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엔진 구성부품의 이해(Ⅱ) 등록일 : 11.07.05 (화) 14:03 | 조회:303 | 추천:0
닉네임 : 바이크천국
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■ 크랭크 샤프트&콘로드 - 직선운동을 회전운동으로 바꾸는 기구

 


콘로드(Con-Rod)는 커넥팅로드(Connecting Rod)의 약칭으로 말그대로 피스톤과 크랭크샤프트(Crank shaft)를 연결해주는 기구이다.

피스톤에 연결되는 쪽을 소단부(Small End), 크랭크샤프트에 연결되는 쪽을 대단부(Big End)라고 부르는데 다기통의 경우 크랭크샤프트가 복잡한 관계로 대단부는 분할하여 볼트로 결합하는 구조로 되어 있다.

단기통의 경우 대부분 일체형으로 되어 있으며 크랭크샤프트를 분리하여 크랭크핀으로 압입한다.

크랭크샤프트를 살펴보면 단기통·다기통에 관계없이 샤프트원주의 한쪽부분이 무겁게 되어 있는 것을 볼 수 있다.
 

 

 


크랭크샤프트는 회전할 때는 콘로드가 조합되어 있는 부분이 크랭크핀이라든가 베어링 등에 의해 중량이 많이 나가기 때문에 원심력에 의한 진동이 발생하게 된다.
이러한 진동을 방지하기 위하여 크랭크핀의 반대쪽에 중량물을 부착하여 발란스(균형)를 유지하기 위한 것으로 「발란스 웨이트」라고 부른다.


■ 플라이 휠이란?

크랭크샤프트의 회전력은 폭발행정때에 가장 크며 그외 행정의 경우에는 엔진의 관성력에 의해 회전하게 되는데 「플라이 휠」은 폭발행정때의 회전력을 흡수하여 크랭크샤프트의 회전력이 감소할 때 관성에너지를 발휘함으로서 엔진이 원활한 회전상태를 유지할 수 있도록 도와주는 역할을 한다.

그리고 플라이 휠은 엔진의 작동에 꼭 필요한 전기를 발생시키는 장치를 겸하고 있는데 A.C.G의 로터가 이 역할을 담당하고 있는 것이다.
 



■ 발란스 샤프트(Balance Shaft) - 엔진의 진동을 잠재우는 역할

엔진의 진동원인은 피스톤과 콘로드가 왕복할 때 발생하는 관성력으로 200cc단기통 엔진의 경우, 피스톤이 상사점에 도달할때 관성력은 6,000rpm일때 약400kg정도 되며 10,000rpm을 넘게 되면 약1톤의 관성력을 받게된다.


▲ 지진에도 상하진동과 좌우진동이 있듯이 엔진에도 동일한 현상이 나타난다.


이는 엔진자체내의 지진에 비유될 정도로 강력한 것으로 이것을 경감시키기위해 크랭크샤프트에 「발란스웨이트」를 설치하여 그 원심력으로 피스톤과 콘로드의 관성력을 상쇄시킨다.


그러나 이것은 피스톤과 콘로드의 상하 진동에 대한 대응책으로 발란스웨이트에 의해 횡방향 즉, 좌우로의 진동이 새롭게 발생하게된다.

따라서 이러한 횡방향의 진동을 포함하여 엔진의 관성력을 제거하기 위하여 「발란스 샤프트」를 설치한다. 현재 국내에 발매되고 있는 기종에는 설치되어 있지 않지만 과거 「펀치(PUNCH, 기종명 DH100)」라고 하는 당사 제품에 설치된 바가 있다.

구동방법에는 기어방식과 체인방식이 주로 사용되며, 그 작동원리는 다음과 같다.

① 상사점으로 향하는 피스톤 자체의 관성력(100%)은 하사점으로 향하는 크랭크샤프트의 발란스웨이트에 의해 상쇄되어 50%가 남게 된다. 나머지 50%는 하사점으로 향하는 발란 스샤프트의 관성력에 의해 없어 전체적으로 발란스가 맞게 된다.

② 이 경우 피스톤 상하방향의 관성력은 제로가 되지만, 크랭크샤프트·발란스웨이트의 관성력
50%가 수평방향으로 움직이게 된다. 따라서 발란스샤프트의 관성력 50%에 의해 발란스를 잡아주게 된다.

③ 하사점으로 향하는 피스톤 자체의 관성력(100%)은 크랭크샤프트 발란스웨이트에 의해50%가 상쇄되고 나머지 50%는 상사점에서와 마찬가지로 발란스샤프트에 의해 없어지게 된다.

④ 이 경우는 ②와 마찬기지로 크랭크샤프트 발란스웨이트의 관성력은 발란스샤프트에 의해 없어지게 되며 피스톤 자체의 관성력은 이 위치에서는 제로가 된다.
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