KR20020055093A

KR20020055093A - 자동차 엔진의 커넥팅로드

Info

Publication number: KR20020055093A
Application number: KR1020000084449A
Authority: KR
Inventors: 이형주
Original assignee: 이계안; 현대자동차주식회사
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2002-07-08

Abstract

본 발명은 자동차 엔진의 커넥팅로드에 관한 것으로, 크랭크샤프트에 장착되는 대단부(3)의 홀(3a)과 크랭크샤프트의 크랭크핀과의 사이에서 베어링작용을 하는 베어링메탈(4)과의 사이에 틈(C)이 형성되고, 이 틈(C)의 사이에 상기 베어링메탈(4)을 지지하는 스프링(5)이 설치되는 구조로 이루어져 있다.

따라서, 엔진 회전시 관성력이 커지면 스프링(5)을 압축시키면서 크랭크핀 상에서 커넥팅로드(1)의 대단부(3)가 유동될 수 있으므로, 고속회전일 경우 피스톤의 상사점은 높아지고 하사점은 낮아지게 됨으로써 압축비가 높아지고 흡입효율이 향상된다.

즉, 엔진회전속도에 따른 가변압축비 제어가 실현됨으로써 엔진의 동력성능이 향상될 수 있는 효과가 있다.

Description

자동차 엔진의 커넥팅로드{a connecting rod of engine for vehicles}

본 발명은 자동차 엔진의 커넥팅로드에 관한 것으로, 특히 저속시와 고속시의 대단부 중심의 위치가 변경됨으로써 저속과 고속에 알맞도록 엔진의 행정체적이가변될 수 있도록 된 자동차 엔진의 커넥팅로드에 관한 것이다.

주지된 바와 같이 커넥팅로드(connecting rod)는 피스톤과 크랭크샤프트의 사이에 설치되어, 피스톤의 직선왕복운동을 회전운동으로 변환해 주는 역할을 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 커넥팅로드(1)는 소정길이의 몸체 상부와 하부에 소단부(2)와 대단부(3)가 형성된 형상으로 되어 있으며, 상기 소단부(2)의 홀에는 피스톤핀이 끼워져 커넥팅로드(1)가 피스톤에 연결되며, 대단부(3)의 홀(3a)에는 크랭크샤프트의 크랭크핀(=커넥팅로드 저널)에 끼워져 크랭크샤프트를 연동시킬 수 있도록 되어 있다.

또한, 상기 대단부(3)는 상하 2부분으로 분할될 수 있는 스플릿형식(split type)으로 된 것이 있으며, 상기 크랭크핀과의 사이에는 베어링메탈이 구비되어 베어링작용을 하게 된다.

따라서, 커넥팅로드(1)의 상단에 피스톤이 연결되고, 하단에는 크랭크축이 연결되어 피스톤이 혼합기의 폭발력에 의하여 상하로 직선왕복운동을 하면 이 운동이 커넥팅로드(1)와 크랭크샤프트의 작용으로 회전운동으로 변환되어 변속기를 거친후 최종적으로 차륜으로 전달됨으로써 차륜이 회전되어 차량이 진행할 수 있도록 되어 있다.

한편, 차량은 주행중 항상 동일한 출력을 요하는 것이 아니므로, 주행상태에 따라 엔진의 출력을 조절할 필요가 있으며, 이 출력조절의 일환으로써 혼합기의 압축비를 조절하는 방법도 사용되고 있다.

따라서, 종래에는 주로 연소실의 체적을 변경시킴으로써 압축비를 변경하였는데, 그 실시형태로는 실린더헤드 내에 별도의 부연소실을 만들고 엔진의 운전상태에 따라 이 부연소실의 체적을 변화시킴으로써 압축비를 변경할 수 있도록 된 것으로서, 일단 실린더헤드에 부연소실을 만들어야 하고 이 부연소실의 체적을 변화시켜주는 변환기구의 추가설치가 필요하므로 실린더헤드의 형상이 복잡해지고 무게 및 크기가 크게 증가할 뿐만 아니라 고비용이 소요된다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 연소실의 체적을 변경하는 것이 아니고 운전상태에 따라 행정체적을 변경시킬 수 있음으로써 가변 압축비 제어가 가능하도록 된 자동차 엔진의 커넥팅로드를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 커넥팅로드의 정면도,

도 2는 본 발명에 따른 커넥팅로드의 정면 일부도,

도 3은 본 발명에 따른 커넥팅로드를 적용한 엔진의 작동상태도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 커넥팅로드,2 : 소단부,

3 : 대단부,3a : 홀,

4 : 베어링메탈,5 : 스프링,

T₁,T₂: 상사점,B_1,B₂: 하사점,

C : 틈,P : 피스톤,

L : 저속회전라인,H : 고속회전라인.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 커넥팅로드의 대단부에 있어서, 베어링메탈과 크랭크핀이 삽입되는 홀과 상기 베어링메탈 사이에 틈이 존재하도록 성형하고, 이 틈에 스프링을 설치하여 상기 베어링메탈을 탄지하도록 된 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.

