KR101242679B1 - 동력변환장치를 구비한 크랭크 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수개의 피스톤과, 상기 피스톤에 각기 연결되고, 피스톤의 왕복운동을 입력받거나 출력하는 복수개의 커넥팅 로드와, 일방향 회전운동을 입력받거나 출력하며, 3개의 메인베어링 저널의 사이에는 한 쌍의 크랭크 핀을 경사지게 설치하고, 상기 크랭크 핀의 사이에는 각기 한 쌍의 경사 편심아암을 설치한 크랭크축과, 상기 커넥팅 로드 또는 크랭크 축으로 동력이 전달되면 원추 회전운동과 트위스트 운동에 의해 왕복 회전운동과 일방향 회전운동으로의 변환이 이루어지도록 구성되는 동력 변환장치로 이루어지는 점에 있다. 이와 같이 구성된 본 발명은 피스톤과 실린더 내벽에 존재하는 수직분력을 최소화하여 그 사이의 마찰력을 감소시켜 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 크랭크축에 동력학적 질량균형을 유지할 수 있는 동력변환장치가 설치되므로 크랭크축의 회전시 밸런스를 유지할 수 있다.

Description

동력변환장치를 구비한 크랭크 장치{Crank Apparatus Having Power Transferring Device}
본 발명은 동력변환장치를 구비한 크랭크 장치에 관한 것으로, 특히 크랭크 축에 적어도 한 개 이상의 동력변환장치를 적용하여 엔진 실린더 내의 마찰감소를 통해 효율을 증가시키고, 밸런스 웨이트 없이도 크랭크축의 진동을 줄일 수 있는 동력변환장치를 구비한 크랭크 장치에 관한 것이다.
차량에 적용되는 실린더 엔진의 크랭크 축은 피스톤의 상하 왕복운동을 회전운동으로 바꾸기 위하여 크랭크와 커넥팅 로드의 빅 엔드를 결합하는 크랭크 핀이 있으며 크랭크 핀은 실린더의 수와 일반적으로 같다. 크랭크축이 회전할 때, 크랭크 핀 중심이 크랭크 저널 중심에 대하여 편심되어 회전하므로 커넥팅 로드는 피스톤 축 방향과 각을 형성하게 되고, 이로 인하여 피스톤에 부가된 힘은 실린더 내벽 방향으로의 수직 분력이 발생하게 되며, 이는 엔진 내에 발생하는 가장 큰 마찰요인이 된다. 실린더와 피스톤 사이에는 밀봉을 위하여 피스톤 링을 구비해야 하며, 마찰을 감소시키기 위하여 베어링을 설치하거나 충분한 윤활유를 공급하기 어려운 구조이다.
또한, 상기 크랭크축은 진동이 없이 원활하게 회전할 필요가 있으나 크랭크 저널 중심과 크랭크 핀 중심이 편심되어 있으므로 그대로 회전을 시키게 되면 밸런스를 유지할 수 없게 된다. 따라서, 크랭크 핀의 반대쪽의 크랭크 암에 밸런싱 웨이트(카운터 웨이트)를 설치하여 회전 중에 밸런스를 유지하도록 하고 있다.
한편, 크랭크 축 자체의 밸런스는 밸런싱 웨이트를 설치함에 의해 해소시킬 수 있지만 폭발행정에 의해 생기는 엔진의 진동은 실내소음의 원인이 되고 있다. 특히, 직렬 2실린더 및 4실린더는 엔진 진동을 가능한 절감시키기 위하여 크랭크 축에 평행시켜서 2개의 축을 장착하고, 이 축의 무게, 회전방향 및 회전속도 등을 적절히 선택함으로써 진동을 줄이고는 있다.
이와 같이 종래의 크랭크축은 별도의 밸런싱 웨이트 및 추가 축 등을 사용하게 되므로 전체적인 구성이 복잡하고 별도의 공간을 차지하게 된다.
