KR101114581B1 - 캠 캐리어 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 캠 캐리어 어셈블리에 관한 것이다. 본 발명은 캠 캐리어; 상기 캠 캐리어에 장착되고, 밸브의 리프트를 조절하기 위해서 회전가능한 액츄에이터 샤프트; 상기 캠 캐리어에 일체로 마련되고, 상기 액츄에이터 샤프트의 일부를 감싸는 서포터; 및 상기 서포터에 의해서 감싸지지 않은 상기 액츄에이터 샤프트의 일부를 감싸면서 지지하는 캡;을 포함하는 캠 캐리어 어셈블리를 제공한다.
본 발명에 의하면 액츄에이터 샤프트를 안정적으로 지지하고, 액츄에이터 샤프트를 원활하게 윤활할 수 있다.
캠 캐리어, 액츄에이터 샤프트, CVVL

Description

캠 캐리어 어셈블리{Cam carrier assembly}
본 발명은 캠 캐리어 어셈블리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 오일회로 를 새롭게 구성하고, 액츄에이터 샤프트를 안정적으로 지지할 수 있는 캠 캐리어 어셈블리에 관한 것이다.
일반적으로, 4행정 가솔린 엔진에 있어서 흡배기 밸브가 갖는 기능은 실린더 내 흡기와 배기의 흐름을 제어하고, 실린더 내의 기밀을 유지하는데 있다. 즉 압축 행정과 폭발 행정시에는 흡배기 밸브 모두가 닫혀 실린더 내의 기밀을 유지하고, 흡입 행정과 배기 행정시에는 각각 흡기 밸브 혹은 배기 밸브만 열려 연료가스의 흡입과 연소가스의 배출이 이루어진다.
밸브의 형식은 캠 샤프트 및 밸브의 위치에 따라 SV(Side Valve), OHV(Over Head Valve), OHC(Over Head Cam haft) 등으로 나뉘어지는데, 상기 OHC 형식중 흡배기 밸브에 각각 전용의 캠 샤프트를 갖춘 DOHC(Double Over Head Cam Shaft)가 차량 엔진에 주로 적용되고 있다.
이러한 밸브의 개폐는 캠 샤프트에 형성된 캠이 밸브의 단부를 로커암에 의해 누름으로써 이루어지며, 상기 캠 샤프트는 크랭크 샤프트의 구동력을 타이밍 체 인 혹은 타이밍 벨트 등에 의해 전달받아 회전한다. 한편, 상기 밸브의 기밀성, 흡배기 가스의 양 등을 결정짓는 중요한 요소는 밸브 리프트(Valve lift)이다. 상기 밸브 리프트는 밸브 페이스가 밸브 시트로부터 얼마만큼 떨어져 있는가를 나타내는 척도로서, 일반적으로 흡기 밸브의 경우 밸브 리프트가 클수록 흡입시 실린더 내로 유입되는 연료 가스의 양이 많아지고, 배기 밸브의 경우 밸브 리프트가 클수록 배기시 배출되는 연소가스의 양이 늘어나 흡배기 효율이 높아진다.
종래의 연속 가변 밸브 리프트 장치(CVVL)는 컨트롤 캠이 형성된 컨트롤 샤프트와, 캠 샤프트의 캠과 접촉되어 회전되고 로커암과 일체로 붙어있는 컨택트 롤러와, 상기 로커암에 접촉되어 밸브 리프트를 조절하는 스윙암(도시 안됨)으로 이루어져 있다. 최근에는 실린더 헤드의 상부에 캠 등의 조립성을 향상시키기 위해, 하나의 플레이트의 형상으로 형성된 캠 캐리어가 적용되고 있다.
한편 일반적인 액츄에이터 샤프트는 대략 Φ8이며 모터에 의하여 구동됨으로 많은 응력이 샤프트에 발생한다. 따라서 액츄에이터 샤프트의 윤활 및 변형을 방지하기 위한 구조를 캠 캐리어에 적용할 필요성이 대두된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 액츄에이터 샤프트에 윤활유를 공급하는 윤활통로가 형성되고, 액츄에이터 샤프트를 안정적으로 지지할 수 있는 캠 캐리어 어셈블리를 제공하는 것이다.