따라서, 엔진의 운전상태에 따라 변화하는 회전관성에 의해 베어링메탈의 위치 결과적으로는 크랭크핀에 대한 커넥팅로드의 위치가 변경됨으로써 피스톤의 상사점과 하사점의 위치가 변경되는 것에 의하여 압축비가 변경될 수 있게 된다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 자동차 엔진의 커넥팅로드의 요부를 도시한 것으로서, 본 발명은 커넥팅로드(1)의 대단부(3)에 있어서, 크랭크핀이 끼워지는 홀(3a)과 베어링메탈(4)의 사이에 틈(C)이 존재하도록 형성되고, 이 틈(C)에 스프링(5)이 구비되어 이 스프링(5)이 상기 베어링메탈(4)을 탄지하는 구조로 이루어져 있다.

상기 틈(C)은 크랭크핀에 대하여 커넥팅로드(1)가 유동될 수 있도록 여유간극으로서 형성된 것이며, 궁극적으로 상기 스프링(5)은 베어링메탈(4)을 지지하는 것이 아니고 크랭크핀(베어링메탈과 크랭크핀은 직접 마찰되는 상태이므로)에 지지되는 커넥팅로드(1)를 지지하는 것이며, 관성에 의하여 압축되었을 경우 반대방향으로의 복원력이 작용함은 물론이다.

따라서, 상기와 같은 구조의 커넥팅로드(1)가 엔진에 적용되었을 경우, 크랭크핀과 일체로 회전하는 커넥팅로드(1)의 대단부(3)에는 관성력(원심력)이 발생하며, 이 관성력이 상기 스프링(1)의 탄성력보다 작을 때는 커넥팅로드(1) 대단부(3)의 중심은 크랭크핀의 중심과 일치한 상태에서 회전된다. 즉, 상기 틈(C)이 존재하지 않는 경우와 동일한 상태로 회전되며(도 3의 L라인을 따른 회전상태), 이 상태에서는 엔진설계시 설정된대로 피스톤(P)의 상사점(T₁)과 하사점(B₁)의 높이가 일정하게 유지된다.

이후, 엔진의 회전속도가 상승할수록 상기 대단부(3)에 발생하는 관성력은 증가하므로 속도의 상승에 비례하여 점차 스프링(5)의 탄성력을 이기고 스프링(5)을 압축시키면서 대단부(3)의 중심이 크랭크핀의 중심에서 멀어지는 상태로 회전하게 되는바(스프링(5)이 최대로 압축된 상태가 도 3의 H라인을 따라 대단부(3)의 중심이 회전할때이다.), 이때 커넥팅로드(1)가 상승하였을때는 피스톤(P)의 상사점(T₂)이 높아지고 커넥팅로드(1)가 하강하였을때는 하사점(B₂)이 낮아지게 된다.

즉, 엔진의 운전속도에 따라서 피스톤(P)의 상사점과 하사점은 각각 T₁→T₂로 높아지거나 B₁→B₂로 낮아지게 되므로 저속일 경우에는 행정체적(T와 B사이의 거리 즉, 행정거리*실린더내경)이 작고 고속일 경우에는 행정체적이 증가하게 된다.

따라서, 저속일 때에 비하여 고속일 때에는 상사점이 높아지므로 혼합기 압축행정시 압축비가 상승하고, 반면 흡기행정일 때는 하사점이 낮아지므로 부압이 커져서 혼합기의 흡입이 용이해지게 된다.

따라서, 엔진이 저속운전상태일때는 낮은 압축비로 엔진이 고속운전상태일때는 또한 이에 맞는 고압축비로 압축비가 가변되며, 또한 동시에 혼합기의 흡입압력도 조절되므로 보다 적절한 엔진출력의 제어가 이루어질 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 크랭크핀에 대한 커넥팅로드의 위치가 엔진의 운전속도에 따라 상대적으로 가변됨으로서 엔진운전상태에 맞추어 상사점의 위치가 변경됨으로써 가변 압축비 제어가 가능하며, 또한 동시에 흡기압도 적절히 조절되므로 엔진의 동력성능을 향상시킬 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims

소단부(2)에 피스톤핀이 끼워져 피스톤(P)이 연결되고, 대단부(3)에 크랭크핀이 끼워져 크랭크샤프트에 연결되어 피스톤(P)의 직선운동을 회전운동으로 전환하는 커넥팅로드에 있어서,

상기 대단부(3)의 중심이 크랭크핀의 중심에 대하여 엔진회전속도에 따라 편심된 상태로 회전됨으로써 엔진운전상태가 고속일수록 피스톤(P)의 상사점(T)은 높아지고 하사점(B)은 낮아지도록 된 자동차 엔진의 커넥팅로드.
제 1항에 있어서, 상기 대단부(3)의 홀(3a)과 크랭크핀을 지지하는 베어링메탈(4)의 사이에 틈(C)이 형성되어, 상기 홀(3a)과 베어링메탈(4)의 사이에 양자를 탄지하는 스프링(5)이 설치되어 크랭크핀상에서 대단부(3)가 유동될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 자동차 엔진의 커넥팅로드.