KR100613626B1 - 차량 엔진용 피스톤 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 엔진용 피스톤에 관한 것으로서, 이를 위하여 본 발명은 스커트부의 핀 보어에 관형상의 피스톤 핀이 스냅 링에 의해서 이탈 방지되게 결합되는 차량 엔진용 피스톤에 있어서, 상기 피스톤 핀(30)은 상기 핀 보어(21)의 전체 길이에 근접하는 길이로 구비되어 상기 핀 보어(21)에 삽입되고, 상기 피스톤 핀(30)의 양측 주면에는 상기 핀 보어(21)의 양측으로 형성한 링 홈(21b)과 연통되도록 내주면의 서로 마주보는 위치에 각각 끼움홀(31)을 형성하고, 마주보는 끼움홀(31) 사이에는 각각 끼움홀(31)을 관통하여 양끝단부가 링 홈(21b)에 끼워지는 링 스프링(40)에 의해 상기 피스톤 핀(30)의 유동이 방지되도록 하는 구성인 바 엔진의 고출력에 따른 작용 면압을 보다 저감시킴으로서 엔진의 안정된 구동과 부품의 사용 수명을 연장시키는 동시에 엔진의 고출력화 등의 고성능화에 따른 적절한 대응을 가능케하여 보다 적은 비용으로 부품의 관리가 용이토록 한다.

피스톤, 스커트부, 핀 보어, 피스톤 핀, 스냅 링

Description

차량 엔진용 피스톤{Piston of engine for vehicle}

도 1은 일반적인 피스톤에서의 피스톤 핀 결합 구조를 도시한 측단면도,

도 2는 본 발명에 따른 피스톤 핀의 결합 구조를 도시한 반단면 분리 사시도,

도 3은 본 발명의 결합된 상태를 도시한 측단면도,

도 4는 본 발명에 따른 링 스프링의 구성을 도시한 측면도.

※도면의 중요한 부분에 대한 부호의 설명

10 : 헤드부 20 : 스커트부

21 : 핀 보어 30 : 피스톤 핀

31 : 끼움홀 40 : 핀 스프링

본 발명은 차량 엔진용 피스톤에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량 엔진용 피스톤에 관한 것이다.

일반적으로 엔진의 각 실린더에는 연료의 폭발력을 직접적으로 받아 들이는 피스톤이 구비되어 있으며, 이 피스톤은 커넥팅 로드를 매개로 크랭크축에 연결되 고, 피스톤의 직선왕복운동이 크랭크축의 회전운동으로 변환되도록 하고 있다.

피스톤과 커넥팅 로드는 도 1에 도시된 바와 같이 피스톤 핀(5)을 매개로 상호 연결되도록 하고 있는 바, 피스톤(1) 하부의 스커트부(2)를 관통하는 핀 보어(3)가 형성되고, 스커트부(2)로는 커넥팅 로드(4)의 상단부인 스몰엔드부가 하측으로부터 삽입되며, 이 상태에서 핀 보어(3)로 피스톤 핀(5)이 커넥팅 로드(4)의 스몰엔드부를 관통하여 삽입됨으로써 피스톤(1)과 커넥팅 로드(4)의 연결이 이루어지도록 하고 있다.

이때 커넥팅 로드(4)의 스몰엔드부와 피스톤 핀(5)의 사이에는 엔진 작동시 고속의 섭동작용이 일어나게 되는데, 이로 인해 피스톤 핀(5)은 좌우로 이동하게 되므로 피스톤 핀(5)과 커넥팅 로드(4)의 연결상태가 안정적이지 못하게 된다.

이를 방지하기 위하여 현재는 피스톤 핀(5)의 양 단부와 접하는 핀 보어(3)의 보스부(6)에는 원형의 그루브(7)를 형성하고, 이 그루브(7)에 스냅 링(8)을 끼워 넣음으로써 피스톤 핀(5)의 좌우이동이 방지되도록 하고 있다.

