KR102246629B1 - 밸브트레인 시스템용 액추에이터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엔진 오일을 이용하여 베어링을 윤활하는 한편, 엔진패키지를 소형화하는 밸브트레인 시스템용 액추에이터에 관한 것으로, 본 발명에서는, 캠샤프트의 거동을 위해 작동되는 액추에이터로서, 액추에이터의 하우징 내부에 삽입되는 샤프트; 상기 샤프트와 하우징 사이에 마련되어 기밀 작용되는 오일씰; 및 상기 샤프트와 하우징 사이에 마련되어 샤프트의 회전을 허용하고, 상기 하우징 내에서 오일씰보다 바깥쪽에 배치되는 베어링;을 포함하여 구성되는 밸브트레인 시스템용 액추에이터가 소개된다.

Description

밸브트레인 시스템용 액추에이터{ACTUATOR FOR VALVE TRAIN SYSTEM}
본 발명은 엔진 오일을 이용하여 베어링을 윤활하는 한편, 엔진패키지를 소형화하는 밸브트레인 시스템용 액추에이터에 관한 것이다.
CVVD(Continuously Variable Valve Duration)시스템은 밸브 듀레이션(열림 시간)을 조절하여 여러 엔진사이클을 차량의 주행 상황에 따라 적합하게 구현함으로써, 엔진의 성능과 연비를 동시에 향상시키는 기술이다.
CVVD시스템은, 액추에이터의 작동에 따라 샤프트가 회전되면, 액추에이터 샤프트와 캠샤프트를 연결하는 리프터기구를 통해 캠샤프트와 함께 회전하는 브라켓의 위치가 이동되어 브라켓의 중심이 캠샤프트의 중심에서 편심된다.
이에, 브라켓의 편심 방향에 따라 캠샤프트의 구간별 각속도가 변경됨으로써, 캠이 밸브를 누를 때에 캠의 속도가 바뀌고 되고, 이에 밸브 열림시간을 길거나 짧게 조절하게 된다.
이처럼 CVVD시스템은 액추에이터를 원활하게 작동시키기 위해 액추에이터 샤프트를 지지하는 베어링이 설치되는데, 베어링의 바깥쪽에 오일씰이 장착되고, 베어링은 그리스가 내장된 타입을 사용하여 베어링을 윤활하게 된다.
하지만, 그리스가 내장된 타입의 베어링은 고온에서 그리스 열화가 발생할 수 있고, 시간이 지나면 그리스의 누유가 발생하는 단점이 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2018-0069600 A
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 엔진 오일을 이용하여 베어링을 윤활하는 밸브트레인 시스템용 액추에이터를 제공하는 데 있다.
본 발명은 액추에이터의 배치구조를 개선하여 엔진패키지를 소형화하는 밸브트레인 시스템용 액추에이터를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 캠샤프트의 거동을 위해 작동되는 액추에이터로서, 액추에이터의 하우징 내부에 삽입되는 샤프트; 상기 샤프트와 하우징 사이에 마련되어 기밀 작용되는 오일씰; 및 상기 샤프트와 하우징 사이에 마련되어 샤프트의 회전을 허용하고, 상기 하우징 내에서 오일씰보다 바깥쪽에 배치되는 베어링;을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 하우징에 샤프트가 삽입되는 중공 형상의 삽입부가 형성되고; 상기 삽입부의 끝부분에 베어링이 장착될 수 있다.
상기 하우징의 내주면에 직경이 축소되는 형상의 플랜지부가 형성되어 상기 플랜지부에 베어링의 외륜이 지지되고; 상기 샤프트의 외주면에 직경이 축소되는 형상의 단차부가 형성되어 상기 단차부에 베어링의 내륜이 지지될 수 있다.
상기 플랜지부와 샤프트 사이에 공간이 형성되어, 상기 베어링이 하우징의 외부에 노출될 수 있다.
상기 오일씰은 베어링에 연접하여 장착될 수 있다.
상기 액추에이터는 캠샤프트의 중앙부분에 위치할 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 액추에이터 하부에 위치한 캠샤프트가 회전되는 경우 엔진오일이 비산되고, 비산된 오일이 베어링에 유입되어 베어링을 윤활하게 됨으로써, 베어링의 윤활이 오랜 기간 안정적으로 이루어지는 것은 물론, 베어링의 단가를 절감하여 장치의 제조원가를 절감하는 효과가 있다.
더욱이, 액추에이터가 시스템의 중앙에 설치됨으로써, 시스템의 구성이 단순화되어, 엔진 패키지의 소형화가 가능한 것은 물론 시스템 제조원가를 절감하는 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 액추에이터가 설치되는 구성을 예시하여 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 액추에이터 내부에 베어링과 오일씰이 설치된 상태를 예시한 도면.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 밸브트레인 시스템용 액추에이터(10)는, 액추에이터(10)의 하우징(11)과, 샤프트(14)와, 오일씰(20) 및 베어링(30)을 포함하여 구성이 된다.
