KR20100021599A

KR20100021599A - 내연 기관용 투 파트 피스톤

Info

Publication number: KR20100021599A
Application number: KR1020097026008A
Authority: KR
Inventors: 라이너 샤르프
Original assignee: 말레 인터내셔널 게엠베하
Priority date: 2007-06-13
Filing date: 2008-06-12
Publication date: 2010-02-25
Also published as: US7762178B2; US20080307958A1; WO2008151620A1; JP2010529357A; DE102007027162A1; EP2162612A1; EP2162612B1; CN101680394A

Abstract

본 발명은 상단부(2) 및 그와 결합된 하단부(3)를 포함하는 내연 기관용 투 파트 피스톤(1)에 관한 것으로서, 방사상 외측에서 피스톤 헤드(4) 인접부에 둘레로 진행하는 닫힌 냉각 채널(9)을 포함하고, 이 냉각 채널은 그 하단면에서 냉각 채널 커버링(10)에 의해 밀폐되며, 서로 대향하는 두 개의 스커트 부재(12, 13)가 스커트 연결부(14, 15)를 통해 그와 연결된다. 피스톤 중량을 줄이기 위해 그리고 그럼에도 피스톤의 이차 운동을 방지하기 위하여 스커트 부재(12, 13)의 영역에는 둘레로 진행하는 홈(20)이 제공되고, 이 홈은 피스톤 헤드측에서 냉각 채널 커버링(10)에 의해 한정되고 스커트측에서는 스커트 연결부(14, 15)에 의해 한정되며, 스커트 연결부(14, 15)는 피스톤 헤드측에서 냉각 채널 커버링(10)의 방사상 내측 영역과 연결되고 스커트측에서는 스커트 부재(12, 13)의 상단 영역과 연결된다.

Description

내연 기관용 투 파트 피스톤{TWO-PART PISTON FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 독립항의 전제부에 설명된 내연 기관용 투 파트 피스톤에 관한 것이다.

미국 특허 공보 US 6 557 514 B1에는 상단부 및 하단부를 포함하는 내연 기관용 투 파트 피스톤이 공개되어 있으며, 이 피스톤은 방사상 외측에서 피스톤 헤드의 인접부에 둘레로 진행하는 냉각 채널을 포함하며, 이 냉각 채널은 피스톤 헤드측에서 상단부에 의해 그리고 스커트측에서는 하단부의 일부인 냉각 채널 커버링에 의해 밀폐된다. 방사상 외측에서 냉각 채널 커버링에는 서로 대향하는 두 개의 스커트 부재가 형성되어 있고, 이 스커트 부재는 서로 대향하는 두 개의 핀 보스를 통해 서로 결합되고 핀 보스는 각각 하나의 허브 연결부를 통해 냉각 채널 커버링에 연결된다. 종래 기술에서 알려진 피스톤의 상단부 및 하단부는 스틸로 제조된다.

상단부 및 하단부를 구비한 피스톤은 일반적으로 상용차용으로 제조된다. 따라서 이 피스톤은 일반적으로 비교적 큰 크기 및 무거운 중량을 갖는다.

본 발명의 목적은 그 강도를 저하시키지 않으면서 특히 상용차용으로 제조된 투 파트 피스톤의 중량을 줄이는 것이다.

이 목적은 독립항에 명시한 특징들을 통해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시 형태는 종속항에 설명된다.

스커트 연결부의 부분은 홈으로 인해 방사상 내측에 배치되며 이로써 이 부분의 더 작은 반경으로 인해 그 크기 및 그 중량이 감소된다. 스커트 연결부가 피스톤 헤드측에서 냉각 채널 커버링의 방사상 내측 영역과 연결되어 있으므로, 피스톤의 강도는 그대로 유지되며 피스톤의 이차 운동(secondary movement)이 거의 방지된다.

본 발명의 실시예는 하기 도면을 통해 설명된다. 도면은 상단부 및 하단부를 구비하며 허브 연결부의 영역 그리고 보스 하단 냉각 채널 커버링과 스커트 부재의 상단 영역 사이에서 홈을 포함하는 투 파트 냉각 채널 피스톤의 단면도를 나타낸다.

