KR950003748B1 - 내연기관용 실린더에서 사용되는 복합피스톤 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

내연기관용 실린더에서 사용되는 복합피스톤

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명의 일실시예에 따른 복합피스톤의 제1부분의 축선방향단면도로서, 피스톤 핀을 일점쇄선으로 나타내고 있는 단면도이다.

제2도는 제1도는 도시된 복합피스톤을 선 Ⅱ-Ⅱ를 따라서 절단한 단면도이다.

제3도는 제2도의 선Ⅲ-Ⅲ을 따라서 절단한 횡방향 단면도로서, 피스톤의 보스 및 보강벽을 보여주는 단면도이다.

제4도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합피스톤의 제1부분을 축선방향으로 절단한 제2도와 유사한 단면도이다.

제5도 내지 제7도는 각각 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 복합피스톤의 제1 및 제2부분을 축선방향으로 절단한 제2도와 유사한 단면도들이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 헤드 1a : 환형 가장자리

2 : (절두원추형) 연결부 3,4 : 보스

3a,4a : (보스의) 개방부 5 : 피스톤핀

6,7 : 보강벽 6a,7a : (보강벽의) 내측면

6b,7b : (보강벽의) 외측면 8 : 중공부

9 : (보강벽의) 구멍 10 : (보강벽의) 가장자리면

11 : (피스토 핀의) 축선 12 : (보스의) 최내부 지점

13 : (보스의) 최외부 지점 15 : (냉각액의) 분무

33 : 가상선

[발명의 상세한 설명]

[발명의 배경]

본 발명은 내연기관용 실린더에서 사용되는 복합피스톤에 관한 것이며, 특히 상하부의 2개의 부분으로 구성되어 있는 형태의 복합피스톤에 관한 것이다.

이와 같은 유형의 복합피스톤은 독일 특허공고 제32 10 771호(대응 미합중국 특허 제4,593,660호)에 개시되어 있다. 상기 독일 및 미합중국 특허공고에 개시된 형태의 복합피스톤은 상하부의 2개의 부분으로 구성되어 있는데, 상부에 배열된 제1부분은 실린더의 내부를 연료 및 가스상태의 연소생성물로부터 밀봉시키는 작용을 하며, 하부에 배열된 제2부분은 실린더의 내부에서 피스톤을 안내하는 작용을 한다. 이들 상하부는 공통의 피스톤 핀에 의해서 각각 커넥팅로드의 단부에 연결되어 있으며, 피스톤의 제2부분은 측방향의 응력을 받는다. 이와 같은 형태의 복합피스톤의 장점은 이들 제1 및 제2부분을 서로 다른 재료로 제조할 수 있다는 것이다. 예를 들어서, 제1부분을 주철로 제조하고 제2부분을 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조할 수가 있다. 주철로 제조된 부분은 밀봉성 및 열에 대한 단열성이 매우 좋다. 반면에 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조된 부분을 열전도성이 우수하며 실린더의 내부면을 따라서 미끄럼 이동하기에 적합하다. 이들 2개의 부분의 재료를 적절히 선택함으로써, 복합피스톤의 사용수명이 연장되고 안정성이 개선될 뿐만 아니라, 복합피스톤의 상부에 해당하는 제1부분이 보다 높은 압력, 즉 최근의 디젤엔진에서 요구되는 압력하에서 유체(특히, 가스)에 의해 작동될 수가 있는 것이다. 제1부분의 안정성을 개선시키기 위해서는, 제1부분의 중량을 감소시키는 동시에, 상기 독일 특허공고 제32 10 771호(미합중국 특허 제4,593,660호)에 개시된 바와 같이, 제1부분에 형성된 헤드의 노출면으로 부터 커넥팅로드의 피스톤 핀쪽의 부싱(bushing)까지 연장하는 가상의 직선이 그러한 헤드의 노출면 및 피스톤의 헤드와 보스를 연결하는 부분들과 서로 교차하지 않도록(바람직하게, 중공의 절두원추형상으로) 제1부분을 설계해야 한다.

