KR20200059896A

KR20200059896A - 피스톤 및 이를 포함하는 엔진

Info

Publication number: KR20200059896A
Application number: KR1020180145214A
Authority: KR
Inventors: 이태원; 조재만; 백홍길; 이승우
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2018-11-22
Filing date: 2018-11-22
Publication date: 2020-05-29

Abstract

본 발명은 냉각효율이 상승된 피스톤 및 이를 포함하는 엔진에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 피스톤은, 원통 형상의 헤드부, 상기 헤드부의 하부에 일체로 형성되는 바디부, 상기 헤드부의 내부에 형성되며, 오일이 순환되는 오일 챔버, 상기 오일 챔버에 오일을 공급하도록 상기 헤드부의 하부 일측에 형성되며 상기 오일 챔버와 연통되는 유입홀 및 상기 오일 챔버로부터 오일이 배출되도록 상기 헤드부의 하부 타측에 형성되며 상기 오일 챔버와 연통되는 출구홀을 포함할 수 있고, 상기 오일 챔버는 상기 헤드부의 상면 중심을 지나며 상기 헤드부의 상면과 수직한 중심선과 교차할 수 있다.

Description

피스톤 및 이를 포함하는 엔진{PISTON AND ENGINE PROVIDED WITH THE SAME}

본 발명은 피스톤 및 이를 포함하는 엔진에 관한 것으로, 보다 상세 하게는 냉각 효율을 증가시키는 피스톤에 관한 것이다.

피스톤은 실린더 내부를 왕복 운동하며 연소실에서 연료의 연소에 의해 발생하는 열에너지를 커넥팅 로드를 통해 크랭크축에 전달해 회전력을 발생시킨다.

이러한 과정에서 피스톤은 고온의 연소가스에 노출되고 실린더 내를 고속으로 운동하므로 실린더 벽과의 사이에 강한 마찰이 생긴다.

따라서 피스톤은 연소실 내의 고온/고압가스에 노출되는 바, 열팽창을 방지하여 피스톤의 파손 방지가 요구되며 이를 위하여 피스톤의 냉각이 필요하다.

일반적으로 피스톤을 냉각하기 위해 헤드부 내부의 가장자리에 환형의 오일 챔버를 구성하고, 오일 챔버 하면에 입구 및 출구를 구성한 후 크랭크 케이스에서 오일 스프레이 노즐로 분사된 오일을 상기 입구를 통해 헤드부 내부에 구성된 환형의 오일 챔버로 통과시켜 피스톤을 냉각시키도록 되어 있다.

그러나 상기와 같이 환형의 오일 챔버를 이용하여 피스톤을 냉각하는 경우 피스톤에서 가장 온도가 높은 헤드부의 중심부는 냉각되지 않고 피스톤 헤드의 가장자리 부분만 냉각되어 피스톤의 냉각 효율 및 내구성이 떨어진다는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 피스톤의 냉각효율을 높이고 내구성을 향상시키기 위해 온도가 가장 높은 헤드부 중심에 오일 챔버가 형성된 피스톤과 이를 포함하는 엔진을 제공함에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 피스톤은 원통 형상의 헤드부, 상기 헤드부의 하부에 일체로 형성되는 바디부, 상기 헤드부의 내부에 형성되며, 오일이 순환되는 오일 챔버, 상기 오일 챔버에 오일을 공급하도록 상기 헤드부의 하부 일측에 형성되며 상기 오일 챔버와 연통되는 유입홀 및 상기 오일 챔버로부터 오일이 배출되도록 상기 헤드부의 하부 타측에 형성되며 상기 오일 챔버와 연통되는 출구홀을 포함할 수 있고 상기 오일 챔버는 상기 헤드부의 상면 중심을 지나며 상기 헤드부의 상면과 수직한 중심선과 교차할 수 있다.

상기 오일 챔버는 원통형일 수 있다.

상기 오일 챔버는 상기 중심선을 기준으로 서로 대칭되는 한 쌍의 오목 경계면 및 한 쌍의 볼록 경계면으로 구성된 외주면을 포함할 수 있다.

