KR20060093146A

KR20060093146A - Gear style crank engine

Info

Publication number: KR20060093146A
Application number: KR1020050013923A
Authority: KR
Inventors: 권승태
Original assignee: 권승태
Priority date: 2005-02-21
Filing date: 2005-02-21
Publication date: 2006-08-24

Abstract

본 발명은 자동차 엔진부분중 왕복운동을 원운동으로 바꾸는 크랭크축에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존의 엔진에 사용되는 크랭크축을 사용함으로서 생기는 기계적 마찰로 인한 에너지 손실과 엔진 크기에 비해 연소공간이 상대적으로 작다는 단점을 보완하려는 목적을 달성하기 위해 안출된 것이다. 이를 위해 본 발명은, 커넥팅 로드 중앙부에 타원형의 내치차기어와 그 타원의 지름이 긴 방향의 양쪽으로 홈을 형성하고 또한 커넥팅 로드 양 끝부분에 피스톤을 형성하고 또한 회전축이 편심이 된 외치차기어가 구비된 것이 특징이다.The present invention relates to a crankshaft for converting a reciprocating motion into a circular motion of an engine part of an automobile, and more particularly, a combustion space is relatively large compared to an engine size and energy loss due to mechanical friction generated by using a crankshaft used in an existing engine. It is designed to achieve the purpose of making up for the disadvantage of being small. To this end, the present invention, the internal gear of the elliptical internal gear and the ellipse of the ellipse in the longitudinal direction of the connecting rod in the center of the connecting rod, and also formed a piston on both ends of the connecting rod, and also the external gear of the rotation shaft is eccentric It is characterized by being provided.

이로서 기존 엔진의 형성과정에서 커넥팅로드와 크랭크축을 연결하는 베어링을 기어로 대체함으로서 기계적 마찰을 줄일 수 있고 그에 따라서 에너지 효율도 높아진다.This reduces the mechanical friction and replaces the bearings connecting the connecting rods and the crankshaft with gears during the formation of existing engines, thereby increasing energy efficiency.

내치차기어, 외치차기어, 돌출부, 홈, 커넥팅로드 Internal gear, External gear, Protrusion, Groove, Connecting rod

Description

Gear style crank engine

도 1은 본 발명의 주요부분을 나타낸 사시도1 is a perspective view showing the main parts of the present invention

도 2는 본 발명의 작동원리를 나타낸 작동도2 is an operation diagram showing the operating principle of the present invention

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

1 : 피스톤 11 : 피스톤링1: piston 11: piston ring

2 : 홈 21 : 상부지지대2: groove 21: upper support

22 : 하부지지대 3 : 커넥팅로드22: lower support 3: connecting rod

31 : 내치차기어 4 : 돌출부31: internal gear 4: protrusion

5 : 밸런싱 웨이트 6 : 회전축5: balancing weight 6: rotating shaft

7 : 외치차기어 8 : 실린더7: Outer Gear 8: Cylinder

본 발명은 피스톤 엔진의 왕복운동을 회전운동으로 바꾸는 크랭크축에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 커넥팅로드(3)에 형성된 내치차기어(31)와 크랭크축에 형성된 회전축(6)과 편심되어서 회전하는 외치차기어(7)가 서로 맞물려서 왕복운동을 회전운동으로 바꾸는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a crankshaft for converting a reciprocating motion of a piston engine into a rotational motion, and more particularly, an external tooth that is eccentrically rotated with an internal gear gear 31 formed on the connecting rod 3 and a rotational shaft 6 formed on the crankshaft. It relates to a method in which the gears 7 mesh with each other to convert a reciprocating motion into a rotational motion.

