KR20030007902A - 통합형 동력 전달 구동 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연 엔진용 동력 전달 구동 장치의 개량에 관한 것이다. 상기 구동 장치는 상기 내연 엔진의 크랭크샤프트 사이에 동력 전달용 가요성 링크 매체를 갖는 형태의 것이다. 상기 구동 장치는 구동 프레임, 이 구동 프레임 상에 해제 가능하게 장착된 캠샤프트 스프로킷, 상기 구동 프레임 상에 해제 가능하게 장착된 크랭크샤프트 구동휠, 상기 구동 프레임 상에 장착된 엔진 부속품, 상기 엔진 부속품의 샤프트 상에 장착된 부속품 구동휠, 캠샤프트 스프로킷, 크랭크샤프트 구동휠, 가요성 링크 매체에 의해 각각 끌리게 되는 부속품 구동휠을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

통합형 동력 전달 구동 장치 및 방법{INTEGRATED POWER TRANSMISSION DRIVE AND METHOD}

내연 엔진은 엔진의 주요 목적과 관련이 없는 장치로 전달되고 보통 그것의 크랭크샤프트에서 얻을 수 있는 기계적 동력의 일부를 필요로 한다. 이러한 주요 목적에는 차량을 위한 기동력을 제공하거나 움직이지 않는 설비에 전기 혹은 유압 동력으로 전환되는 동력을 공급하는 것이 포함된다. 이러한 장치들 중 몇몇은 통상 엔진 액세서리 혹은 부속품이라 불린다. 엔진의 지속적인 작동에 필요한 기능을 수행하는 장치도 이들 부속품에 포함된다. 이들은 엔진 오일 압력을 공급하는 오일 펌프, 카뷰레터 혹은 연료 분사 시스템에 공급된 연료를 압축하는 연료 펌프, 매니폴드 압력을 증가시키는 과급기, 자석 발전기, 점화 스파크를 공급하는 제너레이터 혹은 알터네이터, 엔진 냉각계를 통해 냉각제의 순환을 일으키는 물 펌프를 포함한다.

엔진의 주요 목적이나 엔진의 지속 작동 중 어느 하나와 관련 없는 기능을 수행하는 부속품이 또한 존재한다. 이들 부속품의 예로는 파워 보조 스티어링 유닛을 압축하기 위한 파워 스티어링 펌프, 점화 시스템을 제외한 차량의 전기 계통에 전력을 공급하는 제너레이터 혹은 알터네이터, 소정의 차량 시스템에 동력을 분배하는 진공 펌프, 에어 컨디셔닝 압축기가 포함된다.

또한, 크랭크샤프트의 기계적 동력은 종종 엔진 가스의 흐름을 제어하는 밸브를 조작하기 위해 분기되어야 한다. 이는 통상적으로 일정 시간 후 작동되게 하는 방식으로 밸브가 조작되도록 크랭크샤프트에서 하나 이상의 캠샤프트로의 동력의 동기식 전달을 포함한다.

거의 가장 간단한 엔진에 있어서, 엔진 부속품과 밸브열에 동력을 공급하기 위해 기어 구동식 혹은 가요성 링크 구동식 동력 전달 장치 중 하나를 사용하였다. 가요성 링크 동력 장치는 비동기식 동력 전달 벨트, 동기식 동력 전달 벨트, 및 체인과 합체되는 장치를 포함한다.

기어 구동식 장치 혹은 기어열은 구동 장치의 배치에 있어서, 그리고 부속품, 크랭크샤프트, 캠샤프트 및 이들 간의 기하학적 관계에 있어서 한정된 융통성을 부여한다. 기어는 축방향 얼라인먼트 및 분리, 평평한 얼라인먼트의 관점에서 서로 엄격한 관계로 유지되어야 한다. 또한, 크랭크샤프트에 대한 동력 출발점의 구조의 변화에 이용 가능한 한정된 전체의 기하학적 형상이 존재하다. 기어열은또한 과도하게 불필요한 소음을 발생하는 경향이 있다. 더욱이, 이러한 기어열은 일반적으로 엔진을 윤활시키는 것을 필요로 한다. 그러나, 기어열은 광범위의 회전 속도에 걸쳐 상당한 동력을 전달할 수 있다. 따라서, 기어열은 중장비의 대형 엔진의 용례, 예컨대 대형 트럭 등의 압축 점화 형태의 용례에 매우 적합하다는 것이 밝혀졌다.

이러한 기어열은 일반적으로 엔진 상에 장착되어야 하는 복합적인 아이들 기어를 필요로 하기 때문에, 밸브열과 엔진 부속품에 적절한 지지와 구동을 적용하는 문제와 관련하여 더욱 복잡해진다. 엔진 밸브열과 부속품들이 구동되어야 하는 회전 속도와, 이러한 밸브열과 부속품의 비교적 높은 토크의 요구 조건에 기인하여, 구동열을 구성하는 개개의 기어는 매우 정확해야 한다. 이러한 고품질의 수행 능력은, 구동열을 구성하는 각각의 기어를 매우 주위 깊게 위치시켜 맞물리는 기어 톱니 사이의 적절한 기어 래쉬(lash)를 제공하지 못한다면, 완전하게 달성될 수 없다. 최적의 기어 래쉬를 얻지 못하면, 기어에 심각한 손상을 초래할 수 있고, 이는 기어열의 검사와 관련되는 추가 비용과 시간 소모를 유발한다.

전술한 한정 사항 및 요구 사항을 수용하기 위한 시도에 의해 다양한 장착 방법들이 도출되었다. 예컨대, 몇몇 엔진에 있어서, 부속품 구동 기어를 엔진의 실린더 블록 상에 직접 장착하였다. 그러나, 기어를 실린더 블록 상에 직접 장착하는 것은 부속품 및 아이들 기어의 샤프트를 수용하기 위해 블록에 보어를 기계 가공하여야 한다. 더욱이, 이러한 보어들은 크랭크샤프트와 캠샤프트에 대해 그리고 보어들 간에 정확한 간격을 유지해야 한다. 단지 하나의 보어만이라도 기계 가공에 오차가 있으면 실린더 블록이 쓸모 없게 되어 폐기 처분해야 하므로 비용 손실이 커지게 된다. 보어를 정확하게 위치 설정할 때에도, 적절한 기어 래쉬를 얻기 위해 별도의 얼라인먼트 장치가 요구된다.

또 다른 방법은 크랭크샤프트 기어, 부속품 기어, 캠샤프트 기어를 포함하는 기어열의 모든 기어가 장착되어 이들 전부가 그 위에서 하나의 유닛으로 조립하게 되는 골격을 만드는 것이다. 그 다음, 상기 유닛을 실린더 블록 상에 장착한다. 이는 요구되는 엄격한 상호 관계에 따라 기어의 조립 및 유지를 행할 수 있게 해주며, 실린더 블록 내에 직접 보어를 정확하게 기계 가공할 필요가 없게 만든다. 보어에 수용되는 기어 샤프트는 여전히 골격 상에서 정확하게 위치 설정되어야 한다. 그러나, 기계 가공에서 오차가 발생하면 골격만이 쓸모 없게 된다. 부정확하게 보어 가공된 골격의 폐기와 관련하게 제조업자들에게 부가되는 비용은 부정확하게 보어 가공된 엔진 실린더 블록의 폐기에 드는 비용보다 현저하게 적다.

부속품 및 이와 관련한 기어를 하나씩 제거하여 교체하는 것은 전술한 바와 같은 기어열 요구 조건으로 인해 매우 실용적이지 못하다. 이에 따라, 골격 상에 소정의 부속품을 장착해야 한다. 콜튼(Chorlton)에 허여된 미국 특허 제1,647,434호에는 이러한 장치가 개시되어 있다.

부속품과 밸브열을 구동하는 가요성 링크 동력 전달 장치는 이러한 제한 및 요구 조건에 직면하지 않는다. 아이들 기어, 구동 기어 혹은 부속품들의 정확한 배치와 관련한 요구 사항이 현저히 줄어든다. 부속품과 캠샤프트는 실질적으로 광범위의 위치에 걸쳐 배치될 수 있다. 기어열의 정확한 요구 조건이 없으면, 부속품들을 하나씩 제거하여 교체하는 것이 가능해진다. 또한, 가요성 링크 전달, 특히 동력 전달 벨트를 이용하는 경우 더 조용해지는 경향이 있다.

이러한 특성은, 자동차 엔진 용례에 있어서 가요성 링크 동력 전달이 부속품 및 밸브열을 구동하는 것을 지배하도록 해준다. 일반적으로, 가장 통상적인 구성은 각각의 부속품이 별도의 장착 지점 혹은 브래킷 상에, 엔진의 실린더 블록 혹은 실린더 헤드 상에 장착되게 하는 것이다. 그 다음, 하나 이상의 비동기식 동력 전달 벨트가 크랭크샤프트 구동휠로부터 각 부속품과 관련된 각 구동휠까지의 간극을 갖도록 한다. 비동기식 동력 전달 벨트와 관련한 구동휠은 풀리 혹은 도르래 바퀴이다. 또한, 텐셔너를 실린더 블록 상에 분리 가능하게 장착하여 동력 전달 구동 장치가 쉽게 적절하게 작동되도록 벨트에 긴장을 가하는 것이 일반적이다.

