KR101688786B1

KR101688786B1 - 밸런스 샤프트 모듈

Info

Publication number: KR101688786B1
Application number: KR1020150082667A
Authority: KR
Inventors: 박영신
Original assignee: (주)동보
Priority date: 2015-06-11
Filing date: 2015-06-11
Publication date: 2016-12-22
Also published as: KR20160146073A

Abstract

본 발명은, 크랭크 샤프트와 연동하여 회전하는 하나 이상의 밸런스 샤프트를 구비하는 밸런스 샤프트 모듈에 있어서, 상기 밸런스 샤프트를 내장하고, 하면에 복수의 홀이 형성되는 샤프트하우징; 상기 샤프트 하우징에 인접 배치되는 기어하우징; 상기 기어하우징에 내장되고, 상호 치합하는 복수의 기어들로 구성되며, 일측의 기어는 상기 크랭크 샤프트에 형성된 기어와 치합하고, 타측의 기어는 상기 밸런스 샤프트에 결합하는 기어어셈블리; 상기 샤프트하우징에 내장되어 상기 밸런스 샤프트의 회전에 의하여 오일을 흡입 또는 토출하는 오일펌프; 및 상기 복수의 홀에 선택적으로 끼워지는 복수의 밸브캡을 포함하되, 상기 기어어셈블리는 상기 크랭크 샤프트에 형성된 기어에 치합하는 인터미디어트기어와, 상기 인터미디어트기어와 치합하며, 상기 밸런스 샤프트의 결합하는 드리븐기어와, 상기 기어하우징의 내부에는 상기 인터미디어트기어의 중심을 관통하여 상기 인터미디어트기어의 회전축 상에 설치되며, 그 내부에 일단이 샤프트하우징 방면을 향하여 개구되는 제1유로가 형성된 스핀들과, 상기 기어하우징의 면들 중 상기 샤프트하우징과 대면하는 면으로부터 연장되고, 내부에 제2유로가 형성되며, 상기 제2유로가 상기 스핀들에 형성된 상기 제1유로에 맞닿도록 상기 스핀들과 결합하는 고정축을 포함하는 밸런스 샤프트 모듈를 포함한다. 이러한 본 발명에 따른 밸런스 샤프트 모듈에 의하면 상기 샤프트 하우징 내의 오일이 원활히 배출되되, 상기 샤프트 하우징 내로 외부의 오일이 역류되는 것을 방지할 수 있다.

Description

밸런스 샤프트 모듈{Balance shaft module}

본 발명은 밸런스 샤프트 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 크랭크 샤프트와 연동하여 회전하는 하나 이상의 밸런스 샤프트를 구비하는 밸런스 샤프트 모듈에 관한 것이다.

최근 들어, 소비자들이 승용차량의 쾌적한 승차감을 추구하면서, 저진동, 저소음을 실현하는 엔진설계가 주목받고 있다.

이처럼, 승용차량의 NVH(Noise, Vibration, Harshness)특성을 개선하기 위하여 엔진의 불평형 관성에 의해 발생하는 힘을 상쇄시키는 밸런스 샤프트 모듈을 적용하는 경우가 많아지고 있다.

이러한 밸런스 샤프트 모듈은 엔진에서 발생하는 수직방향의 힘을 상쇄시키기 위해 크랭크의 2배의 속도로 회전하며, 서로 반대로 회전하는 두 개의 불평형 샤프트와, 엔진 블록과 샤프트를 구속하는 하우징으로 구성된다.

일반적으로 위와 같은 밸런스 샤프트 모듈은 엔진의 오일을 공유하여 밸런스 샤프트 모듈 자체에 구비된 오일 펌프로 내부에 오일을 공급하거나, 엔진에 구비된 엔진오일 펌프를 이용하여 샤프트의 윤활을 도모한다.

이때, 상기와 같이 밸런스 샤프트 모듈의 내부에 오일 펌프가 내장되는 경우, 밸런스 샤프트 모듈 내에 상호 치합되는 복수의 기어들의 레이 아웃(Lay-out)에 방해가 될 뿐더러 오일펌프의 진동에 의하여 기어들의 흔들림이 유발될 수 있다.

