KR100412613B1 - 타이밍 체인의 균일 장력 유지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 캠 및 밸브스프링에 의한 타이밍 체인의 장력과 상쇄되는 외력을 부여하여 운전중 타이밍 체인의 장력을 항상 일정하게 하며, 타이밍 체인의 내구성을 증대하고 체인과 스프라켓의 맞물림에 의한 소음을 감쇄할 수 있는 밸브구동을 위한 타이밍 체인의 균일 장력 유지 장치를 제공하는데 있다.

이를 위해 본 발명은 실린더헤드 상부에 설치되는 흡배기캠축과, 스프라켓 및 스프라켓에 맞물려 돌아가는 타이밍 체인을 포함하는 캠축 구동 장치에 있어서,

상기 흡배기캠축 사이의 실린더 헤드에 고정되는 밸런스 축 캡과;

상기 밸런스축 캡에 의해 회전가능하게 지지되어 타이밍 체인의 상부로 연장되는 밸런스축과;

상기 타이밍 체인의 상부에 접하여 회전하도록 상기 밸런스축에 고정되는 밸런스 풀리와;

상기 밸런스축의 회전을 위해 밸런스축의 도중에 고정 설치되는 밸런스축 구동기어와;

상기 밸런스축 구동기어와 맞물려 회전하도록 일측의 캠축에 고정장착되는 주동기어;를 포함하여 구성되어 있다.

Description

타이밍 체인의 균일 장력 유지 장치{Tension balance keeping apparatus of timing chain}

본 발명은 밸브 구동을 위한 타이밍 체인의 균일 장력 유지 장치에 관한 것이다.

밸브기구는 각 실린더의 흡입밸브와 배기밸브를 점화 순서대로 설계된 시기에 개폐 작용을 하는 기구로서, 4사이클 엔진의 캠축은 크랭크축 회전수의 1/2로 회전하며, 또한 크랭크축의 회전에 대해서 각 밸브의 개폐시기가 밸브 타이밍에 맞도록 해야 한다.

캠축의 구동장치로는 동력 전달 효율이 높고 구동소음이 작으며, 캠축의 위치를 자유롭게 선택할 수 있는 타이밍 체인 방식이 많이 사용되고 있다.

그러나 타이밍 체인을 적용한 엔진의 경우 각 캠축 스프라켓 사이의 전장 (span)에서 일어나는 체인의 횡방향 운동인 진동은 체인의 내구성 저하와 체인소음을 유발시키는 주요인이 되고 있다. 즉, 체인의 마모는 체인이 스프라켓과 맞물리기 시작할때 발생되는 금속대 금속의 고체마찰에 의해서 발생되며, 체인의 소음도 스프라켓과 체인이 맞물리게 되면서 발생하게 되는데, 고체마찰과 맞물림의 정도는 체인 전장내의 장력의 크기와 횡적 거동 크기(전장 진동)에 의해 결정된다. 따라서 체인의 횡적 거동을 억제시키는 것이 체인의 내구력 상승과 소음 억제에 필수적이다.

도 4와 도 5에는 캠(배기용, 20)과 캠(흡기용, 21)사이에서 타이밍 체인(22)이 횡적 거동하게 되는 원인을 나타내었는바, 일반적으로 캠(20)(21)이 회전하면캠 리프트량에 의해 밸브스프링(23)에는 반력이 나타나게 되고, 힘의 방향은 캠(20)(21)과 태핏(24)(24)이 만나는 접선 방향으로 작용하며, 이 힘의 위치에 따라 흡배기캠(20)(21)은 회전 토오크력을 갖게 되고, 이 토오크력에 의해 도 4의 상태(밸브 리프트량 최고)에서는 체인 전장 사이의 장력이 긴장 상태가 되며, 도 5의 상태(밸브리프트량 영)에서는 이완상태가 된다.

바로 체인(22)의 횡운동(전장진동)은 위와 같은 체인(22)의 긴장과 이완상태의 반복에 의해 나타나는 것이고, 이러한 체인(22)의 긴장과 이완상태를 일정한 상태로 유지시키는 것이 체인의 진동과 소음 발생 감소에 중요하다.

이와같이 기존의 엔진은 캠(20)과 캠(21)사이의 체인 전장에 걸쳐 횡진동 발생이 일반화되어 있어, 횡진동의 진폭을 감쇄하기 위해 고정식의 체인 가이드를 사용하거나 또는 오토텐셔너를 사용하고 있는데, 고정식의 경우 과도하게 이완되는 부분만 일부 긴장이 가능하고, 오토텐셔너의 경우 횡진동을 포괄적으로 감쇄하는 것이 가능하지만 그 감쇄수준이 만족할만한 수준은 아니어서 체인과 오토텐셔너의 공진영역에서는 횡진동의 진폭이 급증되는 문제점을 안고 있다.

