KR20200014776A - 인덱싱 디바이스를 갖는 가변-길이 연결 봉 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연 엔진을 위한 연결 봉(1)에 관한 것이다. 연결 봉(1)은 헤드(2) 및 풋(3)과 각각 연관된 제1 부분(5a) 및 제2 부분(5b)으로 구성되며, 상기 부분들은, 가변-길이 연결 봉을 형성하도록, 연결 봉(1)의 종방향 축을 따라 서로에 대하여 슬라이딩한다. 연결 봉(1)은 제1 및 제2 부분들(5a, 5b) 둘 모두에 특정 상대적인 배향이 제공되는 것을 보장하기 위해 제1 및 제2 부분들(5a, 5b)의 인덱싱 디바이스(9)를 포함한다. 본 발명에 따르면, 인덱싱 디바이스(9)는, 제1 부분(5a)에 견고하게 연결되고 연결 봉(2)의 헤드에 의해 지지되는 제1 엘리먼트(9a)를 포함한다.

Description

인덱싱 디바이스를 갖는 가변-길이 연결 봉

본 발명은 내연 엔진을 위한 연결 봉(connecting rod)에 관한 것이다. 더 정확하게는, 본 발명은 인덱싱 디바이스(indexing device)를 갖는 가변-길이 연결 봉에 관한 것이다.

연결 봉의 길이(즉, 연결 봉의 풋에서의 연결 봉과 헤드 사이의 중심 거리 사이의 거리)를 조정하기 위한 다양한 솔루션들이 종래 기술로부터 알려져 있다. 이러한 조정은, 예컨대, 엔진의 압축비를 변경하여 엔진이 이용하는 부하에 따라 가장 경제적인 동작 조건들에 엔진을 배치하기 위해, 자율적으로 수행되거나 또는 지시될 수 있다.

가변-길이 연결 봉들의 일부 공지된 솔루션들, 예컨대 DE102015001066에서, 연결 봉은 제1 및 제2 부분으로 구성되며, 그 제1 및 제2 부분은 서로 기계적으로 별개이고, 연결 봉의 헤드 및 연결 봉의 풋과 각각 연관된다. 2개의 부분들은 연결 봉의 종방향 축에 의해 정의되는 방향으로 서로에 대하여 이들이 슬라이딩할 수 있는 방식으로 조립된다.

연결 봉은 일반적으로, 제어식 또는 자율식인 길이 조정 메커니즘을 갖는다. 따라서, 이러한 메커니즘은, 유압식 및/또는 기계식 수단(이를테면, 실린더들 또는 스프링들)을 포함할 수 있으며, 이는 제1 부분 및 제2 부분이 연결 봉의 종방향 축의 방향으로 서로에 대하여 특정 포지션으로 이동시켜서, 연결 봉에 특정 길이를 제공하는 것을 가능하게 한다.

연결 봉 헤드의 축과 연결 봉 풋의 축 사이의 평행성 또는 정확한 각도 오프셋을 보존하기 위해, 하나의 부분으로부터 다른 부분으로의 종방향 축 회전 운동을 차단하는 것이 종종 필요하다. 이러한 목적을 위해, 연결 봉에 인덱싱 디바이스, 즉, 연결 봉을 구성하는 2개의 부분들 사이의 상대적인 배향을 부과하는 메커니즘이 장비될 수 있다.

부가하여, 엔진을 효과적으로 제어하기 위해, 예컨대 컴퓨터에서, 연결 봉의 유효 길이를 인지할 필요성이 또한 있을 수 있다. 이는 연결 봉 길이의 조정이 제어되지 않는 경우에 특히 해당된다. 이 정보는, 예컨대, 엔진 연소 챔버 내의 스파크 플러그가 턴온되어야만 하는 정확한 시간 또는 정확한 각도 세팅을 결정하기 위해 사용될 수 있다.

