KR100643420B1 - 단조강 및 냉각 채널로 구성된 피스톤 기본 몸체를 구비한 피스톤 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단조강으로 제조된 피스톤 기본 몸체(2), 냉각 채널(12)을 포함하고 있는 피스톤(1)에 관한 것이다. 본 발명의 피스톤은 박스 형상의 샤프트(11), 보스와 보스 지지부, 보스 지지부(8) 사이를 연결하는 벽(9) 및 연소통(6)을 포함한다. 본 발명의 목적은 링 부분의 강성을 증가시키기 위한 것이다. 상기 목적을 위하여, 상기 피스톤(1)은 상기 보스 구멍(7)의 상부를 둘러싸고 있는 벽을 포함한다. 냉각 채널(2)을 경계하는 구조 부품(3)의 상기 벽과 피스톤 헤드(5) 사이에 용접되어 있다. 이러한 구조는 상기 형식의 피스톤(1) 내에서의 링 부분 강성을 증가시켜 준다.

Description

단조강 및 냉각 채널로 구성된 피스톤 기본 몸체를 구비한 피스톤{PISTON WITH A PISTON BASE BODY COMPRISED OF FORGED STEEL AND OF A COOLING CHANNEL}

본 발명은 특허청구범위 제1항의 전제부에 따른 단조강 및 냉각 채널로 구성된 피스톤 기본 몸체를 구비한 피스톤에 관한 것이다.

이러한 유형의 피스톤 및 이의 제조 방법은 독일 공개 특허 공보 제44 46 726 A1호에 공지되어 있다. 이러한 유형의 피스톤의 경우에, 링 밴드(ring band)를 피스톤 기본 몸체에 부착하는 것은 피스톤 헤드를 거쳐서만 이루어지며, 그 결과 링 밴드가 변형되기 쉬운 문제점이 있었다.

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이러한 문제점은 특허청구범위 제1항의 특징에 의하여 해소된다. 바람직한 다른 실시 태양이 종속항에 기재되어 있다.
본 발명의 구성에 의하면, 링 밴드의 그리고 피스톤 헤드의 적어도 일부분은 2개의 용접 시임에 의한 피스톤 기본 몸체와 용접된 구조 부품에 의하여 형성되므로, 링 부분의 강성이 현저하게 상승된다.

박스 형상의 샤프트는 압력 및 반압력 방향으로(도면에 도시된 바와 같이) 링 밴드로부터 분리되거나 또는 그와 함께 주위 벽(10)에 연결될 수 있다.

주철로 형성된 피스톤은 국제 공개 특허 공보 제80/02308호에 공지되어 있으며, 이러한 경우에 상부 부분과 보스 부분은 서로 용접되어 있으며, 이러한 피스톤은 보스의 상부 주위를 둘러싸고 있는 리브를 구비하지만, 이러한 리브는 상부 부분과 용접되어 있지 않으며 보강 기능을 갖지 않는다.

독일 공개 특허 공보 제24 34 902 A호에는, 1개의 피스톤에 있어서 링 밴드의 부분과 피스톤 저부의 반경 방향으로 외측에 배치되어 있는 부분이 용접되어 결합된 부분에 의하여 형성되는 피스톤이 공지되어 있다. 하지만, 이러한 기술 구성은 단지 냉각 채널을 형성하기 위하여, 즉 이러한 유형에 속하는 선행 기술의 일반적인 경우에 이미 강판에 의하여 복잡하게 형성된 냉각 채널의 폐쇄에 의하여 문제점을 해결하는 데 사용된다.

또한, 독일 공개 특허 공보 제30 32 671 A호에는 1개의 피스톤이 공지되어 있으며, 이러한 피스톤의 경우에 내열강으로 형성된 상부 부분과 연속 압축된 강으로 형성된 하부 부분이 용접되어 있다.

도 1은 본 발명에 따른 피스톤의 부분 단면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 피스톤의 또 다른 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 피스톤의 또 다른 실시예의 부분 단면도이다.

도 4는 도 3에 도시된 피스톤의 또 다른 단면도이다.

이하에서는 실시예들을 중심으로 본 발명을 상세히 설명한다.