이에 본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은

캠 및 밸브스프링에 의한 타이밍 체인의 장력과 상쇄되는 외력을 부여하여 운전중 타이밍 체인의 장력을 항상 일정하게 하며 타이밍 체인의 내구성을 증대하고 체인과 스프라켓의 맞물림에 의한 소음을 감쇄할 수 있는 밸브구동을 위한 타이밍 체인의 균일 장력 유지 장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 실린더헤드 상부에 설치되는 흡배기캠축과, 스프라켓 및 스프라켓에 맞물려 돌아가는 타이밍 체인을 포함하는 캠축 구동 장치에 있어서, 상기 흡배기캠축 사이의 실린더 헤드에 고정되는 밸런스 축 캡과;

상기 밸런스축 캡에 의해 회전가능하게 지지되어 타이밍 체인의 상부로 연장되는 밸런스축과;

상기 타이밍 체인의 상부에 접하여 회전하도록 상기 밸런스축에 고정되는 밸런스 풀리와;

상기 밸런스축의 회전을 위해 밸런스축의 도중에 고정 설치되는 밸런스축 구동기어와;

상기 밸런스축 구동기어와 맞물려 회전하도록 일측의 캠축에 고정장착되는 주동기어;를 포함하여 구성되어 있다.

도 1은 본 발명에 의한 타이밍 체인의 균일 장력 유지 장치를 나타내는 평면도

도 2는 동상 장치의 측단면도

도 3은 타이밍 체인의 이완 구간에서의 장력 부여 상태를 나타내는 도면

도 4는 종래 밸브 개방으로 인한 타이밍 체인의 긴장 상태를 보여주는 도면

도 5는 종래 밸브 닫힘으로 인한 타이밍 체인의 이완 상태를 보여주는 도면

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 실린더헤드 2,3 : 캠축

4,5 : 스프라켓 6 : 타이밍체인

7,8 : 캠 9 : 밸런스축캡

10 : 밸런스축 11 : 트러스트저널

12 : 밸런스풀리 13 : 밸런스축구동기어

14 : 캠축주동기어 15 : 돌기

16 : 베이스부

이하 본 발명의 구성을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 밸브 구동을 위한 타이밍 체인의 장력 유지 장치를 나타내는 평면도이고, 도 2는 동상 장력 유지 장치의 측단면도이며, 도 3은 타이밍 체인의 이완구간에서의 장력 부여 상태를 나타낸 도면이다.

도면중 부호 1은 실린더 헤드이며, 실린더 헤드(1)의 상부에는 흡배기밸브를 구동하기 위한 흡배기캠축(2)(3)이 나란하게 설치되고, 흡배기캠축(2)(3)의 단부에는 각각 스프라켓(4)(5)이 고정 장착되어 있어, 크랭크축의 스프라켓의 회전력을 타이밍체인(6)을 통해 스프라켓(4)(5)이 전달받아 흡배기캠축(2)(3)을 회전 구동하게 되며, 이에따라 캠(7)(8)이 회전하여 흡배기밸브를 개폐하게 된다.

상기 흡배기캠축(2)(3)의 사이로 실린더헤드(1)위에는 밸런스축캡(9)이 고정설치되고, 그 밸런스축캡(9)에 의해 밸런스축(10)이 회전가능하게 지지되어 있으며, 트러스트저널(11)(11)에 의해 밸런스축(10)의 축방향의 움직임을 구속하고 있다.

상기 밸런스축(10)은 원활한 회전을 위하여 슬라이딩 베어링이나 또는 구름베어링을 개재하여 밸런스축캡(9)에 지지토록 할 수 있으며, 밸런스 축(10)은 타이밍체인(6)의 상부로 연장되어, 그 단부에 밸런스풀리(12)가 고정 장착되고, 그 밸런스풀리(12)는 타이밍체인(6)에 접하여 회전하게 된다.

그리고 상기 밸런스축(10)의 도중에는 밸런스축의 회전 구동을 위한 밸런스축구동기어(13)가 고정장착되어 있으며, 그 밸런스축 구동기어(13)는 인접한 일측의 캠축(3)에 고정된 주동기어(14)와 맞물려 있다.

또 밸런스축구동기어(13)와 캠축의 주동기어(14)는 1:1의 기어비를 가지며, 헬리컬기어로 형성하여 맞물리게 되는데, 이때 캠축(3)의 위상과는 엇각이 되도록 캠축 주동기어(14)와 셋팅한다.

밸런스 풀리(12)의 형상은 캠(7)(8)의 1회전당 4회의 리프트량의 최고점이 존재할 수 있게 4개의 돌기(15)와 베이스부(16)가 교대로 나타나는 클로버(Clover)형상으로 가공하고 이를 도시한 것과 같이 타이밍 체인(6)의 전장 사이에 위치시키므로써 운전중 타이밍체인(6)의 장력을 일정하게 유지시키게 된다.