공개특허 제2007-107302호는 왕복회전 동력변환장치에 관한 것으로, 본 출원인에 의해 출원된 것입니다. 상기 특허 출원은 왕복회전 동력변환장치의 구조를 단순화하고 운동의 변화에서 발생되는 마찰 에너지의 손실을 극소화시킬 수 있는 왕복 회전과 일방향 회전을 상호 변환시키는 왕복회전 동력변환장치에 관한 것입니다. 특히, 운동변환수단은 왕복회전축에 일체로 결합 형성됨과 아울러 가운데 부분이 비어 있고 중앙 부분에 회전공이 형성된 가이드 부재와, 상기 가이드 부재의 상면에 결합됨과 아울러 하우징에 회전 지지되도록 제1회전축이 돌출 형성된 커버와, 상기 가이드 부재의 비어있는 부분에 삽입되며 양단이 제1, 2 경사편심아암을 통하여 일방향 회전축에 소정 각도로 결합된 크랭크핀과, 상기 크랭크핀과 가이드부재의 사이에 결합되어 회전 트위스트 운동하도록 설치된 한 쌍의 가이드베어링으로 구성된다.
공개특허 제2007-107302호
본 발명의 목적은 베어링과 충분한 윤활을 통하여 마찰손실을 절감할 수 있는 크랭크실 내에서 동력변환이 이루어지게 함으로써, 피스톤과 실린더 내벽에 존재하는 수직분력을 최소화하여 그 사이의 마찰력을 감소시켜 효율을 향상시킬 수 있는 동력변환장치를 구비한 크랭크 장치를 제공하는 점에 있다.
본 발명의 다른 목적은 크랭크축에 동력학적 질량균형을 시킬 수 있는 동력변환장치를 설치하여 크랭크 암에 설치된 밸런싱 웨이트를 제거하고 크랭크 축의 회전시 밸런스를 유지할 수 있는 동력변환장치를 구비한 크랭크 장치를 제공하는 점에 있다.
상기 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 복수개의 피스톤과, 상기 피스톤에 각기 연결되고, 피스톤의 왕복운동을 입력받거나 출력하는 복수개의 커넥팅 로드와, 일방향 회전운동을 입력받거나 출력하며, 3개의 메인베어링 저널의 사이에는 한 쌍의 크랭크 핀을 경사지게 설치하고, 상기 크랭크 핀의 사이에는 각기 한 쌍의 경사 편심아암을 설치한 크랭크축과, 상기 커넥팅 로드 또는 크랭크 축으로 동력이 전달되면 원추 회전운동과 트위스트 운동에 의해 왕복 회전운동과 일방향 회전운동으로의 변환이 이루어지도록 구성되는 동력 변환장치로 이루어지는 점에 있다.
상기 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 복수개의 피스톤과, 상기 피스톤에 각기 연결되고, 피스톤의 왕복운동을 입력받거나 출력하는 복수개의 커넥팅 로드와; 일방향 회전운동을 입력받거나 출력하며, 2개의 크랭크 핀의 사이에 각기 한 쌍의 경사편심아암이 설치된 크랭크축과; 상기 커넥팅 로드 또는 크랭크 축으로 동력이 전달되면 원추 회전운동과 트위스트 운동에 의해 왕복 회전운동과 일방향 회전운동으로의 변환이 이루어지도록 구성되는 동력 변환장치로 구성되며, 상기 동력 변환장치는 커넥팅 로드에 연결 결합되며 양측에 2개의 지지부재를 갖는 가이드부재와, 상기 가이드부재에 삽입되며 양단이 한 쌍의 경사 편심아암을 통하여 크랭크축에 경사지게 결합된 크랭크핀과, 상기 크랭크핀과 가이드부재의 사이에 결합되어 회전 트위스트 운동하도록 설치된 한 쌍의 가이드 베어링으로 이루어지는 점에 있다.
