피스톤링의 열팽창 및 이로 인한 비틀림 변형을 방지하는 것에 특징이 있다.
The upper piston ring binding surface 120 includes an upper heat conduction line 121 integrally projecting and extending radially outwardly from an outer circumferential surface of the upper piston ring, a plurality of upper thermal expansions 121 vertically intersecting the upper heat conduction line, The upper heat conduction line forms an upper overheating preventing space 122 that is spaced apart from the inner circumferential surface of the upper piston ring 200 and the upper piston ring binding surface, The upper heat-dissipation prevention line allows a part of the radiant energy radiated to the upper end of the upper piston ring 100 to be firstly absorbed and erased in the upper overheating prevention space so that the remaining heat energy is guided along the upper heat- A plurality of upper friction forming spaces 124 are formed between the inner peripheral surface of the upper piston ring and the upper piston ring binding surface which are in close contact with each other, Is characterized in that the thermal expansion kinetic energy of the upper piston ring toward the inner circumferential surface side of the cylinder bore (1) is weakened by friction with the air staying in the upper friction forming space, thereby preventing the thermal expansion of the upper piston ring and the twisting deformation have.

본 발명에 따른 피스톤링의 결합구조는 피스톤과 실린더 보어 내벽 사이에 경사지게 형성된 유압지지면을 통해 실린더 보어 내부에서 압축되는 냉매가스의 충격파의 에너지가 피스톤링 표면에 수직으로 전달되지 않도록 하여 충격파의 피스톤링 표면에 대한 스트레스 강도를 저하시켜 피스톤링의 마모도를 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 한편, 유압지지면의 하단에서 연장되어 피스톤의 외주면과 직각으로 접하게 되는 오일씰링면을 통해 피스톤의 마찰계수를 감소시키기 위해 주입되는 윤활유의 잔여물이 냉매가스가 존재하는 실린더 보어의 내벽에 유입될 수 있는 가능성을 차단할 수 있는 효과가 있다.The joint structure of the piston ring according to the present invention prevents the energy of the shock wave of the refrigerant gas, which is compressed inside the cylinder bore, from being transmitted perpendicularly to the surface of the piston ring through the hydraulic pressure supporting surface formed between the piston and the inner wall of the cylinder bore, The stress intensity against the ring surface is lowered and the wear of the piston ring can be reduced. On the other hand, through the oil sealing surface extending from the lower end of the hydraulic pressure supporting surface and brought into contact with the outer circumferential surface of the piston at right angles, the remainder of the lubricating oil injected to reduce the friction coefficient of the piston flows into the inner wall of the cylinder bore in which the refrigerant gas exists There is an effect that can block possibility.

또한, 피스톤링이 밀착 고정되는 피스톤의 함몰면인 피스톤링결착면에 열전도라인과 열팽창방지라인을 추가 구비하여 피스톤링에 가해지는 열적 부담을 최소화하고, 피스톤링의 열적 변형을 방지할 수 있는 효과가 있다.
Further, a thermal conduction line and a thermal expansion prevention line are additionally provided on the piston ring binding surface, which is a recessed surface of the piston to which the piston ring is tightly fixed, thereby minimizing the thermal burden imposed on the piston ring and preventing thermal deformation of the piston ring .

도 1은 본 발명의 피스톤링의 결합구조의 구성을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 피스톤링의 결합상태를 나타낸 분해사시도.
도 3은 본 발명의 피스톤링의 결합구조와 실린더 보어의 결합 관계를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 피스톤링의 결합구조에 의한 피스톤링 결합 방식에 따른 작용 상태를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 상부피스톤링이 고정 안착되는 상부피스톤링결착면의 구조를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 하부피스톤링이 고정 안착되는 하부피스톤링결착면의 구조를 나타낸 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view showing a structure of a coupling structure of a piston ring of the present invention. FIG.
Fig. 2 is an exploded perspective view showing the engaged state of the piston ring of the present invention. Fig.
3 is a sectional view showing a coupling structure of a piston ring of the present invention and a coupling relationship of a cylinder bore.
4 is a cross-sectional view illustrating an operation state of the piston ring according to the engagement structure of the piston ring of the present invention.
5 is a view showing the structure of an upper piston ring binding surface on which the upper piston ring of the present invention is fixedly mounted.
6 is a view showing the structure of a lower piston ring binding surface on which a lower piston ring of the present invention is fixedly mounted.

본 발명의 기술에 앞서, 본 실시 예는 본 발명의 구성 요소와 각 요소의 기능에 대한 이해를 돕기 위해 제공된 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명은 본 원에 기재된 청구범위에 의해서만 한정되는 것임을 명확히 한다.
The present invention is not limited to the scope of the present invention and is not intended to limit the scope of the present invention, And that this is only limited by

본 발명에 의한 피스톤링의 결합구조를 이루는 피스톤과 피스톤링은 자동차용 에어컨에 사용되는 컴프레서의 실린더 보어(cylinder bore) 내에 수용되어 왕복운동하게 되는 구성 요소로서, 실린더 보어 내의 저온저압의 냉매가스를 고온고압의 가스로 압축시켜 콘덴서로 보내는 역할을 하게 되는데, 피스톤결합체(피스톤링이 결속된 피스톤)와 실린더 보어의 내벽이 상호 마찰하게 되어 실린더 보어의 내벽이 마모됨으로써 컴프레서의 압축효율이 떨어져 에어컨의 냉방효율이 저하될 뿐 아니라, 냉매와 오일(윤활유 등)의 누출, 소음 발생으로 인해 전체적인 기계 내구성이 저하되는 문제점을 야기하게 된다. 따라서, 본 발명은 실린더 보어의 내벽과 상기 피스톤결합체가 접촉하는 접촉면적을 최소화하면서도 실린더 보어의 내부 공간에서 피스톤헤드(피스톤의 상,하단)의 왕복운동에 의해 가압되는 냉매가스의 압축효율이 저하되지 않고, 고온고압으로 압축된 냉매가스에 의해 발생하는 충격파와 상기 실린더 보어 내벽과의 마찰작용에 의해 마모되는 피스톤링의 마모율을 최소화하는 피스톤링의 결합 구조를 포함하는 것을 주안점으로 한다.
The piston and the piston ring constituting the coupling structure of the piston ring according to the present invention are constituent elements reciprocated within a cylinder bore of a compressor used in an automotive air conditioner, (Piston connected to the piston ring) and the inner wall of the cylinder bore are frictioned with each other, and the inner wall of the cylinder bore is worn, thereby reducing the compression efficiency of the compressor. As a result, Not only the cooling efficiency is lowered but also the overall machine durability is lowered due to leakage of refrigerant and oil (lubricating oil, etc.) and noise generation. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to reduce the compression efficiency of the refrigerant gas pressurized by the reciprocating movement of the piston head (upper and lower ends of the piston) in the inner space of the cylinder bore while minimizing the contact area between the inner wall of the cylinder bore and the piston- And a piston ring coupling structure that minimizes the wear rate of the piston ring that is worn by friction between the shock wave generated by the refrigerant gas compressed at high temperature and high pressure and the inner wall of the cylinder bore.

