(57)【要約】  本発明は、内燃機関用オイルリングおよびこれを含むピストン結合体に関し、本発明の内燃機関用オイルリングは。本体の上部に突出し、シリンダ内壁と密着して燃焼室で生成された爆発ガスを効果的に制限することができる圧縮部と、本体の下部に突出してシリンダ内壁と密着し、且つシリンダ内壁に過剰供給されたオイルを掻き下げるノーズを含むスクレーパ部と、圧縮部とスクレーパ部が形成する空間でシリンダ内壁に過剰供給されたオイルを収集および排出することができるオイル吸入部とを含んで構成され、燃焼室で生成された高温高圧のガスの漏れを低減することができ、燃焼室に漏れるオイルによる不完全燃焼を防ぐことができる効果を有する。
2021516746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストン結合体に設けられたリング溝に装着され、シリンダ内壁とリング外周面が摺動自在に結合する内燃機関用オイルリングであって、
リング形状の本体と、
前記本体の上部に突出して前記シリンダ内壁と密着する圧縮部と、
前記本体の下部に突出して前記シリンダ内壁と密着するスクレーパ部と、
前記圧縮部と前記スクレーパ部との間に形成された空間であって、前記本体の内部にオイルを収集および排出することができるオイル吸入部とを含むことを特徴とする、内燃機関用オイルリング。
【請求項２】
前記圧縮部は、
シリンダライナー方向に向かい、前記シリンダ内壁と密着して摺動結合する圧縮部外周面と、
前記圧縮部外周面の上部で連結されて燃焼室方向に向かう圧縮部１面と、
前記圧縮部外周面の下部で連結されてクランク室方向に向かう圧縮部２面と、
前記圧縮部外周面の下側に連結されて前記圧縮部１面と前記圧縮部外周面が連結される部位に所定の屈曲を有する圧縮部屈曲部とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関用オイルリング。
【請求項３】
前記スクレーパ部は、
前記シリンダライナー方向に向かい、前記シリンダ内壁と密着して摺動結合するスクレーパ部外周面と、
前記スクレーパ部外周面の上部で連結されて燃焼室方向に向かうスクレーパ部１面と、
前記スクレーパ部外周面の下端部にオイルを掻き下げることができる突出した形状のスクレーパノーズとを含むことを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関用オイルリング。
【請求項４】
前記スクレーパ部は、
前記ノーズの端部で前記本体の半径方向の内側に延びて前記シリンダ内壁から前記ノーズで掻き取られたオイルを一時的に貯蔵および減圧することができる所定の半径を有するフックが形成され、
前記ノーズの位置と同一であるか前記ノーズの位置よりも下端にクランク室方向に向かうスクレーパ部２面が形成されることを特徴とする、請求項３に記載の内燃機関用オイルリング。
【請求項５】
前記オイル吸入部は、
前記シリンダ内壁と離隔して前記シリンダ内壁から掻き取られたオイルを収容することができるオイル流路面と、
前記オイル流路面上に複数個に配置された前記本体の半径方向に貫通したオイルホールとを含むことを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関用オイルリング。
【請求項６】
前記オイル吸入部は、
前記圧縮部の下面と前記スクレーパ部の上面が半径方向に延び、前記オイル流路面と連結される部位に所定の屈曲を有して突出した形状に備えられたオイル吸入屈曲部が形成されることを特徴とする、請求項５に記載の内燃機関用オイルリング。
【請求項７】
前記オイル吸入部は、
前記本体の内周面に前記シリンダ内壁の方向に張力を提供する弾性部材で形成されたエキスパンダがさらに備えられることを特徴とする、請求項５に記載の内燃機関用オイルリング。
【請求項８】
前記圧縮部は、
前記シリンダ内壁と密着する面積が、前記スクレーパ部が前記シリンダ内壁と密着する面積よりも広いことを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関用オイルリング。
【請求項９】
前記圧縮部は、
前記圧縮部の長さＬ１が、前記内燃機関用オイルリングの長さＬの０．２〜０．４倍に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関用オイルリング。
【請求項１０】
前記スクレーパ部外周面は、
前記スクレーパ部外周面の長さＬ２が、前記内燃機関用オイルリングの長さＬの０．２〜０．３倍であることを特徴とする、請求項３に記載の内燃機関用オイルリング。
【請求項１１】
前記内燃機関用オイルリングは、
前記シリンダ内壁と摺動結合する前記内燃機関用オイルリングの外周面にビッカース硬さＨＶ４９５〜ＨＶ８５５が得られる耐磨耗性強化層が形成されることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関用オイルリング。
【請求項１２】
前記内燃機関用オイルリングは、
前記耐磨耗性強化層の厚さＤ１が、前記内燃機関用オイルリングの長さＬの０．０３〜０．１３倍であることを特徴とする、請求項１１に記載の内燃機関用オイルリング。
【請求項１３】
内燃機関のシリンダの内部に装着され、シリンダ内壁と密着して摺動結合するピストン結合体であって、
