KR101341300B1

KR101341300B1 - Bolt-tightening device of composite piston using shrink-fit

Info

Publication number: KR101341300B1
Application number: KR1020070084575A
Authority: KR
Inventors: 안성찬; 이수목; 손정호
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2007-08-22
Filing date: 2007-08-22
Publication date: 2013-12-12
Also published as: KR20090020113A

Abstract

본 발명은 분리형 피스톤의 체결장치에 관한 것이며, 그 목적은 볼트 체결력의 산포를 줄여, 체결부를 통해 야기되는 풀림 등의 방지 및 유지보수의 편의를 제공할 수 있도록 그 분해 및 체결작업을 간단히 수행할 수 있도록 하는 억지끼움을 이용한 분리형 피스톤 체결장치를 제공함에 있다.The present invention relates to a fastening device of a separate piston, the object of which is to simplify the disassembly and fastening work so as to reduce the distribution of the bolt fastening force, to provide convenience of prevention and maintenance, such as loosening caused by the fastening portion. The present invention provides a detachable piston fastening device using interference fit.

본 발명은 커넥팅로드가 결합되는 스커트부와, 이 스커트부에 결합되는 크라운부로 이루어지는 피스톤에 있어서; 상기 스커트부에 형성된 관통홀을 지나 크라운부에 하단이 고정되고, 상기 스커트부의 상부면으로 돌출되는 상단에는 상부방향을 향하며 큰 직경의 외주연을 통해 경사부를 둘레에 형성하는 스터드와; 상기 스터드의 경사부에 대응하는 경사부를 내주면에 형성하여, 상기 스터드의 외주연 경사부를 따라 등간격으로 밀착되는 다수의 고정구들; 및 상기 다수의 고정구들의 외주연에 억지끼움되는 내주연을 갖는 체결부재; 로 이루어진 억지끼움을 이용한 분리형 피스톤의 체결장치에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.The present invention provides a piston comprising a skirt portion to which a connecting rod is coupled, and a crown portion coupled to the skirt portion; A stud having a lower end fixed to the crown part through the through hole formed in the skirt part, and having an upper end protruding toward the upper surface of the skirt part and forming an inclined part around the outer periphery of a large diameter; A plurality of fasteners formed on an inner circumferential surface corresponding to the inclined portion of the stud to be in close contact with each other along the outer circumferential inclined portion of the stud; And a fastening member having an inner circumference forcing the outer circumference of the plurality of fasteners. With regard to the fastening device of the separate type piston using an interference fit consisting of the technical gist.

분리형 피스톤, 크라운부, 스커트부, 스터드, 가열, 억지끼워맞춤 Separate Piston, Crown, Skirt, Stud, Heated, Forced Fitting

Description

Bolt-tightening device of composite piston using shrink-fit}

본 발명은 억지끼움을 이용한 피스톤 결합장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분리형 피스톤 즉, 크라운부와 스커트부의 스터드 볼트 결합 시, 억지끼움을 이용하여, 크라운부와 스커트부의 체결부를 통해 야기되는 풀림 등의 방지 및 유지보수의 편의를 제공할 수 있도록 그 분해 및 체결작업을 간단히 수행할 수 있도록 하는 억지끼움을 이용한 피스톤 결합장치에 관한 것이다.The present invention relates to a piston coupling device using an interference fit, and more particularly, a detachable piston, that is, loosening caused by the coupling portion of the crown portion and the skirt portion by using the interference fit when the stud bolt is coupled to the crown portion and the skirt portion. The present invention relates to a piston coupling device using an interference fit to simplify the disassembly and fastening operations so as to provide convenience of prevention and maintenance.

일반적으로 피스톤은 실린더 내부에 장착되어 실린더 내를 왕복운동하면서 팽창행정에서 고온, 고압의 가스 압력을 받으며, 그 힘이 커넥팅 로드를 거쳐 크랭크 축에 전달되도록 하는 것이다.In general, the piston is mounted inside the cylinder to reciprocate in the cylinder to receive a high-temperature, high-pressure gas pressure in the expansion stroke, the force is transmitted to the crankshaft through the connecting rod.