이제 첨부된 도면을 바탕으로 본 발명의 구성에 대해 상세히 기술하고자 한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 피스톤링의 결합구조를 나타낸 도면으로서, 본 발명은 실린더보어(1) 내에 수용되는 피스톤(100)의 상단과 하단에 각각 상부피스톤링(200)과 하부피스톤링(300)을 결속시키도록 이루어지며, 상기 상부피스톤링(200)은 피스톤의 상단 외주면 상에 함몰 형성되는 상부피스톤링결착면(120)에 고정 안착되되, 피스톤의 상단에서 실린더보어의 내주면 측을 향해 하향 경사지게 형성되는 상부유압지지면(210);과, 상부유압지지면의 하단에서 연장되어 피스톤의 외주면 측을 향해 직각 절곡되는 상부오일씰링면(220);으로 구분 형성되고, 상기 하부피스톤링(300)은 피스톤의 하단 외주면 상에 함몰 형성되는 하부피스톤링결착면(130)에 고정 안착되되, 피스톤의 하단에서 실린더보어의 내주면 측을 향해 상향 경사지게 형성되는 하부유압지지면(310);과, 하부유압지지면의 상단에서 연장되어 피스톤의 외주면 측을 향해 직각 절곡되는 하부오일씰링면(320);으로 구분 형성되어 실린더보어 내에서 고온고압으로 압축된 냉매가스의 충격파(400)가 상ㆍ하부유압지지면(210, 310)과 실린더보어의 내주면 사이 공간에서 약화될 수 있도록 구성된다.The upper piston ring 200 and the lower piston ring 300 are respectively fitted to the upper and lower ends of the piston 100 accommodated in the cylinder bore 1, And the upper piston ring 200 is fixedly mounted on the upper piston ring coupling surface 120 formed on the outer circumferential surface of the piston and is inclined downward from the upper end of the piston toward the inner circumferential surface side of the cylinder bore And an upper oil sealing surface 220 extending from a lower end of the upper hydraulic pressure supporting surface to be bent at right angles toward an outer circumferential surface side of the piston, and the lower piston ring 300, A lower hydraulic pressure supporting surface 310 which is fixedly mounted on a lower piston ring coupling surface 130 formed on a lower outer circumferential surface of the piston and which is inclined upward from the lower end of the piston toward the inner circumferential surface side of the cylinder bore, And a lower oil sealing surface 320 that is formed to be bent at right angles to the outer circumferential surface side of the piston and extends from the upper end of the floating pressure ground surface. The shock wave 400 of the refrigerant gas compressed in the cylinder bore at high temperature and high pressure is divided into upper and lower hydraulic pressure Can be weakened in the space between the support surfaces (210, 310) and the inner peripheral surface of the cylinder bore.

그리고, 도 2에서 도시된 바와 같이, 커넥팅로드(도면 미도시)에 연결될 수 있도록 피스톤(100)의 외주면 일면에 대해 내측으로 함몰 형성되어 턱 구조로 형성되는 커넥팅로드연결부(110)가 구비되어, 외부 동력에 의한 구동력이 피스톤(100)에 전달되어 피스톤(100)이 상,하 왕복운동을 할 수 있도록 구성되는 것은 주지의 사실이다.
As shown in FIG. 2, a connecting rod connecting portion 110 formed in a jaw structure is provided so as to be recessed inward with respect to one surface of the outer circumferential surface of the piston 100 so as to be connected to a connecting rod (not shown) It is a well-known fact that the driving force by the external power is transmitted to the piston 100 so that the piston 100 can reciprocate up and down.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 상부유압지지면(210)과 실린더보어(1)의 내주면 사이를 이루는 진입경사각(A)은 피스톤(100)의 상단 둘레 측에서 연직 하방을 향해 폭이 좁아지는 유압완충부(500) 공간을 형성함으로써, 실린더보어의 내측면과 피스톤의 상단 사이 공간에서 가압되어 유압완충부를 통해 하향 유도되는 충격파가 상부유압지지면의 접선방향(D)과 평행하도록 진행하되, 유압완충부의 상방에서 하방으로 갈수록 상기 충격파가 에너지를 상실하여 운동방향이 자연 굴절되게 함으로써 상부피스톤링(200)에 가해지는 스트레스가 해소되게 하고, 상기 상부오일씰링면(220)에 의해 피스톤의 외주면과 실린더보어의 내주면 사이에 형성되는 씰링간극(W)은 피스톤과 실린더보어를 이격하도록 구비되는 마찰방지터널(600) 공간을 형성함으로써, 피스톤과 실린더보어가 접하게 되는 상부마찰접촉지점(230)이 실린더보어의 내주면 형상과 대응되는 폐곡선으로 형성되도록 구성된다.3, the inclined angle A between the upper hydraulic pressure supporting surface 210 and the inner circumferential surface of the cylinder bore 1 is narrower from the upper circumferential side to the lower vertically side of the piston 100 The hydraulic shock absorber 500 moves in such a manner that a shock wave which is pressurized in the space between the inner surface of the cylinder bore and the upper end of the piston and downwardly guided through the hydraulic shock absorber is parallel to the tangential direction D of the upper hydraulic pressure supporting surface , The shock wave loses energy as it goes downward from above the hydraulic buffer, so that the motion direction is refracted naturally to relieve the stress applied to the upper piston ring (200), and the upper oil sealing surface (220) The sealing gap W formed between the outer circumferential surface and the inner circumferential surface of the cylinder bore forms a space for the friction preventing tunnel 600 which is provided to separate the piston from the cylinder bore, The upper frictional contact point 230, that the cylinder bore in contact is configured such that the inner peripheral surface of a cylinder bore formed in a closed curve corresponding to the shape.

