KR20090049259A

KR20090049259A - 자동차의 캠 샤프트 유닛

Info

Publication number: KR20090049259A
Application number: KR1020070115450A
Authority: KR
Inventors: 전재희; 유용욱
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2007-11-13
Filing date: 2007-11-13
Publication date: 2009-05-18
Also published as: KR101305618B1

Abstract

본 발명은 자동차의 캠 샤프트 유닛에 관한 것으로서, 둘레에 캠이 형성된 캠 샤프트와; 상기 캠 샤프트의 일단에 축 결합되며, 시저스 스프링을 사이에 두고 상대 회전하는 캠 기어 및 시저스 기어와; 일측에서 타측으로 갈수록 직경이 작아지는 모양으로 제작되며, 상기 시저스 기어의 내측면에 형성된 홈에 설치되어 상기 캠 기어 및 상기 시저스 기어 간의 축 방향 상대 운동에 의해 상기 시저스 기어가 이탈되는 것을 방지하는 컵 스프링(CUP SPRING)과; 상기 시저스 기어의 내측면에 설치되어 상기 컵 스프링을 상기 시저스 기어에 고정시키기 위한 스냅링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 의하여, 스프링에 의해 시저스 기어가 캠 기어를 향해 밀착됨으로써 백 래쉬가 없어져 래틀 소음을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 종래의 웨이브 스프링과 시저스 와셔 대신 컵 스프링 하나로 캠 기어에서 발생하는 축력을 잡아줄 수 있기 때문에 부품수가 줄어들어 제조 원가가 절감될 수 있다.

Description

자동차의 캠 샤프트 유닛 {CAMSHAFT UNIT OF VEHICLE}

본 발명은 자동차의 캠 샤프트 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 부품을 단순화하여 제조 원가를 절감할 수 있는 자동차의 캠 샤프트 유닛에 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, 캠간 구동시스템은 치차간에 발생되는 백래쉬를 저감하기 위해, 시저스 스프링력을 이용한 백래쉬 보상기어인 캠 기어와 시저스 기어를 사용한다. 도 1을 참조하여 종래의 캠 샤프트 유닛을 보다 자세히 설명하면, 캠 샤프트 유닛(101)은 둘레에 캠(115)이 형성된 캠 샤프트(110)와, 캠 샤프트(110)의 일단에 축 결합되며 시저스 스프링(SCISSORS SPRING, 135)을 사이에 두고 상대 회전하는 캠 기어(120) 및 시저스 기어(130)와, 캠 기어(120)에 대한 시저스 기어(130)의 축 방향 이탈을 방지하도록 시저스 기어(130)가 캠 기어(120)에 밀착되도록 차례로 조립되는 웨이브 스프링(140), 시저스 와셔(145), 스냅링(150)으로 구성된다.

캠 기어(120)의 중앙에는 캠 샤프트(110)가 결합되기 위한 허브(121)가 돌출 형성되어 있으며, 판면에는 시저스 기어(130)에 결합되기 위한 핀(122)이 형성되어 있다.

시저스 기어(130)는 캠 샤프트(110)에 고정된 캠 기어(120)와 핀(132)에 의해 결합되며, 시저스 스프링(135)의 탄성력에 의해 캠 기어(120)와 항상 접촉된 상태가 유지되어 백 래쉬(BACK LASH)가 "0"이 되기 때문에 구동 중 래틀 소음이 발생되지 않는다. 이 때, 시저스 기어(130)의 중앙에는 캠 기어(120)의 허브(121)가 삽 입 결합되는 결합부(131)가 마련되어 있으며, 판면에는 캠 기어(120)와 결합되기 위한 핀(132)이 형성되어 있다.

웨이브 스프링(140)은, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 웨이브 형상으로 이루어져 결합부(131)의 내측면에 밀착되어 시저스 기어(130)를 축 방향으로 캠 기어(120)를 향해 누름으로써 시저스 기어(130)가 회전할 때 캠 기어(120)로부터 이탈되지 않게 하는 역할을 한다.

