KR20020045129A - 동일한 실린더블럭을 이용하여 크랭크축 센터와실린더보어 센터를 옵셋할 수 있는 옵셋 실험장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 각기 옵셋이 다른 실린더블럭을 교환하면서 실험하는 기존의 실헙방법을 개선하여 동일한 실린더블럭을 이용하여 크랭크축 센터와 실린더보어 센터를 옵셋할 수 있는 옵셋 실험장치에 관한 것으로, 저부에 크랭크축을 회전가능하게 붙잡아주는 메인 베어링캡이 고정 장착되는 베드와; 상기 베드의 상면에 평행하게 돌출되는 가이드레일과; 상기 가이드레일에 슬라이딩 가능하게 결합되며, 중심에는 상,하로 관통하는 실린더보어가 형성되어 있는 실린더블럭과; 상기 베드의 일측으로 돌출된 수직지지부를 회전가능하게 관통한 채 상기 실린더블럭측을 향해서는 수평상으로 길게 설치되는 이송나사와; 및 상기 실린더블럭의 일측 저부에 하향을 향해 돌출되며, 상기 이송나사가 나사식으로 관통하는 상태로 조립되어 이송나사의 좌,우 회전작동에 따라 실린더블럭을 베드 상면에서 좌,우로 이동되게 하는 나사결합부로 구성하여 동일 실린더블럭를 이용하여 여러 조건의 옵셋 변화에 따른 실험을 수행할 수 있게 하는 특징을 지닌 발명이다.
Description
본 발명은 각기 옵셋이 다른 실린더블럭을 교환하면서 실험하는 기존의 실헙방법을 개선하여 동일한 실린더블럭을 이용하여 크랭크축 센터와 실린더보어 센터를 옵셋(Offset)할 수 있는 옵셋 실험장치에 관한 것이다.
최근 자동차의 연비 규제가 강화되고 있음에 따라 각 자동차 메이커들은 연비 향상을 위하여 기술개발에 많은 연구와 노력을 경주하고 있다.
그 중에서 한가지가 도 1의 도시예와 같이 실린더보어 센터와 크랭크축 센터를 옵셋시킴에 따라 피스톤의 트러스트측 압력과 안티-트러스트측 압력을 적절히 조절함에 의해 피스톤의 사이드 포스(Side force)를 줄임으로서 마찰손실 저감에 의한 연비 향상을 도모하는 기술이다.
종래 기술에서는 옵셋량의 변화에 따른 피스톤 사이드 포스 및 마찰손실을 측정하기 위하여 옵셋량 변화에 따른 실험을 함에 있어 도 5에 도시된 바와 같이 실린더보어 센터(S1,S2,S3)와 크랭크축 센터(K1,K2,K3)가 각기 다른 실린더블럭(S) 및 크랭크축(K)을 가지고 실험을 하고 있다.
그러나 엔진에서 발생하는 마찰손실은 외기 온도 및 습도, 냉각수 온도, 엔진오일의 온도(점도), 실린더보어의 형상 및 라이너의 조도, 피스톤의 조도 그리고 피스톤 링의 면압 등에 영향을 크게 받아 각각의 조건이 조금만 변하여도 그 값이 차이가 크게 나타난다. 따라서 상기한 종래의 방법으로는 옵셋량 변화에 따른 피스톤 사이드 포스와 마찰손실의 변화에 대한 영향은 파악이 가능할지 모르나 그 정량적인 값의 정확성은 보장할 수 없는 실정이다.
따라서 옵셋 크랭크축이 적용된 엔진의 피스톤 사이드 포스 및 마찰손실에 관한 정확한 실럼을 수행하기 위해서는 실린더블럭, 피스톤, 피스톤 링 등과, 엔진 윤활 및 마찰 특성에 영향을 주는 구성부품을 동일한 조건으로 유지시키면서 실린더 보어 센터와 크랭크축 센터간의 거리 즉, 옵셋량만 변화시킬 수 있는 장치가 필요한 것이다.
