KR20160140711A - 사전 배향된 캠샤프트를 갖는 모듈 - Google Patents

Abstract

모듈은 내연 엔진의 실린더 헤드에서의 배열을 위해, 특히 베어링 프레임 또는 커버링 후드의 형태의 수용 요소 (1) 를 포함하고, 수용 요소 (1) 에 회전 가능하게 장착되고 캠샤프트 휠 (3) 을 유지하기 위해, 수용 요소 (1) 의 단부 측으로부터 돌출하는 적어도 하나의 캠샤프트를 포함하고, 모듈은 실린더 헤드에서의 직접 장착을 위해 사전 제조되고, 사전 제조 프로세스를 위해, 캠샤프트는 밸브들에 작용하기 위해 올바른 작도 위치로 외부에서 접근 가능한 고정 부품 (5) 에 의해 회전에 대해 로킹되고, 고정 부품 (5) 은 캠샤프트 휠 (3) 에 제 1 구멍 (7) 을 통해 맞물리고 수용 요소 (1) 에 제공된 리셉터클 (9) 과 회전에 대해 포지티브 연결로 배열되고, 실린더 헤드에 모듈을 장착한 후에, 고정 부품 (5) 은 로킹 위치로부터 제거될 수 있다.

Description

사전 배향된 캠샤프트를 갖는 모듈{MODULE WITH PRE-ORIENTATED CAMSHAFT}

본 발명은 내연 엔진의 실린더 헤드에서의 배열을 위해, 특히 베어링 프레임 또는 커버링 후드의 형태의 수용 요소를 포함하는 모듈에 관한 것이다. 모듈은 수용 요소에 회전 가능하게 장착되고 캠샤프트 휠의 유지를 위해, 수용 요소의 면 측으로부터 돌출하는 적어도 하나의 캠샤프트를 부가적으로 갖는다. 모듈은 실린더 헤드에서의 직접 장착을 위해 사전 제조된다.

차량의 드라이브 트레인에서 사용되는 증가하는 폭넓은 다양한 기술들은 제조 비용들에서의 연관된 감소 및 프로세스 체인에서 높은 유연성을 엔진 제조자들에게 요구한다. 따라서, 개발은 구성 요소들의 모듈화 및 구성 요소들에서 부가적인 기능들의 통합하려는 경향이 있다. 이러한 개발 동안 하나의 또는 두개의 캠샤프트들이 실린더 헤드의 부품으로서 베어링 프레임에 또는 완전한 실린더 헤드로서 커버링 후드에 사전 조립되는 예를 들면, 캠샤프트 모듈들이 구성된다. 그러한 사전 제조된 캠샤프트 모듈들은 단지 연소 엔진을 장착할 때에 실린더 블록에 위치될 필요가 있다. 단지 남아있는 제조 단계는 캠샤프트 휠에 견인 수단, 특히 치형 벨트 또는 타이밍 체인의 장착이다.

캠샤프트들과 크랭크 샤프트들 사이에 각도 위치에 의해 주어진 타이밍 비가 사전 결정된 정도에 상응하는 것을 보장하도록, 한편으로 밸브에 대해 그리고 다른 한편으로 크랭크 샤프트에 대해 두개의 캠샤프트들의 관점에서 밸브들에 작용하는 캠들의 정확한 각도 위치에 캠샤프트 휠의 견인 수단을 장착할 때에 주의해야만 한다. 연관된 회전하는 구성 요소들 사이에 올바른 각도를 설정하는 것은 시간 소모적이고 제조 비용에 부정적인 영향을 준다.

종래의 연소 엔진들에, 장착을 위해 캠샤프트들의 각도 위치를 고정할 수 있도록, 위로부터 실린더 헤드를 통해 안내되고 캠샤프트의 보어 또는 노치를 통해 맞물리고 실린더 블록에 고정되는 볼트로 캠샤프트를 고정하는 것이 WO2004/106716 A1 부터 공지되어 있다. 볼트는 또한 엔진을 조립할 때 장착 지원부의 기능을 취할 수 있다. 그러나, 캠샤프트에서 구조적 조치들은 엄청나고 캠샤프트의 안정성에 부정적인 영향을 준다. 뿐만 아니라, 볼트를 핸들링하는 것은 캠샤프트에서 보어 또는 노치가 외측으로부터 보여질 수 없는 한 불편하다.

