KR100422512B1 - Balance shaft assembly - Google Patents
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Abstract
본 발명의 목적은 엔진오일에 의한 회전 저항을 받지 않으며, 엔진오일에의 기포 발생을 유발하지 않는 구조의 밸런스 축 조립체를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a balance shaft assembly having a structure that is not subjected to rotational resistance by the engine oil, and does not cause bubble generation in the engine oil.
이를 위해 본 발명은 오일팬내에 수용되어 크랭크축에 연동하여 2배속으로 회전하며, 편심질량부를 가지는 밸런스축과, 그 밸런스축을 감싸 회전가능하게 지지하는 캐리어와, 밸런스축의 단부에 장착되어 크랭크축 기어와 맞물려 회전하는 구동기어를 포함하여 구성되는 밸런스축 조립체에 있어서,To this end, the present invention is accommodated in the oil pan and rotates at a double speed in conjunction with the crankshaft, a balance shaft having an eccentric mass, a carrier for rotatably supporting the balance shaft, and a crankshaft gear mounted at the end of the balance shaft In the balance shaft assembly comprising a drive gear that rotates in engagement with the,
상기 캐리어의 상부에 크랭크케이스내의 내부압이 증가시에 크랭크케이스내의 공기가 캐리어 내부로 유입되도록 개방되는 공기도입용 체크밸브와;An air introduction check valve at an upper portion of the carrier, the air being opened so that air in the crankcase flows into the carrier when the internal pressure in the crankcase increases;
상기 캐리어의 하부에 크랭크케이스의 내부압이 낮아지면 개방되어 캐리어 내부에 고인 오일을 크랭크케이스로 배출하도록 작동하는 오일배출용 체크밸브;로 구성되어 있다.And an oil discharge check valve which is opened when the internal pressure of the crankcase is lowered in the lower portion of the carrier to operate to discharge oil accumulated in the carrier to the crankcase.
Description
본 발명은 오일에 의한 회전 저항을 저감 할 수 있는 구조의 밸런스축 조립체에 관한 것이다.The present invention relates to a balance shaft assembly having a structure capable of reducing the rotational resistance by oil.
크랭크축은 진동없이 원활하게 회전해야 하나, 크랭크저널 중심과 크랭크핀 중심은 편심되어 있으므로 그대로 회전시키면 밸런스를 유지할 수 없다. 이에따라 크랭크핀의 반대쪽의 크랭크 암에 밸런싱 웨이트를 설치하여 회전중에 밸런스를 유지하도록 하고 있다.The crankshaft should rotate smoothly without vibration, but the center of the crank journal and the center of the crankpin are eccentric. Accordingly, a balancing weight is provided on the crank arm opposite the crank pin to maintain balance during rotation.
이를 위해 소형 엔진의 크랭크축에서는 축과 밸런싱 웨이트를 일체로 제작한 후에 가공 수정하여 밸런스를 취하며, 대형 엔진에서는 축과 밸런싱 웨이트를 별개체로 제작하여 볼트로 조립하여 사용하고 있다.For this purpose, the crankshaft of a small engine is made by integrating the shaft and the balancing weight after fabricating it, and then balancing it. In the large engine, the shaft and the balancing weight are manufactured separately and assembled by bolts.
이상과 같은 방법에 의하여 크랭크축 자체의 밸런스는 잡을 수 있으나, 폭발 행정에 의해 생기는 엔진의 진동은 실린더의 배열이나 수에 따라 크게 나타나거나 작게 나타나게 되므로 운전중의 엔진의 진동은 밸런싱 웨이트만으로 해결될 수 없다는 문제가 있다.Although the crankshaft itself can be balanced by the above method, the vibration of the engine caused by the explosion stroke is large or small depending on the arrangement and number of cylinders. Therefore, the vibration of the engine during operation can be solved only by the balancing weight. There is a problem that can not be.
4기통 엔진에서는 2차 기진력을, 3기통 엔진에서는 1차 기진력을 크랭크샤프트의 밸런싱 웨이트 만으로 해결할 수 없으며, 이러한 엔진의 진동은 엔진마운트로부터 차체 바디로 전달되어 실내 소음을 일으켜 안락한 운행을 방해하므로 승차감을 향상하기 위하여 밸런스축을 사용하고 있다.In the four-cylinder engine, the secondary vibration force can be solved by the three-cylinder engine, and the primary vibration force cannot be solved by the balancing weight of the crankshaft alone.The vibration of the engine is transmitted from the engine mount to the body of the body, causing room noise, which prevents comfortable operation. Therefore, the balance shaft is used to improve the ride comfort.