이에 따라, 하우징에 내장되는 기어와 기타 부품들의 레이 아웃을 고려하고 공간의 활용도롤 높일 수 있는 밸런스 샤프트 모듈이 제안되고 있다.

위와 같은 밸런스 샤프트 모듈에 관련된 기술로서, 대한민국 등록특허 제10-1311370호가 개시되어 있다. 여기에서는 밸런스 샤프트를 내장하는 제1하우징과, 기어를 내장하는 제2하우징을 구비하며, 오일펌프를 상기 제1하우징에 배치하고, 상기 제1하우징의 하면에 오일유출구를 형성하여 상기 하우징 내에 충진된 오일이 배출되는 밸런스 샤프트 모듈을 제공하고 있다.

그러나, 종래와 같은 밸런스 샤프트 모듈은, 상기 제1하우징에 형성된 오일유출구를 통하여 외부의 오일이 역류될 가능성이 있다. 이로 인해, 역류되는 오일에 의하여 상기 밸런스 샤프트 모듈의 내에 충진된 오일 배출되지 못하고 잔류되는 문제가 발생한다.

또한 이러한 밸런스 샤프트 모듈은 제작에 있어서, 장착되는 부품들이 오일의 유로를 확보하도록 조립되는데, 이러한 과정에서 상기 부품들을 상기 유로를 고려한 채로 정합하는 것이 어려우며, 상기 부품들이 정위치에 배치되지 않고 이탈하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 하우징 내부의 오일 배출이 원활하며, 장착되는 부품 간의 정합이 용이한 밸런스 샤프트 모듈을 제공하는 것에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 크랭크 샤프트와 연동하여 회전하는 하나 이상의 밸런스 샤프트를 구비하는 밸런스 샤프트 모듈에 있어서, 상기 밸런스 샤프트를 내장하고, 하면에 복수의 홀이 형성되는 샤프트하우징; 상기 샤프트 하우징에 인접 배치되는 기어하우징; 상기 기어하우징에 내장되고, 상호 치합하는 복수의 기어들로 구성되며, 일측의 기어는 상기 크랭크 샤프트에 형성된 기어와 치합하고, 타측의 기어는 상기 밸런스 샤프트에 결합하는 기어어셈블리; 상기 샤프트하우징에 내장되어 상기 밸런스 샤프트의 회전에 의하여 오일을 흡입 또는 토출하는 오일펌프; 및 상기 복수의 홀에 선택적으로 끼워지는 복수의 밸브캡을 포함하되, 상기 기어어셈블리는 상기 크랭크 샤프트에 형성된 기어에 치합하는 인터미디어트기어와, 상기 인터미디어트기어와 치합하며, 상기 밸런스 샤프트의 결합하는 드리븐기어와, 상기 기어하우징의 내부에는 상기 인터미디어트기어의 중심을 관통하여 상기 인터미디어트기어의 회전축 상에 설치되며, 그 내부에 일단이 샤프트하우징 방면을 향하여 개구되는 제1유로가 형성된 스핀들과, 상기 기어하우징의 면들 중 상기 샤프트하우징과 대면하는 면으로부터 연장되고, 내부에 제2유로가 형성되며, 상기 제2유로가 상기 스핀들에 형성된 상기 제1유로에 맞닿도록 상기 스핀들과 결합하는 고정축을 포함하는 밸런스 샤프트 모듈을 포함한다.

여기서 상기 샤프트 하우징은, 상기 밸런스 샤프트의 하부를 감싸도록 배치되며, 복수의 홀이 형성되는 하부하우징과, 상기 하부하우징의 상단과 결합하여 상기 밸런스 샤프트의 상부를 감싸도록 배치되는 상부하우징을 포함할 수 있다.

또한 상기 밸브캡은 합성 수지재로 이루어지는 것이 바람직하다.

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또한 상기 스핀들에 형성된 제1유로는 상기 샤프트하우징 방면으로 갈수록 지름이 커지도록 테이퍼질 수 있다.