前記ピストン結合体に備えられた複数のピストンリング溝のうちクランク室方向の最下端に請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の内燃機関用オイルリングが装着され、
前記内燃機関用オイルリングが装着された前記ピストンリング溝のクランク室方向の下端に前記ピストン結合体を貫通するオイル供給ホールが形成されることを特徴とする、ピストン結合体。
【請求項１４】
前記オイル供給ホールの一端は、前記スクレーパ部フックの内周端から内側に所定の間隔離隔した位置に配置され、ピストン内側に下方に傾斜した形態に形成されることを特徴とする、請求項１３に記載のピストン結合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用オイルリングおよびこれを含むピストン結合体に関し、より詳細には、圧縮リングおよびスクレーパリングの働きをすることができる内燃機関用オイルリングとこれを含むピストン結合体の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関は、燃料と空気が混合された混合気を燃焼室で爆発させてエネルギーを得る機関である。燃焼室で混合気で発生する爆発は、高い温度と圧力の排気ガスを生成し、この際、混合気が燃焼室で爆発する力で内燃機関がエネルギーを得る。爆発で得られたエネルギーは、シリンダの内部にシリンダ内壁と接して摺動結合するピストンがクランク室のクランク軸を回転させて、内燃機関が動力を得る。
【０００３】
内燃機関を循環するオイルは、内燃機関の機械要素の間に発生した熱を排出し摩擦を低減する役割をする。特に、オイルは、クランク室からシリンダの内部に供給され、シリンダ内壁に噴射されるか供給される。シリンダ内壁に供給されたオイルは、シリンダ内壁とピストンとの摩擦を減少させ、ピストンとシリンダ内壁との気密に役立つことができる。しかし、シリンダ内壁とピストンとの間の気密は、単独のピストンとオイルだけではピストンの広い接触面積がシリンダ内壁と生成する摩擦によって不完全になり得、そのため、内燃機関の効率が低下する。そのため、ピストンにリング溝を形成して、一つまたは複数個のピストンリングを結合したピストン結合体を使用することになる。ピストンリングは、シリンダ内壁との気密により内燃機関の燃焼室で生成された高温高圧の排気ガスがクランク室方向に漏れるブローバイ（Blow‐by）現象と、燃焼室に漏れるエンジンオイルによって燃焼室に供給された混合気とエンジンオイルの不完全燃焼する現象を防ぐ。さらには、ピストン結合体に備えられたピストンリングは、ピストンが受けた燃焼熱をシリンダ壁に伝達し、シリンダ内壁にかけられたエンジンオイルでシリンダ内壁に薄い油膜形成し、内燃機関の行程時にピストン結合体とシリンダ内壁の摩擦を低減することができ、シリンダ内壁に油膜を形成して残ったオイルをクランク室に排出および管理する働きをする。ブローバイ現象を防ぎ、オイル制御により燃焼室に供給された混合気の不完全燃焼を防ぎ、ピストンが受けた燃焼熱をシリンダ壁に伝達することができるピストン結合体に備えられるピストンリングは、以下のとおり、機能によって分けられ得る。
【０００４】
第一に、圧縮リングである。圧縮リングは、ピストン結合体の燃焼室に近接して設けられた圧縮リング溝に一つまたは複数個が装着され、ピストンとシリンダとの間に密着して気密を維持し、ピストンが受けた燃焼熱をシリンダ壁に伝達する役割をする。第二に、オイルリングである。オイルリングは、ピストン結合体の圧縮リング溝の下に備えられるリング溝に装着され、シリンダ内壁に油膜を形成し、シリンダ内壁に過剰供給されたエンジンオイルをクランク室に排出してオイル制御をする役割をする。第三に、スクレーパリングである。スクレーパリングは、ピストン結合体に設けられたリング溝に装着されるか、圧縮リングの一部をスクレーパリングの形態に形成し、シリンダ内壁に過剰供給されたエンジンオイルを掻き下げる役割をする。
【０００５】
韓国特許登録第１０‐０４７５８１７号（「ピストンのオイルリング装着構造」２００５．０３．１０）には、従来のオイルリングおよびピストン結合体について開示されている。図１を参照して先行文献１を簡単に説明すると、図１に図示されているように、内燃機関シリンダの内部に装着され往復運動する従来のピストン１０、前記ピストン１０にはピストンリングが装着可能なリング溝１１が形成され、従来のオイルリング１２が装着される場合、従来のオイルホール１３が形成されて、前記シリンダの内部から掻き取られたオイルを前記ピストン１０に形成された従来のオイルホール１３に誘導されるように構成される構造である。前記先行特許文献１を活用した内燃機関用オイルリングおよびピストン結合体は、以下のような様々な問題が生じる。
【０００６】
