KR20050084180A - 내연기관용 멀티 파트 냉각 피스톤 - Google Patents

Abstract

피스톤 상부부분(2)에 배열되며, 나사선이 형성된 보울트(26)와, 피스톤의 하부부분(6) 속으로 가공되어진 나사선 구멍(29)에 의해 서로 나사결합되는 상부부분(2)과 하부부분(6)을 포함하는, 내연기관용의 다수부품으로 구성되는 냉각 피스톤(1)이 개시된다. 이 나사선 구멍(29)은 피스톤의 하부부분(6)의 구역(31) 내에 배열되어 있으며, 이것은, 이 구역(31)이 카운터 너트와 같은 추가적인고정수단을 필요하게 만들지 않도록 나사결합시 디스크 스프링 모양으로 변형하도록 하는 방법으로 얇은 벽으로 형성되어 있다.

Description

내연기관용 멀티 파트 냉각 피스톤{MULTIPART COOLED PISTON FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 특허청구범위의 전제부에 의한 내연기관용 멀티 파트(multipart) 냉각 피스톤에 관한 것이다.

유럽특허출원 0 604 223 A1 으로부터는 디젤엔진에 사용되고 그리고 피스톤 상부부분과 피스톤 하부부분으로 되어있는 피스톤이 공지되어 있다. 피스톤 상부부분 측방의 중앙에 부착된 나사선핀을 거쳐서 그리고 피스톤 하부부품 속으로 가공하여 들어간 나사선 구멍을 거쳐서, 피스톤의 조립시에는 피스톤 상부부분이 피스톤 상부부분 위에 나사결합 되어진다. 이 경우에 지속적인 조립결합을 유지하기 위해서는 나사결합을 멈춤너트를 사용하여 고정하는 것이 필요하다. 이 경우에 피스톤의 조립시에 핀보스 부분들 사이에 나사선핀의 다만 짧은 단편만이 보이게 되며, 그 결과로 이 위에 멈춤너트를 체결하는 것이 어려운 것은 불리한 것이다.

제 1도는 본 발명에 따르는 피스톤의 단면도임

여기서부터 출발하여 본 발명은, 멈춤너트 또는 기타의 고정수단의 추가적인 사용이 없이 피스톤 하부부분 위에 피스톤 상부부분의 단순한 조립이 가능한 그러한 방법으로 다수 부품으로 된, 냉각된 피스톤의 상부부분과 하부부분을 형성하는 과제를 기초로 하고 있다.

특허청구범위의 특징부에 있는 특징들을 가지고 상기한 과제가 해결된다. 이것에 의해서는 피스톤 하부부분 위에로 피스톤 상부부분을 나사체결할 때에는 나사선 구멍이 형성된, 피스톤 하부부분의 얇은 벽의 범위는 접시 스프링 모양으로 만곡되며 그 결과로 이것에 의해서는 나사선 구멍위에 피스톤의 조립 후에는 인장응력이 작용되며, 이 인장응력은 피스톤 상부부분과 하부부분 사이에 지속적인 조립결합을 가져오게 된다.

본 발명의 실시예는 다음에 도면의 도움으로 기술된다. 이 도면은 본 발명에 따르는 피스톤의 단면도를 보이며, 피스톤의 좌측반부는 핀 방향에서의 피스톤의 반부단면도를 그리고 피스톤의 우측반부는 압축-배압-방향에서 피스톤의 반부단면도를 나타낸다.

