KR20120081401A - 다기통 엔진의 오일 공급구조 - Google Patents

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KR20120081401A
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Abstract

다기통 엔진의 오일 공급구조를 개시한다. 본 발명에 따른 오일 공급구조는, 밸런스 축과 캠축을 구비한 다기통 엔진에 있어서, 밸런스 축과 캠축은 그 축 중심에 축 방향을 따라 길게 형성되는 오일통로를 가지면서 그 외경부에는 실린더 블록과 접속을 위한 다수의저널을 구비하며, 다수의 저널 중 각 축의 최선단에 위치한 저널에는 이 저널의 외경부에서 상기 오일통로로 이어지는 입유로가 형성되고, 최선단 저널을 제외한 저널에는 상기 오일통로에서 해당 저널의 외경부로 이어지는 배유로가 형성되며, 실린더 블록 전면부에는, 밸런스 축의 최선단 저널과 캠축의 최선단 저널 주변을 경유하여 실린더 블록 하부에서 상부로 연장되는 급유로가 형성됨으로써, 하나의 급유로를 이용하여 캠축과 밸런스 축에 윤활을 위한 오일을 연속 제공할 수 있다.

Description

다기통 엔진의 오일 공급구조{Oil supply construction of multi cylinder engine}
본 발명은 다기통 엔진의 오일 공급구조에 관한 것으로, 상세하게는 엔진의 진동 상쇄기능 구현을 위해 한 쌍의 밸런스 축을 구비하는 다기통 엔진의 오일 공급구조에 관한 것이다.
차량 구동력 발생의 핵심이 되는 엔진의 구조를 개략적으로 살펴보면, 실린더 블럭과, 실린더 블럭 상에 장치되며 흡?배기 밸브 및 개폐기구가 설치된 실린더 헤드 및, 실린더 블럭 하부에 장착되며 윤활을 위한 엔진오일이 저장되는 오일 팬을 포함한다.
실린더 블럭에는 수 개의 실린더, 예를 들어서 4기통 엔진의 경우 4개, 6기통 엔진의 경우 6개의 실린더가 형성되어 있고, 각 실린더 내에는 연료와 혼합된 혼합공기를 압축하여 폭발시키는 피스톤이 왕복이동 가능하게 장치되어 있다.
각각의 피스톤은 커넥팅 로드와 연결되고, 커넥팅 로드의 하단에는 상기 피스톤의 직선운동을 회전운동으로 전환하는 크랭크 축이 연결되어 있다. 그리고 상기 크랭크 축의 회전력은 클러치를 통해 회전속도를 바꾸어주는 변속기로 전달될 수 있도록 되어 있다.
크랭크 축은 실린더 내에서 혼합공기가 폭발할 경우 하강되는 피스톤의 움직임, 즉 폭발행정에서의 피스톤 하강으로 전달된 힘에 의해 회전되며, 다른 행정인 흡입, 압축, 배기행정 동안에는 오히려 회전을 멈추려고 하는 힘이 작용하게 된다.
따라서 크랭크 축의 일측 단부에는 회전관성을 유발하여 크랭크 축이 멈추려고 하는 힘을 최대한 억제시키기 위한 플라이 휠이 장착되어 있으며, 이로 인해 크랭크 축은 위와 같은 각 행정에 상관없이 원활한 회전이 가능하게 된다.
위와 같은 구성의 일반적인 엔진의 경우, 엔진 구동 시 피스톤은 상하 왕복운동을 하는 반면 크랭크 축은 회전운동을 하므로, 아래로 이동되는 피스톤에 위로 향하는 힘인 수직 우력과 피스톤 횡 방향 요동에 대한 수평 우력에 기인하여 2차원 방향으로 불평등 모멘트가 발생되며, 따라서 엔진이 심하게 떨리는 문제가 있다.
불평등 모멘트에 따른 상기한 엔진 진동을 상쇄시킬 목적으로, 밸런스 축(balance shaft)이 일반적으로 채택하고 있다. 밸런스 축은 아이들 기어로서 상기 크랭크 축과 전동 가능하게 연결되어 있으며, '웨이트(weight)'라 불리 우는 편향된 무게추를 일체로 구비하고 있다.
크랭크 축 회전에 의해 상기 밸런스 축이 회전되면, 편향된 상기 웨이트의 회전으로 기진력이 발생되며, 이와 같은 기진력은 전술한 불평등 모멘트를 상쇄시키는 진동으로 작용함으로써, 엔진 구동에 따른 진동을 감소시킬 수 있게 된다. 대한민국 공개실용신안공보 제1998-043076호에는 이러한 밸런스 축의 구성에 대해 자세히 개시되어 있다.