도 1을 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 먼저 액추에이터(10)는 엔진(50)의 헤드커버(52) 내부에 구비되어, CVVD시스템 작동시 캠샤프트(40)의 거동을 위해 작동된다.
예컨대, 상기 액추에이터(10)는 캠샤프트(40) 상부에 구비될 수 있는 것으로, 상기 캠샤프트(40)는 흡기측 캠샤프트(40)에 적용되는 것이 적절하지만, 배기측 캠샤프트(40)에도 적용이 가능할 수 있다.
그리고, 도 2를 참조하면, 액추에이터(10)의 샤프트(14)는 액추에이터(10)의 하우징(11) 내부에 삽입된다.
예컨대, 상기 하우징(11)은 횡방향으로 길게 형성되어 내부에 샤프트(14)가 관통하여 구비된다. 이에, 상기 샤프트(14)의 양단이 상기 하우징(11)의 양측으로 각각 돌출되는 형태로 구비된다.
그리고, 상기 하우징(11)의 중간에는 로터(15)와 스테이터(12)가 각각 구비되어, 상기 샤프트(14)를 회전 작동시킬 수 있게 된다.
오일씰(20)은 상기 샤프트(14)와 하우징(11) 사이에 마련되어 기밀 작용을 담당하게 된다.
예컨대, 상기 샤프트(14)의 외주면에 오일씰(20)의 내주면이 밀착되고, 하우징(11)의 내주면에 오일씰(20)의 외주면이 밀착됨으로써, 상기 오일씰(20)에 의해 하우징(11) 내외부 사이를 기밀 및 수밀시킬 수 있게 된다.
베어링(30)은 상기 샤프트(14)와 하우징(11) 사이에 마련되어 샤프트(14)의 회전을 허용하고, 상기 하우징(11) 내에서 오일씰(20)보다 바깥쪽에 배치된다.
예컨대, 상기 하우징(11)의 양측에 오일씰(20)과 베어링(30)이 각각 설치될 수 있는데, 상기 하우징(11)의 중앙과 상대적으로 가까운 위치에 오일씰(20)이 설치되고, 상기 하우징(11)의 양 끝부분과 상대적으로 가까운 위치에 베어링(30)이 설치된다.
즉, 이 같은 구성에 따르면, 액추에이터(10) 하부에 위치한 캠샤프트(40)가 회전되는 경우 엔진오일이 비산되고, 비산된 오일이 베어링(30)에 유입되어 베어링(30)을 윤활시키게 된다.
따라서, 기존과 달리 그리스가 내장된 타입의 베어링을 사용하지 않고 비산되는 엔진오일을 이용하여 베어링(30)을 윤활함으로써, 베어링(30)의 윤활이 오랜 기간 안정적으로 이루어지는 것은 물론, 베어링(30)의 단가를 절감하여 장치의 제조원가를 절감하게 된다.
한편, 도 2를 참조하여 상기 베어링(30)이 장착되는 위치를 조금 더 구체적으로 설명하면, 상기 하우징(11)에 샤프트(14)가 삽입되는 중공 형상의 삽입부(11a)가 형성된다.
이에, 상기 삽입부(11a)의 끝부분에 베어링(30)이 장착되는 구조가 된다.
즉, 상기 베어링(30)이 삽입부(11a)의 양측 입구에 각각 배치됨으로써, 비산된 엔진오일이 안정적으로 베어링(30)에 유입되어 베어링(30)의 윤활성능을 향상시킬 수 있게 된다.
더불어, 상기 베어링(30)이 결합되는 구조에 대해 살펴보면, 상기 하우징(11)의 내주면에 직경이 축소되는 형상의 플랜지부(13)가 형성되어 상기 플랜지부(13)에 베어링(30)의 외륜(32)이 지지된다.
그리고, 상기 샤프트(14)의 외주면에 직경이 축소되는 형상의 단차부(16)가 형성되어 상기 단차부(16)에 베어링(30)의 내륜(34)이 지지된다.
예컨대, 상기 삽입부(11a)의 끝부분이 내측으로 수직하게 꺾여진 형상으로 형성되어 플랜지부(13)가 형성되고, 상기 플랜지부(13)의 내측면과 플랜지부(13)와 경계하는 하우징(11)의 내주면에 외륜(32)의 외측면이 지지되는 형태로 장착된다.
그리고, 상기 플랜지부(13)와 인접한 샤프트(14)의 외주면이 샤프트(14) 중앙부분의 외주면보다 직경이 짧은 형상이 되도록 단차부(16)가 형성되고, 상기 단차부(16)의 단차면과 상기 단차면과 경계하는 짧은 직경의 샤프트(14) 외주면에 내륜(34)의 내측면이 지지되는 형태로 장착된다.
또한, 상기 내륜(34)과 외륜(32) 사이에는 볼 또는 롤러 형태의 전동체(36)가 구비되어 외륜(32)에 대한 내륜(34)의 상대회전을 허용하게 된다.
특히, 상기 플랜지부(13)와 샤프트(14) 사이에는 공간이 형성되어, 상기 베어링(30)이 하우징(11)의 외부에 노출되는 구조가 된다.
