KR101205647B1 - 내연기관용 일체형 피스톤 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연기관용 일체형 피스톤(1)에 관한 것으로, 이 피스톤은 피스톤크라운(4)의 가장자리 영역에 배치되는 링 형상의 냉각채널(6)을 포함하며, 이 냉각 채널은 본질적으로 원통 형상이고 일체형으로 형성되는 링(18)에 의해 폐쇄된다.

Description

내연기관용 일체형 피스톤{ONE-PIECE PISTON FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 내연기관용 일체형 피스톤에 관한 것이다.

독일 특허공개공보 DE 40 39 751 A1로부터 피스톤크라운의 가장자리 영역에 배치된 냉각채널을 구비하는 다부품 냉각형 피스톤이 공개되어 있는데, 이 냉각채널은 본질적으로 판스프링 형태로 형성된 박판링(sheet-metal ring)에 의해 덮여진다. 이 박판링은 일체형으로 형성되며, 피스톤이 투피스로 구성되는 경우에만 아무런 문제없이 피스톤에 조립될 수 있다. 여기서는 상부 피스톤부가 하부 피스톤부와 결합되기 전에 우선 박판링을 상부 피스톤부에 조립하는 것이 요구된다.

유럽 특허공보 EP 0 799 373 B1에는 피스톤크라운의 가장자리 영역에 배치된 냉각채널을 구비한 일체형 피스톤이 공개되는데, 마찬가지로 이 냉각채널도 판스프링 형태로 형성된 커버링에 의해 폐쇄된다. 여기에 단점은 조립이 가능하기 위해서는 커버링이 투피스로 형성되어야 하는 것이다. 조립 시에는 양측 반원형의 링반부가 초기 응력 상태에서 개별적으로 피스톤헤드의 해당 지지부에 삽입되어야 한다.

본 발명의 목적은 이런 문제점을 기초로 하여 내연기관용 일체형 피스톤의 조립이 용이한 냉각채널커버를 제공하는 것이다.

이 목적은 독립항의 특징부에 기재된 특징을 통해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시예는 종속항의 대상이다.

본 발명의 실시예는 이하 첨부도면을 참조하여 설명된다.

도 1은 본 발명에 따라 본질적으로 원통 형상을 가지는 링에 의해 폐쇄되는 냉각채널을 구비하는 내연기관용 피스톤을, 2개의 반부로 이루어지는 단면도로 도시하는데, 이 단면도는 90°오프셋된 피스톤의 2개의 횡단면을 나타낸다.

도 2는 도 1의 선 A-A를 따라 절단한 피스톤의 단면도를 도시한다.

도 3은 도 2의 선 C-C를 따라 절단한 피스톤의 부분단면도를 도시하는데, 이것은 냉각오일을 냉각채널로 전달하기 위한 오일공급관을 나타낸다.

도 4는 도 2의 선 B-B를 따라 절개한 피스톤의 부분단면도를 도시하는데, 이것은 링에 스냅결합된 오일공급관을 나타낸다.

도 5는 도 4의 “X" 구역에 대한 확대도를 도시하는데, 이것은 링과 오일 공급관 사이의 스냅결합부를 나타낸다.

도 6은 오일공급관을 포함하는 링의 정면도를 도시한다.

도 7은 오일공급관을 포함하는 링의 사시도를 도시한다.

- 도면의 주요 부호의 설명 -

1 피스톤

2 종축

3, 3' 핀보어

4 피스톤크라운

5 연소실보울

6 냉각채널

7 환형벽

8 환형리브

9, 9' 핀보스서포트

10, 10' 스커트연결부

11, 11' 핀보스

12 핀보스(11, 11')의 정면

13 피스톤 종축

14, 14' 스커트부재

15 피스톤(1)의 피스톤크라운측 영역

16 홈

17 돌출부

18 링

19 그루브

20 칼라

21 퍼넬(funnel)

22 틈새

23 노우즈(nose)

24 개구

25 그루브

26, 26' 돌출부

27 오일공급관(35)의 상부

28 환형벽(7)의 내측

29, 30 링(18)의 접촉부

33 상부(27)의 정면

34 상부(27)의 돌기부(excess length)

35 오일공급관

36 링(18)의 개구

도 1은 일체형으로 형성된 내연기관용 피스톤(1)을 단면도로 도시하는데, 이 단면도는 두개의 반쪽부로 이루어지며, 여기에 좌측반부는 핀보어(pin bore)(3)의 종축(2)을 따라 절단한 피스톤(1)의 단면을 나타내고 우측반부는 이에 대해 피스톤(1)을 90°오프셋시킨 종단면을 나타낸다. 피스톤(1)은 강철로 제조되며 피스톤크라운(4)의 영역에 연소실보울(5)을 구비한다. 피스톤크라운(4)의 반경방향 외측영역에는 원주를 둘러싸는 링 형상의 냉각채널(6)이 배치되며, 냉각채널의 반경방향 외측경계는 피스톤크라운(4)에 성형된 환형벽(7)으로 형성되고 냉각채널의 반경방향 내측경계는 일부분은 환형리브(8)에 의해, 일부분은 핀보스서포트(9, 9')에 의해, 그리고 일부분은 스커트연결부(10, 10')에 의해 형성된다. 여기서 환형벽(7)은 피스톤링 서포트로서 작용한다.

