KR100872640B1 - 캠 샤프트 마찰 저감을 위한 오일 공급 통로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 엔진의 밸브 트레인에 부속된 캠 샤프트의 마찰 저감을 위한 오일 공급 통로에 관한 것으로서, 캠 샤프트의 회전 동안에 실린더 헤드의 오일공급홀과 반복적으로 연결/차단될 수 있는 오일공급홀을 캠 샤프트에서 실린더 헤드의 오일공급홀과 연통될 수 있는 위치에 관통하여 형성하고, 상기 캠 샤프트의 상측으로 조립되는 캠 캡의 내주면에서 원주방향의 특정 구간에 걸쳐 소정 길이로 오목한 홈 형태의 오일 포켓을 형성하여, 캠 샤프트의 오일공급홀과 실린더 헤드의 오일공급홀이 연결되는 동안에만 상기 오일 포켓으로 오일이 공급될 수 있도록 한 캠 샤프트용 오일 공급 통로에 관한 것이다. 이러한 본 발명에 의하면, 캠 샤프트의 오일공급홀을 통해 특정 순간에만 오일이 공급되도록 하는 동시에 오일 포켓 이외의 부분에서 실링 폭을 충분히 확보할 수 있게 됨으로써, 필요 이상의 오일 손실을 방지할 수 있게 되고, 보다 효율적인 마찰 저감 효과를 얻을 수 있게 된다.

자동차, 엔진, 밸브 트레인, 캠 샤프트, 오일 포켓, 오일공급홀

Description

캠 샤프트 마찰 저감을 위한 오일 공급 통로 {Oil supply structure for friction reduction of cam shaft}

도 1은 통상의 실린더 헤드에 캠 샤프트가 지지된 상태를 도시한 사시도,

도 2는 저널부와 오일공급홀을 구비한 통상의 실린더 헤드를 도시한 평면도,

도 3은 통상의 캠 샤프트 지지상태를 나타낸 단면도,

도 4는 종래기술에 따른 오일 공급 구조의 여러 예를 나타낸 단면도,

도 5와 도 6은 종래기술에 따른 오일 공급 구조의 다른 예를 나타낸 단면도,

도 7은 본 발명에 따른 캠 샤프트의 오일 공급 통로를 도시한 단면도,

도 8은 본 발명에서 따른 오일 공급 통로에서 캠 샤프트에 관통 형성된 오일공급홀을 나타낸 사시도,

도 9는 도 8에 도시된 오일공급홀이 캠 샤프트의 각 소정 위치에 관통 형성된 캠 샤프트의 정면도,

도 10은 본 발명에 따른 오일 공급 통로에서 캠 캡의 오일 포켓을 나타낸 정면도,

도 11은 도 10의 선 'A-A'를 따라 취한 단면도,

도 12와 도 13은 본 발명에 따른 오일 공급 구조에서 캠 캡에 형성된 오일 포켓이 캠 샤프트의 오일공급홀에 의해 열리고 닫히는 상태를 나타낸 도면으로서, 도 12는 오일 포켓이 열리기 시작하는 상태를, 도 13은 오일 포켓이 닫히기 시작하는 상태를 나타낸 단면도,

도 14는 실시예와 비교예에 대해 흡배기 캠 구동시에 요구되는 크랭크 토크의 측정 결과를 비교하여 나타낸 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110 : 실린더 헤드 111 : 저널부

112 : 오일 갤러리 113 : 오일공급홀

114 : 캠 캡 115 : 오일 포켓

120 : 캠 샤프트 121 : 오일공급홀

본 발명은 캠 샤프트의 마찰 저감을 위한 오일 공급 통로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내연기관의 밸브 트레인에 부속된 캠 샤프트의 마찰 저감을 위한 오일 공급 통로에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 엔진의 각 실린더는 흡기밸브 및 배기밸브로 구분되는 적어도 두 개 이상의 밸브를 가지며, 흡기밸브는 흡입행정이 시작되기 직전에 열려 공기와 연료의 혼합기가 실린더 내로 흡입되도록 하고, 배기밸브는 배기행정이 시 작되기 직전에 열려 연소가스가 실린더 밖으로 배출될 수 있도록 한다.

또한 밸브는 밸브 트레인(valve train)에 의해 작동되며, 상기 밸브 트레인은 피스톤 운동에 의해 회전하는 크랭크 샤프트에 의해 정확한 시점에서 흡기밸브 및 배기밸브의 개폐작동이 이루어질 수 있게 구성된다.