一般的な内燃機関は、一つまたは複数個の圧縮リングおよびスクレーパリングと一つのオイルリングを配置したピストン結合体を使用することが多い。内燃機関の行程（圧縮、爆発、排気、吸入の行程）中にピストン結合体に備えられた一つまたは複数個の圧縮リングによって燃焼室で発生した高温高圧の排気ガスを制御し、ブローバイ現象を防止することができる。しかし、シリンダ内壁とピストン結合体は、シリンダの内部の往復運動のための機械装置であるため、シリンダ内壁とピストン結合体は、完全な気密を維持することができない。したがって、ブローバイガスは、圧縮リングが２個備えられたピストン結合体の場合、第一の圧縮リングで約８５％ほど制限され、第二の圧縮リングで漏れた全ブローバイガスの１５％の７０％ほど、すなわち、全ブローバイガスの約１０．５％が制限される。したがって、残った全ブローバイガスの約４．５％ほどは、ピストン結合体に残ったオイルリングで制限されなければならない。しかし、オイルリングの場合、圧縮リングに比べてシリンダ内壁に接することができる面積が小さく、前記二つの圧縮リングで気密することができなかったブローバイガスの約３０％ほどしか制限することができない。すなわち、全ブローバイガスの約３％ほどは、クランク室に流入されて、高温高圧の気体が内燃機関の内部の温度を上昇させ、結果、内燃機関の効率が低下するという問題がある。
【０００７】
また、オイルリングがシリンダ内壁と接する小さい面積によって、内燃機関が配置される自動車などの機械装置の振動や外部衝撃または高速の往復運動によって、シリンダ内壁を傷をつけることがあり、継続したオイルリング外周面の摩耗またはシリンダ内壁の摩耗につながる。オイルリングおよびシリンダの摩耗で発生する金属残渣は、内燃機関の摩耗を加速化する。さらに、オイルリングおよびシリンダの摩耗された隙間を介して燃焼室に漏れるオイルは、燃焼室に供給された混合気とエンジンオイルが不完全燃焼し、内燃機関の効率が低下するという問題がある。
【０００８】
さらに、ピストン結合体の場合、オイル制御のためにオイルリング溝を形成してオイルリングを装着する。シリンダ内壁に過剰供給されたエンジンオイルをオイルリングが掻き下げてオイルリング溝の内部にクランク室にエンジンオイルを排出することができるオイル供給ホールに排出する方法があるが、オイルリング溝の内部にオイル供給ホールが配置される場合、内燃機関の内部に形成された高圧によってオイルドレーンホールを介してオイルがオイル供給ホール経て逆流するという問題がある。
【０００９】
したがって、高圧縮の内燃機関のためのオイル制御とブローバイガスの遮断が容易で、高い耐久性の内燃機関用オイルリングおよびこれを含むピストン結合体の開発が必要となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】韓国特許登録第１０‐０４７５８１７号（「ピストンのオイルリング装着構造」２００５．０３．１０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記の問題点を解決すべくなされたものであって、内燃機関の燃焼室で生成された高温高圧の排気ガスが内燃機関の内部に流入されるブローバイ現象を低減し、内燃機関のシリンダ内壁に供給されるエンジンオイルを容易に制御することができ、且つシリンダ内壁とオイルリングの摩耗を低減することができ、内燃機関の内部圧力によってピストン結合体に形成されたオイル供給ホールからオイルが逆流する現象を減少させることができる内燃機関用オイルリングおよびこれを含むピストン結合体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、本発明の内燃機関用オイルリングおよびこれを含むピストン結合体は、ピストン結合体に設けられたリング溝に装着され、シリンダ内壁とリング外周面が摺動自在に結合する内燃機関用オイルリングであって、リング形状の本体と、前記本体の上部に突出して前記シリンダ内壁と密着する圧縮部と、前記本体の下部に突出して前記シリンダ内壁と密着するスクレーパ部と、前記圧縮部と前記スクレーパ部との間に形成された空間であって、前記本体の内部にオイルを収集および排出することができるオイル吸入部とを含んで形成される。
【００１３】
また、前記圧縮部は、シリンダライナー方向に向かい、前記シリンダ内壁と密着して摺動結合する圧縮部外周面と、前記圧縮部外周面の上部で連結されて燃焼室方向に向かう圧縮部１面と、前記圧縮部外周面の下部で連結されてクランク室方向に向かう圧縮部２面と、前記圧縮部外周面の下側に連結されて前記圧縮部１面と前記圧縮部外周面が連結される部位に所定の屈曲を有する圧縮部屈曲部とを含むことを特徴とする。
【００１４】
また、前記スクレーパ部は、前記シリンダライナー方向に向かい、前記シリンダ内壁と密着して摺動結合するスクレーパ部外周面と、前記スクレーパ部外周面の上部で連結されて燃焼室方向に向かうスクレーパ部１面と、前記スクレーパ部外周面の下端部にオイルを掻き下げることができる突出した形状のノーズとを含むことを特徴とする。
【００１５】
また、前記スクレーパ部は、前記ノーズの端部で前記本体の半径方向の内側に延びて前記シリンダ内壁から前記ノーズで掻き取られたオイルを一時的に貯蔵および減圧することができる所定の半径を有するフックが形成され、前記ノーズの位置と同一であるか前記ノーズの位置よりも下端にクランク室方向に向かうスクレーパ部２面が形成されることを特徴とする。
【００１６】
また、前記オイル吸入部は、前記シリンダ内壁と離隔して前記シリンダ内壁から掻き取られたオイルを収容することができるオイル流路面と、前記オイル流路面上に複数個に配置された前記本体の半径方向に貫通したオイルホールとを含むことを特徴とする。
【００１７】
また、前記オイル吸入部は、前記圧縮部の下面と前記スクレーパ部の上面が半径方向に延び、前記オイル流路面と連結される部位に所定の屈曲を有して突出した形状に備えられたオイル吸入屈曲部を含むことを特徴とする。
【００１８】
