KR100635232B1

KR100635232B1 - 내연엔진의 윤활장치

Info

Publication number: KR100635232B1
Application number: KR1019990052003A
Authority: KR
Inventors: 김경환
Original assignee: 김경환
Priority date: 1999-11-22
Filing date: 1999-11-22
Publication date: 2006-10-18
Also published as: KR20010047684A

Abstract

본 발명은 피스톤의 왕복운동에 따라 발생하는 마찰부위들에 마찰저항을 저감하기 위하여 공급된 윤활유가 크랭크실에 혼입됨을 방지하는 것을 목적으로 한 내연엔진의 윤활장치에 관한 것으로서, 크랭크케이스(100) 양측면을 통해 메인베어링(120)에 관통되는 윤활유주입로(102)와 윤활유배출로(104)를 형성하고, 크랭크저널(210)과 밸런스웨이트(230)를 갖춘 크랭크암(220) 및 크랭크핀(240)을 관통하여 크랭크핀(240)을 중심으로 윤활유주입로(102)와 연통하는 제1공급유로(202) 및 윤활유배출로(104)와 연통하는 제1배출유로(204)를 형성하고, 커넥팅로드(300)의 대경부(310)와 소경부(330)를 베어링을 포함하여 관통하여 제1공급유로(202)와 연통하는 제2공급유로(302) 및 제1배출유로(204)와 연통하는 제2배출유로(304)를 형성하며, 피스톤핀(400)에 일측이 제2공급유로(302) 및 제2배출유로(304)와 연통함과 함께 타측이 실린더케이스(600)의 내벽에 인접하도록 관통한 제3공급유로(402) 및 제3배출유로(404)를 형성하고, 피스톤(500)의 외주면을 둘러 제3공급유로(402)와 제3배출유로(404)를 연이어 통하게 하는 순환홈(502)을 형성하고, 상기 크랭크저널(210)의 외주면과 크랭크핀(240)의 외주면에 제1공급유로(202)와 제1배출유로(204)가 관통되는 저널윤활홈(212)(214)들과 핀윤활홈(242)(244)들을 형성한 구성을 요지로 한다.

Description

내연엔진의 윤활장치{.}

도1은 본 발명의 윤활장치를 적용한 내연엔진의 구성을 나타낸 요부 단면도,

도2는 본 발명의 내연엔진 윤활장치에 적용한 크랭크축계의 구성을 나타낸 요부 측면도,

도3과 도4는 도2의 크랭크축계의 세부 구성을 나타낸 분리 상태의 측면도 및 사시도,

도5와 도6은 본 발명의 내연엔진에 적용한 크랭크축계와 커넥팅로드의 유로배열을 나타낸 사용 상태의 도면으로서,

도5는 피스톤이 상사점에 위치한 상태의 유로배열을 나타낸 도면,

도6은 피스톤이 하사점에 위치한 상태의 유로배열을 나타낸 도면,

도7은 본 발명의 피스톤 윤활경로를 나타낸 실린더케이스의 평단면도,

도8은 본 발명의 크랭크케이스의 하부 구성을 요부 단면도,

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 :크랭크케이스 102 :윤활유주입로 104 :윤활유배출로

10 :크랭크실 120 :메인베어링 130 :집유구

200 :크랭크축 202 :제1공급유로 204 :제1배출유로

210,215 :크랭크저널 212 :저널윤활홈 216 :저널이물질제거홈

220 :크랭크암 240 :크랭크핀 242,244 :핀윤활홈

246,248 :핀이물질제거홈 250 : 차단덮개 260 ; 안내덮개

300 :커넥팅로드 302 :제2공급유로 304 : 제2배출유로

400 :피스톤핀 402 :제3공급유로 404 :제3배출유로

500 : 피스톤 502 : 순환홈

본 발명은 피스톤의 왕복운동에 따라 발생하는 마찰부위에 마찰저항을 저감하기 위하여 윤활유를 공급하는 내연엔진의 윤활장치에 관한 것으로서, 특히 마찰부위에 공급된 윤활유가 크랭크실의 내부에 집유됨이 없이 크랭크실 외부를 통해 회류되는 내연엔진의 윤활장치에 관한 것이다.

