KR100266707B1

KR100266707B1 - 특히내연기관에서하이포사이클로이드형크랭크구동장치가장착된왕복피스톤엔진

Info

Publication number: KR100266707B1
Application number: KR1019970705248A
Authority: KR
Inventors: 게르트 피셔
Original assignee: 쾨니히, 하인츠; 바이에리셰 모토렌 베르케 악티엔게젤샤프트; 드라에게르, 칼프리트
Priority date: 1995-02-14
Filing date: 1996-02-14
Publication date: 2000-09-15
Also published as: EP0809750B1; DE19504891A1; US5785029A; JPH10510348A; KR19980701851A; CN1174589A; DE59601613D1; JP2899419B2; CN1076074C; WO1996025588A1; ES2130802T3; EP0809750A1

Abstract

특히 내연기관에서, 피스톤(2,2')이 있는 양단에 직경방향으로 배치된 실린더에 결합되는 커넥팅로드(connecting rod)(1)와 함께 작용하고, 허용편차의 조정으로 만곡되어 구성되는, 하이포사이클로이드형 크랭크구동장치(hypocycloidal crank shaft drive)가 장착된 왕복피스톤엔진에 대하여, 운동에 의하여 미리 규정된 커넥팅로드(1)의 강성을 실현하기 위하여, 베어링 관통부(4)의 축 주위에 각운동(angular movement)하도록 배치된 로드세그멘트(rod segment)로 구성되고, 그때에 로드세그멘트의 각운동은 종속되어 허용된 경편운동(tilting movement)에서 각각의 로드세그멘트(5,5')와 함께 견고히 결합된 피스톤(2,2')이 탄성적으로 제한되되도록 장착된다.

Description

특히 내연기관에서 하이포사이클로이드형 크랭크구동장치가 장착된 왕복피스톤 엔진{RECIPROCATING PISTON ENGINE, ESPECIALLY INTERNAL COMBUSTION ENGINE, WITH HYPOCYCLOIDAL CRANK SHAFT DRIVE}

본 문서에서는 하이포사이클로이드(hypocycloid)형 크랭크축구동장치 (crank shaft drive)가 장착된 왕복피스톤 엔진이 알려져 있는데, 피스톤이 있는 양단에서 직경방향으로 배치된 실린더에 결합된 커넥팅로드를 포함하고 있다. 이 커넥팅로드(the connecting rod)는 하이포사이클로이드형 크랭크축구동장치의 한 편심피스톤에 지지된 한 쪽의 피스톤을 위한 주스러스트로드 하나와 주스러스트로드의 베어링커버에 향해 있는 또 한쪽의 한 피스톤을 위한 더 짧은 인접스러스트로드 하나로 구성된다. 두 개의 피스톤은 그 위에 각각의 스러스트로드와 함께 이음매에 의하여 결합되어 있고, 그래서 이 알려진 커넥팅로드는 만곡되어 있으며, 그리고 그것으로 허용편차에 운동하는 피스톤장치의 조립품에서 합력의 과부하를 감소시키는데에 특히 적용된다.

이 알려진 배치에서의 약점은 특히 길이가 같지 않은 스러스트로드에 의하여 가지각색의 피스톤마모의 원인이 되는 것이다.

본 발명은 미국 특허 제 PS2 271 766호의 청구항의 상위개념과 관계가 있다.

도 1은 본 발명에 따르는 커넥팅로드의 정면도 및 배면도이고,

도 2는 도 1에 있는 커넥팅로드의 상세도이며,

도 3은 조립상태에서 부분 변경된 중앙부품이 있는 커넥팅로드의 상세도이고,

도 4는 탄성보강재에 곡커브상태가 단계적으로 진행하고 있으며, 그 위에 만곡치수가 도시되어 있다.