일반적으로, 캠샤프트는 엔진의 실린더 헤드에 배치된다. 구동휠은 캠샤프트에 고정된다. 추가의 가요성 링크가 크랭크샤프트 구동휠로부터 캠샤프트 구동휠까지의 간극을 갖게 한다. 크랭크샤프트와 함께 캠샤프트의 동기식 작동의 필요성으로 인해, 가요성 링크는 동기식 동력 전달 벨트 혹은 체인 중 하나로 될 것이다. 어느 경우라도, 크랭크샤프트와 캠샤프트 양자를 위한 구동휠은 스프로킷으로 된다. 부속품 구동과 마찬가지로, 캠샤프트 구동도 또한 구동 장치의 적절한 작동이 용이해지도록 가요성 링크를 긴장시키기 위해 실린더 블록 혹은 헤드 상에 직접 장착된 텐셔너를 이용한다. 일반적으로, 가요성 링크 캠샤프트 구동 장치는 엔진의 전방면과 전방 엔진 커버의 협동에 의해 덮이게 된다. 이로 인해 먼지, 부스러기, 물 등의 외부 환경의 영향으로부터 구동 장치가 보호된다.

각각의 부속품을 별도의 브래킷 상에 장착하는 대신에 전방 커버의 일부로서 부속품을 위한 장착 지점을 제공하는 것이 있다. 호스만(Hausmann) 등에 허여된 미국 특허 제5,692,466호에는 이러한 방법이 개시되어 있다. 이러한 방법의 장점은, 1) 통상적으로 사용되는 부속품 지지 브래킷을 생략하여 비용과 중량을 감소할 수 있다는 점, 2) 부속품에 양호한 반응력 전달을 초래하도록 장착 강도를 부여하는 점, 3) 캠샤프트 구동 커버의 공진 주파수를 증가시켜 부속품의 진동을 크게 감소시키고 엔진 작동 중의 엔진 소음을 줄일 수 있다는 점, 4) 엔진 실린더 블록의 전방면을 위한 주조 구조를 간단하게 할 수 있다는 점이다. 상기 호스만의 특허에는, 커버와 부속품의 조합체를 실린더 블록 상에 장착하기에 앞서 부속품을 커버 상에 먼저 장착시킬 수 있다는 것에 대해 전혀 언급 또는 개시가 없다.

또 다른 방법은 엔진 부속품을 위한 단일의 장착 브래킷을 제공하는 것이다. 임의의 주어진 엔진과 관련한 모든 부속품의 일부를 하나로 모아 브래킷 상에 장착한다. 그 다음, 상기 브래킷과 이들 부속품들을 엔진의 실린더 블록 상에 하나의 유닛으로서 장착한다. 크랭크샤프트를 위한 풀리는 별도의 조작으로 크랭크샤프트 상에 장착된다. 이러한 장착이 완료되면, 그 다음 동력 전달 벨트를 풀리 주위에 설치한다. 이는 개선된 조립 방법의 현저한 효과를 발휘하여, 주요 조립의 라인에서의 조작에 필요한 몇몇 단계를 줄여 재고 항목이 감소되게 한다.

그러나, 이들 방법들 중 어느 것도 개별적으로 혹은 조합하더라도 본 발명의 고도로 통합된 가요성 링크 동력 전달 시스템으로부터 얻을 수 있는 장점을 완전히 달성하지 못하였다. 이러한 장점으로는 주요 조립 라인의 단계 수를 더 감축하여재고 부품을 더 감소시키는 것이 있다. 중요한 것은, 본 발명은 구동휠의 얼라인먼트에 관한 제어를 개선할 수 있는 기회를 제공하여 가요성 링크의 소음 및 마모 특성을 향상시킨다는 것이다. 또한, 이러한 제어의 향상은 치수 허용 오차를 엄격하게 하는 기회를 부여하여 더 컴팩트한 구동 장치를 제공하게 된다. 동기식 구동 장치는, 체인 구동 장치의 경우, 양호한 만족할 만한 결과를 도출하기 위해 청결을 유지해야 하고 매우 윤활이 잘 된 환경을 필요로 한다. 본 발명은 캠샤프트와 관련한 구동 장치의 동기 부분의 밀폐를 증대시켜 이물질의 침투나 윤활제의 누수를 감소시킬 수 있는 또 다른 장점을 제공한다.

이들 장점 모두는 자동차 제조업자들에 매우 유익한 것이다. 이들 장점에 의해 조립 비용을 줄일 수 있다. 또한, 동력 장치를 더 소형으로 구성하여 더 작은 엔진 격실을 만들 수 있고, 주어진 크기의 자동차에 대해 더 큰 내부 공간을 확보할 수 있게 해준다. 그 결과, 소음 및 마모 감소는 품질에 대한 소비자의 인지력 향상과 호평을 받게 해주며, 보증 수리 회수를 줄일 수 있게 한다.

따라서, 엔진 구동 프레임에 합체되는 고도의 통합된 가요성 링크 동력 전달 시스템의 필요성이 여전히 존재하게 되는데, 여기서 관련된 구동휠을 포함하는 모든 부속품 혹은 거의 전부는 미리 조립되고, 다른 구동휠 모두는 엔진 상에 최종적으로 장착하기 위한 준비 단계에서 고정되며, 부속품 구동 장치(들)는 구동 휠 상에 가요성 링크의 배치를 가능하게 하는 형상이 되고, 부속품 구동 장치와 별도로 혹은 그 일부인 캠샤프트 구동 장치는 스프로킷 주위에 가요성 링크의 구조를 포함하는 형상이 되며, 외부로부터 캠샤프트 구동 장치의 보호를 향상시킬 수 있다.

본 발명은 일반적으로 내연 엔진 캠샤프트, 부속품(accessories) 및 이들의 장착과 관련한 가요성 링크 동력 전달 구동 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 공간의 효율과 엔진 조립의 효율을 더 쉽게 향상시키기 위한 상기 가요성 링크 구동 장치의 통합에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 가요성 링크 동력 전달 구동 장치와, 차량의 내연 엔진과 관련된 부속품들을, 관련된 엔진으로부터 분리 가능한 유닛으로 통합하는 것과, 그것의 사용 방법에 관련한 것이다.

도 1은 종래의 부속품 구동 구조를 도시한 도면이며,

도 2는 종래의 듀얼 오버헤드 캠 구동 장치를 도시한 도면이고,

도 3은 엔진 구동 모듈 프레임의 입면도이며,

도 4는 도 7의 선 4-4를 따라 취한 단면도이고,

도 5는 캠샤프트 구동 장치를 도시하는 엔진 구동 모듈의 입면도이며,

도 6은 색인된 캠샤프트 스프로킷을 도시한 상세도이고,

도 7은 캠샤프트 구동 장치 커버가 설치되어 있는 엔진 구동 모듈 프레임의 입면도이며,

도 8은 캠샤프트 구동 장치 커버와 부속품이 설치되어 있는 엔진 구동 모듈 프레임의 입면도이고,

도 9는 부수적인 브래킷 장치의 후방 입면도이며,

도 10은 부수적인 브래킷 장치의 측면도이고,

도 11은 부수적인 브래킷의 측면도이며,

도 12는 부수적인 브래킷 장치의 측면도이고,

도 13은 구동 프레임과 크랭크샤프트 상에 조립된 비틀림 진동 댐퍼를 포함하는 캠샤프트 구동휠의 상세도이며,

도 14는 동기 벨트에 의해 구동된 알터네이터 스타터를 구비하는 변형례를 도시한 도면이고,

도 15는 연료 분사 펌프 부품을 포함하는 변형례를 도시한 도면이며,

도 16은 알터네이터 스타터의 측단면도이고,

도 17은 연료 분사 펌프의 측단면도이며,

도 18은 파워 보조 스티어링 펌프 유체 리저버를 도시한 정면도이고,

도 19는 리프팅 프레임의 사시도이며,

도 20은 엔진 조립체를 위한 얼라인먼트 프레임의 측단면도이고,

도 21은 구동 토크 제어 링크를 구비하는 엔진의 정면도이며,

도 22는 오일 통로를 포함하는 변형례의 측단면도이고,

도 23은 오일 통로를 포함하는 변형례의 정면도이고,

본 발명의 목적은 주요 조립 라인 단계 수를 감소시키고, 부품 재고를 감소시킬 수 있는 가요성 링크 동력 전달 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 구동휠의 얼라인먼트에 관한 제어를 개선할 수 있는 기회를 제공하여 가요성 링크의 소음 및 마모 특성을 향상시키고, 더 컴팩트한 구동 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 캠샤프트와 관련한 구동 장치의 동기 부분의 밀폐를 향상시키는 데 있다.

