KR101451263B1 - 전자식 연속 가변 밸브 타이밍 조정 장치 - Google Patents

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KR101451263B1 KR1020130135449A KR20130135449A KR101451263B1 KR 101451263 B1 KR101451263 B1 KR 101451263B1 KR 1020130135449 A KR1020130135449 A KR 1020130135449A KR 20130135449 A KR20130135449 A KR 20130135449A KR 101451263 B1 KR101451263 B1 KR 101451263B1
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Abstract

본 발명은 전자식 연속 가변 밸브 타이밍 조정 장치에 관한 것으로서, 특히 엔진의 흡입밸브 또는 배기밸브 중 적어도 어느 하나 이상을 개폐하는 캠샤프트의 회전 위상을 조절할 수 있는 전자식 연속 가변 밸브 타이밍 조정 장치에 관한 것이다.
본 발명은 자전 및 공전운동을 하는 유성디스크와 맞물리는 내측기어부를, 장착홈에 삽입되는 핀부재로 형성하여, 강도 보완 및 접촉마찰에 따른 마모 등을 줄일 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

전자식 연속 가변 밸브 타이밍 조정 장치 { APPARATUS FOR VARIABLY ADJUSTING THE CONTROL TIMES OF GAS VALVES OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE }
본 발명은 전자식 연속 가변 밸브 타이밍 조정 장치에 관한 것으로서, 특히 엔진의 흡입밸브 또는 배기밸브 중 적어도 어느 하나 이상을 개폐하는 캠샤프트의 회전 위상을 조절할 수 있는 전자식 연속 가변 밸브 타이밍 조정 장치에 관한 것이다.
엔진 구동샤프트로서의 크랭크샤프트의 구동토오크를 종동샤프트로서의 캠샤프트로 전달하기 위한 전동시스템에 제공되고, 엔진의 흡입 또는 배기 밸브를 개폐시키도록 기능하는 캠샤프트를 조정하는 밸브 타이밍 조정 장치는 공지되어 있다.
이러한 밸브 타이밍 조정 장치는 크랭크샤프트에 대한 캠샤프트의 회전 위상을 변화시킴으로써 엔진 출력 또는 연비를 개선하기 위해 밸브 타이밍을 조정한다.
이하, 캠샤프트의 회전 위상은 위상이라 칭한다.
유압을 이용하여 크랭크샤프트에 대한 캠샤프트의 위상을 변화시키는 다른 밸브 타이밍 조정 장치가 공지되어 있다.
그러나, 이 장치는 위상 변화를 높은 정확도로 제어하는 경우, 저온의 환경에서 또는 엔진의 시동 직후에도 유압을 제어하기 위해 필요한 특정 안정 조건이 요구되는 문제점을 갖는다.
크랭크샤프트에 대한 캠샤프트의 위상을 유압이 아닌 전기 모터를 사용하여 변화시키는 또 다른 밸브 타이밍 조정 장치가 일본실용신안 공개 평4-105906호에 등에 개시되어 있다.
이 장치는 전기 모터의 전자기 유닛에 의해 발생된 전기장에 의해 토오크가 회전 샤프트에 인가되고, 그 후 위상 변화를 유도하기 위해 회전 샤프트의 토오크가 캠샤프트로 전달되도록 설계되어 있다.
이러한 종래의 전자식 연속 가변 밸브 타이밍 조정 장치는, 일반적으로 내부에 배치된 유성디스크(유성기어)가 외부의 구성과 기어로 맞물려 공전 및 자전을 하게 된다.
