KR20170117003A - 밸런스 샤프트 어셈블리 - Google Patents

밸런스 샤프트 어셈블리 Download PDF

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Abstract

밸런스 샤프트 어셈블리가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 밸런스 샤프트 어셈블리는 제1구동기어를 갖는 제1밸런스 샤프트; 상기 제1구동기어와 치합되는 제2구동기어를 갖는 제2밸런스 샤프트; 상기 제1밸런스 샤프트와 상기 제2밸런스 샤프트가 설치되는 내부 공간을 제공하는 그리고 상기 제1구동기어와 상기 제2구동기어가 삽입되는 기어부를 갖는 하우징; 및 상기 하우징에 제공되고, 상기 기어부에 오일을 직접 공급하는 오일 공급 부재를 포함할 수 있다.

Description

밸런스 샤프트 어셈블리{Balance shaft assembly}
본 발명은 밸런스 샤프트 어셈블리에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 기어의 내구성 증대 및 소음 발생을 저감시킬 수 있는 밸런스 샤프트 어셈블리에 관한 것이다.
일반적으로, 밸런스 샤프트는 크랭크 샤프트의 동력으로 회전하면서 크랭크 샤프트에서 발생하게 되는 자중과 원심력의 불균형을 상쇄시켜 진동을 저감시키기 위한 회전축으로서, 엔진의 기통수나 배열에 따라 1개 또는 2개가 사용되고, 크랭크 샤프트와 정방향 또는 역방향으로 같은 속도 또는 2배의 속도로 회전된다.
이러한 밸런스 샤프트 어셈블리는 엔진 실린더 블록 하부의 베드 플레이트에 장착되며, 엔진 구동 전에는 오일에 잠겨 있지만, 엔진 구동 후에는 엔진오일이 엔진측으로 공급되어 오일 레벨이 낮아져 오일에 잠기는 구조가 아니다.
즉, 엔진 구동시에는 밸런스 샤프트 어셈블리가 엔진 오일에 잠겨 있는 구조가 아니기 때문에 밸런스 샤프트의 기어 구동시 발생하는 래틀 및 화인성 소음을 저감시키지 못하고, 기어의 열화 현상이 발생하게 된다.
이러한 문제점을 해소하기 위해 기어부의 상부 하우징에 개구부를 형성하여 엔진에서 배출되는 엔진오일이 스며들게 하여 기어를 식혀주는 구조를 채택하고 있지만 기어의 열화를 방지하기에는 역부족이다.
또한, 상부 하우징에 형성된 개구부를 통해 기어가 맞물리면서 발생하는 기어 래틀 및 화인성 소음이 외부로 방사되어 소음과 진동(NVH: Noise, Vibration, and Harshness) 측면에서 악영향을 끼치게 된다.
본 발명의 실시예들은 래틀 소음 및 화인 소음을 저감시킬 수 있는 밸런스 샤프트 어셈블리를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예들은, 기어의 열화를 방지할 수 있는 밸런스 샤프트 어셈블리를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 제1구동기어를 갖는 제1밸런스 샤프트; 상기 제1구동기어와 치합되는 제2구동기어를 갖는 제2밸런스 샤프트; 상기 제1밸런스 샤프트와 상기 제2밸런스 샤프트가 설치되는 내부 공간을 제공하는 그리고 상기 제1구동기어와 상기 제2구동기어가 삽입되는 기어부를 갖는 하우징; 및 상기 하우징에 제공되고, 상기 기어부에 오일을 직접 공급하는 오일 공급 부재를 포함하는 밸런스 샤프트 어셈블리가 제공될 수 있다.
또한, 상기 기어부는 외부와 밀폐될 수 있다.
또한, 상기 하우징은 상기 제1밸런스 샤프트의 저널부와 상기 제2밸런스 샤프트의 저널부를 지지하는 축지지부; 상기 축지지부 각각으로 오일을 공급하기 위한 메인 오일 유로; 및 상기 축 지지부에 형성되고, 상기 메인 오일 유로와 연결되는 저널부 유로를 더 포함하며, 상기 오일 공급 부재는 상기 메인 오일 유로 및 상기 저널부 유로로부터 오일을 제공받을 수 있다.
또한, 상기 기어부는 상기 제1밸런스 샤프트의 상기 제1구동기어가 위치되는 제1삽입공간; 및 상기 제2밸런스 샤프트의 상기 제2구동기어가 위치되는 제2삽입공간을 포함할 수 있다.
또한, 상기 오일 공급 부재는 상기 제1삽입 공간으로 오일을 분사하는 제1분사노즐; 상기 제2삽입 공간으로 오일을 분사하는 제2분사노즐; 및 상기 메인 오일 유로로부터 분기되고 상기 제1분사노즐 및 상기 제2분사노즐과 연결되는 제1분기 유로들을 포함할 수 있다.
또한, 상기 오일 공급 부재는 상기 제1삽입공간과 상기 제2삽입공간 사이에 위치되며, 상기 제1구동기어와 상기 제2구동기어가 맞물리는 위치에서 오일을 분사하는 제3분사노즐; 및 상기 저널부 유로로부터 분기되어 상기 제3분사노즐과 연결되는 제2분기유로를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 상부 하우징의 기어부 개구를 폐쇄함으로써 기어가 맞물리면서 발생하는 치타음이 하우징 밖으로 전달되는 것을 차단할 수 있어 NVH 개선 효과를 기대할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 기어부에 직접적으로 오일을 분사함으로써 엔진에서 배출되는 엔진 오일이 스며들 필요가 없기 때문에 상부 하우징의 기어부 개구를 폐쇄시킬 수 있으며, 고속 회전시 발생할 수 있는 기어 열화 현상을 방지하여 기어의 내구성을 증대시킬 수 있는 각별한 효과를 갖는다. 특히, 기어부에 직접적 그리고 지속적으로 오일을 분사시킴으로써 맞물림 소음을 오일이 흡수(댐퍼 역할)할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸런스 샤프트 어셈블리를 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 밸런스 샤프트 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 밸런스 샤프트 어셈블리의 평단면도이다.
