KR101449082B1 - 엔진 피스톤의 분리형 스커트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진에서 왕복운동하는 피스톤에 관한 것으로서, 구동부의 중량을 절감하여 엔진의 중량당 출력을 증대시킬 수 있게 구성한 엔진 피스톤의 분리형 스커트를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 커넥팅로드의 단부를 관통한 피스톤 핀이 장착되는 스커트에 관한 것이며, 상기 커넥팅로드가 안쪽으로 삽입되고 상기 커넥팅로드를 관통한 피스톤 핀의 양단이 관통하도록 양측에 관통공이 형성되며 상기 관통공에서 아래방향으로 슬라이드 홈이 형성된 스커트 몸체와, 상기 슬라이드 홈에 장입되어 상기 피스톤의 단부를 지지하며 삽입공이 형성된 지지대와, 상기 지지대의 삽입공을 관통해 상기 스커트 몸체에 형성된 암나사공에 체결되는 볼트를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

엔진 피스톤의 분리형 스커트{A Separation Type Skirt of Engine Piston}

본 발명은 엔진에서 왕복운동하는 피스톤에 관한 것으로서, 특히 구동부의 중량을 절감하여 엔진의 중량당 출력을 증대시킬 수 있게 구성한 것이다.

도면에서, 도 1은 엔진의 실린더에 삽입된 피스톤의 사시도이고, 도 2a에 도시된 커넥팅로드는 종래 기술에 따른 생크(shank) 분할형이며, 도 2b는 종래 기술에 따른 마린헤드(marine head)형이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 엔진의 실린더에 삽입된 피스톤(10)은 커넥팅로드(30)의 상단에 힌지 결합되고, 상기 커넥팅로드(30)의 하단은 크랭크에 힌지 결합된다.

보다 구체적으로 피스톤(10)에는 하향으로 스커트(11)가 형성되고, 상기 스커트(11)의 안쪽으로 커넥팅로드(30)의 단부가 삽입된다. 그리고 피스톤 핀(20)이 커넥팅로드(30)의 단부를 관통하여 스커트(11)에 장착되며, 커넥팅로드(30)는 상기 피스톤 핀(20)을 중심으로 선회함에 따라 피스톤(10)의 직선운동을 크랭크의 회전운동으로 전환한다.

커넥팅로드(30)에 있어서, 피스톤 핀(20)이 관통하여 피스톤(10)과 연결된 부위를 '소단부(31)'라 하고, 크랭크와 연결된 부위를 '대단부(32)'라 한다.

이와 같이 구성된 커넥팅로드(30)에 있어서, 도 2a에 도시된 커넥팅로드는 생크(shank) 분할형이고, 도 2b는 마린헤드(marine head)형이다.

도 2a에 도시된 생크 분할형 커넥팅로드(30S)는 소단부(31)의 하단이 분할되며 분할된 부위를 볼트(40)로 연결한 구조로서, 소단부(31)와 커넥팅로드의 몸체를 분할한 구조이다. 이에 반해 2b에 도시된 마린 헤드형 커넥팅로드(30M)는 대단부(32)의 상단이 분할되며 분할된 부위를 볼트(40)로 연결한 구조로서, 대단부(32)와 커넥팅로드의 몸체를 분할한 구조이다.

도 2a 및 도 2b에 도시된 생크 분할형 커넥팅로드(30S) 및 마린헤드형 커넥팅로드(30M)는 중량이 큰 커넥팅로드를 분할한 구조이며 분할된 부위를 볼트(40)로 체결하기 위해서는 커넥팅로드(30)의 중량 및 엔진의 출력을 견딜 수 있으며, 또한 커넥팅로드(30)는 수직으로 위치하며 볼트(40) 체결 또한 수직방향으로 이루어짐에 따라 외측이 곡면을 갖는 커넥팅로드(30)에는 볼트(40)의 체결을 위해 체결부위가 평편하도록 대형 덧살(35)을 형상한다. 이와 같이 대형 덧살(35)을 형성함으로써, 과도한 기계적인 하중을 받더라도 안정적으로 연결된 상태를 유지할 수 있다.

