KR20020045120A

KR20020045120A - Crank shaft for compact engine

Info

Publication number: KR20020045120A
Application number: KR1020000074431A
Authority: KR
Inventors: 이병철
Original assignee: 이계안; 현대자동차주식회사; 류정열; 기아자동차주식회사
Priority date: 2000-12-08
Filing date: 2000-12-08
Publication date: 2002-06-19

Abstract

PURPOSE: A crank shaft is provided to reduce length of connecting rod and height of cylinder block by employing crank shaft with reduce weight and size, while achieve improved fuel efficiency of engine. CONSTITUTION: A crank shaft is mounted to be rotatable to a cylinder block through a main bearing mounted in a main journal, and connected to a connecting rod through a crank pin. The crank pin is connected with a crank arm(10) having a counter weight(9) integrated with the crank arm. The crank arm has a contact portion(P) contacting the radius of a thrust guide of the crank shaft, wherein the contact portion has a reduced weight so as to achieve an improve fuel efficiency. The counter weight has a reduced radius so as to reduce length of a connecting rod and height of the cylinder block, as the weight of the crank arm is reduced.

Description

Crank shaft for compact engine

본 발명은 차량 엔진에 장착되는 크랭크 샤프트에 관한 것으로서, 특히 크랭크 아암의 중량 저감에 따른 평형추(counter weight)의 반경축소를 통해 크랭크샤프트의 중량과 크기를 축소시키면서 크랭크샤프트의 평형(balancing)률을 원래대로 유지함은 물론, 커넥팅로드의 길이와 실린더블록의 높이를 축소시키면서 연비향상을 위해 제작되는 컴팩트한 엔진에 맞게 크랭크샤트를 설계할수 있도록 하는 컴팩트 엔진용 크랭크 샤프트에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a crankshaft mounted on a vehicle engine, and in particular, to reduce the weight and size of the crankshaft by reducing the radius of the counterweight due to the weight reduction of the crank arm, and to balance the crankshaft. The crankshaft for a compact engine enables the crankshaft to be designed for a compact engine manufactured for improved fuel efficiency while reducing the length of the connecting rod and the height of the cylinder block as well.

일반적으로 내연기관에 설치된 크랭크샤프트는 피스톤의 상하 직선운동을 회전운동으로 변환한 다음, 최종적으로 구동륜을 회전시켜 차량의 주행을 가능하게 하는 것으로, 실린더헤드에 장착된 밸브기구 및 오일펌프, 배전기, 발전기와 워터펌프 등을 구동하는 기능을 한다.In general, the crankshaft installed in the internal combustion engine converts the up and down linear movement of the piston into a rotational movement, and finally rotates the driving wheel to enable the vehicle to run. The valve mechanism and oil pump, distributor, It functions to drive generator and water pump.

즉, 상기와 같은 일반적인 크랭크샤프트는 도 1에 도시된 바와같이, 크랭크샤프트(1)의 일단에 타이밍벨트를 개재하여 캠샤프트를 구동하는 타이밍벨트기어(2)가 로크볼트(3)에 의해 체결되며, 타단에는 베어링(4)을 개재하여 플라이휠(5)이 장착된다.That is, in the general crankshaft as shown in FIG. 1, the timing belt gear 2 for driving the camshaft through the timing belt at one end of the crankshaft 1 is fastened by the lock bolt 3. On the other end, the flywheel 5 is mounted via the bearing 4.

또한, 크랭크샤프트(1)는 메인저널에 안착되는 메인베어링(6)을 통해 실린더블록(7)에 회동 가능하게 장착되며, 커넥팅로드의 대단부와 연결되는 크랭크핀(1a)에는 오일구멍(8)이 형성되어 있다.In addition, the crankshaft (1) is rotatably mounted to the cylinder block (7) through the main bearing (6) seated in the main journal, the oil hole (8) in the crank pin (1a) connected to the large end of the connecting rod ) Is formed.

그리고, 상기 크랭크핀(1a)과 연결된 크랭크 아암(10)에는 평형추(9)가 일체로 형성되어 있다.A counterweight 9 is integrally formed on the crank arm 10 connected to the crank pin 1a.

이러한 종래 크랭크샤프트(1)의 설계에서 중요한 설계인자는 도 2에 도시된 바와같이, 크랭크샤프트(1)가 회전시 평형을 위한 평형추(9)인데, 상기 평형추(9)의 반경은 피스톤과의 간극 확보를 위해 커넥팅로드의 길이와 실린더블록(7)의 높이를 결정짓는 중요한 인자중의 하나이기도 하다.An important design factor in the design of such a conventional crankshaft 1 is a counterweight 9 for balancing when the crankshaft 1 rotates, as shown in FIG. 2, the radius of the counterweight 9 being a piston It is also one of the important factors that determine the length of the connecting rod and the height of the cylinder block (7) in order to secure the clearance gap with the.