이와 같은 복합피스톤의 제1부분의 헤드에 고압의 가스압력이 작용함으로써 발생되는 응력은, 대부분이 복합피스톤의 제1부분의 보스부분을 통해서 피스톤 핀으로 전달된다. 따라서, 피스톤의 상부에 해당하는 제1부분의 보스에는 상당히 큰 힘이 전달되며, 이에 따라서 보스부분이 파괴되거나 변형되기가 쉽고, 결국 피스톤 핀의 작동불량 또는 전체 피스톤 및 실린더의 작동불량을 초래할 수가 있다. 이를 방지하기 위해서 피스톤의 제1부분의 보스에 별도의 보강재료를 제공하는 것만으로는 불충한데, 그 이유는 앞서 언급한 바와 같이 최근의 디젤기관에서는 이러한 복합피스톤의 제1부분의 헤드에 상당한 고압이 작용된다는 점에서 볼때, 단순한 보스의 보강만으로는 이러한 보스를 피스톤 핀에 대한 최적의 위치에 유지시키기가 어렵기 때문이다. 더욱이, 보스부분의 최적 및 중량을 증가시키는 것은, 제1부분의 헤드가 고압으로 유지되어야만하는 최근의 디젤엔진에서는 물론이고, 통상적으로 보다 가벼운 피스톤을 사용하는 최근의 엔진설계의 동향으로 볼때에도 바람직하지 못하다.

지금까지 공지된 여러가지 형태의 종래의 피스톤에서는, 앞서 설명한 바와 같이 피스톤의 보스부분에 상당한 정압(즉, 응력)이 가해질 뿐만 아니라 큰 열응력이 가해진다. 정압은 복합피스톤의 제1부분의 헤드에 상당한 가스압력이 가해짐으로써 발생되며, 그 결과 피스톤의 보스부분이 피스톤 핀의 축선방향으로 이동되어서, 보스부분과 피스톤 핀이 서로 분리되어 버린다. 간단한 해결책으로서 피스톤의 보스부분을 실린더의 원주방향으로 연장시키려는 시도는 실패하였는데, 이는 복합피스톤의 제1부분의 헤드와 보스 사이의 연결부분에 인접한 부분의 온도와 멀리 떨어져 있는 부분의 온도의 차이가 상당히 크기 때문이다. 피스톤의 보스부분의 온도는 피스톤 핀으로부터 제1부분의 헤드쪽으로 급속하게 증가한다. 이에 대한 어떠한 대응수단을 제공하지 않을 경우에는, 제1부분의 헤드로 고압의 가스압력이 작용함으로 인해서 발생되는 정압이 제1부분의 보스로부터 널리 전파되어서, 이러한 보스의 내부와 피스톤 핀의 둘레의 표면 사이로 국부적인 고압지점이 형성된다. 이는, 피스톤 핀을 수용하도록 제1부분의 보스내에 형성되어 있는 개방부를 둘러싸는 표면의 일부를 파괴시킬 수가 있다. 헤드의 노출면에 작용하는 압력이 감소될 경우에는, 헤드에 인접한 부분과 헤드로 부터 다소 멀리 떨어진 부분 사이의 온도차로 인한 열응력이 주로 보스에 작용하게 되므로, 보스의 자유단부들이 서로 향해서 이동되는, 즉 핀의 축선에 대한 보스의 경사도가 변화되는 현상이 발생하게 되며, 그 결과 피스톤 핀의 작동이 불량해진다. 이에 따라서, 복합피스톤의 제1부분의 보스에 형성되어 있는 개방부를 둘러싸는 내부면의 제일 안쪽으로부터 제일 바깥쪽으로 과잉의 응력이 작용하게 된다.

