KR100222822B1

KR100222822B1 - V형 6기통 엔진 크랭크 샤프트의 관성 우력 저감장치

Info

Publication number: KR100222822B1
Application number: KR1019950018825A
Authority: KR
Inventors: 백성윤
Original assignee: 정몽규; 현대자동차주식회사
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1995-06-30
Publication date: 1999-10-01
Also published as: KR970002015A

Abstract

크랭크샤프트에서 보조 밸런싱웨이트의 생략으로 크랭크샤프트의 가공시자체 평형만을 유지토록 가공함으로써, 보조 밸런싱웨이트의 장착에 따른 공정과 장비를 간단히 하고, 메인저어널부의 베어링 로드를 작게 하며, 피스톤을 포함하는 커넥팅로드의 설계변경이나, 배기량 변경에 따른 새로운 크랭크샤프트의 설계를 생략하여 엔진개발 비용을 저감시킬 목적으로; V형 6기통엔진에 있어서, 피스톤 및 커넥팅 로드의 왕복 질량에 의한 관성우력에 대응하는 질량의 보조 밸런싱웨이트를 갖는 별도의 평형부재를 크랭크축의 회전방향과 동일하게 동일 회전 속도로 회전시켜 관성우력을 상쇄시킬 수 있도록 한 V형 6기통 엔진 크랭크 샤프트의 관성우력 저감장치를 제공한다.

Description

V형 6기통 엔진 크랭크 샤프트의 관성 우력 저감장치

제1도는 본 발명의 사용상태 사시도.

제2도는 본 발명의 요부 발췌 분해 사시도.

제3도는 본 발명에 의한 밸런싱웨이트 배치를 간략하게 나타내는 개략도.

제4도는 종래 크랭크 샤프트의 밸런싱웨이트 배출 보인 개략도이다.

본 발명은 V형 6기통 엔진 크랭크 샤프트의 관성우력 저감장치에 관한 것이다.

자동차 엔진에 있어서의 크랭크 샤프트는 각 실린더의 피스톤의 직선 승강운동을 회전운동으로 바꾸어주어 동력이 발생되게 하는 중요한 기능을 가지고 있다.

이에 따라 크랭크샤프트는 진동이 없이 원활히 회전하는 것이 바람직한데, 실제에 있어서 메인 저어널과 핀 저어널의 중심이 편심되어 있기 때문에 그대로 회전시키면 균형을 유지할 수 없게 되어 있다.

이러한 문제점을 해소하고자 통상은 크랭크 핀의 반대측 크랭크 아암에 밸런싱웨이트를 부가하여 회전중의 균형이 유지될 수 있도록 하고 있다.

이 경우에 직렬형 4기통 엔진은 예외없이 크랭크 아암의 전개각이 180도로 이루어지기 때문에 밸런싱웨이트의 배치에 별다른 문제가 없으나, V형 6기통 엔진의 경우에는 쉽지 않다.

이러한 점을 고려하여 본 발명이 관계하는 V형 6기통엔진에 적용되는 크랭크 샤프트의 구성을 살펴보면, 제4(a),(b)도에서와 같이 커넥팅 로드가 연결되는 제1 내지 제6 크랭크 핀(2)(4)(6)(8)(10)(12)을 보유하고, 이들 사이에 제1 내지 제4 메인 저어널(14)(16)(18)(20)이 개재됨과 아울러 제1 내지 제6 크랭크핀(2)(4)(6)(8)(10)(12)과 제1 내지 제4 메인 저어널(14)(16) (18)(20)의 사이에 제1 내지 제9 크랭크 아암(22)(24)(26)(28)(30)(32)(34) (36)(38)이 각각 형성되어 구성된다.

그리고 상기 제1크랭크 아암(22)에는 그의 무게중심이 크랭크 샤프트의 축중심에 대하여 하측으로 편재되는 제1 밸런싱웨이트(40)가 형성되고, 제2 크랭크 아암(24)에는 그 무게중심이 하측으로 편재되어지되, 상기 제1밸런싱웨이트(40)에 대하여 반시계방향으로 틀어진 자세를 취하는 제2밸런싱웨이트(42)가 형성된다.

또한 제4,6, 크랭크 아암(28)(32)에는 상기 제1 밸런싱웨이트(40)의 무게중심에 대하여 시계방향으로 직교하는 방향에서 상하로 편향된 무게중심을 갖는 제3,4,밸런싱웨이트(44)(46)가 형성되며, 상기 제8 크랭크 아암(36)에는 상기 제2 밸런싱웨이트(42)에 대하여 상하로 대칭되는 자세를 취하는 제5 밸런싱웨이트(48)가 형성된다.