* 부호 설명

1 ... 커넥팅로드 2,2'... 피스톤

3 ... 회전축 4 ... 베어링 관통부

4'... 크랭크축-회전축 5,5'... 로드세그멘트

6 ... 중앙 부품 7 ... 프렌지 지지링

7'... 베어링 7"... 프랜지

8 ... 링프랜지 9,9'... 연결아치

10,10'... 가압안내면 11 ... 스토퍼

12 ... 운동안내면 13 ... 관통부

14 ... 관통볼트 15 ... 부시

16 ... 피스톤의 밑면 17 ... 지지로드

18 ... 조립부품

본 발명은 운동에 의하여 유리한 만곡가능성을 갖는 커넥팅로드의 기초가 되는 과제를 포함하고 있다.

본 과제는 청구항 1에서, 도시된 바와 같이, 커넥팅로드는 (편심피스톤을 위한) 베어링관통부에 있는 축 주위에 각운동하게 배치된 로드세그멘트로 구성되고, 그때에 로드세그멘트(rod segment)의 각운동은 각각의 로드세그멘트에 견고히 결합된 피스톤에 종속되어 허용되는 경편운동(tilting movement)에서 탄성있게 제한되는 것으로 해결된다.

본 발명에 따라 중앙에 만곡부와 함께 피스톤의 기하에 의해 결정되는 만곡치수에 종속되어 있는 하나와의 결합에서 본 발명에 따라 중앙에 만곡부가 있는 커넥팅로드는 유리한 방식에서 크기가 같고, 대체적으로 피스톤마모를 감소시킨다. 로드세그멘트의 각운동(angular movement)은 특히 중앙에 만곡부가 있는 커넥팅로드에 종속되어 단계적으로 보강된 신축자재에 제한됨으로써, 본 발명에 따르는 커넥팅로드는 하나의 내부/외부에 피스톤이 있는 중앙에 관통한 연결통로에 있는 하이포사이클로이드형 크랭크구동장치의 운동에 의하여 안전하게 지지하는 것이 앞으로 가능하게 한다.

와트식 직선안내기구(slide bar)가 있는 하이포사이클로이드형 크랭크장치에서 본 발명에 따라 구성된 만곡커넥팅로드의 이용이 앞으로 가능하게 된다. 주지하는 바와 같이, 커넥팅로드에 있는 베어링관통부의 축과 같은 축인 중앙에 채택된 와트식 연결링크가 전형적인 직선운동기구의 라인을 따라 불완전한 나선형안내라인을 따라 운동하고, 전형적인 직선운동기구의 라인으로 그것의 편차가 내부운동에서 만곡커넥팅로드에 의하여 감소된다.

본 발명의 바람직한 구성은 그 하위청구항에 설명되어 있다. 본 발명의 구성은 언제나 하나의 피스톤에 함께 결합된 두 개의 스러스트-로드세그멘트와 함께 세 개의 부품으로 조립된 커넥팅로드를 포함하고 있고, 거기에 편심피스톤을 장착하는 링형 중앙부품을 위해 베어링관통부에 있는 끝부분에서 각의 회전운동을 유도하게 구성되어 있으며, 바람직한 실시예에서 중앙부품에 커넥팅로드-세그멘트가 고정되어 있고, 그렇게 함으로써 각각의 실린더에 스러스트-로드세그멘트에 있는 각각의 피스톤이 간단한 방식에서 실린더헤드면에 장착되어 있다. 이것을 써서 일체로 된 피스톤로드에 배치되는 이중피스톤이 관통된 이것은, 이것에 덧붙여 맞은편에 있는 실린더에 있는 하나의 실린더로부터 떨어져 있고, 크랭크케이스를 함께 조립하여 통합할 수 있으며, 본 발명에 따른 커넥팅로드의 축방향에는 크랭크축을 지지하기 위하여 지지링이 돌출되어 있다. 이에 따라 크랭크케이스의 강성이 증가한다.