이와 같은 스냅 링(8)은 일부가 절단되어 소정의 폭으로 링갭을 갖는 링형상의 판재인 바, 양단의 구멍으로 특정 공구를 사용해서 양단의 거리가 좁혀지게 하여 지름을 축소시킨 상태에서 보스부(6)의 그루브(7)에 맞춤끼워지거나 이탈시킬 수 있도록 하고 있다.

한편 피스톤(1)은 엔진 연소실로부터의 폭발력에 충분히 견딜 수 있도록 하는 알루미늄 재질로 구비되도록 하고 있으며, 이때의 작용 면압은 재질이 허용하는 면압을 초과해서는 않되도록 하고 있다.

하지만 엔진이 점차 고출력, 고폭발 압력화로 발전하면서 작용 면압은 계속적으로 상승하게 되므로 이를 수용하기 위해서는 피스톤 핀(5)의 길이를 늘려야만 하나 피스톤 핀(5)의 바깥측으로는 스냅 링(8)이 끼워지도록 하고 있고, 스냅 링(8)의 장착을 위해서는 반드시 일정 폭의 보스부(6)가 필요로 되므로 늘어나는 작용 면압에 적절히 대응할 수가 없는 한계가 있다.

따라서 일부에서는 피스톤 핀(5)의 외경을 확대시키는 경우도 있으나, 이때에는 피스톤 핀(5) 뿐만 아니라 피스톤(1)과 커넥팅 로드(4)와 커넥팅 로드 부싱(미도시) 등이 동시에 변경되어야만 하므로 대단히 복잡하고 난해한 구조 개선 작업이 선행되어야 하는 문제가 있다.

또한 최근에는 피스톤 핀(5)의 핀 보어(3)와 접촉되는 부위로 고가의 부싱을 삽입시켜 허용 면압이 증대되게 하기도 하나 이 경우에는 지나친 원가 상승을 감수해야 하는 문제가 있다.

이에 본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 본 발명의 목적은 구조적 변경을 최소화하면서도 원가 상승이 방지되도록 하는 동시에 피스톤에 가해지는 점차 커지는 작용 면압에 대해 적절히 대응할 수 있는 허용 면압을 형성할 수 있도록 하는 차량 엔진용 피스톤을 제공하는데 있다.

상기한 목적 달성을 위하여 본 발명은 스커트부의 핀 보어에 관형상의 피스톤 핀이 스냅 링에 의해서 이탈 방지되게 결합되는 차량 엔진용 피스톤에 있어서, 상기 피스톤 핀은 상기 핀 보어의 전체 길이에 근접하는 길이로 구비되어 상기 핀 보어에 삽입되고, 상기 피스톤 핀의 양측 주면에는 상기 핀 보어의 양측으로 형성한 링 홈과 연통되도록 내주면의 서로 마주보는 위치에 각각 끼움홀을 형성하고, 마주보는 끼움홀 사이에는 각각 끼움홀을 관통하여 양끝단부가 링 홈에 끼워지는 링 스프링에 의해 상기 피스톤 핀의 유동이 방지되도록 하는 구성이다.

이를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 피스톤을 도시한 반단면 사시도이고, 도 3은 본 발명의 측단면도이다.

도시한 바와 같이 본 발명의 피스톤은 크게 상측의 헤드부(10)와 하측의 스커트부(20)로서 이루어지며, 스커트부(20)에는 수평 관통되게 형성한 관통홀인 핀 보어(21)가 형성된다.

이러한 핀 보어(21)에는 소정의 두께를 갖는 관형상의 피스톤 핀(30)이 삽입되며, 이 피스톤 핀(30)의 중간 부위로 커넥팅 로드(미도시)의 스몰엔드부가 결합되고, 핀 보어(21)에서 피스톤 핀(30)은 이탈 방지되게 결합되도록 하고 있는 바 이러한 구성은 종전의 피스톤 구성과 대동소이하다.

