KR19980066174A

KR19980066174A - 피스톤의 동력전달 방법

Info

Publication number: KR19980066174A
Application number: KR1019970001529A
Authority: KR
Inventors: 이봉건
Original assignee: 이봉건
Priority date: 1997-01-20
Filing date: 1997-01-20
Publication date: 1998-10-15

Abstract

본 발명은 피스톤에 전달되는 폭발력을 크랭크 샤프트의 접선에 가깝도록 전달하기 위하여 피스톤의 왕복운동되는 각도를 크랭크 샤프트의 운동방향에 가깝도록 형성하므로써 실린더 벽면과의 힘의 작용을 감소시켜 마찰을 저하시키는 동시에 진동을 감소시키는 피스톤의 동력전달 방법에 관한 것으로 종래의 폭발 행정시 피스톤에 작용하는 폭발력이 커넥팅 로드를 따라 크랭크 샤프트의 접선방향으로 전달되는 동시에 피스톤의 측면방향으로 분산되면서 크랭크 샤프트를 회전시키므로 피스톤의 폭발력 일부가 소실되며 크랭크 샤프트에 전달되고 이렇게 분산된 힘에 의하여 피스톤과 실린더 내벽과의 마찰력이 증대되어 내연기관의 성능이 저하되는 문제점이 있어왔던바 본 발명은 왕복운동하는 피스톤의 연장선상에 크랭크 샤프트의 회전축심이 위치하는 종래의 피스톤 왕복운동선에서 크랭크 샤프트의 회전축심과 접선이 상사점에서 만나 형성하는 각의 범위내에서 피스톤의 왕복운동방향을 원운동하는 크랭크 샤프트의 접선방향에 가깝게 되도록 형성하여 피스톤의 폭발력에서 측방향의 손실이 감소되어 동력전달의 효율을 높이는 한편 피스톤의 측방향으로 작용하는 힘의 저하에 의하여 실린더의 내측벽과의 마찰력이 감소되어 내연기관의 성능을 향상시키는 효과가 있는 피스톤의 동력전달 방법이다.

Description

피스톤의 동력전달 방법

본 발명은 피스톤의 동력전달 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 폭발압축행정시 피스톤에 전달되는 폭발력을 크랭크 샤프트의 접선에 가깝도록 전달하기 위하여 피스톤의 왕복운동되는 각도를 크랭크 샤프트의 운동방향에 가깝도록 형성하므로써 실린더 벽면과의 힘의 작용을 감소시켜 마찰을 저하시키는 동시에 진동을 감소시키는 피스톤의 동력전달 방법에 관한 것이다.

종래에는 도 1에서 도시된 바와같이 실린더내에서 왕복 상하운동하는 피스톤(5)이 상사점(T)에서 하사점(C)으로 이동시 커넥팅 로드(7)를 통하여 크랭크 샤프트(1)에 힘을 전달할 때 크랭크 샤프트(1)의 회전축심(3)이 피스톤(5)의 상하운동 방향의 수직연장선상에 있다.

따라서 내연기관의 행정에서 피스톤(5)이 상사점(T)에서 하사점(C)으로 이동하면서 커넥팅 로드(7)가 시계방향으로 돌 때 좌측 원운동에 의하여 피스톤(5)이 상향으로 이동되며 압축이 되고 상사점(T)에서 폭발되어 우측 원운동시 실린더내의 폭발력이 피스톤(5)에 의하여 커넥팅 로드(7)로 전달되며 이때 크랭크 샤프트(1)의 접선방향으로 토오크가 발생하여 크랭크 샤프트(1)를 회전운동시킨다.