피스톤(1)은 피스톤 기본 몸체(2)와 이에 용접된 구조 부품(3)으로 구성되며, 이러한 구조 부품(3)은 링 부분(4a), 피스톤 랜드(piston land)(4b) 및 피스톤 헤드(5)를 포함한다. 링 부분(4a)과 피스톤 랜드(4b)는 링 밴드(ring band)로 불리우며, 이러한 링 밴드는 도면 부호 4로 도시되어 있다. 피스톤 헤드(5)에는 연소통(6)이 배치된다. 피스톤 기본 몸체(2)는, 보스 구멍(7)을 구비한 보스와, 보스 구멍(7)의 상부에 접합되어 있으며 보스와 보스들 사이의 연결 벽(9) 외측에 배치되어 있는 주위 벽(10), 보스들 사이의 연결 벽(9) 및 보스 지지부(8)와, 연소통(6)을 구비한 피스톤 헤드(5)로 구성된다. 피스톤(1)의 내부에서 보스 지지부(8)의 영역에는 자체의 스프링 조임 상태로 강판(13)이 고정되며, 이러한 강판은 내부 냉각실의 하부 경계를 형성한다.

주위 벽(10)은 보스 내지 보스 지지부들 사이의 연결 벽으로부터 시작하여 반경 방향 외측으로 비스듬히 상부를 향하여 연장된다.

용접 시임(seam)은 반경 방향으로 외부에 배치되며, 피스톤 헤드(5)의 영역에 축 방향의 시임으로서 배치되고, 두 번째 홈(Ⅱ)과 세 번째 홈(Ⅲ) 사이의 링 밴드(4)의 영역에 반경 방향 시임으로서 배치되어 있다. 이러한 용접 시임은, 레이저 용접이나 전자 비임 용접에 의해서, MIG 용접 공법, 즉 용접 공법에 영향을 미치지 않는 불활성 가스를 사용하는 금속-불활성 가스 용접 공법으로 제조되거나, 또는 MAG 용접 공법, 즉 용접 공법에 영향을 미치는 가스 혼합물을 사용하는 금속-활성 가스 용접 공법으로 제조된다.

박스 형상의 샤프트(11)는 다만 보스와 또는 추가적으로 링 밴드(4)와 연결될 수 있다.

주위 벽(10)은 실질적으로 냉각 채널(12)의 하부 경계를 형성하고, 용접된 구조 부품(3)은 실질적으로 냉각 채널(12)의 반경 방향 외측 경계를 형성한다. 피스톤 기본 몸체(2)는 적어도 0.3%의 탄소 당량(carbon equivalent)을 갖는 것을 특징으로 하는 합금강으로 제조된다. 이러한 합금강은 일정 탄소 함유량과 더불어 합금 원소들을 가지며, 이러한 합금 원소들은 탄소와 마찬가지로 강의 용접성에 영향을 미친다. 피스톤 기본 몸체를 형성하는 합금강은 적어도 0.3%의 탄소 함유량을 갖는 비합금강과 동일한 용접성을 갖는다.

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Claims (2)

1. 박스 형상의 샤프트(11)를 구비한 단조강으로 형성된 피스톤 기본 몸체(2)와, 보스 구멍(7) 및 보스 지지부(8)를 구비한 보스와, 보스 지지부들 사이의 연결 벽(9) 및 연소통(6)과, 냉각 채널(12)을 구비한 피스톤(1)에 있어서,

   - 보스 구멍(7)의 축방향으로 상부에는 반경 방향의 보스 지지부(8)와 연결 벽(9)의 외측에 피스톤 기본 몸체(2)와 일체로 주위 벽(10)이 접설되어 있으며,

   - 링 밴드의 적어도 일부분과 피스톤 헤드(5)의 반경 방향의 외측으로 배치되는 부분은 피스톤 기본 몸체(2)와 용접된 구조 부품(3)에 의하여 형성되며,

   - 피스톤 기본 몸체(2)의 주위 벽(10)과 피스톤 기본 몸체(2)와 용접된 구조 부품(3)은 공동으로 반경 방향의 외측 및 축 방향으로 하부의 냉각 채널(12) 경계벽을 형성하여 링 부분의 영역에는 굴곡 강성 구역이 생기며,

   - 피스톤 기본 몸체(2)의 강은 최소 0.3%의 탄소 당량을 가지며,

   - 용접 시임은 레이저 용접 또는 전자 비임 용접에 의하여 MIG 용접 공법 또는 MAG 용접 공법으로 제조되며,

   - 피스톤(1)의 내부에서 보스 지지부(8)의 영역에 자체의 스프링 조임 상태로 고정된 강판(13)이 내부 냉각실의 하부 경계를 형성하며,

   - 샤프트(11) 및 피스톤 기본 몸체(2)는 일체로 형성되어 있으며,

   - 주위 벽(10)은 상기 벽 전체의 주위에 걸쳐서 피스톤의 수평면, 즉 피스톤의 종축과 수직으로 위치되어 있는 평면에 대해서 비스듬한 위치를 갖는 것을 특징으로 하는 피스톤.
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