KR20050113741A - 크랭크 샤프트와 커넥팅 로드의 결합구조 - Google Patents

크랭크 샤프트와 커넥팅 로드의 결합구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 크랭크 샤프트와 커넥팅 로드의 결합구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 크랭크 샤프트의 몸체에서 크랭크 핀 부분이 분리 형성되고, 분리된 크랭크 핀 부분은 커넥팅 로드의 하단부에 일체로 형성되어 조립되는 크랭크 샤프트와 커넥팅 로드의 결합구조에 관한 것으로,
크랭크 핀, 크랭크 아암, 크랭크 저널, 밸런스 웨이트로 영역이 구분되는 크랭크 샤프트에 피스톤을 연결하기 위한 커넥팅 로드의 하측 대단부가 상기 크랭크 샤프트의 크랭크 핀에 접속되는 구조에 있어서,
상기한 커넥팅 로드의 하측 대단부와 크랭크 샤프트의 크랭크 핀이 일체로 형성되어지되,
크랭크 샤프트에 소정간격으로 위치되는 크랭크 핀은 각각 크랭크 핀의 양측에 대응하는 크랭크 아암으로부터 분리형성되는 것을 특징으로 하는 크랭크 샤프트와 커넥팅 로드의 결합구조.

Description

크랭크 샤프트와 커넥팅 로드의 결합구조{Mounting apparatus for crank shaft and connecting rod}
본 발명은 크랭크 샤프트와 커넥팅 로드의 결합구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 크랭크 샤프트의 몸체에서 크랭크 핀 부분이 분리 형성되고, 분리된 크랭크 핀 부분은 커넥팅 로드의 하단부에 일체로 형성되어 조립되는 크랭크 샤프트와 커넥팅 로드의 결합구조에 관한 것이다.
크랭크 샤프트는 엔진의 실린더 블록 하측에 메인 베어링으로 지지되어 피스톤의 직선운동력을 회전운동력으로 변환하는 커넥팅 로드의 동작에 의해서 회전되는 것이다. 특히, 크랭크 샤프트에는 다수의 크랭크 핀이 형성되어 다수의 실린더에 수용된 각각의 피스톤이 정해진 행정에서 동작될 수 있도록 하는 기능을 수행한다.
도 4는 종래의 일반적인 크랭크 샤프트를 도시한 도면으로, 크랭크 샤프트(100)의 몸체는 구간에 따라서 크랭크 핀(110), 크랭크 저널(120), 크랭크 아암(130) 등으로 구분되며, 특히 상기한 크랭크 아암(130)에는 크랭크 샤프트(100)의 회전에 따른 밸런스를 유지하기 위한 밸런스 웨이트(140)가 일체로 형성된다.
한편, 도 5는 종래의 일반적인 커넥팅 로드를 도시한 도면으로, 커넥팅 로드(200)의 상단부(210)에는 피스톤 핀이 끼어지기 위한 피스톤 핀 공(220)이 형성되고, 그 하단부에는 상기한 크랭크 샤프트(100)의 크랭크 핀(110)이 끼워지기 위한 크랭크 핀 공(240)이 형성된다.
특히, 커넥팅 로드(200)의 하단부는 상기 크랭크 핀 공(240)으로 크랭크 핀(110)이 끼어지는 것이 허용될 수 있도록 크랭크 핀 공(240)의 중앙부가 분리 형성되고, 상기 커넥팅 로드(200)의 하단부에서 분할 형성되는 크랭크 캡(250)은 크랭크 핀 공(240)에 크랭크 핀(110)이 끼워진 상태에서 볼트(270) 등과 같은 결합수단으로서 커넥팅 로드(200)의 하단부(230)에 체결되어진다.
이 과정에서 상기한 크랭크 핀 공(240)의 내주연에는 크랭크 샤프트(100)의 원활한 회전이 이루어질 수 있도록 한쌍의 반원형상의 평 베어링(260)이 끼어지기도 한다.
따라서, 커넥팅 로드의 하단부를 크랭크 샤프트의 크랭크 핀에 접속시키는 과정에서는 볼트와 같은 별도의 결합수단이 필요하게 될 뿐만 아니라, 커넥팅 로드의 하단부와 크랭크 캡은 크랭크 핀에서 전달되는 충격에 견딜 수 있도록 금속살이 두껍게 형성되어야 하므로서, 종래의 크랭크 샤프트와 커넥팅 로드의 결합구조에서는 부품수 및 엔진의 중량감소 측면에서 불리하게 되는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 크랭크 샤프트의 몸체에서 크랭크 핀 부분이 분리 형성되고, 분리된 크랭크 핀 부분은 커넥팅 로드의 하단부에 일체로 형성되어 조립되는 크랭크 샤프트와 커넥팅 로드의 결합구조를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,
크랭크 핀, 크랭크 아암, 크랭크 저널, 밸런스 웨이트로 영역이 구분되는 크랭크 샤프트에 피스톤을 연결하기 위한 커넥팅 로드의 하측 대단부가 상기 크랭크 샤프트의 크랭크 핀에 접속되는 구조에 있어서,
상기한 커넥팅 로드의 하측 대단부와 크랭크 샤프트의 크랭크 핀이 일체로 형성되어지되,
크랭크 샤프트에 소정간격으로 위치되는 크랭크 핀은 각각 크랭크 핀의 양측에 위치되는 크랭크 아암으로부터 분리형성되는 것을 특징으로 하는 크랭크 샤프트와 커넥팅 로드의 결합구조를 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 크랭크 샤프트 및 커넥팅 로드의 구성 및 작동에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 크랭크 샤프트의 단면도이고, 도 2는 본 발명에 의한 커넥팅 로드의 정면도이며, 도 3은 본 발명에 의한 크랭크 샤프트 및 커넥팅 로드의 결합상태를 도시한 도면이다.