또한 커넥팅 로드의 중량이 증가함에 따라 체결되는 볼트의 수 또한 많아져 조립작업에 필요한 인력의 소모가 크다는 단점이 있다. 또한 도 2a 및 도 2b에 도시된 생크 분할형 커넥팅로드 및 마린헤드형 커넥팅로드에는 분할면을 기준으로 양측에 소단부와 대단부가 형성되어 동력이 전달되기 때문에 분할면에 프레팅(fretting)현상이 크게 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 앞에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 상대적으로 중량이 큰 커넥팅로드의 분할을 대신하여 중량이 작은 피스톤에 지지대가 착탈하면서 조립되거나 분리되도록 구성한 엔진 피스톤의 분리형 스커트를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 커넥팅로드의 단부를 관통한 피스톤 핀이 장착되는 스커트에 관한 것이며, 상기 커넥팅로드가 안쪽으로 삽입되고 상기 커넥팅로드를 관통한 피스톤 핀의 양단이 관통하도록 양측에 관통공이 형성되며 상기 관통공에서 아래방향으로 슬라이드 홈이 형성된 스커트 몸체와, 상기 슬라이드 홈에 장입되어 상기 피스톤의 단부를 지지하며 삽입공이 형성된 지지대와, 상기 지지대의 삽입공을 관통해 상기 스커트 몸체에 형성된 암나사공에 체결되는 체결부를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 지지대의 상단에는 반원 홈이 형성되며, 상기 반원 홈은 상기 관통공과 대응한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 지지대의 외측면에는 단턱이 형성되고 단턱에는 상기 피스톤 핀의 단부에 장착되는 서클립이 끼워지도록 슬롯이 형성된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 지지대의 양측단과 상기 슬라이드 홈의 양측단에는 상호 대칭되는 경사면들이 형성되고 상기 지지대의 경사면과 상기 슬라이드 홈의 경사면은 상호 대칭되어 상호 접한 상태로 미끄러져 이동한다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 분리형 스커트는 착탈되는 지지대로 커넥팅로드를 스커트에 조립하거나 분리함에 따라 커넥팅로드에서 프레팅 현상이 원천적으로 발생하지 않는다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 분리형 스커트는 피스톤 핀을 지지하는 지지대가 스커트에 착탈되도록 구성함으로써, 지지대를 카트리지 형식으로 스커트에 장착하여 피스톤 핀을 지지하며, 반대로 지지대를 탈착하여 피스톤 핀을 스커트에서 분해할 수 있도록 구성한 것이다. 따라서 지지대를 스커트에 장착하기 위한 볼트의 개수 및 볼트의 크기를 감축할 수 있으며 또한 종래와 같이 큰 볼트를 체결하기 위해 필요한 덧살보다 적은 양의 덧살을 형성함에 따라 중량이 감소하여 엔진의 중량당 출력을 향상시킬 수 있다. 또한 지지대의 저면은 평편하여 볼트를 체결하기 위해 별도의 덧살을 구조적으로 형성하지 않아도 되는 장점이 있다.

도 1은 엔진의 실린더에 삽입된 피스톤의 사시도이고,
도 2a에 도시된 커넥팅로드는 종래 기술에 따른 생크(shank) 분할형이며,
도 2b는 종래 기술에 따른 마린헤드(marine head)형이다.
도 3은 본 발명에 따른 피스톤을 나타낸 정면도이고,
도 4는 도 3에 도시된 피스톤의 크라운과 스커트 조립체의 분해사시도이며,
도 5는 도 4에 도시된 스커트 조립체의 분해사시도이고,
도 6은 도 3에 도시된 스커트 조립체의 단면도이다.

아래에서는 본 발명에 따른 분리형 스커트의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도면에서, 도 3은 본 발명에 따른 피스톤을 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 피스톤의 크라운과 스커트 조립체의 분해사시도이며, 도 5는 도 4에 도시된 스커트 조립체의 분해사시도이고, 도 6은 도 3에 도시된 스커트 조립체의 단면도이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 피스톤(100)은 상부에 위치하는 피스톤 크라운(이하 '크라운(101)'이라 함)과, 상기 크라운(101)의 저면에 장착되며 커넥팅로드(140)의 소단부와 피스톤 핀으로 연결되는 스커트 조립체(103)를 포함한다. 스커트 조립체(103)의 상면에 크라운(101)이 위치한 상태에서 스커트 조립체(103)의 안쪽에서 상부로 관통하는 체결부인 볼트(109)가 크라운(101)의 저면에 형성된 암나사공에 나사체결되면서 크라운(101)과 스커트 조립체(103)는 일체로 고정된다.

