KR20090061988A

KR20090061988A - 내연기관의 커넥팅 로드

Info

Publication number: KR20090061988A
Application number: KR1020070129038A
Authority: KR
Inventors: 이병식
Original assignee: 기아자동차주식회사; 현대자동차주식회사
Priority date: 2007-12-12
Filing date: 2007-12-12
Publication date: 2009-06-17

Abstract

본 발명은 내연기관의 커넥팅 로드에 관한 것으로, 대단부(20)를 향하는 생크홈(35)의 일단이 확장된 단면적을 갖도록 형성됨으로써 엔진의 폭발하중이 생크(30)를 통해 상기 대단부(20)로 전달될 때 상기 대단부(20)의 여러 부위로 분산되어 전달이 이루어지는 되며, 이 결과 베어링(60)의 국부적인 마모현상을 없앨 수 있게 되고, 상기 대단부(20)와 상기 베어링(60)의 내구성 향상을 통해 커넥팅 로드의 사용수명을 크게 연장할 수 있도록 된 것이다.

커넥팅 로드, 생크, 생크홈, 대단부

Description

내연기관의 커넥팅 로드{Connecting rod of internal combustion engine}

본 발명은 내연기관의 커넥팅 로드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대단부(big end)로 전달되는 엔진의 폭발하중이 분산 전달되도록 함으로써 베어링의 국부적인 마모를 방지하고, 아울러 상기 대단부의 내구성을 향상시킬 수 있도록 하는 내연기관의 커넥팅 로드에 관한 기술이다.

일반적으로, 자동차의 동력원으로 사용되고 있는 내연기관은 연소실로 공급되는 혼합기를 연소시켜 이에 생성되는 폭발압력으로 피스톤을 직선 왕복 운동시키며, 이의 직선 왕복운동을 크랭크 기구로서 회전운동으로 전환하여 회전동력을 얻을 수 있도록 되어 있다.

이러한 내연기관에 적용되는 커넥팅 로드는 피스톤과 크랭크 샤프트를 연결하는 부재로서, 피스톤의 힘을 크랭크 축에 전달하고, 크랭크 축과 함께 왕복운동을 하는 피스톤의 운동을 회전운동으로 전환시키는 역할을 수행한다.

상기와 같은 역할을 수행하는 커넥팅 로드는 고하중을 받기 때문에 주로 스틸재 단조강이나 비조질강(Micro Alloy)을 많이 사용하여 왔으나, 최근 V형 엔진에서는 중량을 고려하여 소결 단조를 많이 사용하고 있다.

이와 같은 커넥팅 로드의 구성을 살펴보면, 도 1과 도 2에서와 같이 피스톤의 핀과 연결되는 소단부(10; small end)와, 크랭크 축과 연결되는 대단부(20; big end)와, 상기 소단부(10)와 상기 대단부(20)를 연결하는 생크(30)와, 상기 대단부(20)에 볼트(미도시)로 체결되어 결합되는 베어링 캡(40)과, 상기 대단부(20)와 상기 베어링 캡(40)의 결합에 의해 형성되는 내측의 원형공간(51)으로 삽입되어 설치되는 베어링(60)을 포함하여 이루어진다.

그리고, 상기 생크(30)에는 양단이 상기 소단부(10)와 상기 대단부(20)를 향하도록 생크홈(31)이 형성되는 바, 상기 생크홈(31)은 커넥팅 로드를 도 1과 같이 정면에서 바라보았을 때 트랙모양의 타원형으로 형성된다.

또한, 상기 생크홈(31)은 상기 생크(30)의 양쪽 측면에 동일한 구조로서 형성된다.

그런데, 상기와 같은 종래의 커넥팅 로드는, 생크(30)를 통해 대단부(20)로 전달되는 엔진의 폭발하중이 생크홈(31)의 형상에 의해 상기 대단부(20)의 어느 한 부위에만 집중적으로 전달됨으로써, 베어링(60)의 국부적인 마모를 초래하고, 아울러 상기 대단부(20)의 내구성 저하를 유도함으로 인해 상기 대단부(20)가 쉽게 파손되는 문제점이 있었다.

