KR100206608B1 - 왕복운동 및 회전운동전환 연결장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복운동 및 회전운동전환 연결장치에 관한 것으로, 1쌍의 대향된 실린더내에 피스톤과 같은 왕복운동부재가 각 연결링크(18)에 의해 크랭크샤프트의 크랭크핀(16)과 연결되고, 상기 연결링크(18)는 크랭크핀(16)상에 회전가능하게 장착된 구동블럭(28)상의 베어링패드(31)와 결합되는 편평한 안내면(24)을 갖추며, 또한 상기 2개의 연결링크(18)는 U자형상의 연결판(19)에 의해 보강되면서 견고하게 상호 연결되고, 상기 연결판(19)은 소정간격을 두고 나사(35)를 매개로 연결링크(18)에 부착되면서 연결링크(18)의 홈(34)내에 결합되는 길이방향리브를 구비하며, 상기 연결판(19)은 또한 구동블럭(28)용 측부안내면을 형성하는 한편, 본 발명의 다른 실시예에서는 연결판들이 하나 혹은 다수개의 연결링크와 함께 일체로 형성되어 있다.

Description

왕복운동 및 회전운동전환 연결장치

본 발명은 왕복운동을 회전운동으로 혹은 그 역으로 전환시키는 장치에 관한 것으로서, 제1 방향으로 왕복운동을 위해 안내되는 하나의 왕복운동연결조립체와, 왕복운동방향을 가로지는 안내평면내에 각각 한정된 제1 및 제2 왕복운동부재, 이 안내면이 소정간격을 두고 서로 평행하게 마주보도록 제1 및 제2 왕복운동부재를 안내면의 대향면 선단부에서 서로 연결시키는 이격이음수단, 상기 왕복운동부재의 각 안내면과 미끄럼이동가능하게 각각 결합되면서 서로 대향된 안내면을 갖춘 구동블럭 및, 상기 왕복운동방향을 가로지는 축상에 대해 회전되도록 장착되면서 상기 구동블럭내에서 회전가능하게 결합된 편심부가 구비된 회전부재를 갖추고 있다.

상기한 장치는 예컨대 유럽 특허 제 241,243호에서 제안된 펌프와 내연기관과 같이 정유체이동장치에서 피스톤과 크랭크샤프트를 서로 연결시키는 데에 특히 적합하다.

그런데 기공지된 장치에서는 구동블럭이 하나의 안내면의 중간부분을 가압하는 동안에 안내면의 선단부에 가해지면서 이음수단에서 발생된 장력하에 특히 고속도로 운전될때에 안내면에 높은 부하가 부가됨에 따라 안내면이 편향되는 문제점이 있었다.

본 발명의 1실시예에 따른 장치에서는 상기 이격이음수단이 각 안내면의 선단부에서 구동블럭외곽부의 이동경로의 각 끝에 위치된 2개의 연결부재를 갖추고 있고, 이러한 배치구조로 인해 이음수단의 2셋트가 다소간 서로 이격되어 있기 때문에 왕복운동부재의 안내면형성부에 가해지는 굽힘모멘트가 감소될 수 있으며, 이와 동시에 상기구동블럭의 길이(그의 운동방향으로의 길이)는 회전부재의 편심부의 편심도와 행정에 대해 소정치만큼 증가될 것이므로, 구동블럭의 모든 부분에서 상기 축을 관통하는 장치의 중앙평면이 구동블럭을 관통하게 된다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 장치에서는 상기 이격이음수단이 안내면의 각선단부에 대해 왕복운동부재의 각 측면상에 배치되면서 안내면의 외부를 따라 최소한 소정간격을 두고 2개의 왕복운동부재에 부착된 2개의 측판을 갖추고 있고, 이들 각 측판은 안내면에 평행하게 왕복운동부재에 대해 회전부재가 상대이동함에 따라 회전부재의 편심부를 위해 간극을 형성하는 요입부를 갖추며, 바람직하기로 상기 요입부는 측면으로 나란히 평행하면서 선단부가 만곡진 홈에 의해 형성되고, 이 홈의 폭은 상기 편심부를 충분하게 제거할 정도로 형성되지만 대향된 안내면사이의 거리보다는 다소 작은폭으로 형성된다. 상기 이음수단을 형성하는 요입부를 지나는 측판부는 평행한 요입부의 각 측부를 유지할 수 있는 충분한 강성을 갖도록 만들어져, 안내면을 형성하는 회전부재의 선단부를 보강하게 된다.