이와같은 본 발명은 캠축(2)(3)이 구동되면, 주동기어(14)와 맞물린 밸런스축 구동기어(13)가 회전하게 되며, 이에따라 밸런스축(10)이 회전되면, 밸런스 풀리(12)가 회전하게 되어 타이밍체인(6)의 장력 변화를 저지하고, 이는 타이밍체인(6)의 전장진동(span vibration)의 변화를 방지하여 타이밍 체인의 내구력을 상승시키고 소음의 감쇄로 나타나는 것이다.

여기서 타이밍 체인(6)의 장력이 일정하게 유지되는 이유는 캠(7)(8)의 밸브리프트량이 최고점에 도달하였을 때 타이밍체인(6)은 팽팽하게 긴장되게 되는데(도 4참조), 이때의 밸런스 풀리(12)는 베이스부(16)가 타이밍체인(6)에 접하게 되므로써 타이밍체인(6)에 추가적인 장력을 밸런스풀리(12)가 부여하지 않게 되며, 반대로 캠(7)(8)의 노스부가 지나가 밸브가 밸브스프링에 의해 상승하게 되는 구간에서는 타이밍 체인(6)의 장력이 약해져 이완되는 현상이 발생하게 되는데(도 5참조), 이 상태가 될때에는 밸런스 풀리(12)의 돌기(15)가 타이밍 체인(6)의 늘어진 상부를 가압하여 장력을 부여하게 되는 상태가 되므로써 체인의 늘어짐에 의한 출렁거림이 방지되고, 긴장시나 이완시의 체인 장력이 거의 일정하게 유지되는 것이다(도 3 참조).

도면중 미설명 부호 17은 텐쇼너이다.

이상과 같은 본 발명은 캠축의 구동에 연동하여, 밸브개방시 타이밍 체인의 장력이 증대되어 긴장상태가 될때에는 타이밍 체인 상부에의 가압력을 해제하며,밸브 폐쇄시 타이밍 체인이 늘어져 이완상태가 될 때에는 타이밍 체인을 압압하여 긴장력을 부여하게 되는 밸런스 풀리를 캠축사이에 회전가능하게 설치하는 것에 의해서, 타이밍 체인의 반복되는 긴장 및 이완상태에서 항상 일정한 장력을 유지하게 되는 효과가 있어 진동 및 소음 감쇄 효과가 높으며, 타이밍 체인의 내구성을 크게 향상하게 된다.

Claims (7)

1. 실린더헤드 상부에 설치되는 흡배기캠축과, 스프라켓 및 스프라켓에 맞물려 돌아가는 타이밍 체인을 포함하는 캠축 구동 장치에 있어서, 상기 흡배기캠축 사이의 실린더 헤드에 고정되는 밸런스 축 캡과;

   상기 밸런스축 캡에 의해 회전가능하게 지지되어 타이밍 체인의 상부로 연장되는 밸런스축과;

   상기 타이밍 체인의 상부에 접하여 회전하도록 상기 밸런스축에 고정 설치되는 밸런스 풀리와;

   상기 밸런스축의 회전을 위해 밸런스축의 도중에 고정 설치되는 밸런스축 구동기어와;

   상기 밸런스축 구동기어와 맞물려 회전하도록 일측의 캠축에 고정장착되는 주동기어;를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 타이밍 체인의 균일 장력 유지 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 밸런스 풀리는 베이스부와 돌기가 교대로 형성되어 타이밍 체인이 긴장되는 상태에서는 베이스부가 타이밍 체인에 접촉하게되어 장력을 부여하지 않으며, 타이밍 체인이 이완되는 상태에서는 돌기가 타이밍 체인을 가압하여 긴장시키게 되는 것을 특징으로 하는 타이밍 체인의 균일 장력 유지 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 베이스부와 돌기는 캠의 1회전에 4번의 장력 부여를 가지도록 4개가 반복하고 있는 클로버 형상인 것을 특징으로 하는 타이밍 체인의 균일 장력 유지 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 밸런스축 구동기어와 캠축의 주동기어는 1:1의 기어비를 가진 것을 특징으로 하는 타이밍 체인의 균일 장력 유지 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 기어들은 헬러컬기어인 것을 특징으로 하는 타이밍 체인의 균일 장력 유지 장치.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 밸런스축은 베어링을 개재하여 밸런스축 캡에 회전가능하게 지지된 것을 특징으로 하는 타이밍 체인의 균일 장력 유지 장치.
7. 제 4 항에 있어서,

   상기 밸런스축의 축방향 움직임을 구속하는 트러스트 저널이 밸런스축 캡의양단에 밀착지지하도록 밸런스축에 구비된 것을 특징으로 하는 타이밍 체인의 균일 장력 유지 장치.