이를 위해 본 발명은 동일한 엔진 부품을 사용하면서 옵셋량만을 변화시킬 수 있는 실험장치를 제공함에 목적을 두고 발명한 것이다.
저부에 크랭크축을 회전가능하게 붙잡아주는 메인 베어링캡이 고정 장착되는 베드와;
상기 베드의 상면에 평행하게 돌출되는 가이드레일과;
상기 가이드레일에 슬라이딩 가능하게 결합되며, 중심에는 상,하로 관통하는 실린더보어가 형성되어 있는 실린더블럭과;
상기 베드의 일측으로 돌출된 수직지지부를 회전가능하게 관통한 채 상기 실린더블럭측을 향해서는 수평상으로 길게 설치되는 이송나사와; 및
상기 실린더블럭의 일측 저부에 하향을 향해 돌출되며, 상기 이송나사가 나사식으로 관통하는 상태로 조립되어 이송나사의 좌,우 회전작동에 따라 실린더블럭을 베드 상면에서 좌,우로 이동되게 하는 나사결합부;
로 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 것이며,
또한 상기 실린더블럭의 좌,우 이동은 이송나사에 장착된 스텝모터로 작동시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 것이며,
또한 상기 실린더블럭의 좌,우 이동은 베드의 수직지지대를 관통하는 이송나사의 일단에 축착시킨 수동핸들로 작동시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 것이며,
또한 상기 수동핸들이 부착된 수직지지대에는 실린더블럭의 좌,우 이동거리를 나타내는 눈금표시부를 형성한 것을 특징으로 하는 것이며,
또한 상기 실린더블럭의 저부 양측에 돌출된 고정날개와 베드의 상면에 지지되는 고임쇠에 지지된 채 장공을 관통하여 베드의 상면에 나사조임되는 고정볼트에 의하여 상기 고정날개를 압압하는 클램프로서 실린더블럭을 베드에 고정시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 것이다.
도 1은 본 발명을 설명하기 위한 옵셋 크랭크축 적용 엔진의 개략도.
도 2는 본 발명의 옵셋 실험장치의 사시도.
도 3은 본 발명의 옵셋 실험장치의 단면도.
도 4는 본 발명의 작동상태도.
도 5의 (a)(b)(c)는 종래 기술의 크랭크축 센터와 실린더보어 센터를 옵셋
실험장치의 작동상태도.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 베드 2 : 실린더블럭
3 : 이송나사 4 : 스텝모터
5 : 수동핸들 6 : 크랭크축
7 : 피스톤 8 : 고정볼트
9 : 클램프 11 : 가이드레일
12 : 수직지지대 13 : 눈금표시부
21 : 나사결합부 22 : 실린더보어
23 : 고정날개 31 : 수나사부
61 : 메인 베어링캡 71 : 커넥팅로드
91 : 고임쇠 92 : 장공
본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 따라서 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 옵셋 실험장치의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 옵셋 실험장치의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 작동상태도를 도시한 것으로,
도면부호 1은 베드를, 2는 실린더블럭을 나타내는 것으로, 상기 베드(1)의상면에는 일정한 간격을 가지는 한쌍의 가이드레일(11)이 평행하게 돌출되어 있으며, 상기 실린더블럭(2)은 그 저부가 상기 가이드레일(11)에 슬라이딩 가능하게 조립되어 있다.
상기 가이드레일(11)은 역삼각형의 단면구조 즉, 도브테일(dovetail) 구조를 가지고 있으며, 또 상기 가이드레일에 조립되는 실리더블럭(2) 저부의 레일홈 역시 역삼각형의 단면구조를 가지고 있으므로 상기 실린더블럭(2)은 상향으로는 이완되지 않고 가이드레일(11)의 길이방향을 향해서만 좌,우로 슬라이딩할 수 있도록 조립되는 것이다.
