KR100254497B1 - 왕복운동 및 회전운동의 전환연결장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복운동 및 회전운동의 전환연결장치에 관한 것으로, 1쌍의 대향된 피스톤(17)이 피스톤축을 가로질러 서로 마주보게 평행한 안내면(24)을 구획짓는 연결링크조립체(19)에 의해 상호 연결되고, 구동블럭(28)은 베어링쉘(71a,71b)에 의해 크랭크샤프트의 크랭크핀(16)에 회전가능하게 장착되면서 안내면(24)과 미끄럼이동가능하게 결합된 평행한 베어링판(31)을 갖추며, 윤활오일은 각 핀에 실질적으로 부하가 걸리기 직전에 크랭크핀(16)의 드릴구멍(56L,56T)과 베어링쉘의 포트(76,77) 및 구동블럭의 통로(73,74,75)로부터 각베어링판의 포트(59)에 공급되게 되어 있다.

Description

왕복운동 및 회전운동의 전환연결장치

제1도는 타이밍기어와 체인의 끝부위에서 바라본 본 발명에 따른 내연기관의 개략적인 주단면도이고,

제2도는 제1도의 Ⅱ-Ⅱ선 단면에서의 평면도.

제3도는 제2도의 Ⅲ-Ⅲ선 확대단면도.

제4(a)도 내지 4(b)는 각각 크랭크샤프트가 반회전되는 동안에 8개의 연속위치를 나타내는 제3도의 크랭크핀 베어링부의 확대도.

제5도는 구동블럭의 베어링판의 변형실시예를 나타내는 평면도이다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

제1도와 제2도는 각 4개의 실린더가 수평방향으로 2열로 마주보게 배열된 8기통 내연기관의 중요부분을 개략적으로 도시한 것으로서, 실린더(C1,C3,C5,C7)는 일렬(A)로 정렬·배치됨과 더불어 다른 실린더(C2,C4,C6,C8)도 다른 열(B)로 정렬되어 배치되어 있고, 각 실린더는 엔진블럭(12)내에 모두 장착된 실린더라이너(11)에 의해 감싸지며, 상기 엔진블럭(12)의 하단부는 오일섬프(13)에 의해 통상의 방법으로 폐쇄되어 있다.

예컨대 실린더 C1, C2와 같이 서로 마주보는 각 실린더쌍은 동축상으로 배열되어 있고, 크랭크샤프트(14)는 크랭크케이스(12)내의 5개의 메인베어링(15)속에 회전가능하게 장착됨과 더불어 각 실린더쌍에 하나씩 설치된 4개의 크랭크핀을 갖추며, 크랭크샤프트(14)의 회전방향으로 크랭크핀(16)은 엔진의 전면(즉 제2도에서 좌측)으로부터 0°와, 180°, 270°, 90°의 각변위를 두고 설치되어, 4행정에서 엔진의 점화순서는 1-6-3-8-4-7-2-5-1로 되어 있다.

상기 각 실린더(7)는 피스톤(17)이 하나씩 설치되면서 대향된 실린더쌍의 2개의 피스톤(1)은 제3도에서 확대도시된 것과 같이 왕복연결조립체를 매개로 서로 연결되어 있다.

상기 각 연결조립체는 U자형상의 연결판(19)과 각 피스톤을 연결시키는 연결링크(18A, 18B)를 갖추고, 이 연결링크(18)는 해당 피스톤(17)의 구멍내에 결합되는 한쪽 끝부위에 스피곳(20)이 형성됨과 더불어 피스톤(17)을 연결링크(18)에 고정시키기 위한 볼트(22)가 체결되는 나사구멍이 형성되어 있으며, 상기 각 볼트(22)의 헤드부는 피스톤(17)의 관형상부에 형성된 구멍에 위치되고, 상기 구멍은 피스톤의 중심부내로 나사체결된 마개(23)에 의해 밀폐되어 있다.

상기 각 연결링크(18)의 다른쪽 끝부위는 길고 편평한 4각 안내면(24)을 이루도록 넓게 펴져서 예컨대 질화처리로 표면이 경화되어 있으며, 이 연결링크(18)는 2개의 외측리브(25)와 이 외측리브(25)사이의 내측리브(26)에 의해 보강되어 있다.