1. 대한민국 등록특허공보 제10-0521293호 2. 대한민국 공개특허공보 제10-2008-0033323호 3. 일본 공개특허공보 특개 2013-167173호
본 발명은 내부에 배치된 유성디스크의 회전이 보다 원활하게 이루어지도록 하여 제품의 신뢰성을 높이고, 기어의 접촉 마찰에 따른 마모를 최소화할 수 있는 전자식 연속 가변 밸브 타이밍 조정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 전자식 연속 가변 밸브 타이밍 조정 장치는, 일단이 밸브를 개폐하는 캠샤프트에 연결되고, 크랭크샤프트의 회전력을 상기 캠샤프트에 전달하는 감속기와; 상기 감속기의 타단에 연결되어 상기 감속기를 통해 상기 캠샤프트의 회전 위상을 조절하는 모터를 포함하여 이루어진 전자식 연속 가변 밸브 타이밍 조정 장치에 있어서, 상기 감속기는, 상기 크랭크샤프트와 체인에 의해 연결되어 회전되는 스프로켓과; 상기 스프로켓의 안쪽에 배치되어 상기 스프로켓에 대하여 일정각도만큼 상대적 회전을 할 수 있고, 상기 캠샤프트에 결합되는 플랜지와; 상기 스프로켓에 결합되어 함께 회전되는 하우징과; 상기 모터의 회전축과 동심을 이루고 상기 모터의 회전축에 결합되어 회전되는 제2입력부와, 상기 제2입력부의 일단에 편심되게 일체로 연결된 제1입력부로 구성된 편심디스크와; 일단이 상기 제1입력부의 외주면과 상기 플랜지의 내주면 사이에 배치되고, 타단이 상기 제2입력부의 외주면과 상기 하우징 사이에 배치되는 유성디스크를 포함하여 이루어지되, 상기 플랜지 또는 하우징 중 어느 하나 이상에는 내측기어부가 형성되고, 상기 유성디스크의 외주면에는 상기 내측기어부에 맞물리고 상기 내측기어부보다 적은 수의 기어수를 갖는 외측기어부가 형성되어, 상기 모터의 회전속도 조절에 의해 상기 캠샤프트의 회전 위상이 조절되며, 상기 내측기어부는, 상기 플랜지 또는 하우징의 내주면에 상호 이격되어 형성된 다수개의 장착홈과; 외주면 중 일부는 상기 장착홈에 삽입되고 나머지는 상기 장착홈의 외부로 노출되는 핀부재로 이루어지며, 상기 외측기어부는 상기 핀부재와 맞물리는 것을 특징으로 한다.
상기 내측기어부는, 상기 플랜지의 내주면에 형성된 제1내측기어부와; 상기 하우징의 내주면에 형성되고, 상기 제1내측기어부와 다른 크기의 제2내측기어부로 이루어져, 상기 외측기어부는, 상기 유성디스크의 일단 외주면에 형성되어 상기 제1내측기어부와 맞물리고, 상기 제1내측기어부보다 적은 수의 기어수를 갖는 제1외측기어부와; 상기 유성디스크의 타단 외주면에 형성되어 상기 제2내측기어부와 맞물리고 상기 제2내측기어부보다 적은 수의 기어수를 갖는 제2외측기어부로 이루어진다.
상기 핀부재는 원기둥 형상으로 형성되고, 상기 외측기어부는 사이클로이드기어로 이루어진다.
상기 핀부재는 상기 장착홈에 회전 가능하게 장착된다.
상기 핀부재가 삽입되는 상기 장착홈의 삽입구의 너비는 상기 핀부재의 직경보다 작고, 상기 핀부재가 상기 장착홈에 삽입된 상태에서 상기 핀부재의 중심은 상기 장착홈의 내부에 위치한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 전자식 연속 가변 밸브 타이밍 조정 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
유성디스크의 외측기어부와 맞물리는 내측기어부를 장착홈에 삽입되는 핀부재로 형성함으로써, 하우징 또는 플랜지보다 강한 재질의 핀부재를 사용하여 적은 비용으로도 내측기어부의 강도를 높여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 핀부재가 장착홈에서 회전되게 장착됨에 따라, 외측기어부와의 접촉시 핀부재가 회전됨으로써 외부기어부와의 접촉마찰에 따른 마모를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자식 연속 가변 밸브 타이밍 조정 장치의 단면구조도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 연속 가변 밸브 타이밍 조정 장치의 분해사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자식 연속 가변 밸브 타이밍 조정 장치의 단면사시도,
도 4는 도 1의 A-A'선을 취하여 본 단면도,
도 5는 도 1의 B-B'선을 취하여 본 단면도,
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자식 연속 가변 밸브 타이밍 조정 장치의 단면구조도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 연속 가변 밸브 타이밍 조정 장치의 분해사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자식 연속 가변 밸브 타이밍 조정 장치의 단면사시도이고, 도 4는 도 1의 A-A'선을 취하여 본 단면도이며, 도 5는 도 1의 B-B'선을 취하여 본 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 전자식 연속 가변 밸브 타이밍 조정 장치는, 일단이 밸브를 개폐하는 캠샤프트(10)에 연결되고 크랭크샤프트(미도시)의 회전력을 상기 캠샤프트(10)에 전달하는 감속기(20)와, 상기 감속기(20)의 타단에 연결되어 상기 감속기(20)를 통해 상기 캠샤프트(10)의 회전 위상을 조절하는 모터(30)를 포함하여 이루어진다.
