KR20070085580A

KR20070085580A - 두 부분으로 이루어진 내연기관용 피스톤

Info

Publication number: KR20070085580A
Application number: KR1020077012229A
Authority: KR
Inventors: 라이너 샤르프; 슈테판 피셔
Original assignee: 말레 인터내셔널 게엠베하
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2005-11-28
Publication date: 2007-08-27
Also published as: WO2006058525A1; EP1819922A1; JP2008522089A; BRPI0518684A2; US20080121102A1; CN101189424A; DE102004057625A1

Abstract

기본몸체 (5) 및 상기 기본몸체 (5) 와 나사연결된 상부부분 (6) 으로 구성되며 피스톤 헤드 (13) 안에 연소챔버 (16) 를 갖는, 두 부분으로 이루어진 내연기관용 피스톤 (1) 이 개시된다. 연소챔버 (16) 의 아랫부분이 기본몸체 (5) 안으로 만들어지고, 상부부분 (6) 이 본질적으로 환형으로 형성되며, 상부부분 (6) 이 연소챔버 (16) 를 칼라 (19) 의 방식으로 피스톤 헤드쪽에서 확대하고 방사상 바깥으로 한정함으로써, 연소 압력이 본질적으로 연소공간에 우세하는 압력에 대해 큰 기계적 강도와 부하 감당능력을 가진 기본몸체 (5) 에 작용하는 것이 달성된다.

내연기관, 피스톤

Description

두 부분으로 이루어진 내연기관용 피스톤 {TWO-PART PISTON FOR A COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 청구범위 제 1 항의 전제부에 따른 두 부분으로 이루어진 내연기관용 피스톤에 관한 것이다.

특허문헌 DE 30 17 787 C2 으로부터, 상부부분 (upper part) 과 기본몸체로 구성되며, 상기 상부부분은 상기 기본몸체와 나사연결되고, 피스톤 헤드 안에 연소챔버를 갖는 두 부분으로 이루어진 피스톤이 공지되어 있다. 상기 연소챔버는 연소챔버의 영역에서 아주 얇은 벽으로 형성된 상부부분에 의해서만 형성되며, 따라서 상기 상부부분은 연소공간에 우세하는 압력으로 인해 피스톤 헤드에 가해지는 극도로 큰 기계적 부하를 견뎌낼 수 없다.

본 발명의 목적은 선행기술의 상기 단점을 피하는 것이다.

상기 목적은 주요 청구항의 특징부에 기재된 특징에 의해 달성된다. 본 발명의 목적에 부합하는 형태는 종속항의 대상이다.

기계적 및 열적으로 높은 부하를 견뎌낼 수 있는 피스톤은, 연소챔버는 대부분 기본몸체 안으로 만들어지며, 상부부분은 환형으로 형성되고, 따라서 연소 압력은 본질적으로 큰 기계적 강도를 구비한 기본몸체에 작용하며, 이로 인해 피스톤의 기계적 부하 감당능력이 향상됨으로써 달성된다.

피스톤의 열적부하 감당능력은, 피스톤에서 가장 크게 부하를 받는 부분들, 즉 캐버티 에지 (cavity edge) 와 톱 랜드가 단조된 알루미늄 또는 단조된 강철로 구성된 상부부분에 의해 형성됨으로써 향상된다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조로 설명한다.

도 1 은 도 2 의 꺾어진 선 (AA) 를 따른, 두 부분으로 이루어진 내연기관용 피스톤의 단면도이며,

도 2 는 피스톤 헤드의 평면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 피스톤 2 : 보스 보어 (3) 의 종축