상기 오일 챔버는 상기 중심선을 기준으로 서로 대칭되는 한 쌍의 직선 경계면 및 한 쌍의 볼록 경계면으로 구성된 외주면을 포함할 수 있다.

상기 오일 챔버는 원통형이고 상기 중심선을 기준으로 서로 대칭되는 피스톤 영역부를 포함할 수 있다.

상기 오일 챔버는 상기 중심선을 기준으로 서로 대칭되는 한 쌍의 직선 경계면 및 한 쌍의 볼록 경계면으로 구성된 외주면을 포함할 수 있고 상기 중심선을 기준으로 서로 대칭되는 피스톤 영역부를 포함할 수 있다.

상기 오일 챔버는 상기 중심선을 기준으로 서로 대칭되는 한 쌍의 직선 경계면을 포함하는 직사면체 챔버 및 상기 직사면체 챔버의 양측에서 시계 방향으로 연장된 한 쌍의 라운드 챔버로 구성될 수 있다.

상기 유입홀 및 상기 출구홀은 상기 중심선을 기준으로 대항되게 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 엔진은 연료가 연소하여 에너지가 발생하는 연소실, 상기 연소실 상부에 위치하여 상기 연소실에 상기 연료를 분사하는 인젝터 및 상기 연소실에서 발생한 에너지에 의해 왕복 직선 운동하는 피스톤을 포함할 수 있고 상기 피스톤은 원통 형상의 헤드부, 상기 헤드부의 하부에 일체로 형성되는 바디부, 상기 헤드부의 내부에 형성되며, 오일이 순환되는 오일 챔버, 상기 오일 챔버에 오일을 공급하도록 상기 헤드부의 하부 일측에 형성되며, 상기 오일 챔버와 연통되는 유입홀 및 상기 오일 챔버로부터 오일이 배출되도록 상기 헤드부의 하부 타 측에 형성되며 상기 오일 챔버와 연통되는 출구홀을 포함할 수 있고 상기 오일 챔버는 상기 헤드부의 상면 중심을 지나며 상기 헤드부의 상면과 수직한 중심선과 교차할 수 있다.

상기 오일 챔버는 원통형일 수 있다.

상기 오일 챔버는 원통형이며 상기 중심선을 기준으로 서로 대칭되는 피스톤 영역부를 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따르면 헤드부의 중심에 오일 챔버가 형성된 피스톤을 제공하여 오일 챔버에 오일을 순환시켜 온도가 가장 높은 헤드부 중심을 직접적으로 냉각함으로써 피스톤의 냉각 효율이 상승되고 이에 따라 피스톤의 내구성이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 피스톤을 포함하는 엔진의 단면도이다.
도 2은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 피스톤의 사시도이다.
도 3는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 피스톤의 단면도이다.
도 4은 도 3의 A-A선을 따라 자른 단면도이다.
도 5는 도 3의 B-B선을 따라 자른 단면도이다.
도 6 은 종래기술과 본 발명의 실시 예에 따른 피스톤을 비교하기 위한 도면으로서 종래 기술에 따른 피스톤의 횡단면도 및 종단면도이다.
도 7은 종래 기술과 본 발명의 실시 예에 따른 피스톤을 비교하기 위한 도면으로서 본 발명의 실시 예에 따른 피스톤의 횡단면도 및 종단면도이다.
.도 8 은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 도면으로서 도 4에 대응하는 도면이다.
도 9 은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 도면으로서 제 1 실시예의 도 4에 대응하는 도면이다.
도 10 는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 도면으로서 제 1 실시 예의 도 4에 대응하는 도면이다.
도 11 은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 도면으로서 제 1실시 예의 도 4에 대응하는 도면이다.
도 12 는 본 발명의 제 6 실시 예에 따른 도면으로서 제 1 실시예의 도 4에 대응하는 도면이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여한다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성은 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 피스톤을 포함하는 엔진의 단면도이다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 엔진(10)은 복수개의 연소실(30)을 포함하며, 상기 복수개의 연소실(30) 각각에는 인젝터(20)와 피스톤(100)이 구비된다.

