KR200352594Y1 - 단기통 엔진의 진동 저감용 크랭크 샤프트 - Google Patents

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KR200352594Y1
KR200352594Y1 KR20-2004-0004505U KR20040004505U KR200352594Y1 KR 200352594 Y1 KR200352594 Y1 KR 200352594Y1 KR 20040004505 U KR20040004505 U KR 20040004505U KR 200352594 Y1 KR200352594 Y1 KR 200352594Y1
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Abstract

본 고안은 단기통 엔진의 밸런스를 완전하게 유지하고 엔진 및 차량의 진동 성능을 향상시킬 수 있는 단기통 엔진의 크랭크 샤프트에 관한 것으로서, 본 고안에 따른 단기통 엔진의 크랭크 샤프트는 주변에 2개의 밸런스 샤프트가 배치되어 있되, 각 밸런스 샤프트는 편심 질량과 편심량을 갖는다. 2개의 밸런스 샤프트는 크랭크 샤프트의 회전 속도의 1/2의 속도로 서로 역회전되도록 크랭크 샤프트에 연결되어 있다.

Description

단기통 엔진의 진동 저감용 크랭크 샤프트{Crank shaft of single cylinder engine}
본 고안은 단기통 엔진의 크랭크 샤프트에 관한 것으로서, 특히 서로 역회전하는 밸런스 샤프트를 장착하여 진동 기진력을 상쇄시킬 수 있는 크랭크 샤프트에 관한 것이다.
단기통 엔진은 엔진의 표준 연소실의 파라미터릭 연구를 위한 시험 연구용 엔진으로서, 4행정 엔진이다. 4행정 단기통 엔진에서 문제가 되는 불평형 우력은 회전 질량에 의한 불평형 우력 및 왕복 질량에 의한 불평형 우력으로 구분되며, 이러한 우력을 고려하여 도 1에 도시된 바와 같은 일반적인 크랭크 샤프트(1)는 최대 9개의 밸런스 웨이트(2)가 구성된 구조를 갖고 있다.
그러나, 도 1에 도시된 크랭크 샤프트(1)는 왕복 질량에 의한 불평형 우력을상쇄시킬 수 없으며, 따라서 엔진의 완전한 밸런스가 이루어지지 못한다. 또한 크랭크 샤프트1(1)에 보조적인 밸런스 웨이트(2)가 구성되기 때문에 제조 공정과 제조 장비가 복잡해지며, 메인 저널부의 베어링 로드가 커지고, 커넥팅 로드 및 크랭크 샤프트의 설계 변경이 어려워 개발 비용이 상승하는 문제점도 나타난다.
엔진 및 차량의 진동 및 소음을 감소시키기 위한 또다른 방안으로서는, 불평형력 및 우력을 2개의 밸런스 샤트프(balance shaft)를 통해 상쇄시켜 완전한 엔진 밸런스를 이루는 것이 고려되며, 이때 각 밸런스 샤프트에는 2개의 밸런스 웨이트(balance weight)를 갖는다.
전술한 바와 같이, 단기통 엔진에서 문제가 되는 불평형력 및 우력은 (크랭크 축의 ) 회전 질량에 의한 불평형 우력, (피스톤, 컨넥팅 로드 등의) 왕복 질량에 의한 불평형 우력, 엔진 폭발력에 의한 불평형 우력(4기통 엔진의 경우에는 회전 속도의 2배, 단기통의 경우 회전 속도의 1/2배) 등으로 구분된다.
일반적인 크랭크 샤프트는 회전 속도의 1배 속도로 회전하는 밸런스 샤프트를 사용하여 회전 관성 질량에 의한 불평형 우력, 왕복 관성 질량에 의한 불평형 우력을 상쇄시키는 구조를 갖고 있으나, 엔진 폭발력(단기통 엔진의 경우, 회전 속도의 1/2배, 엔진 2회전당 1회 폭발)에 의한 불평형 우력을 감소시킬 수 있는 구조를 갖지는 못하였다.