즉, 도 2에 도시된 바와같이 엔진블록의 높이는,That is, the height of the engine block, as shown in Figure 2,

엔진블록높이 = 크랭크반경(Ro) + 콘로드길이(Lc) + 피스톤압축높이(Hc) 로 구해지고,Engine block height = crank radius (Ro) + cone length (Lc) + piston compression height (Hc)

상기 콘로드의 길이 Lc는,Length Lc of the cone rod,

Lc = 평형추반경(Rcwt) + 피스톤핀축에서 바닥면 높이(Hp) + 간극(C) 로 구해지며, 상기 간극(C)은 통상적으로 2∼3 수준을 유지한다.Lc = equilibrium specular diameter (Rcwt) + the bottom surface height (Hp) + clearance (C) in the piston pin shaft, the clearance (C) is usually maintained at 2-3 levels.

따라서, 상기 평형추(9)의 반경(Rcwt)이 적으면 결국 엔진높이도 적어지고, 엔진의 컴팩트 설계와 중량 저감을 통한 연비향상을 이루는데 도움을 줄수 있다.Therefore, the smaller the radius (Rcwt) of the counterweight (9), the lower the engine height in the end, it can help to achieve fuel efficiency improvement through compact design and weight reduction of the engine.

이에, 평형률(K)로 표현되는 평형추(9)의 설계는 도 3에 도시된 바와같이,Thus, the design of the counterweight 9 represented by the equilibrium rate (K) is, as shown in FIG.

로 구해지며, Is obtained by

상기 회전질량의 원심력(Fo)은The centrifugal force Fo of the rotating mass is

Fo = 크랭크핀(1a)의 원심력 + 크랭크아암의 원심력, 으로 구해진다.Fo = centrifugal force of crank pin 1a + centrifugal force of crank arm.

한편, 상기 크랭크샤프트(1)는 클러치 탈착시 축방향으로의 힘이 작용하므로 회전뿐만 아니라 축방향으로 이동하려고 하는 특성을 갖고 있는 바, 이의 대책으로 모든 엔진의 크랭크샤프트(1)에는 트러스트 가이드(thrust guide)부를 채용하여 실린더블록에 설치된 트러스트베어링과 접촉하게 하였으며, 이때 트러스트 가이드는 메인저널의 직경보다 크게 설계하였다.On the other hand, the crankshaft (1) has a characteristic to move in the axial direction as well as rotation because the force acts in the axial direction when the clutch is detached. The thrust guide part is used to make contact with the thrust bearing installed in the cylinder block. At this time, the thrust guide is designed to be larger than the diameter of the main journal.

그러나, 종래의 크랭크샤프트(1)는 크랭크샤프트(1)에 채용된 트러스트 가이드로 인해 양산되고 있는 엔진의 크랭크 아암(10) 설계가 도 4에 도시된 바와같이 트러스트 가이드의 반경과 접하게 설계되므로, 상기 크랭크 아암(10)의 중량이 증대될뿐만 아니라 그 원심력의 증대로 이에 상응하는 원심력을 얻기 위해 상기 크랭크 아암(10)과 일체화되는 평형추(9)의 반경도 증대되어야 하는 설계상의 불편함이 따랐다.However, the conventional crankshaft 1 is designed so that the crank arm 10 design of the engine in mass production due to the thrust guide employed in the crankshaft 1 is in contact with the radius of the thrust guide as shown in FIG. Not only does the weight of the crank arm 10 increase but also the design inconvenience that the radius of the counterweight 9 that is integrated with the crank arm 10 also needs to be increased in order to obtain the corresponding centrifugal force by increasing the centrifugal force thereof. Followed.

