KR20120054475A

KR20120054475A - 차량용 타이밍 체인 마찰 저감장치

Info

Publication number: KR20120054475A
Application number: KR1020100115870A
Authority: KR
Inventors: 이승우; 오성환; 차성철; 백홍길
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2010-11-19
Filing date: 2010-11-19
Publication date: 2012-05-30
Also published as: US20120129636A1

Abstract

본 발명은 타이밍 체인의 양측에 배치되어 타이밍 체인과 접촉되는 텐셔너 아암과 체인 가이더에 각각 마찰저감유닛을 일체로 구성하여 오일 유막 두께를 증대시킴으로써, 텐셔너 아암과 체인 가이더의 각 접촉면에서 발생하는 마찰손실을 저감시켜 소음 발생 방지 및 내구성을 향상시키고, 동시에 차량의 연비저하를 방지하도록
엔진에 구성되는 크랭크샤프트의 회전력을 캠 샤프트로 전달하도록 상기 크랭크샤프트에 장착되는 크랭크 스프로킷과 캠 샤프트에 장착되는 캠 스프로킷을 상호 연결하는 타이밍 체인의 양측에 각각 배치되어 상기 타이밍 체인의 진동을 저감하면서 이탈을 방지하는 텐셔너 아암과 체인 가이더를 포함하여 구성되는 타이밍 체인 시스템에서, 상기 텐셔너 아암과 체인 가이더는 상기 타이밍 체인에 각각 미끄럼 접촉되는 각 접촉면과 상기 타이밍 체인과의 사이에 유막 두께를 증대시켜 마찰손실을 저감시키기 위해 각각 일체로 형성되는 제1, 제2 마찰 저감유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 타이밍 체인 마찰 저감장치를 제공한다.

Description

차량용 타이밍 체인 마찰 저감장치{REDUCE FRICTION DEVICE OF TIMING CHAIN FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 타이밍 체인 마찰 저감장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 타이밍 체인의 양측에 배치되어 타이밍 체인과 접촉되는 텐셔너 아암과 체인 가이드에 구성하여 타이밍 체인과 접촉에 의해 발생하는 마찰손실을 저감시키도록 하는 차량용 타이밍 체인 마찰 저감장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차는 엔진의 실린더에서 폭발되는 연소 가스에 의하여 구동력을 얻게되며, 이 실린더에는 흡기 및 배기 밸브가 배치되어 연소 가스의 흡입 및 배출이 이루어진다.

그래서 상기한 흡기 및 배기 밸브는 캠 샤프트에 설치되는 캠에 의하여 소정의 시기에서 여닫히게 되며, 이 캠 샤프트는 크랭크샤프트와 연결되는 타이밍 체인 등을 통해 작동된다.

즉, 이와 같이 타이밍 체인이 적용된 체인 시스템은 크랭크샤프트에 장착되는 크랭크 스프로킷과, 각 캠 샤프트에 장착되는 캠 스프로킷을 타이밍 체인을 통해 연결하여 크랭크샤프트의 회전력을 직접 전달하도록 구성된다.

여기서, 상기 타이밍 체인은 회전력을 직접 전달하며 소정의 거리에 이격된 각 스프로킷의 회전력을 전달하기 때문에 고속으로 회전하게 되면 진동하게 된다.

이에 따라, 종래에는 크랭크샤프트와 캠 샤프트를 연결하는 타이밍 체인의 일측과 타측에 각각 텐셔너 아암과 체인 가이더를 각각 설치함으로써, 연소시기에 맞춰 흡입 및 배기 밸브가 원활히 개폐되도록 크랭크샤프트와 캠 샤프트의 위상 차이 발생을 보상하는 동시에, 상기 타이밍 체인의 진동을 저감하면서 이탈을 방지하였다.

