KR20060035615A

KR20060035615A - 내연기관용 피스톤 및 그의 제조를 위한 주조방법

Info

Publication number: KR20060035615A
Application number: KR1020057023488A
Authority: KR
Inventors: 고트프리트 슈나이트만
Original assignee: 말레 게엠베하
Priority date: 2003-06-07
Filing date: 2004-06-07
Publication date: 2006-04-26
Also published as: US20060118076A1; DE10325917A1; JP4741479B2; EP1636473A1; JP2006527325A; EP1636473B1; US7213562B2; BRPI0411089A; WO2004111419A1; KR101119174B1; BRPI0411089B1; EP1636473B2; WO2004111419B1

Abstract

본 발명은 대략 원형 실린더 형상의 상부(5)와 피스톤 중간축(8)을 향하여 뒤로 밀린 2개의 허브를 가진 하부(6)로 구성되며, 상기 상부(5)에는 하부(6)를 향해 개방된 리세스(12, 12')가 허브(7)에 인접하여 형성되는, 피스톤(1)에 관한 것이다. 허브(7)와 상부(5) 사이의 영역에 릴리프컷(13, 13')을 형성하기 위하여, 살트성형부품(salt mold part)(15)이 각각의 윈도우 인서트(14) 상에 배치된다. 살트성형부품(15)은 피스톤(1)을 주조할 때에 릴리프컷(13, 13')과 리세스(12, 12')를 형성시키는 역할을 하며 피스톤의 주조 후에는 씻겨진다.

Description

내연기관용 피스톤 및 그의 제조를 위한 주조방법{PISTON FOR A COMBUSTION ENGINE AND CASTING METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF}

본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 내연기관의 피스톤 및 청구범위 제3항의 전제부에 따른 그의 제조방법에 관한 것이다.

독일 특허 공보 DE 199 22 809 A1 호에는 한가지 피스톤이 공지되어 있는데 그에 의하면 피스톤 주조시에 핀 보스(pin boss)개구(recess)근처에 이에 의하여 형성된 돌기(projection)의 하측에 성형이 되도록 피스톤의 실린더형 구조의 상부에 성형 된 핀보스는 상부의 경계에 비하여 뒤로 위치해 있다. 또한 어떤 방식으로든 던지 그러한 개구(開口)를 만들 수 있는 개구 마다 주조코어(casting core)를 가진 선회형 윈도우인서트(window insert)를 포함하는 주형을 사용하며 이에 의하여 주조 코어는 주조 후에 문제없이 빠진다.

이에 따라 본 발명에 있어서는 선회가능한 윈도우인서트를 사용하여 피스톤 주조시에 가능한 한 피스톤 중량을 줄이기 위하여 피스톤 상부의 하측에 릴리프커트(relief cuts)를 가진 개구를 성형하고 또한 그의 질량중심을 가급적 피스톤의 하부로 이동하도록 하기 위한 과제를 기초로 한다.

본 과제는 주 청구범위의 특징과 청구범위 제3항의 특징으로 해결된다.

본 발명에 적합한 형태는 종속 청구범위의 대상이다.

이와 관련하여 선형 이동 바(bar)에는 부적합하나 주조기술상 간단한 방법으로 개구를 만들 수 있는 선회형 윈도우인서트의 장점과 피스톤에 빈 공간의 형상을 무제한 제공하는 살트코어(salt core)의 장점을 결합한다.

본 발명의 한가지 실시예는 다음의 도면에 의하여 설명하며 도면의 내용은 다음과 같다:

도 1은 선회 윈도우인서트에 고정된 삽입 살트성형부품을 포함한 주조 후의 피스톤 부분 단면도,

도 2는 삽입된 살트성형품을 포함한 피스톤 및 살트성형부품에서 풀리는 외향 선회 윈도우인서트,

도 3은 살트성형부품이 씻겨내린후의 피스톤 부분 단면도 및

도 4는 본 발명에 따른 하면도.

도 1에는 피스톤(1)의 1/2 단면이 도시되어 있으며 그의 좌측 1/2은 도시되어 있지 않은 피스톤 핀(piston pin)의 종축(2)에 따른 피스톤 단면을 도시하며 그의 우측 1/2은 피스톤(1)의 측면을 도시하는데 여기에서 피스톤스커트(piston skirt)(4)의 덧칠한 부분(3)을 볼 수 있다. 피스톤(1)은 박스형피스톤 즉 원형 실린더 밑에 형성되어 있으며 피스톤 링(piston ring)을 지지하는 상부(5)는 거의 박 스형 단면을 가진 하부(6)가 있으며 여기에서 허브(7)와 허브(7)부위의 박스 벽은 피스톤 중간축(8)에 대하여 들어가 있으며 단면의 추력측(thrust side)과 반추력측(anti thrust side) 부위에 있는 스커트 벽부분(skirt part), 부채꼴만이 그의 직경이 피스톤직경과 같은 원을 가진다.

피스톤(1)은 양측에서 피스톤 헤드(piston head)내에 성형된 연소실 바울(combustion chamber bowl)(11)이 있는 2개의 뱅크(bank)(9 및 10)를 보여준다. 이러한 뱅크(9 및 10)에 의하여 피스톤(1)의 무게중심이 연소실 바울(11)방향에 따라 너무 위로 치우치지 않도록 피스톤(1) 주조시에 연소실 바울(9,10)에서 피스톤(1)의 하부의 리세스(recess)(12)와 또한 허브(7)와 상부(5) 사이의 부위에 릴리프컷(relief cut)(13)이 형성되는 데 이는 본 실시 예의 단면에서와 같이 코형(nose form)으로 구성되어 각각 피스톤중간축(8)에 대하여 떨어져 위치하지만 피스톤의 중량을 줄이기 위하여 이에 적당한 여러 가지 다른 형상을 가질 수도 있다. 이에 의하여 절감된 재료에 의하여 또한 피스톤(1)의 질량중심은 허브(7)방향으로 이동된다.