더불어, 상기 평형추(9)의 반경이 증대될 경우, 커넥팅로드의 길이와 실린더블록의 높이 또한 증대되어 지면서 엔진의 크기는 물론 그 중량이 증대되면서 연비의 향상을 도모하지 못하는 문제점을 갖고 있다.In addition, when the radius of the counterweight (9) is increased, the length of the connecting rod and the height of the cylinder block is also increased, as well as the size of the engine as well as the weight thereof has a problem that can not improve the fuel economy.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 크랭크 아암의 중량 저감에 따른 평형추의 반경축소를 통해 평형률은 원래대로 유지되면서 중량과 크기가 축소되는 크랭크샤프트를 설계하므로서, 커넥팅로드의 길이와 실린더블록의 높이를 축소할수 있도록 함은 물론, 컴팩트한 엔진에 축소된 크랭크샤트를 적용하여 차량엔진의 연비 향상을 도모할 수 있도록 하는 컴팩트 엔진용 크랭크 샤프트를 제공하려는 것이다.Therefore, the present invention has been made to solve the conventional problems as described above, the object of the present invention is to reduce the weight and size while maintaining the original equilibrium ratio through the radial reduction of the counterweight according to the weight reduction of the crank arm By designing a crankshaft, the crankshaft for compact engines can reduce the length of the connecting rod and the height of the cylinder block, as well as improve the fuel economy of the vehicle engine by applying a reduced crankshaft to a compact engine. To provide the shaft.

도 1은 일반적인 크랭크샤프트의 결합구조를 보인 사시도.1 is a perspective view showing a coupling structure of a general crankshaft.

도 2의 a,b는 엔진블록높이와 평형추 반경과의 관계를 보인 도면.2, a and b is a view showing the relationship between the engine block height and the counterweight radius.

도 3은 평형추와 회전질량의 원심력 관계를 보인 원리도.3 is a principle diagram showing the centrifugal force relationship between the counterweight and the rotating mass.

도 4의 a는 종래 크랭크 아암과 평형추의 구조를 보인 측면도, b는 도 4a의 A-A' 단면도, c는 도 4a의 B-B' 단면도.Figure 4a is a side view showing the structure of a conventional crank arm and counterweight, b is a cross-sectional view A'A 'of Figure 4a, c is a cross-sectional view B-B' of Figure 4a.

도 5는 본 발명의 일실시예로 크랭크샤프트에 적용되는 크랭크 아암과 평형추의 구조를 보인 사시도.Figure 5 is a perspective view showing the structure of the crank arm and counterweight applied to the crankshaft in one embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일실시예로 크랭크 아암과 평형추의 구조를 보인 측면도.Figure 6 is a side view showing the structure of the crank arm and counterweight in one embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 일실시예로 도 6의 C-C' 단면도.7 is a cross-sectional view taken along line C-C 'of FIG. 6 as an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 일실시예로 도 6의 D-D' 단면도.8 is a cross-sectional view taken along line D-D 'of FIG. 6 as one embodiment of the present invention;

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing

1 : 크랭크샤프트 1a : 크랭크핀1: Crankshaft 1a: Crankpin

7 : 실린더블록 9 : 평형추7: cylinder block 9: counterweight

10 : 크랭크 아암10: crank arm

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

참고로 이하에 참조되는 도면에 대하여는 설명의 편의상 종래와 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하여 설명한다.For reference, the drawings referred to below will be described with the same reference numerals for the same parts as in the prior art for convenience of description.

도 5는 본 발명의 일실시예로 크랭크샤프트에 적용되는 크랭크 아암과 평형추의 구조를 보인 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예로 크랭크 아암과 평형추의 구조를 보인 측면도이며, 도 7은 본 발명의 일실시예로 도 6의 C-C' 단면도이고, 도 8은 본 발명의 일실시예로 도 6의 D-D' 단면도이다.Figure 5 is a perspective view showing the structure of the crank arm and counterweight applied to the crankshaft as an embodiment of the present invention, Figure 6 is a side view showing the structure of the crank arm and counterweight as an embodiment of the present invention, Figure 7 is a cross-sectional view taken along line CC ′ of FIG. 6 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line DD ′ of FIG. 6 according to an embodiment of the present invention.

도 5 내지 도 8에 도시된 바와같이, 메인저널에 안착되는 메인베어링(6)을 통해 실린더블록(7)에 회동 가능하게 장착될 뿐만 아니라 크랭크핀(1a)을 통해 커넥팅로드의 대단부와 연결되고, 상기 크랭크핀(1a)에는 평형추(9)가 일체화된 크랭크 아암(10)을 연결시킨 크랭크샤프트(1)에 있어서,As shown in Figures 5 to 8, it is not only rotatably mounted to the cylinder block (7) through the main bearing (6) seated in the main journal, but also connected to the large end of the connecting rod through the crank pin (1a) In the crankshaft (1) is connected to the crank arm (10) in which the counterweight (9) is integrated to the crank pin (1a),

