KR20090060825A - 자동차의 밸런스 샤프트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 밸런스 샤프트에 관한 것으로, 오일팬(2)에 담겨진 엔진오일(3)만으로도 전방쪽 저널부(4a) 및 후방쪽 저널부(4b)를 원활하게 윤활할 수 있게 되므로 작업시간의 단축과 원가 절감 및 생산성을 향상시킬 수 있게 될 뿐만 아니라, 본 발명의 밸런스 샤프트(4)에 의해 오일펌프의 용량을 크게 줄일 수 있게 되므로 중량 감소와 원가 절감 및 연비 향상을 도모할 수 있도록 된 것이다.

밸런스 샤프트, 저널부, 윤활

Description

자동차의 밸런스 샤프트{Balance shaft of vehicle}

본 발명은 자동차의 밸런스 샤프트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자체적으로 오일펌프 기능을 갖춘 자동차의 밸런스 샤프트에 관한 기술이다.

일반적으로, 실린더블록(1)의 하부에는 도 1에 도시된 바와 같이 오일팬(2)이 설치되며, 상기 오일팬(2)내에는 엔진의 구동에 필요한 상당량의 엔진오일(3)이 액체상태로서 채워져 있다.

그리고, 상기 오일팬(2)의 내부에는 엔진의 운전시 발생되는 진동과 소음을 억제하여 엔진의 정숙성을 유지시키는 밸런스 샤프트(4)가 상기 엔진오일(3)속에 잠겨진 상태로서 설치된다.

여기서, 상기 밸런스 샤프트(4)는 상기 실린더블록(1)의 밑면에 결합되는 밸런스 샤프트 하우징(5)을 매개로 설치된다.

상기 밸런스 샤프트(4)는 일단에 결합된 드리븐기어가 구동기어와 치합된 구조로서 설치되며, 엔진 구동시 함께 회전되고 엔진 종료시 함께 회전이 멈추게 된다.

도 1에 도시된 미설명 도면부호 3a는 엔진오일(3)의 유면을 도시한 것이다.

한편, 상기 밸런스 샤프트(4)의 저널부는 상기 오일팬(2)에 담겨진 엔진오일(3)만으로 충분한 윤활이 이루어지지 않기 때문에, 상기 실린더블록(1)의 오일갤러리를 통하여 엔진오일을 공급받아 윤활이 이루어지도록 되어 있다.

이를 위해, 상기 밸런스 샤프트 하우징(5)에는 상기 실린더블록(1)으로 연통된 오일통로(6)가 구비되어 있다.

그러나, 상기와 같이 실린더블록(1)으로부터 공급받는 엔진오일을 이용해 밸런스 샤프트(4)의 저널부를 윤활시키도록 된 종래의 구조는, 오일펌프의 용량이 엔진의 윤활 뿐만 아니라 상기 밸런스 샤프트(4)로 공급되는 엔진오일의 양까지 고려해야 하므로 크게 설정될 수밖에 없으며, 이로 인해 중량 증가와 원가 상승 및 연비 감소의 문제점이 있었다.

이에 본 발명은, 오일팬에 담겨진 엔진오일만으로도 저널부의 충분한 윤활이 이루어질 수 있도록 자체적으로 오일펌프 기능을 갖춘 밸런스 샤프트를 제공토록 하여, 실린더블록과 밸런스 샤프트 하우징을 연결하는 오일통로를 없앨 수 있도록 하고, 아울러 오일펌프의 용량을 줄일 수 있도록 하여 중량 감소와 원가 절감 및 연비 향상에 도움을 줄 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 밸런스 샤프트는, 드리븐기어가 결합되는 전방쪽 저널부의 내측에서 회전중심축을 따라 상기 전방쪽 저널부의 중심을 향하여 개구되도록 형성된 전방 오일흡입구와; 일단은 상기 전방 오일흡입구와 연결되고 타단은 상기 전방쪽 저널부의 바깥 둘레면으로 개구되도록 형성된 전방 오일토출구와; 상기 전방쪽 저널부의 반대 끝단인 후방쪽 저널부의 내측에서 회전중심축을 따라 상기 후방쪽 저널부의 중심을 향하여 개구되도록 형성된 후방 오일흡입구와; 일단은 상기 후방 오일흡입구와 연결되고 타단은 상기 후방쪽 저널부의 바깥 둘레면으로 개구되도록 형성된 후방 오일토출구;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 밸런스 샤프트는, 오일팬에 담겨진 엔진오일만으로도 전방쪽 저널부 및 후방쪽 저널부를 원활하게 윤활할 수 있게 되므로 실린더블록으로부터 엔진오일을 공급받을 필요가 없어짐으로 인해 실린더블록과 밸런스 샤프트 하우징을 연결하고 있던 오일통로가 필요 없게 되고, 이에 따라 작업시간의 단축과 원가 절감 및 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 밸런스 샤프트에 의해 오일펌프의 용량을 크게 줄일 수 있게 되므로, 오일펌프의 용량이 줄어드는 만큼 중량 감소와 원가 절감 및 연비를 향상시킬 수 있는 효과도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