이와 같은 피스톤은 일체형 피스톤(mono block piston)과 분리형 피스톤(composite piston)을 포함하여 구성된다.Such a piston comprises a mono block piston and a composite piston.

본 발명은 후자인 분리형 피스톤의 결합구조에 관한 것으로, 이러한 분리형 피스톤은 측면에 핀홀이 형성되고 이 핀홀에 삽입되는 피스톤핀에 의해 커넥팅로드 와 연결되는 스커트부와, 이 스커트부의 상부에 결합되는 크라운부로 이루어지게 된다. 이때 상기 크라운부와 스커트부는 통상 1~4개 정도의 볼트로 체결되는 구조였으나, 상기와 같이 크라운부와 스커트부가 볼트, 너트에 의한 토크 체결방법으로 결합되는 경우에는 볼트 및 주변 구조에 유기되는 높은 응력(진동, 분리되려는 힘 등)을 고려해야 하기 때문에 설계나 제조가 까다로운 문제점이 있으며, 또한 반복되는 하중에 의해 볼트가 풀려지는 문제점이 있다.The present invention relates to a coupling structure of the latter, a separate piston, such a separate piston has a pinhole is formed on the side and the skirt portion connected to the connecting rod by a piston pin inserted into the pinhole, and the crown coupled to the upper portion of the skirt portion It is made of wealth. In this case, the crown portion and the skirt portion are usually fastened with 1 to 4 bolts, but when the crown portion and the skirt portion are coupled by the torque fastening method by bolts and nuts as described above, the organic components are high in the bolt and the surrounding structure. Since stress (vibration, force to be separated, etc.) has to be taken into consideration, design and manufacturing are difficult, and there is also a problem in that the bolt is loosened by repeated loads.

더불어, 이러한 크라운부와 스커트부의 토크 체결방법을 이용한 체결작업은 작업을 수행하는 작업자마다의 노하우에 따라 볼트와 너트에 가해지는 마찰력의 산포(차이)로 인해 균일한 체결력을 얻을 수가 없는 단점이 발생되었다.In addition, the fastening operation using the torque fastening method of the crown and skirt portion has a disadvantage that can not obtain a uniform fastening force due to the distribution (difference) of friction force applied to the bolt and nut according to the know-how of each operator performing the work. It became.

또한, 이러한 토크 체결방법에 의한 크라운부와 스커트부의 체결 후, 유지 보수 등 피스톤을 분리하고자 할 경우에는 앞서 강한 토크 체결력을 해지하다가 볼트와 너트 혹은 스커트부와 크라운부에 변형이 발생되는 문제점이 발생되었다.In addition, when the piston and the skirt part are tightened by the torque tightening method, when the piston is to be removed, such as maintenance, the bolt and nut or the skirt part and the crown part are deformed. It became.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 크라운부와 스커트부의 체결부를 통해 야기되는 풀림 등의 방지 및 유지보수의 편의를 제공할 수 있도록 그 분해 및 체결작업을 간단히 수행할 수 있도록 하는 억지끼움을 이용한 분리형 피스톤 체결장치를 제공하는 것이다.The present invention is to solve the conventional problems as described above, the purpose is to simply perform the disassembly and fastening work so as to provide convenience of prevention and maintenance, such as loosening caused by the fastening portion of the crown portion and skirt portion. It is to provide a separate piston fastening device using an interference fit to be able to.

