KR100587805B1 - Balancing device of crank shaft - Google Patents
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Abstract
본 발명은 크랭크 샤프트의 밸런싱장치에 관한 것으로서, 특히 크랭크 샤프트의 회전시 연동회전하되, 서로 180°의 위상차를 가지면서 교번되게 맞물려 회전하는 한쌍의 전방웨이트기어와 후방웨이트기어를 구비하고 있는 제 1 및 제 2 밸런스 샤프트를 구성하므로서, 밸런스 샤프트에 별도의 웨이트밸런서를 장착하지 않고 맞물려 회전하는 웨이트기어가 자체 중량을 가지면서 웨이트밸런서의 역할을 하도록 함에 따라 전체적인 중량을 감소시켜 엔진의 연비개선 및 원가감소의 효과를 기대할 수 있도록 한 크랭크 샤프트의 밸런싱장치에 관한 것이다.The present invention relates to a balancing device of a crankshaft, and in particular, a first interlocking rotational rotation of the crankshaft, and having a pair of front weight gears and rear weight gears that rotate alternately while having a phase difference of 180 °. And the second balance shaft so that the weight gear that is engaged and rotates without having a separate weight balancer on the balance shaft has its own weight to act as a weight balancer, thereby reducing the overall weight and improving fuel economy and cost of the engine. It relates to a crankshaft balancing device so that a reduction effect can be expected.
크랭크 샤프트, 밸런스 샤프트, 웨이트기어 Crankshaft, Balance Shaft, Weight Gear
Description
도 1 은 본 발명의 크랭크 샤프트의 밸런싱 장치를 보인 사시도.1 is a perspective view showing a balancing device of the crankshaft of the present invention.
도 2 의 (a)~(d)는 본 발명의 밸런싱 장치가 동작하는 상태를 보인 도면.2 (a) to (d) is a view showing a state in which the balancing device of the present invention operates.
도 3 은 본 발명에 적용된 웨이트 기어의 무게에 따른 크랭크 샤프트의 진동 상쇄도를 보인 파형도.Figure 3 is a waveform diagram showing the vibration cancellation of the crankshaft according to the weight of the weight gear applied to the present invention.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing
1 : 크랭크 샤프트 2 : 구동기어1: Crankshaft 2: Drive Gear
3 : 제 1 밸런스 샤프트 4 : 제 2 밸런스 샤프트3: first balance shaft 4: second balance shaft
5 : 몸체 6 : 기어부5: body 6: gear part
31 : 종동기어 32 : 제 1 전방웨이트기어31: driven gear 32: first front weight gear
33 : 제 1 후방웨이트기어 41 : 제 2 전방웨이트기어33: first rear weight gear 41: second front weight gear
42 : 제 2 후방웨이트기어42: second rear weight gear
본 발명은 크랭크 샤프트의 밸런싱장치에 관한 것으로서, 특히 밸런스 샤프트에 별도의 웨이트밸런서를 장착하지 않고 맞물려 회전하는 웨이트기어가 자체 중 량을 가지면서 웨이트밸런서의 역할을 하도록 함에 따라 전체적인 중량을 감소시켜 엔진의 연비개선 및 원가감소의 효과를 기대할 수 있도록 한 크랭크 샤프트의 밸런싱장치에 관한 것이다.The present invention relates to a balancing device of a crankshaft, and in particular, the weight gear that rotates in engagement with the weight shaft without its own weight balancer is equipped with its own weight to serve as a weight balancer, thereby reducing the overall weight of the engine. The present invention relates to a crankshaft balancing device that can be expected to improve fuel efficiency and cost reduction.
일반적으로 자동차의 크랭크샤프트는 진동없이 원활히 회전되어야 하지만 크랭크저널 중심과 크랭크핀 중심이 편심되어있어 그대로 회전시키면 균형을 유지하지 못하고 큰 진동이 발생되므로, 크랭크핀의 반대쪽의 크랭크암에 밸런싱웨이트(균형추)를 설치하여 회전중의 균형을 유지하도록 하고 있다.In general, the crankshaft of the car should be rotated smoothly without vibration, but the center of the crank journal and the crankpin center are eccentric, so if it is rotated as it is, it will not maintain balance and generate a large vibration, so the balancing weight (balance weight) on the crank arm opposite to the crankpin ) To maintain balance during rotation.
그러나 크랭크샤프트 자체의 균형은 상기 밸런싱웨이트에 의해 잡히지만, 폭발행정에 의해 생기는 엔진의 진동은 막을 수없는데, 이 폭발행정에 의한 진동은 엔진마운팅으로 부터 차내로 전달되어 실내소음을 유발시키게 된다.However, the balance of the crankshaft itself is caught by the balancing weight, but the vibration of the engine caused by the explosion stroke cannot be prevented, and the vibration caused by the explosion stroke is transmitted from the engine mounting into the vehicle to induce indoor noise.
