KR20170069601A

KR20170069601A - 가변 압축비 장치

Info

Publication number: KR20170069601A
Application number: KR1020150177014A
Authority: KR
Inventors: 최명식
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2015-12-11
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2017-06-21
Also published as: US9995214B2; CN106870128A; CN106870128B; DE102016118492A1; US20170167369A1

Abstract

가변 압축비 장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 가변 압축비 장치는 혼합기의 연소력을 피스톤으로부터 전달받아 크랭크샤프트를 회전시키는 엔진에 장착되며, 혼합기의 압축비를 변경하도록 제공되는 가변 압축비 장치에 있어서, 상기 피스톤에 회전 가능하게 연결되는 소단부와, 상기 크랭크샤프트에 편심되어 회전 가능하게 연결되도록 원형의 홀이 형성된 대단부를 포함하는 커넥팅 로드; 상기 크랭크샤프트에 구비되는 크랭크 핀; 상기 대단부의 홀에 동심으로 회전 가능하게 구비되고, 상기 크랭크 핀이 크랭크 핀 장착홀에 편심되게 삽입되어 회전 가능하게 연결되는 편심 캠; 및 상기 편심 캠의 내부에 구비되며, 선택적으로 공급되는 유압에 의해 상기 대단부의 홀에서 상기 편심 캠을 시계 방향 또는 시계 반대방향으로 회전시키는 캠 회전유닛을 포함한다.

Description

가변 압축비 장치{VARIABLE COMPRESSION RATIO DEVICE}

본 발명은 가변 압축기 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연소실의 용적을 변화시켜 압축비를 가변시키는 가변 압축비 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 열기관의 열효율은 압축비가 높으면 증가된다. 여기서, 압축비는 실린더 안으로 들어간 공기가 피스톤에 의해 압축되는 용적의 비율이다. 즉, 연소실(combustion chamber)의 용적을 변경하면, 압축비가 변경된다

엔진의 운전 상태에 따라 압축비를 변경시킴으로써, 엔진의 저부하 운전 상태(low load condition)에서는 혼합기의 압축비를 높여 연비를 향상시키고, 엔진의 고부하 운전 상태(high load condition)에서는 혼합기의 압축비를 낮추어 녹킹의 발생을 방지하고 엔진 출력을 향상시킬 수 있다.

종래에는 피스톤의 상사점을 변경시킴으로써 압축비를 변경시키는 가변 압축비(variable compression ratio; VCR) 장치가 주로 사용되었다.

하지만, 종래의 가변 압축비 장치는 피스톤의 상사점을 변경시키기 위한 복수개의 링크 및 모터와 같은 동력원을 필요로 하였다. 따라서, 링크 및 모터의 중량에 의해 엔진의 중량이 증대되고, 복수개의 링크들의 간섭을 방지하지 위해 복잡한 설계가 요구되었다. 또한, 압축 공기의 용적을 변경시키는 것이 용이하지 않은 경우 압축비의 변경이 불가능할 수 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 커넥팅 로드의 대단부에 편심 캠을 장착하고, 이 편심 캠을 공급된 유압을 이용해 회전시킴으로써, 혼합기의 압축비를 변화시키는 가변 압축비 장치를 제공하고자 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 가변 압축비 장치는 혼합기의 연소력을 피스톤으로부터 전달받아 크랭크샤프트를 회전시키는 엔진에 장착되며, 혼합기의 압축비를 변경하도록 제공되는 가변 압축비 장치에 있어서, 상기 피스톤에 회전 가능하게 연결되는 소단부와, 상기 크랭크샤프트에 편심되어 회전 가능하게 연결되도록 원형의 홀이 형성된 대단부를 포함하는 커넥팅 로드; 상기 크랭크샤프트에 구비되는 크랭크 핀; 상기 대단부의 홀에 동심으로 회전 가능하게 구비되고, 상기 크랭크 핀이 크랭크 핀 장착홀에 편심되게 삽입되어 회전 가능하게 연결되는 편심 캠; 및 상기 편심 캠의 내부에 구비되며, 선택적으로 공급되는 유압에 의해 상기 대단부의 홀에서 상기 편심 캠을 시계 방향 또는 시계 반대방향으로 회전시키는 캠 회전유닛을 포함한다.

