KR101979702B1 - 내연기관용 피스톤의 주조장치 및 주조장치의 개방 또는 폐쇄 방법 - Google Patents

내연기관용 피스톤의 주조장치 및 주조장치의 개방 또는 폐쇄 방법 Download PDF

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Abstract

적어도 하나의 피스톤 핀 구멍을 형성하기 위한 것으로 적어도 거의 선형의 위치변화가 가능한 적어도 하나의 슬리브(10)와, 피스톤의 링 영역 아래에 적어도 하나의 홈을 형성하기 위해 슬리브(10)를 향해서 적어도 거의 선형적이면서 경사지게 위치변화가 가능한 적어도 하나의 슬라이더(12)를 포함하는 내연기관용 피스톤의 주조장치에 있어서, 슬리브(10)와 슬라이더(12)는 슬리브(10)가 위치변화 시에 적어도 부분적으로 슬라이더(12)를 운송하도록 서로 적어도 간접적으로 결합되는 내연기관용 피스톤의 주조장치가 제공된다. 또한, 거의 선형적으로 위치변화가 가능한 적어도 하나의 슬리브(10)가 슬리브(10)에 거의 선형적이면서 경사지게 위치변화가 가능한 적어도 하나의 슬라이더(12)를 적어도 부분적으로 연동시키는 내연기관용 피스톤의 주조장치를 개방 및/또는 폐쇄하기 위한 방법이 제공된다.