참고로 상기 상부유압지지면(210)과 상부오일씰링면(220) 및 상부마찰접촉지점(230)의 구성에 따른 관련 기술은 전술된 하부유압지지면(310)과 하부오일씰링면(320) 및 하부마찰접촉지점(330)의 구성에도 그대로 적용되므로 반복적인 기술은 생략함을 주지한다.
The related art according to the configuration of the upper hydraulic pressure supporting surface 210 and the upper oil sealing surface 220 and the upper friction contacting point 230 is not limited to the above described lower hydraulic pressure supporting surface 310 and the lower oil sealing surface 320, And the lower friction contact point 330, the repetitive description is omitted.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 상부피스톤링결착면(120)은 외주면에서 외측 방사상으로 일체 돌출 연장되는 상부열전도라인(121);과, 상부열전도라인과 수직으로 교차하되 외주면을 따라 등간격 배치되어 함몰 형성되는 다수의 상부열팽창방지라인(123);을 포함함으로써, 상부열전도라인은 상부피스톤링(200)의 내주면과 상부피스톤링결착면 사이를 이격하는 상부과열방지공간(122)을 형성하여 고온고압의 냉매가스에 의해 피스톤(100)의 상단으로 전해지는 열에너지의 복사량 일부가 상부과열방지공간에서 1차 흡수 소거되도록 하되, 잔여 열에너지가 상부열전도라인을 따라 안내되어 상부피스톤링의 내주면에 전달되도록 하고, 상부열팽창방지라인은 상호 밀착되는 상부피스톤링의 내주면과 상부피스톤링결착면 사이에 다수의 상부마찰형성공간(124)을 형성하여 고온상태에 노출되는 상부피스톤링의 실린더보어(1) 내주면 측을 향한 열팽창 운동에너지가 상부마찰형성공간에 체류하는 공기와의 마찰에 의해 약화되도록 함으로써 상부피스톤링의 열팽창 및 이로 인한 비틀림 변형을 방지할 수 있도록 구성된다.5, the upper piston ring engagement surface 120 includes an upper heat conduction line 121 integrally projecting and extending radially outwardly from the outer circumference, a plurality of upper heat conduction lines 121 vertically intersecting the upper heat conduction line, The upper heat conduction line forms an upper overheat preventing space 122 that is spaced apart from the inner circumferential surface of the upper piston ring 200 and the upper piston ring binding surface, So that a part of the radiant energy radiated to the upper end of the piston 100 by the high temperature and high pressure refrigerant gas is firstly absorbed and eliminated in the upper overheating prevention space so that the remaining heat energy is guided along the upper heat conduction line, And the upper thermal expansion prevention line is provided with a plurality of upper friction forming spaces 124 between the inner peripheral surface of the upper piston ring and the upper piston ring binding surface which are in close contact with each other So that the thermal expansion kinetic energy of the upper piston ring exposed to the high temperature state toward the inner peripheral surface of the cylinder bore 1 is weakened by the friction with the air staying in the upper friction formation space. As a result, the thermal expansion of the upper piston ring, So as to prevent the torsional deformation.

참고로 상기 상부피스톤링결착면(120)을 비롯한 상부열전도라인(121), 상부과열방지공간(122), 상부열팽창방지라인(123), 상부마찰형성공간(124)의 관련 구성에 따른 기술은 전술된 하부피스톤링결착면(130)에 대응 구비되는 하부열전도라인(131), 하부과열방지공간(132), 하부열팽창방지라인(133), 하부마찰형성공간(134)의 관련 구성에도 그대로 적용되므로 반복적인 기술은 생략함을 주지한다.
The technique according to the related configuration of the upper heat conductive line 121, the upper overheat preventing space 122, the upper thermal expansion prevention line 123, and the upper friction forming space 124, including the upper piston ring binding surface 120, The lower thermal conductive line 131, the lower thermal overload prevention space 132, the lower thermal expansion prevention line 133, and the lower friction forming space 134, which correspond to the above-described lower piston ring bonding surface 130, It is noted that repetitive techniques are omitted.

상기와 같이 본 발명의 피스톤링의 결합구조는 냉매가스의 유압 손실을 막고 실린더보어(1)와의 상호 마찰을 최소화하기 위한 구성으로서, 구체적인 냉매가스의 압력이 피스톤(100)과 상부피스톤링(200)에 전달되는 작용을 본 발명의 상부피스톤링(200) 결합방식에 따른 도 4의 (b)와 상기 상부피스톤링(200)의 상ㆍ하면이 거꾸로 피스톤(100)에 결속되는 결합방식에 따른 도 4의 (a)를 상호 비교하여 본 발명에 따른 상부피스톤링(200)의 결합방식이 더 우수함을 상세히 기술하고자 한다. 참고로 본 상부피스톤링(200)의 결합방식에 대한 하기의 기술은 하부피스톤링(300)의 관련 구성에도 동일하게 적용되므로 하부피스톤링(300)의 결합방식에 따른 관련 기술은 생략함을 주지하는 바이다.
As described above, the coupling structure of the piston ring of the present invention is designed to minimize the friction between the piston ring and the cylinder bore 1, (B) of FIG. 4 according to the method of coupling the upper piston ring 200 of the present invention and the upper and lower surfaces of the upper piston ring 200 are coupled to the piston 100 4 (a) are compared with each other to show that the upper piston ring 200 according to the present invention has a better coupling method. It should be noted that the following description of the coupling method of the upper piston ring 200 is applied to the related configuration of the lower piston ring 300 so that the related art according to the coupling method of the lower piston ring 300 is omitted I do.

첫 번째로, 도 4의 (a)와 (b)로 구분되는 상부피스톤링(200)의 결합방식에 따라 냉매가스의 충격파를 완화할 수 있는 효과성을 비교하고자 한다.
First, the effect of relieving the shock wave of the refrigerant gas according to the coupling method of the upper piston ring 200, which is divided into (a) and (b) of FIG.