상기 캠 회전유닛은 상기 편심 캠의 외주면으로부터 상기 편심 캠의 중심을 향하여 형성되는 격막; 상기 격막을 기준으로 상기 편심 캠의 내부에서 원주방향으로 일측에 형성되는 제1 챔버; 상기 격막을 기준으로 상기 편심 캠의 내부에서 원주방향으로 타측에 형성되는 제2 챔버; 상기 크랭크 핀 장착홀의 내주면과 상기 제1 챔버를 연결하며, 상기 제1 챔버에 선택적으로 유압을 공급하는 제1 오일통로; 및 상기 크랭크 핀 장착홀의 내주면과 상기 제2 챔버를 연결하며, 상기 제2 챔버에 선택적으로 유압을 공급하는 제2 오일통로를 포함할 수 있다.

상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버는 상기 격막의 양측에서 상기 편심 캠의 원주방향으로 라운드지게 형성될 수 있다.

상기 제1 오일통로의 일단은 상기 크랭크 핀 장착홀의 내주면에 연결되고, 타단이 상기 제1 챔버와 연결되도록 상기 편심 캠을 관통하여 형성될 수 있다.

상기 제2 오일통로의 일단은 상기 크랭크 핀 장착홀의 내주면에 연결되고, 타단이 상기 제2 챔버와 연결되도록 상기 편심 캠을 관통하여 형성되며, 상기 제1 오일통로와 이격된 위치에 형성될 수 있다.

상기 편심 캠은 엔진의 운전 조건에 따라 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버에 선택적으로 유입되는 유압에 의해 회전되며, 상기 대단부에 대한 상기 크랭크 핀의 상대위치를 가변시킬 수 있다.

상기 편심 캠은 상기 제1 챔버에 유압이 공급될 경우, 상기 크랭크 핀 장착홀을 시계 반대 방향으로 회전시켜 상기 편심 캠 중심에 대한 상기 크랭크 핀 중심의 상대위치를 하강시킬 수 있다.

상기 편심 캠은 상기 제2 챔버에 유압이 공급될 경우, 상기 크랭크 핀 장착홀을 시계 방향으로 회전시켜 상기 편심 캠 중심에 대한 상기 크랭크 핀 중심의 상대위치를 상승시킬 수 있다.

상기 격막은 상기 대단부의 내주면에 상면이 고정될 수 있다.

상기 격막은 상기 제1 챔버 또는 상기 제2 챔버에 선택적으로 유압이 공급되도록 상기 제1 및 제2 챔버를 구획할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 가변 압축비 장치에 의하면, 커넥팅 로드의 대단부에 편심 캠을 장착하고, 엔진의 운전상태에 따라 편심 캠에 선택적으로 유압을 공급하여 혼합기의 압축비를 변화시킴으로써, 연비를 향상시킬 수 있다.

또한, 종래 링크 타입의 가변 압축비 장치에 비해 구조가 단순하면서도 중량을 저감시키고, 작동에 따른 마찰력을 감소시켜 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한, 기존에 엔진에 적용 가능한 커넥팅 로드와 크랭크샤프트가 사용됨으로써, 기존 엔진의 구조변경을 최소화하면서 가변 압축비 장치를 장착할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가변 압축비 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가변 압축비 장치에 적용되는 커넥팅 로드의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가변 압축비 장치에 적용되는 편심 캠의 투영 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가변 압축비 장치에 적용되는 캠 회전유닛의 작동도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 저압축비 및 고압축비에서 가변 압축비 장치의 작동도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 “...유닛”, “...수단”, “...부”, “...부재” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가변 압축비 장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가변 압축비 장치에 적용되는 커넥팅 로드의 정면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가변 압축비 장치에 적용되는 편심 캠의 투영 사시도이다.

