KR940006053B1 - 내연기관용 피스톤 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

내연기관용 피스톤
제 1 도는 관절핀이 설치된 단부에서 커넥팅 로드와 관절 연결된 본 발명의 피스톤의 축선방향 단면도.
제 2 도는 커넥팅 로드와 관절핀이 생략된 제 1 도의 중심선 Ⅱ-Ⅱ을 따라 취한 단면도.
제 3 도는 제 2 도의 선 Ⅲ-Ⅲ을 따라 취한 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 헤드 2 : 본체
3 : 커넥팅 로드 4, 5 : 원형 베어링 표면
6 : 베어링부 7 : 벽
8 : 베어링 표면 10 : 관절부(관절핀)
11, 12 : 격벽 19 : 격벽
20 : 환형 챔버 22, 23 : 채널
26 : 오리피스 27 : 환형 챔버
본 발명은 피스톤, 특히 커넥팅 로드 단부에 견고하게 장착된 핀 또는 볼등의 관절부를 수용하는 베어링을 갖고 일체구조 혹은 2부품 구조로 된 헤드 및 본체로 구성되는 내연기관용 피스톤에 관한 것이다.
이러한 피스톤의 본체는 보통 경합금으로 제조되어 연소압력이 아주 높은 값에 달하면, 즉 200바아 또는 그 이상이 되면 베어링부의 벽에 생기는 응력은 경합금이 견딜 수 있는 정도보다 커지게 된다.
따라서, 피스톤 본체용으로는 예를들어 주철같은 고강도 재료를 사용할 필요가 있다. 본체에 동일한 구조를 적용시킨다고 가정하면, 무게가 너무 커지고 열응력도 과대하게 된다.
피스톤에 본체와는 독립된 안내 스커트를 결합시키는 것으로 이루어지는 개량점을 제공하는 것이 공지의 방법으로 가능하다. 스커트를 본체의 재질과는 다른 상이한 재료로 제조하므로써 저마모율 및 더 가벼운 중량과 같은 스커트 고유특성을 부여하는 것이 가능하다. 이는 피스톤의 기계적 특성을 향상시키지만 전체적으로 경합금으로 제조될때에 비하여 피스톤 본체의 중량은 무거울 것이다.
독일 특허 제1,081,289호 기재된 다른 종래의 개량점으로 일체식 스커트쪽으로 연장하는 헤드와 피스톤 헤드축상에 연속 베어링 표면으로 베어링을 형성하는 벽으로 이루어지고 커넥팅 로드의 단부에 견고하게 부착된 관절부를 수용하는 베어링을 가진 일체식 본체로 구성되는 피스톤이 있다. 본체는 헤드에서 피스톤 핀쪽으로 기계적 응량을 전달 및 분배하며 헤드 베어링 위치에서는 원형이고 관절핀 위치에서는 평평한 얇은 단일벽으로 된 부재를 포함한다. 헤드는 형태상으로 불충분한 평형상태를 이루고 있으므로 이런 구조로 된 단일벽 또는 격벽은 높은 연소압력에 견딜 수 없다. 게다가, 핀 저어널부를 견고하게 하도록 설계된 리브는 큰 응력을 받으며 본체는 경량 재료르 제조된 독립된 스커트를 수용하도록 되어 있지가 않다.
본 발명의 목적은 매우 높은 연소압력에 견딜 수 있는 예를들어 주철 같은 강성 재료로 이루어지며 경합금으로 된 피스톤의 중량과 거의 같은 중량을 갖는 피스톤을 제공하는 것이다. 이 목적은 본체를 경량화 시키고 베어링부의 응력변화를 제한하고 베어링 저어널과 관절부간의 압력을 평형하게 하도록 피스톤 본체구조를 주의깊게 설계함으로써 얻어진다.
본 발명에 따른 피스톤은 통상적인 적어도 두개의 원형 베어링 표면을 통하여 본체상에 지지되는 헤드를 갖고 있으며, 벽을 베어링 표면을 연결하는 본체의 일부분은 기본적으로 절두형이며 직선의 중심선을 갖는 두개의 얇은 격벽들로 이루어지고, 상기 격벽은 각각 다른 베어링 표면상에 지지되어 있다.
