KR200190083Y1 - 커넥팅 로드 일체형 피스톤 - Google Patents

Abstract

본 고안은 피스톤 기구에 관한 것으로 커넥팅 로드와 피스톤을 일체화 함으로서 소요 정밀부품수와 조립공정을 줄여 전체적으로 피스톤 기구의 제작비용을 절감하면서도 기능적으로는 결합부위에서의 마모 부위를 줄여 진동을 적게하는 커넥팅로드 일체형 피스톤에 관한 것이다.

본 고안의 피스톤(11)은, 헤드부(19)와 커넥팅 로드(13)로 이루어지며, 피스톤의 헤드부는 그 위치에 관계없이 실린더 내벽과 점접촉을 형성하는 구형으로 이루어지고, 피스톤의 직선운동을 크랭크(15)의 회전운동으로 매개하는 커넥팅 로드는 상기 피스톤 헤드부에 일체로 연장되어 크랭크와 조인트 되도록 구성한 것을 특징으로 한다. 이에 따라 부품이 줄어들고 조립공정이 간단해진다.

Description

커넥팅 로드 일체형 피스톤{Connecting rod union piston}

본 고안은 피스톤 기구에 관한 것으로 더 상세하게는 커넥팅로드와 피스톤을 일체화 함으로서 소요 정밀부품수와 조립공정을 줄여 전체적으로 피스톤 기구의 제작비용을 절감하면서도 기능적으로는 결합부위에서의 마모 부위를 줄여 진동을 적게하는 커넥팅로드 일체형 피스톤에 관한 것이다.

커넥팅 로드와 피스톤 그리고 크랭크로 이루어지는 종래의 피스톤 기구는, 도 1과 같이 피스톤(1)은 실린더(2) 안에서 왕복 직선운동 하고, 커넥팅 로드(3)는 크랭크(5)를 따라 편주운동(yawing)을 하도록 되어 있으며, 이러한 각기 다른 피스톤(1)의 직선 왕복운동과 케넥팅 로드(3)의 편주운동의 두가지 운동을 결합하기 위해 피스톤(1)과 커넥팅 로드(3) 사이에 실린더리컬 조인트로서 피스톤핀(4) 부품을 사용하여 연결하였다.

그리고 커넥팅 로드(3)와 크랭크(5)는 크랭크핀(6)으로 연결하여 피스톤(1)의 왕복 직선운동이나 크랭크(5)의 회전운동이 있을 때 커넥팅 로드(3)가 크랭크핀(6)을 중심으로 회전하면서 그 변위에 의해 크랭크(5)를 회전 시키거나 아니면 피스톤(1)을 직선운동 시키는 구조이다.

상기 구성요소들의 운동관계를 살펴보면, 도 2와 같이 크랭크(5)는 커넥팅 로드(3)가 편주운동 하는 주어진 원의 중심 'O'을 중심으로 회전하고, 크랭크핀(6)은 크랭크(5)와 한 몸체로서 원 중심 'O'를 기준으로 원운동을 나타낸다.

크랭크핀(6)과 연결된 커넥팅 로드(3)의 조인트 부분인 커넥팅 로드 조인트(7)는 원 중심 'O'를 기준으로 원운동 하는 반면에 다른 상대측 커넥팅 로드 조인트(8)는 피스톤핀(4)과 연결되어 있고 피스톤핀(4)은 피스톤(1)에 끼워져 있기 때문에 피스톤(1)은 'Y'방향의 왕복운동을 자유롭게 구현하고, 이때 마찬가지로 커넥팅 로드 조인트(8)는 'Y'방형의 왕복운동을 함께 나타낸다.

결국 커넥팅 로드 조인트(8)와 연결된 피스톤(1)은 'Y'방향의 운동을 하게 된다.

그러나 커넥팅 로드(3), 피스톤핀(4), 피스톤(1)이 반드시 정밀한 결합 관계를 유지해야 하므로 가공 부품이 고정도를 유지해야 되고 따라서 제작 비용이나 재료비가 많이 소요되고 있다.

