KR100301125B1 - 2행정왕복동내연기관 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 2행정 왕복동 내연기관은 내연기관으로부터 배출되는 배기가스의 최소한 일부에 의해 작동되는 고성능 터빈(11)을 갖추고, 배기가스로부터 얻어진 동력은 최소한 2개의 샤프트(9,16,22)와 토션탄성커플링(47)을 설치한 기어(10)를 통하여 내연기관의 크랭크샤프트(5)에 전달된다. 상기 토션탄성커플링(47)은 상기 크랭크샤프트(5)의 기어휠(7)과 맞물리는 기어의 기어휠(8)이 고정되는 기어의 샤프트(9)에 설치되고, 상기 토션탄성커플링(47)을 설치한 기어의 샤프트(9)와 샤프트(16)가 내연기관의 하우징(25)내에 지지된다.

Description

2행정 왕복동 내연기관
제1도는 2행정 내연기관의 대략 종단면도.
제2도는 제1도의 II-II선 확대단면도.
본 발명은 내연기관으로부터 배출되는 배기가스의 최소한 일부에 의해 작동되는 고성능 터빈을 갖추고, 배기가스로부터 얻어진 동력은 최소한 2개의 샤프트와 토션탄성커플링을 설치한 기어를 통하여 내연기관의 크랭크샤프트에 전달되는 2행정 왕복동 내연기관에 관한 것이다.
종래의 이러한 종류의 기관의 경우에는, 토션 또는 선회탄성커플링(이하 토션탄성커플링이라고만 함)이 기어의 샤프트에 배치되며, 크랭크샤프트의 기어휠과 맞물리는 기어휠은 설치되지 않는다. 또한, 기어전체가 내연기관 하우징의 측면에 고정된 특수 기억박스 내에 수용된다. 이 기어를 사용하면 크랭크샤프트와 토션탄성커플링을 수반하는 기어의 축사이에는 기어비가 약 4이다. 이 때 크랭크샤프트로부터의 토션진동폭은 이 비로 전환되어서, 본 고성능 터빈에는 물론 토션탄성커플링과 기타 기어의 구성요소에 과부하가 발생할 수 있다.
본 발명의 목적은 전술한 종류의 내연기관을 토션진동폭이 크지 않게 전환되도록 하는 동시에 기어설치에 필요한 공간을 줄이도록 개선하는 것이다.
본 발명에 따르면 상기 과제를 해결하기 위하여 크랭크샤프트의 기어휠과 맞물리는 기어의 기어휠이 고정되는 기어의 샤프트에 설치되고, 상기 토션탄성커플링을 설치한 기어의 샤프트가 내연기관의 하우징 내에 지지되는 것을 특징으로 하는 2행정왕복동 내연기관을 제공한다.
크랭크샤프트 기어휠에 의하여 직접 구동되는 샤프트에 설치되는 토션탄성커플링에 의해, 이 샤프트에 대한 기어비는 단지 약 1.7로 된다. 크랭크샤프트에 의한 토션진동폭의 변환도 이에 따라 상당히 감소되어, 고성능 터빈은 물론 토션탄성커플링과 기타 기어의 구성요소의 과부하는 격감된다. 본 발명에 따라 설치한 토션탄성커플링이 종래의 장치보다는 훨씬 더 큰 토크를 받게 되지만, 토션탄성커플링에서의 토션진동폭이 종래의 것보다 작으므로, 커플링을 더 크게 설치할 필요는 없다. 토션탄성커플링을 크랭크샤프트에 한층 더 가까이 설치하여 기어의 조밀한 공간절약형 구성이 되어, 더 많은 부분이 엔진하우징 내부에 수용될 수 있다. 결과적으로 종래보다 제작비용이 더 저렴해 진다.
2개 이상의 샤프트를 기어에 설치할 필요가 있는 경우에는 고성능 터빈의 샤프트와 일직선상의 기어의 가장 끝의 샤프트만이 특수기어 박스에 지지되고, 이 기어박스는 이에 상응하여 소형으로 제작되고, 엔진하우징에 플랜지 접합된다.