일반적으로 내연엔진은 피스톤의 왕복운동에 따라 발생하는 열에너지를 운동에너지로 바꾸어 기계적인 일을 하게된다.

이러한 내연엔진은 실린더의 팽창행정에서 얻은 힘의 효율을 위하여 저항 요소로 작용하는 마찰부위에 윤활유를 공급한다.

즉, 실린더 내부에서 피스톤의 승강에 따라 동력을 발생하는 싸이클 과정에서 실린더, 피스톤, 크랭크축,커넥팅로드 등이 마찰면을 이루게 되고, 이러한 마찰면에는 감마,냉각,밀봉,완충,방청,창정작용을 위하여 윤활유가 공급된다.

그러나 종래 내연엔진의 윤활장치는 실린더와 피스톤간의 윤활과 크랭축간의 윤활 등 각 마찰부위에 공급된 윤활유가 낙유 또는 크랭크실의 측벽을 타고 크랭크실의 하부 설치한 집유수단인 오일팬에 집유된다. 이에 크랭크실의 압력차에 의해 흡기매니폴드로 환원되어 재연소되어 과급되는 혼합기 또는 공기에 크랭크실로 낙유되거나 크랭크실 측벽을 타고 흘러 내리는 윤활유가 실리어 실린더로 공급됨으로서, 연소성능을 저하시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 본 발명의 목적은 피스톤의 왕복운동에 따라 발생하는 마찰부위들에 마찰저항을 저감하기 위하여 공급된 윤활유의 회류경로가 크랭크실 외부를 통해 배출되도록 한 후 재공급되는 유로구조를 갖도록 함으로서, 크랭크실에 윤활유의 혼입이 방지되는 내연엔진의 윤활장치를 제공하는데 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면 도1 내지 도8을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도면에서 본 발명은 상부에 실린더케이스(600)를 구비하는 상하부로 분할되는 분할체로 내부에 크랭크실(110)을 구비함과 함께 크랭크실(110)을 이루는 양측면을 메인베어링(120)이 끼워지도록 관통하는 크랭크케이스(100), 크랭크케이스(100) 양측에 끼워진 메인베어링(120)에 지지되는 크랭크저널(210)과 밸런스웨이트(230)를 갖춘 크랭크암(220)을 크랭크핀(240)을 중심으로 양측에 일체로 구비한 크랭크축(200), 크랭크축(200)의 크랭크핀(240)을 지지하는 크랭크베어 링(320)을 갖춘 대경부(310)와 피스톤베어링(340)을 갖춘 소경부(330)를 구비한 커넥팅로드(300), 커넥팅로드(300) 소경부(330)의 피스톤베어링(340)에 지지된 상태로 커넥팅로드(300)를 피스톤(500)에 연결하는 피스톤핀(400)을 포함하여, 상기 부재들의 운동과정에서 기밀이 유지된 상태로 피스톤(500) 및 크랭크축(200)계에 윤활유의 공급 및 배출을 이루는 경로의 구성을 제공한다.