즉, 상기 대단부(20)를 향하는 상기 생크홈(31)의 한쪽 끝이 상기 대단부(20)의 넓은 표면적에 비해 폭이 좁은 반원모양으로 형성되어 있고, 또한 상기 대단부(20)의 원형공간(51)까지 상기 생크홈(31)의 연장되어 형성된 것이 아니라 상기 원형공간(51)으로부터 상측으로 이격된 일정위치까지만 형성된 구조이기 때문 에, 상기 생크(30)를 통해 상기 대단부(20)로 전달되는 엔진의 폭발하중은 상기 생크홈(31)의 형상을 따라 유도되어 상기 대단부(20)의 어느 한 부위로만 집중적으로 전달되게 된다.(도 1 및 도 2에 도시된 화살표 P1)

특히, 도 2의 단면상태를 보았을 때 상기 대단부(20)로 전달되는 하중은 베어링(60)의 양쪽 측면 끝부위(베어링의 에지부)로만 집중적으로 전달된다.

이에 따라, 상기 베어링(60)은 폭발하중이 집중적으로 전달되는 양쪽 측면의 끝부위(베어링의 에지부)에서 집중적으로 마모되는 현상이 발생하게 되며, 이로 인해 상기 대단부(20)는 폭발하중이 집중적으로 전달되는 부위의 내구성이 다른 부위에 비해 크게 저하됨으로써 상기 대단부(20)가 국부적으로 쉽게 파손되는 문제가 발생하였던 것이다.

한편, 도 3은 엔진의 폭발하중이 집중적으로 전달되는 부위에서 국부적으로 마모가 진행된 베어링(60)을 도시한 것이며, 미설명 도면부호 61은 국부적으로 마모가 발생한 부위를 나타낸 것이다.

이에 본 발명은, 대단부를 향하는 생크의 한쪽 끝을 상기 대단부의 원형공간과 연결되도록 연장 형성시킴과 동시에 그 형상을 변경토록 하여, 엔진의 폭발하중이 생크를 통해 대단부로 전달될 때 베어링의 양쪽 측면의 끝부위(베어링의 에지부)쪽으로만 집중적으로 전달되지 않고 상기 베어링의 가운데 부위로도 균일하게 분산 전달될 수 있도록 함으로써, 베어링의 국부적인 마모를 방지하여 사용수명의 연장을 도모할 수 있도록 하고, 아울러 상기 대단부의 내구성을 향상시킬 수 있도록 하여 상기 대단부가 쉽게 파손되는 현상을 없앨 수 있도록 하는 내연기관의 커넥팅 로드를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 소단부와 대단부를 연결하는 생크의 양쪽 측면에 양단이 상기 소단부와 상기 대단부를 향하도록 형성된 생크홈을 포함하는 내연기관의 커넥팅 로드에 있어서, 상기 소단부를 향하는 상기 생크홈의 일단은 반원모양의 곡률을 갖도록 형성되고; 상기 대단부를 향하는 상기 생크홈의 타단은 상기 대단부와 베어링 캡의 결합에 의해 형성되는 원형공간의 형상을 따라 확장된 단면적을 갖도록 형성된 것;을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 커넥팅 로드는, 대단부를 향하는 생크홈의 한쪽 끝단이 확장된 단면적을 갖도록 형성되면서 상기 대단부와 베어링 캡의 결합에 의해 형성되는 원형공간과 연결되도록 연장 형성됨으로써, 엔진의 폭발하중이 생크를 통해 대단부로 전달될 때 베어링의 양쪽 측면의 끝부위(베어링의 에지부)쪽으로만 집중적으로 전달되지 않고 양쪽 측면 끝부위 사이의 가운데 부위로도 균일하게 분산 전달되며, 이 결과 베어링의 양쪽 측면의 끝부위(베어링의 에지부)에서 국부적으로 마모되는 현상을 없앨 수 있게 되고, 상기 대단부와 상기 베어링의 내구성 향상을 통해 커넥팅 로드의 사용수명을 크게 연장할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 상기 생크홈의 크기가 확장됨으로 인해 상기 생크의 중량 을 줄일 수 있게 되고, 이로 인해 원가절감 및 연비를 향상시킬 수 있는 효과도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