위와 같은 밸런스 축은 실린더 블록 내에서 고속으로 회전하면서 전술한 바와 같이 엔진 구동 구체적으로는, 크랭크 축 회전에 따른 진동을 상쇄시키기 위한 기진력을 발생시키며, 원활한 고속 회전을 위해 상기한 오일 팬으로부터 실린더 블록으로 도입되는 오일을 제공받아 윤활제로 이용한다.
실린더 블록 내에서 고속 회전하는 밸런스 축의 윤활을 위해 실린더 블록에는, 상기 오일 팬에 저장된 오일이 밸런스 축으로 제공될 수 있도록 오일경로 즉, 유로를 구비하고 있으며, 밸런스 축 역시 그 내부에 오일경로 즉, 유로를 형성하고 있다. 또한 캠축 역시 실린더 블록 내에서의 원활한 회전을 위해서는 오일이 요구되며, 이처럼 캠축으로 오일이 제공될 수 있도록 상기 실린더 블록에는 다른 유로가 형성되어 있다.
이처럼 전술한 종래 다기통 엔진의 경우, 실린더 블록에 장치되는 캠축과 밸런스 축의 배치구조에 기인한 레이아웃(ray-out) 상, 캠축으로 제공되는 오일 경로와 밸런스 축으로 제공되는 경로가 독립적으로 형성되어 있다. 따라서 각 축으로 오일공급과 관련한 유로가 상당히 복잡하게 형성될 수 밖에 없었다.
위와 같이 유로가 복잡해지면, 실린더 블록의 가공이 용이하지 못한 것은 물론, 이를 가공함에 있어 보다 높은 수준의 가공 정밀도가 요구되므로 제품의 양산성이 떨어지는 단점이 있으며, 그에 비례하여 제품 제작단가 역시 상승될 수 밖에 없어 비용 측면에서도 불리하다는 문제를 안고 있다.
본 발명이 해결하려는 기술적 과제는, 단순한 구조이면서도 캠축과 밸런스 축에 대한 윤활을 동시에 효과적으로 구현할 수 있고, 또한 오일 공급유로를 형성함에 있어 실린더 블록의 가공 단순화를 달성할 수 있는 다기통 엔진의 오일 공급구조를 제공하고자 한다.
상기한 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은, 한 쌍의 밸런스 축이 실린더 보어 양 옆의 실린더 블록에 횡행 설치되고, 한 쌍의 밸런스 축 중 우측 밸런스 축 직상방의 실린더 블록에는 캠축이 상기 우측 밸런스 축과 평행하게 설치된 구성의 다기통 엔진에 있어서, 상기 밸런스 축과 캠축은 그 축 중심에 축 방향을 따라 길게 형성되는 오일통로를 가지면서 그 외경부에는 실린더 블록과 접속을 위한 다수의 저널을 구비하며, 상기 다수의 저널 중 각 축의 최선단에 위치한 저널에는 이 저널의 외경부에서 상기 오일통로로 이어지는 입유로가 형성되고, 상기 최선단 저널을 제외한 저널에는 상기 오일통로에서 해당 저널의 외경부로 이어지는 배유로가 형성되며, 실린더 블록 전면부에는, 상기 밸런스 축의 최선단 저널과 캠축의 최선단 저널 주변을 경유하여 실린더 블록 하부에서 상부로 연장되는 급유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 다기통 엔진의 오일 공급구조를 제공한다.
본 실시예에서 상기 밸런스 축에 형성된 각각의 저널과 대응하는 위치의 실린더 블록에는, 상기 저널과 접속되어 밸런스 축을 회전 가능하게 지지하는 부시가 압입 고정될 수 있다.
또한, 상기 급유로를 통해 제공된 오일이 부시 및 입유로를 거쳐 축 중심의 오일통로로 유입될 수 있도록, 상기 부시 중 밸런스 축의 최선단 측 저널과 접속하는 부시에는 통공이 형성되며, 통공 형성위치에 대응하는 상기 밸런스 축의 최선단 측 저널 외경부에는, 상기 입유로 입구를 경유하는 경로를 포함하는 요홈이 함몰 형성될 수 있다.