적합하게도, 본 발명에 따른 피스톤은 하기 설계 특성을 갖는다.
1) 피스톤의 어떤 축선방향 단면에서도 격벽은 중심선 교차점은 벽 베어링의 관절부축에 위치된다.
2) 벽 베어링과 격벽 중심선의 교차점은 연속적인 원호 및/또는 아아크를 결정하고 최장거리에 대한 최단거리의 비율이 1:10 이상이다.
3) 피스톤 본체 베어링 표면을 서로 연결하는 환형 격벽을 포함하고, 상기 격벽은 한편으로는 절두형 벽과 베어링 벽 및 환형 챔버와 결합되고 다른 한편으로는 피스톤 헤드와 다른 환형 챔버와 결합되며, 상기 환형 챔버들은 피스톤용 냉각시스템의 일부를 이루고 냉매 흐름을 위한 적합한 오리피스를 통하여 서로 연통된다.
이하 본 발명은 첨부도면을 참조로 한 하기 양호한 실시예를 통하여 보다 쉽게 이해될 것이다.
제 1 도는 관절핀(10)에 의해 커넥팅 로드(3)상에서 관절 연결된, 헤드(1) 및 본체(2)로 이루어진 본 발명에 따른 피스톤을 도시한 것이다.
헤드(1)는 두개의 원형 베어링 표면(4, 5)을 통하여 본체(2)에 지지되어 있다. 특별히 도시하지는 않았지만 공지의 부착 수단이 헤드와 본체 사이에 구비되어 있다.
본체(2)는 독립된 스커트(skirt : 2A)를 가진다. 그러나, 상기 본체와 스커트는 일체식으로 제조될 수 있다.
본체(2)는 피스톤 헤드측상에 본체의 전체 폭에 걸쳐 연속되는 하프 베어링(half-bearing)을 형성하는 벽(7)과, 커넥팅 로드 측상에 로드 양쪽에 배치된 두개의 하프 베어링(9)으로 되어 있는 베어링(6)으로 구성된다. 도면은 단면도이기 때문에 두개의 하프 베어링중 하나만이 도시되어 있다. 그러나 제 2 도에는 모두 도시되어 있다. 벽(7)은 제 2 도에 도시된 바와 같이 피스톤 본체의 전체 폭에 걸쳐 있는 반원형 베어링 표면(8)을 형성한다.
이 베어링은 도시하지 않은 수단에 의해 커넥팅 로드(3)의 단부에 설치된 관절핀(10)을 수용한다. 특히, 베어링(6)과 관절핀(10) 사이에는 베어링 부시가 부수적으로 구비될 수 있다.
벽(7)은 절두된 형태의 얇은 격벽을 통하여 각 원형 베어링 표면(4, 5)과 만난다. 이 격벽의 두께와 모양 또는 형상은 일정하게할 필요는 없으며, 다른 수평 단면으로 변화시킬수도 있다. 이 격벽의 형상은 제 3 도에 잘 도시되어 있다.
베어링 표면(4,5)은 환형 격벽(19)에 의해 서로 연결되어 있다. 따라서, 이 격벽(19)은 격벽(11, 12)의 상부를 연결하여 피스톤 본체의 강성에도 도움을 준다.
격벽(19)은 다른 격벽(11, 12) 및 벽(7)과 함께, 환형 챔버(20)를 형성하며 피스톤 헤드(1)와 함께 또다른 환형 챔버(27)를 형성한다.
