KR200301510Y1 - 내연 기관용 경량 피스톤 핀 - Google Patents

Abstract

본 고안의 내연 기관용 피스톤 핀에 관한 것으로서 특히, 가벼우므로 엔진에 부하를 주지 않을 수 있으나 피스톤 보스와 커넥팅 로드의 소단부 사이의 전단력을 충분히 극복 할 수 있는 강도를 갖는 피스톤 핀에 관한 것이다.

피스톤과 커넥팅 로드를 결합시키는 피스톤 핀에 있어서, 봉체 형상으로 그 양 단부에 단부 경량화홈이 형성됨을 특징으로 하는 내연 기관용 경량 피스톤 핀에 의해 이루어진다.

또한 본 고안은 상기 피스톤 핀의 단부 경량화홈은 그 단부로부터 피스톤 보스와 커넥팅 로드가 접하는 부분까지 연장 형성되고, 상기 단부 경량화홈들 사이에는 단부 경량화홈의 내경보다 작은 내경을 갖는 중앙 경량화홀이 단을 이루고 연장 형성되며, 상기 중앙 경량화홀의 중단에는 상기 중앙 경량화홀의 내경보다 큰 내경을 갖는 중앙 경량화홈이 더 형성됨에 의하여 그 목적한 바 효과를 상승시킬 수 있다.

Description

내연 기관용 경량 피스톤 핀{light-weight piston pin for internal combustion engine}

본 고안은 내연 기관용 핀스톤 핀에 관한 것으로서 보다 상세하게는 피스톤핀의 무게를 경량화시키되 피스톤과 커넥팅 로드의 결합은 견고하게 유지할 수 있도록 한 내연 기관용 피스톤 핀에 관한 것이다.

통상적으로 엔진(일명 기관)은 실린더 블록 내부에 다수의 피스톤을 설치하고 연료의 연소시 발생되는 폭발력으로 피스톤을 왕복 운동시키며 이때 발생되는 운동력을 커넥팅 로드 등으로 원하는 장치에 전달하여 사용하게 된다.

상기와 같이 구성된 엔진은 연료의 연소시 발생되는 폭발력에 의해 파손되는 것을 방지하기 위해 고강도의 금속으로 제작되고 있으며, 대부분의 고강도의 금속이 그 무게 또한 고중량임으로 엔진 자체에서 소모되는 에너지가 상당하다 할 수 있다.

특히, 폭발력에 의해 왕복 운동하는 피스톤은 가능한 가벼운 것이 바람직하나 전기와 같이 엔진의 특성상 경량화에 한계가 있다.

또한 피스톤의 왕복 운동에 연동되어 구동되는 커넥팅 로드 또한 엔진의 출력에 많은 영향을 미치게 됨으로 이를 경량화시키는 것도 엔진의 출력을 높이는데 한몫을 하고 있으며, 커넥팅 로드와 피스톤을 연결시키는 피스톤 핀 또한 엔진의 출력에 많은 영향을 주고 있다.

종래의 피스톤 핀은 도 1a에 도시한 바와 같이 통상적으로 원기둥 형상을 이루고 있으며, 경량화 시키기 위해 가벼운 티타늄 등을 사용하고 있으며, 또 다른 경량화 방법으로 원기둥 형상의 봉체가 아닌 통체 즉, 도 1b에 도시한 바와 같은 중공의 원통을 사용하고 있다.

그러나 고강도의 봉체를 사용할 경우 그 무게를 낮추는데 한계가 있고, 중공의 관체로 사용할 경우 강도가 약해 연료의 연소시 발생되는 폭발력에 의하여 피스톤 핀이 파손되는 문제가 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로 무게를 경량화시킴은 물론 그 강도 또한 우수하여 장기간 사용할 수 있는 피스톤 핀 및 이를 제조하는 방법을 제공함을 목적으로 한다.

도 1a 및 1b는 종래 피스톤 핀이 설치된 피스톤과 커넥팅 로드의 단면도,

도 2는 본 고안에 따른 피스톤 핀이 설치된 피스톤과 커넥팅 로드의 사시도,

도 3내지 도 5는 본 고안에 따른 피스톤 핀이 설치된 피스톤과 커넥팅 로드의 단면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*

2 : 피스톤 3 : 커넥팅로드 3a : 소단부

3b : 대단부

21 : 피스톤 보스 21a : 로드 삽입홈

21b : 핀삽입공

10 : 피스톤 핀 10a : 단부 경량화홈 10b : 중앙 경량화홀

10c : 중앙 경량화홈

상기와 같은 목적을 갖는 본 고안의 목적은 피스톤과 커넥팅 로드를 결합시키는 피스톤 핀에 있어서, 봉체 형상으로 그 양 단부에 단부 경량화홈이 형성됨을 특징으로 하는 내연 기관용 경량 피스톤 핀에 의해 이루어진다.

또한 본 고안은 상기 피스톤 핀의 단부 경량화홈은 그 단부로부터 피스톤 보스와 커넥팅 로드가 접하는 부분까지 연장 형성되고, 상기 단부 경량화홈들 사이에는 단부 경량화홈의 내경보다 작은 내경을 갖는 중앙 경량화홀이 단을 이루고 연장 형성되며, 상기 중앙 경량화홀의 중단에는 상기 중앙 경량화홀의 내경보다 큰 내경을 갖는 중앙 경량화홈이 더 형성됨에 의하여 그 목적한 바 효과를 상승시킬 수 있다.

더욱이, 상기 피스톤 핀은 중단을 중심으로 두 개로 이등분함에 의하여 그 중단에 형성되는 중앙 경량화홈의 형성을 용이하게 할 수 있다.

