KR101405673B1

KR101405673B1 - Crankshaft of Engine

Info

Publication number: KR101405673B1
Application number: KR1020080104798A
Authority: KR
Inventors: 류현수
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2008-10-24
Filing date: 2008-10-24
Publication date: 2014-06-10
Also published as: KR20100045721A

Abstract

본 발명은 2기통 운전을 상용운전 모드로 설정하고, 엔진의 출력성능 및 소음 진동 특성을 2기통 운전 상태에 최적화시키며, 3기통으로 운전시에도 소음 진동 특성의 악화를 최소화하도록 하고, 간단한 구조로 중량이 저감되며, 제작이 용이하고 제작비용이 저렴한 크랭크샤프트를 제공한다.In the present invention, the two-cylinder operation is set to the normal operation mode, the output performance and the noise and vibration characteristics of the engine are optimized to the two-cylinder operation state, and the deterioration of the noise and vibration characteristics is minimized even when the three- The weight is reduced, and the crankshaft is easy to manufacture and low in manufacturing cost.

밸런스웨이트, 크랭크핀, 가변기통Balance weight, crankpin, adjustable cylinder

Description

[0001] Crankshaft of an engine [0002]

본 발명은 엔진의 크랭크샤프트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 직렬로 배치된 3개의 실린더를 가지며 모든 실린더에서 폭발행정을 수행할 수도 있고 일부 실린더의 폭발행정을 생략할 수도 있는 가변기통 엔진을 위한 크랭크샤프트의 구조에 관한 기술이다.The present invention relates to a crankshaft of an engine and more particularly to a crankshaft for a variable cylinder engine having three cylinders arranged in series and capable of performing an explosion stroke in all cylinders and omitting the explosion stroke of some cylinders This is a technique relating to the structure of a shaft.

가변기통 엔진은 일정한 조건하에서는 모든 실린더에서 폭발행정이 이루어지는 것이 아니라, 일부 실린더에서의 폭발행정을 생략하고 휴지하도록 함으로써 연료의 소비를 저감하도록 하는 것이다.In the variable cylinder engine, the explosion stroke is not performed in all the cylinders under a certain condition, but the fuel consumption is reduced by omitting the explosion stroke in some cylinders and stopping the engine.

통상 엔진은 모든 실린더에서 정상적인 폭발행정이 정해진 순서에 따라 차례로 수행되는 것을 기본으로 하여 설계되므로, 이러한 통상의 엔진에서 어느 하나 또는 그 이상의 실린더에서 폭발행정을 수행하지 않고 휴지 상태로 하는 경우에는 부등간격 점화가 발생되고, 이에 의해 소음 진동이 악화되며, 흡/배기 간격도 부등간격이 되어 흡배기효율 저하로 엔진의 성능이 저하되고, 이에 따라 연비가 악화되는 문제가 있다.Since the normal engine is designed on the basis that normal explosion strokes are sequentially performed in the predetermined order in all the cylinders, when the ordinary engine is put in a dormant state without performing the explosion stroke in any one or more of the cylinders, Ignition is generated, thereby deteriorating the noise vibrations, and the intake / exhaust intervals become unequal intervals, so that the efficiency of the engine is lowered due to the reduction of the intake and exhaust efficiency, thereby deteriorating the fuel efficiency.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 직렬 3기통 엔진에 사용되는 크랭크샤프트(500)는 크랭크핀(502)이 각각 120도 간격으로 균일하게 벌어져서 배치되어 있어서, 모든 실린더에서 정해진 순서에 따라 균일한 간격으로 점화가 발생되어 폭발행정이 이루어지는 것이 예정되어 있으므로, 상기한 바와 같이 어느 한 실린더의 점화가 이루어지지 않는 작동시에는 상기한 바와 같은 문제의 발생이 필연적인 것이다.That is, as shown in FIG. 1, the crankshaft 500 used in a conventional three-cylinder three-cylinder engine is arranged such that the crankpins 502 are uniformly spread at intervals of 120 degrees, It is expected that the explosion stroke will occur due to the occurrence of the ignition at an interval. Therefore, when the ignition of any one of the cylinders is not performed, the above-described problem is inevitable.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 고유가 시대의 저연비 성능에 대한 기대에 충분히 부합하기 위하여, 2기통 운전을 상용운전 모드로 설정하고, 엔진의 출력성능 및 소음 진동 특성을 이 상태에 최적화시키며, 3기통으로 운전시에도 소음 진동 특성의 악화를 최소화하도록 한 직렬 3기통 가변 기통 엔진을 구성하기 위한 크랭크샤프트를 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a two-cylinder operation mode in which a two-cylinder operation is set to a commercial operation mode, The present invention provides a crankshaft for configuring a three-cylinder variable cylinder engine that is optimized for a three-cylinder engine and minimizes deterioration of noise and vibration characteristics even when operated by a three-cylinder engine.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명 엔진의 크랭크샤프트는In order to achieve the above object, the crankshaft of the present invention engine