상기 피스톤(500)에 윤활유의 공급 및 배출을 이루는 경로는 크랭크케이스(100) 양측면을 통해 메인베어링(120)에 관통되는 윤활유주입로(102)와 윤활유배출로(104)를 형성하고, 크랭크저널(210)과 밸런스웨이트(230)를 갖춘 크랭크암(220) 및 크랭크핀(240)을 관통하여 크랭크핀(240)을 중심으로 윤활유주입로(102)와 연통하는 제1공급유로(202) 및 윤활유배출로(104)와 연통하는 제1배출유로(204)를 형성한다. 그리고 커넥팅로드(300)의 대경부(310)와 소경부(330)를 베어링(320)(340)들을 포함하여 관통하여 제1공급유로(202)와 연통하는 제2공급유로(302) 및 제1배출유로(204)와 연통하는 제2배출유로(304)를 형성한다. 또한 피스톤핀(400)에 일측이 제2공급유로(302) 및 제2배출유로(304)와 연통함과 함께 타측이 실린더케이스(600)의 내벽에 인접하도록 관통한 제3공급유로(402) 및 제3배출유로(404)를 형성하고, 피스톤(500)의 외주면을 둘러 도7에서 상세히 나타낸 바와 같이 제3공급유로(402)와 제3배출유로(404)를 연이어 통하게 하는 순환홈(502)을 형성한다.

상기 피스톤(500)의 윤활유 공급과 배출이 크랭크축(200)의 윤활과 동시에 지속적으로 이루어지는 경로는 피스톤(500)의 윤활유를 공급 및 배출을 이루는 경 로를 포함하여 크랭크저널(210)의 외주면과 크랭크핀(240)의 외주면에 제1공급유로(202)와 제1배출유로(204)가 관통되는 저널윤활홈(212)(214)들과 핀윤활홈(242)(244)들을 형성하여 이루어진다.

이러한 구성에서 크랭크케이스(100)는 외측면에 윤활유주입로(102)와 윤활유배출로(104)와 연통하는 돌출된 주입구(170) 및 배출구(180)가 구비되고, 이 주입구(170) 및 배출구(180)는 미도시한 윤활유의 저장원을 지점으로 순환경로로 연결되며, 이 순환경로에 주입구(170)측으로 압송펌프가 설치됨과 함께 배출구(180)측에 걸름필터가 설치된다. 또한 크랭크저널(210)과의 충돌에 의한 윤활유의 비산이 방지되도록 크랭크케이스(100) 내벽에 도8에서 상세히 나타낸 바와 같이 크랭크저널(210)의 외경에 인접하여 외경에 대해 내경이 돌출됨과 함께 하부가 개구된 비산방지홈(190)을 형성한다.

그리고 크랭크핀(240)에 공급된 이물질을 포함한 윤활유의 흐름이 용이하도록 도5와 도6에서 상세히 나타낸 바와 같이 크랭크핀(240)에 핀윤활홈(242)(244)들의 각각을 교차하는 핀이물질제거홈(246)(248)을 형성하고, 크랭크베어링(320)에 핀이물질제거홈(246)(248)홈들을 이어주는 연결홈(322)을 형성한다.

또한 크랭크저널(210)에 공급된 이물질을 포함한 윤활유의 흐름이 용이하도록 크랭크저널(210)에 저널윤활홈(212)(214)으로부터 분기된 상태로 이어지는 저널이물질제거홈(216)을 형성한다.

아울러 도2 내지 도4에서 상세히 나타낸 바와 같이 크랭크핀(240) 및 피스톤(500)의 윤활과정에서 누출된 윤활유가 비산이 방지된 상태로 크랭크케이스(100) 외부로 배출되도록 크랭크핀(240)의 외경을 일정간격을 두고 수용하는 수용홈(254)을 형성하여 크랭크암(220)에 체결되는 분할체인 차단덮개(250)와, 차단덮개(250) 및 밸런스웨이트(230)와 크랭크암(220) 전체의 외경을 수용한 상태로 크랭크케이스(100) 내벽에 밀착되도록 체결되는 분할체인 안내덮개(260)와, 크랭크케이스(100) 하부에 체크밸브(140)와 연결되는 집유구(130)를 갖추고, 상기 차단덮개(250)에 수용홈(254)으로 관통하여 안내덮개(260)의 내벽에 대향하도록 개로된 배출홀(256)을 형성하고, 안내덮개(260)의 내벽에 배출홀(256)과 대향하는 안내홈(264)을 형성함과 함께 이 안내홈(264)에 관통되도록 하부에 안내홀(266)을 형성한다.