그러나 상기와 같은 종래의 텐셔너 아암과 체인 가이더는 상기 타이밍 체인의 회전 시, 상기 타이밍 체인과 직접 접촉되면서 마찰됨으로써, 미끄럼 마찰저항에 의한 마찰손실이 크게 발생하여 소음 발생 및 타이밍 체인 시스템의 전체적인 내구성이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 이러한 마찰손실은 차량의 주행 시, 연비에 악영향을 미치는 인자로 작용하여 차량의 연비저하를 유발시키게 되는 바, 차량의 상품성이 저하되는 등의 문제점도 내포하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하려는 과제는 타이밍 체인의 양측에 배치되어 타이밍 체인과 접촉되는 텐셔너 아암과 체인 가이더에 각각 마찰저감유닛을 일체로 구성하여 오일 유막 두께를 증대시킴으로써, 텐셔너 아암과 체인 가이더의 각 접촉면에서 발생하는 마찰손실을 저감시켜 소음 발생 방지 및 내구성을 향상시키고, 동시에 차량의 연비저하를 방지하도록 하는 차량용 타이밍 체인 마찰 저감장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 타이밍 체인 마찰 저감장치는 엔진에 구성되는 크랭크샤프트의 회전력을 캠 샤프트로 전달하도록 상기 크랭크샤프트에 장착되는 크랭크 스프로킷과 캠 샤프트에 장착되는 캠 스프로킷을 상호 연결하는 타이밍 체인의 양측에 각각 배치되어 상기 타이밍 체인의 진동을 저감하면서 이탈을 방지하는 텐셔너 아암과 체인 가이더를 포함하여 구성되는 타이밍 체인 시스템에서, 상기 텐셔너 아암과 체인 가이더는 상기 타이밍 체인에 각각 미끄럼 접촉되는 각 접촉면과 상기 타이밍 체인과의 사이에 유막 두께를 증대시켜 마찰손실을 저감시키기 위해 각각 일체로 형성되는 제1, 제2 마찰 저감유닛을 더 포함한다.

상기 제1 마찰 저감유닛은 상기 텐셔너 아암의 접촉면 길이방향으로 양측에 각각 형성되는 제1 오일 가이더; 및 상기 각 제1 오일 가이더 사이에서 상기 텐셔너 아암의 접촉면에 오목하게 다수개가 형성되는 제1 오일홈으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 각 제1 오일홈은 상기 텐셔너 아암의 접촉면 상에서 폭방향으로 일정간격 이격되게 배치된 상태로, 상기 텐셔너 아암의 길이방향을 따라 평행하게 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 각 제1 오일홈은 반구형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 마찰 저감유닛은 상기 체인 가이더의 접촉면 길이방향으로 양측에 각각 형성되는 제2 오일 가이더; 및 상기 각 제2 오일 가이더 사이에서 상기 체인 가이더의 접촉면에 오목하게 다수개가 형성되는 제2 오일홈으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 각 제2 오일홈은 상기 체인 가이더의 접촉면 상에서 폭방향으로 일정간격 이격되게 배치된 상태로, 상기 체인 가이더의 길이방향을 따라 평행하게 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 각 제2 오일홈은 반구형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량용 타이밍 체인 마찰 저감장치에 의하면, 타이밍 체인의 양측에 배치되어 타이밍 체인과 접촉되는 텐셔너 아암과 체인 가이더에 각각 마찰저감유닛을 일체로 구성하여 오일 유막 두께를 증대시킴으로써, 텐셔너 아암과 체인 가이더의 각 접촉면에서 발생하는 마찰손실을 저감시켜 소음 발생을 방지하고, 동시에, 타이밍 체인 시스템의 전체적인 내구성을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 타이밍 체인의 회전 시, 유막 두께 증대시켜 마찰저항을 감소시키고, 이로 인해, 마찰손실을 저하시킴으로써, 차량의 연비가 저하되는 것을 방지하는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 타이밍 마찰 저감장치가 적용된 타이밍 체인 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 타이밍 체인 마찰 저감장치가 적용된 텐셔너 아암과 체인 가이더의 사시도이다.
도 3은 도 2의 A-A 선에 따른 단면 사시도이다.
도 4는 도 2의 B-B 선에 따른 단면 사시도이다.
도 5은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 타이밍 체인 마찰 저감장치의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 마찰계수와 유막의 두께가 미끄럼 속도에 미치는 영향을 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 타이밍 마찰 저감장치가 적용된 타이밍 체인 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 타이밍 체인 마찰 저감장치가 적용된 텐셔너 아암과 체인 가이더의 사시도이며, 도 3은 도 2의 A-A 선에 따른 단면 사시도이고, 도 4는 도 4의 B-B 선에 따른 단면 사시도이다.

