KR20050023767A

KR20050023767A - 차량의 위상 변동 저감용 캠 기어

Info

Publication number: KR20050023767A
Application number: KR1020030061168A
Authority: KR
Inventors: 장성진
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2003-09-02
Filing date: 2003-09-02
Publication date: 2005-03-10

Abstract

본 발명은 더블 오버 헤드 캠축의 드라이브 기어와 드리븐 기어가 맞물릴 때 기어의 위치가 변동되는 것을 최소화 시켜주며, 진동 및 소음을 감소시키는 차량의 위상 변동 저감용 캠 기어에 관한 것으로, 더블 오버 헤드 캠축 엔진의 캠축에 장착되는 드라이브(Dirve) 또는 드리븐(Driven) 기어 중 하나에 적용되어 위상 변동을 저감하는 캠 기어에 있어서, 더블 오버 헤드 캠축을 구성하는 드라이브 또는 드리븐 캠축 가운데 어느 하나의 캠축 일단부에 장착되는 주 기어와; 상기 주 기어의 양측면에 각각 장착되는 제1, 제2 보조 기어와; 상기 주 기어와 제1, 제2 보조 기어의 사이에 각각 장착되어 상기 주 기어와 제1, 제2 보조 기어가 결합된 상태에서 상기 주 기어의 회전시 서로 다른 방향으로 탄성력을 작용하는 제1, 제2 토션 스프링을 포함하여 구성한다.

Description

차량의 위상 변동 저감용 캠 기어{PHASE FLUCTUATION REDUCTIVE TYPE CAM GEAR OF VEHICLE}

본 발명은 차량의 위상 변동 저감용 캠 기어에 관한 것이다.

도 1을 참조하면, 통상적으로 차량의 더블 오버 헤드 캠축(DOHC ; Double Over Head Camshaft) 엔진의 캠축간 동력 전달을 위해 사용되는 기어(Gear)로 스퍼 기어(Spur Gear)를 가장 많이 사용하고 있다.

그런데, 위와 같은 방법을 사용할 때 종래 기술에 따른 스퍼 기어는 구조가 단순하며 내구력도 우수하나, 드라이브 & 드리븐(Drive & Driven) 기어 사이에 존재하는 백래쉬(Backlash)로 인하여 기어 래틀(Gear Rattle) 소음이 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 더블 오버 헤드 캠축의 드라이브 기어와 드리븐 기어가 맞물릴 때 기어의 위치가 변동되는 것을 최소화 시켜주며, 진동 및 소음을 감소시키는 차량의 위상 변동 저감용 캠 기어를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 더블 오버 헤드 캠축 엔진의 캠축에 장착되는 드라이브(Dirve) 또는 드리븐(Driven) 기어 중 하나에 적용되어 위상 변동을 저감하는 캠 기어에 있어서, 더블 오버 헤드 캠축을 구성하는 드라이브 또는 드리븐 캠축 가운데 어느 하나의 캠축 일단부에 장착되는 주 기어와; 상기 주 기어의 양측면에 각각 장착되는 제1, 제2 보조 기어와; 상기 주 기어와 제1, 제2 보조 기어의 사이에 각각 장착되어 상기 주 기어와 제1, 제2 보조 기어가 결합된 상태에서 상기 주 기어의 회전시 서로 다른 방향으로 탄성력을 작용하는 제1, 제2 토션 스프링을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해 예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차량의 위상 변동 저감용 캠 기어 구성을 설명한다.

본 발명의 실시예는 더블 오버 헤드 캠축 엔진의 캠축에 장착되는 드라이브(Dirve) 또는 드리븐(Driven) 기어 중 하나에 적용되어 위상 변동을 저감하는 캠 기어에 있어서, 주 기어(210), 제1 보조 기어(220), 제2 보조 기어(320), 제1 토션 스프링(Torsion Spring)(230), 제2 토션 스프링(330), 스토퍼(212, 222, 322), 제1 압축 스프링(240), 제2 압축 스프링(340), 제1 와셔(250), 제2 와셔(350), 제1 리테이너(260), 제2 리테이너(360)를 포함하여 구성한다.

주 기어(210)는 더블 오버 헤드 캠축을 구성하는 드라이브 또는 드리븐 캠축 가운데 어느 하나의 캠축 일단부에 장착되며, 보스부와 기어부 사이의 양측면 원주방향으로 일정한 깊이의 홈이 형성되는 스퍼 기어로 구성한다.

제1, 제2 보조 기어(220, 320)는 기어부가 주 기어(210)의 기어부와 같은 잇수로 형성되며, 기어부의 폭방향 크기는 상대적으로 작게 형성된다.

제1, 제2 보조 기어(220, 320)의 기어부와 주 기어(210)의 기어부의 원주 크기는 동일하게 형성한다.