상기 편심부가 웨브부에 의해 회전부재의 나머지부분(크랭크샤프트의 형태)에 연결된 크랭크핀에 의해 형성된 경우에는, 웨브부의 반경방향외곽부가 크랭크핀의 반경방향 외곽부보다 크랭크샤프트축으로부터 상대적으로 작은 거리에서 한정지워져 크랭크핀의 반경방향외곽부가 웨브부를 지나서 돌출됨으로써, 상기 측판이 서로 더욱더 인접되게 된다.

상기 측판과 왕복운동부재의 인접부는 부하를 전달하는 중간끼워맞춤부를 갖추고, 이로 인해 본 발명의, 1실시예와 관련하여 안내면의 편향을 감소시키는 고장도를 갖게되며, 본 발명의 1실시예에서 각 측판은 왕복운동부재의 상기 2개의 부위를 형성하는 2개의 부재중의 하나의 부재와 일체로 형성되고, 바람직하기로 2개의 측판은 상기 하나의 부재와 일체로 형성되면서 다른 2개의 측판은 상기 다른 부재와 일체로 형성된다.

또한 각 부재에는 그의 안내면의 한쪽 선단부에서 한측면상에 하나의 측판이 일체로 형성됨과 더불어 다른쪽 선단부에서 다른 측면에는 다른 측판이 형성되고, 본 발명의 다른 실시예에서 상기 2개의 부위와 2개의 측판은 가로지른 안내홈의 한쪽 선단부에서 하나의 부품으로 일체로 형성되며, 다른 2개의 측판은 안내홈의 다른쪽 선단부에서 최소한 소정간격을 두고 상기 부품과 결합되어 있다.

본 발명에 따르면 8기통내연기관이 구비되어 있는데, 이 8기통연기관은 4개의 크랭크핀을 갖춘 하나의 크랭크샤프트와 4개의 실린더로 1열씩 정렬된 2개의 실린더열을 갖추고, 이 2실린더열은 크랭크샤프트를 통하여 공통평면상에서 각 실린더축과 함께 크랭크샤프트축에 대해 서로 대향되게 배치되며, 또한 각 크랭크핀을 각 실린더열의 상응하는 피스톤에 연결하는 연결수단을 갖추고 있다.

그리고 상기 크랭프핀은 0°와 90°, 180° 및 270°의, 예정된 각변위를 두고 정렬되어 크랭크샤프트회전의 균등한 90°점화간격이 얻어지게 되며, 본 발명의 제1,2실시예에 따른 장치는 각 4개의 연결장치에 사용된다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 내연기관의 타이밍기어와 체인의 인접선단에서 주요부 개략단면도.

도2는 도1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면의 평면도.

도3은 도2의 Ⅲ-Ⅲ선 확대단면도.

도4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도.

도5는 도3의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도.

도6은 본 발명 다른 실시예에 따른 2개의 연결링크중 하나의 정면도.

도7 및 도8은 도4 내지 도5와 유사한 단면도.

도9는 도6에 도시된 연결링크의 사시도이다.

도1과 도2는 각기 4개의 실린더가 수평방향으로 대향되게 2열로 배열된 내연기관의 주요구성요소를 도시한 것인바, 즉 4개의 실린더(C1,C3,C5,C7)들은 하나의 열(A)을 이루면서 선상으로 배열된 반면에 다른 4개의 실린더(C2,C4,C6,C8)들은 다른 하나의, 열(B)을 이루면서 선상으로 배치되고, 각 실린더의 크랭크케이스(12)내에는 실린더라이너(11)가 부착되며, 이 실린더라이너(11)의 하단부는 오일섬프(13)에 의해 통상의 방식으로 밀봉되어 있다.

또한 예컨대 2개의 실린더(C1,C2)가 이루는 각 실린더쌍에서 실린더는 서로 대향되면서 동축상으로 배열되고, 크랭크샤프트(14)는 크랭크케이스(12)내에서 회전가능하도록 5개의 메인베어링(15)에 의해 지지되면서 상기 실린더들의 대향된 각 실린더 쌍마다 한개씩 4개의 크랭크핀(16)을 구비하며, 이 크랭크핀(16)들사이의 원주방향간격은 크랭크샤프트(14)의 회전방향으로 측정할때에 엔진의 전면(즉 2도 2의 좌측)으로부터 0°와 180°, 270° 및 90°의 간격을 두고 있으므로 4행정 엔진의 점화는 C1-C6-C3-C8- C4-C7-C2-C5-C1 순서로 이루어지게 된다.

그리고 상기 각 실린더들은 한 개의 피스톤(17)을 1개씩 구비하고 있는 바, 예컨대 2개의 실린더(C1,C2)가 대향되게 배열된 하나의 실린더쌍에서 각 피스톤(17)은 도3 내지 도5에 확대 도시된 것과 같이 서로 왕복운동연결조립체들에 의해 서로 연결되어 있다.