본 실시예에서 상기 감속기(20)는 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 스프로켓(21)과, 플랜지(22)와, 하우징(23)과, 편심디스크(24)와, 유성디스크(25) 등을 포함하여 이루어진다.
상기 스프로켓(21)은 중공형상으로 형성되고, 외주면이 엔진의 크랭크샤프트와 체인에 의해 연결되어 회전된다.
상기 플랜지(22)부는 상기 스프로켓(21)의 안쪽에 배치되어 상기 스프로켓(21)에 대하여 일정각도만큼 상대적 회전을 할 수 있고, 상기 캠샤프트(10)에 고정 결합된다.
즉, 상기 플랜지(22)부는 상기 스프로켓(21)에 대하여 일정각도까지는 독립적으로 회전할 수 있고, 그 후에는 함께 회전하게 된다.
상기 하우징(23)은 상기 스프로켓(21)과 모터(30) 사이에 배치되고, 상기 스프로켓(21)에 결합되어 함께 회전된다.
상기 편심디스크(24)는 상기 감속기(20)의 입력축에 해당되는 것으로써, 상기 모터(30)의 회전축(31)에 결합되어 있다.
보다 구체적으로 상기 편심디스크(24)는 제1입력부(24a)와 제2입력부(24b)로 구성된다.
상기 제2입력부(24b)는 상기 모터(30)의 회전축(31)과 동심을 이루고 상기 모터(30)의 회전축(31)에 결합되는 중공형상으로 이루어진다.
상기 제1입력부(24a)는 상기 제2입력부(24b)의 일단에 편심되게 일체로 연결된 중공형상으로 이루어진다.
이때 ,상기 제2입력부(24b)는 상기 모터(30)의 회전축(31)과 커플러(40) 등을 통해 결합되도록 할 수도 있다.
따라서, 상기 모터(30)의 회전축(31)이 회전하게 되면, 상기 제2입력부(24b)는 상기 모터(30)의 회전축(31)과 동심으로 회전하게 되지만, 상기 제1입력부(24a)는 편심으로 회전하게 된다.
상기 유성디스크(25)는 일단이 상기 제1입력부(24a)의 외주면과 상기 플랜지(22)의 내주면 사이에 배치되고, 타단이 상기 제2입력부(24b)의 외주면과 상기 하우징(23) 사이에 배치되어, 상기 편심디스크(24)의 회전에 의해 자전 및 공전을 할 수 있도록 장착된다.
본 실시예에서 상기 유성디스크(25)는 타단의 직경이 일단의 직경보다 큰 2단구조로 형성되어 있다.
그리고, 상기 하우징(23)과 상기 제2입력부(24b)의 사이 및 상기 유성디스크(25)의 일단과 상기 제1입력부(24a) 사이에는 각각 베어링(26) 배치된다.
상기 플랜지(22) 또는 하우징(23) 중 어느 하나 이상에는 내측기어부(27)가 형성되고, 상기 유성디스크(25)의 외주면에는 상기 내측기어부(27)에 맞물리고 상기 내측기어부(27)보다 적은 수의 기어수를 갖는 외측기어부(28)가 형성된다.
