KR20060063061A - 커넥팅 로드의 좌굴실험장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엔진의 커넥팅 로드 설계과정에서 임의의 각도로 오프 셋 커넥팅 로드의 조건에서도 컨넥팅 로드의 좌굴실험이 가능하도록 하기 위한 커넥팅 로드의 좌굴실험장치에 관한 것으로,
엔진의 커넥팅 로드 설계시, 커넥팅 로드의 상부에 걸리는 하중에 따른 좌굴정도를 측정하기 위하여 커넥팅 로드의 상단에 실험하중을 가할 수 있도록 구성된 커넥팅 로드의 좌굴실험장치에 있어서,
실험대상이 되는 커넥팅 로드의 상부가 수용되는 바디과; 바디의 하측에 위치된 채로 실험대상의 커넥팅 로드의 하단과 편심되도록 축결합되며, 그 하측의 외주연 도중의 소정 구간에는 소정 피치의 기어가 형성된 회전판과; 상기한 커넥팅 로드로부터 회전판에 전달되는 하중을 지지하기 위하여 상기 회전판의 하측에 회전판의 일부가 수용되도록 형성된 회전판 케이스과; 상기 회전판 케이스의 하측에 상기한 회전판의 기어와 맞물려 회전판에 회전력을 가하도록 소정 피치의 기어가 형성된 랙; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
커넥팅 로드, 좌굴실험장치, 회전판, 랙

Description

커넥팅 로드의 좌굴실험장치{Test apparatus for buckling of a connecting rod}
도 1은 본 발명에 의한 커넥팅 로드 좌굴실험장치의 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 커넥팅 로드 좌굴실험장치의 측단면도.
도 3은 본 발명에 의한 커넥팅 로드 좌굴실험장치의 작동상태도.
도 4 는 종래의 기술을 설명하기 위한 도면.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 커넥팅 로드 12 : 피스톤
14 : 실험하중 30 : 좌굴실험장치
32 : 바디 40 : 회전판
42 : 기어 44 : 지지돌부
46 : 힌지축 48 : 중심축
50 : 랙 52 : 기어
54 : 스텝 모터 60 : 회전판 케이스
62 : 기어 조립공 64 : 레일
본 발명은 커넥팅 로드의 좌굴실험장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진의 커넥팅 로드 설계과정에서 임의의 각도로 오프 셋 커넥팅 로드의 조건에서도 커넥팅 로드의 좌굴실험이 가능하도록 하기 위한 커넥팅 로드의 좌굴실험장치에 관한 것이다.
커넥팅 로드는 엔진의 피스톤과 크랭크 샤프트를 연결하여 피스톤의 직선운동을 크랭크 샤프트의 회전운동으로 변환시켜주는 역할을 하는 것이다.
이러한 커넥팅 로드에는 실린더 내부의 고압의 압력이 전달되므로서 커넥팅 로드의 파손 뿐만 아니라 좌굴(buckling)이 발생될 가능성이 있게 된다.
따라서 커넥팅 로드의 설계시에는 적정 좌굴 하중의 예측을 위하여 좌굴하중을 측정하는 과정을 거쳐야만 한다.
도 4는 종래의 일반적인 커넥팅 로드의 좌굴하중을 측정하기 위한 장치를 도시한 도면으로서, 종래의 커넥팅 로드 좌굴실험장치(20)는 바디(21)의 내부에 커넥팅 로드(10)의 하부가 지지대(22)의 도중에 고정된 상태로 수직으로 세워지고, 커넥팅 로드(10)의 상단에 장착된 피스톤(12)에 실험하중(14)을 가하도록 구성되어 있다.
그런데 상기와 같은 실험장치에서는 커넥팅 로드(10)가 수직으로 세워진 상태에서 하중이 걸릴 때의 좌굴정도만을 측정할 수 있었을 뿐 커넥팅 로드(10)가 오프 셋된 상태에서의 좌굴실험은 불가능한 문제점이 있었다.