상기 인젝터(20)는 상기 연소실(30)의 상부에 위치하며 연소실(30) 내로 연료를 분사한다. 통상적으로, 상기 인젝터(20)는 상기 피스톤(10)의 중심을 관통하여 피스톤(10)의 이동 방향으로 연장한 축선 상에 위치한다.

상기 연소실(30)은 상기 인젝터(20)로부터 분사된 연료가 연소되는 곳으로 상기 연료와 흡기포트(미도시)로부터 공급된 공기가 혼합되고 연소되어 에너지가 발생한다.

상기 피스톤(100)은 연소실에서 발생한 에너지에 의하여 왕복 직선 운동한다.

상기 피스톤(100)의 왕복 직선 운동을 통해 연소실(30)에서 발생한 에너지를 커넥팅로드(미도시)를 통해 크랭크축(미도시)에 전달하면 상기 크랭크축은 상기 왕복 직선 운동을 회전 운동으로 전환한다.

본 발명의 실시예에 의한 엔진(10)은 연료의 연소에 의하여 상기 피스톤(100)의 왕복 직선운동을 크랭크축의 회전운동으로 전환할 수 있는 엔진, 예를 들어 불꽃 점화 엔진(spark ignition engine), 압축 착화 엔진(compression ignition engine) 등 다양한 형태의 엔진을 모두 포함한다.

이하 도 2 내지 5에서 본 발명의 제 1 실시예에 따른 피스톤(100)에 대하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 피스톤의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 피스톤의 종단면도이며, 도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 피스톤을 도 3의 A-A선에 따라 자른 단면도이고, 도 5는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 피스톤을 도 3의 B-B선을 따라 자른 단면도이다.

피스톤(100)은 원통형상의 일체형으로 형성되고, 링그루브(111), 오일 챔버(120), 유입홀(121), 출구홀(122)을 포함하는 헤드부(110) 및 상기 헤드부(110)의 하부에 일체로 형성되고 수용부(131)를 포함하는 바디부(130)로 구성된다.

상기 링그루브(111)는 내연기관의 실린더 내벽과 접하게 되는 다수의 피스톤 링(미도시)이 끼워지도록 상기 헤드부(110) 외주면에 원주 방향을 따라 홈으로 형성되어 있다.

도 3에는 3개의 링그루브(111)가 도시되어 있으나 이는 일 예시이며 장착되는 다수의 피스톤 링의 숫자에 맞게 다수개의 링그루브(111)가 형성될 수 있다.

상기 오일 챔버(120)는 피스톤(100)이 구동할 때 발생되는 열을 냉각시키기 위하여 오일이 순환하는 공간으로 헤드부(110) 내부에 형성되어 있다. 상기 오일 챔버(120)는 상기 헤드부(110)의 중심으로부터 반경 방향 외측을 향하여 연장되어 형성될 수 있다.

상기 반경 방향이란 헤드부(110) 내부 중심에서 외주면을 향하는 방향을 말한다. 상기 헤드부(110)의 중심이란 상기 헤드부(110)의 내부에서 중심선(CL)이 지나가는 공간을 말한다. 상기 중심선(CL)이란 피스톤(100)의 구동 시 피스톤(100)의 이동 방향과 동일한 방향의 선으로, 상기 헤드부(110)의 상면의 중심을 지나는 가상의 선, 즉 상기 헤드부(110) 상면의 중심을 지나며 상기 헤드부(110) 상면과 수직한 가상의 선을 말한다. 즉, 상기 오일 챔버(120)는 상기 중심선(CL)과 교차되도록 상기 헤드부(110) 내부에 형성될 수 있다.

또한 상기 오일 챔버(120)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상면이 원형으로 이루어진 원통형일 수 있으나 이에 한정하지 아니하고 상기 오일 챔버(120)가 중심선(CL)과 교차하는 구조이면 다양한 형상으로 구성될 수 있다.