여기에 있어서 양 뱅크(9 및 10)에 만들 각 리세스(12)를 위한 피스톤(1) 주조용 주형은 선회형 윈도우인서트(window insert)(14)로 되어 있다. 이와 함께 피스톤(1)의 상부(5)에 릴리프컷(13)을 성형할 수 있도록 피스톤(1)의 주조 전에 윈도우인서트(14) 위에 미리 제조된 살트성형부품(salt mold part)(15)을 올려놓는데 그의 형상은 릴리프컷(13)을 포함하는 리세스(12)의 형상과 같다. 살트성형부품(15)은 윈도우인서트(14) 위에서 2개의 윈도우(14)에 있는 원추형 돌기(16)에 의하 여 비틀리지 않도록 고정되며 그 위로 살트성형부품(15)이 부착된다. 도 1과 2에는 윈도우인서트(14)의 단면이 도시되어 있어서 양 돌기(16) 중의 한 개만을 볼 수 있다. 선회된 윈도우 인서트(14)와 그 위에 고정된 살트성형부품(15)과 함께 피스톤소재(1)가 주조된다.

주조 과정에 이어 도 2에 따라 기타 도면에 도시되어 있지 않은 윈도우인서트(14) 주형은 개구에 의하여 시계방향에 따라 벗겨지게 되며 살트성형부품(15)은 윈도우 인서트(14)로부터 떨어져서 피스톤소재(1)에 머물다가 이어서 씻겨버려진다.

이에 대하여 도 3에 도시된 피스톤소재(1)는 릴리프컷(13)을 포함하는 리세스(12)를 가지며 이러한 리세스(12)는 도 4에 도시된 바와 같이 뱅크(9 및 10)의 벽(18)은 성형강도의 개선에 기여하는 리브(rib)(17, 17')로 분할되어 있다. 이로 인하여 벽두께(18)를 아주 얇게 할 수 있으며 냉각오일의 분사에 의하여 피스톤(1) 상부(5)의 냉각을 개선할 수 있다.

도 4에 따른 피스톤의 하면 도는 리세스(12, 12')의 신장(腎臟)형상을 도시하고 있으며 여기에서 릴리프컷(13, 13')은 파선으로 표시되어 있는데 본 실시예에서는 각각 2개의 리브(17,17')에 의하여 분할되어 있다. 여기에서 사용된 살트성형부품(15)을 제조할 때에 리브(17, 17')의 배열은 간단한 방법으로 살트성형부품(15)의 상당한 형상을 고려할 수 있다. 도시된 실시예에서 살트성형부품(15)의 형상은 도시된 리세스(12, 12')와 릴리프컷(13, 13')의 음형(negative form)에 해당한다. 이와 대하여 도 1 및 도 2는 일체형으로 구성되고 도 3 및 도 4에 도시되 어 있는 리브(17, 17')의 조성을 위하여 도 3에 따라 리브(17)형 및 그의 깊이에 상당하고 그의 배열은 도 4에 따라 리브(17, 17')의 배열에 상당하는 절개부를 가지는 살트성형부품(15)의 단면을 도시한다.

본 발명은 내연기관의 피스톤 및 그의 제조를 위한 주조방법에 이용될 수 있다.

Claims

- 링홈을 지지하기 위한 대략 원형실린더 형상의 상부(5)와

- 피스톤 중간축(8)으로 밀려 있는 피스톤 핀을 지지하기 위한 2개의 허브(7)를 가진 하부(6)로 구성되어 있으며,

- 상부(5)에서, 하부(6)를 향해 개방된 리세스(12, 12')가 상기 허브(7)에 인접하여 배열되는, 내연기관용 피스톤에 있어서,

상기 리세스(12, 12')는 허브(7)와 상부(5) 사이의 영역에 성형된 릴리프 컷(13, 13')을 가지는 것을 특징으로 하는 내연기관용 피스톤(1).
제1항에 있어서,

상기 리세스(12, 12')는 각각 최소한 하나의 리브(17.17')에 의하여 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 피스톤(1).
리세스(12, 12')를 형성하기 위하여 각각 하나의 선회가능한 윈도우 인서트(14)를 가진 주형이 사용되는, 피스톤의 제조를 위한 주조방법에 있어서,

- 각각의 윈도우인서트(14) 위에는 살트성형부품(15)이 배치되고, 상기 살트성형부품(15)으로 피스톤(1)의 주조시에 리세스(12, 12')와 또한 피스톤(1)의 허브(7)와 상부(5) 사이의 영역에는 돌출한 릴리프컷(13,13')이 형성되며,

- 피스톤(1)의 주조 후에 윈도우인서트(14)는 완성 주조된 피스톤(1)으로부 터 선회제거되며, 살트성형부품(15)은 윈도우인서트로부터 유리되어 피스톤에 남아 있게 되며,

- 이어서 살트성형부품(15)은 피스톤(1)으로부터 씻겨내어지는 것을 특징으로 하는 피스톤 제조를 위한 주조방법.
제3항에 있어서,

윈도우인서트(14)는 살트성형부품(15)이 꽂히는 최소한 2개의 원추형 돌기(16)를 가지는 것을 특징으로 하는 주조방법.
제3항 또는 4항에 있어서,

리세스(12, 12') 및 릴리프컷(13, 13')에 배열된 리브(17,17')를 형성하기 위한 살트성형부품(15)은 주조과정의 범위 내에서 리브(17, 17')의 형상과 배열에 상응하는 절개부를 가지는 것을 특징으로 하는 주조방법.