KR101305851B1 - 가변 압축비 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 가변 압축비 장치는 연소실을 형성하는 피스톤과, 상기 피스톤의 운동을 크랭크샤프트에 전달하도록 피스톤 핀으로 그 일단이 상기 피스톤에 체결된 커넥팅 로드, 상기 피스톤 핀에 그 일단이 편심되게 연결된 듀얼 링크 타입의 편심링크, 상기 편심링크의 타단에 그 일단이 연결되어 상기 편심링크를 회전시키는 듀얼 링크 타입의 스윙링크를 포함하여, 안정된 스윙 동작과 내구성 향상을 도모한다.

Description

가변 압축비 장치{VARIABLE COMPRESSION RATIO APPARATUS}

본 발명은 가변 압축비 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 듀얼 편심 링크와 듀얼 스윙 링크를 구비한 가변 압축비 장치에 관한 것이다.

일반적으로 열기관의 열효율은 압축비가 높으면 증가되며, 스파크 점화기관의 경우 일정 수준까지 점화시기를 진각하면 열효율이 증가된다.

그러나, 스파크 점화기관은 높은 압축비에서 점화시기를 진각하면 이상 연소가 발생하여 엔진 손상을 가져올 수 있으므로 점화시기 진각에 한계가 있고, 이에 의해 출력 저하를 감수해야 한다.

가변 압축비(variable compression ratio: VCR) 장치는 혼합기의 압축비를 엔진의 운전 상태에 따라 변화시키는 장치이다.

상기 가변 압축비 장치에 의하면 엔진의 저부하 운전 상태(low load condition)에서는 혼합기의 압축비를 높여 연비를 향상시키고, 엔진의 고부하 운전 상태(high load condition)에서는 혼합기의 압축비를 낮추어 녹킹의 발생을 방지하고 엔진 출력을 향상시킨다.

종래의 가변 압축비 장치로서 미국특허등록 6,581,552호가 있다. 상기 가변 압축비 장치는 연소실을 형성하는 피스톤에 커넥팅 로드의 일단이 연결되고, 상기 커넥팅 로드의 타단은 크랭크샤프트에 연결되며, 상기 커넥팅 로드가 상기 피스톤과 연결되는 상기 일단에는 편심링이 결합되고, 상기 편심링에는 편심스윙부재의 일단이 연결되고, 상기 편심스윙부재의 타단은 커플링을 매개로 슬라이드와 연결되고, 상기 슬라이드는 구동장치에 의해 이동되도록 상기 구동장치와 연결된다.

상기 구동장치의 작동으로 상기 슬라이드가 이동하고, 상기 슬라이드의 운동은 상기 커플링을 통해 상기 편심스윙부재에 전달되어 상기 편심스윙부재가 회전하게 되며, 상기 편심스윙부재의 회전운동은 상기 커넥팅 로드를 통해 상기 피스톤의 상사점 높이를 가변시켜 상기 피스톤에 의해 형성되는 연소실의 압축비를 가변시키게 되어 있다.

이와 같은 가변 압축비 장치에서는 편심스윙부재에 대해 구조적인 강성과 안정된 동작 및 구조의 단순화가 필요하다.

미국등록특허 6,581,552 B2

본 발명은 스윙 동작의 동적 안정성을 확보할 수 있고, 구조적인 강성이 강화되며, 조립 작업성도 향상되도록 한 가변 압축비 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가변 압축비 장치는, 연소실을 형성하는 피스톤과, 상기 피스톤의 운동을 크랭크샤프트에 전달하도록 피스톤 핀으로 그 일단이 상기 피스톤에 체결된 커넥팅 로드, 상기 피스톤 핀을 매개로 상기 커넥팅 로드에 그 일단이 편심되게 연결된 듀얼 링크 타입의 편심링크, 상기 편심링크의 타단에 그 일단이 연결되어 상기 편심링크를 회전시키는 듀얼 링크 타입의 스윙링크를 포함한다.

