KR102606888B1

KR102606888B1 - 시저스기어의 안티 백래시 구조

Info

Publication number: KR102606888B1
Application number: KR1020180166449A
Authority: KR
Inventors: 전재희
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아주식회사
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2018-12-20
Publication date: 2023-11-29
Also published as: CN111350560A; CN111350560B; US20200200252A1; US10968997B2; KR20200077187A

Abstract

본 발명은, 동축으로 연결되되 상대 회전되는 시저스기어 및 캠기어; 일측이 캠샤프트에 압입되어 캠샤프트과 함께 회전되고 타측이 시저스기어와 면접촉되며 원주면 상에 캠기어가 압입되는 엔드피스; 시저스기어의 내경에 결합되며 엔드피스를 관통하여 캠샤프트에 삽입되는 볼트; 및 일측이 엔드피스와 결합되고 타측이 볼트와 결합된 시저스스프링;을 포함하며, 시저스스프링은 엔드피스의 회전 시 볼트를 통해 시저스기어를 캠기어에 대해 상대 회전시키며 시저스기어가 캠기어를 향해 밀착되도록 하는 것을 특징으로 하는 시저스기어의 안티 백래시 구조를 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 시저스기어와 캠기어를 샤프트축에 압입된 엔드피스를 통해 밀착시켜, 스프링으로 시저스기어와 캠기어를 연결시키는 종래 기술에 비해 안정된 동특성을 얻고 래틀 소음을 저감시킬 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명은, 엔드피스와 볼트에 연결된 시저스스프링이 종래의 컵스프링 및 스냅링의 역할을 대체하여 부품의 수가 감소되고 이에 따라 원가가 절감되는 이점이 있다.

Description

시저스기어의 안티 백래시 구조{ANTI-BACKLASH STRUCTRUE OF SCISSORS GEAR}

본 발명은 기어간 간극인 백래시 및 이에 따른 래틀 소음을 저감하는 시저스기어의 안티 백래시 구조에 관한 것으로서, 특히 볼트와 엔드피스에 연결된 시저스스프링이 시저스기어와 캠기어의 상대회전을 가능하게 하는 동시에 캠샤프트의 축방향 하중을 제거하는 시저스기어의 안티 백래시 구조에 관한 것이다.

일반적으로 동력을 발생하는 엔진의 연소실을 적절한 타이밍으로 개폐하는 밸브는 크랭크 샤프트에 연결된 밸브 개폐 기구에 의해 개폐가 이루어지게 되고, 이러한 밸브는 그 구동 방식에 따라 1개의 캠 샤프트로 모든 밸브를 작동시키는 싱글 오버 헤드 캠 샤프트(SINGLE OVER HEAD CAMSHAFT, 이하 SOHC라고 약칭함)와, 2개의 캠 샤프트로 각각 흡기/배기 밸브를 작동시키는 더블 오버 헤드 캠 샤프트(DOUBLE OVER HEAD CAMSHAFT, 이하 DOHC라고 약칭함)가 있다.

그리고, 상기 DOHC 엔진은 실린더마다 2개씩의 흡기/배기 밸브를 각각 작동시키기 위해 구조가 복잡하고, 소음이 심하며, 각각의 밸브를 구동하기 위한 동력의 소모가 SOHC 엔진 보다 큰 문제점이 있지만, DOHC 엔진은 각 실린더에 두개의 흡기 밸브와 두개의 배기 밸브가 설치되어 각각 흡기용 캠 샤프트 및 배기용 캠 샤프트에 의해 동시 작동되어 연소실 내의 흡기 및 배기 성능이 향상될 수 있다.

이와 같은 DOHC 엔진은 흡기/배기용 캠 샤프트 중 1개가 직접 동력을 전달하는 반면 다른 하나는 이로부터 동력을 전달받게 되는데, 이를 위해 캠간 구동시스템은 기어를 이용하고 있다. 그런데, 캠간 구동시스템은 서로 치합되는 특성상 치(齒)의 물림을 향상시켜 구동 기어와 종동 기어 간의 간극인 백래쉬(BACK-LASH)에 의해 필히 발생되는 래틀 소음(RATTLE NOISE)을 저감하는데 한계가 있다.

이에 따라, 캠간 구동시스템은 치차간에 발생되는 백래쉬를 저감하기 위해, 시저스 스프링력을 이용한 백래쉬 보상 기어인 캠기어와 시저스기어를 사용한다.