본 실시예에서 상기 급유로는, 세 개의 구간으로 분리 구획된 직선형 유로 및, 상기 밸런스 축의 최선단 저널과 캠축의 최선단 저널의 외경부 주변을 각각 경유하는 두 개의 곡선형 그루브(groove)로 구성될 수 있으며, 상기 세 개의 직선형 유로와 두 개의 곡선형 그루브는 실린더 블록 하부에서 상부로 이어지는 하나의 연속된 유로를 형성하도록 구성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 의한 다기통 엔진의 오일 공급구조에 따르면, 실린더 블록에 형성되는 하나의 급유로 만으로도 실린더 블록 내에 제공된 오일이 캠축과 밸런스 축으로 원활하게 제공될 수 있는 구조를 구현할 수 있다. 즉, 단순한 구조의 유로로서 캠축과 밸런스 축에 대한 윤활을 동시에 효과적으로 구현할 수 있다.
또한, 각 축으로 오일 제공을 위한 급유로가 하나로 단일화 됨으로써, 실린더 블록에 오일유로를 형성함에 있어 가공 단순화를 달성할 수 있으며, 따라서 보다 향상된 제품의 양산성을 기대할 수 있다. 그리고 구조 단순화에 비례하여 제품 제작단가 또한 낮출 수 있어, 생산비용 측면에서도 유리하다는 경제적 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오일 공급구조를 채택한 다기통 엔진의 실린더 블록을 개략적으로 나타낸 투시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 오일 공급구조를 채택한 다기통 엔진 실린더 블록의 횡 단면도.
도 3은 도 2에 나타난 본 발명의 주요부를 확대 도시한 요부 확대 단면도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오일 공급구조를 채택한 다기통 엔진의 실린더 블록을 개략적으로 나타낸 투시도로서, 이를 참조하여 본 발명에 따른 오일 공급구조를 적용한 다기통 엔진의 전체적인 구성에 대해 개략적으로 살펴보기로 한다.
도 1의 도시와 같이, 기진력 발생을 위한 한 쌍의 밸런스 축(3)은 피스톤이 설치되는 실린더 보어(2) 양 옆의 실린더 블록(1)에 횡 방향으로 설치된다. 그리고 상기 한 쌍의 밸런스 축(3) 중, 우측 밸런스 축(3b) 직상방의 실린더 블록(1)에는 흡?배기 제어에 관여하는 캠축(4)이 상기 우측 밸런스 축(3b)과 평행하게 설치된다.
밸런스 축(3) 및 캠축(4) 구동을 위한 회전력은 피스톤의 직선운동을 회전운동으로 전환하는 크랭크 축(부호 생략)으로부터 전달되며, 회전력 전달을 위해 크랭크 축, 밸런스 축(3), 캠축(4) 전방 및 실린더 블록(1) 전면에는, 도 1의 도시와 같이 구동기어(6) 및 종동기어(9)(10)와 복수의 제1, 제2 아이들 기어(7)(8)가 장치된다.
따라서 크랭크 축의 회전에 따른 구동기어(6) 회전으로 중앙의 제1 아이들 기어(7)가 회전하면, 제1 아이들 기어(7)와 맞물린 좌측 밸런스 축(3a)과 제2 아이들 기어(8), 그리고 캠축(4)이 같은 방향으로 회전되며, 우측 밸런스 축(3b)은 상기 제2 아이들 기어(8) 회전으로, 상기한 좌측 밸런스 축(3)의 회전 방향과 반대되는 방향으로 회전하면서 불평등 모멘트에 대응하는 기진력을 발생시킨다.
고속으로 회전하는 상기 밸런스 축(3) 및 캠축(4)의 윤활을 위해 실린더 블록(1)에는, 오일 팬(미도시)에 저장된 오일이 밸런스 축(3)으로 제공될 수 있도록 오일경로 즉, 유로가 형성되어 있으며, 밸런스 축(3)과 캠축(4)에는 상기 실린더 블록(1)의 유로에서 제공되는 오일을 제공받아 실린더 블록(1)과 접속 지지되는 특정 위치까지 오일이 공급될 수 있도록 오일경로 즉, 유로가 형성된다.
도 2를 참조하여 본 실시예에 따른 오일 공급구조를 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 오일 공급구조를 채택한 다기통 엔진 실린더 블록의 횡 단면도로서, 밸런스 축(3)과 캠축(4)의 축 중심에는 오일통로(30)(40)가 해당 축의 길이 방향을 따라 길게 형성된다. 그리고 각각의 축 외경부에는 상기 실린더 블록(1)과 접속을 위한 다수의 저널(32a,32b,32c)(42a,42b,42c)이 등 간격 또는 부등 간격으로 돌출 형성된다.