상기 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 복수개의 피스톤과, 상기 피스톤에 각기 연결되고, 피스톤의 왕복운동을 입력받거나 출력하는 복수개의 커넥팅 로드와; 일방향 회전운동을 입력받거나 출력하며, 2개의 크랭크 핀의 사이에 각기 한 쌍의 경사편심아암이 설치된 크랭크축과; 상기 커넥팅 로드 또는 크랭크 축으로 동력이 전달되면 원추 회전운동과 트위스트 운동에 의해 왕복 회전운동과 일방향 회전운동으로의 변환이 이루어지도록 구성되는 동력 변환장치로 구성되며, 상기 동력 변환장치는 커넥팅 로드에 연결 결합되며 일측에 2개의 가이드부재아암을 갖는 가이드부재와, 상기 가이드부재에 삽입되며 양단이 한 쌍의 경사 편심아암을 통하여 크랭크 축에 경사지게 결합된 크랭크핀과, 상기 크랭크핀과 가이드부재의 사이에 결합되어 회전 트위스트 운동하도록 설치된 한 쌍의 가이드 베어링으로 이루어지는 점에 있다.
본 발명의 동력변환장치를 구비한 크랭크 장치는 피스톤과 실린더 사이의 마찰력을 감소시킬 수 있으므로 엔진의 전체적인 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 중앙에 설치된 메인베어링 저널을 중심으로 크랭크 핀과 경사 편심아암이 서로 대칭되게 설치되므로 동력학적 질량균형을 통해 엔진의 진동과 이로 인한 실내소음을 최소화시킬 수 있다.
본 발명은 크랭크 핀의 반대쪽의 크랭크 암에 밸런싱 웨이트를 적용하지 않으므로 엔진의 크기를 줄일 수 있고 아울러 설치가 용이한 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동력변환장치를 구비한 크랭크 장치를 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명의 요부인 크랭크축의 사시도,
도 3은 본 발명의 피스톤과 커넥팅 로드간의 연결관계를 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명의 커넥팅 로드의 사시도,
도 5는 본 발명의 요부인 크랭크축과 동력변환장치의 연결관계를 나타낸 사시도,
도 6은 본 발명의 요부인 가이드 부재의 사시도,
도 7 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 동력변환장치를 구비한 크랭크 장치의 작동관계를 나타낸 사시도,
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 동력변환장치를 구비한 크랭크 장치를 나타낸 사시도,
도 11은 본 발명의 커넥팅 로드의 사시도,
도 12는 본 발명의 요부인 가이드 부재의 사시도,
도 13 내지 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 동력변환장치를 구비한 크랭크 장치의 작동관계를 나타낸 사시도이다.
본 발명의 동력변환장치를 구비한 크랭크 장치의 실시예들에 대하여 첨부된 도면을 참고로 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 동력변환장치를 구비한 크랭크 장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 복수개의 피스톤(10)과, 상기 피스톤(10)에 연결되는 복수개의 커넥팅 로드(20)와, 크랭크 핀(30,40)의 사이에 각기 한 쌍의 경사 편심아암(32,34; 42,44)이 설치된 크랭크축(50)과, 상기 커넥팅 로드(20) 또는 크랭크 축(50)으로 동력이 전달되면 원추운동과 트위스트 운동에 의해 왕복 회전운동과 일방향 회전운동으로의 변환이 이루어지게 하는 동력 변환장치로 구성된다.
상기 피스톤(10)에는 도 3에 도시된 바와 같이, 커넥팅 로드(20)와 결합하기 위하여 핀홀(11)이 형성되고, 상기 핀홀(11)에는 커넥팅 로드(20)의 핀홀(23)과 대응되게 일체로 유지한 상태에서 피스톤 결합슬리브(37)와 커넥팅로드 결합축(39)으로 체결하게 된다.
상기 커넥팅 로드(20)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 피스톤(10)에 연결되고 피스톤(10)의 왕복운동을 입력받거나 출력하는 역할을 하는 것으로, 지지부(21)와 상기 지지부와 연결된 분기부(22,22)를 구비하게 된다. 그리고, 상기 지지부(21)의 상측에는 피스톤(10)과 연결하기 위하여 핀홀(23)이 형성되며, 상기 분기부(22)의 양단에도 후술하는 가이드부재(110)에 연결하기 위하여 핀홀(24)이 형성된다.
