KR200198318Y1 - 편심 크랭크로드 - Google Patents

Abstract

본 고안은 왕복운동을 회전운동으로 바꾸는 모든 크랭크로드에 관한 것으로, 더욱 상세히는 왕복운동을 회전운동으로 바꾸는 과정에서 크랭크로드가 크랭크축핀 중심점을 통과하는 수직선상의 상사점과 하사점에서 순간적으로 정지하려는 현상을 없애 힘전달 최대지점(피스톤크랭크식 엔진은 크랭크각도 12도,자전거는 기어크랭크각도 20도)에서도 SINE의 값이 최대가 되도록하는 편심 크랭크로드 구조에 관한 것이다.

이를 위해 본 고안은 크랭크축핀 하단 편심부에서 이어지는 대단부와 소단부 및 편심 핀으로 이루어져 소단부 끝부분이 수직선을 통과하여 정지하도록 구성함과 동시에, 편심 핀의 구조특성에 의해 소단부 끝부분이 편심 핀보다 회전진행 방향쪽으로 더 진행되어 있어서 힘전달 최대지점에서도 종래 크랭크로드보다 더 큰 출력이 나오게 하는 특징이 있다.

Description

편심 크랭크로드{SIDE CRANK ROD}

본 고안은 왕복운동을 회전운동으로 바꾸는 모든 크랭크로드에 관한 것으로, 더욱 상세히는 내연기관 외연기관은 물론 자전거의 기어크랭크와도 같이 왕복운동을 회전운동으로 바꾸는 크랭크로드에 있어서,수직선상에 존재하는 상사점과 하사점에선 출력이 발생하지 않아 생기던 여러 가지 문제점을 해소한 편심 크랭크로드에 관한 것이다.

일반적으로 왕복운동을 회전운동으로 바꾸는 크랭크로드는 수직선상의 상사점과 하사점에서는 출력이 발생하지 않고 축핀 중심부에 무리를 주는 현상으로 인하여,가솔린엔진의 경우 압축비 증가시 노킹이 발생하고 디젤엔진의 경우 압축비 증가시 기계효율 감소 및 엔진수명 감소라는 점과 무거운 풀라이휠을 사용해야 한다는 문제점이 있었다.

또한 자전거와도 같이 훌라이휠이 없는 기어크랭크는 언덕길에서 사점을 통과하기가 무척 힘이들어 변속기어를 사용하고 있으나, 이것의 단점은 기어크랭크를 돌리는 회전수에 비하여 스피드가 나질않아 무척 답답할 뿐만 아니라 도로가 고르지 못하여 바퀴가 튈경우 체인이 기어에서 쉽게 이탈한다는 점이다.

이렇게 되는 주요인은 도 1에서 보는바와 같이 크랭크로드 소단부 핀에 무거운 물체를 메달면 수직선과 일체로 정지하는 종래의 크랭크로드 구조 때문인 것이다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 크랭크로드를 대단부(3)와 소단부(4)로 구성하고, 또 소단부 끝부분에 편심 핀(5)를 구성하여 크랭크로드 소단부 끝부분이 항상 축핀 중심점을 지나는 수직선(L)을 통과하여 정지하도록 하는 것이다. 다시 말하면 종래의 크랭크로드는 소단부 핀에 무거운 물체를 메달거나 큰 힘을 가하면 항상 크랭크축핀 중심점을 지나는 수직선(L)과 일체로 정지하게 된다. 그렇기 때문에 반대쪽 소단부 핀은 수직선과 일치되는 상사점에 위치하게 되어 소단부 핀에 힘을 가하면 그 힘은 크랭크축핀 중심부로 향하게 되어 있어서 사점(deedpoint)이 생기는 것이며, 이로 인해 무거운 훌라이휠(이 역할 이외에도 다른 역할이 있음)로 관성력을 증가시켜 사점을 통과하도록 구성되어 있었다. 그러나 본고안의 편심 크랭크로드는 크랭크로드의 소단부 편심 핀(5)에 무거운 물체를 메달거나 큰힘을 가하면 소단부 끝부분이 수직선(L)을 통과하여 정지하도록 해 위와같은 문제점을 해결함과 동시에 힘전달 최대지점(크랭크로드 각도 12도,자전거는기어크랭크 각도20도)에서 힘점과 크랭크로드에 의한 SINE 각도의 값이 최대가 되도록 한 것이다.

