KR900005653B1 - 거전 핀 공 성형방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

거전 핀 공 성형방법

제1도는 내연기관 또는 압축기용 피스톤의 단면도.

제2a도, 제2b도 및 제2c도는 제1도의 피스톤의 거전 핀 공(Gudgeon Pin Bores)을 성형하는데 사용하기 위한 핀의 각 측면도.

제3a도, 제3b도 및 제3c도는 제2a도의 거전 핀 공의 각각 다른 내부 형태를 보여주는 제2a도의 핀 부분의 종단면도.

제4a도, 제4b도 및 제4c도는 거전 핀 공의 있을 수 있는 3개의 상이한 단면형태를 보여주는 제2a도, 제2b도 또는 제2c도의 핀의 단면도.

제5도는 제1도의 피스톤의 거전 핀 공에 설치되는 제2a도, 제2b도 또는 제2c도의 핀에 대하여 하중이 가해지는 방향을 보여주는 개략도.

본 발명은 내연기관 또는 압축기용 피스톤의 거전 핀 보스(Gudgeon Pin Boss)에 형성되는 거전 핀 공의 성형방법에 관한 것이다.

사용시, 거전 핀 보스는 핀 공에 유지되는 거전 핀을 통하여 그에 관련된 연결봉에 의하여 가해지는 높은 응력을 받는다. 이러한 응력은 거전 핀 보스에 균열을 일으키며, 이 균열은 일반적으로 거전 핀 공의 공통축을 포함하며 피스톤 축에 대하여 수직인 평면의 크라운 측에 있는 거전 핀 보스의 핀 공 형성 벽의 부위에서 핀 공의 내측 단부에서 시작한다. 이러한 균열은 피스톤이 파괴되게 하므로 매우 바람직하지 못하다.

균열의 형성을 감소시키기 위한 그와 같은 보스를 성형하는 두가지 종래의 방법은, 먼저 핀 공이 응력을 감소시키기 위하여 최소한 부분적으로 원형이 안되도록 릴리이프(Relief)를 절단해내고, 둘째로는 그 부위를 로울 연마하여 연마 부위에 보스의 핀 공 형성 벽을 강화하도록 하는 것이다. 전자의 제안은, 릴리이프 단계를 수행하는데 필요한 장비의 가격과 시간이라는 면에서 매우 비경제적인 특수한 기계 가공단계를 필요로 하는 단점을 갖고 있다. 후자의 제안도 보스의 핀 공 형성 벽 둘레 모두가 필수적으로 연마되게 하고, 연마 될 부위의 강도에 비례하여 운전 효과가 나타나며, 그에 따라 핀 공 둘레의 연마도에 변화를 초래할 수 있다는 단점이 있다.

본 발명에 의하면, 내연기관 또는 압축기용 피스톤의 각 거전 핀 보스에 형성되는 거전 핀 공을 성형하는 방법이 제공되는바, 이 방법은 핀의 각 부분을 거전 핀 공에 삽입하고 그 다음 하중을 핀에 가하는 단계에 의하여 특징이 있으며, 하중을 가하는 방향과 핀의 상기 부분의 형상은 거전 핀 공의 내측 단부까지 연장되며 또한 거전 핀 공의 공통축을 포함하고 피스톤 축에 대하여 수직인 평면의 크라운 측에 놓이는 거전 핀 보스의 핀 공 형성 벽의 각 부위를 방사상 외부로 변형시킬 수 있는 그러한 방향과 형상이다.

또한 본 발명은 본 발명의 범위내에 상술한 방법에 의하여 제조되는 피스톤을 포함한다.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 내연기관 또는 압축기용 피스톤의 단면도를 보인 것으로, 피스톤의 거전 핀 보스에 형성되는 거전 핀 공의 내측 단부부분이 삽입체에 확대시 되어있다. 제1도에서 피스톤(10)은 크라운(11)과 스커어트(12)로 구성되어 있다. 두 개의 동축 거전핀 공(13a,13b)이 각각의 거전 핀 보스(24a,24b)에 형성되고, 스커어트(12)로부터 내측으로 연장되어 피스톤(10)내의 각각의 내측단부(14a,14b)에서 종단하고 있다. 사용시, 피스톤(10)은 내연기관 또는 압축기의 실린더 내에서 활주하고, 통상적인 방법으로 거전 핀(도시안됨)에 의하여 연결봉(도시안됨)에 연결되어 있다.