다양한 형상의 오일 챔버를 포함하는 피스톤에 대해서는 도 8 내지 도 12에서 후술한다.

상기 유입홀(121)은 상기 오일 챔버(120)에 오일을 공급하도록 상기 헤드부(110) 하부 일 측에 형성되며 상기 오일 챔버(120)와 연통되는 빈 공간을 말한다. 상기 유입홀(121)은 홀 형상으로 구성될 수 있고, 상기 헤드부(110) 하단 일 측에서 상기 오일 챔버(120) 하단 일측으로 연장되어 형성될 수 있다.

상기 출구홀(122)은 상기 오일 챔버(120)로부터 오일이 배출되도록 상기 헤드부(110) 하부 타 측에 형성되며 상기 오일 챔버(120)와 연통되는 빈 공간을 말한다. 상기 출구홀(122)은 홀 형상으로 구성될 수 있고, 상기 헤드부(110) 하단 타 측에서 상기 오일 챔버(120) 하단 타 측으로 연장되어 형성될 수 있다.

이 때, 상기 유입홀(121) 및 출구홀(122)은 중심선(CL)을 기준으로 서로 대항되게 형성될 수 있다.

상기 수용부(131)는 내연기관의 커넥팅로드(미도시)가 진입하고 동작되기 위한 공간을 제공하기 위한 것으로 상기 바디부(130)의 하부를 관통하여 형성된다.

상기와 같이 구성되는 피스톤(100)의 냉각 과정을 살펴보면, 상기 피스톤(100)의 냉각을 위하여 오일젯(미도시)으로부터 분사된 오일이 유입홀(121)을 통과하여 상기 오일 챔버(120)로 유입된다. 상기 유입된 오일은 오일 챔버(120) 내부를 순환하여 피스톤(100)을 냉각시킨다. 이 후, 순환을 마친 오일은 출구홀(122)을 통과하여 크랭크 케이스(미도시)로 배출된다.

상기와 같이 구성되는 피스톤(100)의 효과에 대해서는 도 6 내지 7을 참고하여 설명한다.

도 6 은 종래기술과 본 발명의 실시 예에 따른 피스톤을 비교하기 위한 도면으로서 종래 기술에 따른 피스톤의 횡단면도 및 종단면도이며, 도 7은 종래 기술과 본 발명의 실시 예에 따른 피스톤을 비교하기 위한 도면으로서 본 발명의 실시 예에 따른 피스톤의 횡단면도 및 종단면도이다.

도 6은 종래 기술에 따른 오일 챔버(2)를 나타내기 위한 피스톤(1)의 횡단면도 및 종단면도를 도시하고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 오일 챔버(120)를 나타내기 위한 피스톤(100)의 횡단면도 및 종단면도를 도시한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 대한 비교 예로써 종래 기술에 따른 피스톤(1)은 오일 챔버(3)가 헤드부(2) 내부의 중심이 아닌 가장자리에 형성되어 있다.

한편 본 발명의 실시 예에 따른 피스톤(100)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 오일 챔버(120)가 헤드부(110) 내부의 중심에 형성되어 있다.

따라서 본 발명의 실시 예에 따른 피스톤(100)은 내연기관이 고 부하 영역에서 작동할 때 온도가 가장 높은 헤드부(110) 중심에 형성된 오일 챔버(120)로 오일을 순환시켜 상기 헤드부(110)의 중심을 직접 냉각함으로써 상대적으로 온도가 낮은 헤드부(2)의 가장 자리에 형성된 오일 챔버(3)에 오일을 순환시켜 상기 헤드부(200) 중심을 간접적으로 냉각하는 종래 기술에 비해서 냉각효율이 향상되고 피스톤(100)의 내구성이 증가한다.

이하 도 8 내지 12를 기준으로 본 발명의 다른 실시 예에 따른 오일 챔버의 형상에 대해 설명한다.