도 1에는 가변 압축비 장치(1)의 구성을 나타내기 위해 피스톤(10)의 단면이 도시되었다. 즉, 상기 피스톤(10)을 단면으로 도시한 것은 상기 피스톤(10) 내부에서 가변 압축비 장치(1)가 연결되는 구성을 용이하게 나타내기 위한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가변 압축비 장치(1)는 혼합기의 연소력을 상기 피스톤(10)으로부터 전달받아 크랭크샤프트(30)를 회전시키는 엔진(도시하지 않음)에 장착되며, 상기 혼합비를 상기 엔진의 운전 조건에 따라 변경한다.

상기 피스톤(10)은 실린더(도시하지 않음) 내에서 상하 운동을 하며, 상기 피스톤(10)과 상기 실린더 사이에는 연소실이 형성된다.

상기 크랭크샤프트(30)는 상기 피스톤(10)으로부터 연소력을 전달받고 이 연소력을 회전력으로 변환하여 변속기(도시하지 않음)에 전달한다. 상기 크랭크샤프트(30)는 상기 실린더의 하단에 형성되어 있는 크랭크 케이스(도시하지 않음) 내에 장착되어 있다. 또한, 상기 크랭크샤프트(30)에는 복수개의 발란스 웨이트(32)가 장착되어 있다. 이러한 발란스 웨이트(32)는 상기 크랭크샤프트(30)의 회전 시 발생하는 진동을 저감시킨다.

이러한 상기 피스톤(10) 및 상기 크랭크샤프트(30)를 포함하는 상기 엔진의 구성은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, 당업자)에게 자명하므로 더 이상의 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 가변 압축비 장치(1)는 커넥팅 로드(20), 크랭크 핀(32), 편심 캠(40), 및 캠 회전유닛(50)을 포함한다.

상기 커넥팅 로드(20)는 상기 피스톤(10)으로부터 연소력을 전달받아 상기 크랭크샤프트(30)에 전달한다. 상기 연소력의 전달을 위하여, 상기 커넥팅 로드(20)의 일단은 피스톤 핀(12)에 의해 상기 피스톤(10)에 회전 가능하게 연결되고, 상기 커넥팅 로드(20)의 타단은 상기 크랭크샤프트(30)에 회전 가능하게 연결된다.

또한, 상기 커넥팅 로드(20)의 타단은 상기 크랭크샤프트(30)의 일측에 편심되도록 연결된다. 통상적으로, 상기 피스톤(10)과 연결되는 상기 커넥팅 로드(20)의 일단부는 소단부(22)라고 하고, 상기 크랭크샤프트(30)와 연결되는 커넥팅 로드(20)의 타단부는 대단부(24)라고 한다.

즉, 상기 커넥팅 로드(20)는 상기 피스톤(10)에 회전 가능하게 연결되는 소단부(22)와, 상기 크랭크샤프트(30)에 편심되어 회전 가능하게 연결되도록 원형의 홀이 형성된 대단부(24)를 포함할 수 있다.

이와 같이 구성되는 상기 커넥팅 로드(20)의 전체적인 형상은 기존의 커넥팅 로드(20)와 유사하다, 따라서, 기존 엔진의 구조변경을 최소화하면서 가변 압축비 장치(1)를 장착할 수 있다.

상기 크랭크 핀(34)은 상기 크랭크샤프트(30)에 구비된다.

상기 편심 캠(40)은 크랭크 핀 장착홀(42)을 포함한다.

상기 크랭크 핀 장착홀(42)은 상기 편심 캠(40)에 편심되게 형성된다. 또한, 상기 크랭크 핀 장착홀(42)에는 상기 크랭크 핀(34)이 삽입되어 상기 커넥팅 로드(20)와 상기 편심 캠(40)을 상기 크랭크샤프트(30)에 회전 가능하게 연결한다. 즉, 상기 편심 캠(40)은 상기 커넥팅 로드(20)의 대단부(24)에 형성된 홀에 동심으로 회전 가능하게 구비되어 상기 크랭크 핀(34)을 중심을 중심으로 회전된다.

그리고 상기 편심 캠(40)에는 상기 크랭크 핀(34)이 크랭크 핀 장착홀(42)에 편심되게 삽입되어 회전 가능하게 연결된다.