한편, 스커트 조립체(103)는 양측에 관통공이 형성되며, 커넥팅로드(140)의 소단부가 스커트 조립체(103)의 안쪽에 삽입된 상태에서 피스톤 핀이 관통공(105)을 통해 소단부를 관통하며 피스톤 핀의 양단에 서클립(151)이 각각 장착되면서 피스톤 핀은 스커트 조립체(103)에 장착된다.

상기 스커트 조립체(103)는 스커트 몸체(110)와 상기 스커트 몸체(110)의 저면에서 상부로 삽입되어 장착되고 하부로 이동하면서 탈착되는 지지대(120)를 구비한다. 지지대(120)의 상단에는 상기 스커트 몸체(110)에 형성된 관통공(105)과 같은 직경의 반원 홈(121)이 형성된다. 그리고 지지대(120)의 외측면에는 단턱(125)이 형성되며 상기 단턱(125)에는 슬롯(127)이 형성된다.

또한 지지대(120)는 반원 홈(121)을 기준으로 양측에 삽입공(123)이 수직으로 형성되며 상기 삽입공(123)이 형성된 양측부는 외향으로 뾰족하게 형성된다. 즉 지지대(120)의 양측 단부는 중심선을 기준으로 대칭되는 경사면(129)이 형성된다.

이와 같이 구성된 지지대(120)에 대응하여 스커트 몸체(110)에는 슬라이드 홈(111)이 형성된다. 상기 슬라이드 홈(111)은 스커트 몸체(110)에 형성된 관통공(105)의 아래방향으로 형성되어 스커트 몸체(110)의 저면에서 개방된 구조를 갖는다. 따라서 상기 스커트 몸체(110)의 저면에 지지대(120)를 슬라이드 홈(111)과 대응하게 위치하고 이 상태에서 지지대(120)를 상향으로 올리면 지지대(120)는 슬라이드 홈(111)을 따라 상부로 이동하게 된다. 지지대(120)가 상부로 이동하면 지지대(120)에 형성된 반원 홈(121)이 스커트 몸체(110)의 관통공(105)과 정렬되어 위치한다. 이와 같이 지지대(120)가 슬라이드 홈(111)을 따라 이동하기 위해서는 슬라이드 홈(111) 또한 지지대(120)와 같은 형태로 슬라이드 홈(111)의 양측 또한 지지대(120)의 양측부 경사면(129)과 대칭되게 구성된다. 지지대(120)의 대칭되는 두 경사면(129)이 슬라이드 홈(111)에 삽입됨으로써, 지지대(120)가 전후좌우방향으로 이동하지 않고 상하방향으로만 미끄러져 이동하게 된다.

그리고 지지대(120)를 슬라이드 홈(111)에 장입시키기 이전에 지지대(120)에 형성된 슬롯(127)에는 서클립(151)을 위치한다. 따라서 지지대(120)를 슬라이드 홈(111)에 장입함에 따라 서클립(151) 또한 슬라이드 홈(111)을 따라 장입된다. 이와 같이 단턱(125)의 슬롯(127)에 서클립(151)을 위치시킨 상태에서, 지지대(120)를 슬라이드 홈(111)의 상부로 밀어올린 후 관통공(105)에 위치한 피스톤 핀의 양단에 서클립(151)을 체결한다. 그러면 피스톤 핀이 스커트 몸체(110)에서 이탈하지 않게 된다.