이하 도 8 내지 도 12에서 중심선(CL)이라 함은 피스톤(200, 300, 400, 500, 600)의 구동시 피스톤(200, 300, 400, 500, 600)의 이동 방향과 동일한 방향의 선으로서 헤드부(210, 310, 410, 510, 610)의 중심을 지나는 가상의 선, 즉 헤드부(210, 310, 410, 510, 610) 상면의 중심을 지나며 상기 헤드부(210, 310, 410, 510, 610) 상면과 수직한 가상의 선을 말한다.

또한 도 2 내지 도 5에 대한 설명과 중복되는 설명은 생략한다.

또한 제 1 실시 예의 피스톤이 적용되는 엔진(10)에는 제 2 내지 제 6실시 예에 의한 피스톤(200, 300, 400, 500, 600)도 똑같이 적용될 수 있다.

도 8은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 도면으로서 제 1실시예의 도 4에대응하는 도면이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 피스톤(200)은 중심선(CL)을 기준으로 서로 대칭되는 한 쌍의 오목 경계면(221, 222)으로 둘러 쌓인 오일 챔버(220)를 포함한다. 상기 오목 경계면(221, 222)은 상기 피스톤(200)의 중심을 향하여 오목한 곡선 형태를 가지고 있을 수 있다.

또한, 상기 오일 챔버(220)는 상기 중심선(CL)을 기준으로 서로 대칭되는 한 쌍의 볼록 경계면(223, 224)를 더 포함한다. 이 때 상기 볼록 경계면(223, 224)은 상기 피스톤(200)의 중심으로부터 볼록한 곡선 형태를 가지고 있을 수 있다.

즉 상기 오일 챔버(220)는 상기 오목 경계면(221, 222) 및 볼록 경계면(223, 224)으로 구성된 외주면을 포함하며 상기 헤드부(110) 내부에 중심선(CL)과 교차되도록 형성된다.

또한 상기 오일 챔버(220)의 하면에는 상기 중심선(CL)을 기준으로 서로 대항되는 유입홀(225) 및 출구홀(226)을 더 포함할 수 있다.

즉, 제 2 실시 예에 따른 피스톤(200)은 헤드부(210) 중심에 형성된 상기 오일 챔버(220)에 오일을 순환시켜 고온인 상기 헤드부(210) 중심을 직접적 냉각함으로써 피스톤(200)의 냉각 효율 및 내구성이 향상된다..

도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 도면으로서 제 1 실시예의 도 4에대응하는 도면이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 3실시예에 따른 피스톤(300)은 중심선(CL)을 기준으로 서로 대칭되는 한 쌍의 직선 경계면(321, 322)으로 구성된 오일 챔버(320)를 포함한다. 상기 직선 경계면(321, 322)은 반경 방향에 대하여 수직인 직선 형태를 가지고 있을 수 있다.

또한, 상기 오일 챔버(320)는 상기 중심선(CL)을 기준으로 서로 대칭되는 한 쌍의 볼록 경계면(323, 324)를 더 포함한다. 이 때 상기 볼록 경계면(323, 324)은 상기 피스톤(300)의 중심으로부터 볼록한 곡선 형태를 가지고 있을 수 있다.

즉, 상기 오일 챔버(320)는 상기 직선 경계면(321, 322) 및 볼록 경계면(323, 324)으로 구성된 외주면을 포함하고 헤드부(310) 내부에서 중심선(CL)과 교차되도록 형성된다.

또한 상기 오일 챔버(320)의 하면에는 상기 중심선(CL)을 기준으로 서로 대항되는 유입홀(325) 및 출구홀(326)을 더 포함할 수 있다.

상기와 같이 헤드부(310) 내부의 중심에 형성된 오일 챔버(320)를 통해 헤드부(310) 중심을 직접 냉각 시킴으로써 피스톤(300)의 냉각 효율 및 내구성이 향상된다.

도 10은 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 도면으로서 제 1실시예의 도 4에 대응하는 도면이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 4실시예에 따른 피스톤(400)은 외주면(421)이 원통형으로 구성되고 중심선(CL)을 기준으로 서로 대항되는 피스톤 영역부(422, 423)가 형성된 오일 챔버(420)를 포함한다.