이때 차단덮개(250)의 결합은 차단덮개(250)와 크랭크암(220)에 대향하는 나사공(222)(252)을 형성하여 나사(20)로 체결되고, 안내덮개(260)의 결합은 외주면에 보스(262)를 형성하여 이를 지지면으로 나사로 체결된다.

또한 체크밸브(140)는 집유관(150)을 통해 집유탱크(160)와 연결된다. 이대 집유관(150)은 분기된 분기된 분기관(152)에 의해 흡기매니폴드로 연결된다.

그리고 차단덮개(250)는 밸런스웨이트(230)에 대해 상대적으로 경량체로 하고, 크랭크축(200)의 회전저항이 감소되도록 밸런스웨이트(230)를 포함하여 전체적으로 원형상을 이루도록 한것이나, 이러한 형상에는 제한 되지 않는다.

한편 메인베어링(120)과 피스톤베어링(340)에는 양측에 기밀유지를 위하여 오일시일(10)이 끼워지고, 피스톤(500)의 외주면에는 순환홈(502)을 중심으로 상부에 두 개의 기스밀폐링(510)이 끼워짐과 함께 하부, 즉 스커트에 인접하여 오일밀 폐링(520)이 끼워진다.

상기 구성에 의한 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

우선 본 발명은 크랭크케이스(100) 양측에 끼워진 메인베어링(120) 에 지지되는 크랭크축(200)이 커넥팅로드(300)에 연결되어 팽창행정으로 얻어진 피스톤의 승강에 의한 직선적인 동력을 커넥팅로드(300)를 통해 회전력으로 바꾸고, 이러한 과정에서 발생하는 마찰부위에 윤활유를 공급한다.

윤활유의 공급은 윤활유 저장원으로부터 주입구(170)를 통해 압송된 윤활유가 윤활유주입로(102)를 통해 크랭크저널(210)의 저널윤활홈(212)에 유입되면서 회전체인 크랭크저널(210)과 메인베어링(120)을 윤활하면서, 제1공급유로(202)를 통해 크랭크핀(240)의 핀윤활홈(242)으로 압송되어 회전체인 크랭크핀(240)과 크랭크베어링(320)을 윤활한다.

이후 윤활유는 커넥팅로드(300)의 제2공급유로(302)와 이에 연통하는 크랭크핀(240)의 제3공급유로(402)를 따라 피스톤(500)의 외주면에 압송된 후 순환홈(502)을 따라 피스톤핀(400)의 제3배출유로(404)로 유입되면서 피스톤(500)을 윤활한다.

제3배출유로(404)로 유입된 윤활유는 커넥팅로드(300)의 제2배출유로(304)를 통해 크랭크핀(240)의 핀윤활홈(244)으로 유입된후 제1배출유로(204)를 통해 크랭크저널(210)의 저널윤활홈(214)으로 압송되어 배출경로에 있는 크랭크저널(210)과 메인베어링(120)을 윤활한다.

이후 윤활유는 윤활유배출로(104)를 통해 크랭크케이스(100) 외부로 배출되 어 배출구(108) 통해 윤활유 저장원으로 집유되는 과정에서 걸름필터에 의해 이물질이 제거된다.

한편 마찰부위인 크랭크저널(210)에 공급된 윤활유에 포함된 이물질의 배출은 크랭크저널(210)이 회전하는 과정에서 저널이물질제거홈(216)이 이물질이포함된 윤활유를 제1배출유로(204) 및 제1배출유로(204)와 연통되는 저널윤활홈(212)(214)으로 유도함으로서 가능하다.