また、前記オイル吸入部は、前記本体の内周面に前記シリンダ内壁の方向に張力を提供する弾性部材で形成されたエキスパンダが備えられることを特徴とする。
【００１９】
また、前記圧縮部は、前記シリンダ内壁と密着する面積が、前記スクレーパ部が前記シリンダ内壁と密着する面積よりも広いことを特徴とする。
【００２０】
また、前記圧縮部は、前記圧縮部の長さＬ１が、前記内燃機関用オイルリングの長さＬの０．２５〜０．３５倍に形成されることを特徴とする。
【００２１】
また、前記スクレーパ部外周面は、前記スクレーパ部外周面の長さＬ２が、前記内燃機関用オイルリングの長さＬの０．２８〜０．３８倍であることを特徴とする。
【００２２】
また、前記内燃機関用オイルリングは、前記シリンダ内壁と摺動結合する前記内燃機関用オイルリングの外周面にビッカース硬さＨＶ４９５〜ＨＶ８５５が得られる耐磨耗性強化層が形成されることを特徴とする。
【００２３】
また、前記内燃機関用オイルリングは、前記耐磨耗性強化層の厚さＤ１が、前記内燃機関用オイルリングの長さＬの０．０７〜０．１３倍であることを特徴とする。
【００２４】
また、内燃機関のシリンダの内部に装着され、シリンダ内壁と密着して摺動結合するピストン結合体であって、前記ピストン結合体に備えられた複数のピストンリング溝のうちクランク室方向の最下端に上記で説明した内燃機関用オイルリングが装着され、前記内燃機関用オイルリングが装着された前記ピストンリング溝のクランク室方向の下端に前記ピストン結合体を貫通するオイル供給ホールが形成される。
【００２５】
また、前記オイル供給ホールの一端は、前記スクレーパ部フックの内周端から内側に所定の間隔離隔した位置に配置され、ピストン内側に下方に傾斜した形態に形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の内燃機関用オイルリングおよびこれを含むピストン結合体は、従来のピストン結合体に装着される圧縮リング、オイルリング、スクレーパリングの機能を一つのオイルリングに統合して構成することで、シリンダ内壁と従来のオイルリングが接する面積よりも増加した面積で高いブローバイガス遮断率を有し、内燃機関の内部の熱管理が容易で、従来のオイルリングによってシリンダ内壁が破損した現象を緩和する。また、本発明のピストン結合体は、前記オイルリングを含み、前記オイルリングが装着されるオイルリング溝の下部にオイル供給ホールを形成することで、内燃機関の内部圧力によるオイル逆流を防止するとともに、本発明の内燃機関オイルリングでシリンダ内壁に過剰供給されたオイルを容易に排出できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来のオイルリングと従来のピストン結合体の結合を示す断面図である。
【図２】本発明の内燃機関用オイルリングの各部を図示した断面拡大図である。
【図３】本発明の内燃機関用オイルリングの各部の構成要素を図示した詳細断面拡大図である。
【図４】本発明の内燃機関用オイルリングパラメータを提供する断面図である。
【図５】本発明の内燃機関用オイルリングの変形実施形態を図示した断面図である。
【図６】本発明の内燃機関用オイルリングおよびこれを含むピストン結合体の結合実施形態を図示した断面図である。
【図７】本発明の内燃機関用オイルリングおよびこれを含むピストン結合体の結合実施形態による内燃機関の上り行程時のオイルの流れを図示したオイル流れ図である。
【図８】本発明の内燃機関用オイルリングおよびこれを含むピストン結合体の結合実施形態による内燃機関の下り行程時のオイルの流れを図示したオイル流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の技術的思想を添付の図面を使用してさらに具体的に説明する。
【００２９】
添付の図面は本発明の技術的思想をより具体的に説明するために図示した一例に過ぎず、本発明の技術的思想が添付の図面の形態に限定されるものではない。
【００３０】
内燃機関用オイルリングの全体的構成
本発明の内燃機関用オイルリング１０００およびこれを含むピストン結合体２０００は、従来のオイルリングのシリンダ内壁の間に漏れるオイルとブローバイガスの遮断率を高め、従来のピストン結合体に形成されたオイル供給ホールからオイルが逆流する現象を防止するための装置である。
【００３１】
先ず、本発明の内燃機関用オイルリング１０００は、リング形状の本体１００と、前記本体の上部に突出し、シリンダ内壁と密着して前記シリンダ内壁との気密を高める圧縮部２００と、前記本体の下部に突出し、シリンダ内壁と密着して前記シリンダ内壁に過剰供給されたオイルを掻き下げるスクレーパ部３００と、前記圧縮部２００と前記スクレーパ部３００との間で前記本体の内部にオイルを収集および排出することができるオイル吸入部４００とから構成される。次に、本発明のピストン結合体２０００は、複数個のリング溝６００を有して、前記リング溝６００に前記内燃機関用オイルリング１０００が装着され、前記内燃機関用オイルリング１０００が装着されたリング溝６００の下端にオイル貫通ホール７００が形成されることで、オイルの制御が容易であることを特徴とする。
【００３２】