총 3개의 크랭크핀이 크랭크샤프트의 중심축선을 지나는 단일 평면상에 배치되고;A total of three crank pins are disposed on a single plane passing the center axis of the crankshaft;

이중 2개는 상기 중심축선을 기준으로 나머지 하나와 반대방향으로 배치된 것Two of which are arranged in the direction opposite to the other with respect to the center axis

을 특징으로 한다..

상기 크랭크샤프트의 길이방향을 따라 일측으로부터 차례로 1번, 2번 및 3번으로 순서를 정할 때, 1번크랭크핀과 3번크랭크핀은 상기 중심축선을 기준으로 동일한 방향으로 배치되고;The first crank pin and the third crank pin are arranged in the same direction with respect to the central axis when the order is 1, 2 and 3 in order from one side along the longitudinal direction of the crankshaft;

2번크랭크핀은 상기 중심축선을 기준으로 상기 1번크랭크핀 및 3번크랭크핀과 반대방향으로 배치된 구조로 할 수 있다.And the second crank pin may be disposed in a direction opposite to the first crank pin and the third crank pin with respect to the center axis.

상기 1번크랭크핀을 상기 중심축선에 대해 지지하는 1번웨브에는 밸런스웨이트가 연장되어 형성되고;A balance weight is formed on the first web supporting the first crank pin with respect to the central axis line;

상기 3번크랭크핀을 상기 중심축선에 대해 지지하는 6번웨브에도 밸런스웨이트가 연장되어 형성되며;A balance weight is formed on the sixth web supporting the third crank pin with respect to the central axis;

상기 1번크랭크핀을 지지하는 2번웨브와, 상기 2번크랭크핀을 지지하는 3번웨브 및 4번웨브와, 상기 3번크랭크핀을 지지하는 5번웨브는 밸런스웨이트가 연장되어 형성되지 않는 구조로 할 수 있다.A web No. 2 supporting the crank pin No. 1, a web No. 3 and a web No. 4 supporting the No. 2 crank pin, and a No. 5 web supporting the No. 3 crank pin, Structure.

상기 밸런스웨이트 각각은, 하나의 크랭크핀 질량의 50%와, 한 기통에 대한 왕복질량의 50%와, 하나의 커넥팅로드 대단부 회전질량의 50%를 합한 질량과 동일하게 형성되는 구조로 할 수 있다.Each of the balance weights may be formed so as to be equal to the sum of 50% of one crankpin mass, 50% of the reciprocating mass for one cylinder, and 50% of the rotational mass of one connecting rod have.

도 2를 참조하면, 본 발명 실시예는 총 3개의 크랭크핀이 크랭크샤프트(1)의 중심축선(C)을 지나는 단일 평면상에 배치되고; 이중 2개는 상기 중심축선(C)을 기준으로 나머지 하나와 반대방향으로 배치된 구조이다.2, the embodiment of the present invention is arranged such that a total of three crank pins are disposed on a single plane passing the center axis C of the crankshaft 1; And two of them are arranged in a direction opposite to the other one with respect to the center axis C.