도 4는 오일 공급 부재를 설명하기 위한 요부 확대도이다.
도 5는 오일 공급 부재에서 기어부로 오일을 분사하는 것을 보여주는 도면이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적인 사전들에 의해 정의된 용어들은 관련된 기술 그리고/혹은 본 출원의 본문에 의미하는 것과 동일한 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있고, 그리고 여기서 명확하게 정의된 표현이 아니더라도 개념화되거나 혹은 과도하게 형식적으로 해석되지 않을 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다' 및/또는 이 동사의 다양한 활용형들 예를 들어, '포함', '포함하는', '포함하고', '포함하며' 등은 언급된 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 본 명세서에서 '및/또는' 이라는 용어는 나열된 구성들 각각 또는 이들의 다양한 조합을 가리킨다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 밸런스 샤프트 어셈블리를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸런스 샤프트 어셈블리를 보여주는 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 밸런스 샤프트 어셈블리의 분해 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 하부 하우징의 평단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 밸런스 샤프트 어셈블리(10)는 제1,2밸런스 샤프트(101,102)과, 밸런스 샤프트 하우징(이하, 하우징이라고 함)(200) 그리고 오일 공급 부재(300)를 포함할 수 있다.
하우징(200)은 내부에 후술하는 제1 및 제2 밸런스 샤프트(101, 102)가 설치되는 공간을 제공한다. 하우징(200)은 차량의 엔진룸에 설치하기 용이한 소정의 형태로 이루어질 수 있다. 또한, 하우징(200)은 하우징(200)을 엔진룸 상의 소정의 장소(예: 엔진의 실린더 블록)에 체결할 수 있도록 소정의 장소에 형성되는 복수개의 볼트홀을 포함할 수 있다.
일 예로, 하우징(200)은 서로 결합되는 상부 하우징(201)과 하부 하우징(202)을 포함할 수 있다. 상부 하우징(201)과 하부 하우징(202)은 하우징(200)을 상하로 양분할 수 있다. 상부 하우징(201)과 하부 하우징(202)은 볼트에 의해 결합됨으로써, 하우징(200) 내부의 구성 요소를 수리할 때는 볼트 해체에 의해 서로 용이하게 분리될 수 있다. 상부 하우징(201)은 엔진의 베드 플레이트(미도시됨)와 조립되는 하우징으로, 종래에는 오일 유입을 위한 개구들이 형성되어 있었으나 본 발명의 상부 하우징(201)에는 개구들을 생략하였다는데 그 특징이 있다.
하우징(200)의 내부에는 제1 및 제2 밸런스 샤프트(101, 102)가 평행하게 배치될 수 있다. 제1 및 제2 밸런스 샤프트(101, 102)는 서로 동일한 구성을 갖는다. 다만, 제1밸런스 샤프트(101)는 스프라켓(190)을 포함한다는 점에서 제2밸런스 샤프트(102)와 일부 차이점이 있다.
제1 밸런스 샤프트(101)의 샤프트부 일단은 하우징(200)의 외부로 노출될 수 있다. 외부로 노출되어 있는 제1 밸런스 샤프트(101)의 단부에는 외부의 회전력을 전달받을 수 있도록 스프라켓(190)이 연결될 수 있다. 스프라켓(190)은 체인 또는 기어에 의해 외부(예; 엔진)의 회전력을 전달받을 수 있다. 스프라켓(190)에 연결되는 체인 또는 기어의 회전비에 따라 제1 밸런스 샤프트(101)의 회전수는 엔진의 회전수와 동일하거나 2배 이상으로 설정될 수 있다.
제1 및 제2 밸런스 샤프트(101, 102)의 샤프트부에는 서로 치합되는 제1 및 제2 구동 기어(110, 120)가 각각 연결된다. 제1 및 제2 구동 기어(110, 120)로는 헬리컬 기어가 사용될 수 있다. 스프라켓(190)을 통해 회전력을 전달받은 제1 밸런스 샤프트(101)는 제1 구동 기어(110)가 회전하도록 한다. 제1 구동 기어(110)는 치합되어 있는 제2 구동 기어(120)를 회전시킨다. 따라서, 제1 밸런스 샤프트(101)는 제1및 제2 구동 기어(110, 120)를 통해 제2 밸런스 샤프트(102)를 회전시킨다. 제1 및 제2 밸런스 샤프트(101,102)는 서로 반대 방향으로 회전하며 엔진의 진동을 감소시킨다. 한편, 엔진 진동 감소 효과를 상승시키기 위해, 제1 및 제2 밸런스 샤프트(101, 102) 상에는 밸런스 웨이트(130)가 각각 제공될 수 있다. 엔진의 진동을 상쇄시키기 위한 밸런스 웨이트(balance weight)(120)는 샤프트부의 일단에 제공되며, 밸런스 웨이트(130)의 위치 및 개수 그리고 형상은 본 실시예에 한정되지 않으며 가변될 수 있다. 한편, 밸런스 웨이트(130)의 구성은 이 분야에서는 널리 알려진 기술이므로 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.