상기 편심링크의 일단에는 서로 대향하는 원형의 보스가 형성되고, 상기 보스에 상기 피스톤 핀이 끼워지는 조립홀이 편심되게 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 편심링크의 타단에는 상기 스윙링크와 핀으로 체결하기 위한 조립홀이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 스윙링크의 각 일단에는 조립홈이 형성하고, 상기 조립홈 속에 상기 편심링크의 타단이 삽입되어, 상기 스윙링크의 일단과 상기 편심링크의 타단이 상기 핀으로 체결된 것을 특징으로 한다.

상기 스윙링크의 타단들은 한 몸체를 형성하도록 연결부에서 서로 일체로 연결되고, 상기 연결부에는 상기 일단과 반대방향으로 2갈래로 연장된 형태의 핀보스가 형성되어, 상기 스윙링크를 스윙 동작시키기 위한 구동장치가 상기 핀보스와 핀을 통해 상기 스윙링크와 연결된 것을 특징으로 한다.

상기 피스톤에는 하부로부터 내측으로 파여진 형태의 조립홈이 형성되고, 상기 조립홈에 상기 편심링크의 일단이 삽입되어 상기 조립홈의 양쪽 측면에 의해 편심링크의 스윙 동작이 가이드되는 것을 특징으로 하는 가변 압축비 장치.

본 발명에 따른 가변 압축비 장치에 의하면, 피스톤과 커넥팅 로드에 일단이 결합되는 편심링크가 듀얼 링크 타입으로 구성되어, 편심링크의 스윙 동작시에 동적 안정성이 향상됨과 더불어 듀얼 링크에 하중이 균등하게 분배되어 하중 밸런싱 측면에서도 유리할 뿐만 아니라 구조적인 강성도 향상됨과 더불어 메인 베어링의 편마모도 방지할 수 있고, 편심링크가 안정적인 스윙 운동을 함에 따라 편심링크의 운동 안정성 향상을 위한 가이드장치 등이 불필요해져 구조의 단순화 및 제작의 용이성이 향상되며, 피스톤과 커넥팅 로드를 연결하는 피스톤 핀의 핀 보스를 스러스트 하중을 컨트롤하기 위한 가이드로 활용할 수 있어서 별도의 스러스트 하중 가이드를 위한 가이드 장치가 불필요해지는 등의 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 가변 압축비 장치의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 듀얼 링크 타입의 편심링크의 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1을 참조하면, 연소실을 형성하는 피스톤(1)에는 하부로부터 내측을 향해 파여진 형태의 조립홈이 형성되고, 상기 조립홈 속에 커넥팅 로드(2)의 일단이 삽입되어 피스톤 핀(3)으로 결합된다.

상기 피스톤(1)에는 상기 조립홈과 연통하는 조립홀이 직경방향으로 형성되어, 상기 조립홀에 상기 피스톤 핀(3)이 끼워져서 상기 커넥팅 로드(2)의 일단과 상기 피스톤(1)을 연결하게 된다.

상기 커넥팅 로드(2)의 타단은 크랭크 샤프트(4)와 결합되어, 상기 커넥팅 로드의 상하 운동이 상기 크랭크 샤프트(4)의 회전운동으로 전환된다.

상기 커넥팅 로드(2)의 양측으로 듀얼 링크 타입의 편심링크(5a,5b)가 각각 배치된다. 상기 편심링크(5a,5b)는 상기 피스톤(1)의 조립홈 속에 그 일단이 각각 삽입되어 상기 피스톤 핀(3)에 의해 상기 커넥팅 로드(2)의 일단과 연결된다.

상기 조립홈(1)의 양쪽 측면(1a)은 상기 편심링크(5a,5b)가 스윙 동작을 할 때에 가이드 역할을 하여 편심링크(5a,5b)의 스윙 동작의 안정성을 향상시킨다.

상기 편심링크(5a,5b)의 각 타단은 듀얼 링크 타입의 스윙링크(6a,6b)의 일단에 각각 연결된다.

