커넥팅로드

커넥팅로드(연결봉, 連結棒, Connecting Rod)

커넥팅로드(connecting rod) 또는 연결봉(連結棒)은 피스톤과 크랭크축을 연결하는 봉이다. 커넥팅로드는 피스톤의 왕복운동을 크랭크축의 회전운동으로 바꾸는 기능을 한다. 피스톤과 크랭크축 핀을 연결하기 위한 로드(rod)로 콘로드(con-rod)라고도 한다.

개요

커넥팅로드는 왕복 기관에서, 피스톤과 크랭크축을 연결하는 엔진 부품이다. 피스톤에서 발생한 운동 에너지를 크랭크축으로 보내고 이로 인해 발생하는 크랭크축의 운동 에너지를 다시 피스톤에 보낸다. 커넥팅로드는 피스톤 핀을 축으로 진자처럼 좌우로 흔들면서 전체가 상하로 움직이는 복잡한 움직임을 하기 때문에 밸런스 웨이트 등으로 간단히 수정하기 어려운 관성력이 발생한다. 이때 커넥팅로드의 중량이 관성력에 기여하는 비율은 왕복운동 1에 대해 회전운동이 거의 2의 비율이 된다. 이 관성력을 작게 하여 베어링의 하중 부담을 줄이고 진동을 작게 하기 위해서는 가능한 가벼운 것이 이상적이나 피스톤에 걸리는 큰 팽창력을 크랭크축으로 전달하기 위한 강도도 필요하다. 따라, 상당한 압축 하중을 받으므로 이에 견딜 수 있는 충분한 굵기와 길이를 가져야 한다. 커넥팅 로드는 특수강의 주조 또는 단조에 의해 제작되고, 실용차용은 만들기 쉽고 저렴한 주조품이 사용되는 경우도 있으나 보다 강도가 높은 단조품이 사용되는 것이 일반적이다. 경주용차에는 고가이지만 가볍고 강한 티탄 합금이 사용되고 있으며, 이는 고성능 엔진에도 적용되고 있다.

구조

커넥팅 로드는 크랭크축과 연결되는 대단부(big end)와 피스톤과 연결되는 소단부(small end), 그리고 본체(body)로 구성된다. 대단부는 주로 분할형 평 베어링을 사이에 두고 크랭크 핀에, 소단부는 부싱을 사이에 두고 피스톤 핀으로 피스톤에 장착되어있다. 커넥팅 로드 본체에는 소단부와 대단부가 통하는 오일 통로가 뚫려 있는 것도 있다. 커넥팅로드의 원리는

특징

로드의 단면 형상은 길이 방향에서 보았을 때 I자(字)로 보이는 것과 H자(字)로 보이는 것이 있으며, 각각 I형 단면, H형 단면이라 불린다. 같은 강도의 경우 I형 단면 쪽이 가볍기 때문에 일반적으로 적용되고 있으며, H형 단면은 핀에 대하여 축 방향의 굽힘에 강하기 때문에 경주용차의 엔진에 사용되는 경우가 있으나 H형은 핀의 축 방향에 비해 직각 방향의 굽힘에 약하여 힘이 축의 중심부로 집중되기 때문에 좋지 않다는 사람도 있다.

커넥팅 로드의 길이가 길수록 피스톤의 흔들림은 적다. 이것은 크랭크축이 회전했을 때 피스톤에 걸리는 힘을 종방향(縱方向)과 횡방향(橫方向)으로 나누어 생각할 경우 커넥팅 로드가 길수록 횡방향 힘의 비율이 작아져 진동 및 마찰 모두 작아지기 때문이다. 그러나 커넥팅 로드를 길게 한다는 것은 엔진이 크고 무거워지기 때문에 바람직하지 않다. 일반적으로 커넥팅 로드의 길이는 피스톤 핀의 중심에서 크랭크 핀 중심까지의 길이(Center Distance)라고 하며, 이 길이는 스트로크의 2배 전후이다.

참고자료

• 꽃선비, 〈(자동차 부품) 특수강 소재 주요 자동차 부품 종류〉, 《네이버 블로그》, 2016-12-04
• 〈연결봉〉, 《위키백과》
• 〈커넥팅 로드〉, 《네이버 지식백과》

같이 보기

• 피스톤
• 크랭크축

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