한편 구동블럭(28)은 2부분(28a,28b)으로 나누어져 볼트(29)에 의해 체결되면서 관형상의 자리맞춤핀(30)에 의해 서로 정확한 위치에 배치되어 있고, 상기 구동블럭(28)의 바깥쪽에는 안내면(24)이 미끄럼이동될 수 있도록 적절한 베어링재질로 만들어진 판형상베어링(31)이 설치되어 있는 바, 이 판형상베어링(31)은 구동블럭의 모서리에 형성된 가로방향리브(32)에 의해 구동블럭(28)의 길이방향을 따라 이동되지 못하게 되어 있다.

상기 2개의 링크(18)는 그 안내면(25)과 함께 연결판(19)을 매개로 정확한 거리를 두고 이격되어 있는 데, 이 연결판(19)은 연결링크(18)를 보강하여 작동중에 연결링크의 변형을 방지해주게 되는 바, 이러한 목적으로 각 연결판(19)은 연결링크(18)의 각 측면을 따라 뻗은 해당 홈(34)내에 꽉 끼워지는 리브(33)를 갖추고 있으며, 상기 연결판(19)은 보울트(35)를 매개로 연결링크(18)에 고정되는 데, 이 보울트(35)의 머리부는 한쪽 연결판의 구멍내에 위치되면서 그 나사부는 맞은편쪽 연결판의 나사구멍에 나사체결되어 있다.

상기 연결판(19)은 서로를 향하여 안내면(24)으로부터 뻗은 플랜지부(36)를 갖추고 있는 바, 이 플랜지부(36)는 안내면부위에서 연결링크의 강성을 증가시키고 구동블럭(28)과 그 베어링판(31)을 위해 측방향 안내면을 형성하도록 표면이 경화처리되어 있으며, 또 상기 플랜지부(36)는 반원형단부(38)를 가진 오목부(37)의 평행한 측면에 접해있고, 이 오목부(37)에 의해 크랭크핀(16)에 바로 인접한 크랭크샤프트 웨브부를 위해 간격이 형성되게 된다.

상기 연결판(19)은 연결링크부(39)의 두께증가로 강성이 증가되게 되고, 중앙 평면의 맞은편쪽 면에서 연결부(39)사이의 거리는 제2도에 도시된 것과 같이 각 끝부위에서 2개의 판사이의 크랭크핀(16)에 의해 감소되게 되어, 크랭크펀의 돌출부의 반경방향으로 제일 바깥쪽 부위가 크랭크샤프트 웨브(41,42)의 반경방향 바깥쪽 부위 보다 반경방향으로 더 돌출되게 되어 있다. 그리고 상기 연결판(19)의 연결부(39)사이의 거리가 감소됨에 따라 연결링크의 안내면에서 굽힘모멘트가 더 감소되게 된다.

한편 제3도에서 도시된 것과 같이 안내면을 따라 이동방향으로 끝부위에서 상기 구동블럭(28)은 왕복운동조립체의 중심선상의 소정부위를 갖추고 있다.

그리고 제1도와 제2도에 도시된 것과 같이 실린더(A,B)의 각 열은 실린더를 위해 연소실을 형성하는 실린더헤드(43A,43B)를 각각 갖추고 있고, 각 연소실은 2개의 흡기밸브(44a)와 2개의 배기밸브(44b)를 갖추며, 상기 실린더헤드는 각각 흡기밸브쪽을 향한 흡기덕트(46a,46b)와 분리해서 형성되거나, 양 흡기밸브에 흡기를 공급하는 하나의 흡기덕트가 대신해서 사용될 수도 있는 데, 여기서 엔진이 스파크점화엔진인 경우에는 각 연소실이 스파크플러그를 갖추고, 흡기덕트가 연결된 흡기매니폴드(도시되지 않음)가 연료분사장치를 갖출수도 있다.