Description

내연기관용 피스톤의 주조장치 및 주조장치의 개방 및/또는 폐쇄 방법 {Casting Device for a Piston for an Internal Combustion Engine and Method for Opening and/or Closing a Casting Device}
본 발명은 특허청구범위 제 1 항 및 제 7 항의 전제부에 따른 내연기관용 피스톤의 주조장치 및 주조장치의 개방 및/또는 폐쇄 방법에 관한 것이다.
내연기관용 피스톤을 주조하는데 있어서 한가지 과제는 가능한 한 재가공할 필요가 적고 중량 감소에 대해 최적화된 형태로, 가능한 한 코어의 손실이 적은 피스톤을 형성하는 것이다.
독일 특허출원공개 DE 199 22 809 A1에 의하면, 피스톤의 링 영역 아래에 홈들을 형성하기 위하여, 선형적으로 위치변화가 가능한 슬리브(linearly displaceable sleeve)와 함께 그러한 홈의 형성을 위한 회전형 코어(pivotal core)를 제공하는 것이 알려져 있다.
미국 특허 출원 공개 US 2008/0257518 A1에 따르면, 냉각 홈으로서 이용되는 링 영역 아래에 홈들을 형성하기에 적절한 코어들은 대부분 슬리브에 대해서 선형적이면서 경사지게 위치변화가 일어난다.
본 발명은 내연기관용 피스톤을 주조하기 위한 장치 및 방법을 단순화하는 동시에 홈 형성에 의해 중량 감소가 가능한 한 많이 일어나도록 하는 목적을 바탕으로 한다.
한편으로, 이러한 목적은 특허청구범위 제 1 항에 기재된 장치에 의해 달성된다.
따라서, 상기 장치는 적어도 하나의 피스톤 핀 구멍의 형성을 위한 적어도 하나의 거의 선형적으로 위치변화가 가능한 슬리브를 포함한다. 상기 슬리브는 완성된 피스톤 상에 피스톤 핀 구멍을 위한 공간을 형성하는 실질적으로 원통형인 부분을 주조 공간을 향하는 그 일단에 포함하고 있는 구성요소이다. 특히, 상기 슬리브는 주조 공간으로부터 멀어지는 방향을 향하는 영역에 큰 직경을 갖는 부분을 포함한다. 또한 상기 슬리브는 드라이브와의 결합을 위한 수단 혹은 이하 기술하는 바와 같이 슬라이더와 적어도 간접적으로 결합하기 위한 수단을 포함한다.
본 발명에 따른 상기 주조장치에 의하면, 상기 슬리브를 향해서 거의 선형적이고 경사지게 위치변화가 가능한 적어도 하나의 슬라이더가 피스톤 상의 링 영역 아래의 적어도 하나의 홈의 형성을 위해 제공된다. 상술한 슬라이더의 위치변화 경로는, 링 영역 아래의 홈들이 피스톤 축 방향에 대하여 주로 예각 이하의 각도로 연장되어 있고 이에 따라 피스톤 축에 대해 수직으로 연장된 슬리브의 축을 향하여 비스듬하게 연장되어 있다는 사실에 따른 결과이다. 본 발명에 따라, 상기 슬리브는 위치변화 시에 적어도 부분적으로 슬라이더를 운송하도록 슬라이더에 적어도 간접적으로 결합되어 있다. 이러한 결합은, 예를 들어 슬리브가 초기에 적어도 짧은 거리만큼 후퇴하고 이어서 슬리브 상의 일부가 슬라이더와 적어도 간접적으로 맞물려서 슬리브를 향하여 경사지게 위치가 변화되도록, 주조장치의 개방시에 이루어질 수 있다. 즉, 슬리브는 당김 운동의 일부로서 슬라이더를 운송하도록 특히 개방운동을 위해 슬라이더에 결합된다. 또한, 상술한 슬리브와 슬라이더의 결합은 폐쇄 시에도 압축 운동의 일부로서 효과적으로 적용될 수 있다.
주조장치를 폐쇄하는 경우, 상기 동작은 실질적으로 역으로 수행될 수 있으며, 이 경우에는 슬라이더가 슬리브의 실질적으로 전체의 폐쇄 운동에 걸쳐서 슬라이더의 폐쇄위치로 되돌아가도록 하는 운동을 일으키도록 하는 것이 바람직하다. 상기 슬라이더는 원하는 홈의 양의 형상(positive form)을 형성하는 돌출부를 갖는 것이 바람직하며 상기 돌출부는 상기 형상의 개방시에 특히 단순한 후퇴가 이루어지도록 그 이동 방향으로 폭이 넓도록 구성된다. 상기 주조장치는 완성된 피스톤을 주조하기 위해 필요한 어떠한 형상(양측절반부)도 포함할 수 있다. 또한, 슬라이더와 슬리브는 모두 피스톤의 양측부에 필요한 구성을 형성하기 위해 2개씩 제공되는 것이 바람직하다. 마지막으로, 슬리브는 슬라이더 내의 개구부를 통해 연장되어 있다. 따라서 종래의 주조장치를 재구성할 필요가 없으므로 효과적이다. 또한, 홈들을 더욱 깊게 형성할 수 있고 이에 따라 중량을 더욱 감소시킬 수 있다는 점에서 링 영역 아래에 홈들을 형성하기 위해 주조 코어들을 회전 운동시키는 것에 비해서 효과적이다.
본 발명에 따른 주조장치의 바람직한 실시예들이 특허청구범위 제 1 항 이후의 청구항들에 기재되어 있다.
바람직하게, 상기 슬라이더는 적어도 하나의 가이드부 상에서 가이드된다. 이에 따라 슬라이더의 운동이 특히 정확하게 정의될 수 있다. 이와 동시에, 상기 슬라이더는 슬리브와의 결합을 변경할 필요 없이, 가이드부가 예를 들어 각도에 대해서 변경가능하게 및/또는 교환가능하게 설계될 수 있도록, 소정의 구조 내에서 슬리브와의 결합이 유연하게 일어날 수 있다.
따라서, 상기 가이드부는 교환가능한 것이 더욱 바람직하다. 이는 슬라이더의 위치변화 경로를 다양한 피스톤의 기하학 형상에 맞추도록 할 수 있다는 효과가 있다. 그 대신에 혹은 그에 대한 보완으로서, 가이드부에 의해 부여되는 각도가 슬리브의 위치변화경로에 대해서 변경가능할 수 있다.
이 경우 슬리브와 슬라이더 사이의 결합을 위해서 회전포크라는 부재가 제공되는 것이 바람직하며, 슬라이더는 이 회전포크와 적어도 간접적으로 연결되며 적어도 어느 정도 회전되도록 연결된다. 이를 위해, 회전포크는 슬리브가 회전포크에 의해 슬라이더를 운송 하도록 슬리브에 의해 회전된다.