일반적으로 기존의 피스톤엔진은 피스톤, 크랭크축, 크랭크암, 크랭크핀으로 구성되어 있으며, 피스톤의 왕복운동은 커넥팅로드로 크랭크핀에 전해지고, 크랭크핀은 크랭크암의 길이를 반지름으로 하는 원운동을 하여 크랭크축을 회전시킨다. 하지만 이때에 피스톤과 커넥팅로드를 연결하는 피스톤핀과 크랭크축과 커넥팅로드를 연결하는 부분에 있는 베어링은 커넥팅로드가 움직임에 따라서 미끄러지면서 동력을 전달한다. 이러한 마찰이 있는 부분은 동력을 저하시키는 원인이 된다. 그리고 본발명에 비해 상대적으로 부품이 많이 들어가고 제조비용이 많이 드는 문제점도 있다. 또한 기존의 피스톤엔진에 쓰이는 크랭크축을 사용하면 그 기계적 특성으로 인해서 상대적으로 피스톤의 두께를 두껍게 해야하며 이는 엔진의 왕복운동하는 부분이 많아짐에 따라 무게가 무거워져 이로 인해서 엔진의 에너지효율이 낮아지는 결과를 초래하게 된다.In general, a conventional piston engine is composed of a piston, a crankshaft, a crank arm, and a crank pin. The reciprocating motion of the piston is transmitted to the crank pin with a connecting rod, and the crank pin has a circular motion with the radius of the crank arm. Rotate the crankshaft. However, at this time, the piston pin connecting the piston and the connecting rod and the bearing in the part connecting the crankshaft and the connecting rod transmit power as the connecting rod slides as the movement moves. Such frictional portions cause a decrease in power. And compared to the present invention, there is a problem that a lot of parts and manufacturing costs are relatively high. In addition, if the crankshaft used in the existing piston engine is used, the thickness of the piston should be relatively thick due to its mechanical characteristics, which is heavier as the reciprocating part of the engine increases, resulting in a lower energy efficiency of the engine. Will result.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 기존 피스톤엔진의 문제점이었던 크랭크축의 편심된 회전으로부터 피스톤이 좌우로 이탈하고 또한 타원형으로 마모되는것에 대비해서 피스톤 두께를 두껍게 해야하는 단점을 두개의 피스톤(1)을 고정된 커넥팅로드(3)와 연결하여 두개의 피스톤과 커넥팅로드를 상, 하, 좌, 우, 완전히 고정하여서 기존 피스톤 엔진의 피스톤의 두꺼운 두께로 해결하였던 문제점을 해결하였고 이로 인해서 피스톤의 두께가 현저히 작아짐에따라 엔진이 소형화되고 왕복운동을 하는 부분을 줄이고 또한 그로인해 부수적으로 에너지효율도 높이게 하였다. 또한 기존 엔진의 문제점이었던 마찰로 인해서 에너지가 기계적으로 손실 되는 것을 각각 내치차기어(31), 외치차기어(7), 홈(2), 돌출부(4)를 사용함으로서 보완하였고 엔진에 형성되는 부품을 최소화하여 기존엔진의 많은 재조비용을 절감할 수 있도록 하였다. 아울러서 자동차 주행시 엔진의 높이를 낮게 하면 그만큼 차체가 안정되게 운행되어서 외국의 일부차종에는 엔진을 차체에 눕혀서 배치한 차종이 있다. 하지만 기존 피스톤엔진을 눕히면 피스톤의 이상마모가 생겨서 결국은 엔진수명의 단축을 야기한다. 하지만 본 발명은 커넥팅로드가 좌우상하로 움직이지 않고 상하로만 움직이기 때문에 커넥팅로드에 완전히 고정되어있는 본발명의 피스톤은 상기 문제를 줄일 수 있다. 그리고 기존 피스톤엔진의 부피를 줄이고 회전축에 무리를 줄이기 위해서 두개의 피스톤이 하나의 크랭크핀을 공유한 V형 엔진과 같이 두개의 피스톤이 하나의 외치차기어(7)를 공유함으로서 V형 엔진과 같은 효과를 얻을 수 있고 V형 엔진보다 부품의 제작이 간단하다는 장점이 있다.The present invention has two drawbacks (1) to overcome the disadvantage that the piston should be thickened in preparation for the piston is separated from the left and right and the elliptical wear from the eccentric rotation of the crankshaft to solve the above problems of the conventional piston engine Is connected to the fixed connecting rod (3) to fix the two pistons and the connecting rod completely up, down, left, right, completely solved the problem that was solved by the thick thickness of the piston of the conventional piston engine Significantly smaller, the engine has been miniaturized, reducing reciprocating parts and consequently improving energy efficiency. In addition, the mechanical loss of energy due to friction, which was a problem of the existing engine, was compensated by using internal gears 31, external gears 7, grooves 2, and protrusions 4, respectively. This minimizes the cost of remanufacturing of existing engines. In addition, if the height of the engine is lowered while driving a car, the vehicle body is operated stably so that there are some foreign car models in which the engine is laid on the vehicle body. However, if the existing piston engine is laid down, abnormal wear of the piston may occur, resulting in shortening of the engine life. However, in the present invention, the piston of the present invention, which is completely fixed to the connecting rod, can reduce the problem because the connecting rod only moves up and down, not moving up and down. In order to reduce the volume of the existing piston engine and reduce the load on the rotating shaft, two pistons share a single external gear (7), such as a V-type engine, in which two pistons share a crank pin. It has the advantage that the effect can be obtained and the parts are simpler to manufacture than the V engine.