그리고 상기 제9 크랭크 아암(38)에는 상기 제1 밸런싱웨이트(40)에 대하여 상하로 대칭되는 자세를 취하는 제6 밸런싱웨이트(50)가 형성된다.

이러한 구성으로서 크랭크샤프트의 전체에 대한 평형을 유지토록 하고 있다.

그러나 V형 6기통 엔진의 크랭크샤프트에 있어서는 상기와 같은 수단으로 평형을 유지시킨다고 하더라도 실제 엔진에 장착하는 경우에는 피스톤 및 커넥팅 로드의 왕복 질량에 의한 관성우력이 발생된다.

이에 따라 상기의 관성우력을 해결하기 위하여 종래에는 제4(a)도에서와 같이 제1,6 밸런싱웨이트(40)(50)에 소정의 질량을 갖는 보조 밸런싱웨이트(52)(54)를 형성하는 보편적이었다.

상기에서 보조 밸런싱웨이트(52)(54)의 질량은 엔진의 배기량, 피스톤 및 커넥팅 로드에 의한 왕복질량 등의 제반 여건을 고려하여 결정된다.

그러나 상기와 같이 크랭크샤프트 자체에 보조 밸런싱웨이트를 형성하는 경우에 있어서는 크랭크축 가공시 상기 보조 밸런싱웨이트의 상당 질량을 두기 위하여 크랭크샤프트의 핀부에 피스톤 및 커넥팅 로드의 왕복 질량에 의한 등가 질량인 보조 질량(Dummy Mass)를 장착한 후 가공하여야 하는 바, 제작이 매우 어렵다는 문제점을 내포하고 있다.

그리고 피스톤을 포함하는 커넥팅로드의 설계변경이나 배기량 변경이 이루어질 때마다 보조 밸런싱웨이트의 질량 변경을 위하여 새롭게 크랭크 샤프트를 설계하여야하기 때문에 이에 따른 제작비용이 크게 상승된다는 폐단이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 제반 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은 크랭크샤프트에서 보조 밸런싱웨이트의 생략으로 크랭크샤프트의 가공시 자체 평형만을 유지토록 가공함으로써, 보조 밸런싱웨이트의 장착에 따른 공정과 장비를 간단히 할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

그리고 본 발명은 크랭크샤프트에서 보조 밸런싱웨이트의 생략으로 메인저어널부의 베어링 로드를 작게 할 수 있도록 하는데 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 피스톤을 포함하는 커넥팅로드의 설계변경이나, 배기량 변경에 따른 새로운 크랭크샤프트의 설계를 생략하여 엔진개발 비용을 저감시킬 수 있도록 하는 데에 또 다른 목적이 있다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은, V형 6기통엔진에 있어서, 크랭크샤프트의 관성우력에 대응하는 질량의 보조 밸런싱웨이트를 갖는 별도의 평형부재를 크랭크축의 회전방향과 동일하게 동일 회전 속도로 회전시켜 크랭크샤프트의 관성우력을 상쇄시킬 수 있도록 한 V형 6기통 엔진 크랭크 샤프트의 관성우력 저감장치를 제공한다.

상기에서 평형부재는 크랭크 샤프트의 수직선상 실린더블록의 상측 경계부에 배치한 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 평형부재는 그의 전, 후단에 보조 밸런싱웨이트가 상호 180도를 유지하면서 형성되며, 상기 보조 밸런싱웨이트는 크랭크 샤프트의 전후단 밸런싱웨이트와 동일방향으로 돌출된다.

또한, 평형부재는 크랭크 샤프트와 벨트 전동이 이루어지도록 한 것에 특징이 있다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도 내지 제3도는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 것으로서, 부호 1는 크랭크 샤프트를 지칭한다.

상기 크랭크 샤프트(1)는 종래와 마찬가지로 커넥팅로드가 연결되는 제1내지 제6 크랭크 핀(2)(4)(6)(8)(10)(12)을 보유하고, 이들 사이에 제1 내지 제4 메인 저어널(14)(16)(18)(20)이 개재됨과 아울러 제1 내지 제6 크랭크핀(2)(4)(6)(8)(10)(12)과 제1 내지 제4 메인 저어널(14)(16) (18)(20)의 사이에 제1 내지 제9 크랭크 아암(22)(24)(26)(28)(30)(32)(34) (36)(38)이 각각 형성되어 구성된다.