그리고 마찰부위인 크랭크핀(240)에 공급된 윤활유에 포함된 이물질의 배출은 도5에서와 같이 고정체인 크랭크베어링(320)에 형성한 연결홈(322)과 크랭크핀(240)에 형성한 핀이물질제거홈(246)(248)이 연통되지 않은 상태에서는 연결홈(322)과 핀이물질제거홈(246)(248)에 정체되었다가 도6에서와 같이 크랭크핀(240)이 회전하여 연결홈(322)과 핀이물질제거홈(246)(248)이 연통되면 이를 통해 제1배출유로(204)로 배출되어 가능하다.

한편 크랭크핀(240)의 윤활과정에서 누출되는 윤활유는 차단덮개(250)의 수용홈(254)에 수용되면서 원심력에 의해 수용홈(254)에 형성한 배출홀(256)을 통해 배출된후 고정체인 안내덮개(260)의 안내홈(264)을 따라 흘러내린 후 안내홀(266)을 따라 크랭크케이스(100) 하부로 낙유된다.낙유된 윤활유는 혼합가스를 포함하여 집유구(130)를 통해 역류가 방지되는 체크밸브(140), 집유관(150)을 따라 집유탱크(160)로 집유된다. 이때 집유탱크로 집유되는 과정에서 혼합가스는 분기관(152)을 통해 흡기매니폴드로 유입된다.

그리고 크랭크실(110) 내측면을 따라 흘러내리는 윤활유중 크랭크저널(210) 에 인접하는 윤활유는 안내덮개(260)에 차단된 상태로 안내덮개(260)의 외주면을 타고 크랭크케이스(100) 하부로 흘러내린다.

이때 안내덮개(260)와 크랭크케이스(100)간에 틈새가 발생하여 이를 통해 흘러내리는 윤활유는 비산방지홈(190)을 따라 크랭크케이스(100) 하부로 유도된다.

따라서 본 발명은 실린더의 팽창행정으로 얻어진 피스톤의 승강에 의한 직선적인 동력을 커넥팅로드를 통해 회전력으로 바꾸는 과정에서 발생하는 마찰부위에 윤활유의 공급이 크랭크케이스 외부를 통해 이루어진다. 이에 크랭크실을 통한 혼합가스 및 대기공기의 과급과정에서 윤활유의 혼입이 방지됨으로서, 과급효과가 증대되는 효과가 있다.

아울러 크랭크케이스 외부를 통한 순환경로에 의해 윤활유를 집유하기 위한 종래의 수단인 오일팬 등이 배제됨으로서, 내연엔진의 소형 경량화 및 구조적으로 간단해지는 잇점도 있다.

Claims

크랭크케이스 양측에 끼워진 메인베어링 지지되는 크랭크축이 커넥팅로드에 연결되어 실린더의 팽창행정으로 얻어진 피스톤의 직선적인 동력을 커넥팅로드를 통해 회전력으로 바꾸는 과정에서 발생하는 마찰부위에 윤활유를 공급하는 내연엔진의 윤활장치에 있어서,

일측의 메인베어링(120) 내면에 연통하는 윤활유주입로(102)와 다른측의 메인베어링(120)내면에 연통하는 윤활유배출로(104)를 외부와 연통하도록 각각 형성한 크랭크케이스(100),

크랭크케이스(100) 양측에 끼워진 메인베어링(120)에 지지되는 크랭크저널(210)과 밸런스웨이트(230)를 갖춘 크랭크암(220) 및 크랭크핀(240)을 관통하여 크랭크핀(240)을 중심으로 윤활유주입로(102)와 연통하는 제1공급유로(202) 및 윤활유배출로(104)와 연통하는 제1배출유로(204)를 형성한 크랭크축(200),

크랭크축(200)의 크랭크핀(240)을 지지하는 크랭크베어링(320)을 갖춘 대경부(310)과 피스톤베어링(340)을 갖춘 소경부(330)를 베어링(320)(340)을 포함하여 관통하여 제1공급유로(202)와 연통하는 제2공급유로(302) 및 제1배출유로(204)와 연통하는 제2배출유로(304)를 형성한 커넥팅로드(300),