상기 크랭크축(50)은 도 2에 도시된 바와 같이, 3개의 메인베어링 저널(60)이 간격을 두고 설치되고, 상기 메인베어링 저널(60)의 사이에는 크랭크핀(30,40)이 각기 경사지게 설치된다. 그리고, 크랭크축(50)은 일방향 회전운동을 입력받거나 출력하는 것으로, 2개의 크랭크핀(30,40)의 사이에는 각기 한 쌍의 경사 편심아암(32,34; 42,44)이 설치된다. 상기 3개의 메인베어링 저널(60)에는 각기 베어링(260)이 삽입되고, 상기 베어링(260)은 베어링캡(360)에 의해 지지되게 설치된다. 그리고, 상기 베어링캡(360)은 오일팬(70)의 내측에 설치된다.
상기 크랭크축(50)은 중앙에 설치된 메인베어링 저널(60)을 중심으로 크랭크핀(30,40)과 한 쌍의 경사 편심아암(32,34; 42,44)이 서로 대칭되게 설치된다. 이와 같이, 크랭크축(50)이 중앙에 설치된 메인베어링 저널(60)을 중심으로 대칭되게 설치되므로 동력학적 질량균형을 이루게 되어 진동을 최소화시킬 수 있다.
상기 동력 변환장치는 도 5에 도시된 바와 같이, 가이드부재(110)와, 상기 가이드부재(110)에 삽입되는 크랭크핀(30,40)과, 상기 크랭크핀(30,40)과 가이드부재(110)의 사이에 결합되는 한 쌍의 가이드 베어링(140)으로 크게 구성된다. 그리고, 상기 동력 변환장치는 커넥팅 로드(20) 또는 크랭크 축(50)으로 동력이 전달되면 원추 회전운동과 트위스트 운동에 의해 왕복 회전운동과 일방향 회전운동으로의 변환이 이루어지도록 하는 것이다.
상기 가이드부재(110)는 도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상부캡(112)과 하부캡(114)으로 이루어진다. 그리고, 상기 상부캡(412)은 원판(102)의 양측에 간격을 두고 지지부재(122,122)가 설치되고, 상기 지지부재(122,122)에는 각기 회전축(130)이 설치된다. 상기 지지부재(122,122)의 양측에는 각기 간격을 두고 핀홀(124,124)이 설치되고, 중앙에는 회전축(130)이 설치되는 연결부(160)가 형성된다. 그리고, 상기 가이드부재(110)의 회전축(130)에는 베어링(230)이 삽입되고, 상기 베어링(230)은 베어링캡(330)에 의해 지지되며, 상기 베어링캡(330)은 오일팬(70)의 내측에 설치된다. 또한, 상기 가이드부재(110)의 지지부재(122)에 형성된 핀홀(124,124)은 커넥팅 로드(20)의 분기부(22)의 핀홀(24)과 대응된 상태로 유지하고 연결핀(154)에 의해 상호 연결시키게 된다. 상기 하부캡(114)는 가이드부재(110)의 설치를 용이하게 하기 위하여 상부캡(112)과 분리하여 구성하게 된다. 상기 한 쌍의 가이드 베어링(140,140)은 크랭크핀(30,40)과 가이드부재(110,110)의 사이에 각기 설치되며, 회전 트위스트 운동을 하게 된다.
이제, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 동력변환장치를 구비한 크랭크 장치에 대하여 도면을 참조하여 그 동작과정을 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 동력변환장치를 구비한 크랭크 장치는 도 7에 도시된 바와 같은 상태에서 크랭크축(50)에 동력이 전달되면 가이드 부재(110)가 일 방향으로 회전을 하게 되고, 중간에 끼워진 상태인 크랭크핀(30,40)이 연동 회전하게 된다.
상기 가이드 부재(110)에 의해 크랭크핀(30,40)이 일 방향으로 회전력을 받게 되면, 크랭크핀(30,40)은 회전축(30a,40a)을 중심으로 양측이 모두 원추형의 회전운동을 하게 되고, 이 회전력은 한 쌍의 제1 및 제2 경사 편심아암(32,34;42,44)을 통해 크랭크핀(30,40)에 일정 각도로 편심 결합되어 있는 크랭크축(50)을 회전시키는 힘으로 작용하게 된다. 따라서, 본 발명의 동력변환장치를 구비한 크랭크 장치는 도 7에 나타난 상태에서 도 8의 상태를 거쳐 도 9의 상태로 되게 된다.