상기 스윙링크(6a,6b)의 각 일단은 조립홈을 각각 형성하고, 상기 조립홈 속에 상기 편심링크(5a,5b)의 각 타단이 삽입되어, 상기 스윙링크(6a,6b)의 일단과 상기 편심링크(5a,5b)의 타단이 핀으로 체결된다.

상기 스윙링크(6a,6b)의 타단들은 한 몸체를 형성하도록 연결부(6c)에서 서로 일체로 연결되고, 상기 연결부(6c)에는 상기 일단과 반대방향으로 2갈래로 연장된 형태의 핀보스(6d)가 형성되어, 상기 스윙링크(6a,6b)를 스윙 동작시키기 위한 구동장치가 상기 핀보스(6d)와 핀(6e)을 통해 상기 스윙링크(6a,6b)와 연결된다.

상기 구동장치는 모터와 같은 전동장치나 유압으로 작동되는 유압장치 등으로 구성될 수 있다.

상기 구동장치의 작동으로 상기 스윙링크(6a,6b)가 스윙 운동을 하고, 상기 스윙링크의 운동은 상기 편심링크(5a,5b)에 전달되어서 스윙 운동을 하게 되며, 상기 편신링크(5a,5b)의 스윙 운동은 상기 피스톤(1)의 상사점 높이를 변화시켜서 압축비를 가변시키게 된다.

도 2를 참조하면, 상기 각 편심링크(5a,5b)의 일단에는 원형의 보스(5aa,5ba)가 서로 대향하도록 돌출하게 형성되고, 상기 각 보스(6aa,6ab)의 중심을 벗어나서 조립홀(6ab,6bb)이 편심되게 관통해서 형성되며, 상기 각 조립홀(6ab,6bb)을 통해 상기 피스톤 핀(3)이 끼워지게 된다.

상기 각 편심링크(5a,5b)의 타단에도 관통하는 조립홀(5ac,5bc)이 형성되어, 상기 각 편심링크의 타단이 상기 스윙링크(6a,6b)의 조립홈 속에 삽입되어 상기 조립홀(5ac,5bc)에 끼워지는 핀으로 체결된다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

1: 피스톤
2: 커넥팅 로드
3: 피스톤 핀
4: 크랭크 샤프트
5a, 5b: 편심링크
6a, 6b: 스윙링크

Claims (6)

1. 연소실을 형성하는 피스톤과,
   상기 피스톤의 운동을 크랭크샤프트에 전달하도록 피스톤 핀으로 그 일단이 상기 피스톤에 체결된 커넥팅 로드,
   상기 피스톤 핀을 매개로 상기 커넥팅 로드에 그 일단이 편심되게 연결된 듀얼 링크 타입의 편심링크,
   상기 편심링크의 타단에 그 일단이 연결되어 상기 편심링크를 회전시키는 듀얼 링크 타입의 스윙링크;
   상기 편심링크의 일단에 서로 대향하는 원형의 보스가 형성되고, 상기 보스에 상기 피스톤이 끼워지도록 구비되는 조립홀;
   상기 편심링크의 타단에 형성되어 상기 스윙링크와 핀으로 체결하기 위한 조립홀;
   상기 스윙링크의 각 일단에 조립홈이 형성되고, 상기 조립홈 속에 상기 편심링크의 타단이 삽입되어, 상기 스윙링크의 일단과 상기 편심링크의 타단이 상기 핀으로 체결되고,
   상기 스윙링크의 타단들은 한 몸체를 형성하도록 연결부에서 서로 일체로 연결되고, 상기 연결부에는 상기 일단과 반대방향으로 2갈래로 연장된 형태의 핀보스가 형성되어, 상기 스윙링크를 스윙동작시키기 위한 구동장치가 상기 핀보스와 핀을 통해 상기 스윙링크와 연결된 것을 특징으로 하는 가변 압축비 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서, 상기 피스톤에는 하부로부터 내측으로 파여진 형태의 조립홈이 형성되고, 상기 조립홈에 상기 편심링크의 일단이 삽입되어 상기 조립홈의 양쪽 측면에 의해 편심링크의 스윙 동작이 가이드되는 것을 특징으로 하는 가변 압축비 장치.
   

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