KR100521221B1 - 연속가변 밸브타이밍장치의 체결볼트의 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 볼트 몸체부의 길이를 연장하고 내부에 오일통로를 형성시킴으로써 연속가변 밸브타이밍장치의 체결강도를 높이는 동시에 캠샤프트 내부의 유로와의 간섭을 피할 수 있는 연속가변 밸브타이밍장치의 체결볼트의 구조에 관한 것으로서, 몸체부의 길이가 연장되고, 그 연장부에 중심축을 따라 수직절곡 형상의 오일통로가 형성되며, 상기 오일통로의 입구가 몸체부의 일측부에 형성되고, 상기 오일통로의 출구가 몸체부의 하단면에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징은 체결볼트의 강성을 유지하기 위해 체결볼트의 몸체부 내부에 형성된 오일통로의 직경을 몸체부 외경의 1/3 이하로 하는 것이다.

본 발명에 의하면, 연속가변 밸브타이밍장치와 캠샤프트와의 체결강도를 크게 향상시킬 수 있는 한편, 과다한 조임토크에 의한 베인의 휨현상을 방지함으로써 연속가변 밸브타이밍장치의 작동불량을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

Description

연속가변 밸브타이밍장치의 체결볼트의 구조{Structure of connection bolt in CVVT}

본 발명은 연속가변 밸브타이밍장치의 체결볼트의 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 볼트 몸체부의 길이를 연장하고 내부에 오일통로를 형성시킴으로써 연속가변 밸브타이밍장치의 체결강도를 높이는 동시에 캠샤프트 내부의 유로와의 간섭을 피할 수 있는 연속가변 밸브타이밍장치의 체결볼트의 구조에 관한 것이다.

통상적으로, 차량의 엔진 효율을 높이려면 차량의 주행조건에 따라 엔진의 고속회전시와 저속회전시에 각각 밸브 개폐시기를 달리할 필요가 있게 된다.

특히, 흡기 밸브 개변시기는 충진효율에 지대한 영향을 주는 인자로서, 흡기밸브를 일찍 열어주면 밸브 오버랩 기간이 길어져, 고속에서는 흡,배기 관성유동을 충분히 이용할 수 있으므로 체적효율이 증가하지만, 저속에서는 잔류가스량의 증가로 오히려 체적효율이 떨어지고 HC의 배출량이 증가하게 된다.

이러한 문제를 해결하기 위해 흡기 밸브의 개폐시기를 가변시키기 위한 방법으로는 연속가변 밸브타이밍장치(CVVT: continuously variable valve timing)가 있는데, 상기 연속가변 밸브타이밍장치는 오일제어밸브, 캠샤프트, 오일회로, 베인 및 하우징으로 구성된다.

오일제어밸브는 밸브 타이밍 제어부에서 보내오는 밸브 타이밍 가변제어신호에 따라 오일펌프로부터 공급되는 오일의 흐름을 상기 오일회로의 진각 유로 또는 지각 유로로 변환시킨다.

여기서, 상기 오일제어밸브는 OCV(oil-flow control valve)라고도 하며, 솔레노이드 밸브에 의해 작동된다.

그리고, 하우징에는 상기 오일회로의 진각 유로 또는 지각 유로에 각각 연결되는 진각실 및 지각실이 형성되어 있어서, 상기 진각실 또는 지각실에 공급된 오일에 의해 형성된 압력으로 베인과 하우징의 상대운동을 일으켜 엔진의 운전조건에 따른 최적의 밸브 타이밍을 맞추도록 하는 구조이다.

즉, 오일제어밸브에 의해 오일펌프로부터 공급되는 유압을 오일회로의 진각유로 또는 지각유로로 공급함으로써, 그 유압에 의해 상기 베인을 전진 회전시키거나 후진 회전시켜 흡기 밸브 타이밍을 진각 또는 지각시키는 작용을 하는 것이다.