3, 3' : 보스 보어 4 : 피스톤 (1) 의 축

5 : 피스톤 (1) 의 기본몸체 6 : 피스톤 (1) 의 상부부분

7 내지 12 : 나사 13 : 피스톤 헤드

14, 14' : 피스톤 핀 보스 15, 15' : 스커트 요소

16 : 연소챔버 17, 18 : 환형 그루브

19 : 칼라 20 : 언더컷

21 : 냉각채널 22 : 피스톤 내부 공간

23, 23' : 보어 24 : 블라인드 홀

25 : 관통 보어 26 : 그루브

27 : 오일 유입 개구부, 오일 유출 개구부 28 내지 31 : 밸브 포켓

32 : 밀봉요소

도 1 은 도 2 의 꺾어진 선 (AA) 를 따라 내연기관용 피스톤 (1) 의 단면을 도시하고 있으며, 이때 2 개의 절반으로 구성된 단면도가 생기는데, 왼쪽 절반은 보스 보어 (3) 의 종축 (2) 에 대해 수직으로 및 피스톤 (1) 의 축 (4) 상에 놓인 단면 평면에 놓인 피스톤 (1) 의 단면을 도시하고 있으며, 오른쪽 절반은 이에 대해 45°만큼 옮겨진 단면 평면에 놓인 피스톤 (1) 의 단면을 도시하고 있고, 따라서 여기에서 제 2 보스 보어 (3') 는 경사진 단면이 도시되어 있다.

피스톤 (1) 은 기본몸체 (5) 및 상부부분 (6) 으로 구성되며, 상기 기본몸체 (5) 와 상기 상부부분 (6) 은 방사상 외부에 배치되며 균일하게 둘레에 분배된 나사 (7 내지 12) 를 수단으로 서로 연결된다. 이에 관해서는 도 2 도 참조할 것.

기본몸체 (5) 는 피스톤 헤드 (13) 의 반대쪽에 있는 하측에 각각 하나의 보스 보어 (3, 3') 를 갖는 피스톤 핀 보스 (14, 14') 및 상기 피스톤 핀 보스 (14, 14') 를 서로 연결하는 스커트 요소 (15, 15') 를 구비한다. 피스톤 헤드 (13) 안으로 연소챔버 (16) 가 만들어진다. 또한, 피스톤 (1) 의 기본몸체 (5) 는 그 방사상 외면에 피스톤 헤드 (13) 가까이 환형 그루브 (17, 18) 를 구비한다.

상부부분 (6) 은 본질적으로 환형으로 형성되며, 상기 상부부분은 상기 상부 부분이 기본몸체 (5) 안으로 만들어진 연소챔버 (16) 를 칼라 (collar) (19) 의 방식으로 피스톤 헤드쪽에서 확대하고 방사상 바깥으로 한정하는 식으로 기본몸체 (5) 상에 배치되고, 이때 칼라 (19) 의 내부 반경은 피스톤 윗면 쪽으로 감소하며, 따라서 연소챔버 (16) 에는 언더컷 (20) 이 생긴다.

피스톤 헤드의 반대쪽에 있는 상부부분 (6) 의 아랫면에 및 방사상 외부에 기본몸체 (5) 의 윗면에 리세스 (recess) 들이 형성되며, 상기 리세스들은 동일한 반경을 구비하고, 그러므로 기본몸체 (5) 상에 상부부분 (6) 이 조립된 후 폐쇄된 환형 냉각채널 (21) 을 형성한다. 냉각채널 (21) 의 밀봉을 위해 상부부분 (6) 과 기본몸체 (5) 사이에 밀봉요소 (32) 가 배치될 수 있다. 오일 유입 및 유출 개구부들 (27) 을 통해 냉각채널 (21) 은 피스톤 내부 공간 (22) 과 연결된다.

상부부분 (6) 을 기본몸체 (5) 와 연결하는 나사 (7 내지 12) 는 상부부분 (6) 의 피스톤 헤드쪽의 원뿔꼴로 모양이 만들어진 보어 (23, 23') 를 통해 가이드되며, 일부는 내부 나사산 (24) 을 갖는 블라인드 홀 (blind hole) 에 나사연결되고 일부는 내부 나사산을 갖는 관통 보어 (through bore) (25) 에 나사연결된다. 이때, 나사 (7 내지 12) 는 냉각채널 (21) 을 통해 가이드되며, 이는 특히 작은 피스톤에서 장소 절약을 수반한다.

기본몸체 (5) 는 강철 또는 알루미늄으로 제조되며, 이때 먼저 단조방법 또는 주조방법에서 블랭크 (blank) 가 제조된다. 이에 이어, 칩 제거 제조방법 (회전, 밀링) 을 수단으로 상기 블랭크로부터 기본몸체 (5) 가 완성된다. 상부부분 (6) 은 강철 또는 알루미늄으로 단조방법에서 제조되며, 이때도 마찬가지로 먼저 블랭크가 만들어지고, 상기 블랭크는 칩 제거 제조방법에 의해 마무리 가공된다. 이로 인해, 방사상 외면에 그루브 (26) 를 마련한 후 상부부분 (6) 이 도면에 도시되어 있지 않은 밀봉링을 위해 마모에 강한 링 캐리어의 기능을 수행할 수 있기 위한 충분한 강도를 갖는 것이 보장된다.