도 1은 종래의 크랭크로드가 크랭크축핀 중심점을 지나는 수직선상에 일체로 정지하는 상태도

도 2는 본 고안의 편심 크랭크로드 소단부 끝부분이 편심 핀보다 회전진행 방향쪽으로 더 진행되어 있음을 나타내는 상태도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1:크랭크축핀 2:크랭크축핀 지름 3:크랭크로드 대단부

4:크랭크로드 소단부 5:소단부 편심 핀

상기와 같은 목적달성을 위하여 크랭크로드를 대단부(3)와 소단부(4)로 구성하고 또 소단부 끝에 편심 핀(5)를 구성하여 크랭크로드 소단부 끝부분이 항상 수직선(L)을 통과하여 정지하도록 구성한 것이다.

이러한 원리를 첨부 도면에 의거하여 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에서 보는바와 같이 종래의 크랭크로드는 항상 수직선(L)과 일체로 정지하게 된다. 그러나 본 고안의 편심 크랭크로드는, 도 2에서 보는바와 같이 크랭크로드의 대단부(3)는 크랭크축핀(1) 편심부로부터 이어져 소단부(4)를 구성하고 소단부 끝 편심부에는 편심 핀(5)이 구성된다는 특징이 있다.

이 중 크랭크로드 대단부의 편심 각도와 편심 핀은 로드 소단부(4) 끝부분이 수직선(L)을 얼마나 더 멀리 통과하게 만드느냐를 결정하는 요소인 동시에 출력증가의 중요한 요소이다. 그러므로 편심 핀(5)과 로드 소단부(4)와의 COS 각도에 의한 힘전달 감소요인이 최소가 되는 범위내에서 크랭크로드 대단부(3)의 편심각도와 길이가 최대가 되도록 구성해야 한다는 특징이 있다.

그렇기 때문에 소단부의 편심 핀은 힘전달 손실을 최소화시키는 구조에서 소단부 끝이 수직선을 통과하여 정지하는 거리가 멀어지게 구성하고, 대단부와 소단부의 길이는 종래 크랭크로드 길이와 크랭크축핀 지름을 넘지않는 범위내에서의 구성일 때 출력이 향상되는 것으로 자체 실험결과 나타났다.

이상에서 상술한 바와같이 본 고안은, 크랭크로드의 대단부와 소단부 끝에 구성된 편심 핀를 이용하여 소단부 끝부분이 항상 수직선을 통과하여 정지도록 구성되어 있어서 무거운 훌라이휠 없이도 상사점과 하사점을 쉽게 통과하여 스타트가 빠르고 스피드가 뛰어난 효과, 가솔린엔진과 디젤엔진의 경우 노킹이나 기계효율 감소 없이도 압축비를 증가시키게 하는 효과, 자전거와도 같은 기어크랭크의 경우에도 사점을 쉽게 통과할 수 있게 하여 같은 에너지로 1.5배 이상의 거리를 달릴 수 있고,변속기어 없이도 25도 이내의 언덕길은 종래 자전거보다 더 빠르게 오르는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 크랭크로드의 대단부를 편심시키고 소단부 끝에 편심 핀를 구성한 크랭크로드에 있어서, 대단부는 크랭크축핀 편심부로부터 구성되어 소단부를 이루고,소단부 끝에는 편심 핀을 구성하여 대단부와 편심 핀에 작용하는 중력에 의해 소단부 끝부분이 항상 수직선을 통과하여 정지하도록 하는 편심 크랭크로드의 구조.
2. 제 1항에 있어서 소단부 편심 핀의 구조는, 힘 전달손실이 최소화되는 구조로 구성되어 소단부 편심 핀에 작용하는 힘의 방향과 크랭크로드 소단부와의 각도(SINE) 값이 최대가 되도록 하는 구조.