도면에서 단면도로 도시된 피스톤(1)은 상단부(2) 및 하단부(3)를 포함한다. 상단부(2)는 연소 공동(5)이 존재하는 피스톤 헤드(4)를 형성한다. 피스톤(1)은 방사상 외측에서 피스톤 헤드(4) 인접부에 둘레로 진행하는 링 지대(6)를 포함하며 링 지대는 도면에 도시되지 않은 피스톤 링을 수용하기 위한 그루브(7, 7', 8)를 포함하며, 그루브(7, 7', 8)는 피스톤(1)의 상단부(2)에 형성되어 있다.

피스톤 헤드측에서 상단부(2)는 방사상 외측 둘레로 진행하는 닫힌 냉각 채널(9)을 한정하고, 냉각 채널은 하단부(3)의 일부에 해당하는 냉각 채널 커버링(10)의 피스톤 헤드 대응측 하단면에서 밀폐되며, 그에는 냉각 채널(9)로 냉각유를 공급하기 위한 개구(11) 및 냉각 채널(9)에서 냉각유를 배출시키기 위한 도시되지 않은 다른 개구를 포함한다. 냉각 채널 커버링(10)에는 피스톤 헤드측에서 방사상 외측으로 위를 향하는 칼라(25)가 형성되어 있고 도면에 도시되지 않은 오일 스크레이퍼 링의 수용을 위해 링 지대(6)의 그루브(8)가 방사상 외측에 형성되어 있다.

또한 하단부(3)는 서로 대향하는 두 개의 스커트 부재(12, 13)를 포함하며 피스톤(1)의 압력 방향과 배압 방향에 평행하게 표시된 스커트 부재의 우측 단면도는 스커트 부재(12)의 단면도를 나타내고 우측 단면도의 단면에 대해 수직 방향으로 절개된 그 좌측 단면도는 스커트 부재(13)의 정면도를 나타낸다.

스커트 부재(12, 13)는 각각 하나의 스커트 연결부(14, 15)를 통해 하단 냉각 채널 커버링(10)과 결합한다. 스커트 부재(12, 13)는 각각 하나의 허브 연결부(18, 19)를 통해 냉각 채널 커버링(10)에 연결되는 서로 대향하는 두 개의 핀 보스(16, 17)를 통해 서로 결합되어 있다. 피스톤(1)의 둘레에서 관찰하는 경우에 스커트 연결부(14, 15)는 틈새 없이 허브 연결부(18, 19)로 천이된다.

피스톤(1)은 각각의 스커트 부재(12, 13)와 링 지대(6) 사이에서 하나의 홈(20)을 포함하며, 이 홈은 피스톤 헤드측에서 냉각 채널 커버링(10)에 의해 그리고 스커트측에서는 스커트 연결부(14, 15)에 의해 한정되고, 스커트 연결부(14, 15)의 하단면은 스커트 부재(12, 13)의 상단면에 연결되고 스커트 연결부(14, 15)의 상단면은 냉각 채널 커버링(10)의 방사상 내측 영역에 연결된다. 이로써 스커트 연결부(14, 15)는 스커트 부재(12, 13)의 영역에서 적어도 근사하게나마 원뿔대(truncated cone) 형태로 형성되며 이 영역에서 피스톤 축(23)과 거의 45도의 각도(α)를 형성한다. 스커트 부재(12, 13)의 상단면과 링 지대(6)의 하단면 사이에서 홈(20)의 최대 축방향 치수(h)는 링 지대(6)의 하단면과 피스톤 헤드(4)의 표면 사이의 치수에 거의 일치한다.

또한 방사상 외측에서 허브 연결부(18, 19)에는 단면이 원 세그먼트(circle segment) 형태인 홈(24)이 형성되어 있고, 이 홈은 스커트 부재(12, 13)의 영역에 배치된 홈(20)으로 연속적으로 천이된다. 이 홈(20)은 피스톤 중량을 더욱 감소시키는 기능을 한다.