본 발명의 전술한 목적 및 다른 목적을 달성하기 위해, 본 명세서에는 통합형 동력 전달 구동 장치 및 방법이 기재되어 있다. 본 발명은 내연 엔진용 동력 전달 구동 장치의 개량에 관한 것이다. 상기 구동 장치는 상기 내연 엔진의 크랭크샤프트 사이에 동력 전달용 가요성 링크 매체를 갖는 형태의 것이다. 상기 구동 장치는 구동 프레임, 이 구동 프레임 상에 해제 가능하게 장착된 캠샤프트 스프로킷, 상기 구동 프레임 상에 해제 가능하게 장착된 크랭크샤프트 구동휠, 상기 구동 프레임 상에 장착된 엔진 부속품, 상기 엔진 부속품의 샤프트 상에 장착된 부속품 구동휠, 캠샤프트 스프로킷, 크랭크샤프트 구동휠, 가요성 링크 매체에 의해 각각 끌리게 되는 부속품 구동휠을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 명세서에 기재되어 그 일부를 형성하고, 유사한 부품에 대한 도면 부호를 동일하게 기재한 도면이 본 발명의 양호한 실시예와, 본 발명의 원리를 설명할 목적으로 첨부되어 있다.

일반적으로 사용되는 부속품 구동 장치의 구조가 도 1에 도시되어 있다. 부속품이 부착되어 있는 인라인 4실린더 내연 엔진(10)의 정면도가 도시되어 있다. 상기 부속품은 알터네이터(12), 에어 컨디셔닝 압축기(14) 및 파워 스티어링 펌프(16)를 포함한다. 알터네이터(12) 대신에 알터네이터 스타터 혹은 제너레이터 스타터를 또한 사용할 수 있다. 각각의 부속품에는 알터네이터 풀리(18), 에어 컨디셔닝 풀리(20) 및 파워 스티어링 펌프 풀리(22)가 합체되어 있다. 크랭크샤프트(24)(도 2 참조)는 풀리(26)를 구비하며, 제1 풀리 부분(28)과 제2 풀리 부분(30)이 그 위에 장착되어 있다. 제1 텐셔너(34)는 제1 텐셔너 풀리(42)를 제1 동력 전달 벨트(32)에 반하여 편의시킨다. 제1 동력 전달 벨트(32)는 파워 스티어링 펌프 풀리(22), 제1 풀리 부분(28) 및 제1 텐셔너 풀리(42)를 중심으로 혹은 그 주위에 감긴다. 제1 벨트(32)는 제1 텐셔너 풀리(42)에 의해 편향되어풀리(22, 26) 상에 긴장된다. 제2 텐셔너(38)는 제2 텐셔너 풀리(40)를 편의시켜 제2 동력 전달 벨트(36)를 편향시킨다. 상기 제2 벨트(36)는 풀리(18, 20, 40)와 제2 풀리 부분(30) 주위에 감긴다. 제1 벨트(32)와 제2 벨트(36)는 비동기성이고, 일반적인 v자 리브형이다. 또한, 엔진의 전방 커버(44)가 도시되어 있다.

도 2에는 일반적인 듀얼 오버헤드 캠 드라이브 시스템이 도시되어 있다. 내연 엔진(10)은 2개의 캠샤프트(46)를 구비하는 것으로 도시되어 있다. 캠샤프트 위에는 스프로킷(50)이 배치되어 있다. 크랭크샤프트(24)는 그 위에 장착된 크랭크샤프트 스프로킷(54)을 구비한다. 캠샤프트를 구동하는 것에 추가하여, 도시된 장치는 또한 관련된 물 펌프 스프로킷(58)을 경유하여 물 펌프(56)를 구동한다. 이 장치는 동기식 텐셔너 풀리(62)를 동기식 동력 전달 벨트(48)에 반하여 편의시키는 동기식 텐셔너(60)에 의해 긴장된다.

현재 실시되는 일반적인 조립 절차는, 엔진이 메인 조립 라인상의 지정된 스테이션(들)에 도달하였을 때, 그 엔진(10) 위에 캠샤프트 스프로킷(50), 동기식 텐셔너(60)(풀리(62) 포함), 물 펌프(56)(스프로킷(58) 포함) 및 크랭크샤프트 스프로킷(54)을 조립하는 것이다. 나중에, 메인 조립 라인에서, 동기식 동력 전달 벨트(48)를 스프로킷(50, 54, 58)과 풀리(62) 주위에 감는다. 전방 엔진 커버(44)는 엔지(10) 상에 밀봉식으로 배치된다. 계속해서, 메인 조립 라인에서, 크랭크샤프트 풀리(26), 알터네이터(12), 에어 컨디셔닝 압축기(14), 파워 스티어링 펌프(16), 제1 텐셔너(34) 및 제2 텐셔너(38)를 엔진(10) 위에 장착한다. 알터네이터(12), 에어 컨디셔닝 압축기(14), 파워 스티어링 펌프(16), 제1 텐셔너(34) 및제2 텐셔너(38)는 통상적으로 관련된 풀리(18, 20, 22, 42, 40)에 각각 미리 조립되어 있다. 하지만 전술한 바와 같이, 동력 전달 벨트(32, 36)는 풀리(18, 20, 22, 26, 40, 42)를 중심으로 혹은 그 주위에 감긴다.

본 발명은 자동차 제작에서 가장 중요한 조립 경로의 신뢰성을 증대시키고, 전술한 단계들을 하나 이상의 덜 중요한 조립 경로로 대체함으로써 전체 조립비를 감소하는 장점에 의해 메인 조립 라인으로부터 이러한 조립 단계의 대부분 혹은 전부를 생략한다. 이는, 이전까지 수많은 종류의 부품 및 단편을 보급하여 왔던 구동 모듈의 부품을 형성하는 단일의 제작 제품에서 많은 기능을 충족시키도록 채택된, 엔진 구동 장치 프레임 혹은 향상된 전방 엔진 커버를 제공함으로써 달성된다. 더욱이, 그것은 조립 공정을 비용면에서 더 효율적으로 만들기 위해 이전에 실현 불가능하였던 프레임 상에 이탈 가능 및/또는 회전 가능한 장착을 포함하여 풀리, 도르래, 동기 벨트 혹은 체인 스프로킷 등의 구동 휠 혹은 이들 특성을 조합한 구동휠의 기능을 수행한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 양호한 실시에 따른 프레임(64)이 개략적으로 도시되어 있다. 일반적인 형상에 있어서, 이 프레임은 보강재(68)에 의해 보강된 베이스 플레이트(66)를 포함한다. 보강재(68)의 실제 형상은 특정의 응용례에 따라 변할 것이다. 주변 벽(74)은 베이스 플레이트(66)의 주변의 상당 부분으로부터 연장하고, 엔진(10)의 전방부의 형상, 특히 실린더 헤드(70)와 실린더 블록(72)을 조합한 전방 형상에 실질적으로 일치한다. 베이스 플레이트(66)의 형상은 엔진(10)의 전방의 형상을 적응시켜 베이스 플레이트(66)와 엔진(10)의 전방간의 균형을 이루도록 한다. 프레임(64)은 부속품, 텐셔너, 구동 휠 및 엔진 샤프트를 장착 또는 수용하는 수용 영역을 포함한다. 캠샤프트와 스프로킷 수용 영역(76)이 존재한다. 캠샤프트(46)의 부착 단부(84)는 프레임(64)이 엔진(10) 상에 장착될 때 이들 영역을 통해 돌출한다. 캠샤프트와 스프로킷 수용 영역(76)의 외측 주변은 스프로킷 리테이너(78)가 된다. 도 4 및 도 6에 더욱 상세히 도시된 바와 같이, 리테이너(78)는 캠샤프트 스프로킷(50)의 내측면(82)에 밀접하게 일치하는 외측면(80)을 갖는 중공의 절두체이다. 이러한 일치는 분리 가능하게 끼워 맞춤을 실시할 수 있게 해주며, 캠샤프트 스프로킷(50)은 리테이너(78) 상에 가볍게 압박되어 엔진(10)에 완성된 모듈을 조립하기 위해 대기하는 위치에 유지될 수 있다. 스프로킷(50)을 리테이너(78)에 분리 가능하게 장착시킨 후, 엔진(10)에 프레임(64)을 장착하는 작동은 부착 단부(84)를 압박하여 스프로킷(50)과 정합되도록 하며, 리테이너(78)로부터 스프로킷(50)이 해제되도록 강제한다. 파스너(86)를 조임으로써 캠샤프트(46) 상에 캠샤프트 스프로킷(50)의 장착이 완료된다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 양호한 실시예에 따른 리테이너(78)는 중공의 절두체의 형태이다. 도시는 생략하였지만, 다른 형상 및 기법이 또한 적용되어도 좋다. 이는 분할된 중공의 절두체, 포스트, 혹은 내측 표면(82)과 전제적으로 혹은 부분적으로 정합되도록 채택된 핀을 포함한다. 전술한 리테이너 각각의 외측 표면(80)은 노치, 릿지 혹은 스프로킷(50)을 리테이너(78)로부터 해제하는데 요구되는 힘을 조절하기 위해 내측 표면(82)과 협동하도록 채택된 다른 직물을 포함할 수 있다. 이와 유사하게, 내측 표면(82)은 동일한 목적으로 직물로 구성될 수 있다. 접착제가 상기 표면(80, 82) 사이에 부가되어도 좋다. 또한, 접착제는 스프로킷(50)과 베이스 플레이트(66) 사이에서 리테이너(78)를 형성하기 위한 접촉점에 위치될 수 있다.