DE 10 2007 056 608 A1 은 V-벨트 또는 타이밍 체인을 장착 해제하기 전에 존재하는 캠샤프트의 위치를 일시적으로 고정하도록 단지 수리 중에 사용되는 툴을 개시한다. 이러한 툴은 치형 휠의 치형부에 맞물리고 나사에 의해 엔진 블록에 대해 브레이싱된다. 그러나, 이러한 툴은 단지 캠샤프트들의 임시적인 그리고 일시적인 고정을 허용한다. 치형 휠의 기능적 표면에 툴의 맞물림은 또한 캠샤프트 휠에 손상 또는 잔존 마멸을 발생시킬 수 있다.

따라서 본 발명의 목적은 내연 엔진들의 장착의 범위에서, 몇개의 단계로 장착될 수 있고, 캠샤프트 휠에 견인 수단의 장착까지 사전 결정된 각도 위치로 캠샤프트(들) 의 고정을 신뢰성있게 보장하고 장착 후에 고정의 간단한 종료를 허용하는 수용 요소 및 하나 이상의 캠샤프트들을 포함하는 간단한 구성의 비용 효율적인 모듈을 제공하는 것이다.

이러한 목적은 제 1 항에 청구된 모듈에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 모듈의 유리한 실시형태들은 종속항에서 설명된다.

청구항들에 따르면, 본 발명의 본질적인 양상은 처음에 캠샤프트 휠에서 맞물리는 고정 부품들을 사용하여 수용 요소 및 캠샤프트(들) 로 이루어진 사전 제조된 모듈에 대한 특히 간단하고 신속한 장착을 보장하는 데 있다. 여기서, 특별한 특징은 고정 부품이 그 치형 림을 보호하면서 외부에서 접근 가능한 캠샤프트 휠에 맞물리고 간단한 기계적 구성에도 불구하고, 수용 요소에 대해 특히 신뢰성있게 그것을 고정한다는 사실에 있다. 결국에, 모듈의 설치를 위해 사전 결정된 캠샤프트의 각도 위치는 신뢰성있게 고정된다.

여기서, 모듈은 캠샤프트의 캠이 올바른 타이밍 비에 의해 사전 결정된, 밸브들에 작용하기 위한 각도 위치에 처음에 위치된다는 사실로 인해 청구항들에 따른 연소 엔진의 실린더 헤드에서의 직접 장착을 위해 사전 제조된다. 이러한 각도 위치에서, 캠샤프트는 핸들링을 위해 외부에서 접근 가능한 고정 부품에 의해 회전에 대해 로킹되고, 고정 부품은 캠샤프트 휠의 구멍을 통해 맞물리고 수용 요소에서 그에 대해 제공된 리셉터클과 회전에 대해 포지티브 연결되고, 그 결과로써 캠샤프트 휠은 수용 요소에 대해 블록킹된다. 내연 엔진에 모듈을 장착한 후에, 고정 부품은 간단한 조작에 의해 로킹 위치로부터 제거된다.

수용 요소 및 사전 조립된 캠샤프트들을 포함하는 임의의 사전 제조된 모듈들에는 그러한 방식으로 구성된 고정 부품이 구비될 수 있다. 그러나, 매우 특히 적합한 적용예는 캠샤프트들이 열적 수축 및 팽창 프로세스들을 사용하여 수용 요소 내에 상응하게 동축방향으로 배열된 관통-보어 내로 삽입되는 그러한 모듈들이다. 이러한 결합 프로세스에서, 캠샤프트의 본체는 처음에 냉각되고 따라서 베어링들을 통해 관통-보어들 내로 삽입될 수 있는 정도로 수축된다. 삽입 중에, 캠들은 동시에 "나사산 결합된다". 가열 및 상응하는 팽창으로, 캠샤프트의 본체는 베어링들 및 캠들 내에 의도된 위치들에서 가압된다.

