KR101689544B1 - 일체형 cvvt 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 CVVT 장치를 구성하는 모터부와 기어부를 일체로 구성하여 조립성이 향상되도록 한 일체형 CVVT장치에 관한 것이다.
본 발명은 기어부(110)와 모터부(120)로 이루어지면서 캠샤프트(2)에 조립되는 CVVT 장치로서, 상기 기어부(110)는 모터부(120)와 조립되기 위한 기어 샤프트(112)가 마련되고, 상기 모터부(120)는, 회전자 요크(121)와 마그네트(122)로 이루어지는 회전자 조립체(123)와; 상기 회전자 조립체(123)의 내부에 구비되는 고정자 조립체(124)로 이루어지며,
상기 회전자 요크(121)에는 기어 샤프트(112)와 결합되는 축부(121a)가 일체로 돌출,형성되고, 상기 기어부(110)와 모터부(120)의 조립후 체결부재(127)를 통해 모터 하우징(126)을 결합함과 동시에 캠 샤프트(2)에 조립되는 것이다.

Description

일체형 CVVT 장치{Integral Type CVVT Apparatus}

본 발명은 일체형 CVVT 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 CVVT 장치를 구성하는 모터부와 기어부를 일체로 구성하여 조립성이 향상되도록 한 것이다.

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일반적으로, 내연기관 엔진은 외부로부터 공기 및 연료를 흡입하여 연소실에서 연소시킴으로써 동력을 발생시키는 장치로서, 상기 공기 및 연료를 연소실로 흡입하기 위해서 흡기밸브와, 연소실에서 연소된 폭발가스를 배출하기 위하여 배기밸브를 구비하고 있고, 이러한 흡,배기 밸브는 크랭크축의 회전에 연동하여 회전하는 캠축의 회전에 연동하여 개폐동작이 이루어진다.

그러나, 엔진 회전수, 엔진 부하 등에 따라 흡,배기 밸브의 최적 개폐시기는 달라질 수 있기 때문에, 크랭크축의 회전에 따라 캠축의 회전이 확정적으로 결정되지 않고, 설정된 변위를 갖도록 하여 엔진의 구동 상황에 따라 적절한 밸브 타이밍을 제어하는 기술이 개발되었으며, 이를 가변 밸브 타이밍(VVT: Variable Valve Timing) 장치라고 한다.

연속 가변 밸브 타이밍(CVVT: Continuously Variable Valve Timing, 이하 CVVT라 한다)은 이러한 가변 밸브 타이밍의 일종으로서, 밸브 타이밍을 설정된 변위 내의 임의의 값으로 제어할 수 있는 구성을 갖는다.

종래의 CVVT 장치는 캠 샤프트의 타이밍을 조절하기 위해서, 캠샤프트에 동력을 전달하는 모터부와 기어부를 분리하여 기어부를 캠샤프트 끝단에 설치하교, 엔진의 밸트 커버를 조립한 다음, 모터부를 벨트 커버의 외측면에 장착하는 구조를 가진다.

따라서, 모터부와 기어부의 샤프트가 분리되어 있어, 모터부와 기어부의 조립시 샤프트에 형성된 키홈에 맞추어서 조립하는 공정을 수행함으로써, 조립 공정이 어렵고 축간 동심도를 맞추는데에도 어려움이 많아, 조립시 커플러를 마련하여 연결하도록 하였다.

종래의 CVVT 장치에 대하여 도면을 통해 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 CVVT장치의 설치상태를 나타낸 분리 사시도이고, 도 2는 도 1의 결합 단면도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 종래의 CVVT장치(1)는 도 4a에 도시된 캠샤프트(2)에 볼트와 같은 체결부재로 결합되는 기어부(10)와, 이 기어부(10)와 결합,조립되는 모터부(20)로 이루어진다.

상기 기어부(10)는 체인 스프로킷(11)과, 상기 체인 스프로킷(11)의 내부에 구비되는 아웃 바디(12), 제 1,2인너기어(13)(13-1), 베어링(14), 제 1,2샤프트(15)(15-1), 베어링(14-1), 제 1,2아웃터 기어(16)(16-1), 베어링(14-2), 베이스 바디(17) 및 캠 샤프트(2)에 결합하여 고정되도록 하는 체결부재(18)로 이루어진다. 또한, 와셔(19)가 마련되는 구조를 가진다.

또한, 상기 체결부재(18)는 볼트 등이 사용될 수 있다.

또한, 상기 모터부(20)는, 모터 하우징(21), 회전자 조립체(22), 고정자 조립체(23), 모터 커버(24)로 이루어진다.