이에 따라, 상기 크랭크 핀(34)의 중심(C2)은 상기 편심 캠(40)의 중심(C2)과 일정거리만큼 이격되어 있다.

여기서, 상기 편심 캠(40)이 회전하면, 상기 편심 캠(40)의 중심(C1)에 대한 상기 크랭크 핀(45)의 상대 위치가 변화하게 된다. 즉, 상기 크랭크샤프트(30)에 대한 상기 커넥팅 로드(20) 및 상기 피스톤(10)의 상대 위치가 변화하게 된다. 따라서, 혼합기의 압축비가 변경된다.

그리고 상기 캠 회전유닛(50)은 상기 편심 캠(40)의 내부에 구비되며, 선택적으로 공급되는 유압에 의해 상기 대단부(24)의 홀에서 상기 편심 캠(40)을 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 회전시킨다.

이러한 상기 캠 회전유닛(50)은, 도 3에서 도시한 바와 같이, 격막(51), 제1 챔버(52), 제2 챔버(53), 제1 오일통로(54), 및 제2 오일통로(55)를 포함한다.

상기 격막(51)은 상기 편심 캠(40)의 외주면으로부터 상기 편심 캠(40)의 중심을 향하여 형성된다.

여기서, 상기 격막(51)은 상기 대단부(24)의 내주면에 상면이 고정될 수 있다.

상기 제1 챔버(52)는 상기 격막(51)을 기준으로 상기 편심 캠(40)의 내부에서 원주방향으로 일측에 형성된다. 이러한 제1 챔버(52)의 내부에는 선택적으로 유압이 공급될 수 있다.

그리고 상기 제2 챔버(53)는 상기 격막(52)을 기준으로 상기 편심 캠(40)의 내부에서 원주방향으로 타측에 형성된다. 이러한 상기 제2 챔버(53)의 내부에는 선택적으로 유압이 공급될 수 있다.

이에 따라, 상기 제1 챔버(52)와 상기 제2 챔버(53)는 상기 격막(51)의 양측에서 상기 편심 캠(40)의 원주방향으로 라운드지게 형성될 수 있다.

여기서, 상기 격막(51)은 상기 제1 챔버(52) 또는 상기 제2 챔버(53)에 선택적으로 유압이 공급되도록 상기 제1 및 제2 챔버(52, 53)를 구획할 수 있다.

이에 따라, 상기 제1 챔버(52)로 유압이 공급되면, 상기 편심 캠(40)은 상기 대단부(24)의 홀에 고정된 상기 격막(51)을 기준으로 시계 방향으로 회전되고, 상기 제2 챔버(53)가 상기 격막(51)을 향하여 이동될 수 있다.

이와는 반대로, 상기 제2 챔버(53)로 유압이 공급되면, 상기 편심 캠(40)은 상기 대단부(24)의 홀에 고정된 상기 격막(51)을 기준으로 시계 반대방향으로 회전되고, 상기 제1 챔버(52)가 상기 격막(51)을 향하여 이동될 수 있다.

상기 제1 오일통로(54)는 상기 크랭크 핀 장착홀(42)의 내주면과 상기 제1 챔버(52)를 연결하며, 상기 제1 챔버(52)에 선택적으로 유압을 공급한다.

그리고 상기 제2 오일통로(55)는 상기 크랭크 핀 장착홀(42)의 내주면과 상기 제2 챔버(53)를 연결하며, 상기 제2 챔버(53)에 선택적으로 유압을 공급한다.

여기서, 상기 제1 오일통로(54)의 일단은 상기 크랭크 핀 장착홀(42)의 내주면에 연결되고, 타단이 상기 제1 챔버(52)와 연결되도록 상기 편심 캠(40)의 내부를 관통하여 형성될 수 있다.

또한, 상기 제2 오일통로(55)의 일단은 상기 크랭크 핀 장착홀(42)의 내주면에 연결되고, 타단이 상기 제2 챔버(53)와 연결되도록 상기 편심 캠(40)의 내부를 관통하여 형성되며, 상기 제1 오일통로(54)와 이격된 위치에 형성될 수 있다.