핀보스서포트(9, 9')를 통해 피스톤크라운(4)에 각각 하나의 핀보스(pin boss)(11, 11')가 각각 하나의 핀보어(3, 3')와 함께 성형된다. 핀보스(11, 11')의 정면(12)은 환형벽(7)에 비해 피스톤 종축(13) 쪽으로 밀려져 배치된다. 핀보스(11, 11')는 스커트부재(14, 14')를 통해 서로 연결되는데, 이 스커트부재는 각각 하나의 스커트연결부(10, 10')를 통해 피스톤크라운(4)에 성형된다. 스커트부재(14, 14')와 피스톤(1)의 피스톤크라운측 영역(15) 사이에 피스톤은 홈(16)을 구비한다.

피스톤(1)의 스커트연결부(10, 10') 또는 핀보스(11, 11')에는 원주를 둘러싸는, 코(nose) 형상의 횡단면을 가지는 돌출부(17)가 형성되는데, 이 돌출부의 목적은, 본질적으로 원통 형상의 일체형 링(18)을 위한 접촉면으로서 작용하는 것으로서 이 링에 의해 냉각채널(6)이 폐쇄된다. 링(18)은 내열성 플라스틱 또는 금속으로 이루어질 수 있다. 피스톤 종축(13)을 대향하는 내측(28)에 환형벽(7)은 원주를 둘러싸는 그루브(19)를 구비하는데, 이 그루브에 마찬가지로 원주를 둘러싸며 링(18)의 외측에서 피스톤크라운측에 형성된 칼라(20)가 삽입될 수 있으며, 이것에 의해 링(18)이 환형벽(7)의 내측에 고정될 수 있다. 특히 도 6 및 도 7에 도시되는 바와 같이, 링(18)은 틈새(22)를 구비한다.

링이 휘어지고 환형벽(7)과 스커트부재(14, 14') 사이에서 피스톤(1)의 영역으로 삽입됨으로써, 링(18)의 조립이 간단하게 이루어질 수 있다. 그 후에 이어서 링(18)이 직경이 감소되도록 가압되는데, 이 때 링(18)의 스커트측 하단 가장자리가 돌출부(17)에 접한다. 이렇게 함으로써 링(18)의 피스톤크라운측 상단 가장자리가 조금 더 내측으로 가압되며, 그 후에 이어서 링(18)의 고정을 위해 칼라(20)가 환형벽(7)의 내측(28)에 배치되는 그루브(19)에 스냅결합될 때까지 링을 아래에서 냉각채널(6)로 밀어 넣는 것이 가능하다.

틈새(22)에는 오일공급관(35)을 삽입할 수 있는데, 이 오일공급관은 튜브 형태의 상부(27)를 가지는 퍼넬(funnel)(21)을 포함하며 삽입 시에 링(18)을 확장시킨다. 이것에 의해 특히 도 4 및 도 5에 도시되는 바와 같이, 링(18)의 칼라(20)가 피스톤(1)의 빠른 왕복운동 시에도 그루브(19)에서 환형벽(7)의 내측에 그대로 유지되는 것이 안정적으로 보장된다. 오일공급관(35)은 내열성 플라스틱 또는 금속으로 이루어질 수 있다.

오일공급관(35)은 도 3에 도시되는 바와 같이, 상부(27)에 형성된 노우즈(23)가 스커트(14, 14')의 인접부에 삽입된 개구(24)의 상단 가장자리에 접하고 그 후에 오일공급관(35)이 개구(24)에 삽입됨으로써, 피스톤(1)에 고정된다. 또한 도 4, 도 5 및 도 7에 도시되는 바와 같이, 상부(27)는 그 피스톤크라운에 대향하는 외측에 원주를 둘러싸는 그루브(25)를 구비하는데, 개구(24) 내로 오일공급관(35)을 삽입할 때, 이 그루브 내에 링(18)의 내측에 그 접촉부(29, 30)에 성형된 돌출부(26, 26')가 스냅결합되고, 이것에 의해 오일공급관(35)이 링(18)에 고정된다.