본 발명은 피스톤과 크랭크 샤프트를 연결하도록 내연기관에 적용되어 피스톤의 힘을 크랭크 축에 전달하고, 크랭크 축과 함께 왕복운동을 하는 피스톤의 운동을 회전운동으로 전환시키는 역할을 수행하는 커넥팅 로드에 관한 기술이다.

본 발명에 따른 커넥팅 로드는 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 피스톤의 핀과 연결되는 소단부(10; small end)와, 크랭크 축과 연결되는 대단부(20; big end)와, 상기 소단부(10)와 상기 대단부(20)를 연결하는 생크(30)와, 상기 대단부(20)에 볼트(미도시)로 체결되어 결합되는 베어링 캡(40)과, 상기 대단부(20)와 상기 베어링 캡(40)의 결합에 의해 형성되는 내측의 원형공간(51)으로 삽입되어 설치되는 베어링(60)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 생크(30)의 표면에는 양단이 상기 소단부(10)와 상기 대단부(20)를 향하는 본 발명에 따른 형상의 생크홈(35)이 형성된다.

또한, 상기 생크홈(35)은 상기 생크(30)의 양쪽 측면의 표면에 동일한 구조로서 형성된다.

즉, 커넥팅 로드를 도 4과 같이 정면에서 바라보았을 때 상기 소단부(10)를 향하는 상기 생크홈(35)의 일단은 반원모양의 곡률을 갖도록 형성되고, 상기 대단 부(20)를 향하는 상기 생크홈(35)의 타단은 상기 대단부(20)와 상기 베어링 캡(40)의 결합에 의해 형성되는 원형공간(51)의 형상을 따라 확장된 단면적을 갖도록 형성된다.

또한, 상기 대단부(20)를 향하는 상기 생크홈(35)의 타단은 상기 원형공간(51)과 연결되도록 연장 형성된다.

다시 말해서, 상기 생크홈(35)의 중간부위는 양측면이 상기 생크(30)의 좌우측 바깥 표면을 따라 일직선의 형태로 형성되고, 상기 소단부(10)를 향하는 상기 생크홈(35)의 일단은 반원모양의 곡률로서 형성되며, 상기 대단부(20)를 향하는 상기 생크홈(35)의 타단은 좌우측이 상기 대단부(20)의 바깥 표면의 곡면을 따라 점차적으로 확장된 후 그 끝이 상기 원형공간(51)과 연결되도록 연장 형성된 후 상기 원형공간(51)의 곡률을 따라 동일한 모양으로 형성되어 확장된 단면적을 갖게 되는 것이다.

본 발명의 실시예와 같이, 커넥팅 로드의 대단부(20)를 향하는 생크홈(35)의 한쪽 끝이 원형공간(51)과 연결되도록 연장 형성된 후 상기 원형공간(51)의 곡률을 따라 확장된 단면적을 갖도록 형성되면, 생크(30)를 통해 대단부(20)로 전달되는 엔진의 폭발하중은 상기 대단부(20)의 어느 한 부위에만 집중적으로 전달되지 않고 여러 부위로 분산 전달된다.