다수의 저널 중 밸런스 축(3)과 캠축(4) 최선단에 위치한 저널(32a)(42a)에는, 이 저널(32a)(42a)의 외경부에서 해당 축 중앙의 오일통로(30)(40)로 이어지는 입유로(34)(44)가 형성되며, 최선단 저널(32a)(42a)을 제외한 저널(32b,32c)(42a,42c)에는 상기 오일통로(30)(40)에서 해당 저널의 외경부로 이어지는 배유로(36)(46)가 형성된다.
또한 실린더 블록(1) 전면부에는, 급유로(5)가 상기 최선단 저널(32a)(42a) 주변을 경유하는 형태로 실린더 블록(1) 하부에서 상부로 연장 형성된다.
이에 따라, 상기 급유로(5)를 통해 각 축(3)(4)으로 제공된 오일은, 각 축의 최선단 저널(32a)(42a)을 관통하는 입유로(34)(44)를 거쳐 각 축 중앙에 형성된 상기 오일통로(30)(40)로 유입되고, 오일통로(30)(40)를 흐르는 오일은 다른 저널들에 형성된 배유로(36)(46)를 거쳐 상기 저널(32a,32b,32c)(42a,42b,42c) 들이 실린더 블록과 회전 가능하게 접속하는 사이로 제공됨으로써 회전 중 저널이 소착되는 것을 방지한다.
도 3은 도 2에 나타난 본 발명의 주요부를 확대 도시한 요부 확대 단면도이다.
도 3을 참조하여 구체적으로 살펴보면, 저널 중 밸런스 축(3)에 형성된 저널(32a,32b,32c)이 접속하는 지점의 실린더 블록(1)에는, 상기 저널(32a,32b,32c)과 접속되어 밸런스 축(3)을 회전 가능하게 지지하는 부시(12a,12b,12c)가 압입 고정되며, 축 외부에서 상기 부시 및 입유로(34)를 거쳐 축 중심의 오일통로(30)로 오일이 유입될 수 있도록, 부시(12) 중 밸런스 축(3)의 최선단 측 저널(32a)과 접속하는 부시(12a)에는 통공(120, 도 1 참조)이 형성된다.
그리고 상기 통공(120) 형성위치에 대응하는 상기 밸런스 축(3)의 최선단 측 저널(32a) 외경부에는, 저널의 둘레 방향으로 상기 입유로(34) 입구를 경유하는 경로를 포함하는 요홈(33)이 함몰 형성된다. 이에 따라, 상기 급유로(5)를 흐르는 오일은, 상기한 부시(12a)의 통공(120)을 통해 상기 요홈(33)으로 유입되고, 저널(32a)을 관통하는 입유로(34)를 통해 밸런스 축(3) 중심에 형성된 상기한 오일통로(30)로 제공될 수 있다.
한편, 본 실시예에서 상기 급유로(5)는, 도 3에서와 같이 세 개의 구간으로 분리 구획된 직선형 유로(50a,50b,50c)와, 밸런스 축(3)의 최선단 저널(32a)과 캠축(4)의 최선단 저널(42a)의 외경부 주변을 각각 경유하는 두 개의 곡선형 그루브(groove; 52a,52b)로 구성되며, 상기 세 개의 직선형 유로(50a,50b,50c)와 두 개의 곡선형 그루브(52a,52b)는 실린더 블록(1) 하부에서 상부로 이어지는 하나의 연속된 유로를 형성하고 있다.
이에 따라, 실린더 블록(1) 하부에 위치한 오일 팬으로부터 오일이 공급되면, 이 공급된 오일은 실린더 하부 측 직선형 유로(50a)와 밸런스 축(3)과 만나는 지점의 곡선형 그루브(52a), 밸런스 축(3)과 캠축(4) 사이의 직선형 유로(50b)와 캠축(4)과 만나는 지점의 곡선형 그루브(52b) 및 캠축(4) 상방으로 연장되는 다른 직선형 유로(52c)를 경유하여 실린더 블록(1) 내 다른 공간으로 흘러 들어 간다.