피스톤 핀은 피스톤에 대한 상대온동(회전운동)이 자유도를 어떠한 상태에서도 유지해야만 하는데, 이는 그러한 피스톤 핀의 회전운동의 자유도가 어떠한 방해를 받는 경우에 피스톤 핀의 외주면의 비교적 작은 부분에 국부적인 응력집중이 발생하기 때문이다. 이러한 집중된 응력은 피스톤 핀의 외주면과 피스톤의 보스의 내부면 사이로 코우팅된 윤활층을 파괴시킬 수가 있다. 또한, 피스톤 핀이 커넥팅로드측의 부싱에 대해서 자유롭게 회전작동되어야 하는 점도 중요하다. 반면에, 피스톤 핀은 부싱 및 피스톤의 보스내에서 그 최소의 작동만이 가능하도록 수용되어야 하는데, 이는 보스부분 사이의 간격이 조금만 변화되더라도 피스톤 핀의 작동이 어려워지고, 그 결과 앞에서 설명한 바와 같은 바람직하지 않은 현상, 즉 피스톤 핀의 작동불량, 윤활층의 유막의 파괴, 그리고 피스톤 핀이나 피스톤의 보스 혹은 부싱을 구성하는 재료의 손상등이 발생할 수 있기 때문이다. 여하튼, 피스톤의 보스가 피스톤 핀의 축선방향으로 자유롭게 이동하는 경우에는 (열응력에 의한 것이든 정압에 의한 것이든 간에), 피스톤의 수명에 상당한 영향을 준다. 일반적으로, 피스톤 핀과 커넥팅로드측의 부싱의 내부면 사이의 틈새 및 피스톤 핀과 제1부분의 보스 사이의 틈새는 각각 피스톤 핀의 직경의 1/1000이하이다.

[발명의 목적]

본 발명의 목적은 피스톤의 제1부분 및 제2부분에 대한, 그리고 커넥팅로드에 대한 피스톤 핀의 상대운동의 자유도가 어떠한 상태에서도 유지될 수 있는 복합피스톤을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 열응력 또는 정압의 작용에 반응하여서 피스톤의 보스가 피스톤의 축선방향으로 이동하지 못하도록 구성되어 있는 신규의 개선된 피스톤을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 복합피스톤의 제1부분의 보스를 보강시키는 새로운 수단을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 가스압력이 매우 높고 피스톤이 이와 같은 고압하에서 작동해야만 할 경우에도, 이와 같은 고압에 견딜 수 있도록 구성되어 있는 피스톤의 보스내에 그리고 피스톤 핀상에 각각 제공된 윤활층들이 그대로 유지되는 바람직한 피스톤을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 피스톤의 보스의 안정성 및 상대위치에 악영향을 줄 수도 있는 부분들이 개선된 방식으로 냉각되는 피스톤을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 앞서 설명된 피스톤 및 그 부속부품들로 이루어지 내연기관을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 내연기관, 특히 디젤기관용 복합피스톤의 보스내로 설치된 피스톤 핀의 변형이나 작동불량을 방지할 수 있는 새로운 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 기존의 내연기관용 실린더와 함께 사용될 수 있는 바람직한 복합피스톤을 제공하는 것이다.

[발명의 개시]

이와 같은 본 발명의 목적들은 내연기관, 특히 디젤기관용 실린더내에서 사용되는 본 발명의 복합피스톤에 의해서 성취될 수 있다. 본 발명의 복합피스톤은 서로 접촉식으로 배열된 동축의 제1부분 및 제2부분으로 이루어져 있으며, 제1부분은 헤드와, 각각 개방부를 갖추고 서로 이격되어 있는 2개의 보스와, 이들 보스를 연결시키기 위한 연결수단과, 그리고 2개의 보스를 연결수단에 의해서 그리고 직접적으로 서로 연결시키기 위한 적어도 하나의 보강벽을 포함하고 있다. 또한, 본 발명의 복합피스톤은 제1부분의 2개의 보스에 제공된 각각의 개방부내에 배열된 피스톤 핀을 더 포함하고 있는데, 이 피스톤 핀은 제1부분의 2개의 보스를 피봇식으로 제2부분과 연결시킴은 물론이고, 바람직하게 커넥팅로드의 일단부와 연결시키는 동시에 엔진의 크랭크축과 연결된 커넥팅로드의 타단부와도 연결시킨다. 바람직하게, 제1부분은 피스톤 핀의 양측으로 배열된 2개의 보강벽을 포함한다. 이와 같은 배열은, 피스톤 핀의 축선에 대해서 수직하며 제1 및 제2부분의 공통축선을 포함하고 있는 제1평면에 대해서 2개의 보스가 서로 대칭구조를 이루고 있다는 점에서, 그리고 복합피스톤의 축선 및 피스톤 핀의 축선을 모두 포함하는 제2평면에 대해서 2개의 보강벽이 서로 대칭구조를 이루고 있다는 점에서 바람직하다.