비접촉식 포지션 센서를 사용하는 솔루션들이 알려져 있으며, 센서는 크랭크케이스 상에 고정적으로 배치되고, 연결 봉의 2개의 부분들 중 하나의 부분(일반적으로는, 연결 봉의 최하부와 연관된 부분) 상에 또는 연소 피스톤 상에 고정적으로 배치된 타겟의 근접성을 식별한다. 센서는 홀 효과 센서일 수 있으며, 이 경우, 타겟은 자석 엘리먼트 또는 금속 질량체를 포함한다. 센서에 의해 전달되는 신호는 분석될 수 있고, 그 신호의 최대치는 타겟이 센서에 가능한 한 가까이 포지셔닝된 시간을 표시한다. 예컨대, 센서에 의해 제공되는 정보와 크랭크샤프트의 각도 포지션을 조합함으로써, 연결 봉의 길이를 결정하기 위해, 디지털 모델 또는 미리-설정된 테이블들이 사용될 수 있다.

상이한 이동 파트들(크랭크샤프트, 피스톤들, 연결 봉,...)이 운동하는 크랭크케이스에 의해 정의되는 공간은 특히 제한된다. 이러한 체적에 배치되는 가변-길이 연결 봉의 부가적인 엘리먼트들(인덱싱 디바이스, 타겟, 센서...)은, 이들의 기능들에서 높은 신뢰성 및 정밀도를 보장하면서, 엔진의 동작을 방해하지 않도록, 정확하게 배열 및 구성되어야만 한다. 연결 봉의 중량 및 사이즈를 제한하기 위해, 연결 봉에 의해 지지되는 엘리먼트들의 수를 제한하는 것이 또한 바람직하다.

본 발명은 이러한 난제에 대한 솔루션을 제공한다.

본 발명의 목적은 내연 엔진을 위한 연결 봉을 제안하며, 그 연결 봉은 연결 봉 헤드 및 연결 봉 풋을 포함하고, 연결 봉의 헤드 및 풋과 각각 연관된 제1 부분 및 제2 부분으로 구성된다. 2개의 부분들은, 가변 길이 연결 봉을 형성하도록, 연결 봉의 종방향 축을 따라 서로에 대하여 슬라이딩한다. 연결 봉은 제1 및 제2 부분들에 특정 상대적인 배향을 제공하기 위해 제1 및 제2 부분들에 대한 인덱싱 디바이스를 포함한다. 본 발명에 따르면, 인덱싱 디바이스는, 제1 부분에 고정되고 연결 봉의 헤드에 의해 지지되는 제1 엘리먼트를 포함한다.

단독으로 또는 임의의 기술적으로 실현 가능한 조합으로 취해지는, 본 발명의 다른 유리한 그리고 비제한적인 특성들에 따르면:

● 인덱싱 디바이스는 제2 부분에 견고하게 연결된 제2 엘리먼트를 포함하며, 제1 엘리먼트와 제2 엘리먼트는 하나의 부분의 다른 부분에 대한 종방향 축의 회전 운동을 차단하도록 협력하고;

● 제2 엘리먼트는 연장부를 통해 제2 부분에 견고하게 연결되고;

● 제1 엘리먼트는 연결 봉의 종방향 축에 평행한 스티어링 핀이며, 제2 엘리먼트는 핀의 사이즈에 대응하는 사이즈를 갖는 보어를 갖는 파트이고;

● 제1 부분은 고정 스크루에 의해 조립된 캡을 포함하며, 제1 엘리먼트는 고정 스크루의 돌출 단부에 대응하고;

● 제2 엘리먼트는 연결 봉의 유효 길이를 결정하기 위해 센서에 의해 식별될 수 있는 타겟을 지탱하며;

● 타겟은 중공 바디에 하우징된 자석을 포함하며, 중공 바디는 제2 엘리먼트에 고정된다.

본 발명의 다른 특성들 및 이점들은 첨부 도면들을 참조하여 후속되는 본 발명의 상세한 설명으로부터 나타날 것이다.
도 1a 및 도 1b는 각각, 본 발명에 따른 내연 엔진을 위한 제1 예시적인 연결 봉의 등각 투시도 및 단면도를 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 각각, 본 발명에 따른 내연 엔진을 위한 제2 예시적인 연결 봉의 등각 투시도 및 단면도를 도시한다.