우선, 도 4의 (a)는 실린더보어(1)의 냉매가스 측 내벽과 피스톤결합체(1000)가 직접 접하게 되는 상부피스톤링(200)의 상부오일씰링면(220)이 실린더보어(1)의 내벽과 직각으로 접하게 됨으로써, 피스톤(100)의 상면을 향해 연직하방으로 가해지는 냉매가스의 충격파(400)가 그대로 상부피스톤링(200)에 전달되는 구성이다. 보다 구체적으로 피스톤(100)의 상면 모서리 측에 근접 도달하는 충격파(400)는 상기 상면 모서리 부근에서 두 개의 충격파로 분할되어 상면에 도달되는 제1충격파(401a)와, 상부피스톤링(200)의 상부오일씰링면(220)에 도달하는 제2충격파(402a)로 나누어지게 된다. 이때, 제2충격파(402a)는 상기 상부오일씰링면(220)과 법선방향에 가까운 각도로 상부오일씰링면(220)에 충격을 가하게 됨으로써 냉매가스의 충격파가 그대로 상부피스톤링(200)에 전달된 후, 상부오일씰링면(220)에서 반사되어 반송파(403a)로 변환되어 상부피스톤링(200)의 마모도를 증가시키게 된다. 또한, 상기 제2충격파(402a)가 상부오일씰링면(220)에 도달하게 되는 거리인 충격파도달간극(L1)이 피스톤(100)의 상면과 상부오일씰링면(220) 간의 거리로만 이루어지기 때문에 제2충격파(402a)의 시간 지연에 따른 에너지감소 효과도 기대하기 어렵게 된다 할 것이다.4A shows an upper oil sealing surface 220 of the upper piston ring 200 in which the inner wall on the refrigerant gas side of the cylinder bore 1 is in direct contact with the piston body 1000, The shock wave 400 of the refrigerant gas applied vertically downward toward the upper surface of the piston 100 is transmitted to the upper piston ring 200 as it is. More specifically, the shock wave 400, which reaches the upper surface side of the piston 100, includes a first shock wave 401a divided by two shock waves in the vicinity of the upper surface edge to reach the upper surface, And divided into a second shock wave 402a reaching the upper oil sealing surface 220. At this time, the second shock wave 402a impacts the upper oil sealing surface 220 at an angle close to the normal direction to the upper oil sealing surface 220, so that the shock wave of the refrigerant gas is directly transmitted to the upper piston ring 200 The upper piston ring 200 is reflected by the upper oil sealing surface 220 and converted into a carrier wave 403a to increase the wear of the upper piston ring 200. [ In addition, since the shock wave arrival gap L1, which is the distance by which the second shock wave 402a reaches the upper oil sealing surface 220, is only the distance between the upper surface of the piston 100 and the upper oil sealing surface 220 The effect of energy reduction due to the time delay of the second shock wave 402a will also be unexpected.

한편, 도 4의 (b)는 실린더보어(1)의 냉매가스 측 내벽과 피스톤결합체(1000)가 직접 접하게 되는 상부피스톤링(200)의 상부유압지지면(210)이 실린더보어(1)의 내벽과 직각이 아닌 진입경사각(A)을 형성하도록 이루어짐에 따라 충격파(400)와 접하게 되는 상부피스톤링(200)의 전체 접촉면적이 상기 도 4의 (a) 경우보다 훨씬 넓어지게 되어 냉매가스의 충격파(400)가 전체 피스톤결합체(1000)에 미치는 면적이 증가하게 됨으로써 냉매가스의 압력이 분산되어 피스톤결합체(1000)에 가해지는 스트레스가 기본적으로 현저히 감소하게 된다. 이와 더불어, 피스톤(100)의 상면에 대해 연직하방으로 작용하는 충격파(400)가 피스톤(100)의 상단 모서리 부근에서 분할되어 피스톤(100)의 상면에 대해 법선방향에 가깝도록 직접 도달되는 제1충격파(401b)와, 상부피스톤링(200)의 상부유압지지면(210)에 대해 거의 평행하게 도달하는 제2충격파(402b)로 나누어지게 된다. 이때, 제2충격파(402b)는 상부유압지지면(210)의 접선방향(D)으로 진입하게 되고, 도 4 의 (b)에서 보았을 때 상부유압지지면(210)과 실린더보어(1)의 내벽 사이 공간에 형성되는 유압완충부(500)가 아래로 갈수록 좁아지게 되어 제2충격파(402b)의 활동범위가 점차 좁아지고, 도 4의 (a)에서 전술된 충격파도달간극(L1)보다 현저하게 길게 주어지는 본 도 4의 (b)에 도시된 충격파도달간극(L2)에 의해 충격파(400)가 상부피스톤링(200)에 작용하는 시간을 연장함에 따라 에너지를 점차적으로 잃게 된다. 에너지를 잃은 제2충격파(402b)는 급격한 방향전환이 아닌 완만하게 굴절하는 형태로 방향을 전환하여 굴절파(403b)로 변환된 후, 도 4의 (a) 경우에 해당하는 상기 반송파(403a) 보다 반송파(404b)의 에너지 크기(도면의 화살표 크기로 표시됨)가 감소되어 전체적으로 피스톤결합체(1000)에 미치는 스트레스 강도가 저하된다 할 것이다.
4B shows an upper hydraulic pressure supporting surface 210 of the upper piston ring 200 in which the inner wall of the cylinder bore 1 is in contact with the inner surface of the cylinder bore 1, The total contact area of the upper piston ring 200, which is in contact with the shock wave 400, becomes much wider than in the case of FIG. 4 (a) Since the area of the shock wave 400 on the entire piston coupling body 1000 increases, the pressure of the refrigerant gas is dispersed and the stress applied to the piston coupling body 1000 is basically reduced. A shock wave 400 acting vertically downward with respect to the upper surface of the piston 100 is divided at the upper edge of the piston 100 and is directly contacted with the upper surface of the piston 100, The shock wave 401b and the second shock wave 402b reaching the upper hydraulic pressure supporting surface 210 of the upper piston ring 200 substantially parallel to each other. The second shock wave 402b enters the tangential direction D of the upper hydraulic pressure supporting surface 210 and the upper hydraulic pressure supporting surface 210 and the cylinder bore 1 The hydraulic shock absorber 500 formed in the space between the inner walls becomes narrower as it goes down and the action range of the second shock wave 402b gradually becomes narrower and becomes larger than the shock wave arrival gap L1 described above in FIG. The energy is gradually lost as the shock wave 400 extends to the upper piston ring 200 due to the shock wave arrival gap L2 shown in FIG. 4 (b). The second shock wave 402b which has lost energy is converted into a refraction wave 403b by switching its direction to a form of gently refracting instead of a sudden change of direction and then the carrier wave 403a corresponding to the case of FIG. The energy magnitude of the carrier wave 404b (indicated by the arrow size in the drawing) is reduced and the stress intensity exerted on the piston assembly 1000 as a whole is lowered.