이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, described in detail by the accompanying drawings as follows.

도면에 도시한 발명의 도면은 보어와 행정이 같은 스퀘어 스트로크엔진을 나타낸 도면이다. 따라서 롱스트로크 엔진을 제작할때에는 내치차기어(31)가 커지므로 커넥팅로드(4)의 내치차기어(31)부분을 보다 넓게 제작해야한다.The figure of the invention shown in the figure shows a square stroke engine with the same bore and stroke. Therefore, when manufacturing the long stroke engine, since the internal gear 31 becomes large, the internal gear 31 of the connecting rod 4 should be made wider.

도 1은 본 발명의 주요부품을 나타낸 사시도로서 우선 왼쪽의 주요부분을 설명하자면 커넥팅로드(3) 중앙부에 타원형으로 구성된 내치차기어(31)와 내치차기어(31) 장축의 양끝부분에 위치한 상부지지대(21) 하부지지대(22)가 서로 돌출부(4)의 지름간격을 유지하며 형성된 홈(2)과 커넥팅로드(3)의 긴방양의 양끝에 커넥팅 로드(3)에 고정된 두개의 피스톤(1)으로 구성된 부품을 나타낸것이다. 여기서 홈(2)의 곡선은 외치차기어(7)와 내치차기어(31)가 서로 맞물려서 돌아가는 속도에 의해서 결정된다. 즉 회전속도와 커넥팅로드(3)가 왕복운동을 하는 속도에 비례해서 커넥팅로드(3)에 위치한 홈(2)의 곡선이 변하는것이다. 각각의 피스톤(1)에는 두개의 피스톤링(11)이 구성되어 있다. 그리고 오른쪽의 주요부분을 설명하자면 회전축(6)에 대해서 편심을 이루는 외치차기어(7) 와 외치차기어(7) 가 회전할 때 균형을 맞추기 위해 내치차기어와 맞물려서 돌아가는 외치차기어(7)와 외치차기어(7)의 편심축을 지나는 외치차기(7)어의 지름을 그어서 편심축을 기준으로 긴선과 짧은 선으로 나누어지고 그 짧은선 방향으로 편심축을 지나는 지름과 수평한 벨런싱 웨이트(5)가 앞뒤로 구성되고 벨런싱 웨이트(5)를 기준으로 외치차기어(7)의 반대방향으로 돌출부(4)를 구성되어 있다. 여기서 돌출부(4)는 홈(2)을 따라서 움직일때 마찰로 인해서 한쪽만 마모되는 문제를 해결하고 받는 힘을 돌출부(4)에 골고루 퍼트리기 위해서 미끄럼베어링-도면에 도시하지 않음-을 구성한다.Figure 1 is a perspective view showing the main parts of the present invention first to explain the main part of the left side of the connecting rod (3) formed in the elliptical inner gear 31 and the upper end located on both ends of the long gear (31) Two pistons fixed to the connecting rod 3 at both ends of the groove 2 and the connecting rod 3 formed while keeping the lower support 22 between the support 21 and the diameter gap of the protrusion 4 from each other ( It shows the parts composed of 1) Here, the curve of the groove 2 is determined by the speed at which the outer gear 7 and the inner gear 31 mesh with each other to rotate. That is, the curve of the groove 2 located in the connecting rod 3 changes in proportion to the rotational speed and the speed at which the connecting rod 3 reciprocates. Each piston 1 is composed of two piston rings 11. In addition, the main part on the right side describes the external gear gear 7 which rotates in engagement with the internal gear gear to balance when the external gear gear 7 eccentric with respect to the rotation shaft 6 and the external gear gear 7 rotate. And the diameter of the external gear (7) passing through the eccentric shaft of the external gear (7) is divided into a long line and a short line with respect to the eccentric axis, and a diameter and a horizontal balancing weight (5) passing through the eccentric axis in the short line direction are The protrusion 4 is configured back and forth and in the direction opposite to the external gear 7 with respect to the balancing weight 5. The protrusion 4 here constitutes a sliding bearing-not shown in the figure-to solve the problem of wear on one side due to friction when moving along the groove 2 and to spread the force evenly onto the protrusion 4.

