KR20130054360A - 밸브 개폐 시기 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

스프링 부재의 직경 방향으로 연장되는 면과 구동측 회전 부재 및 종동측 회전 부재 중 적어도 하나의 부재가 미끄럼 이동해도, 구동측 회전 부재 및 종동측 회전 부재 중 적어도 하나의 부재가 마모되는 것을 방지한다. 캠 샤프트의 축 방향에 있어서 종동측 회전 부재와 하우징 측면부 사이에 상대 회전 위상을 지각 방향 혹은 진각 방향을 향해 가압하는 토션 스프링을 설치하는 동시에, 종동측 회전 부재와 토션 스프링 사이에 스프링 와셔를 배치한다.

Description

밸브 개폐 시기 제어 장치 {VALVE OPEN/CLOSE PERIOD CONTROL DEVICE}
본 발명은, 자동차 등의 내연 기관의 흡기 밸브 및 배기 밸브의 개폐 타이밍을, 운전 상태에 따라 조절하는 밸브 개폐 시기 제어 장치에 관한 것이다.
밸브 개폐 시기 제어 장치는, 자동차용 엔진 등의 내연 기관에 사용되고, 크랭크 샤프트에 대하여 동기 회전하는 구동측 회전 부재와 캠 샤프트에 동기 회전하는 종동측 회전 부재의 상대 회전 위상을 변화시킴으로써 내연 기관이 적합한 운전 상태로 되도록 밸브의 개폐 시기를 조정한다.
특허문헌 1에 개시되어 있는 밸브 개폐 시기 제어 장치는, 상대 회전 위상을 진각(進角) 방향을 향해 가압하는 스프링 부재가 설치되어 있다. 이 스프링 부재는, 캠 샤프트에 설치되어 있는 캠의 토크 변동에 의해 지각(遲角) 방향으로 작용하는 힘을 상쇄하기 위해, 진각 방향으로 압박하는 것이다.
한편, 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 개시되어 있는 밸브 개폐 시기 제어 장치는, 종래, 주철계 재료 등이 사용되고 있었던 구동측 회전 부재 및 종동측 회전 부재의 재료로서, 알루미늄을 사용하고 있다. 일반적으로, 알루미늄은 주철계 재료와 비교하여 경량이므로, 경량화가 요구되는 자동차에 있어서는 적합한 재료로 된다.
일본 특허 출원 공개 제2002-295208호 공보 일본 특허 출원 공개 제2006-183590호 공보
상대 회전 위상의 변경 시에는, 스프링 부재의 직경 방향 길이는 변화된다. 이 스프링 부재의 직경 방향 길이의 변화에 수반하여, 스프링 부재의 직경 방향으로 연장되는 면과 구동측 회전 부재 및 종동측 회전 부재 중 적어도 하나의 부재가 미끄럼 이동한다. 그러나 특허문헌 1 및 2와 같이 구동측 회전 부재 및 종동측 회전 부재의 재료로서 알루미늄 등의 연질 재료를 사용한 경우, 스프링 부재의 직경 방향 길이의 변화에 수반하여, 구동측 회전 부재 및 종동측 회전 부재 중 적어도 하나의 부재가 마모되어 버리는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 과제에 비추어 이루어진 것으로, 스프링 부재의 직경 방향으로 연장되는 면과 구동측 회전 부재 및 종동측 회전 부재 중 적어도 하나의 부재가 미끄럼 이동해도, 그들 부재가 마모되는 것을 억제할 수 있는 밸브 개폐 시기 제어 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명에 강구된 제1 특징 구성은, 내연 기관의 크랭크 샤프트와 동기 회전하는 구동측 회전 부재와, 상기 구동측 회전 부재와 동축 상에 배치되고, 상기 내연 기관의 밸브 개폐용 캠 샤프트와 동기 회전하는 종동측 회전 부재와, 상기 구동측 회전 부재와 상기 종동측 회전 부재에 의해 형성되고, 작동유가 공급됨으로써 상기 구동측 회전 부재에 대한 상기 종동측 회전 부재의 상대 회전 위상을 지각 방향으로 이동시키는 지각실 및 상기 상대 회전 위상을 진각 방향으로 이동시키는 진각실을 구비하고, 상기 구동측 회전 부재는, 상기 종동측 회전 부재의 직경 방향 외측에 위치하는 하우징 본체부, 및 상기 캠 샤프트의 축 방향에 있어서 상기 하우징 본체부의 양측에 위치하고 또한 상기 종동측 회전 부재와 미끄럼 이동하는 하우징 측면부로 구성되고, 상기 캠 샤프트의 축 방향에 있어서 상기 종동측 회전 부재와 상기 하우징 측면부 사이에 상기 상대 회전 위상을 지각 방향 혹은 진각 방향을 향해 가압하는 스프링 부재를 설치하는 동시에, 상기 종동측 회전 부재와 상기 스프링 부재 사이에 스프링 와셔를 배치하는 것이다.