즉, 엔진 성능향상을 위해서, 커넥팅 로드가 수직이 아닌 일정 각도로 오프 셋 될 때, 커넥팅 로드에 작용되는 하중의 최대가 되도록 설계하는 경우가 늘어나고 있으며, 그 각도는 엔진의 형태와 목표 성능에 따라 다양하다. 그러나 기존 방법으로는 오프 셋 상태의 좌굴하중 측정이 불가능한 것이다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 엔진의 커넥팅 로드 설계과정에서 임의의 각도로 오프 셋 커넥팅 로드의 조건에서도 커넥팅 로드의 좌굴실험이 가능하도록 하기 위한 커넥팅 로드의 좌굴실험장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서,
엔진의 커넥팅 로드 설계시, 커넥팅 로드의 상부에 걸리는 하중에 따른 좌굴정도를 측정하기 위하여 커넥팅 로드의 상단에 실험하중을 가할 수 있도록 구성된 커넥팅 로드의 좌굴실험장치에 있어서,
실험대상이 되는 커넥팅 로드의 상부가 수용되는 바디과;
바디의 하측에 위치된 채로 실험대상의 커넥팅 로드의 하단과 편심되도록 축결합되며, 그 하측의 외주연 도중의 소정 구간에는 소정 피치의 기어가 형성된 회전판과;
상기한 커넥팅 로드로부터 회전판에 전달되는 하중을 지지하기 위하여 상기 회전판의 하측에 회전판의 일부가 수용되도록 형성된 회전판 케이스과;
상기 회전판 케이스의 하측에 상기한 회전판의 기어와 맞물려 회전판에 회전력을 가하도록 소정 피치의 기어가 형성된 랙; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 커넥팅 로드 좌굴실험장치의 구성 및 작동에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 커넥팅 로드 좌굴실험장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 의한 커넥팅 로드 좌굴실험장치의 측단면도이며, 도 3은 본 발명에 의한 커넥팅 로드 좌굴실험장치의 작동상태도이다.
도면 중에 표시되는 도면부호 30은 본 발명에 의해 형성된 커넥팅 로드 좌굴실험장치를 지시하는 것이고, 도면부호 40은 본 발명에 의해 형성된 회전판을 지시하는 것이다.
상기한 커넥팅 로드 좌굴실험장치(30)는 커넥팅 로드(10)의 설계시에 커넥팅 로드(10)의 하중에 의한 좌굴 평가를 실시하기 위한 장치로서, 커넥팅 로드(10) 및 커넥팅 로드(10)의 상단에 장착되는 피스톤(12)이 수용되는 바디(32)와, 상기한 커넥팅 로드(10)의 오프 셋 량이 조절될 수 있도록 상기 바디(32)의 하부측에 위치되는 회전판(40)과, 상기한 회전판(40)에 회전력을 제공하기 위한 랙(50) 등을 포함하여 구성된다.
상기한 회전판(40)에는 회전된 각도에 따라서 상기한 회전판(40)의 오프 셋 값이 달라지도록 커넥팅 로드(10)의 하단이 편심된 위치에 축결합된다. 그리고 상기한 랙(50)의 회전력을 전달받을 수 있도록 그 외주연의 도중에는 소정 피치의 기어(42)가 소정 구간에 걸쳐서 형성된다. 이 회전판(40)에 형성된 기어(42)는 랙 (50)에 소정의 피치로 형성된 기어(52)와 서로 맞물려 장착된다.
한편, 상기한 커넥팅 로드(10)로부터 회전판(40)에 전달되는 하중이 지탱될 수 있도록 상기한 회전판(40)의 하부를 감싸는 회전판 케이스(60)가 형성된다. 회전판 케이스(60)의 하부에는 회전판(40)의 외주연에 형성된 기어(42)가 소정구간 노출되어 랙(50)에 맞물릴 수 있도록 관통되는 기어 조립공(62)이 형성된다.
그리고 회전판(40)의 양측으로는 회전판 케이스(60)와 조립된 상태에서 회전판(40)에 가해지는 하중이 보다 효과적으로 지지될 수 있도록 하기 위한 지지돌부(44)가 돌출된 채로 형성된다. 이 지지돌부(44)는 회전판(40)의 외주연에 형성된 기어(42)가 회전판 케이스(60)와의 충돌을 피할 수 있도록 회전판 케이스(60)와 소정간격 떨어진 채로 형성된 점을 감안하여 상기한 회전판(40)의 일부가 회전판 케이스(60)의 내부면 도중에 면접될 수 있도록 하기 위한 것이다.
상기한 회전판 케이스(60)의 내부 도중에는 상기한 회전판(40)의 지지돌부(44)와 면접되도록 하기 위한 호형상의 레일(62)이 형성된다.
한편, 상기한 랙(50)의 일단에는 회전판(40)의 회동방향 및 회전정도를 조절하기 위한 스템 모터(54)가 장착된다. 상기한 랙(50)은 스텝 모터(54)의 구동에 의해서만 작동되도록 구성되는 것은 아니며, 상기한 랙(50)에 회전력을 가할 수 있는 수단이라면 다른 수단도 가능한 것이다.
이상과 같이 구성된 커넥팅 로드 좌굴실험장치의 사용상태를 이하에 설명한다.
상기한 좌굴실험장치(30)는 엔진의 커넥팅 로드(10) 설계시에 소재의 좌굴(buckling)로 인한 피로에 충분히 견딜 수 있는 부품을 설계하기 위하여 사용되는 것이다.
