KR20000057673A - 왕복 피스톤 내연 기관의 크랭크 케이스 지지 구조체 - Google Patents

왕복 피스톤 내연 기관의 크랭크 케이스 지지 구조체 Download PDF

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KR20000057673A
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켐프너미하엘
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볼프강 후텐로커
폭스바겐 악티엔 게젤샤프트
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Abstract

크랭크 케이스의 오일팬에 면하고 있는 개구부 영역을 위한 지지 구조체는 판형 부품을 구비하는데, 이 부품은 러그(14)에 의해 크랭크 케이스 벽에 고정되어 크랭크 케이스를 보강시켜주며, 이 부품에는 일체적인 부품으로서 밸런스 샤프트를 수납하는 베어링부(8 및 9)가 마련되어 있다.

Description

왕복 피스톤 내연 기관의 크랭크 케이스 지지 구조체{SUPPORTING STRUCTURE FOR THE CRANKCASE OF A RECIPROCATING PISTON INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
DE 42 04 522 C1호에는 크랭크 샤프트를 종축 방향으로 수용하는 플랜지면에 오일팬을 고정시키는 것이 개시되어 있다. 이 플랜지면에는 오일팬에 대향하는 크랭크 케이스의 개구부 영역에서 횡방향 및 종방향으로 연장하는 일종의 접시 형태로 된 소음 제거용 부품이 배치되어 있다. 이 부품과 오일팬 사이에서 밸런스 샤프트가 회전하고, 이 밸런스 샤프트는 상기 부품의 원호형 돌출부에 의해서 일부가 삽입되어져 있다. 특수하게 형성된 밸런스 샤프트는 접시형 돌출부와 함께 크랭크 케이스의 종방향으로 연장하는 댐퍼 챔버를 형성하고, 이 챔버는 부품 상의 개구부를 거쳐 그 상부에 있는 크랭크 기구와 연통되어 있다. 이렇게 배치하는 목적은 왕복 피스톤의 상하 작동에 의해서 일어나는 가스 충돌을 개구부를 거쳐 크랭크 샤프트에 거의 축방향으로 평행한 모든 방향으로 분산함으로써 오일팬이 요동하는 가스 기둥에 의해 직접 충격을 받는 것을 피하는 데 있다.
DE-Z MTZ 엔진 공학 잡지 제56권, 1995년 9호 531쪽에는 측면 크랭크 케이스 벽이 크랭크 샤프트 베어링부 중심을 거쳐 오일팬 방향으로 연장하는 왕복 피스톤 내연 기관에 대해 공지되어 있다. 상술한 종래 기술과 비교할 수 있는 것으로서, 오일팬과 크랭크 케이스 사이에 있는 종래 기술과 비교 가능한 연결면에는 실질적으로 편평한 면에 위치하고, 비교해 보면 금은선으로 세공된 프레임부가 형성되어 있고, 상기 프레임은 모든 경우에 있어 3개의 해당 나사 결합을 위한 관통 개구부를 구비한 웹을 각각의 실린더 사이의 횡단면에 마련한다. 양쪽의 외부 나사 결합부는 중간 나사 결합부가 각각 외부 나사 결합부 위에 있는 크랭크 샤프트 베어링부 반쪽 접시형 부재 내로 삽입되면서 측면 크랭크 케이스 벽의 영역에서 이 크랭크 케이스 벽과 결속된다.
종래 기술의 또 다른 구성은 DE-Z MTZ 엔진 공학 잡지 제57권, 1996년 9호 496쪽에 공지되어 있는데, 실질적으로 실린더 하부 영역에서 밸런스 기어가 서로 상반되게 회전하는 2개의 샤프트와 일체로 되어 있다. 중심 실린더의 크랭크암 상에 배치된 기어휠을 거쳐 한쪽 밸런스 샤프트가 다른 밸런스 샤프트에 대해 그 반대로 구동되도록 양쪽의 밸런스 샤프트는 구동된다. 원칙적으로, 이러한 밸런스 샤프트는 이전에 상술한 2개 샤프트의 밸런스 기어의 종류로 예를 들어 DE-OS 22 53 605호에 개시되어 있다. 그러나, 이 경우에서 분리형 지지 프레임은 2개의 스러스트 베어링을 오일팬 방향으로 연장하지 않고, 분리형 덮개판에 의해 양쪽 샤프트의 베어링부에 고정될 수 있다. 주 스러스트 베어링에의 결속은 크랭크 샤프트에 윤활유를 공급해 주는 핀에 의해 이루어지고, 이 때 종방향 보어 및 횡방향 보어를 비교적 많이 형성하여 보조 샤프트의 전체적인 베어링 위치부를 제공한다.