본 특징 구성에 따르면, 캠 샤프트의 축 방향에 있어서 종동측 회전 부재와 스프링 부재 사이에 스프링 와셔를 배치하므로, 스프링 부재의 직경 방향 길이의 변화에 수반하는 종동측 회전 부재의 마모를 억제할 수 있다.
본 발명에 강구된 제2 특징 구성은, 상기 스프링 와셔는, 상기 캠 샤프트와 상기 종동측 회전 부재를 체결하는 체결 부재의 체결 부재용 와셔부를 구비하는 것이다.
본 특징 구성에 따르면, 스프링 와셔는 체결 부재용 와셔부를 구비하므로, 2개의 와셔를 사용한 경우와 비교하여, 밸브 개폐 시기 제어 장치의 캠 샤프트의 축 방향의 길이를 짧게 할 수 있다. 또한, 1개의 부재로 스프링 부재용 와셔와 체결 부재용 와셔를 겸하므로, 부품 개수의 증가를 억제할 수 있다.
본 발명에 강구된 제3 특징 구성은, 상기 스프링 와셔는, 스프링 부재의 자세를 유지하는 가이드부를 구비하는 것이다.
본 특징 구성에 따르면, 가이드부에 의해 스프링 부재의 자세를 유지할 수 있으므로, 스프링 부재의 가압력을 안정적으로 종동측 회전 부재에 작용시킬 수 있다.
본 발명에 강구된 제4 특징 구성은, 상기 종동측 회전 부재는 알루미늄에 의해 형성되고, 상기 스프링 와셔는 알루미늄보다도 고강도의 재료에 의해 형성되는 것이다.
본 특징 구성에 따르면, 종동측 회전 부재의 재료로서 연질인 알루미늄을 사용하였다고 해도, 알루미늄보다도 고강도인 재료에 의해 형성된 스프링 와셔에 의해, 스프링 부재의 직경 방향 길이의 변화에 수반하는 종동측 회전 부재의 마모를 억제할 수 있다.
본 발명에 강구된 제5 특징 구성은, 상기 스프링 와셔에는, 상기 캠 샤프트의 축 방향을 향해 연장되는 훅부가 형성되는 것이다.
본 특징 구성에 따르면, 스프링 와셔에 훅부가 형성되어 있으므로, 스프링 와셔의 회전을 억제할 수 있다.
본 발명에 강구된 제6 특징 구성은, 상기 스프링 부재의 일단부는, 상기 훅부를 개재하여 상기 종동측 회전 부재와 결합하는 것이다.
본 특징 구성에 따르면, 스프링 부재의 일단부는, 훅부를 개재하여 종동측 회전 부재와 결합하므로, 스프링 부재와 종동측 회전 부재가 직접 접촉하지 않는다. 따라서, 스프링 부재에 의한 종동측 회전 부재의 마모를 억제할 수 있다.