이 방식은 크랭크축에 평행하게 2개의 축을 장치하고(4기통 엔진의 경우), 이 축(밸런스축)의 무게, 회전방향(2개의 축은 서로 반대방향으로 회전) 및 회전속도(크랭크축의 2배속도로 회전)등을 적절히 선택하므로서 직렬 4실린더 엔진의 2차기진력에 의한 진동을 저감시키고 있다.This system is equipped with two shafts parallel to the crankshaft (for four-cylinder engines), the weight of this shaft (balance shaft), the direction of rotation (the two shafts rotate in opposite directions) and the rotational speed (double speed of the crankshaft). By appropriately selecting the road rotation), the vibration caused by the secondary vibration force of the four-cylinder engine in series is reduced.
도 3에 종래 밸런스축 조립체(20)를 도시(2개의 밸런스축 중 하나만을 도시)하였는바, 편심질량부(21)를 가진 밸런스축(22)이 캐리어(23)에 의해 회전가능하게 지지되고, 밸런스축(22)의 단부에는 구동기어(24)가 장착되고, 이 구동기어(24)가 크랭크축의 구동기어(도시생략)와 맞물려 회전하므로서 진동발생을 상쇄토록 하고 있다.3 shows the conventional balance shaft assembly 20 (only one of the two balance shafts), so that the balance shaft 22 having the eccentric mass 21 is rotatably supported by the carrier 23. At the end of the balance shaft 22, a drive gear 24 is mounted, and the drive gear 24 rotates in engagement with a drive gear (not shown) of the crankshaft to offset the occurrence of vibration.
그런데, 밸런스 축 조립체(20)는 통상 오일팬내에 잠겨 있는 상태에서 고속으로 회전 작동하게 되므로서 다음과 같은 문제점이 나타나고 있다.By the way, the balance shaft assembly 20 is rotated at a high speed in a state normally locked in the oil pan, the following problems have appeared.
오일팬의 오일속에 잠겨 회전하는 밸런스축 조립체의 경우에 있어서, 밸런스축(22)의 앞쪽 및 뒤쪽의 저어널(25)(26)과 캐리어(23) 사이의 틈새를 통해 편심 질량부(21)에 대향하는 캐리어(23)내의 빈 공간(27)으로 엔진오일이 유입되어지게 되며, 이 공간(27)에 오일이 차게될 경우 밸런스축(22)이 고속 회전하게 될 때 편심질량부(21)가 오일을 치게되어 점도가 있는 끈적 끈적한 오일이 고속 회전을 방해하여 엔진 출력 손실을 유발하게 되며, 또 고속 회전하는 밸런스축(22)이 엔진오일을 휘저어서 엔진오일에 기포가 발생하게 되고, 이 기포가 엔진오일에 생성되면 HLA등의 파손 및 소음 발생의 원인이 되고, 오일의 급송을 불완전하게 만들고 윤활기능의 저하를 가져오게 되는 등 여러 문제가 나타나고 있다.In the case of the balance shaft assembly which is immersed and rotated in the oil of the oil pan, the eccentric mass portion 21 is provided through the gap between the journals 25 and 26 and the carrier 23 at the front and rear of the balance shaft 22. The engine oil is introduced into the empty space 27 in the carrier 23 opposite to the eccentric mass portion 21 when the balance shaft 22 is rotated at high speed when the oil fills the space 27. The oil sticks to the sticky oil, which causes the sticky oil to hinder the high speed rotation, causing the engine output loss. Also, the high speed rotating balance shaft 22 stirs the engine oil to generate bubbles in the engine oil. If air bubbles are generated in the engine oil, it may cause breakage of HLA and other noise, incomplete oil supply, and deterioration of lubrication function.