상기 밸브 트레인은 다수개의 캠이 축을 따라 형성된 캠 샤프트, 푸시로드, 캠이나 푸시로드의 움직임을 전달하는 로커 암, 캠 돌출부(로브)의 움직임을 푸시로드에 전달하는 태핏(또는 롤러) 등으로 이루어지며, 엔진 회전수의 영역에 따라 흡, 배기량 및 흡, 배기시기를 제어할 수 있는 밸브 계통을 말한다.

한편, 실린더 블록과 실린더 헤드가 상하로 조립되는 엔진에서 실린더와 피스톤처럼 접동을 하는 부분이나, 크랭크 샤프트 및 캠 샤프트와 같이 회전운동을 하는 부분은 금속끼리 직접 접촉하게 되므로 마찰열이 발생하고, 마찰면이 거칠어져 빨리 마모하거나 눌어붙는 등의 고장이 발생할 수 있다.

이러한 고장을 방지하기 위해서 금속의 마찰면에 오일을 공급해주는데, 이는 금속의 마찰면에서 발생하는 고체 마찰이 유막에 의해 유체 마찰로 바뀌어 원활한 작동이 이루어지도록 한다.

실린더의 흡기밸브 및 배기밸브를 밸브 타이밍에 따라 상하로 작동시키기 위한 캠 샤프트(11)는 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이 실린더 헤드(3)의 상측에 지지되도록 설치되는데, 실린더 헤드(3)의 상부에 캠 샤프트(11)가 지지되는 저널부(4)가 마련되고, 상기 저널부(4)의 내주면에 캠 샤프트(11)가 안착된 채로 상측으로는 캠 캡(7)이 조립되어 캠 샤프트(11)의 회전을 지지하게 된다.

즉, 상기 캠 샤프트(11)는 캠 캡(7)이 조립된 상태로 지지되는데, 캠 샤프트(11)가 실린더 헤드(3)의 저널부(4) 내주면에 지지된 채로 상측으로는 캠 캡(7)이 실린더 헤드(3)에 볼트(8)로 조립되는 것이다.

이와 같이 캠 샤프트(11)가 실린더 헤드(3)에 지지된 채로 타이밍 벨트를 통해 크랭크 샤프트로부터 회전동력을 전달받아 회전하는 바, 캠 샤프트의 경우에도 캠 캡(7) 및 실린더 헤드 저널부(4)의 내주면과 캠 샤프트(11)의 외주면 사이에는 상당한 마찰열이 발생하며, 이에 마찰 저감을 위한 오일 공급 구조가 구비된다.

캠 샤프트의 마찰을 감소하기 위해 실린더 헤드(3)의 내부에는 캠 샤프트(11)를 지지하는 저널부(4) 내주면에 출구가 위치하는 오일공급홀(6)이 형성되고, 이 오일공급홀(6)의 반대쪽 입구는 실린더 헤드(3) 내부에 형성된 오일 갤러리(5)와 연결되는 바, 이에 상기 오일공급홀(6)은 실린더 헤드 내 오일 갤러리(5)와 연통된 구조가 된다.

결국, 실린더 헤드(3)의 오일 갤러리(5)로부터 공급되는 오일은 오일공급홀(6)을 통해 캠 샤프트(11) 외주면과 이를 둘러싼 캠 캡(7) 및 실린더 헤드 저널부(4) 내주면 사이로 공급되며, 이와 같이 오일공급홀(6)을 통해 공급되는 오일은 캠 샤프트(11) 주변을 윤활하게 된다.

상기와 같은 캠 샤프트의 마찰 저감을 위한 오일 공급 구조로는 그 밖에 여러 형태가 적용되고 있는데, 도 4는 캠 샤프트의 오일 공급 구조로 적용되고 있는 다른 예를 도시한 단면도이다.

도 4에서 (a)는 중공의 캠 샤프트(11)를 적용하고 캠 샤프트(11)의 중공 유 로(1)로 연결된 오일공급홀(2)을 캠 샤프트(11)의 일측에 반경방향으로 형성한 예로서, 캠 샤프트(11)의 중공 유로(1)로 도입된 오일이 상기 반경방향의 오일공급홀(2)을 통해 캠 샤프트(11) 외주면과 캠 캡(7) 및 실린더 헤드 저널부(4)의 내주면 사이 공간으로 공급되어 마찰을 저감시키게 된다.