이하, 본 고안에 따른 내연 기관용 피스톤 핀의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 고안에 따른 피스톤 핀이 설치된 피스톤과 커넥팅 로드의 사시도, 도 3내지 도 5는 본 고안에 따른 피스톤 핀이 설치된 피스톤과 커넥팅 로드의 단면도이다.

도시한 바와 같이 본 고안에 따른 피스톤 핀은 경량화홈(10a, 10c) 또는 경량화홀(10b)을 구비하고 있다.

상기 피스톤 핀(10)은 그 외주면이 원형인 봉체 형상으로 커넥팅 로드(3)를 피스톤(2)의 피스톤 보스(21)에 회동가능하게 연결시키는 수단이다.

상기 피스톤 보스(21)는 피스톤의 일측 단부에 돌출 형성된 것으로서 두 개의 판체를 수평으로 돌출시킨 형상으로 둘 사이에 커넥팅 로드(3)의 소단부(3a)가 삽입될 수 있으며, 그 간격은 커넥팅 로드(3)의 소단부(3a)가 충분이 회동될 수 있을 정도로 소단부(3a)의 폭보다 충분히 넓은 틈이 있어야 한다.

상기 피스톤 보스(21)와 커넥팅 로드(3)의 소단부(3a)를 관통하여 설치되는 피스톤 핀(10)은 도 2에 도시한 바와 같이 그 양단에 핀을 경량화 시키기 위한 단부 경량화홈(10a)이 형성되어 있다.

상기 단부 경량화홈(10a)은 봉체의 중심으로부터 일정한 거리로 파여진 홈으로 그 깊이는 피스톤(2)의 피스톤 보스(21)에 형성된 로드 삽입홈(21a)과 커넥팅로드(3)의 소단부(3a)의 양단 사이가 접하는 부분 이전까지이다. 즉, 피스톤 보스(21)와 커넥팅로드(3)의 소단부(3a) 사이의 전단력이 미치는 부분에 충분한 강도를 보강할 수 있도록 전단력이 미치는 부분 이전까지 파여진다.

상기 단부 경량화홈(10a) 사이에는 중앙 경량화홀(10b)이 더 관통 형성될 수있다.

상기 중앙 경량화홀(10b) 역시 피스톤 핀(10)의 경량화를 목적으로 형성된 관통공이나 전기와 같이 피스톤 보스(21)와 커넥팅 로드(3)의 소단부(3a)사이의 전달력이 미치는 부분의 강도가 약해지는 것을 방지하기 위해 단부 경량화홈(10a)보다 작은 내경을 갖게 형성하여 그 중단에는 중앙 경량화홈(10c)을 더 형성할 수 있다.

상기한 중앙 경량화홈(10c)은 커넥팅로드(3)의 소단부(3a)의 중앙 부분과 대향되는 부분에 형성되되 상기 중앙 경량화홀(10b)의 내경보다 큰 내경을 갖게 형성된다.

즉, 상기 피스톤 핀(10)은 양단에 형성된 단부 경량화홈(10a)과 중앙 경량화홀(10b) 및 중앙 경량화홈(10c)은 서로 연속하여 형성되되 단을 이루고 형성되어 전체적으로 서로 다른 내경의 구멍이 형성된 원통형 통체 형상을 이루나, 피스톤 보스(21)와 커넥팅 로드(3)의 소단부(3a) 사이의 전단력이 미치는 부분은 그 벽이 두껍게 하여 강도를 강화한 반면에 전단력이 미치지 않는 부분은 두께를 얇게 하여 전체적인 무게를 가볍게 하였다.

상기와 같이 구성된 피스톤 핀(10, 10')은 도 5에 도시한 바와 같이 그 중앙을 중심으로 두 개로 분리할 수 있으며, 이와 같이 분리되었을 경우에는 다른 피스톤 핀(10, 10')이 면접되는 부분을 마찰 압접시키고 그 외주면을 정밀 가공하여 매끄럽게 함에 이하여 일체화시킬 수 있다.

상기와 같이 제작된 피스톤 핀은 하나이상의 경량화홈 또는 경량화홀을 형성하되 피스톤 보스와 커넥팅 로드의 소단부 사이의 전단력이 발생되는 부분을 제외하고 형성함으로서 피스톤 핀의 강도는 약해지지 않으나 전체적인 무게를 감소시킴으로서 엔진의 부하를 감소시킬 수 있는 피스톤 핀을 제공할 수 있게 된다.

Claims (5)

1. 피스톤과 커넥팅 로드를 결합시키는 피스톤 핀(10)에 있어서,

   봉체 형상으로 그 양 단부에 단부 경량화홈(10a)이 형성됨을 특징으로 하는 내연 기관용 경량 피스톤 핀.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 피스톤 핀의 단부 경량화홈(10a)은 그 단부로부터 피스톤 보스와 커넥팅 로드가 접하는 부분까지 연장 형성됨을 특징으로 하는 내연 기관용 경량 피스톤 핀.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 단부 경량화홈(10a)들 사이에는 단부 경량화홈(10a)의 내경보다 작은 내경을 갖는 중앙 경량화홀(10b)이 단을 이루고 연장 형성되며, 상기 중앙 경량화홀(10b)의 중단에는 상기 중앙 경량화홀(10b)의 내경보다 큰 내경을 갖는 중앙 경량화홈(10c)이 형성됨을 특징으로 하는 내연 기관용 경량 피스톤 핀.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한항에 있어서, 상기 피스톤 핀(10)은 중단을 중심으로 두 개로 이등분됨을 특징으로 하는 내연 기관용 경량 피스톤 핀.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한항에 있어서, 상기 피스톤 핀(10)은 티타늄합금임을 특징으로 하는 내연 기관용 경량 피스톤 핀.