두 번째로, 도 4의 (a)와 (b)로 구분되는 상부피스톤링(200)의 결합방식에 따라 상부피스톤링(200)의 오일씰링기능의 효과성을 비교하고자 한다. 참고로 본 상부피스톤링(200)의 결합방식에 따른 오일씰링기능의 효과성 기술은 하부피스톤링(300)의 관련 구성에도 그대로 동일하게 적용되므로 하부피스톤링(300)의 결합방식에 따른 하부피스톤링(300)의 관련 기술은 생략함을 주지하는 바이다.
Secondly, the effectiveness of the oil sealing function of the upper piston ring 200 will be compared according to the coupling method of the upper piston ring 200, which is divided into (a) and (b) of FIG. The effect of the oil sealing function according to the coupling method of the upper piston ring 200 is applied to the related structure of the lower piston ring 300 as it is, It is noted that the related art of the ring 300 is omitted.

우선, 도 4의 (a)에서는 실린더보어(1)의 내벽에 형성되는 윤활유 오일의 잔여물을 긁어 내림으로써 상기 오일이 냉매가스가 포함되는 실린더보어(1)의 내부 공간으로 유입되지 않게 하는 씰링접촉부가 상부유압지지면(210)으로 이루어지게 된다. 상기 상부유압지지면(210)은 도면에서 나타나는 바와 같이 진입경사각(A)과 동일한 각도로 실린더보어(1)의 내벽과 경사를 이루고, 오일을 긁어 내릴 때 오일과 접촉하게 되는 면적이 증가하게 되어 오일을 긁어 내리기 위해 형성되는 가압력이 작게 형성됨으로써 오일 중 일부의 잔여물이 실린더보어(1)의 냉매가스 측 내부공간으로 유입될 수 있게 된다.4 (a), the lubricant oil is scraped off from the inner wall of the cylinder bore 1, so that the oil does not flow into the inner space of the cylinder bore 1 containing the refrigerant gas. And the contact portion is made up of the upper hydraulic pressure supporting surface 210. As shown in the drawing, the upper hydraulic pressure supporting surface 210 is inclined with the inner wall of the cylinder bore 1 at the same angle as the entering inclination angle A, and the area in contact with the oil when scraping off the oil increases The pressing force formed to scrape down the oil is formed to be small so that some of the oil can be introduced into the internal space on the refrigerant gas side of the cylinder bore 1.

이에 반해, 도 4의 (b)에서는 상기 씰링접촉부가 상부오일씰링면(220)으로 이루어지게 되는데, 상부오일씰링면(220)은 실린더보어(1)의 내벽과 직각으로 접하고, 오일을 긁어 내릴 때 오일과 접촉하게 되는 면적이 상기 도 4의 (a) 경우보다 작게 형성되어 오일을 긁어 내리기 위해 형성되는 가압력이 도 4의 (b) 경우보다 증가되어 오일의 잔여물이 실린더보어(1)의 냉매가스측 내부공간으로 유입될 수 있는 가능성을 현저하게 감소시킬 수 있게 된다.
4 (b), the sealing contact is made up of the upper oil sealing surface 220, which is in contact with the inner wall of the cylinder bore 1 at right angles, 4 (a), the pressing force for scraping off the oil is increased as compared with the case of FIG. 4 (b), so that the oil remains in the cylinder bore 1 It is possible to remarkably reduce the possibility of entering the internal space of the refrigerant gas side.

이와 같이 본 발명에 의한 피스톤결합체(1000)의 상부피스톤링(200) 구성에 의해 피스톤결합체(1000)에 전체적으로 가해지는 냉매가스의 충격파(400)가 완화됨으로써 전체적인 피스톤결합체(1000)와 실린더보어(1) 간의 긴밀도가 일정한 수준으로 유지되어 설계된 압력으로 냉매가스가 압축될 수 있게 된다 할 것이다.
The shock wave 400 of the refrigerant gas applied to the piston assembly 1000 as a whole is relieved by the upper piston ring 200 of the piston assembly 1000 according to the present invention to prevent the entire piston assembly 1000 and the cylinder bores 1) is kept at a constant level so that the refrigerant gas can be compressed by the designed pressure.

한편, 상부피스톤링결착면(120)에 구비되는 상기 상부열전도라인(121)과 상부열팽창방지라인(123)에 의해 상부피스톤링(200)의 열적 부담을 완화하는 과정을 도 5에 근거하여 상세히 설명하고자 한다. 참고로 하부피스톤링결착면(130)의 관련 구성도 하기에 기술되는 상부피스톤링결착면(120)의 관련 기술과 구조 및 효과 측면에서 동일하므로 하부피스톤링결착면(130)의 하부열전도라인(131)과 하부열팽창방지라인(133)에 의한 열적 부담 완화 관련 기술을 생략함을 주지한다.
The process of relieving the thermal load of the upper piston ring 200 by the upper heat conduction line 121 and the upper thermal expansion prevention line 123 provided on the upper piston ring binding surface 120 will be described in detail I want to explain. Since the related structure of the lower piston ring ring face 130 is the same in structure and effect in relation to the related art of the upper piston ring ring face 120 described below, the lower piston ring ring face 130 has the lower heat- 131 and the lower thermal expansion prevention line 133 are omitted.

첫 번째로, 상부열전도라인(121)의 구조적 형태와 이로 인한 효과성을 기술하고자 한다.First, the structural form of the upper heat transfer line 121 and its effect will be described.