물론, 상기 크랭크샤프트(1)의 중심축선(C)은 메인저널(3)의 중심축선을 말한다.Of course, the center axis C of the crankshaft 1 refers to the central axis of the main journal 3.

상기 크랭크샤프트(1)의 길이방향을 따라 일측으로부터 차례로 1번, 2번 및 3번으로 순서를 정할 때, 1번크랭크핀(5)과 3번크랭크핀(9)은 상기 중심축선(C)을 기준으로 동일한 방향으로 배치되고, 2번크랭크핀(7)은 상기 중심축선(C)을 기준으로 상기 1번크랭크핀(5) 및 3번크랭크핀(9)과 반대방향으로 배치된 구조이다.The first crank pin 5 and the third crank pin 9 are arranged on the center axis C in order from the one side along the longitudinal direction of the crankshaft 1, And the second crank pin 7 is disposed in the opposite direction to the first crank pin 5 and the third crank pin 9 with respect to the center axis C .

즉, 도시된 바와 같이 1번크랭크핀(5)과 3번크랭크핀(9)은 수직면 상에서 상측에 위치하고, 2번크랭크핀(7)은 상기 수직면 상에서 하측에 위치하여, 상기 1번크랭크핀(5) 및 3번크랭크핀(9)과는 180도의 위상차를 가지도록 배치한 것이다.That is, the first crank pin 5 and the third crank pin 9 are located on the upper side on the vertical plane, the second crank pin 7 is located on the lower side on the vertical plane, and the first crank pin 5 and the third crank pin 9 so as to have a phase difference of 180 degrees.

상기 1번크랭크핀(5)을 상기 중심축선(C)에 대해 지지하는 1번웨브(11)에는 밸런스웨이트(23)가 연장되어 형성되고, 상기 3번크랭크핀(9)을 상기 중심축선(C)에 대해 지지하는 6번웨브(21)에도 밸런스웨이트(23)가 연장되어 형성되며, 상기 1번크랭크핀(5)을 지지하는 2번웨브(13)와, 상기 2번크랭크핀(7)을 지지하는 3번웨브(15) 및 4번웨브(17)와, 상기 3번크랭크핀(9)을 지지하는 5번웨브(19)는 밸런스웨이트(23)가 연장되어 구비되어 있지 않은 구조이다.A balance weight 23 is formed to extend from the first web 11 supporting the first crank pin 5 to the center axis C and the third crank pin 9 is fixed to the center axis And a balance weight 23 is also extended to the sixth web 21 supporting the second crank pin 7 and the second crank pin 7. The second web 13 supporting the first crank pin 5 and the second crank pin 7 And a fifth web 19 for supporting the third crank pin 9 is provided with a structure in which the balance weight 23 is not extended to be.

따라서, 상기 밸런스웨이트(23) 각각은, 하나의 크랭크핀 질량의 50%와, 한 기통에 대한 왕복질량의 50%와, 하나의 커넥팅로드 대단부 회전질량의 50%를 합한 질량과 동일하게 형성함으로써, 불평형상태를 완전히 해소하도록 한다.Thus, each of the balance weights 23 is formed to have the same mass as 50% of one crankpin mass, 50% of the reciprocating mass for one cylinder, and 50% of the rotational mass of one connecting rod end Thereby completely eliminating the unbalanced state.