이제부터 본 발명에 따르는 스러스트-로드세그멘트는 높은 곡강성이 실현될 때에 피스톤직경을 고려하여 가능한 크기의 거리를 두고 지지로드에 에워싸여 있고, 한편으로서는 상대적으로 짧은 피스톤의 하나에 그리고 다른 한편으로서는 베어링 안내면의 하나에 함께 만곡운동이 제시된 연결아치를 위하여 일체로 결합되어 있다. 이러한 구성은 언제나 주조부품으로 경금속으로 구성되는 스러스트-로드세그멘트의 제작을 월등하게 간소화한다.

거기에 최종적으로 링형 중앙부품의 베어링 관통부에 맞물려 있는 편심피스톤은 강재부품이고, 장치온도의 전체영역에서 최적의 베어링세트를 실현하기 위하여 중앙부품도 역시 스틸로 구성되는 것이 바람직하다.

특히 최종적으로 본 발명에 따라 탄성저항력에 역행하여 콘트롤하며 실현되는 만곡부는 커넥팅로드의 운동방향 측면으로 효과적인 신축자재로 구성되는 커넥팅로드의 내부 내지 외부에 만곡되어 실현되며, 상대적으로 큰 공차와 크랭크장치 그 자체에 및 크랭크장치와 크랭크케이스의 사이에 지체현상이 허용되어 가능하게 된다.

우선 커넥팅로드에 있는 만곡부의 치수와 함께 단계적으로 보강된 신축자재로 구성되어 있고, 그때에 처음에 적은 탄성저항력과 함께 바람직하도록, 절반의 피스톤행정영역에서 로드세그멘트의 각운동에 의하여 피스톤면에 적은 동력이 적용되며, 그리고 이상의 견고히 단계적으로 보강된 탄성저항력은 커넥팅로드에 있는 피스톤의 외부 또는 내부에 있는 한 안내면에서 다른 안내면까지 하이포사이클로이드형 크랭크구동장치의 직선운동기구요소가 명백히 대체될 때에 구성된다.

단계적으로 보강된 저항력은 미리 정해진 최대한의 저항계수에서 스토퍼운동을 유발하는 것과 같이 조절되게 할 수 있다. 이 탄성각스토퍼의 간단한 구성은 같은 축으로 관통하는 볼트를 통해서 작동하는 부시에 의하여 탄성재료로 실현된다.

본 발명은 우선적으로 도면에 도시된 실시예에 따라 설명되어 있다.

하나의 커넥팅로드(1)는 양단에 피스톤(2,2')과 함께 하나의 하이포사이클로이드형 크랭크구동장치와 함께 도시되지 않은 왕복피스톤엔진에 장착되어 있는 직경방향으로 구성된 실린더를 위하여 장착된다. 이 커넥팅로드(1)는 하이포사이클로이드형 크랭크구동장치 위에 있는 도시되지 않은 편심 피스톤이 회전운동하기 시작할 때에 크랭크축-회전축(3)에 평행하게 구성된 베어링 관통부(4)를 나타낸다. 크랭크장치의 허용편차에서 운동하는 크랭크장치의 조립부품에서 결과로 생기는 부하를 감소시키기 위하여 커넥팅로드(1)는 측면으로 피스톤방향에 화살표 "A"에 따라 만곡되어 구성된다.

본 발명에 따르면, 커넥팅로드(connecting rod)(1)는 크랭크축-회전축(3)에 평행한 베어링 관통부의 축(4')주위에서 각운동(angular movement)하게 구성된 로드세그멘트(rod segment)(5,5')로 구성되고, 그때에 종속되어 있는 커넥팅로드(1)의 사이에 안/밖으로 만곡되어 있는 로드세그멘트(5,5')의 각운동은 각각의 로드세그멘트(5,5')와 함께 견고히 결합된 피스톤에 종속되어 허용되는 경편운동(tilting movement)에서 탄력성있는 구성에 의하여 달성된다.