도면 중에 표시되는 도면부호 10은 본 발명에 의한 크랭크 샤프트를 지시하는 것이고, 도면부호 20은 본 발명에 의한 커넥팅 로드를 지시하는 것이다.
상기한 크랭크 샤프트(10)의 몸체는 이웃하는 크랭크 아암(13)과 크랭크 아암(13) 사이를 연결하는 크랭크 핀(23) 삭제된 상태로 형성된 것으로, 크랭크 저널(12) 및 밸런스 웨이트(14)는 기존의 크랭크 샤프트에서와 같이 크랭크 아암(13)과 일체로 형성된다.
한편, 상기한 커넥팅 로드(20) 하단부에는 상기한 크랭크 샤프트(10)의 크랭크 핀(23) 부분이 일체로 형성되는데, 커넥팅 로드(20)의 특성상 주물공정에 의해서 크랭크 핀(23)이 일체로 형성된 커넥팅 로드(20) 형상이 만들어지고 크랭크 핀(23) 부분은 가공공정을 거쳐 후설할 크랭크 핀 공(15)에 끼워맞춤될 수 있도록 제작된다.
즉, 상기한 커넥팅 로드(20)의 상단부(21)에는 피스톤 핀 공(22)이 형성되고, 그 하단부에는 크랭크 샤프트(10)의 크랭크 아암(13)의 내부 측면에 형성된 크랭크 핀 공(15)과 결합되기 위한 크랭크 핀(24)이 도면에서와 같이 일체로 형성되는 것이다.
한편, 상기한 크랭크 아암(13)의 내측면에는 상기한 크랭크 핀(23)의 일단이 끼워지기 위한 크랭크 핀 공(15)이 소정의 깊이로 형성된다. 크랭크 핀 공(15)의 경우에도 크랭크 핀(23)의 경우와 마찬가지로 가공공정을 통해서 보다 정밀하고 보다 내구성을 가진 채로 상기 크랭크 핀(23)과 조립될 수 있도록 구성된다.
특히, 상기한 크랭크 핀 공(15)의 내주연과 크랭크 핀(23)의 외주연 간에는 소정의 조립공차가 허용되도록 하므로서, 양 부재가 체결된 상태에서 크랭크 샤프트(10)와 커넥팅 로드(20)의 동작이 유기적으로 작동될 수 있도록 구성된다.
그리고, 상기한 크랭크 핀 공(15)과 크랭크 핀(23) 간의 결합면으로 크랭크 샤프트(10) 및 커넥팅 로드(20)를 향해 뿌려지는 오일의 일부가 유입될 수 있도록 하기 위해서 크랭크 저널(12)의 일측 외주연으로 부터 크랭크 핀 공(15)의 내주연측의 대각선 방향으로 관통되는 오일통로(11)가 형성된다.
이하, 설명의 편의상 여러 조각으로 분할된 크랭크 샤프트(10)의 각 부분을 도면의 좌측에서 우측순으로 제 1부재, 제 2부재, 제 3부재, 제 4부재, 제 5부재라 하기로 한다. 이는 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 도시된 크랭크 샤프트(10)가 4개의 실린더가 연속하여 형성된 엔진에 적용될 수 있도록 크랭크 핀(23) 위치가 4곳에 마련되기 때문에 5개의 분할부재로 형성되는 것이므로, 엔진의 사양에 따라서 크랭크 샤프트(10)의 분할개수는 달라질 수 있는 것이다.
상기한 제 1부재 내지 제 5부재에는 각각 메인 베어링 캡(미도시)으로 감싸진 채 실린더 블록(미도시)에 장착되기 위한 크랭크 저널(12)이 형성되어 있으므로서, 크랭크 샤프트(10)는 다수의 분할부재로 구성되어도 실린더 블록으로부터 엔진운전중에 이탈되지는 않는다.
또한, 각각의 분할부재는 소정간격을 두고 이격되어 있지만 각각의 분할부재 간에는 커넥팅 로드(20)와 일체로 형성된 크랭크 핀(23)이 연결되어 있으므로서, 어느 일측의 분할 부재가 동작되면 그와 이웃하는 분할 부재에 힘이 전달되어 크랭크 샤프트(10) 전체가 동시에 동작될 수 있게 된다. 즉 상기한 크랭크 샤프트(10)는 다수의 분할 부재로 구성되지만 엔진의 운전 과정에서는 1개의 몸체로서 동작되어지는 것이다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 커넥팅 로드의 하단부에 크랭크 핀이 일체로 형성되고, 크랭크 샤프트에는 커넥팅 로드에 에 일체로 형성된 크랭크 핀이 끼어지기 위한 크랭크 핀 공이 형성되므로서, 크랭크 샤프트와 커넥팅 로드의 조립과정에서 볼트와 같은 별도의 조립수단이 필요하지 않을 뿐만 아니라, 크랭크 핀 부분을 감싸기 위한 금속살부분이 커넥팅 로드에서 삭제되어 엔진설계과정에서 조립부품수 및 중량절감 차원에서 유리하게 되는 커다란 장점이 있는 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 크랭크 샤프트의 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 커넥팅 로드의 정면도.
도 3은 본 발명에 의한 크랭크 샤프트 및 커넥팅 로드의 결합상태를 도시한 도면.
도 4는 종래기술에 의한 크랭크 샤프트를 설명하기 위한 도면.
도 5은 종래기술에 의한 커넥팅 로드를 설명하기 위한 도면.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 크랭크 샤프트 11 : 오일통로
12 : 크랭크 저널 13 : 크랭크 아암
14 : 밸런싱 웨이트 15 : 크랭크 핀 공
20 : 커넥팅 로드 21 : 상단부
22 : 피스톤 핀 공 23 : 크랭크 핀

