KR20080106335A - 내연 기관용 피스톤 - Google Patents

내연 기관용 피스톤 Download PDF

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KR20080106335A
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말레 인터내셔널 게엠베하
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Abstract

본 발명은 피스톤 헤드(11, 111, 211, 311) 및 피스톤 스커트(16, 116, 216, 316)를 구비한 내연 기관용 피스톤(10, 110, 210, 310)에 관한 것이다. 본 발명에서는 피스톤 중심축(A)에 대해 평행하게 진행하는 적어도 하나의 보강 리브(25, 125, 225, 325)가 피스톤 스커트(16, 116, 216, 316)의 내측벽(22, 122, 222, 322)에 제공된다.

Description

내연 기관용 피스톤{PISTON FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 피스톤 헤드 및 피스톤 스커트를 구비한 내연 기관용 피스톤에 관한 것이다.
내연 기관용 피스톤은 가동 시 매우 큰 부하에 노출된다. 이는 특히 피스톤이 피스톤 직경에 비해 긴 피스톤 스커트를 포함하는 경우에 적용된다. 이러한 피스톤은 매우 큰 측력 부하에 노출된 비교적 넓은 피스톤 스커트부를 포함한다.
유럽 특허 EP 0 188 108 B1 및 일본 특허 2000-320 397 A에는 피스톤 스커트가 내측벽을 따라 방사상 방향으로 진행하는 팽윤부를 갖는 내연 기관용 피스톤이 설명되어 있다. 이러한 팽윤부는 측력 부하에서 아무런 효과를 갖지 않는다.
본 발명의 목적은 측력 부하를 매우 신뢰성 있게 인내하는 피스톤 헤드 및 피스톤 스커트를 구비한 내연 기관용 피스톤을 제공하는 것이다.
이 목적은 청구항 1항의 특징을 구비한 피스톤을 통해 달성된다. 본 발명에서는 피스톤 중심축에 대해 평행하게 진행하는 적어도 하나의 보강 리브가 피스톤 스커트의 내측벽에 제공된다.
종방향으로, 즉 피스톤 중심축에 대해 평행하게 정렬된 적어도 하나의 보강 리브를 피스톤 스커트의 내측벽에 제공하는 본 발명에 따른 조치는 피스톤 스커트가 축방향에서 안정화되도록 하는 작용을 하므로 피스톤 스커트가 가동 시 발생하는 측력 부하를 매우 신뢰성 있게 인내한다. 보강 리브(들)의 수량 및 배치는 가변적이며 오로지 피스톤의 응용 분야 또는 전체 구조에 의해서만 결정된다. 본 발명에 따른 조치는 임의의 피스톤 구조 또는 원피스형 또는 멀티피스형 피스톤 또는 조립형 피스톤 등에 적합하다.
바람직한 개선된 형태는 종속항에 설명된다.
바람직한 실시 형태에서는 적어도 하나의 보강 리브가 피스톤 헤드의 구역에서부터 또는 피스톤 스커트의 상단 구역에서부터 피스톤 스커트의 자유 단부의 구역에까지 진행한다. 이로써 피스톤 스커트가 그 전체 길이에 걸쳐 보강되며, 이는 매우 신뢰성 있는 안정화에 기여한다.
바람직하게도 적어도 하나의 보강 리브가 연속적으로 피스톤 헤드의 구역 또는 피스톤 샤프트의 상단 구역으로 천이되므로, 피스톤 스커트에 작용하는 힘이 매우 신뢰성 있게 수용되고 원활하게 전달된다.
바람직하게도 발생하는 부하의 유형 및 세기에 따라서 두 개 또는 그 이상의 보강 리브가 제공된다. 특히 직경 방향에서 대향하게 두 개의 보강 리브를 배치하는 것이 매우 효과적인 것으로 입증되었으며, 이런 경우에는 피스톤의 중량이 현저하게 증가되지 않는다. 양측 보강 리브를 피스톤에 제공된 허브 구멍의 종방향 중심축에 대해 횡방향으로 배치하는 것이 권장된다.
적어도 하나의 보강 리브는 임의의 횡단면을 가질 수 있으며, 주로 사다리꼴, 부채꼴, 반원 형태 또는 직각형 횡단면이 바람직한 것으로 입증되었다.
특히 피스톤 헤드에 개방된 하단면의 커버를 구비한 냉각 채널이 제공되는 경우에, 적어도 하나의 보강 리브는 피스톤 헤드와 피스톤 스커트 사이에서 연결 바를 형성할 수 있다.
아래에서 본 발명의 실시예가 첨부한 도면을 근거로 상세히 설명된다. 도면은 개략도이며 현척이 아니다.
도 1a는 우측 부분이 좌측 부분에 비해여 90˚ 회전된 두 개의 부분으로 절개된 본 발명에 따른 피스톤의 제1 실시예의 단면도를 나타낸다.
도 1b는 도 1a의 라인 Ib를 따라 절개한 단면도을 나타낸다.