특히 적어도 하나의 가이드부를 교환하거나 및/또는 다른 각도를 설정함으로써 슬라이더의 위치변화경로를 변경하는 것이 가능한 점을 고려하면, 슬라이더를 적어도 약간 위치변화가 가능하도록 회전포크에 결합하는 것이 효과적이다.
이때 회전포크에 의해 슬리브와 슬라이더 사이가 결합된다는 점을 고려하면, 회전포크 상의 돌출부 및/또는 슬라이드면과 맞물릴 수 있는 적어도 하나의 팩이 슬리브 상에 제공되는 것이 바람직하다. 이 경우 개방 시에 상술한 슬라이더의 운송을 위해 팩이 돌출부와 맞물리는 것이 바람직하며 폐쇄 운동시에는 슬라이드면과 맞물리는 것이 효과적이다.
또한 상술한 목적은 특허청구범위 제 7 항에 기재된 방법에 의해 달성될 수 있다. 특허청구범위 제 7 항에 따르면, 거의 선형적으로 위치변화가 가능한 슬리브가 슬리브에 대해서 거의 선형적이고 경사지게 위치변화가 가능한 적어도 하나의 슬라이더를 적어도 부분적으로 운송한다. 상술한 주조장치의 추가적인 바람직한 실시예들이 본 발명에 따른 방법에 적용될 수 있다. 또한, 상술한 주조장치와 관련하여 기술된 모든 방식의 특징들이 본 발명에 따른 방법에 이용될 수 있다.
본 발명에 따른 내연기관용 피스톤의 주조장치 및 내연기관용 피스톤의 주조장치의 개방 및/또는 폐쇄 방법은 내연기관용 피스톤을 주조하기 위한 장치 및 방법을 단순화하는 동시에 홈 형성에 의해 중량 감소가 가능한 한 많이 일어나도록 하는 효과가 있다.
이하 도면에 도시된 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 주조장치의 일부를 나타낸 측면도이다.
도 2는 폐쇄상태에 있는 도 1의 주조장치를 나타낸 첫 번째 단면도이다.
도 3은 폐쇄상태에 있는 도 1의 주조장치를 나타낸 두 번째 단면도이다.
도 4는 슬리브가 일부 후퇴된 상태에 있는 도 1의 주조장치를 나타낸 첫 번째 단면도이다.
도 5는 슬리브가 일부 후퇴된 상태에 있는 도 1의 주조장치를 나타낸 두 번째 단면도이다.
도 6은 슬리브가 완전히 후퇴된 상태에 있는 도 1의 주조장치를 나타낸 첫 번째 단면도이다.
도 7은 슬리브가 완전히 후퇴된 상태에 있는 도 1의 주조장치를 나타낸 두 번째 단면도이다.
도 1에는 본 발명에 따른 주조장치의 일부가 도시되어 있다. 우선, 도 1의 측면도에는 A 방향으로 슬라이더(12)를 선형 이동시키기 위한 가이드부(14)가 도시되어 있다. 또한 B 방향으로 위치변화가 가능한 슬리브(10)의 일 영역이 도시되어 있으며, 이는 도 1의 좌측에 나타낸 바와 같이 주조 공간으로부터 이격된 위치에 있다. 따라서 방향 A와 방향 B는 서로에 대해 경사지게 되어 있다. 아래에 더욱 상세히 설명하는 바와 같이, 슬리브(10)와 슬라이더(12)는 축(24)을 중심으로 C 방향으로 회전가능한 회전 포크(pivot fork)(16)에 의해 결합되어 있다. 도시된 예에서, 슬리브(10)와 슬라이더(12)의 결합은 개방 시에 회전포크(16) 상의 돌출부(20)와 맞물리고 폐쇄 시에 회전포크(16) 상의 슬라이드면(22)과 맞물릴 수 있는 팩(18)을 통해 이루어지게 된다.
또한, 도 1의 상태에 해당하는 도 2에 도시된 바와 같이, 슬리브(10)는 슬라이더(12) 상의 개구부를 통해 연장되어 있고 슬라이더(12)의 상부 영역에는 피스톤의 링 영역 아래에 홈을 형성하기 위한 코모양의 돌출부(26)가 제공되어 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이 슬라이더(12)와 회전포크(16) 사이의 결합은, 선형운동이 전달될 수 있고 도 7에 나타낸 바와 같이 작은 회전운동이 가능하면서 (도면상 우측에서 좌측으로) 소정의 선형적 위치변화(linear displacement)가 허용되도록 회전포크(16)의 폭이 넓은 자유단(28)이 슬라이더(12) 내의 공간(30)에 배치되는 구조로 이루어진다. 이러한 이동성은 가이드부에 의해 슬라이더의 이동이 결정되기 때문에 효과적인 것이다(도 1참조). 왜냐하면 상술한 슬라이더와 회전포크 사이의 자유도를 가지고 슬라이더의 이동이 가이드부에 의해 정해질 수 있으나, 회전포크에 의해 슬라이더로 이동성이 전달될 수 있기 때문이다.
도 2 및 도 3은 주조장치의 폐쇄 상태에 해당하는 것으로, 도시된 바와 같이 슬리브와 슬라이더가 모두 주조위치(casting position)에 있다. 도 4 및 도 5는 중간위치를 도시하고 있으며, 이때 주조장치는 폐쇄상태를 유지하고 있으나 슬리브(10)는 부분적으로 후퇴되어 있고 주조위치를 유지하고 있다. 도 5에서는, 도시된 바와 같이 슬리브 상의 팩(8)이 회전포크(16) 상의 돌출부(20)와 맞물리게 되어 슬라이더(12)의 운송이 시작한다.
도 6을 보면 알 수 있듯이, 최종 위치에서는 슬리브(10)가 최대로 후퇴되어 있고, 슬라이더(12)가 자유롭게 이동가능하며, 이에 따라 주조장치가 개방될 수 있게 된다. 회전포크(16)의 위치를 보면 알 수 있듯이, 회전포크(16)는 적어도 약간 시계반대방향으로 회전되어 있으며 특히 도 7을 보면 그러한 회전에 의해 슬라이더가 운송되었다는 것을 알 수 있다. 이때에도 슬라이더의 이동은 여전히 가이드부(14)에 의해 결정된다(도 1 참조). 도시된 예에서 슬라이더의 위치변화 경로가 비교적 급격하므로, 회전포크(16)의 자유단(28)은 슬라이더(12)의 공간(30)으로부터 약간 밖으로 이동되어 있다.
주조장치가 도 7에 나타낸 상태에서 시작하여 폐쇄상태가 되는 경우, 슬리브는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같은 상태로 다시 위치변화가 이루어질 것이다. 이에 따라 팩(18)은 회전포크의 슬라이드면(22)을 따라 슬라이드되고 이에 따라 슬라이더(12)가 완전히 후퇴된 위치로 되돌아가게 된다.