그리고, 제1, 제2 보조 기어(220, 320)의 보스부는 주 기어(210)의 보스부에 끼워지도록 형성되며, 제1, 제2 보조 기어(220, 320)의 보스부 방향은 주 기어(210)의 양측면으로 각각 돌출 형성한다.

즉, 주 기어(210)는 보스부가 양방향으로 형성되며, 제1, 제2 보조 기어(220, 320)의 보스부는 일방향에만 형성한다.

제1, 제2 토션 스프링(230, 330)은 주 기어(210)와 제1, 제2 보조 기어(220, 320)의 사이에 각각 장착되어 주 기어(210)와 제1, 제2 보조 기어(220, 320)가 결합된 상태에서 주 기어(210)의 회전시 서로 다른 방향으로 탄성력을 작용하는 기능을 한다.

제1, 제2 토션 스프링(230, 330)은 설정된 간격을 갖고 절개된 링 스프링 형태로 구성한다.

스토퍼(212, 222, 322)는 주 기어(210)의 양측면과 주 기어(210)의 양측면에 대향되는 제1, 제2 보조 기어(220, 320)의 일면에 각각 장착되는 주 스토퍼(212), 제1, 제2 스토퍼(222, 322)로 구성한다.

스토퍼(212, 222, 322)는 제1, 제2 토션 스프링(230, 330)의 절개된 부분이 각각 접하게 되며 주 기어(210)의 회전방향에 따라 해당되는 방향으로 탄성력을 작용하게 된다.

제1, 제2 압축 스프링(240, 340)은 제1, 제2 보조 기어(220, 320)의 외측면에 접하도록 장착되어 제1, 제2 보조 기어(220, 320)를 주 기어(210)의 양측면 방향으로 가압하는 링 스프링 형태로 구성한다.

제1, 제2 압축 스프링(240, 340)은 두께 방향에서 볼 때 일정한 두께를 갖고 웨이브를 갖도록 형성되어 스프링 기능을 하도록 구성할 수 있다.

제1, 제2 와셔(250, 350)는 제1, 제2 압축 스프링(240, 340)의 외측면에 접하도록 각각 장착된다.

제1, 제2 리테이너(260, 360)는 제1, 제2 와셔(250, 350)의 외측면에 접하도록 각각 장착되어 주 기어(210)와 제1, 제2 보조 기어(220, 320)의 결합상태를 유지하는 기능을 한다.

상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량의 위상 변동 저감용 캠 기어는 드라이브(Dirve) 또는 드리븐(Driven) 기어 중 하나에 적용되며 주 기어(210)와, 주 기어(210)에 제1, 제2 토션 스프링(230, 330)으로 각각 연결되어 있는 제1, 제2 보조 기어(220, 320)로 구성된다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따라 구성되는 캠 기어를 시저스 기어(Scissors Gear)로 명할 수 있다.

시저스 기어는 구조상, 스퍼 기어에 필연적으로 존재하는 기어간 백래쉬를 저감하는 역할을 할 수 있어서 기어 래틀이 크게 저감되는 이점이 있다.

시저스 기어의 장점은 스퍼 기어가 발생하는 기어 래틀 소음을 크게 저감 할 수 있다.

즉, 두 기어가 접촉하는 시점에서 시저스 기어에 장착되어 있는 토션 스프링이 압축됨으로써 순간적으로 크게 발생되는 드라이브 토크(Drive Torque)를 토션 스프링이 흡수하며, 또한 백래쉬를 없애주는 역할을 함으로써 기어 래틀 소음 및 진동 크기를 크게 저감 할 수 있다.

그런데, 주 기어(210)의 일측에만 보조 기어를 장착하는 시저스 기어의 경우에는 도 3에 도시된 바와 같이 기어가 맞물려 동력을 전달하는 시점에서 기어가 맞물리는 시간 Δt3이 조금씩 변동하는 현상이 필연적으로 발생하여 엔진의 연소를 불안하게 하는 요인으로 작용한다.

도 3은 캠 기어가 맞물려 동력을 전달하는 시점에서 캠 기어가 맞물리는 시간의 변동상태를 도시한 타이밍도이다.

이러한 현상이 발생하는 원인은 주 기어와 보조 기어 사이에 부착되는 토션 스프링의 작용에 기인한다.

예를 들어, 주 기어와 보조 기어가 맞물리는 시점에서 토션 스프링이 압축되었다가 다시 팽창되면서 토크를 발생시키게 됨으로써, 기어가 맞물리는 이벤트(Event)가 원래 Δt3 보다 조금 일찍 발생하다가 -Δt1 다시 조금 늦게 발생하는 현상-Δt2 이 나타나게 된다.

이렇게 기어가 맞물리는 시점이 변동하게 되면 캠각(Cam Angle) 변동에 따라서 흡기 및 배기 밸브 개폐 시점이 변동하게 되므로 연소가 계속적으로 불안하게 됨으로써 엔진의 동력성능 저하 및 배출가스 제어능력 저하를 발생하게 된다.