상기 크랭크핀(30,40), 피스톤(10)에 연결된 커넥팅로드(20) 및 크랭크축(50)의 한 쌍의 제1 및 제2 경사 편심아암(32,34;42,44)의 회전 궤적을 보면 각기 크랭크핀(30,40)은 회전축(30a,40a)을 중심으로 양단이 원추형 회전운동을 하게 된다. 즉, 크랭크핀(30)과 크랭크핀(40)은 각기 회전축(30a,40a)을 중심으로 서로 마주보면서 원추형 회전운동을 하게 된다.
상기 크랭크핀(30,40)이 원추형 회전운동을 하게 될 때, 4개의 피스톤(10)에 각기 연결된 4개의 크랭크 로드(20)는 외측의 2개와 내측의 2개가 가이드부재(110)를 따라 시이소와 같은 동작을 하면서 상,하 운동을 하게 된다.
상기와 같은 동작을 반복하면서 크랭크축(50)의 가이드부재(110)에 커넥팅로드(20)를 거쳐서 연결된 실린더(10)는 엔진내에서 4행정 사이클을 수행하게 된다.
이상과 같이 본 발명의 동력변환장치를 구비한 크랭크 장치에서 크랭크축(50)이 일 방향으로 회전하는 경우에 대하여 설명하였지만, 상기 크랭크축(50)은 사용자의 요구에 따라 다른 방향으로도 회전시킬 수도 있고 이 경우도 전술한 바와 유사하게 동작하게 되므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 동력변환장치를 구비한 크랭크 장치에 대하여 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 동력변환장치를 구비한 크랭크 장치는 복수개의 피스톤(10)과, 상기 피스톤(10)에 연결되고, 피스톤(10)의 왕복운동을 입력받거나 출력하는 복수개의 커넥팅 로드(52)와, 일방향 회전운동을 입력받거나 출력하며, 2개의 크랭크 핀(30,40)의 사이에 각기 한 쌍의 경사편심아암(32,34; 42,44)이 설치된 크랭크축(50)과, 상기 커넥팅 로드(520) 또는 크랭크 축(50)으로 동력이 전달되면 원추 회전운동과 트위스트 운동에 의해 왕복 회전운동과 일방향 회전운동으로의 변환이 이루어지도록 구성되는 동력 변환장치로 크게 구성된다.
참고로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 동력변환장치를 구비한 크랭크 장치에서는 전술한 실시예와 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략하고 차이점에 대하여면 설명하기로 한다.
먼저, 커넥팅 로드(520)는 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 일자 형태로 이루어지고, 상측에는 피스톤(10)과 연결하기 위한 핀홀(523)이 형성되며 하측에는 가이드부재(410)에 연결하기 위한 핀홀(524)이 형성된다. 커넥팅 로드(520)를 피스톤(10)에 연결하는 것은 전술한 실시예와 유사하게 결합시키게 된다(도 3참조). 상기와 같이 커넥팅 로드(520)를 일자 형태로 구성한 이유는 후술하는 동력 변환장치를 적용함에 있어 종래와 달리 별도의 동력 변환장치가 일정 공간을 확보하게 되므로 전체적인 엔진의 크기를 줄이기 위하여 적용된 것이다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에서 동력 변환장치는 가이드 부재(410)와, 크랭크핀(30,40)과, 한 쌍의 가이드 베어링(140)으로 구성되며, 가이드 부재(410)를 제외하고는 전술한 실시예와 거의 동일/유사하게 구성하게 된다.
상기 가이드부재(410)는 도 12에 도시된 바와 같이, 상부캡(412)과 하부캡(414)으로 이루어지고, 상기 상부캡(412)은 원판(402)의 일측에 간격을 두고 제1 및 제2 가이드부재 아암(430,440)가 설치된다. 그리고, 상기 제1 및 제2 가이드부재 아암(430,440)의 양측에는 각기 핀홀(424,424;444,444)이 형성되고, 상기 핀홀(424,424;444,444)에는 커넥팅 로드(520)의 핀홀(524)와 대응되게 한 후 연결핀(554)로 체결하게 된다. 또한, 상기 원판(402)의 일측에 설치된 제1 가이드부재 아암(430)과 원판(402)의 타측에 설치된 연결부(450)에는 각기 회전축(420)이 설치된다.