상기 피스톤 영역부(422, 423)는 서로 연결되는 내측 평면(424, 425)과 내측 라운드면(426, 427)로 구성되어 있다.

상기 내측 평면(424, 425)은 반경 방향에 대하여 수직인 직선 형태를 가지고 있을 수 있다.

상기 내측 라운드면(426, 427)은 상기 피스톤의 중심으로부터 볼록한 곡선 형태를 가질 수 있다.

상기 피스톤 영역부(422, 423)는 헤드부(410)와 동일한 재질로 구성될 수 있다.

또한 상기 오일 챔버(420)의 하면에는 상기 중심선(CL)을 기준으로 서로 대항되는 유입홀(428) 및 출구홀(429)을 더 포함할 수 있다.

즉, 상기 오일 챔버(420)는 원통형상의 외주면(421)을 포함하고 상기 피스톤 영역부(422, 423)부분이 막힌 형태로 헤드부(410) 내부에 중심선(CL)과 교차되도록 형성된다.

상기와 같은 형상의 오일 챔버(420)를 포함하는 피스톤(400)은 상기 오일 챔버(420)의 내부로 오일이 순환함으로써 헤드부(410)의 중심을 직접적으로 냉각하여 피스톤의 냉각 효율이 향상된다.

또한 상기 피스톤(400)은 피스톤 영역부(422. 423)에 의해 링 형태의 유로가 형성되어 오일의 유동이 원활해 지는 효과도 발생할 수 있다.

도 11은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 도면으로서 제 1실시예의 도 4에대응하는 도면이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 피스톤(500)은 직사면체 챔버(521)와 상기 직사면체 챔버(521)의 양측에서 시계방향으로 연장된 한 쌍의 라운드 챔버(526, 527)으로 구성된 오일 챔버(520)를 포함한다.

상기 직사면체 챔버(521)는 상기 중심선(CL)을 기준으로 서로 대칭되는 한 쌍의 가상의 직선 경계면(522, 523) 및 한 쌍의 직선 경계면(524, 525)으로 구성된다.

상기 직선 경계면(524, 525)은 반경 방향에 대하여 수직인 직선 형태를 가지고 있을 수 있다.

상기 라운드 챔버(526, 527)는 상기 중심선(CL)을 기준으로 서로 대항되며 볼록 경계면(528, 529)을 포함한다.

상기 볼록 경계면(528, 529)은 상기 피스톤(500)의 중심으로부터 볼록한 곡선 형태를 가지고 있을 수 있고 이 때 각각의 볼록 경계면(528, 529)은 상기 중심선(CL)을 기준으로 서로 대항될 수 있다.

또한 상기 라운드 챔버(526, 527)는 상기 직선 경계면(524, 525)에서 연장되어 상기 볼록 경계면(528, 529)과 만나는 제 1 외측 경계면(530, 531) 및 제 2 외측 경계면(532, 533)을 더 포함할 수 있다.이 때 각각의 제 1 외측 경계면(530, 531) 및 제 2 외측 경계면(532, 533)은 상기 중심선(CL)을 기준으로 서로 대항될 수 있다.

즉 상기 오일 챔버(520)는 상기 직사면체 챔버(521)의 직선 경계면(524, 525), 상기 직선 경계면(524, 525)으로부터 연장된 제 1 외측 경계면(530, 531), 제 2 외측 경계면(532, 533)및 상기 제 1 및 2 외측 경계면과 만나는 볼록 경계면(528, 529)으로 구성된 외주면을 포함하고 헤드부(120)내부에서 중심선(CL)과 교차하게 형성된다.

또한 상기 라운드 챔버(526, 527)하면에는 상기 중심선(CL)을 기준으로 서로 대항되는 유입홀(534) 및 출구홀(535)이 형성될 수 있다.

