KR20160091438A

KR20160091438A - 멀티 조인트 크랭크 드라이브용 커플링 부재, 그리고 멀티 조인트 크랭크 드라이브

Info

Publication number: KR20160091438A
Application number: KR1020167019800A
Authority: KR
Inventors: 마티아스 브렌델; 마르쿠스 빌트
Original assignee: 아우디 아게
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2016-08-02
Also published as: US9995335B2; CN106062338A; CN106062338B; JP2017501354A; US20160319858A1; DE102013021980A1; KR101759044B1; JP6141535B2; WO2015090605A1; EP3084171A1; EP3084171B1

Abstract

본 발명은 내연기관(1)의 멀티 조인트 크랭크 드라이브(8)를 위한 커플링 부재(9)에 관한 것이며, 상기 커플링 부재는 커플링 레버(26)와 베어링 커버(27)를 포함하고, 커플링 레버(26)는 크랭크 드라이브(8)의 피스톤 커넥팅 로드(10)를 위한 제1 아이부(19)와 크랭크 드라이브(8)의 관절식 커넥팅 로드(12)를 위한 제2 아이부(20)를 포함하며, 또한 베어링 커버(27)와 공동으로 크랭크 샤프트(2)의 크랭크 저널(6)을 위한 제3 아이부(21)도 포함하며, 커플링 레버(26)와 베어링 커버(27)는 제3 아이부(21)의 중심(36)을 통과하여 연장되는 분리 평면(T) 내 제3 아이부(21)의 외주면 상에서 서로 인접하여 2개의 나사(28, 29)를 통해 서로 나사 조임된다. 본 발명에 따라서, 두 나사(28, 29)는 평행한 종방향 중심축(32, 33)을 가지며, 또한 분리 평면(T)은, 제3 아이부의 중심(36)을 통과하여 연장되면서 두 나사(28, 29)의 종방향 중심축들(32, 33)에 수직인 평면(E)과 관련하여 예각(α)으로 경사진다.

Description

멀티 조인트 크랭크 드라이브용 커플링 부재, 그리고 멀티 조인트 크랭크 드라이브{COUPLING ELEMENT FOR A MULTI-JOINT CRANK DRIVE AND MULTI-JOINT CRANK DRIVE}

본 발명은 내연기관의 멀티 조인트 크랭크 드라이브를 위한 커플링 부재에 관한 것이며, 상기 커플링 부재는 커플링 레버와 베어링 커버를 포함하고, 커플링 레버는 크랭크 드라이브의 피스톤 커넥팅 로드를 위한 제1 아이부(eye)와 크랭크 드라이브의 관절식 커넥팅 로드를 위한 제2 아이부를 포함하며, 또한 베어링 커버와 공동으로 크랭크 샤프트의 크랭크 저널을 위한 제3 아이부도 포함하고, 커플링 레버와 베어링 커버는 제3 아이부의 중심을 통과하여 연장되는 분리 평면 내 제3 아이부의 외주면 상에서 서로 인접하여 2개의 나사를 통해 서로 나사 조임되며, 두 나사는 평행한 종방향 중심축(longitudinal center axis)을 갖는다. 그 밖에, 본 발명은 전술한 유형의 커플링 부재를 복수로 포함하는 내연기관의 멀티 조인트 크랭크 드라이브에도 관한 것이다.

최초에 언급한 유형의 커플링 부재들은, 내연기관의 멀티 조인트 크랭크 드라이브에서, 피스톤과 연결된 피스톤 커넥팅 로드들과, 크랭크 샤프트의 대응하는 크랭크 저널들과, 편심 샤프트와 연결된 대응하는 관절식 커넥팅 로드들 사이에서 연결 부재들로서 이용된다. 멀티 조인트 크랭크 드라이브에 의해, 내연기관의 피스톤들의 작동 행정이 조정될 수 있으며, 이에 따라 내연기관의 상이한 작동 주기들에서 피스톤의 상이한 작동 행정들이 달성된다. 이 경우, 작동 행정은 피스톤의 상사점과 하사점 사이에 위치하는 이격 간격, 다시 말하면 결과적으로 작동 주기 동안 피스톤이 최대로 나아가는 경로를 의미한다. 대안으로, 또는 이에 추가하여, 멀티 조인트 크랭크 드라이브에 의해, 피스톤과 연계된 실린더 내에서 달성되는 압축비도 역시, 특히 내연기관의 작동점 및/또는 실린더의 작동 주기에 따라서 설정될 수 있다.