더욱 상세하게 설명하면, 엔진의 아이들 상태나 저속회전시에는 상기 오일제어밸브에 의해 유압을 진각유로로 공급하여 흡기 밸브의 클로징 타임(closing time)을 진각시키고, 엔진의 고속회전시에는 유압을 지각유로로 공급하여 흡기 밸브의 클로징 타임(closing time)을 지각시킨다.

종래의 연속가변 밸브타이밍장치의 체결볼트는 도 1에 도시된 바와 같이, 캠샤프트(10)의 일측부에 연속가변 밸브타이밍장치(CVVT)(20)를 결합시키기 위해 사용되는 것으로서, 베인(22)의 중앙에 형성된 볼트구멍을 관통시켜 상기 캠샤프트(10) 내부의 너트부에 체결시킨다.

그리고, 상기 캠샤프트(10) 축단부에 형성된 오일회로(26)는 상기 연속가변 밸브타이밍장치(20)의 진각유로 및 지각유로 뿐 아니라 캠샤프트(10) 내부에 형성된 유로(16)와 연결되어져 있다.

즉, 캠샤프트(10) 내부에 형성된 유로(16)는 캠샤프트(10)의 저널 섭동부(14)에 윤활 오일을 공급하기 위한 오일통로로서, 상기 오일회로(26)로부터 오일을 공급받아 캠샤프트(10)의 저널 섭동부(14)에 형성된 오일홀(18)까지 오일을 보내는 통로역할을 한다.

상기와 같은 캠샤프트(10) 축단부의 오일회로(26)의 연결 구조상 상기 캠샤프트(10) 내부에 형성된 유로(16)와의 간섭을 피하기 위해, 연속가변 밸브타이밍장치(20)의 체결볼트(30)의 길이를 짧게 할 수 밖에 없었다.

그러나 상기한 종래 체결볼트에 의해 연속가변 밸브타이밍장치를 캠샤프트에 체결하는 경우, 짧은 몸체부의 길이로 인한 체결강도 부족을 극복하기 위해 조임토크를 과다하게 주어야 하는 문제점이 있었다.

이러한 조임토크의 과다로 인하여 베인이 휘어져 변형되고 하우징과의 마찰을 일으킴으로써 연속가변 밸브타이밍 장치의 작동불량의 원인이 되었다.

즉, 연속가변 밸브타이밍 장치의 작동은 오일의 압력에 의한 베인과 하우징의 상대운동에 의해 조절되는데, 베인이 휘어져 하우징과 마찰접촉됨으로써 베인과 하우징의 상대운동이 불량해져 연속가변 밸브타이밍장치의 작동불량을 일으킨다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 과다조임 토크를 주지 않고도 연속가변 밸브타이밍장치의 체결강도를 높일 수 있는 동시에 캠샤프트의 유로와의 간섭을 피할 수 있는 연속가변 밸브타이밍장치의 체결볼트의 구조를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 연속가변밸브타이밍장치의 체결볼트에 있어서, 몸체부의 길이가 연장되고, 그 연장부에 중심축을 따라 수직 절곡된 오일통로가 형성되며, 상기 오일통로의 입구는 몸체부의 일측부에 형성되고, 상기 오일통로의 출구는 몸체부의 하단면에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징은 체결볼트의 강성을 유지하기 위해 체결볼트의 몸체부 내부에 형성된 오일통로의 직경을 몸체부 외경의 1/3 이하로 하는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 체결볼트에 의해 연속가변 밸브타이밍장치가 캠샤프트에 체결된 상태를 나타내는 측단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 체결볼트의 구조를 나타내는 단면도이다.

본 발명에 따른 연속가변 밸브타이밍장치의 체결볼트의 구조는 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 체결볼트(30)의 몸체부(34) 길이가 연장되고 그 연장부(35)에 오일회로(26)와 캠샤프트(10) 내부의 유로(16)를 연통되도록 연결시키는 수직절곡 형상의 오일통로(36)가 형성되어진 것이다.