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 왕복 피스톤 내연 기관의 크랭크 케이스 지지 구조체에 관한 것이다.
도1은 비설치 부품에 대한 개략적인 하부 사시도이다.
도2는 크랭크 케이스를 제외한 크랭크 구동부를 부분적으로 도시한 왕복 피스톤 내연 기관 내 조립된 부품의 개략적인 사시도이다.
도3은 도2의 정면도이다.
도4는 도3의 측면도이다.
도5는 도1의 X 방향에 본 평면도이다.
도6은 도5의 VI-VI선을 따라 취한 단면도이다.
도7은 도6의 VII-VII선을 따라 취한 단면도이다.
본 발명은 밸런스 샤프트의 설치 구조를 고려하여 최적의 설치 공간을 갖고, 하나의 오일팬을 향한 크랭크 케이스의 개구부 영역을 지지하는 지지 구조체를 얻는 데 있다.
본 발명의 목적은 청구항 1의 특징부에 의해 달성된다.
본 발명의 유리한 구성은 청구 범위에 기재되어 있다.
본 발명에 따르면, 플랜지에 고정된 오일팬에 대향하는 크랭크 케이스의 개구부 영역에는 상기 크랭크 케이스의 횡방향 또는 종방향으로 연장하는 부품이 배치되어 있고, 이 부품은 최적의 보강을 얻기 위해 실질적으로 판형으로 형성되고, 이 크랭크 케이스의 개구부 영역을 오일팬에 대해 실질적으로 분리시키도록 한다. 크랭크 케이스의 구동부와 측벽 사이에 예기치 않은 부재의 울림을 전달하는 통로를 피하기 위해, 이 부품은 해제 가능한 결합 부재에 의해 개구부 영역을 둘러 싸고 있는 플랜지에만 결속되고, 동시에 최적의 설치 공간을 사용하며, 하나의 밸런스 샤프트는 상당한 정도의 기능 일체로 상기 부품에 형성된 베어링부에 의해서 지지된다. 또한, 이 판형의 부품 구성은, 상기 부품이 크랭크 구동부에 의해 공기와 혼합되어 분출된 윤활유를 목적대로 수용하고 창 모양의 소정의 개구부를 거쳐 오일팬으로 안내되는 오일판으로 작동될 수 있는 장점을 갖는다.
본 발명의 바람직한 구성에 있어서, 베어링부는 부품과 일체이면서도 동질의 재료로 구성하고 돌출된 베어링대가 분리되지 않게 형성되어 있다.
이렇게 하여, 이와 같은 베어링대가 최적의 공간을 사용하기 위해 단부측에서 보면 벽에 일체되게 형성되는 것이 유리하며, 또한 이 때 밸런스 샤프트의 구동이 일어나도록 하는 것은 더욱 바람직한 구성이다.
비분리형 베어링부는 부품 및 조립에 있어 고비용을 피할 수 있고, 또한 베어링대가 있는 단부측에 대향 위치한 다른 단부측으로부터 밸런스 샤프트를 삽입 설치할 수 있게 해 준다.
또한, 크랭크 구동부를 향한 부품의 면은 적어도 부분적으로는 크랭크 구동부의 바이올린 형상의 커넥팅 로드에 아주 인접하여 위치 형성됨으로써, 종래 기술에 공지된 바와 같은 분리형 오일 분출판을 피할 수 있는 유리한 점이 있다.