이에 따라, 상기 편심 캠(40)은 엔진의 운전 조건에 따라 상기 제1 챔버(52)와 상기 제2 챔버(53)에 선택적으로 유입되는 유압에 의해 회전되며, 상기 대단부(24)에 대한 상기 크랭크 핀(34)의 상대위치를 가변시킬 수 있다.

즉, 상기 캠 회전유닛(50)은 엔진의 운전 조건에 따라 상기 제1 챔버(52) 또는 상기 제2 챔버(53)에 선택적으로 공급되는 유압을 이용하여 상기 편심 캠(40) 중심(C1)에 대한 상기 크랭크 핀(34) 중심(C2)의 상대위치를 가변하여 엔진의 압축비를 가변시킬 수 있다.

한편, 본 실시예에서 상기 캠 회전유닛(50)은 상기 크랭크샤프트(30)에 형성된 저널과 연결되는 별도의 오일공급통로가 적어도 하나의 스플 밸브 및 오일 컨트롤 밸브와 연결되어 오일팬에 저장된 오일이 공급될 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 가변 압축비 장치(1)의 작동 및 작용을 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가변 압축비 장치에 적용되는 캠 회전유닛의 작동도이다.

도 4의 (S1)에 도시된 바와 같이, 엔진이 고압축비로 작동되어야 하는 조건에서 유압은 상기 제1 오일통로(54)를 통해 상기 제1 챔버(52)로 유입된다. 그러면, 상기 제1 챔버(52)에 공급된 유압에 의해 상기 격막(51)을 기준으로 상기 편심 캠(40)이 시계 반대방향으로 회전된다. 이 때, 상기 제2 챔버(53)가 상기 격막(51)을 향하여 이동된다.

즉, 상기 편심 캠(40)은 상기 제1 챔버(52)에 유압이 공급될 경우, 상기 크랭크 핀 장착홀(42)을 시계 반대 방향으로 회전시켜 상기 편심 캠(40) 중심(C1)에 대한 상기 크랭크 핀(34) 중심(C2)의 상대위치를 하강시키게 된다.

이에 따라, 상기 편심 캠(40)의 중심(C1)에 대한 상기 크랭크 핀(34)의 중심(C2)의 상대위치가 낮아지게 된다. 이 때, 실제적인 상기 크랭크샤프트(30) 및 상기 크랭크 핀(34)의 위치는 변하지 않으므로 상기 크랭크샤프트(30)에 대한 상기 커넥팅 로드(20) 및 상기 피스톤(10)의 상대위치가 높아지게 된다. 따라서, 상기 피스톤 핀(12)과 상기 크랭크 핀(34) 사이의 거리가 멀어져 엔진의 고압축비가 구현된다.

도 4의 (S2)에서 도시된 바와 같이, 엔진이 저압축비로 작동되어야 하는 조건에서 유압은 상기 제2 오일통로(55)를 통해 상기 제2 챔버(53)로 유입된다. 그러면, 상기 제2 챔버(53)에 공급된 유압에 의해 상기 격막(51)을 기준으로 상기 편심 캠(40)이 시계 방향으로 회전된다. 이 때, 상기 제1 챔버(52)가 상기 격막(51)을 향하여 이동된다.

즉, 상기 편심 캠(40)은 상기 제2 챔버(53)에 유압이 공급될 경우, 상기 크랭크 핀 장착홀(42)을 시계 방향으로 회전시켜 상기 편심 캠(40) 중심(C1)에 대한 상기 크랭크 핀(34) 중심(C2)의 상대위치를 상승시키게 된다.

이에 따라, 상기 편심 캠(40)의 중심(C1)에 대한 상기 크랭크 핀(34)의 중심(C2)의 상대위치가 높아지게 된다. 이 때, 실제적인 상기 크랭크샤프트(30) 및 상기 크랭크 핀(34)의 위치는 변하지 않으므로 상기 크랭크샤프트(30)에 대한 상기 커넥팅 로드(20) 및 상기 피스톤(10)의 상대위치가 낮아지게 된다. 따라서, 상기 피스톤 핀(12)과 상기 크랭크 핀(34) 사이의 거리가 가까워져 엔진의 저압축비가 구현된다.