내연기관 또는 압축기의 운전시, 연결봉은 거전 핀을 통하여 거전 핀 보스(24a,24b)에 하중을 가하며, 이는 거전 핀 보스(24a,24b)에서 균열을 일으킬 수 있는 응력을 야기시킨다. 이러한 균열은 거전 핀 보스(24a,24b)의 핀 공 형성 벽에서 거전 핀 보스(24a,24b)의 내측단부(14a,14b)에서 가장 자주 시작한다고 알려져 왔는바, 상기 거전 핀 보스의 내측단부(14a,14b)는 거전 핀 공(13a,13b)의 공통축(20)을 포함하고 피스톤 축(21)에 대하여 수직을 핀 공 형성 벽의 각 부위를 방사상 외부로 변형시킬 수 있는 그러한 방향과 형상이다.

또한 본 발명은 본 발명의 범위내에 상술한 방법에 의하여 제조되는 피스톤을 포함한다.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 내연기관 또는 압축기용 피스톤의 단면도를 보인 것으로, 피스톤의 거전 핀 보스에 형성되는 거전 핀 공의 내측 단부부분이 삽입체에 확대 도시되어 있다. 제1도에서 피스톤(10)은 크라운(11)과 스커어트(12)로 구성되어 있다. 두 개의 동축 거전 핀 공(13a,13b)이 각각의 거전 핀 보스(24a,24b)에 형성되고, 스커어트(12)로부터 내측으로 연장되고 피스톤(10)내의 각각의 내측단부(14a,14b)에서 종단하고 있다. 사용시, 피스톤(10)은 내연기관 또는 압축기의 실린더 내에서 활주하고, 통상적인 방법으로 거전 핀(도시안됨)에 의하여 연결봉(도시안됨)에 연결되어 있다.

내연기관 또는 압축기의 운전시, 연결봉은 거전 핀을 통하여 거전 핀 보스(24a,24b)에 하중을 가하며, 이는 거전 핀 보스(24a,24b)에서 균열을 일으킬 수 있는 응력을 야기키신다. 이러한 균열은 거전 핀 보스(24a,24b)의 핀 공 형성 벽에서 거전 핀 보스(24a,24b)의 내측단부(14a,14b)에서 가장 자주 시작한다고 알려져 왔는바, 상기 거전 핀 보스의 내측단부(14a,14b)는 거전 핀 공(13a,13b)의 공통축(30)을 포함하고 피스톤 축(21)에 대하여 수직을 이루는 평면의 크라운 측에 놓여있다.

도면을 참고로 기술하고자 하는 본 발명의 방법은 이러한 균열의 영향을 감소시키고자 하는 것으로 핀(17)의 각각의 부분(16a,16b)(제2a도,제2b도 또는 제2c도 참조)를 거전 핀 공(13a,13b)에 삽입하는 것으로 구성되어 있다. 그 다음 연결봉(15)(제5도)에 의하여 핀 공의 중간의 핀(17)의 부분(18)에 하중이 가하여져 거전 핀 보스(24a,24b)의 핀 공 형성 벽의 부위를 방사상 외축으로 변형시키는 바, 상기 거전 핀 보스의 핀 공 형성 벽의 부위는 거전 핀 공의 내측단부(14a,14b)까지 연장되고 있고 또한 핀 공의 공통축(20)을 포함하며 피스톤 축(21)에 대해 수직을 이룬 평면의 크라운 측에 놓여있다.

하중이 핀(17)에 가해지는 방향은, 피스톤(10)이 조립되고 내연기관의 압축행정으로 작동될 때 거전 핀 공(13a,13b)에 있는 거전 핀에 최대 임계 하중을 가할 경우 연결봉의 방향과 일치하도록 선택되는 것이 바람직하다. 이러한 하중이 가해지는 방향은 파손되어 변형되지 않은 피스톤에서 관찰되는 균열의 형태와 위치에 좌우된다. 일반적으로, 하중의 선(Line of Load)은 제5도에 도시된 각도(α)로써 도시된 호(arc)의 범위내에 놓이게 된다.

핀(17)의 거전 핀 보스와 결합하는 부분(16a,16b)은 이 부분의 내측단부로부터 핀(17)의 각 단부까지 직경이 감소하는 원형의 외부 단면을 갖고 있다. 이는 거전 핀 공(13a,13b)의 표면의 변형 양이 거전 핀 공(13a,13b)의 내측단부에서 최대이고 상기 내측단부로 부터 거전 핀 공을 따라 축방향으로 감소하도록 한다. 거전 핀 보스와 결합하는 부분(16a,16b)은 절두원추형, 볼록형 및 오목형의 변형을 일으키도록 절두원추형(제2a도) 또는 오목형(제2b도) 또는 볼록형(제2c도)으로 할 수 있다.

