KR101311370B1

KR101311370B1 - 밸런스 샤프트 모듈

Info

Publication number: KR101311370B1
Application number: KR1020120058503A
Authority: KR
Inventors: 박영신; 성은제
Original assignee: (주)동보
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2013-09-25

Abstract

본 발명은, 서로 치합하는 제1 및 제2펌핑 기어에 의해 서로 반대방향으로 회전하는 제1 및 제2밸런스 샤프트가 내측에 평행하게 배치되며, 내부에는 상기 제1펌핑 기어와 연결되어 엔진의 각 부분으로 오일을 공급하는 오일펌프가 구비되는 제1하우징과, 상기 제1하우징의 일단에 위치하며, 상기 제2펌핑 기어와 상기 제2밸런스 샤프트에 의해 연결되어 상기 제2펌핑 기어와 연동하는 구동 기어와, 상기 구동 기어와 전달기어샤프트에 의해 조립되어 치합되는 전달 기어가 내측에 배치되는 제2하우징을 포함하며, 상기 전달 기어의 단부는 상기 제2하우징의 외부로 노출되어 크랭크 기어와 연결되며, 상기 전달 기어와 조립되는 전달기어샤프트의 양단은 상기 제2하우징의 내측에 지지되 고, 상기 제1하우징과 상기 제2하우징이 분리되며, 상기 제1하우징과 상기 제2하우징은 상기 제2펌핑 기어와 상기 구동 기어를 연결하는 제2밸런스 샤프트로 연결되어 상기 크랭크 기어에 의해 발생되는 제2하우징의 진동이 제1하우징으로 전달되는 것을 방지하 는 밸런스 샤프트 모듈을 제공한다.
따라서, 엔진의 크랭크 기어와 연결되며, 크랭크 기어의 동력을 전달받아 구동 기어로 전달하는 전달 기어와 조립되는 전달기어샤프트의 양단이 제2하우징의 내측에 안정적으로 지지됨으로 인하여 진동을 감소시키고 연결축이 파손되는 것을 방지할 수 있고, 오일펌프를 구동시키는 제1펌핑 기어와 제2펌핑 기어로 크랭크 기어의 회전력을 전달하는 전달 기어와 구동 기어를 제2하우징이 감싸주고, 전달 기어와 구동 기어의 외경에 오일을 공급하여 오일 유막을 형성함으로 인하여 소음 발생을 방지할 수 있다.

Description

밸런스 샤프트 모듈{Balance shaft module}

본 발명은 밸런스 샤프트 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진의 각 부분으로 오일을 공급하는 오일펌프를 일체로 구비하는 밸런스 샤프트 모듈에 관한 것이다.

대한민국 공개특허 10-2009-0050271의 배경기술을 참조하면, 일반적으로 엔진에서 발생되는 진동을 흡수하기 위해서, 크랭크 샤프트의 한쪽에는 플라이휠이 설치되고, 다른쪽에는 바이브레이션 댐퍼가 설치될 수 있다. 바이브레이션 댐퍼는 플라이휠의 반대쪽에 설치되어 크랭크 샤프트의 뒤틀림을 방지한다.

밸런스 샤프트 모듈(BSM;Balance Shaft Module)은 바이브레이션 댐퍼와 유사한 기능을 한다. 밸런스 샤프트 모듈은 3,4,6기통 엔진등 불평형 모멘트나 불평형 질량이 발생하는 엔진에 적용된다. 밸런스 샤프트 모듈은 크랭크 샤프트의 상부에 설치되기도 하고, 엔진 하부의 오일팬에 인접해서 크랭크 샤프트의 하부에 설치되기도 한다.

밸런스 샤프트 모듈은 서로 평행한 두 개의 샤프트로 구성되는데, 하나의 샤프트에는 구동 스프로켓이 구비된다. 이 구동 스프로켓은 크랭크 샤프트와 기어 또는 체인으로 연결된다. 또한 두 개의 샤프트는 서로 헬리컬기어 등으로 연결되어 있으며, 서로 반대방향으로 회전한다. 밸런스 샤프트 모듈의 두 샤프트에는 각각 밸런스 웨이트가 설치되고, 회전하면서 엔진에서 발생되는 진동을 감쇠한다.