본 발명에 강구된 제7 특징 구성은, 상기 스프링 부재는 자유 길이로부터 소정 길이로 압축한 상태로 설치되고, 상기 캠 샤프트가 구비되는 측과는 반대측의 상기 하우징 측면부를 압박하는 것이다.
본 특징 구성에 따르면, 스프링 부재는 자유 길이로부터 소정 길이로 압축한 상태로 설치되므로, 종동측 회전 부재와 캠 샤프트가 구비되는 측과는 반대측의 하우징 측면부가, 캠 샤프트의 축 방향에 있어서 이격하는 측으로 압박된다.
통상, 구동측 회전 부재는, 캠 샤프트 혹은 캠 샤프트와 동기 회전하는 종동측 회전 부재에 의해 축 지지되고, 축심이 정해진다. 그러나 본 특징 구성에서는, 캠 샤프트가 구비되는 측과는 반대측의 하우징 측면부는, 캠 샤프트의 축 방향으로 압박된다. 이와 같이 스프링 부재의 가압력을 캠 샤프트의 축 방향을 향해, 캠 샤프트가 구비되는 측과는 반대측의 하우징 측면부에 작용시킴으로써, 캠 샤프트가 구비되는 측과는 반대측의 하우징 측면부가 캠 샤프트 혹은 종동측 회전 부재에 축 지지되지 않아도, 스프링 부재에 의한 압박력에 의해 축 지지할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 관한 밸브 개폐 시기 제어 장치의 정면 단면도이다.
도 2는 본 실시 형태에 관한 밸브 개폐 시기 제어 장치의 측면 단면도이다.
도 3은 본 실시 형태에 관한 밸브 개폐 시기 제어 장치의 측면 단면도이다.
도 4는 본 실시 형태에 관한 스프링 와셔의 단품 사시도이다.
본 발명에 관한 밸브 개폐 시기 제어 장치를, 흡기 밸브측 또는 배기 밸브측의 밸브 개폐 시기 제어 장치로서 자동차에 적응한 실시 형태에 대해 도면에 기초하여 설명한다.
도 1 내지 도 3에, 본 실시 형태의 밸브 개폐 시기 제어 장치(1)를 도시한다. 밸브 개폐 시기 제어 장치(1)는, 내연 기관(E)의 크랭크 샤프트(100)와 동기 회전하는 구동측 회전 부재(10)와, 구동측 회전 부재(10)와 동축 상에 배치되고, 내연 기관(E)의 밸브 개폐용 캠 샤프트(101)와 동기 회전하는 종동측 회전 부재(11)를 갖고 있다. 또한, 밸브 개폐 시기 제어 장치(1)는, 구동측 회전 부재(10)와 종동측 회전 부재(11)에 의해 형성되고, 작동유가 공급됨으로써 구동측 회전 부재(10)에 대한 종동측 회전 부재(11)의 상대 회전 위상을 지각 방향 S1로 이동시키는 지각실(20) 및 상대 회전 위상을 진각 방향 S2로 이동시키는 진각실(21)을 구비하고 있다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 구동측 회전 부재(10)는, 종동측 회전 부재(11)의 직경 방향 외측에 위치하는 하우징 본체부(10a) 및 캠 샤프트(101)의 축 방향에 있어서 하우징 본체부(10a)의 양측에 위치하고 또한 종동측 회전 부재(11)와 미끄럼 이동하는 하우징 측면부(10b, 10c)로 구성되어 있다. 캠 샤프트(101)의 축 방향에 있어서 종동측 회전 부재(11)와 하우징 측면부(10b, 10c) 사이에는, 상대 회전 위상을 지각 방향 S1 혹은 진각 방향 S2를 향해 가압하는 스프링 부재인 토션 스프링(12)이 설치되는 동시에, 종동측 회전 부재(11)와 토션 스프링(12) 사이에는, 스프링 와셔(14)가 배치되어 있다.