도 2는 본발명의 작동하는 방법을 나타내는 것으로서 본발명이 작동함으로서 내치차기어(31), 외치차기어(7) 피스톤(1)의 위치가 어떻게 변하는지 도시되어 있다. 여기서 도면을 설명하게 쉽게 하기위해 내치차기어(31)와 외치차기어(7)는 선으로 나타냈고 회전축은 원래비율보다 작게 도시했다. 또한 임의상 외치차기어(7)와 돌출부를 연결하는 굵은 선은 설명하기 쉽게 하기위해 임의로 표시한 가상의 선이다.Fig. 2 shows how the present invention operates, and how the positions of the internal gear 31 and the external gear 7 piston 1 change as the present invention operates. Here, the internal gear 31 and the external gear 7 are shown as lines and the rotation axis is smaller than the original ratio in order to make the drawings easy to explain. In addition, the thick line which arbitrarily connects the external gear 7 and a protrusion is an imaginary line arbitrarily displayed for easy description.

도 1에서 내치차기어(31)의 둘레는 외치차기어(7)둘레의 길이의 2배로 형성 되고 또한 내치차기어(31)는 타원형이므로 외치차기어(7)와 맞물리는 기어의 각이 일정하지 않다. 하지만 둘레의 길이가 내치차기어(31)와 외치차기어(7)의 2배이므로 두 기어(31, 7)가 맞물리는 부분이 일정하다. 따라서 내치차기어(31)의 변하는 각속도에 맞춰서 외치차기어(7)를 형성할 수 있다. 그리고 외치차기어(7)의 편심률로 인해서 외치차기어(7) 그리는 원의 지름과 내치차기어(31)의 단축의 길이를 같게 형성한다. 우선 도 2의 (가)를 설명하자면 실린더(8)를 기준으로 두개의 피스톤(1)이 아래부분으로 내려가 있다. 이때 두개의 피스톤(1)이 위로 올라갈 때 외치차기어(7)는 내치차기어(31)를 따라서 반시계방향으로 회전하고 돌출부(4)도 마찬가지로 반시계방향으로 회전하기 시작한다. 이때에 내치차기어(31)와 외치차기어(7)는 기어의 맞물리는 각도상 상,하 방향으로 힘을 거의 받지 못하므로 돌출부(4)가 홈(2)을 따라서 반시계방향으로 이동하면서 외치차기어(7)의 회전을 돕는다. 그리고 도 2의 (나)까지 외치차기어(7)가 이동을 했을때에는 두기어(31, 7)의 각이 수직방향으로 힘을 받을 수 있으므로 홈(2)은 마찰을 고려해서 두기어(31, 7)가 어느정도의 힘을 받는 지점까지 형성된다. 도 2의 (다)처럼 두개의 피스톤(1)이 각각 행정의 중앙에 위치하게 될 때 토크는 최대가 된다. 도 2의 (라)에서처럼 외치차기어(7)와 돌출부(4)가 위치할 때 도 2의 (나)에서처럼 기어가 수직으로 힘을 못받게 된다. 따라서 이때에도 마찬가지로 돌출부(4)가 홈(2)을 따라서 이동하면서 외치차기어(7)의 회전을 돕는다. 도 2의 (마)에서 (아)에서 도시한 도면도 도 2의 (가)에서 (라)까지의 도면과 같이 설명할 수 있다.In Fig. 1, the circumference of the inner toothed gear 31 is formed twice the length of the outer toothed gear 7 and the inner toothed gear 31 is elliptical, so that the angle of the gear engaged with the outered toothed gear 7 is constant. Not. However, since the length of the circumference is twice that of the internal gear 31 and the external gear 7, the two gears 31 and 7 mesh with each other. Therefore, the external tooth