피스톤(500)이 상기와 같이 구성되는 오일 챔버(520)를 포함하는 경우, 고온의 헤드부(510) 중심을 직접적으로 냉각함으로써 피스톤(500)의 냉각 효율 및 내구성이 향상될 수 있다.

또한 상기와 같이 헤드부(510) 중심에 직사면체 챔버(521)를 형성하고 시계방향으로 연장된 라운드 챔버(526, 527)를 형성함으로써 오일의 유동을 원활하게 하고 가장 온도가 높은 헤드부(510) 중심부를 집중적으로 냉각하여 피스톤(500)의 냉각 효율이 향상될 수 있다.

도 12는 본 발명의 제 6 실시 예에 따른 도면으로서 제 1실시예의 도 4에 대응하는 도면이다.

도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제65 실시 예에 따른 피스톤(600)은 중심선(CL)을 기준으로 서로 대칭되는 한 쌍의 직선 경계면(801, 802)으로 구성된 오일 챔버(620)를 포함한다.

상기 직선 경계면(621, 622)은 반경 방향에 대하여 수직인 직선 형태를 가지고 있을 수 있다.

또한, 상기 오일 챔버(620)는 상기 중심선(CL)을 기준으로 서로 대칭되는 한 쌍의 볼록 경계면(623, 624)를 더 포함할 수 있다.

이 때 상기 볼록 경계면(623, 624)은 상기 피스톤(600)의 중심으로부터 볼록한 곡선 형태를 가지고 있을 수 있다. 또한 상기 오일 챔버(620)는 상기 중심선(CL)을 기준으로 대칭되는 한 쌍의 피스톤 영역부(626, 627)을 포함할 수 있다.

즉 상기 오일 챔버(620)는 상기 직선 경계면(621, 622) 및 볼록 경계면(623, 624)으로 구성된 외주면을 포함하며 중심선(CL)과 교차되도록 헤드부(610) 내부에 형성된다.

또한 상기 오일 챔버(620)의 하면에는 상기 중심선(CL)을 기준으로 서로 대항하는 유입홀(628) 및 출구홀(629)을 더 포함할 수 있다.

상기와 같이 오일 챔버(620)를 구성하는 경우, 내연기관이 고부하 영역에서 동작할 때 고온의 헤드부(610) 중심을 직접적으로 냉각함으로써 피스톤(600)의 냉각 효율 및 내구성이 향상될 수 있다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

1, 100, 200, 300, 400, 500, 600: 피스톤
2, 110, 111, 310, 410, 510, 610: 헤드부
3, 120, 220, 320, 420, 520, 620: 오일 챔버
111: 링그루브
130: 바디부
131: 수용부
121, 225, 326, 428, 531, 627: 유입홀
122, 226, 327, 429, 532, 628: 출구홀
221, 222: 오목 경계면
223, 224, 323, 324, 528, 529, 623, 624: 볼록 경계면
321, 322, 524, 525, 621, 622: 직선 경계면
422, 423. 625, 626: 피스톤 영역부
424, 425: 내측 평면
426, 427: 내측 라운드면
521: 직사면체 챔버
522, 523: 가상의 직선 경계면
526, 527: 라운드 챔버
제 1 외측 경계면: 530, 531
제 2 외측 경계면: 532, 533