도 5 및 도 6은 캠샤프트 스프로킷(50) 상의 얼라인먼트 구멍(88)을 도시한 것이다. 도시한 바와 같이, 본 발명의 양호한 실시예는 핸들(92)과 얼라인먼트 핀(94)을 구비하는 얼라인먼트 클립(90)을 포함한다. 스프로킷 리테이너(50)는 핀 리시버(96)와 일체로 된다. 캠 스프로킷(50)은 스프로킷 리테이너(78) 상에 해제 가능하게 장착되고 얼라인먼트 클립(90)이 얼라인먼트 구멍(88)을 통해 얼라인먼트 핀(94)과 함께 배치되어 핀 리시버(96)로 삽입될 때, 캠샤프트 스프로킷(50)의 회전 방위는 고정된다. 크랭크샤프트(24)와 캠샤프트(46)의 회전 관계는 엔진(10)의 적절한 작동에 있어 중요하다. 캠샤프트 스프로킷(50)을 캠샤프트(46)에 키이 고정과 함께 프레임(64) 상에 캠샤프트 스프로킷(50)의 고정은 참조점을 정하게 되고, 이것에 의해 크랭크샤프트(24)와 크랭크샤프트 스프로킷(54)은 캠샤프트(46)와 캠샤프트(24) 사이의 중요한 관계를 확립하기 위해 회전 가능하게 정렬될 수 있다.

캠샤프트 스프로킷(50)을 해제 가능하게 보유하는 동시에 이들의 회전 방위를 고정하는 또 다른 접근법은 도시는 생략하였지만 전술한 양호한 실시예에서 사용하지 않은 얼라인먼트 구멍(88)과 정렬 상태로 있는 추가의 핀 리시버(96)와 합체시키는 것이다. 그 다음, 4개의 핀 리시버(96) 모두를 나사 체결할 수 있다. 최종 단계는 파스너를 얼라인먼트 구멍(88)을 통해 핀 리시버(96)로 나사 체결하여, 캠샤프트 스프로킷(50)이 캠샤프트(46) 상에서의 장착시 적절한 축방향의 정렬을 찾을 수 있도록 하기에 충분하게 파스너를 느슨하게 남게 하는 것이다. 프레임(64)이 엔진(10) 상에 장착된 후, 파스너는 제거되어 캠샤프트 스프로킷(50)을 해제시킬 수 있다.

얼라인먼트 구멍(88)은 2개의 캠 스프로킷(50) 사이의 간극으로 간단히 미끄러져 캠 스프로킷(50)의 톱니와 맞물리는 간단하게 성형된 장치의 사용에 의해 생략할 수 있다. 단일 캠 엔진에는 이 방법을 적용하지는 못한다.

또한, 캠샤프트 스프로킷(50)은 저어널 지지부(98)와 캠샤프트 스프로킷 허브(100)의 계면에서 캠샤프트 스프로킷(50)을 저어널시킴으로써 회전 가능하게 유지할 수 있다. 이러한 구조는 캠샤프트 스프로킷(50)의 회전 방위를 고정시키기 위해 여전히 얼라인먼트 클립(90)을 사용한다. 이러한 실시예에 따르면, 스프로킷 리테이너(78)는 설치되지 않으며, 저어널링은 캠샤프트(46) 상에 분리 가능하게 장착될 때, 캠 스프로킷(50)의 약간의 측방향 움직임을 허용하도록 느슨하게 되어야 한다.

도 3을 참조하면, 프레임(64)은 또한 동기식 텐셔너 장착 지점(102), 물 펌프 장착 지점(104), 파워 스티어링 펌프 장착 지점(106), 알터네이터 장착 지점(108), 아이들 장착 지점(110), 사형 벨트 텐셔너 장착 지점(112), 에어 컨디셔너 압축기 장착 지점(114) 및 크랭크샤프트 수용 영역(116)을 포함한다. 복수개의 장착 구멍(118)은 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 캠 구동 장치 커버(130)를 프레임(64)에 체결하기 위한 주변 벽(74)을 따라 배치된다. 이러한 양호한 실시예는 전방으로부터 엔진(10)을 지지하기 위한 모터 장착 브래킷(120)을 포함한다.따라서, 관통 구멍(124)이 마련되어 있는 강성의 포스트(122)가 엔진(10)과 모터 장착 브래킷(120) 사이의 연결을 강화시키기 위해 제공된다. 그러나, 많은 응용례에서는 장착 브래킷(120)을 포함하지 않는다.

도 13을 참조하면, 크랭크샤프트 풀리(126)의 해제 가능한 장착 구조가 도시되어 있다. 풀리 허브(132)는 이 허브(132)와 크랭크샤프트 스프로킷(54) 사이의 접촉점 근처에서 허브(132)를 에워싸는 구속용 홈(134)을 구비한다. 이 홈(134)은 정위치에 풀리(126)를 느슨하게 유지하기 위해 캠 구동 장치 커버(130)의 하부에 형성된 제1 돌출부(136)와 주변 벽(74)의 일부에 형성된 제2 돌출부(138)와 협동한다. 특정의 응용례에 있어서, 제1 돌출부(136)는 크랭크샤프트 풀리(126)를 적절하게 유지하여 제2 돌출부(138)의 필요성을 배제한다. 상기 도면에 도시된 양호한 실시예에 따르면, 풀리(126)는 비틀림 진동 댐퍼이다. 따라서, 이 풀리(126)는 관성 링(140)과 고무 인서트(142)를 구비한다.

도시된 실시예에 따르면, 엔진 오일 펌프(144)는 베이스 플레이트(66)에 고정된다. 펌프(144)는 펌프 본체(146)와 펌프 로터(148)를 포함한다. 로터(148)는 크랭크샤프트(24)에 의해 직접 구동되며, 동기식 동력 전달 벨트(48), 크랭크샤프트 스프로킷(50), 크랭크샤프트 스프로킷(54), 동기식 텐셔너(60), 동기식 텐셔너 풀리(62), 물 펌프(56) 및 물 펌프 스프로킷(58)을 포함하는 동기식 크랭크샤프트 구동 장치와 기계적으로 연통하고 있다. 물 펌프 스프로킷(58)은 또한 벨트(48)의 다른 쪽에 의해 구동된 풀리일 수 있다. 더욱이, 물 펌프(56)는 동기식 동력 전달 벨트(98)에 의해 교대로 구동되거나, 또는 도시된 오일 펌프(144)와 유사한 방법으로 직접 구동된다. 마찬가지로, 오일 펌프(144)는 동기식 동력 전달 벨트(49) 혹은 비동기식 동력 전달 벨트(98)에 의해 구동될 수 있다. 크랭크샤프트 돌출부의 오일 밀봉부(150)는 펌프 본체(146)와 스프로킷(54)의 계면을 밀봉한다.

실제로 프레임(64)이 설치된다. 캠샤프트 스프로킷(50)은 전술한 바와 같이 캠샤프트 스프로킷 수용 영역(76)에서 해제 가능하게 혹은 회전 가능하게 장착된다. 물 펌프(56)와 이에 연관된 스프로킷(58)은 물 펌프 장착 지점(104)에서 장착된다. 동기식 텐셔너(60)와 이에 연관된 풀리(62)는 동기식 텐셔너 장착 지점(102)에 장착된다. 오일 펌프(144)는 크랭크샤프트 수용 영역(116)에 장착된다. 압축 점화 엔진에서와 같이 동기식 연료 펌프 작동을 요구하는 응용례에 있어서, 연료 펌프는 동기식 동력 전달 벨트(48)에 의해 구동되도록 적절한 위치에서 베이스 플레이트(66) 상에 장착될 수 있다. 크랭크샤프트 풀리(126)와 크랭크샤프트 스프로킷(54)을 조합하여 설치해도 좋다. 이들은 별도로 공급된 품목이거나 일체형 유닛일 수 있다.

추가적으로, 동기식 구동 장치는 용례에 따라 하나 이상의 비동기식 동력 전달 벨트를 포함해도 좋다. 상기 양호한 실시예에 따르면, 동기식 동력 전달 벨트(48) 및 비동기식 동력 전달 벨트(98) 양자는 가요성 링크 동력 전달 매체의 일부를 형성한다. 하나 이상의 동기식 혹은 비동기식 동력 전달 벨트를 필요로 하는 상기 용례에 있어서, 이러한 벨트 모두는 가요성 링크 동력 전달 매체를 형성한다. 전술한 벨트 중 임의의 것을 체인으로 교체 가능할 경우, 그 체인 혹은 체인과 벨트의 조합은 가요성 링크 동력 전달 매체를 형성한다.