도 2a는 도 1a에 따라 도시한 본 발명에 따른 피스톤의 다른 실시예를 나타낸다.
도 2b는 도 2a의 라인 IIb를 따라 절개한 단면도을 나타낸다.
도 3a는 도 1a에 따라 도시한 본 발명에 따른 피스톤의 다른 실시예를 나타낸다.
도 3b는 도 3a의 라인 IIIb를 따라 절개한 단면도을 나타낸다.
도 4a는 도 1a에 따라 도시한 본 발명에 따른 피스톤의 다른 실시예를 나타낸다.
도 4b는 도 4a의 라인 IVb를 따라 절개한 단면도을 나타낸다.
도 1a 및 도 1b는 일체형 피스톤(10)의 제1 실시예를 나타낸다. 피스톤(10)은 연소 공동(12) 및 둘레로 진행하는 헤드 랜드(13) 및 둘레로 진행하는 링 지대(14)를 구비한 알려진 방식의 피스톤 헤드(11)를 포함한다. 둘레로 진행하는 냉각 채널(15)은 쇄선으로 도시되어 있다. 또한 피스톤(10)은 이 실시예에서 피스톤 헤드(11)와 일체형으로 형성되며 접촉면(17)을 구비한 알려진 방식의 피스톤 스커트(16)를 포함한다. 또한 피스톤 헤드(11)는 도면에 도시되지 않은 피스톤 핀의 수용을 위한 허브 구멍(21)을 포함하는 허브(19)와 허브 연결부(18)를 통하여 알려진 방식에 따라 결합되어 있다.
피스톤 스커트(16)의 내측벽(22)에는 직경 방향에서 서로 대향하며 피스톤 중심축(A)에 대해 평행하게 정렬된 두 개의 보강 리브(25)가 배치된다. 보강 리브(25)는 축방향에서 피스톤 스커트(16)를 안정화시키는 작용을 하며, 이로써 가동 시 발행하는 측력 부하가 매우 신뢰성 있게 수용될 수 있다. 이는, 특히 피스톤 스커트(16)가 더 큰 축방향 길이를 갖는 경우에 본 발명에 따른 피스톤(10)에서 더욱 정숙한 저공명의 동작 진행이 이루어지도록 하는 작용을 한다. 보강 리브(25)는 이 실시예에서 피스톤 헤드(11)의 하단면에서부터, 즉 연소 공동(12)의 아래에서부터 피스톤 스커트(16)의 자유 단부(23)의 구역에까지 진행한다. 이로써 피스톤 스커트(16)가 그 전체 축방향 길이에 걸쳐 안정화된다. 보강 리브(25)는 이 실시예에서 연속적으로, 즉 날카로운 모서리 없이 피스톤 헤드(11)의 구역으로 천이되므로, 피스톤 스커트(16)에 작용하는 힘이 매우 신뢰성 있게 수용되고 전달된다. 이 실시예에 따른 직경 방향에서 서로 대향 배치된 단 두 개의 보강 리브(25)의 배치는 본 발명에 따른 피스톤(10)의 현저한 중량 증가를 야기시키지 않는다. 그럼에도 불구하고 이 배치를 통하여 매우 효과적인 피스톤 스커트(16)의 안정화가 달성된다. 이는 특히 이 실시예에서 보강 리브(25)가 허브 구멍(21)의 종방향 중심축(B)에 대해 횡방향으로 배치되는 경우에 적용된다.
보강 리브(25)는 임의의 횡단면을 가질 수 있으며, 주로 사다리꼴, 부채꼴, 반원 형태 또는 직각형 횡단면이 바람직한 것으로 입증되었다.
도 2a 및 도 2b는 조립된 피스톤(110)의 제2 실시예를 나타낸다. 피스톤(110)은 연소 공동(112) 및 둘레로 진행하는 헤드 랜드(113) 및 둘레로 진행하는 링 지대(114)를 구비한 알려진 방식의 피스톤 헤드(111)를 포함한다. 또한 피스톤(110)은 이 실시예에서 피스톤 헤드(111)와 개별적으로 결합되며 접촉면(117)을 구비한 알려진 방식의 피스톤 스커트(116)를 포함한다. 또한 피스톤 헤드(116)는 도면에 도시되지 않은 피스톤 핀의 수용을 위한 허브 구멍(121)을 포함하는 허브(119)와 허브 연결부(118)를 통하여 알려진 방식에 따라 결합되어 있다. 피스톤 헤드(111) 및 피스톤 헤드(116)는 냉각 채널(115)를 감싼다.
피스톤 스커트(116)의 내측벽(122)에는 직경 방향에서 서로 대향하며 피스톤 중심축(A)에 대해 평행하고 허브 구멍(121)의 종방향 중심축(B)에 대해 횡방향으로 정렬된 두 개의 보강 리브(125)가 배치되며, 이 보강 리브는 이미 설명한 기능을 갖는다. 보강 리브(125)는 이 실시예에서 피스톤 스커트(116)의 상단 단부에서부터 피스톤 스커트(116)의 자유 단부(123)에까지 진행한다. 이로써 피스톤 스커트(116)가 그 전체 축방향 길이에 걸쳐 안정화된다. 보강 리브(125)는 이 실시예에서 연속 적으로, 즉 날카로운 모서리 없이 피스톤 스커트(116)의 상단 단부로 천이되므로, 피스톤 스커트(116)에 작용하는 힘이 매우 신뢰성 있게 수용되고 전달된다.
보강 리브(125)도 임의의 횡단면을 가질 수 있으며, 주로 사다리꼴, 부채꼴, 반원 형태 또는 직각형 횡단면이 바람직한 것으로 입증되었다.