시저스 와셔(145)는, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 결합부(131)의 내측면에 결합되어 웨이브 스프링(140)과 함께 시저스 기어(130)를 축 방향으로 캠 기어(120)를 향해 밀착시키는 역할을 한다.

스냅링(150)은 결합부(131)에 결합된 웨이브 스프링(140) 및 시저스 와셔(145)가 캠 샤프트(110)로부터 이탈되지 않도록 상기 부품(140, 145)을 고정시키는 기능을 한다.

그런데, 종래의 자동차의 캠 샤프트 유닛(101)에 있어서는, 캠 샤프트(110)에 조립되는 부품수가 많으므로 이에 따라 조립 공수가 증가되어 제조 원가가 상승되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 부품수를 삭제하여 제조 원가를 저감할 수 있는 자동차의 캠 샤프트 유닛을 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 자동차의 캠 샤프트 유닛에 있어서, 둘레에 캠이 형성된 캠 샤프트와; 상기 캠 샤프트의 일단에 축 결합되며, 시저스 스프링을 사이에 두고 상대 회전하는 캠 기어 및 시저스 기어와; 일측에서 타측으로 갈수록 직경이 작아지는 모양으로 제작되며, 상기 시저스 기어의 내측면에 형성된 홈에 설치되어 상기 캠 기어 및 상기 시저스 기어 간의 축 방향 상대 운동에 의해 상기 시저스 기어가 이탈되는 것을 방지하는 컵 스프링(CUP SPRING)과; 상기 시저스 기어의 내측면에 설치되어 상기 컵 스프링을 상기 시저스 기어에 고정시키기 위한 스냅링에 의해 달성된다.

여기서, 상기 캠 기어의 판면에는 상기 시저스 기어를 향해 핀이 돌출 형성되어 있고, 상기 시저스 기어에는 상기 핀이 결합되기 위한 핀 홀이 형성된 것이 바람직하다.

한편, 상기 캠 기어의 중앙에는 상기 캠 샤프트가 결합되기 위한 허브가 돌출 형성되어 있으며, 상기 허브는 상기 홈이 형성된 상기 시저스 기어의 결합부에 삽입되는 것이 바람직하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 부품수를 줄임으로써 제조 원가를 절감할 수 있는 자동차의 캠 샤프트 유닛이 제공된다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 자동차의 캠 샤프트 유닛을 도시한 분리 사시도로서, 본 발명에 따른 자동차의 캠 샤프트 유닛(1)은 기어 노이즈 중 많은 부분을 차지하는 래틀 노이즈(RATTLE NOISE)를 저감하기 위해 시저스 기어(30)가 장착된 것으로서, 둘레에 캠(15)이 형성된 캠 샤프트(10)와, 캠 샤프트(10)의 일단에 축 결합되는 캠 기어(20) 및 시저스 기어(30)와, 시저스 기어(30)의 내측면에 설치되어 시저스 기어(30)를 캠 기어(20)를 향해 밀착시키기 위한 컵 스프링(CUP SPRING, 40)과, 시저스 기어(30)의 내측면에 설치되어 컵 스프링(40)을 시저스 기어(30)에 고정시키기 위한 스냅링(50)을 포함하여 이루어진다.

캠 기어(20)의 중앙에는 캠 샤프트(10)가 결합되기 위한 허브(21)가 돌출 형성되어 있으며, 판면에는 시저스 기어(30)에 결합되기 위한 핀(22)이 시저스 기어(30)를 향해 돌출 형성되어 있다.

시저스 기어(30)는 캠 샤프트(10)에 고정된 캠 기어(20)의 핀(22)이 핀 홀(32)에 삽입됨으로써 캠 기어(20)와 결합되며, 시저스 스프링(35)의 탄성력에 의해 캠 기어(20)와 항상 접촉된 상태가 유지되어 백 래쉬(BACK LASH)가"0"이 되기 때문에 구동 중 래틀 소음이 발생되지 않는다. 이 때, 시저스 기어(30)의 중앙에는 캠 기어(20)의 허브(21)가 삽입 결합되는 결합부(31)가 마련되어 있으며, 판면에는 캠 기어(20)와 결합되기 위한 핀 홀(32)이 형성되어 있다.