커플링 부재 및 멀티 조인트 크랭크 드라이브는 이미 본원 출원인의 DE 10 2011 116 609 A1로부터 공지되어 있다. 공지된 커플링 부재는 분리된 제3 아이부를 포함하며, 또한 커플링 레버와, 2개의 나사를 통해 커플링 레버와 결합된 베어링 커버로 구성되며, 커플링 레버 및 베어링 커버는 제3 아이부의 절반부(half)를 각각 형성한다. 커플링 레버와 베어링 커버는, 분리된 제3 아이부의 중심을 통과하여 연장되는 분리 평면을 펼쳐 형성하는 2개의 접선을 따라서 제3 아이부의 외주면 상에서 서로 인접한다. 커플링 부재의 적은 질량 조건에서도 높은 강도를 제공하기 위해, 커플링 레버와 베어링 커버는 2개의 나사를 통해 서로 결합되며, 2개의 나사의 종방향 중심축들은 서로 평행한 것이 아니라, "비스듬하게" 정렬되어 있다.

또한, 종래 기술로부터 공보 EP 1 247 960 A2, EP 1 914 405 A2 및 JP 2004-124775 A도 공지되어 있다.

확인된 바에 따르면, 커플링 레버와 베어링 커버가 전술한 유형의 "비스듬한" 나사들을 통해 서로 결합되어 있는 커플링 부재들을 포함하는 멀티 조인트 크랭크 드라이브는, 대량 생산에서 요구되는 나사 조임 및 모니터링 방법으로 실현되지 않는다.

그러므로 자체의 나사들이 평행한 종방향 중심축들을 갖는 커플링 부재의 경우 적은 커플링 부재 질량에도 불구하고 마찬가지로 높은 강도를 달성할 수 있는 해결책들을 찾고자 시도하고 있다. 이는, 특히 제3 아이부와 제1 아이부 사이의 이격 간격이 가능한 한 작게 유지되어야 하고 그로 인해 제1 아이부 측에 배치되는 나사를 위한 나사 보어가 더 이상 DE 10 2011 116 609 A1에서의 커플링 부재의 경우처럼 제1 아이부와 제3 아이부 사이를 통과하여 연장되지 않아야 한다면, 난관에 봉착하게 된다.

본 발명의 과제는, 종래 기술에서 출발하여, 커플링 레버와 베어링 커버 사이에 "비스듬한" 나사들을 포함하지 않으면서 커플링 부재의 적은 질량 조건에서도 높은 강도가 달성되는 정도로, 최초에 언급한 유형의 커플링 부재 및 멀티 조인트 크랭크 드라이브를 개량하는 것이다.

상기 과제는, 본 발명에 따라서, 분리 평면이, 아이부의 중심을 통과하여 연장되면서 두 나사의 종방향 중심축들에 대해 수직인 평면과 관련하여 예각으로 경사지며, 커플링 레버 및 베어링 커버의 접촉면들이면서 제3 아이부의 외주면 상에 직접 인접하고 한 쌍씩 대향하는 접촉면들이 제3 아이부의 양측에서 두 나사의 종방향 중심축들에 대해 수직이 되는 것을 통해 해결된다. 또한, 이는, 그와 동시에, 두 나사의 종방향 중심축들이 분리 평면에 대해 수직이 아니라는 것을 의미한다.

분리 평면이 제1 아이부의 측에서 제1 아이부로부터 이격되는 방향으로 경사진다면, 본 발명에 따른 특징을 통해 커플링 레버는 제1 아이부 측에서 나사 보어의 둘레로 수 밀리미터만큼 보강될 수 있으며, 그에 따라 나사 보어는 수 밀리미터만큼 깊어지거나 연장될 수 있다. 이는, DE 10 2011 116 609 A1에서의 커플링 부재의 경우처럼 제1 아이부와 제3 아이부 사이로 제1 아이부 측의 나사 보어를 통과시키는 것이 아니라, 제1 아이부의 "하부에", 다시 말하면 제1 아이부와 베어링 커버 사이에 나사 보어를 배치하도록 허용한다. 그 결과, 다시금, 제1 아이부와 제3 아이부 사이의 이격 간격은 매우 작게 유지될 수 있으며, 이는 커플링 부재의 질량의 감소에 기여한다.