제 1도에는 다수부품으로 되어 있고 냉각된 피스톤(1)이 표시되어 있으며 이 피스톤은 연소홈(3)과 링부위(5)를 가지는 링벽(4)을 가지는 하나의 피스톤 상부부분(2)으로 되어있고 그리고 상자형상의 피스톤 샤프트(7)와 도면에는 표시되지 않은 피스톤핀의 수취를 위하여 각각 하나씩의 핀구멍(9)을 가지는, 피스톤 샤프트와 연결된 2개의 핀보스부(8)를 포함하는 하나의 피스톤 하부부분(6)으로 되어 있다. 피스톤 상부부분(2)과 피스톤 하부부분(6)은 외측의 링 형상의 냉각채널(10)과 그리고 이것에 대하여 동심으로 배열된 내부의 냉각채널(11)과 경계를 이루며, 여기서 외측의 냉각채널(10)은 냉각오일의 도입을 위한 적어도 하나의 유입개구(12)를 가지며 그리고 적어도 하나의 오버플로우채널(13)을 거쳐서 내부의 냉각채널(11)과 연결되어 있다. 상기한 오버플로우채널(13)은 구멍으로서 형성될 수 있다. 예를 들면 이 경우에 서로 대항하여 놓여있는 2개의 오버플로우채널(13)이 설치되어질 수 있다. 내부의 냉각채널(11)은 적어도 하나의 유출구(14)를 가지며, 이 유출구를 거쳐서 냉각오일이 내부 냉각채널(11)로부터 유출할 수 있다.

상기한 피스톤 상부부분(2)은 이 경우에 한편으로는 피스톤 상부부분(2)의, 연소홈(3)으로부터 먼 쪽의 측면 배열 되어있는 링 형상의 커버면(15)을 거쳐서 링 형상의 캐리어리브들(17)의 상부 커버면(16)에 있으며 그리고 다른 한편으로는 링 형상벽(4)의 하측에 있는 횡단면(18)을 거쳐서 피스톤 하부부분(6)의 링 형상의 캐리어브릿지(20)의 상부횡단면(19) 상에 있다. 이 경우에 커버면 (15) 및 (16)은 평탄하게 그리고 수평으로 배열된, 내지 천정형상 또는 접시형상으로 형성된 내부의 커버(21)를 형성하며 그리고 횡단면(18 및 19)은 내부커버(21)에 대하여 동심으로 그리고 수평하게 배열된 내지 마찬가지로 천정형상 또는 접시형상으로 형성된 외측의 커버(22)를 형성한다.

상기한 캐리어브릿지(20)는 계단형상으로 형성되어 있으며, 그 결과로 피스톤 상부부분(2)은 링 형상벽(4)의 하부부품의 내측 안에로 가공되어 들어간, 실린더 형상의 요홈(23)을 거쳐서, 피스톤 상부부분과 피스톤 하부부분의 서로 조립시에 실린더 형상의 요홈(23)의 내부벽이 캐리어브릿지(20)의 실린더 형상의 전면측(24)과 접촉하게 되는 것에 의하여 중심조정이 되어질 수 잇으며, 이 경우에 실린더 형상의 요홈(23)의 내부직경은 캐리어 브릿지(20)의 실린더 형상의 전면측(24)의 외부직경보다, 하부부분(6) 위에 상부부분(2)의 문제없는 조립이 보증되도록 하는 그러한 허용차 정도만큼 더 큰 것이 필요하다.

연소홈(3)에 먼 측방에는 피스톤 상부부분(2)이 중앙에 그리고 피스톤(1)의 종축(25)에 대하여 동축으로 배열된 하나의 핀(26)을 가지며, 이 핀의 단부(27)는 나사선(28)이 형성되어 있다. 피스톤 상부부분(2)과 공동으로 내부의 냉각채널(11)과 경계를 하고 있는 피스톤 하부부분(6)의 링 형상의 캐리어리브들(17)사이의 범위(31)는 비교적 얇은 벽으로 형성되어 있으며 그리고 그의 중앙에는 피스톤(1)의 종축(25)에 대하여 동축으로 배열된 구멍(29)을 갖추고 있으며, 이 구멍은 핀(26)의 나사선(28)에 적합한 내부 나사선(30)을 가진다.