즉, 실험 소재로 제공되는 커넥팅 로드(10) 및 커넥팅 로드(10)의 상단에 연결된 피스톤(12)을 상기한 좌굴실험장치(30)의 바디(32)에 수용시키고, 커넥팅 로드(10)의 하단은 상기한 회전판(40)에 편심된 위치에 힌지축(46)에 의해서 결합시켜 실험준비를 한다.
실험자는 커넥팅 로드(10)의 오프 셋 량을 설정하기 위하여 랙(50)과 연결된 스텝 모터(54)를 작동시켜 중심축(48)을 회전중심점으로 하여 회전판(40)을 회동시키게 된다. 회동판(40)이 회동되면서 바디(32)에 구속되어 있는 피스톤(12) 때문에 커넥팅 로드(10)는 장착각도가 변경되는 채로 하측으로 소정구간 이동되면서 오프 셋 량이 조절된다.
실험에 요구되는 각으로 커넥팅 로드(10)를 오프 셋을 시킨 다음에는 커넥팅 로드(10)의 상부에 장착된 피스톤(12)에 실험 하중(14)을 가하게 된다. 이 실험하중(14)은 커넥팅 로드(10)가 적용될 엔진의 사양에 따라서 설정된다.
한편, 상기한 피스톤(12)과 바디(32)는 실험하중(14)을 가하기 위한 장치로서 실험의 편의를 위해 피스톤(12)과 바디(32) 없이 피스톤 핀(16)을 사용하여 직접 하중을 가하는 수단도 가능한 것이다.
실험하중(14)에서 가해지는 하중이 상기한 커넥팅 로드(10)를 통하여 회전판(40)에 전달되었을 경우에 그 하중으로 인한 충격은 회전판(40)의 양측면에 돌출형 성된 지지돌부(44) 및 레일(62)에 의해서 랙(50)에까지는 전달되지 않게 된다. 따라서 회전판(40)과 랙(50)에 형성된 기어(42,52)가 파손되는 등의 현상은 방지된다.
이상과 같이 커넥팅 로드의 설계시에 설계자의 의도에 따라서 커넥팅 로드(10)의 오프 셋 량을 임의로 설정한 후에 커넥팅 로드의 좌굴실험이 가능하게 되므로서 커넥팅 로드의 설계자는 보다 신뢰성이 있는 커넥팅 로드의 설계가 가능하게 되는 것이다.
이상과 같이 구성되는 본 발명에 의하면, 종래의 커넥팅 로드의 좌굴실험장치에서는 오프 셋 량을 설정하는 데에는 한계가 있었던 커넥팅 로드의 좌굴실험이 설계자가 오프 셋 량을 임의로 설정해가면서 실시할 수 있게 되므로서, 보다 정확한 커넥팅 로드의 좌굴실험 데이터를 얻을 수 있는 커다란 장점이 있는 것이다.

Claims (3)

  1. 엔진의 커넥팅 로드 설계시, 커넥팅 로드의 상부에 걸리는 하중에 따른 좌굴정도를 측정하기 위하여 커넥팅 로드의 상단에 실험하중을 가할 수 있도록 구성된 커넥팅 로드의 좌굴실험장치에 있어서,
    실험대상이 되는 커넥팅 로드(10)의 상부가 수용되는 바디(32)과;
    바디(32)의 하측에 위치된 채로 실험대상의 커넥팅 로드(10)의 하단과 편심되도록 축결합되며, 그 하측의 외주연 도중의 소정 구간에는 소정 피치의 기어(42)가 형성된 회전판(40)과;
    상기한 커넥팅 로드(10)로부터 회전판(40)에 전달되는 하중을 지지하기 위하여 상기 회전판(40)의 하측에 회전판(40)의 일부가 수용되도록 형성된 회전판 케이스(60)과;
    상기 회전판 케이스(60)의 하측에 상기한 회전판(40)의 기어(42)와 맞물려 회전판(40)에 회전력을 가하도록 소정 피치의 기어(52)가 형성된 랙(50); 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 커넥팅 로드의 좌굴실험장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기한 랙(50)의 일단은 회전판(40)의 회동방향 및 회동정도를 제어하기 위한 스텝 모터(54)와 연결된 것을 특징으로 하는 커넥팅 로드의 좌굴실험장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기한 회전판(40)의 양측면에는 각각 소정두께의 지지돌부(44)가 돌출형성되고, 상기 회전판 케이스(60)의 내측에는 상기 지지돌부(44)가 면접될 수 있도록 호형상의 레일(64)이 형성된 것을 특징으로 하는 커넥팅 로드의 좌굴실험장치.
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