Claims

원통 형상의 헤드부;
상기 헤드부의 하부에 일체로 형성되는 바디부;
상기 헤드부의 내부에 형성되며, 오일이 순환되는 오일 챔버;
상기 오일 챔버에 오일을 공급하도록 상기 헤드부의 하부 일측에 형성되며 상기 오일 챔버와 연통되는 유입홀; 및
상기 오일 챔버로부터 오일이 배출되도록 상기 헤드부의 하부 타측에 형성되며 상기 오일 챔버와 연통되는 출구홀;
을 포함하되,
상기 오일 챔버는 상기 헤드부의 상면 중심을 지나며 상기 헤드부의 상면과 수직한 중심선과 교차하는 것을 특징으로 하는 피스톤.
제1항에 있어서,
상기 오일 챔버는 원통형인 것을 특징으로 하는 피스톤.
제1항에 있어서
상기 오일 챔버는 상기 중심선을 기준으로 서로 대칭되는 한 쌍의 오목 경계면 및 한 쌍의 볼록 경계면으로 구성된 외주면을 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤.
제1항에 있어서
상기 오일 챔버는 상기 중심선을 기준으로 서로 대칭되는 한 쌍의 직선 경계면 및 한 쌍의 볼록 경계면으로 구성된 외주면을 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤.
제1항에 있어서
상기 오일 챔버는 원통형이고 상기 중심선을 기준으로 서로 대칭되는 피스톤 영역부를 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤.
제1항에 있어서
상기 오일 챔버는 상기 중심선을 기준으로 서로 대칭되는 한 쌍의 직선 경계면 및 한 쌍의 볼록 경계면으로 구성된 외주면; 및
, 상기 중심선을 기준으로 서로 대칭되는 피스톤 영역부를 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤
제1항에 있어서,
상기 오일 챔버는 상기 중심선을 기준으로 서로 대칭되는 한 쌍의 직선 경계면을 포함하는 직사면체 챔버 및 상기 직사면체 챔버의 양측에서 시계 방향으로 연장된 한 쌍의 라운드 챔버로 구성된 것을 특징으로 하는 피스톤.
제1항에 있어서,
상기 유입홀 및 상기 출구홀은 상기 중심선을 기준으로 대항되게 형성되는 것을 특징으로 하는 피스톤.
연료가 연소하여 에너지가 발생하는 연소실;
상기 연소실 상부에 위치하여 상기 연소실에 상기 연료를 분사하는 인젝터; 및
상기 연소실에서 발생한 에너지에 의해 왕복 직선 운동하는 피스톤;
을 포함하되,
상기 피스톤은
원통 형상의 헤드부;
상기 헤드부의 하부에 일체로 형성되는 바디부,
상기 헤드부의 내부에 형성되며, 오일이 순환되는 오일 챔버,
상기 오일 챔버에 오일을 공급하도록 상기 헤드부의 하부 일측에 형성되며, 상기 오일 챔버와 연통되는 유입홀; 및
상기 오일 챔버로부터 오일이 배출되도록 상기 헤드부의 하부 타 측에 형성되며 상기 오일 챔버와 연통되는 출구홀;
을 포함하고,
상기 오일 챔버는 상기 헤드부의 상면 중심을 지나며 상기 헤드부의 상면과 수직한 중심선과 교차하는 것을 특징으로 하는 엔진.
제 9항에 있어서,
상기 오일 챔버는 원통형인 것을 특징으로 하는 엔진.
제 9항에 있어서,
상기 오일 챔버는 상기 중심선을 기준으로 서로 대칭되는 한 쌍의 오목 경계면 및 한 쌍의 볼록 경계면으로 구성된 외주면을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진.
제 9항에 있어서,
상기 오일 챔버는 상기 중심선을 기준으로 서로 대칭되는 한 쌍의 직선 경계면 및 한 쌍의 볼록 경계면으로 구성된 외주면을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진.
제 9항에 있어서
상기 오일 챔버는 상기 중심선을 기준으로 서로 대칭되는 한 쌍의 직선 경계면 및 한 쌍의 볼록 경계면으로 구성된 외주면을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진.
제 9항에 있어서
상기 오일 챔버는 원통형이며 상기 중심선을 기준으로 서로 대칭되는 피스톤 영역부를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진.
제 9항에 있어서,
상기 오일 챔버는 상기 중심선을 기준으로 서로 대칭되는 한 쌍의 직선 경계면을 포함하는 직사면체 챔버 및 상기 직사면체 챔버의 양측에서 시계 방향으로 연장된 한 쌍의 라운드 챔버로 구성된 것을 특징으로 하는 엔진.
제 9항에 있어서
상기 유입홀 및 상기 출구홀은 상기 중심선을 기준으로 대항되게 형성되는 것을 특징으로 하는 엔진.