동기식 동력 전달 벨트(48)는 스프로킷(50, 54, 58, 62) 주위에 감기도록 설치된다. 얼라인먼트 클립(90)은 얼라인먼트 구멍(88)과 핀 리시버(96)를 통해 삽입된다. 캠샤프트 스프로킷(50)은 전술한 바와 같이 클립(90)을 삽입에 의해 회전 가능하게 고정될 때, 동기식 동력 전달 벨트(48)의 열은 크랭크샤프트 스프로킷(54)을 회전 가능하게 고정한다. 구속용 홈(134)은 제2 돌출부(138)에 정합된다. 그 다음 캠 구동 장치 커버(130)를 주변 벽(74)에서 프레임(64) 상에 고정한다. 초기에, 제1 돌출부(136)는 구속용 홈(134)에 정합된다. 이는 캠 구동 커버(130)가 구속용 홈(134)을 향해 경사지도록 해준다. 이러한 작동은 풀리(126)와 스프로킷(54)을 제1 및 제2 돌출부(136, 138) 사이에서 각각 포위되게 한다. 캠 구동 장치 커버(130)는 그 다음 주변 벽(74)과 정합하여, 프레임 장착 구멍(118)으로 삽입되어 그것과 조여지게 될 파스너(도시 생략)에 의해 그 벽에 체결된다. 이러한 조립 단계가 도 7에 도시되어 있다.

알터네이터(12), 에어 컨디셔닝 압축기(14), 동력 스티어링 펌프(16)는 이들에 각각 장착되어 대응하는 풀리(18, 20, 22)와 함께 설치된다. 또한, 사형 벨트 텐셔너(152)와 풀리(154) 및 아이들 풀리(156)도 설치된다. 이들 각각은 장착 지점(108, 114, 106, 112, 110) 각각에 장착되어 있다. 그 다음, 비동기 동력 전달 벨트(48)는, 벨트(48)의 교체를 허용하도록 사형 벨트 텐셔너(152)를 위로 젖힌 상태에서 풀리(18, 20, 126, 22, 154) 주위에 감기게 된다.

조립된 구동 장치의 모듈이 도 8에 도시되어 있다. 이제 엔진(10) 상에 하나의 유닛으로서 장착될 조건이 된다. 이 모듈은 구멍(122)을 통해 장착 볼트(158)를 삽입하고 실린더 블록(72)에 형성된 나사 구멍(도시 생략)과 정합되게 조임으로써 엔진(10)에 고정된다. 캠 스프로킷 파스너(86)와 캠샤프트 장착 볼트(128)를 삽입하여 죈다. 캠샤프트 파스너 접근 플러그(160)는 파스너(86)를 넘어 캠 구동 장치 커버(130) 내에 배치된다. 얼라인먼트 클립(90)은 제거된다.

구동 모듈(52)을 엔진(10)에 장착하는 것을 제외하고 모든 것은 주요 자동차 조립 라인 이외의 조립 라인에서 통상 이루어진다. 구동 모듈(52)을 엔진(10)에 고정하는 것만이 엔진 조립 라인 혹은 주요 자동차 조립 라인에서 정상적으로 완성될 것이다.

양호한 실시예에 따르면, 파스너(86)를 죄는 것과 클립(90)을 제거하는 것은 캠샤프트 스프로킷(50)을 스프로킷 리테이너(78)로부터 들어올리고, 캠샤프트 스프로킷(50)을 캠샤프트(46)와 제휴하여 회전되도록 해준다. 캠샤프트 장착 볼트(128)를 죄는 것은 구속용 홈(134)을 제1 및 제2 돌출부(136, 138)로부터 멀어지도록 상승시켜 크랭크샤프트 풀리(126)와 크랭크샤프트 스프로킷(54)이 캠샤프트(24)와 제휴하여 회전되도록 해준다. 그 다음, 텐셔너(152)는 작동 위치로 해제된다. 이 텐셔너(152)는, 구동 모듈(52)을 엔진(10) 상에 분리 가능하게 장착시킨 후, 엔진(10) 상에서 해제만 될 수 있으며, 그렇지 않으면 크랭크샤프트 풀리(126)는 장전되어 움직이지 않게 되는 위치로 당겨져 조립을 방해하게 된다.

구동 모듈(52)은 이제 엔진(10)에 분리 가능하게 고정된다. 즉, 파스너(86), 볼트(128, 158)를 제거함으로써, 구동 모듈(52)과 그 구성 부품 전부를 엔진(10)으로부터 분리할 수 있다. 이는 스프로킷(50, 혹은 54) 혹은풀리(126)가 각각 해제 가능하게 또는 회전 가능하게 장착되어 있는가에 상관없이 적용된다.

특정의 용례에 있어서, 부속품의 추가 지지부들이 요구될 수 있다. 도 9 내지 도 12에는 부수적인 브래킷(162)이 도시되어 있다. 이 브래킷(162)은 부속품(12, 14)과 엔진(10) 사이에 배치되어 각각에 볼트 체결되어 있다.

이하에서는 구동 모듈(52)을 엔진(10)의 전방에 장착하는 것에 대해 설명할 것이다. 엔진(10) 상의 다양한 장착 위치는 엔진(10)의 구조와 해당하는 동력 출발점 및 부속품에 따라 결정될 것이다. 구동 모듈(52)은 또한 자동차뿐만 아니라 각종 내연 엔진에도 적용할 수 있다. 이들 엔진은 트럭, 비포장 설비, 항공기 및 고정식 동력 공급원 장치의 것을 포함한다.

동기식 동력 전달 벨트(48) 대신에 체인을 사용할 수 있다. 이 경우 스프로킷(50, 54)은 체인을 위한 적절한 형상으로 개조되고, 동기식 텐셔너(60)는 풀리(62) 대신에 슬라이드를 통상 포함한다. 또한, 체인은 비동기식 동력 전달 벨트(98)로 대체될 수 있다. 이 경우, 스프로킷은 또한 풀리(18, 20, 22, 126, 154, 156)로 대체된다.

도 14에는 동기식 벨트(480)에 의해 구동된 알터네이터 스타터(201)를 구비하는 변형례가 도시되어 있다. 이 실시예에 있어서, 알터네이터 스타터(201)는 파스너(210)를 사용하여 장착 지점(200)에서 프레임(640)에 장착된다. 이 프레임(640)은 추가의 알터네이터 스타터 장착 지점을 제외하고 본 명세서 전반에 걸쳐 설명한 프레임(64)과 실질적으로 유사하다. 알터네이터 스타터(201)에 추가하여, 본 실시예는 전술한 바와 같이 다른 부속품과 임의의 알터네이터 스타터 (201)의 조합을 포함할 수 있다.

알터네이터 스타터(201)는 동기식 동력 전달 벨트(480)에 의해 구동된다. 벨트(48)는 알터네이터 스타터 스프로킷(202)과 맞물린다. 스프로킷(202)은 톱니가 형성되어 있는 프로파일을 갖는다. 그러나, 알터네이터 스타터 작동은 엔진 타이밍에 의해 좌우되지 않기 때문에, 스프로킷(202)은 또한 벨트(480)와 호환성이 있는 한 복수개의 립형 및 v 벨트를 구비하는 다른 특정의 벨트 프로파일을 포함할 수 있다. 아이들 풀리(203)는 캠샤프트 스프로킷(50)과 스프로킷(202) 사이에 배치된다. 벨트(480)는 실질적으로 벨트(48)와 유사하지만, 추가의 스프로킷(202)과 아이들 풀리(203)를 수용하기 위해 그 길이에 있어서 상이하다. 동기식 동력 전달 벨트(480)를 포함하는 가요성 링크는 또한 체인을 포함할 수 있다.

또 다른 실시예에 따르면, 알터네이터 스타터(201)의 케이스는 장착 지점(200)에서 프레임(640)으로 일체화된다. 알터네이터 스타터(201)의 케이스는 장착 지점(200)에서 프레임(640)의 일체형 부분으로 주조 혹은 기계 가공된다. 그 다음, 로터(도시 생략)를 포함하는 알터네이터 스타터(201)의 부품은 알터네이터 스타터(201)가 독립된 부품인 것과 동일한 방법으로 상기 케이스로 조립된다. 상기 실시예는 그렇지 않을 경우 알터네이터 스타터를 장착 지점(200)에 죄기 위해 사용하였을 기계적 조인트와 부수적인 파스너를 제거함으로써, 전체 모듈의 구조적 일체성을 더 증가시킨다. 부품 케이스를 구동 모듈 프레임의 일체 부품으로서 제조하는 방법은 또한 파워 보조의 스티어링 펌프(16), 연료 분사 펌프(301) 및 에어컨디셔닝 압축기(14)를 포함하여 프레임에 부착되어 있는 임의의 다른 부속품의 구성 요소에 적용될 수 있다.

전술한 실시예에 있어서, 알터네이터 스타터(201)는 2가지의 모드에서 사용된다. 첫 번째 모드에서, 알터네이터 스타터는 엔진(10)의 작동 중에 각종 엔진 전기 부품에 동력을 공급하는 알터네이터로서 간단히 작동한다.