한편으론, 환형의 상부부분 (6) 및 대부분이 기본몸체 (5) 안으로 만들어진 연소챔버 (16) 를 구비한 본 발명에 따른 피스톤 (1) 은, 연소 압력이 본질적으로 연소 공간에 우세하는 압력에 대해 큰 기계적 강도와 부하 감당능력을 구비한 기본몸체 (5) 에 작용한다는 장점을 갖는다. 다른 한편으론, 상부부분 (6) 은 그 간단한 환형 형태로 인해 적절한 비용으로 제조가 가능하다. 이 이외에, 피스톤 (1) 에서 열적부하를 가장 많이 받는 부분인 캐버티 에지와 톱 랜드는 단조방법에서 제조된, 그러므로 높은 부하를 견뎌낼 수 있는 상부부분 (6) 에 의해 형성되며, 따라서 통틀어 높은 열적부하를 견뎌낼 수 있는 피스톤이 제공된다.

도 2 는, 나사 (7 내지 12) 의 분배가 확실하게 보이는, 피스톤 헤드 (13) 를 위에서 내려다본 상태를 도시하고 있다. 연소챔버 (16) 및 피스톤 헤드 (13) 에 마련된 밸브 포켓 (28 내지 31) 도 알아볼 수 있다.

Claims

각각 하나의 피스톤 핀 보어 (3, 3') 를 갖는 피스톤 핀 보스 (14, 14') 및

상기 피스톤 핀 보스 (14, 14') 를 서로 연결하는 스커트 요소 (15, 15') 를 구비한

기본몸체 (5) 및

피스톤 핀 보스 (14, 14') 의 반대쪽에 있는 기본몸체 (5) 의 윗면에 배치되며 나사 (7 내지 12) 를 수단으로 기본몸체 (5) 와 나사연결된 상부부분 (6) 으로 구성되며,

연소챔버 (16) 의 아랫부분이 기본몸체 (5) 안으로 만들어지고,

상부부분 (6) 이 본질적으로 환형으로 형성되며, 상기 상부부분이 연소챔버 (16) 를 칼라 (19) 의 방식으로 피스톤 헤드쪽에서 확대하고 방사상 바깥으로 한정하며,

상부부분 (6) 의 아랫면에 및 기본몸체 (5) 의 윗면에 리세스들이 만들어지고, 상기 리세스들은 기본몸체 (5) 상에 상부부분 (6) 이 조립된 후 폐쇄된 환형 냉각채널 (21) 을 이루며,

피스톤 헤드 (13) 안에 연소챔버 (16) 를 갖는, 두 부분으로 이루어진 내연기관용 피스톤 (1) 에 있어서,

나사 (7 내지 12) 가 상부부분 (6) 의 피스톤 헤드쪽 보어 (23, 23') 를 통해 및 냉각채널 (21) 을 통해 가이드되며, 일부는 기본몸체 (5) 의 내부 나사산을 갖는 블라인드 홀 (24) 에 나사연결되고 일부는 기본몸체 (5) 의 내부 나사산을 갖는 관통 보어 (25) 에 나사연결되는 것을 특징으로 하는, 두 부분으로 이루어진 내연기관용 피스톤 (1).
제 1 항에 있어서, 상부부분 (6) 이 단조방법에서 제조되는 것을 특징으로 하는, 두 부분으로 이루어진 내연기관용 피스톤 (1).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상부부분 (6) 이 강철로 구성되는 것을 특징으로 하는, 두 부분으로 이루어진 내연기관용 피스톤 (1).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상부부분 (6) 이 알루미늄으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 두 부분으로 이루어진 내연기관용 피스톤 (1).
상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상부부분 (6) 의 방사상 외면에 밀봉링을 위한 그루브 (26) 가 만들어지는 것을 특징으로 하는, 두 부분으로 이루어진 내연기관용 피스톤 (1).