다음의 설명을 간략화하기 위해, 본 발명의 다양한 실시예들에서, 동일한 참조 부호들은 동일한 엘리먼트들, 또는 동일한 기능들을 수행하는 엘리먼트들에 대해 사용된다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 내연 엔진을 위한 연결 봉(1)의 예를 나타낸다. 연결 봉(1)은 헤드(2), 풋(3), 및 헤드(2)와 풋(3)을 링크하는 바디를 포함한다. 특히 도 1b에 도시된 바와 같이, 연결 봉(1)은 연결 봉(1)의 헤드(2) 및 풋(3)과 각각 연관된 2개의 부분들(5a, 5b)로 구성된다. 2개의 부분들(5a, 5b)은, 가변 길이 연결 봉을 형성하도록 조립될 때, 연결 봉(1)의 종방향 축을 따라 서로에 대하여 슬라이딩할 수 있다.

연결 봉(1), 제1 부분(5a), 및/또는 제2 부분(5b)은 다른 엘리먼트들, 이를테면 유입식 및/또는 기계식 수단을 포함할 수 있으며, 이들 수단은 조합되어 연결 봉(1)의 길이를 조정하기 위한 메커니즘을 형성한다. 따라서, 도 1a 및 도 1b에 도시된 예에서, 연결 봉(1)은 스프링(6), 유압 피스톤(7), 및 유압 실린더(8)를 포함한다. 그러나, 본 발명은 결코 이러한 길이 조정 메커니즘을 포함하는 연결 봉으로 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범위 내에 있으면서 가변 길이 연결 봉을 형성하기 위한 다른 구성들이 고려될 수 있다.

기능적인 슬라이딩 운동에 부가하여, 연결 봉(1)의 2개의 부분들(5a, 5b)은 종방향 축 회전에 의해 서로에 대하여 배향될 수 있다. 이러한 운동을 방지하고 제1 부분(5a)과 제2 부분(5b) 사이에 특정한 상대적인 배향을 제공하기 위해, 연결 봉(1)에 인덱싱 디바이스(9)가 장비된다.

본 발명에 따르면, 인덱싱 디바이스(9)는 연결 봉의 헤드(2)에 의해 지지되어 제1 부분(5a)에 고정된 엘리먼트(9a)를 포함한다.

인덱싱 시스템(9)은 또한, 제2 부분(5b)에 부착된 제2 엘리먼트(9b)를 포함한다.

연결 봉(1)의 2개의 부분들(5a, 5b)이 함께 조립될 때, 제1 엘리먼트(9a)와 제2 엘리먼트(9b)는 하나의 부분(5a, 5b)의 다른 부분에 대한 종방향 축 회전 운동을 차단하도록 협력한다. 2개의 엘리먼트들(9a, 9b) 사이에 형성된 연결은 동작 클리어런스 내에서 회전 운동을 차단하고, 그에 따라, 연결 봉(1)의 제1 부분(5a)과 제2 부분(5b) 사이에 결정된 상대적인 배향을 부과한다.

연결 봉(1)의 헤드(2)에 의해 인덱싱 디바이스(9)가 지지되게 함으로써, 이 디바이스(9)를 연결 봉(1)의 바디의 중심 축으로부터 상당한 거리에 포지셔닝하는 것이 가능하게 되며, 이는, 예컨대 연결 봉의 바디 자체에 의해 이 디바이스가 지지된 경우보다 더 중요하다. 결과적으로, 인덱싱 디바이스(9)의 제1 엘리먼트(9a)와 제2 엘리먼트(9b) 사이의 동작 클리어런스들은 낮은 각도 변위를 발생시키고, 그에 따라, 연결 봉(1)의 2개의 부분들(5a, 5b)의 더 양호한 동적 포지셔닝을 발생시킨다.

유리하게, 이러한 더 양호한 포지셔닝을 보장하기 위해, 제1 엘리먼트(9a)는, 연결 봉(1)의 헤드(2)의 외측 플랭크로부터 종방향 축을 분리하는 거리의 3분의 1을 초과하는, 그 종방향 축으로부터의 거리에서 연결 봉의 헤드 상에 포지셔닝된다.