두 번째 모드에서, 알터네이터 스타터(201)는 스타터로서 작동한다. 이러한 두 번째 모드에서, 엔진(10)은 정상의 상태로 시동된다. 그러나 연료 소모 및 배기 가스 방출 중에 공회전으로 작동할 때, 예컨대 정지 신호에서 작동할 때에는 정지할 수도 있다. 그 다음, 차량을 시동시킬 필요가 있을 때, 12V 혹은 42V 배터리 등의 전력 공급원은 스타터 모터로서 작동하도록 동력을 알터네이터 스타터(210)에 공급한다. 예컨대, 스로틀 입력에 응답하여, 알터네이터 스타터(201)에 에너지가 공급되며, 이에 따라 벨트(480)가 알터네이터 스타터(201)에 의해 구동되어 열을 진 부품을 구동하여 엔진(10)을 시동시켜 엔진(10)이 작동되게 한다. 일단 엔진이 작동하면, 알터네이터 기능은 다시 시작된다. 종래의 기술과는 달리, 단일 부품에 알터네이터 스타터(201)의 합체는 별도의 부품들이 엔진상의 단일의 기능적인 위치에서 이용될 수 있게 해준다. 이는 관절식 플레이트나 플라이휠에 인접한 엔진(10)의 또 다른 부분 상에 통상 배치된 별도의 스타터의 필요성을 배제한다.

스타터를 생략하고 프레임(640) 상에 알터네이터 스타터를 합체시키는 것은 또한 별도의 스타터의 제거 및 스타터의 설치와 관련되는 조립 단계를 제거함으로써 재료비를 현저하게 감소시킨다. 또한, 이는 그 다음 전술한 바와 같이 구동 모듈 조립체와 합체되기 때문에, 스타터의 설치를 엔진의 주요 조립 경로로부터 없애준다.

도 15는 연료 분사 펌프 부품을 포함하는 또 다른 변형 실시예를 도시한 것이다. 이 실시예에 있어서, 연료 분사 펌프(301)는 위치(300)에서 프레임(6400)에 장착된다. 추가의 연료 분사 펌프 장착 부분을 제외하고, 프레임(6400)은 실질적으로 프레임(64)과 유사하다. 연료 분사 펌프(301)는 동기식 동력 전달 벨트(4800)에 의해 구동된다. 이 벨트(4800)는 연료 분사 펌프 스프로킷(302)과 맞물린다.

통상적인 로터리 혹은 인라인 인젝션 펌프를 사용하는 압축 점화 엔진의 경우에 있어서, 정확한 연료 분사 펌프의 작동은 동기식 벨트의 사용을 필요로 하는 엔진의 타이밍에 의해 결정된다. 보통의 레일식 연료 분사 시스템에 끼워진 스파크 점화 엔진 혹은 압축 점화 엔진의 경우, 정확한 연료 펌프 작동은 엔진 타이밍에 의해 좌우되거나 그렇지 않을 수도 있다. 이 경우, 즉 정확한 기능이 크랭크 회전과의 동기적인 관계에 의존하지 않는 경우, 스프로킷(302)은 v자 립형 혹은 멀티 립형 및 v형 벨트를 포함하는 다른 임의의 벨트 프로파일일 수 있는 벨트(4800)의 배면(도시 생략) 상에 운전될 것이다.

스프로킷(302)은 치형의 프로파일을 갖는다. 아이들 풀리(303)는 캠샤프트 스프로킷(50)과 스프로킷(302) 사이에 배치된다. 추가의 스프로킷(302)과 아이들 풀리(303)를 수용할 수 있도록 길이가 다르다는 점만 제외하고, 벨트(4800)는 실질적으로 벨트(48)와 유사하다.

다시, 이러한 구조는 엔진(10) 상의 다른 위치에 연료 분사 펌프(301)를 분리 가능하게 배치할 필요성을 없애준다. 이는 또한 연료 분사 펌프를 상기 모듈과 독립적으로 설치하기 위한 별도의 단계를 없애 준다. 이는 프레임(6400)을 엔진(10)에 연결하기 전에, 연료 분사 펌프(301)를 프레임(6400)에 미리 조립을 할 수 있게 함으로써 전체의 엔진 조립체를 현저하게 간략화시킨다.

도 16을 참조하면, 스프로킷(202)은 샤프트(205)에 장착된다. 샤프트 밀봉부(306)는 오염물이 샤프트(205)를 따라 프레임(640)으로 들어가는 것을 방지한다. 알터네이터 스타터(201)는 전술한 바와 같이 프레임(640)이 엔진(10)에 연결되기 전에 파스너(310)를 사용하여 프레임(640)에 부착된다. 알터네이터 스타터(201)와 엔진(10) 사이에는 다른 구조적 연결부를 필요로 하지 않는다. 프레임(640)은 알터네이터 스타터(201)를 완전히 지지한다. 그러나, 필요에 따라, 프레임(64)에서가 아니라 알터네이터 스타터(201)에서 엔진(10)으로 파스너가 조립체를 더 강화시키기 위해 추가될 수 있다.

도 17에 도시된 바와 같이, 연료 분사 펌프(301)는 파스너(306)를 사용하여 프레임 보스(6401)에서 프레임(6400)에 연결된다. 펌프(301)는 프레임(6400)이 엔진(10)에 연결되기 전에 프레임(6400)에 연결된다. 스프로킷(302)은 파스너(304)를 이용하여 샤프트(305)에 장착된다. 연료 분사 펌프(301)와 엔진(10)사이에는 다른 구조적 연결부를 필요로 하지 않는다. 프레임(6400)은 연료 분사 펌프(301)를 완전히 지지한다. 연료 라인(도시 생략)은 연료 탱크에서 펌프로 통하며, 사용자의 요구에 따라 펌프에서 각각의 실린더(도시 생략에)로 통한다. 그러나, 필요에 따라, 프레임(64)에서가 아니라 연료 분사 펌프에서 엔진(10)으로 조립체를 더 강화시키기 위해 추가될 수 있다.

도 18은 프레임(64)의 측면에 부착된 리저버(400)를 도시하고 있다. 이 리저버(400)는 스트랩 혹은 클립(도시 생략)뿐만 아니라 나사 파스너를 사용하여 프레임(64)에 고정될 수 있다. 튜브(401)는 리저버(400)와 파워 스티어링 펌프(16) 사이의 공급 유체 경로와 복귀 유체 경로를 포함한다.

또 다른 변형례에 따르면, 리저버(400)는 프레임(64)의 일체화된 부품일 수 있다. 프레임(64)의 제작 중에, 공동(도시 생략)은 파워 스티어링 유체를 담기 위해 프레임(64) 내에 형성된다.

도 19는 리프팅 프레임의 사시도이다. 리프팅 프레임은 엔진 조립 공정 중에 구동 모듈을 들어올리기 위해 사용되며, 그렇지 않으면 구동 모듈을 조정하기 위해 사용된다. 리프팅 프레임(600)은 본체(601)를 포함한다. 플레이트(602)는 본체(601)에 고정된다. 이 플레이트(602)는 프레임(64) 상에 로드(606, 67)와 맞물리는 구멍(604, 605)을 포함한다. 고정구(603)는 구동휠과 맞물리는 원형의 형상을 갖는다.

사용시, 리프팅 프레임(600)은 먼저 크랭크샤프트 구동휠과 맞물린다. 그 다음, 플레이트(602)는 본체(601) 상으로 약간 들어올려져 구멍(604, 605)이 도 7에 도시된 바와 같이 모터 장착 브래킷(120) 상에서 로드(606, 607)와 맞물리게 되도록 한다. 리프팅 프레임(600)은 이제 조립 공정 중에 프레임(64)을 적절하게 들어올리기 위해 장착된다. 프레임(600)은 조립이 완성되면 제거 될 수 있다.

도 20에 도시된 바와 같이, 얼라인먼트 프레임(700)은 장착 브래킷(701)을 포함하며, 이것에 의해 프레임(700)은 엔진에 분리 가능하게 고정된다. 프레임(700)은 또한 가이드(702, 703)를 포함하며, 이것을 통해 로드(704,705)가 활주 가능하게 맞물리게 된다. 로드(704, 705)는 가이드(702, 703)를 통해 주요 종축을 따라 축방향으로 이동할 수 있다. 로드(705, 704)의 단부(706, 707)는 프레임(64) 내의 대응하는 구멍(708, 709)과 각각 맞물린다.

조립 공정은 일반적으로 엔진 조립체의 일부로서 엔진 블록에 구동 모듈을 고정하는 것을 포함한다. 작동 중에, 회전 부품을 구비하는 엔진 블록은 가용 동력을 발전시킨다. 본 명세서에 기재된 구동 모듈은 자체적으로 담기게 되는 형태이고, 엔진 블록에 고정된다. 상기 모듈은 작동 중에 엔진에 의해 발전된 가용 동력의 일부는 일반적으로 후술하는 바와 같이 연결부에서 크랭크샤프트로 수용된다. 블록, 특히 크랭크샤프트로부터 수용된 가용 동력의 일부를 이용함으로써, 모듈은 작동을 위해 엔진에 의해 요구될 수 있는 것과 같은 형태의 엔진으로 동력을 공급한다. 이는, 전기 장치와 관련하여 이하에 더욱 상세히 설명되어 있는 바와 같이 모듈 상의 부품에 의해 발생된 전력을 포함한다. 또한, 이하에 서술하는 파워 스티어링 등의 유체 피구동 장치에 대한 모듈 상의 부품에 의해 발생된 유체 동력도 포함할 수 있다. 유체 동력 유체는 물, 유압 유체 혹은 파워 스티어링 유체 등의 비압축성 유체를 포함할 수 있다. 이것은 또한 공기 혹은 다른 압축성 가스를 포함하는 압축성 유체를 포함할 수 있다. 상기 모듈은 크랭크샤프트를 캠샤프트(들)에 혹은 이하에 상세히 설명되듯이 가요성 링크를 이용하여 다른 부속품에 기계적으로 연결하는 것과 같이 대응하는 엔진 회전 부품을 구동하기 위한 기계적 동력을 제공할 수 있다.