상기 밸브(44,45)는 각 실린더헤드내의 캠샤프트에 의해 작동되는 데, 이 캠샤프트는 ＂싱글 오버헤드＂형으로써 로크아암(도시되지 않음)을 매개로 밸브를 작동시키게 되어 있고, 캠샤프트 자체는 롤러체인(4BA,48B)에 의해 크랭크샤프트의 절반 속도로 구동됨과 더불어 상기 롤러체인은 크랭크샤프트(14)의 앞쪽끝에 기어(50)와 맞물린 타이밍기어(49A,49B)에 의해 각각 구동되는 스프로켓에 걸려있다.

또 상기 크랭크샤프트의 앞쪽끝에는 오일펌프(54)를 구동시키는 축(53)의 기어(52)와 맞물린 헬리컬기어(51)가 설치되어 있고, 상기 오일펌프(54)는 섬프(13)로부터 오일을 흡입하여 메인베어링(15)에 오일을 가압공급하게 된다. 크랭크샤프트의 내부드릴링구멍(54;55,56L,56T)은 메인베어링으로부터 구동블럭의 크랭크핀 베어링에 오일을 공급하고, 상기 드릴링구멍(56,56L,56T)은 크랭크샤프트와 크랭크핀축을 통해 반경방향 평면에 대해 45도 각도로 뻗어 있다.

제4(a)도에 도시된 것과 같이 상기 크랭크핀 베어링은 통상의 방법으로 2개의 쉘부분(shell portion, 71a,71b)으로 나뉘어져 형성됨과 더불어 이들 부분은 2개의 반쪽 구동부분(28a,28b)사이를 나누는 평면에서 합쳐지게 된다. 상기 각 반쪽구동블럭(28a,28b)에는 원호형상의 오목부(73,74a;73b,74b)가 형성되어 있는데, 이들 오목부는 축방향 폭과 반경방향 깊이가 거의 같게 되어 있으며, 각 오목부(74)는 경사진 드릴구멍(75)과 이어지고, 상기 오목부(73,74)는 하나의 연속된 원호형상의 오목부를 형성하고 있다. 상기 각 드릴구멍(75)의 출구는 베어링판(31)의 중앙에 형성된 오일분배구멍(59)과 이어져 있다.

상기 각 베어링 반쪽쉘(71)은 35도 이상으로 상대적으로 길게 뻗은 윈도우나 개구부(76)를 갖추고 있는 데, 이 개구부는 반쪽쉘의 끝부위에서 10도의 각도를 두고 형성되어 있고, 반쪽쉘의 다른쪽 끝부위로부터 10도 간격을 두고 상대적으로 짧은 윈도우나 개구부(77)가 크랭크핀의 중심으로부터 15도의 각도로 형성되어, 상기 2개의 개구부(76,77)사이에는 110도의 각도를 가진 연속된 베어링 쉘이 설치되어 있다. 이 베어링 쉘의 대부분은 직접 구동블럭의 과부하부와 접촉되며 상기 오목부(73,74)는 왕복연결조립체의 가로지른 방향으로 부하가 작은 부위에 형성되어 있다.

제4(a)도는 제3도에 도시된 피스톤이 하부사점중앙에 위치되면서 제3도의 하단부에 부착된 피스톤은 상부사점중앙에 위치된 경우를 도시한 것인 바, 이 위치에서 크랭크핀은 컨넥팅로드와 피스톤의 왕복조립체를 윗쪽 방향으로 가속시키게 되고, 상기 구멍(56L)은 개구부(76b)와 오목부(73b,74a)를 경유해서 구멍(75a)과 연통되게 되며, 상기 구동블럭의 상부면에 부하가 걸릴지라도 제4(b)도에 도시된 바와같이 피스톤이 운동됨에 따라 상기 오목부와 구멍(75a)에 충진시킬 수가 있게 된다.

상기 피스톤이 제4(c)도에 도시된 위치에서 드릴구멍(56L)은 인접한 고형부(77a,78b)에 의해 폐쇄되는 데, 이 고형부(77a,78b)는 2개의 반쪽쉘 사이면에서 축방향으로 오일의 누유를 방지해주게 된다.