또한 피스톤핀(4) 및 커넥팅 로드 조인트(8) 부분의 마모로 인한 진동 및 파손이 반복 운동과 관련하여 가속되는 현상이 나타나 수명 저하의 원인이 되고 있으며, 피스톤핀(4) 및 커넥팅 로드 조인트(8) 부분의 윤활유 공급도 중요한 관리항목이 되어 급유의 관리도 필요하다.

이렇게 커넥팅 로드(3), 피스톤핀(4) 및 피스톤(1)으로 이루어지는 세가지의 정밀 부품을 결합 하는 총 조립 공정은 대단히 어려운데, 그 조립 공정은 먼저, 피스톤(1)에 있는 피스톤핀의 구멍 위치를 확인한 다음 커넥팅 로드 조인트(8)의 구멍 위치를 피스톤(1)의 피스톤핀(4) 구멍의 위치와 일치 시킨 뒤 피스톤핀(4)을 삽입하여 이루어진다. 따라서 다부품 정밀 부품 조립으로 인해 조립공정이 까다롭고 많이 시간이 소요되고 있어 전체적으로 제품 비용이 상승되는 문제가 있었다.

따라서 본 고안의 목적은 커넥팅 로드와 피스톤을 일체화 시킴으로서 커넥팅 로드와 피스톤을 따로 제작하여 결합하는 구조에 비해 부품수와 조립공수를 줄이고 커넥팅 로드와 피스톤의 조인트 부위에서 생기는 마모를 없애기 위한 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징은, 실린더와, 상기 실린더를 직선 왕복 운동하는 피스톤과, 상기 피스톤에 연동되어 크랭크의 회전 운동을 매개하는 커넥팅 로드와, 상기 커넥팅 로드에 연동되어 회전하는 크랭크로 이루어지는 피스톤 기구에 있어서,

상기 피스톤 기구의 피스톤은,

피스톤의 헤드부가 실린더 내벽과 점접촉을 이루는 구형으로 이루어지며,

피스톤의 직선운동을 크랭크의 회전운동으로 매개하는 커넥팅 로드가 상기 피스톤 헤드부에 일체로 연장되어 크랭크와 조인트 되도록 구성한 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 피스톤 기구 개략도

도 2는 종래의 피스톤 및 크랭크 운동에 따른 위치 변화를 나타낸 도면

도 3은 본 고안의 피스톤 및 크랭크 운동에 의한 피스톤 기구의 동작도

도 4는 본 고안에 따른 커넥팅로드 일체형 피스톤의 사시도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

11:피스톤 12:실린더

13:커넥팅로드 15:크랭크

16:크랭크핀 19:헤드부

이렇게 피스톤 헤드부를 구형으로 하여 커넥팅 로드를 피스톤과 일체화 시키면 별도의 조인트 없이 피스톤 직선운동을 크랭크 회전운동으로 바꿀 수 있고, 피스톤과 커넥팅 로드 조인트 부분이 없어지므로 해당 부분에서의 마모가 일어나지 않으며, 피스톤과 커넥팅 로드의 조인트를 위한 소요 부품이 없어질뿐더러 조립공정도 줄어든다.

이하, 본 고안을 도면을 참고로 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 고안에 따른 피스톤 기구에 의한 각 부품들의 동작을 나타낸 도면 이고, 도 4는 본 고안에 따른 피스톤의 전체 형상을 나타낸 것이다.

본 고안은 도 3과 같이 실린더(12)와, 실린더(12)를 직선 왕복 운동하는 피스톤(11)과, 피스톤(11)에 연동되어 크랭크(15)의 회전 운동을 매개하는 커넥팅 로드(13)와, 커넥팅 로드(13)에 연동되어 회전하는 크랭크(15)로 이루어지는 피스톤 기구에서, 도 4와 같이 피스톤(11)이 헤드부(19)와 커넥팅 로드(13)로 일체화 되어 있으며, 헤드부(19)는 실린더(12) 내벽과 점접촉을 이루는 구형으로 형성하고, 피스톤(11)의 직선운동을 크랭크(15)의 회전운동으로 매개하는 커넥팅 로드(13)는 피스톤 헤드부(19)에서 일체로 연장되어 크랭크(15)와 연결되는 조인트(17)로 구성하였다.