또한, 공간 사용을 더욱 개선시키기 위해, 측벽에 인접시키고 밸런스 샤프트 옆에 위치하는 내연 기관의 보조 조립체가, 바람직하게는 오일 펌프가, 부품 상에 배치되어 있다. 바람직하게는, 이 때 구동휠은 단부벽 전방에 위치한 가동면에서 구동하고, 이러한 가동면에 보조 샤프트의 구동휠, 또 다른 리버스 휠(reverse wheel) 및 크랭크 샤프트의 말단 구동휠이 위치 해 있다.
또한, 바람직하게는 보조 샤프트의 베어링 위치부에 윤활유 공급을 할 수 있도록 하기 위해 이러한 부품에 채널 시스템을 마련할 수 있는 데, 이런 채널 시스템은 유입 채널에 의해서 크랭크 케이스 내에 있는 오일 주채널과 연결되어져 있다.
본 발명의 장점 및 특징은 도면을 근거로 하여 이하에서 상세히 설명된다.
왕복 피스톤 내연 기관에는 그 안에서 회전될 수 있게 지지되어 있는 크랭크 샤프트(1)를 구비한 도시하지 않은 크랭크 케이스가 마련되어 있다. 크랭크 케이스의 측벽은 도시하지 않은 오일팬 방향으로 크랭크 샤프트 중심(2)을 지나 플랜지면(E)에 안내된다. 크랭크 케이스의 벽에 연결된 부품(3)이 오일팬 방향으로 상기 플랜지면(E)에 연결된다. 이 부품은 실질적으로는 판형으로 형성되고 크랭크 케이스의 종방향(L) 및 횡방향(Q)으로 연장되며, 크랭크 케이스의 개구부 영역을 둘러 싸고 있는 플랜지로 결속하여 크랭크 기구(4)를 실질적으로 오일팬에 대해 분리시킨다.
크랭크 기구(4)로 향한 부품(3)의 면(5)은 회전을 통해 생기는 바이올린 형상의 커넥팅 로드에 대응하여 적어도 크랭크 기구(4)의 크랭크암(6)의 영역에 형성되어 있다. 크랭크 기구(4)로부터 방향을 바꿔 오일팬을 향하는 면 위에 있는 부품(3)은 일체이면서도 단일 재료로 형성되며 분리되지 않는 베어링부(8, 9)를 제공하는 베어링대(10, 11)를 갖추고 있다.
특히, 도5에 도시된 바와 같이, 부품(3)은 실질적으로는 직사각형으로 형성되며, 양쪽의 종방향측(12, 13)에 나사 결합을 실행하기 위한 러그(14)가 배치되어 있다. 이러한 러그에 의해서 부품(3)이 크랭크 케이스 상의 플랜지면(E)에 고정된다.
종측(12 및 13) 사이의 단부측에 있는 각각의 정면부(15 및 16)는 종방향(L)으로 연장된다.
하나의 정면부(15)는 단부벽(17)으로 형성되고, 특히 베어링대(10)를 일체로 취한다.
도2, 도3 및 도4에 따른 부품(3)의 설치 상태에서, 베어링부(8 및 9)에는 밸런스 샤프트(20)가 회전 가능하게 지지된다. 이 밸런스 샤프트는 조정부(21)와 통합적 일체로 제공되어 정면부(16)로부터 먼저 베어링부(9)를 거치고, 다음으로 또 다른 베어링부(8)를 거쳐 삽입 설치된다. 삽입 설치된 상태에서 베어링부(8)를 관통하는 밸런스 샤프트(20)의 옵셋 핀(22)에 체인 휠로 형성되어 있는 구동휠(23)이 위치하고, 다음으로 또 다른 조정부(24)가 장착되어 있다. 이런 배치는 베어링부(9)가 말단 베어링부로서 형성될 때 단부벽(17)의 내측(25)에 맞대어 위치해 있는 밸런스 샤프트(20)의 칼라(26)와 함께 축방향 지지를 보장한다.
조정부(21)의 이동 베어링부는 이와 같은 조정부(21)의 최적 설치공간을 면(7)에 확보시켜 준다. 이 면은 단면(7a)에서 절결되어 있는 성형 형상면(27)과 일치하게 되어 있다.