상기 상부캡(412)과 하부캡(414)은 회전축(30b)/회전축(40b)를 끼워서 결합시키게 된다. 여기서, 크랭크축(50)은 전술한 실시예의 구성과 동일하므로 크랭크핀(30)측에 설치되는 가이드 부재(410)의 상부캡(412)과 하부캡(414)은 회전축(30b)으로 결합시키고, 크랭크핀(40)측에 설치되는 가이드 부재(410)의 상부캡(412)과 하부캡(414)은 회전축(40b)으로 결합시키게 된다. 상기 회전축(30b,40b)은 상부캡(412)의 원판(402)에 형성된 관통홀(402a)과 하부캡(414)의 관통홀(414a)에 끼워지게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 다른 실시예에 따른 동력변환장치를 구비한 크랭크 장치의 동작관계에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 동력변환장치를 구비한 크랭크 장치는 도 13에 도시된 바와 같은 상태에서 크랭크축(50)에 동력이 전달되면 가이드 부재(410)가 일 방향으로 회전을 하게 되고, 중간에 끼워진 상태인 크랭크핀(30,40)이 연동 회전하게 된다.
상기 가이드 부재(410)에 의해 크랭크핀(30,40)(도2 참조)이 일 방향으로 회전력을 받게 되면, 크랭크핀(30,40)은 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 회전축(30b,40b)을 중심으로 양측이 모두 원추형의 회전운동을 하게 되고, 이 회전력은 한 쌍의 제1 및 제2 경사 편심아암(32,34;42,44)을 통해 크랭크핀(30,40)에 일정 각도로 편심 결합되어 있는 크랭크축(50)을 회전시키는 힘으로 작용하게 된다. 따라서, 본 발명의 동력변환장치를 구비한 크랭크 장치는 도 14에 나타난 상태에서 도 15의 상태를 거쳐 도 16의 상태로 되게 된다.
상기 크랭크핀(30,40), 피스톤(10)에 연결된 커넥팅로드(520) 및 크랭크축(50)의 한 쌍의 제1 및 제2 경사 편심아암(32,34;42,44)의 회전 궤적을 보면 각기 크랭크핀(30,40)은 회전축(30b,40b)을 중심으로 전술한 실시예와 마찬가지로 양단이 원추형 회전운동을 하게 된다. 즉, 크랭크핀(30)과 크랭크핀(40)은 각기 회전축(30b,40b)을 중심으로 서로 마주보면서 원추형 회전운동을 하게 된다.
상기 크랭크핀(30,40)이 원추형 회전운동을 하게 될 때, 4개의 피스톤(10)에 각기 연결된 4개의 크랭크 로드(520)는 외측의 2개와 내측의 2개가 가이드 부재(410)를 따라 시이소와 같은 동작을 하면서 상,하 운동을 하게 된다.
상기와 같이 크랭크축(50)에 동력이 전달되면 피스톤(10)과 연결된 커넥팅 로드(520)의 왕복회전에 의해 크랭크축(50)이 연속적으로 동일방향 회전을 하게 되면 피스톤(10)과 실린더 내벽(도시되지 않음)에 존재하는 수직분력을 최소화하여 그 사이의 마찰력을 감소시키게 된다.
또한, 본 발명에 적용된 크랭크축(50)은 도 2에 도시된 바와 같이, 중앙에 설치된 메인베어링 저널(60)을 중심으로 크랭크핀(30,40) 및 제1 및 제2 경사편심아암(32,34;42,44)이 대칭되게 설치된다. 또한, 크랭크축(50)의 크랭크핀(30)측에 한 개의 동력변환장치가 설치되고, 여기에 2개의 피스톤(10,10)이 설치되며, 다른 크랭크핀(40)측에 다른 한 개의 동력변환장치가 설치되며, 여기에 2개의 피스톤(10,10)이 균등하게 설치되므로 동력학적 질량 균형을 이루게 되어 진동을 최소화시킬 수 있다.