도 1을 참조로 전술하였던 바와 같이 실린더블록(1)의 하부에는 오일팬(2)이 설치되며, 상기 오일팬(2)내에는 엔진의 구동에 필요한 상당량의 엔진오일(3)이 액체상태로서 채워져 있다.

그리고, 상기 오일팬(2)의 내부에는 엔진의 운전시 발생되는 진동과 소음을 억제하여 엔진의 정숙성을 유지시키는 밸런스 샤프트(4) 및 오일펌프(미도시)가 상기 엔진오일(3)속에 잠겨진 상태로서 설치된다.

여기서, 상기 밸런스 샤프트(4)는 상기 실린더블록(1)의 밑면에 결합되는 밸런스 샤프트 하우징(5)을 매개로 설치된다.

상기 밸런스 샤프트(4)는 일단에 결합된 드리븐기어가 크랭크샤프트에 연결된 구동기어와 치합된 구조로서 설치되며, 또한 상기 드리븐기어와 상기 구동기어는 엔진 구동시 함께 회전되고 엔진 종료시 함께 회전이 멈추게 된다.

한편, 본 발명에 따른 상기 밸런스 샤프트(4)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 길이방향을 따른 양단에 각각 전방쪽 저널부(4a)와 후방쪽 저널부(4b)가 구비된다.

상기 전방쪽 저널부(4a)는 상기 드리븐기어가 결합되는 부위이기도 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 밸런스 샤프트(4)는, 상기 전방쪽 저널부(4a)의 내측에서 회전중심축(C1)을 따라 상기 전방쪽 저널부(4a)의 중심을 향하여 개구되도록 형성된 전방 오일흡입구(10)와, 일단은 상기 전방 오일흡입구(10)와 연결되고 타단은 상기 전방쪽 저널부(4a)의 바깥 둘레면으로 개구되도록 형성된 전방 오일토출구(20)와, 상기 후방쪽 저널부(4b)의 내측에서 회전중심축(C1)을 따라 상기 후방쪽 저널부(4b)의 중심을 향하여 개구되도록 형성된 후방 오일흡입구(30)와, 일단은 상기 후방 오일흡입구(30)와 연결되고 타단은 상기 후방쪽 저널부(4b)의 바깥 둘레면으로 개구되도록 형성된 후방 오일토출구(40)를 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명에 따른 상기 밸런스 샤프트(4)는, 상기 전방쪽 저널부(4a)의 바깥 둘레면에서 상기 회전중심축(C1)과 평행하게 형성되면서 일단은 상기 전방 오일토출구(20)와 연결되고 타단은 상기 후방쪽 저널부(4b)를 향하도록 형성된 전방 오일그루브(50)와, 상기 후방쪽 저널부(4b)의 바깥 둘레면에서 상기 회전중심축(C1)과 평행하게 형성되면서 일단은 상기 후방 오일토출구(40)와 연결되고 타단은 상기 후방쪽 저널부(4b)의 끝단을 향하도록 형성된 후방 오일그루브(60)를 더 포함하여 구성된다.

상기 전방 오일그루브(50)와 상기 후방 오일그루브(60)는, 상기 전방 오일토출구(20)와 상기 후방 오일토출구(30)로 유입된 엔진오일(3)을 각각 상기 전방쪽 저널부(4a) 및 상기 후방쪽 저널부(4b)로 배출하는 통로역할을 수행하는 것이다.

