KR200166292Y1 - 밸런스 샤프트 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 밸런스 샤프트 장치에 관한 것으로서, 실린더 블록의 내측으로 회전가능하게 양단이 고정된 크랭크샤프트와, 크랭크샤프트에서 발생하게 되는 진동을 상쇄시키도록 밸런스 샤프트가 설치되어 있는 엔진에 있어서, 밸런스 샤프트를 삽입토록 하는 삽입공의 중심이 시린더 블록의 중심에 대해 간격(H',y')를 가지는 편심 베어링으로 이루어져 밸런스 샤프트가 발생시키는 안티 로링 모멘트를 바변시켜 토탈 모멘트를 줄일 수 있도록 한 것이다.

Description

밸런스 샤프트 장치

본 고안은 밸런스 샤프트 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 밸런스 샤프트(balance shaft device)에 의해 발생되는 안티롤링 모멘트(anti-rolling moment)를 각변시켜서 토탈 롤링 모멘트 (total rolling moment)가 제거되도록 하는 밸런스 샤프트 장치(balance shafr device)에 관한 것이다.

제1도는 일반적인 밸런스 샤프트의 설치상태를 도시한 개략도로서, 실린더 블록(cylinder block)(130)에 내입 되어서 실린더(cylinder)내를 왕복하게 되는 다수개으 피스톤(piston)(100)에는 커넥팅 로드(connecting rod)(110)의 상단은 피스톤핀(100)에 유동적으로 연결되고 하다은 실린더 블록에 양단이 고정되어서 피스톤(100)으 직선 운동을 회전 운동으로 변화하는 크랭크샤프트(120)의 크랭크 핀(미도시함)에 결합되다.

이때 커넥팅 로드(110)의 커넥팅 핀은 베어링을 개재하여 크랭크 핀에 결합 되어 있으므로, 커넥터 로드(10)는 크랭크 핀을 중심으로 회전하게 된다.

이 크랭크샤프트(120)의 양측 단부에는 크랭크샤프트(120)의 회전력을 다른 부위에 전달하거나, 크랭크샤프트(120)의 원활한 회전을 유도하기 위한 플라이 휠(fly wheel)이 결합되어 있다.

이에 따라 연소실에 유입된 혼합기의 연소시에 발새오디는 폭발압력에 으해서 피스톤(100)를 통해서 회전운동에너지로 변환되어 크랭크샤프트9120)로 전달되며, 크랭크샤프트(120)는 지속적으로 회전운동을 하게 된다.

특히, 크랭크샤프트(120)으 단부에는 풀라이휠이 결합되어 있기 때문에,관성에 의해서 회전속도의 변화를 갖지 않고 일정한 속도로 회전하게 된다.

그러므로 크랭크샤프트의 회전력은 미도시된 변속장치를 통해서 바퀴에 전달되어짐은 물론이고, 일측에 결합된 풀리를 회전시킴으로써, 차량에 설치되어 있는 교류 발전기나 에어컨 등의 부속장치를 구동시킬 수 있는 것이다.

밸런스 샤프트(140)는 크랭크샤프트가 진동없이 원활한 회전을 하도록 하는 것으로 실린더 블록에 고정되어 있는 중심점 C₁및 C₂를 중심으로 회전하도록 설치되어 있다.

이때, 잴런스 샤프트에 발생되는 안티 로링 모멘트는 직렬4기통 엔진의 경우 수학실 1에서와 같이 구할 수 잇다.

[수학식 1]

그러므로 실린더 연소압에 의해 피스톤에서 발생되는 힘이 연소압에 따라 변화하므로 감쇄시키고자 하는 롤링 모멘트는 변화하나 안티 롤링 모멘트는 일정한 값이되어 롤링 모멘트가 완전하게 제거되지 않는 결점이 있다.

이에 본 고안은 상기한 바와 같은 종래의 결점을 해결하기 위해서 제안된 것으로, 밸런스 샤프트가 발생시키는 안티 로링 모멘트를 가변시켜서 토탈 로링 모멘트가 제거되도록 하는 밸런스 샤프트 장치를 제공하고자 하는 데 그 목적이 있는 것이다.

제1도는 일반적인 밸런스 샤프트의 설치상태를 보인 개략도.