또한 상기 고정축은, 단부에, 상기 스핀들의 테이퍼진 제1유로의 내측면을 따라 압입되도록, 상기 제1유로의 경사에 대응하게 테이퍼진 경사면이 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 밸런스 샤프트 모듈에 의하면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 샤프트 하우징의 하면에 오일의 홀이 형성되고, 상기 홀을 선택적으로 개폐하는 밸브캡을 구비하여, 상기 샤프트 하우징 내의 오일이 원활히 배출되되, 상기 샤프트 하우징 내로 외부의 오일이 역류되는 것을 방지할 수 있다.

둘째, 스핀들에 형성된 제1유로의 단부와, 상기 단부와 맞닿는 고정축의 단부를 테이퍼지게 형성함으로써, 상기 스핀들과 고정축의 정합이 용이하여 상기 스핀들에 형성된 제1유로와 상기 고정축에 형성된 제2유로가 틀어짐없이 연통되게 조립될 수 있으며, 상기 스핀들의 회전 시 발생하는 편마모를 저감시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 밸런스 샤프트 모듈의 상부하우징을 제거한 상태를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 밸런스 샤프트 모듈이 크랭크 샤프트와 결합한 상태를 개략적으로 도시한 개략 평면도,
도 3은 도 2의 AA'선을 따라 취한 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 밸런스 샤프트 모듈의 구성을 개략적으로 도시한 개략측면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 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 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 밸런스 샤프트 모듈의 상부하우징을 제거한 상태를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 밸런스 샤프트 모듈이 크랭크 샤프트(K)와 결합한 상태를 개략적으로 도시한 개략 평면도이며, 도 3은 도 2의 AA'선을 따라 취한 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 밸런스 샤프트 모듈의 구성을 개략적으로 도시한 개략측면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 밸런스 샤프트 모듈은 엔진의 크랭크 샤프트(K)와 연동 회전하는 하나 이상의 밸런스 샤프트(S)를 구비하여 엔진의 진동을 상쇄시키는 장치로서, 이를 위해 샤프트하우징(100), 기어하우징(200), 기어어셈블리(300), 오일펌프(400) 및 밸브캡(500)을 포함한다. 여기서 상기 밸런스 샤프트(S)는 서로 반대방향으로 회전하는 두 개의 샤프트로 구성되는 것이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니다.

상기 샤프트 하우징(100)은 상기 밸런스 샤프트(S)를 내장하고, 하면에 복수의 홀(100h)이 형성된다. 이때 상기 샤프트 하우징(100)은, 도 4와 같이, 상하로 배치되는 하부하우징(110)과 상부하우징(120)으로 구성될 수 있다. 먼저 상기 하부하우징(110)은 상기 밸런스 샤프트(S)의 하부를 감싸도록 배치되며, 복수의 홀(100h)이 형성될 수 있다. 여기서 상기 복수의 홀(100h)은 각각에 후술(後術)할 밸브캡(500)이 선택적으로 끼워져, 선택적으로 개폐할 수 있는 것이 바람직하다. 또한 상기 상부하우징(120)은 상기 하부하우징(110)의 상단과 결합하여 상기 밸런스 샤프트(S)의 상부를 감싸도록 배치되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 샤프트 하우징(100)에 배치되는 밸런스 샤프트(S)는 외경에 각각 펌프기어가 형성되어, 상기 펌프기어가 상호 치합하는 도록 배치되는 것이 바람직하다.

상기 기어 하우징(200)은 상기 샤프트 하우징(100)에 인접 배치된다. 이때 상기 기어 하우징(200)은 후술할 기어어셈블리(300)를 내장하는 것이 바람직하다. 또한, 도 2에서 도시한 바와 같이, 상기 크랭크 샤프트(K)에 형성된 기어가 부분적으로 내삽될 수 있다.

상기 기어어셈블리(300)는 상기 기어하우징(200)에 내장되고, 상호 치합하는 복수의 기어들로 구성되며, 일측의 기어는 상기 크랭크 샤프트(K)에 형성된 기어와 치합하고, 타측의 기어는 상기 밸런스 샤프트(S)에 결합한다. 여기서 상기 기어어셈블리(300)는 상기 크랭크 샤프트(K)에 형성된 기어에 치합하는 인터미디어트기어(310)와, 상기 인터미디어트기어(310)와 치합하며 상기 밸런스 샤프트(S)와 결합하는 드리븐기어(320)를 포함할 수 있다.