한편, 스커트 몸체(110)에는 상기 지지대(120)에 형성된 삽입공(123)과 대응하여 암나사공(113)이 형성된다. 지지대(120)를 슬라이드 홈(111)에 장입하여 상향으로 밀어올린 상태에서 볼트(130)를 상기 삽입공(123)에 삽입하고 볼트(130)를 스커트 몸체(110)에 형성된 암나사공(113)에 나사체결하면 볼트(130)는 스커트 몸체(110)에 나사체결된 상태에서 볼트(130)의 헤드가 지지대(120)의 저면을 받쳐줌으로써, 지지대(120)가 하향으로 내려오지 않고 관통공(105)에 위치한 피스톤 핀을 하부에서 받쳐준다. 지지대(120)에 형성된 삽입공(123)에 볼트(130)를 삽입하고 볼트(130)를 스커트 몸체(110)에 체결함에 있어서 지지대(120)의 저면 즉 볼트(130)의 헤드가 접하는 면은 평편한 상태로서, 별도의 덧살(35)을 형성할 필요가 없다.

이와 같이 구성된 스커트 몸체(110)와 커넥팅로드(140)를 피스톤 핀으로 연결한 상태를 분해하고자 할 경우에, 지지대(120)의 삽입공(123)을 관통해 암나사공(113)에 체결된 볼트(130)를 푼다. 그러면 지지대(120)는 자중에 의해 하향으로 내려오며 이 상태에서 피스톤 핀의 양단에 장착된 서클립(151)을 해체한다. 서클립(151)이 해체되면 피스톤 핀은 스커트 조립체(103)의 관통공(105)과 커넥팅로드(140)의 소단부를 자유롭게 이동 가능하여 피스톤 핀을 제거하여 피스톤(100)과 커넥팅로드(140)를 분해할 수 있다.

이와 같이 구성된 엔진 피스톤의 분리형 스커트에 있어서, 커넥팅로드(140)는 종래와 같이 분할면이 형성되지 않아도 됨에 따라 프레팅현상이 발생하지 않으며, 또한 종래와 같이 커넥팅로드에 볼트 체결을 위한 덧살을 형성하지 않아도 됨에 따라 커넥팅로드의 중량을 절감할 수 있다. 또한 종래에는 중량의 분할된 커넥팅로드를 볼트로 연결하기 때문에 크기가 큰 볼트를 사용하며 볼트의 개수 또한 많이 필요하였으나, 본 발명에서는 커넥팅로드(140)에 비해 중량이 작은 피스톤(100)을 분리함으로써, 상대적으로 크기가 작은 볼트 및 볼트의 개수를 절감할 수 있다.

100 : 피스톤
101 : 크라운
103 : 스커트 조립체
105 : 관통공
109 : 볼트
110 : 상부 스커트
111 : 슬라이드 홈
113 : 암나사공
120 : 하부 스커트
121 : 반원 홈
123 : 삽입공
125 : 단턱
127 : 슬롯
129 : 경사면
130 : 볼트
140 : 커넥팅로드
151 : 서클립

Claims (4)

1. 커넥팅로드의 단부를 관통한 피스톤 핀이 장착되는 스커트로서,
   상기 커넥팅로드가 안쪽으로 삽입되고 상기 커넥팅로드를 관통한 피스톤 핀의 양단이 관통하도록 양측에 관통공이 형성되며 상기 관통공에서 아래방향으로 슬라이드 홈이 형성된 스커트 몸체와,
   상기 슬라이드 홈에 장입되어 상기 피스톤의 단부를 지지하며 삽입공이 형성된 지지대와,
   상기 지지대의 삽입공을 관통해 상기 스커트 몸체에 형성된 암나사공에 체결되는 체결부를 포함하며,
   상기 지지대의 외측면에는 단턱이 형성되고 단턱에는 상기 피스톤 핀의 단부에 장착되는 서클립이 끼워지도록 슬롯이 형성된 것을 특징으로 하는 엔진 피스톤의 분리형 스커트.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 지지대의 상단에는 반원 홈이 형성되며, 상기 반원 홈은 상기 관통공과 대응하는 것을 특징으로 하는 엔진 피스톤의 분리형 스커트.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 지지대의 양측단과 상기 슬라이드 홈의 양측단에는 상호 대칭되는 경사면들이 형성되고 상기 지지대의 경사면과 상기 슬라이드 홈의 경사면은 상호 대칭되어 상호 접한 상태로 미끄러져 이동하는 것을 특징으로 하는 엔진 피스톤의 분리형 스커트.

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