커넥팅로드(300) 소경부(330)의 피스톤베어링(340)에 지지된 상태로 일측이 제2공급유로(302) 및 제2배출유로(304)와 연통함과 함께 타측이 실린더케이스(600) 의 내벽에 인접하도록 관통한 제3공급유로(402) 및 제3배출유로(404)를 형성한 피스톤핀(400),

피스톤핀(400)의 제3공급유로(402)를 통해 배출된 윤활유가 제3배출유로(404)로 유입되도록 외주면을 둘러 제3공급유로(402)와 제3배출유로(404)를 연이어 통하게 하는 순환홈(502)을 형성한 피스톤(500)을 갖추어 피스톤(500)의 윤활후 윤활유의 배출이 크랭크케이스(100)의 외부로 배출되도록 하고,

상기 피스톤(500)의 윤활유 공급과 배출이 크랭크축(200)의 윤활과 동시에 지속적으로 이루어지도록 크랭크저널(210)의 외주면과 크랭크핀(240)의 외주면에 제1공급유로(202)와 제1배출유로(204)가 관통되는 저널윤활홈(212)(214)들과 핀윤활홈(242)(244)들을 형성한 구성을 특징으로 하는 내연엔진의 윤활장치.
제1항에 있어서,

크랭크핀(240) 및 피스톤(500)의 윤활과정에서 누출된 윤활유가 비산이 방지된 상태로 크랭크케이스(100) 외부로 배출되도록 크랭크핀(240)의 외경을 일정 간격을 두고 수용하는 수용홈(254)을 형성하여 크랭크암(220)에 체결되는 분할체인 차단덮개(250)와, 차단덮개(250) 및 밸런스웨이트(230)와 크랭크암(220) 전체의 외경을 수용한 상태로 크랭크케이스(100) 내벽에 밀착되도록 체결되는 분할체인 안내덮개(260)와, 크랭크케이스(100) 하부에 체크밸브(140)와 연결되는 집유구(130)를 갖추고, 상기 차단덮개(250)에 수용홈(254)으로 관통하여 안내덮개(260)의 내벽에 대향하도록 개로된 배출홀(256)을 형성하고, 안내덮개(260)의 내벽에 배출홀(256)과 대향하는 안내홈(264)을 형성함과 함께 이 안내홈(264)에 관통되도록 하부에 안내홀(266)을 형성 한 구성을 특징으로 하는 내연엔진의 윤활장치.
제2항에 있어서,

차단덮개(250)는 밸런스웨이트(230)에 대해 상대적으로 경량체로 하고, 크랭크축(200)의 회전저항이 감소되도록 밸런스웨이트(230)를 포함하여 전체적으로 원형상을 이루도록 한 구성을 특징으로 하는 내연엔진의 윤활장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

크랭크저널(210)과의 충돌에 의한 윤활유의 비산이 방지되도록 크랭크케이스(100) 내벽에 크랭크저널(210)의 외경에 인접하여 외경에 대해 내경이 돌출됨과 함께 외부가 개구된 비산방지홈(190)을 형성한 구성을 특징으로 하는 내연엔진의 윤활장치.
제1항에 있어서,

크랭크핀(240)에 공급된 이물질을 포함한 윤활유의 흐름이 용이하도록 크랭크핀(240)에 핀윤활홈(242)(244)들의 각각을 교차하는 핀이물질제거홈(246)(248)을 형성하고, 크랭크베어링(32)에 핀이물질제거홈(246)(248)들을 이어주는 연결홈(322)을 형성한 구성을 특징으로 하는 내연엔진의 윤활장치.
제1항에 있어서,

크랭크저널(210)에 공급된 이물질을 포함한 윤활유의 흐름이 용이하도록 크랭크저널(210)에 저널윤활홈(212)(214)으로부터 분기된 상태로 이어지는 저널이물질제거홈(216)을 형성한 구성을 특징으로 하는 내연엔진의 윤활장치.