예컨대, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 제1 엘리먼트(9a)는 연결 봉(1)의 헤드(2)에 부착된 핀일 수 있으며, 핀의 종방향 축은 연결 봉(1)의 종방향 축에 평행하다. 이 경우, 인덱싱 디바이스(9)의 제2 엘리먼트(9b)는, 핀(9a)이 슬라이딩하여 슬라이드 링크를 형성할 수 있게 하도록 핀(9a)의 치수들에 대응하는 치수들을 갖는 보어를 갖는 파트이다. 당연히, 역 인덱싱 디바이스(9)가 사용될 수 있으며, 즉, 핀이 연결 봉(1)의 제2 부분(5b)에 의해 지지될 수 있고, 보어를 갖는 파트가 제1 부분(5a)에 의해 지지될 수 있다. 부가하여, 슬라이드 링크가 이루어질 수 있게 하는 엘리먼트들(9a, 9b)의 임의의 다른 조합, 예컨대, 스터드를 갖는 다른 파트와 협력하는 그루브를 갖는 파트가 가능하다. 본 발명은 본질적으로, 특정 파트들의 조합으로 결코 제한되지 않는다.

제1 엘리먼트(9a)와 대향하게 제2 엘리먼트(9b)를 배치하여 슬라이드 링크를 형성하기 위해, 제2 엘리먼트(9b)는 적어도 하나의 연장부(10)에 의해 제2 부분(5b)에 연결될 수 있다. 엔진 동작 동안, 인덱싱 디바이스(9)는 또한, 이 연장부(10)에 형성될 수 있는 임의의 진동 모드들을 차단하는 이점을 갖는다. 따라서, 이를 특히 견고하게 만들 필요는 없으며, 이는 연결 봉에 불필요한 중량을 부가하는것을 방지한다.

따라서, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 연장부(10)는 하나 또는 복수의 테이퍼형 봉(들)에 의해 형성될 수 있으며, 이의 형상은 하나의 단부가 연결 봉(1)의 제2 부분(5b)에 고정될 수 있게 하고 제1 엘리먼트(9a)와 대향하게 제2 엘리먼트(9b)를 지지하는 다른 단부의 포지셔닝을 보장하도록 구성되었다.

특히 독창적인 방식으로, 제2 엘리먼트(9b)는 또한, 연결 봉(1)의 유효 길이를 결정하기 위해 센서에 의해 식별될 수 있는 타겟(11)을 지지할 수 있다. 센서가 홀 효과 센서인 경우, 이 타겟은, 예컨대 알루미늄으로 제조된 중공 바디에 선택적으로 하우징된 자석 또는 금속 질량체를 포함할 수 있다. 중공 바디는 제2 엘리먼트(9b)에 고정되어, 타겟이 유지될 수 있게 한다. 중공 바디의 부재 시에, 타겟은 제2 엘리먼트(9b) 상에 직접적으로 고정될 수 있다.

이어서, 연결 봉의 헤드(2)에 의해 지지되는 단일 디바이스(9)가 이용 가능하며, 이는 연결 봉(1)의 2개의 부분들(5a, 5b)의 인덱스화와 마킹 타겟(11)의 지지 둘 모두를 가능하게 한다. 이는 특히 콤팩트한 연결 봉이 형성될 수 있게 하고, 엔진의 사이즈를 감소시킬 수 있게 한다. 타겟은 또한, 센서를 탑재하기 위해 액세스 가능한, 실린더의 최하부 아래에서 크랭크케이스에 위치된, 연결 봉(1)의 헤드(2) 근처에 포지셔닝된다.

도 2a 및 도 3b는 본 발명에 따른 연결 봉(1)의 제2 예시적인 실시예를 도시하며; 이 제2 예에서, 연결 봉 길이 조정 디바이스의 유체 역학 엘리먼트들이 피스톤(7) 내에 통합된다. 제2 부분(5b)은 이 메커니즘이 배치되는 하우징을 정의하는 스커트를 포함한다. 스커트의 단부는 연결 봉(1)의 헤드에 근접하다.

이 예에서, 연결 봉(1)의 헤드(2)는 캡(2a)을 포함하며, 그 캡(2a)은 연결 봉 캡을 고정시키기 위한 적어도 하나의 스크루에 의해 유지된다. 스크루 바디(또는 스터드)는 비-나사형 단부을 갖는 것이 바람직하다. 그리고, 이는, 캡(2a)을 유지하기 위해 헤드(2)에 조립될 때, 돌출 비-나사형 단부가 인덱싱 디바이스(9)의 핀(9a)을 형성하도록, 충분한 길이를 갖는다. 이러한 방식으로, 연결 봉(1)의 제1 부분(5a) 상의 핀(9a)이 특히 용이하게 형성된다. 이는 또한, 부분들(5a, 5b)의 서로에 대한 각도 편향을 제한하기 위해, 연결 봉의 종방향 축으로부터 충분한 거리에 이러한 핀(9a)이 포지셔닝되는 것을 보장한다.