본 발명의 실시예는 주 기어(210)와 이것에 각기 반대 방향에 반대 방향으로 작용하는 제1, 제2 토션 스프링(230, 330)으로 연결되어 있는 제1, 제2 보조 기어(220, 320)로 크게 구성된다.

제1, 제2 보조 기어(220, 320)는 제1, 제2 토션 스프링(230, 330)력을 받으며, 서로 반대 방향으로 스프링 작용을 하게 되어 있어서, 드라이브 기어와 드리븐 기어가 맞물릴 때 기어의 위치가 변동되는 것을 최소화 시켜주며, 백래쉬 최소화 작용도 수행하게 된다.

따라서, 본 발명의 실시예는 전술한 바와 같이 제1, 제2 보조 기어(220, 320)를 주 기어(210)의 양측에 설치하여 캠각 변화를 최소화하고, 진동 및 소음을 감소시키는 특징이 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차량의 위상 변동 저감용 캠 기어는 캠각 변동을 최소화하며, 엔진 성능 저하 및 기어 래틀 소음을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 차량의 더블 오버 헤드 캠축의 구성을 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 위상 변동 저감용 캠 기어 구성을 도시한 도면.

도 3은 캠 기어가 맞물려 동력을 전달하는 시점에서 캠 기어가 맞물리는 시간의 변동상태를 도시한 타이밍도.

Claims

더블 오버 헤드 캠축 엔진의 캠축에 장착되는 드라이브(Dirve) 또는 드리븐(Driven) 기어 중 하나에 적용되어 위상 변동을 저감하는 캠 기어에 있어서,

더블 오버 헤드 캠축을 구성하는 드라이브 또는 드리븐 캠축 가운데 어느 하나의 캠축 일단부에 장착되는 주 기어와;

상기 주 기어의 양측면에 각각 장착되는 제1, 제2 보조 기어와;

상기 주 기어와 제1, 제2 보조 기어의 사이에 각각 장착되어 상기 주 기어와 제1, 제2 보조 기어가 결합된 상태에서 상기 주 기어의 회전시 서로 다른 방향으로 탄성력을 작용하는 제1, 제2 토션 스프링을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 차량의 위상 변동 저감용 캠 기어.
제1항에 있어서, 상기 주 기어는 보스부와 기어부 사이의 양측면 원주방향으로 일정한 깊이의 홈이 형성되는 스퍼 기어로 구성하는 것을 특징으로 하는 차량의 위상 변동 저감용 캠 기어.
제2항에 있어서, 상기 제1, 제2 보조 기어는 기어부가 상기 주 기어의 기어부와 같은 잇수로 형성되며, 기어부의 폭은 상기 주 기어의 기어부 폭보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 위상 변동 저감용 캠 기어.
제3항에 있어서, 상기 제1, 제2 보조 기어의 기어부와 상기 주 기어의 기어부의 원주 크기는 동일하게 형성하는 것을 특징으로 하는 차량의 위상 변동 저감용 캠 기어.
제2항에 있어서, 상기 제1, 제2 보조 기어의 보스부는 상기 주 기어의 보스부에 끼워지도록 형성하는 것을 특징으로 하는 차량의 위상 변동 저감용 캠 기어.
제5항에 있어서, 상기 제1, 제2 보조 기어의 보스부 방향은 상기 주 기어의 양측면을 향하도록 일방향으로 돌출 형성하는 것을 특징으로 하는 차량의 위상 변동 저감용 캠 기어.
제2항에 있어서, 상기 주 기어는 보스부가 상기 제1, 제2 보조 기어의 보스부 방향으로 각각 향하도록 양방향으로 돌출 형성하는 것을 특징으로 하는 차량의 위상 변동 저감용 캠 기어.
제1항에 있어서, 상기 제1, 제2 토션 스프링은 설정된 간격을 갖고 절개된 링 스프링 형태로 구성하는 것을 특징으로 하는 차량의 위상 변동 저감용 캠 기어.
제8항에 있어서, 상기 주 기어의 양측면과 상기 주 기어의 양측면에 대향되는 상기 제1, 제2 보조 기어의 일면에 각각 장착되어 상기 제1, 제2 토션 스프링의 절개된 부분이 접하는 주 스토퍼, 제1, 제2 스토퍼를 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 차량의 위상 변동 저감용 캠 기어.
제1항에 있어서, 상기 제1, 제2 보조 기어의 외측면에 접하도록 장착되어 상기 제1, 제2 보조 기어를 상기 주 기어측 방향으로 가압하는 제1, 제2 압축 스프링과;

상기 제1, 제2 압축 스프링의 외측면에 접하도록 각각 장착되는 제1, 제2 와셔와;

상기 제1, 제2 와셔의 외측면에 접하도록 각각 장착되어 상기 주 기어와 제1, 제2 보조 기어의 결합상태를 유지하는 제1, 제2 리테이너를 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 차량의 위상 변동 저감용 캠 기어.