연비향상을 위해 제작되는 컴팩트한 엔진에 맞게 크랭크샤프트(1)를 적용하도록, 상기 크랭크샤프트(1)에 채용된 트러스트 가이드의 반경과 접하는 크랭크 아암(10)의 접촉부위(P) 중량을 저감시키고,In order to apply the crankshaft 1 to a compact engine manufactured for fuel efficiency, the weight of the contact portion P of the crank arm 10 in contact with the radius of the thrust guide employed in the crankshaft 1 is reduced. ,

상기 크랭크 아암(10)의 중량 저감에 따라 커넥팅로드의 길이와 실린더블록(7)의 높이를 축소시킬수 있도록 상기 평형추(9)의 반경을 축소시키도록 함을 특징으로 한다.It is characterized in that to reduce the radius of the counterweight (9) to reduce the length of the connecting rod and the height of the cylinder block (7) in accordance with the weight reduction of the crank arm (10).

여기서, 상기 평형추(9)의 축소된 반경은 약 3mm로 함이 바람직하다.Here, the reduced radius of the counterweight 9 is preferably set to about 3mm.

즉, 본 발명은, 크랭크샤프트(1)에 채용된 트러스트 가이드와 접촉되는 크랭크 아암(10)의 접촉부위(P) 중량을 저감시킨다.That is, the present invention reduces the weight of the contact portion P of the crank arm 10 in contact with the thrust guide employed in the crankshaft 1.

그러면, 상기 크랭크 아암(10)와 일체화되면서 크랭크 아암(10)의 원심력에 상응하는 원심력을 갖는 평형추(9) 또한 상기 저감되는 중량변화에 따라 그 반경을 저감시킬수 있게 된다.Then, the counterweight 9 having a centrifugal force corresponding to the centrifugal force of the crank arm 10 while being integrated with the crank arm 10 can also reduce its radius according to the reduced weight change.

이때, 상기 평형추(9)의 반경 저감으로 부터 크랭크샤프트(1)의 크기와 중량 또한 축소되고, 상기 크랭크샤프트(1)의 크기와 중량이 축소되더라도 그 평형률은 원래대로 유지된다.At this time, the size and weight of the crankshaft (1) is also reduced from the radius reduction of the counterweight (9), even if the size and weight of the crankshaft (1) is reduced, the balance ratio is maintained as it is.

더불어, 상기 평형추(9)의 반경을 저감시키게 되면, 상기 평형추(9)와 더불어 연동하는 커넥팅로드의 길이와 실린더블록(7)의 높이 또한 축소시킬 수 있게 되므로서, 컴팩트하게 설계되는 엔진으로 축소한 이루어진 크랭크샤프트(1)는 물론 커넥팅로드와 실린더블록(7)을 적용하여 차량의 연비를 향상시킬 수 있게 되는 것이다.In addition, if the radius of the counterweight 9 is reduced, the length of the connecting rod and the height of the cylinder block 7 interlocked with the counterweight 9 can also be reduced, so that the engine is compactly designed. The crankshaft (1) made of a reduced size as well as the connecting rod and the cylinder block (7) is to be able to improve the fuel economy of the vehicle.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 크랭크 아암의 중량 저감에 따른 평형추의 반경축소를 통해 평형률은 원래대로 유지되면서 중량과 크기가 축소되는 크랭크샤프트를 설계하므로서, 커넥팅로드의 길이와 실린더블록의 높이를 축소할수 있도록 함은 물론, 컴팩트한 엔진에 축소된 크랭크샤트를 적용하여 차량엔진의 연비 향상을 도모하는 효과를 제공한다.As described above, the present invention is designed by designing a crankshaft which is reduced in weight and size while maintaining the original balance by reducing the radius of the counterweight according to the weight reduction of the crank arm, the length of the connecting rod and the height of the cylinder block In addition to reducing the size of the engine, the compact crankshaft is applied to the compact engine to improve the fuel efficiency of the vehicle engine.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.

Claims

In the crankshaft which is not only rotatably mounted to the cylinder block through the main bearing seated in the main journal, but also connected to the large end of the connecting rod through the crank pin, the crank pin is connected to the crank arm integrated with the counterweight integral,

In order to apply the crankshaft to a compact engine manufactured to improve fuel efficiency, the weight of the contact portion of the crank arm in contact with the radius of the thrust guide employed in the crankshaft is reduced, and the weight of the connecting rod is reduced according to the weight of the crank arm. Crankshaft for a compact engine, characterized in that for reducing the length and the height of the cylinder block to reduce the radius of the counterweight.