또한 (b)는 중공의 캠 샤프트(11)를 적용하고 캠 샤프트(11)의 중공 유로(1)로 연결된 오일공급홀(2)을 캠 샤프트(11)의 일측에 반경방향으로 형성하며 캠 샤프트(11) 외주면을 지지하는 캠 캡(7) 및 실린더 헤드 저널부(4)의 내주면에 원주방향 전 구간에 걸쳐 그루브(24)를 형성한 예로서, 캠 샤프트(11)의 중공 유로(1)로 도입된 오일이 상기 반경방향의 오일공급홀(2)을 통해 상기 그루브(24)로 공급되어 마찰을 저감시키게 된다.

도 5와 도 6은 일본공개특허 제1996-218836호에 개시된 오일 공급 구조를 나타낸 단면도로서, 캠 샤프트(11)를 캠-하부저널(13) 및 캠-상부저널(14)에 의하여 베어링 지지시키고, 상기 캠 샤프트(11)에는 중공의 유로(1)로 도입된 오일이 공급될 수 있는 반경방향의 오일공급홀(2)을 형성하며, 하부저널(13)의 윤활유 공급량을 줄이기 위해 상기 상부저널(14)의 내주면에만 상기 오일공급홀(2)의 위치에 대응한 오일 그루브(24)를 원주방향 전 구간에 형성한다.

결국, 캠 샤프트(11)의 중공 유로(1)로 도입된 오일이 상기 오일공급홀(2)을 통해 상부저널(14)의 그루브(24)로 공급되면서 마찰을 저감시키게 된다.

상기와 같은 종래의 오일 공급 구조에서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

우선, 캠 샤프트의 중공 유로를 통해 오일이 도입되어 공급되므로 캠 샤프트 의 중공 유로에 오일을 공급하기 위한 주변 구조가 복잡하고, 또한 캠 샤프트의 중공 유로에 오일을 공급하기 위한 주변 구조의 설치로 인해 설계 측면에서 제약이 있게 된다.

또한 작은 사이즈의 엔진에 전술한 종래 구조를 적용하는 경우 오일압 저하가 발생하여 마찰 저감 성능이 미흡하며, 중공의 캠 샤프트를 제조해야 하는 바, 이는 원가 상승의 요인이 되고 있다.

또한 오일 그루브에 공급되는 오일의 양이 많고 오일 그루브를 통해 외부로 빠져나가는 오일의 양이 많으므로 불필요하게 많은 오일을 낭비하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 중공 캠 샤프트 적용을 배제하는 대신 중실의 캠 샤프트를 적용하고, 상기 중실의 캠 샤프트에는 실린더 헤드의 오일공급홀과 연결될 수 있는 오일공급홀을 형성하며, 캠 샤프트 상측으로 조립되는 캠 캡의 내주면에 정해진 일부 구간에만 오일 포켓을 형성하여, 캠 샤프트의 회전 동안에 캠 샤프트와 실린더 헤드의 오일공급홀이 연결되는 특정 순간에만 상기 오일 포켓에 오일이 공급되도록 하는 동시에, 오일 포켓 이외의 부분에 의해 마찰면 간 오일 손실 방지를 위한 실링 폭이 충분히 확보될 수 있도록 구성함으로써, 필요 이상의 오일 손실을 방지할 수 있고, 보다 효율적인 마찰 저감 효과를 얻을 수 있는 캠 샤프트의 마찰 저감을 위한 오일 공급 통 로를 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 실린더 헤드 내부에 형성되되, 출구가 캠 샤프트를 베어링 지지하는 저널부의 내주면에 위치하고, 입구가 실린더 헤드 내부의 오일 갤러리와 연결된 실린더 헤드 내 오일공급홀과;

상기 실린더 헤드의 저널부에 의해 지지되는 캠 샤프트 부분에서 상기 실린더 헤드 내 오일공급홀의 출구에 연결될 수 있는 위치에 관통 형성되는 캠 샤프트 오일공급홀과;

상기 캠 샤프트의 상측으로 상기 실린더 헤드와 조립되는 캠 캡에서 상기 캠 샤프트와의 마찰면이 되는 반원형 캠 캡 내주면에 원주방향으로 소정 길이의 특정 구간에만 형성되고, 상기 캠 샤프트 오일공급홀 일단 및 타단의 개구부가 연결될 수 있도록 형성되어 캠 샤프트 오일공급홀로부터 오일이 공급되는 오일 포켓;

을 포함하여 구성되는 캠 샤프트 마찰 저감을 위한 오일 공급 통로를 제공한다.