그 밖에도, 본 발명의 바람직한 구현예에 따라서, DE 10 2011 116 609 A1에서의 커플링 부재의 경우와 달리, 제1 아이부에 의해 관통되는 커플링 부재의 리프팅 암(lifting arm)은 포크 암(fork arm)으로서 형성될 수 있다. 양측의 포크 암을 포함하는, 다시 말하면 리프팅 암 측에 제1 아이부를 포함할 뿐만 아니라 커플링 암의 측에는 제2 아이부를 포함하는, 커플링 부재의 구현을 통해, 높은 복잡성과 이와 결부된 높은 가공 비용은 일측의 구조부재, 요컨대 커플링 레버에서만 발생하는 반면, 타측 구조부재들, 요컨대 제1 아이부에서 리프팅 암과 연결되는 피스톤 커넥팅 로드 및 제2 아이부에서 커플링 암과 연결되는 관절식 커넥팅 로드는 상대적으로 더 간단하게 형성될 수 있는 점이 달성된다.

리프팅 암이 포크 암으로서 형성되는 경우, 제1 아이부 측에서 커플링 레버의 나사 구멍은, 적합한 방식으로, 포크 암의 두 다리부 사이로 통해 있으면서 두 나사 중 하나를 수용하는 관통 보어로서 형성될 수 있다. 제1 아이부 측의 상기 나사는 이하에서 제1 나사로서 지칭되고, 그에 반해 제2 아이부 측의 나사는 이하에서 제2 나사로서 지칭된다.

제3 아이부의 중심을 통과하면서 두 나사의 종방향 중심축들에 대해 수직인 평면과 관련한 분리 평면의 경사에도 불구하고, 커플링 부재의 조립 중에 커플링 레버 및 베어링 커버의 결합을 수월하게 하기 위해, 커플링 레버와 베어링 커버는 제3 아이부의 양측에서 제3 아이부의 외주면 상에 직접적으로 인접하는 방식으로 서로 대향하는 접촉면들을 포함하며, 이 접촉면들은 본 발명의 추가의 바람직한 구현예에 따라서 두 나사의 종방향 중심축들에 대해 수직이다.

DE 10 2011 116 609 A1에서의 커플링 부재의 경우처럼, 두 나사는 바람직하게는 서로 상이하게 치수 설계되며, 두 나사는 상이한 지름뿐만 아니라 또한 상당히 상이한 길이를 역시 갖는다. 이 경우, 제1 나사는 제2 나사보다 적합하게는 더 얇고 바람직하게는 상당히 더 짧다. 두 나사는 적합하게는 휨 하중도 역시 흡수할 수 있는, 축부(shank)가 감소된 볼트이다.

DE 10 2011 116 609 A1에서의 커플링 부재의 경우처럼, 커플링 레버와 베어링 커버는 제3 아이부의 외주의 양측에서 형태 결합 방식으로 서로 안착되며, 그에 따라 커플링 레버와 베어링 커버는 해당 위치에 각각 서로 맞물리는 상보적인 치형부(teeth)를 갖는다. 제1 아이부 측에, 또는 제1 나사의 둘레에 제공되는 커플링 레버 및 베어링 커버의 치형부는 이하에서 제1 치형부로 지칭되며, 그에 반해 제2 아이부 측에, 또는 제2 나사의 둘레에 제공되는 치형부는 제2 치형부로서 지칭된다.

두 상보적인 치형부는 각각 커플링 레버의 치형부의 치부들의 치단들(tip)을 통해 범위 한정되는 분할 평면을 따라서 연장된다. DE 10 2011 116 609 A1에서의 커플링 부재의 경우처럼, 두 분할 평면은 서로 교차하고, 180도가 아닌 각도를 취한다. 커플링 레버의 제1 치형부의 분할 평면은 이하에서 제1 분할 평면으로서 지칭되고, 그에 반해 커플링 레버의 제2 치형부의 분할 평면은 이하에서 제2 분할 평면으로서 지칭된다.

DE 10 2011 116 609 A1에서의 커플링 부재의 경우와 달리, 두 치형부의 분할 평면들은 제3 아이부의 좌측 및 우측에서 아이부의 중심을 통과하여 연장되면서 두 나사의 종방향 중심축들에 대해 수직인 평면으로도 서로 상이한 크기의 각도를 취하며, 그럼으로써 분할 평면들은 제3 아이부의 중심을 통과하면서 상기 평면에 대해 수직인 평면에서 서로 교차하지 않게 된다. 그 대신, 제1 분할 평면과 제2 분할 평면은 제2 나사에 상대적으로 더 가까운 위치에서 서로 교차한다.