또한 본 발명은 캠 캐리어 어셈블리가 비틀림에 의해서 변형되는 것을 방지할 수 있는 캠 캐리어 어셈블리를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 캠 캐리어; 상기 캠 캐리어에 장착되고, 밸브의 리프트를 조절하기 위해서 회전가능한 액츄에이터 샤프트; 상기 캠 캐리어에 일체로 마련되고, 상기 액츄에이터 샤프트의 일부를 감싸는 서포터; 및 상기 서포터에 의해서 감싸지지 않은 상기 액츄에이터 샤프트의 일부를 감싸면서 지지하는 캡;을 포함하는 캠 캐리어 어셈블리를 제공한다.
또한 상기 서포터는 상기 액츄에이터 샤프트의 길이방향을 따라 연장된 안착면이 형성된 안착부를 포함하는 것이 가능하다.
특히 상기 안착부의 단면은 대략 반원형으로 이루어질 수 있다.
한편 상기 캡은 상기 캠 캐리어에 접촉되어 고정되는 고정부와 상기 안착부에 접촉되어 고정되는 연장부를 포함하는 것이 가능하다.
나아가 상기 고정부는 볼트공이 형성되고 상기 서포터에 수직하게 접촉하는 제1수직면, 상기 제1수직면의 하단에 연장형성되고 상기 서포터에 수평하게 접촉하 는 수평면, 상기 수평면의 하단에 연장형성되고 상기 서포터에 수직하게 접촉하는 제2수직면을 포함할 수 있다.
상기 제2수직면과 상기 서포터가 접촉하는 부분에는 상기 액츄에이터 샤프트가 수용되는 장착공이 형성되고, 상기 장착공은 오일이 통과하는 윤활통로와 연통되는 것이 가능하다.
물론 상기 윤활통로는 캠을 윤활하기 위한 캠 윤활통로 및 스윙암을 윤할하기 위한 스윙암 윤활통로와 서로 연통되는 것이 가능하다.
본 발명에 따르면 액츄에이터 샤프트에 안정적으로 윤활유를 공급할 수 있고, 액츄에이터 샤프트를 안정적으로 고정할 수 있다. 특히 효과적인 2개 라인의 오일 회로 구성하여, 1차 캠 및 2차 캠 (CVVA 기구)의 윤활 구조 및 2차 캠으로 오일 공급이 가능하다.
또한 본 발명에 따르면 캠 캐리어의 구조가 보강되어, 캠 캐리어가 비틀림에 의해서 변형되어 엔진에 문제가 생기는 것을 방지할 수 있다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 참고로 첨부된 도면은 본 발명의 특징을 명확히 도시하기 위해서, 본 발명의 특징과 무관하거나 종래기술과 유사한 부분에 대해서는 생략하거나 간략히 도시하였다.
도 1은 본 발명의 요부에 대한 결합 사시도이다. 이하 도 1을 참조해서 설명 한다.
본 발명에 따른 캠 캐리어 어셈블리는 실린더 헤드(미도시)에 장착되는 캠 캐리어(10), 상기 캠 캐리어(10)에 의해서 고정되는 액츄에이터 샤프트(30) 및 상기 액츄에이터 샤프트(30)를 지지하는 캡(40)을 포함한다. 도 1에서도 캠 캐리어(10)의 일부만이 도시되고, 상기 캠 캐리어(10)의 나머지 부분은 본 발명을 이해하는데 복잡함을 발생시킬 수 있어서 생략하였다.
도 1에 도시된 바와 같이, 액츄에이터 샤프트(30)의 일부는 노출되어 있으나, 액츄에이터 샤프트(30)의 일부는 상기 캠 캐리어(10)와 상기 캡(40)에 의해서 감싸진다. 특히, 상기 액츄에이터 샤프트(30)의 하부면 중 일부가 상기 캠 캐리어(10)와 상기 캡(40)에 의해서 안착되어 지지되는 것이 바람직하다.