Claims (3)

  1. 크랭크 핀, 크랭크 아암, 크랭크 저널, 밸런스 웨이트로 영역이 구분되는 크랭크 샤프트에 피스톤을 연결하기 위한 커넥팅 로드의 하측 대단부가 상기 크랭크 샤프트의 크랭크 핀에 접속되는 구조에 있어서,
    상기한 커넥팅 로드(20)의 하측 대단부와 크랭크 샤프트(10)의 크랭크 핀(23)이 일체로 형성되어지되,
    크랭크 샤프트(10)에 소정간격으로 위치되는 크랭크 핀(23)은 각각 크랭크 핀(23)의 양측에 위치되는 크랭크 아암(13)으로부터 분리형성되는 것을 특징으로 하는 크랭크 샤프트와 커넥팅 로드의 결합구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 크랭크 아암(13)의 내부 측면에는 크랭크 핀(23)의 양측단이 소정구간 삽입되기 위한 크랭크 핀 공(15)이 형성되는 것을 특징으로 하는 크랭크 샤프트와 커넥팅 로드의 결합구조.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기한 크랭크 핀(24)과 크랭크 핀 공(15) 간의 윤활을 위한 오일 통로(11)가 크랭크 저널(12)의 일측 외주연으로부터 크랭크 핀 공(15)의 내주연측으로 대각선 방향으로 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 크랭크 샤프트와 커넥팅 로드의 결합구조.
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