모듈 설치 공정은 엔진에 프레임(700)을 고정하는 것을 포함한다. 이러한 고정은 파스너의 사용에 의해 혹은 프레임(700)을 수용하기 위해 엔진 상의 임의의 형태의 장착 지점 혹은 고정구로의 연결에 의해 달성될 수 있다. 그 다음, 로드(704, 705)는 프레임(64)을 수용하기 위해 연장된다. 프레임(64)은 도 19에 도시되고 설명된 바와 같이 모터 장착 브래킷(120)에 고정된 리프팅 프레임(600)을 사용하여 조정된다. 그 다음, 프레임(64)은 구멍(708, 709)을 이용하여 로드 단부(706, 707)에 각각 맞물리게 된다. 그 다음, 상기 프레임(64)은 가이드(703, 702)를 통해 각각 슬라이딩 로드(704, 705)에 의해 엔진 전방과 맞물리게 되도록 밀리게 된다. 로드(704, 705) 및 구멍(703, 702)은, 엔진과 본 명세서에 설명되어 있는 바와 같이 캠샤프트(들) 및 크랭크샤프트를 포함하여 그 엔진의 부품과 프레임(64)의 적절한 정렬을 보증하기 위해 예정된 위치에 설정된다. 프레임(64) 장착 위치는 구성 부품들의 적절한 관계를 보장하기 위해 엔진 데이터 평면 A-A로부터 추가로 결정된다.

프레임(64)이 엔진 상의 적절한 위치에 있게 되면, 리프팅 프레임(600)은 제거된다. 프레임(64)은 상기 공정의 전술한 단계에서 얼라인먼트 프레임 로드(704, 705)에 의해 지지되어 있다. 그 다음, 나사 파스너는 엔진 관통 프레임(64)으로 나사 체결된다. 일단 프레임(64)이 엔진에 조이게 되면, 로드(704, 705)는 구멍(708, 709)으로부터 후퇴하고 프레임(700)은 엔진으로부터 제거된다. 회전 볼트 드라이버와 같은 체결 기구는 파스너를 엔진에 체결시키기 위해 사용될 수 있다. 회전 볼트 드라이브는 또한 조립 공정 중에 파스너와의 적절하고 신속한 얼라인먼트를 확보하기 위해 각각의 로드(706, 707)의 단부와 맞물릴 수 있다. 그 다음, 구동휠은 본 명세서에서 설명한 바와 같이 대응하는 샤프트에 조인다.

도 21은 구동 토크 제어 링크를 갖는 엔진의 정면도이다. 장착 브래킷(801)은 프레임(64)에 고정되어 있다. 이 장착 브래킷(802)은 차량 프레임(805)에 고정되어 있다. 토크 링크(803)는 파스너(804)를 사용하여 장착 브래킷(801, 802) 사이에 연결된다. 파스너(804)는 토크 링크(803)를 지나 차량 프레임(805)으로 전달될 수 있는 엔진 진동을 감소시키기 위해 고무 부싱(도시 생략)을 포함할 수 있다. 장착 브래킷(801)은 장착 브래킷(801)과 엔진 장착부(800) 사이의 거리를 최대화시켜 엔진 토크가 가능한 엔진 장착부(800)로부터 먼 거리에서 반응하도록 프레임(64) 상에 위치하는 것이 바람직하다. 그러나, 장착 브래킷(801, 802)의 위치는 주어진 차량 형상에 대해 요구되는 구조를 수용하기 위해 변할 수 있다.

도 22는 오일 갤러리(gallery)를 포함하는 변형례의 측단면도이다. 몰드 프레임(64)은 블록(904)에 고정된 실린더 헤드(900)를 포함하는 엔진(10)의 전방에 장착된 것으로 도시되어 있다. 프레임(64)의 일부는 갤러리(902)를 포함한다. 이 갤러리(902)는 실린더 헤드와 엔진 블록 사이에 예컨대, 블록(도시 생략)에 고정된 오일 팬으로의 유체 연결부 및 통로를 제공한다. 오일 펌프(도시 생략)에 의해 실린더 헤드로 펌핑된 오일은 헤드(900)를 통해 헤드 드레인(901)으로 흐른다. 헤드 드레인(901)은 갤러리(902)에 연결되어 있다. 오일은 갤러리(902)를 통해 블록 유입 구멍(903)으로 흐른다. 그 다음, 이 오일은 블록 유입 구멍(903)에 연결될 수 있는 엔진의 일부로 흐른다. 갤러리(902)는 실린더 헤드와 블록에 밀봉되어 누설이 방지된다.

도 23은 오일 갤러리의 정면도이다. 갤러리(902)는 유입 영역(906)과 드레인 영역(907)을 구비하는 것을 도시되어 있다. 그러나, 유체는 사용자의 요구에 따라 드레인 영역(907)에서 갤러리(902)로 들어가서 유입 영역(906)으로부터 배출될 수 있다. 도 23에 도시된 갤러리(902)의 형상은 각종 엔진 부품들 사이로 흐르는 유체의 수용을 위해 필요한 임의의 형상을 갖도록 갤러리(902)를 설계할 수 있기 때문에 한정하는 의도가 아니라 단지 예로서 제시한 것이다.

갤러리(902)는 또한 엔진과 모듈의 냉각을 증대시키도록 공기 통로 역할을 할 수 있다. 이 실시예에 따르면, 공기 갤러리는 공기가 모듈 프레임과 엔진 사이에서 순환될 수 있게 해준다. 갤러리는 공기가 모듈 베이스로부터 대기 상태로 유입되도록 해준다. 이 공기는 대류에 의해 순환되어 모듈의 상부에 배치된 배출구(도시 생략)로부터 배기된다.

강제 공기 유동 시스템은 또한 모듈 갤러리(902)를 통해 냉각 공기 흐름을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 이 실시예에 따르면, 공기는 프레임의 냉각을 효과적으로 행하기에 충분한 속도로 에어펌프 혹은 압축기에 의해 갤러리를 통해 강제된다. 갤러리 형상은 모듈 프레임을 가로질러 공기 흐름을 확보하여 프레임을 냉각하기에 충분하도록 구성되어 있다. 상기 갤러리는 또한 냉각 공기 흐름의 표면적이 최대로 노출되도록 냉각 핀을 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 갤러리(902)는 프레임(64)과 이것이 고정되어 있는 엔진 사이의 공기 간극을 확보할 수 있는 크기로 확장된다. 이러한 공기가 채워진 영역은 엔진의 열로부터 프레임과 벨트를 단열시키는 역할을 한다. 공기의 단열층을 사용하여 모듈의 온도를 감소시키는 것은 벨트의 작동 수명을 증가시키는 효과를 갖는다.

본 발명의 전술한 설명 및 예시한 실시 태양은 여러 가지의 수정례 및 변형례를 통해 상세히 설명되고 도면에 도시하였다. 그러나, 전술한 본 발명의 설명은 단지 예시적인 것에 불과하며, 본 발명의 영역은 종래 기술의 관점으로 해석되듯이 청구의 범위로만 한정되는 것이다. 또한, 본 명세서에 적절하게 개시되어 있는 본 발명은 여기서 구체적으로 제시하지 않은 임의의 구성 요소를 생략하여도 실시 가능하다.