상기 피스톤이 제4(d)도에 도시된 위치에서 구동블럭은 제3도에 도시된 위치와 180도 뒤짚어져 수직가속도가 제로(0)인 위치에 배치되게 되는 데, 그 운동관성으로 왕복연결조립체는 도면에서 윗쪽방향으로 운동해서 크랭크핀에 의해 아랫방향으로 감속되거나 가속되기 시작한다. 이로 인해 안내블럭의 안내면과 상기 안내면(24)사이에 작은 틈이 생기고 이와 동시에 상기 드릴구멍(56T)는 제4(e), 4(f)도에 도시된 것과 같이 드릴구멍(75a)과 연통되게 되며, 회전하는 크랭크샤프트내에서 발생되어 중심헤드에 의해 증대된 윤활시스템으로부터 소정압력하에서 오일이 구동블럭의 상면의 평평한 베어링내의 틈새사이에 채워지게 된다. 이것은 제4(g)도에 도시된 것과 같이 드릴구멍(56T)가 반쪽쉘의 부위(77a,78b)를 지남에 따라 일시적으로 단속되게 된다. 최종적으로 제4(h)도에 도시된 것과 같이 양쪽 드릴구멍이 폐쇄되게 된다.

한편 제4(a)도 내지 제4(h)도에 도시된 전체 운동범위에 걸쳐 하부드릴구멍(75b)은 계속해서 오일이 공급되 않으며, 이에 따라 상기 드릴구멍(75b)으로부터 드릴구멍(75a)을 통해 오일의 손실이 방지된다.

상기 상부베어링은 시간이 경과됨에 따라 오일이 충분히 채워져 최대부하를 견딜수 있게 된다.

제5도는 하나이상의 오일분배구멍을 갖춘 구동블럭베어링(131)의 변형실시예를 도시한 것인 바, 이 경우에 2개의 오일분배구멍(159)이 각각 플레이트의 한쪽 선단부로부터 다른쪽 선단부에 이르는 거리의 1/3지점과 2/3지점에 위치되어 베어링판의 전체 운동영역에 걸쳐 오일공급과 오일분배능력을 향상시키게된다. 각 오일분배구멍(159)은 구동블럭내의 드릴구멍에 의해 구동블럭오목부(74a 또는 74b)로부터 오일을 공급받게되어 있다.

그리고 상기 베어링판의 작업면(161)에 공급구멍(59 또는 159)과 연통하는 홈(160)을 형성시키면 오일분배능력이 향상될 수도 있다.

본 발명은 왕복운동을 회전운동으로 전환시키거나 역으로 할 수 있는 장치에 관한 것으로, 제1방향으로 왕복운동을 위해 안내되는 왕복운동조립체와, 왕복운동방향에 가로지른 평평한 안내면에 각각 설치된 제1, 2왕복운동부재, 서로 마주보면서 이격된 평행한 안내면을 고정시키기 위해 안내면의 대향된 양끝부위에 2개의 왕복 운동부재를 연결시키는 이격고정수단, 상기 왕복운동부재의 안내면에 각각 서로 마주보면서 미끄럼이동 가능하게 결합된 구동블럭, 상기 왕복운동방향을 가로지른 축에 회전가능하게 장착되면서 상기 구동블럭의 평베어링내에 회전가능하게 장착된 편심부를 갖춘 회전부재, 이 편심부의 표면에 형성된 출구포트에 상기 회전부재를 통해서 소정압력으로 윤활유를 공급하는 윤활시스템을 포함하여 이루어지되, 상기 구동블럭이 편심부의 회전에 따라 편심부의 출구포트와 연통되게 위치된 평베어링내의 각 포트로부터 각 안내면쪽을 향한 통로를 갖추고 있다.

상기한 장치는 예컨대 유럽 공개특허 제241,243호에 공지되어 있는 펌프나 내연기관과 같이 유체를 이용한 장치에서 크랭크축과 편심된 서로 마주보는 1쌍의 피스톤을 상호 연결시키는 데에 특히 적합하다.

그런데 상기한 장치에서는 특히 고속운전시에 편평한 안내면에 높은 부하가 걸릴 때에 편평한 안내면을 적절하게 윤활시켜 줄 수 없는 문제점이 있었다.