이런 방식으로, 제2 치형부의 최종 치부는 제3 아이부의 반대 방향으로 향해 있는 제2 치형부의 단부에서 계속하여 커플링 레버의 상면으로부터 이격되는 방향으로 하향 이동되고 그 결과 이 영역에서 커플링 레버의 휨 단면의 높이 및 그에 따른 그 휨 강도는 증대될 수 있다. 이는, 앞에서 기술한 것처럼 제1 나사의 나사 보어의 연장부에 대한 분리 평면이 제3 아이부의 중심을 통과하면서 두 나사의 종방향 중심축들에 대해 수직인 평면과 관련하여 경사져 있을 때, 제2 아이부 측의 휨 단면의 높이가 제1 아이부의 측에서 상대적으로 더 높은 횡단면을 위해 감소되기 때문에 바람직하다.

바람직하게는, 제1 치형부의 분할 평면과, 제3 아이부의 중심을 통과하면서 두 나사의 종방향 중심축들에 대해 수직인 평면 사이의 제1 각도는 상기 평면과 제2 치형부의 분할 평면 사이의 제2 각도보다 더 작으며, 제1 각도는 적합하게는 약 15도이고, 제2 각도는 적합하게는 약 20도이다. 이런 방식으로, 한편으로 제2 아이부 측의 휨 단면의 충분한 높이, 그리고 다른 한편으로는 제1 아이부 측의 나사 보어의 충분한 길이 간에 적합한 절충안이 달성될 수 있다.

제1 분할 평면은 적합하게는 대략 제3 아이부의 중심을 통과하여 연장되는 반면, 제2 분할 평면은 적합하게는 제3 아이부의 중심에 대해 측방 오프셋을 나타내고 적합하게는 제1 아이부를 통과하여, 바람직하게는 대략 제1 아이부의 중심을 통과하여 연장된다.

DE 2011 116 609 A1에서의 커플링 부재의 경우처럼, 제1 치형부 및 제2 치형부의 치부들은, 두 치형부를 따라서 접촉면들을 증가시키면서 조립 가능성을 보장하기 위해, 각각의 분할 평면과 관련하여 상이한 피치각들을 갖는 치근 치면들(tooth flank)을 포함한다.

본 발명은 이하에서 도면에 도시된 일 실시예에 따라서 더 상세하게 설명되지만, 이러한 실시예는 본 발명을 제한하는 것은 아니다.

도 1은 멀티 조인트 크랭크 드라이브를 포함하는 내연기관의 부분들을 도시한 개략적 단면도이다.
도 2는 멀티 조인트 크랭크 드라이브의 커플링 부재 및 피스톤 커넥팅 로드를 도시한 사시도이다.
도 3은 커플링 레버 및 커버 부재를 포함하는 커플링 부재를 도시한 측면도이다.
도 4는 커플링 레버를 도시한 부분 단면 측면도이다.

도 1에 도시된 내연기관(1)은 직렬형 내연기관, 더 정확하게 말하면 4행정 4기통 직렬형 내연기관이다. 내연기관(1)은 하나의 크랭크 샤프트(2)와 4개의 피스톤(3)(도면에는 하나만 도시됨)을 포함하며, 이들 피스톤은 각각 하나의 실린더(4) 내에서 왕복 운동할 수 있다. 크랭크 샤프트(2)는 실린더 크랭크 케이스(5)의 샤프트 베어링들(미도시) 내에 회전 가능하게 지지되며, 그리고 지지를 위해 이용되는 5개의 중앙 샤프트 저널(도면에서는 보이지 않음)뿐만 아니라, 4개의 크랭크 핀 또는 크랭크 저널(6)(하나만 도시되어 있음)도 포함하며, 이들 크랭크 저널의 종방향 중심축들은 서로 상이한 각도 정렬로 크랭크 샤프트(2)의 회전축에 대해 평행하게 연장되고 상기 회전축과 관련해서도 서로 상이한 각도 정렬로 배치된다. 그 밖에, 내연기관(1)은, 크랭크 샤프트(2)의 회전축에 대해 평행한 회전축을 가지면서 실린더 크랭크 케이스(5) 내에서 크랭크 샤프트(2)의 옆에, 그리고 약간 그 하부에 회전 가능하게 지지되는 편심 샤프트(7)뿐만 아니라, 크랭크 샤프트(2)의 크랭크 저널들(6) 중 하나의 크랭크 저널 상에 각각 회전 가능하게 지지되는 4개의 커플링 부재(9)를 포함하는 멀티 조인트 크랭크 드라이브(8)도 포함하며, 커플링 부재들은 크랭크 샤프트(2)의 일측에서 피스톤 커넥팅 로드(10)를 통해 피스톤들(3) 중 하나의 피스톤과 연결되고 크랭크 샤프트(2)의 타측에서는 관절식 커넥팅 로드(12)를 통해 편심 샤프트(7)와 연결된다.