이러한 내연기관의 폭발에서 압축행정까지 실린더내를 왕복운동하는 피스톤(5)의 연장선상에 크랭크 샤프트(1)의 회전축심(3)이 위치하므로써 피스톤(5)이 f지점에 위치할 때 커넥팅 로드(7)에 전달되는 폭발력(H)을 분석하면 피스톤(5)과 크랭크 샤프트(1)의 접선방향이 이루는 각(a)에 의하여 크랭크 샤프트(1)에 전달되는 힘(I)은 H×COS a 가 되고 피스톤(5)의 내측벽에 작용하는 힘(K)은 H×SIN a로 분산되며 이에따라 피스톤(5)과 피스톤 내측벽과의 마찰력(M)은 H×SIN a× COS a가 된다. 따라서 크랭크 샤프트(1)를 회전시키는 피스톤(5)의 폭발력이 분산되면서 일부의 힘(I)이 크랭크 샤프트(1)에 전달되어 이때 작용하는 회전모우멘트는 M=(H×COS a) × D 이다.

그러나, 전술한 바와같은 종래의 폭발 행정시 피스톤에 작용하는 폭발력이 커넥팅 로드를 따라 크랭크 샤프트의 접선방향으로 전달되는 동시에 피스톤의 측면방향으로 분산되면서 크랭크 샤프트를 회전시키므로 피스톤의 폭발력 일부가 소실되며 크랭크 샤프트에 전달되고 이렇게 분산된 힘에 의하여 피스톤과 실린더 내벽과의 마찰력이 증대되어 내연기관의 성능이 저하되는 문제점이 있어왔다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 왕복운동하는 피스톤의 연장선상에 크랭크 샤프트의 회전축심이 위치하는 종래의 피스톤 왕복운동선에서 크랭크 샤프트의 회전축심과 접점이 상사점에서 만나 형성하는 각의 범위내에서 피스톤의 왕복운동방향을 원운동하는 크랭크 샤프트의 접선방향에 가깝게 되도록 형성하여 피스톤의 폭발력에서 측방향의 손실이 감소되어 크랭크 샤프트의 접선방향으로 손실을 최소화하며 전달되도록 하여 각도를 주어 동력전달의 효율을 높이는 한편 피스톤의 측방향으로 작용하는 힘의 저하에 의하여 실린더의 내측벽과의 마찰력이 감소되어 내연기관의 성능을 향상시키는 피스톤의 동력전달 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 피스톤이 크랭크 샤프트의 접선방향에 작용하는 운동각이 줄어듬에 따라 피스톤 왕복운동의 행정길이가 증가되어 피스톤이 하사점에 이를 때 종래보다 임의각만큼 크랭크 샤프트가 이동되어 기존보다 하사점에 이르는 시간이 길어지고 이에 가속시간을 보다 길게 연장할 수 있어 가속시간의 자승에 비례하여 힘을 증가하여 피스톤의 압축력을 향상시킨다.

이에따라 부수적인 효과로 크랭크 샤프트가 일정한 각도를 넘어서면서 크랭크 샤프트의 회전방향으로 피스톤을 실린더 벽면으로 밀어 실린더의 진동방향에 역으로 힘을 작용하여 진동을 줄여준다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상사점과 크랭크 샤프트의 회전축심의 연장선상에서 피스톤이 왕복운동하는 내연기관에 있어서, 크랭크 샤프트의 회전축심과 피스톤 운동 방향과 상사점에서 만나 이루는 각이 회전반경과 이루는 각도 범위내에서 상기 연장선상에 임의각을 이루며 피스톤의 왕복운동방향을 형성하여 크랭크 샤프트의 접선회전방향과 근접되도록 구성된다.

도 1은 종래의 피스톤 행정을 개략적으로 도시한 작동상태도,

도 2는 본 발명의 피스톤 행정을 개략적으로 도시한 작동상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 크랭크 샤프트, 3 : 회전축심,

5 : 커넥팅 로드, T : 상사점,

C : 하사점, w : 이동각,

H : 폭발력.