커먼 레일 엔진과 같이 고압 연소실을 갖는 단기통 엔진에서는 관성 질량(회전 관성 질량 + 왕복 관성 질량)에 의한 불평형 우력보다는 연속 폭발에 의한 불평형 우력이 더욱 중요시되며, 따라서 이러한 우력을 저감시킬 수 있는 크랭크 샤프트가 요구된다.
본 고안은 단기통 엔진의 크랭크 샤프트에서 발생하는 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 엔진의 밸런스를 완전하게 유지하고 엔진 및 차량의 진동 성능을 향상시킬 수 있는 단기통 엔진의 크랭크 샤프트를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 고안에 따른 단기통 엔진의 크랭크 샤프트는 주변에 2개의 밸런스 샤프트가 배치되어 있되, 각 밸런스 샤프트는 편심 질량과 편심량을 갖는다. 2개의 밸런스 샤프트는 크랭크 샤프트의 회전 속도의 1/2의 속도로 서로 역회전되도록 크랭크 샤프트에 연결되어 있다.
이하, 본 고안을 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
도 1은 밸런스 웨이트가 구성된 일반적인 크랭크 샤프트의 사시도.
도 2는 본 고안에 따른 크랭크 샤프트와 밸런스 샤프트의 관계를 도시한 개략적인 도면.
도 2는 본 고안에 따른 크랭크 샤프트와 밸런스 샤프트의 관계를 도시한 개략적인 도면으로서, 실린더(11) 내의 폭발에 의하여 회전 운동을 하는 크랭크 샤프트(12) 및 크랭크 샤프트(12) 주변에 배치된 밸런스 샤프트(13A, 13B)를 도시하고 있다.
본 고안에 따른 크랭크 샤프트(12)의 가장 큰 특징은 그 주변에 2개의 밸런스 샤프트(13A, 13B)가 배치되어 있으며, 각 밸런스 샤프트(13A, 13B)는 편심 질량과 편심량을 갖는 점이다. 또한, 2개의 밸런스 샤프트(13A, 13B)는 크랭크 샤프트(12)의 회전 속도의 1/2의 속도로 서로 역회전되도록 크랭크 샤프트(12)에연결되어 있다.
이와 같은 2개의 밸런스 샤프트(13A, 13B)가 주변에 배치, 연결된 크랭크 샤프트(12)의 구조에 의하여 연속 폭발에 의한 진동 기진력이 상쇄될 수 있다.
이상과 같은 본 고안은 왕복 질량에 의한 불평형 우력과 엔진 폭발력에 의한 우력을 효과적으로 상쇄시킴으로서 엔진의 밸런스가 완전하게 이루어질 수 있으며 따라서 엔진 및 차량의 진동 성능을 향상시킬 수 있다.
위에 설명된 예시적인 실시예는 제한적이기보다는 본 고안의 모든 관점들 내에서 설명적인 것이 되도록 의도되었다. 따라서 본 고안은 본 기술 분야의 숙련된 자들에 의하여 본 명세서 내에 포함된 설명으로부터 얻어질 수 있는 많은 변형과 상세한 실행이 가능하다. 다음의 청구범위에 의하여 한정된 바와 같이 이러한 모든 변형과 변경은 본 고안의 범위 및 사상 내에 있는 것으로 고려되어야 한다.

Claims (1)

  1. 단기통 엔진의 크랭크 샤프트에 있어서,
    주변에 2개의 밸런스 샤프트가 배치되어 있되, 각 밸런스 샤프트는 편심 질량과 편심량을 가지며, 2개의 밸런스 샤프트는 크랭크 샤프트의 회전 속도의 1/2의 속도로 서로 역회전되도록 크랭크 샤프트에 연결되어 있는 크랭크 샤프트.
KR20-2004-0004505U 2004-02-20 2004-02-20 단기통 엔진의 진동 저감용 크랭크 샤프트 KR200352594Y1 (ko)

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