상기 왕복운동연결조립체들은 각기 1개의 피스톤당 1개의 연결링크(18)와 각기 U자형상으로 형성된 4개의 연결판(19a, 19b,19c,19d)으로 구성되고, 각 연결링크(18)의 선단에는 스피곳(20;spigot)이 구비되어 있는 데, 이 스피곳(200은 관련 피스톤(17)내에 형성된 구멍에 결합되면서 나사구멍이 형성되어, 이 나사구멍에 상기 피스톤(17)과 연결링크(18)를 결합시키는 너트(22)를 갖춘 나사못(21)이 결합되며, 상기각 너트(22)는 피스톤(17)의 최상부에 형성된 구멍내에 삽입되고, 이 구멍은 피스톤(17)의 중앙내부로 나사체결되면서 잠기는 플러그(23)에 의해 페쇄되어 있다.

상기 각 연결링크(18)의 다른쪽 선단부에는 바깥쪽으로 확장되어 편평하고 긴 4각형의 안내면(24)이 형성되어 있는데 , 이 안내면(24)은 예컨대 질화처리에 의하여 표면이 경화되어 있고, 상기 연결링크(18)는 또한 2개의 바깥 리브(25)와 이들사이에 일정간격을 두고 웨브부(27)에 의해 형성된 중앙리브(26)와 같이 적절한 리브들에 의해 강화되어 있다.

한편 구동블럭(28)은 나사(29)로 서로 조립되는 2부분(28a,28b)으로 나누어져 형성되고, 이들 2부분(28a,28b)은 관형상 은못(30)에 의해 서로에 대해 정확히 위치되며, 상기 구동블럭(28)의 반대측 표면에는 상기 안내면(24)과 미끄럼이동 가능하게 결합되도록 적절한 베어링형성재질로 된 베어링판(31)이 설치되며, 이 베어링판(31)은 구동블럭(28)의, 모서리에 형성된 횡단리브(32)에 의해 구동블럭(28)의 길이방향을 따른 상대이동이 방지되게 되어 있다.

또 2개의 상기 연결링크(18)는 작동중 변형을 막기위한 링크보강용 연결판(19)에 의해 적정거리를 두고 안내면(24)과 함게 이격설치되는데, 이러한 목적으로 상기각 연결판(19)에는 연결링크(18)의 각 측면을 따라 뻗은 상응하는 홈(34)내에 밀착삽입되는 리브(33)가 형성되고, 또 상기 연결판(19)들은 나사(35)를 매개로 연결링크(18)와 결합되는 바, 이 나사(35)의 한쪽 선단부에는 한쪽 연결판(19)에 형성된 대응구멍에 위치되는 헤드부가 구비됨과 더불어 다른쪽 선단부에는 맞은편의 연결(19)에 형성된 나사구멍에 나사결합되는 나사부가 형성되어 있다.

그리고 상기 연결판(19)에는 안내면(24)에서부터 대향되게 안쪽으로 플랜지부(36)가 확장형성되어, 이 플랜지부(36)가 안내면(24)부위내에서 연결링크(18)의 강성을 증가시킬 뿐만 아니라 자체표면도 경화되어 구동블럭(28)과 베어링판(31)의 측방안내면을 이루게 되는바, 이 플랜지부(36)는 반원형선단의 슬로트(38)를 갖춘 요입부(37)의 평행측면으로 감싸이고, 이 요입부(37)는 크랭크핀(16)과 바로 인접한 크랭크샤프트웨브부상에 간극을 형성해주게 된다.

상기 연결판(19)의 강성은 연결부(39)의 두께 증가에 따라 증가되고, 중앙평면에서 대향측면에 위치한 연결부(39)들사이의 거리는 도 4에 도시된 바와 같이 각 선단부에서 2개의 플레이트사이에 크랭크핀(16)을 형성시킴에 의해 감소되므로, 크랭크핀(16)의 반경방향 최외곽부(15X)는 크랭크샤프트 웨브부(41,42)의 반경방향 외곽부들을 지나 반경방향으로 돌출되며, 상기한 연결부(39)사이의 거리감소로 인해 연결링크(18)의 안내면상에 굽힘모멘트가 훨씬 더 감소된다.

도 3에서 도시된 것과 같이 안내면을 따라 이동경로의 말단에 있어서 조차도 상기 구동블럭(28)은 항상 왕복운동연결조립체의 중심선상에 일부가 놓여있게 된다.