제1 및 제2 밸런스 샤프트(101, 102)의 샤프트부는 각각 밸런스 샤프트(101,102)를 하우징(200) 상에서 구름 지지하기 위한 저널부(150)들이 구비될 수 있다. 저널부(150) 각각에는 구름 수단인 부시(미도시됨)가 각각 설치될 수 있다. 본 실시예에서는 구름 수단으로 부시가 적용되었으나 이에 한정하지 않으며, 구름 수단으로 베어링이 적용될 수도 있음은 물론이다.
일 예로, 제1 밸런스 샤프트(101)는 스프라켓(190)과 제1구동기어(110) 사이와, 제1구동기어(110)와 밸런스 웨이트(130) 사이 그리고 밸런스 웨이트(130) 끝단에 각각 저널부(150)를 구비하며, 제2밸런스 샤프트(102)는 제2구동기어(120)와 밸런스 웨이트(130) 사이 그리고 밸런스 웨이트(130) 끝단에 각각 저널부(150)를 구비할 수 있다.
한편, 본 실시예에서 제1밸런스 샤프트(101)가 3개의 저널부(150) 그리고 제2밸런스 샤프트(102)가 2개의 저널부(150)를 갖는 것으로 도시하였으나, 배치 위치 및 배치 개수는 사용자의 필요에 의해 가변될 수 있다.
하우징(200)은 제1,2 밸런스 샤프트(101,102)를 회전가능하게 저널부(150)가 안착되는 제1,2축지지부(260,270)들과 제1,2구동기어(110,120)가 위치되는 기어부(240)를 포함할 수 있다.
기어부(240)는 제1밸런스 샤프트의 제1구동기어(110)가 위치되는 제1삽입공간(242)과 제2밸런스 샤프트의 제2구동기어(120)가 위치되는 제2삽입공간(244)을 포함할 수 있다.
그리고, 제1축지지부(260)는 제1밸런스 샤프트(101)의 저널부를 지지하고, 제2축지지부(270)는 제2밸런스 샤프트(102)의 저널부를 지지할 수 있다.
한편, 하부 하우징(202)의 일면에는 제1,2축지지부(260,270) 각각으로 오일을 공급하는 내부 유로가 제공된다. 일 예로, 하부 하우징(202)은 오일이 공급되는 오일 공급홀(290), 오일 공급홀(290)과 연결되고 제1축지지부(260)와 제2축지지부(270)로 오일을 공급하기 위한 메인 오일 유로(292), 메인 오일 유로(292)와 연결되고, 제1축지지부(260)와 제2축지지부(270) 각각에 형성되는 저널부 유로(294)를 포함할 수 있다.
일 예로, 저널부 유로(294)는 메인 오일 유로(292)에 비해 상대적으로 작은 단면적을 가지도록 형성될 수 있으며, 저널부 유로(294)의 단면적은 메인 오일 유로(292)의 단면적 대비 0.6~0.4배일 수 있다. 또한, 메인 오일 유로(292)의 폭은 저널부 유로(294)의 폭과 동일한 반면, 저널부 유로(294)의 깊이는 메인 오일 유로(292)의 깊이 대비 0.6~0.4배일 수 있다. 단면적이 큰 메인 오일 유로(229)에서 단면적이 작은 저널부 유로(294)로 오일이 공급됨으로써, 저널부 유로(294)에는 메인 오일 유로(292) 대비 큰 오일 공급 압력이 형성될 수 있다.
도 4는 오일 공급 부재를 설명하기 위한 요부 확대도이고, 도 5는 오일 공급 부재에서 기어부로 오일을 분사하는 것을 보여주는 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 오일 공급 부재(300)는 기어부(240)에 오일을 직접 공급하기 위해 하우징(200)에 제공될 수 있다. 오일 공급 부재(300)는 메인 오일 유로(192) 및 저널부 유로(294)로부터 오일을 제공받을 수 있다.
일 예로, 오일 공급 부재(300)는 제1삽입 공간(242)으로 오일을 분사하는 제1분사노즐(310)과 제2삽입 공간(244)으로 오일을 분사하는 제2분사노즐(320) 그리고 제1삽입공간(242)과 제2삽입공간(244) 사이에 위치되며, 제1구동기어(110)와 제2구동기어(120)가 맞물리는 위치에서 오일을 분사하는 제3분사노즐(330)을 포함할 수 있다.
제1분사노즐(310) 및 제2분사노즐(320)은 제1분기 유로(312,322)들을 통해 메인 오일 유로(292)와 연결되어 오일을 공급받을 수 있다. 제3분사노즐(330)은 제2분기 유로(332)를 통해 저널부 유로(294)로부터 오일을 공급받 수 있다.
상술한 바와 같이, 오일 공급 부재(300)가 기어부(240)에 오일을 직접적으로 분사함으로써 제1,2구동기어(110,120)의 고속 회전시 발생할 수 있는 기어 열화 현상을 방지할 수 있다. 또한, 기어부(240)에 직접적이고 지속적으로 오일을 분사시켜줌으로써 기어 소음이 오일에 흡수되어 소음이 저감되는 효과를 기대할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 밸런스 샤프트 200 : 하우징
150 : 저널부 292 : 메인 오일 유로
294 : 저널부 유로 300 : 오일 공급 부재
310 : 제1분사노즐 320 : 제2분사노즐
330 : 제3분사노즐