특히, 6기통(4기통) 엔진과는 달리 5(홀수)기통 엔진의 크랭크 샤프트의 웹구조가 기통당 144°로 인해 기통간 질량모멘트가 틀려져 더 많은 진동이 발생하게되고, 이를 해소하기위해 여러가지 장치를 추가로 장착하게된다.In particular, unlike the six-cylinder (four-cylinder) engine, the web structure of the crankshaft of the five (odd) engine is 144 ° per cylinder, the mass moment between the cylinders is wrong, so that more vibration is generated. It will be equipped with additional devices.
따라서, 자동차의 엔진에는 한쌍의 밸런스샤프트를 설치하여 2차진동을 감쇄시키는 밸런싱 유지장치가 적용되고 있다.Therefore, a balancing holding device that applies a pair of balance shafts to attenuate secondary vibration is applied to an engine of an automobile.
종래의 밸런싱 유지장치는 크랭크샤프트의 한쪽 끝부분에 구동기어가 구비되고, 한쌍의 밸런스샤프트의 어느 한쪽 끝부분에 종동기어가 구비되며, 이 종동기어와 구동기어의 사이에 아이들기어가 설치되고, 이 아이들기어의 양측에 상기 구동기어와 종동기어가 치합되는 구조로 되어 있으며, 상기한 밸런스 샤프트에는 복수개의 웨이트 밸런서가 장착되어 있는 구성이다.Conventional balancing holding device is provided with a drive gear at one end of the crankshaft, driven gear is provided at either end of the pair of balance shaft, the idle gear is installed between the driven gear and the drive gear, The drive gear and the driven gear are joined to both sides of the idle gear, and the balance shaft is provided with a plurality of weight balancers.
그러나, 종래의 밸런싱 유지장치는 밸런스샤프트에 별도의 웨이트밸런서가 구비된 상태에서 밸런스 샤프트를 회전시키기 위한 수단으로 여러개의 매개기어, 구동기어, 종동기어가 구성되어야만 함에 따라 전체적인 중량이 증가하고, 이에의한 엔진의 연비가 악화되는 문제점이 발생하고 있었다.However, the conventional balancing maintenance device is a means for rotating the balance shaft in a state in which a separate weight balancer is provided on the balance shaft, and as a result of the construction of several intermediate gears, drive gears, and driven gears, the overall weight increases. The problem that the fuel economy of the engine by the deterioration has arisen.
따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 크랭크 샤프트의 회전시 연동회전하되, 서로 180°의 위상차를 가지면서 교번되게 맞물려 회전하는 한쌍의 전방웨이트기어와 후방웨이트기어를 구비하고 있는 제 1 및 제 2 밸런스 샤프트를 구성하므로서, 밸런스 샤프트에 별도의 웨이트밸런서를 장착하지 않고 맞물려 회전하는 웨이트기어가 자체 중량을 가지면서 웨이트밸런서의 역할을 하도록 함에 따라 전체적인 중량을 감소시켜 엔진의 연비개선 및 원가감소의 효과를 기대할 수 있도록 한 크랭크 샤프트의 밸런싱장치를 제공함을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention for solving the above problems is the first and the first having a pair of front weight gear and rear weight gear which rotates interlocked during the rotation of the crankshaft, but rotated in engagement with each other having a phase difference of 180 ° 2 By configuring the balance shaft, the weight gear that rotates in engagement with the balance shaft without having a separate weight balancer has its own weight and acts as a weight balancer, thereby reducing the overall weight and improving the fuel economy and cost of the engine. It is an object of the present invention to provide a crankshaft balancing device so that an effect can be expected.
상기 목적달성을 위한 본 발명은,The present invention for achieving the above object,
각기통의 피스톤이 연결되어 있는 크랭크 샤프트에 있어서,In the crankshaft to which the piston of each cylinder is connected,
상기 크랭크 샤프트의 일측 끝단에 형성되는 구동기어와;A drive gear formed at one end of the crankshaft;
상기 구동기어와 맞물려 회전하는 종동기어가 일측 끝단에 형성되어 있고, 서로 180°의 위상차를 갖는 제 1 전방웨이트기어와 제 1 후방웨이트기어가 형성되는 제 1 밸런스 샤프트와;A first balance shaft having a driven gear rotating in engagement with the drive gear at one end and having a first front weight gear and a first rear weight gear having a phase difference of 180 ° from each other;
상기 전방웨이트기어 및 후방웨이트기어와 맞물려 회전하기 위한 제 2 전방웨이트기어와 제 2 후방웨이트기어를 구비하고 있는 제 2 밸런스샤프트; 로 구성하 여 A second balance shaft having a second front weight gear and a second rear weight gear for engaging and rotating with the front weight gear and the rear weight gear; By
크랭크샤프트의 회전시 상기 제 1 및 제 2 전방웨이트기어와 제 1 및 제 2 후방웨이트기어가 서로 교번되게 연속적으로 맞물려 회전하면서 크랭크 샤프트의 진동을 상쇄시키는 것을 특징으로 한다.When the crankshaft rotates, the first and second front weight gears and the first and second rear weight gears rotate alternately with each other to offset the vibration of the crankshaft.