여기서, 상기 오일 포켓은 상기 캠 샤프트 오일공급홀 일단의 개구부가 상기 실린더 헤드 내 오일공급홀의 출구와 연결될 때 상기 캠 샤프트 오일공급홀 타단의 개구부와 연결되도록 형성된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 오일 포켓은, 반원형 캠 캡 내주면에서, 상기 캠 샤프트 오일공급 홀 일단의 개구부가 상기 실린더 헤드 내 오일공급홀의 출구와 만나기 시작하는 시점에서 상기 캠 샤프트 오일공급홀 타단의 개구부 홀 중심 연장선과 만나는 위치로부터, 상기 캠 샤프트 오일공급홀 일단의 개구부가 상기 실린더 헤드 내 오일공급홀의 출구를 완전히 벗어나는 시점에서 상기 캠 샤프트 오일공급홀 타단의 개구부 홀 중심 연장선과 만나는 위치까지 형성되는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 오일 포켓은 반원형 캠 캡 내주면에서 캠 캡 일단 끝 지점부터 각도 55°에 해당하는 위치와 각도 85°에 해당하는 위치 사이의 구간에 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 7은 본 발명에 따른 캠 샤프트의 오일 공급 통로를 도시한 단면도이고, 도 8은 본 발명에서 따른 오일 공급 통로에서 캠 샤프트에 관통 형성된 오일공급홀을 나타낸 사시도이며, 도 9는 도 8에 도시된 오일공급홀이 캠 샤프트의 각 소정 위치에 관통 형성된 캠 샤프트의 정면도이다.

또한 첨부한 도 10은 본 발명에 따른 오일 공급 통로에서 캠 캡의 오일 포켓을 나타낸 정면도이며, 도 11은 도 10의 선 'A-A'를 따라 취한 단면도이다.

도 7에 도시한 바와 같이 본 발명의 오일 공급 통로는 중실 캠 샤프트(120)에 적용되는 것으로, 캠 샤프트(120)가 실린더 헤드(110)의 저널부(111) 내주면에 넣어져 지지된 채로 캠 샤프트(120) 상측으로는 캠 캡(114)이 실린더 헤드(110)에 볼트(미도시)로 조립된다.

그리고, 오일을 공급하여 캠 샤프트(120)의 마찰을 감소하기 위한 실린더 헤드(110) 내 오일 공급 통로로서, 실린더 헤드(110)의 내부에는 캠 샤프트(120)를 지지하는 저널부(111) 내주면에 출구가 위치하는 오일공급홀(113)이 형성되고, 이 오일공급홀(113)의 반대쪽 입구는 실린더 헤드(110) 내부에 형성된 오일 갤러리(112)와 연결되는 바, 이에 상기 오일공급홀(113)은 실린더 헤드(110) 내 오일 갤러리(112)와 연통된 구조가 된다.

또한 상기 캠 샤프트(120)에서 실린더 헤드(110)의 저널부(111)에 의해 지지되는 각 부분에는 도 8과 도 9에 도시한 바와 같이 오일공급홀(121)이 관통 형성된다.

도 9를 참조하면, 캠 샤프트(120)에 형성된 총 4개의 지지되는 부분에 각각 오일공급홀(121)이 캠 샤프트(120)를 관통하여 형성됨을 볼 수 있다.

상기 오일공급홀(121)은 실린더 헤드(110)의 오일공급홀(113)과 연통될 수 있도록 형성되는 것으로, 캠 샤프트(120)가 회전하는 동안에 캠 샤프트 오일공급홀(121) 일단의 개구부가 실린더 헤드 오일공급홀(113)의 출구와 일치할 때 양측의 두 오일공급홀(113,121)이 서로 연결되면서 실린더 헤드(110)와 캠 샤프트(120)의 오일 공급 통로가 개방되게 되어 있다.

한편, 실린더 헤드(110)에 볼트에 의해 조립되는 캠 캡(114)에서 캠 샤프트(120) 외주면과의 대응면인 마찰면, 즉 캠 캡(114)의 내주면에는 도 10과 도 11에 도시한 바와 같이 원주방향의 특정 구간에 소정 길이로 형성된 오일 포켓(115)이 오목한 홈 형태로 형성된다.