위와 같은 과정에서, 일부 오일은 밸런스 축(3)과 만나는 지점의 곡선형 그루브(52a)를 경유하면서, 부시(12a)에 형성된 통공(120)과 요홈(33) 및 입유로(34)를 거쳐 밸런 밸런스 축(3) 내부로 흘러 들어가 밸런스 축(3) 윤활을 위한 윤활제로 이용되며, 다른 일부 오일은 캠축(4)과 만나는 지점의 곡선형 그루브(52b)를 경유하면서, 캠축(4) 전방의 입유로(44)를 거쳐 캠축(4) 내부로 흘러 들어가 캠축(4)의 원활한 회전을 위한 윤활제로서 기능한다.
상기한 구성의 본 발명의 실시예에 의한 다기통 엔진의 오일 공급구조에 따르면, 실린더 블록에 형성되는 하나의 급유로 만으로도 실린더 블록 내에 제공된 오일이 캠축과 밸런스 축으로 원활하게 제공될 수 있는 구조를 구현할 수 있다. 즉, 단순한 구조의 유로로서 캠축과 밸런스 축에 대한 윤활을 동시에 효과적으로 구현할 수 있다.
또한, 각 축으로 오일 제공을 위한 급유로가 하나로 단일화 됨으로써, 실린더 블록에 오일유로를 형성함에 있어 가공 단순화를 달성할 수 있으며, 따라서 보다 향상된 제품의 양산성을 기대할 수 있다. 그리고 구조 단순화에 비례하여 제품 제작단가 또한 낮출 수 있어, 생산비용 측면에서도 유리하다는 경제적 이점이 있다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
1 : 실린더 블록 2 : 실린더 보어
3 : 밸런스 축 4 : 캠축
5 : 급유로 12a,12b,12c : 부시
30,40 : 오일통로 32a,32b,32c : 저널(밸런스 축)
34 : 입유로(밸런스 축) 36 : 배유로(밸런스 축)
42a,42b,42c : 저널(캠축) 44 : 입유로(캠축)
46 : 배유로(캠축) 52a,52b : 그루브(groove)
50a,50b,50c : 직선형 유로

Claims (4)

  1. 한 쌍의 밸런스 축이 실린더 보어 양 옆의 실린더 블록에 횡행 설치되고, 한 쌍의 밸런스 축 중 우측 밸런스 축 직상방의 실린더 블록에는 캠축이 상기 우측 밸런스 축과 평행하게 설치된 구성의 다기통 엔진에 있어서,
    상기 밸런스 축과 캠축은 그 축 중심에 축 방향을 따라 길게 형성되는 오일통로를 가지면서 그 외경부에는 실린더 블록과 접속을 위한 다수의 저널을 구비하며,
    상기 다수의 저널 중 각 축의 최선단에 위치한 저널에는 이 저널의 외경부에서 상기 오일통로로 이어지는 입유로가 형성되고,
    상기 최선단 저널을 제외한 저널에는 상기 오일통로에서 해당 저널의 외경부로 이어지는 배유로가 형성되며,
    실린더 블록 전면부에는, 상기 밸런스 축의 최선단 저널과 캠축의 최선단 저널 주변을 경유하여 실린더 블록 하부에서 상부로 연장되는 급유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 다기통 엔진의 오일 공급구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸런스 축에 형성된 각각의 저널과 대응하는 위치의 실린더 블록에는, 상기 저널과 접속되어 밸런스 축을 회전 가능하게 지지하는 부시가 압입 고정됨을 특징으로 하는 다기통 엔진의 오일 공급구조.
  3. 제 2 항에 있어서,
    급유로를 통해 제공된 오일이 부시 및 입유로를 거쳐 오일통로로 유입될 수 있도록, 상기 부시 중 밸런스 축의 최선단 측 저널과 접속하는 부시에는 통공이 형성되며,
    통공 형성위치에 대응하는 상기 밸런스 축의 최선단 측 저널 외경부에는, 상기 입유로 입구를 경유하는 경로를 포함하는 요홈이 함몰 형성됨을 특징으로 하는 다기통 엔진의 오일 공급구조.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 급유로는,
    세 개의 구간으로 분리 구획된 직선형 유로; 및
    상기 밸런스 축의 최선단 저널과 캠축의 최선단 저널의 외경부 주변을 각각 경유하는 두 개의 곡선형 그루브(groove);로 구성되며,
    상기 세 개의 직선형 유로와 두 개의 곡선형 그루브는 실린더 블록 하부에서 상부로 이어지는 하나의 연속된 유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 다기통 엔진의 오일 공급구조.
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