그리고, 상기 웨이트기어들은 단면이 반원형으로 형성된 몸체(5)의 외주면상에 기어부를 형성하여 소정의 자체 질량을 갖도록 하고,In addition, the weight gears are formed on the outer circumferential surface of the
상기 웨이트기어들을 중공형으로 형성하여 질량의 가감이 용이하도록 한다.The weight gears are formed in a hollow shape to facilitate the addition or subtraction of mass.
또한, 전방웨이트기어와 후방웨이트기어는 동시에 맞물리는 중첩구간을 가지며, 상기 구동기어와 종동기어의 회전비는 1:2인 것을 특징으로 한다.In addition, the front weight gear and the rear weight gear has an overlapping section at the same time, the rotation ratio of the drive gear and the driven gear is characterized in that 1: 2.
이하, 첨부된 도면 도 1 내지 도 3 을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, FIGS. 1 to 3.
도면부호 1 은 각 기통(5기통)의 피스톤이 컨넥팅로드에 의해 연결되어 있는 크랭크 샤프트를 나타내며, 상기 크랭크 샤프트(1)의 일측에는 밸런스샤프트(3,4)를 구동시키기 위한 구동기어(2)가 형성된다.
본 발명에서는 상기 크랭크 샤프트(1)의 진동을 상쇄시키기 위한 수단으로서 제 1 및 제 2 밸런스샤프트(3,4)를 구성한다.In the present invention, the first and
상기 제 1 밸런스샤프트(3)의 일측 끝단에는 상기 구동기어(2)와 맞물려 회전하는 종동기어(31)를 형성하되, 구동기어(2)와 종동기어(31)의 회전비가 1:2가 되도록 하여 크랭크샤프트(1)가 1회전할때 상기 제 1 밸런스샤프트(3)가 2회전할 수 있도록 한다.At one end of the
그리고, 제 1 밸런스샤프트(3)에는 서로 180°의 위상차를 갖는 제 1 전방웨이트기어(32)와 제 1 후방웨이트기어(33)를 일정간격으로 형성한다.In addition, the
또한, 상기 제 2 밸런스샤프트(4)에는 상기 제 1 전방웨이트기어(32) 및 제 2 후방웨이트기어(33)와 맞물려 회전하는 제 2 전방웨이트기어(41)와 제 2 후방웨이트기어(42)가 형성되며, 상기 제 2 전방웨이트기어(41)와 제 2 후방웨이트기어(42) 역시 서로 180°의 위상차를 갖도록 형성된다.In addition, the
한편, 상기 웨이트기어(32,33,41,42)들은 단면이 반원형으로 형성된 중공형의 몸체(5)의 외주면에 기어부(6)를 형성하여 각각의 웨이트기어에 형성되어 있는 기어부(6)가 서로 맞물려 회전할 수 있도록 구성하며, 소정의 자체 중량을 갖도록 하여 회전시 크랭크 샤프트(1)의 진동을 상쇄시킬 수 있도록 한다.On the other hand, the weight gears (32, 33, 41, 42) is formed in each weight gear by forming the
상기와같이 웨이트기어(32,33,41,42)를 중공형으로 형성함에 따라 웨이트기어(32,33,41,42)를 원하는 질량으로 용이하게 제작할 수 있게된다.As described above, the
이와같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and effects of the present invention configured as described above are as follows.