도 3a 및 도 3b는 일체형 피스톤(210)의 다른 실시예를 나타낸다. 피스톤(210)은 연소 공동(212) 및 둘레로 진행하는 헤드 랜드(213) 및 둘레로 진행하는 링 지대(214)를 구비한 알려진 방식의 피스톤 헤드(211)를 포함한다. 또한 피스톤(210)은 이 실시예에서 피스톤 헤드(211)와 일체형으로 형성되며 접촉면(217)을 구비한 알려진 방식의 피스톤 스커트(216)를 포함한다. 또한 피스톤 헤드(211)는 도면에 도시되지 않은 피스톤 핀의 수용을 위한 허브 구멍(221)을 포함하는 허브(219)와 허브 연결부(218)를 통하여 알려진 방식에 따라 결합되어 있다. 또한 피스톤 헤드(211)에는 링 지대(214)의 높이에서 둘레로 진행하는 아래로 개방된, 즉 피스톤 스커트(216)의 방향으로 개방된 냉각 채널(215)이 제공되며, 이 냉각 채널은 알려진 방식에 따라 커버(224)를 통해 밀폐된다.
커버(224)를 삽입하기 위하여 피스톤 헤드(211)와 피스톤 스커트(216) 사이에 홈(226)이 제공된다.
피스톤 스커트(216)의 내측벽(222)에는 직경 방향에서 서로 대향하며 피스톤 중심축(A)에 대해 평행하고 허브 구멍(221)의 종방향 중심축(B)에 대해 횡방향으로 정렬된 두 개의 보강 리브(225)가 배치되며, 이 보강 리브는 이미 설명한 기능을 갖는다. 이 실시예에서 보강 리브(225)는 거의 허브 연결부(218)의 높이에서 피스 톤 스커트(216)의 상단 구역에서부터 그 자유 단부(223)의 구역에까지 진행한다. 이로써 피스톤 스커트(216)가 그 전체 축방향 길이에 걸쳐 안정화된다. 보강 리브(225)는 이 실시예에서 연속적으로, 즉 날카로운 모서리 없이 피스톤 스커트(216)의 상단 구역로 천이되므로, 피스톤 스커트(216)에 작용하는 힘이 매우 신뢰성 있게 수용되고 전달된다.
보강 리브(225)는 마찬가지로 임의의 횡단면을 가질 수 있으며, 주로 사다리꼴, 부채꼴, 반원 형태 또는 직각형 횡단면이 바람직한 것으로 입증되었다.
도 4a 및 도 4b는 일체형 피스톤(310)의 다른 실시예를 나타낸다. 피스톤(310)은 연소 공동(312) 및 둘레로 진행하는 헤드 랜드(313) 및 둘레로 진행하는 링 지대(314)를 구비한 알려진 방식의 피스톤 헤드(311)를 포함한다. 또한 피스톤(310)은 이 실시예에서 피스톤 헤드(311)와 일체형으로 형성되며 접촉면(317)을 구비한 알려진 방식의 피스톤 스커트(316)를 포함한다. 또한 피스톤 헤드(311)는 도면에 도시되지 않은 피스톤 핀의 수용을 위한 허브 구멍(321)을 포함하는 허브(319)와 허브 연결부(318)를 통하여 알려진 방식에 따라 결합되어 있다. 또한 피스톤 헤드(311)에는 링 지대(314)의 높이에서 둘레로 진행하는 아래로 개방된, 즉 피스톤 스커트(316)의 방향으로 개방된 냉각 채널(315)이 제공되며, 이 냉각 채널은 알려진 방식에 따라 커버(324)를 통해 밀폐된다. 커버(324)를 삽입하기 위하여 피스톤 헤드(311)와 피스톤 스커트(316) 사이에 홈(326)이 제공된다.
피스톤 스커트(316)의 내측벽(322)에는 직경 방향에서 서로 대향하며 피스톤 중심축(A)에 대해 평행하고 허브 구멍(321)의 종방향 중심축(B)에 대해 횡방향으로 정렬된 두 개의 보강 리브(325)가 배치되며, 이 보강 리브는 이미 설명한 기능을 갖는다. 이 실시예에서 보강 리브(325)는 거의 허브 연결부(318)의 높이에서 피스톤 스커트(316)의 상단 구역에서부터 그 자유 단부(323)의 구역에까지 진행한다. 이로써 피스톤 스커트(316)가 그 전체 축방향 길이에 걸쳐 안정화된다. 홈(326)의 구역에서 각 보강 리브(325)의 양측 측면에 개구(327)가 형성되어 있으므로, 이 구역에서 각각의 보강 리브(325)가 피스톤 헤드(311)와 피스톤 스커트(316) 사이에서 연결 바(328)를 형성한다. 보강 리브(325)는 이 실시예에서도 연속적으로, 즉 날카로운 모서리 없이 각 연결 바(328)의 단부에서 피스톤 헤드(311)의 하단 부분으로 천이되므로, 피스톤 스커트(316)에 작용하는 힘이 매우 신뢰성 있게 수용되고 전달된다.
보강 리브(325)는 마찬가지로 임의의 횡단면을 가질 수 있으며, 주로 사다리꼴, 부채꼴, 반원 형태 또는 직각형 횡단면이 바람직한 것으로 입증되었다.
본 발명은 내연 기관용 피스톤에 이용될 수 있다