더욱 상세히 설명하면, 상기 체결볼트(30)는 캠샤프트(10) 축부에 연속가변 밸브타이밍 장치(20)를 결합시키는 기능을 갖고 있는 것으로서, 머리부(32)와 몸체부(34)로 이루어져 있다.

상기 머리부(32)는 연속가변 밸브타이밍 장치(20)의 내부에 장착된 베인(22)의 중앙홈에 걸려 지지되는 부위로서, 상기 체결볼트(30)를 죄거나 풀 때 토크를 주기 위해 공구가 결합되는 부위이다.

또한, 상기 몸체부(34)는 캠샤프트(10)의 내부에 형성된 너트부에 삽입되어 체결강도를 유지시키는 부위로서, 상기 몸체부(34)의 길이가 길수록 상기 너트부와의 접촉면적이 넓어지므로 체결강도가 커진다.

그러나 상기 체결볼트(30)의 몸체부(34) 길이를 길게 하면 상기 캠샤프트(10)의 내부에 형성된 유로(16)와 간섭이 일어나므로, 상기 몸체부(34)의 길이를 연장하는데 제한을 받고 있다.

이에 본 발명에 따른 체결볼트는 도 3에 도시된 바와 같이, 몸체부(34)의 길이를 연장하고 그 연장부(35)에 수직절곡 형상의 오일통로(36)를 형성하여 상기 캠샤프트(10) 내부에 형성된 유로(16)와 연통 되도록 하였다.

더욱 상세하게 설명하면, 상기 몸체부(34) 내부에 형성된 오일통로(36)는 상기 캠샤프트(10) 축단부에 형성된 오일회로(26)와 상기 캠샤프트(10) 내부의 유로(16)를 연통시켜 연결하는 기능을 하는 것으로서, 그 형상은 상기 몸체부(34)의 하단면에서부터 중심축을 따라 형성되다가 일정깊이에서 일측부로 수직절곡 되도록 입구가 형성되어있다.

즉, 상기 오일통로(36)의 입구는 몸체부(34)의 일측부에 형성되어 상기 오일회로(26)에 연통되고, 상기 오일통로(36)의 출구는 몸체부(34)의 하단면에 형성되어 상기 캠샤프트(10) 내부의 유로(16)와 연통되어진다.

또한, 상기 오일통로(36)의 입구가 연결되는 캠샤프트(10)의 너트부에는 상기 오일회로(26)와 연결된 요홈(38)이 원주방향으로 형성되어 있어서, 상기 체결볼트(30)의 오일통로(36)의 입구가 어느 방향으로 향하여 있더라도 상기 오일회로(26)와 연통될 수 있도록 한다.

한편, 상기 체결볼트(30)의 오일통로(36)의 내경 지름은 상기 몸체부(34)의 외경 지름의 1/3 이하로 형성한다.

이는 상기 체결볼트(30)의 강성이 그 몸체부(34) 내부의 오일통로(36)에 의한 단면적 감소로 낮아지는 바, 상기 체결볼트(30)의 강성을 적정수준으로 유지하기 위해서는 최소한 상기 오일통로(36)의 직경을 상기 몸체부(34) 외경의 1/3 이하로 해야 하기 때문이다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 따른 체결볼트의 조립순서 및 작용을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기와 같은 구조를 갖는 체결볼트(30)를 이용하여 연속가변 밸브타이밍 장치(20)를 캠샤프트(10)의 축부에 결합시키려면, 연속가변 밸브타이밍 장치(20)의 캡을 열고 베인(22)의 중심부에 형성된 볼트구멍에 상기 체결볼트(30)를 관통시킨 후, 상기 캠샤프트(10)의 축부에 형성된 너트부에 삽입시켜 체결한다.