상기 베드(1)의 일측(도면상 전면의 좌측)에는 수직지지대(12)가 돌출되어 있으며, 상기 수직지지대(12)에는 이송나사(12)가 회전가능하게 지지되어 있다.
상기 이송나사(3)의 수나사부(31)는 실린더블럭(2)이 설치되는 방향을 향해서는 수평상으로 길게 연장되어 상기 실린더블럭(2)의 저부 일측에 일정간격으로 하향을 향해 돌출된 나사결합부(21)에 형성된 암나사구멍(부호 생략)을 나사식으로 관통하고 있으며, 상기 수나사부(31)의 반대측은 수직지지대(12)를 관통한 상태로서 짧게 돌출되어 있다.
상기 실린더블럭(2)의 저부에 형성된 양측 나사결합부(21) 중 일측 나사결합부(수직지지대와 인접해 있는 나사결합부)와 수직지지대(12) 사이에는 이송나사(3)를 자동으로 회전작동시키는 스텝모터(4)가 장착되어 있으며, 상기 스텝모터(4)의 반대측으로 짧게 돌출된 이송나사(3)의 일측 끝단에는 수동핸들(5)이 축착되어 있다.
상기 스텝모터(4)는 이송나사(3)를 설정된 회전수로 단속적으로 회전작동시키는 것이며, 상기 수동핸들(5)은 이송나사(3)를 수동으로 회전작동시키는 것이다.
상기 베드(1)의 저부 중심에는 크랭크축(6)이 메인 베어링캡(61)에 의하여 회전가능하게 장착되어 있으며, 상기 크랭크축(6)과 실린더블럭(2)의 실린더보어(22) 내부에서 상,하로 작동하는 피스톤(7)은 커넥팅로드(71)로 연결되어 있다.
상기 실린더블럭(2)의 하단 네곳 각각에는 고정날개(23)가 형성되어 있으며, 상기 고정날개(23) 각각의 외측쪽으로는 고정볼트(8)가 베드(1) 상면에 형성된 암나사공(부호 생략)에 나사조립된다.
상기 고정볼트(8)는 실린더블럭(2)의 각 고정날개(23)와 베드(1)의 상면에 고임되는 고임쇠(91) 위에 얹혀지는 클램프(9)의 장공(92)을 관통하여 베드(1) 상면에 형성된 암나사공에 나사조임되면서 클램프(9)를 압압하여 실린더블럭(2)을 조정된 위치에 고정시키는 작용을 한다.
상기 클램프(9)의 장공(92)은 실린더블럭(2)이 좌,우 이동방향을 향해 길게 형성되어 있다.
그리고 상기 수동핸들(5)이 설치된 수직지지대(12)에는 실린더블럭(2)이 좌,우로 이동하는 거리를 측정하는 눈금표시부(13)가 형성되어 있어 수동핸들(5)로서 실린더블럭(2)을 좌,우로 이동시킬 때 그 이동거리를 육안으로 쉽게 확인할 수 있는 것이다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.
상기 베드(1)의 상면에 형성된 가이드레일(11)에 실린더블럭(2)을 슬라이딩시켜 조립시킨 상태에서 스텝모터(4)를 자동으로 구동시키거나 또는 수동핸들(5)을 수동으로 회전조작하는 수단으로 실린더블럭(2)을 이동시킴에 있어 실린더보어(22)의 센터와 크랭크축(6)의 센터를 원하는 옵셋 위치가 되게 실린더블럭(2)을 이동시킨 다음 상기 실린더블럭(2)의 각 고정날개(23)와 적당히 이격된 위치에 고임쇠(91)를 놓고 상기한 각 고정날개(23)와 고임쇠(91) 위에 클램프(9) 양단을 받쳐놓고 고정볼트(8)를 나사조임하게 되면 상기 클램프(9)의 압압력에 의하여 실린더블럭(2)이 조정된 위치에 고정되는 것이다.