다만 본 발명에서는 핀 보어(21)에 삽입되는 피스톤 핀(30)과 이 피스톤 핀(30)을 고정시키는 고정 수단을 개선하도록 하는데 가장 두드러진 특징이 있다.

즉 본 발명에서의 피스톤 핀(30)은 우선 스커트부(20)에 형성되는 핀 보어(21)의 전체 길이에 근접하는 길이로 형성한다. 다시 말해 스커트부(20)에서 핀 보어(21)의 양측 끝단부에 이르는 길이 또는 그 길이에 근사한 길이로서 피스톤 핀 (30)을 구비한다.

이때 핀 보어(21)의 양측 보스부(21a)에는 종전과 마찬가지로 링 홈(21b)이 형성되어 있다.

한편 관형상의 피스톤 핀(30)에는 양측 단부에 각각 내주면의 서로 마주보는 면에 대칭되게 주면을 소정의 길이로 절개하여 끼움홀(31)이 형성되도록 한다. 끼움홀(31)은 피스톤 핀(30)의 주면을 대응되는 방향으로 완전 관통되도록 한다.

이때의 끼움홀(31)은 핀 보어(21)에 피스톤 핀(30)을 조립하였을 때 핀 보어(21)의 보스부(21a)에 형성한 링 홈(21b)과 상호 연통되도록 동일 수직선상에 위치되도록 한다.

이와 같은 핀 보어(21)에서의 피스톤 핀(30) 조립은 끼움홀(31)과 링 홈(21b)을 관통하는 링 스프링(40)에 의해서 탄력적으로 지지하면서 견고한 결합 구조를 형성토록 한다.

이때 링 스프링(40)은 도 4에서와 같이 양끝단부를 안쪽으로 동시에 누르면 가상선에서와 같이 양끝단부간 길이가 축소되며, 누르는 힘을 해제하면 자체 탄성에 의해서 최초의 상태로 복귀되는 형상이다.

특히 링 스프링(40)은 도시한 바와 같이 와이어를 마름모 형상으로 절곡시켜 형성하면서 길이 방향의 양끝단부 사이에서 일측은 상호 소정의 간격으로 절단되어 길이 방향으로 신축성을 갖도록 하는 것이 가장 바람직하다.

또한 링 스프링(40)은 탄성력을 갖는 스프링 강으로 이루어지도록 하는 것이 보다 바람직하다.

상기한 구성에 따른 본 발명의 작용에 대해서 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

본 발명의 스커트부(20)를 수평 관통시킨 핀 보어(21)로 일단 피스톤 핀(30)을 일측으로부터 강제 조립에 의해서 결합되게 한다.

이때 스커트부(20)의 중앙 부위는 수직의 방향으로 소정의 폭만큼 하향 개방되도록 하고 있는 바 이 부위를 통해 하부로부터 커넥팅 로드의 스몰엔드부가 삽입되도록 한다.

커넥팅 로드의 스몰엔드부를 삽입시킨 상태에서 일측으로부터 핀 보어(21)로 피스톤 핀(30)을 강제 조립하게 되면 커넥팅 로드의 스몰엔드부의 내경부로 피스톤 핀(30)이 관통하면서 커넥팅 로드의 일단이 견고하게 고정되도록 한다.

이러한 커넥팅 로드의 결합 시 커넥팅 로드의 스몰엔드부와 피스톤 핀(30)의 외경 사이에는 종전과 마찬가지로 커넥팅 로드가 회전 가능하도록 베어링(미도시)이 당연히 개제되도록 한다.

피스톤 핀(30)을 핀 보어(21)에 끼워지도록 할 때 피스톤 핀(30)의 양측단부에서 주면에 상호 대칭이 되게 형성한 끼움홀(31)이 핀 보어(21)의 양측 보스부(21a)에 형성한 링 홈(21b)과 동일 수직선상에 위치되게 함으로써 끼움홀(21)과 링 홈(21b)간 상호 연통되도록 한다.