Claims (8)

  1. 피스톤 헤드(11, 111, 211, 311) 및 피스톤 스커트(16, 116, 216, 316)를 구비한 내연 기관용 피스톤(10, 110, 210, 310)에 있어서,
    피스톤 중심축(A)에 대해 평행하게 진행하는 최소한 하나의 보강 리브(25, 125, 225, 325)가 피스톤 스커트(16, 116, 216, 316)의 내측벽(22, 122, 222, 322)에 제공되는 것을 특징으로 하는 피스톤.
  2. 제1항에 있어서, 최소한 하나의 보강 리브(25, 125, 225, 325)가 피스톤 헤드(11, 111, 211, 311)의 구역에서부터 또는 피스톤 스커트(16, 116, 216, 316)의 상단 구역에서부터 피스톤 스커트(16, 116, 216, 316)의 자유 단부(23, 123, 223, 323)의 구역에까지 진행하는 것을 특징으로 하는 피스톤.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 최소한 하나의 보강 리브(25, 125, 225, 325)가 연속적으로 피스톤 헤드(11, 111, 211, 311)의 구역으로 또는 피스톤 스커트(16, 116, 216, 316)의 상단 구역으로 천이되는 것을 특징으로 하는 피스톤.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 두 개 또는 그 이상의 보강 리브(25, 125, 225, 325)가 제공되는 것을 특징으로 하는 피스톤.
  5. 제4항에 있어서, 직경 방향에서 대향하는 두 개의 보강 리브(25, 125, 225, 325)가 제공되는 것을 특징으로 하는 피스톤.
  6. 제5항에 있어서, 두 개의 보강 리브가 피스톤(10, 110, 210, 310)에 제공된 허브 구멍(21, 121, 221, 321)의 종방향 중심축(B)에 대해 횡방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 피스톤.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 최소한 하나의 보강 리브(25, 125, 225, 325)가 주로 사다리꼴, 부채꼴, 반원 형태 또는 직각형 횡단면을 갖는 것을 특징으로 하는 피스톤.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 최소한 하나의 보강 리브(325)가 피스톤 헤드(311)와 피스톤 스커트(316) 사이에서 연결 바(328)를 형성하는 것을 특징으로 하는 피스톤.
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