그러한 방식으로 사전 제조되고 사전 위치된 모듈의 실제적인 이점은 그것이 엔진 조립체에 직접 설치될 수 있고 캠샤프트들의 신뢰성있는 고정으로 인해 복잡한 제조 단계가 절감된다는 것이다. 여기서, 본 발명에 따른 고정 부품의 사용은 수용 요소의 캠샤프트의 특히 부드러운 (그것이 치형 림에 작용하지 않기 때문에) 그리고 그럼에도 불구하고 강건하고 정확한 고정을 보장한다. 뿐만 아니라, 본 발명에 따른 고정 부품은 설치 중에 그리고 제거 중에 특히 간단하게 핸들링될 수 있다.

유리하게, 특히 치형 휠 또는 벨트 (휠) 인 캠샤프트 휠은 특히 간단히 핸들링될 수 있는 고정 부품의 사용을 위해 구체적으로 시작부터 구성된다. 이를 위해, 휠의 디스크 표면은 관통 맞물리는 고정 부품의 요소에 적절히 적어도 하나의 지점에서 제 1 구멍에 의해 뚤리고, 고정 부품의 상보적으로 형성된 원통형 핀에 의해 관통되는 원통형 보어로서 형성되는 경우가 구조적으로 특히 간단하다. 핀은 이때 올바른 각도 위치에서 캠샤프트 휠의 보어와 정렬하는 보어의 형태의 수용 요소에 제공된 추가의 리셉터클 내에 도달한다. 여기서, 각각의 경우에 가능한 한 강한 방사상 방향 포지티브 연결에도 불구하고 핀의 슬라이딩을 허용하는 상응하는 피트를 보장한다는 것에 유의해야 한다.

뿐만 아니라, 고정 부품을 유지하기 위한 적어도 하나의 제 2 구멍을 디스크 표면에 제공하는 것이 유리하고, 고정 부품에는 제 2 구멍과 상호 작용하는 상응하는 유지 수단이 구비된다. 유지 수단은 따라서 캠샤프트 휠에 장착되는 고정 부품을 고정하고 프로세스에서 핀의 축방향 변위를 방지한다.

특히 유리한 실시형태에서, 유지 수단에는 적어도 가요성 클립 레그가 구비되고 그 단부에는 래칭 러그가 위치된다. 클립 레그는 제 2 구멍에 맞물리고, 래칭 러그는 유지 수단이 캠샤프트 휠의 외부 표면과 다른 측에서 접촉한다면 구멍의 에지 뒤에 맞물린다.

이상적으로, 유지 수단은 틸트 조인트를 통해 연결되고 두개의 구멍들에서 래칭 방식으로 상응하게 맞물리는 두개의 클립 레그들을 갖는다. 여기서, - 빨래 집개의 경우와 같이 - 스프링 작용은 두개의 클립 레그들를 폐쇄하도록 제공될 수 있다. 래칭 러그들이 구비된 클립 레그들의 두개의 단부들은 따라서 클립 헤드를 형성하고 클립 레그들의 다른 단부들은 외부에서 접근 가능한 핸들들을 형성한다. 틸트 조인트로 인해, 그립들을 함께 가압하는 것은 개방을 발생시키고 따라서 클립 헤드의 로킹 해제를 발생시킨다.

특히 틸트 조인트를 통해 탄성적으로 연결된 두개의 클립 레그들 및 핀이 구비된 고정 부품이 단편의 플라스틱 사출 성형 부품으로 제조되는 경우가 특히 유리하다. 한편으로, 그러한 고정 부품은 간단하고 비용 효과적으로 제조될 수 있고 일회용 품목으로 처리될 수 있다. 또한, 그것은 높은 안정성에 낮은 중량을 조합한다. 본질적인 이점은 핀이 높은 피트 정밀성으로 제조될 수 있고 재료에서의 차이로 인해, 보어 내에 용이하게 삽입될 수 있다는 점이다. 그럼에도 불구하고 높은 피트 정밀성으로 조합된 보어들에서 간단한 슬라이딩의 관점에서 그리고 임의의 제조 허용 오차들에 대해 보상하도록, 제한된 방사상 가요성을 생성하는 축방향 슬롯들을 핀의 벽들에 구비하는 것이 특히 유리하다.