각각의 보강벽은 헤드와 반대쪽으로 향하여 있는(즉, 복합피스톤의 제2부분을 향하여 있는) 가장자리면을 갖추고 있으며, 이러한 가장자리면은 바람직하게 소정의 높이로, 즉 헤드에 인접한 보스의 내부면(이는 각각의 보스의 개방부와 경계를 이루고 있음)과 피스톤 핀의 축선 사이로 위치되어 있다.

각각의 보강벽에는 연결수단에 인접하게 하나 이상의 구멍(원형의 구멍 혹은 보어의 형태로)이 형성되어 있다. 연결수단으로서, 헤드의 가장자리로부터 제1부분의 보스쪽으로 경사진 절두원추형 연결부가 제공되어 있다.

또한, 본 발명의 복합피스톤은 바람직하게 냉각액(예를 들면, 오일)으로 제1부분의 보강벽을 냉각시키기 위한 냉각수단을 더 포함하고 있다. 각각의 보강벽은 피스톤 핀과 마주하는 내측면 및 피스톤 핀의 반대방향으로 마주해 있는 외측면을 갖추고 있으며, 냉각수단은 각각의 보강벽의 어느 한쪽 측면으로 냉각액을 분사시키기 위한 노즐을 갖추고 있어서, 냉각액이 보강벽의 한쪽 측면에 따라서 유동하여 구멍을 통과한 후에 다른쪽 측면을 따라서 유동하게 된다. 냉각액은 보강벽의 내측면으로 분사시키는 것이 바람직하며, 또한 유입된 냉각액을 내측면 전체로 접촉시키는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 복합피스톤의 제1부분은 헤드의 가장자리로부터 제2부분 쪽으로 연장하여 있는 환형 가장자리를 포함하며, 이러한 환형 가장자리가 제1부분의 헤드와 보스 사이에 제공된 연결수단을 둘러싸고 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

[바람직한 실시예의 상세한 설명]

제1도 내지 제3도는 내연기관, 특히 디젤기관용 실린던에서 사용되는 본 발명에 따른 복합피스톤의 제1부분(상부)을 나타낸 축선방향 단면도이다. 본 발명에 따른 복합피스톤은, 앞서 언급한 독일 특허공고 제32 10 771호에 개시된 복합피스톤과 유사한 구성으로 이루어져 있는데, 그 주요한 특징은 제1부분(상부)에 있다. 즉, 본 발명에 따른 복합피스톤은 제1도 내지 제3도에 도시된 바와 같이 제1부분과, 상기 독일 특허공고에 개시된 구성과 유사한 제2부분(하부)과, 그리고 제1도에 일점쇄선으로 도시된 피스톤 핀(5)으로 이루어져 있으며, 피스톤 핀(5)은 제1부분과 제2부분을 서로 연결시킬 뿐만 아니라 커넥팅로드(도시안됨)측의 부싱과 제2부분을 서로 연결시키는 작용을 한다.