종래에는 밸런스 샤프트 모듈과 오일펌프가 별도로 구비되어 엔진의 부품 수와 제작비용 등이 증가하는 문제점이 있다. 뿐만 아니라, 밸런스 샤프트 모듈의 헬리컬기어가 서로 맞물리면서 소음과 진동이 발생되는 문제점이 있었다.

또한 엔진의 크랭크 샤프트와 기어 또는 체인으로 연결되는 스프로켓이 외팔보 형상으로 일점 지지됨으로 인하여 스프로켓의 내구성에 문제가 발생하며, 펌핑 기어에 윤활유를 공급하는 별도의 구조가 필요하다는 문제점이 있었다.

본 발명은 밸러스 샤프트를 외부에서 감싸는 하우징을 제1하우징과 제2하우징으로 분리하고, 제2하우징에 엔진의 크랭크 기어에 연결되어 크랭크 기어의 회전력을 오일펌프로 전달하는 전달 기어와 구동 기어를 설치하고, 전달기어샤프트를 제2하우징의 내측에 지지하도록 하여 전달 기어를 안정적으로 지지하여, 크랭크 기어의 회전력을 밸런스샤프트와 오일펌프로 전달하는 밸런스 샤프트 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은, 서로 치합하는 제1 및 제2펌핑 기어에 의해 서로 반대방향으로 회전하는 제1 및 제2밸런스 샤프트가 내측에 평행하게 배치되며, 내부에는 상기 제1펌핑 기어와 연결되어 엔진의 각 부분으로 오일을 공급하는 오일펌프가 구비되는 제1하우징과, 상기 제1하우징의 일단에 위치하며, 상기 제2펌핑 기어와 상기 제2밸런스 샤프트에 의해 연결되어 상기 제2펌핑 기어와 연동하는 구동 기어와, 상기 구동 기어와 전달기어샤프트에 의해 조립되어 치합되는 전달 기어가 내측에 배치되는 제2하우징을 포함하며, 상기 전달 기어의 단부는 상기 제2하우징의 외부로 노출되어 크랭크 기어와 연결되며, 상기 전달 기어와 조립되는 전달기어샤프트의 양단은 상기 제2하우징의 내측에 지지되 고, 상기 제1하우징과 상기 제2하우징이 분리되며, 상기 제1하우징과 상기 제2하우징은 상기 제2펌핑 기어와 상기 구동 기어를 연결하는 제2밸런스 샤프트로 연결되어 상기 크랭크 기어에 의해 발생되는 제2하우징의 진동이 제1하우징으로 전달되는 것을 방지하 는 밸런스 샤프트 모듈을 제공한다.

본 발명에 따른 밸런스 샤프트 모듈의 상기 제1하우징은 상부하우징과 하부하우징으로 이루어지고, 상기 상부하우징과 상기 하부하우징에는 각각 상기 제1펌핑 기어와 상기 제2펌핑 기어가 삽입되는 삽입홈이 대응되게 형성될 수 있고, 상기 상부하우징 또는 상기 하부하우징의 일면에는, 외부에서 상기 제1하우징의 내부로 오일이 유입되는 오일유입구와, 오일 교환 시 상기 제1하우징의 내부에 충진된 오일을 제거하기 위한 오일유출구가 형성될 수 있으며, 상기 제1하우징의 내부에는 상기 오일유입구로 유입된 오일을 상기 제1하우징의 삽입홈 및 상기 제2하우징의 내부로 공급하는 제1오일 유로가 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1하우징의 내부에는 상기 오일유입구로 유입된 오일이 상기 오일펌프에 의해 엔진의 각 부위로 이동되는 제2오일 유로와, 상기 오일 펌프에 의해 엔진의 각 부위로 이동되는 오일이 역류되는 것을 방지하는 릴리프 유로가 형성될 수 있고, 상기 제2하우징의 하부단에는 상기 전달 기어가 삽입되는 삽입구가 형성되고, 상기 제2하우징의 일면에는 상기 구동 기어가 삽입되는 삽입홈이 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 밸런스 샤프트 모듈은 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 엔진의 크랭크 기어와 연결되며, 크랭크 기어의 동력을 전달받아 구동 기어로 전달하는 전달 기어와 조립되는 전달기어샤프트의 양단이 제2하우징의 내측에 안정적으로 지지됨으로 인하여 진동을 감소시키고 연결축이 파손되는 것을 방지할 수 있다.