구동측 회전 부재(10)는, 종동측 회전 부재(11)의 직경 방향 외측에 위치하는 하우징 본체부(10a)와, 하우징 본체부(10a)를 사이에 두고 캠 샤프트(101)의 반대측에 위치하는 하우징 측면부(10b)와, 하우징 본체부(10a)보다도 캠 샤프트(101)측에 위치하는 하우징 측면부(10c)로 구성된다. 하우징 측면부(10c)는, 베어링 부재(15)를 통해 캠 샤프트(101)에 의해 축 지지되어 있다. 또한, 하우징 본체부(10a)는, 종동측 회전 부재(11)에 의해 축 지지되어 있다. 또한 하우징 측면부(10b)는, 후술하는 토션 스프링(12)으로부터 캠 샤프트(101)의 축 방향을 향해 작용하는 압박력에 의해, 종동측 회전 부재(11)의 축심으로부터 편심되지 않도록 구성된다. 한편, 하우징 본체부(10a) 및 하우징 측면부(10b, 10c)는, 4개의 볼트(16)에 의해 체결되어 구동측 회전 부재(10)를 구성한다. 따라서, 하우징 측면부(10b)는, 토션 스프링(12)의 압박력과 볼트(16)의 체결력에 의해 끼움 지지된 상태로 된다. 따라서, 본 실시 형태의 밸브 개폐 시기 제어 장치(1)에 있어서는, 종동측 회전 부재(11)는 하우징 측면부(10b)를 직접 축 지지하지 않으므로, 캠 샤프트(101)의 축 방향 길이를 짧게 할 수 있다. 또한 구동측 회전 부재(10)는, 알루미늄 등의 경량이며 가공이 용이한 금속에 의해 형성하면 좋다.
하우징 측면부(10c)의 외주에는, 타이밍 스프로킷(10d)이 형성되어 있다. 이 타이밍 스프로킷(10d)과 크랭크 샤프트(100) 사이에는, 타이밍 체인이나 타이밍 벨트 등의 동력 전달 부재(102)가 가설되어 있다. 내연 기관(E)이 구동하면 크랭크 샤프트(100)가 회전하고, 동력 전달 부재(102)를 통해 타이밍 스프로킷(10d)을 회전시킨다. 타이밍 스프로킷(10d)이 회전하면, 밸브 개폐 시기 제어 장치(1)는 회전 방향 S로 회전한다.
종동측 회전 부재(11)는, 하우징 본체부(10a)의 직경 방향 내측에 구비되어 있다. 종동측 회전 부재(11)는, 지각실(20) 및 진각실(21)의 작동 유압의 작용에 기초하여 구동측 회전 부재에 대한 종동측 회전 부재의 상대 회전 위상을 변경하면서, 구동측 회전 부재와 함께 동기 회전한다. 또한 종동측 회전 부재(11)는, 캠 볼트(102)에 의해 캠 샤프트(101)와 체결되어, 종동측 회전 부재(11)와 캠 샤프트(101)가 일체 회전한다. 또한 종동측 회전 부재(11)는, 알루미늄 등의 경량이며 가공이 용이한 금속에 의해 형성하면 좋다.
또한, 지각실(20) 및 진각실(21)으로의 작동유는, 도시하지 않은 오일 펌프로부터 토출되고, 도시하지 않은 오일 컨트롤 밸브에 의해 공급량이 제어된 후에 공급된다. 또한 오일 컨트롤 밸브는, 지각실(20) 및 진각실(21)으로부터 도시하지 않은 오일 팬으로의 작동유의 배출도 제어한다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 종동측 회전 부재(11)의 직경 방향 내측에는, 후술하는 토션 스프링(12) 및 스프링 와셔(14)를 수용하는 수용부(11a)가 형성된다. 수용부(11a)는 하우징 측면부(10b)측이 개방되는 바닥이 있는 원 구멍 형상을 나타낸다. 또한 수용부(11a)에는, 수용부(11a)의 저부보다도 한층 하우징 측면부(10c)측을 향해 절결한 홈인 피결합부(11b)가 형성되어 있다. 피결합부(11b)는, 후술하는 스프링 와셔(14)의 훅부(14b)와 결합한다.