즉, 상기 대단부(20)를 향하는 상기 생크홈(35)의 한쪽 끝이 상기 원형공간(51)과 연결되도록 연장 형성된 후 상기 원형공간(51)의 곡률을 따라 확장된 단면적을 갖도록 형성됨으로써, 상기 생크(30)를 통해 상기 대단부(20)로 전달되는 엔진의 폭발하중은 단면적이 넓어진 상기 생크홈(35)의 형상을 따라 유도되어 상기 대단부(20)의 여러 부위로 분산되어 전달이 이루어지게 되는 것이다.(도 4와 도 5에 도시된 화살표 P2)

특히, 도 5의 단면상태를 보았을 때 상기 대단부(20)로 전달되는 하중은 종래와 같이 베어링(60)의 양쪽 측면 끝부위(베어링의 에지부)에만 집중적으로 전달되는 것이 아니라, 양쪽 측면 끝부위(베어링의 에지부)사이의 가운데 부위로도 동일한 하중이 분산되어 전달이 이루어지게 된다.

이와 같이, 상기 대단부(20)로 전달되는 엔진의 폭발하중이 상기 대단부(20)의 여러 부위로 분산되어 전달이 이루어지게 되면, 종래와 같이 상기 대단부(20)의 어느 한 부위에만 엔진의 폭발하중이 집중적으로 전달될 때 발생하는 베어링(60)의 국부적인 마모현상(베어링의 양쪽 측면 끝부위에서의 마모현상;베어링의 에지부에서의 마모현상)을 없앨 수 있는 장점이 있게 된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따라 엔진의 폭발하중이 대단부(20)의 여러 부위로 분산되어 전달이 이루어지게 되면, 상기 대단부(20)의 국부적인 부위에서 내구 성 저하되는 현상을 예방할 수 있게 되며, 이로 인해 상기 대단부(20)의 내구성 향상을 도모할 수 있게 된다.

즉, 본 발명의 실시예는 상기 대단부(20)과 상기 베어링(60)의 내구성 향상을 이룩할 수 있게 되므로, 커넥팅 로드의 사용수명을 크게 연장할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시예는 상기 생크홈(35)의 크기가 확장됨으로 인해 상기 생크(30)의 중량을 줄일 수 있는 장점이 있고, 이로 인해 원가절감 및 연비향상에도 큰 도움이 되는 장점이 있다.

한편, 도 6은 본 발명의 커넥팅 로드에 적용된 베어링(60)을 도시한 것으로서, 상기 베어링(60)에는 엔진의 폭발하중이 집중적으로 전달되는 부위가 없기 때문에 도 3과 같이 국부적으로 마모가 진행된 부위가 없음을 알 수 있다.

도 1과 도 2는 종래의 커넥팅 로드를 설명하기 위한 정면도 및 단면도,

도 3은 종래의 커넥팅 로드에 적용된 베어링으로서, 엔진의 폭발하중에 의해 양쪽 측면의 끝부위가 국부적으로 마모된 상태를 보여주기 위한 도면,

도 4와 도 5는 본 발명에 따른 생크홈을 구비한 커넥팅 로드의 정면도 및 단면도,

도 6은 본 발명의 커넥팅 로드에 적용된 베어링으로서, 국부적인 마모현상이 개선된 상태를 보여주기 위한 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 - 소단부 20 - 대단부

30 - 생크 35 - 생크홈

40 - 베어링 캡 50 - 원형공간

60 - 베어링

Claims

소단부와 대단부를 연결하는 생크의 양쪽 측면에 양단이 상기 소단부와 상기 대단부를 향하도록 형성된 생크홈을 포함하는 내연기관의 커넥팅 로드에 있어서,

상기 소단부(10)를 향하는 상기 생크홈(35)의 일단은 반원모양의 곡률을 갖도록 형성되고;

상기 대단부(20)를 향하는 상기 생크홈(35)의 타단은 상기 대단부(20)와 베어링 캡(40)의 결합에 의해 형성되는 원형공간(51)의 형상을 따라 확장된 단면적을 갖도록 형성된 것;

을 특징으로 하는 내연기관의 커넥팅 로드.
청구항 1에 있어서, 상기 대단부(20)를 향하는 상기 생크홈(35)의 타단은 상기 원형공간(51)과 연결되도록 연장 형성된 것;

을 특징으로 하는 내연기관의 커넥팅 로드.