본 발명의 복합피스톤의 제1부분에서는, 제1도에 잘 도시된 바와 같이 헤드(1)의 상부에서 안쪽의 노출면이 연소실을 형성하고 있으며, 이 헤드의 바깥쪽으로 제1부분의 환형 가장자리(1a)가 연장하여 있다. 제1부분의 양쪽 보스(3,4)는 서로 대칭을 이루고 있으며, 이들 보스(3,4)와 헤드(1)의 사이에는 절두원추형 연결부(2)가 형성되어서 환형 가장자리(1a)에 의해 둘러싸여져 있다. 제1도 및 제3도에 잘 도시된 바와 같이, 각각의 보스(3,4)에는 피스톤 핀(5)을 수용하기 위한 개방부(3a,4a)가 각각 형성되어 있다. 절두원추형 연결부(2)는 내부가 비워져 있는 중공형으로 형성되어 있으며, 이는 앞서 언급한 독일 특허공고에 개시된 것과 동일하다. 또한, 상기 독일 특허공고에 개시된 바와 같이, 서로 대칭을 이루고 있는 2개의 가상선(33)이 헤드(1) 및 절두원추형 연결부(2)의 내부를 통과하고 있다. 양쪽의 축선(X)으로부터 동일한 거리만큼 떨어져 있으며, 이들 지점 사이의 거리에 해당하는 직경(D')의 가상원을 고려할 수가 있는데, 이러한 직경(D')은 제2도에 도시된 헤드(1)의 직경(D)의 약 0.7배의 크기이다. 이들 가상선(33)이 피스톤 핀(5)의 가장자리면과 만나는 지점(14,16)이 제1도에 각각 나타나 있다. 이러한 교차지점들 중에서 지점(14)은 양쪽 보스(3,4)의 내외부의 중앙에 위치한다. 반면에, 지점(16)은 양쪽 보스(3,4)의 안쪽으로 위치한다. 피스톤 핀(5)의 커넥팅로드측의 부싱에 대해서는 앞서 언급한 독일 특허공고에 상세히 설명되어 있으므로, 여기서는 그에 대한 설명을 생략하기로 한다.

본 발명의 한 특징에 따르면, 제2도에 도시된 바와같이 복합피스톤의 제1부분은 2개의 보강벽(6,7)을 포함하고 있는데, 이들 보강벽(6,7)은 절두원추형 연결부(2) 및 양측의 보스(3,4)와 일체로 형성된 것으로서, 복합피스톤의 축선(X) 및 피스톤 핀(5)의 축선(11)을 포함하는 평면에 대해서 서로 대칭을 이루고 있다. 각각의 보강벽(6,7)은 절두원추형 연결부(2)에 인접한 원형의 구멍(9)을 갖추고 있어서, 냉각액(예를 들면, 오일)이 제3도에 도시된 각각의 보강벽의 내측면(6a,7a)으로 부터 외측면(6b,7b)으로 유입되어 이들 외측면(6b,7b)을 따라서 유동하도록 냉각액의 통로를 제공한다. 보강벽(6,7)의 내측면(6a,7a)쪽으로 냉각액의 분무(15)를 제공하는 수단은 앞서 언급한 독일 특허공고에 개시되어 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