윤활 및 냉각용 오일순환 시스템은 커넥팅 로드를 통하여 오일을 피스톤안으로 끌어올리는 입구 오리피스(26)와, 벽(7)의 베어링 표면(8) 또는 기계적 베어링내에 구비된 홈(25)과, 제 2 도에 도시한 바와 같이 역시 벽(7)의 베어링 표면(8)에 구비된 두개의 소형홈(33)과, 챔버(27)로 향한 두개의 수직 채널(24)과, 챔버(27)와 중앙 챔버(32)를 연통시키는 주위둘레에 분포된 복수개의 채널(23)와, 상기 중앙 챔버(32)가 환형챔버(20)와 연통되게 하는 채널(22)과, 끝으로 환형 챔버(20)가 스커트(2A)의 내측과 연통되게 하므로써 오일을 크랭크 케이스로 역류하게 하는 채널(21)로 구성된다.
격벽(11, 12)의 중심선, 즉 선(14, 15) 및 선(13, 16)의 기하학적 교차점(17, 18)은 각각 벽(7)의 베어링 표면(8)의 관절핀(10)쪽으로 위치되어 있다.
제 2 도는 격벽(11, 12)의 다른 중심선, 즉 선(14A, 15B)과 선(13A, 16A)를 도시한다. 이 중심선은 교차점(17A, 18A)은 벽(7)의 베어링 표면(8)에 대하여 관절핀(10)의 측방에 위치된다. 일반적으로, 피스톤의 어떠한 축선방향 단면에서도, 환언하면 제1 도 및 제 2 도의 단면 사이에 위치되는 어떤 단면에서도 중심선간의 교차점은 벽(7)의 관절핀 측방에 위치된다.
중심선(13, 14, 15, 16)과 벽(7)의 베어링 표면(8)과의 교차점(28, 29, 30, 31)은 연속되는 원호 또는 아아크(28-29, 29-30, 30-31)를 결정한다. 가장 긴 원호의 길이에 대한 가장 짧은 원호의 길이의 비율은 1:10이상이며, 교차점(28, 31)사이에서 베어링 표면(8)에 응력을 가장 양호하게 분포시키기 위해서는 상기 원호의 길이가 거의 동일하게 하는 것이 바람직하다.

Claims (5)

  1. 헤드(1)와 커넥팅 로드(3)의 단부에 견고하게 장착된 관절부(10)를 수용하는 베어링부(6)를 갖는 몸체로 이루어지며 상기 베어링부에는 피스톤 헤드측에서 연속 베어링 표면(8)을 형성하는 벽(7)을 포함하는 내연기관용 피스톤에 있어서, 헤드는 적어도 두개의 원형 베어링 표면(4, 5)을 통하여 본체(2)상에 지지되어 있고, 상기 벽(7)을 베어링 표면(4, 5)에 연결하는 본체(2)의 일부분은 직선의 중심선(13, 14, 15, 16)을 갖는 절두형으로 된 적어도 두개의 얇은 격벽(11, 12)으로 형성되며, 상기 격벽은 상기 각 베어링 표면(4, 5)을 각각 지지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 내연기관용 피스톤.
  2. 제 1 항에 있어서, 피스톤의 어떤 축선방향 단면에서도, 격벽(11, 12)의 중심선(13, 14, 15, 16)의 교차점(17, 18)이 벽(7) 베어링 표면(8)의 관절부(10)측에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용 피스톤.
  3. 제 1 항에 있어서, 격벽(11, 12)의 중심선(13 내지 16)과 벽(7)의 베어링 표면(8)의 교차점(28 내지 31)이 연속적인 원호(28-29 ; 29-30 ; 30-31)를 결정하며, 가장 긴 길이에 대한 가장 짧은 길이의 비율이 1 ; 10이상인 것을 특징으로 하는 내연기관용 피스톤.
  4. 제 1 항에 있어서, 피스톤 본체는 베어링 표면(4, 5)을 서로 연결하는 환형 격벽(19)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 피스톤.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 환형 격벽(19)은 절두 원추형 격벽(11, 12) 및 베어링부의 벽(7)과 결합하여 환형 챔버(20)를 형성하는 반면에 피스톤 헤드(1)와 결합해서는 다른 환형 챔버(27)을 형성하며, 상기 두개의 환형 챔버(20, 27)는 피스톤용 냉각시스템의 일부이며 적당한 냉매 유동용 채널(22, 23)을 통하여 서로 연통되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 피스톤.
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