KR101355683B1 - 피스톤 핀 장착 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피스톤의 보스 내로 삽입되는 피스톤 핀, 및 피스톤 또는 보스에 장착되는 한 쌍의 스냅링(snap ring)을 포함하며, 한 쌍의 스냅링 각각은 피스톤 핀의 양 끝단 각각을 지지해서 피스톤 핀이 보스 내에서 이탈하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 피스톤 핀 장착 구조에 관한 것이다.
본 발명을 통해, 스냅링의 미조립 또는 조립불량을 방지할 수 있다.

Description

피스톤 핀 장착 구조{Mounting structure of piston pin}

본 발명은 전 부동식 피스톤 핀 장착 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피스톤 핀의 측면이 아닌 양 끝단을 스냅링(snap ring)으로 지지하는 피스톤 핀 장착 구조에 관한 것이다.

피스톤 핀은 장착형태에 따라, 고정식(Lock type), 반 부동식(semi-floating type), 및 전 부동식(full-floating type)으로 구분된다.

본 발명은 전 부동식에 관한 것으로서, 전 부동식은 피스톤 핀이 커넥팅 로드에 고정되지 않고, 자유로이 회전할 수 있도록 이루어진 것이다. 이때, 피스톤 핀이 빠져서 실린더 벽에 닿아 손상을 주지 않도록 양쪽의 보스 부분에 홈을 깎아 스냅링을 장착한다.

도 1은 종래의 전 부동식 피스톤 핀 장착 구조를 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 피스톤 핀(20)은 피스톤(10)의 보스(11)에 수용되고, 홈(12)에는 스냅링(30)이 장착되어 피스톤 핀(20)이 보스(11)에서 이탈하는 것을 방지한다.

위와 같은 전 부동식 피스톤 핀 장착 구조는, 보스(11)에 홈(12)을 가공하여 별도의 조립장비를 통해 스냅링(30)을 홈(12)에 안착시켜 제조된다.

이를 위해서, 스냅링(30)은 강철 와이어(steel wire)로 쿨링 머신(cooling machine)을 이용해 제조되어야 하며, 미조립 또는 조립불량이 발생하지 않도록 점검이 가능한 별도의 조립장비를 통해 조립이 이루어져야만 한다.

살핀 바와 같이, 종래의 전 부동식 피스톤 핀 장착 구조는 조립이 까다로워 실제 차량의 조립 공정상에서도 잦은 미조립과 조립불량이 발생하여, 엔진 구동시 피스톤 어셈블리의 이상(fail)을 야기하는 경우가 빈번히 발생하고 있는 실정이다.

또한, 결함 방지 시스템(error proofing system)도 실질적으로 적용하기 어려운 구조이다.

상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 미조립또는 조립불량의 발생이 최소화되며 점검이 용이한 피스톤 핀 장착 구조를 제공하고자 한다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 피스톤의 보스 내로 삽입되는 피스톤 핀; 및 상기 피스톤 또는 상기 보스에 장착되는 한 쌍의 스냅링(snap ring)을 포함하며, 상기 한 쌍의 스냅링 각각은 상기 피스톤 핀의 양 끝단 각각을 지지해서 상기 피스톤 핀이 상기 보스 내에서 이탈하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 피스톤 핀 장착 구조를 제공한다.

또한, 상기 한 쌍의 스냅링은 링 바디, 및 상기 링 바디로부터 수직방향으로 연장되는 돌출부를 포함하며, 상기 피스톤은 상기 돌출부가 삽입되는 홈을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 돌출부는 상기 홈에 프레스 끼워맞춤(press fit)되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 스냅링은 상기 피스톤과 열팽창계수가 같은 소재로 제조되는 것이 바람직하다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 본 발명에 따른 피스톤 핀 장착 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량을 제공한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 스냅링이 보스 외부에 장착되므로 미조립이나 조립 후의 팝업(pop-up) 현상을 최소화할 수 있다.

또한, 풀프루프 시스템(fool-proof system)을 적용하기 쉬워 스냅링의 미조립 또는 조립불량으로 인한 엔진 이상(fail)을 방지할 수 있다.