Claims (7)

  1. 적어도 하나의 피스톤 핀 구멍을 형성하기 위한 것으로 적어도 선형적인 위치변화가 가능한 적어도 하나의 슬리브(10)와, 상기 피스톤의 링 영역 아래에 적어도 하나의 홈을 형성하기 위해 상기 슬리브(10)를 향해서 적어도 선형적이면서 경사지게 위치변화가 가능한 적어도 하나의 슬라이더(12)를 포함하는 내연기관용 피스톤의 주조장치에 있어서,
    상기 슬리브(10)와 상기 슬라이더(12)는 상기 슬리브(10)가 위치변화 시에 적어도 부분적으로 상기 슬라이더(12)를 운송하도록 서로 적어도 간접적으로 결합되고,
    상기 슬라이더(12)는 적어도 하나의 가이드부(14) 내에서 가이드되며,
    상기 가이드부(14)는 교환가능하거나, 또는 상기 가이드부(14)의 각은 변경가능하거나, 또는 상기 가이드부(14)는 교환가능하고 상기 가이드부(14)의 각은 변경가능하며,
    상기 슬라이더(12)는 상기 슬리브(10)에 의해 회전가능한 회전포크(16)에 적어도 간접적이고 회전가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 피스톤의 주조장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬라이더(12)는 상기 회전포크(16)에 추가로 적어도 위치변화가 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 피스톤의 주조장치.
  6. 제 1 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬리브(10)는 상기 회전포크(16)에서 돌출부(20) 및 슬라이드면(22) 중 적어도 하나와 맞물릴 수 있는 적어도 하나의 팩(18)을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 피스톤의 주조장치.
  7. 내연기관용 피스톤의 주조장치를 개방 또는 폐쇄하는 방법에 있어서,
    선형적으로 위치변화가 가능한 적어도 하나의 슬리브(10)가 상기 슬리브(10)에 대해서 선형적이면서 경사지게 위치변화가 가능한 적어도 하나의 슬라이더(12)를 적어도 부분적으로 운송하고,
    상기 슬라이더(12)는 상기 슬리브(10)에 의해 회전가능한 회전포크(16)에 적어도 간접적이고 회전가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 피스톤의 주조장치의 개방 또는 폐쇄 방법.
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