각각의 커플링 부재(9)는 상대적으로 더 짧은 리프팅 암(13)을 포함하며, 이 리프팅 암은, 회동 조인트(14)를 통해, 피스톤 커넥팅 로드들(10) 중 하나의 피스톤 커넥팅 로드의 하단부와 회동 가능하게 연결된다. 각각의 피스톤 커넥팅 로드(10)의 상단부는, 추가 회동 조인트(15)를 통해, 연계된 피스톤(3) 상에 관절식으로 연결된다. 다시 말하면, 전체적으로 4개의 피스톤(3) 각각은 각각의 피스톤 커넥팅 로드(10) 및 각각의 커플링 부재(9)를 통해 크랭크 샤프트(2)와 연결된다.

그 밖에, 각각의 커플링 부재(9)는 상대적으로 더 긴 커플링 암(16)을 포함하며, 이 커플링 암은 회동 조인트(17)를 통해 관절식 커넥팅 로드들(12) 중 하나의 관절식 커넥팅 로드의 상단부와 회동 가능하게 연결된다. 각각의 관절식 커넥팅 로드(12)의 하단부는 추가 회동 조인트(18)를 통해 편심 샤프트(7) 상에 관절식으로 연결된다.

관절식 커넥팅 로드(12)는 피스톤 커넥팅 로드(10)에 대해 대략 평행하게 정렬되고, 크랭크 샤프트(2) 및 편심 샤프트(7)의 축 방향에서, 연계된 피스톤 커넥팅 로드(10)와 대략 동일한 평면에 각각 배치된다.

멀티 조인트 크랭크 드라이브(8)에 의해, 내연기관(1)의 압축비가 변경되며, 또한 연계된 실린더들(4)의 실린더 축과 관련한 피스톤 커넥팅 로드들(10)의 경사는 크랭크 샤프트(2)의 회전 동안 감소되며, 이는 피스톤 횡력과, 그에 따른 피스톤들(3)과 실린더들(4)의 실린더 벽부들 사이의 마찰력을 감소시킨다.

도 2, 도 3 및 도 4에 가장 잘 도시되어 있는 것처럼, 각각의 커플링 부재(9)는 제1 아이부(19), 제2 아이부(20) 및 제3 아이부(21)를 포함한다. 제1 아이부(19)는 리프팅 암(13)의 2개의 포크 다리부(22)를 통과하여 연장되면서 연계된 베어링 핀(23)과 함께 피스톤 커넥팅 로드(10)의 하단부를 위한 회동 조인트(14)를 형성한다. 제2 아이부(20)는 커플링 암(16)의 2개의 포크 다리부(24)를 통과하여 연장되면서 연계된 베어링 핀(25)과 함께 관절식 커넥팅 로드(12)의 상단부를 위한 회동 조인트(17)를 형성한다. 제3 아이부(21)는 제1 아이부(19)와 제2 아이부(20) 사이에 배치되고 상대적으로 더 큰 지름을 가지며 크랭크 저널(6)을 수용하는 데 이용된다.

커플링 부재(9)가 크랭크 저널(6) 상에 장착되도록 하기 위해, 제3 아이부(21)는 분리된 아이부이다. 이를 목적으로, 커플링 부재(9)는, 제3 아이부(21)의 양측에서 2개의 나사(28, 29)를 통해 서로 단단히 결합되는 커플링 레버(26) 및 베어링 커버(27)로 구성된다. 도 4에 가장 잘 도시되어 있는 것처럼, 두 나사(28, 29)는, 커플링 레버(12) 내의 연계된 암나사 또는 나사 보어들(30, 31) 및 베어링 커버(27) 내 관통 보어들(미도시)과 동일한 방식으로 평행한 종방향 중심축들(32, 33)을 갖는다.

제1 아이부(19) 측의 제1 나사(28)는 짧은 M9 나사이며, 그에 반해 제2 아이부(20) 측의 제2 나사(29)는 상대적으로 더 긴 M11 나사이다. 두 나사(28, 29)는 축부가 감소된 볼트로서 구현되며, 그럼으로써 이들 나사는 휨 하중에 대해 상대적으로 더 적합하게 견딜 수 있게 된다.