즉, 1번웨브(11)에 연결되어 형성된 밸런스웨이트(23)의 입장에서 보면, 2번크랭크핀(7) 질량은 1번크랭크핀(5)과 3번크랭크핀(9)에서 반씩 상쇄시키므로 1번크랭크핀(5)의 나머지 50%에 해당하는 질량을 상쇄시켜야 하며, 마찬가지로 2번 크랭크핀(7)에 연결된 왕복질량은 1번크랭크핀(5)과 3번크랭크핀(9)에 연결된 왕복질량에 의해 반씩 상쇄되어 1번크랭크핀(5)에 연결된 왕복질량의 나머지 50%를 상쇄시켜야 하고, 커넥팅로드 대단부 회전질량에 대해서도 마찬가지로 2번크랭크핀(7)에 연결된 것을 상쇄시킨 나머지 50%의 1번크랭크핀(5)에 연결된 커넥팅로드 대단부 회전질량을 상쇄시켜야 하므로, 이들을 모두 합한 질량이 되도록 형성하는 것이다.That is, from the viewpoint of the balance weight 23 connected to the No. 1 web 11, the mass of the crank pin 2 is canceled by half from the crank pin 1 and the crank pin 9 The mass corresponding to the remaining 50% of the crankpin No. 1 must be canceled and the mass of the reciprocating mass connected to the crankpin No. 2 is connected to the crankpin No. 5 and the crankpin No. 9 The remaining 50% of the reciprocating mass connected to the crank pin 5 is canceled by half by the reciprocating mass and the remaining 50% of the mass of the connecting rod is similarly canceled by the crank pin 7 The rotating mass of the connecting rod connected to the No. 1 crank pin 5 must be canceled, so that they are formed so as to have a total mass.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 크랭크샤프트(1)는 우선 양산성이 종래에 비하여 우수하다.The crankshaft 1 of the present invention constructed as described above is superior in mass productivity to the conventional one.

즉, 주물 또는 단조 제작시, 파팅라인이 단순하고 상하형의 2개의 금형만으로 완제품의 형상을 완성할 수 있어서 덧살이 최소화되어 투입되는 소재의 중량을 저감할 수 있고, 특히 단조 제작시 종래에는 형상을 만들기 위해 필요했던 트위스팅 장비가 불필요하다.That is, when the casting or forging is made, the parting line is simple and the shape of the finished product can be completed by only two molds of the upper and lower molds, so that the remainder can be minimized and the weight of the material to be introduced can be reduced. Twisting equipment was not necessary.

또한, 황삭 가공이 필요한 밸런스웨이트(23)를 2개만 형성하고 나머지는 모두 삭제한 구조이므로, 가공비가 저감되어 크랭크샤프트(1) 제작비용의 전반적인 저감을 가져올 수 있다.In addition, since only two balance weights 23 requiring rough machining are formed, and the rest are all eliminated, the machining cost is reduced, and the overall production cost of the crankshaft 1 can be reduced.

한편, 본 발명의 크랭크샤프트(1)는 종래 구조에 대비하여 밸런스웨이트(23) 하나의 크기는 다소 증가하지만, 나머지 4개의 밸런스웨이트(23)를 삭제한 효과에 의해 크랭크샤프트(1)의 대폭적인 경량화를 이룰 수 있다.On the other hand, the crankshaft 1 according to the present invention increases the size of one of the balance weights 23 slightly compared to the conventional structure, but by the effect of eliminating the remaining four balance weights 23, It is possible to achieve a light weight.

도 3을 참조하면, 본 발명 크랭크샤프트(1)가 적용된 엔진에서 2기통만 운전할 때의 점화순서 및 점화시기와 3기통으로 운전할 때의 점화순서 및 점화시기를 함께 비교하여 도시하고 있다.Referring to FIG. 3, the ignition sequence and the ignition timing when only the two cylinders are operated in the engine to which the crankshaft 1 of the present invention is applied are compared with the ignition sequence and the ignition timing when the engine is operated with the three cylinders.

2기통으로 운전할 때에는 1번실린더(25)와 3번실린더(29)만 교대로 점화하여 폭발행정을 수행하도록 한다. 따라서, 점화간격은 360도로 일정하여, 흡/배기가 규칙적으로 이루어져 흡/배기 효율의 상승으로 엔진 출력 및 연비의 향상을 가져오게 된다.When operating with two cylinders, only the first cylinder (25) and the third cylinder (29) are alternately ignited to perform the explosion stroke. Accordingly, the ignition interval is constant at 360 degrees, so that the intake / exhaust is regularly performed, thereby increasing the intake / exhaust efficiency and improving the engine output and fuel efficiency.