양쪽의 베어링대(10 및 11) 사이의 면(7)에는 교차 보강 리브(30)가 마련되어 있고, 이 보강 리브는 교차점(31)에서 교차한다.
도1 및 도5에 도시된 바와 같이, 면(7)은 또한 웹(32)을 지지하고, 이 웹은 도시하지 않았지만 밸런스 샤프트(20)의 케이스와 접해 있다. 이와 같은 웹(32)은 단부벽(17)으로부터 나와 이격 연장되고 정면부(16)를 따라 종측(13)에 대해 평행하게 그리고 다시 또 다른 종측(12)에 대해 실질적으로 평행하게 내부로 이동된다. 이러한 종측(12 및 13)의 영역에서는 크랭크 기구(4)로부터 오일팬으로 윤활유가 누출될 수 있게 창 모양의 개구부가 종측과 웹(32) 사이에 배치된다.
밸런스 샤프트(20)의 구동은 밸런스 샤프트(1)의 말단 구동휠(40)로부터 일어난다. 이러한 말단 구동휠(40)은 구동휠(23)과 함께 체인(41)을 위한 구동면(T)을 제한하고 있다. 도2 및 도3에 도시된 바와 같이, 체인(41)은 회전 반대 방향을 위한 후방측에 의해서 밸런스 샤프트(20)를 구동시킨다. 이런 목적을 위해서, 2개의 리버스 휠(42)이 마련되고, 이런 리버스 휠(42) 중 하나는 단부벽(17)의 베어링부(43)에 회전 가능하게 고정 유지된다. 또 다른 리버스 휠(42)은 도시하지 않았지만 왕복 피스톤 내연 기관의 오일 펌프용 구동휠로서 작동한다. 상기 오일 펌프는 단부벽(17)의 내측(25)과 면(7)사이에 최적의 설치 공간을 사용하기 위하여 밸런스 샤프트(20) 옆에 위치시키고 부품(3) 상에 해제 가능하게 배치된다. 면(7)은 이러한 목적을 위해 고정점(44)을 갖는다.
베어링부(8 및 9)에 윤활유를 공급하기 위해 그리고 외부 도관을 피하기 위해, 부품(3)에는 윤활유용 채널 시스템이 마련되어 있다. 플랜지면(E)으로부터 나오는 베어링대(11)의 영역에서는 실질적으로 횡방향으로 연장하는 하나의 유입 채널(45)이 마련되어 있고, 이 채널은 베어링부(9)까지 연장된다. 면(7)으로부터 돌출하여 형성된 가대에서 유입 채널(45)과 교차하는 공급 채널(47)이 밸런스 샤프트에 평행하게 연장되며, 이 공급 채널은 공급 윤활유를 베어링부(8)에 이송시킨다. 공급 채널(47)을 수용하는 가대(46)는 일련의 교차점(31)을 따라 연장한다.

Claims (15)

  1. 크랭크 케이스에 고정되는 오일팬에 대향하는 크랭크 케이스의 개구부 영역에 배치된, 실질적으로 크랭크 케이스의 횡방향(Q) 및 종방향(L)으로 연장하는 부품(3)을 형성하고, 상기 부품(3)과 오일팬 사이에서 밸런스 샤프트(20)가 회전하고, 상기 밸런스 샤프트는 부품(3)의 원호형 돌출부에 의해서 일부가 삽입된 왕복 피스톤 내연 기관의 크랭크 케이스 지지 구조체에 있어서,
    상기 부품(3)은 판형으로 형성되어 크랭크 케이스의 개구부 영역을 실질적으로 오일팬에 대해 분리시키고,
    상기 부품(3)은 해제 가능한 연결부에 의해서 개구부를 둘러 싸는 크랭크 케이스의 플랜지에만 고정되고,
    상기 밸런스 샤프트(20)은 일체로 상기 부품(3)에 형성된 베어링부(8, 9)에 의해서 지지되는 것을 특징으로 하는 크랭크 케이스 지지 구조체.