다시 도1 내지 도 2에 도시된 것과 같이 각 실린더열(A,B)은 실린더용 연소실을 형성하는 각 실린더헤드(43)를 구비하고, 상기 각 연소실은 2개의 흡기밸브(44a,44b)와 배기밸브(45)를 구비하며, 상기 실린더헤드(43)는 각 흡기밸브(44a, 44b)로 유도하는 분리된 흡기덕트(46a,46b)나 이를 대신하여 양밸브로 유도하는 단일 흡기덕트로 구성될 수 있는바, 여기서 엔진이 스파크점화엔진인 경우에 각 연소실은 스파크 플러그를 갖추게 될 것이며, 흡기덕트를 형성하는 흡기매니폴드분지관(도시되지 않음)은 연료분사장치를 구비하게 될 것이다.

또 상기 흡배기밸브들(44,45)은 각 실린더헤드내에서 캠샤프트에 의해 작동되고, 이 캠샤프트는 로커아암(도시되지 않음)을 통해 밸브들을 작동하는 단일 오버헤드형으로서 로울러체인 및 크랭크샤프트(14)의 전방끝단상의 기어(50)와 맞물리는 타이밍기어(49)에 의해 구동되는 스프로킷 구동부에 의해 크랭크샤프트의 1/2속도로 구동된다.

또한, 오일섬프에서 오일을 퍼올려 메인베어링(15)으로 가압공급하는 오일펌프(54)를 구동시키는 샤프트상의 기어(52)와 맞물리는 헬리컬기어(51) 역시 크랭크 샤프트(14)의 전방선단상에 장착되고, 크랭크샤프트내부의 구멍(54,55,56)을 통해 오일이 메인베어링(15)으로부터 구동블럭(28)내의 크랭크핀 베어링으로 공급되며, 상기 구멍(56) 또한 구동블럭(28)내에서 베어링덮개 뒷쪽에 아치형홈(57)내로 오일을 공급하고, 상기 아치형홈(57)은 경사진 구멍(58)을 통해 베어링판(31)내의 중앙 구멍(59)과 연통되는 바, 이러한 배열로 오일은 베어링판(31)과 안내면(24)사이에서 높은 부하가 걸리기직전 이들 두요소사이에 오일막을 형성하게 된다.

한편 상기 크랭크샤프트(14) 후단에서는 크랭크케이스(1)가 엔진의 크랭크샤프트(14)의 후단에서 플라이휘일(도시되지 않음)과 토오크컨버터(도시되지 않음)를 감싸면서 변속기어박스에 크랭크케이스(1)가 부착될 수 있도록 종형상 하우징(61, 제1도에 도시됨)을 갖출 수도 잇다.

그리고 크랭크샤프트(14)의 종축방향 위치는 그 중앙 베어링(내지 배면베어링)에 구비된 적절한 메인베어링구조물(62)에 의해 영향받고, 상기 메인베어링은 통상의 메인베어링캡(63)이 덮어씌워져 있다.

도6 내지 도8에 도시된 변형실시예에서는 대개 앞서 기술한 도1 내지 5도에 도시한 연결링크와 유사하게 형성된 2개의 연결링크(118,218)에 의해 왕복운동 연결장치가 형성되는데, 이들 연결링크(118,218)는 동일한 구조로 형성되고, 도 6에 도시된 것과 같이 예컨대 앞서 예에서 형성된 연결링크(118)에 이 연결링크(118)의 전방면상에 제1측판(119a)과 후방면상에 제 2연결판(119b)이 일체로 형성되고, 상기 각 연결판(119)은 안내면(124) 방향에서 측정되어 연결링크길이의 절반정도까지 뻗어형성되며, 또한 각 연결판(119)에는 리브(133)가 형성되어 다른 연결링크(218)의 상응하는 홈(234)에 삽입되는 바, 이와 마찬가지로 연결링크(116)의 홈(134)은 다른 연결링크(218)상의 연결판(219)의 리브(233)을 수용하게 되어 있다.

구동블럭을 사이에 두고 서로 연결되는 2개의 연결링크조립체는 왕복운동연결장치의 왕복운동방향을 따라 서로를 향한 상대운동과 이 상대운동방향(즉 서로 대향된 실린더의 공통축방향)으로 뻑은 축에 대한 2개의 연결링크의 상대각 변위의 차후조정에 의해 영향을 받게 된다.

상기 서술한 2가지 실시예에 있어서, 안내면(124,224)과 리브 및 홈들은 하나의 브로우칭가공내지는 적절한 그라운딩과 가공기계로 모두 형성될 수 있다.