도 2에서 명백히, 커넥팅로드(1)는 본 발명에 따라 세 개의 부품으로 구성된다. 그것은 두 개의 로드세그멘트(5,5')에 나란히 베어링 관통부(4)가 제시된 유일한 중앙부품(6)을 포함한다. 이 중앙부품(6)은 하나의 프렌지- 지지링(7)과 베어링(7')의 바깥둘레에 있는 하나의 링플렌지(8)로 구성되고, 그때에 로드세그멘트(5,5')는 위로 연결아치(9,9')에 배치되어 가압안내면(10,10')에 베어링(7')의 바깥둘레에 함께 결합되어 있다. 이제부터는 프렌지- 지지링(7)의 프렌지(7")에 및 링플렌지(8)에 있는 베어링 관통부(4)의 축에 중심이 같게 배치된 스토퍼(11)은 로드세그멘트(5,5')의 연결아치(9,9')에 구성되어 운동안내면(12)에 함께 운동한다.

게다가 링플렌지(8)와 프렌지(7")는 로드세그멘트(5,5')의 각운동량에 따라서 베어링 관통부(4)의 축을 둘러싸고, 로드세그멘트(5,5') 내지 연결아치(9,9')는 위로 링플렌지(8)와 프렌지(7")에 있는 관통부(13)에 관통하는 관통볼트(14)에 지지되어 구성되고, 그 때에 관통부(13)에 있는 관통볼트(14)에 탄성각스토퍼로 적용되는 부시(15)는 탄성재료로 구성되어 있다.

이것은 관통볼트(14)에 의하여 관통하고, 탄성부시(15)는 부시성형으로 생기는 결과의 단계적인 보강을 통하여 로드세그멘트(5,5')의 각운동을 제한하며, 도 4에 따라 미리 규정된 만곡부의 근처에서 스토퍼로서 적용된다.

도 2에서 상세히 나타나는 바와 같이, 안내면(10,12;10',12)에 제시되는 연결아치(9,9')마다 하나에 각각의 피스톤(2,2')의 두 개의 인접한 바깥둘레에 있는 그 밑면(16,16')에 일체로 결합된 지지로드(17,17')에 결합되어 있고, 그때에 각각의 피스톤(2,2')의 직경에 대향하는 각각의 연결아치(9,9')에 보다 적은 현의 치수 "h"가 제시된다. 그것으로 각각의 피스톤(2,2')의 조립은 한 실린더에 대응로드세그멘트(5,5')와 함께 실린더 헤드면에 안전하게 구성된다.

도 3은, 프렌지-지지링(7)에와 링플렌지(8)의 옆에 일체로 제작되거나 또는, 견고한 결합에 의하여 한부분으로 구성되는 조립부품(18)이 제작되고, 그때에 동심스토퍼(11) 자체는 대체로 위로 운동안내면(12)의 길이가 연결아치(9,9')에 뻗어 있는, 하나의 중앙부품(6)을 나타난다. 프렌지(7")와 링플렌지(8)은 둘레방향에서 직경양단에 있는 스토퍼(11) 사이에 연결아치(9,9')의 굵기 내지 두께에 일치하게 축방향으로 거리를 두고 구성되어 있다. 이러한 구성은 피스톤(2,2')의 반경으로 도입된 링형조립부품(18)이 지지로드횡단면(5,5')에 관계해서 동심의 가압안내면(10,10')에 프렌지(7")와 링플렌지(8)의 중간에 있는 베어링(7')의 바깥 둘레에 고정이 가능하게 된다. 도시되지는 않은, 지지관통부에 맞물리는 편심피스톤 위에서 조립부품의 회전은 덮여 있는 로드세그멘트에 도시된 운동안내면(12)과 함께 링플렌지(8)에 있는 스토퍼(11)에 약 90°주위에 오도록 한다. 관통부(13)에 있는 탄성부시(15)와 결합되어 회전각스토퍼로서 운동하는 관통볼트(14)는 로드세그멘트(5,5')에 관련된 중앙부품(6) 내지 조립부품(18)이 있는 이상의 안전한 위치에 구성되어 있다.