추가의 유리한 실시형태에서, 고정 부품에는 로킹 위치로부터 고정 부품의 최초 제거 중에 파괴되고 따라서 조작을 가시화하는 훼손 탐지 가능 수단, 예를 들면 시일이 제공된다. 그러한 훼손 탐지 가능 수단은 모듈의 설치 중에 올바른 각도 위치가 보장되는 원래의 상태로 모듈이 존재하도록 보장하는 것을 가능하게 한다.

본 발명에 따른 모듈의 실시형태는 도면들을 참조하여 아래에 보다 상세하게 설명된다.

도 1 은 두개의 캠샤프트들을 수용하기 위한 커버링 후드를 도시하고,
도 2 는 개구를 갖는 캠샤프트 휠을 도시하고,
도 3 은 플라스틱으로부터 단편으로 제조된 고정 부품을 도시하고,
도 4 는 캠샤프트 휠에 장착된 고정 부품을 도시하고,
도 5 는 커버링 후드 및 설치된 캠샤프트들로 이루어지는 모듈을 도시한다.

도 1 은 본 발명에 따라 구비된 모듈의 부품으로서, 내연 엔진의 실린더 헤드에 위치시키는 데 적합한 사전 제조된 커버링 후드 (1) 의 형태의 수용 요소를 처음 도시한다. 두개의 보어들 (2) 은 커버링 후드 (1) 의 일면에 제조되고, 상기 보어들로부터 커버링 후드 (1) 에서 회전 가능하게 장착될 두개의 캠샤프트들 (16) (도 5 참조) 이 상응하게 돌출한다. 고정 부품을 수용하는 고정 보어의 형태의 리셉터클 (9) 은 각각의 보어 (2) 위에 커버링 후드 (1) 의 면에 제조된다.

도 2 는 치형 휠의 형태로 본 발명에 따라 구비된 캠샤프트 휠 (3) 을 도시하고 이는 커버링 후드 (1) 의 보어들 (2) 의 외부의 면에서 돌출하는 캠샤프트들 (16) 의 단부들에서 중앙 보어 (4) 에 의해 장착된다. 커버링 후드 (1), 두개의 캠샤프트들 (16) 및 캠샤프트 휠들 (3) 로 구성되는 도 5 에 도시된 모듈은 내연 엔진의 실린더 헤드에서의 직접 장착을 위해 사전 제조된다.

장착을 위해, 캠샤프트들의 각각은 밸브들에 작용하기 위해 올바른 각도 위치로 도 3 에 예시된 외부에서 접근 가능한 플라스틱 고정 부품 (5) 에 의한 장착 전에 또는 중에 의도치않은 회전에 대해 로킹된다. 로킹을 위해, 캠샤프트 휠 (3) 에 장착된 고정 부품 (5) 은 우선 캠샤프트 (16) 에 안착된 캠샤프트 휠 (3) 의 내부 디스크에 제조된 관통-보어의 형태의 구멍 (7) 을 통해 핀 (6) 에 의해 관통한다. 프로세스에서, 핀 (6) 은 커버링 후드 (1) 에 고정 보어로서 구성된 리셉터클 (9) (도 1) 내에 그 팁 (8) 에 의해 그리고 관통-보어를 통해 도달한다.