gear 7 can be formed in accordance with the changing angular velocity of the internal tooth gear 31. Due to the eccentricity of the external gear 7, the diameter of the external gear 7 and the short axis of the internal gear 31 are formed to be the same. First, referring to FIG. 2A, two pistons 1 are lowered based on the cylinder 8. At this time, when the two pistons 1 rise up, the external gear 7 rotates counterclockwise along the internal gear 31 and the projection 4 also starts to rotate counterclockwise. At this time, since the internal gear 31 and the external gear 7 receive little force in the up and down directions on the meshing angle of the gear, the protrusion 4 moves counterclockwise along the groove 2. Helps to rotate the outer gear 7. When the external gear 7 moves up to (b) of FIG. 2, since the angles of the two gears 31 and 7 may receive a force in the vertical direction, the groove 2 is placed in consideration of friction (31). , 7) is formed up to the point of receiving some force. As shown in FIG. 2 (c), the torque is maximized when the two pistons 1 are each positioned at the center of the stroke. When the external gear 7 and the protrusion 4 are positioned as shown in (d) of FIG. 2, the gears are not vertically applied as shown in (b) of FIG. Therefore, at this time as well, the protrusion 4 moves along the groove 2 to help the rotation of the external gear 7. 2 (e) to (a) may be described in the same manner as the drawings of (a) to (d) of FIG. 2.

그리고 각각의 부품이 도 2의 (다)와 (사)에 위치하게 되면 외치차기어(7)의 편심축 지나는 지름과 내치차기어(31)의 단축과의 각은 수직이 되고 각각의 부품이 도 2의 (가)와 (마)에 위치하게 되면 외치차기어(7)의 편심축를 지나는 지름과 내치차기어(31)의 장축과의 각은 수직이 된다.And when each component is located in (C) and (G) of Fig. 2, the angle between the eccentric shaft diameter of the external gear gear 7 and the short axis of the internal gear gear 31 becomes vertical and each component is When positioned in (a) and (e) of Fig. 2, the angle passing through the eccentric shaft of the external gear 7 and the long axis of the internal gear 31 are perpendicular to each other.