이렇게 끼움홀(21)과 링 홈(21b)간을 상호 연통되도록 하면 핀 보어(21)의 일측의 외측으로부터 수축 및 팽창이 용이하게 구비되는 링 스프링(40)을 수축시켜 핀 보어(21)의 내측으로 삽입되게 한 다음 링 스프링(40)이 끼움홀(21)과 링 홈 (21b)과 동일 수직선상에 위치되면 링 스프링(40)을 동시에 양끝단부로부터 누르고 있던 힘을 해제한다.

누르고 있던 힘을 해제시키게 되면 압축되어 있던 링 스프링(40)의 양끝단부가 서로 대응되는 위치로 끼움홀(21)을 관통하여 링 홈(21b)에 이르도록 팽창되어 결국 피스톤 핀(30)을 견고하게 고정시키는 상태가 된다.

이와 같이 피스톤을 조립하게 되면 우선 헤드부(10)의 상측 연소실에서 발생되는 강한 폭발력이 피스톤에 전달되면서 일정한 작용 면압을 요구하게 된다.

이때 이미 본 발명에서의 피스톤 핀(30)은 종전에 비해 양측으로 보다 길이가 연장되면서 연소실의 폭발압에 적절히 대응할 수 있는 대응 면압을 제공하게 되는 것이다.

다시 말해 연소실에서의 폭발에 따라 발생되는 작용 압력을 핀 보어(21)에서의 피스톤 핀(30)에 작용하게 되는 작용 면압을 소정의 비율(약 13%)로 저감시키는 간단한 개선에 의해 차량 엔진의 고출력화에도 적절히 대응할 수가 있도록 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 핀 보어(21)에 끼워지는 피스톤 핀(30)의 길이를 보다 연장하는 한편 이 피스톤 핀(30)의 양측단부에서 각각의 내주면에는 상호 대칭되게 하여 끼움홀(31)을 형성하는 동시에 피스톤 핀(30)에 형성한 끼움홀(31)과 핀 보어(21) 양측단부의 링 홈(21b)간으로 핀 스프링(40)이 끼워지도록 하는 간단한 구조 개선에 의해 엔진의 고출력에 따른 작용 면압은 보다 저감되게 함으로서 엔진의 안정된 구동과 부품의 사용 수명을 연장시키는 이점이 있다,

특히 본 발명은 대단히 간소하게 구성을 개선함으로써 엔진의 고출력화 등의 고성능화에 따른 적절한 대응을 가능케하여 보다 적은 비용으로 부품의 관리가 용이토록 하는 매우 유용한 효과를 제공한다.

Claims (4)

1. 스커트부의 핀 보어에 관형상의 피스톤 핀이 스냅 링에 의해서 이탈 방지되게 결합되는 차량 엔진용 피스톤에 있어서,

   상기 피스톤 핀(30)은 상기 핀 보어(21)의 전체 길이에 근접하는 길이로 구비되어 상기 핀 보어(21)에 삽입되고, 상기 피스톤 핀(30)의 양측 주면에는 상기 핀 보어(21)의 양측으로 형성한 링 홈(21b)과 연통되도록 내주면의 서로 마주보는 위치에 각각 끼움홀(31)을 형성하며, 마주보는 끼움홀(31) 사이에는 각각 끼움홀(31)을 관통하여 양끝단부가 링 홈(21b)에 끼워지는 링 스프링(40)에 의해 상기 피스톤 핀(30)의 유동이 방지되도록 하는 것을 특징으로 하는 차량 엔진용 피스톤.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 링 스프링(40)은 와이어를 마름모 형상으로 절곡시켜 형성하면서 길이 방향의 양끝단부 사이에서 일측은 상호 소정의 간격으로 절단되어 길이 방향으로 신축성을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 차량 엔진용 피스톤.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 링 스프링(40)은 탄성력을 갖는 스프링 강으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 엔진용 피스톤.

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