상기 액츄에이터 샤프트(30)는 밸브(미도시)의 리프트를 조절하기 위해서 회전가능하게 결합된다. 상기 액츄에이터 샤프트(30)는 대체로 원통형의 형상으로 이루어진다. 상기 액츄에이터 샤프트(30)는 가변 밸브 리프트 액츄에이터(CVVL: Continuously variable valve lift)의 시스템의 리프트를 조절하기 위해서 별도의 모터에 의해서 회전가능하다.
도 2는 도 1의 분해 사시도이다. 이하 도 2를 참조해서 설명한다.
상기 캠 캐리어(10)는 실린더 헤드에 장착되고, 캠 축 등 다양한 부품들이 장착되고, 다양한 부품들이 오일에 의해서 윤활될 수 있도록 그 내부에 윤활통로가 형성된다.
상기 캠 캐리어(10)의 일측에는 상기 액츄에이터 샤프트(30)의 일부를 감싸 는 서포터(20)가 마련된다. 상기 서포터(20)는 전체적으로 긴 원통형의 형상에 그 중간마다 마디가 있는 형태로 이루어진다. 특히 상기 서포터(20)는 상기 액츄에이터 샤프트(30)의 길이방향을 따라 연장된 안착면(24)이 형성된 안착부(22)를 포함한다.
상기 안착면(24)에는 상기 액츄에이터 샤프트(30)가 안착된다. 나아가 상기 안착면(24)에 접촉된 상태에서 상기 액츄에이터 샤프트(30)가 안정적으로 회전할 수 있도록, 상기 안착부(22)의 단면은 대략 반원형으로 이루어진 것이 가능하다. 왜냐하면, 상기 액츄에이터 샤프트(30)가 전체적으로 원기둥의 형상으로 이루어져 있기 때문이다.
상기 캡(40)은 상기 캠 캐리어(10)의 일측, 특히 상기 서포터(20)에 인접하게 장착되어, 상기 액츄에이터 샤프트(30)를 고정한다.
상기 캡(40)은 상기 서포터(20)에 고정되는 고정부(42) 및 상기 안착부(22)에 접촉되어 고정되는 연장부(52)를 포함한다. 상기 안착부(22)와 상기 고정부(42)는 번갈아가면서 마련되어, 상기 캡(40)의 형상을 이루는 것이 가능하다.
상기 연장부(52)에는 상기 서포터(20)와 마찬가지로 상기 액츄에이터 샤프트(30)의 일부를 감싸면서 지지할 수 있는 안착면이 형성된다. 상기 연장부(52)에 형성된 안착면과 상기 안착부(22)에 형성된 안착면(24)은 서로 결합되어, 상기 액츄에이터 샤프트(30)의 단면의 대략 1/2를 감싸는 것이 가능하다. 특히 상기 액츄에이터 샤프트(30)의 하부 1/2를 감싸면서 지지할 수 있다. 이때 상기 연장부(52)의 안착면과 상기 안착부(22)의 안착면(24)이 형성된 부분에서, 상기 액츄에이터 샤프트(30)의 일부가 밀폐되지 않고, 외부로 노출될 수 있다.
상기 고정부(42)는 상기 서포터(20)와 접촉하는 부분을 기준으로, 제1수직면(44), 수평면(46) 및 제2수직면(48)을 포함한다. 상기 제1수직면(44), 상기 수평면(46) 및 상기 제2수직면(48)은 차례로 연결되며, 전체적으로 '┏┛'와 유사한 형태로 이루어진다.
상기 제1수직면(44)은 볼트공(50)이 형성되고 상기 서포터(20)에 수직하게 접촉할 수 있고, 상기 수평면(46)은 상기 제1수직면(44)의 하단에 연장형성되고 상기 서포터(20)에 수평하게 접촉할 수 있으며, 상기 제2수직면(48)은 상기 수평면(46)의 하단에 연장형성되고 상기 서포터(20)에 수직하게 접촉할 수 있다.
특히 상기 제2수직면(48)에는 홈이 형성되어, 상기 서포터(20)와 이하 설명할 장착공(54)을 형성할 수 있다.
도 3은 결합된 단면을 도시한 단면도이다. 도 3에서는 액츄에이터 샤프트(30)가 생략된 상태에서 캠 캐리어(10), 서포터(20) 및 캡(40)이 결합된 상태가 도시되어 있다. 이하 도 3을 참조해서 설명한다.