図２に図示されているように、本発明の内燃機関用オイルリング１０００は、圧縮部２００と、スクレーパ部３００と、オイル吸入部４００とを含むことができる。説明の前に、図２に図示されてはいないが、前記内燃機関用オイルリング１０００は、リング形状の本体１００を有し、前記本体１００は、一側が切断したリングエンドを有することができる。また、本発明の内燃機関用オイルリング１０００の一実施形態は、一体に形成された前記本体１００を表しているが、他の一実施形態の本発明の内燃機関用オイルリング１０００は、前記オイル吸入部４００を基準として、上部、下部および弾性部材に分けられて分解される一実施形態を有してもよい。各部についてより詳細に説明すると、以下のとおりである。
【００３３】
図２に図示されているように、前記圧縮部２００は、前記本体１００の上部に突出し、シリンダ内壁と密着して摺動結合する。前記圧縮部２００は、従来のオイルリング１３の上部の外周面よりも広い面積で前記シリンダ内壁と密着することから、内燃機関の燃焼室で発生する高温高圧のブローバイガスがクランク室に漏れることを防止することができる。また、シリンダ内壁に過剰供給されたオイルが、前記内燃機関用オイルリングの上部に流出し、最終的に内燃機関の燃焼室に漏れ、前記燃焼室に供給された混合気と流出されたオイルが混合されて不完全燃焼する現象を防止するように形成され得る。
【００３４】
スクレーパ部３００は、前記本体１００の下部に突出し、シリンダ内壁と密着して摺動結合する。したがって、前記圧縮部２００と類似したオイルおよびガス遮断の効果を得ることができ、さらに、前記スクレーパ部３００のシリンダ内壁に過剰供給されたオイルを掻き下げ、オイルをクランク室方向に誘導しやすいように、前記スクレーパ部３００の下端部が突出した突起が形成され得る。
【００３５】
オイル吸入部４００は、前記圧縮部２００と前記スクレーパ部３００との間で前記シリンダ内壁と離隔して形成された空間で前記シリンダ内壁に過剰供給されたオイルを収集し、前記本体１００の内部に容易にオイルを排出する形状に形成され得る。また、前記本体１００の内周面に装着されて前記内燃機関用オイルリング１０００をシリンダ内壁と密着するように張力を提供する弾性部材が設置され得る。
【００３６】
図３に図示されているように、本発明の内燃機関用オイルリング１０００の圧縮部２００は、圧縮部外周面２１０と、圧縮部１面２２０と、圧縮部２面２３０と、圧縮部屈曲部２４０とを含むことができる。各構成要素についてより詳細に説明すると、以下のとおりである。
【００３７】
圧縮部外周面２１０は、前記内燃機関用オイルリング１０００の上部で内燃機関のシリンダ内壁と密着し摺動結合する。そのため、内燃機関の燃焼室で形成されてクランク室方向に漏れたブローバイガスが、前記圧縮部の外周面２１０を介して制限され、前記圧縮部外周面２１０は従来のオイルリング１２よりもシリンダ内壁と接する面積が広く形成され得る。したがって、本発明のオイルリング１０００は、従来のオイルリング１２よりもブローバイガスとオイルを容易に遮断することができる。前記圧縮部の外周面２１０の広い面積が提供する高い耐久性により、内燃機関を往復する従来のオイルリング１２が装着されたピストンが前記シリンダの内部に傷をつける現象を防止することができる。また、前記圧縮部外周面２１０に内燃機関の燃焼室で形成される爆発ガスによる熱を内燃機関を循環する冷却水で伝達するために、前記シリンダ内壁に容易に熱伝逹され得る面積を提供する。したがって、前記圧縮部１００は、構造的に前記圧縮部外周面２１０の上部で燃焼室方向に向かって形成される前記圧縮部１面２２０と連結され、前記本体１００の半径方向に延び、前記圧縮部の外周面２１０の下部でクランク室方向に向かい、前記本体１００の半径方向に延びて形成される前記圧縮部２面２３０と連結され得る。
【００３８】
圧縮部１面２２０は、ピストンが燃焼室に下りる下り行程時に前記内燃機関用ピストンリングが装着されるリング溝の燃焼室方向の面積と密着して燃焼室で生成される高温高圧のブローバイガスおよびオイルの漏れを遮断することができる効果が得られるように、前記リング溝の上面と平行に形成され得る。
【００３９】
圧縮部２面２３０は、前記圧縮部外周面２１０の下部で前記シリンダ内壁に過剰供給されたオイルを前記内燃機関用オイルリング１０００のオイル吸入部３００に誘導することができる効果さえ得られれば良いため、概してクランク室方向に向かうように形成され、図３に図示されている実施形態に限定されない。
【００４０】
また、本発明の内燃機関用オイルリング１０００は、外周面の耐磨耗性の強化のために、メッキおよびその他の熱処理過程が必要となり得る。前記内燃機関用オイルリング１０００のメッキ過程は、前記内燃機関用オイルリング１０００を複数個積層してメッキ工程を実施することができる。したがって、前記圧縮部屈曲部２４０によって複数個のリングの間に離隔する空間がなければ、メッキ工程時に積層された前記内燃機関用ピストンリング１０００にメッキ工程に使用される金属が複数個の前記内燃機関用オイルリング１０００の間隙に干渉し、後処理工程を要する可能性がある。したがって、前記圧縮部外周面２１０と前記圧縮部１面２２０の連結部に突出し屈曲状の圧縮部屈曲部２４０が形成され、かかる干渉を防止し、後処理工程が要らなくなるようにすることができる。
【００４１】
内燃機関用オイルリング１０００のスクレーパ部３００は、スクレーパ部外周面３１０と、スクレーパ部１面３２０と、ノーズ３３０と、フック３４０と、スクレーパ部２面３５０とを含むことができる。各構成要素についてより詳細に説明すると、以下のとおりである。