커플링 레버(26) 및 베어링 커버(27)는 제3 아이부(21)의 외주면의 둘레에서 각각 180도만큼 연장되며, 제3 아이부(21)의 외주면 상에서 2쌍의 대향하는 평면 접촉면들(34, 35)을 포함한다. 제3 아이부(21)의 외주면에 직접적으로 인접하는 접촉면들(34, 35)의 내부 단부들은 분리 평면(T)을 펼쳐 형성하며, 이 분리 평면은 제3 아이부(21)의 중심(36)을 통과하여 연장되거나, 또는 제3 아이부(21) 내에서 지지되는 크랭크 저널(6)의 중심축을 통과하여 연장된다.

도 4에 가장 잘 도시되어 있는 것처럼, 분리 평면(T)은 제3 아이부(21)의 중심(36)을 통과하면서 나사들(28, 29)의 종방향 중심축들(32, 33)에 대해 수직인 평면(E)과 관련하여 약 5도의 예각(α)으로 경사져 있다. 그에 따라, 나사들(28, 29)의 종방향 중심축들(32, 33)도 역시 분리 평면(T)에 대해 수직으로 정렬되지 않는다. 분리 평면(T)의 경사의 방향은, 분리 평면이 제1 아이부(19) 측에서 제1 아이부(19)의 중심으로부터 평면(E)보다 더 큰 이격 간격을 갖도록 선택된다. 그 결과, 리프팅 암(13)은 제1 아이부(19)의 하부에서 상대적으로 더 두꺼워질 수 있으며, 그리고 이에 따라 나사 보어(30)의 길이는, 나사 보어가 더 이상 DE 10 2011 116 609 A1에서의 커플링 부재의 경우처럼 제1 아이부(19)와 제3 아이부(21) 사이를 통과하지 않아도 될뿐더러 완전히 제1 아이부(19)의 하부에 배치될 수 있을 정도로 증가될 수 있다.

그 결과, DE 10 2011 116 609 A1에서의 커플링 부재의 경우와 달리, 2개의 포크 다리부(24 및 22)를 각각 포함하는 포크 암으로서 커플링 암(16)뿐만 아니라 리프팅 암(13)도 역시 형성할 수 있다. 그 결과, 커플링 부재(9)의 질량은 감소되며, 또한 피스톤 커넥팅 로드들(10)은 회동 조인트(14)의 영역에서 포크형 분기 없이 구현될 수 있고, 이에 따라 한편으로 피스톤 커넥팅 로더(10)의 질량 및 이에 따른 실린더 내에서의 상하 이동 가능한 질량도 감소되며, 다른 한편으로는 피스톤 커넥팅 로드(10)의 구조가 간소화되고 이에 따라 피스톤 커넥팅 로드의 제조 비용도 절감될 수 있다. 회동 베어링(14)은 압력유 공급 없이도 충분히 기능하는데, 그 이유는 피스톤(3)으로부터 실린더 크랭크 케이스(5) 내로 하향 복귀하는 냉각유가 여기서 충분한 윤활을 제공하기 때문이다.

또한, 도 4에서 알 수 있는 것처럼, 나사 보어(30)는, 리프팅 암(13)의 두 포크 다리부(22) 사이의 중간 공간부 내로 통해 있는 관통 보어로서 형성될 수 있다.

그 밖에도, DE 10 2011 116 609 A1에서의 커플링 부재와의 비교에서 알 수 있는 것처럼, 두 아이부(19, 21)의 중심 간 간격 역시도 감소될 수 있으며, 이는 커플링 부재(9)의 질량의 추가 감소를 허용하면서 전체 크랭크 드라이브 운동학의 형성 가능성을 향상시킨다.

커플링 레버(26) 및 베어링 커버(27)는 제3 아이부(21)의 양측에서 형태 결합 방식으로 서로 안착된다. 이를 위해, 커플링 레버(26)는 제1 나사(28)의 나사 보어(30)의 개구부 둘레에 제1 치형부(37)를 구비하고 제2 나사(29)의 나사 보어(31)의 개구부 둘레에는 제2 치형부(38)를 구비한다. 커플링 부재(9)의 조립 후에, 제1 치형부(37) 및 제2 치형부(38)는, 도 3에 가장 잘 도시되어 있는 것처럼, 베어링 커버(27)의 대향하는 상보적인 제1 치형부(37) 및 제2 치형부(38)와 각각 형태 결합 방식으로 치합된다. 두 접촉면(34, 35)은 상기 치형부들(37, 38)의 부분이면서 제3 아이부(21)에 인접하는 상기 부분을 각각 형성한다.