이것은 피스톤(1)의 조립시에 피스톤 상부부분(2)의 나사선핀(26)이 상기 범위(31)의 나사선 구멍(29) 내에로 단지 나사결합되어야 하는 것을 가능하게 한다. 이 경우에 비교적 얇은 벽의 범위(31)의 탄성은 이 범위가 피스톤의 상부부분과 피스톤 하부부분의 나사체결시에 하나의 접시스프링과 같이 변형하며 그리고 나사선구멍(29)을 갖추고 있는, 상기범위(31)의 내부 중앙은 피스톤 상부부분(2)의 방향으로 만곡을 야기시킨다. 나사선이 없는 나사선핀(26)의 나사선 없는 감소된 샤프트의 조립시에는 추가적으로 연장되며, 이것으로 인하여 피스톤 하부부분(6) 상에 피스톤 상부부분(2)의 착석의 안정성의 또다른 개선이 얻어진다. 이 경우 내부커버(21)의 커버면들(15 및 16)도 그리고 외측커버(22)의 횡단면들 (18 및 19)도 잇달아 눌려지며 이것으로 인하여 내부의 그리고 외부의 냉각채널 (10 및 11)이 밀봉되어진다. 피스톤 상부부분과 하부부분의 조립의 강도는 이와 함께 지속적인 조립결합을 얻기 위하여 추가적인 너트, 내지 멈춤너트가 필요하지 않도록 그렇게 훨씬 확대되어진다. 연구들은 생각할 수 있는 모든 조업조건들 하에서 피스톤의 양 부분들의 충분한 초기 장력이 보증되는 것을 보여 왔다.

피스톤 상부부분(2)은 내산화성의 그리고/또는 내열성 재료로부터 되어질 수 있다. 스테인레스강, 고내열강 또는 내열강들과 같이 DIN EN 10027-2 (강의 그룹- No. 1.4x xx)에 따르는 내화학강의 재료 그룹으로부터, 그리고 또 합금된 열간사용강들과 같이 합금된 공구강들의 재료그룹들로부터, ≥4%의 크롬함량을 가지는 강들이 전형적으로 사용된다.

피스톤 하부부분(6)은 석출경화형의 페라이트-퍼어라이트강이나 담금질 및 템퍼링강으로부터 되어지며, 여기서 전형적으로는 강품질 38MnVS6 또는 42CrMo4가 사용된다 (독일의 Stahl-Eisen-Werkstoffblatt 101).

본 발명은 내연기관용 멀티 파트 냉각 피스톤에 이용될 수 있다.

Claims (1)

1. 링 형상의 벽(4)과 링부분(5)을 가지는 피스톤 상부부분(2)으로 구성되며; 그리고 피스톤 상부부분(2)과는 링 형상의, 외측의 냉각채널(10) 그리고 이것에 더하여 여기에 동심으로 배열된, 링 형상의 내측의 냉각채널(11)을 형성하며 그리고 피스톤샤프트와 함께 결합된 핀보스들(8)을 가지는, 상자 모양의 피스톤샤프트(7)를 포함하는 피스톤 하부부분(6)으로 구성되며; 여기서 피스톤 상부부분(2)은 피스톤 하부부분(6)으로 향하는 측에 피스톤(1)의 종축(25)에 동축으로 배열된 나사선핀(26)을 가지며 그리고 피스톤 하부부분(6)은 피스톤 상부부분(2)으로 향하는 측에 피스톤의 종축(25)에 대하여 동축으로 배열되어 있으며 나사선핀(26)의 나사선(28)에 적합한 내부나사선(30)을 가지고 있는 나사선 구멍(29)을 가지며, 그리고 여기서 나사선 볼트(26)와 나사선 구멍(29)은 나사선핀(26)의 피스톤 하부부분(6)과 피스톤 상부부분(2)과의 조립을 위하여 나사선 구멍(29) 속으로 나사결합 할 수 있는 방법으로 배열되어 있는 그러한, 내연기관용 멀티 파트 냉각 피스톤(1)에 있어서,

   나사선핀(26)은 내부의 냉각채널(11)의 내부경계를 형성하며, 그리고 내부의 냉각채널(11)을 덮고 있는, 피스톤 하부부분(6)의 범위(31)는 나사선 구멍(29)을 가지며 그리고 이것이 접시스프링 형상으로 변형할 수 있는 방법으로 얇은 벽으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용 멀티 파트 냉각 피스톤(1).