본 발명의 동력변환장치를 구비한 크랭크 장치는 실린더 엔진을 구비한 차량 분야에 적용할 수 있고, 아울러 동력전달장치를 갖는 다양한 분야에 널리 적용할 수 있다.
10: 피스톤 20,520: 커넥팅 로드
21: 지지부 22: 분기부
30,40: 크랭크 핀 32,34,42,44: 경사 편심아암
50: 크랭크축 60: 메인베어링 저널
110,410: 가이드 부재 112,412: 상부캡
114,414: 하부캡 122: 지지부재
130: 회전축 140: 가이드 베어링
430: 제1 가이드부재 아암 440; 제2 가이드부재 아암
450: 연결부

Claims (14)

  1. 복수개의 피스톤과;
    상기 피스톤에 각기 연결되고, 피스톤의 왕복운동을 입력받거나 출력하는 복수개의 커넥팅 로드와;
    일방향 회전운동을 입력받거나 출력하며, 3개의 메인베어링 저널의 사이에는 한 쌍의 크랭크 핀을 경사지게 설치하고, 상기 크랭크 핀의 사이에는 각기 한 쌍의 경사 편심아암을 설치한 크랭크축과;
    상기 커넥팅 로드 또는 크랭크 축으로 동력이 전달되면 원추 회전운동과 트위스트 운동에 의해 왕복 회전운동과 일방향 회전운동으로의 변환이 이루어지도록 구성되는 동력 변환장치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 동력변환장치를 구비한 크랭크 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 동력 변환장치는 가이드부재와, 상기 가이드부재에 삽입되며 크랭크 축에 경사지게 결합된 크랭크핀과, 상기 크랭크핀과 가이드부재의 사이에 결합되어 회전 트위스트 운동하도록 설치된 한 쌍의 가이드 베어링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 동력변환장치를 구비한 크랭크 장치.
  3. 복수개의 피스톤(10)과;
    상기 피스톤에 각기 연결되고, 피스톤의 왕복운동을 입력받거나 출력하는 복수개의 커넥팅 로드(20)와;
    일방향 회전운동을 입력받거나 출력하며, 2개의 크랭크 핀(30,40)의 사이에 각기 한 쌍의 경사편심아암(32,34; 42,44)이 설치된 크랭크축(50)과;
    상기 커넥팅 로드(20) 또는 크랭크 축(50)으로 동력이 전달되면 원추 회전운동과 트위스트 운동에 의해 왕복 회전운동과 일방향 회전운동으로의 변환이 이루어지도록 구성되는 동력 변환장치로 구성되며,
    상기 동력 변환장치는 커넥팅 로드에 연결 결합되며 양측에 2개의 지지부재(122,122)를 갖는 가이드부재(110)와, 상기 가이드부재에 삽입되며 양단이 한 쌍의 경사 편심아암(32,34; 42,44)을 통하여 크랭크 축(50)에 경사지게 결합된 크랭크핀(30,40)과, 상기 크랭크핀과 가이드부재의 사이에 결합되어 회전 트위스트 운동하도록 설치된 한 쌍의 가이드 베어링(140)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 동력변환장치를 구비한 크랭크 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 커넥팅 로드(20)는 지지부(21)와 상기 지지부와 연결된 분기부(22)를 구비하고, 상기 지지부(21)의 상측에는 피스톤(10)과 연결하기 위한 핀홀(23)이 형성되며 상기 분기부(22)의 양단에는 각기 가이드부재(110)에 연결하기 위한 핀홀(24)이 형성되는 것을 특징으로 하는 동력변환장치를 구비한 크랭크 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 크랭크축(50)은 3개의 메인베어링 저널(60)이 간격을 두고 설치되고, 메인베어링 저널(60)의 사이에는 크랭크핀(30,40)이 경사지게 설치되며, 상기 크랭크핀(30,40)의 사이에는 각기 한 쌍의 경사 편심아암(32,34; 42,44)이 설치되는 것을 특징으로 하는 동력변환장치를 구비한 크랭크 장치.