이에 본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은 엔진오일에 의한 회전 저항을 받지 않으며, 엔진오일에의 기포 발생을 유발하지 않는 구조의 밸런스 축 조립체를 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been proposed in view of the above-described object of the present invention to provide a balance shaft assembly having a structure that does not receive rotational resistance caused by engine oil and does not cause bubble generation to the engine oil.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 오일팬내에 수용되어 크랭크축에 연동하여 2배속으로 회전하며, 편심질량부를 가지는 밸런스축과, 그 밸런스축을 감싸 회전가능하게 지지하는 캐리어와, 밸런스축의 단부에 장착되어 크랭크축 기어와 맞물려 회전하는 구동기어를 포함하여 구성되는 밸런스축 조립체에 있어서,In order to achieve the above object, the present invention is accommodated in an oil pan and rotates at a double speed in conjunction with a crankshaft, and has a balance shaft having an eccentric mass part, a carrier for rotatably supporting the balance shaft, and an end portion of the balance shaft. A balance shaft assembly comprising a drive gear mounted and engaged with a crankshaft gear to rotate,
상기 캐리어의 상부에 크랭크케이스내의 내부압이 증가시에 크랭크케이스내의 공기가 캐리어 내부로 유입되도록 개방되는 공기도입용 체크밸브와;An air introduction check valve at an upper portion of the carrier, the air being opened so that air in the crankcase flows into the carrier when the internal pressure in the crankcase increases;
상기 캐리어의 하부에 크랭크케이스의 내부압이 낮아지면 개방되어 캐리어 내부에 고인 오일을 크랭크케이스로 배출하도록 작동하는 오일배출용 체크밸브;로 구성되어 있다.And an oil discharge check valve which is opened when the internal pressure of the crankcase is lowered in the lower portion of the carrier to operate to discharge oil accumulated in the carrier to the crankcase.
도 1은 본 발명에 의한 회전 저항 저감 구조의 밸런스축 조립체의 측면도1 is a side view of a balance shaft assembly of a rotational resistance reduction structure according to the present invention;
도 2는 동상 밸런스축 조립체의 정단면도(도 1의 A-A 단면도)2 is a cross-sectional front view of the in-phase balance shaft assembly (A-A cross-sectional view of Figure 1)
도 3은 종래기술3 is a prior art
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of codes for main parts of drawing
1 : 밸런스축조립체 2 : 밸런스축1: Balance shaft assembly 2: Balance shaft
3 : 캐리어 4 : 구동기어3: carrier 4: drive gear
5 : 카버 6 : 편심질량부5: Carver 6: Eccentric Mass
7,8 : 저어널 9 : 오일시일7,8: Journal 9: Oil Seal
10 : 볼 11 : 스프링10 ball 11: spring
12 : 공기도입용체크밸브 13 : 볼12: Check valve for air introduction 13: Ball
14 : 스프링 15 : 오일배출용 체크밸브14: spring 15: oil discharge check valve
16 : 공간16: space
이하 본 발명의 구성을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, the configuration of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 의한 밸런스축 조립체의 측면도이며, 도 2는 본 발명에 의한 밸런스축 조립체의 정단면도(A-A 단면도)이다.1 is a side view of the balance shaft assembly according to the present invention, Figure 2 is a front sectional view (A-A cross-sectional view) of the balance shaft assembly according to the present invention.
도면에 있어 부호 1로 나타낸 밸런스축 조립체(1)는 밸런스축(2)과, 캐리어(3), 구동기어(4) 및 오일팬에 고정되는 카버(5)를 포함하여 구성되어 있다.In the figure, the balance shaft assembly 1 indicated by reference numeral 1 includes a balance shaft 2, a carrier 3, a drive gear 4, and a cover 5 fixed to an oil pan.
밸런스축(2)은 중심축선에 대하여 무게 중심이 일측으로 쏠려 있는 편심질량부(6)를 구비하고 있으며, 앞쪽과 뒤쪽의 저널부(7)(8)를 통한 오일 유입을 방지하기 위해 오일시일(9)이 캐리어(3)와의 사이에 개재되어 있다.The balance shaft (2) has an eccentric mass (6) with its center of gravity directed to one side with respect to the central axis, and oil seals to prevent oil from entering through the front and rear journals (7) (8). (9) is interposed between the carrier 3.
그리고 상기 캐리어(3)의 상부에는 볼(10)과 스프링(11)으로 구성된 공기도입용 체크밸브(12)가 설치되어 있으며, 캐리어(3)의 하부에도 역시 볼(13)과 스프링(14)으로 된 오일배출용 체크밸브(15)가 설치되어 있다.In addition, an air introduction check valve 12 including a ball 10 and a spring 11 is installed at an upper portion of the carrier 3, and a ball 13 and a spring 14 are also disposed at a lower portion of the carrier 3. An oil drainage check valve 15 is provided.