상기 오일 포켓(115)은 캠 샤프트(120)의 오일공급홀(121)과 연통될 수 있는 위치에 형성되는데, 그 폭이 캠 샤프트(120)의 오일공급홀(121) 직경에 해당하는 길이로 형성된다.

예컨대, 캠 샤프트(120)에 3mm 직경의 오일공급홀(121)을 형성하고, 캠 캡(114)의 내주면에 폭 3mm의 오일 포켓(115)을 형성하되, 캠 샤프트(120)가 회전하는 동안 특정 시점에서 오일공급홀(121) 일단의 개구부 전체가 캠 캡(114)의 오일 포켓(115)에 완전히 일치하면서 오일 포켓(115)의 일측이 열리게 될 때 오일공급홀(121) 일단의 개구부 전체가 오일 포켓(115)에 의해 완전히 열릴 수 있도록, 캠 캡(114) 내주면에서 오일 포켓(115)의 폭 방향 위치를 오일공급홀(121) 일단의 개구부와 완전히 일치할 수 있는 위치로 정하여 형성한다.

도 10을 참조하면, 상기한 폭 방향 위치로 캠 캡(114) 내주면의 정 중앙에 오일 포켓(115)이 형성되어 있음을 볼 수 있다.

그리고, 본 발명에서 오일 포켓(115)은 캠 캡(114) 내주면에서 원주방향으로 소정 길이의 일부 특정 구간에만 형성된다.

첨부한 도 12와 도 13은 본 발명에 따른 오일 공급 구조에서 캠 캡(114)에 형성된 오일 포켓(115)이 캠 샤프트(120)의 오일공급홀(121)에 의해 열리고 닫히는 상태를 나타낸 도면으로, 도 12는 오일 포켓(115)이 열리기 시작하는 상태를, 도 13은 오일 포켓(115)이 닫히기 시작하는 상태를 나타낸다.

상기 오일 포켓(115)은 캠 샤프트(120)의 회전 동안에 캠 샤프트 오일공급홀(121) 일단의 개구부와 일치되면서 열리기 시작하고 캠 샤프트 오일공급홀(121) 일단의 개구부가 오일 포켓(115)을 벗어나면서 닫히기 시작한다.

오일 포켓(115)이 캠 샤프트 오일공급홀(121) 일단의 개구부에 의해 열린 상태에서는 캠 샤프트 오일공급홀(121) 타단의 개구부가 실린더 헤드 오일공급홀(113)의 출구와 일치되어 연결되도록 되어 있는 바, 결국 실린더 헤드(110)의 오일 갤러리(112)→실린더 헤드(110)의 오일공급홀(113)→캠 샤프트(120)의 오일공급홀(121)→캠 캡(114)의 오일 포켓(115)으로 이어지는 오일 공급 통로가 형성되게 된다.

이와 같이 캠 샤프트(120)의 회전 동안에 실린더 헤드(110)의 오일 갤러리(112)로부터 캠 캡(114)의 오일 포켓(115)까지 각 부분의 오일 공급 통로가 서로 연통되면서 오일 갤러리(112)로부터 오일 포켓(115)에 공급된 오일이 캠 샤프트(120)를 윤활하여 마찰을 저감시키게 된다.

상기와 같이 각 부분의 오일 공급 통로가 오일 공급이 가능하도록 서로 연통되는 횟수, 즉 실린더 헤드(110)의 오일공급홀(113)로부터 캠 캡(114)의 오일 포켓(115)까지의 통로가 개방되는 횟수는 캠 샤프트(120)의 1회전 동안에 2회가 되며, 이때 캠 샤프트 오일공급부 일단의 개구부와 타단의 개구부가 번갈아가면서 실린더 헤드 오일공급홀(113)의 출구와 캠 캡(114)의 오일 포켓(115)을 개방하게 된다.

이와 같이 캠 샤프트(120)의 회전 동안에 오일 공급 통로가 반복적으로 개폐되고, 또한 오일 공급 통로가 열리는 시점에서 오일이 공급되되, 캠 샤프트(120)에 항상 오일이 공급되는 것이 아니고 캠 샤프트(120) 1회전당 오일 공급 통로가 열리 는 시점인 2회 동안에만 오일이 공급되므로, 불필요한 오일 소모를 줄일 수 있게 된다.