또한, 작업상의 편차, 혹은 설계상의 편차 정도를 수용할 수 있는 체결장치를 제공하는 것과 더불어 체결력의 산포를 줄이고 균일한 체결강도를 항상 유지할 수 있는 분리형 피스톤 체결장치를 제공하는 것이다.In addition, to provide a fastening device that can accommodate the degree of deviation in the work or design, and to provide a separate piston fastening device that can reduce the distribution of the fastening force and always maintain a uniform fastening strength.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 본 발명은 커넥팅로드가 결합되는 스커트부와, 상기 스커트부에 결합되는 크라운부로 이루어지는 피스톤의 체결장치에 있어서,
상기 스커트부에 형성된 관통홀을 지나 크라운부에 하단이 고정되고, 상기 스커트부의 상부면으로 돌출되는 상단에는 상부방향을 향하며 외주연의 직경이 커짐에 따른 경사부를 구비하는 스터드;
상기 스터드의 경사부에 대응하는 경사부를 내주면에 형성하여, 상기 스터드의 경사부를 따라 등 간격을 유지하며 밀착되는 다수의 고정구들; 및
상기 다수의 고정구들의 외주연에 억지끼움되도록 상기 다수의 고정구들의 외주연과 상응하는 내주연을 갖는 체결부재;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In the present invention for achieving the object as described above and to eliminate the drawbacks of the prior art, in the fastening device of the piston consisting of a skirt portion coupled to the connecting rod, and a crown portion coupled to the skirt portion,
A stud having a lower end fixed to a crown part through a through hole formed in the skirt part, and having an inclined part at an upper end thereof protruding toward an upper surface of the skirt part and having an outer circumference in diameter;
A plurality of fasteners formed on an inner circumferential surface corresponding to the inclined portion of the stud to maintain close spacing along the inclined portion of the stud; And
And a fastening member having an inner circumference corresponding to the outer circumference of the plurality of fasteners so as to be fitted to the outer circumference of the plurality of fasteners.

이때 상기 체결부재는 내주연이 가열 팽창된 후 고정구의 외주연에 억지끼움된 것을 특징으로 한다.At this time, the fastening member is characterized in that the inner peripheral edge is heat-expanded after being fitted to the outer peripheral edge of the fixture.

더불어, 상기 다수의 고정구들의 외주연에 형성된 홈에 끼워져, 체결부재의 상면이 걸림지지되는 빠짐방지용 링을 포함하여 설치 구성함을 특징으로 한다.In addition, it is fitted to the groove formed on the outer periphery of the plurality of fasteners, characterized in that the installation configuration including a fall prevention ring that the upper surface of the fastening member is held.

상기와 같은 수단들을 통한 본 발명은 비숙련자와 같은 작업자마다의 작업편차, 혹은 설계상의 편차 정도를 수용할 수 있는 것과 더불어 체결 결합된 상태에서의 산포를 줄이고 균일한 체결강도를 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention through the means as described above can accommodate the work deviation, or the degree of deviation in the design for each operator, such as unskilled, and to reduce the dispersion in the coupled state and improve the uniform tightening strength There is.

또한, 체결작업 및 유지보수를 위한 분해작업의 편의를 제공하여, 작업공정의 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, by providing the convenience of disassembly work for fastening work and maintenance, there is an effect that can improve the efficiency of the work process.

아울러, 체결 및 분해 시마다 강한 마찰가압을 필요로 하는 토크 체결장치에 비해, 열간 팽창에 의한 억지끼움 상태 및 경사부를 통한 미끄럼식 체결력을 제공함으로서, 상기와 같은 잦은 체결 및 분해 작업을 수행한다 할지라도 크라운부 및 스커트부의 변형 등의 손상을 줄일 수 있는 효과가 있는 것이다.In addition, compared to the torque fastening device that requires strong frictional pressure every time the fastening and disassembly, by providing an interference fit state by the thermal expansion and the sliding fastening force through the inclined portion, even if the frequent fastening and disassembly work as described above There is an effect that can reduce damage such as deformation of the crown portion and skirt portion.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 체결장치의 구성을 보이기 위한 분리 사시도를, 도 2는 본 발명에 따른 체결장치의 체결상태를 보이는 단면 상태도를, 도 3은 도 2의 요부 확대도를 도시한 것으로, 본 발명에 따른 분리형 피스톤, 즉 스커트부(1)와 크라운부(2)의 체결장치는, 나사결합에 의한 토크 체결구조가 아닌, 억지끼움에 의한 경사부(10a)(20a)의 미끄럼 구속을 통한 스커트부(1)와 크라운부(2)의 체결력을 제공하고자 하는 것이다.1 is an exploded perspective view for showing the configuration of the fastening device according to the invention, Figure 2 is a cross-sectional state view showing a fastening state of the fastening device according to the invention, Figure 3 is an enlarged view of the main portion of FIG. The detachable piston according to the present invention, that is, the fastening device of the skirt portion 1 and the crown portion 2 is not a torque fastening structure by screwing, but is a sliding restraint of the inclined portions 10a and 20a by interference fitting. To provide a fastening force between the skirt portion 1 and the crown portion (2) through.