이와같은 구성의 본 발명은 엔진의 구동중에 크랭크축 회전에 연동하여 구동기어(4)를 통해 동력을 전달받아 밸런스축(2)이 회전하여 밸런스를 유지하므로써 진동을 감쇄하게 되는데, 저널부(7)(8)와 캐리어(3)의 접동부위의 틈새를 통하여 오일팬내의 오일이 캐리어(3)내부로 유입되는 것이 방지되며, 크랭크케이스내의 내부압이 스프링(11) 탄성력보다 커지게 되면 그 압력에 의해 볼(10)이 스프링(11)을 압축하면서 공기도입용 체크밸브(12)가 열려 캐리어(3) 내의 공간(16)으로 공기가 유입된다.According to the present invention having the configuration described above, the vibration is attenuated by maintaining the balance by rotating the balance shaft 2 by receiving power through the drive gear 4 in conjunction with the crankshaft rotation while the engine is being driven. The oil in the oil pan is prevented from flowing into the carrier 3 through the gap between the sliding portion of the 8 and the carrier 3, and the internal pressure in the crankcase becomes greater than the spring 11 elastic force. As a result, the ball 10 compresses the spring 11 and the air introduction check valve 12 opens to allow air to flow into the space 16 in the carrier 3.
그러나 반대로 크랭크케이스의 내부압이 강하하면 공간(16)내의 높은 압력과의 차에 의해 볼(13)이 스프링(14)을 압축하면서 오일배출용 체크밸브(15)가 열려 공간(16)내에 유입된 오일이 공기와 함께 개방된 오일배출용 체크밸브(15)를 통해 캐리어(3) 외부로 배출되므로 공간(16)내에 잔류하는 오일이 매우 적어져 밸런스축(6)의 회전시 오일이 저항체로 작용하지 않으며, 오일 타격에 의한 기포 발생도 크게 감소되어 지게 되는 것이다.On the contrary, when the internal pressure of the crankcase falls, the ball 13 compresses the spring 14 due to the difference between the high pressure in the space 16 and the oil discharge check valve 15 opens to flow into the space 16. Since the oil is discharged to the outside of the carrier 3 through the oil discharge check valve 15 opened together with the air, there is very little oil remaining in the space 16, and the oil is transferred to the resistor when the balance shaft 6 rotates. It does not work, and bubbles generated by the oil strike are also greatly reduced.
이상과 같은 본 발명에 의하면 밸런스축을 지지하는 캐리어 내부로 오일이 유입되지 않도록 오일시일을 마련하며, 오일시일을 통과하여 캐리어내의 빈공간, 즉 편심질량부에 대향되는 빈 공간내에 유입된 오일은 크랭크케이스의 내부압 변동에 의해 높은 압력시 개방되는 공기도입용 체크밸브를 통해 캐리어내로 도입된 공기와 함께 크랭크케이스의 내부압이 감소되는 순간에 압력차에 의해 개방되는 오일배출용 체크밸브에 의해 캐리어 외부로 배출하게 되는 것에 의해서, 밸런스축의 고속 회전시 오일에 의한 회전 저항을 크게 줄여 엔진 출력 감소를 막으며, 또 오일을 휘젖게 되어 발생되던 기포의 발생을 줄여 각 부품의 손상 및 소음 발생을 방지하며, 기포에 의한 윤활기능 저하를 방지하게 되는 효과가 있다.According to the present invention as described above, the oil seal is provided so that oil does not flow into the carrier supporting the balance shaft, and the oil introduced into the empty space in the carrier, that is, the empty space opposed to the eccentric mass, passes through the oil seal, and the crank Carrier by oil discharge check valve opened by pressure difference at the moment when internal pressure of crankcase decreases with air introduced into carrier through air introduction check valve which is opened at high pressure due to internal pressure fluctuation of case By discharging to the outside, the rotational resistance caused by the oil is greatly reduced during the high speed rotation of the balance shaft, which prevents the engine output from being reduced, and also reduces the occurrence of air bubbles caused by the oil sway, thereby preventing damage and noise of each component. And, it is effective to prevent the deterioration of the lubrication function by the bubble.
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