또한, 강철 와이어를 쿨링 머신을 이용해 제조하는 방식과 비교하여, 원가절감 및 조립성 향상의 효과를 제공한다.

또한, 피스톤 업체 또는 완성차 업체 조립라인 어느 곳에서도 쉽게 조립이 가능한 구조이다.

도 1은 종래의 전 부동식 피스톤 핀 장착 구조를 도시하는 부분 단면 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 피스톤 핀 장착 구조에 따라 피스톤 핀이 장착된 모습을 도시하는 사시도,
도 3은 도 2의 A에서 바라본 모습을 도시하는 단면도,
도 4a는 본 발명에 따른 스냅링을 도시하는 정면도, 및
도 4b는 도 4의 B에서 바라본 모습을 도시하는 단면도이다.

이하에서는 본 발명에 따른 피스톤 핀 장착 구조의 구성 요소에 대하여 도2 내지 도 4b를 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 피스톤 핀 장착 구조는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 피스톤(100), 피스톤 핀(200), 및 스냅링(snap ring)(300)을 포함할 수 있다.

피스톤(100)은 실린더 안을 왕복운동하며, 동력 행정에서 고온, 고압의 가스 압력을 받아 커넥팅 로드(미도시)를 통해 크랭크샤프트(미도시)에 회전력을 발생시키는 역할을 한다.

바람직하게, 피스톤(100)은 알루미늄 합금으로 제조된다. 이 경우 알루미늄 합금 피스톤(100)은 가볍고 고속회전에 적합하며, 열전도가 좋다.

피스톤(100)은 일례로서 도 2에 도시된 바와 같이 원통형일 수 있으며, 보스(110) 및 홈(120)을 포함할 수 있다.

보스(110)는 도 3에 도시된 바와 같이 피스톤 핀(200)이 삽입된다. 일례로서 보스(110)는 피스톤(100) 내부에서 양쪽으로 나누어 위치하며, 상하단이 개방된 원통형 부재인 피스톤 핀(200)이 삽입될 수 있도록, 상하단이 개방된 원통형이다. 이때. 양쪽 보스(110) 사이로 커넥팅 로드가 위치한다.

홈(120)은 후술할 것이나, 스냅링(300)의 돌출부(320)가 삽입될 수 있도록 돌출부(320)와 대응하는 형상을 갖는다. 일례로서 도 3에 도시된 바와 같이, 단면이 반원형일 수 있으나, 돌출부(320)가 삽입되어 고정될 수 있는 어떠한 형상도 가능하다.

피스톤 핀(200)은, 보스(110)에 삽입되며, 피스톤(100)과 커넥팅 로드를 연결하고, 피스톤(100)이 받는 큰 힘을 통해서 실린더 안을 고속으로 왕복운동하며 커넥팅 로드를 통해 크랭크샤프트에 동력을 전달한다.

따라서 피스톤(100)의 무게가 가벼워야 하는 것과 마찬가지로 피스톤 핀(200) 자체도 가벼워야 하며, 수시로 방향이 변하는 큰 하중에 견디기 위한 강도가 요구된다. 또한, 피스톤 핀(200)의 표면은 피스톤(100)이나 커넥팅 로드의 베어링(미도시)과 접촉하므로 내마모성이 좋아야 한다.

이런 점을 고려하여, 소재는 탄소 표면 경화강이나, 니켈크롬강이 사용되는 것이 바람직하다.

스냅링(300)은 피스톤 핀(200)이 보스(110)에서 이탈하는 것을 방지하는 역할을 한다.

스냅링(300)은 한 쌍으로 존재하여, 한 쌍의 스냅링(300) 각각은 피스톤(100) 또는 보스(110)에 장착되어 피스톤 핀(200)의 양 끝단 각각을 지지해서 피스톤 핀(200)이 보스(110) 내에서 이탈하는 것을 방지할 수 있다.

바람직하게, 스냅링(300)은 링 바디(310) 및 돌출부(320)를 포함한다.

링 바디(310)는 도 4a에 도시된 바와 같이, 링형, 도넛형, 고리형 등으로 표현될 수 있는 중공(311)을 갖는 원형이다.