이러한 구성이 이 제2 예의 연결 봉으로 제한되는 것은 결코 아님이 유의된다. 예컨대, 이는 도 1a, 도 1b에 도시된 선행 예의 연결 봉에 완전히 적용될 수 있다.

도 2a 및 도 2b에 도시된 연결 봉(1)의 설명을 계속하면, 인덱싱 디바이스(9)의 제2 엘리먼트(9b)는 핀(9a)과 협력하는 보어를 갖는 바디로 구성된다. 바디(9b)는, 견고한 암의 형태를 취하는 연장부(10)에 의해, 연결 봉(1)의 제2 부분(5b)에, 그리고 더 정확하게는, 스커트의 최하부에 연결된다. 선행 예에서와 같이, 제2 엘리먼트(9b)는 타겟(11)을 지지하는 것이 유리하다.

당연히, 본 발명은 설명된 실시예들로 제한되지 않으며, 청구 범위에 의해 정의되는 본 발명의 범위 내에서 대안적인 실시예들이 제공될 수 있다.

Claims (7)

1. 내연 엔진을 위한 연결 봉(1)으로서,
   상기 연결 봉(1)은 연결 봉 헤드(head)(2), 연결 봉 풋(foot)(3)을 포함하고, 상기 헤드(2)와 상기 풋(3)과 각각 연관된 제1 부분(5a) 및 제2 부분(5b)으로 구성되며,
   상기 제1 부분(5a)과 상기 제2 부분(5b) 둘 모두는 가변-길이 연결 봉을 형성하도록 상기 연결 봉(1)의 종방향 축을 따라 서로에 대하여 슬라이딩하고,
   상기 연결 봉(1)은 상기 제1 부분(5a) 및 상기 제2 부분(5b)에 특정 상대적인 배향을 제공하기 위해 상기 제1 부분(5a) 및 상기 제2 부분(5b)의 인덱싱 디바이스(9)를 포함하며,
   상기 인덱싱 디바이스(9)는, 상기 제1 부분(5a)에 견고하게 연결되고 상기 연결 봉의 상기 헤드(2)에 의해 지지되는 제1 엘리먼트(9a)을 포함하는 것을 특징으로 하는,
   내연 엔진을 위한 연결 봉.
2. 제1항에 있어서,
   상기 인덱싱 디바이스(9)는 상기 제2 부분(5b)에 견고하게 연결된 제2 엘리먼트(9b)를 포함하며,
   상기 제1 엘리먼트(9a)와 상기 제2 엘리먼트(9b)는 하나의 부분(5a, 5b)의 다른 부분에 대한 종방향 축 회전 운동을 차단하도록 협력하는,
   내연 엔진을 위한 연결 봉.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제2 엘리먼트(9b)는 연장부(10)를 통해 상기 제2 부분(5b)에 견고하게 연결되는,
   내연 엔진을 위한 연결 봉.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 제1 엘리먼트(9a)는 상기 연결 봉의 종방향 축에 평행한 스티어링 핀(steering pin)이며,
   상기 제2 엘리먼트(9b)는 상기 핀의 사이즈에 대응하는 사이즈를 갖는 보어(bore)를 갖는 파트인,
   내연 엔진을 위한 연결 봉.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 부분(5a)은 고정 스크루에 의해 조립된 캡(2a)을 포함하며,
   상기 제1 엘리먼트(9a)는 상기 고정 스크루의 돌출 단부에 대응하는,
   내연 엔진을 위한 연결 봉.
6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제2 엘리먼트(9b)는, 상기 연결 봉(1)의 유효 길이를 결정하기 위해, 센서에 의해 검출될 수 있는 타겟(11)을 지지하는,
   내연 엔진을 위한 연결 봉.
7. 제6항에 있어서,
   상기 타겟(11)은 중공 바디(hollow body)에 하우징된 자석을 포함하며,
   상기 중공 바디는 상기 제2 엘리먼트(9b)에 고정되는,
   내연 엔진을 위한 연결 봉.

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