도 5에서 상부열전도라인(121)은 상부피스톤링결착면(120)의 외주면 상에서 실린더보어 내벽을 향하는 외측 방향을 향해 방사상으로 띠 형태로 돌출 연장되도록 형성된다. 참고로 도면에서는 2 가닥의 상부열전도라인(121)으로 도시되었으나 필요에 따라 수량을 적정 범위 내에서 늘릴 수도 있다. 그리고 상기 돌출되는 띠 형상의 상부열전도라인(121)과 접촉하게 되는 상부피스톤링(200)의 내주면 사이에는 도면에 도시된 바와 같이 일정 공간부인 상부과열방지공간(122)이 형성되어 상부피스톤링(200)과 상부피스톤링결착면(120) 사이를 일부 이격하게 된다. 상기 상부과열방지공간(122)을 통해 고온고압의 냉매가스에 의해 피스톤(100)의 상단으로 전해지는 열에너지의 복사량 일부가 흡수 소거된다 할 것이다. 그리고 상기 열에너지의 잔여 성분이 상부열전도라인(121)을 따라 상부피스톤링(200)의 내주면 측으로 전도되어 피스톤(100)의 상단에 존재하는 열이 상부피스톤링(200)을 통해 실린더보어(1)의 내주면 측으로 전달될 수 있도록 구성된다.
In FIG. 5, the upper heat conduction line 121 is formed so as to protrude radially outward in the form of a band toward the outward direction toward the inner wall of the cylinder bore on the outer peripheral surface of the upper piston ring binding surface 120. Although two thermal strands 121 are shown in the figure as an upper heat conduction line 121, the number of thermal conduction lines 121 may be increased within an appropriate range if necessary. As shown in the drawing, an upper overheating prevention space 122 is formed between the inner circumferential surface of the upper piston ring 200 to be in contact with the protruding strip-shaped upper heat conduction line 121, 200 and the upper piston ring engagement surface 120. As shown in Fig. A part of the radiation amount of the thermal energy transmitted to the upper end of the piston 100 by the high temperature and high pressure refrigerant gas through the upper heat prevention space 122 will be absorbed and erased. And the remaining heat energy is conducted to the inner circumferential surface side of the upper piston ring 200 along the upper heat conduction line 121 so that heat existing at the upper end of the piston 100 flows through the upper piston ring 200 into the cylinder bore 1, To the inner circumferential surface side.

두 번째로, 상부열팽창방지라인(123)의 구조적 형태와 이로 인한 효과성을 기술하고자 한다.Second, the structural form of the upper thermal expansion prevention line 123 and its effect will be described.

도 5에서 상부열팽창방지라인(123)은 상기 상부열전도라인(121)과 수직으로 교차되는 다수의 띠 형태로 구성된다. 상부열팽창방지라인(123)의 함몰되는 깊이는 상부열전도라인(121)의 돌출되는 폭보다 훨씬 작게 구성하여 피스톤(100)의 구조적 강도가 저하되지 않도록 구성하되, 피스톤(100)의 길이 방향으로 둘레를 따라 등간격배치되어 칼집형상으로 함몰되는 상부열팽창방지라인(123)이 냉매가스의 압축 및 흡입행정과정에서 고온상태에 노출되는 상부피스톤링(200)이 실린더보어(1)의 내주면 측을 향해 팽창하지 못하도록 잡아주게 된다. 보다 구체적으로 기술하면, 함몰되는 상부열팽창방지라인(123)에 의해 상부피스톤링(200)의 내주면과 상부피스톤링결착면(120) 사이에 상부마찰형성공간(124)이 형성되는데, 이 상부마찰형성공간(124)에 존재하는 극미량의 공기가 열팽창하려는 상부피스톤링(200)의 내주면 표면과 마찰을 일으켜 상부피스톤링(200)이 가지고 있는 열팽창운동에너지가 약화됨으로써 상부피스톤링(200)의 열팽창 및 이로 인한 비틀림 변형이 방지되어 피스톤링과 피스톤 및 실린더보어의 상호 긴밀도가 일정한 수준으로 유지될 수 있게 되는 것이다.
In FIG. 5, the upper thermal expansion prevention line 123 is formed in the form of a plurality of strips perpendicular to the upper thermal conductive line 121. The recessed depth of the upper thermal expansion prevention line 123 is configured to be much smaller than the protruding width of the upper heat conductive line 121 so that the structural strength of the piston 100 is not lowered, The upper piston ring 200, which is exposed to a high-temperature state during the compression stroke and the suction stroke of the refrigerant gas, is directed toward the inner peripheral surface side of the cylinder bore 1 It will be held to prevent it from expanding. More specifically, an upper friction formation space 124 is formed between the inner peripheral surface of the upper piston ring 200 and the upper piston ring engagement surface 120 by the recessed upper thermal expansion prevention line 123, The minute amount of air present in the forming space 124 rubs against the inner circumferential surface of the upper piston ring 200 to be thermally expanded to weaken the thermal expansion kinetic energy possessed by the upper piston ring 200, And thus the torsional deformation is prevented, so that the mutual tightness of the piston ring, the piston, and the cylinder bore can be maintained at a constant level.

이제, 이와 같은 본 발명의 피스톤결합체(1000)를 실린더보어(1)에 결합하여 내구성시험테스트를 함으로써 도출되는 측정결과를 통해 본 발명의 실효성을 입증하기 위한 실시 예를 살펴보고자 한다.
Now, an embodiment for demonstrating the effectiveness of the present invention will be described with reference to measurement results obtained by coupling the piston coupling body 1000 of the present invention to the cylinder bore 1 and performing a durability test test.

본 실시 예에서는 도 4의 (b)에 도시된 바와 같은 본 발명의 피스톤링의 결합구조를 적용한 실험군과 도 4의 (a)에 도시된 바와 같은 피스톤링의 결합구조를 채택한 대조군으로 구성되는 피스톤결합체(피스톤 및 상,하부피스톤링)를 각각 실린더보어에 장착하여 냉매가스의 펌핑 동작을 하기 표 1에 기재된 바와 같은 운전시간에 근거하여 수행한 후에, 피스톤을 분리하여 해당 피스톤링의 외주면 마모도(Ring radial wear)를 산출하여 피스톤링의 결합 구조 차이에 따른 피스톤링의 내마모성을 판정하였다.4 (b), and a control group adopting a coupling structure of a piston ring as shown in FIG. 4 (a). In the piston ring of the present invention, After the assemblies (pistons and upper and lower piston rings) were respectively mounted on the cylinder bores and the pumping operation of the refrigerant gas was performed based on the operating time as shown in Table 1, the pistons were separated and the outer circumferential surface wear of the piston rings Ring radial wear was calculated to determine the wear resistance of the piston ring according to the difference in joining structure of the piston ring.