먼저, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량용 타이밍 체인 마찰 저감장치(100)는, 도 1에서 도시한 바와 같이, 엔진에 구성되는 크랭크샤프트의 회전력을 캠 샤프트로 전달하도록 상기 크랭크샤프트에 장착되는 크랭크 스프로킷(3)과 캠 샤프트에 장착되는 캠 스프로킷(5)을 상호 연결하는 타이밍 체인(7)의 양측에 각각 배치되어 상기 타이밍 체인(7)의 진동을 저감하면서 이탈을 방지하는 텐셔너 아암(9)과 체인 가이더(15)를 포함하여 구성되는 타이밍 체인 시스템(1)에 적용된다.

본 실시예에서, 상기 텐셔너 아암(9)은 도면을 기준으로 상기 타이밍 체인(7)의 좌측에 배치되며, 상기 텐셔너 아암(9)의 하부에 연결되는 체인 텐셔너(11)에 의해 제어되어 상기 타이밍 체인(7)의 장력을 조절하게 된다.

그리고 상기 체인 가이더(15)는 상기 텐셔너 아암(9)의 반대측인 상기 타이밍 체인(7)의 우측에 배치되어 이동하는 상기 타이밍 체인(7)을 가이드 하게 된다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 타이밍 체인 마찰 저감장치(100)는 타이밍 체인(7)의 양측에 배치되어 타이밍 체인(7)과 접촉되는 텐셔너 아암(9)과 체인 가이더(13)에 각각 마찰저감유닛(110, 120)을 일체로 구성하여 오일 유막 두께를 증대시킴으로써, 타이밍 체인(7)과 접촉되는 텐셔너 아암(9)와 체인 가이더(15)의 각 접촉면(13, 17)에서 발생하는 마찰손실을 저감시켜 소음 발생 방지 및 내구성을 향상시키고, 동시에 차량의 연비저하를 방지하도록 한다.

이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 타이밍 체인 마찰 저감장치(100)는 제1, 제2 마찰 저감유닛(110, 120)을 포함하여 구성된다.

여기서 상기 제1, 제2 마찰 저감유닛(110, 120)은 상기 텐셔너 아암(9)과 체인 가이더(15)에서 상기 타이밍 체인(7)에 각각 미끄럼 접촉되는 각 접촉면(13, 17)과 상기 타이밍 체인(7)과의 사이에 유막 두께를 증대시켜 마찰손실을 저감시키기 위해 각각 일체로 형성된다.

먼저, 상기 제1 마찰 저감유닛(110)은, 도 2에서 도시한 바와 같이, 제1 오일 가이더(111)와 제1 오일홈(113)으로 구성된다.

상기 제1 오일 가이더(111)는 상기 타이밍 체인(7)에 대응하여 상기 텐셔너 아암(9)의 접촉면(13) 길이방향으로 양측에 각각 상향 돌출 형성된다.

이러한 각 제1 오일 가이더(111)는 상기 텐셔너 아암(9)의 접촉면(13)에 공급된 오일이 상기 텐셔너 아암(9)의 접촉면(13)을 따라 흐르도록 가이드 하면서, 상기 텐셔너 아암(9)의 폭방향으로 누유되는 것을 방지하게 된다.

그리고 상기 제1 오일홈(113)은 상기 각 제1 오일 가이더(111) 사이에서 상기 텐셔너 아암(9)의 접촉면(13)에 오목하게 다수개가 형성된다.

여기서, 상기 각 제1 오일홈(113)은 상기 텐셔너 아암(9)의 접촉면(13) 상에서 폭방향으로 일정간격 이격되게 배치된 상태로, 상기 텐셔너 아암(9)의 길이방향을 따라 평행하게 형성될 수 있다.

이러한 각 제1 오일홈(113)은, 도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 텐셔너 아암(9)의 접촉면(13) 상에 반구형상의 홈으로서 형성되는 것이 바람직하다.

본 실시예에서, 상기 제2 마찰 저감유닛(120)은, 도 2에서 도시한 바와 같이, 제2 오일 가이더(121)와 제2 오일홈(123)으로 구성된다.