다음에, 본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제1도에 있어서, 디젤방식으로 작동하는 크로스헤드구조의 저속 왕복동 내연기관은 기판(2)과, 이 기판(2)에 지지되어 차례로 정렬된 다수의 지주(支柱)(13)로 구성된 엔진하우징(3)과, 엔진하우징의 상단에 장착된 다수의 실린더로 이루어지는 실린더블록(4)과, 배기매니폴드(1)로 구성된다. 배기매니폴드(1)는 브래킷(30)에 의해 실린더블록(4)에 지지된다. 배기엘보우(31)는 각 실린더에 설치되며, 도시하지 않은 배기밸브의 영역에 있는 실린더블록(4)의 상단에 연결되어 배기매니폴드(1)로 개구되어 있다. 이와 같이, 각 실린더내에서 길이방향의 배기가 이루어진다. 가스터빈과 압축기로 구성된 도시하지 않은 과급기(過給機) 유니트가 공지의 방법으로 배기매니폴드(1)에 연결되어 있다.
크랭크샤프트(5)는 통상의 방법으로 기판(2)에 지지되며, 도시하지 않은 크랭크와는 별개로, 크랭크샤프트 기어휠(7)에 예를 들어 축압에 의해 고정된 플랜지(6)(제2도)를 설치한다. 크랭크샤프트 기어휠(7)은 고성능 가스터빈(11)에 의해 주어진 동력을 크랭크샤프트(5)로 전달하는 다단기어(10)의 제1의 기어휠(8)과 맞물린다. 기어휠(8)은 베어링(12)의 각 단부에 지지된 제1의 샤프트(9)에 고정된다. 2개의 베어링(12)이 일점쇄선(32)으로 표시된 볼트에 의해 지주(13)의 각 원판(33)에 분리가능하게 고정된다. 베어링(12)은 볼트(32)에 의해 조정가능하다. 가이스링거(Geislinger)구성의 토션탄성커플링(47)이 제1의 샤프트(9)에 설치된다. 이 커플링(47)은 다수의 방사방향의 블레이드(18)외에 접시형상의 부재(17)와 원반형상의 부재(17′)로 구성된다. 부재(17) 및 (17′)는 커플링(47)의 외부를 형성하여 제1의 샤프트(9)에 회전가능하게 지지된다. 블레이드(18)는 그 외측 단부에서 부재(17)에 볼트로 견고히 고정되고, 제1의 샤프트(9)에 축방향으로 형성된 홈내부에서 그 내측단부에 계합되어 있다. 제2의 기어휠(14)은 커플링(47)의 외부에 고정되어 제2의 샤프트(16)의 피니언(15)과 맞물린다. 토션탄성커플링(47)의 용도는 크랭크샤프트(5)에 의한 토션진동이 기어(10)를 통하여 본 고성능 가스터빈(11)에 전해지지 않도록 하는 것이다. 이리하여 기어휠(7) 및 (8) 사이의 기어비를 단지 1.7정도로 감소시키는데 기여한다.
기어(10)의 제2의 샤프트(16)도 역시 지주(13)의 원판에 분리가능하게 차례로 고정된 베어링(19,19′)에서 그 양단부에 의해 지지된다. 기어휠(20)은 제2의 샤프트(16)에 고정되어 기어(10)의 제3의 샤프트(22)의 피니언(21)과 맞물린다. 샤프트(22)는 지주(13)에 용접되어 엔진하우징(3)의 외부경계가 되는 벽(25)에 플랜지접합된 특수기어박스(24)에 설치된 베어링블록(23)내에서 지지된다. 기어박스(24)는 벽(25)의 개구부에 걸쳐서 형성되고, 이 개구부를 통해 기어휠(8), 커플링(47) 및 베어링(12)을 갖는 제1의 샤프트(9)와, 피니언(15), 기어휠(20) 및 베어링(19)을 갖는 제2의 샤프트의 조립 및 해체가 가능하다.