  6. 제3항 또는 제5항에 있어서,
    상기 3개의 메인베어링 저널(60)에는 베어링(260)이 삽입되고, 상기 베어링(260)은 베어링캡(360)에 의해 지지되게 설치되는 것을 특징으로 하는 동력변환장치를 구비한 크랭크 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 크랭크축(50)은 중앙에 설치된 메인베어링 저널(60)을 중심으로 크랭크핀(30,40)과 한 쌍의 경사 편심아암(32,34; 42,44)이 서로 대칭되게 설치되는 것을 특징으로 하는 동력변환장치를 구비한 크랭크 장치.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 동력 변환장치의 가이드부재(110)는 상부캡(112)과 하부캡(114)으로 이루어지고, 상기 상부캡(412)은 원판(102)의 양측에 간격을 두고 지지부재(122,122)가 설치되고, 상기 지지부재(122,122)에는 각기 회전축(130)이 설치되는 것을 특징으로 동력변환장치를 구비한 크랭크 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 가이드부재(110)의 회전축(130)에는 베어링(230)이 삽입되고, 상기 베어링(230)은 베어링캡(330)에 의해 지지되게 설치되는 것을 특징으로 하는 동력변환장치를 구비한 크랭크 장치.
  10. 복수개의 피스톤(10)과;
    상기 피스톤에 각기 연결되고, 피스톤의 왕복운동을 입력받거나 출력하는 복수개의 커넥팅 로드(520)와;
    일방향 회전운동을 입력받거나 출력하며, 2개의 크랭크 핀(30,40)의 사이에 각기 한 쌍의 경사편심아암(32,34; 42,44)이 설치된 크랭크축(50)과;
    상기 커넥팅 로드(520) 또는 크랭크 축(50)으로 동력이 전달되면 원추 회전운동과 트위스트 운동에 의해 왕복 회전운동과 일방향 회전운동으로의 변환이 이루어지도록 구성되는 동력 변환장치로 구성되며,
    상기 동력 변환장치는 커넥팅 로드에 연결 결합되며 일측에 2개의 가이드부재 아암(430,440)을 갖는 가이드부재(410)와, 상기 가이드부재에 삽입되며 양단이 한 쌍의 경사 편심아암(32,34; 42,44)을 통하여 크랭크 축(50)에 경사지게 결합된 크랭크핀(30,40)과, 상기 크랭크핀과 가이드부재의 사이에 결합되어 회전 트위스트 운동하도록 설치된 한 쌍의 가이드 베어링(140)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 동력변환장치를 구비한 크랭크 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 커넥팅 로드(520)는 일자 형태로 이루어지고, 상측에는 피스톤(10)과 연결하기 위한 핀홀(523)이 형성되며 하측에는 가이드부재(410)에 연결하기 위한 핀홀(524)이 형성되는 것을 특징으로 하는 동력변환장치를 구비한 크랭크 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 크랭크축(50)은 3개의 메인베어링 저널(60)중 중앙에 설치된 메인베어링 저널(60)을 중심으로 크랭크핀(30,40)의 각각에 가이드 베어링(140)을 끼우고 양측에 각기 동력 변환장치의 가이드 부재(410)가 서로 대칭되게 설치되는 것을 특징으로 동력변환장치를 구비한 크랭크 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 가이드 부재(410)에는 피스톤과 연결된 크랭크 로드(520)가 2개씩 연결되는 것을 특징으로 동력변환장치를 구비한 크랭크 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 동력 변환장치의 가이드부재(410)는 상부캡(412)과 하부캡(414)으로 이루어지고, 상기 상부캡(412)은 원판(402)의 일측에 간격을 두고 제1 및 제2 가이드부재 아암(430,440)가 설치되고, 상기 원판(402)의 일측에 설치된 제1 가이드부재 아암(430)과 원판(402)의 타측에 설치된 연결부(450)에는 각기 회전축(420)이 설치되는 것을 특징으로 동력변환장치를 구비한 크랭크 장치.
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