즉, 플랜지부(13)의 내경이 상기 플랜지부(13)를 관통하는 샤프트(14)의 외경보다 길게 형성됨으로써, 베어링(30)이 하우징(11)의 외부로 직접적으로 노출되는 구조가 되고, 이에 비산된 엔진오일이 더욱 원활하게 베어링(30)에 유입될 수 있게 된다.
아울러, 본 발명의 오일씰(20)은 베어링(30)에 연접하여 장착되는 구조가 된다.
즉, 상기 오일씰(20)이 베어링(30)과 맞닿아 장착됨으로써, 베어링(30)과 오일씰(20) 사이의 공간이 감소되고, 이에 엔진오일이 베어링(30)과 오일씰(20) 사이에 다량 충진되는 것을 방지하게 된다. 따라서, 엔진오일이 오일씰(20)을 통과하여 하우징(11) 내부에 유입될 수 있는 상황을 미연에 방지하여 기밀 작용을 향상시키게 된다.
한편, 도 1을 참조하면, 상기 액추에이터(10)는 캠샤프트(40)의 중앙부분에 위치하도록 구성이 된다.
예컨대, 상기 액추에이터(10) 하우징(11)을 관통하여 샤프트(14)가 구비되어, 샤프트(14)의 양단이 액추에이터(10) 하우징(11) 양측에 돌출되어 구비될 수 있고, 양측 샤프트(14)는 리프터기구(42)를 통해 캠샤프트(40)와 연결될 수 있다.
즉, 액추에이터(10)가 시스템의 한쪽에 설치된 시스템의 경우 구성이 복잡하고 길이가 증대되어, 엔진(40)의 전체 크기가 증대되는 것은 물론 제조원가가 상승하게 되는 단점이 있는 반면, 본 발명은 액추에이터(10)가 시스템의 중앙에 설치됨으로써, 구성이 단순하여 엔진(40) 패키지의 소형화가 가능하고, 이를 통해 제조원가를 절감할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 액추에이터(10) 하부에 위치한 캠샤프트(40)가 회전되는 경우 엔진오일이 비산되고, 비산된 오일이 베어링(30)에 유입되어 베어링(30)을 윤활하게 됨으로써, 베어링(30)의 윤활이 오랜 기간 안정적으로 이루어지는 것은 물론, 베어링(30)의 단가를 절감하여 장치의 제조원가를 절감하게 된다.
더불어, 액추에이터(10)가 시스템의 중앙에 설치됨으로써, 시스템의 구성이 단순화되어, 엔진 패키지의 소형화가 가능한 것은 물론 시스템 제조원가를 절감하게 된다.
한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
예를 들어, CVVD시스템이 흡기측과 배기측 모두에 적용될 수 있고, 이 경우 흡기측과 배기측에 액추에이터(10)가 각각 설치될 수 있다. 그리고, 실린더 별로 밸브 듀레이션을 제어 가능하도록 액추에이터(10)가 개별적으로 구비될 수 있다.
10 : 액추에이터
11 : 하우징
11a : 삽입부
12 : 스테이터
13 : 플랜지부
14 : 샤프트
15 : 로터
16 : 단차부
20 : 오일씰
30 : 베어링
32 : 외륜
34 : 내륜
36 : 전동체
40 : 캠샤프트
42 : 리프터기구
50 : 엔진
52 : 헤드커버

Claims (6)

  1. 캠샤프트의 거동을 위해 작동되는 액추에이터로서,
    액추에이터의 하우징 내부에 삽입되는 샤프트;
    상기 샤프트와 하우징 사이에 마련되어 기밀 작용되는 오일씰; 및
    상기 샤프트와 하우징 사이에 마련되어 샤프트의 회전을 허용하고, 상기 하우징 내에서 오일씰보다 바깥쪽에 배치되는 베어링;을 포함하고,
    상기 하우징의 내주면 끝부분이 내측으로 수직하게 꺾여져 직경이 축소되는 형상의 플랜지부가 형성되어 상기 플랜지부의 내측면에 베어링 외륜의 외측면이 지지되고;
    상기 샤프트의 외주면에 직경이 축소되는 형상의 단차부가 형성되어 상기 단차부의 단차면에 베어링 내륜의 내측면이 지지되는 것을 특징으로 하는 밸브트레인 시스템용 액추에이터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징에 샤프트가 삽입되는 중공 형상의 삽입부가 형성되고;
    상기 삽입부의 끝부분에 베어링이 장착되는 것을 특징으로 하는 밸브트레인 시스템용 액추에이터.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 플랜지부와 샤프트 사이에 공간이 형성되어, 상기 베어링이 하우징의 외부에 노출되는 것을 특징으로 하는 밸브트레인 시스템용 액추에이터.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 오일씰은 베어링에 연접하여 장착된 것을 특징으로 하는 밸브트레인 시스템용 액추에이터.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 액추에이터는 캠샤프트의 중앙부분에 위치한 것을 특징으로 하는 밸브트레인 시스템용 액추에이터.
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