여기서, 상기 전방 오일토출구(20)는, 상기 전방 오일흡입구(10)와 수직한 방향으로 연결되면서 직사각 단면으로 된 원기둥 형상의 전방 제1토출구(21)와, 상기 전방 제1토출구(21)와 연결된 일단에서 상기 전방쪽 저널부(4a)의 바깥 둘레면으로 개구되는 타단까지 단면적이 점차적으로 넓어지는 깔대기의 단면모양으로 형성됨과 더불어 상기 전방 오일그루브(50)와 연결된 전방 제2토출구(23)로 구성된다.

그리고, 상기 후방 오일토출구(40)는, 상기 후방 오일흡입구(30)와 수직한 방향으로 연결되면서 직사각 단면으로 된 원기둥 형상의 후방 제1토출구(41)와, 상 기 후방 제1토출구(41)와 연결된 일단에서 상기 후방쪽 저널부(4b)의 바깥 둘레면으로 개구되는 타단까지 단면적이 점차적으로 넓어지는 깔대기의 단면모양으로 형성됨과 더불어 상기 후방 오일그루브(60)와 연결된 후방 제2토출구(43)로 구성된다.

상기 전방 제2토출구(23)가 상기 전방 제1토출구(21)보다 단면적이 큰 깔대기의 단면모양으로 형성되는 이유는, 상기 전방 제2토출구(23)내에 보다 많은 엔진오일(3)을 보유할 수 있도록 하기 위함이며, 이를 통해 상기 제2토출구(23)의 질량을 상기 제1토출구(21)의 질량보다 크게 하기 위함이다.

이와 같이, 상기 제2토출구(23)의 질량이 상기 제1토출구(21)의 질량보다 크면, 상기 밸런스 샤프트(4)가 상기 회전중심축(C1)을 중심으로 축회전을 할 때 상기 제2토출구(23)내에 존재하는 엔진오일(3)이 받는 원심력이 더 커지게 되며, 이로 인해 상기 제2토출구(23)로 빨려 들어오는 엔진오일(3)의 펌핑력도 커지게 된다.

상기 제2토출구(23)로 빨려 들어오는 엔진오일(3)의 펌핑력도 커지면 많은 양의 엔진오일(3)이 상기 제2토출구(23)를 통해 펌핑되어 상기 전방 오일그루브(500를 통해 배출되므로, 상기 전방쪽 저널부(4a)는 원활하게 윤활이 이루어지게 된다.

그리고, 상기 제2토출구(23)의 질량이 상기 제1토출구(21)의 질량보다 크면, 상기 밸런스 샤프트(4)가 저속으로 회전하더라도 엔진오일(3)은 원활하게 상기 제2토출구(23)로 빨려 들어오게 된다.

또한, 상기 후방 제2토출구(43)가 상기 후방 제1토출구(41)보다 단면적이 큰 깔대기의 단면모양으로 형성되는 이유는, 상기에 전술한 상기 전방 제2토출구(43)의 이유와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.

그리고, 상기 전방 오일토출구(20)는, 상기 전방쪽 저널부(4a)에서 하중을 가장 많이 받는 위치(M1)에 대해 상기 회전중심축(C1)을 기준으로 반대의 위치에 배치되도록 형성된다.

또한, 상기 후방 오일토출구(40)는, 상기 후방쪽 저널부(4b)에서 하중을 가장 많이 받는 위치(M2)에 대해 상기 회전중심축(C1)을 기준으로 반대의 위치에 배치되도록 형성된다.

이와 같이, 상기 전방 오일토출구(20)가 상기 전방쪽 저널부(4a)에서 하중을 가장 적게 받는 위치에 배치되도록 형성되는 이유는, 상기 밸런스 샤프트(4)의 회전시 상기 전방 제2토출구(23)가 원활한 펌핑력을 발휘할 수 있도록 하기 위함이다.