본 발명에 따르는 커넥팅로드의 복잡한 구조는, 베어링 관통부(4)에 있는 소베어링세트의 달성을 위한 바람직한 실시예에서 중앙부품은 스틸로 제작되고, 피스톤(2,2')은 분리 로드세그멘트(5,5')와 함께 중량감소를 위하여 경금속으로 제작되는 것이 바람직하다.

중앙부품(6) 내지 조립부품(18)은 철판압형부품으로 제작되는 것이 바람직하고, 이때 안내면은 연삭가공된다.

본 발명에 따라 단계적으로 증가하고 탄력성있는 저항력에 역행하여 만곡운동하며, 양단의 피스톤에 지지된 커넥팅로드(엘라스토 피스톤)는 피스톤행정방향에서 내부공차의 조정을 위하여 독일 특허출원 제 195 09 155호에서 제안한 왕복피스톤엔진에 삽입되고, 그때에 왕복피스톤엔진은 하이포사이클로이드형 크랭크장치 위에 두 개의 커넥팅로드에 있는 두 개의 피스톤 쌍이 직경방향의 실린더에 같은 방향으로 장착되어 있다. 이러한 왕복피스톤엔진을 위하여, 조립된 근거 하에 기타와 함께 크랭크구동장치에 와트식 연결링크로서 두 개의 커넥팅로드 중앙에 구성된 유일한 직선운동기구(slide bar)를 제안하고 있다. 이것은 주지하는 바와 같이 하나의 전형적인 직선운동기구라인 대신에 그 사이에 두 개의 피스톤의 내부/외부의 위치에 대응하는 극단적인 유도로 불완전한 나선형안내라인에 제시되고, 전형적인 직선운동기구라인의 편차가 만곡커넥팅로드에 의하여 내부운동에서 감소된다.

본 발명의 범위에서 일체로 된 두 개의 피스톤(2,2')에 결합된 커넥팅로드에서도 또한 탄력성 있고 휘기 쉽게 구성된 세그멘트(segment)와 함께 중앙의 만곡부가 계획가능하다.

Claims

피스톤(2,2')이 있는 양단에 직경방향으로 배치된 실린더에 결합된 커넥팅로드(1)를 포함하고,

하이포사이클로이드형 크랭크장치에 있는 편심피스톤이 회전운동하기 시작할 때에 크랭크축-회전축(3)에 평행하게 배치된 베어링 관통부(4)에 장착되어 있으며,

크랭크장치에서와 크랭크케이스의 허용편차의 결과로 생기는 부하를 감소시키기 위하여 측면으로 피스톤방향에 만곡되어 구성된 하이포사이클로이드형 크랭크장치가 장착된 왕복 피스톤엔진에 있어서,

각각의 커넥팅로드(1), 관통부(4), 중앙부품을 가지고,

상기 커넥팅로드(1)는 베어링 관통부(4)의 축(4')에 대하여 각운동하게 배치된 로드세그멘트(5,5')로 구성되며,

상기 로드세그멘트(5,5')의 각운동은 각각의 로드세그멘트(5,5')에 영구히 결합된 피스톤의 경편운동에 따르는 탄력부시(15)에 의하여 실현되는 것을 특징으로 하는, 특히 내연기관에서, 하이포사이클로이드형 크랭크장치가 장착된 왕복피스톤엔진.
제 1 항에 있어서, 중앙부품(6)을 가지는 로드세그멘트(5,5')가 중앙붑품(6)상의 대응하는 장치에 연결됨에 따라 지지관통부(4)의 축(4')과 동심이고, 운동면 및 가압면이 있도록 배치된 안내부(10,12;10',12)를 통하여 각운동하고,