이때, 상기 캠샤프트(10)의 너트부의 일정부분에는 원주방향으로 요홈(38)이 형성되어 상기 오일회로(26)와 연통되어 있으므로, 상기 체결볼트(30)가 어느 방향으로 최종 위치를 잡게되더라도 상기 체결볼트(30)의 몸체부(34)의 오일통로(36)와 상기 캠샤프트(10)의 오일회로(26)간에 연통될 수 있다.

또한, 상기 체결볼트(30)는 몸체부(34)의 길이가 축방향으로 연장되어 있으므로 그 연장길이만큼 체결강도가 증가한다.

즉, 본 발명에 따른 체결볼트(30)는 몸체부(34)의 길이가 연장되어 종래보다 길게 형성되어 있으므로 과다한 조임토크를 주지 않더라도 체결강도를 크게 향상시킬수 있을 뿐 아니라, 상기 몸체부(34)의 연장부(35) 내부에 형성된 오일통로(36)를 통해 상기 오일회로(26)와 상기 캠샤프트(10) 내부의 유로(16)가 연통되도록 연결한다.

한편, 상기 체결볼트(30)의 몸체부(34) 내부에 형성된 오일통로(36)의 직경을 상기 몸체부(34) 외경의 1/3 이하로 한정함으로써 상기 체결볼트(30)의 강성저하를 방지할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형실시가 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술사상은 상기한 실시예에 한정되지 아니한다.

상술한 본 발명에 따른 연속가변 밸브타이밍장치의 체결볼트의 구조에 의하면, 몸체부의 길이를 연장하여 연속가변 밸브타이밍장치와 캠샤프트와의 체결강도를 크게 향상시킬 수 있는 한편, 과다한 조임토크에 의한 베인의 휨현상을 방지함으로써 연속가변 밸브타이밍장치의 작동불량을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 체결볼트의 몸체부에 오일통로를 형성하여 오일회로와 캠샤프트 내부의 유로를 연결시킴으로써 캠샤프트의 저널 섭동부에 윤활 오일을 원활히 공급할 수 있고, 상기 오일통로의 직경을 몸체부 외경의 1/3 이하로 함으로써 상기 체결볼트의 강성을 일정수준으로 유지할 수 있도록 하였다.

도 1은 종래의 체결볼트에 의해 연속가변 밸브타이밍장치가 캠샤프트에 체결된 상태를 나타내는 측단면도,

도 2는 본 발명에 따른 체결볼트에 의해 연속가변 밸브타이밍장치가 캠샤프트에 체결된 상태를 나타내는 측단면도,

도 3은 본 발명에 따른 체결볼트의 구조를 나타내는 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 캠샤프트 12: 캠

14: 저널 섭동부 16: 유로

18: 오일홀 20: 연속가변 밸브타이밍장치

21: 하우징 22: 베인

24: 스프로켓 26: 오일회로

30: 체결볼트 32: 머리부

34: 몸체부 35: 연장부

36: 오일통로 38: 요홈

Claims (3)

1. 연속가변 밸브타이밍 장치의 베인을 관통한 후 캠샤프트 축부에 형성된 너트부에 삽입되어 체결되는 체결볼트에 있어서,

   몸체부의 길이가 연장되고, 그 연장부 내부에 중심축을 따라 수직절곡된 형상의 오일통로가 형성되며, 상기 오일통로의 입구가 몸체부의 일측부에 형성되어 오일회로에 연통되고, 상기 오일통로의 출구가 몸체부의 하단면에 형성되어 캠샤프트의 유로에 연통되는 것을 특징으로 하는 연속가변 밸브타이밍장치의 체결볼트의 구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 오일통로의 직경은, 상기 체결볼트의 강성을 유지할 수 있도록 상기 몸체부 외경의 1/3 이하로 한정되는 것을 특징으로 하는 연속가변 밸브타이밍장치의 체결볼트의 구조.
3. 제1항에 있어서,

   상기 캠샤프트 축부에 형성된 너트부에는 원주방향으로 요홈이 형성되고, 상기 요홈은 상기 오일회로에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 연속가변 밸브타이밍장치의 체결볼트의 구조.