둘째, 오일펌프를 구동시키는 제1펌핑 기어와 제2펌핑 기어로 크랭크 기어의 회전력을 전달하는 전달 기어와 구동 기어를 제2하우징이 감싸주고, 전달 기어와 구동 기어의 외경에 오일을 공급하여 오일 유막을 형성함으로 인하여 소음 발생을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 밸런스 샤프트 모듈을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 밸런스 샤프트 모듈을 분해하여 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 제1하우징의 내부 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 제2하우징을 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면, 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 밸런스 샤프트 모듈을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 밸런스 샤프트 모듈을 분해하여 도시한 도면이며, 도 3은 도 2에 도시된 제1하우징의 내부 상태를 도시한 도면이고, 도 4는 도 2에 도시된 제2하우징을 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 밸런스 샤프트 모듈은 제1하우징(100)과 제2하우징(200)을 포함한다. 상기 제1하우징(100)에는 제1밸런스 샤프트(110)와 제2밸런스 샤프트(120) 및 오일펌프(130)가 구비되며, 상기 제1밸런스 샤프트(110)와 제2밸런스 샤프트(120)에는 각각 제1펌핑 기어(112)와 제2펌핑 기어(122)가 장착된다.

상기 제1펌핑 기어(112)와 상기 제2펌핑 기어(122)는 서로 치합되며, 상기 제1펌핑 기어(112)와 상기 제2펌핑 기어(122)에 의해 상기 제1밸런스 샤프트(110)와 상기 제2밸런스 샤프트(120)는 서로 반대방향으로 회전한다. 상기 제1밸런스 샤프트(110)와 상기 제2밸런스 샤프트(120)는 서로 평행하게 상기 제1하우징(100)의 내부에 배치되는 것이 바람직하다.

상기 제1펌핑 기어(112)와 상기 제2펌핑 기어(122)는 상기 오일펌프(130)을 구동시키는 역할을 하며, 상기 제1펌핑 기어(112)에는 엔진의 각 부분으로 오일을 공급하는 오일펌프(130)가 구비된다.

상기 제1하우징(100)은 상부하우징과 하부하우징으로 이루어지고, 상기 상부하우징과 하부하우징으로 이루어진 상기 제1하우징(100)에는 상기 제1펌핑 기어(112)와 상기 제2펌핑 기어(122)가 삽입되는 삽입홈(140)이 형성된다. 상기 삽입홈(140)은 상기 상부하우징과 하부하우징에 대응되게 형성되는 것이 바람직하다. 상기 삽입홈(140)은 회전하는 상기 제1펌핑 기어(112)와 상기 제2펌핑 기어(122)를 외측에서 최대한 감싸주도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기 삽입홈(140)이 상기 제1펌핑 기어(112)와 상기 제2펌핑 기어(122)를 감싸줌으로 인하여 상기 삽입홈(140)에 후술되는 내용에 의해 오일이 충진되고, 충진된 오일에 의해 제1하우징(100)의 삽입홈(140)과 제1펌핑 기어(112) 및 제2펌핑 기어(122)의 외경 사이에 오일 유막이 형성되어 제1펌핑 기어(112)와 제2펌핑 기어(122)의 회전 시 발생되는 소음을 저감시키게 된다.

상기 상부하우징과 하부하우징으로 이루어진 상기 제1하우징(100)의 일면에는 오일유입구(150)와 오일유출구(160)가 형성된다. 상기 오일유입구(150)는 외부에서 상기 제1하우징(100)의 내부로 오일이 유입되는 주입구이며, 상기 오일유출구(160)는 오일 교환 시, 상기 제1하우징(100)의 내부에 상기 오일유입구(150)를 통해 유입되어 충진된 오일을 제거하기 위한 배출구이다. 상기 오일유입구(150)와 상기 오일유출구(160)는 제1하우징(100)의 동일면에 형성될 수 있으나, 상기 오일유입구(150)는 제1하우징(100)의 상부하우징의 일면에 형성되고, 상기 오일유출구(160)는 제1하우징(100)의 하부하우징의 일면에 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1하우징(100)의 내부에는 제1오일 유로(미도시)가 형성된다. 상기 제1오일 유로(미도시)는 상기 제1하우징(100)의 일면에 형성된 상기 오일유입구(150)를 통해 유입된 오일을 상기 제1펌핑 기어(112)와 상기 제2펌핑 기어(122)가 삽입되는 상기 삽입홈(140) 및 상기 제2하우징(200)의 내부로 공급하는 유로이다. 상기 제1오일 유로(미도시)에 의해 상기 오일유입구(150)를 통해 유입된 오일이 상기 삽입홈(140)으로 공급됨으로 인하여 공급된 오일이 상기 삽입홈(140)에서 상기 제1펌핑 기어(112) 및 상기 제2펌핑 기어(122) 사이에 유막을 형성하여 상기 제1펌핑 기어(112) 및 상기 제2펌핑 기어(122)의 회전 시 발생하는 소음을 저감시키게 된다.