즉, 본 발명의 크랭크샤프트(1)가 적용된 엔진은 주로 상기와 같은 2기통으로 운전을 하는 것을 기본으로 하고 있기 때문에, 상기와 같이 2기통으로 운전을 할 때, 엔진 출력 및 연비 특성이 우수하게 형성되도록 한 것이다.That is, since the engine to which the crankshaft 1 of the present invention is applied is mainly operated by the two cylinders as described above, when the engine is operated with the two cylinders as described above, the engine output and fuel efficiency characteristics are excellent .

한편, 3기통으로 운전하는 경우를 보면, 1번실린더(25), 3번실린더(29), 2번실린더(27) 그리고 다시 1번실린더(25) 순서로 점화가 이루어지게 되며, 이 경우 점화 간격은 360도, 180도, 180도, 360도 순서로 형성되어 도 1의 종래 크랭크샤프트(1)를 적용한 경우에 비하여서는 소음 진동의 측면에서 다소 불리하지만, 고출력을 필요로 하는 경우에 일시적으로 사용될 수 있다.On the other hand, in the case of operating with three cylinders, ignition is performed in the order of the first cylinder 25, the third cylinder 29, the second cylinder 27, and the first cylinder 25, The interval is formed in the order of 360 degrees, 180 degrees, 180 degrees, and 360 degrees, which is somewhat disadvantageous in terms of noise vibration in comparison with the case where the conventional crankshaft 1 shown in FIG. 1 is applied. However, Can be used.

도 1은 종래 기술에 의한 크랭크샤프트 구조를 설명한 도면,1 is a view for explaining a crankshaft structure according to the prior art,

도 2는 본 발명에 따른 엔진의 크랭크샤프트 구조를 설명한 도면,2 is a view for explaining a crankshaft structure of an engine according to the present invention,

도 3은 본 발명의 크랭크샤프트가 채용된 엔진의 작동을 설명한 도면이다.3 is a view for explaining the operation of an engine employing the crankshaft of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.

1; 크랭크샤프트 3; 메인저널One; Crankshaft 3; Main Journal

5; 1번크랭크핀 7; 2번크랭크핀5; No. 1 crank pin 7; No. 2 crank pin

9; 3번크랭크핀 11; 1번웨브9; 3 crank pin 11; No. 1 web

13; 2번웨브 15; 3번웨브13; Second web 15; No. 3 web

17; 4번웨브 19; 5번웨브17; No. 4 web 19; No. 5 web

21; 6번웨브 23; 밸런스웨이트21; No. 6 web 23; Balance weight

25; 1번실린더 27; 2번실린더25; A No. 1 cylinder 27; Cylinder 2

29; 3번실린더 C; 중심축선29; Cylinder C 3; Center axis

Claims

A total of three crank pins are disposed on a single plane passing the center axis of the crankshaft;

Two of which are arranged in a direction opposite to the other one with respect to the central axis,

The first crank pin and the third crank pin are arranged in the same direction with respect to the central axis when the order is 1, 2 and 3 in order from one side along the longitudinal direction of the crankshaft;

The second crank pin is disposed in the direction opposite to the first crank pin and the third crank pin with respect to the center axis,

A balance weight is formed on the first web supporting the first crank pin with respect to the central axis line;

A balance weight is formed on the sixth web supporting the third crank pin with respect to the central axis;

A web No. 2 supporting the crank pin No. 1, a web No. 3 and a web No. 4 supporting the No. 2 crank pin and a No. 5 web supporting the No. 3 crank pin are not formed by extending the balance weight ,

Characterized in that each of the balance weights is formed to be equal to a sum of 50% of one crankpin mass, 50% of the reciprocating mass for one cylinder, and 50% of the one rotating mass of the connecting rod Crankshaft of the engine.

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