본 실시예에서는 상기 내측기어부(27)는, 상기 플랜지(22)의 내주면에 형성된 제1내측기어부(27a)와, 상기 하우징(23)의 내주면에 형성되고 상기 제1내측기어부(27a)보다 큰 크기의 제2내측기어부(27b)로 이루어진다.
그리고, 상기 외측기어부(28)는, 상기 유성디스크(25)의 일단 외주면에 형성되어 상기 제1내측기어부(27a)와 맞물리는 제1외측기어부(28a)와, 상기 유성디스크(25)의 타단 외주면에 형성되어 상기 제1외측기어부(28a)에 맞물리는 제2외측기어부(28b)로 이루어진다.
이때, 상기 제2외측기어부(28b)는 상기 제1외측기어부(28a)의 크기보다 크도록 한다.
또한, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1외측기어부(28a)의 기어수는 상기 제1내측기어부(27a)의 기어수보다 적고, 상기 제2외측기어부(28b)의 기어수는 상기 제2내측기어부(27b)의 기어수보다 적어, 상기 유성디스크(25)가 상기 플랜지(22) 및 하우징(23)의 내부에서 자전 및 공전이 이루어지도록 한다.
이러한 구조를 통해, 상기 모터(30)의 회전속도가 가변됨으로써 상기 캠샤프트(10)의 회전 위상을 조절할 수 있게 된다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 내측기어부(27)는, 장착홈(27c)과 핀부재(27e)로 이루어진다.
상기 장착홈(27c)은 상기 플랜지(22) 및/또는 상기 하우징(23)의 내주면에 다수개가 상호 일정한 간격으로 이격되어 형성된다.
상기 핀부재(27e)는 원기둥 형상으로 형성되어, 외주면 중 일부는 상기 장착홈(27c)에 삽입되고 나머지는 상기 장착홈(27c)의 외부로 노출된다.
따라서, 상기 외측기어부(28)는 상기 장착홈(27c)의 외부로 노출된 상기 핀부재(27e)의 외주면 부분과 맞물리게 된다.
이때, 상기 외측기어부(28)는 사이클로이드기어로 이루어지도록 함이 바람직하다.
위와 같이 상기 내측기어부(27)를 이루는 상기 핀부재(27e)를 상기 플랜지(22) 및 하우징(23)과 별개로 제작하여 장착함으로써, 상기 핀부재(27e)를 보다 강한 재질로 제작할 수 있으며, 파손된 상기 핀부재(27e)만을 별도로 교체할 수도 있다.
그리고, 상기 핀부재(27e)는 상기 장착홈(27c)에 고정장착될 수도 있으나, 회전 가능하게 장착되도록 함이 바람직하다.
이때, 상기 핀부재(27e)가 삽입되는 상기 장착홈(27c)의 삽입구(27d)의 너비는 상기 핀부재(27e)의 직경보다 작고, 상기 핀부재(27e)가 상기 장착홈(27c)에 삽입된 상태에서 상기 핀부재(27e)의 중심은 상기 장착홈(27c)의 내부에 위치하도록 한다.
따라서, 상기 핀부재(27e)는 상기 장착홈(27c)에 외력에 의해 눌려 삽입된 후, 상기 장착홈(27c)의 내부에서 자유롭게 회전 즉 롤링이 될 수 있게 된다.
위와 같이 상기 핀부재(27e)가 상기 장착홈(27c)에서 회전되게 장착됨으로써, 상기 유성디스크(25)의 회전에 의해 상기 외측기어부(28)와 맞물릴 때, 상기 장착홈(27c) 내부에서 자전하게 되어 상기 외측기어부(28)와의 접촉마찰에 따른 마모를 최소화할 수 있다.
본 발명인 전자식 연속 가변 밸브 타이밍 조정 장치는 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술 사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
10 : 캠샤프트,
20 : 감속기,
21 : 스프로켓, 22 : 플랜지, 23 : 하우징, 24 : 편심디스크, 24a : 제1입력부, 24b : 제2입력부, 25 : 유성디스크, 26 : 베어링, 27 : 내측기어부, 27a : 제1내측기어부, 27b : 제2내측기어부, 27c: 장착홈, 27d : 삽입구, 27e : 핀부재,
28 : 외측기어부, 28a : 제1외측기어부, 28b : 제2외측기어부,
30 : 모터, 31 : 회전축,
40 : 커플러.