피스톤 헤드부(19)로부터 연장되어 크랭크(15)와 조인트 되는 커넥팅 로드(13)의 단부 조인트(17)는 크랭크(15)와 크랭크핀(16)으로 결합된다.

도 3은 본 고안에 의한 피스톤 기구의 작동을 보인 것으로, 크랭크(15)와 크랭크핀(16)에 의해 결합된 커넥팅 로드(13)의 조인트(17)는 크랭크(15)의 회전이나 피스톤 헤드부(11)의 직선운동에 따라 중심 'O'를 기준으로 원운동을 한다. 크랭크(15)와 조인트(17)로 결합되어 있는 커넥팅 로드(13)는 크랭크 원의 중심 'O'를 중심으로 편주운동을 하며, 이때 커넥팅 로드(13)와 일체화된 구형의 피스톤 헤드부(11)는 실린더(12) 안에서 'Y'방향으로의 직선 왕복 운동외에 다른 어떤 운동도 나타내지 않지만, 크랭크(15)와 커넥팅로드(13)간 접선 반경 위치에 따라 실린더(12) 내벽과 점접촉 슬립과 직선방향 미끄럼 왕복 운동을 나타낸다.

따라서 피스톤 헤드부(11)를 구형으로 하고 이 헤드부(11)에 커넥팅 로드(13)를 일체화 시킨 본 고안의 피스톤 기구는 피스톤(11)의 왕복운동을 커넥팅 로드(13)를 통해 크랭크(15)에 전달하거나 역으로 크랭크(15)의 회전운동을 커넥팅 로드(13)를 통해 전달받아 피스톤(11)의 왕복 운동으로 전환하는 피스톤 기구의 고유 역할을 만족 시킨다.

이같은 본 고안의 피스톤 기구는 커넥팅 로드와 피스톤을 연계 시키기 위한 다른 어떤 부품의 소요없이 크랭크 회전에 종속되거나 크랭크에 피스톤 운동을 전달하기 위한 편주운동을 유도할 수 있으므로 이를 위한 커넥팅 로드와 피스톤간 정밀 결합이 필요없고 또한 여기에 소요되는 사전 조립공정을 필요로 하지 않으며, 피스톤과 케넥팅 로드 조인트 부위에서 일어나는 마모 및 조립공차에 의한 진동 가능성이 작게 나타난다.

이와 같은 본 고안에 의하면, 피스톤과 커넥팅로드 및 이들을 연결하기 위한 피스톤핀등으로 이루어지는 3개의 독립된 정밀 부품들을 1개의 단일 부품으로 가공할 수 있으므로 부품수를 줄이고 이들의 결합을 위한 조립공정을 줄일 수 있으며, 부품수 감소에 따라 유지 및 보수가 용이하고 피스톤과 커넥팅로드의 조인트 부위에서의 마모를 줄여 전체적으로 피스톤 기구의 신뢰성을 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 실린더와, 상기 실린더를 직선 왕복 운동하는 피스톤과, 상기 피스톤에 연동되어 크랭크의 회전 운동을 매개하는 커넥팅 로드와, 상기 커넥팅 로드에 연동되어 회전하는 크랭크로 이루어지는 피스톤 기구에 있어서,

   상기 피스톤 기구의 피스톤은,

   헤드부와 커넥팅 로드로 이루어지며,

   상기 피스톤의 헤드부는 그 위치에 관계없이 실린더 내벽과 점접촉을 형성하는 구형으로 이루어지고,

   상기 피스톤의 직선운동을 크랭크의 회전운동으로 매개하는 커넥팅 로드는 상기 피스톤 헤드부에 일체로 연장되어 크랭크와 조인트 되도록 구성한 것을 특징으로 하는 커넥팅 로드 일체형 피스톤.