기관 10 > 커넥팅 로드·크랭크축·저어널 베어링·플라이 휠

1. 커넥팅 로드 (Connecting Rod)

   일반적으로 줄여서 컨로드라고도 부른다. 커넥트는 ‘연결하다’, 로드는 ‘봉’으로서 연결 봉 또는 연접 봉이라고도 부르며, 피스톤과 크랭크축을 연결하는 것. 가볍고 강도가 높은 것이 요구되며 일반적으로 엔진용은 특수강을 단조하여 만들지만 레이스용 엔진에서는 티탄이 쓰일 때가 많다. 컨 로드의 양끝은 각각의 크기에서 피스톤과 피스톤 핀으로 연결되는 부분을 소단부, 크랭크축과 크랭크 핀으로 연결되는 부분을 대단부라고 부름. 커넥팅 로드의 길이는 소단부의 중심과 대단부 중심간의 거리로서 피스톤 행정의 1.5~2.3배이며 길이가 길면 측압과 강성이 적어지며 엔진이 높아진다. 길이가 짧으면 측압이 많아지며 엔진의 높이가 낮고 무게가 가벼워진다.

 

1) 커넥딩로드 구비 조건 :  ㉠ 압축력과 인장력에 견딜 것  ㉡ 휨과 비틀림에 견딜수 있는 강도와 강성이 있을 것

 

2) 길이 : 피스톤 행정의 1.5-2.3배. 길 때에는 측압이 적어 실린더 마멸감소하고, 강성이 적다. 중량이 커지면  엔진의 높이가 높아지고   짧을 때에는 측압이 커지고 마멸이 증대, 엔진 높이가 낮아진다.  

 

 

2, 크랭크축(Crank Shaft)

    크랭크 축은 크랭크 케이스 내에 설치되어 각 실린더의 폭발 행정에서 받는 피스톤의 힘을 회전 운동으로 바꾸어 엔진의 회전력을 외부에 전달하고 흡입, 압축, 배기의 행정에서는 피스톤에 운동을 전달한다. 크랭크 축은 큰 하중을 받으면서 고속 회전을 하기 때문에 강도나 강성이 충분하고 내마멸성이 크며 정적 및 동적평형이 잡혀 원활하게 회전되어야 한다.

 

1) 재질 : 고탄소강, 니겔-크롬강, 크롬-몰리브텐강을 사용한 단조품 강성이 큰 툭수 주철로 시용한다. 저어널 표면에는 고주파  열처리로 표면 경화하여 내 마멸성을 크게한다.

 

2) 구조

  ◆ Crakpin : 커넥딩 로드 대단부 연결되는 부분

  ◆ Crankarm : 크랭크 핀과 메인 저어널을 연결하는 부분

  ◆ Main journal : 축을 지지하는 저어널 베어링이 들어가는 부분.

  ◆ 평형추 : 크랭크 축 평형을 유지시키기 위하여 암에 부착되는 추

  ◆ 오일통로, 크랭크축 설치 플랜저, 스프로킷, 비틀림 진동댐퍼(대형).

 

3) 크랭크축의 형성과 점화순서

  ◆ 4기통 : 1-3-4-2,  1-2-4-3     ◆ 6기통 : 1-5-3-6-2-4, 1-4-2-6-3-5

 

4) 점화순서에 의한 현재 수행하는 행정 계산 방법

   아래 그림은 점화순서와 행정을 나타 낸 것이다. 점화순서에 따른 행정은 그림과 같이 시계방향으로 도표(흡입.압축.폭발.배기)를 그리고 1번 실린더가 흡입을 한다면 1번 실린더부터 왼쪽 방향으로 점화순서를 위치 시키면 각 실린더의 현재 수행하고 있는 행정을 알수있다.

 단 6기통 엔진은 흡입.압축.폭발.배기의(초.중.말) 도표를 그리고 1번 실린더가 흡입 초기이면 왼쪽 방향으로 1칸 건너 위치 시키면  각 실린더의 현재 수행하고 있는 행정을 알 수 있다.

 

3. 저널(크랭크축)베어링(Journal Bearing)

 크랭크 축,캠 축 및 자재이음의 십자 축 등과 같이 축에 대하여 수직으로 작용하는 하중을 받는 곳에 사용하는 미끄럼 또는 구름 베어링을 말한다.

1) 종류 : 분활형, 부시형

                                     

2) 재질 :

◈ 화이트 메탈(베벳메탈) : 주석(Sn), 납(Pb), 안티몬(Sb), 아연(Zn).

◈ 캘밋  메탈 : 구리(Cu), 납(Pb),

◈ 트리메탈 : 동하금 셀에 연청동(아얀10%, 주석 10%, 구리 80%)중간층으로 하고 표면에 배빗 처리

◈ 알루미늄 합금 : 알루미늄(AI), 주석(Sn), 구리(Cu).

 

3) 다층 메탈 종류 : 단층. 2층. 3층메탈

 

4) 베어링 스프레드(bearing spread) :  베어링을 끼우지 않았을 때 베어링 바깥쪽 지름과 베어링 하우징 안지름 차이를 0.125~0.5mm두어 작은 힘으로 눌러 끼워 베어링이 제자리에 밀착되도록 한다. 따라서 조립할 때에 크러시가 압축됨에 따라 안쪽으로 찌그러지는 것을 방지한다

 

 5) 베어링 크러시(bearing crush) : 베어링 크러시는 베어링이 하우징에서 움직이지 못하도록 베어링 바깥 둘레를하우징의 둘레보다 0.025~0.075mm 크게 하여 베어링을 설치하고 규정 토크로 볼트를 죄었을때 베어링 하우징에 완전히 접촉되어 열전도가 잘 되도록 한다. 크러시가 작으면  엔진의  작동 온도에 의한  변화로  헐겁게  되어  베어링이 움직이고,  크면 조립할 때에 찌그러져 유막이 파괴되므로 소결 현상이 발생한다

 

4. 플라이 휠(fly wheel)

1) 개요 :   크랭크 축에 장착된 주철제의 관성 바퀴로서, 바깥 둘레(外周)에 링 기어를 끼워 기동 전동기의 피니언과 맞물려 엔진을 기동시킬 때에도 사용된다. 크랭크 축에는 혼합기의 연소에 따라 발생한 회전력이 간격을 두고 전달되지만 플라이 휠은 관성에 의해 일정한 속도로 회전하려 하므로 연속적인 회전력을 얻을 수 있다. 바깥지름이 크고 무거울수록 관성력은 커지므로 엔진의 회전수 변화는 어렵고 가속페달의 개폐에 따라 반응이 둔해지기 때문에 엔진의 성격에 알맞은 적당한 크기의 플라이 휠을 선택한다.

                                                                                   

2) 플라이 휠 댐퍼(Fly Wheel Damper) : 토크 변동에 따라 회전축의 비틀림 진동을 흡수하는 댐퍼를 갖춘 플라이 휠. 엔진쪽과 변속기쪽을 둘로 나눈 플라이 휠 사이에 스프링과 마찰기구가 있어 엔진의 회전 변동을 흡수하여 동력전달 계통의 진동을 억제하는 것. 토셔널 댐퍼를 설치한 플라이 휠이라고도 부른다