이때, 상기 크랭크 샤프트(K)의 회전에 의하여 이에 치합한 인터미디어트기어(310)가 회전하고, 연달아 상기 드리븐기어(320)가 회전하여, 상기 드리븐기어(320)에 결합한 일 밸런스 샤프트(S)를 회전시키는 것이 바람직하다.

여기서 상기 밸런스 샤프트 모듈은, 도 3과 같이, 상기 인터미디어트기어(310)의 중심을 관통하여 상기 인터미디어트기어(310)의 회전축 상에 설치되는 스핀들(600)을 더 포함할 수 있다. 이때 상기 스핀들(600)은 내부에 일단이 상기 샤프트 하우징 방면을 향하여 개구되는 제1유로가 형성되는 것이 바람직하다. 여기서 상기 스핀들(600)은 상기 인터미디어트기어(310)의 회전을 지지하는 동시에, 도 3과 같이, 상기 기어하우징(200) 내부를 향하여 개방되는 오일 유로가 형성되어, 상기 샤프트 하우징 및 외부로부터 공급되는 오일을 상기 인터미디어트기어(310) 또는 상기 기어하우징(200) 내의 장착된 부품에 공급하는 것이 바람직하다. 또한 도 3과 같이, 상기 스핀들(600)에 형성된 제1유로는 상기 샤프트하우징(100) 방면으로 갈수록 지름이 커지도록 테이퍼진 내측면(601)을 구비하는 것이 바람직하다.

또한 밸런스 샤프트 모듈은 상기 스핀들(600)의 일단과 결합하여 상기 제1유로와 연통하는 고정축(700)을 더 포함할 수 있다. 상기 고정축(700)은 상기 기어하우징(200)의 면들 중 상기 샤프트하우징(100)과 대면하는 면으로부터 연장되고, 내부에 제2유로가 형성되며, 상기 제2유로가 상기 스핀들(600)에 형성된 제1유로에 맞닿도록 상기 스핀들(600)과 결합하는 것이 바람직하다. 또한 도 3을 참조하면, 상기 고정축(700)은, 단부에, 상기 스핀들(600)의 테이퍼진 제1유로의 내측면(601)을 따라 압입되도록, 상기 제1유로의 경사에 대응하게 테이퍼진 경사면(701)이 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 상기 스핀들(600)을 상기 인터미디어트기어(310)의 중앙에 조립할 시, 상기 고정축(700)의 경사면(701)이 상기 스핀들(600)의 내측면(601)을 슬라이딩하면서, 상기 고정축(700)의 단부가 상기 스핀들(600)의 단부 내로 용이하게 압입될 수 있다. 이처럼 구비되는 상기 스핀들(600)과 고정축(700)은 정합이 용이하여, 상기 스핀들(600)에 형성된 제1유로와 상기 고정축(700)에 형성된 제2유로가 틀어짐 없이 연통되도록 조립될 수 있으며, 상기 스핀들(600)의 회전 시 발생하는 편마모를 저감시킬 수 있다.

상기 오일펌프(400)는 상기 샤프트하우징(100)에 내장되어 상기 밸런스 샤프트(S)의 회전에 의하여 오일을 흡입 또는 토출한다. 여기서 도 3과 같이, 복수로 배치되는 밸런스 샤프트(S)의 외경에 상호 치합되는 펌핑기어(P)가 형성되고, 상기 드리븐기어(320)가 회전하면서 상기 일 밸런스 샤프트(S)를 회전시켜 상기 치합된 펌핑기어(P)를 구동시킨다.

상기 밸브캡(500)은 상기 샤프트 하우징의 하면에 형성된 복수의 홀(100h)에 선택적으로 끼워진다. 이와 같은 상기 밸브캡(500)은, 엔진의 가동 시, 상기 홀(100h)에 억지 끼움되어, 상기 밸런스 샤프트 모듈 외부의 오일이 유입되는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 또한 엔진의 가동을 멈추고 상기 샤프트 하우징(100) 내에 충진된 오일을 배출시킬 시, 도 1과 같이, 상기 홀(100h)로부터 분리시켜, 상기 홀(100h)을 통하여 상기 오일이 배출되도록 하는 것이 바람직하다. 또한 엔진오일을 교환하는 동안, 상기 홀(100h)과 밸브캡(500)을 분리하여, 상기 밸런스 샤프트 모듈 내에 잔존하는 오일을 배출시킬 수 있다. 이처럼 구비되는 상기 밸브캡(500)은 상기 샤프트 하우징(100) 내의 오일이 원활히 배출되되, 상기 샤프트 하우징(100) 내로 외부의 오일이 역류되는 것을 방지할 수 있다. 여기서 상기 밸브캡은 일측에 상기 홀(100h)의 가장자리에 걸쳐지는 걸림턱(미도시)을 형성하고, 타측에 손으로 잡아 당길수 있는 손잡이(미도시)가 마련되는 것이 바람직하다.