수용부(11a)에는, 토션 스프링(12)이 설치되어 있다. 토션 스프링(12)은, 금속의 선재를 나선 형상으로 권회한 형상을 나타내는 동시에, 선재의 일단부(12a) 및 타단부(12b)를 캠 샤프트(101)의 축 방향을 향해 지향하도록 굴곡시키고 있다. 토션 스프링(12)은, 일단부(12a)가 후술하는 스프링 와셔(14)의 훅부(14b)를 통해 종동측 회전 부재와 결합하고, 타단부(12b)가 하우징 측면부(10b)와 결합한다. 그리고 토션 스프링(12)은, 구동측 회전 부재(10)에 대한 종동측 회전 부재(11)의 상대 회전 위상을 진각 방향 S2를 향해 가압한다. 또한 토션 스프링(12)은, 캠 샤프트(101)의 축 방향에 있어서, 자유 길이로부터 소정 길이로 압축한 상태로 설치되고, 캠 샤프트(101)가 구비되는 측과는 반대측의 하우징 측면부(10b)를 캠 샤프트(101)로부터 이격하는 측으로 압박한다.
수용부(11a)에는, 환언하면 캠 샤프트(101)의 축 방향에 있어서의 종동측 회전 부재(11)와 토션 스프링(12) 사이에는, 스프링 와셔(14)가 설치되어 있다. 도 4에 스프링 와셔(14)의 사시도를 나타낸다. 스프링 와셔(14)는, 토션 스프링(12)이 상대 회전 위상을 진각 방향 S2를 향해 가압할 때에 소정의 직경보다도 내경측으로 변형하는 것을 방지하는 가이드부(14a)와, 종동측 회전 부재(11)와 결합하는 동시에 토션 스프링(12)의 일단부(12a)가 종동측 회전 부재(11)와 직접 접촉하는 것을 방지하기 위해 캠 샤프트(101)의 축 방향을 향해 연장되는 훅부(14b)를 갖고 있다. 또한 스프링 와셔(14)는, 토션 스프링(12)의 직경 방향으로 연장되는 면과 종동측 회전 부재(11)가 직접 접촉하는 것을 방지하는 스프링 와셔부(14c)와, 캠 볼트(102)의 캠 볼트 와셔부(14d)를 갖고 있다. 스프링 와셔(14)는, 종동측 회전 부재(11)보다도 고강도인 재료에 의해 형성하면 좋다. 또한 스프링 와셔(14)는, 평판 형상의 금속을 프레스 가공에 의해 성형하면 용이하게 형성할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시 형태의 밸브 개폐 시기 제어 장치(1)는, 종동측 회전 부재(11)의 재료로서 알루미늄 등의 연질 재료를 사용한 경우라도, 종동측 회전 부재(11)와 토션 스프링(12) 사이에 스프링 와셔(14)를 배치하므로, 토션 스프링(12)의 직경 방향 길이의 변화에 수반하는 종동측 회전 부재(11)의 마모를 스프링 와셔부(14c)에 의해 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 스프링 와셔(14)는, 토션 스프링(12)의 일단부(12a)가 종동측 회전 부재(11)와 직접 접촉하는 것을 방지하기 위해 캠 샤프트(101)의 축 방향을 향해 연장되는 훅부(14b)를 구비한 경우를 예시하였지만, 이것에 한정되는 일은 없다. 예를 들어, 토션 스프링(12)의 타단부(12b)가 하우징 측면부(10b)와 직접 접촉하는 것을 방지하기 위해 캠 샤프트(101)의 축 방향을 향해 연장되는 훅부를 구비해도 된다. 이 경우, 스프링 와셔(14)의 가이드부(14a)를 캠 샤프트(101)의 축 방향에 있어서, 더욱 하우징 측면부(10b)측으로 연장하여 형성하면 좋다.