즉, 상기 전방쪽 저널부(4a)에서 하중이 가장 많이 나가는 위치(M1)는 상기 밸런스 샤프트(4)의 회전시 면압이 가장 많이 걸리는 부위이므로, 만약 하중이 가장 많이 나가는 위치(M1)에 상기 전방 오일토출구(20)가 형성되면 면압에 의해 상기 전방 제2토출구(23)는 원활한 펌핑력을 발휘할 수 없게 된다.

따라서, 이를 방지하기 위해 상기 밸런스 샤프트(4)의 회전시 면압이 가장 적게 걸리는 부위에 상기 전방 오일토출구(20)를 형성하는 것이다.

또한, 상기 후방 오일토출구(40)가 상기 후방쪽 저널부(4b)에서 하중이 가 장 적게 나가는 위치에 배치되도록 형성되는 이유는, 상기 전방 오일토출구(20)가 상기 전방쪽 저널부(4a)에서 하중이 가장 적게 나가는 위치에 배치되도록 형성되는 이유와 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.

이와 같이, 상기 전방 오일토출구(20)와 상기 후방 오일토출구(40)가 상기 전방쪽 저널부(4a) 및 상기 후방쪽 저널부(4b)에서 하중을 가장 적게 받는 위치에 형성된 구조를 보면, 상기 전방 오일토출구(20)와 상기 후방 오일토출구(40)는 상기 회전중심축(C1)을 기준으로 서로 반대방향(180°방향)의 위치에 배치되도록 형성된 구조를 갖게 된다.

하지만, 상기 전방 오일토출구(20)와 상기 후방 오일토출구(40)는 서로에 대해 항상 180°의 배치각도로 형성되는 것은 아니며, 밸런스 샤프트(4)의 종류에 다양한 각도로 배치될 수 있기 때문에 어느 한 각도에 한정되는 것은 바람직하지 않다.

한편, 도 4에 도시된 미설명 도면부호 3a는 엔진오일(3)의 유면을 도시한 것이다.

상기 전방 오일흡입구(10)와 상기 후방 오일흡입구(30)는 상기 엔진오일(3)의 유면(3a)속에 항상 잠겨있도록 설치된다.

이하 본 발명 실시예의 작용에 대해 설명한다.

밸런스 샤프트(4)가 회전중심축(C1)을 중심으로 축회전을 하면, 오일팬(2)에 담겨진 엔진오일(3)은 전방 제2토출구(23)와 후방 제2토출구(43)의 펌핑력에 의해 전방 오일흡입구(10)와 후방 오일흡입구(30)를 통해 유입된 후, 전방 오일토출 구(20)와 후방 오일토출구(40)로 이동하여, 전방 오일그루브(50)와 후방 오일그루브(60)를 통해 각각 전방쪽 저널부(4a) 및 후방쪽 저널부(4b)로 비산되면서, 상기 전방쪽 저널부(4a)와 상기 후방쪽 저널부(4b)를 충분히 윤활시켜 주게 된다.

따라서, 본 발명의 실시예는 밸런스 샤프트(4)의 전방쪽 저널부(4a) 및 후방쪽 저널부(4b)의 윤활을 위해 실린더블록(1)으로부터 엔진오일을 공급받을 필요가 없는 구성이므로, 종래에서 상기 실린더블록(1)과 밸런스 샤프트 하우징(5)을 연결하고 있던 오일통로(6; 도 1에 도시됨)가 필요 없게 된다.

이 결과, 본 발명의 실시예는 오일통로(6)를 구성하기 위해 소요되었던 만큼의 작업시간을 단축할 수 있게 되고, 아울러 원가 절감 및 생산성 향상을 도모할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 실시예는 상기 밸런스 샤프트(4)와 함께 오일팬(2)내에 설치되는 오일펌프의 용량을 크게 줄일 수 있는 장잠이 있다.

즉, 종래에는 전술한 바와 같이 오일펌프의 용량을 설정할 때 엔진의 윤활 뿐만 아니라 상기 밸런스 샤프트(4)로 공급되는 엔진오일의 양까지 고려해야 했는데, 본 발명의 실시예는 엔진의 윤활을 담당하는 엔진오일의 양만 고려하면 되고 상기 밸런스 샤프트(4)로 공급되는 엔진오일의 양까지 고려하지 않아도 되므로, 오일펌프의 용량을 크게 줄일 수 있게 된다.