제3의 샤프트(22)는 상세히 도시하지는 않지만, 본 고성능 가스터빈(11)의 하우징(34)에 수용되어 본 터빈과 합체된 유성(遊星)기어의 구동부를 형성하는 샤프트(26)와 일직선상에 있다. 터빈(11)의 가스흡입 스터브(35)는 배기매니폴드(1)에 도시되지 않은 방식으로 연결된다. 본 고성능 터빈(11)은 과급기유니트의 가스터빈과 평행한 가스측에 연결된다. 샤프트(22)와 (26) 사이에는 예를 들어 보이스(Voith) 구성의 유체 커플링(27)이 설치된다. 유체 커플링(27)에 의하여 본 고성능 가스터빈은 크랭크샤프트(5)에 의한 토션진동이 더욱 차단될 수 있다. 유체 커플링은 일정하게 오일이 채워져서 구성되거나, 내부로 오일이 흐르는 커플링을 장착한 후 유성기어와 커플링(27)사이에 브레이크를 고정시켜서 구성해도 된다.
크랭크샤프트 기어휠(7)은 또한 제1도 좌측의 엔진하우징(3)에 설치된 도시하지 않은 제어샤프트나 캠샤프트와, 중간기어휠을 통하여 크랭크샤프트 기어휠(7)과 계합된 기어휠을 구동시킨다. 이리하여 기어(10)는 제어샤프트의 구동과는 독립된다. 제어샤프트는 연료분사펌프와, 배기밸브를 작동시키는 행정전달펌프를 차례로 구동시킨다.
전술한 실시예와는 달리 크랭크샤프트 기어휠(7)은 또한 2부분으로 분리제작하여 크랭크샤프트(5)에 볼트로 고정시킬 수도 있다. 또한, 샤프트(22)와 (26) 사이의 유체 커플링(27)은 생략할 수도 있다.

Claims (6)

  1. 내연기관으로부터 배출되는 배기가스의 최소한 일부에 의해 작동되는 고성능 터빈을 갖추고, 배기가스로부터 얻어진 동력은 최소한 2개의 샤프트와 토션탄성커플링을 설치한 기어를 통하여 내연기관의 크랭크샤프트에 전달되는 2행정 왕복동 내연기관에 있어서, 상기 토션탄성커플링은 상기 크랭크샤프트의 기어휠과 맞물리는 기어의 기어휠이 고정되는 기어의 샤프트에 설치되고, 상기 토션탄성커플링을 설치한 기어의 샤프트가 내연기관의 하우징내에 지지되는 2행정 왕복동 내연기관.
  2. 제1항에 있어서, 기어에는 2개이상의 샤프트가 설치되고, 고성능 터빈의 샤프트와 일직선상의 기어의 가장 끝의 샤프트는 내연기관하우징에 플랜지접속된 기어박스에 지지되고, 기어의 나머지 다른 샤프트는 내연기관하우징에 지지되는 것을 특징으로 하는 2행정 왕복동 내연기관.
  3. 제2항에 있어서, 고성능 터빈과 상기 기어와 일직선상의 샤프트와의 사이에는 유체 커플링이 설치되는 것을 특징으로 하는 2행정 왕복동 내연기관.
  4. 제3항에 있어서, 유체 커플링은 기어박스에 내장되는 것을 특징으로 하는 2행정 왕복동 내연기관.
  5. 제2항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 고성능 터빈의 하우징내에 유성(遊星)기어가 합체되고, 고성능 터빈의 하우징은 기어 박스에 플랜지접합되는 것을 특징으로 하는 2행정 왕복동 내연기관.
  6. 제1항에 있어서, 크랭크샤프트의 기어휠로부터 기어휠을 통하여 구동되는 제어샤프트가 설치되는 것을 특징으로 하는 2행정 왕복동 내연기관.
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