이와 관련, 종래의 한국등록특허 제 10-1305618 호(자동차의 캠 샤프트 유닛)는 시저스 스프링을 사이에 두고 상대 회전하는 캠기어 및 시저스기어와; 캠기어 및 시저스기어 간의 축 방향 상대 운동에 의해 시저스기어가 이탈되는 것을 방지하는 컵 스프링과; 컵 스프링을 시저스기어에 고정시키기 위한 스냅링; 시저스기어와 캡기어를 회전시키는 시저스스프링;을 포함하여 컵 스프링에 의해 시저스기어가 캠기어를 향해 밀착됨으로써 백 래쉬가 없어져 래틀 소음을 저감시키는 캠 샤프트 유닛을 개시하고 있다.

다만 종래의 기술은 시저스기어와 캠기어가 스프링으로 연결되어 안정적인 동특성을 얻지 못하고 이로 인해 기어의 작동 소음을 저감시키는 데 한계가 있는 문제점이 있다.

또한, 종래의 기술은 시저스기어와 캠기어의 이탈을 방지하기 위한 컵 스프링, 시저스기어와 캠기어를 고정시키기 위한 스냅링 및 시저스기어와 캡기어를 회전시키는 시저스스프링이 별개 부품으로 구성되어 부품수가 늘어나고 원가가 상승하는 문제점이 있다.

한국등록특허 제 10-1305618 호

본 발명은 기존의 시저스기어의 안티 백래시 구조에 있어, 볼트와 엔드피스에 연결된 시저스스프링이 시저스기어와 캠기어의 이탈을 방지하고 시저스기어와 캠기어의 상대회전을 가능하게 하는 동시에 캠샤프트의 축방향 하중을 제거하도록 구성되어 부품을 간단히 한 시저스기어의 안티 백래시 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 동축으로 연결되되 상대 회전되는 시저스기어 및 캠기어; 일측이 캠샤프트에 압입되어 캠샤프트과 함께 회전되고 타측이 시저스기어와 면접촉되며 원주면 상에 캠기어가 압입되는 엔드피스; 시저스기어의 내경에 결합되며 엔드피스를 관통하여 캠샤프트에 삽입되는 볼트; 및 일측이 엔드피스와 결합되고 타측이 볼트와 결합된 시저스스프링;을 포함하며, 시저스스프링은 엔드피스의 회전 시 볼트를 통해 시저스기어를 캠기어에 대해 상대 회전시키며 시저스기어가 캠기어를 향해 밀착되도록 하는 것을 특징으로 하는 시저스기어의 안티 백래시 구조를 제공하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 엔드피스는, 캠기어가 시저스기어와 맞닿으며 엔드피스에 압입되도록 엔드피스의 원주면 상에 형성된 압입홈;을 더 포함할 수 있다.

바람직하게, 볼트는, 시저스기어의 내경에 압입되는 볼트캡; 및 볼트캡과 결합되는 막대부;를 더 포함할 수 있다.

바람직하게, 막대부의 외경 및 볼트캡의 내경에 각각 암나사산 및 수나사산이 형성될 수 있다.

바람직하게, 엔드피스의 내경은 볼트의 외경보다 크게 형성되어 볼트가 엔드피스의 내부에서 회전될 수 있다.

바람직하게, 엔드피스는, 시저스스프링의 측부에 시저스스프링을 수용하도록 형성된 삽입홈;을 더 포함할 수 있다.

바람직하게, 시저스스프링은, 삽입홈에 삽입되어 시저스스프링과 엔드피스를 결합시키는 직선부;를 더 포함할 수 있다.

바람직하게, 시저스스프링은, 볼트를 수직으로 관통하여 시저스스프링과 볼트를 결합시키는 관통부;를 더 포함할 수 있다.

전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 시저스기어와 캠기어를 샤프트축에 압입된 엔드피스를 통해 밀착시켜, 스프링으로 시저스기어와 캠기어를 연결시키는 종래 기술에 비해 안정된 동특성을 얻고 래틀 소음을 저감시킬 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명은, 엔드피스와 볼트에 연결된 시저스스프링이 종래의 컵스프링 및 스냅링의 역할을 대체하여 부품의 수가 감소되고 이에 따라 원가가 절감되는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 시저스기어의 안티 백래시 구조의 분리 사시도이다.
도 2는 본 발명의 시저스기어의 안티 백래시 구조의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 시저스기어의 안티 백래시 구조의 사시도이다.