먼저, 상기 제2 오일 가이더(121)는 상기 타이밍 체인(7)에 대응하여 상기 체인 가이더(15)의 접촉면(17) 길이방향으로 양측에 각각 상향 돌출 형성된다.

이러한 각 제2 오일 가이더(123)는 상기 체인 가이더(15)의 접촉면(17)에 공급된 오일이 상기 체인 가이더(15)의 접촉면(17)을 따라 흐르도록 가이드 하면서, 상기 체인 가이더(15)의 폭방향으로 누유되는 것을 방지하게 된다.

그리고 상기 제2 오일홈(123)은 상기 각 제2 오일 가이더(121) 사이에서 상기 체인 가이더(15)의 접촉면(17)에 오목하게 다수개가 형성된다.

여기서, 상기 각 제2 오일홈(123)은 상기 체인 가이더(15)의 접촉면(17) 상에서 폭방향으로 일정간격 이격되게 배치된 상태로, 상기 체인 가이더(15)의 길이방향을 따라 평행하게 형성될 수 있다.

이러한 각 제2 오일홈(123)은, 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 체인 가이더(15)의 접촉면(17) 상에서 반구형상의 홈으로서 형성되는 것이 바람직하다.

즉, 상기와 같은 구성을 갖는 상기 제1, 제2 마찰 저감유닛(110, 120)은, 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 타이밍 체인(7)과 접촉되는 상기 텐셔너 아암(9)과 체인 가이더(15)의 각 접촉면(13, 17)에 공급된 오일을 상기 각 제1, 제2 오일홈(113, 123)을 통해 저장한 상태로 상기 타이밍 체인(7)과의 사이에 유막을 형성하게 된다.

여기서, 상기 각 제1, 제2 오일홈(113, 123)은 상기 타이밍 체인(7)의 길이방향으로 단면이 반구형상으로 오목하게 형성됨으로써, 상기 타이밍 체인(7)의 회전 시, 작용하는 수직하중에 의해 상대 운동을 하는 상기 타이밍 체인(7)과 텐셔너 아암(9), 또는 타이밍 체인(7)과 체인 가이더(15) 사이에 유막의 두께를 증가시키게 된다.

그러면, 상기 텐셔너 아암(9)과 체인 가이더(15)의 각 접촉면(13, 17)은 상기 타이밍 체인(7)과의 사이에서 유막 부족에 의해 발생되던 경계 마찰(Boundary Friction)이 유막 두께가 증대함에 따라 탄성유체 윤활(Elastohydrodynamic Lubriction)조건으로 변경되면서 마찰계수가 작아지게 된다.

여기서, 보통 마찰력은 수직하중과 마찰계수의 곱으로 표현되는 바, 마찰로 인해 소모되는 에너지는 마찰력과 작용면적으로 표현되므로, 수직하중과 마찰면적이 동일한 크기로 작용할 경우에는 마찰계수를 줄여야 마찰로 인한 에너지 손실을 줄일 수 있게 된다.

도 6은 마찰계수와 유막의 두께, 및 미끄럼 속도와의 관계를 나타낸 그래프로서, 도면을 참조하면, 유막의 두께가 증가할수록 마찰계수가 작아지는 것을 알 수 있다.

즉, 영역 1에서는 마찰계수가 큰 반면, 유막의 두께를 증가시킨 탄성유체 윤활영 구간인 영역 3에서는 미끄럼 속도가 증가하더라도 마찰계수가 크게 감소된 것을 알 수 있다.

참고로, 도 6에서 영역 2는 혼합 마찰(Mixed Friction) 구간이고, 영역 4는 유체역학적 윤활(Hydrodynamic Lubfication) 구간을 나타낸다.

즉, 본 실시예에서, 상기 각 제1, 제2 오일홈(113, 123)에 저장된 오일은 상기 타이밍 체인(7)의 회전 시에 작용하는 수직하중에 의해 상기 각 접촉면(13, 17)을 따라 이동하게 되나, 연속적으로 형성된 상기 각 제1, 제2 오일홈(113, 123)에 저장된 상태를 항상 일정하게 유지하게 된다.