즉, 상기 캠 회전유닛(50)은 상기 제1 챔버(52) 또는 상기 제2 챔버(53)로 유압이 공급되면, 상기 편심 캠(40) 중심(C1)에 대한 상기 크랭크 핀(34) 중심(C2)의 상대위치가 가변된다.

여기서, 실제적인 상기 크랭크샤프트(30) 및 상기 크랭크 핀(34)의 위치는 변하지 않으므로, 상기 크랭크샤프트(30)에 대한 상기 커넥팅 로드(20) 및 상기 피스톤(10)의 상대위치가 높거나 낮아지게 된다. 따라서, 상기 피스톤 핀(12)과 상기 크랭크 핀(34) 사이의 거리가 변경되면서 엔진의 고압축비 또는 저압축비가 구현될 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 저압축비 및 고압축비에서 가변 압축비 장치의 작동도이다.

도 5에는 엔진의 저압축비와 고압축비 상태를 가시적으로 비교하기 위하여 도 5(A)의 고압축비 상태에서의 피스톤(10)의 높이(P1) 및 편심 캠(40) 중심(C2)의 높이(E1)가 보조선으로 도시되어 있으며, 도 5(B)의 저압축비 상태에서의 상기 피스톤(10)의 높이(P2) 및 편심 캠(40) 중심(C2)의 높이(E2)가 보조선으로 도시되었다.

즉, 도 5를 참조하면, 엔진의 고압축비 상태에서 피스톤(10)의 높이(P1)는 엔진의 저압축비 상태에서 피스톤(10)의 높이(P2) 보다 높게 위치된다. 이 때, 상기 편심 캠(40) 중심(C1)의 높이(E1)는 엔진의 저압축비 상태에서 상기 편심 캠(40) 중심(C2)의 높이(E2) 보다 높게 위치된다.

이에 따라, 상기 캠 회전유닛(50)은 상기 제1 챔버(52)에 유압이 공급되면, 상기 편심 캠(40)이 시계 반대방향으로 회전되면서, 상기 편심 캠(40) 중심(C1)에 대한 상기 크랭크 핀(34) 중심(C2)의 상대위치가 하강된다. 그러면, 상기 피스톤 핀(12)과 상기 크랭크 핀(34) 사이의 거리가 멀어진다.

이와는 반대로, 상기 캠 회전유닛(50)은 상기 제2 챔버(53)에 유압이 공급되면, 상기 편심 캠(40)이 시계 반대방향으로 회전되면서, 상기 편심 캠(40) 중심(C1)에 대한 상기 크랭크 핀(34) 중심(C2)의 상대위치가 상승된다. 그러면, 상기 피스톤 핀(12)과 상기 크랭크 핀(34) 사이의 거리가 가까워진다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가변 압축비 장치(1)는 상기 캠 회전유닛(50)에 공급되는 유압을 이용해 상기 편심 캠(40)을 시계 방향 또는 시계 반대방향으로 회전시켜 상기 편심 캠(40) 중심(C1)에 대한 상기 크랭크 핀(34) 중심(C2)의 상대위치를 변경한다. 이에 따라, 상기 피스톤 핀(12)과 상기 크랭크 핀(34) 사이의 거리가 변경되면서 엔진의 고압축비 또는 저압축비가 구현될 수 있다.

따라서, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 가변 압축비 장치(1)를 적용하면, 상기 커넥팅 로드(20)의 대단부(24)에 상기 편심 캠(40)을 장착하고, 엔진의 운전상태에 따라 편심 캠(40)에 선택적으로 유압을 공급하여 혼합기의 압축비를 변화시킴으로써, 연비를 향상시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

1 : 가변 압축비 장치
10 : 피스톤
12 : 피스톤 핀
20 : 커넥팅 로드
22 : 소단부
24 : 대단부
30 : 크랭크샤프트
32 : 발란스 웨이트
34 : 크랭크 핀
40 : 편심 캠
42 : 크랭크 핀 장착홀
50 : 캠 회전유닛
51 : 격막
52 : 제1 챔버
53 : 제2 챔버
54 : 제1 오일통로
55 : 제2 오일통로
C1 : 편심 캠 중심
C2 : 크랭크 핀 중심
P1, P2 : 피스톤 높이
E1, E2 : 편심 캠 높이