여기서 돌출부(4)와 홈(2)의 상호작용으로 어떻게 회전을 돕는지 덧붙이자면 우선 도 2의 (가)를 보면 아래쪽 실린더(8)부분에서 폭발행정이 진행될때에는 피스톤이 회전축을 밀어주는 힘이 더 강할것이다. 이때에는 돌출부(4)가 하부지지대(22)에 힘을 받아서 하부지지대(22)의 곡선을 따라서 이동을 하여서 회전운동을 돕는것이다. 반대로 아래쪽 실린더(8)부분에서 흡입행정이 진행될때에는 돌출부(4)는 상부지지대(21)에 힘을 실어서 피스톤(1)을 들어올리므로 흡입행정을 돕는다.Here, how the interaction between the protrusion 4 and the groove 2 helps the rotation. First, when the explosion stroke proceeds in the lower cylinder 8, the piston pushes the rotating shaft. Will be stronger. At this time, the protrusions 4 are driven by the lower support 22 to move along the curve of the lower support 22 to assist the rotational movement. On the contrary, when the suction stroke progresses in the lower cylinder 8, the protrusion 4 lifts the piston 1 by applying force to the upper support 21 to help the suction stroke.

또한가지 돌출부(4)는 두개의 피스톤(1)과 커넥팅로드(3)의 왕복운동으로 인한 충격을 외치차기어(7)와 같이 흡수하여 충격을 분산하는 역할을 한다.In addition, the branch protrusion 4 serves to disperse the impact by absorbing the impact caused by the reciprocating motion of the two pistons 1 and the connecting rod 3 like the external gear 7.

이상에서 상술한 바와같이 본발명은 두개의 피스톤을 커넥팅로드로 서로 마주보게하여 피스톤 마모률에서 기존엔진의 피스톤의 두께를 본 발명의 커넥팅로드를 이용하여 연결한 두개의 피스톤거리와 같은 두께로 한 효과를 얻을 수 있으므로 피스톤이 타원형으로 마모되는 것을 줄일 수 있고 아울러서 피스톤의 두께를 현저히 줄일 수 있으므로 엔진의 부피를 줄일 수 있다. 그리고 피스톤의 두께가 줄어든만큼 엔진의 왕복운동하는 부분의 무게가 줄어듬으로서 크랭크축에 충격을 덜가게하고 아울러 에너지효율을 높일 수 있다. 또한 내치차기어와 외치차기어를 사용하여 기존의 베어링을 사용한 크랭크축에 비해서 마찰로 인한 기계적 에너지 손실을 줄일 수 있고 구조가 간단하고 기존엔진에 비해서 상대적으로 부품이 덜들어가므로 재조비용을 줄일 수 있는것이다.As described above, the present invention allows two pistons to face each other with a connecting rod so that the piston thickness of the existing engine may be the same thickness as the two piston distances connected using the connecting rod of the present invention. The effect can be reduced to reduce the wear of the piston to elliptical shape and the thickness of the piston can be significantly reduced, thereby reducing the volume of the engine. And as the thickness of the piston is reduced, the weight of the reciprocating part of the engine is reduced, thereby reducing the impact on the crankshaft and increasing energy efficiency. In addition, internal gears and external gears can be used to reduce mechanical energy loss due to friction compared to crankshafts using conventional bearings, and the structure is simple and the manufacturing cost can be reduced due to relatively fewer parts compared to existing engines. It is.

Claims

The connecting rod is provided with an elliptical inner gear and a groove for the projections on both sides of the long shaft. Pistons are formed on both sides of the connecting rod in the longitudinal direction, and the eccentric shaft of the outer gear and the outer gear which forms an eccentricity with the rotating shaft that is engaged with the inner gear is rotated. When the diameter of the external gear is passed and divided into a long line and a short line based on the eccentric axis, the diameter of the eccentric shaft and the horizontal balancing weight are composed of the short axis and the protrusion is formed in the opposite direction of the external gear based on the balancing weight. Geared crank engine, characterized in that

The reciprocating motion of the piston according to claim 1, wherein the outer gear gear eccentric to the rotating shaft, the elliptical inner gear gear provided on the connecting rod, and the protrusion provided on the balancing weight constitute a groove of the connecting rod according to the position of the outer gear. Gear crank engine, characterized in that for changing the rotary motion

Geared crank engine according to claim 1, comprising pistons fixed on both sides of the connecting rod to reduce the elliptical wear of the pistons.