제2도는 본 고안을 적용한 밸런스 샤프트의 원리를 나타내는 개락도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

5 : 장착용 구멍 11 : 실린더 블록

C : 실린더 보어 센터 라인 C₁, C₂: 밸런스 샤프트 중심

C₃: 중심 H', y' : 밸런스 샤프트 중심

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 우한 본 고안은 실린더 블록의 내측으로 회전가능하게 향단이 고정된 크랭크샤프트와, 크랭크샤프에서 발생하게 되는 진동를 상쇄시키도록 밸런스 샤프트가 설치되어 있는 엔진에 있어서, 밸런스 샤프트를 삽입토록 하는 삽입공의 중심이 실린더 블록의 중심에 대해 소정의 간격을 가지는 편심 베어링으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 일 실시예에 따른 구성을 예시도면과 함께 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

제2도는 본 고안을 적용한 밸런스 샤프트의 원리를 나타탠 개략도이다.

밸런스 샤프트의원리를 종래 기술과 연계하여 설명하면, 밸런스 샤프트는 연소실로 유입된 홈합기의 착화로 인해 회전하는 크랭크측에서 발생하게 되는 딘동을 완화시켜 원활한 회전이 되도록 한 것으로서, 실린더내에 삽입되어 상, 하 왕복 운동을 하는 피스톤의 저면에는 커넥팅 로드가 회전 가능하게 고정되어 있다.

크랭크샤프트에 발생하게 되는 진동을 감괘시켜 원활한 회전을 하도록 실린더 브록에 c₁및 c₂를 중심으로 회전가능하게 설치도어 있는 밸런스 샤프트에 있어서, 본 실시예에서 밸런스 샤프트의 중심을 실린더 블록(11)에 대해 편심시켜 구성하였다.

밸런스 샤프트를 지지하는 편심 베어링(9)는장착용 구멍(5)이 형성된 실린더 블록(1)의 중심 (c₃)에 대해 밸런스 샤프트 중심(c₁,c₂)이 소정의 간격(H',y)을 갖도록 하였다.

실린더 블록(11)에 밸런스 샤프트를 설치하면서 그 사이에 편심베어링을 장착한 후 이 베어링을 2개의 밸런스 샤프트 각각에 대하여 반대방향으로 회전시키면 밸런스 사프트 회전중심(c₁,c₂)과 실린더 보어 센처 라인(c)사이의 거리는 동일하게 좌우로 Y'만큼 증가하고, 엔진 길이 방향으로는 H'만큼 이동하게 되다.

이때 발생하는 H'이 적절한 값이 되도록 편심베어링을 조절하며, 운전 부하에 따른 안티 로링 모멘트를 발생 시킬수 있다.

이 경우의 안티 로링 모멘트는 다음과 같다.

[수학식 2]

여기서, H'는 밸런스 샤프트 하우징의 중심(c₃)점과 밸런스 샤프트의 회전중심(c₁,c₂)점의 높이 차이값 이다.

이와 같이 엔진 운전조건(부하)에 대응되게 밸런스 샤프트에 의해 발새되는 안티 로링 모멘트가 가변되도록 함으로써, 토탈 로링 모멘트가 항상 제거되는 것이다.

이상에서와 같이 본 고안은 실린더 블록에 밸런스 샤프트를 결합할 때 이들사이에 편심 베어링을 삽입하여서 피스톤의 직선운동을 크랭크샤프트의 회전운동으로 변환할 때 밸런스 샤프트의 안티 로링 모멘트가 가변되도록 함으로써, 엔진의 변화, 즉 피스톤에 가해지는 힘의 변화에 적극적으로 대응하여 엔진 전체의 토탈 안티 로링 모멘트를 제거할 수 있는 것이다.

Claims (1)

1. 실린더 블록의 내측으로 회전가능하게 양4단이 고정된 크랭크샤프트와, 크랭크사프트에서 발생하게 되는 진동을 상쇄시키도록 밸런스 샤프트가 설치되어 있는 엔진에 있어서,

   밸런스 샤프트를 삽입토록 하는 삽입공의 중심이 실린더 블록의 중심에 대해 간격(H',y')을 가지는 편심 베어링으로 이루어진 것을 특징으로 하는 밸런스 샤프트 장치.