2개의 형태 결합식 치형부(37, 38)를 통한 커플링 레버(26)와 베어링 커버(27) 간의 연결은, 커플링 부재(9)의 균열될 수 있는 유형과 비교하여, 마찬가지로 질량 감소를 가능하게 하는 고강도이면서 그에 따라 균열되지 않는 조질강(quenched and tempered steel)의 이용을 가능하게 한다.

도 4에 가장 잘 도시되어 있는 것처럼, 커플링 레버(26)의 제1 치형부(37)의 치부들의 치단들은 제1 분할 평면(39)을 펼쳐 형성하고 커플링 레버(26)의 제2 치형부(38)의 치부들의 치단들은 제2 분할 평면(40)을 펼쳐 형성한다. 두 분할 평면(39, 40)은 분리 평면(T)뿐만 아니라 평면(E)과도 서로 상이한 경사 각도(β)를 취한다. 제1 분할 평면(39)과 평면(E) 사이의 경사 각도(β₁)가 20도인 반면, 제2 분할 평면(40)과 평면(E) 사이의 경사 각도(β₂)는 상대적으로 더 작고 단지 15도 정도이다. 그 결과, 커플링 레버(26)의 상면과 제3 아이부(21)의 반대 방향으로 향해 있는 제2 치형부(38)의 단부 사이에서 도 3에 양방향 화살표를 통해 표시된 휨 단면의 높이(H)와 그에 따른 이 해당 위치에서의 커플링 부재(9)의 휨 강도는, 평면(E)과 관련한 분리 평면(T)의 경사 또는 비틀림에 기인하는 휨 단면의 상대적으로 낮은 높이를 약간 보상하기 위해, 증가될 수 있다.

도 4에 가장 잘 도시되어 있는 것처럼, 제1 분할 평면(39)은 제3 아이부(21)의 중심(36)을 통과하여 연장되거나, 또는 제3 아이부(21) 내에서 지지되는 크랭크 저널(6)의 중심축을 통과하여 연장된다. 그에 대해, 제2 분할 평면(40) 또는 이 분할 평면의 연장부는 대략 제1 아이부(19)의 중심을 통과하여 연장되면서 제3 아이부(21)의 중심(36)에 대해 측방 오프셋을 나타낸다. 두 분할 평면(39, 40)은 비록 제3 아이부(21)의 내부에서는 서로 교차하기는 하지만, 두 나사(28, 29) 사이의 중심에서 교차하지 않으며, 상대적으로 제2 나사(29)에 더 가까운 위치에서 서로 교차하며, 제1 나사(28)의 종방향 중심축(32)으로부터의 교차점의 이격 간격은, 제2 나사(29)의 종방향 중심축(33)으로부터의 교차점의 이격 간격의 3배 내지 4배이다.

DE 10 2011 116 609 A1에서의 커플링 부재의 경우처럼, 제1 치형부(37)에서 뿐만 아니라 제2 치형부(38)에서도 각각의 치부의 두 치근 치면은 연계되는 제1 분할 평면(39) 또는 제2 분할 평면(40)에 대해 서로 상이한 피치각을 나타낸다.

1: 내연기관
2: 크랭크 샤프트
3: 피스톤
4: 실린더
5: 실린더 크랭크 케이스
6: 크랭크 저널
7: 편심 샤프트
8: 멀티 조인트 크랭크 드라이브
9: 커플링 부재
10: 피스톤 커넥팅 로드
12: 관절식 커넥팅 로드
13: 리프팅 암
14: 회동 베어링
15: 회동 베어링
16: 커플링 암
17: 회동 베어링
18: 회동 베어링
19: 제1 아이부(eye)
20: 제2 아이부
21: 제3 아이부
22: 리프팅 암의 포크 다리부
23: 베어링 핀
24: 커플링 암의 포크 다리부
25: 베어링 핀
26: 커플링 레버
27: 베어링 커버
28: 제1 나사
29: 제2 나사
30: 제1 나사 보어
31: 제2 나사 보어
32: 종방향 중심축
33: 종방향 중심축
34: 접촉면
35: 접촉면
36: 제3 아이부의 중심
37: 제1 치형부
38: 제2 치형부
39: 제1 분할 평면
40: 제2 분할 평면
T: 분리 평면
E: 평면