상기 캠 캡(114)의 내주면에 오일 포켓(115)을 형성함에 있어서, 도 11에 나타낸 바와 같이 오일 포켓(115)은 반원형인 캠 캡(114)의 내주면에서 원주방향으로 길게 형성되되, 캠 캡(114)의 일단 끝 지점부터 각도 55°에 해당하는 위치와 각도 85°에 해당하는 위치의 사이 구간에만 형성된다.

여기서, 각도 55°에 해당하는 위치는 캠 샤프트 오일공급홀(121) 일단의 개구부가 실린더 헤드 오일공급홀(113)의 출구와 만나기 시작하는 시점에서 캠 샤프트 오일공급홀(121) 타단의 개구부 홀 중심 연장선(L)과 만나는 위치가 되며, 각도 85°에 해당하는 위치는 캠 샤프트 오일공급홀(121) 일단의 개구부가 실린더 헤드 오일공급홀(113)의 출구를 완전히 벗어나는 시점에서 캠 샤프트 오일공급홀(121) 타단의 개구부 홀 중심 연장선(L)과 만나는 위치가 된다.

이와 같이 하여, 캠 샤프트(120)의 회전 동안에, 캠 샤프트 오일공급홀(121) 일단의 개구부가 실린더 헤드 오일공급홀(113)의 출구와 만나기 시작하는 시점, 즉 오일공급홀(121) 일단의 개구부에 의해 실린더 헤드 오일공급홀(113)의 출구가 열리기 시작하는 시점에서부터, 캠 샤프트 오일공급홀(121) 일단의 개구부가 실린더 헤드 오일공급홀(113)의 출구를 완전히 벗어나는 시점, 즉 실린더 헤드 오일공급홀(113)의 출구가 완전히 닫히는 시점까지의 짧은 순간에만 실린더 헤드(110)로부터 캠 캡(114)의 오일 포켓(115)에 오일이 공급되게 된다.

이와 같이 본 발명에서는, 오일 포켓(115)을 캠 캡(114)의 정해진 일부 구간 에만 형성하여 캠 샤프트(120)를 관통하는 오일공급홀(121)을 통해 특정 순간(캠 샤프트 1회전당 2회)에만 오일이 공급되도록 하는 동시에, 오일 포켓(115) 이외의 부분에서 실링 폭을 충분히 확보함으로써, 필요 이상의 오일 손실을 방지할 수 있게 된다.

즉, 캠 샤프트를 둘러싸는 캠 캡의 내주면과 실린더 헤드 저널부의 내주면에 원주방향을 따라 360°전 구간에 걸쳐 본 발명의 오일 포켓(115)에 상응하는 그루브를 형성하고, 이 그루브 일측에 실린더 헤드의 오일공급홀을 연결시킨 오일 공급 구조가 가능하나, 이 경우 오일공급홀을 통해 360°전 구간의 그루브에 항시 오일이 투입되게 됨으로써, 많은 양의 오일이 소모될 수밖에 없다.

따라서, 본 발명에서는 캠 샤프트(120)의 오일공급홀(121)과 실린더 헤드(110)의 오일공급홀(113)이 연결되는(열리는) 순간에만 개방되어 오일이 투입될 수 있도록 특정 구간에만 형성된 오일 포켓(115)을 구비함으로써, 마찰 저감 효과를 얻을 수 있는 것과 더불어 오일 소모를 크게 줄일 수 있고, 이에 좀더 효율적인 마찰 저감이 가능해진다.

특히, 전 구간에 그루브가 형성된 구조에서는 마찰면 간의 실링 폭(그루브 면적을 제외한 나머지 면적의 폭)이 축소되기 때문에 오일 손실이 많아지게 된다.

따라서, 실린더 헤드 저널부(111)의 폭과 캠 캡(114)의 폭이 적은 구조(예를 들면, 폭이 12mm 이하인 엔진)인 경우에는 충분한 실링 폭 확보를 위하여 도 3에 나타낸 바와 같이 그루브를 적용하지 못하나, 본 발명에서와 같은 특정 구간의 오일 포켓(115)에 의하면 오일 포켓(115) 이외의 부분에서 실링 폭을 충분히 확보하 면서 오일 공급이 가능해지는 바, 오일 손실 저감 및 효율적인 마찰 저감이 가능해지게 된다.