각각의 로드세그멘트(5,5')는 탄성부시(15)에 의해 중앙부품(6)에 대한 탄성각이 제한되는 것을 특징으로 하는 왕복피스톤엔진.
제 2 항에 있어서, 중앙부품(6)은 하나의 프렌지-지지링(7)과 지지링(7')의 자유로운 바깥 둘레부분에 중심축을 맞춘 하나의 링플렌지(8)로 구성되고, 그때에

로드세그멘트(5,5')는 위에는 가압안내면(10,10')이 있으며, 프렌지-지지링(7)에 있는 지지링(7')의 바깥 둘레에 함께 결합되어 있고,

프렌지-지지링(7)의 프렌지(7")에 및 링플렌지(8)에 베어링 관통부(4)의 축에 중심이 같게 배치된 스토퍼(11)는 로드세그멘트(5,5')에 있는 운동안내면(12)과 함께 운동하는 것을 특징으로 하는 왕복피스톤엔진
제 3 항에 있어서, 링플렌지(8)와 프렌지(7")는 로드세그멘트(5,5')의 각운동량에 따라 서로 결합되어 있고,

그것에서 로드세그멘트(5,5')는 관통부(13)위로 관통하는 관통볼트(14)에 지지되어 있으며,

그 관통부(13)에 탄성각스토퍼로서 적용된 부시(15)는 탄성재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 왕복피스톤엔진.
제 4 항에 있어서, 관통볼트(14)의 볼트가 있는 것을 특징으로 하는 왕복피스톤엔진.
제 1 항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서, 로드세그멘트(5,5')의 내부안내면(10,12;10',12)은 언제나 각각의 연결아치(9,9')에 결합되어 제시되고,

근접한 두 개의 피스톤(2,2')의 외윤곽에 있는 그 밑면에는 일체로 연결되어 있는 지지로드(17,17')에 결합되어 있으며, 그때에

각각의 연결아치(9,9')에 각각의 피스톤(2,2')의 직경에 대하여 보다 적은 현의크기 "h"가 제시되는 것을 특징으로 하는 왕복피스톤엔진.
제 2 항에 있어서, 프렌지-지지링(7)과 링플렌지(8)는 일체로 제작되거나 또는 더 견고한 결합에 의하여 한 부분으로 구성된 조립부품(18)이 제작되고, 그때에

중심이 같은 스토퍼(11)에는 대체로 위로 운동안내면(12)의 길이가 연결아치(9,9')에까지 뻗어 있으며,

직경방향의 스토퍼(11)의 사이의 둘레방향에 있는 프렌지(7")과 링플렌지(8)는 축방향에 있는 연결아치의 두께에 부합되게 거리를 두고 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 왕복피스톤 엔진.
제 7 항에 있어서, 중앙부품(6) 내지 조립부품(18)은 스틸로 제작되고,

피스톤(2,2')은 이음한 로드세그멘트(5,5')와 함께 경금속으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 왕복피스톤 엔진.
제 7 항에 있어서, 조립부품(18)이 철판압형부품으로 제작되는 것을 특징으로 하는 왕복피스톤 엔진.
제 9 항에 있어서, 사이에 만곡된 커넥팅로드(1)에 있는 로드세그멘트(5,5')의 각운동은 자체에 종속되어 단계적으로 보강된 신축자재(부시(15))에 의해 제한되고, 경우에 따라서는 스토퍼로서 적용되는 것을 특징으로 하는 왕복피스톤 엔진.
제 10 항에 있어서, 중앙에 만곡되어 있는 두 개의 커넥팅로드의 이용은 두 개 위로 하이포사이클로이드형 크랭크구동장치에 대하여 직경방향으로 배치된 실린더에 있는 피스톤쌍에 같은 방향으로 장치되어 있고,

그때에 크랭크장치가 커넥팅로드(1)사이에 함께 배치하는, 조절가능한 직선안내장치가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 왕복피스톤 엔진.
제 11 항에 있어서, 와트형 연결링크의 직선안내장치가 있는 것을 특징으로 하는 왕복피스톤 엔진.