【００４２】
スクレーパ部外周面３１０は、前記内燃機関用オイルリング１０００の下部で内燃機関シリンダ内壁と密着し摺動結合する。そのため、内燃機関の燃焼室で形成されクランク室方向に漏れたブローバイガスが、前記スクレーパ部外周面３１０を介して制限され得、前記スクレーパ部外周面３１０は、従来のオイルリング１２がシリンダ内壁と密着する下部接触面積よりもシリンダ内壁と接する面積が広く形成され、従来のオイルリング１２が装着されたピストン結合体が前記シリンダの内部に傷をつけていた現象を防止することができる。したがって、構造的に前記スクレーパ部外周面３１０は、上端部で前記本体１００の半径方向に延びる前記スクレーパ部１面が形成され、前記スクレーパ部外周面３１０の下端部には、前記ノーズ３３０が突出した形状に形成され、前記シリンダ内壁に過剰供給されたオイルを簡単かつ容易に掻き取って収集およびクランク室に排出することがある。
【００４３】
ノーズ３３０についてより詳細に説明すると、前記ノーズ３３０は、前記スクレーパ部外周面３１０が前記シリンダ内壁と密着する終端部で小さい半径を有する突起形状にクランク室方向の方に突出し、前記シリンダ内壁に過剰供給されたオイルを容易に掻き下げるように形成され得る。
【００４４】
フック３４０は、前記ノーズ３３０が前記内燃機関用オイルリング１０００の半径方向の内側に延びる部分に所定の半径の空間で形成され、前記ノーズ３３０で掻き取られたオイルを誘導する流路の役割と、高圧を有しているオイルを一時的に貯蔵し減圧できる役割を果たす。
【００４５】
スクレーパ部２面３５０は、前記フック３４０と連結され、前記ノーズ３３０の最下端の位置と同じ位置またはより下部でクランク室方向に向かって形成され得る。前記スクレーパ部２面３５０は、ピストンが燃焼室に上がる上り行程時に前記内燃機関用ピストンリングが装着されるリング溝のクランク室方向の面積と密着して、燃焼室で生成される高温高圧のブローバイガスおよびオイルの漏れを遮断することができる効果が得られるように、前記リング溝の下面と平行に形成され得る。
【００４６】
内燃機関用オイルリング１０００のオイル吸入部４００は、オイル流路面４１０と、オイルホール４２０と、オイルホール屈曲部４３０ａ、４３０ｂと、エキスパンダ４４０とを含むことができる。各構成要素についてより詳細に説明すると、以下のとおりである。
【００４７】
オイル流路面４１０は、前記シリンダ内壁と離隔して前記圧縮部２００と前記スクレーパ部３００との間に形成された空間であり、前記シリンダ内壁に過剰供給されたオイルの流路の役割を果たし、過剰供給されたオイルを前記オイルホール４２０に誘導する。
【００４８】
オイルホール４２０は、前記オイル流路面４１０に沿って一つまたは複数個で前記本体１００を貫通するように形成され、放射状に配置され得る。前記オイル流路面４１０で収集されたオイルを前記オイルホール４２０を介して前記本体１００の内部に流入させるように形成され得る。
【００４９】
オイルホール屈曲部４３０ａ、４３０ｂは、前記圧縮部２００の下部と前記スクレーパ部３００の上部で、それぞれ前記本体１００方向に延びる前記圧縮部２面２３０および前記スクレーパ部１面３２０と前記オイル吸入部４００を連結する箇所に所定の屈曲を有して突出した形状に形成され、前記オイル流路面４１０に収集されるオイルの内燃機関の燃焼室に供給される混合気の不完全燃焼による炭化水素結合体またはシリンダ内壁の摩耗による金属残渣などがオイルと結合し積層するものを、前記オイルホール４２０へのオイル流入の際に不純物がオイルとともに排出されるように屈曲状に形成され得る。
【００５０】
エキスパンダ４４０は、リング形状を有する前記本体１００の内周面上に配置され、前記シリンダ内壁の方向に所定の圧力を提供し、前記シリンダ内壁に前記内燃機関用オイルリング１０００をさらに密着する役割を果たす。前記エキスパンダ４４０は、前記内燃機関用オイルリング１０００をシリンダ内壁にさらに密着することができる弾性を有するコイルバネで形成されてもよい。
【００５１】
内燃機関用オイルリングの詳細な技術的特徴
本発明の内燃機関用オイルリング１０００が、圧縮リング、オイルリング、スクレーパリングの機能をいずれも果たすためには、全内燃機関用オイルリングの厚さ、すなわち、軸方向の長さをＬとしたときに、圧縮部２００、スクレーパ部３００、スクレーパ部外周面３１０の長さなどが特定の範囲で設定されなければならない。
【００５２】
図４に図示されているように、Ｌ１は、圧縮部２００の長さＬ１を示すものであり、圧縮部１面２２０と圧縮部２面２３０との距離であり、Ｌ２は、スクレーパ部３００の長さＬ２を示すものであり、スクレーパ部１面３２０とスクレーパ部２面３５０との距離であり、スクレーパ部３００の長さＬ２は、スクレーパ部外周面３１０の長さＬ２とノーズ３３０で前記スクレーパ部２面３５０との距離Ｌ３との和で示すことができる。
【００５３】