Claims

혼합기의 연소력을 피스톤으로부터 전달받아 크랭크샤프트를 회전시키는 엔진에 장착되며, 혼합기의 압축비를 변경하도록 제공되는 가변 압축비 장치에 있어서,
상기 피스톤에 회전 가능하게 연결되는 소단부와, 상기 크랭크샤프트에 편심되어 회전 가능하게 연결되도록 원형의 홀이 형성된 대단부를 포함하는 커넥팅 로드;
상기 크랭크샤프트에 구비되는 크랭크 핀;
상기 대단부의 홀에 동심으로 회전 가능하게 구비되고, 상기 크랭크 핀이 크랭크 핀 장착홀에 편심되게 삽입되어 회전 가능하게 연결되는 편심 캠; 및
상기 편심 캠의 내부에 구비되며, 선택적으로 공급되는 유압에 의해 상기 대단부의 홀에서 상기 편심 캠을 시계 방향 또는 시계 반대방향으로 회전시키는 캠 회전유닛;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 압축비 장치.
제1항에 있어서,
상기 캠 회전유닛은
상기 편심 캠의 외주면으로부터 상기 편심 캠의 중심을 향하여 형성되는 격막;
상기 격막을 기준으로 상기 편심 캠의 내부에서 원주방향으로 일측에 형성되는 제1 챔버;
상기 격막을 기준으로 상기 편심 캠의 내부에서 원주방향으로 타측에 형성되는 제2 챔버;
상기 크랭크 핀 장착홀의 내주면과 상기 제1 챔버를 연결하며, 상기 제1 챔버에 선택적으로 유압을 공급하는 제1 오일통로; 및
상기 크랭크 핀 장착홀의 내주면과 상기 제2 챔버를 연결하며, 상기 제2 챔버에 선택적으로 유압을 공급하는 제2 오일통로;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 압축비 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버는
상기 격막의 양측에서 상기 편심 캠의 원주방향으로 라운드지게 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 압축비 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 오일통로의 일단은 상기 크랭크 핀 장착홀의 내주면에 연결되고, 타단이 상기 제1 챔버와 연결되도록 상기 편심 캠을 관통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 압축비 장치.
제2항에 있어서,
상기 제2 오일통로의 일단은 상기 크랭크 핀 장착홀의 내주면에 연결되고, 타단이 상기 제2 챔버와 연결되도록 상기 편심 캠을 관통하여 형성되며, 상기 제1 오일통로와 이격된 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 압축비 장치.
제2항에 있어서,
상기 편심 캠은
엔진의 운전 조건에 따라 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버에 선택적으로 유입되는 유압에 의해 회전되며, 상기 대단부에 대한 상기 크랭크 핀의 상대위치를 가변시키는 것을 특징으로 하는 가변 압축비 장치.
제2항에 있어서,
상기 편심 캠은
상기 제1 챔버에 유압이 공급될 경우, 상기 크랭크 핀 장착홀을 시계 반대 방향으로 회전시켜 상기 편심 캠 중심에 대한 상기 크랭크 핀 중심의 상대위치를 하강시키는 것을 특징으로 하는 가변 압축비 장치.
제2항에 있어서,
상기 편심 캠은
상기 제2 챔버에 유압이 공급될 경우, 상기 크랭크 핀 장착홀을 시계 방향으로 회전시켜 상기 편심 캠 중심에 대한 상기 크랭크 핀 중심의 상대위치를 상승시키는 것을 특징으로 하는 가변 압축비 장치.
제2항에 있어서,
상기 격막은 상기 대단부의 내주면에 상면이 고정되는 것을 특징으로 하는 가변 압축비 장치.
제2항에 있어서,
상기 격막은 상기 제1 챔버 또는 상기 제2 챔버에 선택적으로 유압이 공급되도록 상기 제1 및 제2 챔버를 구획하는 것을 특징으로 하는 가변 압축비 장치.