또한, 모터 하우징(21)에는 샤프트(25)가 구비되고, 상기 회전자 조립체(22)는 상기 고정자 조립체(23)의 내부에 갖추어진다.

또한, 모터 하우징(21)의 원주면에는 모터 커버(24)와 결합되기 위한 제 1결합편(21a)과, 엔진 마운트에 최종 조립되기 위한 제 2결합편(21b)이 형성되는 구조를 가진다.

또한, 상기 모터 커버(24)의 원주면에는 모터 하우징(21)의 제 1결합(21a)에 결합되도록 하는 커버 체결편(24a)이 형성되는 구조를 가진다.

또한 샤프트(25)에는 베어링(26) 및 베어링 와셔(27)가 마련된다.

이러한 기어부(10)와 모터부(20)의 조립시, 도 4a 내지 도 4d에 도시된 바와 같이, 캠 샤프트(2)에 조립시, 먼저 기어부(10)를 조립하는데(도 4a 참조), 체결부재(19)를 통해 캠 샤프트(2)에 결합,고정한다(도 4b 참조).

이런 다음에, 커버(3)를 결합한 다음(도 4c 참조), 기어부(10)에 모터부(20)를 결합한다.

여기서, 종래에는 상기 기어부(10)에 모터부(20)의 결합시, 기어부(10)의 제 1샤프트(15)에는 키홈(15a)이 형성되고, 상기 제 1샤프트(15)와 결합되는 모터부(20)의 샤프트(25)에는 키이(25a)가 형성된 구조를 가진다.

따라서, 기어부(10)와 모터부(20)의 결합시, 기어부(10)를 이루는 제 1샤프트(15)의 키홈(15a)에 모터부(20)를 이루는 샤프트(25)의 키이(25a)를 맞추어서 결합해야 하므로, 축간 동심도를 맞추기가 어려워서 조립이 어렵고, 시간이 지체되는 문제점이 있다.

또한, 기어부(10)의 편심 구동을 위해 제 1샤프트(15)에는 회전자 조립체(22)가 편심,결합되는 구조를 가진다.

또한, 캠 샤프트(2)에 조립시, 미리 기어부(10)와 모터부(20)를 조립한 다음, 캠 샤프트(2)에 결합하려고 할 수도 있으나, 먼저 체결부재(18)를 통해 기어부(10)를 결합하고, 그 다음에 모터부(20)를 조립하며, 최종적으로 모터 하우징(21)의 원주면에 복수,형성된 제 1결합편(21a)을 통해 모터커버(24)와 조립하기 때문에, 기어부(10)와 모터부(20)를 미리 조립하여 캠 샤프트(2) 측에 결합할 수 없는 구조이다.

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대한민국 공개특허 제 10-2012-41442호(공개일 : 2012년 05월 02일)

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 기어부와 모터부를 미리 간편하게 조립하여 일체화가 가능하고, 이런 다음에 캠 샤프트에 조립하므로, 그 만큼 조립 공정이 매우 단순화되어 작업시간이 대폭 단축될 수 있도록 한 일체형 CVVT장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 종래와 달리 기어부 측에 샤프트가 일체화된 편심 회전자 조립체를 구비하여 부품수가 감소되고, 그에 따라 구조가 단순화되도록 한 것이다.

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상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결 수단은, 기어부와 모터부로 이루어지면서 캠샤프트에 조립되는 CVVT 장치로서, 상기 기어부는 모터부와 조립되기 위한 기어 샤프트가 마련되고, 상기 모터부는, 회전자 요크와 마그네트로 이루어지는 회전자 조립체와; 상기 회전자 조립체(123)의 내부에 구비되는 고정자 조립체로 이루어지며, 상기 기어부와 모터부의 조립후 체결부재 통해 모터 하우징을 결합함과 동시에 캠 샤프트에 조립되는 것이다.

또한, 상기 회전자 요크에는 기어 샤프트와 결합되는 축부가 일체로 돌출,형성되는 구조이다.

또한, 상기 축부는 회전자 요크에서 편심되게 돌출,형성되는 구조를 가진다.

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이와 같이, 본 발명은 모터부와 기어부를 간편하게 조립하여 일체화할 수 있고, 장치의 일체화를 통해 진동 및 소음 발생을 감소시킬 수 있으며, 동력전달 효율을 더욱 향상시키고, 조립 시간을 대폭 단축하여 생산성이 향상될 수 있는 효과가 있는 것이다.

또한, 본 발명은 종래의 CVVT장치와 달리 기어부를 구성하는 2개의 샤프트를 설치하지 않고 하나의 샤프트를 사용하고, 편심된 회전자 요크의 축부에 의해 축기능을 발휘하여 부품수를 줄이고, 축간 동심도를 맞출 필요가 없으며, 그에 따라 구조를 단순화할 수 있는 효과가 있는 것이다.