피스톤(1)의 상단부(2) 및 하단부(3)는 알루미늄 또는 마그네슘과 같은 경금속, 주철 또는 스틸로 제조될 수 있다. 연소가스에 직접 노출된 상단부(2)는 스틸로 제조하고 중량 저감의 목적을 위해 하단부(3)는 알루미늄으로 제조하는 것이 바람직하다. 상단부(2) 및 하단부(3)는 환형 접촉부(21, 22)를 통해 예를 들어 마찰 용접법과 같은 용접법 또는 경납땜 방법으로 결합될 수 있다. 또한 상단부(2)를 볼트를 이용해 하단부(3)와 체결하는 것도 가능하다.

본 발명은 내연 기관용 투 파트 피스톤에 이용될 수 있다.

[도면 부호의 설명]

h 축방향 치수

1 피스톤

2 피스톤(1)의 상단부

3 피스톤(1)의 하단부

4 피스톤 헤드

5 연소 공동

6 링 지대

7,7',8 그루브

9 냉각 채널

10 냉각 채널 커버링

11 개구

12, 13 스커트 부재

14, 15 스커트 연결부

16, 17 핀 보스

18, 19 허브 연결부

20 홈

21, 22 접촉부

23 피스톤 축

24 홈

25 칼라

Claims

내연 기관용 투 파트 피스톤(1)으로서,

- 상단부(2) 및 그와 결합된 하단부(3)를 포함하며,

- 상단부(2)에 형성된 피스톤 헤드(4) 및 방사상 외측에서 피스톤 헤드(4)에 형성된 링 지대(6)를 포함하고,

- 방사상 외측에서 피스톤 헤드(4) 인접부에 배치되며 둘레로 진행하는 닫힌 냉각 채널(9)을 포함하며,

- 냉각 채널(4)의 피스톤 헤드 대응측 상단 영역이 상단부(2)에 의해 한정되고,

- 냉각 채널(4)이 그 하단면에서 하단부(3)의 일부인 냉각 채널 커버링(10)에 의해 밀폐되며,

- 각각 하나의 스커트 연결부(14, 15)를 통해 냉각 채널 커버링(10)과 결합되는 서로 대향하는 두 개의 스커트 부재(12, 13)를 포함하고,

- 각각 하나의 허브 연결부(18, 19)를 통해 냉각 채널 커버링(10)과 결합되며, 스커트 부재(12, 13)를 통해 서로 연결되는 두 개의 서로 대향하는 핀 보스(16, 17)를 포함하며,

- 피스톤(1)의 둘레에서 관찰하는 경우에 스커트 연결부(14, 15)는 틈새 없이 허브 연결부(18, 19)로 천이되는 피스톤에 있어서,

스커트 부재(12, 13)의 영역에는 둘레로 진행하는 홈(20)이 제공되고, 이 홈 은 피스톤 헤드측에서 냉각 채널 커버링(10)에 의해 한정되고 스커트측에서는 스커트 연결부(14, 15)에 의해 한정되며, 스커트 연결부(14, 15)는 피스톤 헤드측에서 냉각 채널 커버링(10)의 방사상 내측 영역과 연결되고 스커트측에서는 스커트 부재(12, 13)의 상단 영역과 연결되는 것을 특징으로 하는 피스톤(1).
제1항에 있어서, 허브 연결부(18, 19)의 영역에서 단면이 원 세그먼트 형태이고 둘레로 진행하는 홈(24)이 스커트 부재(12, 13)의 영역에 배치된 홈(20)으로 연속적으로 천이되는 것을 특징으로 하는 피스톤(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 스커트 연결부(14, 15)는 스커트 부재(12, 13)의 영역에서 최소한 근사하게나마 원뿔대 형태로 형성되며 이 영역에서 피스톤 축(23)과 거의 45도의 각도(α)를 형성하는 것을 특징으로 하는 피스톤(1).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 스커트 부재(12, 13)의 상단면과 링 지대(6)의 하단면 사이에서 홈(20)의 최대 축방향 치수(h)는 링 지대(6)의 하단면과 피스톤 헤드(4)의 표면 사이의 치수에 거의 일치하는 것을 특징으로 하는 피스톤(1).