또한, 본 실시 형태의 토션 스프링(12)은, 상대 회전 위상을 진각 방향 S2를 향해 가압하는 경우를 예시하였지만, 지각 방향 S1을 향해 가압하는 토션 스프링이어도 된다. 지각 방향 S1을 향해 가압하는 토션 스프링을 사용한 경우, 최지각 위상에서 상대 회전 위상을 구속하는 로크 기구를 구비한 밸브 개폐 시기 제어 장치이면, 보다 확실하게 로크 기구에 의해 구속할 수 있는 작용이 발생한다.
본 발명은, 스프링 부재의 직경 방향으로 연장되는 면과 구동측 회전 부재 및 종동측 회전 부재 중 적어도 하나의 부재가 미끄럼 이동해도 마모를 억제할 수 있는 밸브 개폐 시기 제어 장치에 이용 가능하다.
1 : 밸브 개폐 시기 제어 장치
10 : 구동측 회전 부재
10a : 하우징 본체부(구동측 회전 부재)
10b, 10c : 하우징 측면부(구동측 회전 부재)
11 : 종동측 회전 부재
12 : 토션 스프링(스프링 부재)
14 : 스프링 와셔
14a : 가이드부
14b : 훅부
14c : 스프링 와셔부
14d : 캠 볼트 와셔부(체결 부재용 와셔부)
20 : 지각실
21 : 진각실
100 : 크랭크 샤프트
101 : 캠 샤프트
102 : 캠 볼트(체결 부재)

Claims (7)

  1. 내연 기관의 크랭크 샤프트와 동기 회전하는 구동측 회전 부재와,
    상기 구동측 회전 부재와 동축 상에 배치되고, 상기 내연 기관의 밸브 개폐용 캠 샤프트와 동기 회전하는 종동측 회전 부재와,
    상기 구동측 회전 부재와 상기 종동측 회전 부재에 의해 형성되고, 작동유가 공급됨으로써 상기 구동측 회전 부재에 대한 상기 종동측 회전 부재의 상대 회전 위상을 지각 방향으로 이동시키는 지각실 및 상기 상대 회전 위상을 진각 방향으로 이동시키는 진각실을 구비하고,
    상기 구동측 회전 부재는, 상기 종동측 회전 부재의 직경 방향 외측에 위치하는 하우징 본체부, 및 상기 캠 샤프트의 축 방향에 있어서 상기 하우징 본체부의 양측에 위치하고 또한 상기 종동측 회전 부재와 미끄럼 이동하는 하우징 측면부로 구성되고,
    상기 캠 샤프트의 축 방향에 있어서 상기 종동측 회전 부재와 상기 하우징 측면부 사이에 상기 상대 회전 위상을 지각 방향 혹은 진각 방향을 향해 가압하는 스프링 부재를 설치하는 동시에, 상기 종동측 회전 부재와 상기 스프링 부재 사이에 스프링 와셔를 배치하는, 밸브 개폐 시기 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스프링 와셔는, 상기 캠 샤프트와 상기 종동측 회전 부재를 체결하는 체결 부재의 체결 부재용 와셔부를 구비하는, 개폐 시기 제어 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스프링 와셔는, 상기 스프링 부재의 자세를 유지하는 가이드부를 구비하는, 밸브 개폐 시기 제어 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 종동측 회전 부재는 알루미늄에 의해 형성되고,
    상기 스프링 와셔는 알루미늄보다도 고강도의 재료에 의해 형성되는, 밸브 개폐 시기 제어 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스프링 와셔에는, 상기 캠 샤프트의 축 방향을 향해 연장되는 훅부가 형성되는, 밸브 개폐 시기 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 스프링 부재의 일단부는, 상기 훅부를 개재하여 상기 종동측 회전 부재와 결합하는, 밸브 개폐 시기 제어 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스프링 부재는 자유 길이로부터 소정 길이로 압축한 상태로 설치되고, 상기 캠 샤프트가 구비되는 측과는 반대측의 상기 하우징 측면부를 압박하는, 밸브 개폐 시기 제어 장치.
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