상기 제2수직면(48)과 상기 서포터(20)가 접촉하는 부분에는 상기 액츄에이터 샤프트(도 3에서는 미도시)가 수용될 수 있는 장착공(54)이 형성된다. 상기 장착공(54)은 상기 서포터(20)와 상기 제2수직면(48)에 형성된 일부 홈이 조합되어 형성되는 것으로, 상기 장착공(54)의 홈은 상기 서포터(20)와 상기 제2수직면(48)에 부분적으로 나누어져 있다.
캠 캐리어(10)에는 그 내부에 윤활유가 공급되어 배분될 수 있는 윤활통 로(12)가 형성된다. 상기 윤활통로(12)는 오일펌프(미도시) 등과 연통되는 것이 바람직하다. 특히 상기 장착공(54)은 상기 윤활통로(12)와 연통되어, 상기 액츄에이터 샤프트로 오일을 이송해서 액츄에이터 샤프트에 윤활작용을 할 수 있다.
나아가 상기 안착부(22)에 형성된 안착면(24)과 상기 연장부(52)에 형성된 안착면이 서로 결합된 반원 형상의 통로에는 오일이 고여 있는 상태가 지속될 수 있기 때문에, 상기 액츄에이터 샤프트에 지속적으로 오일을 공급할 수 있다.
특히 상기 캠 캐리어(10)에 형성된 상기 윤활통로(12)는 캠을 윤활하기 위한 캠 윤활통로(16) 및 스윙암을 윤할하기 위한 스윙암 윤활통로(14)와 서로 연통될 수 있다. 즉 기존에 상기 캠 윤활통로(16) 및 상기 스윙암 윤활통로(14)와 연통되도록 형성된 윤활통로(12)를 이용해서 액츄에이터 샤프트에 대한 윤활도 수행할 수 있다는 효과가 있다.
상기 고정부(42)는 제1수직면(44), 수평면(46) 및 제2수직면(48)으로 이루어져 상기 서포터(20)에 3개의 다양한 면으로 접촉하여, 보다 안정적으로 고정될 수 있다. 상기 제1수직면(44)에 형성된 상기 볼트공(50)에는 볼트(60)이 장착되어 고정된다.
상기 액츄에이터 샤프트가 회전되는 경우에 상기 액츄에이터 샤프트의 운동으로 인해서, 상기 캡(40)이 상기 서포터(20)로부터 탈거되는 방향으로 힘이 발생될 수 있다. 그러나 상기 수평면(46)은 상기 서포터(20)와 수평방향으로 결합되기 때문에 마찰력이 발생되어 그러한 힘을 감소시킬 수 있다. 또한 제2수직면(48)의 하방에는 수직하게 실린더 헤드(미도시)에 의해서 가압되기 때문에 상기 캡(40)이 상기 서포터(20)에 안정적으로 장착될 수 있다.
상기 고정부(42)는 전체적으로 '┏┛'의 형상으로 형성되어, 상기 캠 캐리어(10)와 실린더 헤드(미도시) 사이로 끼워지는 형태이다. 삽입되어 조립되기 때문에, 상기 캠 캐리어(10)에 장착되는 볼트(70)의 축력도 상기 캡(40)이 상기 서포터(20)에 견고하게 고정될 수 있는 기능을 수행한다.
한편 상기 윤활통로(12)의 상단 일부에는 볼트(70)가 장착되어 고정되는 것도 가능하다.
도 4는 본 발명에 따른 캠 캐리어의 평면도이다. 이하 도 4를 참조해서 설명한다.
캠 캐리어(10)에는 서포터(20)가 형성되기 때문에 전체적으로 캠 캐리어(10)의 비틀림이 방지될 수 있다. 특히 상기 서포터(20)는 안착부(24)가 길게 연장되어 상기 캠 캐리어(10)의 돌출된 부분들을 연결한다. 즉 상기 캠 캐리어(10)의 좌우 하단부에 액츄에이터 샤프트(30)의 장착 구조 형성하고, 전체적으로 상기 캠 캐리어(10)의 좌우측 방향의 힘에 대한 강도를 강화할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 시계방향의 비틀림이 작용을 하는 경우에, 상기 안착부(22)가 없는 경우에는 상기 캠 캐리어의 변형이 일어날 수 있다. 반면에 상기 안착부(22)가 형성된 경우에는 비틀림 변형에 대한 강성을 강화할 수 있다.