上述のとおり、本発明の内燃機関用オイルリング１０００は、燃焼室で生成される高温高圧の排気ガスを従来のオイルリング１２よりも制限し、内燃機関の内部の高温の熱を効率的に排出するために、内燃機関シリンダと密着する前記圧縮部２００の長さＬ１と、前記スクレーパ部外周面３１０の長さＬ２の長さを適宜設計しなければならない。前記圧縮部２００の長さＬ１とスクレーパ部外周面３１０の長さＬ２が長いほど、内燃機関の内部の熱排出およびオイルコントロールが容易であるが、これに伴い、内燃機関の行程時に前記内燃機関用オイルリング１０００と前記シリンダ内壁との摩擦が高くなり、結果、内燃機関の効率を低下させ得る。そのため、相対的に燃焼室で生成される高温高圧の排気ガスが前記スクレーパ部３００よりも相対的に多く流入され得る前記圧縮部２００の長さＬ１は、前記内燃機関用オイルリングの長さＬの０．２〜０．４倍に形成されることが好ましく、より好ましくは、０．２５〜０．３５倍に形成されることが好ましい。一方、スクレーパ部外周面の長さＬ３は、圧縮部２００の長さＬ１よりも小さく形成され、前記内燃機関用オイルリングの長さＬの０．２〜０．３倍に形成されることが好ましく、より好ましくは０．２２〜０．２８倍に形成されることが好ましい。
【００５４】
また、前記ノーズ３３０の最下端部と前記スクレーパ部２面との距離Ｌ３は、前記ノーズ３３０およびフック３４０の作製の際、工程用切削ツールが容易に挿入され得る長さに設計されなければならず、そのため、前記ノーズ３３０の最下端部と前記スクレーパ部２面３５０との距離Ｌ３は、前記スクレーパ部２面３５０と段差を形成するように形成され、内燃機関用オイルリングの長さＬの０．０３〜０．１３倍に形成されることが好ましく、より好ましくは０．０４〜０．１倍に形成されることが好ましい。
【００５５】
図５に図示されているように、本発明の内燃機関用オイルリング１０００は、内燃機関のシリンダの内部で高速、高圧の環境に長期間露出するため、前記シリンダ内壁との摩擦によって前記内燃機関用オイルリング１０００の摩耗と前記シリンダ内壁の摩耗を起こし得る。したがって、前記シリンダの内部をスムーズに動くことができる均質な接触面と高い耐磨耗性の前記内燃機関用オイルリング１０００の外周面を有する必要がある。前記内燃機関用オイルリング１０００の変形実施形態を示す図５には、耐磨耗性強化層５００が図示されている。前記耐磨耗性強化層５００は、レーザ熱処理により形成され得る。前記レーザ熱処理は、前記内燃機関用オイルリング１０００が前記シリンダ内壁と接する部位に、ビッカース硬さＨＶ４４５〜ＨＶ８８５を有することができる耐磨耗性強化層５００が形成され得る。
【００５６】
また、図４および図５に図示されているように、前記耐磨耗性強化層５００は、前記ビッカース硬さＨＶ４４５〜ＨＶ８８５の範囲を有することができる厚さＤ１が、前記内燃機関用オイルリングの長さＬの０．０３〜０．１３倍に形成されることが好ましく、より好ましくは０．０４〜０．１倍に形成されることが好適である。
【００５７】
内燃機関用オイルリングを含むピストン結合体の全体的な構成
図６に図示されているように、本発明の内燃機関用オイルリング１０００およびこれを含むピストン結合体２０００は、内燃機関のシリンダの内部に装着されることが好ましい。前記ピストン結合体２０００は、従来の複数個のピストンリングが装着されるリング溝６００を含み、前記リング溝６００のクランク室方向の最下端のリング溝６００に前記内燃機関用オイルリング１０００が装着され、前記内燃機関用オイルリング１０００が前記シリンダ内壁に過剰供給されたオイルを掻き下げたときに、掻き取られたオイルを容易にクランク室に誘導および排出することができるオイル供給ホール７００を含んで形成され得る。
【００５８】
また、前記オイル供給ホール７００の一端は、前記スクレーパ部フックの内周端から内側に所定の間隔離隔した位置に配置され、ピストンの内側に下方に傾斜した形態に形成される。特に、前記オイル供給ホール７００は、前記内燃機関用オイルリング１０００が装着されるリング溝６００の下部からピストンの内側に下方に傾斜した形態に形成され、前記内燃機関用ピストンリング１０００に収集および誘導されたオイルの排出が容易であるように形成され得る。
【００５９】
図７に図示されているように、本発明の内燃機関用オイルリング１０００およびこれを含むピストン結合体２０００の結合実施形態による前記ピストン結合体２０００の下り行程の際、オイル３０は、３つの位置で異なる流れで観察することができる。第一に、圧縮部２００の上部の前記オイル３０の流れである。特に、前記圧縮部２００の上部では、前記ピストン結合体２０００の下り行程の際、前記内燃機関用ピストンリング１０００とリング溝６００の燃焼室方向の内壁に密着して前記圧縮部２００の上部が密閉する効果が得られる。また、前記ピストン結合体２０００が下降して、前記圧縮部２００の上部に積層された前記オイル３０を慣性および前記内燃機関用オイルリング１０００の上部に装着される他のピストンリングを介して過剰供給された前記オイル３０を掻き下げ、前記シリンダ内壁２０に広がるようにする。
【００６０】
第二に、オイル吸入部４００での前記オイル３０の流れである。前記オイル吸入部４００と連結される圧縮部２面２３０が、前記シリンダ内壁２０に過剰供給された前記オイル３０を掻き下げ、オイル流路面４１０を介して収集し、オイルホール３２０に誘導して、前記内燃機関用ピストンリング１０００の内部と前記リング溝６００が形成する空間に前記オイル３０を誘導し貯蔵することができる。また、前記ピストン結合体２０００の下り行程により、慣性によって前記内燃機関用オイルリング１０００が前記リング溝６００の下部から離隔して生成される隙間部に収集された前記オイル３０が排出され得る。
【００６１】