이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.

본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해 질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 시저스기어(400)의 안티 백래시 구조의 분리 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 시저스기어(400)의 안티 백래시 구조는 캠샤프트(100), 시저스기어(400), 캠기어(300), 엔드피스(200), 볼트(500) 및 시저스스프링(600)을 포함할 수 있다.

캠샤프트(100)는 동력 전달을 위해 회전되도록 구비되며 시저스기어(400) 및 캠기어(300)는 캠샤프트(100)와 동축으로 연결되며 일면이 맞닿도록 형성될 수 있다.

도 2는 본 발명의 시저스기어(400)의 안티 백래시 구조의 단면도이다.

도 2를 참조하면, 엔드피스(200)는 일측이 캠샤프트(100)에 압입되어 캠샤프트(100)와 함께 회전되고 타측이 시저스기어(400)와 면접촉될 수 있다.

또한, 엔드피스(200)의 원주면 상에 캠기어(300)가 압입되어 캠샤프트(100)의 회전에 따라 회전되는 엔드피스(200)가 캠기어(300)를 회전시킬 수 있다.

엔드피스(200)는, 캠기어(300)가 시저스기어(400)와 맞닿되 엔드피스(200)에 압입되도록 엔드피스(200)의 원주면 상 캠기어(300)의 폭과 같은 너비를 갖도록 형성된 압입홈(210)을 더 포함할 수 있다.

압입홈(210)의 후방에 형성된 압입돌기(215)에 의해 엔드피스(200)와 시저스기어(400)의 회전 시 캠기어(300)의 이탈이 방지될 수 있다.

볼트(500)는, 시저스기어(400)의 내경에 결합되며 엔드피스(200)를 관통하여 캠샤프트(100)에 삽입될 수 있다.

볼트(500)는, 도 도 1 또는 도 2에 도시된 바와 같이, 시저스기어(400)의 내경에 압입되는 볼트캡(510) 및 볼트캡(510)과 결합되는 막대부(520)를 더 포함하여 시저스기어(400)와 결합될 수 있다.

막대부(520)의 외경에 암나사산 또는 수나사산이 형성되고 볼트캡(510)의 내경에 이와 대응되는 나사산이 형성됨에 따라 막대부(520)와 볼트(500)갭이 결합될 수 있다.

시저스스프링(600)은, 일측이 엔드피스(200)와 결합되고 타측이 볼트(500)와 결합되어 엔드피스(200)의 회전 시 볼트(500)를 통해 시저스기어(400)를 캠기어(300)에 대해 상대 회전시키며 시저스기어(400)가 캠기어(300)를 향해 밀착되도록 할 수 있다.

엔드피스(200)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 시저스스프링(600)을 수용하도록 형성된 삽입홈(230)이 형성되고, 시저스스프링(600)에 삽입홈(230)에 삽입되어 시저스스프링(600)과 엔드피스(200)를 결합시키는 직선부(610)가 형성되어 엔드피스(200)와 시저스스프링(600)이 결합될 수 있다.

시저스스프링(600)은, 볼트(500)를 수직으로 관통하여 시저스스프링(600)과 볼트(500)를 결합시키는 관통부가 형성되어 볼트(500)와 결합될 수 있다.

시저스기어(400)의 안티 백래시 구조의 기작에 관하여는 도 3과 관련하여 자세히 서술한다.

도 3은 본 발명의 시저스기어(400)의 안티 백래시 구조의 사시도이다.

도 3을 참조하면, 캠샤프트(100)의 회전에 따라 캠샤프트(100)에 압입된 엔드피스(200)가 함께 회전된다.

엔드피스(200)가 회전하면서 압입홈(210)에 삽입된 캠기어(300)를 함께 회전시키며, 엔드피스(200)와 결합된 시저스스프링(600)이 엔드피스(200)의 회전력을 전달받게 된다.

이때, 시저스스프링(600)의 탄성력에 의해 시저스스프링(600)의 일단과 연결된 볼트(500)가 회전하게 되고, 볼트(500)와 내경이 결합된 시저스기어(400)가 캠기어(300)와 상대 회전하게 된다.

엔드피스(200)의 내경은 볼트(500)의 외경보다 크게 형성되어 볼트(500)가 엔드피스(200)의 내부에서 엔드피스(200)와 반대방향으로 회전될 수 있다.