고정 부품 (5) 의 팁 (8) 은 리셉터클 (9) 과 방사상 방향으로 포지티브 연결되고 회전에 대해 캠샤프트 (16) 를 고정한다. 여기서, 관통-보어 (7) 및 리셉터클 (9) 은 그것이 핀 (6) 에 대해 슬라이딩 피트를 형성하도록 그것들의 직경에서 치수 설정된다. 고정 부품 (5) 은 실린더 헤드에 모듈을 장착한 후에, 단순한 조작으로 그 이전 로킹 위치로부터 제거될 수 있도록 전체적으로 구성된다. 본 경우에, 고정 부품 (5) 은 완전히 제거되거나 처리되거나 재사용될 수 있다.

캠샤프트 휠 (3) (또한 도 4 를 참조) 에 고정 부품 (5) 을 보유하도록, 관통-보어 (7) 주위에 대칭적으로 배열된 두개의 제 2 구멍들 (10) 은 캠샤프트 휠 (3) 의 표면에 제공된다. 고정 부품 (5) 에 구비되는 가요성 클립 레그 (11) 는 이들 제 2 구멍들 (10) 의 각각에 맞물린다. 각각의 클립 레그 (11) 는 각각의 구멍 (10) 의 에지 뒤에 맞물리는 래칭 러그 (12) 를 갖는다. 고정 부품 (5) 은 구멍 (10) 의 전방 에지에 대해 그리고 따라서 캠샤프트 휠의 표면에 대해 베어링 표면 (13) 에 의해 놓인다. 핀 (6) 및 두개의 클립 레그들 (11) 을 갖는 고정 부품 (5) 은 플라스틱으로부터 단편으로 사출 성형되고, 두개의 클립 레그들 (11) 은 연결이 탄성의 틸트 조인트를 형성하는 방식으로 베어링 표면 (13) 을 형성하는 브릿지 부품 (14) 에 일체형으로 형성된다.

단편의 구성에 의해 생성된 스프링력은 클립 레그들 (11) 을 폐쇄하고, 그 결과로써 래칭 러그들 (12) 은 고정 부품 (5) 이 장착될 때에 래칭된다. 래칭 러그들 (12) 가 제공된 클립 레그들 (11) 의 단부들은 이를 테면 클립 헤드를 형성한다. 대조적으로, 클립 레그들의 다른 단부들은 화살표 방향 (A) 으로 함께 가압될 때에, 클립 헤드 (화살표 B) 를 개방시키는 두개의 외부에서 접근 가능한 핸들들 (15) 을 형성한다.

지금부터 도 5 는 커버링 후드 (1) 및 그 안에 장착되고 단부들이 커버링 후드 (1) 의 단부 측 (17) 으로부터 돌출하고 캠샤프트 휠들 (3) 을 보유하는 두개의 캠샤프트들 (16) 를 갖는 모듈을 도시한다. 모듈은 캠샤프트들 (16) 이 사용된 고정 부품들 (5) 에 의해 사전 결정된 각도 위치로 회전에 대해 고정되는 한 사전 제조된다. 이러한 모듈은 내연 엔진의 실린더 헤드에서의 직접 장착될 수 있다.

1 커버링 후드의 형태의 수용 요소
2 커버링 후드에서의 보어들
3 캠샤프트 휠
4 중앙 보어
5 고정 부품
6 핀
7 관통-보어의 형태의 제 1 구멍
8 핀의 팁
9 고정 보어의 형태의 리셉터클
10 제 2 구멍들
11 클립 레그들
12 래칭 러그
13 베어링 표면
14 브릿지 부품
15 핸들들
16 캠샤프트
17 커버링 후드의 면

Claims (10)