Claims (30)

1. 실린더 블록, 실린더 헤드, 크랭크샤프트 및 캠샤프트를 구비한 내연 엔진과, 엔진 부속품을 포함하는 형태의 개선된 동력 장치로서,

   상기 실린더 블록에, 상기 크랭크샤프트에, 그리고 상기 캠샤프트에 분리 가능하게 고정된 구동 모듈을 포함하며, 상기 모듈은 상기 크랭크샤프트, 상기 캠샤프트 및 엔진 부속품 사이에 기계적 동력을 전달하도록 채택된 가요성 링크 동력 전달 구동 장치를 포함하는 것인 동력 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 구동 장치 모듈은 상기 엔진 부속품을 위한 지지부가 형성된 프레임을 포함하는 것인 동력 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 프레임에는 상기 캠샤프트의 일부를 수용하도록 함몰부가 형성되어 있는 것인 동력 장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 프레임에는 상기 실린더 블록의 면과 실질적으로 일치하는 면의 부분을 갖는 정합 표면이 형성되어 있는 것인 동력 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 가요성 링크 동력 전달 구동 장치는 캠샤프트 스프로킷과 기계적으로 연통되어 있는 동력 전달 벨트를 포함하며, 상기 캠샤프트 스프로킷은 상기 동력 모듈의 일부를 형성하고 상기 캠샤프트에 분리 가능하게 연결되어 있으며, 상기 동력 전달 벨트는 크랭크샤프트 스프로킷과 기계적으로 연통되어 있고, 상기 크랭크샤프트 스프로킷은 상기 동력 모듈의 일부분을 형성하고 상기 크랭크샤프트에 분리 가능하게 연결되어 있는 것인 동력 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 동력 전달 벨트는 상기 엔진 부속품의 샤프트에 고정된 엔진 부속품 구동휠과 기계적으로 연통되어 있는 것인 동력 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 엔진 부속품 구동휠은 풀리인 것인 동력 장치.
8. 제6항에 있어서, 상기 엔진 부속품 구동휠은 스프로킷인 것인 동력 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 가요성 링크 동력 전달 구동 장치는 캠샤프트 스프로킷과 기계적으로 연통되어 있는 체인을 포함하며, 상기 캠샤프트 스프로킷은 상기 동력 모듈의 일부를 형성하고 상기 캠샤프트에 분리 가능하게 연결되어 있고, 상기 체인은 크랭크샤프트 구동휠과 기계적으로 연통되어 있으며, 상기 크랭크샤프트 구동휠은 상기 구동 모듈의 일부를 형성하고 상기 크랭크샤프트에 분리 가능하게 연결되어 있는 것인 동력 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 체인은 상기 부속품의 샤프트에 고정된 엔진 부속품스프로킷과 기계적으로 연통되어 있는 것인 동력 장치.
11. 제2항에 있어서, 상기 엔진 부속품은 상기 프레임 상에 장착되며, 상기 부속품과 상기 프레임은 조합되어 단일체로서 상기 내연 엔진과의 고정으로부터 분리 가능한 것인 동력 장치.
12. 제1항에 있어서, 상기 가요성 링크 동력 전달 구동 장치는 상기 엔진 부속품에 연결된 엔진 부속품 구동휠과 기계적으로 연통되어 있는 동력 전달 벨트를 포함하며, 상기 부속품 구동휠과 상기 부속품은 상기 구동 모듈의 일부를 형성하며, 상기 동력 전달 벨트는, 상기 구동 모듈의 일부를 형성하고 상기 크랭크샤프트에 분리 가능하게 연결된 크랭크샤프트 구동휠과 기계적으로 연통되어 있는 것인 동력 장치.
13. 제1항에 있어서, 상기 가요성 링크 동력 전달 구동 장치는 캠샤프트 스프로킷과 기계적으로 연통되어 있고 제1 크랭크샤프트 구동휠과 기계적으로 연통되어 있는 동기식 동력 전달 벨트와, 엔진 부속품 구동휠과 기계적으로 연통되어 있고 제2 크랭크샤프트 구동휠과 기계적으로 연통되어 있는 비동기식 동력 전달 벨트를 포함하는 것인 동력 장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 제1 크랭크샤프트 구동휠과 상기 제2 크랭크샤프트구동휠은 상기 동기식 동력 전달 벨트를 수용하도록 채택된 제1 부분과 상기 비동기식 동력 전달 벨트를 수용하도록 채택된 제2 부분을 갖는 단일의 구동휠로 형성되어 있는 것인 동력 장치.
15. 제1항에 있어서, 상기 가요성 링크 동력 전달 구동 장치는 캠샤프트 스프로킷과 기계적으로 연통되어 있고 제1 크랭크샤프트 구동휠과 기계적으로 연통되어 있는 체인과, 엔진 부속품 풀리와 기계적으로 연통되어 있고 제2 크랭크샤프트 구동휠과 기계적으로 연통되어 있는 비동기식 동력 전달 벨트를 포함하는 것인 동력 장치.
16. 제15항에 있어서, 상기 제1 크랭크샤프트 구동휠과 상기 제2 크랭크샤프트 구동휠은 상기 체인을 수용하도록 채택된 제1 부분과 상기 비동기식 동력 전달 벨트를 수용하도록 채택된 제2 부분을 갖는 단일의 구동휠로 형성되어 있는 것인 동력 장치.
17. 제13항에 있어서, 상기 구동 모듈은 상기 동기식 동력 전달 벨트 및 상기 캠샤프트 스프로킷의 전부를 실질적으로 에워싸도록 협력하는 프레임과 커버를 포함하는 것인 동력 장치.
18. 제15항에 있어서, 상기 구동 모듈은 상기 체인 및 상기 캠샤프트 스프로킷전부를 실질적으로 에워싸도록 협력하는 프레임과 커버를 포함하는 것인 동력 장치.
19. 내연 엔진의 크랭크샤프트와 상기 내연 엔진의 주요 목적과 관련이 없는 구동 부품 사이에 동력을 전달하기 위한 가요성 링크 매체를 갖는 형태의 개선된 내연 엔진용 동력 전달 구동 장치로,

    구동 프레임과,

    상기 구동 프레임 상에 해제 가능하게 장착된 캠샤프트와,

    상기 구동 프레임 상에 해제 가능하게 장착된 크랭크샤프트 구동휠과,

    상기 구동 프레임 상에 장착된 엔진 부속품과,

    상기 엔진 부속품의 샤프트 상에 장착된 부속품 구동휠을 포함하며,

    상기 캠샤프트 스프로킷, 상기 크랭크샤프트 구동휠 및 상기 부속품 구동휠 각각은 상기 가요성 링크 매체에 의해 끌리게 되는 것인 동력 전달 구동 장치.
20. 제19항에 있어서, 상기 가요성 링크 매체는 동기식 동력 전달 벨트를 포함하는 것인 동력 전달 구동 장치.
21. 제19항에 있어서, 상기 가요성 링크 매체는 비동기식 동력 전달 벨트를 포함하는 것인 동력 전달 구동 장치.
22. 제19항에 있어서, 상기 가요성 링크 매체는 동기식 동력 전달 벨트와 비동기식 동력 전달 벨트를 포함하는 것인 동력 전달 구동 장치.
23. 제19항에 있어서, 상기 가요성 링크 매체는 체인을 포함하는 것인 동력 전달 구동 장치.
24. 제19항에 있어서, 상기 가요성 링크 매체는 체인과 비동기식 동력 전달 벨트를 포함하는 것인 동력 전달 구동 장치.
25. 실린더 블록, 실린더 헤드, 크랭크샤프트 및 캠샤프트를 구비한 내연 엔진을 제공하는 단계와, 구동휠이 그 샤프트 상에 장착되어 있는 엔진 부속품을 제공하는 단계와, 가요성 링크 동기식 캠샤프트 구동 장치를 제공하는 단계와, 가요성 링크 엔진 부속품 구동 장치를 제공하는 단계를 포함하는 동력 장치의 조립 방법으로서,

    구동 모듈을 조립하는 단계와,

    상기 구동 모듈을 상기 엔진에 고정하는 단계를 포함하며,

    상기 구동 모듈을 조립하는 단계는,

    구동 모듈 프레임을 제공하는 단계,

    상기 부속품을 상기 구동 모듈 프레임 상에 장착하는 단계,

    상기 동기식 캠샤프트 구동 장치의 캠샤프트 스프로킷을 상기 구동 모듈 프레임에 해제 가능하게 장착하는 단계,

    상기 구동 모듈 프레임 상에 크랭크샤프트 구동휠을 해제 가능하게 장착하는 단계,

    상기 크랭크샤프트 구동휠 주위에 정합 관계로 가요성 링크 동력 전달 부재를 배치하는 단계를 포함하며,

    상기 구동 모듈을 상기 엔진에 고정하는 단계는,

    상기 모듈 프레임을 상기 실린더 블록에 고정하는 단계,

    상기 캠샤프트 스프로킷을 상기 캠샤프트에 고정하는 단계,

    상기 구동 모듈 프레임의 상기 해제 가능한 장착부로부터 상기 캠샤프트 스프로킷을 분해하는 단계,

    상기 크랭크샤프트 구동휠을 상기 크랭크샤프트에 고정하는 단계,

    상기 구동 모듈 프레임의 상기 해제 가능한 장착부로부터 상기 크랭크샤프트 구동휠을 분해하는 단계를 포함하는 것인 방법.
26. 제25항에 있어서, 상기 구동 모듈을 조립하는 상기 조립 단계는,

    상기 캠샤프트 스프로킷 주위에 정합 관계로 상기 가요성 링크 동력 전달 부재를 배치하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
27. 제25항에 있어서, 상기 구동 모듈을 조립하는 상기 조립 단계는,

    상기 엔진 부속품 구동휠 주위에 정합 관계로 상기 가요성 링크 동력 전달 부재를 배치하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
28. 제25항에 있어서, 상기 가요성 링크 부재는 동기식 동력 전달 벨트를 포함하는 것인 동력 전달 구동 장치.
29. 제25항에 있어서, 상기 가요성 링크 부재는 비동기식 동력 전달 벨트를 포함하는 것인 동력 전달 구동 장치.
30. 제25항에 있어서, 상기 가요성 링크 부재는 체인을 포함하는 것인 동력 전달 구동 장치.