또한, 상기 제1,2 크랭크 아암(22)(24)과 제4,5 크랭크 아암(28)(32), 그리고 제8,9 크랭크 아암(36)(38)에는 크랭크 샤프트의 회전 평형을 위한 제1 내지 제6 밸런싱웨이트(4050)가 배치된다.

상기에서 제1 내지 제6 밸런싱웨이트(4050)는 크랭크 샤프트의 자체 평형만을 고려하여 그 형상 및 질량이 결정된다.

그리고 실린더 블록(100)의 중간부 상측 요입부에 크랭크 샤프트(1)의 관성우력을 상쇄시킬수 있는 평형부재(102)를 배치하였다.

상기 평형부재(102)는 주축(104)의 전, 후단에 보조 밸런싱웨이트(106)(108)가 배치되는데, 이의 보조 밸런싱웨이트(106)(108)는 크랭크 샤프트(1)의 회전시 피스톤 및 커넥팅 로드의 왕복 질량에 의해 발생되는 관성우력을 상쇄시킬 수 있는 질량을 갖는다.

또한, 상기 보조 밸런싱웨이트(106)(108)는 상기 제1밸런싱 웨이트(40)와 제6 밸런싱웨이트(50)의 방향과 동일방향으로 배치된다.

이러한 평형부재(102)는 크랭크샤프트(1)와 벨트(110)로 연결되어 구동되며, 이의 회전방향과 회전 속도는 동일하다.

상기에서 벨트(110)는 정확한 회전전달을 위하여 타이밍 벨트를 사용하는 것이 바람직하며, 또한 기어 및 체인을 적용하여도 좋다.

도면중 미설명 부호 110,112는 벨트(110)가 감기는 타이밍 기어이다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의하면 피스톤 및 커넥팅 로드의 왕복 질량에 의한 관성우력을 상쇄시키는 보조 밸런싱웨이트(106)(108)를 크랭크샤프트 자체에 형성하는 종래 기술과는 달리 별도 형성하여 적용한 것이다.

이에 따라 제3도에서와 같이 보조 밸런싱웨이트(106)(108)가 크랭크샤프트(1)와 독립되어 있을 뿐 그 작용은 동일하다.

그리고 상기의 구성에 의하여 크랭크샤프트(1)에서 보조 밸런싱웨이트(106)(108)이 생략되는 바, 제작시 크랭샤프트(1)는 자체 평형만을 고려하여 제작이 이루어지기 때문에 제작이 용이하고, 그의 가공장비 또한, 간편해진다.

또한, 보조 밸런싱웨이트(106)(108)의 질량만큼 크랭크샤프트(1)의 중량이 저감되므로 메인저어널부(1420)의 베어링 로드가 작게 작용하여 메인저어널부의 반력을 줄여 수명을 연장할 수 있게 된다.

그리고 피스톤을 포함하는 커넥팅로드의 설계변경이나, 배기량 변경에 따른 보조 밸런싱웨이트(106)(108)의 질량이 변경되더라도, 크랭크샤프트(1)의 설계변형은 이루어지지 않고, 평형부재(102)만을 새로이 제작하면 되는 바, 이에 따른 시간낭비를 줄이고 제조원가를 절감할 수 있는 잇점이 있다.

Claims

V형 6기통 엔진에 있어서, 피스톤 및 커넥팅 로드의 왕복 질량에 의한 관성우력에 대응하는 질량의 보조 밸런싱웨이트를 갖는 별도의 평형부재를 크랭크축의 회전방향과 동일하게 동일 회전 속도로 회전시켜 관성우력을 상쇄시킬 수 있도록 한 V형 6기통 엔진 크랭크 샤프트의 관성우력 저감장치.
제1항에 있어서, 평형부재는 크랭크 샤프트의 수직선상 실린더 블록의 경계부에 배치한 것을 특징으로 하는 V형 6기통 엔진 크랭크 샤프트의 관성우력 저감장치.
제1항에 있어서, 평형부재는 그의 전, 후단에 보조 밸런싱웨이트가 상호 180도를 유지하면서 크랭크 샤프트의 전후단 밸런싱웨이트와 동일방향으로 형성됨을 특징으로 하는 V형 6기통 엔진 크랭크 샤프트의 관성우력 저감장치.
제1항에 있어서, 평형부재는 크랭크 샤프트와 벨트, 체인 기어 전동이 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 V형 6기통 엔진 크랭크 샤프트의 관성우력 저감장치.