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.

K : 크랭크 샤프트 S : 밸런스 샤프트
P : 펌핑기어 100 : 샤프트 하우징
100h : 홀 110 : 하부하우징
120 : 상부하우징 200 : 기어 하우징
300 : 기어 어셈블리 310 : 인터미디어트기어
320 : 드리븐기어 400 : 오일펌프
500 : 밸브캡 600 : 스핀들
601 : 내측면 700 : 고정축
701 : 경사면

Claims

크랭크 샤프트(K)와 연동하여 회전하는 하나 이상의 밸런스 샤프트(S)를 구비하는 밸런스 샤프트 모듈에 있어서,
상기 밸런스 샤프트(S)를 내장하고, 하면에 복수의 홀(100h)이 형성되는 샤프트하우징(100);
상기 샤프트하우징(100)에 인접 배치되는 기어하우징(200);
상기 기어하우징(200)에 내장되고, 상호 치합하는 복수의 기어(310,320)들로 구성되며, 일측의 기어(310)는 상기 크랭크 샤프트(K)에 형성된 기어와 치합하고, 타측의 기어(320)는 상기 밸런스 샤프트(S)에 결합하는 기어어셈블리(300);
상기 샤프트하우징(100)에 내장되어 상기 밸런스 샤프트(S)의 회전에 의하여 오일을 흡입 또는 토출하는 오일펌프(400); 및
상기 복수의 홀(100h)에 선택적으로 끼워지는 복수의 밸브캡(500)을 포함하되,
상기 기어어셈블리(300)는,
상기 크랭크 샤프트(K)에 형성된 기어에 치합하는 인터미디어트기어(310)와,
상기 인터미디어트기어(310)와 치합하며, 상기 밸런스 샤프트(S)의 결합하는 드리븐기어(320)와,
상기 기어하우징(200)의 내부에는 상기 인터미디어트기어(310)의 중심을 관통하여 상기 인터미디어트기어(310)의 회전축 상에 설치되며, 그 내부에 일단이 샤프트하우징(100) 방면을 향하여 개구되는 제1유로가 형성된 스핀들(600)과,
상기 기어하우징(200)의 면들 중 상기 샤프트하우징(100)과 대면하는 면으로부터 연장되고, 내부에 제2유로가 형성되며, 상기 제2유로가 상기 스핀들(600)에 형성된 상기 제1유로에 맞닿도록 상기 스핀들(600)과 결합하는 고정축(700)을 포함하는 밸런스 샤프트 모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 샤프트하우징(100)은,
상기 밸런스 샤프트(S)의 하부를 감싸도록 배치되며, 복수의 홀(100h)이 형성되는 하부하우징(110)과,
상기 하부하우징(110)의 상단과 결합하여 상기 밸런스 샤프트(S)의 상부를 감싸도록 배치되는 상부하우징(120)을 포함하는 밸런스 샤프트 모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 밸브캡(500)은 합성 수지재로 이루어진 밸런스 샤프트 모듈.
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 스핀들(600)에 형성된 제1유로는 상기 샤프트하우징(100) 방면으로 갈수록 지름이 커지도록 테이퍼진 것을 특징으로 하는 밸런스 샤프트 모듈.
청구항 6에 있어서,
상기 고정축(700)은, 단부에, 상기 스핀들(600)의 테이퍼진 제1유로의 내측면(601)을 따라 압입되도록, 상기 제1유로의 경사에 대응하게 테이퍼진 경사면(701)이 형성되는 것을 특징으로 하는 밸런스 샤프트 모듈.