Claims (5)

  1. 일단이 밸브를 개폐하는 캠샤프트에 연결되고, 크랭크샤프트의 회전력을 상기 캠샤프트에 전달하는 감속기와; 상기 감속기의 타단에 연결되어 상기 감속기를 통해 상기 캠샤프트의 회전 위상을 조절하는 모터를 포함하여 이루어진 전자식 연속 가변 밸브 타이밍 조정 장치에 있어서,
    상기 감속기는,
    상기 크랭크샤프트와 체인에 의해 연결되어 회전되는 스프로켓과;
    상기 스프로켓의 안쪽에 배치되어 상기 스프로켓에 대하여 일정각도만큼 상대적 회전을 할 수 있고, 상기 캠샤프트에 결합되는 플랜지와;
    상기 스프로켓에 결합되어 함께 회전되는 하우징과;
    상기 모터의 회전축과 동심을 이루고 상기 모터의 회전축에 결합되어 회전되는 제2입력부와, 상기 제2입력부의 일단에 편심되게 일체로 연결된 제1입력부로 구성된 편심디스크와;
    일단이 상기 제1입력부의 외주면과 상기 플랜지의 내주면 사이에 배치되고, 타단이 상기 제2입력부의 외주면과 상기 하우징 사이에 배치되는 유성디스크를 포함하여 이루어지되,
    상기 플랜지 또는 하우징 중 어느 하나 이상에는 내측기어부가 형성되고, 상기 유성디스크의 외주면에는 상기 내측기어부에 맞물리고 상기 내측기어부보다 적은 수의 기어수를 갖는 외측기어부가 형성되어, 상기 모터의 회전속도 조절에 의해 상기 캠샤프트의 회전 위상이 조절되며,
    상기 내측기어부는,
    상기 플랜지 또는 하우징의 내주면에 상호 이격되어 형성된 다수개의 장착홈과;
    외주면 중 일부는 상기 장착홈에 삽입되고 나머지는 상기 장착홈의 외부로 노출되는 핀부재로 이루어지며,
    상기 외측기어부는 상기 핀부재와 맞물리는 것을 특징으로 하는 전자식 연속 가변 밸브 타이밍 조정 장치.
  2. 청구항1에 있어서,
    상기 내측기어부는,
    상기 플랜지의 내주면에 형성된 제1내측기어부와;
    상기 하우징의 내주면에 형성되고, 상기 제1내측기어부와 다른 크기의 제2내측기어부로 이루어져,
    상기 외측기어부는,
    상기 유성디스크의 일단 외주면에 형성되어 상기 제1내측기어부와 맞물리고, 상기 제1내측기어부보다 적은 수의 기어수를 갖는 제1외측기어부와;
    상기 유성디스크의 타단 외주면에 형성되어 상기 제2내측기어부와 맞물리고 상기 제2내측기어부보다 적은 수의 기어수를 갖는 제2외측기어부로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자식 연속 가변 밸브 타이밍 조정 장치.
  3. 청구항1에 있어서,
    상기 핀부재는 원기둥 형상으로 형성되고,
    상기 외측기어부는 사이클로이드기어로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자식 연속 가변 밸브 타이밍 조정 장치.
  4. 청구항3에 있어서,
    상기 핀부재는 상기 장착홈에 회전 가능하게 장착된 것을 특징으로 하는 전자식 연속 가변 밸브 타이밍 조정 장치.
  5. 청구항4에 있어서,
    상기 핀부재가 삽입되는 상기 장착홈의 삽입구의 너비는 상기 핀부재의 직경보다 작고,
    상기 핀부재가 상기 장착홈에 삽입된 상태에서 상기 핀부재의 중심은 상기 장착홈의 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 전자식 연속 가변 밸브 타이밍 조정 장치.
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