  2. 제1항에 있어서, 플랜지는 오일팬 방향으로 크랭크 샤프트 중심(2)에 대해 이격되어 위치한 플랜지면(E)을 제한하고 있는 것을 특징으로 하는 크랭크 케이스 지지 구조체.
  3. 제2항에 있어서, 크랭크 구동부(4)를 향한 부품(3)의 면(5)은 적어도 부분적 으로는 크랭크 구동부(4)의 바이올린 형상의 커넥팅 로드로 형성되는 것을 특징으로 하는 크랭크 케이스 지지 구조체.
  4. 선행항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부품(3)에는 오일팬을 향하는 면(7) 위로 돌출하고 베어링부(8, 9)를 수납하는 베어링대(10, 11)가 마련되는 것을 특징으로 하는 크랭크 케이스 지지 구조체.
  5. 제4항에 있어서, 상기 부품(3)은 크랭크 케이스의 개구부 영역에 대해 실질적으로 직사각형으로 형성되고, 베어링대(10, 11) 중 적어도 하나는 상기 부품(3)의 양 단부측(15, 16) 중 하나에 위치되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 크랭크 케이스 지지 구조체.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 베어링부(8, 9)는 분리되지 않고 상기 부품(3)과 동질의 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 크랭크 케이스 지지 구조체.
  7. 제5항에 있어서, 또 다른 베어링부(9)는 양 단부측(15, 16) 사이에 배치되고 밸런스 샤프트(20)의 조정부(21)는 상기 베어링부(9)와 베어링대(10)를 수납하는 단부측(15) 사이에 대향 단부측(16)이 위치되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 크랭크 케이스 지지 구조체.
  8. 제5항에 있어서, 밸런스 샤프트(20)의 조정부(24)는 베어링부(8)를 수납하는 단부측(15) 전방에 위치되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 크랭크 케이스 지지 구조체.
  9. 제8항에 있어서, 베어링대(10)는 단부측(15)에 위치한 하나의 단부벽(17)에 일체로 형성되고, 상기 단부벽은 밸런스 샤프트(20)를 구동시키는 순환 구동부의 리버스 휠(42)을 위한 베어링부(43)를 수납하는 것을 특징으로 하는 크랭크 케이스 지지 구조체.
  10. 제10항에 있어서, 리버스 휠(42)은 조정부(24)와 단부벽(17) 사이에 위치한 가동면(T) 내에서 구동하는 것을 특징으로 하는 크랭크 케이스 지지 구조체.
  11. 제10항에 있어서, 밸런스 샤프트(20)의 구동휠(23)과, 보조 조립체용 구동휠로 작동하는, 왕복 피스톤 내연 기관의 또 다른 리버스 휠(42)이 가동면(T) 내에 위치되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 크랭크 케이스 지지 구조체.
  12. 제11항에 있어서, 보조 조립체는 밸런스 샤프트(20) 옆에 위치시키고 해제 가능하게 상기 부품(3)에 고정 유지되는 것을 특징으로 하는 크랭크 케이스 지지 구조체.
  13. 제4항에 있어서, 상기 부품(3)에는 윤활유를 위한 채널 시스템이 마련되고, 상기 채널 시스템은 플랜지로부터 공급되는 적어도 하나의 유입 채널(45)을 베어링부(9)가 있는 베어링대(11)의 영역에 마련하는 것을 특징으로 하는 크랭크 케이스 지지 구조체.
  14. 제13항에 있어서, 공급 채널(47)은 상기 부품(3)에 있는 밸런스 샤프트(20)에 대해 평행하게 연장하면서 유입 채널(45)과 교차하고 베어링부(8 및 9)를 서로 연결시키는 것을 특징으로 하는 크랭크 케이스 지지 구조체.
  15. 제4항 또는 제13항에 있어서, 보강 리브(30)가 면(7)에서 대각선으로 연장하면서 교차하도록 배치되고, 공급 채널이 상기 보강 리브(30)에서 일련의 교차점(31)을 따라 연장하는 것을 특징으로 하는 크랭크 케이스 지지 구조체.
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