이에 따라, 상기 제1, 제2 마찰 저감유닛(110, 120)은 상기 각 접촉면(13, 17)과 타이밍 체인(7) 사이의 유막의 두께를 증대시킨 상태로 유지하여 마찰계수를 작아지게 하는 것이다.

상기 마찰계수가 작아지면 손실되는 마찰 에너지를 줄일 수 있으므로 상기 타이밍 체인(7)과 접촉되는 상기 텐셔너 아암(9)과 체인 가이더(15)의 각 접촉면(13, 17) 사이에서 발생되는 마찰손실을 최소화시키게 된다.

따라서, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 타이밍 체인 마찰 저감장치(100)를 적용하면, 타이밍 체인(7)의 양측에 배치되어 타이밍 체인(7)과 접촉되는 텐셔너 아암(9)과 체인 가이더(15)에 각각 마찰저감유닛(110, 120)을 일체로 구성하여 오일 유막 두께를 증대시킴으로써, 텐셔너 아암(9)과 체인 가이더(15)의 각 접촉면(13, 17)에서 발생하는 마찰손실을 저감시켜 소음 발생을 방지하고, 동시에, 타이밍 체인 시스템(1)의 전체적인 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한, 타이밍 체인(7)의 회전 시, 유막 두께 증대시켜 마찰저항을 감소시키고, 이로 인해, 마찰손실을 저하시킴으로써, 차량의 연비가 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

1...타이밍 체인 시스템 3...크랭크 스프로킷
5...캠 스프로킷 7...타이밍 체인
9...텐셔너 아암 11...체인 텐셔너
13...텐셔너 아암의 접촉면 15...체인 가이더
17...체인 가이더의 접촉면 110...제1 마찰 저감유닛
111...제1 오일 가이더 113...제1 오일홈
120...제2 마찰 저감유닛 121...제2 오일 가이더
123...제2 오일홈

Claims

엔진에 구성되는 크랭크샤프트의 회전력을 캠 샤프트로 전달하도록 상기 크랭크샤프트에 장착되는 크랭크 스프로킷과 캠 샤프트에 장착되는 캠 스프로킷을 상호 연결하는 타이밍 체인의 양측에 각각 배치되어 상기 타이밍 체인의 진동을 저감하면서 이탈을 방지하는 텐셔너 아암과 체인 가이더를 포함하여 구성되는 타이밍 체인 시스템에서,
상기 텐셔너 아암과 체인 가이더는 상기 타이밍 체인에 각각 미끄럼 접촉되는 각 접촉면과 상기 타이밍 체인과의 사이에 유막 두께를 증대시켜 마찰손실을 저감시키기 위해 각각 일체로 형성되는 제1, 제2 마찰 저감유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 타이밍 체인 마찰 저감장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 마찰 저감유닛은
상기 텐셔너 아암의 접촉면 길이방향으로 양측에 각각 형성되는 제1 오일 가이더; 및
상기 각 제1 오일 가이더 사이에서 상기 텐셔너 아암의 접촉면에 오목하게 다수개가 형성되는 제1 오일홈;
으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 타이밍 체인 마찰 저감장치.
제2항에 있어서,
상기 각 제1 오일홈은
상기 텐셔너 아암의 접촉면 상에서 폭방향으로 일정간격 이격되게 배치된 상태로, 상기 텐셔너 아암의 길이방향을 따라 평행하게 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 타이밍 체인 마찰 저감장치.
제2항에 있어서,
상기 각 제1 오일홈은
반구형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 타이밍 체인 마찰 저감장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 마찰 저감유닛은
상기 체인 가이더의 접촉면 길이방향으로 양측에 각각 형성되는 제2 오일 가이더; 및
상기 각 제2 오일 가이더 사이에서 상기 체인 가이더의 접촉면에 오목하게 다수개가 형성되는 제2 오일홈;
으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 타이밍 체인 마찰 저감장치.
제5항에 있어서,
상기 각 제2 오일홈은
상기 체인 가이더의 접촉면 상에서 폭방향으로 일정간격 이격되게 배치된 상태로, 상기 체인 가이더의 길이방향을 따라 평행하게 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 타이밍 체인 마찰 저감장치.
제5항에 있어서,
상기 각 제2 오일홈은
반구형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 타이밍 체인 마찰 저감장치.