링 바디(310)는 돌출부(320)가 연장될 수 있는 공간, 및 피스톤 핀(200)의 끝단을 지지할 수 있는 충분한 공간이 확보되어야 하므로 원주로부터 중심방향으로 넓게 형성될 수 있다. 또한, 중공(311)이 없는 완전한 원형일 수 있다.

또한, 피스톤(100)의 외면과 상응하는 곡률을 갖는 것이 바람직하다.

돌출부(320)는 링 바디(310)로부터 연장된다. 연장된 모양은 일례로서 도 4b에 도시된 바와 같이, 단면이 반원형일 수 있으나, 홈(120)에 삽입되어 고정될 수 있는 어떠한 형상도 가능하다.

바람직하게, 스냅링(300)의 돌출부(320)는 피스톤(100)의 홈(120)에 프레스 끼워맞춤(press fit)을 통해 삽입된다. 이 경우, 돌출부(320)가 홈(120)으로부터 쉽게 빠지는 것을 방지할 수 있다.

또한 바람직하게, 스냅링(300)은 피스톤(100)과 열팽창계수가 같은 소재로 제조된다. 이 경우, 온도 변화에 따라 홈(120)이 돌출부(320) 보다 커져서 스냅링(300)이 빠져버리는 현상을 방지할 수 있다. 이는 피스톤(100)이 고온, 고압의 가스 압력을 지속적으로 받는 부재임을 고려할 때 더욱 큰 의미를 갖는다.

피스톤(100)은 바람직하게 알루미늄 합금으로 제조될 수 있음은 이미 살핀 바이다. 그런데, 알루미늄 합금은 열팽창계수가 크므로, 피스톤(100)이 알루미늄 합금으로 제조된 경우라면, 스냅링(300) 역시 알루미늄 합금으로 제조되거나, 알루미늄 합금과 동일한 열팽창계수를 갖는 소재로 제조되는 것이 바람직하다.

피스톤(100)의 제조에 사용되는 알루미늄 합금은, 구리계통의 Y합금과 규소계통의 로 엑스(Lo-ex : low expansion) 2가지가 있다.

Y합금은 알루미늄, 구리, 니켈을 주성분으로 한 대표적인 주물용 경합금이며, 열전도가 잘되고 내열성 즉 고온에서 강도와 경도의 감소가 적어, 피스톤(100)의 재료로서 우수하다.

로 엑스는 알루미늄과 규소에 소량의 구리와 니켈을 첨가한 경합금이며, Y합금보다 내열성은 조금 떨어지나 비중과 열팽창계수가 적고, 주조성이 좋다.

본 발명에서는 상대적으로 열팽창계수가 작은 로 엑스로 피스톤(100) 및 스냅링(300)을 제조하는 것이 바람직하다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

100 : 피스톤
110 : 보스
120 : 홈
200 : 피스톤 핀
300 : 스냅링
310 : 링 바디
311 : 중공
320 : 돌출부

Claims (5)

1. 피스톤의 보스 내로 삽입되는 피스톤 핀; 및
   상기 피스톤 또는 상기 보스에 장착되는 한 쌍의 스냅링(snap ring)
   을 포함하며,
   상기 한 쌍의 스냅링 각각은 상기 피스톤 핀의 양 끝단 각각을 지지해서 상기 피스톤 핀이 상기 보스 내에서 이탈하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하며,
   상기 한 쌍의 스냅링은 상기 피스톤 핀의 끝단을 지지하는 링 바디, 및 상기 링 바디로부터 수직방향으로 연장되는 돌출부를 포함하며,
   상기 돌출부는 상기 링바디의 일측면을 따라 연속적으로 형성되며,
   상기 피스톤은 상기 돌출부가 삽입되는 홈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
   피스톤 핀 장착 구조.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 돌출부는 상기 홈에 프레스 끼워맞춤(press fit)되는 것을 특징으로 하는,
   피스톤 핀 장착 구조.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 스냅링은 상기 피스톤과 열팽창계수가 같은 소재로 제조되는 것을 특징으로 하는,
   피스톤 핀 장착 구조.
   
5. 제 1, 3, 4 항 중 어느 한 항에 따른 피스톤 핀 장착 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   차량.

Images