KR100976641B1 - 내연 기관용 피스톤 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축 영역을 형성하는 하부부분을 포함하며, 확장 가능한 스크루에 의해 연결되며 바닥을 형성하는 피스톤 상부부분과 링 영역을 또한 포함하는 내연기관용 피스톤에 관한 것이며, 여기서 상기 피스톤 하부부분 내의 확장하는 스크루는 상기 피스톤 하부부분(1) 내의 각각의 구멍들에 맞물린 압력 피스상에 배치되며 그리고 상기 압력 피스와 피스톤 하부부분(1) 사이의 각각의 배치는 경사진 인접 면들을 통해 이루어진다. 본 발명의 목적은 종래 기술에 비해 피스톤 부의 연결을 위한 힘의 상기 피스톤으로의 개선된 도입을 가능하게 하는 제조가 용이한 피스톤을 발명하는 것이다. 본 발명에 따르면, 이것은 압력 피스(2)를 위한 피스톤 하부부분(1)의 베어링 면이 일반식 x²/a² + y²/a² +z²/c ²=1 의 신장된 회전 타원체의 표면에 대응하며, 여기서 x, y 및 z는 좌표축을 정의하며 그리고 a 와 c 는 a < c 인 반축을 정의하며, 신장된 회전 타원체의 좌표축 z 는 압력 피스(2)의 수취를 위한 각각의 구멍의 축에 대응하며 그리고 상기 압력 피스(2)의 베어링 면은 r_K < a 인 일반식 x² + y² + z² = r_K ² 의 구에 대응하는 것에 의해 달성된다.

Description

내연 기관용 피스톤{PISTON FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES}

본 발명은 특허청구범위 제1항의 전제부에 따른 내연 기관용 피스톤에 관한 것이다.

이러한 유형의 피스톤은 예를 들면 DE 26 47 250 C3 또는 DE 40 00 846 C2 로부터 공지되어 있다. 상기한 피스톤의 경우에는 팽창 슬리브와 피스톤이 접촉하는 팽창 슬리브 및 피스톤의 접촉면들은 피스톤 종축에 수직하게 연장되는 평면에 대하여 다만 아주 근소하게만 경사져 있다. 이 경우에, 피스톤측의 수용면의 경사는 다만 가공 기술적인 이점만을 가지며, 따라서 다만 우수한 가공을 실현하는데 필요한 만큼만 크다. 이와 관련하여, 상기한 경사는 각각 링 형상의 구체의 반구형 영역에 의해 얻어지며, 상기한 영역은 별도의 전이 반경을 거쳐서 각 경우의 팽창 슬리브를 위하여 마련된 구멍의 벽으로 이행된다. 각 경우의 해당 팽창 슬리브의 접촉면은, 피스톤측의 수용면이 요형으로 형성되어 있는 상기한 경우에는 그에 상응하게 요형이다, 이 경우에, 양 접촉면들의 곡률은 각각 냉간 상태에서 외측으로 항하여 확장하는 환형 간극이 접촉면들 사이에 형성될 만큼 상이하다. 상기한 환형 간극의 크기는 동일한 하중하에 체결된 상태에서 상기 환형 간극이 간극없이 접촉하도록 설계된다.

DE 26 47 250 C3에서는, 구멍의 내부 영역의, 즉 구체적으로는 팽창 슬리브를 위한 접촉면의 내부 가장자리의 과대 응력을 회피하기 위하여, 피스톤 하부 부재의 요형의 대향면의 중심점과는 대조적으로, 팽창 슬리브의 원형의 철형 접촉면의 곡률 반경의 중심점을 팽창 슬리브의 종축 옆에 놓는 것이 제안되었다. 이 방식으로, 반경방향으로 볼 때, 팽창 슬리브와 피스톤 하부 부재 사이의 접촉면의 중앙영역에서 팽창 슬리브와 피스톤 하부 부재 사이의 최초 접촉이 이루어진다. 스크류를 체결하는 경우에, 서로 대향하여 놓인 접촉면들은 중앙의 제1 접촉선으로부터 시작하여 완전한 접촉을 얻는다.

DE 40 00 846 C2에 따른 구성에서는, 팽창 슬리브를 위한 피스톤의 접촉면은 곡률 반경 R1을 거쳐서 팽창 슬리브를 포함하고 있는 구멍들의 표피면으로 접선방향으로 이행하며, 이 곡률 반경의 값은 구멍들의 반경과 피스톤측의 팽창 슬리브 접촉면의 내주의 반경과의 차이보다 크다. 이에 의해, 팽창 슬리브와 피스톤의 대응 지지부 사이의 접촉면의 전체적으로 더욱 큰 경사에 의하여, 팽창 슬리브를 수용하는 구멍의 소정의 직경의 경우에, 팽창 슬리브와 피스톤측의 대응 지지부 사이의 더욱 큰 힘 전달면이 얻어진다.