보강벽(6,7)은 복합피스톤의 어떠한 작동상태에서도 양쪽의 보스(3,4)를 안정되게 유지시킨다. 보강벽(6,7)의 각각의 가장자리면(10)은, 피스톤 핀(5)의 축선(11)과 보스(3,4)의 개방부(3a,4a)를 둘러싸고 있는 내부면의 최상부 사이로 위치되어 있다. 여기서 중요한 점은, 각각의 보강벽(6,7)의 가장자리면(10)이 피스톤 핀(5)의 축선(11)으로 부터 너무 멀리 떨어져 있지 않아야 한다는 것인데, 이는 가장자리면(10)의 축선(11)과 너무 멀리 떨어져 경우에는 양쪽 보스(3,4)의 내부면의 상부에 위치하고 있는 최내부 지점(12)에 과잉의 응력이 작용하여서, 양쪽 보스(3,4)를 피스톤 핀(5)의 축선방향으로 서로 대해서 멀리 이동시킬 수 있기 때문이다. 반면에, 가장자리면(10)이 보스(3,4)의 내부면의 상부와 너무 근접하게 위치된 경우에는, 그러한 내부면의 상부에 위치하고 있는 최외부 지점(13)에 상당한 응력이 작용하게 되는데, 이는 가장자리면(10)의 지역에서의 보강벽(6,7)의 온도가 높기 때문이며, 이와 같은 고온은 냉각액을 보강벽의 내측면(6a,7a)으로부터 외측면(6b,7b)쪽으로 유동시키기 위한 보강벽의 구멍(9)이 가장자리면(10)과 너무 멀리 떨어짐으로써 발생된다. 따라서, 양쪽 보스(3,4)의 자유단부가 서로를 향해서 비스듬히 경사지게 되고, 이들 보스의 개방부(3a,4a)와 경계를 이루고 있는 최외부 지점(13)에는 피스톤 핀(5)의 가장자리면 쪽으로 과잉의 압력이 작용하게 된다.

보강벽(6,7)의 구멍(9)의 직경(횡단면상으로)은 보다 많은 유량의 냉각액이 보강벽(6,7)의 내측면(6a,7a)으로 부터 외측면(6b,7b)으로 유입되도록 설계되어 있는데, 이에 따라서 보강벽이 가장자리면(10)과 구멍(9) 사이의 온도차를 감소시킬수가 있을 뿐만 아니라, 양쪽 보스(3,4)의 자유단부가 경사지는 것을 방지하고 최외부 지점(13)에 과잉의 압력이 작용하는 것도 방지할 수가 있다. 또한, 각각의 보강벽에 서로 다른 칫수의 다수의 구멍을 제공하고 이들 구멍을 선택적으로 개폐시킬 수 있도록 구성함으로써, 보강벽의 내측면과 외측면 사이로 냉각액을 최적의 유량으로 제공할 수가 있다. 보강벽(6,7)을 적절히 냉각시킴으로써, 양쪽 보스(3,4)의 자유단부가 경사지는 것을 크게 감소시킬 수가 있으며, 피스톤 핀(5)이 보스의 최외부 지점(13)에서 정지되는 작동불량을 방지할 수가 있다. 본 발명에 따르면, 보강벽(6,7)의 가장자리면(10)을 피스톤 핀(5)의 축선(11)과 보스(3,4)의 최내부 지점(12) 및 최외부 지점(13)을 연결하는 선분 사이의 대략 중앙으로 위치시킴으로써 보강벽(6,7)을 적절히 냉각시킬 수가 있는데, 이는 특히 냉각액이 보강벽(6,7)의 내측면(6a,7a) 전체를 충분히 냉각시킬 수 있는 유량으로 공급될 경우에 바람직하다. 헤드(1)로부터 보강벽(6,7)의 상단부(구멍(9)이 제공된 부근)까지의 거리는 절두원추형 연결부(2)의 형상 및 칫수에 의해서 결정되는데, 즉 헤드(1)와 절두원추형 연결부(2)의 형상에 있어서, 가상선(33)이 헤드(1)의 상부면과 보스(3,4)의 개방부(3a,4a) 사이의 어느 지역에서도 헤드(1)의 내부면이나 외부면과 교차하지 않도록 그리고 절두원추형 연결부(2)의 내부면이나 외부면과 교차하지 않도록 설계되어야 한다는 점을 강조한다. 보강벽(6,7)의 길이를 적절히 선택함으로써, 이들 보강벽(6,7)의 냉각이 바람직하게 이루어지고, 이에 따라서 한편으로는 양쪽 보스(3,4) 사이의 그리고 다른 한편으로는 피스톤 핀(5)의 둘레의 표면에서의 열응력 및 정압으로 인한 위치이동을 방지할 수가 있다.