第三に、スクレーパ部３００の下部での前記オイル３０の流れである。前記ピストン結合体２０００の下り行程により、前記内燃機関の圧力によってクランク室から前記シリンダ内壁２００と前記ピストン結合体２０００との間に噴射される前記オイル３０が前記スクレーパ部３００の下部と前記シリンダ内壁２０に供給される。前記オイル３０のうち前記シリンダ内壁に過剰供給され、ノーズ３３０を介して掻き取られたオイル３０が、前記ノーズ３３の半径方向の内側延長線に誘導され、フック３４０で前記オイル３０の方向転換および一時的な貯蔵で瞬間減圧し、前記オイル供給ホール７００に誘導することができる。また、前記リング溝６００の下部に生成される前記隙間部に排出された前記オイル３０が前記オイル供給ホール７００に誘導され得る。
【００６２】
図８に図示されているように、本発明の内燃機関用オイルリング１０００およびこれを含むピストン結合体２０００の結合実施形態による前記ピストン結合体２０００の上り行程の際、オイル３０は、３つの位置で異なる流れで観察することができる。
【００６３】
第一に、圧縮部２００の上部の前記オイル３０の流れである。前記圧縮部２００の上部では、前記ピストン結合体２０００の上り行程の際、前記内燃機関用ピストンリング１０００が装着されるリング溝６００とピストンリング１０００が所定の間隔離隔して隙間部が生成される。前記圧縮部２００の燃焼室方向の上部に積層された前記オイル３０を前記ピストン結合体２０００が上りながら、前記シリンダ内壁２０に前記オイル３０を薄く伸ばして油膜を形成することができ、前記油膜を形成した後、残ったオイル３０を前記隙間部を介して前記内燃機関用ピストンリング１０００と前記リング溝６００が形成する空間に誘導され得る。
【００６４】
第二に、オイル吸入部４００での前記オイル３０の流れである。前記オイル吸入部４００と連結されるスクレーパ部１面３２０が前記シリンダ内壁２０に過剰供給された前記オイル３０を掻き上げて前記シリンダ内壁２０に薄い油膜を形成することができ、オイル流路面４１０を介して収集された前記オイル３０をオイルホール３２０に誘導して、前記内燃機関用ピストンリング１０００の内部と前記リング溝６００が形成する空間に前記オイル３０を一時的に貯蔵することができる。また、前記ピストン結合体２０００の上り行程により慣性によって前記リング溝６００の燃焼室方向の上側から離隔して生成される前記隙間部に収集された前記オイル３０を排出し、前記内燃機関用ピストンリング１０００および前記リング溝６００が形成する空間に貯蔵された前記オイル３０が内燃機関の燃焼室に漏れて前記隙間部に流入されるブローバイガスの遮断の効果が得られることは言うまでもない。
【００６５】
第三に、スクレーパ部３００の下部での前記オイル３０の流れである。前記スクレーパ部３００の下部では、前記ピストン結合体２０００の上り行程の際、前記内燃機関用ピストンリング１０００が装着されるリング溝６００とクランク室方向の内壁と前記スクレーパ部３００の下部が密閉する効果を得ることができる。したがって、オイル貫通ホール７００やクランク室で逆流可能性のある前記オイル３０を遮断することができ、前記スクレーパ部３００を介して前記オイル３０をまたクランク室またはオイル貫通ホール７００に誘導し排出することができる。
【００６６】
本発明は、様々な変更を加えることができ、様々な実施形態を有することができるため、特定の実施形態を図面に例示し、詳細に説明する。しかし、これは、本発明を特定の実施形態について限定するものではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変更、均等物ないし代替物を含むものと理解すべきである。
【００６７】
ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いるか「接続されて」いると言及されたときには、他の構成要素に直接連結されているかまたは接続されていることもあるが、中間にその他の構成要素が存在し得ると理解すべきである。
【００６８】
他に定義されない限り、技術的または科学的な用語を含んでここで使用されるすべての用語は、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が一般的に理解しているものと同じ意味を有している。
【００６９】
一般的に使用される辞書に定義されているような用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致する意味を有すると解釈すべきであり、本出願で明白に定義しない限り、理想的または過剰に形式的な意味に解釈されない。このときに使用される技術用語および科学用語において他の定義がなければ、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が通常理解している意味を有し、下記の説明および添付の図面で本発明の要旨を不明瞭にし得る公知の機能および構成に関する説明は省略する。
【００７０】
本発明は、前記の一実施形態に限定されず、適用範囲が多様であることは言うまでもなく、請求の範囲で請求する本発明の要旨から逸脱することなく、様々な変形実施が可能であることは言うまでもない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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