Claims (6)

  1. 제1구동기어를 갖는 제1밸런스 샤프트;
    상기 제1구동기어와 치합되는 제2구동기어를 갖는 제2밸런스 샤프트;
    상기 제1밸런스 샤프트와 상기 제2밸런스 샤프트가 설치되는 내부 공간을 제공하는 그리고 상기 제1구동기어와 상기 제2구동기어가 삽입되는 기어부를 갖는 하우징; 및
    상기 하우징에 제공되고, 상기 기어부에 오일을 직접 공급하는 오일 공급 부재를 포함하는 밸런스 샤프트 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기어부는 외부와 밀폐되는 밸런스 샤프트 어셈블리.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징은
    상기 제1밸런스 샤프트의 저널부와 상기 제2밸런스 샤프트의 저널부를 지지하는 축지지부;
    상기 축지지부 각각으로 오일을 공급하기 위한 메인 오일 유로; 및
    상기 축 지지부에 형성되고, 상기 메인 오일 유로와 연결되는 저널부 유로를 더 포함하며,
    상기 오일 공급 부재는 상기 메인 오일 유로 및 상기 저널부 유로로부터 오일을 제공받는 밸런스 샤프트 어셈블리.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기어부는
    상기 제1밸런스 샤프트의 상기 제1구동기어가 위치되는 제1삽입공간; 및
    상기 제2밸런스 샤프트의 상기 제2구동기어가 위치되는 제2삽입공간을 포함하는 밸런스 샤프트 어셈블리.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 오일 공급 부재는
    상기 제1삽입 공간으로 오일을 분사하는 제1분사노즐;
    상기 제2삽입 공간으로 오일을 분사하는 제2분사노즐; 및
    상기 메인 오일 유로로부터 분기되고 상기 제1분사노즐 및 상기 제2분사노즐과 연결되는 제1분기 유로들을 포함하는 밸런스 샤프트 어셈블리.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 오일 공급 부재는
    상기 제1삽입공간과 상기 제2삽입공간 사이에 위치되며, 상기 제1구동기어와 상기 제2구동기어가 맞물리는 위치에서 오일을 분사하는 제3분사노즐; 및
    상기 저널부 유로로부터 분기되어 상기 제3분사노즐과 연결되는 제2분기유로를 더 포함하는 밸런스 샤프트 어셈블리.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2000104790A (ja) * 1998-09-28 2000-04-11 Aisin Seiki Co Ltd エンジンバランサの潤滑構造
JP2016169765A (ja) * 2015-03-11 2016-09-23 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関のバランサ装置
JP2017096387A (ja) * 2015-11-24 2017-06-01 本田技研工業株式会社 内燃機関のバランサ装置

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