즉, 하단(12)은 스커트부(1)에 형성된 관통홀(1a)을 지나 아래쪽 크라운부(2)에 나사결합에 의해 고정되고, 상기 스커트부(1)의 상부면으로 돌출되는 상단에는 상부방향으로 가며 외주연의 직경이 커짐으로 인해 상부 둘레에 경사부(10a)가 구비되는 스터드(10)와; 상기 스터드(10)의 경사부(10a)에 대응하는 경사부(20a)를 내주면에 형성하여, 상기 스터드(10)의 경사부(10a)의 둘레를 따라 등 간격을 유지하며 밀착되는 다수의 고정구(20)들과; 상기 다수의 고정구(20)들의 외주연에 억지끼움되도록 상기 다수의 고정구(20)들의 외주연과 상응하는 형상의 내주연을 갖는 체결부재(30)로 이루어진다.That is, the lower end 12 is fixed by screwing to the lower crown portion 2 through the through hole 1a formed in the skirt portion 1, and the upper portion protruding to the upper surface of the skirt portion 1 A stud 10 having an inclined portion 10a around the upper portion as the diameter of the outer circumference increases in the direction; A plurality of fasteners are formed on the inner circumferential surface corresponding to the inclined portion 10a of the stud 10 to maintain close intervals along the circumference of the inclined portion 10a of the stud 10. (20); It consists of a fastening member 30 having an inner circumference of a shape corresponding to the outer circumference of the plurality of fasteners 20 so as to be fitted to the outer circumference of the plurality of fasteners 20.

바람직하게, 상기 체결부재(30)는 그 내주연이 가열 팽창된 후 상기 고정구(20)의 외주연에 억지끼움되어 있다. 다시 말해 체결부재(30)는 스터드(10)에 결합된 고정구(20)에 대해 결합하기 전, 가열과정을 거침에 따라 내주연의 직경이 팽창된 상태를 유지하게 되고, 이런 상태에서 고정구(20)의 외주연 상에 끼움 결합시키게 된다.Preferably, the fastening member 30 is fitted to the outer circumference of the fixture 20 after the inner circumference of the fastening expansion. In other words, the fastening member 30 maintains the expanded diameter of the inner circumference according to the heating process before the fastening member 30 is coupled to the fastener 20 coupled to the stud 10. It will fit on the outer circumference of the).

이렇게 열 팽창된 체결부재(30)가 시간이 지나며 자연 냉각됨에 따라 다시 수축되는 과정에서 고정구(20)들을 강하게 가압하게 되며, 이와 연동하여 상호 대향하며 중심방향을 향해 가압되는 고정구(20)들의 경사부(20a)에 의해 스터드(10)는 상부방향을 향하는 원하는 축력을 제공하는 것이다. 이러한 상태를 통해 스터드(10)의 하단에 고정된 크라운부(2)는 항상 스커트부(1)를 향해 적정의 체결 상태 를 유지하는 것이다.As the thermally expanded fastening member 30 is naturally cooled over time, the fasteners 20 are strongly pressed in the process of being contracted again, and the slopes of the fasteners 20 that are opposed to each other and are pressed toward the center direction in association with each other. By means of the part 20a the stud 10 is to provide the desired axial force in the upward direction. Through this state, the crown portion 2 fixed to the bottom of the stud 10 is always to maintain a proper fastening state toward the skirt portion (1).