제1도 내지 제3도에 도시된 실시예에서, 본 발명에 따른 복합피스톤의 제1부분을 구성하는 헤드(1)의 상부에 형성된 연소실은, 앞서 설명한 바와 같이 고압하에서 연소되는 연료를 여러가지 젯트 혹은 분무의 형태로 수용할 수 있도록 구성되어 있다. 제4도는 본 발명에 따른 복합피스톤의 다른 실시예를 도시한 단면도로서, 여기서는 디젤엔진에서와 같이 연료가 한가지 형태의 분무로 제공되도록, 연소실이 제1도 내지 제3도의 실시예와는 달리, 특수하게 거의 원형으로 구성되어 있다는 점만이 다르다.

제5도 내지 제7도는 각각 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 복합피스톤의 제1부분 및 제2부분을 축선방향으로 절단한 단면도들이다. 이들 실시예에서, 복합피스톤의 하부에 해당하는 제2부분(18)은 안내면(19)을 통해서 제1부분(17)의 보강벽(6,7)으로 냉각액(오일)을 공급하도록 구성되어 있다. 보강벽(6,7)의 냉각방식은 필요에 따라서, 냉각액의 분무(15)를 외부로 부터(제6도 참조) 분사시키거나 또는 내부로부터(제5도 및 제7도 참조) 분사시킬 수 있도록 구성될 수 있다.

제1도 내지 제3도에 도시된 실시예와 제4도 내지 제7도에 도시된 실시예에서, 본 발명에 따른 복합피스톤의 상부에 해당하는 제1부분의 중요한 특징은, 양쪽의 보스(3,4)가 연소실 지역의 상승된 가스압력의 작용하에서도 서로에 대해서 축선방향으로 멀어지게 이동할 수 없다는(즉, 고온에 의한 크리이프 응력이 발생되지 않는다는) 점과, 그리고 이들 보스가 보강벽(6,7)의 설치에 따른 적절한 냉각작용에 의해서 열응력으로 인하여 서로 대해서 이동할 수 없다는 점이며, 이는 보강벽의 가장자리면(10)과 구멍(9) 사이의 온도차가 크게 감소되기 때문이다.

본 발명에 따른 복합피스톤의 제1부부에서의 또 다른 특징은, 양쪽 보스(3,4)가 추가의 다른 재료로 보강되지 않고서도 피스톤 핀(5)의 축선방향 이동에 대해서 바람직하게 유지될 수 있다는 점이다. 따라서, 정압이나 열응력에 의해서 보스(3,4)가 이동되는 것을 방지하기 위한 별도의 추가재료를 보강벽(6,7)에 제공할 필요가 없으므로, 보강벽은 그만큼 가벼워지게 된다. 보강벽(6,7)의 내측면(6a,7a)과 외측벽(6b,7b)의 넓은 지역을 적절히 냉각시킴으로써, 양쪽 보스(3,4)의 간격을 변화시키고 피스톤의 수명을 단축시키는 내부응력의 발생을 크게 억제시킬 수가 있다. 양쪽 보스(3,4)의 사이로, 즉 제1도에서 피스톤 핀(5)의 축선(11)을 넘어서 하향으로 보강벽(6,7)을 전체적으로 연장시키는 것은 보강벽의 칫수를 증가시키는 결과를 초래하므로 바람직하지 않으며, 따라서 보강벽의 가장자리면(10)은 피스톤 핀(5)의 축선(11)과 보강벽의 구멍(9) 사이에 위치하는 것이 바람직하다.