Claims

내연기관(1)의 멀티 조인트 크랭크 드라이브(8)를 위한 커플링 부재(9)로서, 상기 커플링 부재는 커플링 레버(26)와 베어링 커버(27)를 포함하고, 커플링 레버(26)는 크랭크 드라이브(8)의 피스톤 커넥팅 로드(10)를 위한 제1 아이부(eye; 19)와 크랭크 드라이브(8)의 관절식 커넥팅 로드(12)를 위한 제2 아이부(20)를 포함하며, 또한 베어링 커버(27)와 공동으로 크랭크 샤프트(2)의 크랭크 저널(6)을 위한 제3 아이부(21)도 포함하고, 커플링 레버(26)와 베어링 커버(27)는 제3 아이부(21)의 중심(36)을 통과하여 연장되는 분리 평면(T) 내 제3 아이부(21)의 외주면 상에서 서로 인접하여 2개의 나사(28, 29)를 통해 서로 나사 조임되며, 2개의 나사(28, 29)는 평행한 종방향 중심축(32, 33)을 갖는 것인 상기 커플링 부재에 있어서, 상기 분리 평면(T)은, 상기 제3 아이부의 중심(36)을 통과하여 연장되면서, 상기 2개의 나사(28, 29)의 종방향 중심축들(32, 33)에 대해 수직인 평면(E)과 관련하여 예각(α)으로 경사지며, 상기 커플링 레버(26) 및 상기 베어링 커버(27)의 접촉면들(34, 35)이면서 상기 제3 아이부(21)의 외주면 상에 직접 인접하고 한 쌍씩 대향하는 상기 접촉면들(34, 35)이 상기 제3 아이부(21)의 양측에서 상기 2개의 나사(28, 29)의 종방향 중심축들(32, 33)에 대해 수직인 것을 특징으로 하는, 내연기관의 멀티 조인트 크랭크 드라이브용 커플링 부재.
제1항에 있어서, 상기 분리 평면(T)은 상기 제1 아이부(19) 측에서 상기 제1 아이부(19)로부터 이격되는 방향으로 경사지는 것을 특징으로 하는, 내연기관의 멀티 조인트 크랭크 드라이브용 커플링 부재.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 아이부(19) 측에 배치되는 제1 나사(28)의 종방향 중심축(32)은 제1 아이부(19, 21)를 통과하여 연장되는 것을 특징으로 하는, 내연기관의 멀티 조인트 크랭크 드라이브용 커플링 부재.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 아이부(19)에 의해 관통되는 상기 커플링 부재(9)의 리프팅 암(13)은 2개의 포크 다리부(22)를 구비한 포크 암으로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 내연기관의 멀티 조인트 크랭크 드라이브용 커플링 부재.
제3항 및 제4항에 있어서, 상기 포크 다리부들(22) 사이로 통해 있는 관통 보어로서 나사 보어(30)가 형성되는 것을 특징으로 하는, 내연기관의 멀티 조인트 크랭크 드라이브용 커플링 부재.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 나사(28, 29)는 축부(shank)가 감소된 볼트인 것을 특징으로 하는, 내연기관의 멀티 조인트 크랭크 드라이브용 커플링 부재.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플링 레버(26) 및 상기 베어링 커버(27)는 상기 제3 아이부(21)의 외주 테두리의 양측에서 각각 상보적인 치형부들(37, 38)로 형태 결합 방식으로 서로 안착되는 것을 특징으로 하는, 내연기관의 멀티 조인트 크랭크 드라이브용 커플링 부재.
제7항에 있어서, 상기 커플링 레버(26)의 치형부들(37, 38)의 치부들의 정점들에 의해 펼쳐 형성되는 2개의 분할 평면(39, 40)은 평면(E)과 서로 상이한 크기의 각도(β1, β2)를 취하는 것을 특징으로 하는, 내연기관의 멀티 조인트 크랭크 드라이브용 커플링 부재.
제7항 또는 제8항에 있어서, 2개의 상기 치형부(37, 38)의 각각의 치부의 두 치근 치면(tooth flank)은 연계되는 제1 분할 평면(39) 및 제2 분할 평면(40) 각각에 대해 서로 상이한 피치각을 나타내는 것을 특징으로 하는, 내연기관의 멀티 조인트 크랭크 드라이브용 커플링 부재.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플링 레버(26)의 두 치형부(37, 38)의 치부들은 2개의 상기 나사(28, 29)의 종방향 중심축들(32, 33)의 방향으로 언더컷부를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는, 내연기관의 멀티 조인트 크랭크 드라이브용 커플링 부재.
내연기관의 멀티 조인트 크랭크 드라이브(8)에 있어서, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따르는 복수의 커플링 부재(9)를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 멀티 조인트 크랭크 드라이브.