하기 표 1은 실린더 헤드의 오일공급홀을 통해 캠 샤프트의 외주면과 그 주변의 캠 캡과 실린더 헤드 저널부의 내주면 사이에 오일이 공급되도록 하면서 그루브는 구비하지 않은 구조(도 4 참조)를 비교예로 하고 본 발명의 구조를 실시예로 하여 마찰 토크 시험을 실시한 결과를 나타낸 것으로, 본 발명의 구조가 적용된 경우 엔진 전 영역에서 30% 이상의 마찰 토크 저감이 가능함을 알 수 있었다.

또한 첨부한 도 14는 실시예와 비교예에 대해 흡배기 캠 구동시에 요구되는 크랭크 토크의 측정 결과를 비교하여 나타낸 그래프로서, 본 발명의 구조가 적용된 실시예의 경우에 엔진 전 영역에서 크랭크 토크가 비교예에 비해 크게 저감됨을 알 수 있었으며, 이를 통해 연비 개선이 가능함을 확인하였다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 캠 샤프트 마찰 저감을 위한 오 일 공급 통로에 의하면, 오일 포켓을 캠 캡의 정해진 일부 구간에만 형성하여 캠 샤프트를 관통하는 오일공급홀을 통해 특정 순간(캠 샤프트 1회전당 2회)에만 오일이 공급되도록 하는 동시에, 오일 포켓 이외의 부분에서 실링 폭을 충분히 확보할 수 있게 됨으로써, 필요 이상의 오일 손실을 방지할 수 있게 되고, 보다 효율적인 마찰 저감 효과를 얻을 수 있게 된다.

또한 중실 캠 샤프트가 적용되므로 중공 캡 샤프트 적용시의 문제점, 즉 구조의 복잡성, 설계 제약, 원가 상승 등의 문제점을 해결할 수 있게 된다.

Claims (4)

1. 실린더 헤드 내부에 형성되되, 출구가 캠 샤프트를 베어링 지지하는 저널부의 내주면에 위치하고, 입구가 실린더 헤드 내부의 오일 갤러리와 연결된 실린더 헤드 내 오일공급홀과;

   상기 실린더 헤드의 저널부에 의해 지지되는 캠 샤프트 부분에서 상기 실린더 헤드 내 오일공급홀의 출구에 연결될 수 있는 위치에 관통 형성되는 캠 샤프트 오일공급홀과;

   상기 캠 샤프트의 상측으로 상기 실린더 헤드와 조립되는 캠 캡에서 상기 캠 샤프트와의 마찰면이 되는 반원형 캠 캡 내주면에 원주방향으로 소정 길이의 특정 구간에만 형성되고, 상기 캠 샤프트 오일공급홀 일단 및 타단의 개구부와 연결되어 캠 캠 샤프트 오일공급홀로부터 오일을 공급받을 수 있는 오일 포켓;

   을 포함하여 구성되며, 상기 오일 포켓은 상기 캠 샤프트 오일공급홀 일단의 개구부가 상기 실린더 헤드 내 오일공급홀의 출구와 연결될 때 상기 캠 샤프트 오일공급홀 타단의 개구부와 연결되어 오일을 공급받을 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 캠 샤프트 마찰 저감을 위한 오일 공급 통로.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 오일 포켓은, 반원형 캠 캡 내주면에서, 상기 캠 샤프트 오일공급홀 일단의 개구부가 상기 실린더 헤드 내 오일공급홀의 출구와 만나기 시작하는 시점에서 상기 캠 샤프트 오일공급홀 타단의 개구부 홀 중심 연장선과 만나는 위치로부터, 상기 캠 샤프트 오일공급홀 일단의 개구부가 상기 실린더 헤드 내 오일공급홀의 출구를 완전히 벗어나는 시점에서 상기 캠 샤프트 오일공급홀 타단의 개구부 홀 중심 연장선과 만나는 위치까지 형성되는 것을 특징으로 하는 캠 샤프트 마찰 저감을 위한 오일 공급 통로.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 오일 포켓은 반원형 캠 캡 내주면에서 캠 캡 일단 끝 지점부터 각도 55°에 해당하는 위치와 각도 85°에 해당하는 위치 사이의 구간에 형성되는 것을 특징으로 하는 캠 샤프트 마찰 저감을 위한 오일 공급 통로.

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