Claims (11)

1. 내연기관용 실린더에서 사용되는 복합피스톤으로서, 실린더의 내부를 연료 및 가스상태의 연소생성물부터 밀봉시키도록 배열되어 있는 제1부분과, 그리고 실린더내에서의 피스톤의 안내작용을 수행하도록 배열되어 있는 제2부분으로 이루어져 있으며, 상기 제1부분이 헤드와, 피스톤 핀을 수용하도록 각각 개방부를 갖추 서로 이격되어 있는 2개의 보스와, 상기 헤드를 상기 2개의 보스와 각각 연결시키기 위한 연결수단과, 그리고 2개의 보스를 서로 연결시키기 위한 적어도 하나의 보강벽을 포함하고 있으며, 상기 제1부분의 상기 2개의 보스에 각각 형성되어 있는 상기 개방부내에는 각각 피스톤 핀이 배열되어 있어서, 상기 2개의 보스가 상기 피스톤 핀에 의하여 상기 제2부분과 각각 피봇식으로 연결되도록 구성되어 있는 복합피스톤.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1부분의 상기 보강벽이 상기 피스톤 핀의 양측으로 각각 하나씩 제공되어 있는 복합피스톤.
3. 제1항에 있어서, 상기 2개의 보스가 각각 상기 개방부와 경계를 이룬 내부면을 갖추고 있으며, 각각의 상기 내부면이 상기 헤드에 인접한 부분을 가지며, 상기 보강벽이 상기 피스톤 핀의 축선과 상기 내부면의 상기 헤드에 인접한 부분 사이로 가장자리면을 갖추고 있는 복합피스톤.
4. 제1항에 있어서, 상기 보강벽이 상기 연결수단에 인접하게 적어도 하나의 구멍을 갖추고 있는 복합피스톤.
5. 제4항에 있어서, 상기 연결수단이 상기 헤드로부터 상기 보스쪽으로 경사진 절두원추형 부분을 포함하고 있는 복합피스톤.
6. 제1항에 있어서, 냉각액으로 상기 보강벽을 냉각시키기 위한 냉각수단을 더 포함하고 있는 복합피스톤.
7. 제6항에 있어서, 상기 보강벽이 상기 피스톤 핀에 마주하는 내측면과, 상기 피스톤 핀의 반대쪽으로 향하여 있는 외측면과, 그리고 상기 내측면과 상기 외측면의 사이로 상기 연결수단내에 형성되어 있는 적어도 하나의 구멍을 갖추고 있으며, 상기 냉각수단이 상기 보강벽의 상기 내측벽 및 외측면 중 어느 한쪽을 향해서 냉각액을 배향시키는 배향수단을 갖추고 있어서, 상기 냉각액이 상기 보강벽의 상기 구멍 안쪽으로 유동하는 복합피스톤.
8. 제7항에 있어서, 상기 배향수단이 상기 냉각액을 상기 보강벽의 상기 내측면 쪽으로 배향시키는 수단을 갖추고 있어서, 상기 냉각액이 상기 보강벽의 상기 구멍을 통과한 후에 상기 외측면을 따라서 유동하는 복합피스톤.
9. 제7항에 있어서, 상기 2개의 보스가 각각의 상기 개방부와 경계를 이룬 내부면을 각각 갖추고 있으며, 각각의 상기 내부면이 상기 헤드에 인접한 부분을 가지며, 상기 보강벽이 상기 피스톤 핀의 축선과 상기 내부면의 상기 헤드에 인접한 부분 사이로 가장자리면을 갖추고 있고, 상기 배향수단이 상기 보강벽의 상기 내측면 및 외측면 중 적어도 어느 한쪽을 향해서 상기 냉각액의 대부분을 배향시키는 수단을 포함하고 있는 복합피스톤.
10. 제1항에 있어서, 상기 헤드가 반경방향으로 최외부 가장자리를 포함하고 있고, 상기 제1부분이 상기 헤드의 최외부 가장자리와 일체로 형성된 환형 가장자리를 포함하고 있으며, 상기 환형 가장자리가 상기 연결수단을 둘러싸고 있는 복합피스톤.
11. 제1항에 있어서, 상기 2개의 보스가 각각 상기 피스톤 핀의 축선에 대해서 수직한 평면으로 서로 대칭을 이루고 있고, 상기 제1부분의 상기 보강벽이 상기 피스톤 핀의상기 축선을 포함하는 평면으로 대칭을 이룬 2개의 보강벽으로 이루어져 있는 복합피스톤.

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