그리고 실린더보어(2) 센터와 크랭크축(6) 센터와의 옵셋량을 변화시키고자 할 때에는 크램프(9)를 압압하고 있던 고정볼트(8)를 약간 나사풀림한 다음 스텝모터(4)를 구동시켜 이송나사(3)를 설정된 회전수로 좌 또는 우측으로 회전시키거나 또는 수동핸들(5)을 좌 또는 우로 회전조작함에 있어 원하는 옵셋량을 표시하는 눈금표시부(13)를 확인하면서 회전조작하게 되면 상기 이송나사(3)의 회전방향에 따라 실린더블럭(2)을 원하는 옵셋량 변화에 맞는 거리만큼 이동시킬 수 있게 되는 것이다.
상기와 같은 본 발명에 의하면 베드 위에 슬라이딩 조정이 가능하게 설치된 실린더블럭을 좌,우로 이동시키는 수단으로 실린더보어 센터와 크랭크축 센터와의 옵셋을 변화시킬 수 있으므로 동일한 실린더블럭의 사용으로 여러 조건의 옵셋량 변화에 따른 피스톤 사이드 포스와 마찰손실의 변화를 정밀하게 분석 측정할 수 있는 효과가 있으며, 또한 하나의 베드에 각기 다른 실린더보어를 갖는 실린더 라이너를 선택적으로 조립하여 실험장치를 구성할 수 있으므로 실험장치의 제작비를 절감시킬 수 있고 또 옵셋 실험기간을 단축시킬 수 있는 효과가 있으므로 엔진의 개발비 절감에도 경제적인 이점을 제공할 수 있는 것이다.
Claims (5)
- 저부에 크랭크축을 회전가능하게 붙잡아주는 메인 베어링캡이 고정 장착되는 베드와;상기 베드의 상면에 평행하게 돌출되는 가이드레일과;상기 가이드레일에 슬라이딩 가능하게 결합되며, 중심에는 상,하로 관통하는 실린더보어가 형성되어 있는 실린더블럭과;상기 베드의 일측으로 돌출된 수직지지부를 회전가능하게 관통한 채 상기 실린더블럭측을 향해서는 수평상으로 길게 설치되는 이송나사와; 및상기 실린더블럭의 일측 저부에 하향을 향해 돌출되며, 상기 이송나사가 나사식으로 관통하는 상태로 조립되어 이송나사의 좌,우 회전작동에 따라 실린더블럭을 베드 상면에서 좌,우로 이동되게 하는 나사결합부;로 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 동일한 실린더블럭을 이용하여 크랭크축 센터와 실린더보어 센터를 옵셋할 수 있는 옵셋 실험장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 실린더블럭의 좌,우 이동은 이송나사에 장착된 스텝모터로 작동시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 동일한 실린더블럭을 이용하여 크랭크축 센터와 실린더보어 센터를 옵셋할 수 있는 옵셋 실험장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 실린더블럭의 좌,우 이동은 베드의 수직지지대를 관통하는 이송나사의 일단에 축착시킨 수동핸들로 작동시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 동일한 실린더블럭을 이용하여 크랭크축 센터와 실린더보어 센터를 옵셋할 수 있는 옵셋 실험장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 수동핸들이 부착된 수직지지대에는 실린더블럭의 좌,우 이동거리를 나타내는 눈금표시부를 형성한 것을 특징으로 하는 동일한 실린더블럭을 이용하여 크랭크축 센터와 실린더보어 센터를 옵셋할 수 있는 옵셋 실험장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 실린더블럭의 저부 양측에 돌출된 고정날개와 베드의 상면에 지지되는 고임쇠에 지지된 채 장공을 관통하여 베드의 상면에 나사조임되는 고정볼트에 의하여 상기 고정날개를 압압하는 클램프로서 실린더블럭을 베드에 고정시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 동일한 실린더블럭을 이용하여 크랭크축 센터와 실린더보어 센터를 옵셋할 수 있는 옵셋 실험장치.
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