KR20020054385A - 피스톤 측력 감소를 위한 오프셋 크랭크축용 컨넥팅로드 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 크랭크축의 오프셋(편심)으로 인해 얻을 수 있는 폭발행정시의 피스톤 측력을 저감함과 동시에 압축행정에서 증가하게 되는 측력을 감소시킬 수 있는 구조의 오프셋 크랭크축용의 컨넥팅로드를 제공하는데 있다.

이를위해 본 발명은 피스톤의 왕복운동을 오프셋 크랭크축에 전달해주는 컨넥팅로드에 있어서,

상기 컨넥팅로드는 팽창행정시에는 일직선을 유지하며, 압축행정시엔 중간부위가 피스톤의 중심축선 방향으로 꺽여지도록 2개의 상하몸체가 피봇죠인트에 의해 연결된 것을 특징으로 한다.

Description

피스톤 측력 감소를 위한 오프셋 크랭크축용 컨넥팅로드{Connecting rod for offset crankshaft}

본 발명은 피스톤 측력 감소를 위한 오프셋 크랭크축용 컨넥팅로드에 관한 것이다.

피스톤은 상사점에서 트러스트면이 바뀌고 이때 피스톤 클리어런스(실린더보어와의 틈새)만큼 피스톤이 가로방향으로 이동하여 실린더를 때려 피스톤 슬랩이라고 부르는 타격음을 발생한다. 이와같은 피스톤 슬랩을 방지하기 위해서는 피스톤의 중심에 대해서 피스톤핀의 중심을 트러스트(trust)쪽으로 1.0~1.5mm 정도 오프셋(offset, 편심)시킨 오프셋 피스톤을 사용한다.

피스톤 슬랩을 방지하기 위한 또 하나의 방안은 피스톤 대신 크랭크축을 편심시키는 것으로서, 일반적으로 크랭크축의 중심은 실린더 중심을 기준으로 실린더 아래에 위치하나 폭발행정시 가해지는 피스톤 측력, 즉 마찰을 줄이기 위해 실린더의 트러스트 방향으로 크랭크축을 오프셋시키게 된다.

도 6에 종래 오프셋 크랭크샤프트를 적용한 엔진구성을 도시하였는바, 피스톤(20), 콘로드(21) 및 크랭크축(22)은 도시한 것과같이 구성되어 실린더안에서 수직 왕복 운동을 하는 피스톤(20)이 콘로드(21) 소단부에 연결되고 콘로드 대단부(23)는 다시 크랭크축(22)에 연결되어 피스톤(20)의 왕복 운동이 크랭크축(22)의 회전운동으로 변환된다.

그러나 상기와 같이 크랭크축(22)을 트러스트면쪽으로 이동하여 오프셋(e)시키면 폭발행정시 가해지는 피스톤 측력은 감소되나 역으로 압축행정시에는 반 트러스트(anti-trust)면에 가해지는 피스톤 측력이 증대되는 문제점이 있으며, 이 문제점으로 인하여 크랭크축의 오프셋(e)양은 한정될 수 밖에 없어 대략 콘로드(21) 길이의 13% 정도로 제한된다.

이에 본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은

크랭크축의 오프셋(편심)으로 인해 얻을 수 있는 폭발행정시의 피스톤 측력을 저감함과 동시에 압축행정에서 증가하게 되는 측력을 감소시킬 수 있는 구조의 오프셋 크랭크축용의 컨넥팅로드를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은

피스톤의 왕복운동을 오프셋 크랭크축에 전달해주는 컨넥팅로드에 있어서,

상기 컨넥팅로드는 팽창행정시에는 일직선을 유지하며, 압축행정시엔 중간부위가 피스톤의 중심축선 방향으로 꺽여지도록 2개의 상하몸체가 피봇죠인트에 의해 연결된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 2 기재에 의하면

상기 꺽어지는 각도는 8~12°인 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 컨넥팅로드의 부품 분해 사시도.

도 2는 본 발명에 의한 컨넥팅로드의 조립상태의 요부 측면도.

도 3은 본 발명에 의한 컨넥팅로드의 조립상태의 요부 단면도.

도 4는 피스톤의 팽창행정시 본 발명의 컨넥팅로드의 상태를 나타내는 도면.

도 5는 피스톤의 압축행정시 본 발명의 컨넥팅로드의 굽힘상태를 나타내는 도면.