상기 제1하우징(100)의 내부에는 제2오일 유로(170)와 릴리프 유로(180)가 형성된다. 상기 제2오일 유로(170)는 상기 오일유입구(150)를 통해 제1하우징(100)의 내부로 공급된 오일을 상기 오일펌프(130)의 작동에 의해 엔진의 각 부위로 공급되는 유로이며, 상기 릴리프 유로(180)는 상기 오일펌프(130)에 엔진의 각 부위로 이동되는 오일이 역류되는 것을 방지하기 위한 유로이다.

상기 제1하우징(100)의 일단에 위치하는 상기 제2하우징(200)의 내부에는 전달 기어(210)와 구동 기어(220)가 구비되어 배치된다. 상기 전달 기어(210)와 상기 구동 기어(220)는 서로 치합되어 반대방향으로 회전하며, 상기 구동 기어(220)는 상기 제1하우징(100)의 내부에 구비되는 제2펌핑 기어(122)와 제2밸런스 샤프트(120)에 의해 연결되고, 상기 전달 기어(210)는 상기 제2펌핑 기어(122)와 연동하여 동일한 방향으로 회전한다.

상기 구동 기어(220)와 치합하는 상기 전달 기어(210)는 전달기어샤프트(230)와 조립되며, 상기 전달 기어(210)와 조립되는 상기 전달기어샤프트(230)의 양단은 상기 제2하우징(200)의 내측에 지지된다.

상기 제2하우징(200)에는 삽입구(240)와 삽입홈(250)이 형성된다. 상기 삽입구(240)는 상기 제2하우징(200)의 하부단에 형성되며, 상기 삽입구(240)으로는 상기 전달 기어(210)가 삽입되며, 상기 삽입구(240)로 삽입된 상기 전달 기어(210)의 단부는 상기 제2하우징(200)의 외부로 노출되어 크랭크 기어(300)와 연결되어 상기 크랭크 기어(300)의 회전력을 전달받게 된다.

상기 삽입홈(250)은 상기 제2하우징(200)의 일면에 구비되며, 상기 삽입홈(250)에는 상기 구동 기어(220)가 삽입된다. 상기 삽입홈(250)에는 상기 오일유입구(150)를 통해 유입된 오일이 상기 제1오일 유로(미도시)를 지나 충진되어 상기 삽입홈(250) 내부에 구비되는 상기 구동 기어(220)에 유막을 형성하여 상기 전달 기어(210)와 상기 구동 기어(220)가 회전 시 발생하는 소음을 저감시키게 된다.

상기 전달기어샤프트(230)에 의해 크랭크 기어(300)와 연결되는 전달 기어(210)로 상기 크랭크 기어(300)의 회전력이 전달되고, 상기 전달 기어(210)를 통해 상기 구동 기어(220), 상기 제2크랭크 샤프트(120), 상기 제2펌핑 기어(122), 제1펌핑 기어(112), 제1크랭크 샤프트(110), 오일펌프(130) 순으로 상기 크랭크 기어(300)의 회전력이 전달되어 상기 크랭크 기어(300)의 회전력에 의해 오일펌프(130)가 동작하여 엔진의 각 부위로 오일을 공급하게 된다.

상기 전달기어샤프트(230)의 양단이 상기 제2하우징(200)의 내측에 지지됨으로 인하여 상기 크랭크 기어(300)의 회전력에 의해 상기 제2하우징(200)으로 전달되는 진동을 감소시키고 전달기어샤프트(230)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.