또한, 본 발명은 고정자의 외측에 회전자가 배치되어서 회전자를 구성하는 마그네트의 사용면적이 증대되고, 그에 따라 모터부의 축방향 길이를 축소할 수 있어 소형화 및 경량화가 가능한 효과가 있다.

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도 1은 종래의 CVVT장치의 분리 사시도이다.
도 2는 도 1의 결합 단면도이다.
도 3a은 종래의 편심되는 제 1샤프트의 측면도이다.
도 3b는 도 3a의 A-A선 단면도이다.
도 4a 내지 도 4d는 종래의 기어부와 모터부를 캠 샤프트측에 조립하는 과정을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 CVVT 장치의 분리 사시도이다.
도 6은 도 5의 결합 단면도이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전자 요크의 측면도이다.
도 7b는 도 7a의 B-B선 단면도이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기어부와 모터부를 캠 샤프트측에 조립하는 과정을 도시한 도면이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 예시도면에 의거 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 CVVT 장치의 분리 사시도이고, 도 6은 본 발명의 결합 단면도이다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 CVVT 장치(100)는, 종래와 마찬가지로 기어부(110)와 모터부(120)로 구성된다.

먼저 상기 기어부(110)는, 스프로켓(111)과, 기어 샤프트(112), 제 1,2아웃터 기어(113)(113-1), 제 1,2인너기어(114)(114-1)와, 베어링(115)이 갖추어진다.

또한, 하나 이상의 와셔(116)가 더 포함될 수 있다.

상기 모터부(120)는, 회전자 요크(121)와 마그네트(122)로 이루어지는 회전자 조립체(123)와, 회전자 조립체(123)의 내부에 갖추어지는 고정자 조립체(124)와, 베어링(125)(125-1)(125-2)과, 모터 하우징(126)으로 이루어진 구조이다.

또한, 상기 모터 하우징(126)에는 모터 하우징(126)을 관통하여 캠 샤프트(2)에 체결되도록 하는 체결부재(127)가 포함되는 구조를 가진다.

상기 모터 하우징(126)의 원주면에는 간격을 두고 복수의 체결편(126a)(체결공이 형성된 구조)이 형성되어서 엔진 마운트에 고정되도록 한다.

상기 체결부재(127)는 예를 들어 볼트를 사용할 수 있다.

또한, 제 1,2인너기어(114)(114-1)는 소결처리하여 일체화되도록 구성할 수 있다.

또한, 상기 기어 샤프트(112)와 제 2아웃터 기어(113-1)도 소결처리하여 일체화되도록 구성할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 회전자 요크(121)에는 편심되어 일체로 돌출,형성되는 축부(121a)가 구비되는 구조를 가진다.

이러한 구조를 가지는 본 발명의 일 실시 예에 따른 CVVT 장치(100)는, 통상의 구동 동작 즉, 엔진의 구동시 구동되는 체인에 의해 체인과 연결된 스프로켓(111)이 회전함에 따라 기어부(110)와 모터부(120)가 함께 회전하게 되고, 그러면, 체결부재(127)로 결합된 캠샤프트(2)도 동시에 회전하게 된다.

이때, 제어기(도시되지 않음)를 이용하여 모터부(120)를 구동시키면, 고정자 조립체(124)와 회전자 조립체(123)의 전자기적 힘에 의해 회전자 조립체(123)의 회전자 요크(121)가 회전하고, 상기 회전자 요크(121)에 편심되게 돌출,형성된 축부(121a)에 의해 제 1,2인너기어(114)(114-1)가 축부(121a)의 편심량 만큼 이동하게 되며, 이로 인해 고정되어 있는 제 1아웃터 기어(113)의 치형부(tooth)를 제 1인너기어(114)가 미끄럼 운동하게 되어 감속된 속도로 공전하게 된다.

이때, 공전하는 제 1인너기어(114)와 동일한 속도를 가지고 편심운동하는 제 2인너기어(114-1)는 감속된 속도로 회전하고, 이 회전력은 기어 샤프트(112)에 전달되면서 캠 샤프트(2)를 회전시켜서 통상의 위상각 변화가 이루어지도록 한다.