이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

종래 피스톤의 왕복운동방향과 크랭크 샤프트(1)의 회전축심(3)의 연장선상에서 각도 c를 이루며 왕복운동하는 피스톤이 f지점에 위치할 때 커넥팅 로드(5)가 크랭크 샤프트(1)의 접선과 이루는 각은 b를 형성한다. 따라서 피스톤에 작용하는 폭발력(H)이 같다고 할 때 종래의 f지점에서 크랭크 샤프트(1)의 접선방향에 작용하는 힘(I)은 H×COS a 가 되고 본 발명에 의한 f지점에서 크랭크 샤프트(1)의 접선방향에 작용하는 힘(I')은 H×COS b를 형성한다. 따라서 각 a b 이고 힘은 H×COS a H×COS b 로 본 발명에서의 크랭크 샤프트(1)에 작용하는 접선방향의 힘(I')은 종래보다 증가되고 측방향의 힘(K')은 감소된다. 따라서 본 발명의 마찰력(M')은 H × SIN b ×COS b로되어 종래의 마찰력(M)인 H × SIN a × SIN a 보다 저하됨을 알 수 있다.

이렇게 상기 크랭크 샤프트(1)의 접선방향에 작용하는 힘의 증가에 비례하여 크랭크 샤프트(1)의 회전모우멘트가 증가됨은 물론이다.

또한 피스톤이 크랭크 샤프트(1)의 접선방향에 작용하는 운동각이 종래보다 줄어듬에 따라 피스톤 왕복운동의 행정길이가 증가되어 피스톤이 하사점(C)에 이를 때 종래보다 임의각인 w 만큼 크랭크 샤프트(1)가 이동되어 기존보다 하사점(C)에 이르는 시간이 길어지고 이에따라 가속되는 시간을 보다 길게 연장할 수 있다. 따라서 가속시간의 자승에 비례하여 크랭크 샤프트(1)의 접선방향에 작용하는 힘이 증가되어 피스톤의 압축력을 향상시킨다.

미설명부호 L 은 피스톤의 행정구간이다.

상기와 같은 본 발명의 작용효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도면을 참조하면 피스톤의 왕복운동방향을 종래의 크랭크 샤프트(1) 회전축심(3)의 연장선에서 상사점(T)을 기준으로 하여 각도 c 를 형성하도록 하면 피스톤이 폭발행정에서 압축행정으로 이동하는 즉, 상사점(T)에서 하사점(C)으로 이동되면서 피스톤의 왕복운동방향과 크랭크 샤프트(1)의 회전접선방향이 상호 근접되어 피스톤의 폭발력이 실린더의 측방향으로 거의 분산되지 않고 크랭크 샤프트(1)의 접선방향으로 힘이 가해져 크랭크 샤프트(1)의 회전력을 증대시킨다.

또한 커넥팅 로드(5)의 운동각이 종래보다 상대적으로 작아져 크랭크 샤프트(1)의 하사점(C)까지의 행정길이가 종래보다 -COS b만큼 증가되고 이에따라 하사점(C)까지의 가속시간이 증대되어 피스톤의 압축력을 증대시킨다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 왕복운동하는 피스톤의 연장선상에 크랭크 샤프트의 회전축심이 위치하는 종래의 피스톤 왕복운동 연장선상에서 크랭크 샤프트의 회전축심과 접선이 상사점에서 만나 형성하는 각의 범위내에서 피스톤의 왕복운동방향을 원운동하는 크랭크 샤프트의 접선방향에 가깝게 되도록 형성하여 피스톤의 폭발력에서 측방향의 손실이 감소되어 크랭크 샤프트의 접선방향으로 전달되도록 하여 동력전달의 효율을 높이는 한편 피스톤의 측방향으로 작용하는 힘의 저하에 의하여 실린더의 내측벽과의 마찰력이 감소되어 내연기관의 성능을 향상시키는 효과가 있다.

Claims

상사점(T)과 크랭크 샤프트(1)의 회전축심(3)의 연장선상에서 피스톤이 왕복운동하는 내연기관에 있어서, 크랭크 샤프트(1)의 회전축심(3)과 피스톤 운동방향과 상사점(T)에서 만나 이루는 각이 회전방향과 이루는 각도 범위내에서 상기 연장선상과 임의각을 이루는 피스톤의 왕복운동방향을 형성하여 크랭크 샤프트(1)의 접선회전방향과 근접되도록 하는 것을 특징으로 하는 피스톤의 동력전달 방법.