이 구성에 의하면, 체결된 상태에서, 접촉면의 일정한 범위 사이의 접촉력은 대략 동일한 크기가 되지만, 상기한 범위는 여전히 팽창 슬리브의 수용 구멍의 가장자리에 아주 근접하게 놓여 있으며, 그 결과로 피스톤의 과부하로 인한 응력 균열의 위험이 배제될 수 없다는 것이 불리하다.

본 발명의 목적은, 간단히 제조할 수 있고, 공지된 선행 기술에 비하여 개선된, 연결된 피스톤 부품으로부터 피스톤으로의 힘의 도입을 가능하게 하는 서두에 언급된 유형의 피스톤을 제공하는 데 있다.

이러한 목적은 단일 청구범위의 특징에 의하여 달성된다.

기본적인 이점은 피스톤의 대응 지지부와 압축 부재 사이의 접촉면의 정확하게 정해진 접촉 범위에 있으며, 이에 의해 피스톤 하부 부재로의 힘의 도입이 피스톤의 균열이나 변형이 발생하는 일이 없이 가능해진다. 특히, 인장 볼트를 조이는 경우에, 압축 부재와 접촉면 사이의 간극은 피스톤 직경에서 측정할 때 반경방향 외측으로부터 내측으로 폐쇄되고, 그 결과로 피스톤 하부 부재에 존재하는, 압축 부재를 수용하기 위한 구멍은 응력 해제된다. 이로써, 소성 변형이 실제로 배제된다. 마찬가지로, 압축 부재를 수용하기 위한 구멍의 타원형 부분으로부터 실린더형 부분으로의 접촉면의 전이 영역은 접촉력의 감소된 레버 작용에 의하여 결정적으로 응력 해제된다.

도 1은 피스톤의 수용 구멍 내에 장착된 압축 부재의 단면도이다.

도 2는 피스톤 하부 부재의 본 발명에 따른 접촉면의 배치/구성이다.

도 3은 도 1에 따른 접촉면의 상세 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전체 피스톤의 절반부의 상세도이다.

본 발명의 실시예를 도면들을 참조하여 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 피스톤은 피스톤 상부 부재(10) 및 피스톤 하부 부재(1)를 구비한다. 피스톤 하부 부재(1)는 구멍 축을 갖는 구멍(4)을 구비하고, 이 구멍 내로 축(3)을 갖는 인장 볼트(20)가 삽입되며, 이 구멍 내에는 반경 r_K를 갖는 구로서 형성된 접촉면(6)을 구비한 압축 부재(2)가 배치된다. 이 구멍 자체는 반경 a를 가지며, 종단 영역에서 공간 좌표 z의 방향으로 큰 반축(semiaxis) c를 갖는 청구범위 제1항 기재된 식에 따른 긴 회전 타원체로서 형성된다. 이 경우에, 긴 회전 타원체의 좌표축 z는 압축 부재(2)의 수용을 위한 구멍의 축(3)과 일치한다. 따라서, 접촉면들의 크기의 설계에 따라, 조여지지 않은 상태에서는 압축 부재(2)의 구형 접촉면(6)과 피스톤(1) 내의 구멍의 타원형 접촉면(5)이 도면 부호 7로 표시된 점들에서 접촉한다. 이들은 반경방향 외측을 향하여 구멍 직경에 아주 근접하게 놓여 있다. 인장 볼트의 조임에 의하여, 이러한 점들은 간극이 폐쇄될 때까지 타원형 접촉면(5)을 따라 반경방향 내측으로 이동한다. 이로써, 피스톤에서의 균열 발생 또는 소성 변형 없이 피스톤 하부 부재로의 최적의 힘의 도입이 이루어진다.

본 발명은 내연 기관용 피스톤에 이용될 수 있다.

Claims (1)

1. 샤프트 영역을 형성하는 피스톤 하부 부재(1)를 포함하고, 상기 피스톤 하부 부재에 인장 볼트(20)에 의해 연결되고 피스톤 헤드 및 링 지대를 형성하는 피스톤 상부 부재(10)를 포함하며, 상기 피스톤 하부 부재 내의 인장 볼트는 피스톤 하부 부재 내의 각각의 구멍에 체결되는 압축 부재(2)의 일 단부와 접촉하고, 상기 압축 부재와 피스톤 하부 부재는 그들의 서로를 향해 경사진 표면들에 의해 접촉하는, 내연 기관용 피스톤에 있어서,

   상기 압축 부재(2)를 위한 피스톤 하부 부재(1)의 접촉 표면은 일반식 x²/a² + y²/a² + z²/c² = 1을 갖는 회전 타원체의 표면에 대응하며, 여기서 x, y 및 z는 회전 타원체의 좌표축을 정의하고, a와 c는 a < c인 반축(semiaxis)을 정의하며, 상기 회전 타원체의 좌표축 z는 압축 부재(2)를 수용하기 위한 각각의 구멍의 축에 대응하고, 상기 압축 부재(2)의 접촉 표면은 r_K < a인 일반식 x² + y² + z² = r_K ²을 갖는 구의 표면에 대응하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 피스톤.

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