이로 인해, 본 발명의 실시예는 오일펌프의 용량을 줄일 수 있는 만큼 중량 감소와 원가 절감 및 연비 향상에 큰 도움이 되는 장점이 있다.

도 1은 종래의 밸런스 샤프트가 실린더블록의 하부에 장착된 상태를 도시한 단면도,

도 2와 도 3은 본 발명에 따른 밸런스 샤프트의 사시도,

도 4는 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

4 - 밸런스 샤프트 4a - 전방쪽 저널부

4b - 후방쪽 저널부 10 - 전방 오일흡입구

20 - 전방 오일토출구 30 - 후방 오일흡입구

40 - 후방 오일토출구 50 - 전방 오일그루브

60 - 후방 오일그루브

Claims (5)

1. 드리븐기어가 결합되는 전방쪽 저널부(4a)의 내측에서 회전중심축(C1)을 따라 상기 전방쪽 저널부(4a)의 중심을 향하여 개구되도록 형성된 전방 오일흡입구(10)와;

   일단은 상기 전방 오일흡입구(10)와 연결되고 타단은 상기 전방쪽 저널부(4a)의 바깥 둘레면으로 개구되도록 형성된 전방 오일토출구(20)와;

   상기 전방쪽 저널부(10)의 반대 끝단인 후방쪽 저널부(4b)의 내측에서 회전중심축(C1)을 따라 상기 후방쪽 저널부(4b)의 중심을 향하여 개구되도록 형성된 후방 오일흡입구(30)와;

   일단은 상기 후방 오일흡입구(30)와 연결되고 타단은 상기 후방쪽 저널부(4b)의 바깥 둘레면으로 개구되도록 형성된 후방 오일토출구(40);

   를 포함하는 자동차의 밸런스 샤프트.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 전방쪽 저널부(4a)의 바깥 둘레면에서 상기 회전중심축(C1)과 평행하게 형성되면서 일단은 상기 전방 오일토출구(20)와 연결되고 타단은 상기 후방쪽 저널부(4b)를 향하도록 형성된 전방 오일그루브(50)와;

   상기 후방쪽 저널부(4b)의 바깥 둘레면에서 상기 회전중심축(C1)과 평행하게 형성되면서 일단은 상기 후방 오일토출구(40)와 연결되고 타단은 상기 후방쪽 저널부(4b)의 끝단을 향하도록 형성된 후방 오일그루브(60);

   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 밸런스 샤프트.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 전방 오일토출구(20)는,

   상기 전방 오일흡입구(10)와 수직한 방향으로 연결되면서 직사각 단면으로 된 원기둥 형상의 전방 제1토출구(21)와;

   상기 전방 제1토출구(21)와 연결된 일단에서 상기 전방쪽 저널부(4a)의 바깥 둘레면으로 개구되는 타단까지 단면적이 점차적으로 넓어지는 깔대기의 단면모양으로 형성됨과 더불어 상기 전방 오일그루브(50)와 연결된 전방 제2토출구(23);

   로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 밸런스 샤프트.
4. 청구항 2에 있어서, 상기 후방 오일토출구(40)는,

   상기 후방 오일흡입구(30)와 수직한 방향으로 연결되면서 직사각 단면으로 된 원기둥 형상의 후방 제1토출구(41)와;

   상기 후방 제1토출구(41)와 연결된 일단에서 상기 후방쪽 저널부(4b)의 바깥 둘레면으로 개구되는 타단까지 단면적이 점차적으로 넓어지는 깔대기의 단면모양으로 형성됨과 더불어 상기 후방 오일그루브(60)와 연결된 후방 제2토출구(43);

   로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 밸런스 샤프트.
5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서, 상기 전방 오일토출구(20)와 상기 후방 오일토출구(40)는,

   각각 상기 전방쪽 저널부(4a) 및 상기 후방쪽 저널부(4b)에서 상기 회전중심축(C1)을 기준으로 하중이 가장 많이 나가는 위치의 반대위치에 배치되도록 형성된 것;

   을 특징으로 하는 자동차의 밸런스 샤프트.

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