또한, 바람직하게 상기 고정구(20)들의 외주연에는 홈(21)을 부가하여 형성하고, 이러한 홈(21)상에 별도의 빠짐방지용 링(25)을 체결하도록 한다. 이러한 빠짐방지용 링(25)은 고정구(20)와 억지끼움 상태를 이루는 체결부재(30)의 상면에 걸림되어, 체결부재(30)가 상부로 빠지려는 현상을 방지하도록 한다. 도시된 바와 같이, 실시예에 의한 빠짐방지용 링(25)으로는, 소정의 탄성력을 갖으며 양끝단을 갖는 빠짐방지용 링(25)을 이용하여, 고정구(20)의 외주연에 형성된 홈(21)을 향해 그 설치 및 분해작업을 용이하게 수행할 수 있도록 하였다.In addition, the outer periphery of the fasteners 20 is preferably formed by adding a groove 21, so as to fasten a separate fall prevention ring 25 on the groove (21). The fall prevention ring 25 is caught on the upper surface of the fastener 20 and the fastening member 30 forming an interference fit state, to prevent the fastening member 30 from falling to the top. As shown, the fall prevention ring 25 according to the embodiment, by using the fall prevention ring 25 having a predetermined elastic force and both ends, the groove 21 formed on the outer periphery of the fixture 20 The installation and disassembly work can be easily performed.

또한, 필요에 따라 상기 고정구(20)들에 억지끼움된 체결부재(30)의 분해 작업을 용이하게 수행하기 위해, 스커트부(1)의 상면과 체결부재(30)의 하면 사이에는 별도의 와셔(35)를 개재시켜, 이렇게 개재된 와셔(35)로 인해 발생된 틈을 이용하여 예컨대 지렛대와 같은 별도의 도구를 이용하여 억지끼움 상태의 체결부재(30)의 해체 작업을 무리 없이 수행할 수 있도록 하였다.In addition, in order to easily perform the disassembly of the fastening member 30 that is fitted to the fasteners 20 as necessary, a separate washer between the upper surface of the skirt portion 1 and the lower surface of the fastening member 30. By interposing the 35, using the gap generated by the washer (35) interposed therebetween, for example, using a separate tool such as a lever, the dismantling work of the fastening member 30 in the clamped state can be performed without difficulty. It was made.

상기와 같은 구성을 이용한 그 체결과정 및 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the fastening process and action using the configuration as described above are as follows.

초기 스터드(10)는 상단(11)에 형성된 렌치용 홀(11a)을 향한 가압으로 그 하단(12)을 크라운부(2)에 나사결합 체결하고, 이후 스터드(10)의 상단(11)을 향해 스커트부(1)를 끼워 크라운부(2)와 밀착시킨다.The initial stud 10 is screwed and fastened the lower end 12 to the crown portion 2 by pressing toward the wrench hole 11a formed in the upper end 11, and then the upper end 11 of the stud 10 The skirt 1 is fitted in such a way as to be in close contact with the crown 2.

이후, 스커트부(1)의 상부면으로 돌출된 스터드(10)의 상단(11)측 경사부(10a)의 외주연을 따라 다수의 고정구(20)들을 밀착 배치시킨다.Thereafter, a plurality of fasteners 20 are closely arranged along the outer circumference of the inclined portion 10a of the upper end 11 side of the stud 10 protruding to the upper surface of the skirt portion 1.

이후, 스커트부(1)의 상면에 와셔(35)를 체결하고, 이후, 미리 가열된 체결부재(30)를 고정구(20)들의 외주연에 대해 억지끼움 결합시킨다.Thereafter, the washer 35 is fastened to the upper surface of the skirt 1, and then, the pre-heated fastening member 30 is pressed against the outer circumference of the fasteners 20.

이후, 고정구(20)들의 외주연에 형성된 홈(21)을 따라 빠짐방지용 링(25)을 설치하여 마무리하게 된다.Thereafter, the finish preventing ring 25 is installed along the groove 21 formed at the outer circumference of the fixtures 20.