하기 표 1은 일정 변동폭으로 증가되는 운전시간(작동시간) 동안 내구성 시험을 거친 피스톤링의 외주면 마모도를 측정한 결과이다.Table 1 below shows the result of measurement of wear on the outer periphery of a piston ring subjected to a durability test during an operation time (operating time) increased by a constant variation.

(단위 : ㎛)(Unit: 占 퐉)
구분

division

운전시간(hrs)
Operating hours (hrs)
200
200
400
400
600
600
800
800
1000
1000
1200
1200
1400
1400
실험군

Experimental group

1.2
1.2
2.1
2.1
3.4
3.4
4.6
4.6
5.9
5.9
7.0
7.0
8.2
8.2
대조군

Control group

1.2
1.2
2.6
2.6
3.7
3.7
5.2
5.2
6.4
6.4
7.6
7.6
9.1
9.1

상기 표 1에 기재된 마모도의 수치 변화를 살펴보게 되면 전반적으로 운전시간이 길어질수록 실험군과 대조군 모두 마모도가 증가한 것으로 나타나나, 실험군의 마모도 증가폭이 대조군에 비해 유의한 수준으로 작게 나타나 본 발명에 의한 피스톤링 결합 방식이 대조군에 적용된 결합 방식보다 내마모성 제고 측면에서 개선된 방식임을 입증해 준다. 좀 더 구체적으로 도 4에 도시된 바와 같이 첫 번째로 냉매가스(유압)에 의한 충격파를 받게 되는 상부피스톤링(200)의 접촉면적에 있어서, 실험군 상부피스톤링(200)의 상부유압지지면(210) 면적은 대조군 상부피스톤링(200)의 상부오일씰링면(220) 면적보다 크게 형성되어 동일한 충격파의 압력이 넓은 접촉면적을 통해 분산되도록 이루어져 상부피스톤링(200)의 마모도를 저하시키게 된다. 두 번째로 충격파가 상부유압지지면(210)의 경사진 면에 평행하도록 진행됨으로써 실제 상부유압지지면(210)에 수직으로 가해지는 충격파의 벡터성분이 사라지게 되고, 세 번째로 상부유압지지면(210)과 실린더보어(1)의 내벽 사이에 형성되는 공간부인 유압완충부(500)가 하방으로 갈수록 좁아지게 형성됨에 따라 충격파의 에너지 활동 범위 공간이 점차 축소되어 에너지를 일부 상실하여 벡터성분이 변동됨으로써(운동방향이 굴절됨으로써) 상부피스톤링(200)에 가해지는 스트레스가 해소됨에 따라, 상기 표 3과 같이 실험군의 외주면 마모도가 대조군의 외주면 마모도보다 작게 나타나게 되는 것이다.
As a result, it was found that the increase in the wear of the experimental group and that of the control group were smaller than those of the control group. As a result, Ring bonding method is an improved method in terms of abrasion resistance than the bonding method applied to the control. More specifically, as shown in FIG. 4, at the contact area of the upper piston ring 200, which is first subjected to a shock wave by the refrigerant gas (hydraulic pressure), the upper hydraulic pressure supporting surface 210 is formed to be larger than the area of the upper oil sealing surface 220 of the control upper piston ring 200 so that the pressure of the same shock wave is dispersed through a wider contact area to lower the wear of the upper piston ring 200. Second, the shock wave propagates parallel to the inclined surface of the upper hydraulic pressure supporting surface 210, so that the vector component of the shock wave perpendicularly applied to the upper hydraulic pressure supporting surface 210 disappears. Third, the upper hydraulic pressure supporting surface 210 and the inner wall of the cylinder bore 1 are formed to be narrower toward the lower side, the space of the energy activity range of the shock wave is gradually reduced to lose a part of the energy, The stress applied to the upper piston ring 200 is relieved (by bending the motion direction), so that the outer circumferential surface wear of the experimental group is smaller than the outer circumferential surface wear of the control group as shown in Table 3 above.

이처럼 본 발명의 피스톤링의 결합구조는 실린더 보어 내에서 왕복운동을 하는 피스톤에 의해 실린더 보어 내벽과 피스톤의 외주면 사이에 작용하는 마찰계수를 감소시켜 피스톤과 실린더 보어의 마모도를 저감시키고, 실린더 보어의 내부 공간에서 피스톤의 왕복운동에 따라 압축되는 냉매가스의 압력(유압)으로 인해 발생하는 충격파가 피스톤링의 유압지지면과 실린더 보어의 내벽 사이에 형성되는 공간부에서 에너지를 상실하여 운동방향이 굴절되게 함으로써 피스톤링의 내구 연한을 현격하게 증가시킬 수 있게 되어 자동차용 에어컨 컴프레서의 전체 기계 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.
As described above, the coupling structure of the piston ring of the present invention reduces the friction coefficient acting between the inner wall of the cylinder bore and the outer peripheral surface of the piston by the reciprocating piston in the cylinder bore, thereby reducing the wear of the piston and the cylinder bore, The shock wave generated due to the pressure (hydraulic pressure) of the refrigerant gas compressed in accordance with the reciprocating motion of the piston in the internal space is lost in the space portion formed between the hydraulic pressure supporting surface of the piston ring and the inner wall of the cylinder bore, So that the durability of the piston ring can be significantly increased, and the overall mechanical reliability of the automotive air conditioner compressor can be improved.

이상과 같은 본 발명의 구성에 대한 상세 설명과 본 실시 예를 통해 본 발명의 실체와 구체적인 사항에 대해 기술하였다. 상기 실시 예는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 상세 설명과 실시 예를 바탕으로 이루어지는 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예에 따른 발명도 본 발명의 권리범위에 속함을 명확히 하여야 할 것이다.
The foregoing and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings. 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 appended claims. It is necessary to clarify the belonging.