엔진이 구동하여 크랭크 샤프트(1)가 초기 구동하기 시작하면, 도 2 의 (a)와 같이 제 1 및 제 2 전방웨이트기어(32,41)가 서로 맞물려 회전하기 시작하고, 제 1 및 제 2 후방웨이트기어(33,42)는 서로 맞물려 있는 상태가 해제되기 직전의 상태가 된다.When the engine is driven and the
이러한 상태에서 크랭크 샤프트(1)가 45°도 회전하면 도 2 의 (b)와같이 제 1 및 제 2 전방웨이트기어(32,41)가 중간부분까지 맞물려 회전하게되고, 제 1 및 제 2 후방웨이트기어(33,42)는 완전히 이탈된 상태가 된다.In this state, when the
크랭크 샤프트(1)가 90°회전하면 도 2 의 (c)와 같이 제 1 및 제 2 전방웨이트기어(32,41)의 맞물림 상태가 해제되기 직전의 상태로 회전하고, 제 1 및 제 2 후방웨이트기어(33,42)는 서로 맞물려 회전하기 시작한다.When the
크랭크 샤프트(1)가 135°회전하면 도 2 의 (d)와 같이 제 1 및 제 2 전방웨이트기어(32,41)는 완전히 이탈된 상태가되고, 제 1 및 제 2 후방웨이트기어(33,42)는 그 중간부분까지 맞물려 회전하게된다.When the
상기 설명과같이 크랭크 샤프트(1)가 0~90°회전할때 전방웨이트기어(32,41)가 서로 맞물려 회전하고, 크랭크 샤프트(1)가 90°~180°회전할때에는 후방웨이트기어(33,42)가 서로 맞물려 회전하게된다.As described above, when the
즉, 크랭크 샤프트(1)가 1회전하는동안 상기 전방웨이트기어(32,41)와 후방웨이트기어(33,42)가 각각 2회전하면서 크랭크샤프트(1)의 진동을 상쇄시키게되는 것이다.That is, the
한편, 상기 전방웨이트기어(32,41)와 후방웨이트기어(33,42)는 크랭크 샤프트(1)가 80°~100°, 170°~190°, 260°~280°, 350°~10°의 회전각도일때마다 서로 동시에 맞물려있게되는 중첩구간이 존재하게되며, 이 중첩구간이 존재함에 따라 전방웨이크기어(32,41)와 후방웨이트기어(33,41)가 서로 교번되게 연속적으로 회전할 수 있게된다.Meanwhile, the
도 3 은 웨이트기어(32,33,41,42)들의 질량에 따른 크랭크 샤프트(1)의 진동상쇄율을 도시한 그래프로서,3 is a graph showing the vibration canceling rate of the
웨이트기어의 질량이 커질수록 크랭크 샤프트(1)의 진동이 효율적으로 상쇄됨을 알 수 있다.It can be seen that as the weight of the weight gear increases, the vibration of the
하지만 웨이트기어의 특정질량 이후에는 크랭크 샤프트(1)의 진동상쇄율이 나빠지게되므로 크랭크 샤프트(1)의 진동을 최적으로 상쇄시킬 수 있는 웨이트기어의 질량을 설정하여 각각의 웨이트기어(32,33,41,42)를 가공하는 것이 바람직하다.However, after the specific mass of the weight gear, the vibration canceling rate of the
상기 설명된 바와같이 본 발명은 제 1 및 제 2 밸런스샤프트(3,4)에 별도의 웨이트밸런서를 설치하는 것이 아니라 각각의 밸런스샤프트(3,4)가 회전할 수 있도록 연결해주는 전후방기어 자체를 일정중량을 갖도록 하여 크랭크 샤프트(1)의 진동을 상쇄시킴에 따라 전체적인 밸런스 유지장치의 중량을 줄여줄 수 있게되는 것이며, 이를통해 엔진의 연비를 개선시킬 수 있음은 물론 제품의 생산원가를 줄여줄 수 있는 효과를 갖게되는 것이다. As described above, the present invention does not install separate weight balancers on the first and
이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 크랭크 샤프트의 회전시 연동회전하되, 서로 180°의 위상차를 가지면서 교번되게 맞물려 회전하는 한쌍의 전방웨이트기어와 후방웨이트기어를 구비하고 있는 제 1 및 제 2 밸런스 샤프트를 구성하므로서, 밸런스 샤프트에 별도의 웨이트밸런서를 장착하지 않고 맞물려 회전하는 웨이트기어가 자체 중량을 가지면서 웨이트밸런서의 역할을 하도록 함에 따라 전체적인 중량을 감소시켜 엔진의 연비개선 및 원가감소의 효과를 기대할 수 있도록 한 크랭크 샤프트의 밸런싱장치를 제공하는 효과를 기대할 수 있다.As described above, the present invention includes a first and second balance shafts having a pair of front weight gears and rear weight gears that rotate in rotation when the crankshaft rotates, but have an interlocking rotation with each other having a phase difference of 180 °. It is possible to expect the effect of improving the fuel economy and reducing the cost of the engine by reducing the overall weight by allowing the weight gear to rotate and engage with the weight shaft to have its own weight without mounting a separate weight balancer on the balance shaft. The effect of providing a crankshaft balancing device can be expected.
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