여기서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 CVVT장치(100)는, 도 8a 내지 도 8c에 도시된 바와 같이, 미리 기어부(110)와 모터부(120)를 조립한 상태에서 캠 샤프트(2)에 체결부재(127)를 통해 결합하면 되는데, 편심된 회전자 요크(121)에 일측방향으로 일체로 돌출,형성된 축부(121a)와 기어부(110)의 기어 샤프트(112)가 간편하게 결합된 상태에서 캠 샤프트(2)에 체결부재(127)를 이용하여 결합하므로, 그 만큼 조립과정이 매우 간편하게 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 CVVT장치(100)는, 회전자 요크(121)의 일측에 돌출,형성된 축부(121a)에 의해 기어부(110)의 기어 샤프트(112)와 결합되므로, 그 만큼 종래에 비해 축과 축의 결합이 아닌 회전자 조립체(123) 측의 축부(121a)에 의해서만 조립이 이루어지므로, 그 만큼 축방향 조립 길이를 줄일 수 있는 것이다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 CVVT장치(100)는, 상기 축부(121a)에 의해 기어부(110)의 기어 샤프트(112)와 삽입하여 결합되므로, 그 만큼 종래에 비해 동심도를 제대로 맞출 필요가 전혀 없이 간편하게 결합이 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 CVVT 장치(100)는, 고정자 조립체(124)의 외부에 회전자 조립체(123)가 마련되어 있으므로, 회전자 조립체(123)를 구성하는 마그네트(122)의 사용 면적이 증대될 수 있고, 따라서, 모터부(120)의 축방향 길이를 줄일 수 있어 소형화 및 경량화가 가능하다.

다시 말해서, 회전자 조립체(123)를 구성하는 마그네트(122)가 고정자 조립체(124)의 외주면에 위치하기 때문에, 마그네트(122)가 고정자 조립체(124)의 내주면에 배치되는 종래의 구조에 비해 원주 방향의 길이가 증대되고, 따라서, 축방향으로 마그네트(122)의 길이가 동일한 경우, 원주방향으로의 길이가 상대적으로 더 길게 할 수 있어, 종래의 구조에 비해 마그네트(122)의 면적이 커질 수 있고, 또한, 상대적으로 종래 구조에 비해 모터부(120)의 축방향 길이를 줄일 수 있어 소형화가 가능하고, 그 만큼 경량화가 가능한 것이다.

이상에서는 첨부도면에 도시된 본 발명의 구체적인 실시 예를 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명의 바람직한 형태에 대한 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 보호 범위가 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이상과 같은 본 발명의 실시 예는 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 및 균등한 다른 실시가 가능한 것이며, 이러한 변형 및 균등한 다른 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위에 속한다.

1 : CVVT 장치
2 : 캠 샤프트
3 : 커버
10 : 기어부
11 : 체인 스프로켓
12 : 아웃바디
13 : 제 1인너기어
13-1 : 제 2인너기어
14,14-1,14-2 : 베어링
15 : 제 1샤프트
15a : 키홈
15-1 : 제 2샤프트
16 : 제 1아웃터 기어
16-1 : 제 2아웃터 기어
17 : 베이스 바디
18 : 체결부재
20 : 모터부
21 : 모터 하우징
21a : 제 1결합편
21b : 제 2결합편
22 : 회전자 조립체
23 : 고정자 조립체
24 : 모터커버
24a : 커버 체결편
25 : 샤프트
25a : 키이
26 : 베어링
27 : 베어링 와셔
100 : CVVT 장치
110 : 기어부
111 : 스프로켓
112 : 기어 샤프트
113 : 제 1아웃터 기어
113-1 : 제 2아웃터 기어
114 : 제 1인너기어
114-1 : 제 2인너기어
115 : 베어링
116 : 와셔
120 : 모터부
121 : 회전자 요크
121a : 축부
122 : 마그네트
123 : 회전자 조립체
124 : 고정자 조립체
125,125-1,125-2 : 베어링
126 : 모터 하우징
126a : 체결편
127 : 체결부재

Claims (3)

1. 기어부(110)와 모터부(120)로 이루어지면서 캠샤프트(2)에 조립되는 CVVT 장치로서,
   상기 기어부(110)는 모터부(120)와 조립되기 위한 기어 샤프트(112)가 마련되고,
   상기 모터부(120)는,
   회전자 요크(121)와 마그네트(122)로 이루어지는 회전자 조립체(123)와;
   상기 회전자 조립체(123)의 내부에 구비되는 고정자 조립체(124);
   로 이루어지며,
   상기 회전자 요크(121)에는 기어 샤프트(112)와 결합되는 축부(121a)가 일체로 돌출,형성되고,
   상기 기어부(110)와 모터부(120)의 조립후 체결부재(127)를 통해 모터 하우징(126)을 결합함과 동시에 캠 샤프트(2)에 조립되는 것을 특징으로 하는 일체형 CVVT 장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 축부(121a)는 회전자 요크(121)에서 편심되게 돌출,형성되는 것을 특징으로 하는 일체형 CVVT장치.

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