거전 핀 공의 내측단부(14a,14b)로부터 축방향으로 변형의 정도는 핀(17)의 축방향 가요성(Flexibility)을 제어하므로 조정될 수 있다. 이러한 목적을 위하여, 핀(17)은 축방향 구멍(19)을 갖고 있으며, 축방향 구멍의 축방향 형상은 핀(17)의 축방향 가요성을 결정한다. 이 구멍의 형상은 제3a도에서 도시된 바와 같이 구멍의 길이를 따라 일정한 단면적을 가질 수 있다. 이와는 달리 이 구멍(19)의 단면적은 핀(17)의 중심에서 최소로부터 단부에서 최대로 변화하거나[제3b도의 선(22)], 또는 핀(17)의 중심에서 최대로부터 핀의 단부에서 최소로 변화한다[제3c도의 선(23)]. 일정한 단면적을 갖는 구멍과 비교하면, 전자의 형상은 핀(17)의 단부를 향하여 하중을 더많이 분배하며, 그에 따라 축방향 길이의 변형을 증가시킨다. 후자의 형상은 핀(17)의 중심을 향하여 더많은 하중을 분배하며, 그에 따라 일정한 단면적의 구멍에 비교하여 축방향 길이의 변형을 감소시킨다.

아아치형의 방향으로 변형의 정도는 공통축(20)에 대하여 수직인 평면에서 핀의 가요성을 제어하므로 조정된다. 이러한 조정은 구멍(19)의 단면 형상을 변경시키므로 이루어질 수 있다. 제4a도에 도시된 바와 같이 단면형상은 원형일 수도 있다. 이와는 달리 제4b도와 제4c도에 도시된 바와 같이, 이 형상은 하중의 작용선을 따라 놓이는 단축(Minor Axis)(제4b도) 또는 장축(Major Axis)(제4c도)을 가진 타원형일 수도 있다. 전자의 배열은 원형단면의 구멍(19)과 비교하여 아아치형 변형정도를 증가시키는 반면에, 후자의 배열은 원형단면의 구멍(19)과 비교하여 아아치형 변형정도를 감소시킨다.

도면과 관련하여 상술한 방법은 경제적이며 간단히 수행될 수 있다는 장점이 있다. 변형은 고도로 응력을 받는 거전 핀 보스(24a,24b)의 핀 공 형성 벽부분에 한정되며, 따라서 불필요한 변형은 없다. 이 방법은 두 개의 거전 핀 공을 갖는 피스톤의 모든 형상 및 크기에 대하여 용이하게 적용될 수 있다.

Claims (5)

1. 내연기관 또는 압축기용 시프톤의 각 거전 핀 보스에 형성되는 거전 핀 공을 성형하는 방법에 있어서, 핀의 각 부분을 거전 핀 공에 삽입한 다음 하중을 핀에 가하되, 하중을 가하는 방향과 핀의 상기 부분의 형상이 거전 핀 공의 내측단부까지 연장되며 또한 거전 핀 공의 공통축을 포함하고 피프톤 축에 대하여 수직인 평면의 크라운 측에 놓이는 거전 핀 보스의 핀 공 형성 벽의 각 부위를 방사상 외부로 변형되게 한 것을 특징으로 하는 거전 핀 공 성형방법.
2. 제1항에 있어서, 하중이 가해지는 방향은 피스톤이 조립되고 내연기관 또는 압축기에서 압축행정으로 작동될 때 거전 핀 공에서 거전 핀에 임계하중을 가할 경우 연결봉의 방향과 일치하도록 선택됨을 특징으로 하는 거전 핀 공 성형방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 거전 핀 보스의 상기 벽의 방사상 변형정도를 거전 핀 공의 각 내측단부에서 최대 변형으로부터 거전 핀 공을 따라 축방향으로 감소되게함을 특징으로 하는 거전 핀 공 성형방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 거전 핀 공의 내측단부로부터 축방향으로 변형의 정도를 조정함을 특징으로 하는 거전 핀 공 성형방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 거전 핀 공의 축에 대하여 수직인 평면에서 변형의 정도를 조정함을 특징으로 하는 거전 핀 공 성형방법.

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