Claims (11)

1. 제1방향으로 왕복운동을 위해 안내되는 왕복운동연결조립체와, 왕복운동방향을 가로지르는 안내평면내에서 각각 한정된 제1,2왕복운동부재, 안내면(24)이 소정간격을 두고 서로 마주보도록 상기 제 1,2왕복운동부재를 안내면의 대향된 선단부에서 서로 연결시키는 이격연결수단, 및 상기 안내면(24)을 연결하는 연결부재내에서 회전가능하게 결합된 편심부를 갖춤과 더불어 상기 왕복운동방향을 가로지는 회전가능하도록 장착된 회전부재(14)를 갖추고서 왕복운동을 회전운동으로 혹은 그 반대로 전환시키는 장치에 있어서, 상기 이격연결수단은 두쌍의 연결판(19a,19b,19c,19d)과 각 연결판의 양단에서 연장된 플랜지부(36)를 상기 왕복운동부재에 고정시키는 고정수단을 포함하고, 상기 두쌍의 연결판은 각각 상기 왕복운동연결조립체의 안내면(24)의 각 선단부에 결합되어 있으며, 각 연결판에는 회전부재(14)의 편심부(16)가 왕복운동부재(18)에 대하여 이동할때 여유간격을 주기위한 요입부(37)가 형성된 것과 상기 플랜지부(36)와 상기 왕복운동부재는 부하를 전달하는 중간끼워맞춤구조로 된 것을 특징으로 하는 왕복운동 및 회전운동전환 연결장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 요입부(37)가 측방으로 평행하면서 선단부가 만곡진 슬로트(38)로 형성되고, 이 슬로트의 폭은 상기 편심부를 충분하게 제거할 수 있는 정도로 형성된 것을 특징으로 하는 왕복운동 및 회전운동전환 연결장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 슬로트(38)의 폭이 대향된 안내면사이의 거리보다 작은 크기로 형성된 것을 특징으로 하는 왕복운동 및 회전운동전환 연결장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연결수단을 형성하는 연결판(19)이 요입부(37)를 지나서 상기 안내면을 형성하는 왕복운동부재의 선단부를 보강하도록 두껍게 형성된 것을 특징으로 하는 왕복운동전환 연결장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 안내면(24,124,224)을 연결시키는 상기 연결부재는 상기 왕복운동부재의 각 안내면과 미끄럼 이동 가능하도록 결합되는 대향 안내면을 갖춘 구동블럭(28)으로 되어 있고, 상기 요입부(37)를 지나는 연결판(19)의 소정부위가 구동블럭외곽부의 이동경로끝의 각 측부상에 위치된 것을 특징으로 하는 왕복운동 및 회전운동전환 연결장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 각 연결판이 상기 2개의 왕복운동연결조립체를 형성하는 2개의 부재(118,218)중의 하나의 부재와 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 왕복운동 및 회전운동전환 연결장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 2개의 연결판이 상기 하나의 부재와 일체로 형성됨과 더불어 다른 2개의 연결판이 다른 부재와 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 왕복운동 및 회전운동전환 연결장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 각 부재(118,218)가 안내면(124)의 한 선단부의 측면에서 하나의 연결판과 일체로 형성됨과 더불어 다른 연결판은 안내면의 다른 선단부의 다른 측면에서 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 왕복운동 및 회전 운동전환 연결장치.
9. 제7항에 있어서, 상기 2개의 부재(118,218)와 2개의 연결판이 가로지른 안내홈의 하나의 선단부상에서 하나의 부품으로 일체로 형성됨과 더불어 다른 2개의 연결판이 안내홈의 다른 선단부상에서 최소한 간격을 두고 상기 부품에 부착된 것을 특징으로 하는 왕복운동 및 회전운동전환 연결장치.
10. 제1항, 제2항, 제3항, 제6항 내지 제9항중 어느 한 항에 있어서, 상기 편심부가 웨브부(41,42)에 의해 회전부재의 나머지부분에 연결된 크랭크핀에 의해 형성되고, 상기 웨이브(41,42)의 반경방향 외곽부가 크랭크샤프트축으로부터 크랭크핀의 반경반향 외곽부보다 상대적으로 작은 거리를 두고 형성되어 크랭크핀의 외곽부가 웨브부를 지나 돌출되도록 된 것을 특징으로 하는 왕복운동 및 회전운동전환 연결장치.
11. 제1항, 제2항, 제3항, 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결판(19)과 상기 왕복운동부재사이의 상기 중간끼워맞춤구조는 리브(33,133)와 홈(34,134,234)을 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복운동 및 회전운동전환 연결장치.