상술한 캠 캐리어 어셈블리의 작용에 대해서 설명한다.
상기 액츄에이터 샤프트(30)는 밸브의 리프트 양을 결정하는 역할을 하기 때문에 많은 응력이 작용한다. 따라서 상기 액츄에이터 샤프트의 변형을 최소화하는 것이 필요한다.
본 발명에서는 상기 액츄에이터 샤프트(30)의 대략 1/2만이 상기 안착부(22)와 상기 연장부(52)에 의해서 감싸면서 지지된다. 물론 상기 서포터(20)와 상기 고정부(42)가 위치한 부분에서는 상기 액츄에이터 샤프트(30)가 전면에서 감싸도록 설치되기 때문에, 상기 액츄에이터 샤프트(30)는 캠 캐리어 어셈블리에 회전가능하도록 고정될 수 있다.
엔진이 구동되는 동안에 상기 윤활통로(12)로 오일이 공급되어, 상기 캠 윤활통로(16) 및 상기 스윙암 윤활통로(14)로 오일이 공급된다. 나아가 상기 윤활통로(12)에 연통된 상기 장착공(54)으로도 오일이 이동된다. 그러면 상기 장착공(54)에 수용된 상기 액츄에이터 샤프트(30)를 따라 오일이 이동하면서, 상기 안착부(22)의 안착면(24) 및 상기 연장부(52)의 안착면(24)에 오일이 고일 수 있다. 따라서 상기 액츄에이터 샤프트(30)에 윤활작용이 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.
한편 상기 캠 캐리어(10)의 양 측에는 상기 서포터(20), 특히 상기 안착부(22)가 마련되어 있기 때문에, 캠 캐리어(10)의 비틀림에 대한 강성을 강화시킬 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.
도 1은 본 발명의 요부에 대한 결합 사시도.
도 2는 도 1의 분해 사시도.
도 3은 결합된 단면을 도시한 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 캠 캐리어의 평면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
10: 캠 캐리어 20: 서포터
30: 액츄에이터 샤프트 40: 캡

Claims (7)

  1. 캠 캐리어;
    상기 캠 캐리어에 장착되고, 밸브의 리프트를 조절하기 위해서 회전가능한 액츄에이터 샤프트;
    상기 캠 캐리어에 일체로 마련되고, 상기 액츄에이터 샤프트의 일부를 감싸는 서포터; 및
    상기 서포터에 의해서 감싸지지 않은 상기 액츄에이터 샤프트의 일부를 감싸면서 지지하는 캡;을 포함하는 캠 캐리어 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서포터는 상기 액츄에이터 샤프트의 길이방향을 따라 연장된 안착면이 형성된 안착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 캠 캐리어 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 안착부의 단면은 반원형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 캠 캐리어 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 캡은 상기 캠 캐리어에 접촉되어 고정되는 고정부와 안착부에 접촉되어 고정되는 연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 캠 캐리어 어셈블리.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 고정부는
    볼트공이 형성되고 상기 서포터에 수직하게 접촉하는 제1수직면, 상기 제1수직면의 하단에 연장형성되고 상기 서포터에 수평하게 접촉하는 수평면, 상기 수평면의 하단에 연장형성되고 상기 서포터에 수직하게 접촉하는 제2수직면을 포함하는 것을 특징으로 하는 캠 캐리어 어셈블리.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2수직면과 상기 서포터가 접촉하는 부분에는 상기 액츄에이터 샤프트가 수용되는 장착공이 형성되고,
    상기 장착공은 오일이 통과하는 윤활통로와 연통되는 것을 특징으로 하는 캠 캐리어 어셈블리.
  7. 제5항에 있어서,
    윤활통로는 캠을 윤활하기 위한 캠 윤활통로 및 스윙암을 윤할하기 위한 스윙암 윤활통로와 서로 연통되는 것을 특징으로 하는 캠 캐리어 어셈블리.
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