1. 모듈로서,
   상기 모듈은 내연 엔진의 실린더 헤드에서의 배열을 위해, 특히 베어링 프레임 또는 커버링 후드의 형태의 수용 요소 (1) 를 포함하고, 또한, 상기 수용 요소 (1) 에 회전 가능하게 장착되고 캠샤프트 휠 (3) 을 유지하기 위해, 상기 수용 요소 (1) 의 면으로부터 돌출하는 적어도 하나의 캠샤프트를 포함하고,
   상기 모듈은 상기 실린더 헤드에서의 직접 장착을 위해 사전 제조되고,
   사전 제조 프로세스를 위해, 상기 캠샤프트는 밸브들에 작용하기 위해 올바른 각도 위치에서 외부에서 접근 가능한 고정 부품 (5) 에 의해 회전에 대해 로킹되고,
   상기 고정 부품 (5) 은 상기 캠샤프트 휠 (3) 에서 제 1 구멍 (7) 을 통해 맞물리고 상기 수용 요소 (1) 에 제공된 리셉터클 (9) 과 회전에 대해 포지티브 연결로 배열되고,
   상기 실린더 헤드에 상기 모듈을 장착한 후에, 상기 고정 부품 (5) 은 로킹 위치로부터 제거될 수 있는, 모듈.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 캠샤프트 휠 (3) 은 치형 휠 또는 벨트 휠이고, 상기 치형 휠 또는 상기 벨트 휠의 표면에는 상기 고정 부품 (5) 에 제공된 핀 (6) 에 의해 관통 맞물리는 보어의 형태의 제 1 구멍 (7) 이 존재하고,
   상기 핀 (6) 과 보어 사이에 슬라이딩 피트 (fit) 가 제공되고, 상기 핀 (6) 은 상기 수용 요소 (1) 에 고정 보어로서 형성되는 상기 리셉터클 (9) 내에 상기 보어를 통해 도달되는, 모듈.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 고정 부품 (5) 을 유지하기 위한 제 2 구멍 (10) 이 제공되고,
   상기 고정 부품 (5) 에는 상기 제 2 구멍 (10) 과 맞물리고 상기 핀 (6) 을 축방향으로 고정하는 상응하는 유지 수단 (11, 12) 이 구비되는, 모듈.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 유지 수단 (11, 12) 은 래칭 러그 (12) 를 갖는 적어도 하나의 가요성 클립 레그 (11) 를 포함하고,
   상기 가요성 클립 레그는 상기 캠샤프트 휠 (3) 에서 상기 제 2 구멍 (10) 에서 맞물리고,
   상기 래칭 러그 (12) 는 상기 구멍 (10) 의 에지 뒤에서 맞물리는, 모듈.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 유지 수단은 틸트 조인트를 통해 연결되는 두개의 클립 레그들 (11) 을 포함하고,
   스프링력은 상기 클립 레그들을 폐쇄하고,
   상기 래칭 러그들 (12) 이 구비되는 상기 클립 레그들 (11) 의 단부들은 클립 헤드를 형성하고,
   상기 클립 레그들의 다른 단부들은 함께 푸시될 때에 상기 클립 헤드를 개방하는 외부에서 접근 가능한 핸들들 (15) 을 형성하는, 모듈.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 핀 (6) 및 상기 유지 수단 (11, 12) 을 갖는 상기 고정 부품 (5) 은 단편의 플라스틱 사출 성형 부품으로서 제조되는, 모듈.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 핀 (6) 은 제한된 방사상 가요성을 생성하도록 축방향으로 슬롯형 벽을 갖는, 모듈.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 고정 부품 (5) 은 상기 로킹 위치로부터 상기 고정 부품 (5) 의 최초 제거를 가시화하는 훼손 탐지 가능 (tamper-evident) 수단을 갖는, 모듈.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 수용 요소 (1) 는 상기 캠샤프트를 수용하기 위한 보어들을 갖고,
   상기 캠샤프트의 본체는 열적 팽창을 사용하여 결합 프로세스에 의해 로터리 베어링들을 통해 상기 보어들 내에 삽입되는, 모듈.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    두개의 캠샤프트들은 상기 수용 요소 (1) 에 회전 가능하게 장착되고, 상기 수용 요소의 캠들은 밸브들의 두개의 열들 (rows) 에 작용하기 위해 상기 올바른 각도 위치에 각각 위치되고,
    상기 캠샤프트들은 장착 후에 상기 로킹 위치로부터 제거될 수 있는 두개의 외부에서 접근 가능한 고정 부품들 (5) 에 의해 상기 올바른 각도 위치에서 회전에 대해 로킹되는, 모듈.
    

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