캠 기어(20)와 시저스 기어(30) 사이에는 시저스 스프링(35)이 장착되는데, 이 시저스 스프링(35)은 자체 복원력으로 캠 기어(20)에 대해 시저스 기어(30)를 회전시키는 기능을 한다.

컵 스프링(40)은 경사면(45)이 형성되도록 일측(41)에서 타측(42)으로 갈수록 직경이 작아지는 모양으로 이루어짐으로써, 캠 기어(20)에서 발생하는 축력을 잡아주는 역할을 한다. 즉, 컵 스프링(40)은 결합부(31)의 홈(33)에 밀착되어 시저스 기어(30)를 축 방향으로 캠 기어(20)를 향해 누름으로써 시저스 기어(30)가 회전할 때 캠 기어(20)로부터 이탈되지 않게 하는 역할을 한다.

여기서, 컵 스프링(40)은 종래의 웨이브 스프링(140)과 시저스 와셔(145)의 기능을 동일하게 수행하는데, 이와 같이 본 발명의 주요 특징으로 종래의 웨이브 스프링(140)과 시저스 와셔(145) 대신에 동일 기능을 하는 컵 스프링(40)을 적용하여 부품수를 줄여 제조 원가를 절감하는 것에 있다.

스냅링(50)은 결합부(31)에 결합된 컵 스프링(40)이 캠 샤프트(10)로부터 이탈되지 않도록 시저스 기어(30)에 고정시키는 기능을 한다.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 컵 스프링(40)에 의해 시저스 기어(30)가 캠 기어(20)를 향해 밀착됨으로써 백 래쉬가 없어져 래틀 소음을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 종래의 웨이브 스프링(140)과 시저스 와셔(145) 대신 컵 스프링(40) 하나로 캠 기어(20)에서 발생하는 축력을 잡아줄 수 있기 때문에 부품수가 줄어들어 제조 원가가 절감되는 효과가 있다.

도 1은 종래의 자동차의 캠 샤프트 유닛을 도시한 분리 사시도이고,

도 2의 (a)는 도 1의 웨이브 스프링을 나타낸 도면, (b)는 도 1의 시저스 와셔를 나타낸 도면,

도 3은 본 발명에 따른 자동차의 캠 샤프트 유닛을 도시한 분리 사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 캠 샤프트 유닛 10 : 캠 샤프트

15 : 캠 20 : 캠 기어

21 : 허브 30 : 시저스 기어

31 : 결합부 35 : 시저스 스프링

40 : 컵 스프링 45 : 경사면

50 : 스냅링

Claims

둘레에 캠이 형성된 캠 샤프트와;

상기 캠 샤프트의 일단에 축 결합되며, 시저스 스프링을 사이에 두고 상대 회전하는 캠 기어 및 시저스 기어와;

일측에서 타측으로 갈수록 직경이 작아지는 모양으로 제작되며, 상기 시저스 기어의 내측면에 형성된 홈에 설치되어 상기 캠 기어 및 상기 시저스 기어 간의 축 방향 상대 운동에 의해 상기 시저스 기어가 이탈되는 것을 방지하는 컵 스프링(CUP SPRING)과;

상기 시저스 기어의 내측면에 설치되어 상기 컵 스프링을 상기 시저스 기어에 고정시키기 위한 스냅링을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 캠 샤프트 유닛.
제1항에 있어서,

상기 캠 기어의 판면에는 상기 시저스 기어를 향해 핀이 돌출 형성되어 있고, 상기 시저스 기어에는 상기 핀이 결합되기 위한 핀 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차의 캠 샤프트 유닛.
제1항에 있어서,

상기 캠 기어의 중앙에는 상기 캠 샤프트가 결합되기 위한 허브가 돌출 형성 되어 있으며,

상기 허브는 상기 홈이 형성된 상기 시저스 기어의 결합부에 삽입되는 것을 특징으로 하는 자동차의 캠 샤프트 유닛.