1 : 실린더보어
100 : 피스톤 110 : 커넥팅로드연결부
120 : 상부피스톤링결착면 121 : 상부열전도라인
122 : 상부과열방지공간 123 : 상부열팽창방지라인
124 : 상부마찰형성공간 130 : 하부피스톤링결착면
131 : 하부열전도라인 132 : 하부과열방지공간
133 : 하부열팽창방지라인 134 : 하부마찰형성공간
200 : 상부피스톤링 210 : 상부유압지지면
220 : 상부오일씰링면 230 : 상부마찰접촉지점
300 : 하부피스톤링 310 : 하부유압지지면
320 : 하부오일씰링면 330 : 하부마찰접촉지점
400 : 충격파 401a : 제1충격파
401b : 제1충격파 402a : 제2충격파
402b : 제2충격파 403a : 반송파
403b : 굴절파 404b : 반송파
500 : 유압완충부 600 : 마찰방지터널
1000 : 피스톤결합체
A : 진입경사각 D : 접선방향
W : 씰링간극 L1 : 충격파도달간극
L2 : 충격파도달간극1: Cylinder bore
100: piston 110: connecting rod connecting portion
120: upper piston ring engagement surface 121: upper heat conduction line
122: upper overheat prevention space 123: upper thermal expansion prevention line
124: upper friction forming space 130: lower piston ring binding face
131: lower heat conduction line 132: lower overheat preventing space
133: Lower thermal expansion prevention line 134: Lower friction forming space
200: upper piston ring 210: upper hydraulic pressure supporting surface
220: upper oil sealing surface 230: upper friction contact point
300: lower piston ring 310: lower hydraulic pressure supporting surface
320: Lower oil sealing surface 330: Lower friction contact point
400: shock wave 401a: first shock wave
401b: first shock wave 402a: second shock wave
402b: second shock wave 403a: carrier wave
403b: Refraction wave 404b: Carrier wave
500: Hydraulic buffer part 600: Anti-friction tunnel
1000: piston coupling body
A: Entering inclination angle D: Tangential direction
W: Sealing gap L1: Shock gap reach gap
L2: shock wave arrival gap

Claims

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실린더보어(1) 내에 수용되는 피스톤(100)의 상단과 하단에 각각 상부피스톤링(200)과 하부피스톤링(300)을 결속시키되, 상기 상부피스톤링(200)은 피스톤의 상단 외주면 상에 함몰 형성되는 상부피스톤링결착면(120)에 고정 안착되고, 피스톤의 상단에서 실린더보어의 내주면 측을 향해 하향 경사지게 형성되는 상부유압지지면(210);과, 상부유압지지면의 하단에서 연장되어 피스톤의 외주면 측을 향해 직각 절곡되는 상부오일씰링면(220);으로 구분 형성되고, 상기 하부피스톤링(300)은 피스톤의 하단 외주면 상에 함몰 형성되는 하부피스톤링결착면(130)에 고정 안착되고, 피스톤의 하단에서 실린더보어의 내주면 측을 향해 상향 경사지게 형성되는 하부유압지지면(310);과, 하부유압지지면의 상단에서 연장되어 피스톤의 외주면 측을 향해 직각 절곡되는 하부오일씰링면(320);으로 구분 형성되는 피스톤링의 결합구조에 있어서,
상기 상부피스톤링결착면(120)은 외주면에서 외측 방사상으로 일체 돌출 연장되는 상부열전도라인(121);과, 상부열전도라인과 수직으로 교차하되 외주면을 따라 등간격 배치되어 함몰 형성되는 다수의 상부열팽창방지라인(123);을 포함함으로써,
상부열전도라인은 상부피스톤링(200)의 내주면과 상부피스톤링결착면 사이를 이격하는 상부과열방지공간(122)을 형성하여 고온고압의 냉매가스에 의해 피스톤(100)의 상단으로 전해지는 열에너지의 복사량 일부가 상부과열방지공간에서 1차 흡수 소거되도록 하되, 잔여 열에너지가 상부열전도라인을 따라 안내되어 상부피스톤링의 내주면에 전달되도록 하고,
상부열팽창방지라인은 상호 밀착되는 상부피스톤링의 내주면과 상부피스톤링결착면 사이에 다수의 상부마찰형성공간(124)을 형성하여 고온상태에 노출되는 상부피스톤링의 실린더보어(1) 내주면 측을 향한 열팽창 운동에너지가 상부마찰형성공간에 체류하는 공기와의 마찰에 의해 약화되도록 함으로써 상부피스톤링의 열팽창 및 이로 인한 비틀림 변형을 방지하는 것에 특징이 있는 피스톤링의 결합구조.
The upper piston ring 200 and the lower piston ring 300 are coupled to the upper and lower ends of the piston 100 accommodated in the cylinder bore 1, An upper hydraulic pressure supporting surface 210 fixedly mounted on the upper piston ring fixing surface 120 to be formed and inclined downward from the upper end of the piston toward the inner circumferential surface side of the cylinder bore, And an upper oil sealing surface 220 that is bent at right angles toward the outer circumferential surface of the lower piston ring 300. The lower piston ring 300 is fixedly seated on the lower piston ring binding surface 130 formed on the lower outer peripheral surface of the piston A lower hydraulic pressure supporting surface 310 formed to be inclined upward from the lower end of the piston toward the inner circumferential surface side of the cylinder bore, a lower hydraulic pressure supporting surface 310 extending from the upper end of the lower hydraulic pressure supporting surface and being bent at right angles toward the outer peripheral surface side of the piston, In the coupling structure of the piston ring formed delimited by sealing surface 320
The upper piston ring binding surface 120 includes an upper heat conduction line 121 integrally projecting and extending radially outwardly from an outer circumferential surface of the upper piston ring, a plurality of upper thermal expansions 121 vertically intersecting the upper heat conduction line, Prevention line 123,
The upper heat conduction line forms an upper overheating preventing space 122 that is spaced apart from the inner circumferential surface of the upper piston ring 200 and the upper piston ring binding surface so that the upper heat conduction line 122 is formed of the thermal energy transmitted to the upper end of the piston 100 by the refrigerant gas of high temperature and high pressure A part of the radiant energy is firstly absorbed and erased in the upper superheat preventing space so that the residual heat energy is guided along the upper heat conduction line to be transmitted to the inner peripheral surface of the upper piston ring,
The upper thermal expansion prevention line has a plurality of upper friction forming spaces 124 formed between the inner circumferential surface of the upper piston ring and the upper piston ring binding surface which are in close contact with each other and the inner circumferential surface of the cylinder bore 1 of the upper piston ring And the thermal expansion kinetic energy of the upper piston ring is weakened by the friction with the air staying in the upper friction forming space, thereby preventing the thermal expansion of the upper piston ring and the twisting deformation caused thereby.