따라서, 엔진의 크랭크 기어(300)와 연결되어 크랭크 기어(300)의 동력을 전달받아 구동 기어(220)로 전달하는 전달 기어(210)와 조립되는 전달기어샤프트(230)의 양단이 제2하우징(200)의 내측에 안정적으로 지지됨으로 인하여 진동을 감소시키고 전달기어샤프트(230)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 오일펌프(130)를 구동시키는 제1펌핑 기어(112)와 제2펌핑 기어(122)로 크랭크 기어(300)의 회전력을 전달하는 전달 기어(210)와 구동 기어(220)를 제2하우징(200)이 감싸주고, 전달 기어(210)와 구동 기어(220)의 외경에 오일을 공급하여 오일 유막을 형성함으로 인하여 소음 발생을 방지할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100 : 제1하우징 110 : 제1밸런스 샤프트
112 : 제1펌핑 기어 120 : 제2밸런스 샤프트
122 : 제2펌핑 기어 130 : 오일펌프
140 : 삽입홈 150 : 오일유입구
160 : 오일유출구 170 : 제2오일 유로
180 : 릴리프 유로 200 : 제2하우징
210 : 전달 기어 220 : 구동 기어
230 : 전달기어샤프트 240 : 삽입구
250 : 삽입홈 300 : 크랭크 기어

Claims

서로 치합하는 제1 및 제2펌핑 기어(112,122)에 의해 서로 반대방향으로 회전하는 제1 및 제2밸런스 샤프트(110,120)가 내측에 평행하게 배치되며,
내부에는 상기 제1펌핑 기어(112)와 연결되어 엔진의 각 부분으로 오일을 공급하는 오일펌프(130)가 구비되는 제1하우징(100)과,
상기 제1하우징(100)의 일단에 위치하며, 상기 제2펌핑 기어(122)와 상기 제2밸런스 샤프트(120)에 의해 연결되어 상기 제2펌핑 기어(122)와 연동하는 구동 기어(220)와,
상기 구동 기어(220)와 전달기어샤프트(230)에 의해 조립되어 치합되는 전달 기어(210)가 내측에 배치되는 제2하우징(200)을 포함하며,
상기 전달 기어(210)의 단부는 상기 제2하우징(200)의 외부로 노출되어 크랭크 기어(300)와 연결되며, 상기 전달 기어(210)와 조립되는 전달기어샤프트(230)의 양단은 상기 제2하우징(200)의 내측에 지지되 고,
상기 제1하우징(100)과 상기 제2하우징(200)이 분리되며,
상기 제1하우징(100)과 상기 제2하우징(200)은 상기 제2펌핑 기어(122)와 상기 구동 기어(220)를 연결하는 제2밸런스 샤프트(120)로 연결되어 상기 크랭크 기어(300)에 의해 발생되는 제2하우징(200)의 진동이 제1하우징(100)으로 전달되는 것을 방지하 는 밸런스 샤프트 모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 제1하우징(100)은 상부하우징과 하부하우징으로 이루어지고, 상기 상부하우징과 상기 하부하우징에는 각각 상기 제1펌핑 기어(112)와 상기 제2펌핑 기어(122)가 삽입되는 삽입홈(140)이 대응되게 형성되는 것을 특징으로 하는 밸런스 샤프트 모듈.
청구항 2에 있어서,
상기 상부하우징 또는 상기 하부하우징의 일면에는,
외부에서 상기 제1하우징(100)의 내부로 오일이 유입되는 오일유입구(150)와,
오일 교환 시, 상기 제1하우징(100)의 내부에 충진된 오일을 제거하기 위한 오일유출구(160)가 형성되는 밸런스 샤프트 모듈.
청구항 1 또는 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1하우징(100)의 내부에는 상기 오일유입구(150)로 유입된 오일을 상기 제1하우징(100)의 삽입홈(140) 및 상기 제2하우징(200)의 내부로 공급하는 제1오일 유로(미도시)가 형성되는 밸런스 샤프트 모듈.
청구항 1 또는 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1하우징(100)의 내부에는 상기 오일유입구(150)로 유입된 오일이 상기 오일펌프(130)에 의해 엔진의 각 부위로 이동되는 제2오일 유로(170)와,
상기 오일 펌프(130)에 의해 엔진의 각 부위로 이동되는 오일이 역류되는 것을 방지하는 릴리프 유로(180)가 형성되는 밸런스 샤프트 모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 제2하우징(200)의 하부단에는 상기 전달 기어(210)가 삽입되는 삽입구(240)가 형성되고, 상기 제2하우징(200)의 일면에는 상기 구동 기어(220)가 삽입되는 삽입홈(250)이 형성되는 밸런스 샤프트 모듈.
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