이상과 같은 체결장치로부터 상기 다수의 고정구(20)들은 외부에서 억지끼움된 체결부재(30)가 갖는 중심방향으로 가압작용과 연동하여 중심방향을 향해 가압작용을 발생시키며, 이러한 고정구(20)들의 중심방향을 향하는 가압작용에 의해, 고정구(20)에 형성된 경사부(20a)와 대응하는 경사부(10a)를 갖는 스터드(10)는 상부방향을 향하는 축력을 항상 발생시키게 되는 것이다.From the fastening device as described above, the plurality of fasteners 20 generates a pressing action toward the center direction in conjunction with the pressing action in the center direction of the fastening member 30 fitted in the outside, the fasteners 20 of the By the pressing action toward the center direction, the stud 10 having the inclined portion 20a and the corresponding inclined portion 10a formed in the fixture 20 will always generate an axial force directed upward.

이때 도시된 바와 같이, 스터드(10)와 고정구(20)에 상호 대응하여 형성된 경사부(10a)(20a)는 스터드(10)의 중심방향을 향해 볼록한 굴곡의 경사부를 형성하는 경우, 경사부(10a)(20a)의 미끄럼 작용 시 마찰손실을 줄여, 스터드(10)의 상부방향으로 축력을 더욱 향상시킬 수 있을 것이다.At this time, as shown, when the inclined portion (10a, 20a) formed to correspond to the stud 10 and the fixture 20 to form the inclined portion of the convex toward the center direction of the stud 10, the inclined portion ( By reducing the friction loss during the sliding action of 10a) (20a), it is possible to further improve the axial force in the upper direction of the stud (10).

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims and their equivalents. Of course, such modifications are within the scope of the claims.

도 1은 본 발명에 따른 체결장치의 구성을 보이기 위한 분리 사시도1 is an exploded perspective view for showing the configuration of the fastening device according to the invention

도 2는 본 발명에 따른 체결장치의 체결상태를 보이는 단면 상태도Figure 2 is a cross-sectional state view showing a fastening state of the fastening device according to the invention

도 3은 도 2의 요부 확대도3 is an enlarged view illustrating main parts of FIG. 2;

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

(1) : 스커트부(1): skirt part

(2) : 크라운부(2): Crown part

(10) : 스터드(stud)(10): stud

(10a) : (스터드) 경사부10a: (stud) inclined portion

(20) : 고정구20: Fixture

(20a) : (고정구) 경사부20a: (fixed mouth) slope

(25) : 빠짐방지용 링(25): fall prevention ring

(30) : 체결부재(30): fastening member

(35) : 와셔(washer)(35): washer

Claims

In the fastener of the piston consisting of a skirt portion (1) to which the connecting rod is coupled, and a crown portion (2) coupled to the skirt portion (1),

The lower end is fixed to the crown part 2 through the through hole 1a formed in the skirt part 1, and the upper end of the upper part protruding to the upper surface of the skirt part 1 faces the upper direction and has a larger outer diameter. Stud 10 having an inclined portion (10a) according to;

A plurality of fasteners 20 are formed in close contact with the inclined portion 20a corresponding to the inclined portion 10a of the stud 10 at regular intervals along the inclined portion 10a of the stud 10. )field; And

Separation type using interference fit, characterized in that it comprises ;; fastening member 30 having an inner circumference corresponding to the outer circumference of the plurality of fasteners 20 to be fitted to the outer circumference of the plurality of fasteners 20 Piston fastening device.

The method of claim 1,

The fastening member 30 is a fastening device of a separate piston using the interference fit, characterized in that the inner circumference is heat-expanded after the expansion of the fastener 20, the interference fit.

The method of claim 1,

Fastening of the separate type piston using the interference fitting, characterized in that it comprises a ring preventing ring 25 is inserted into the groove formed on the outer periphery of the plurality of fasteners 20, the upper surface of the fastening member 30 is held. Device.