이에 본 발명에 따른 장치는 안내면에 연결된 하나 혹은 다수개의 베어링포트가 평베어링의 사분면내에 배치되면서 2개의 사분면이 베어링축의 양측에 위치되고, 상기 편심부의 모든 출구포트가 구동블럭의 다른쪽 안내면에 연결되어 포트를 분리하는 베어링의 비포트부의 형성각도보다 상대적으로 작은 부위(sector)에 위치된 것을 특징으로 한다.

Claims (6)

1. 제1방향으로 왕복운동을 위해 안내되는 왕복운동조립체와, 왕복운동방향에 가로지른 평평한 안내면까지 각각 이어지는 제1, 2왕복운동부재, 서로 마주보면서 떨어진 상기 평행한 안내면을 유지시키기 위해 안내면의 대향된 양끝부위에 상기 2개의 왕복운동부재를 연결시키는 이격고정수단, 상기 왕복운동부재의 안내면에 각각 서로 마주보면서 미끄럼이동 가능하게 결합된 대향 안내면을 가지는 구동블럭, 상기 왕복운동방향을 가로지른 축에 회전가능하게 장착되면서 상기 구동블럭의 평베어링내에 회전가능하게 장착된 편심부를 갖춘 회전부재, 상기 편심부의 표면에 형성된 다수의 출구포트에 상기 회전부재를 통해서 소정압력으로 윤활유를 공급하는 윤활시스템을 포함하여 이루어지되, 상기 구동블럭이 편심부가 회전할 때 편심부의 출구포트와 연통되게 위치된 평베어링내의 각 포트로부터 각 안내면쪽을 향한 통로를 갖추고 있는 왕복운동 및 회전운동을 상호 전환시키는 장치에 있어서, 상기 안내면에 연결된 하나 흑은 다수개의 베어링포트가 평베어링의 사분면내에 배치되면서 2개의 사분면이 베어링축의 양측에 위치되고, 상기 편심부의 모든 출구포트가, 구동블럭의 다른쪽 안내면에 연결된 포트를 구분하여 분리하는 베어링의 비포트부의 형성각도보다 상대적으로 작은 부위(sector)에 위치된 것을 특징으로 하는 왕복운동 및 회전운동의 전환연결장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 회전부재의 편심부가 서로 90°이격된 2개의 출구포트를 갖춘 것을 특징으로 하는 왕복운동 및 회전운동의 전환연결장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 편심부가 회전부재의 회전축에 대해서 반경방향으로 출구부내에 위치된 2개의 출구포트를 갖추고, 이 출구포트가 출력샤프트와 편심부의 축을 통한 평면의 마주보는 양쪽에 위치된 것을 특징으로 하는 왕복운동 및 회전운동의 전환연결장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구동블럭과 평베어링쉘이 편심부의 축을 통한 평면에서 동일한 2부분으로 나누어지고, 이 평베어링의 반쪽쉘이 각 선단부로 부터 인접하게 이격된 포트를 각각 갖추며, 상기 구동블럭이 각 안내면을 위해 각 반대쪽쉘의 하나의 포트에 연결된 공급통로를 갖춘 것을 특징으로 하는 왕복운동 및 회전운동의 전환연결장치.
5. 크랭크샤프트형태로 회전부재의 대향면에 서로 마주보는 최소한 1쌍의 피스톤을 갖춤과 더불어 1쌍 혹은 각 쌍의 피스톤이 제1항에 따른 왕복운동 장치의 바깥쪽 단부에 고정된 내연기관의 피스톤과 실린더장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 편심부는 상기 회전부재의 회전축에 대해 방사상으로 외부영역에 2개의 출구를 가지되, 상기 출구포트는 상기 편심부와 출력 샤프트의 축을 지나는 평면의 마주보는 양면에 위치하고, 상기 구동블럭과 상기 평베어링쉘은 상기 편심부의 축을 지나는 평면에서 2개의 동일한 반쪽으로 분할되어 있으며, 상기 평베어링의 반쪽부분은 각각 가까우나 서로 떨어진 포트를 구비하며, 구동블럭은 각 안내면에 대해 각각의 반쪽쉘의 한 포트로부터 이어지면서 연결된 공급통로를 구비하고 있는 왕복운동 및 회전운동의 전환연결장치.