도 6은 종래 기술.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 컨넥팅로드 2 : 상부몸체

3 : 하부몸체 4 : 힌지축

5 : 피봇죠인트 6 : 소단부

7 : 대단부 8 : 오프셋 크랭크축

9 : 받이면 10 : 지지부

11 : 구멍 12 : 평면부

13 : 경사부 e : 오프셋(편심)

이하 본 발명의 구성과 작용을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 오프셋 크랭크축용 컨넥팅로드의 분해 사시도이며,도 2는 본 발명에 의한 컨넥팅로드의 조립상태의 요부 측면도이며, 도 3은 본 발명에 의한 컨넥팅로드 요부 단면도이다. 그리고 도 4는 본 발명에 의한 컨넥팅 로드의 팽창 행정시 상태를 나타내는 도면이고 도 5는 본 발명에 의한 컨넥팅로드의 압축행정시 굽힘상태를 나타내는 도면이다.

도 1에 있어서, 본 발명의 컨넥팅로드(1)는 상부몸체(2)와 하부몸체(3)의 2개의 분리몸체로 구성되고, 양측 부재(2)(3)는 핀이나 볼트등의 힌지축(4)에 의해 일정각도 범위에서 회동하여 꺽어질 수 있는 피봇죠인트(5)로 연결되어 한 몸체를 형성한다.

부호 6은 피스톤핀에 계합하는 소단부이며, 부호 7은 크랭크축(8)에 계합하는 대단부로서, 각기 상부몸체(2)와 하부몸체(3)에 형성되어 있다.

하부몸체(3)는 수평의 받이면(9)과, 그 받이면(9)의 양측에 대략 수직으로 솟아오른 지지부(10)를 구비하며, 양측 지지부(10)와 상부몸체(2)에는 힌지축(4)이 관통하여 고정하는 구멍(11)이 천공되어 있다.

그리고 상부몸체(2)의 하단에는 받이면(9)에 면접촉 상태에서 상하몸체(2)(3)가 일직선을 이루게되는 평면부(12)가 구비되어 있으며, 그 평면부(12)로부터 경사부(13)가 연장되어 있다.

이 경사부(13)는 평면부(12)에 대하여 대략 8~12°정도의 각도를 가지며, 따라서 경사부(13)가 받이면(9)에 밀착하고 있을때 중심축선에 대해 8~12°의 각도로 꺽어지게 된다.

이와같은 구성의 본 발명은 피스톤(14)의 팽창행정시엔 컨넥팅로드(1)가 도4에 도시하는 것과 일직선 상태를 유지하게 되며, 압축행정시엔 도 5에 도시하는 것과 같이 상부몸체(2)의 경사부(13)가 하부몸체(3)의 받이면(9)에 밀착하도록 꺽어진 상태에서 상승하게 되는 것이다.

이와같이 컨넥팅로드(1)가 압축행정시 꺽어지게 되면 반 트러스트면에 가해지는 피스톤의 측력이 감소되어지게 되며, 압축행정시의 피스톤 측력 감소에 따라 크랭크축의 오프셋량(e)을 증가시킬 수 있게 되는 것이다.

이상과 같은 본 발명에 의하면 압축행정시에만 한쪽으로 꺽어지게 되는 컨넥팅로드의 사용으로 인하여 압축행정에서 피스톤 측력이 줄어들게 되므로 크랭크축의 편심량의 증대가 가능하며, 또 압축행정에서의 피스톤 어택 앵글(attack angle)도 적어져 마찰을 감소시키고 피스톤 슬랩(TDC 주변에서 피스톤이 반 트러스트면에서 트러스트면으로 거동하면서 발생하는 충격에 의한 소음)을 억제하는 역할을 하며, 폭발 및 압축 행정시 모두 피스톤 측력을 줄이게 되므로써 연비가 개선되는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 피스톤의 왕복운동을 오프셋 크랭크축에 전달해주는 컨넥팅로드에 있어서,

   상기 컨넥팅로드는 팽창행정시에는 일직선을 유지하며, 압축행정시엔 중간부위가 피스톤의 중심축선 방향으로 꺽여지도록 2개의 상하몸체가 피봇죠인트에 의해 연결된 것을 특징으로 하는 피스톤의 측력 감소를 위한 오프셋 크랭크축용 컨넥팅로드.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 꺽어지는 각도는 8~12°인 것을 특징으로 하는 피스톤의 측력 감소를 위한 오프셋 크랭크축용 컨넥팅로드.