시저스스프링(600)의 탄성력은 볼트(500)를 회전시키는 동시에 볼트(500)에 결합된 시저스기어(400)를 캠기어(300) 측으로 당겨 시저스기어(400)와 캠기어(300)가 밀착될 수 있도록 한다.

또한, 시저스스프링(600)의 탄성력은 캠샤프트(100)의 축방향 하중에 대해 댐핑 효과를 가질 수 있다.

본 발명의 시저스기어(400)의 안티 백래시 구조는 시저스기어(400)와 캠기어(300)가, 엔드피스(200)에 형성된 압입홈(210)과 압입돌기(215)에 의해 면접촉이 이루어지고, 시저스스프링(600)의 탄성력에 의해 시저스기어(400)가 캠기어(300) 측으로 당겨져 이를 더 견고히 유지시킴에 따라 안정된 동특성을 얻고 래틀 소음을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 엔드피스(200)와 별개로 회전되는 볼트(500)가 시저스기어(400)와 캠기어(300)의 이탈을 방지하도록 캠샤프트(100)에 삽입되되 시저스스프링(600)의 탄성력을 시저스기어(400)에 전달하는 역할을 수행할 수 있어, 종래의 시저스기어(400)와 캠기어(300)의 이탈을 방지하기 위한 컵 스프링, 시저스기어(400)와 캠기어(300)를 고정시키기 위한 스냅링 및 시저스기어(400)와 캡기어를 회전시키는 종래의 시저스스프링을 시저스스프링(600)으로 통합시킬 수 있는 효과가 있다.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.

100: 캠샤프트
200: 엔드피스
210: 압입홈
215: 압입돌기
230: 삽입홈
300: 캠기어
400: 시저스기어
500: 볼트
510: 볼트캡
520: 막대부
600: 시저스스프링
610: 직선부

Claims

동축으로 연결되되 상대 회전되는 시저스기어 및 캠기어;
일측이 캠샤프트에 압입되어 상기 캠샤프트과 함께 회전되고 타측이 상기 시저스기어와 면접촉되며 원주면 상에 상기 캠기어가 압입되는 엔드피스;
상기 시저스기어의 내경에 결합되며 상기 엔드피스를 관통하여 상기 캠샤프트에 삽입되는 볼트; 및
일측이 상기 엔드피스와 결합되고 타측이 상기 볼트와 결합된 시저스스프링;을 포함하며,
상기 시저스스프링은 상기 엔드피스의 회전 시 상기 볼트를 통해 상기 시저스기어를 상기 캠기어에 대해 상대 회전시키며 상기 시저스기어가 상기 캠기어를 향해 밀착되도록 하는 것을 특징으로 하는 시저스기어의 안티 백래시 구조.
제 1 항에 있어서, 상기 엔드피스는,
상기 캠기어가 상기 시저스기어와 맞닿으며 상기 엔드피스에 압입되도록 상기 엔드피스의 원주면 상에 형성된 압입홈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시저스기어의 안티 백래시 구조.
제 1 항에 있어서, 상기 볼트는,
상기 시저스기어의 내경에 압입되는 볼트캡; 및
상기 볼트캡과 결합되는 막대부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시저스기어의 안티 백래시 구조.
제 3항에 있어서, 상기 막대부의 외경 및 상기 볼트캡의 내경에 각각 암나사산 및 수나사산이 형성된 것을 특징으로 하는 시저스기어의 안티 백래시 구조.
제 1 항에 있어서, 상기 엔드피스의 내경은 상기 볼트의 외경보다 크게 형성되어 상기 볼트가 상기 엔드피스의 내부에서 회전되는 것을 특징으로 하는 시저스기어의 안티 백래시 구조.
제 1 항에 있어서, 상기 엔드피스는,
상기 시저스스프링의 측부에 상기 시저스스프링을 수용하도록 형성된 삽입홈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시저스기어의 안티 백래시 구조.
제 6 항에 있어서, 상기 시저스스프링은,
상기 삽입홈에 삽입되어 상기 시저스스프링과 상기 엔드피스를 결합시키는 직선부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시저스기어의 안티 백래시 구조.
제 1 항에 있어서, 상기 시저스스프링은,
상기 볼트를 수직으로 관통하여 상기 시저스스프링과 상기 볼트를 결합시키는 관통부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시저스기어의 안티 백래시 구조.