또한 그루브(25)는 피스톤크라운측 상부(27)의 정면(33)으로부터 특정한 간격을 갖는데, 도 5 및 도 7에 도시되는 바와 같이 이 간격은 상부(27)의 돌기부(34)가 형성되기에 충분하며, 따라서 냉각채널(6)로 공급된 오일이 냉각채널(6)에서 상부(27)를 통해 즉시 다시 배출되지 않고 그 대신 돌기부(34)를 중심으로 둘레를 돌아 냉각채널(6)의 더 깊은 영역으로 전달된다. 그 후에 링(18)에서 측면에 형성된 개구(36)(도 7)를 통해 냉각오일이 배출될 수 있다.

본 발명은 내연기관용 일체형 피스톤에 이용될 수 있다.

Claims (9)

1. - 피스톤크라운(4)을 구비하고,

   - 피스톤크라운(4)에 형성되는 두개의 핀보스서포트(9, 9')를 구비하며, 이 핀보스서포트에 각각 핀보스(11, 11')가 형성되고, 여기서 핀보스서포트(9, 9')의 반경방향 외측면 및 핀보스(11, 11')의 정면(12)은 피스톤크라운(4)의 반경방향 외측 가장자리에 비해 피스톤 종축(13) 쪽으로 밀려져 배치되며,

   - 원통 형상의 핀보스(11, 11')의 외피의 측면영역을 연결하는 2개의 스커트부재(14, 14')를 구비하고, 이 스커트부재는 각각의 스커트연결부(10, 10')에 의해 피스톤크라운(4)에 연결되며, 여기서 스커트연결부(10, 10')에는 스커트부재(14, 14')와 피스톤크라운(4) 사이에 홈(16)이 형성되고,

   - 피스톤크라운(4)의 가장자리 영역에 배치되는 환형의 냉각채널(6)을 구비하며, 상기 냉각채널의 반경방향 외측경계는 피스톤크라운(4)에 형성된 환형벽(7)에 의해 형성되고 및 상기 냉각채널의 반경방향 내측경계는 핀보스(11, 11')의 영역에서 핀보스서포트(9, 9')에 의해 그리고 스커트부재(14, 14')의 영역에서 스커트연결부(10, 10')에 의해 형성되며, 그리고

   - 원주를 둘러싸며 핀보스(11, 11')의 영역에서 핀보스서포트(9, 9')에 그리고 스커트부재(14, 14')의 영역에서 스커트연결부(10, 10')에 형성되고 냉각채널(6)로부터 이격되어 배치되며 코 형상의 황단면을 구비하는 돌출부(17)를 포함하는 내연기관용 일체형 피스톤에 있어서,

   - 냉각채널(6)은, 축방향을 향하는 관통하는 틈새(22) 및 그 외측면에 배치된 원주를 둘러싸는 칼라(20)를 포함하며 본질적으로 원통 형상이고 일체형으로 형성된 링(18)에 의해 폐쇄되며, 상기 칼라는 환형벽(7)의 내측(28)에 형성된 원주를 둘러싸는 그루브(19)와 함께 스냅결합부를 형성하고, 여기서 링(18)은 돌출부(17)에 접하며,

   - 축방향을 향하고 스커트연결부(10, 10')의 반경방향 외측영역에서 스커트부재(14, 14')에 인접하여 구비되는 개구(24) 내에 오일공급관(35)이 삽입 가능하며, 상기 오일공급관의 상부(27)는 링(18)에 대한 접촉부에서 냉각채널(6)에 연결되고, 여기서 링(18)은 그 사이에 틈새(22)가 발견되는 접촉부(29, 30)를 통해 오일공급관(35)의 상부(27)에 접하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 일체형 피스톤(1).
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,

   상부(27)는 그 피스톤크라운측 정면(33)에 인접하여 그 외측면에 원주를 둘러싸는 그루브(25)를 포함하며, 오일공급관(35)을 개구(24)에 삽입한 후에 링(18)의 접촉부(29, 30)에 형성된 돌출부(26, 26')가 상기 그루브와 함께 스냅결합부를 형성하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 일체형 피스톤(1).
4. 청구항 3에 있어서,

   그루브(25)는 상부(27)의 정면(33)으로부터 이격되어 배치되어, 상부(27)의 돌기부(34)가 링(18) 위에 형성되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 일체형 피스톤(1).
5. 청구항 1, 청구항 3 또는 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,

   상부(27)는 그 외측면의 중앙영역에 노우즈(23)를 구비하며, 상기 노우즈는 오일공급관(35)을 개구(24)에 삽입한 후에 개구(24)의 상단 가장자리에 위치되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 일체형 피스톤(1).
6. 청구항 1에 있어서,

   오일공급관(35)은 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내연기관용 일체형 피스톤(1).
7. 청구항 1에 있어서,

   오일공급관(35)이 내열성 플라스틱으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내연기관용 일체형 피스톤(1).
8. 삭제
9. 삭제

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